JP2010078985A - シーケンシャル型立体表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フラットパネルディスプレイにおいて、チラツキを感じない立体表示を実現できるシーケンシャル型立体表示装置を提供する。
【解決手段】このシーケンシャル型立体表示装置は、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置であって、前記右眼用映像と前記左眼用映像が、異なる部分領域に透過率の変化として同時に書き込まれ、フレーム周波数間維持する透過型液晶パネルと、前記右眼用映像と前記左眼用映像が書き込まれた前記部分領域を、前記フレーム周波数間で該フレーム周波数と異なる周波数で時間的に交互に照明するバックライトと、を備えている。前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、それぞれ隣接するラインに固定的に交互に割り当てられるか、または、それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられ、且つ、前記フレーム毎に逆順に割り当てられる。
【選択図】図1
【解決手段】このシーケンシャル型立体表示装置は、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置であって、前記右眼用映像と前記左眼用映像が、異なる部分領域に透過率の変化として同時に書き込まれ、フレーム周波数間維持する透過型液晶パネルと、前記右眼用映像と前記左眼用映像が書き込まれた前記部分領域を、前記フレーム周波数間で該フレーム周波数と異なる周波数で時間的に交互に照明するバックライトと、を備えている。前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、それぞれ隣接するラインに固定的に交互に割り当てられるか、または、それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられ、且つ、前記フレーム毎に逆順に割り当てられる。
【選択図】図1
Description
本発明は、シーケンシャル型立体表示装置に関する。
従来、立体表示装置の一形態として、表示装置に右眼用映像と左眼用映像を、時間的に交互に表示するシーケンシャル型立体表示装置が実用化されている。
このシーケンシャル型立体表示装置は、図4に示すように、鑑賞者301が各眼用映像の切り替えに同期して動作するシャッタを組み込んだシャッタメガネ302を装着する。
このシーケンシャル型立体表示装置は、図4に示すように、鑑賞者301が各眼用映像の切り替えに同期して動作するシャッタを組み込んだシャッタメガネ302を装着する。
このシャッタメガネ302は、右眼用映像の表示期間のみ右眼用のシャッタが透過状態となるよう制御され、その結果、右眼は、右眼用映像だけを見ることができる。同様に、シャッタメガネ302は、左眼用の映像のみを見ることができるように制御される。この結果、鑑賞者301は、左右の眼で異なる映像を見ることになり、両眼視差により立体感を得ることができる。
上述のシーケンシャル型立体表示装置300は、左右の眼がシャッタメガネ302により、交互に瞬間的に塞がれることによりチラツキが発生する。人間がチラツキを感じなくなるためには、左右眼への映像の振り分けの周波数(以下、サブフレーム周波数という。)が少なくとも140Hz以上でなければならない。
例えば、近年の立体映画館では、映画のフレーム周波数24Hzに対して、右眼用映像と左眼用映像を交互に各3回ずつ表示することにより、サブフレーム周波数が24Hz×2×3=144Hzとなり、その結果、ほとんどチラツキを感じない画質レベルを実現している。
しかし、従来、フラットパネルディスプレイを用いたシーケンシャル型立体表示装置においては、画面全体に交互に右眼用画像と左眼用画像を表示して、これを光学的手段で左右の各眼に振り分ける方式であった。
このため、左右眼への映像提示の周波数は、ディスプレイのフレーム周波数に制限されることになり、液晶ディスプレイでは液晶応答速度の限界から、PDP(プラズマディスプレイ)では駆動周波数の限界から、いずれも十分なサブフレーム周波数を達成できず、チラツキ感を解決することができなかった。
本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであって、フラットパネルディスプレイにおいて、チラツキを感じない立体表示を実現できるシーケンシャル型立体表示装置を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するために、本発明のシーケンシャル型立体表示装置は、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置であって、前記右眼用映像と前記左眼用映像が、異なる部分領域に透過率の変化として同時に書き込まれ、フレーム周波数間維持する透過型表示パネルと、前記右眼用映像と前記左眼用映像が書き込まれた前記部分領域を、前記フレーム周波数間で該フレーム周波数と異なる周波数で時間的に交互に照明するバックライトと、を備えている。
上記シーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、(1)それぞれ隣接するラインに交互に固定的に割り当てられるか、または、(2)それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられ、前記フレーム毎に逆順に交互に割り当てられるようにした。
本発明によれば、フラットパネルディスプレイにおいて、映像を表示するフレーム周波数とは独立に、十分高いサブフレーム周波数に設定できるので、チラツキを感じない立体表示を実現できるシーケンシャル型立体表示装置を提供できる。
以下、図面を参照して本発明に係る好適な実施形態について説明する。
<実施形態1>
図1は、本発明に係るシーケンシャル型立体表示装置の概略構成を示す図である。
図1において、シーケンシャル型立体表示装置100は、入力部110、制御部120、データ取得部130、再生部140、右眼用映像記憶部145a、左眼用映像記憶部145b、同期制御部150、表示駆動部160、バックライト駆動部170、シャッタメガネ駆動部180、表示部190からなっている。
<実施形態1>
図1は、本発明に係るシーケンシャル型立体表示装置の概略構成を示す図である。
図1において、シーケンシャル型立体表示装置100は、入力部110、制御部120、データ取得部130、再生部140、右眼用映像記憶部145a、左眼用映像記憶部145b、同期制御部150、表示駆動部160、バックライト駆動部170、シャッタメガネ駆動部180、表示部190からなっている。
入力部110は、鑑賞者が行ったリモコン等の操作を受け付けて、受け付けた結果を制御部120に送信する。
制御部120は、入力部110から送られた鑑賞者の操作に応じて、当該装置100全体の制御を行う。
データ取得部130は、制御部120および再生部140からの指示にしたがって、DVDディスクやコンピュータ等から立体映像データを読み出す。
制御部120は、入力部110から送られた鑑賞者の操作に応じて、当該装置100全体の制御を行う。
データ取得部130は、制御部120および再生部140からの指示にしたがって、DVDディスクやコンピュータ等から立体映像データを読み出す。
再生部140は、データ取得部130から読み出されたフレーム毎の立体映像データを復号し、右眼用の映像データを右眼用映像記憶部145aに、左眼用の映像データを左眼用映像記憶部145bに、フレーム毎の同期信号を同期制御部150に出力する。
右眼用映像記憶部145aおよび左眼用映像記憶部145bは、それぞれ1フレームの右眼用および左眼用の表示用ビデオイメージを保持するイメージバッファメモリである。
表示部190は、画素毎に光の透過率を制御するライトバルブとしての表示パネル190aと、上部に配置された表示パネル190aを発光して照明するバックライト190bとからなっている。
表示部190は、画素毎に光の透過率を制御するライトバルブとしての表示パネル190aと、上部に配置された表示パネル190aを発光して照明するバックライト190bとからなっている。
表示駆動部160は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、右眼用映像記憶部145aに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、左眼用映像記憶部145bに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。このときのフレーム周波数は、テレビの場合約60Hzが使用される。
尚、映像データの大きさは、入力信号のフォーマットに依存して決まるが、表示パネルへ右眼用および左眼用の映像データを映像記憶部から取り出すときには、表示位置に対応した位置の映像データを取り出すようにする。
例えば、映像データと表示装置の垂直方向の解像度が一致している場合には、右眼用映像記憶部145aに記憶した上部の奇数番のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から奇数番のラインに対応させて書き込み、同様に、左眼用映像記憶部145bに記憶した上部の偶数番のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から偶数番のラインに対応させて書き込む。
例えば、映像データと表示装置の垂直方向の解像度が一致している場合には、右眼用映像記憶部145aに記憶した上部の奇数番のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から奇数番のラインに対応させて書き込み、同様に、左眼用映像記憶部145bに記憶した上部の偶数番のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から偶数番のラインに対応させて書き込む。
また、垂直方向の映像データの解像度が表示パネル190aの解像度の半分でも、あるいは、一致したものでもないときには、垂直方向の表示パネル190aの解像度と一致するように、映像データを補間処理して、左眼用映像記憶部145bおよび右眼用映像記憶部145bに書き込んでおくようにすればよい。
バックライト駆動部170は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、フレーム周波数間において、例えば、140Hz以上に設定した周波数で第一の領域と第二の領域の発光を切り替えて、表示パネル190aの対応した領域を照明する。
この第一の領域は、表示パネル190aの奇数ラインに対応したバックライト190bの領域であり、第二の領域は、表示パネル190aの偶数ラインに対応したバックライト190bの領域である。
この第一の領域は、表示パネル190aの奇数ラインに対応したバックライト190bの領域であり、第二の領域は、表示パネル190aの偶数ラインに対応したバックライト190bの領域である。
さらに、バックライト駆動部170は、この切り替えに同期して、発光が第一の領域のときには右眼を示す信号を、また、発光が第二の領域のときには左眼を示す信号をシャッタメガネ駆動部180に送信する。
尚、バックライトを実現する方法としては次の方法がある。
(1)液晶や有機ELを線状領域にスダレ状に形成し、1ラインおきにグループを形成して発光制御する。
(2)光源としては、蛍光管またはLEDの平面均一光源をまず構成し、この前面に線状領域の液晶シャッタを形成し、1ラインおきにグループを形成してシャッタ制御する。
(1)液晶や有機ELを線状領域にスダレ状に形成し、1ラインおきにグループを形成して発光制御する。
(2)光源としては、蛍光管またはLEDの平面均一光源をまず構成し、この前面に線状領域の液晶シャッタを形成し、1ラインおきにグループを形成してシャッタ制御する。
シャッタメガネ駆動部180は、バックライト駆動部170の発光の切り替えに同期して、バックライト駆動部170からの信号をシャッタメガネ200に対して送信する。
シャッタメガネ200は、シャッタメガネ駆動部180から受信した信号に同期して、該信号が右眼を示していれば、右眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御し、同様に、該信号が左眼を示していれば、左眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御する。
シャッタメガネ200は、シャッタメガネ駆動部180から受信した信号に同期して、該信号が右眼を示していれば、右眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御し、同様に、該信号が左眼を示していれば、左眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御する。
例えば、シャッタメガネ駆動部180では赤外線LED(発光ダイオード)から右眼または左眼を示す信号を送信し、シャッタメガネ200では、付属した受光器で、この信号を受信し、同期して鑑賞者の左右眼用のシャッタメガネのシャッタを交互に開閉する。
次に、図2を用いて、右眼用映像を鑑賞者に提示する状況を説明する。
この時、1フレーム毎の映像を表示する間、表示パネル190aの第一の領域(奇数ライン)には、右眼用の映像データが書き込まれ、第二の領域(偶数ライン)には左眼用の映像データが書き込まれている。また、バックライト190bの第一の領域(奇数ライン)と第二の領域(偶数ライン)とは、1フレームの映像を表示する間に、例えば140Hz以上の周波数で発光を繰り返す。
この時、1フレーム毎の映像を表示する間、表示パネル190aの第一の領域(奇数ライン)には、右眼用の映像データが書き込まれ、第二の領域(偶数ライン)には左眼用の映像データが書き込まれている。また、バックライト190bの第一の領域(奇数ライン)と第二の領域(偶数ライン)とは、1フレームの映像を表示する間に、例えば140Hz以上の周波数で発光を繰り返す。
鑑賞者210は、シャッタメガネ200を装着しており、バックライト190bの発光を繰り返す周期に同期して、右眼用か、左眼用かに応じて対応した眼のみに映像が到達するように、シャッタメガネ200の開閉を制御する。
このように、表示パネル190aのフレーム周波数から独立に、バックライトの発光を切り替える周波数(140Hz以上に)を設定できるので、チラツキ感を減らすことができる。
このように、表示パネル190aのフレーム周波数から独立に、バックライトの発光を切り替える周波数(140Hz以上に)を設定できるので、チラツキ感を減らすことができる。
以上のように実施形態1を構成することによって、バックライトの発光の切り替え周波数を表示パネルのフレーム周波数から独立に、十分に高い周波数に設定できるので、チラツキ感が減少する。
尚、上記の実施形態1では、右眼用の映像データを奇数番目のラインに、左眼用の映像データを偶数番目のラインに書き込むようにしたが、右眼用の映像データを偶数番目のラインに、左眼用の映像データを奇数番目のラインに書き込むようにしても構わない。
<実施形態2>
上記の実施形態1では、右眼用映像および左眼用映像を表示パネル190aの奇数ラインか偶数ラインのいずれかに固定的に書き込んでいた。
本実施形態2では、映像のフレーム毎に、書き込むラインを変化させる。
例えば、第一フレームでは、実施形態1と同様に、右眼用映像データを奇数ラインに、左眼用映像データを偶数ラインに書き込み、第二フレームでは、左眼用映像データを奇数ラインに、右眼用映像データを偶数ラインに書き込み、第三フレームでは、右眼用映像データを奇数ラインに、左眼用映像データを偶数ラインに書き込み、以下、同様に繰り返す。
尚、右眼用映像および左眼用映像の書き込むラインを上記とは逆にしてもよい。
上記の実施形態1では、右眼用映像および左眼用映像を表示パネル190aの奇数ラインか偶数ラインのいずれかに固定的に書き込んでいた。
本実施形態2では、映像のフレーム毎に、書き込むラインを変化させる。
例えば、第一フレームでは、実施形態1と同様に、右眼用映像データを奇数ラインに、左眼用映像データを偶数ラインに書き込み、第二フレームでは、左眼用映像データを奇数ラインに、右眼用映像データを偶数ラインに書き込み、第三フレームでは、右眼用映像データを奇数ラインに、左眼用映像データを偶数ラインに書き込み、以下、同様に繰り返す。
尚、右眼用映像および左眼用映像の書き込むラインを上記とは逆にしてもよい。
本実施形態2は、図1に示した実施形態1の構成と同様である。実施形態1と本実施形態2の違いは、表示駆動部160およびバックライト駆動部170の機能が相違するので、これを中心に説明する。
(1)映像の第一フレームについて(図3の(A)および(B)):
表示駆動部160は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、右眼用映像記憶部145aに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、左眼用映像記憶部145bに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。ここで、フレーム周波数は、60Hz(フレーム期間16.7msec)である。
表示駆動部160は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、右眼用映像記憶部145aに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、左眼用映像記憶部145bに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。ここで、フレーム周波数は、60Hz(フレーム期間16.7msec)である。
バックライト駆動部170は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、フレーム周波数間において、例えば、180Hz(サブフレーム期間5.6msec)に設定した周波数で第一の領域と第二の領域の発光を切り替えて、表示パネル190aの対応した領域を照明する。この場合、フレーム周波数間において、3回バックライトを交互に発光させる。
さらに、バックライト駆動部170は、この切り替えに同期して、発光が第一の領域のときには右眼を示す信号を、また、発光が第二の領域のときには左眼を示す信号をシャッタメガネ駆動部180に送信する。
シャッタメガネ駆動部180は、バックライト駆動部170の発光の切り替えに同期して、バックライト駆動部170からの信号をシャッタメガネ200に対して送信する。
シャッタメガネ200は、シャッタメガネ駆動部180から受信した信号に同期して、該信号が右眼を示していれば、右眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御し、同様に、該信号が左眼を示していれば、左眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御する。
シャッタメガネ200は、シャッタメガネ駆動部180から受信した信号に同期して、該信号が右眼を示していれば、右眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御し、同様に、該信号が左眼を示していれば、左眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御する。
(2)映像の第二フレームについて(図3の(C)および(D)):
表示駆動部160は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、左眼用映像記憶部145bに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、右眼用映像記憶部145aに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。ここで、フレーム周波数は、60Hz(フレーム期間16.7msec)である。
表示駆動部160は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、左眼用映像記憶部145bに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、右眼用映像記憶部145aに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル190aの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。ここで、フレーム周波数は、60Hz(フレーム期間16.7msec)である。
バックライト駆動部170は、同期制御部150からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、フレーム周波数間において、例えば、180Hz(サブフレーム期間5.6msec)に設定した周波数で第一の領域と第二の領域の発光を切り替えて、表示パネル190aの対応した領域を照明する。この場合、フレーム周波数間において、3回バックライトを交互に発光させる。
さらに、バックライト駆動部170は、この切り替えに同期して、発光が第一の領域のときには左眼を示す信号を、また、発光が第二の領域のときには右眼を示す信号をシャッタメガネ駆動部180に送信する。
シャッタメガネ駆動部180は、バックライト駆動部170の発光の切り替えに同期して、バックライト駆動部170からの信号をシャッタメガネ200に対して送信する。
シャッタメガネ200は、シャッタメガネ駆動部180から受信した信号に同期して、該信号が右眼を示していれば、右眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御し、同様に、該信号が左眼を示していれば、左眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御する。
シャッタメガネ200は、シャッタメガネ駆動部180から受信した信号に同期して、該信号が右眼を示していれば、右眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御し、同様に、該信号が左眼を示していれば、左眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御する。
(3)映像の第三フレーム以降について:
映像の第三フレーム以降については、上記の(1)および(2)のフレームと同じように、第一の領域と第二の領域への右眼用映像データと左眼用映像データの書き込み順序を変更する。
映像の第三フレーム以降については、上記の(1)および(2)のフレームと同じように、第一の領域と第二の領域への右眼用映像データと左眼用映像データの書き込み順序を変更する。
以下に、この実施形態2を適用した例について説明する。
最終的に表示したい映像の解像度が、例えば、HD(High Definition)で、水平方向1920画素、垂直方向1080画素の場合、実施形態1では、左右眼用の映像を表示するために、垂直方向に2160画素を持つ表示パネル(液晶パネル)を使用すればよい。
最終的に表示したい映像の解像度が、例えば、HD(High Definition)で、水平方向1920画素、垂直方向1080画素の場合、実施形態1では、左右眼用の映像を表示するために、垂直方向に2160画素を持つ表示パネル(液晶パネル)を使用すればよい。
しかしながら、量産されているHD解像度の液晶パネルを用いて安価に実現したい場合もある。この場合、HD解像度の液晶パネルに、そのまま前述の実施形態1を適用すると、垂直方向の解像度が1080×0.5=540となってしまう。
実施形態2は、このような用途に適用するために考案されたものである。
HD解像度に、実施形態2を適用した場合、左右眼の各映像単位でみると、インターレース表示をしていることに相当するため、インターレース表示の画質評価において、ケルファクター(0.7)として知られている通り、垂直方向の解像度は、実効的に1080×0.7=756となり、実施形態1に比べ、40%の改善効果がある。
HD解像度に、実施形態2を適用した場合、左右眼の各映像単位でみると、インターレース表示をしていることに相当するため、インターレース表示の画質評価において、ケルファクター(0.7)として知られている通り、垂直方向の解像度は、実効的に1080×0.7=756となり、実施形態1に比べ、40%の改善効果がある。
従って、画質を優先する場合は、垂直方向に、表示映像の2倍の解像度を持つ液晶パネルを用いた実施形態1を用い、コストを優先する場合には、表示映像と同じ解像度を持つ液晶パネルを用いた実施形態2を用いることができる。
以上のように実施形態2を構成することによって、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置において、右眼用映像が書き込まれた部分領域と左眼用映像が書き込まれた部分領域を交互に照明するバックライトのサブフレーム周波数を、当該表示装置のフレーム周波数に制限されることなく、十分高い周波数に設定できるので、チラツキのない立体表示を実現することができる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能であるのは勿論である。
本発明は、フラットパネルディスプレイで、チラツキが感じられない高画質の立体表示装置を実現する技術を提供しているので、将来、普及拡大が期待されている立体TV放送、立体ゲーム、立体臨場感通信など、その場にいるような高い臨場感や、目の前に実物があるような高い実在感を実現するシステムに幅広く応用することができる。
100…シーケンシャル型立体表示装置、110…入力部、120…制御部、130…データ取得部、140…再生部、145a…右眼用映像記憶部、145b…左眼用映像記憶部、150…同期制御部、160…表示駆動部、170…バックライト駆動部、180…シャッタメガネ駆動部、190…表示部、190a…表示パネル、190b…バックライト、200…シャッタメガネ、210…鑑賞者、300…シーケンシャル型立体表示装置、301…鑑賞者、302…シャッタメガネ。
Claims (3)
- 右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像が、異なる部分領域に透過率の変化として同時に書き込まれ、フレーム周波数間維持する透過型表示パネルと、前記右眼用映像と前記左眼用映像が書き込まれた部分領域を、前記フレーム周波数間で該フレーム周波数と異なる周波数で時間的に交互に照明するバックライトと、を備えることを特徴とするシーケンシャル型立体表示装置。
- 請求項1に記載のシーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられることを特徴とするシーケンシャル型立体表示装置。
- 請求項1に記載のシーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられ、フレーム毎に逆順に交互に割り当てられることを特徴とするシーケンシャル型立体表示装置。
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