KR100601256B1 - Method and device for reading of the holographic digital data system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생 방법 및 재생 장치에 관한 것으로, 특히 본 발명의 재생 방법은 저장 매체의 저장 데이터를 CCD 픽셀의 이미지 데이터로 촬영하고, CCD 픽셀의 데이터를 설정된 n×n (n>2) 크기로 오버 샘플링하고, 오버 샘플링된 픽셀 중에서 하나의 픽셀 데이터에 오버 샘플링 픽셀 사이의 인접 데이터값을 보상하고, 보상된 픽셀 데이터값을 저장한다. 그러므로 본 발명은 CCD에서 촬영된 저장 매체의 재생 이미지를 n×n (n>2) 크기의 픽셀로 오버 샘플링하고 그중 한 개의 픽셀 데이터와 이에 인접된 픽셀 데이터 정보를 이용하여 CCD 픽셀의 열화 이미지 데이터를 보상함으로써 재생된 이미지 데이터의 질을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a reproducing method and a reproducing apparatus of a holographic digital data system. In particular, the reproducing method of the present invention captures the storage data of a storage medium as image data of a CCD pixel and sets the data of the CCD pixel to n × n ( n> 2) oversampling to a size, compensating adjacent data values between oversampling pixels in one pixel data among the oversampled pixels, and storing the compensated pixel data values. Therefore, the present invention oversamples a reproduced image of a storage medium photographed by a CCD into pixels of size n × n (n> 2) and deteriorates image data of the CCD pixel by using one pixel data and pixel data information adjacent thereto. By compensating for, the quality of the reproduced image data can be improved.
홀로그래픽 디지털 데이터, 오버 샘플링, CCD, 신호 처리Holographic digital data, oversampling, CCD, signal processing
Description
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 구성도,1 is a block diagram of a typical holographic digital data system,
도 2는 본 발명이 적용된 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생 장치를 나타낸 구성도,2 is a block diagram showing a reproduction device of a holographic digital data system to which the present invention is applied;
도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템에서 인접 픽셀 정보를 재생하기 위한 신호 처리부의 블록도,3 is a block diagram of a signal processor for reproducing adjacent pixel information in a holographic digital data system according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따라 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생시 데이터 픽셀과 CCD 픽셀 사이의 매칭 관계를 나타내는 도면,4 is a diagram showing a matching relationship between a data pixel and a CCD pixel during reproduction of a holographic digital data system according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따라 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생시 인접된 데이터 픽셀 정보를 이용한 데이터 재생을 설명하기 위한 도면,5 is a view for explaining data reproduction using adjacent data pixel information during reproduction of a holographic digital data system according to the present invention;
도 6a 및 도 6b는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 SLM 이미지와 오버 샘플링으로 인한 CCD의 열화 이미지를 나타낸 도면.6A and 6B show an SLM image of a holographic digital data system and a degraded image of a CCD due to oversampling.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
42 : 검출 어레이(CCD) 70 : 신호 처리부42: detection array (CCD) 70: signal processing unit
72 : 스캔 제어부 74 : CPU72: Scan Control Unit 74: CPU
76 : 검출 이미지 버퍼 78 : 인접 픽셀 보상부76: detection image buffer 78: adjacent pixel compensation unit
79 : 보상된 이미지 버퍼79: compensated image buffer
본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템(HDDS : Hologarphic Digital Data System)에 관한 것으로서, 특히 재생된 이미지 데이터의 질을 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생 방법 및 재생 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a holographic digital data system (HDDS), and more particularly, to a method and apparatus for reproducing a holographic digital data system capable of improving the quality of reproduced image data.
최근 들어, 홀로그래픽 디지털 데이터를 저장하는 기술은 예를 들어 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 여러 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 결과로서 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템 등이 실용화되고 있을 뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.Recently, technologies for storing holographic digital data have been actively researched in various fields, for example, thanks to remarkable developments such as semiconductor lasers, charge coupled devices (CCDs), and liquid crystal displays (LCDs). As a result, fingerprint recognition systems for storing and reproducing fingerprints have been put to practical use, and are being expanded to various fields that can apply the advantages of large storage capacity and ultra-high data transfer speed.
이 중에서 대용량 데이터를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장매체, 예를 들면 광 굴절성(photorefractive) 크리스탈(crystal) 등의 저장매체에 기록하는 것으로, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램 데이터를 동일 장소에 저장할 수 있다.Among them, a holographic digital data system storing a large amount of data is a storage medium, for example, optical refraction, in which an interference fringe generated when the signal light from the target object and the reference light are interfered with each other is sensitive to the amplitude of the interference fringe. By recording to a storage medium such as a photorefractive crystal, it is possible to display a three-dimensional image of an object, and also to display hundreds to thousands of hologram data composed of pages of binary data. Can be stored in place.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은 레이저 광을 발생시키는 광원(12), 광원(12)에 상응하는 위치에 설치되어 광원(12)의 광을 기준광(reference beam)과 신호광(signal beam)으로 분리시키는 광 분리기(beam splitter)(18), 광 분리기(20)에서 분리된 기준광을 반사하는 미러(32)와, 상기 미러(32)에서 반사된 광을 저장 매체(10)에 입사되는 각도를 변환하기 위한 회전 미러(36), 광 분리기(20)에서 분리된 신호광에 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주는 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)(26), 공간 광 변조기(26)로부터 출력되는 신호광과 회전 미러(36)에서 반사된 기준광의 간섭으로 발생된 간섭 무늬가 기록되고 기준광의 조사로 기록된 간섭 무늬를 회절하여 출력하는 저장 매체(10), 저장 매체(10)에 기준광만 조사하여 발생되는 간섭 무늬를 원래의 전기적인 데이터로 변환하여 출력하는 CCD(42) 등으로 구성된다. 미설명된 도면 부호 14는 광 확대 렌즈, 34는 지연 렌즈, 30 및 40은 퓨리에 렌즈를 나타낸다.1 is a block diagram of a general holographic digital data system. Referring to FIG. 1, a general holographic digital data system is installed at a position corresponding to a
이와 같이 구성되는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은 다음과 같이 작동한다.The holographic digital data system thus constructed operates as follows.
광원(12)에서 조사된 레이저 광은 광 분리기(18)에서 기준광과 신호광으로 나뉘어진다. 이때 신호광은 공간 광 변조기(26)로 입력되어 변조된다. 즉, 신호광은 공간 광 변조기(26)에서 입력된 데이터가 실제 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 후에 저장 매체(10)로 입사된다. 또한, 기준광은 회전 미러(32)에 의해 각도가 변화되어 저장 매체(10)로 입사된다. 즉, 각각의 페 이지에 상응하게 회전 미러(32)의 각도를 조금씩 달리하는 기준광은 저장 매체(10)인 저장 크리스탈에 입사된다. 신호광과 기준광은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체(10) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생된 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(10)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(Light-induced generation of mobile charge)이 발생되고 이러한 과정을 통하여 간섭 무늬가 기록된다.The laser light irradiated from the
저장 매체(10)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(10)에 조사하면 된다. 즉, 간섭 데이터가 기록된 저장 매체(10)에 기록용 기준광의 편향각도와 동일한 편향각을 갖는 재생 기준광이 입사되면, 재생 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)가 복원된다. 저장 매체(10)로부터 재생되는 2진 데이터(한 페이지 단위)는 CCD(42) 등을 통해 원래의 데이터로 복원된다. 이렇게 CCD(42)에서 복원된 홀로그래픽 데이터는 디코더(decoder)에서 디코딩되기 전에 일련의 신호 처리를 해야만 한다.In order to read the data recorded in the
즉, 페이지 단위의 픽셀 데이터, 즉 2진 데이터를 처리하기 위해서는 공간 광 변조기(26)와 CCD(42) 픽셀간의 픽셀 매칭 방법을 사용하고 있다. 그런데, 쉬프트 멀티플렉싱 방식으로 홀로그래픽 데이터를 저장 매체에 저장하는 시스템의 경우에는 공간 광 변조기(26)와 CCD(42) 사이의 픽셀 매칭을 1:1로 하였을 경우 비매칭이 많이 일어나게 된다. 이를 방지하고 저장 매체(10)의 재생 이미지의 픽셀 하나를 CCD 픽셀 9개(3×3)로 오버 샘플링으로 매칭하여 그중에서 가운데 픽셀의 데이터만을 원래 데이터로 추출하는 방식을 취하고 있다.That is, the pixel matching method between the
그런데 이러한 종래 기술에 의한 픽셀 매칭 방법은 재생된 이미지의 1 픽셀을 9개 CCD 픽셀에서 오버 샘플링하고 그 중 가운데 중심의 한 개 픽셀 데이터만을 원래 데이터 정보로 이용하기 때문에 재생 데이터의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, the pixel matching method according to the related art oversamples one pixel of the reproduced image in nine CCD pixels and uses only one pixel data in the center as original data information, thereby reducing the efficiency of the reproduced data. There was this.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 CCD에서 촬영된 저장 매체의 재생 이미지를 2×2 크기의 픽셀로 오버 샘플링하고 그중 한 개의 픽셀 데이터와 이에 인접된 픽셀 데이터 정보를 이용하여 CCD 픽셀의 열화 이미지 데이터를 보상함으로써 재생된 이미지 데이터의 질을 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생 방법 및 재생 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to oversample a playback image of a storage medium photographed by a CCD into 2 × 2 pixels and to use one pixel data and adjacent pixel data information to solve the problems of the prior art. The present invention provides a reproducing method and a reproducing apparatus of a holographic digital data system capable of improving the quality of reproduced image data by compensating deteriorated image data of a CCD pixel.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 저장 매체에 저장된 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생하는 방법에 있어서, 저장 매체의 저장 데이터를 CCD 픽셀의 이미지 데이터로 촬영하는 단계와, CCD 픽셀의 데이터를 설정된 n×n (n>2) 크기로 오버 샘플링하는 단계와, 오버 샘플링된 픽셀 중에서 하나의 픽셀 데이터에 오버 샘플링 픽셀 사이의 인접 데이터값을 보상하는 단계와, 보상된 픽셀 데이터값을 저장하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of reproducing holographic digital data stored in a storage medium, comprising the steps of: photographing the storage data of the storage medium as image data of a CCD pixel; oversampling to a size (n> 2), compensating adjacent data values between the oversampled pixels to one pixel data among the oversampled pixels, and storing the compensated pixel data values.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템에서 저장 매체에 저장된 이미지를 촬영한 CCD 픽셀 데이터를 오버 샘플링하는 신호 처리부에 있어서, CCD의 픽셀 데이터를 n×n (n>2) 크기로 오버 샘플링하고 그중 한 개의 픽셀 데이터와 이에 인접된 가로 및 세로 픽셀 데이터 정보를 이 용하여 CCD 픽셀의 열화 데이터를 보상하는 인접 픽셀 보상부와, 인접 픽셀 보상부에서 보상된 데이터를 저장하는 보상된 이미지 버퍼와, 인접 픽셀 보상부에서 CCD 픽셀의 데이터를 보상하도록 하고 보상된 데이터를 보상된 이미지 버퍼에 저장하도록 제어하는 CPU를 포함한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention is a signal processing unit for oversampling CCD pixel data obtained by capturing an image stored in a storage medium in a holographic digital data system, wherein n × n (n> 2) An adjacent pixel compensator for oversampling to size and compensating for deterioration data of the CCD pixel by using one of the pixel data and adjacent horizontal and vertical pixel data information; And an image buffer, and a CPU to control the adjacent pixel compensator to compensate the data of the CCD pixel and to store the compensated data in the compensated image buffer.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명이 적용된 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생 장치를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing a playback apparatus of a holographic digital data system to which the present invention is applied.
도 2를 참조하면, 본 발명이 적용된 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생 장치는 신호광에 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주는 공간 광 변조기(26), 공간 광 변조기(26)로부터 출력되는 신호광과 회전 미러에서 반사된 기준광의 간섭으로 발생된 간섭 무늬가 기록되고 기준광의 조사로 기록된 간섭 무늬를 회절하여 출력하는 저장 매체(10), 저장 매체(10)에 기준광만 조사하여 발생되는 간섭 무늬를 원래의 페이지 단위의 전기적인 데이터(62)로 변환하여 출력하는 CCD(42)와, CCD(42)에서 재생된 이미지의 한 픽셀을 2×2 픽셀 크기로 오버 샘플링하고 그중 한 개의 픽셀 데이터와 이에 인접된 픽셀 데이터 정보를 이용하여 CCD 픽셀의 열화 이미지 데이터를 보상하는 신호 처리부(70)와, 신호 처리부(70)에서 보상된 이미지 데이터를 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 디코딩하는 디코더(80) 등을 포함한다. 여기서, 본 발명 의 재생 장치는 종래 도 1과 같이 시스템 구성에 부가하여 신호 처리부(70)와 디코더(80)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 2, a reproducing apparatus of a holographic digital data system to which the present invention is applied includes a
도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템에서 인접 픽셀 정보를 재생하기 위한 신호 처리부의 블록도이다.3 is a block diagram of a signal processor for reproducing adjacent pixel information in a holographic digital data system according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 신호 처리부(70)는 사용자 명령이 입력되는 입력부(71)와, 설정된 픽셀에서 촬영된 데이터를 검출하는 CCD인 검출 어레이(42)와, CCD 픽셀에서 저장 매체의 재생 데이터를 촬영하기 위한 스캔 제어부(72)와, 내부 신호 처리 구성 요소를 제어하는 CPU(74)와, CCD 검출 어레이(42)의 데이터를 저장하기 위한 검출 이미지 버퍼(76)와, 검출 이미지 버퍼(76)에 저장된 데이터 픽셀을 2×2 픽셀 크기로 오버 샘플링하고 그중 한 개의 픽셀 데이터와 이에 인접된 픽셀 데이터 정보를 이용하여 CCD 픽셀의 열화 이미지 데이터를 보상하는 인접 픽셀 보상부(78)와, 인접 픽셀 보상부(78)에서 보상된 데이터를 저장하는 보상된 이미지 버퍼(79)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
도 4는 본 발명에 따라 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생시 데이터 픽셀과 CCD 픽셀 사이의 매칭 관계를 나타내는 도면이다. 도면 부호 100은 CCD인 검출 어레이의 픽셀을 그리고 110은 2×2 크기로 오버 샘플링하기 위한 데이터 픽셀을 나타낸다.4 is a diagram showing a matching relationship between a data pixel and a CCD pixel during reproduction of a holographic digital data system according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 신호 처리부는 CCD 픽셀(100)과 2×2 크기의 오버 샘플링용 픽셀(110)을 비매칭되도록 한다. 그리고 오버 샘플링을 위한 픽셀(110)의 하나 크기는 CCD의 픽셀 1개와 이 에 인접된 픽셀들이 매칭되도록 크기를 결정한다. Referring to FIG. 4, the signal processor of the holographic digital data system according to the present invention causes the
도 5는 본 발명에 따라 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 재생시 인접된 데이터 픽셀 정보를 이용한 데이터 재생을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining data reproduction using adjacent data pixel information during reproduction of a holographic digital data system according to the present invention.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 신호 처리부(70)는 다음과 같이 CCD의 픽셀 데이터를 신호처리한다.3 to 5, the
입력부(71)를 통해 사용자 명령이 입력되면, CPU(74)는 스캔 제어부(72)를 제어하여 CCD(42)를 통해 저장 매체의 재생 이미지를 촬영한 후에 이를 검출 이미지 버퍼(76)에 저장한다.When a user command is input through the
그리고 CPU(74)는 인접 픽셀 보상부(78)를 통해 검출 이미지 버퍼(76)에 저장된 CCD 픽셀을 2×2 픽셀 크기로 오버 샘플링하고 그중 한 개의 픽셀 데이터와 이에 인접된 픽셀 데이터 정보를 이용하여 오버 샘플링으로 인한 CCD 픽셀의 열화 이미지 데이터를 보상하도록 한다. 즉, 도 5와 같이 2×2의 오버 샘플링 픽셀들중에서 상위 좌측 1번 픽셀(110a)의 데이터만을 원래 픽셀 데이터로 사용할 경우 상기 픽셀(110a)과 그에 인접된 다른 1', 1''번 픽셀(110b, 110c) 사이에 있는 2번 또는 3번 픽셀 데이터는 양 옆의 픽셀(110a, 110b, 110c)에 영향을 주어 이미지 열화 현상(회색 강도를 갖는 픽셀)을 만든다. 그러므로 본 발명은 이러한 2번 또는 3번 픽셀 데이터값을 1번 픽셀(110a)의 데이터값에 보상한다.The
A= 3번 픽셀의 강도(데이터) - w1×(1'번 픽셀의 강도 - 1번 픽셀의 강도)A = intensity of pixel 3 (data)-w1 × (intensity of pixel 1 '-intensity of pixel 1)
B= 2번 픽셀의 강도(데이터) - w2×(1''번 픽셀의 강도 - 1번 픽셀의 강도)B = Intensity of pixel 2 (data)-w2 × (intensity of pixel 1 ''-intensity of pixel 1)
여기서 w1, w2는 인접 픽셀의 영향을 나타내는 가중치값(상수)을 갖는다.Here, w1 and w2 have weight values (constants) indicating the influence of adjacent pixels.
이와 같이 구한 A, B값을 1번 픽셀(110a)의 강도에 합쳐 1번 픽셀 데이터값을 보상한다. 이로 인해 보상된 1번 픽셀의 데이터값은 1번 픽셀의 강도 + A + B를 갖는다. The A and B values thus obtained are combined with the intensity of the
그런 다음 CPU(74)는 인접 픽셀 보상부(78)에서 보상된 픽셀값을 갖는 데이터를 보상된 이미지 버퍼(79)에 저장한다. The
도 6a 및 도 6b는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 SLM 이미지와 오버 샘플링으로 인한 CCD의 열화 이미지를 나타낸 도면이다. 도 6a는 공간 광 변조기(SLM)에서 변조된 데이터 픽셀의 이미지를 나타낸 것이고, 도 6b는 저장 매체에서 재생된 이미지와 CCD 픽셀 사이의 오버 샘플링으로 인한 CCD의 열화 이미지를 나타낸 것이다.6A and 6B illustrate an SLM image of a holographic digital data system and a degraded image of a CCD due to oversampling. FIG. 6A shows an image of a data pixel modulated in a spatial light modulator (SLM), and FIG. 6B shows a degraded image of a CCD due to oversampling between an image reproduced in a storage medium and a CCD pixel.
이와 같이 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템에서 CCD 픽셀의 온(ON)/오프(OFF) 값이 아닌 그 중간 값(회색)을 갖는 픽셀이 많을 경우 신호 처리부 및 디코더를 통해 처리되는 재생 이미지 데이터의 열화가 크게 저하된다. 하지만 본 발명의 시스템에서는 신호 처리부에서 CCD 픽셀의 열화 성분(인접 픽셀 데이터)을 보상한다.As described above, in the holographic digital data system, when there are many pixels having intermediate values (grays) other than the ON / OFF values of the CCD pixels, the degradation of the reproduced image data processed by the signal processor and the decoder is greatly increased. Degrades. However, in the system of the present invention, the signal processor compensates for the deterioration component (adjacent pixel data) of the CCD pixel.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 CCD에서 촬영된 저장 매체의 재생 이미지를 n×n (n>2) 크기의 픽셀로 오버 샘플링하고 그중 한 개의 픽셀 데이터와 이에 인접된 픽셀 데이터 정보를 이용하여 CCD 픽셀의 열화 이미지 데이터를 보상함으로써 재생된 이미지 데이터의 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention oversamples a playback image of a storage medium photographed by a CCD into pixels of size n × n (n> 2), and uses one pixel data and pixel data information adjacent thereto to make a CCD pixel. By compensating for deteriorated image data, the quality of reproduced image data can be improved.
한편, 본 발명은 2×2 오버 샘플링에 대해 설명하였지만 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.Meanwhile, although the present invention has been described with respect to 2x2 oversampling, various modifications may be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the following claims rather than being limited to the above-described embodiment.
Claims (4)
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