JPH0335871B2 - - Google Patents
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- JPH0335871B2 JPH0335871B2 JP56209105A JP20910581A JPH0335871B2 JP H0335871 B2 JPH0335871 B2 JP H0335871B2 JP 56209105 A JP56209105 A JP 56209105A JP 20910581 A JP20910581 A JP 20910581A JP H0335871 B2 JPH0335871 B2 JP H0335871B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- horizontal
- ccd
- charges
- horizontal scanning
- light receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像装置に関し、特に静止画像の
撮像に適した固体撮像装置に関する。
撮像に適した固体撮像装置に関する。
従来ビデオカメラ用の固体撮像装置としては、
例えばFT−CCD（フレーム転送−電荷結合デバ
イス）、IL−CCD（インターライン転送−電荷結
合デバイス）等がある。
例えばFT−CCD（フレーム転送−電荷結合デバ
イス）、IL−CCD（インターライン転送−電荷結
合デバイス）等がある。
FT−CCDは受光部が垂直転送部を兼ねてお
り、第１図に示されるように、２相駆動の場合垂
直転送用電極１２，１１がそれぞれクロツクパル
スφV1，φV2により制御されて、その蓄積電荷が
垂直方向に転送される。この垂直転送のために同
一時点では一列おきに、即ち奇水平走査線（O1，
O2…）又は偶水平走査線（e1，e2…）のいずれか
一方のみしか受光できない。図示の例ではφV1が
ON，φV2がOFFの状態での光信号電荷の蓄積位
置が斜線部１３で示されている。但しここで前記
奇・偶水平走査線とは第１図に於いて光信号電荷
の蓄積位置１３を水平方向に結んでできる直線を
指すものであつて仮想的なものであるが撮像管に
於ける水平走査線に相当するものである。従つて
本発明に於いて水平走査線とは上述の如きものと
する。
り、第１図に示されるように、２相駆動の場合垂
直転送用電極１２，１１がそれぞれクロツクパル
スφV1，φV2により制御されて、その蓄積電荷が
垂直方向に転送される。この垂直転送のために同
一時点では一列おきに、即ち奇水平走査線（O1，
O2…）又は偶水平走査線（e1，e2…）のいずれか
一方のみしか受光できない。図示の例ではφV1が
ON，φV2がOFFの状態での光信号電荷の蓄積位
置が斜線部１３で示されている。但しここで前記
奇・偶水平走査線とは第１図に於いて光信号電荷
の蓄積位置１３を水平方向に結んでできる直線を
指すものであつて仮想的なものであるが撮像管に
於ける水平走査線に相当するものである。従つて
本発明に於いて水平走査線とは上述の如きものと
する。
このようなCCDをビデオカメラの固体撮像素
子として用いた場合、インタレース走査を行なう
事により垂直の電極数、即ち画素数で決まる垂直
分解能が得られるが、スチルカメラによつて静止
画像をテレビ受像機に再生する場合は、同一時点
での同一露光時間という制約があり、従つて光信
号電荷として使えるのは奇水平走査（O1，O2…）
又は偶水平走査（e1，e2…）のいずれか一方によ
る１フイールド分だけであり、結果的に１列おき
にしか受光できないので、垂直解像度は、テレビ
画像の全走査線を使用した場合の1/2になつてし
まう。いずれか一方のフイールドの映像信号を
奇、偶両フイールドに用いる擬似インタレースし
て静止画像を再生したとしても、上記の全走査線
を使用した場合には及ばない。
子として用いた場合、インタレース走査を行なう
事により垂直の電極数、即ち画素数で決まる垂直
分解能が得られるが、スチルカメラによつて静止
画像をテレビ受像機に再生する場合は、同一時点
での同一露光時間という制約があり、従つて光信
号電荷として使えるのは奇水平走査（O1，O2…）
又は偶水平走査（e1，e2…）のいずれか一方によ
る１フイールド分だけであり、結果的に１列おき
にしか受光できないので、垂直解像度は、テレビ
画像の全走査線を使用した場合の1/2になつてし
まう。いずれか一方のフイールドの映像信号を
奇、偶両フイールドに用いる擬似インタレースし
て静止画像を再生したとしても、上記の全走査線
を使用した場合には及ばない。
一方、IL−CCDは第２図に示されるように、
受光部２１と垂直転送部２２とが別個に設けられ
ており、従つて画像情報を同時に全ての受光部２
１に、即ち全ての画素に与えることができる。し
かし、受光部２１の光信号電荷は奇水平走査
（O1，O2，…）による奇フイールドと偶水平走査
（e1，e2…）による偶フイールドとに分けて１フ
イールドずつ読み出されるので、機械的なシヤツ
タがある場合は良いが、無い場合は一方のフイー
ルドの光信号電荷を垂直転送している間（１／60
sec.）に、他方のフイールドの受光部は露光して
しまい、撮像情報に差が出てしまう。この撮像情
報をそのまま記録再生すると良い再生画像が得ら
れず従つて、いずれか一方のフイールドの映像信
号しか使うことができず、前述のFT−CCDの場
合と同様に垂直解像度についての問題があつた。
受光部２１と垂直転送部２２とが別個に設けられ
ており、従つて画像情報を同時に全ての受光部２
１に、即ち全ての画素に与えることができる。し
かし、受光部２１の光信号電荷は奇水平走査
（O1，O2，…）による奇フイールドと偶水平走査
（e1，e2…）による偶フイールドとに分けて１フ
イールドずつ読み出されるので、機械的なシヤツ
タがある場合は良いが、無い場合は一方のフイー
ルドの光信号電荷を垂直転送している間（１／60
sec.）に、他方のフイールドの受光部は露光して
しまい、撮像情報に差が出てしまう。この撮像情
報をそのまま記録再生すると良い再生画像が得ら
れず従つて、いずれか一方のフイールドの映像信
号しか使うことができず、前述のFT−CCDの場
合と同様に垂直解像度についての問題があつた。
本発明は上述の状況に鑑みて発明されたもので
あり、IL−CCD或いはFT−CCDの撮像面におけ
る受光部を市松状に分布配置して再生静止画像の
垂直解像度を上げた固体撮像装置を提供するもの
である。
あり、IL−CCD或いはFT−CCDの撮像面におけ
る受光部を市松状に分布配置して再生静止画像の
垂直解像度を上げた固体撮像装置を提供するもの
である。
すなわち本発明に係る固体撮像装置は、垂直転
送電極と水平読み出しCCDとを備え、前記垂直
転送電極は上下に隣接する２本の仮想的水平走査
線に交互に交叉する電極を縦に連続配列すること
により受光部を撮像面に市松状に分布せしめたこ
とを特徴とする固体撮像装置であり、さらに前記
受光部の光信号電荷のうち、奇水平走査の光信号
電荷が転送される奇水平走査用水平読み出し
CCDと、偶水平走査の光信号電荷が転送される
偶水平走査用水平読み出しCCDとを設けたこと
を特徴とする。
送電極と水平読み出しCCDとを備え、前記垂直
転送電極は上下に隣接する２本の仮想的水平走査
線に交互に交叉する電極を縦に連続配列すること
により受光部を撮像面に市松状に分布せしめたこ
とを特徴とする固体撮像装置であり、さらに前記
受光部の光信号電荷のうち、奇水平走査の光信号
電荷が転送される奇水平走査用水平読み出し
CCDと、偶水平走査の光信号電荷が転送される
偶水平走査用水平読み出しCCDとを設けたこと
を特徴とする。
以下本発明の実施例を図面に基づきながら説明
する。
する。
第３図は本発明の一実施例に係るFT−CCD電
極の構成説明図であり、受光部を兼ねた垂直転送
用電極３１，３２と水平走査線との交叉部が市松
状に分布配置されている。従つて、奇水平走査
（O1，O2…）及び偶水平走査（e1，e2…）のいず
れにも垂直方向に対して画像情報が得られている
ことが解る。もちろん、この場合は機械シヤツタ
を必要とする。
極の構成説明図であり、受光部を兼ねた垂直転送
用電極３１，３２と水平走査線との交叉部が市松
状に分布配置されている。従つて、奇水平走査
（O1，O2…）及び偶水平走査（e1，e2…）のいず
れにも垂直方向に対して画像情報が得られている
ことが解る。もちろん、この場合は機械シヤツタ
を必要とする。
第４図は第３図に示された電極構造の受光部４
１、蓄積部４２、及び２段の水平読み出しCCD
４４，４６から構成された、本発明の一実施例に
係る固体撮像装置の構成説明図である。蓄積部４
２と水平読み出しCCD４４との間にはゲート電
極４３が、水平読み出しCCD４４と４６との間
にはゲート電極４５が設けられている。
１、蓄積部４２、及び２段の水平読み出しCCD
４４，４６から構成された、本発明の一実施例に
係る固体撮像装置の構成説明図である。蓄積部４
２と水平読み出しCCD４４との間にはゲート電
極４３が、水平読み出しCCD４４と４６との間
にはゲート電極４５が設けられている。
第３図に示されるような市松状に分布した光信
号電荷は、水平ブランキング期間中に、奇水平走
査の光信号電荷については蓄積部４２、ゲート電
極４３、水平読み出しCCD４４及びゲート電極
４５を介して水平読み出しCCD４６に転送され
る。偶水平走査の光信号電荷については蓄積部及
びゲート電極４３を介して水平読み出しCCD４
４へ転送される。この場合奇水平走査の光信号電
荷と偶水平走査の光信号電荷とは、水平方向に互
いに位相がずれているから、垂直方向に対して競
合することがなく、このため水平読み出しCCD
４４，４６への転送も容易なものとなる。なお、
上述の垂直転送はクロツクパルスφ1V′，φ2V′，
φ1V，φ2V，φG1，φG2，φ1H2，φ1H2，φ2H1，
φ2H2を適宜各電極に与えることにより行なわれ
る。
号電荷は、水平ブランキング期間中に、奇水平走
査の光信号電荷については蓄積部４２、ゲート電
極４３、水平読み出しCCD４４及びゲート電極
４５を介して水平読み出しCCD４６に転送され
る。偶水平走査の光信号電荷については蓄積部及
びゲート電極４３を介して水平読み出しCCD４
４へ転送される。この場合奇水平走査の光信号電
荷と偶水平走査の光信号電荷とは、水平方向に互
いに位相がずれているから、垂直方向に対して競
合することがなく、このため水平読み出しCCD
４４，４６への転送も容易なものとなる。なお、
上述の垂直転送はクロツクパルスφ1V′，φ2V′，
φ1V，φ2V，φG1，φG2，φ1H2，φ1H2，φ2H1，
φ2H2を適宜各電極に与えることにより行なわれ
る。
この動作を第６図、第７図Ａ，Ｂにより詳細に
説明する。第６図は第４図のFT−CCDを用いた
固体撮像装置の部分詳細図で第４図と同符号は同
等部材を示す。V1，V2，V3，V4は蓄積部４２の
垂直転送電極でV1を除いて他は同一形状である。
第７図Ａ，Ｂは第６図のａ−a′、ｂ−b′断面の略
図及び〜はａ−a′、ｂ−b′断面におけるポテ
ンシヤルと信号電荷の位置を示す。以下第７図
Ａ，Ｂにより信号電荷の移動を説明する。の
状態は第６図に示した状態のポテンシヤルと信号
電荷の位置を示し、この場合φ1V＝off，φ2V
＝on、φG2＝on、φ2H1＝on、φG1＝off、φ1H1＝
on、φ2H2＝off、φ1H2＝offである。ではの
状態からφ1V＝on、φ2V＝offとして信号電荷
を垂直に移動させる。ではφG2＝off、φG1＝
onとして、第７図Ａでは信号電荷が水平読み
出しCCD４４，４６へ移動し、第７図Ｂではま
だ水平読み出しCCDへは移動していない。，
は第７図Ａの水平読み出しCCD４４，４６に
ある信号電荷を水平読み出しCCD４６に移動
させる為の動作であつて、φ2H1＝off、φG1＝off
とすることにより行われる。従つて第７図Ｂの信
号電荷に変化はない。次にでφ2H2＝onとし、
でφ1V＝off，φ2V＝onとすることにより第７
図Ｂの垂直転送電極V1にある信号電荷を垂直
に移動させる。そしてでφG2＝offとして水平
読み出しCCD４４への移動を完了する。この様
にして第７図Ａの信号電荷は水平読み出し
CCD46へ、Ｂの信号電荷は水平読み出しCCD
４４へそれぞれ移動されて、両信号が混ざり合う
ことはない。このボランシヤル状態を保ちながら
φ1H1，φ1H2とφ2H1，φ2H2を操作して水平読み
出しを行なう。ではφG2＝on，φ2H1＝on，
φ2H2＝offとしての状態に戻る。以上の操作を
繰り返すことにより奇フイールドの信号は水平読
み出しCCD４６から、また偶フイールドの信号
は水平読み出しCCD４４からそれぞれ出力され
ることになる。
説明する。第６図は第４図のFT−CCDを用いた
固体撮像装置の部分詳細図で第４図と同符号は同
等部材を示す。V1，V2，V3，V4は蓄積部４２の
垂直転送電極でV1を除いて他は同一形状である。
第７図Ａ，Ｂは第６図のａ−a′、ｂ−b′断面の略
図及び〜はａ−a′、ｂ−b′断面におけるポテ
ンシヤルと信号電荷の位置を示す。以下第７図
Ａ，Ｂにより信号電荷の移動を説明する。の
状態は第６図に示した状態のポテンシヤルと信号
電荷の位置を示し、この場合φ1V＝off，φ2V
＝on、φG2＝on、φ2H1＝on、φG1＝off、φ1H1＝
on、φ2H2＝off、φ1H2＝offである。ではの
状態からφ1V＝on、φ2V＝offとして信号電荷
を垂直に移動させる。ではφG2＝off、φG1＝
onとして、第７図Ａでは信号電荷が水平読み
出しCCD４４，４６へ移動し、第７図Ｂではま
だ水平読み出しCCDへは移動していない。，
は第７図Ａの水平読み出しCCD４４，４６に
ある信号電荷を水平読み出しCCD４６に移動
させる為の動作であつて、φ2H1＝off、φG1＝off
とすることにより行われる。従つて第７図Ｂの信
号電荷に変化はない。次にでφ2H2＝onとし、
でφ1V＝off，φ2V＝onとすることにより第７
図Ｂの垂直転送電極V1にある信号電荷を垂直
に移動させる。そしてでφG2＝offとして水平
読み出しCCD４４への移動を完了する。この様
にして第７図Ａの信号電荷は水平読み出し
CCD46へ、Ｂの信号電荷は水平読み出しCCD
４４へそれぞれ移動されて、両信号が混ざり合う
ことはない。このボランシヤル状態を保ちながら
φ1H1，φ1H2とφ2H1，φ2H2を操作して水平読み
出しを行なう。ではφG2＝on，φ2H1＝on，
φ2H2＝offとしての状態に戻る。以上の操作を
繰り返すことにより奇フイールドの信号は水平読
み出しCCD４６から、また偶フイールドの信号
は水平読み出しCCD４４からそれぞれ出力され
ることになる。
そして、奇水平走査と偶水平走査の１対の光信
号電荷は、それぞれ水平読み出しCCD４４，４
６の出力端子４７，４８から同時に読み出され
る。
号電荷は、それぞれ水平読み出しCCD４４，４
６の出力端子４７，４８から同時に読み出され
る。
この両出力端子４７，４８から読み出された１
対の出力信号は、例えば磁気デスク等の記録媒体
に２チヤンネルヘツドを使つてそれぞれ専用のト
ラツクに記録し、再生の際には奇フイールドの信
号を読み出すことと偶フイールドの信号を読み出
すことを交互にくり返し行えば、テレビ受像機へ
のインタレース出力が容易に可能になる。しか
も、各水平走査線に映像信号が与えられているこ
とから、従来のものより２倍の垂直解像度が得ら
れている。
対の出力信号は、例えば磁気デスク等の記録媒体
に２チヤンネルヘツドを使つてそれぞれ専用のト
ラツクに記録し、再生の際には奇フイールドの信
号を読み出すことと偶フイールドの信号を読み出
すことを交互にくり返し行えば、テレビ受像機へ
のインタレース出力が容易に可能になる。しか
も、各水平走査線に映像信号が与えられているこ
とから、従来のものより２倍の垂直解像度が得ら
れている。
第５図は本発明の他の実施例に係るIL−CCD
の電極構造の説明図である。受光部５１と垂直転
送部５２とはFT−CCDの場合とは異なり、別個
に設けられており、受光部５１（図の斜線部分）
は市松状に分布配置されている。この受光部５１
の光信号電荷を読み出すためには、垂直転送部５
２の電極構造は第３図の電極構造と同一のものを
採用すればよい。
の電極構造の説明図である。受光部５１と垂直転
送部５２とはFT−CCDの場合とは異なり、別個
に設けられており、受光部５１（図の斜線部分）
は市松状に分布配置されている。この受光部５１
の光信号電荷を読み出すためには、垂直転送部５
２の電極構造は第３図の電極構造と同一のものを
採用すればよい。
この場合も各水平走査（O1，O2…），（e1，e2
…）の光信号電荷は２段の水平読み出しCCD（図
示せず）にそれぞれ転送され、上述の実施例の場
合と同様な信号処理が行なわれる。
…）の光信号電荷は２段の水平読み出しCCD（図
示せず）にそれぞれ転送され、上述の実施例の場
合と同様な信号処理が行なわれる。
なお、以上の実施例はいずれも２相の場合であ
るが、４相についても基本的には同様であること
はいうまでもない。
るが、４相についても基本的には同様であること
はいうまでもない。
以上の説明から明らかなように、本発明におい
ては垂直転送電極と水平読み出しCCDとを備え、
前記垂直転送電極は上下に隣接する２本の仮想的
水平走査線に交互に交叉する電極を縦に連続配列
することにより受光部を撮像面に市松状に分布配
置したことにより、全ての水平走査線に画像信号
が与えられ、このため現在の集積技術で従来のそ
れよりも２倍の垂直解像度が得られている。ま
た、上述のような市松状の配置をとれば、１フイ
ールド毎に受光部の位相が変わるので斜め方向に
対する折返し歪がやや出やすいという弊害はある
ものの、水平解像度はほとんど低下せず実用上充
分な性能が得られる。
ては垂直転送電極と水平読み出しCCDとを備え、
前記垂直転送電極は上下に隣接する２本の仮想的
水平走査線に交互に交叉する電極を縦に連続配列
することにより受光部を撮像面に市松状に分布配
置したことにより、全ての水平走査線に画像信号
が与えられ、このため現在の集積技術で従来のそ
れよりも２倍の垂直解像度が得られている。ま
た、上述のような市松状の配置をとれば、１フイ
ールド毎に受光部の位相が変わるので斜め方向に
対する折返し歪がやや出やすいという弊害はある
ものの、水平解像度はほとんど低下せず実用上充
分な性能が得られる。
さらに２段の水平読み出しCCDを設けて各フ
イールドの映像信号を同時に読み出すことができ
るようにしたので、以後の映像信号の取扱いもき
わめて容易なものになつている。
イールドの映像信号を同時に読み出すことができ
るようにしたので、以後の映像信号の取扱いもき
わめて容易なものになつている。
第１図は従来のFT−CCD電極の構成説明図、
第２図は従来のIL−CCD電極の構成説明図、第
３図は本発明の一実施例に係るFT−CCD電極の
構成説明図、第４図は本発明の一実施例に係る固
体撮像装置の構成説明図、、第５図は本発明の一
実施例に係るIL−CCD電極の構成説明図、第６
図は第４図に示す固体撮像装置の部分詳細図、第
７図Ａ，Ｂは第６図に示すａ−a′，ｂ−b′断面の
略図及びポテンシヤルと信号電荷の移動を示す図
である。 ３１，３２……受光部（垂直転送部）、５１…
…受光部、５２……垂直転送用電極。
第２図は従来のIL−CCD電極の構成説明図、第
３図は本発明の一実施例に係るFT−CCD電極の
構成説明図、第４図は本発明の一実施例に係る固
体撮像装置の構成説明図、、第５図は本発明の一
実施例に係るIL−CCD電極の構成説明図、第６
図は第４図に示す固体撮像装置の部分詳細図、第
７図Ａ，Ｂは第６図に示すａ−a′，ｂ−b′断面の
略図及びポテンシヤルと信号電荷の移動を示す図
である。 ３１，３２……受光部（垂直転送部）、５１…
…受光部、５２……垂直転送用電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 垂直転送用電極と第１及び第２の水平転送部
とを備え、上下に隣接する１本の奇水平走査線と
１本の偶水平走査線とに交互に交叉するように前
記垂直転送用電極を垂直方向に複数配列すること
により電荷を一度に読み出すことが可能な複数の
受光部を、撮像面上に市松状に配置し、前記第１
の水平転送部に奇水平走査線下にある複数の受光
部の電荷を水平転送させ、前記第２の水平転送部
に偶水平走査線下にある複数の受光部の電荷を水
平転送させ、前記第１及び第２の水平転送部から
電荷を同時に読み出すように構成したことを特徴
とする固体撮像素子。 ２ 前記第１及び第２の水平転送部から電荷を同
時に読み出された電荷を記録媒体の異なる領域に
記録するように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の固体撮像素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209105A JPS58111491A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 固体撮像装置 |
| US06/451,599 US4566037A (en) | 1981-12-25 | 1982-12-20 | Solid-state area imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209105A JPS58111491A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58111491A JPS58111491A (ja) | 1983-07-02 |
| JPH0335871B2 true JPH0335871B2 (ja) | 1991-05-29 |
Family
ID=16567367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56209105A Granted JPS58111491A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4566037A (ja) |
| JP (1) | JPS58111491A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59122180A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-14 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPS59128876A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS59211384A (ja) * | 1983-05-17 | 1984-11-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | フレ−ム転送型電荷転送撮像デバイスおよびそれを用いた撮影装置 |
| JPS6083299A (ja) * | 1983-10-13 | 1985-05-11 | Nec Corp | 電荷結合半導体装置 |
| US4745481A (en) * | 1984-01-30 | 1988-05-17 | Shoichi Tanaka | Solidstate imaging device |
| JPS613575A (ja) * | 1984-06-18 | 1986-01-09 | Victor Co Of Japan Ltd | 固体撮像装置 |
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