JP4915940B2 - 画像処理用データ作成方法及び画像処理用データ作成装置 - Google Patents

Description

本発明は、リード付き部品又はＢＧＡ型の部品の画像データを取り込んで画像処理用データを作成する画像処理用データ作成方法及び画像処理用データ作成装置に関する発明である。

特許文献１（特開平７−１２２９００号公報）に記載されているように、カメラで撮影した電子部品の画像データを画像処理用ＣＰＵに取り込んで画像処理用データを自動的に作成するようにしたものがある。
特開平７−１２２９００号公報

リード付き部品又はＢＧＡ型の部品の画像データから画像処理用データを作成する場合、実際の部品の寸法は、仕様値に対して数μｍから数十μｍ程度の製造ばらつき（公差）がある。しかも、製造ばらつきのある部品を基準に画像処理用データを作成すると、不適切な部品中心を求めてしまい、その結果、撮影した角度と異なる角度で部品の装着を行うと、装着位置ずれが発生してしまう可能性がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、部品を撮影した画像データから画像処理用データを自動的に作成して、そのデータ作成時の撮影角度と異なる角度で部品の装着を行う場合でも、装着位置ずれを防止できる画像処理用データを作成することができる画像処理用データ作成方法及び画像処理用データ作成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、画像処理用データの作成対象となるリード付き部品の画像データを取り込んで画像処理用データを作成するものにおいて、リード付き部品の画像データに基づいて各辺のリード列を認識して、各辺のリード列の中心位置の座標データを作成する際に、該中心位置のリードピッチ方向座標を基準座標の原点と一致させ、該中心位置のリード長さ方向座標を前記画像データから実測した実測値に設定するようにしたものである。このようにして作成した画像処理用データを用いて部品の装着を行えば、画像処理用データ作成時の撮影角度と異なる角度で部品の装着を行う場合でも、装着位置ずれを防止できる。

この場合、前記基準座標は、部品の中心を原点とし、各座標軸が前記各辺のリード列のリードピッチ方向とリード長さ方向と平行となるＸＹ座標を用いれば良い。
また、画像処理用データは、各辺のリード列の中心位置の座標、各辺のリード本数、リードピッチ、リード幅、リード長さのデータを含むようにすれば良い。

また、リード付き部品の画像データに基づいて対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標を実測し、両者の座標の実測値のずれが所定値以内である場合のみ、該中心位置のリードピッチ方向座標を基準座標の原点と一致させ、前記座標の実測値のずれが所定値を越えている場合は、２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標がオフセットされた仕様の部品であると判断して、該中心位置のリードピッチ方向座標を前記実測値に設定するようにすると良い。このようにすれば、対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標がオフセットされた仕様の部品を、オフセットがない部品と混同して画像処理用データを作成する不具合を防止できる。

また、リード付き部品の画像データに基づいて各辺のリード列を認識して、対向する２辺のリード列のうちの対称となる部分を対称リード列としてグループ化し、各グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置の座標データを作成する際に、各グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置のリードピッチ方向座標を一致させ、該中心位置のリード長さ方向座標を前記画像データから実測した実測値に設定するようにしても良い。このようにしても、リード付き部品の画像データから画像処理精度の良い画像処理用データを作成することができる。

また、画像処理用データの作成対象となるＢＧＡ型の部品の実装面側の画像データを取り込んで画像処理用データを作成する場合は、ＢＧＡ型の部品の実装面側の画像データに基づいて該部品のボールを認識して、ボールの画像処理用データを作成する際に、部品の各辺の最外側に位置するボールに外接する外接四角形を計算し、この外接四角形の中心を基準座標の原点と一致させてＢＧＡ型の部品のボール径、ボールピッチ、前記最外側に位置するボールの座標のデータを含む画像処理用データを作成するようにすると良い。このようにすれば、簡単に効果的な中心補正を行うことができ、ＢＧＡ型の部品の画像データから画像処理精度の良い画像処理用データを作成することができる。

この場合、基準座標は、各座標軸が部品の各辺と平行となるＸＹ座標を用いれば良い。 また、外接四角形の中心位置の座標を実測し、その中心位置の座標の実測値と前記基準座標の原点とのずれが所定値以内である場合のみ、前記外接四角形の中心を基準座標の原点と一致させ、前記ずれが所定値を越えている場合は、ボールの配置がオフセットされた仕様の部品であると判断して、該外接四角形の中心位置の座標を前記実測値に設定するようにすると良い。このようにすれば、ボールの配置がオフセットされた仕様の部品を、オフセットがない部品と勘違いして画像処理用データを作成する不具合を防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した３つの実施例１〜３を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。
図１に示すように、画像処理用データ作成装置は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ１１と、部品の画像データを取り込むためのカメラ等の画像データ取り込み手段１２と、キーボード、マウス等の入力装置１３と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置１４と、後述するプログラムやデータ等を記憶する記憶装置１５を備えた構成となっている。コンピュータ１１は、後述する図２の画像処理用データ作成手順に従って、リード付き部品の画像データに基づいて各辺のリード列を認識するリード認識手段として機能すると共に、このリード認識手段の認識結果を用いて各辺のリード列の中心位置の座標データを作成するデータ作成手段として機能する。

以下、本実施例１のリード付き部品２１の画像処理用データ作成方法を図２に基づいて説明する。
まず、ステップ１０１で、画像データ取り込み手段１２によって取り込んだリード付き部品２１の仮の中心をＸＹ座標（基準座標）の原点としてキャリパスで指定する（図３参照）。この際、ＸＹ座標の各座標軸が部品２１の各辺のリード列Ａ〜Ｄのリードピッチ方向とリード長さ方向と平行となるように（つまり部品２１の各辺と平行となるように）、ＸＹ座標又は部品２１の画像の向き（角度）をキャリパスで修正する。

この後、ステップ１０２に進み、部品２１のボディー（チップ部分）の大きさを入力する。この作業は、例えば、表示装置１４の画面に表示される矩形枠をマウス等でドラッグして部品２１のボディーの外形線と重ね合わせることで、部品２１のボディーの大きさが自動的に入力されるようにすれば良い。

この後、ステップ１０３に進み、部品２１のボディーの外側にある各辺のリードの長さ、リードピッチとリード幅を測定すると共に、各辺のリード列Ａ〜Ｄの中心位置Ｅａ〜Ｅｄの座標を測定する。このステップ１０３の作業は、４辺すべてについて行う（ステップ１０４）。この際、リード列Ａ〜Ｄの中心位置Ｅａ〜Ｅｄは、図３に示すように、部品２１のボディーの外形線上に設定される。

この後、ステップ１０５に進み、各辺のリードの長さ、リードピッチ、リード幅のばらつき（例えば最大値と最小値との差又は標準偏差等）を計算する。そして、次のステップ１０６で、このばらつきが所定値以下であるか否かを判定し、このばらつきが所定値以下であれば、当該部品２１のリードが全て同じ仕様のものであると判断して、ステップ１０７に進み、各辺のリードの長さ、リードピッチ、リード幅の平均値を算出して、その平均値のリード列Ａ〜Ｄを各辺にコピーする。

これに対して、上記ステップ１０６で、ばらつきが所定値以上と判定されれば、当該部品２１のリードは異なる仕様のものであると判断して、上記ステップ１０７の平均値のコピーは行わない。

この後、ステップ１０８に進み、上下のリード列Ａ，Ｃの中心位置Ｅａ，Ｅｃのリードピッチ方向のずれ（中心位置Ｅａ，ＥｃのＸ座標のずれ）がリードピッチの１／２以下であるか否かを判定し、当該ずれがリードピッチの１／２以下であれば、上下のリード列Ａ，Ｃの中心位置Ｅａ，Ｅｃがリードピッチ方向（Ｘ軸方向）にオフセットされていないと判断して、ステップ１０９に進み、上下のリード列Ａ，Ｃの中心位置Ｅａ，Ｅｃのリードピッチ方向座標であるＸ座標を原点（０）に修正し（図４参照）、リード長さ方向座標であるＹ座標のみを実測値とする。
Ｅａ（０，実測値）
Ｅｃ（０，実測値）

これに対して、上記ステップ１０８で、上下のリード列Ａ，Ｃの中心位置Ｅａ，Ｅｃのリードピッチ方向のずれがリードピッチの１／２以上であると判定されれば、上下のリード列Ａ，Ｃの中心位置Ｅａ，Ｅｃがリードピッチ方向（Ｘ軸方向）にオフセットされていると判断して、上記ステップ１０９の処理を行わない。この場合は、各中心位置Ｅａ，ＥｃのＸ座標とＹ座標の両方が実測値となる。
Ｅａ（実測値，実測値）
Ｅｃ（実測値，実測値）

この後、ステップ１１０に進み、左右のリード列Ｂ，Ｄの中心位置Ｅｂ，Ｅｄのリードピッチ方向のずれ（中心位置Ｅｂ，ＥｄのＹ座標のずれ）がリードピッチの１／２以下であるか否かを判定し、当該ずれがリードピッチの１／２以下であれば、左右のリード列Ｂ，Ｄの中心位置Ｅｂ，Ｅｄがリードピッチ方向（Ｙ軸方向）にオフセットされていないと判断して、ステップ１１１に進み、左右のリード列Ｂ，Ｄの中心位置Ｅｂ，Ｅｄのリードピッチ方向座標であるＹ座標を原点（０）に修正し（図４参照）、リード長さ方向座標であるＸ座標のみを実測値とする。
Ｅｂ（実測値，０）
Ｅｄ（実測値，０）

これに対して、上記ステップ１１０で、左右のリード列Ｂ，Ｄの中心位置Ｅｂ，Ｅｄのリードピッチ方向のずれがリードピッチの１／２以上であると判定されれば、左右のリード列Ｂ，Ｄの中心位置Ｅｂ，Ｅｄがリードピッチ方向（Ｙ軸方向）にオフセットされていると判断して、上記ステップ１１１の処理を行わない。この場合は、各中心位置Ｅｂ，ＥｄのＸ座標とＹ座標の両方が実測値となる。
Ｅｂ（実測値，実測値）
Ｅｄ（実測値，実測値）

尚、上記ステップ１０８、１１０では、中心位置Ｅａ〜Ｅｄのリードピッチ方向のずれの大小を判定する判定値を、リードピッチの１／２に設定したが、これよりも小さい値や大きい値に設定しても良い。

以上説明した本実施例１によれば、対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向のずれが所定の判定値以下（リードピッチの１／２以下）である場合のみ、当該対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標をＸＹ座標（基準座標）の原点と一致させ、当該中心位置のリード長さ方向座標を部品２１の画像から測定した実測値に設定するようにしている。

図７には、本実施例１の方法で作成した画像処理用データの一例を実測値と仕様値と比較して示されている（図７の各データは図３、図４とは異なる例を示している）。画像処理用データは、各辺のリード列Ａ〜Ｄの中心位置Ｅａ〜Ｅｄの座標、各辺のリード本数、リードピッチ、リード幅、リード長さのデータを含む。リードピッチ、リード幅、リード長さは、各辺のリード列Ａ〜Ｄ毎に平均した値である。各辺のリード列Ａ〜Ｄの中心位置Ｅａ〜Ｅｄのリードピッチ方向座標に関しては、画像処理用データが仕様値（０）と一致している。

ところで、４辺にリード列Ａ〜Ｄを備えた部品２１の位置決めアルゴリズムでは、図５に示すように、上下のリード列Ａ，Ｃの中心位置Ｅａ，Ｅｃを通る直線と左右のリード列Ｂ，Ｄの中心位置Ｅｂ，Ｅｄを通る直線との交点を部品２１の中心位置Ｆの座標としている。これは、リードの長さの違いによる位置決め誤差をキャンセルするためである。

しかし、この中心位置Ｆは、図５及び図６に示すように、部品２１の角度（向き）によってかなり大きく変化する。このため、この中心位置ＦをＸＹ座標（基準座標）の原点として画像処理用データを作成すると、そのデータ作成時の撮影角度と異なる角度で部品２１の装着を行った場合に、装着位置ずれが発生してしまう可能性がある。

これに対して、本実施例１では、各辺のリード列Ａ〜Ｄの中心位置Ｅａ〜Ｅｄのリードピッチ方向座標をＸＹ座標（基準座標）の原点と一致させ、該中心位置Ｅａ〜Ｅｄのリード長さ方向座標を部品２１の画像から測定した実測値に設定して画像処理用データを作成するようにしたので、この画像処理用データを用いて部品２１の装着を行えば、画像処理用データ作成時の撮影角度と異なる角度で部品２１の装着を行う場合でも、装着位置ずれを防止できる。

しかも、本実施例１では、対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向のずれが所定の判定値以下（リードピッチの１／２以下）である場合のみ、当該対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標をＸＹ座標（基準座標）の原点と一致させるようにしたので、対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標がオフセットされた仕様の部品を、オフセットがない部品と混同して画像処理用データを作成する不具合を防止できる。

図８乃至図１２を用いて本発明の実施例２を説明する。
本実施例２では、図９乃至図１２に示すＢＧＡ型部品の実装面側の画像データに基づいて該部品のボールを認識して、ボールの画像処理用データを作成する際に、ＢＧＡ型部品の各辺の最外側に位置するボールに外接する外接四角形を計算し、この外接四角形の中心を基準座標（ＸＹ座標）の原点と一致させてＢＧＡ型部品の画像処理用データを作成する。

ここで、図９は一般的なマトリックスバンプのＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像であり、図１０は中抜けしたボール配列のＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像であり、図１１は１ピン無しのＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像であり、図１２はボールがランダムに配列されたＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像である。

以下、本実施例２のＢＧＡ型部品の画像処理用データ作成方法を図８に基づいて説明する。
まず、ステップ２０１で、画像データ取り込み手段１２によって取り込んだＢＧＡ型の部品の仮の中心をＸＹ座標（基準座標）の原点としてキャリパスで指定する。この際、ＸＹ座標の各座標軸が部品の各辺と平行となるようにＸＹ座標又は部品の画像の向きをキャリパスで修正する。

この後、ステップ２０２に進み、部品のボディー（チップ部分）の大きさを入力した後、ステップ２０３に進み、ボディーの内側にあるボール径とボールピッチを計算する。そして、次のステップ２０４で、すべてのボールを検索してグルーピングを行う。

この後、ステップ２０５に進み、各グループ毎にボール径とボールピッチの平均値を計算すると共に、最外側のボールの座標を計算する。そして、次のステップ２０６で、ボール径とボールピッチのばらつき（例えば最大値と最小値との差又は標準偏差等）が所定値以下（例えばボール径の１／２以下、ボールピッチの１／２以下）であるか否かを判定し、このばらつきが所定値以下であれば、ボール配列が同じ仕様であると判断して、ステップ２０７に進み、ボール径とボールピッチの平均値を各グループにコピーする。

これに対して、上記ステップ２０６で、ばらつきが所定値以上と判定されれば、ボール配列が異なる仕様であると判断して、上記ステップ２０７の平均値のコピーは行わない。

この後、ステップ２０８に進み、今のグループと次のグループの最外側のボールの座標を計算する処理を繰り返す（ステップ２０９）。そして、すべてのグループの最外側のボールの座標を計算した後、ステップ２１０に進み、最外側のボールに外接する外接四角形の大きさとその中心の座標を計算する。

この後、ステップ２１１に進み、外接四角形の中心のずれが所定値以下（例えばボールピッチの１／２以下）であるか否かを判定し、このずれが所定値以下であれば、ステップ２１２に進み、中心の座標をＸＹ座標の原点（０，０）に修正する。

これに対して、上記ステップ２１１で、外接四角形の中心のずれが所定値よりも大きいと判定されれば、上記ステップ２１１の座標の修正は行わず、中心の座標を実測値とする。尚、図１２に示すランダムバンプの場合にも、上記ステップ２１１の座標の修正は行わず、中心の座標を実測値とする。

以上説明した本実施例２によれば、ＢＧＡ型の部品の各辺の最外側に位置するボールに外接する外接四角形を計算し、この外接四角形の中心を基準座標（ＸＹ座標）の原点と一致させてＢＧＡ型の部品の画像処理用データを作成するようにしたので、簡単に効果的な中心補正を行うことができ、ＢＧＡ型の部品の画像データから画像処理精度の良い画像処理用データを作成することができる。

図１３に示す本発明の実施例３では、リード付き部品の画像データに基づいて各辺のリード列を認識して、対向する２辺のリード列のうちの対称となる部分を対称リード列としてグループ化し、各グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置の座標データを作成する際に、各グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置のリードピッチ方向座標を一致させ、該中心位置のリード長さ方向座標を前記画像データから実測した実測値に設定する。

図１３の例では、第１グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置ａ，ｂの座標は、ａ（ｘ1 ，実測値）、ｂ（ｘ1 ，実測値）となり、第２グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置ｃ，ｄの座標は、ｃ（ｘ2 ，実測値）、ｄ（ｘ2 ，実測値）となる。更に、第３グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置ｅ，ｆの座標は、ｅ（実測値，ｙ3 ）、ｆ（実測値，ｙ3 ）となる。

この場合、ｘ1 ＝−ｘ2 とすれば、第１グループの対称リード列の中心位置ａ，ｂと第２グループの対称リード列の中心位置ｃ，ｄとが互いにＹ座標軸に関して対称な位置となる。ｘ1 、ｘ2 は、例えば各中心位置ａ〜ｄのＸ座標の実測値を平均化した値を用いれば良い。図１３の例では、左右のリード列は、１つのグループ（第３グループ）を形成するだけで、複数のグループに分割されないため、前記実施例１と同様に、中心位置ｅ，ｆのリードピッチ方向座標であるＹ座標（ｙ3 ）を原点（０）に修正すれば良い。

本発明の実施例１における画像処理用データ作成装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施例１の画像処理用データ作成手順を説明するフローチャートである。 各辺のリード列Ａ〜Ｄの中心位置Ｅａ〜Ｅｄの座標を測定する処理を説明する図である。 各辺のリード列Ａ〜Ｄの中心位置Ｅａ〜Ｅｄのリードピッチ方向座標をＸＹ座標の原点と一致させる処理を説明する図である。 ４辺にリード列Ａ〜Ｄを備えた部品の位置決めアルゴリズムを説明する図である。 部品の中心位置Ｆが部品の角度（向き）によって変化することを説明する図である。 実施例１の方法で作成した画像処理用データの一例を実測値と仕様値と比較して説明する図である。 実施例２の画像処理用データ作成手順を説明するフローチャートである。 一般的なマトリックスバンプのＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像を示す図である。 中抜けしたボール配列のＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像を示す図である。 １ピン無しのＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像を示す図である。 ボールがランダムに配列されたＢＧＡ型部品のボール配列を撮影した画像を示す図である。 実施例３のリード列のグルーピング方法を説明する図である。

符号の説明

１１…コンピュータ（リード認識手段，データ作成手段）、１２…画像データ取り込み手段、１３…入力装置、１４…表示装置、１５…記憶装置、２１…部品、Ａ〜Ｄ…リード列、Ｅａ〜Ｅｄ…リード列の中心位置、ａ〜ｄ…対称リード列の中心位置

Claims (10)

1. 画像処理用データの作成対象となるリード付き部品の画像データを取り込んで画像処理用データを作成する画像処理用データ作成方法において、
   前記リード付き部品の画像データに基づいて各辺のリード列を認識して、各辺のリード列の中心位置の座標データを作成する際に、該中心位置のリードピッチ方向座標を基準座標の原点と一致させ、該中心位置のリード長さ方向座標を前記画像データから実測した実測値に設定することを特徴とする画像処理用データ作成方法。
2. 前記基準座標は、前記部品の中心を原点とし、各座標軸が前記各辺のリード列のリードピッチ方向とリード長さ方向と平行となるＸＹ座標であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理用データ作成方法。
3. 前記画像処理用データは、前記各辺のリード列の中心位置の座標、各辺のリード本数、リードピッチ、リード幅、リード長さのデータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理用データ作成方法。
4. 前記リード付き部品の画像データに基づいて対向する２辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標を実測し、両者の座標の実測値のずれが所定値以内である場合のみ、該中心位置のリードピッチ方向座標を基準座標の原点と一致させ、前記座標の実測値のずれが所定値を越えている場合は、該中心位置のリードピッチ方向座標を前記実測値に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理用データ作成方法。
5. 画像処理用データの作成対象となるリード付き部品の画像データを取り込んで画像処理用データを作成する画像処理用データ作成方法において、
   前記リード付き部品の画像データに基づいて各辺のリード列を認識して、対向する２辺のリード列のうちの対称となる部分を対称リード列としてグループ化し、各グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置の座標データを作成する際に、各グループの対向する２辺の対称リード列の中心位置のリードピッチ方向座標を一致させ、該中心位置のリード長さ方向座標を前記画像データから実測した実測値に設定することを特徴とする画像処理用データ作成方法。
6. 画像処理用データの作成対象となるＢＧＡ型の部品の実装面側の画像データを取り込んで画像処理用データを作成する画像処理用データ作成方法において、
   前記ＢＧＡ型の部品の実装面側の画像データに基づいて該部品のボールを認識して、ボールの画像処理用データを作成する際に、部品の各辺の最外側に位置するボールに外接する外接四角形を計算し、この外接四角形の中心を基準座標の原点と一致させてＢＧＡ型の部品のボール径、ボールピッチ、前記最外側に位置するボールの座標のデータを含む画像処理用データを作成することを特徴とする画像処理用データ作成方法。
7. 前記基準座標は、各座標軸が前記部品の各辺と平行となるＸＹ座標であることを特徴とする請求項６に記載の画像処理用データ作成方法。
8. 前記外接四角形の中心位置の座標を実測し、その中心位置の座標の実測値と前記基準座標の原点とのずれが所定値以内である場合のみ、前記外接四角形の中心を基準座標の原点と一致させ、前記ずれが所定値を越えている場合は、該中心位置の座標を前記実測値に設定することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像処理用データ作成方法。
9. 画像処理用データの作成対象となるリード付き部品の画像データを取り込んで画像処理用データを作成する画像処理用データ作成装置において、
   前記リード付き部品の画像データに基づいて各辺のリード列を認識するリード認識手段と、
   前記リード認識手段の認識結果を用いて前記各辺のリード列の中心位置の座標データを作成するデータ作成手段とを備え、
   前記データ作成手段は、前記各辺のリード列の中心位置のリードピッチ方向座標を基準座標の原点と一致させ、該中心位置のリード長さ方向座標を前記画像データから実測した実測値に設定することを特徴とする画像処理用データ作成装置。
10. 画像処理用データの作成対象となるＢＧＡ型の部品の実装面側の画像データを取り込んで画像処理用データを作成する画像処理用データ作成装置において、
    前記ＢＧＡ型の部品の実装面側の画像データに基づいて該部品のボールを認識するボール認識手段と、
    前記ボール認識手段の認識結果を用いてボールの画像処理用データを作成するデータ作成手段とを備え、
    前記データ作成手段は、部品の各辺の最外側に位置するボールに外接する外接四角形を計算し、この外接四角形の中心を基準座標の原点と一致させてＢＧＡ型の部品のボール径、ボールピッチ、前記最外側に位置するボールの座標のデータを含む画像処理用データを作成することを特徴とする画像処理用データ作成装置。

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