JP6635125B2 - 顕微鏡、観察方法、及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照明する第1照明光学系と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照明する第2照明光学系と、対物レンズと、試料からの光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系とを有し、試料からの光の像を形成する観察光学系と、観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、画像処理部と、試料を保持するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を移動させる制御部と、を備え、画像処理部は、試料の第1の三次元領域と第2の三次元領域との重複領域の少なくとも一部における蛍光物質の位置情報を用いて、第2の三次元領域における蛍光物質の位置情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正する、顕微鏡が提供される。
本発明の態様に従えば、ステージに載置された物体に照明光を照射する照明光学系と、対物レンズを含み、物体からの光の像を形成する観察光学系と、観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、画像処理部と、ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を、移動させる制御部と、を備え、画像処理部は、物体の第1の三次元領域と第2の三次元領域の重複領域の少なくとも一部における物体の情報を用いて、第2の三次元領域における物体の情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正する、顕微鏡が提供される。
本発明の態様に従えば、蛍光物質を含む試料に照明光を照射することと、対物レンズを含む観察光学系によって、試料からの光の像を形成することと、観察光学系が形成した像を撮像することと、画像処理を行うことと、試料を保持するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を移動させることと、を含み、画像処理は、試料の第1の三次元領域と第2の三次元領域の重複領域の少なくとも一部における蛍光物質の位置情報を用いて、第2の三次元領域における蛍光物質の位置情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光とを照明することと、対物レンズと、試料からの光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系とを有する観察光学系によって、試料からの光の像を形成することと、観察光学系が形成した像を撮像することと、画像処理を行うことと、試料を保持するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を移動させることと、を含み、画像処理は、試料の第1の三次元領域と第2の三次元領域の重複領域の少なくとも一部における蛍光物質の位置情報を用いて、第2の三次元領域における蛍光物質の位置情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、ステージに載置された物体に照明光を照射することと、対物レンズを含む観察光学系によって、物体からの光の像を形成することと、観察光学系が形成した像を撮像することと、画像処理を行うことと、ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を移動させることと、を含み、画像処理は、物体の第1の三次元領域と第2の三次元領域の重複領域の少なくとも一部における物体の情報を用いて、第2の三次元領域における物体の情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、蛍光物質を含む試料に照明光を照射し、対物レンズを含む観察光学系によって、試料からの光の像を形成し、撮像部によって像を撮像し、試料を保持するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を移動させ、撮像部により撮像された結果を用いてコンピュータに画像処理を実行させる画像処理プログラムであって、画像処理は、試料の第1の三次元領域と第2の三次元領域の重複領域の少なくとも一部における蛍光物質の位置情報を用いて、第2の三次元領域における蛍光物質の位置情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正する、ことを含む、画像処理プログラムが提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光とを照明し、対物レンズと、試料からの光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系とを有する観察光学系によって、試料からの光の像を形成し、撮像部によって像を撮像し、試料を保持するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を移動させ、撮像部により撮像された結果を用いてコンピュータに画像処理を実行させる画像処理プログラムであって、画像処理は、試料の第1の三次元領域と第2の三次元領域の重複領域の少なくとも一部における蛍光物質の位置情報を用いて、第2の三次元領域における蛍光物質の位置情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、画像処理プログラムが提供される。
本発明の態様に従えば、ステージに載置された物体に照明光を照射し、対物レンズを含む観察光学系によって、物体からの光の像を形成し、撮像部によって像を撮像し、ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を移動させ、撮像部により撮像された結果を用いてコンピュータに画像処理を実行させる画像処理プログラムであって、画像処理は、物体の第1の三次元領域と第2の三次元領域の重複領域の少なくとも一部における物体の情報を用いて、第2の三次元領域における物体の情報を第2の三次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、画像処理プログラムが提供される。
本発明の第1の態様に従えば、蛍光物質を含む試料に照明光を照射する照明光学系と、対物レンズを含み、試料からの光の像を形成する観察光学系と、観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像の結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、試料を保持するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を、対物レンズの光軸と同じ方向に移動させる制御部と、を含み、画像処理部は、対物レンズの焦点位置が第1の位置にあるときの撮像結果により得られた第1の領域における蛍光物質の位置情報と、対物レンズの焦点位置が第2の位置にあるときの撮像結果により得られた第2の領域における蛍光物質の位置情報とのうち、第1の領域と第2の領域との重複領域の少なくとも一部における蛍光物質の位置情報を用いて、第2の領域における蛍光物質の位置情報を補正する、顕微鏡が提供される。
が提供される。
第1実施形態について説明する。実施形態に係る顕微鏡は、例えば、STORM、PALM等のSingle-molecule Localization Microscopy法を利用した顕微鏡である。顕微鏡1は、1種類の蛍光物質で標識(ラベル)された試料の蛍光観察、及び2種類以上の蛍光物質で標識された試料の蛍光観察のいずれにも利用できる。本実施形態では、標識に用いられる蛍光物質(例、レポータ色素)が1種類であるものとする。また、顕微鏡1は、3次元の超解像画像を生成可能である。例えば、顕微鏡1は、2次元の超解像画像を生成するモード、及び3次元の超解像画像を生成するモードを有し、2つのモードを切り替え可能である。
なお、本実施例では、重心位置C1および重心位置C2を算出して第1層Lz1と第2層Lz2との位置ずれ量を算出したが、分布DQ1と分布DQ2との自己相関を解析することによって、第1層Lz1と第2層Lz2と位置ずれ量を算出してもよい。つまり、分布DQ1と分布DQ2との自己相関を解析することによって、第1層Lz1と第2層Lz2との位置ずれを補正してもよい。
第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態において、第3層Lz3が第1層Lz1および第2層Lz2と重複する場合における蛍光物質の位置補正の一例を示す。
V7=(aV3+bV4) ・・・(1)
ここで、a+b=1
第3実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態において、画像処理部7は、第1層Lz1と第2層Lz2との重複領域のうち指定された領域を選択的に用いて、第2層Lz2に含まれる蛍光物質の位置の補正量を算出する。画像処理部7は、画像処理部7は、補正処理の前処理として、撮像部6の撮像結果から得られる各層の輝点の情報(以下、参照情報という)を生成する。
第4実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態において、画像処理部7は、複数の層のそれぞれに設定される複数の領域ごとに、補正処理を行う。
第5実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態において、画像処理部7は、第2層Lz2における重複領域Lm1に含まれる蛍光物質の補正後の位置と、第1層Lz1における重複領域Lm1における蛍光物質の位置との差を示す情報(以下、差分情報という)を算出する。
第6実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。上述の実施形態では、顕微鏡1としてSTORMを説明したが、顕微鏡1は他の顕微鏡でもよい。図16は、本実施形態に係る顕微鏡1を示す図である。この顕微鏡1は、例えば、国際公開第2008/069220号などに記載された顕微鏡を適用したものである。顕微鏡1は、光源50からステージ2上の試料Wへ向かう順に、レンズ51、視野絞り53(照野絞り)、ハーフミラー54、対物レンズ21を備える。図16には、対物レンズ21の前側焦点位置(Z2)およびその近傍位置(Z1、Z3)を拡大して示した。また、顕微鏡1は、試料Wからの光が撮像部6へ向かう順に、対物レンズ21、ハーフミラー54、ミラー55、レンズ56、光路分岐部57、光路長調整部58、及び非点収差光学系59を備える。
Claims (38)
- 蛍光物質を含む試料に照明光を照射する照明光学系と、
対物レンズを含み、前記試料からの光の像を形成する観察光学系と、
前記観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、
画像処理部と、
前記試料を保持するステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させる制御部と、を備え、
前記画像処理部は、前記試料の第1の3次元領域と第2の3次元領域との重複領域の少なくとも一部における前記蛍光物質の位置情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正する、
顕微鏡。 - 試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照明する第1照明光学系と、
前記活性化された前記蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照明する第2照明光学系と、
対物レンズと、前記試料からの光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系とを有し、前記試料からの光の像を形成する観察光学系と、
前記観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、
画像処理部と、
前記試料を保持するステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させる制御部と、を備え、
前記画像処理部は、前記試料の第1の3次元領域と第2の3次元領域との重複領域の少なくとも一部における前記蛍光物質の位置情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正する、
顕微鏡。 - 前記第1照明光学系と前記第2照明光学系とは少なくとも一部が共通である、
請求項2に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記撮像部により撮像された結果を用いて、前記試料の第1の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報と第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報とを算出する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記対物レンズの焦点位置が第1の位置にある場合に撮像された結果を用いて前記第1の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を算出し、前記対物レンズの焦点位置が第2の位置にある場合に撮像された結果を用いて前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を算出する、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、
前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部において、前記第1の3次元領域の前記蛍光物質の位置情報と前記第2の3次元領域の前記蛍光物質の位置情報とを用いて補正量を算出し、算出した補正量を用いて、前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を補正する、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域との重複領域において複数の領域について補正量を算出し、前記蛍光物質の位置情報を補正する、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域との重複領域の少なくとも一部において、前記第1の3次元領域の前記蛍光物質の位置情報と前記第2の3次元領域の前記蛍光物質の位置情報とを用いて補正量を算出し、算出した補正量を用いて、前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいた補正量を算出する、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域の重複領域において、指定された領域において補正量を算出する、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記指定された領域は、蛍光物質の分布に基づいて指定された領域である、
請求項9に記載の顕微鏡。 - 入力部と、
前記試料の第1の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報と、前記試料の第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報とを示す画像を表示する表示部と、を備え、
前記画像処理部は、前記表示部に表示された画像において前記入力部により入力された領域の指定に関する情報に基づいて補正量を算出する、
請求項9又は請求項10に記載の顕微鏡。 - 画像を表示する表示部を備える、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の顕微鏡。
- 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域おける前記蛍光物質の位置情報と、前記第2の3次元領域における前記補正された前記蛍光物質の位置情報とを用いて、3次元画像を生成し、
前記表示部は、前記3次元画像を表示する、
請求項12に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記重複領域における前記第1の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報と前記第2の3次元領域における前記補正された前記蛍光物質の位置情報とを用いて3次元画像を生成し、
前記表示部は、前記画像処理部が生成した前記重複領域の前記3次元画像を表示する、
請求項12又は請求項13に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域おける前記蛍光物質の位置情報と前記第2の3次元領域における前記補正された前記蛍光物質の位置情報とを、互いに異なる色の点で表した前記3次元画像を生成する、
請求項13または請求項14に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、
前記重複領域において、複数の領域ごとに前記第1の3次元領域おける前記蛍光物質の位置情報と前記第2の3次元領域における前記補正された前記蛍光物質の位置情報とを用いて、位置ずれ量を算出し、
前記位置ずれ量が閾値未満の領域において前記第1の3次元領域おける前記蛍光物質の位置情報と前記第2の3次元領域における前記補正された前記蛍光物質の位置情報とを、同じ色の点で表し、前記閾値以上の領域において互いに異なる色の点で表した前記3次元画像を生成する、
請求項13または請求項14に記載の顕微鏡。 - 入力部を備え、
前記表示部は、前記試料の第1の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報と、前記試料の第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報とを示す画像を表示し、
前記画像処理部は、前記表示部に表示された画像において前記入力部により入力された領域の指定に関する情報に基づいて補正量を算出する、
請求項12から請求項16のいずれか一項に記載の顕微鏡。 - ステージに載置された物体に照明光を照射する照明光学系と、
対物レンズを含み、前記物体からの光の像を形成する観察光学系と、
前記観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、
画像処理部と、
前記ステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を、移動させる制御部と、を備え、
前記画像処理部は、前記物体の第1の3次元領域と第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部における前記物体の情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記物体の情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正する、
顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記撮像部により撮像された結果を用いて、前記物体の第1の3次元領域における前記物体の情報と第2の3次元領域における前記物体の情報とを算出する、
請求項18に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記対物レンズの焦点位置が第1の位置にある場合に撮像された結果を用いて第1の3次元領域における前記物体の情報を算出し、前記対物レンズの焦点位置が第2の位置にある場合に撮像された結果を用いて第2の3次元領域における前記物体の情報を算出する、
請求項18または請求項19に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部において、前記第1の3次元領域の前記物体の情報と前記第2の3次元領域の前記物体の位置情報とを用いて補正量を算出し、算出した補正量を用いて、前記第2の3次元領域における前記物体の情報を補正する、
請求項18から請求項20のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域の重複領域において複数の領域について補正量を算出し、前記物体の情報を補正する、
請求項18から請求項21のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域との重複領域の少なくとも一部において、前記第1の3次元領域の前記物体の情報と前記第2の3次元領域の前記物体の情報とを用いて補正量を算出し、算出した補正量を用いて、前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいた補正量を算出する、
請求項18から請求項22のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域と前記第2の3次元領域の重複領域において、指定された領域において補正量を算出する、
請求項18から請求項23のいずれか1項に記載の顕微鏡。 - 前記指定された領域は、物体の分布に基づいて指定された領域である、
請求項24に記載の顕微鏡。 - 入力部と、
前記物体の第1の3次元領域における前記物体の情報と、前記物体の第2の3次元領域における前記物体の情報とを示す画像を表示する表示部と、を備え、
前記画像処理部は、前記表示部に表示された画像において前記入力部により入力された領域の指定に関する情報に基づいて補正量を算出する、
請求項24又は請求項25に記載の顕微鏡。 - 画像を表示する表示部を備える、請求項18から請求項25のいずれか一項に記載の顕微鏡。
- 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域おける前記物体の情報と、前記第2の3次元領域における前記補正された前記物体の情報とを用いて、3次元画像を生成し、
前記表示部は、前記3次元画像を表示する、
請求項27に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記重複領域における前記第1の3次元領域における前記物体の情報と前記第2の3次元領域における前記補正された前記物体の情報とを用いて3次元画像を生成し、
前記表示部は、前記画像処理部が生成した前記重複領域の前記3次元画像を表示する
請求項27又は請求項28に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、前記第1の3次元領域おける前記物体の情報と前記第2の3次元領域における前記物体の情報とを、互いに異なる色の点で表した前記3次元画像を生成する、
請求項28又は請求項29に記載の顕微鏡。 - 前記画像処理部は、
前記重複領域において、複数の領域ごとに前記第1の3次元領域おける前記物体の情報と前記第2の3次元領域における前記補正された前記物体の情報とを用いて、位置ずれ量を算出し、
前記位置ずれ量が閾値未満の領域において前記第1の3次元領域おける前記物体の情報と前記第2の3次元領域における前記補正された前記物体の情報とを、同じ色の点で表し、前記閾値以上の領域において互いに異なる色の点で表した前記3次元画像を生成する、
請求項28又は請求項29に記載の顕微鏡。 - 入力部を備え、
前記表示部は、前記物体の第1の3次元領域における前記物体の情報と、前記物体の第2の3次元領域における前記物体の情報とを示す画像を表示し、
前記画像処理部は、前記表示部に表示された画像において前記入力部により入力された領域の指定に関する情報に基づいて補正量を算出する、
請求項27から請求項31のいずれか一項に記載の顕微鏡。 - 蛍光物質を含む試料に照明光を照射することと、
対物レンズを含む観察光学系によって、前記試料からの光の像を形成することと、
前記観察光学系が形成した像を撮像することと、
画像処理を行うことと、
前記試料を保持するステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させることと、を含み、
前記画像処理は、前記試料の第1の3次元領域と第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部における前記蛍光物質の位置情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、
観察方法。 - 試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光と、前記活性化された前記蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光とを照明することと、
対物レンズと、前記試料からの光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系とを有する観察光学系によって、前記試料からの光の像を形成することと、
前記観察光学系が形成した像を撮像することと、
画像処理を行うことと、
前記試料を保持するステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させることと、を含み、
前記画像処理は、前記試料の第1の3次元領域と第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部における前記蛍光物質の位置情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、
観察方法。 - ステージに載置された物体に照明光を照射することと、
対物レンズを含む観察光学系によって、前記物体からの光の像を形成することと、
前記観察光学系が形成した像を撮像することと、
画像処理を行うことと、
前記ステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させることと、を含み、
前記画像処理は、前記物体の第1の3次元領域と第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部における前記物体の情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記物体の情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、
観察方法。 - 蛍光物質を含む試料に照明光を照射し、対物レンズを含む観察光学系によって、前記試料からの光の像を形成し、撮像部によって前記像を撮像し、前記試料を保持するステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させ、前記撮像部により撮像された結果を用いてコンピュータに画像処理を実行させる画像処理プログラムであって、
前記画像処理は、前記試料の第1の3次元領域と第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部における前記蛍光物質の位置情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正する、ことを含む、
画像処理プログラム。 - 試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光と、前記活性化された前記蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光とを照明し、対物レンズと、前記試料からの光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系とを有する観察光学系によって、前記試料からの光の像を形成し、撮像部によって前記像を撮像し、前記試料を保持するステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させ、前記撮像部により撮像された結果を用いてコンピュータに画像処理を実行させる画像処理プログラムであって、
前記画像処理は、前記試料の第1の3次元領域と第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部における前記蛍光物質の位置情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記蛍光物質の位置情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、
画像処理プログラム。 - ステージに載置された物体に照明光を照射し、対物レンズを含む観察光学系によって、前記物体からの光の像を形成し、撮像部によって前記像を撮像し、前記ステージおよび前記対物レンズの少なくとも一方を移動させ、前記撮像部により撮像された結果を用いてコンピュータに画像処理を実行させる画像処理プログラムであって、
前記画像処理は、前記物体の第1の3次元領域と第2の3次元領域の重複領域の少なくとも一部における前記物体の情報を用いて、前記第2の3次元領域における前記物体の情報を前記第2の3次元領域の基準位置からの距離に基づいて補正することを含む、
画像処理プログラム。
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