【連載】画像処理ワンポイント(4)・ハイパスでうねりを出す【中級・マニア向け】
みなさんこんにちは！好評連載の「画像処理ワンポイント」。ガンガン行きますよ〜
みなさんも見たことがありますよね？！派手派手、コテコテな「海外風（アメリカン？）」のディープスカイ画像。「これってどうやっているんだろう？」不思議に思っていらっしゃる方も多いと思います。こういう派手派手画像、やっていることはシンプル。要するに強調してるんです。でも「強調」といっても、やり方はいろいろ。彩度MAX、コントラストMAX、明瞭度MAX。とにかく「画像の中にあるわずかな階調差」をいかに強調するかということ。
そんな強調テクニックの一つが、今回ご紹介する「ハイパス」です。「ハイパス」は、強調の中でもうねりを絞り出す「ローカルコントラスト」と呼ばれるものの一種です。原理のお話はさておき、さっそく始めてみましょう。
目次
素材画像
FL55SS フラットナーHD α7S(改) Baader UV-IRカットフィルター ISO6400 30sec*150 ,ISO800 15sec*15 ダーク、フラットなし FlatAidProで飽和復元合成、対数現像 EQ5赤道儀ノーガイド 福岡県小石原
今回の素材画像はこちら。ビクセンFL55SSで撮影したオリオン大星雲です。オリオン大星雲は微細構造から淡い分子雲まで、さまざまなディテールを含んでいて「ハイパス」の題材としてはうってつけてす。
素材画像は非常に高解像度で、ディテールがとてもよく出ています。焦点距離が300mmと短めなので若干M42が小さいこともあって、作例素材としては600mm相当にトリミングした画像を使いましょう。ここまでの画像処理は、カラーバランス補正・グラデーションマスクによるかぶり補正・トーンカーブによる強調・彩度強調のみ。ダメージ系の処理は一切行っていない状態です。長辺のピクセル数は4200pxです(*)。
(*)2倍のDrizzle処理を行っています。
ハイパス処理のやり方
ハイパス処理をやるのはとてもカンタン。Photoshop CCなら、「フィルター」「その他」の中の「ハイパス」を選ぶだけ。また「その他」かよ。もう「その他」って何なんでしょ。「天体用」にでもしてくれればいいのに^^;;
ハイパスのパラメータ指定はたった一つ。「半径」です。何の半径なの？というのは置いておいて、とりあえず「8px」でやってみましょう。
ハイパスフィルターをかけた結果がこれ。これ、何ですか。大星雲がほとんど消えちゃいましたね。残っているのは星だけ。何が起こってるの？
ここからが手品です。元画像にこのハイパス結果の画像を「ハードライト」してみましょう。「ハードライト」って何？それはさておきます。
あらら。元画像がウネウネしたではありませんか！これがハイパスの効果なのです。
ハイパスで重要な「半径」の指定
ハイパス処理のたった一つのパラメータ「半径」。これがとてもとても重要です。
上のアニメはハイパスの「半径」毎の違いを示したもの。何となく、何が起きているかわかりませんか？半径が小さくなるほどディテールが消えているのです。
こちらの画像は、ハイパス処理の結果を元画像に「ハードライト」したもの。上の元画像と比較して見てください。「半径」が大きいほど「大きなうねり」が強調され、「半径」が小さくなると「小さなうねり」が強調されていることがわかるでしょう。
そうです。「半径」とは「強調したいうねりの大きさ」を表しているのです。
ハイパスって何？
さて。「ハイパス」を使えば「うねり」が強調できる、という実例を見ていただきました。では「うねり」って何？なんでうねりが強調できるの？「ハイパス」って何をやってるの？
もう一度、ハイパスフィルターをかけた画像を見てみましょう。この画像は作例画像に「半径8px」のハイパス処理を行ったもの。これが何を意味しているのか。結論から言うとこれは元画像から8pxよりも小さい「うねり成分」だけを取り出したものなのです。「うねり成分」とは「明暗の変化の波」のことです。8px以下の大きさで「明るく変化している」部分はより明るく、「暗く変化している」部分は暗くなります。何も変化していないところは「50%グレー」になります。
天体画像で「8pxくらいの大きさへ変化している」ところってどこでしょう？はい、星や星雲の「8pxくらいの切れ込み」のあたりです。この画像で見ると、中間輝星より明るい星と、M42の細かなひだひだだけが明暗として浮き出し、それ以外の背景や微光星は50%グレーになっています。
こちらは「半径64px」のハイパス処理を行ったもの。この画像では「64pxよりも小さいうねり成分」が取り出されています。この画像で64pxというと、大星雲の大きな羽根状のところや、ランニングマンくらいの大きさのところです。
ハイパスとは何か？を理解するのに、デジカメの「ローパスフィルター」の逆である、という類推も役に立ちます。「ローパスフィルター」はデジカメのセンサーの前についているやつです。こいつは「ロー」を「パス」します。「ハイパス」はその逆。ハイ、「ハイ」を「パス」するんです。
「ローパスフィルター」は、偽色やモアレを抑制するために、画素くらいの大きさのディテールを「ぼかす」フィルターです。画素よりも「小さな（高周波の＝ハイ）濃淡の変化（波）」をカットする「ハイカット」。その逆で「ローパス」。
「ハイパスフィルター」その逆。指定された「半径」よりも「大きな（低周波の＝ロー）濃淡の変化（波）」をカットする「ローカット」。その逆で「ハイパス」。
オーバーレイ（○○ライト）って何？
ハイパス処理のやり方の説明では、元画像に「ハードライト」でレイヤーを重ねました。この「ハードライト」とかの選択はPhotoshop的には「ブレンド（描画）モード」と呼ばれているらしいです。
この「ブレンドモード」は、おなじみの「比較明」などを含めて山のようにあるのですが、今回使用した「ハードライト」は「オーバーレイ系(*)」のブレンドモードです。
(*)ここで勝手に呼んだカテゴリです。一般的にそう言うのかどうかはよくわかりません。
「オーバーレイ系」のブレンドモードでは、「50%グレー」の場合は何もしません。ざっくり言うと、50%グレーを境に、明るいところは元画像を明るく、暗い所は元画像を暗くします。今回の操作ではハイパスで取りだした「うねり成分」を元画像に乗せるわけです。
「オーバーレイ系」のブレンドモードには何種類かあって、「リニアライト」「ビビッドライト」「ハードライト」「オーバーレイ」「ソフトライト」とかあるのですが、主に違うのは「効き方」。リニアが一番強くて、ソフトが一番弱いです。実戦的にはどれも「強すぎ」なので、どれを選んでもいいと思います（適当^^;;）。後で「不透明度」で効き方を加減します。
ちなみにオーバーライド系のブレンドモードの詳細は上の記事などが参考になります。興味のある方はどうぞ。
半径によるハイパスの効果の違い
ハイパス＋オーバーレイによる強調は、実戦的には「適切な半径を選ぶ」「最終結果をみながら適当な強調度になるよう透明度を調整する」のが鍵です。でも最初は思いっきりやってみましょう。そのうちに「やりすぎ」と「適切」のバランスを考えていきましょう。
強調前の等倍画像です。
8pxでビビッドライト、透明度100%。半径8pxだと星雲の細かいスジスジが強調されます。
16pxでビビッドライト、透明度100%。半径16pxだともう少し大きなヒダヒダが強調されました。
32pxでビビッドライト、透明度100%。半径32pxだとさらに大きなエグレが強く出てきます。
64pxでビビッドライト、透明度100%。だんだんエグくなってきました^^ やめてくれ〜
まだいきます^^128pxでビビッドライト、透明度100%。破綻してます^^;;
このように、ハイパスは「半径」によってまるで効き方が変わってきます。「半径」の効き方は、対象や光学系、センサーの解像度などで変わってくることにも注意してください。例えば、M42のように中央集光が大きく微細構造が鋭い対象と、ぼんやり広がった分子雲では適切な「半径」が変わってきます。そのあたりが慣れが必要なところでもあります。
ハイパス処理の副作用
ハイパスをかけるとディテールのうねりが出てくるのはよいのですが、先の例で見ての通り、副作用も激しいです。
ローカルコントラスト処理全般に言えることですが、ムラやノイズが浮いてきます。
星のエッジがえぐぐなり、星が肥大します。半径が小さいと微光星が、大きくなるほど輝星が主に肥大します。このへん問題は「星マスク」である程度回避できるかもしれませんが、まずはやり過ぎないことが肝要。
天体写真でのハイパスの使用例
それでは、作例画像を使ってハイパスで最終画像を仕上げてみましょう。まず、どの半径を選ぶか。細かな構造を8pxで、大きめの構造を32pxと128pxで強調するコンセプトで進めてみましょう(*)。
(*)この例では異なる半径のハイパスをブレンドしますが、これは一つの例であって別に必須ではありません。
まず3枚のハイパス画像をレイヤーに重ねます。ブレンドモードはハードライトです。これではエグすぎます^^。少し弱めましょう。
効き方を調整するには「不透明度」のスライダーを使います。128pxはごく弱く、16%にしました。
32pxもかなり強いので、24%に下げます。
8pxは40%に下げるのにとどめて、細かなディテールは強めに強調します。
できあがり。おめでとうございます^^
コテコテを狙うならもっと不透明度を上げてもいいですが、編集子は20%前後で「ほんのり」効果を乗せることが多いです。
強調前画像とやり過ぎ画像も貼っておきます。どのへんを落としどころにするかは、みなさんの好み次第です^^
ハイパスと明瞭度はどう違うの？
他の「ローカルコントラスト」系の処理としては「明瞭度」があります。明瞭度はPhotoshop的には「秘伝のたれ」みたなもので、アルゴリズムの詳細はよくわかりません。ただの憶測ですが何通りかに半径を変えたハイパスを、何らかのアルゴリズムでミックスしているように見えます。また「半径の小さな(4〜8px)ハイパス」のような、細かなディテールを強調する効果は弱いように思えます。
明瞭度最大、100で強調してみました。え？？できあがり画像よりもいい感じじゃないかって？うーん。そういう気もしないではありません・・・
PSの明瞭度はかなり簡単な割に強力です。はっきり言って使えます。苦労して半径の違うハイパスをブレンドしたのに、「明瞭度MAX」に負けるようでは悲しい気もしますが、それはそれ。ハイパスを単独で使いこなせるようになると、明瞭度onlyの時よりも自由度が上がります。明瞭度とハイパスを併用してもいいですし。そのへんの研究は、読者のみなさまの探求心にお任せしたいと思います。^^;;;
ハイパスとシャープはどう違うの？
最後に一つ。半径の小さなハイパスは、アンシャープマスクと似たところがあるようです。正直編集子はアンシャープマスクは天体写真ではほぼ使うことがなく、あまりよくわかっていないのですが、「エッジ（輝度差の大きな境界）が立つ」という意味では似たように作用します。ただ、半径の小さなハイパスはエッジ以外のウネウネも強調されるようです。
また、ステライメージの「マルチバンドシャープ」や、Registaxの「Wavelet」も、「ハイパスみたいな」処理です。このへんは編集子はよくわかっていませんので、適当ですけど^^;;
Wikipedia ウェーブレット
https://ja.wikipedia.org/wiki/ウェーブレット
まとめ
いかがでしたか？ハイパス処理は覚えてしまえばやり方はとてもカンタン。しかも効果は絶大？です。でも、繰り返しになりいますがハイパスも「ダメージ系」の処理です。天体のディテールを強調するのと同時に、ノイズやムラも強調してしまいます。
また、ハイパスは初級者の方が使うのはあまりオススメしません。画像処理を始めたての頃は、画像処理ソフトの「大きすぎる自由度」に目が眩んでしまっているはず。余計な小技を覚えるよりも、カラーバランスやトーンカーブのような基本をしっかり使えるようになることと、質の高い元画像を撮影することに注力すべきです。「ローカルコントラスト」系の処理を使いたい場合は、まずはハイパスと似た効果があってより使いやすい「明瞭度」を使うとよいでしょう。
というわけで、シメはいつもの通りの格言。
ハイパス処理を使うコツ。効果を見ながら、ひかえめに、ひかえめに。
です。それでは、皆様のご武運をお祈り申し上げます。次回またお会いしましょう！
機材協力：（株）ビクセン
https://reflexions.jp/tenref/orig/2018/12/06/7201/【連載】画像処理ワンポイント(4)・ハイパスでうねりを出す【中級・マニア向け】https://reflexions.jp/tenref/orig/wp-content/uploads/sites/4/2018/12/fc6927a4cd7fc6f068de9eb5d3ae4aff-2-1024x538.jpghttps://reflexions.jp/tenref/orig/wp-content/uploads/sites/4/2018/12/fc6927a4cd7fc6f068de9eb5d3ae4aff-2-150x150.jpg画像処理ワンポイント画像処理みなさんこんにちは！好評連載の「画像処理ワンポイント」。ガンガン行きますよ〜
みなさんも見たことがありますよね？！派手派手、コテコテな「海外風（アメリカン？）」のディープスカイ画像。「これってどうやっているんだろう？」不思議に思っていらっしゃる方も多いと思います。こういう派手派手画像、やっていることはシンプル。要するに強調してるんです。でも「強調」といっても、やり方はいろいろ。彩度MAX、コントラストMAX、明瞭度MAX。とにかく「画像の中にあるわずかな階調差」をいかに強調するかということ。
そんな強調テクニックの一つが、今回ご紹介する「ハイパス」です。「ハイパス」は、強調の中でもうねりを絞り出す「ローカルコントラスト」と呼ばれるものの一種です。原理のお話はさておき、さっそく始めてみましょう。
素材画像
FL55SS フラットナーHD α7S(改) Baader UV-IRカットフィルター ISO6400 30sec*150 ,ISO800 15sec*15 ダーク、フラットなし FlatAidProで飽和復元合成、対数現像 EQ5赤道儀ノーガイド 福岡県小石原
今回の素材画像はこちら。ビクセンFL55SSで撮影したオリオン大星雲です。オリオン大星雲は微細構造から淡い分子雲まで、さまざまなディテールを含んでいて「ハイパス」の題材としてはうってつけてす。
素材画像は非常に高解像度で、ディテールがとてもよく出ています。焦点距離が300mmと短めなので若干M42が小さいこともあって、作例素材としては600mm相当にトリミングした画像を使いましょう。ここまでの画像処理は、カラーバランス補正・グラデーションマスクによるかぶり補正・トーンカーブによる強調・彩度強調のみ。ダメージ系の処理は一切行っていない状態です。長辺のピクセル数は4200pxです(*)。
(*)2倍のDrizzle処理を行っています。
ハイパス処理のやり方
ハイパス処理をやるのはとてもカンタン。Photoshop CCなら、「フィルター」「その他」の中の「ハイパス」を選ぶだけ。また「その他」かよ。もう「その他」って何なんでしょ。「天体用」にでもしてくれればいいのに^^;;
ハイパスのパラメータ指定はたった一つ。「半径」です。何の半径なの？というのは置いておいて、とりあえず「8px」でやってみましょう。
ハイパスフィルターをかけた結果がこれ。これ、何ですか。大星雲がほとんど消えちゃいましたね。残っているのは星だけ。何が起こってるの？
ここからが手品です。元画像にこのハイパス結果の画像を「ハードライト」してみましょう。「ハードライト」って何？それはさておきます。
あらら。元画像がウネウネしたではありませんか！これがハイパスの効果なのです。
ハイパスで重要な「半径」の指定
ハイパス処理のたった一つのパラメータ「半径」。これがとてもとても重要です。
上のアニメはハイパスの「半径」毎の違いを示したもの。何となく、何が起きているかわかりませんか？半径が小さくなるほどディテールが消えているのです。
こちらの画像は、ハイパス処理の結果を元画像に「ハードライト」したもの。上の元画像と比較して見てください。「半径」が大きいほど「大きなうねり」が強調され、「半径」が小さくなると「小さなうねり」が強調されていることがわかるでしょう。
そうです。「半径」とは「強調したいうねりの大きさ」を表しているのです。
ハイパスって何？
さて。「ハイパス」を使えば「うねり」が強調できる、という実例を見ていただきました。では「うねり」って何？なんでうねりが強調できるの？「ハイパス」って何をやってるの？
もう一度、ハイパスフィルターをかけた画像を見てみましょう。この画像は作例画像に「半径8px」のハイパス処理を行ったもの。これが何を意味しているのか。結論から言うとこれは元画像から8pxよりも小さい「うねり成分」だけを取り出したものなのです。「うねり成分」とは「明暗の変化の波」のことです。8px以下の大きさで「明るく変化している」部分はより明るく、「暗く変化している」部分は暗くなります。何も変化していないところは「50%グレー」になります。
天体画像で「8pxくらいの大きさへ変化している」ところってどこでしょう？はい、星や星雲の「8pxくらいの切れ込み」のあたりです。この画像で見ると、中間輝星より明るい星と、M42の細かなひだひだだけが明暗として浮き出し、それ以外の背景や微光星は50%グレーになっています。
こちらは「半径64px」のハイパス処理を行ったもの。この画像では「64pxよりも小さいうねり成分」が取り出されています。この画像で64pxというと、大星雲の大きな羽根状のところや、ランニングマンくらいの大きさのところです。
ハイパスとは何か？を理解するのに、デジカメの「ローパスフィルター」の逆である、という類推も役に立ちます。「ローパスフィルター」はデジカメのセンサーの前についているやつです。こいつは「ロー」を「パス」します。「ハイパス」はその逆。ハイ、「ハイ」を「パス」するんです。
「ローパスフィルター」は、偽色やモアレを抑制するために、画素くらいの大きさのディテールを「ぼかす」フィルターです。画素よりも「小さな（高周波の＝ハイ）濃淡の変化（波）」をカットする「ハイカット」。その逆で「ローパス」。
「ハイパスフィルター」その逆。指定された「半径」よりも「大きな（低周波の＝ロー）濃淡の変化（波）」をカットする「ローカット」。その逆で「ハイパス」。
オーバーレイ（○○ライト）って何？
ハイパス処理のやり方の説明では、元画像に「ハードライト」でレイヤーを重ねました。この「ハードライト」とかの選択はPhotoshop的には「ブレンド（描画）モード」と呼ばれているらしいです。
この「ブレンドモード」は、おなじみの「比較明」などを含めて山のようにあるのですが、今回使用した「ハードライト」は「オーバーレイ系(*)」のブレンドモードです。
(*)ここで勝手に呼んだカテゴリです。一般的にそう言うのかどうかはよくわかりません。
「オーバーレイ系」のブレンドモードでは、「50%グレー」の場合は何もしません。ざっくり言うと、50%グレーを境に、明るいところは元画像を明るく、暗い所は元画像を暗くします。今回の操作ではハイパスで取りだした「うねり成分」を元画像に乗せるわけです。
「オーバーレイ系」のブレンドモードには何種類かあって、「リニアライト」「ビビッドライト」「ハードライト」「オーバーレイ」「ソフトライト」とかあるのですが、主に違うのは「効き方」。リニアが一番強くて、ソフトが一番弱いです。実戦的にはどれも「強すぎ」なので、どれを選んでもいいと思います（適当^^;;）。後で「不透明度」で効き方を加減します。
https://handywebdesign.net/2012/07/photoshop-blend-mode-part2/
ちなみにオーバーライド系のブレンドモードの詳細は上の記事などが参考になります。興味のある方はどうぞ。
半径によるハイパスの効果の違い
ハイパス＋オーバーレイによる強調は、実戦的には「適切な半径を選ぶ」「最終結果をみながら適当な強調度になるよう透明度を調整する」のが鍵です。でも最初は思いっきりやってみましょう。そのうちに「やりすぎ」と「適切」のバランスを考えていきましょう。
強調前の等倍画像です。
8pxでビビッドライト、透明度100%。半径8pxだと星雲の細かいスジスジが強調されます。
16pxでビビッドライト、透明度100%。半径16pxだともう少し大きなヒダヒダが強調されました。
32pxでビビッドライト、透明度100%。半径32pxだとさらに大きなエグレが強く出てきます。
64pxでビビッドライト、透明度100%。だんだんエグくなってきました^^ やめてくれ〜
まだいきます^^128pxでビビッドライト、透明度100%。破綻してます^^;;
このように、ハイパスは「半径」によってまるで効き方が変わってきます。「半径」の効き方は、対象や光学系、センサーの解像度などで変わってくることにも注意してください。例えば、M42のように中央集光が大きく微細構造が鋭い対象と、ぼんやり広がった分子雲では適切な「半径」が変わってきます。そのあたりが慣れが必要なところでもあります。
ハイパス処理の副作用
ハイパスをかけるとディテールのうねりが出てくるのはよいのですが、先の例で見ての通り、副作用も激しいです。
ローカルコントラスト処理全般に言えることですが、ムラやノイズが浮いてきます。
星のエッジがえぐぐなり、星が肥大します。半径が小さいと微光星が、大きくなるほど輝星が主に肥大します。このへん問題は「星マスク」である程度回避できるかもしれませんが、まずはやり過ぎないことが肝要。
天体写真でのハイパスの使用例
それでは、作例画像を使ってハイパスで最終画像を仕上げてみましょう。まず、どの半径を選ぶか。細かな構造を8pxで、大きめの構造を32pxと128pxで強調するコンセプトで進めてみましょう(*)。
(*)この例では異なる半径のハイパスをブレンドしますが、これは一つの例であって別に必須ではありません。
まず3枚のハイパス画像をレイヤーに重ねます。ブレンドモードはハードライトです。これではエグすぎます^^。少し弱めましょう。
効き方を調整するには「不透明度」のスライダーを使います。128pxはごく弱く、16%にしました。
32pxもかなり強いので、24%に下げます。
8pxは40%に下げるのにとどめて、細かなディテールは強めに強調します。
できあがり。おめでとうございます^^
コテコテを狙うならもっと不透明度を上げてもいいですが、編集子は20%前後で「ほんのり」効果を乗せることが多いです。
強調前画像とやり過ぎ画像も貼っておきます。どのへんを落としどころにするかは、みなさんの好み次第です^^
ハイパスと明瞭度はどう違うの？
他の「ローカルコントラスト」系の処理としては「明瞭度」があります。明瞭度はPhotoshop的には「秘伝のたれ」みたなもので、アルゴリズムの詳細はよくわかりません。ただの憶測ですが何通りかに半径を変えたハイパスを、何らかのアルゴリズムでミックスしているように見えます。また「半径の小さな(4〜8px)ハイパス」のような、細かなディテールを強調する効果は弱いように思えます。
明瞭度最大、100で強調してみました。え？？できあがり画像よりもいい感じじゃないかって？うーん。そういう気もしないではありません・・・
PSの明瞭度はかなり簡単な割に強力です。はっきり言って使えます。苦労して半径の違うハイパスをブレンドしたのに、「明瞭度MAX」に負けるようでは悲しい気もしますが、それはそれ。ハイパスを単独で使いこなせるようになると、明瞭度onlyの時よりも自由度が上がります。明瞭度とハイパスを併用してもいいですし。そのへんの研究は、読者のみなさまの探求心にお任せしたいと思います。^^;;;
ハイパスとシャープはどう違うの？
最後に一つ。半径の小さなハイパスは、アンシャープマスクと似たところがあるようです。正直編集子はアンシャープマスクは天体写真ではほぼ使うことがなく、あまりよくわかっていないのですが、「エッジ（輝度差の大きな境界）が立つ」という意味では似たように作用します。ただ、半径の小さなハイパスはエッジ以外のウネウネも強調されるようです。
また、ステライメージの「マルチバンドシャープ」や、Registaxの「Wavelet」も、「ハイパスみたいな」処理です。このへんは編集子はよくわかっていませんので、適当ですけど^^;;
Wikipedia ウェーブレット
https://ja.wikipedia.org/wiki/ウェーブレット
まとめ
いかがでしたか？ハイパス処理は覚えてしまえばやり方はとてもカンタン。しかも効果は絶大？です。でも、繰り返しになりいますがハイパスも「ダメージ系」の処理です。天体のディテールを強調するのと同時に、ノイズやムラも強調してしまいます。
また、ハイパスは初級者の方が使うのはあまりオススメしません。画像処理を始めたての頃は、画像処理ソフトの「大きすぎる自由度」に目が眩んでしまっているはず。余計な小技を覚えるよりも、カラーバランスやトーンカーブのような基本をしっかり使えるようになることと、質の高い元画像を撮影することに注力すべきです。「ローカルコントラスト」系の処理を使いたい場合は、まずはハイパスと似た効果があってより使いやすい「明瞭度」を使うとよいでしょう。
というわけで、シメはいつもの通りの格言。
ハイパス処理を使うコツ。効果を見ながら、ひかえめに、ひかえめに。
です。それでは、皆様のご武運をお祈り申し上げます。次回またお会いしましょう！
機材協力：（株）ビクセン
編集部山口
千宗kojiro7inukai@gmail.comAdministrator天文リフレクションズ編集長です。天リフOriginal
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