3D显示技术全解析

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D是英文Dimension(线度、维)的字头，3D便是指三维空间。相比普通的2D画面，3D更加立体逼真，让观众有身临其境的感觉。目前的3D技术可以分为裸眼式和眼镜式两种，裸眼式3D技术目前主要应用在工业商用显示方面（以后还将应用于手机等显示设备中）；眼镜式3D技术则集中于消费级市场，此次世界上观看《阿凡达》采用的全部是眼镜式3D技术。(http://www.51touying.cn/article-322.html)如果细分的话，眼镜式3D技术可分为色差式、快门式和偏光式（也叫色分法、时分法、光分法）三种，而裸眼式3D技术可分为透镜阵列、屏障栅栏和指向光源三种，每种技术的原理和成像效果都有一定的差别。

眼镜式3D技术
色差式
色差式3D历史最为悠久，成像原理简单，实现成本低廉，但是3D画面效果也是最差的，需要配合色差式3D眼镜才能看到3D效果。色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息，使用不同颜色的滤光片进行画面滤光，使得一个图片能产生出两幅图像，人的每只眼睛都看见不同的图像。目前我们较为最常见的滤光片颜色通常是红/蓝，红/绿，或者红/青，目前采用这种技术的影院以及越来越少了。

优点：技术难度低，成本低廉
缺点：3D画质效果不是最好，画面边缘易偏色

快门式
快门式3D技术主要是通过提高画面的快速刷新率（至少要达到120Hz）来实现3D效果，属于主动式3D技术。当3D信号输入到显示设备（诸如显示器、投影机等）后，120Hz的图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生，通过红外发射器将这些帧信号传输出去，负责接收的3D眼镜在刷新同步实现左右眼观看对应的图像，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉（摄像机拍摄不出来效果），便观看到立体影像。

NVIDIA：我们的眼镜是主动式的，所以很贵
NVIDIA的3D stereo、德州仪器的DLP Link还有XPAND 3D系统都是均属于快门式3D技术。从片源来看，快门式3D技术的资源也最为丰富，刷新率提升到120Hz的视频和游戏均可实现3D立体效果。得益于NVIDIA在显卡市场中的领先地位，和德州仪器DLP在投影机市场占据半壁江山优势，快门式3D技术在电脑和投影机行业已经成了3D技术的代名词。但是快门式3D技术的一大制约便是眼镜的价格，由于属于主动式眼镜，所以成本和售价较高，很多消费者难以接受。

优点：资源相对较多，厂商宣传推广力度大，3D效果出色
缺点：快门眼镜价格昂贵

偏光式
偏光式3D也叫偏振式3D技术，属于被动式3D技术，眼镜价格也较为便宜，目前3D电影院、3D液晶电视等大多采用的是偏光式3D技术。和快门式3D技术一样，偏光式3D也细分出了很多种类，比如应用于投影机行业的偏光式3D需要两台以上性能参数完全相同的投影机才能实现3D效果，而应用于电视行业的偏光式3D技术则需要画面具有240Hz或者480Hz以上的刷新率，从实现的方式二者也存在很多差别。

RealD 3D：没错，在市场占有率方面我们绝对领先
在偏光式3D系统中，目前市场中较为主流的有RealD 3D系统、MasterImage 3D、杜比3D系统三种。特别是RealD 3D技术，其市场占有率最高，而且不受面板类型的影响，可以帮助任何支持3D功能的电视和显示器产生出高清3D影像，拥有这项技术的RealD公司主要是通过技术授权进行推广，目前已经和东芝、索尼、JVC、三星等公司达成了合作，在3D影院方面其占有率也遥遥领先。

我们不仅有立体音效，还有立体视觉
杜比3D数字影院由内置了3D颜色管理的杜比服务器、杜比3D滤光轮组件和杜比3D眼镜组成，其设计理念和优势就是采用被动式眼镜和适用于白色银幕。需要注意的是，杜比3D系统可以直接安装在数字放映机的灯泡和成像元器件之间，其滤光便相当于DLP投影机中的色轮，换言之，杜比3D数字影院使用了德州仪器DLP投影机的成像核心。

使用中，杜比3D滤光轮置于现行标准数字放映机内部，在灯泡和光引擎之间，可以减轻光引擎的压力，而且成像之前已完成分色，所以不会降低图像质量；旋转的滤光轮分出光谱信息不同的两份红、绿、蓝，经过特殊设计的眼镜则在左右眼只能分别接收到各自的光谱信号；使用杜比3D数字电影系统，2D和3D电影只需使用一个文件包即可，通过1U大小的杜比3D滤光轮控制器（DFC）保持滤光轮与放映机同步，杜比3D滤光轮可下降进入光路、呈现3D效果，也可上升避开光路、呈现2D效果，避免了双母版带来的麻烦；而且DFC操作极为简便，通过面板一键控制滤光轮的升降，并且面板可直观显示三种工作状态。

优点：偏光式眼镜价格低廉，3D效果出色，市场份额大
缺点：安装调试繁琐，成本不便宜>>

裸眼式3D技术
在前文中我们提到了裸眼式3D技术大多处于研发阶段，并且主要应用在工业商用显示市场，所以大众消费者接触的不多。从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式（Barrier）、柱状透镜(Lenticular Lens)技术和指向光源（Directional Backlight）三种。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。

在显示行业新品展会上，笔者已经有幸见到了近十款裸眼式3D显示设备。在观看的时候，观众需要和显示设备保持一定的位置才能看到3D效果的图像（3D效果受视角影响较大），3D画面和常见的偏光式3D技术和快门式3D技术尚有一定的差距。不过可以告诉读者的是，液晶面板行业巨头友达光电，研发巨头3M等已经在积极进行研发，预计部分裸眼式3D显示设备将于今明两年实现量产。

光屏障式（Barrier）
光屏障式3D技术也被称为视差屏障或视差障栅技术，其原理和偏振式3D较为类似，是由夏普欧洲实验室的工程师十余年的研究成功。光屏障式3D产品与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势，但采用此种技术的产品影像分辨率和亮度会下降。光屏障式3D技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。

光屏障式（Barrier）技术
这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。

优点：与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势
缺点：画面亮度低，分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低

柱状透镜(Lenticular Lens)技术
柱状透镜(Lenticular Lens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。

柱状透镜(Lenticular Lens)技术示意图
之所以它的亮度不会受到影响，是因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处，所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。

优点：3D技术显示效果更好，亮度不受到影响
缺点：相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线。

指向光源（Directional Backlight）技术
3M的指向光源3D技术
对指向光源（Directional Backlight）3D技术投入较大精力的主要是3M公司，指向光源（Directional Backlight）3D技术搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序（sequential）方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。前不久，3M公司刚刚展示了其研发成功的3D 光学膜，该产品的面试实现了无需佩戴 3D 眼镜，就可以在手机，游戏机及其他手持设备中显示真正的三维立体影像，极大地增强了基于移动设备的交流和互动。

优点：分辨率、透光率方面能保证，不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色
缺点：技术尚在开发，产品不成熟

其他裸眼3D技术
在2009年4月，美国PureDepth公司宣布研发出改进后的裸眼3D技术——MLD（multi-layer display多层显示），这种技术能够通过一定间隔重叠的两块液晶面板，实现在不使用专用眼镜的情况下，观看文字及图画时所呈现3D影像的效果。

另外，国内厂商欧亚宝龙旗下的Bolod裸眼3D显示器如今已经发展到第四代，产品也全部实现高清显示，在国内的3D显示行业处于领先位置。当然，由于非市场主流，对于MLD技术和Bolod裸眼3D显示器，我们此次只做简单的了解，不做深入技术性探讨

对于3D显示技术，消费者也并非一片叫好声，笔者便听到了不少反对的声音。下面笔者便将这些观点整理发表，让大家时刻保持清醒的头脑，切不可盲目追随。

一、3D市场无比混乱
无比混乱的市场可以说是3D市场目前面临最大的难题。作为一种新型的显示技术，3D技术目前正处于蓬勃发展的阶段，但是整个3D行业却无统一标准，不仅消费者晕头转向，有些厂商的技术人员也为之头疼。就在笔者撰写此文的时候，也为众多说法不一的3D技术为之挠头。

3D行业急需制定统一标准
如果想让整个市场取得革命性的突破，那么制定相关的3D行业标准也就成了迫在眉睫的事情。在3D内容制作、媒介传输、信号接口、显示解码等诸多环节均建议相应的规范，让厂商在生产研发之时有章可循，也还消费者一个明明白白。

二、3D使部分观众眩晕
大部分观众看完《阿凡达》都连声叫好，但是我们也不应忽视部分因为3D版《阿凡达》而出现眼干、眼痛、头晕、恶心等症状的观众，据报道还有观众观影后突发急性青光眼。据笔者了解，目前已经有不少专业眼科医生建议青光眼、屈光不正、眼肌有问题的观众放弃观看3D版《阿凡达》。

我晕了，不行了，快来扶一下……
3D画面是虚实交汇的，这些动感的虚画面会让人们聚焦眼球很困难，长时间观看很容易出现头晕、头痛。另外，电影院内光线比较暗，观众瞳孔自然就会放大，另外3D画面对于眼睛刺激性也特别大，眼压也会随之升高，出现眼干、眼痛等症状。

三、3D资源稀少
想看1080p高清视频？网上随便一搜便琳琅满目。但是3D内容呢？虽然支持3D的游戏已经多达百款，但是每年在影院放映的3D电影还寥寥无几，其他诸如3D图片等资源更是为数稀少，在这种情况下，消费者又有什么理由耗费数倍的价钱去购买一款“华而不实”的产品呢？

对于3D产品厂商来说，从行业长远的发展来看，将全部热情扑在产品的研发推广毫无疑问是错误的。作为普通的消费者，笔者只有亲身体验震撼逼真的3D效果，并且了解到市场中充斥着为数甚多的3D资源才会选购3D显示设备。

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轉成繁體會吾會易睇啲?

D是英文Dimension(線度、維)的字頭，3D便是指三維空間。相比普通的2D畫面，3D更加立體逼真，讓觀眾有身臨其境的感覺。目前的3D技術可以分為裸眼式和眼鏡式兩種，裸眼式3D技術目前主要應用在工業商用顯示方面（以後還將應用於手機等顯示設備中）；眼鏡式3D技術則集中於消費級市場，此次世界上觀看《阿凡達》採用的全部是眼鏡式3D技術。(http://www.51touying.cn/article-322.html)如果細分的話，眼鏡式3D技術可分為色差式、快門式和偏光式（也叫色分法、時分法、光分法）三種，而裸眼式3D技術可分為透鏡陣列、屏障柵欄和指向光源三種，每種技術的原理和成像效果都有一定的差別。

眼鏡式3D技術
色差式
色差式3D歷史最為悠久，成像原理簡單，實現成本低廉，但是3D畫面效果也是最差的，需要配合色差式3D眼鏡才能看到3D效果。色差式3D先由旋轉的濾光輪分出光譜信息，使用不同顏色的濾光片進行畫面濾光，使得一個圖片能產生出兩幅圖像，人的每隻眼睛都看見不同的圖像。目前我們較為最常見的濾光片顏色通常是紅/藍，紅/綠，或者紅/青，目前採用這種技術的影院以及越來越少了。

優點：技術難度低，成本低廉
缺點：3D畫質效果不是最好，畫面邊緣易偏色

快門式
快門式3D技術主要是通過提高畫面的快速刷新率（至少要達到120Hz）來實現3D效果，屬於主動式3D技術。當3D信號輸入到顯示設備（諸如顯示器、投影機等）後，120Hz的圖像便以幀序列的格式實現左右幀交替產生，通過紅外發射器將這些幀信號傳輸出去，負責接收的3D眼鏡在刷新同步實現左右眼觀看對應的圖像，並且保持與2D視像相同的幀數，觀眾的兩隻眼睛看到快速切換的不同畫面，並且在大腦中產生錯覺（攝像機拍攝不出來效果），便觀看到立體影像。

NVIDIA：我們的眼鏡是主動式的，所以很貴
NVIDIA的3D stereo、德州儀器的DLP Link還有XPAND 3D系統都是均屬於快門式3D技術。從片源來看，快門式3D技術的資源也最為豐富，刷新率提升到120Hz的視頻和遊戲均可實現3D立體效果。得益於NVIDIA在顯卡市場中的領先地位，和德州儀器DLP在投影機市場佔據半壁江山優勢，快門式3D技術在電腦和投影機行業已經成了3D技術的代名詞。但是快門式3D技術的一大制約便是眼鏡的價格，由於屬於主動式眼鏡，所以成本和售價較高，很多消費者難以接受。

優點：資源相對較多，廠商宣傳推廣力度大，3D效果出色
缺點：快門眼鏡價格昂貴

偏光式
偏光式3D也叫偏振式3D技術，屬於被動式3D技術，眼鏡價格也較為便宜，目前3D電影院、3D液晶電視等大多採用的是偏光式3D技術。和快門式3D技術一樣，偏光式3D也細分出了很多種類，比如應用於投影機行業的偏光式3D需要兩台以上性能參數完全相同的投影機才能實現3D效果，而應用於電視行業的偏光式3D技術則需要畫面具有240Hz或者480Hz以上的刷新率，從實現的方式二者也存在很多差別。

RealD 3D：沒錯，在市場佔有率方面我們絕對領先
在偏光式3D系統中，目前市場中較為主流的有RealD 3D系統、MasterImage 3D、杜比3D系統三種。特別是RealD 3D技術，其市場佔有率最高，而且不受面板類型的影響，可以幫助任何支持3D功能的電視和顯示器產生出高清3D影像，擁有這項技術的RealD公司主要是通過技術授權進行推廣，目前已經和東芝、索尼、JVC、三星等公司達成了合作，在3D影院方面其佔有率也遙遙領先。

我們不僅有立體音效，還有立體視覺
杜比3D數字影院由內置了3D顏色管理的杜比服務器、杜比3D濾光輪組件和杜比3D眼鏡組成，其設計理念和優勢就是採用被動式眼鏡和適用於白色銀幕。需要注意的是，杜比3D系統可以直接安裝在數字放映機的燈泡和成像元器件之間，其濾光便相當於DLP投影機中的色輪，換言之，杜比3D數字影院使用了德州儀器DLP投影機的成像核心。

使用中，杜比3D濾光輪置於現行標準數字放映機內部，在燈泡和光引擎之間，可以減輕光引擎的壓力，而且成像之前已完成分色，所以不會降低圖像質量；旋轉的濾光輪分出光譜信息不同的兩份紅、綠、藍，經過特殊設計的眼鏡則在左右眼只能分別接收到各自的光譜信號；使用杜比3D數字電影系統，2D和3D電影只需使用一個文件包即可，通過1U大小的杜比3D濾光輪控制器（DFC）保持濾光輪與放映機同步，杜比3D濾光輪可下降進入光路、呈現3D效果，也可上升避開光路、呈現2D效果，避免了雙母版帶來的麻煩；而且DFC操作極為簡便，通過面板一鍵控制濾光輪的升降，並且面板可直觀顯示三種工作狀態。

優點：偏光式眼鏡價格低廉，3D效果出色，市場份額大
缺點：安裝調試繁瑣，成本不便宜>>

裸眼式3D技術
在前文中我們提到了裸眼式3D技術大多處於研發階段，並且主要應用在工業商用顯示市場，所以大眾消費者接觸的不多。從技術上來看，裸眼式3D可分為光屏障式（Barrier）、柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術和指向光源（Directional Backlight）三種。裸眼式3D技術最大的優勢便是擺脫了眼鏡的束縛，但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。

在顯示行業新品展會上，筆者已經有幸見到了近十款裸眼式3D顯示設備。在觀看的時候，觀眾需要和顯示設備保持一定的位置才能看到3D效果的圖像（3D效果受視角影響較大），3D畫面和常見的偏光式3D技術和快門式3D技術尚有一定的差距。不過可以告訴讀者的是，液晶面板行業巨頭友達光電，研發巨頭3M等已經在積極進行研發，預計部分裸眼式3D顯示設備將於今明兩年實現量產。

光屏障式（Barrier）
光屏障式3D技術也被稱為視差屏障或視差障柵技術，其原理和偏振式3D較為類似，是由夏普歐洲實驗室的工程師十餘年的研究成功。光屏障式3D產品與既有的LCD液晶工藝兼容，因此在量產性和成本上較具優勢，但採用此種技術的產品影像分辨率和亮度會下降。光屏障式3D技術的實現方法是使用一個開關液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜製造出一系列方向為90°的垂直條紋。

光屏障式（Barrier）技術
這些條紋寬幾十微米，通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式，稱之為「視差障壁」。而該技術正是利用了安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；同理，應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左眼和右眼的可視畫面分開，使觀者看到3D影像。

優點：與既有的LCD液晶工藝兼容，因此在量產性和成本上較具優勢
缺點：畫面亮度低，分辨率會隨著顯示器在同一時間播出影像的增加呈反比降低

柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術
柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術，其最大的優勢便是其亮度不會受到影響。柱狀透鏡3D技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位於透鏡的焦平面上，這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。於是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過像素間的間隙也會被放大，因此不能簡單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重複投射視區，而不是只投射一組視差圖像。

柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術示意圖
之所以它的亮度不會受到影響，是因為柱狀透鏡不會阻擋背光，因此畫面亮度能夠得到很好地保障。不過由於它的3D顯示基本原理仍與視差障壁技術有異曲同工之處，所以分辨率仍是一個比較難解決的問題。

優點：3D技術顯示效果更好，亮度不受到影響
缺點：相關製造與現有LCD液晶工藝不兼容，需要投資新的設備和生產線。

指向光源（Directional Backlight）技術
3M的指向光源3D技術
對指向光源（Directional Backlight）3D技術投入較大精力的主要是3M公司，指向光源（Directional Backlight）3D技術搭配兩組LED，配合快速反應的LCD面板和驅動方法，讓3D內容以排序（sequential）方式進入觀看者的左右眼互換影像產生視差，進而讓人眼感受到3D三維效果。前不久，3M公司剛剛展示了其研發成功的3D 光學膜，該產品的面試實現了無需佩戴 3D 眼鏡，就可以在手機，遊戲機及其他手持設備中顯示真正的三維立體影像，極大地增強了基於移動設備的交流和互動。

優點：分辨率、透光率方面能保證，不會影響既有的設計架構，3D顯示效果出色
缺點：技術尚在開發，產品不成熟

其他裸眼3D技術
在2009年4月，美國PureDepth公司宣佈研發出改進後的裸眼3D技術——MLD（multi-layer display多層顯示），這種技術能夠通過一定間隔重疊的兩塊液晶面板，實現在不使用專用眼鏡的情況下，觀看文字及圖畫時所呈現3D影像的效果。

另外，國內廠商歐亞寶龍旗下的Bolod裸眼3D顯示器如今已經發展到第四代，產品也全部實現高清顯示，在國內的3D顯示行業處於領先位置。當然，由於非市場主流，對於MLD技術和Bolod裸眼3D顯示器，我們此次只做簡單的瞭解，不做深入技術性探討

對於3D顯示技術，消費者也並非一片叫好聲，筆者便聽到了不少反對的聲音。下面筆者便將這些觀點整理發表，讓大家時刻保持清醒的頭腦，切不可盲目追隨。

一、3D市場無比混亂
無比混亂的市場可以說是3D市場目前面臨最大的難題。作為一種新型的顯示技術，3D技術目前正處於蓬勃發展的階段，但是整個3D行業卻無統一標準，不僅消費者暈頭轉向，有些廠商的技術人員也為之頭疼。就在筆者撰寫此文的時候，也為眾多說法不一的3D技術為之撓頭。

3D行業急需制定統一標準
如果想讓整個市場取得革命性的突破，那麼制定相關的3D行業標準也就成了迫在眉睫的事情。在3D內容製作、媒介傳輸、信號接口、顯示解碼等諸多環節均建議相應的規範，讓廠商在生產研發之時有章可循，也還消費者一個明明白白。

二、3D使部分觀眾眩暈
大部分觀眾看完《阿凡達》都連聲叫好，但是我們也不應忽視部分因為3D版《阿凡達》而出現眼干、眼痛、頭暈、噁心等症狀的觀眾，據報道還有觀眾觀影后突發急性青光眼。據筆者瞭解，目前已經有不少專業眼科醫生建議青光眼、屈光不正、眼肌有問題的觀眾放棄觀看3D版《阿凡達》。

我暈了，不行了，快來扶一下……
3D畫面是虛實交匯的，這些動感的虛畫面會讓人們聚焦眼球很困難，長時間觀看很容易出現頭暈、頭痛。另外，電影院內光線比較暗，觀眾瞳孔自然就會放大，另外3D畫面對於眼睛刺激性也特別大，眼壓也會隨之升高，出現眼干、眼痛等症狀。

三、3D資源稀少
想看1080p高清視頻？網上隨便一搜便琳琅滿目。但是3D內容呢？雖然支持3D的遊戲已經多達百款，但是每年在影院放映的3D電影還寥寥無幾，其他諸如3D圖片等資源更是為數稀少，在這種情況下，消費者又有什麼理由耗費數倍的價錢去購買一款「華而不實」的產品呢？

對於3D產品廠商來說，從行業長遠的發展來看，將全部熱情撲在產品的研發推廣毫無疑問是錯誤的。作為普通的消費者，筆者只有親身體驗震撼逼真的3D效果，並且瞭解到市場中充斥著為數甚多的3D資源才會選購3D顯示設備。

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