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数码相机基础术语

数码相机基础术语——单反数码相机

  单反数码相机指的是单镜头反光数码相机,即Digital数码、Single单独、Lens镜头、Reflex反光的英文缩写DSLR。

目前市面上常见的单反数码相机品牌有:

尼康、佳能、宾得、富士等。

  工作原理:

  在单反数码相机的工作系统中,光线透过镜头到达反光镜后,折射到上面的对焦屏并结成影像,透过接目镜和五棱镜,我们可以在观景窗中看到外面的景物。

与此相对的,一般数码相机只能通过LCD屏或者电子取景器(EVF)看到所拍摄的影像。

显然直接看到的影像比通过处理看到的影像更利于拍摄。

  在DSLR拍摄时,当按下快门钮,反光镜便会往上弹起,感光元件(CCD或CMOS)前面的快门幕帘便同时打开,通过镜头的光线便投影到感光原件上感光,然后后反光镜便立即恢复原状,观景窗中再次可以看到影像。

单镜头反光相机的这种构造,确定了它是完全透过镜头对焦拍摄的,它能使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样,它的取景范围和实际拍摄范围基本上一致,十分有利于直观地取景构图。

  主要特点:

  单反数码相机的一个很大的特点就是可以交换不同规格的镜头,这是单反相机天生的优点,是普通数码相机不能比拟的。

  另外,现在单反数码相机都定位于数码相机中的高端产品,因此在关系数码相机摄影质量的感光元件(CCD或CMOS)的面积上,单反数码的面积远远大于普通数码相机,这使得单反数码相机的每个像素点的感光面积也远远大于普通数码相机,因此每个像素点也就能表现出更加细致的亮度和色彩范围,使单反数码相机的摄影质量明显高于普通数码相机。

  

 

数码相机基础术语——CCDCMOS

  CCD

  电荷藕合器件图像传感器CCD(ChargeCoupledDevice),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想像来修改图像。

CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。

当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。

  CCD和传统底片相比,CCD更接近于人眼对视觉的工作方式。

只不过,人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞,分工合作组成视觉感应。

CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。

CCD的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。

目前有能力生产CCD的公司分别为:

SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp,大半是日本厂商。

  目前主要有两种类型的CCD光敏元件,分别是线性CCD和矩阵性CCD。

线性CCD用于高分辨率的静态照相机,它每次只拍摄图象的一条线,这与平板扫描仪扫描照片的方法相同。

这种CCD精度高,速度慢,无法用来拍摄移动的物体,也无法使用闪光灯。

  矩阵式CCD,它的每一个光敏元件代表图象中的一个像素,当快门打开时,整个图象一次同时曝光。

通常矩阵式CCD用来处理色彩的方法有两种。

一种是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中,相近的像素使用不同颜色的滤镜。

典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。

这两种排列方式成像的原理都是一样的。

在记录照片的过程中,相机内部的微处理器从每个像素获得信号,将相邻的四个点合成为一个像素点。

该方法允许瞬间曝光,微处理器能运算地非常快。

这就是大多数数码相机CCD的成像原理。

因为不是同点合成,其中包含着数学计算,因此这种CCD最大的缺陷是所产生的图象总是无法达到如刀刻般的锐利。

  CMOS

  互补性氧化金属半导体CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。

CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电)和P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点,这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

  除了CCD和CMOS之外,还有富士公司独家推出的SUPERCCD,SUPERCCD并没有采用常规正方形二极管,而是使用了一种八边形的二极管,像素是以蜂窝状形式排列,并且单位像素的面积要比传统的CCD大。

将像素旋转45度排列的结果是可以缩小对图像拍摄无用的多余空间,光线集中的效率比较高,效率增加之后使感光性、信噪比和动态范围都有所提高。

  传统CCD中的每个像素由一个二极管、控制信号路径和电量传输路径组成。

SUPERCCD采用蜂窝状的八边二极管,原有的控制信号路径被取消了,只需要一个方向的电量传输路径即可,感光二极管就有更多的空间。

SUPER CCD在排列结构上比普通CCD要紧密,此外像素的利用率较高,也就是说在同一尺寸下,SUPERCCD的感光二极管对光线的吸收程度也比较高,使感光度、信噪比和动态范围都有所提高。

  那为什么SUPERCCD的输出像素会比有效像素高呢?

我们知道CCD对绿色不很敏感,因此是以G-B-R-G来合成。

各个合成的像素点实际上有一部分真实像素点是共用,因此图象质量与理想状态有一定差距,这就是为什么一些高端专业级数码相机使用3CCD分别感受RGB三色光的原因。

而SUPER CCD通过改变像素之间的排列关系,做到了R、G、B像素相当,在合成像素时也是以三个为一组。

因此传统CCD是四个合成一个像素点,其实只要三个就行了,浪费了一个,而SUPERCCD就发现了这一点,只用三个就能合成一个像素点。

也就是说,CCD每4个点合成一个像素,每个点计算4次;SUPERCCD每3个点合成一个像素,每个点也是计算4次,因此SUPERCCD像素的利用率较传统CCD高,生成的像素就多了。

数码相机基础术语——镜头

  数码相机的镜头由多片镜片组成,材质则分为玻璃与塑料两类。

如果数码相机镜头以玻璃为材料,很多用户及商家都说玻璃镜头透光率佳、投射图像更清晰。

不过目前许多测试报告都显示,玻璃的透镜并不一定比塑料材料能带来更清晰的图像,同时玻璃镜头也可能增加相机重量,因此选购时还是应该做多面向观察,不要拘泥在镜头材质问题上。

  我们来了解一下镜头和感光器件的摆设位置。

如下图所示,从右至左该镜头组件依次由透镜、电子快门、透镜组1、透镜组2以及CCD组成。

拍摄的影像就是沿着这条光路投射在CCD上成像的。

组件中的焦距调节系统和快门系统是由透镜组1和电子快门构成的,二者是连接在一起。

在电机的带动下,透镜组1和电子快门可以前后移动,进行焦距调节,从而获得最清晰的图像,由电子快门控制曝光。

多组透镜是完成光学成像的,而最后的CCD可以把光信号转换为电信号。

  如果你在相机的英文规格书上看过“f=”,那么后面接的数字通常就是它的焦长,即焦距长度。

如“f=8-24mm,38-115mm(相当于35mm传统相机)”,就是指这台相机的焦距长度为8-24mm,同时对角线的视角换算后相当于传统35mm相机的38-115mm焦长。

一般而言,35mm相机的标准镜头焦长约是28-70mm,因此如果焦长高于70mm就代表支持望远效果,若是低于28mm就表示有广角拍摄能力。

  照相机镜头的焦距是镜头的一个非常重要的指标。

镜头焦距的长短决定了被摄物在成像介质(胶片或CCD等)上成像的大小,也就是相当于物和象的比例尺。

当对同一距离远的同一个被摄目标拍摄时,镜头焦距长的所成的象大,镜头焦距短的所成的象小。

根据用途的不同,照相机镜头的焦距相差非常大,有短到几毫米,十几毫米的,也有长达几米的。

较常见的有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,还有长达2500mm超长焦望远镜头。

数码相机基础术语——CCD尺寸

  说到CCD的尺寸,其实是说感光器件的面积大小,这里就包括了CCD和CMOS。

感光器件的面积越大,也即CCD/CMOS面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。

CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件,相当于光学传统相机中的胶卷。

  CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力,并以矩阵的方式排列。

当其表面感受到光线时,会将电荷反应在组件上,整个CCD上的所有感光组件所产生的信号,就构成了一个完整的画面。

  如果分解CCD,你会发现CCD的结构为三层,第一层是“微型镜头”,第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。

  第一层“微型镜头”

  我们知道,数码相机成像的关键是在于其感光层,为了扩展CCD的采光率,必须扩展单一像素的受光面积。

但是提高采光率的办法也容易使画质下降。

这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。

因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。

  第二层是“分色滤色片”

  CCD的第二层是“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一是RGB原色分色法,另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。

首先,我们先了解一下两种分色法的概念,RGB即三原色分色法,几乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿和蓝来组成,而RGB三个字母分别就是Red,Green和Blue,这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。

再说CMYK,这是由四个通道的颜色配合而成,他们分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。

在印刷业中,CMYK更为适用,但其调节出来的颜色不及RGB的多。

  原色CCD的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题。

因此,大家可以注意,一般采用原色CCD的数码相机,在ISO感光度上多半不会超过400。

相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,在色彩的分辨上比较仔细,但却牺牲了部分影像的分辨率,而在ISO值上,补色CCD可以容忍较高的感光度,一般都可设定在800以上

  第三层:

感光层

  CCD的第三层是“感光片”,这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片,将影像还原。

  传统的照相机胶卷尺寸为35mm,35mm为胶卷的宽度(包括齿孔部分),35mm胶卷的感光面积为36x24mm。

换算到数码相机,对角长度约接近35mm的,CCD/CMOS尺寸越大。

在单反数码相机中,很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸,例如尼康德D100,CCD/CMOS尺寸面积达到23.7x15.6,比起消费级数码相机要大很多,而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36x24mm,达到了35mm的面积,所以成像也相对较好。

  现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。

CCD/CMOS尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好。

1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。

而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事,但这也会导致单个像素的感光面积缩小,有曝光不足的可能。

但如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量,就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。

目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难,成本也非常高。

因此,CCD/CMOS尺寸较大的数码相机,价格也较高。

感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。

超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小,而越专业的数码相机,CCD/CMOS尺寸也越大。

数码相机基础术语——光圈

  光圈(英文名称为Aperture)是一个用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面的光量的装置,它通常是在镜头内。

表达光圈大小我们是用f值。

  光圈f值=镜头的焦距/镜头口径的直径

  从以上的公式可知要达到相同的光圈f值,长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。

  完整的光圈值系列如下:

  f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32,f44,f64

  这里值得一题的是光圈f值愈小,在同一单位时间内的进光量便愈多,而且上一级的进光量刚是下一级的一倍,例如光圈从f8调整到f5.6,进光量便多一倍,我们也说光圈开大了一级。

对于消费型数码相机而言,光圈f值常常介于f2.8-f16。

,此外许多数码相机在调整光圈时,可以做1/3级的调整。

  光圈及快门优先

  进阶级以上的数码相机除了提供全自动(auto)模式,通常还会有光圈优先(aperturepriority)、快门优先(shutterpriority)两种选项,让你在某些场合可以先决定某光圈值或某快门值,然后分别搭配适合的快门或光圈,以呈现画面不同的景深(锐利度)或效果。

  光圈先决曝光模式

  由我们先自行决定光圈f值后,相机测光系统依当时光线的情形,自动选择适当的快门速度(可为精确无段式的快门速度)以配合。

设有曝光模式转盘的数码相机,通常都会在转盘上刻上’a’字母来代表光圈先决模式(见图四)。

光圈先决模式适合于重视景深效果的摄影。

由于数码相机的焦距比传统相机的焦距短很多,使镜头的口径开度小,故很难产生较窄的景深。

有部份数码相机会有一特别的人像曝光模式,利用内置程序令前景及后景模糊。

数码相机基础术语——快门

  快门英文名称为Shutter,快门是相机上控制感光片有效曝光时间的一种装置。

  快门类型

  目前的数码相机快门包括了电子快门、机械快门和B门。

首先说说电子快门和机械快门的区别。

两者不同之处在于它们控制快门的原理不同,如电子快门,是用电路控制快门线圈磁铁的原理来控制快门时间的,齿轮与连动零件大多为塑料材质;机械快门控制快门的原理是,齿轮带动控制时间,连动与齿轮为铜与铁的材质居多。

前者受到风沙的侵袭容易损坏,后者虽也怕风沙的侵蚀,但是清洁方便。

  再说说B门,当需要超过1秒曝光时间时,就要用到B门了。

使用B门的时候,快门释放按钮按下,快门便长时间开启,直至松开释放钮,快门才关闭。

这是专门为长曝光设定的快门。

  快门的工作原理是这样的,为了保护相机内的感光器件,不至于曝光,快门总是关闭的;拍摄时,调整好快门速度后,只要按住照相机的快门释放钮(也就是拍照的按钮),在快门开启与闭合的间隙间,让通过摄影镜头的光线,使照相机内的感光片获得正确的曝光,光穿过快门进入感光器件,写入记忆卡。

  至于单反相机常见的B快门功能,虽然可由你自由决定曝光时间的长短,拍摄弹性更高,不过目前大多数的消费性数码相机都还不能支持,最多提供如2秒、8秒、16秒等较慢速度的默认值。

  完善的快门通常必须具备以下几个方面的作用:

  一是必须具备有能够准确调控曝光时间的作用,这一点是照相机快门的最基本的作用;

  二是必须具备有足够高的快门速度,以利于拍摄高速动动全或有效控制景深;

  三是必须具有长时间曝光的作用,即应设有“T”门或"B"门;

  四是具有闪光同步拍摄的功能;

  五是具有自拍的功能,以便于自拍或在无快门线的情况下进行长时间曝光时,使快门开启。

  快门速度

  快门速度是数码相机快门的重要考察参数,各个不同型号的数码相机的快门速度是完全不一样的,因此在使用某个型号的数码相机来拍摄景物时,一定要先了解其快门的速度,因为按快门时只有考虑了快门的启动时间,并且掌握好快门的释放时机,才能捕捉到生动的画面。

  通常普通数码相机的快门大多在1/1000秒之内,基本上可以应付大多数的日常拍摄。

快门不单要看“快”还要看“慢”,就是快门的延迟,比如有的数码相机最长具有16秒的快门,用来拍夜景足够了,然而快门太长也会增加数码照片的“噪点”,就是照片中会出现杂条纹。

另外,主流的数码相机除了具有自动拍摄模式外,还必须具有光圈优先模式、快门优先模式。

光圈优先模式就是由用户决定光圈的大小,然后相机根据环境光线和曝光设置等情况计算出光进入的多少,这种模式比较适合照静止物体。

而快门优先模式,就是由用户决定快门的速度,然后数码相机根据环境计算出合适的光圈大小来。

所以,快门优先模式就比较适合拍摄移动的物体,特别是数码相机对震动是很敏感的,在曝光过程中即使轻微地晃动相机都会产生模糊的照片,在实用长焦距时这种情况更明显。

在选购数码相机时,你最好选购具有这几种模式的机型以保证拍摄的效果。

  至于单反相机常见的B快门功能,虽然可由你自由决定曝光时间的长短,拍摄弹性更高,不过目前大多数的消费性数码相机都还不能支持,最多提供如2秒、8秒、16秒等较慢速度的默认值。

数码相机基础术语——感光度

  在传统胶卷相机上ISO代表感光速度的标准,在数码相机中ISO定义和胶卷相同,代表着CCD或者CMOS感光元件的感光速度,ISO数值越高就说明该感光材料的感光能力越强。

ISO的计算公式为S=0.8/H(S感光度,H为曝光量)。

从公式中我们可以看出,感光度越高,对曝光量的要求就越少。

ISO200的胶卷的感光速度是ISO100的两倍,换句话说在其他条件相同的情况下,ISO200胶卷所需要的曝光时间是ISO100胶卷的一半。

在数码相机内,通过调节等效感光度的大小,可以改变光源多少和图片亮度的数值。

因此,感光度也成了间接控制图片亮度的数值。

  在传统135胶卷相机中,等效感光值是相机底片对光线反应的敏感程度测量值,通常以ISO数码表示,数码越大表示感旋光性越强,常用的表示方法有ISO100、400、1000等,一般而言,感光度越高,底片的颗粒越粗,放大后的效果较差,而数码相机为也套用此ISO值来标示测光系统所采用的曝光,基准ISO越低,所需曝光量越高。

  传统照相机本身是无感光度可言的,因为感光度只是感光材料在一定的曝光、显影、测试条件下对于辐射能感应程度的定量标志。

使用过传统相机的人,都知道胶卷最重要的指标就是感光度———通俗一点就是衡量胶卷需要多少光线才能完成准确曝光的数值。

我们在照相机商店买的100、200、400的胶卷,数字表示的就是感光度。

感光度一般用ISO值表示,这个数值增大,胶卷对光线的敏感程度也增,这样就可以在不同的光线进行拍摄。

像ISO100的胶卷最适合在阳光灿烂的户外进行拍摄,而ISO400的胶卷则可以在室内或清晨、黄昏等光线较弱的环境下拍摄。

  但是,由于照相机与普通照相机不同,他的感光器件是使用了CCD或者CMOS,对曝光多少也就有相应要求,也就有感光灵敏度高低的问题。

这也就相当于胶片具有一定的感光度一样,数码相机厂家为了方便数码相机使用者理解,一般将数码相机的CCD的感光度(或对光线的灵敏度)等效转换为传统胶卷的感光度值,因而数字照相机也就有了“相当感光度”的说法。

  用通常衡量胶片感光度高低的眼光来看,目前数字照相机感光度分布在中、高速的范围,最低的为ISO50,最高的为ISO6400,多数在ISO100左右。

对某些数字照相机来说,感光度是单一的,加之CCD的感光宽容度很小,因而限制了它们的在光线过强或过弱条件下的使用效果。

另外一些数字照相机相当感光度有一定的范围,但即使在所允许范围内,将感光度设置得高或低,拍摄效果亦有所区别,平时拍摄应将它置于最佳感光度上这一档上。

和传统相机一样,低ISO值适合营造清晰、柔和的图片,而高的ISO值却可以补偿灯光不足的环境。

  在光线不足时,闪光灯的使用是必然的。

但是,在一些场合下,例如展览馆或者表演会,不允许或不方便使用闪光灯的情况下,可以通过ISO值来增加照片的亮度。

数码相机ISO值的可调性,使得我们有时仅可通过调高ISO值、增加曝光补偿等办法,减少闪光灯的使用次数。

调高ISO值可以增加光亮度,但是也可能增加照片的噪点。

  由下图看出,ISO值高的图片会比ISO值低的图片亮,但是同时,也容易增加噪点。

数码相机基础术语——白平衡

  白平衡英文名称为WhiteBalance。

物体颜色会因投射光线颜色产生改变,在不同光线的场合下拍摄出的照片会有不同的色温。

例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环境拍出的照片可能偏黄,一般来说,CCD没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。

下面一些图片,就显示了在不同颜色光线下的不同图象。

此图为原色图

此图为在正常光源下使用白平衡的图片

  第一幅图片采用自然光,强加白平衡后,图像偏蓝。

若在灯光底下用白平衡,图片的色调就会恢复到原色状态,白平衡会按目前画像中图像特质,立即调整整个图像红绿蓝三色的强度,以修正外部光线所造成的误差。

有些相机除了设计自动白平衡或特定色温白平衡功能外,也提供手动白平衡调整。

  平衡就是无论环境光线如何,让数码相机默认“白色”,就是让他能认出白色,而平衡其他颜色在有色光线下的色调。

颜色实质上就是对光线的解释,在正常光线下看起来是白颜色的东西在较暗的光线下看起来可能就不是白色,还有荧光灯下的"白"也是"非白"。

对于这一切如果能调整白平衡,则在所得到的照片中就能正确地以"白"为基色来还原其他颜色。

现在大多数的商用级数码相机均提供白平衡调节功能。

正如前面提到的白平衡与周围光线密切相关,因而,启动白平衡功能时闪光灯的使用就要受到限制,否则环境光的变化会使得白平衡失效或干扰正常的白平衡。

一般白平衡有多种模式,适应不同的场景拍摄,如:

自动白平衡、钨光白平衡、荧光白平衡、室内白平衡、手动调节。

  1、自动白平衡

  自动白平衡通常为数码相机的默认设置,相机中有一结构复杂的矩形图,它可决定画面中的白平衡基准点,以此来达到白平衡调校。

这种自动白平衡的准确率是非常高的,但是在光线不足条件下拍摄时,效果较差,比如在多云天气下,许多自动白平衡系统的效果极差,它可能会导致偏蓝。

  2、钨光白平衡

  钨光白平衡也称为“白炽光”或者“室内光”。

设置一般用于由灯泡照明的环境中(如家中)当相机的白平衡系统知道将不用闪光灯在这种环境中拍摄时,它就会开始决定白平衡的位置,不使用闪光灯在室内拍照时,一定要使用这个设置。

  3、荧光白平衡

  适合在荧光灯下作白平衡调节,因为荧光的类型有很多种,如冷白和暖白,因而有些相机不只一种荧光白平衡调节。

各个地方使用的荧光灯不同,因而“荧光”设置也不一样,摄影师必须确定照明是哪种“荧光”,使相机进行效果最佳的白平衡设置。

在所有的设置当中,“荧光”设置是最难决定的,例如有一些办公室和学校里使用多种荧光类型的组合,这里的“荧光”设置就非常难以处理了,最好的办法就是“试拍”了。

  4、室内白平衡

  室内白平衡或称为多云、阴天白平衡,适合把昏暗处的光线调置原色状态。

并不是所有的数码相机都有这种白平衡设置,一般来说,白平衡系统在室外情况时处于最优状态,无需这些设置。

但有些制造商在相机上添加了这些特别的白平衡设置,这些白平衡的使用依相机的不同而不同。

  5、手动调节

  这种白平衡在不同地方有各不相同的名称,它们描述的是某些普通灯光情况下的白平衡设置。

一般来说,用户需要给相机指出白平衡的基准点,即在画面中哪一个“白色”物体作为白点。

但问题是什么是“白色”,譬如不同的白纸会有不同的白色,有些白纸可能稍微偏黄些,有些白纸可能稍稍偏白,而且

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