KR20060004393A - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화상처리 방법을 개선하여 계조 표현 능력을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.
영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하기 위한 방법에 있어서, 입력되는 비디오 데이터를 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계, 상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하기 위하여 디더 마스크를 사용하는 디더 하프토닝 단계, 및 임의로 선택된 랜덤 계수값를 사용하여 인접하는 소정 개수의 셀로부터 오차 확산을 수행하는 오차확산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명은 오차확산무늬(worm artifact)현상을 제거할 수 있으며, 보다 선명한 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
오차확산, 랜덤계수, 화상처리

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법{Image Processing Method for Plasma Display Panel}
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프.
도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정을 나타낸 그래프.
도 3a 및 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 오차 확산 방법을 나타낸 도.
도 4는 본 발명에 따른 랜덤 계수값을 사용한 오차확산 법을 나타낸 도.
도 5는 종래 오차확산 방식의 진행 방향과 본 발명에 의한 오차확산 방식의 진행 방향을 나타낸 도.
도 6은 본 발명에 따른 랜덤 계수값을 사용한 오차확산 법의 진행 블럭도를 나타낸 도.
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화상처리 방법을 개선하여 계조 표현 능력을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, 'PDP'라 함.)은 소다라임(Soda-lime) 글라스로 된 전면 글라스와 배면 글라스 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이룬다. 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 네온 및 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진된다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다.
이와 같은 PDP는 종래 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(CRT)에 비하여 구조가 단순하기 때문에 제작이 용이하다. 또한, PDP는 음극선관에 비하여 박형인 특징을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로 현재 각광을 받고 있다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, CRT 및 LCD는 입력되는 비디오 신호에 대하여, 표시되는 광을 아날로그 방식으로 제어하여 원하는 계조(Gray level)를 표현하므로, 통상적으로 비선형의 휘도 특성을 갖는다. 이와 달리, PDP는 온(on)/오프(off)를 할 수 있는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 이용하여 광 펄스의 수를 변조하여 계조를 표현하므로, 선형의 휘도 특성을 갖는다.
이러한 PDP의 계조 표현방법을 PWM(Pulse Width Modulation) 방법이라 한다. PDP의 휘도는 펄스 수에 선형으로 변화하지만 사람의 시각이 인지하는 정도는 비선형적이기 때문에 저계조 영역에서 계조를 표현할때 노이즈를 발생시킨다. 따라서, 상기 문제를 해결하기 위해 PDP에서는 다음 도 2와 같이 입력되는 비디오 데이터를 역감마 보정한다.
도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정을 나타낸 그래프이다. 도 2에서, 목표 휘도는 보정하고자 하는 이상적인 역감마 결과를 나타낸 것이고, 실제 휘도는 역감마 보정후의 결과로서 나타나는 측정된 휘도값이며, PDP 휘도는 역감마 보정이 없는 상테에서 측정된 휘도값 3이하를 나타낸 것이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 목표 휘도는 0 - 60까지 61단계의 계조값이 각각 다른 휘도값으로 표현된다. 이와 달리, 실제 휘도는 0 - 60까지 61단계의 계조값이 단지 8가지의 휘도값으로 표현된다. 따라서, PDP에서 역감마 보정이 수행될 때 어두운 영역에서 충분한 계조 표현을 할 수 없게 되어 영상이 뭉쳐 보이는 의사윤곽(Contuor Noise)이 발생하게 된다.
이러한, PDP의 부족한 계조를 표현하기 위하여 디더링 (dithering) 방법 및 오차 확산(error diffusion) 방법 등의 하프톤(half tone) 방법을 사용하고 있다. 오차 확산 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 3과 같다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 오차 확산 방법을 나타낸 도이다. 도 3a는 종래의 공간적인 오차 확산 방법을 설명하기 위한 도이고, 도 3b는 도 3a의 오차 확산을 수행하기 위한 블록도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 오차 확산 방법은 해당 픽셀이 양자화(Quantization)될 때 발생하는 오차를 이웃하는 픽셀에 영향을 주게 함으로써 버려지는 오차에 대한 보정을 공간적으로 해결하고자 하는 방법이다. 여기서, 오차 확산 방법은 이웃하는 픽셀들 a, b, c, d에서 발생한 각각의 오차값에 특정한 계수를 곱한다. 이후, 상기 계수를 곱한 오차값들을 i 값에 더한 후 양자화를 실시한다. 이후, 상기 양자화로 발생하는 오차값을 다시 라인 메모리에 저장하여 이를 매 픽셀마다 반복하는 방법이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 오차 확산 블록은 공간적인 피드백 루틴을 반복적으로 수행함으로써 상기 목표 휘도에 가장 근사한 휘도값을 맵핑하여 출력한다. 또한, 도 3에서, 동작하는 과정은 아래의 수학식 1 및 수학식 2로 표현할 수 있다.
Figure 112004030425653-PAT00001
Figure 112004030425653-PAT00002
여기서, n은 현재 프레임(frame)을 나타내며, F(i,j)는 상기 역감마 보정후 입력되는 계조값이다. B(i,j)는 양자화 단계(300)를 통해 양자화된 계조값이다. E(i,j)는 양자화에서 발생되는 오차값이며, f(i,j)는 역감마 보정후 입력되는 계조값에 양자화 오차값을 더한 값이다. 즉, f(i,j)는 현재 프레임에서의 F(i,j)에 이웃하는 픽셀에서의 오차값에, 오차확산계수 처리단계(310)에서 오차 확산 계수 h(i,j)를 곱하여 더한 값이다.
상기 오차 확산 방법은 이웃한 픽셀에 대한 상기 오차 확산 계수가 일정하게 설정되어 라인마다 그리고 프레임마다 반복됨에 따라 일정한 오차 확산 계수로 인하여 균일한 계조에서 오차 확산 무늬가 발생되는 문제점이 있다.
즉, 종래의 경우 패널에 한쪽방향으로만 영상신호가 인가되고, 이로인해 고정된 오차확산 계수로 한쪽 방향으로만 오차확산 보정을 하게 되어, 화면상에 줄무늬와 같은 오차 확산 무늬(worm artifact)현상이 나타나 화면이 선명하지 못한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여, 화면상에 줄무늬와 같은 오차확산무늬(worm artifact)현상이 나타나는 문제를 해결할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하기 위한 방법에 있어서, 입력되는 비디오 데이터를 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계, 상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하기 위하여 디더 마스크를 사용하는 디더 하프토닝 단계, 및 임의로 선택된 랜덤 계수값를 사용하여 인접하는 소정 개수의 셀로부터 오차 확산을 수행하는 오차확산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오차 확산을 수행하기 위한 랜덤 계수값은, 상기 랜덤 계수값의 합이 10bit의 계수값을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 랜덤 계수값을 사용하여 오차확산을 하는 오차확산 단계를 포함 한다.
상기의 오차 확산을 수행하기 위한 랜덤 계수값은, 상기 랜덤 계수값의 합이 10bit의 계수값을 사용하는 것이 가능하다.
상기 랜덤 계수값를 이용한 오차확산 단계는, 인접하는 복수개의 셀로부터 오차 확산을 수행한다.
상기 복수개의 셀은 x개의 오차확산 랜덤 계수값이 사용된다. (
Figure 112004030425653-PAT00003
, x와 n은 자연수)
상기 복수개의 셀중 첫번째 셀은, 제 1 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 1 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 하나가 임의로 선택된다.
상기 복수개의 셀중 두번째 셀은, 제 2 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 2 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 상기 제 1 오차확산 계수값을 제외한 값중 하나가 임의로 선택된다.
상기 복수개의 셀중 세번째 셀은, 제 3 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 3 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 상기 제 1 오차확산 계수값 및 제 2 오차확산 계수값을 제외한 값중 하나가 임의로 선택된다.
상기 복수개의 셀중 x번째 셀은 , 제 x 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 x 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 제 1 오차확산 계수값에서 부터 제 x-1 오차확산 계수값까지의 값을 제외한 값 중 하나가 임의로 선택된다.
상기 복수개개의 셀중 마지막 셀은, 제 n 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 n 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 상기 제 1 오차확산 계수값에서 부터 제 n-1 오차확산 계수값을 제외하고 남는 값을 사용하여 오차확산을 하는 것이 가능하다.
상기 랜덤 계수를 이용한 오차확산 단계는,
첫번째 셀의 계조값에
Figure 112004030425653-PAT00004
값을 곱한다.
다음으로, 두번째 셀의 계조값에
Figure 112004030425653-PAT00005
값을 곱한다.
다음으로, 세번째 셀의 계조값에
Figure 112004030425653-PAT00006
값을 곱한다.
다음으로, x번째 셀의 계조값에
Figure 112004030425653-PAT00007
값을 곱한다.
다음으로, 마지막 셀의 계조값에
Figure 112004030425653-PAT00008
값을 곱한후 상기 복수개의 셀의 곱한값과 현재 계조를 표현할 셀의 오차 계수값을 더하여 캐리(carry)가 발생하는지 여부에 따라 계조를 표현하는 것이 가능하다.
상기 랜덤 계수값의 합은 1024값이 되도록 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 랜덤 계수값를 이용한 오차확산은, 매 라인(Line)별로 랜덤한 방향으로 오차확산이 발생하는 것이 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
< 실시예 >
도 4는 본 발명에 따른 랜덤 계수값을 사용한 오차확산 법을 나타낸 도이다.
도 4에 도시된 바와 함께 인접 데이터의 오차확산 계수를 기존의 4bit(16)에서 10bit(1024)값으로 확장하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바에 의하면, 오차확산 계수를 10bit를 사용하여 표현하게 되므로, 기존의 방법보다 세밀한 오차확산 계수를 표현하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면 인접셀인 a셀, b셀, c셀 및 d셀의 오차확산 계수를 랜덤하게 발생시킨다.
이하에서는 랜덤 계수값은 오차확산 계수값에서 랜덤하게 선택된 값을 의미한다.
즉, a셀의 랜덤 계수값인 R1의 경우, 먼저 10bit를 사용하므로 210값을 이용하여 1024의 계수값 중 임의로 한 값이 랜덤하게 선택된다.
다음으로, b셀의 오차확산 계수인 R2의 경우, 상기 1024의 계수값에서 R1의 계수값을 제외한 후 임의로 한 값이 랜덤하게 선택된다.
다음으로, c셀의 오차확산 계수인 R3의 경우, 상기 1024의 계수값에서 R1의 계수값과 R2의 계조값을 제외한 값에서 임의로 한 값이 랜덤하게 선택된다.
다음으로, d셀의 오차확산 계수인 R4의 경우, 상기 1024의 계수값에서 R1의 계수값, R2의 계조값 및 R3의 계수값을 제외한 값이 R4의 오차확산 계수로 선택된다.
즉, 상기와 같은 R1, R2, R3 및 R4의 계수값의 합은 1024가 된다.
하지만, 본 발명은 계수값의 선택이 셀마다 랜덤하게 이루어 질 수 있으므로, 종래의 고정된 오차확산 계수값을 적용한 방식을 적용할 경우 나타나는 오차확산 무늬를 저감하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 랜덤 계수값를 이용한 오차확산 단계는 다음과 같은 수학식3 으로 셀에서의 캐리 발생 여부를 확인 할수 있고, 상기 캐리 발생 여부에 따라 계조를 다양하게 표현할 수 있게 된다.
Figure 112004030425653-PAT00009
상기 수학식3 에서 a는 도 4의 a셀의 오차계수값을 나타내고, b는 b셀의 오차계수값을 나타내고, c는 c셀의 오차계수값을 나타내고, d는 d셀의 오차계수값을 나타낸다.
소수점 이하인 각 셀의 오차계수값에 오차확산 계수를 곱하여 계조를 표현하고자 하는 셀의 오차계수값과 합산한 후, 상기 합산한 값에서 정수의 자리수 올림이 발생하면 캐리가 발생했다고 한다.
상기 캐리가 발생할 경우 해당 셀의 계조값이 1 증가하게 되고, 이로인해 해 당 셀의 휘도가 변화할수 있게된다.
본 발명의 경우 상기와 같은 수학식3 의 결과가 캐리를 발생할 경우 현재셀의 계조값이 증가하게 된다.
즉, 상기와 같은 수학식3 을 이용해 캐리발생 여부를 확인 할 수 있고, 이로인해 계조 표현이 가능하게 된다.
하나의 캐리가 발생할 경우 캐리가 발생한 셀의 계조값이 증가한 캐리값 만큼 증가하게 되어 더욱 밝은 화상을 구현하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 의한 상기의 랜덤 계수를 이용한 오차확산 방법을 이용할 경우, 랜덤하게 형성된 계수값에 의하여, 각 픽셀 마다 인접 셀의 오차확산 계수와의 오차확산 비율이 다르게 된다.
각 픽셀마다 인접한 셀들의 오차확산 계수가 다르게 적용되므로, 각 픽셀마다의 오차확산 비율이 다르게 되고 이로인해 표현되는 계조값이 랜덤하게 적용될 수있다.
따라서, 픽셀마다 인접셀과의 오차확산 계수 비율이다르게 되므로, 일정방향으로 발생하는 특유의 오차확산 무늬를 랜덤하게 만들 수 있다.
즉, 저계조에서 눈에 띄는 오차확산 무늬(worm artifact)를 저감시킬 수 있게된다.
도 5는 종래 오차확산 방식의 진행 방향과 본 발명에 의한 오차확산 방식의 진행 방향을 나타낸 도이다.
종래의 경우 오차확산은 패널의 왼쪽에서 오른쪽 방향으로, 그리고 위에서 아래방향으로 정형화되어 진행된다. 또한, 정해진 오차확산 계수가 각 라인의 픽셀에서 수행되므로, 오차확산 무늬가 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 경우 랜덤하게 선택된 오차계수값이 오차확산 단계에서 적용되므로, 각 셀마다 랜덤하게 오차확산이 수행되고, 랜덤하게 수행된 오차확산 계수가 지속적으로 인접 픽셀에 영향을 미치는 것이 가능하다.
즉, 각 픽셀마다 정형화된 순서로 오차확산이 발생하지 않고, 랜덤하게 선택된 오차계수값이 바로 오차확산 되어 인접 픽셀로 영향을 미치게된다.
이로인해, 인접 픽셀에서도 해당 오차계수의 비트(bit)수에 맞게 오차확산되어 들어온 계수값을 받아 다시 오차확산을 수행하게 된다.
따라서, 오차확산의 방향이 랜덤하게 수행되는 결과를 가져올 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 랜덤 계수값을 사용한 오차확산 방법의 진행 블럭도를 나타낸 도이다.
본 발명에 의한 디더 하프토닝 단계(s430)내의 오차확산 과정의 수행은 랜덤 계수를 이용한다.
다음으로, 오차확산 과정에서 발생한 캐리값으로 디더 하프토닝 단계(s430)의 디더링 과정에서 디더링을 한다.
다음으로, 디더링 과정에서 발생한 캐리와 영상데이타가 합해져 서브필드 맵핑단계(s440)로 들어가고, 이후 데이터 정렬단계(s450)를 거쳐 패널로 인가된다.
상기와 같이 영상신호가 패널에 인가되는 과정은 종래의 과정과 동일하지만, 본 발명은 디더 하프토닝 단계(s430)의 오차확산 과정에서 랜덤 계수를 이용하는 방식을 사용하는 점에서 차이가 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서와 같이 본 발명은 오차확산무늬(worm artifact)현상을 제거할 수 있으며, 보다 선명한 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하기 위한 방법에 있어서,
    입력되는 비디오 데이터를 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계;
    상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하기 위하여 디더 마스크를 사용하는 디더 하프토닝 단계; 및
    임의로 선택된 랜덤 계수값를 사용하여 인접하는 소정 개수의 셀로부터 오차 확산을 수행하는 오차확산 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오차 확산을 수행하기 위한 랜덤 계수값은,
    상기 랜덤 계수값의 합이 10bit의 계수값을 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 랜덤 계수값를 이용한 오차확산 단계는,
    인접하는 복수개의 셀로부터 오차 확산을 수행하고,
    상기 복수개의 셀은 x개의 오차확산 랜덤 계수값이 사용되며 (
    Figure 112004030425653-PAT00010
    , x와 n은 자연수),
    상기 복수개의 셀중 첫번째 셀은, 제 1 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 1 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 하나가 임의로 선택되고,
    상기 복수개의 셀중 두번째 셀은, 제 2 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 2 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 상기 제 1 오차확산 계수값을 제외한 값중 하나가 임의로 선택되고,
    상기 복수개의 셀중 세번째 셀은, 제 3 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 3 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 상기 제 1 오차확산 계수값 및 제 2 오차확산 계수값을 제외한 값중 하나가 임의로 선택되고,
    상기 복수개의 셀중 x번째 셀은 , 제 x 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 x 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 제 1 오차확산 계수값에서 부터 제 x-1 오차확산 계수값까지의 값을 제외한 값 중 하나가 임의로 선택되고,
    상기 복수개개의 셀중 마지막 셀은, 제 n 오차확산 계수가 사용되고, 상기 제 n 오차확산 계수는 랜덤 계수값의 합 중 상기 제 1 오차확산 계수값에서 부터 제 n-1 오차확산 계수값을 제외하고 남는 값을 사용하여 오차확산을 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  4. 상기 제 2항과 3항에 있어서,
    상기 랜덤 계수값의 합은 1024값이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 랜덤 계수를 이용한 오차확산 단계는,
    첫번째 셀의 계조값에
    Figure 112004030425653-PAT00011
    값을 곱하고,
    두번째 셀의 계조값에
    Figure 112004030425653-PAT00012
    값을 곱하고,
    세번째 셀의 계조값에
    Figure 112004030425653-PAT00013
    값을 곱하고,
    x번째 셀의 계조값에
    Figure 112004030425653-PAT00014
    값을 곱하고,
    마지막 셀의 계조값에
    Figure 112004030425653-PAT00015
    값을 곱한후,
    상기 복수개의 셀의 곱한값과 현재 계조를 표현할 셀의 오차계수값을 더하여
    캐리(carry)가 발생하는지 여부에 따라 계조를 표현하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 랜덤 계수값를 이용한 오차확산은,
    랜덤한 방향으로 오차확산이 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
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US8552934B2 (en) 2008-05-28 2013-10-08 Samsung Display Co., Ltd. Organic light emitting display and method of driving the same

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