JP6703587B2 - Capacitance type pattern image scanner capable of scanning uneven pattern of object and method of generating pattern image - Google Patents
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Description
本発明は、静電容量方式のパターンイメージスキャナであって、判子やスタンプなどのような物体の凹凸パターンをスキャンしてパターンイメージを取得することができる静電容量方式のパターンイメージスキャナに関する。 The present invention relates to a capacitive pattern image scanner, which is capable of scanning a concave-convex pattern of an object such as a disc or stamp to obtain a pattern image.
近年、各種書類がデジタル化されている。例えば、銀行に提出する書類のほとんどは、デジタルイメージとしてスキャンして保管したり、或いは、最初からデジタル文書として作成することもある。
大韓民国や日本を含む一部の国は、個人認証の手段の1つとして判子(又は印鑑)を使用しているが、今まで判子はデジタル化の障害要素として認識されていた。判子やスタンプは、凹凸状に彫られた面に朱肉やインクをつけて紙面などに押印するもので、その凹凸のイメージを生成するものである。従来の判子やスタンプで捺印した文書をデジタルイメージとして取得する最初の方法は、判子が押された紙文書を別のスキャン装置を用いてデジタルイメージとしてスキャンする方式であった。
これにより出願人は、光学式指紋リーダーのように、プリズムを用いて印鑑をスキャンする印鑑スキャナを開発した。光学式印鑑スキャナは、処理速度に優れており、誤動作率などが低いなどの利点があるが、光屈折器を使用するため、基本的に小さく、そして薄く作るには一定の限界がある。
In recent years, various documents have been digitized. For example, most documents submitted to a bank may be scanned and stored as digital images or created from scratch as digital documents.
Some countries, including the Republic of Korea and Japan, use discriminants (or seals) as one of the means for personal authentication, but until now, discriminants have been recognized as an obstacle to digitization. A stamp or stamp is a stamp that is printed on a paper surface by applying vermilion or ink to the surface engraved in an uneven shape, and generates an image of the unevenness. The conventional first method of acquiring a document imprinted with a stamp or stamp as a digital image is to scan a paper document with the stamp stamped as a digital image using another scanning device.
Accordingly, the applicant has developed a seal stamp scanner that scans a seal stamp using a prism, like an optical fingerprint reader. The optical seal stamp scanner has advantages such as excellent processing speed and low malfunction rate, but since it uses an optical refractor, it is basically small and there is a certain limit to making it thin.
本発明の目的は、静電容量方式のパターンイメージスキャナとして、判子やスタンプなどのような物体の凹凸パターンをスキャンしてパターンイメージを取得することができる静電容量方式のパターンイメージスキャナとそのパターンイメージの生成方法を提供することにある。 An object of the present invention is, as a capacitance type pattern image scanner, a capacitance type pattern image scanner capable of scanning a concavo-convex pattern of an object such as a disc or stamp to obtain a pattern image and the pattern thereof. It is to provide a method of generating an image.
上記の目的を達成するための本発明に係るパターンイメージスキャナは、判子のような物体の凹凸面のパターンイメージを生成することができる。本発明のスキャナは、電気伝導性弾性膜、平板状のパターン認識センサ部及び静電容量変更部を含む。
弾性膜は、パターン認識センサ部の入力面に配置され、前記物体の凹凸面の形状に前記パターン認識センサ部の入力面を押印する。静電容量変更部は、前記弾性膜に接続され、前記弾性膜が既に設定された大きさ以上のキャパシタンスを有するようにすることにより、前記押印領域の静電容量を変更する。パターン認識センサ部は、一面に前記入力面が形成され、前記入力面において前記弾性膜により前記パターンで押印された領域である「押印領域」の静電容量の変化を検出して前記物体の凹凸面のパターンを検出する。
実施例により、本発明のパターンイメージスキャナは、前記パターン認識センサ部の出力を用いて前記物体の凹凸面のパターンイメージを生成する制御部をさらに含むことができる。
他の実施例により、前記制御部は、前記パターン認識センサ部の出力を用いて前記パターンイメージを生成する過程を前記物体の押印が行われる間に既に設定された時間間隔で繰り返すことにより、前記物体に対して複数のパターンイメージを生成した後、前記複数のパターンイメージを重畳して最終的なパターンイメージを生成することが望ましい。
A pattern image scanner according to the present invention for achieving the above object can generate a pattern image of an uneven surface of an object such as a disc. The scanner of the present invention includes an electrically conductive elastic film, a flat pattern recognition sensor unit, and a capacitance changing unit.
The elastic film is arranged on the input surface of the pattern recognition sensor unit and imprints the input surface of the pattern recognition sensor unit on the shape of the uneven surface of the object. The capacitance changing unit is connected to the elastic film, and changes the capacitance of the imprint region by allowing the elastic film to have a capacitance equal to or larger than a preset size. The pattern recognition sensor unit has the input surface formed on one surface, and detects the change in the capacitance of the “imprint area”, which is the area imprinted with the pattern by the elastic film on the input surface, to detect the unevenness of the object. Detect surface patterns.
According to an embodiment, the pattern image scanner of the present invention may further include a control unit that generates a pattern image of the uneven surface of the object using the output of the pattern recognition sensor unit.
According to another embodiment, the control unit repeats the process of generating the pattern image using the output of the pattern recognition sensor unit at a preset time interval while imprinting the object, It is preferable that after generating a plurality of pattern images for the object, the plurality of pattern images are superimposed to generate a final pattern image.
弾性膜
前記弾性膜は一定の弾性を有さなければならない。弾性膜は、一定の張力で引っ張られた状態で前記入力面に配置されることにより、前記物体によって押印されるとき前記物体のパターン形状に伸びて前記入力面に密着することが望ましい。
又、他の実施例により、前記弾性膜は、前記パターン認識センサ部の上面から離隔されて配置され、前記物体の押印があるときに前記物体のパターン形状に前記入力面に密着することが望ましい。
又、他の実施例により、前記弾性膜は、合成樹脂、シリコーン及びゴムの中から選択された少なくとも1つの材料に電気伝導性金属の粉末を混合して膜状に加工することにより、弾性を有するようにしたものであるか、又は、合成樹脂、シリコーン及びゴムの中から選択された少なくとも1つの材料の膜の両面のうち少なくとも1面に電気伝導性金属のペースト(Paste)を塗布したものである。一方、前記弾性膜の両面のうち前記入力面と向き合う面は不導体であることも可能である。
又、他の実施例により、本発明のパターンイメージスキャナは、前記パターン認識センサ部と静電容量変更部を収容するハウジングと、前記ハウジングを保護するための外装ケースと、をさらに含むことができる。この場合、前記弾性膜は、ハウジングを保護するための外装ケースの一部に設けることができる。
Elastic Membrane The elastic membrane should have a certain elasticity. It is preferable that the elastic film is disposed on the input surface in a state of being pulled by a constant tension so that when the elastic film is imprinted by the object, the elastic film extends in a pattern shape of the object and comes into close contact with the input surface.
Further, according to another embodiment, it is preferable that the elastic film is disposed apart from an upper surface of the pattern recognition sensor unit and closely contacts the input surface with the pattern shape of the object when the object is imprinted. ..
According to another embodiment, the elastic film has elasticity by mixing at least one material selected from synthetic resin, silicone, and rubber with powder of an electrically conductive metal to form a film. Or a coating of an electrically conductive metal paste (paste) on at least one of both surfaces of a film of at least one material selected from synthetic resins, silicones and rubbers. Is. On the other hand, one of the two surfaces of the elastic film, which faces the input surface, may be a non-conductor.
In addition, according to another embodiment, the pattern image scanner of the present invention may further include a housing for accommodating the pattern recognition sensor unit and the capacitance changing unit, and an outer case for protecting the housing. .. In this case, the elastic film may be provided on a part of the outer case for protecting the housing.
静電容量変更部
前記静電容量変更部は、前記弾性膜とグラウンド(GND)との間を接続するキャパシタを含むこともでき、又は、前記弾性膜とグラウンド(GND)との間に放電経路を提供することもできる。
本発明は、物体の凹凸面のパターンイメージを生成する方法にも及ぶ。本発明の方法は、パターン認識センサ部の入力面の上部に電気伝導性がある弾性膜を配置するステップと、前記弾性膜に接続された静電容量変更部が前記弾性膜に既に設定された大きさ以上のキャパシタンスを提供するステップと、前記弾性膜が前記物体の凹凸面により押されながら、前記弾性膜が前記凹凸面の形状に前記パターン認識センサ部の入力面を押印するステップと、前記パターン認識センサ部が前記入力面の中から前記弾性膜により押印された押印領域の静電容量の変化を検出して前記物体の凹凸面のパターンを検出するステップと、を含む。
Capacitance changing unit The capacitance changing unit may include a capacitor connecting between the elastic film and the ground (GND), or a discharge path between the elastic film and the ground (GND). Can also be provided.
The present invention also extends to a method of generating a pattern image of a textured surface of an object. According to the method of the present invention, a step of disposing an elastic film having electrical conductivity on the input surface of the pattern recognition sensor part and a capacitance changing part connected to the elastic film are already set in the elastic film. Providing a capacitance greater than or equal to a magnitude, the elastic film is pressed by the uneven surface of the object, the elastic film imprints the input surface of the pattern recognition sensor unit in the shape of the uneven surface, The pattern recognition sensor unit detects a change in capacitance of the imprinted area imprinted by the elastic film from the input surface to detect the pattern of the uneven surface of the object.
本発明のパターンイメージスキャナは、判子のような物体の凹凸面の形状(パターン)をスキャンしてデジタルイメージを生成することができる。
本発明のパターンイメージスキャナは、半導体製造技術で実現した静電容量センサを基本とするため、非常に薄い構造で実現することができる。静電容量センサを用いるが、本発明のパターンイメージスキャナは、物体が非導電性である場合にもパターンイメージをスキャンすることができる。
又、静電容量センサの入力面も剛体であり、物体も剛体であるが、本発明のパターンイメージスキャナは、弾性を有する弾性膜を用いてパターンを入力するので、パターンの入力が非常に容易である。
The pattern image scanner of the present invention can scan the shape (pattern) of the uneven surface of an object such as a disc to generate a digital image.
Since the pattern image scanner of the present invention is based on the capacitance sensor realized by the semiconductor manufacturing technology, it can be realized with a very thin structure. Although using a capacitance sensor, the pattern image scanner of the present invention can scan the pattern image even when the object is non-conductive.
Further, the input surface of the capacitance sensor is also a rigid body and the object is also a rigid body. However, since the pattern image scanner of the present invention inputs the pattern using the elastic film having elasticity, the pattern input is very easy. Is.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施例をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。
図1及び図2を参照する。本発明のパターンイメージスキャナ100は、物体10の凹凸面10aに対するパターンイメージを生成する。ここで、物体10は、一端に特定のパターンの凹凸が形成された凹凸面10aを有したものであれば良い。例えば、判子又はスタンプなどが本発明の物体10に該当する。本発明は、物体10が非導電性材料で製作されたもののみではなく、凹凸面10aと外面のうち一部が電気伝導性材料で製作されたものであっても良い。
本発明のパターンイメージスキャナ100は、平板状のパターン認識センサ部110、弾性膜130、静電容量変更部150及び制御部170を含み、パターン認識センサ部110の入力面113の上部に弾性膜130が配置される。
パターン認識センサ部110は、半導体製造技術で実現した静電容量方式のセンサであって、平板状に実現される。パターン認識センサ部110は、様々な構造で実現することができる。例えば、パターン認識センサ部110は、静電容量方式で多点(Multi Point)の接触を認識することができるセンサであれば良い。
例えば、図3に示した例を参照する。パターン認識センサ部110は、静電容量センサ301、保護板303及び信号処理回路305を備える。
静電容量センサ301は、従来知られている様々な方法で実現することができ、パターンイメージを生成するのに十分な解像度を有するセンサアレイ(Sensor Array)を含まなければならない。一般的に知られている静電容量センサの単位構造は、誘電体基板の下面に2つの電極が形成された構造を有する。2つの電極の間には誘電体を経てキャパシタンス(Capacitance)が生じる。この際、誘電体基板に他のキャパシタンスが接続されると、2つの電極の間のキャパシタンスが変わることになる。キャパシタンスの変化を検出するための入力信号を2つの電極のうち、第1の電極に供給した後、他の第2の電極から出力される信号を用いてキャパシタンスの変化を検出することができる。キャパシタンスの変化を検出する方法は様々であるが、例えば、入力信号としてパルスを提供し、出力信号(入力信号を微分した形)のピーク値の変化を検出する方法が代表的である。
保護板303は、静電容量センサ301の上部に設けられ、保護板303の上面全部又は上面の一部に物体10の凹凸面10aのパターンが入力される入力面113が形成される。保護板303は、例えば、サファイア、ガラス、強化ガラス、プラスチック、PC(Polycarbonate)系合成樹脂及びPI(Polyamide)系合成樹脂の中から選択された1つを用いて実現することができる。
信号処理回路305は、静電容量センサ301の出力を基に、入力面113において物体10が接触した部分(以下、「押印領域」とする。)の座標とその静電容量の変化を出力する。以下で説明する制御部170は、信号処理回路305の出力の中で座標情報を基にしてパターンイメージの形を生成する。又、弾性膜130の電気的特性に応じて、静電容量の変化量は、例えば、弾性膜130又は物体10の接触圧力に対応する値となるので、制御部170は、信号処理回路305が提供する静電容量の変化量の大きさを基にパターンイメージのグレーレベル(Grey Level)を決定することができる。
弾性膜130は、剛体である物体10の凹凸面10aが剛体である入力面113に容易に接触してイメージを生成できるようにすると共に、パターン認識センサ部110の静電容量の変化を引き起こす必要がある。
静電容量の強さは、誘電体の誘電率と誘電体の両端に配置された電極の大きさに比例し、2つの電極間の距離に反比例する。したがって、物体10が弾性膜130を押印して入力面113に接触するときに入力面113の押印領域(A)に静電容量の変化を起こすためには、弾性膜130が電気伝導性を有さなければならない。弾性膜130の電気伝導性は、弾性膜130の全体に全面的に実現する必要はない。例えば、少なくとも弾性膜130の両面のうち入力面113に接触する面は、不導体であっても構わない。
弾性膜130は、パターン認識センサ部110の入力面113の上部に設けられる。図1に示すように、弾性膜130は、入力面113から一定の間隔で離隔されることが望ましいが、図5に示す弾性膜510のように、入力面113に付着することもできる。ユーザは、物体10の凹凸面10aを弾性膜130に押印する方法で凹凸面10aのパターンをパターン認識センサ部110に入力することになる。弾性膜130が物体10によって押印されると、凹凸面10aのパターン形状に伸びて入力面113に密着し押印領域(A)が形成される。したがって、弾性膜130は、剛体である凹凸面10aと入力面113上に緩衝作用をするために弾性を有さなければならない。又、電気伝導性のある弾性膜130は、入力面113の全体に静電容量の変化を起こしてはならず、押印領域(A)でみの静電容量の変化を起こさなければならないので、弾性膜130は、物体10の凹凸面10aのパターン形状に伸びながら押印されるように弾性を有さなければならない。弾性膜130は、弾性のある材料で製作されると共に、一定の張力で引っ張られた状態で入力面113の上部に配置されることが望ましい。
弾性膜130は、物体10の押印がない状態ではパターン認識センサ部110の静電容量の変化に影響を与えないように、入力面113から一定の間隔で離隔されて配置されることにより、弾性膜130と入力面113との間に空間部111が形成されることが望ましい。
以上をまとめると、弾性膜130は、弾性を有しながらも、電気伝導性を有さなければならず、この2つの条件を満足させるために、本発明の弾性膜130は、合成樹脂、シリコン及びゴムの中から選択された少なくとも1つの材料に電気伝導性金属の粉末を混合して膜状に加工することにより、弾性を有するように加工することもでき、合成樹脂、シリコン及びゴムの中から選択された少なくとも1つの材料の膜に電気伝導性金属のペースト(Paste)を塗布することもできる。
パターン認識センサ部110は、静電容量センサ301を静電容量変化の検出でパターンを認識するため、押印領域(A)で静電容量が変わらなければならない。静電容量変更部150は、弾性膜130に接続された電気的構成であって、弾性膜130が既に設定された大きさ以上のキャパシタンスを有するようにすることにより、弾性膜130の接触によって形成される押印領域(A)で静電容量の変化を起こす。
静電容量変更部150は、弾性膜130とスキャナ100の電気的グラウンド(GND)との間を接続するキャパシタ(Capacitor)の形で実現することもでき、単純に弾性膜130とグラウンドとの間に放電経路を提供する電気導線であっても良い。静電容量変更部150は、弾性膜130の一側に設けられた電極(図示せず)に半田付けや電気溶接などの方法で電気的に接続される。
制御部170は、パターン認識センサ部110の出力を用いて物体10の凹凸面10aのパターンイメージを生成する。付加的に、制御部170は、本発明のパターンイメージスキャナ100の全般的な動作を制御することもできる。
上述したように、制御部170は、パターン認識センサ部110が提供する押印領域(A)の座標を用いてパターンイメージを生成するが、パターン認識センサ部110が提供する押印領域(A)での静電容量の変化量を用いてパターンイメージのグレーレベルを決定する。したがって押印領域(A)での静電容量の変化は、ユーザが判子を押印する圧力に比例しながら、制御部170が生成するパターンイメージのグレーレベルも比例的に濃くなったり薄くなる。
一方、物体10が剛体であり、入力面113も剛体であるので、弾性膜130があっても押印が一度に容易に行われないことがあり、物体10が常に入力面113に垂直方向に押印されることではないので、凹凸面10aが入力面113に順次接触することが一般的である。ユーザも判子を押すときに既存の経験に基づいて前後左右に交互に力を与えながら凹凸面10aの全体が順次押印されるようにすることが一般的である。
したがって、望ましくは、制御部170は、パターン認識センサ部110の出力を用いてパターンイメージを生成する過程を物体10の押印が行われる間に既に設定された時間間隔で繰り返すことにより、物体10に対して複数のパターンイメージを生成することができる。その後、制御部170は、複数のパターンイメージを重畳して最終的なパターンイメージを生成する。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.
Please refer to FIG. 1 and FIG. The pattern image scanner 100 of the present invention generates a pattern image of the
The
The pattern
For example, refer to the example shown in FIG. The pattern
The
The
The
The
The strength of the electrostatic capacitance is proportional to the permittivity of the dielectric and the size of the electrodes arranged at both ends of the dielectric, and is inversely proportional to the distance between the two electrodes. Therefore, when the
The
The
To summarize the above, the
Since the pattern
The capacitance changing unit 150 may also be realized in the form of a capacitor that connects the
The
As described above, the
On the other hand, since the
Therefore, preferably, the
パターンイメージの生成過程(図1および図2を参照)
図2のように、凹凸面10aのパターンイメージを生成するために、ユーザは、物体10の凹凸面10aが弾性膜130となるべく平行を維持しながら、弾性膜130を押して押印する。判子のような物体は垂直方向に弾性膜130に押印する。
一定の張力で引っ張られた状態で配置された弾性膜130は、物体10の押印によって凹凸面10aの形状に引っ張られながら凹凸面10aの形状に入力面113を押して加圧する。物体10によって押印された押印領域(凹凸面の陽刻部分)(A)では空間部111がなくなり、押印されない部分(凹凸面の陰刻部分)(B)は依然として空間部111が存在する。
物体10によって押印された押印領域(A)では、電気的に静電容量変更部150が入力面113と接続される形になって静電容量が変わることになるが、物体10によって押印されない部分(B)は、電気的にどのような変化も生じず、当然、静電容量が変わらない。したがって、パターン認識センサ部110の静電容量センサ301は、押印領域(A)での静電容量の変化を検出し、信号処理回路305は、押印領域(A)での静電容量の変化を認識して出力する。
制御部170は、パターン認識センサ部110が提供する押印領域(A)の座標と静電容量の変化量を用いて物体10の凹凸面10aのパターンイメージを生成する。上述したように、制御部170は、パターン認識センサ部110の出力を用いてパターンイメージを生成する過程を物体10の押印が行われる間に既に設定された時間間隔で繰り返すことにより、物体10に対して複数のパターンイメージを生成することができる。その後、制御部170は、複数のパターンイメージを重畳して物体10に対する最終的なパターンイメージを生成することができる。
Pattern image generation process (see Figures 1 and 2)
As shown in FIG. 2, in order to generate the pattern image of the
The
In the imprint area (A) imprinted by the
The
実施例:弾性膜の実現形態
図4を参照する。本発明のパターンイメージスキャナ400は、図1のパターン認識センサ部110と静電容量変更部150を収容するハウジング410をさらに含む。制御部170もハウジング410内に収容することができる。ハウジング410は、入力面113が露出するようにパターン認識センサ部110を収容するが、最近の製品は入力面113の縁部のベゼルの幅や厚さが十分に薄く製作される。
さらに、パターンイメージスキャナ400は、ハウジング410を保護するための外装ケース430をさらに含むことができる。この場合、弾性膜130は、ハウジング410を保護するための外装ケース430の一部に設けることができる。即ち、弾性膜130と外装ケース430を一体に設けることもできる。
Example: Implementation of Elastic Membrane Reference is made to FIG. The
In addition, the
実施例:弾性膜の実現形態
図5を参照する。本発明のパターンイメージスキャナ500は、図1の弾性膜130の代わりに、パターン認識センサ部110の入力面113に接触した状態で配置された弾性膜510を含む。
物体10の押印がない状態で、弾性膜130が接触された状態の静電容量センサ301の出力を基に押印している間の静電容量の変化を検出する方法で処理することができる。望ましくは、弾性膜130の電気伝導度を高くないようにすることにより、静電容量の変化を最小化することが良い。
物体10が弾性膜510を押印すると、押印領域(A)が押されながら押印領域(A)の電気伝導度が残りの領域よりも高くなる。当然、弾性膜130は、物体10の押印により弾性膜130の厚さが収縮されることが可能である。
Example: Implementation of Elastic Membrane Reference is made to FIG. The
It can be processed by a method of detecting a change in capacitance during the imprinting based on the output of the
When the
Claims (16)
パターン認識センサ部の入力面に配置され、前記物体の凹凸面で押されるとき、前記凹凸面の形状に前記パターン認識センサ部の入力面を押印する電気伝導性弾性膜と、
前記入力面が一面に形成され、前記入力面において前記弾性膜により前記パターンで押印された領域である押印領域の静電容量の変化を検出して前記物体の凹凸面のパターンを検出する平板の前記パターン認識センサ部と、
前記弾性膜に接続され、前記弾性膜が既に設定された大きさ以上のキャパシタンスを有するようにすることにより、前記押印領域の静電容量を変更する静電容量変更部と、を含むことを特徴とする、
パターンイメージスキャナ。 In a pattern image scanner that generates a pattern image of the uneven surface of an object,
An electrically conductive elastic film disposed on the input surface of the pattern recognition sensor unit and, when pressed by the uneven surface of the object, imprints the input surface of the pattern recognition sensor unit on the shape of the uneven surface,
The input surface is formed as a single surface, and a flat plate that detects the pattern of the uneven surface of the object by detecting the change in the capacitance of the imprinted area that is the area imprinted with the elastic film on the input surface The pattern recognition sensor unit,
A capacitance changing unit that is connected to the elastic film and changes the capacitance of the imprint region by making the elastic film have a capacitance equal to or larger than a preset size. And
Pattern image scanner.
パターン認識センサ部の入力面の上部に電気伝導性がある弾性膜を配置するステップと、
前記弾性膜に接続された静電容量変更部が前記弾性膜に既に設定された大きさ以上のキャパシタンスを提供するステップと、
前記弾性膜が前記物体の凹凸面によって押されながら、前記弾性膜が前記凹凸面の形状に前記パターン認識センサ部の入力面を押印するステップと、
前記パターン認識センサ部が前記入力面において前記弾性膜により押印された押印領域の静電容量の変化を検出して前記物体の凹凸面のパターンを検出するステップと、を含むことを特徴とする、
パターンイメージの生成方法。 In the method of generating the pattern image of the uneven surface of the object,
Disposing an elastic film having electrical conductivity on the input surface of the pattern recognition sensor section;
A capacitance change unit connected to the elastic film provides the elastic film with a capacitance equal to or larger than a preset value;
While the elastic film is pressed by the uneven surface of the object, the elastic film imprints the input surface of the pattern recognition sensor unit on the shape of the uneven surface,
The pattern recognition sensor unit detects a change in the capacitance of the imprinted area imprinted by the elastic film on the input surface to detect the pattern of the uneven surface of the object.
How to generate a pattern image.
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