以索尼X950G為例 詳解Rtings.com是如何測電視機的

想換臺4K超高清電視看電影打遊戲,卻又在海量產品中無從分辨優劣,越來越多的朋友開始以rtings.com上的測試成績作為選購指南,但畢竟是全英文站點,技術指標又繁雜難懂,本文就以55X950G(國內對應55X9500G)在rtings上的測試文章為例,詳細解讀他們究竟是如何測試電視的。

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rtings的評測之所以備受推崇,主要是他們的產品均是在網友投票後自行購買的,避免了廠商送測導致的廣告嫌疑,轉而從電商導流和製作視頻節目創收。此外,rtings的產品評測工程師們非常的專業,編寫了非常詳細的測試文檔,也花費重金購買專業測試設備和軟件,力求每一項測試分值都具有參考價值。

一:概述部分

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rtings的評測表現形式既專業又簡潔,通過分項打分,用戶可以快速的瞭解大致性能,他們的測試標準已經更新到1.3版,對於瞭解他們是如何測試的非常有幫助。

10 to 7.5被認為是優秀的電視,可以滿足發燒友的要求;7.4 to 6.0被認為是大多數普通用戶認可的電視,低於6分的就比較糟糕了。

優點:峰值亮度高、出色的出廠色準、動態表現出色;缺點:大視角下顏色變得很糟糕(55寸),VA的通病。X950G的聲音表現亦如X9000F一樣不及格。

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在詳述測試結果之前,他們會總結一下這臺電視的表現,列出基本特性,並作出特殊情況說明。比如對於X950G,屬於LED背光液晶電視,面板技術為VA,而且他們特別提到測試的是55英寸,而只有75和85寸機型才具備X-Wide Angle(廣銳視角)面板技術,雖然提升可視角度卻在對比度上有所損失(巨大)。

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概述部分還標註了圖像調節參數,以及關閉那些會影響測試的功能,比如X950G的測試中,就關閉了自動節能、光線傳感、所有的降噪處理、銳度規中為50,選擇用戶自定義的圖像模式,再比如測試SDR內容時亮度設為7等等。根據我的經驗,有些參數需要在反覆測試後才能找到最佳值,而ANSI測試所需的8灰階完全還原自不必說。

二:外觀及工藝

這部分沒什麼好說的,基本上看圖說話,造型、底座、背殼做工等等,這部分還有一個挺費錢的測試項目:散熱,rtings用紅外成像儀拍攝工作一段時間後電視機的正面溫度,以不超過35攝氏度為佳,按理說現在紅外熱成像儀也不是很貴,2000多可以買到看起來很專業的。不過rtings用的是FLIR E8,某次看到海信H8F的測試,提到他們的FLIR E8壞了送修,這個型號淘寶行貨價格是人民幣35800。

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從溫度測試開始,rtings開始提到可感知差異了,就溫度而言他們認為是5攝氏度。

三:圖像質量(顯示性能)

緊接著來到最核心的測試部分,亮度及對比度等基礎顯示性能的測試。

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rtings只測ANSI(棋盤格圖像)對比度,X950G的ANSI對比度為4421:1,rtings所說的native Contrast是原生對比度,LCD的分辨率、對比度、色域都是固定的物理參數,我們喜歡叫它做原生xx。即便打開分區控光,對比度成績變為4833:1,度提升並不明顯,這是因為受尺寸限制,分區並不多,無法讓棋盤格的黑白塊充分拉開差距,實際上55寸機型的LED分區只有9x15,你可以數出來。

此外,對於具備了分區控光(local Dimming--國行叫精銳控光)的機型,會有後面的一個小視頻,利用不同大小不同速度的光斑移動,來呈現分區的大小和控制的精度與速度。為什麼要做這個呢,因為動態分區背光既可以提升同屏明暗對比,但如果分區數較少,就會產生光暈(blooming),尤其是對國人不好的是,看字幕時會隨著字體時亮時暗,當然可以選擇關閉此項功能,也可以想辦法讓字幕字體顏色變成灰色。

所以,代價不菲的動態分區同樣會產生新問題,有些時候這些根兒上的問題還是靠新物種解決吧。(OLED沒有此項測試,MicroLED、QD-OLED估計也不會有)。

接下來是亮度測試,這部分看似簡單,其實非常難懂。

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亮度測試非常重要,尤其對於HDR內容而言,rtings在測試時使用自制的SDR和HDR實景視頻來得出Real Scene Peak Brightness,再用CalMan 5 for Business生成從2%的面積全白測試圖形(顯然此時是以PC作為信號源),其餘區域為黑色,用Minolta LS-100亮度計測量白色亮度,單位為cd/m2(坎德拉每平方米)或nit(尼特)。Peak峰值亮度是剛開始測得的值,而sustained意為持續亮度,據稱並非所有電視會一直保持亮度不變,像索尼或三星可能會變暗,因此有了持續亮度數據,同樣面積大小如果比峰值亮度低一些不要緊,但如果變化太大就不好了。

CalMan 5 for Business可能是捆綁版,價格不好說,但單獨的Ultimate版是3000美金。

Minolta LS-100:港水(二手?)14000港幣 國行不含稅23000,測試範圍:0.001-49999nit,不能測顏色。

看其他視頻,rtings為了能用軟件測試色域色準之類的,還買了一臺JETI Spectraval 1511 ,8600美金,0.2 - 180 000 cd/m²。

當年168的BM-7A據說花了10萬,這一類帶鏡頭的亮度計,正式學名好像應該叫分光光譜輻射計Spectroradiometer。

不少電視機會隨著全白顯示面積的大小改變亮度,亮度隨面積變化差異太大,會引起圖像惡化(大面積明亮場景反而變暗),OLED也存在和等離子同樣的問題,個人分析原因是撞到功率牆,散熱峰值也是廠家要考慮的。

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值得注意的是ABL test,測試成績是基於Perceptual Quantizer EOTF(感知量化器EOTF)算出來的,因為人眼對低亮度變化很敏感,對高亮度變化卻有點遲鈍。所以儘管屏幕亮度隨面積變化的差異高達幾百nit,但實際的人眼感受可能並沒有這麼明顯,因此基於亮度實測值直接計算變化率並不合適,比如X950G從2%面積的持續亮度值1141nit到100%面積763nit,一般人大概會這樣算(1141-763)/1141=0.33,然而人眼感覺其實兩者亮度差異並沒有3成這麼強烈。別以為下圖後半段看起來也挺線性的,仔細看亮度縱軸是對數。

rtings按照SMPTE(電影電視工程師協會)EOTF的曲線來找出5個持續亮度對應的0-1之間的數值,再用這些數值來計算“變異係數”ABL,佔HDR性能評分的2%權重,OLED 電視此項分數會比較差。

四:均勻度和視角

均勻度不難理解,就是整個屏幕的亮度一致性,糟糕的均勻度會讓純色畫面看起來髒髒的,對於液晶而言是個主要問題,很多人也把均勻度不佳當作漏光,OLED在這方面表現很好。

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舉例:糟糕的均勻度和比較好的均勻度

rtings在測試均勻度時採用50%灰階和5%灰階兩個狀態,而5%的加入時因為有些OLED在5%時表現糟糕,原本照片就足以顯示真實情況,但rtings為了能夠精確對比,又開發出了兩個數值,STD.DEV標準差和DSE髒屏效應,兩者均是在屏攝照片的基礎上經過不同的高低通處理後,代入公式計算。

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視角測試針對側面觀看引發的圖像惡化情況,rtings用分光光度計測量不同角度下色度座標、亮度等,做成曲線,視頻更為直觀,數值更便於評比。這部分必須用帶鏡頭的分光光度計才能測。

在視角增大的過程中,圖像惡化被細分為5個指標。

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color washout--色彩流失:計算不同視角角度的純紅、藍、綠的色度座標並轉換到CIE LCh (ab) 色彩空間,記錄下出現淡化到80%的角度。計算好像是基於C。

color shift--色彩偏轉,當某個顏色的色調(h)出現3度偏差時的角度;

brightness loss--亮度流失:全白亮度跌破75%時的角度;

Black Level raise--黑位上升:全黑亮度翻倍時的角度;

Gamma shift--伽馬偏移,每隔10度角測量20%, 40%, 60%, 80%灰階,當測量值與理想值(虛線)偏差超過3%時的角度。

基於VA的特性,55寸的X950G表現不佳。

全黑均勻度

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全黑均勻度自然是顯示全黑圖片時的亮度一致性,也就是俗稱的漏光測試,左側圖像為關閉分區背光的照片,右側為打開分區背光的照片,成績也用STD.DEV標準差來表示,計算方式同均勻度,0為最佳成績。

屏幕反光

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屏幕反光會影響在明亮環境下的觀看效果,而rting又略顯繁雜的分了2個項目來測試,一個是total relection全反射,在電視關機的狀態下,用一個白色內壁球體開兩個孔,一個孔放光源,一個孔用來測屏幕亮度,此時的反光即包含直射反光,也包含漫反射,用以模擬非常明亮的環境。另一個測試時indirect reflection,也就是非直接反射,代表雖然沒有屏幕直接反光的光源,但在明亮環境下,屏幕的反光強度。rting將球體旋轉,測試非鏡向屏幕反射亮度,得出非直接反射比例。

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這裡需要提到暗室對比度和明室對比度的概念,前面的測試的對比度為全黑環境下所得,即為暗室對比度,而明室對比度則要考慮反光,明室對比度沒有具體數值,因為根據環境而定,與屏幕反光係數有關,會影響黑位灰階的還原。

LCD天然存在偏振片,大幅減少玻璃基板反射出去的光線,而OLED好像需要添加額外的偏振片來杜絕反光。早年間的CRT和PDP只能以熒光粉本色呈現,所以是灰屏,明室對比度一向不好。

面板的材質也分鏡面和磨砂,如果你的電視使用環境存在大量光源在正對面,比如落地窗,那麼選擇磨砂比較好,但不如鏡面的通透,鏡面屏幕適合頂光源環境。

五:色準

鑑於國內玩家對顯示器校色不陌生,我不多說了。但是電視機不是為了接PC而設計的,如果連信號源都搞不對,測試結果自然不準。好了,電視色準這部分rtings使用的portrait(SpectraCal)公司的calman 5.0,portrait現在已然成為影視產品校色和測試的領先企業,不說別的吧,我們知道索尼Z9G推出時帶了一項叫做Netflix 校準模式,就是需要calman的輔助,而且不止索尼,LG、松下和三星都是與Calman合作的。

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rting測試色準分為兩部分,一個是開箱後粗調的色準,Pre Calibration ,粗調包括選擇合適的圖像模式,通常是電影模式,關閉圖像優化功能等等。因為一般廠家的標準和鮮豔模式為了討用戶喜歡,往往色準非常差。另一個是rting完成全色校準後的色準,當然電視不是顯示器,不會生成ICC文件給你用,還靠圖像高級選項裡的微調。

測試成績包括白平衡dE、色彩dE、伽馬值、色溫等,dE都是越小越好,伽馬接近2.2即可。色溫接近D65的6500K為佳。而且X950G是支持自動校色功能的,國內行貨X9500G好像一個字都沒提。

rtings在白平衡deltaE測試時又用了Colorimetry Research CR-250-RH分光光度計,價值7000多美金,等我賣菜掙了錢,以後可能會買:)。

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具體的色準測試細節我就不多寫了,因為對大多數用戶而言意義真的不是太大,注意到也不代表有多糟糕,實際使用時靠眼睛調也可以,這部分就是另一個話題了。而且rtings也說到測試成績與調節經驗有不小關係,因人而異吧。

六:不同分辨率圖像表現

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這部分主要體現圖像處理系統的插值基本功,因為銳化已經被關了,所以分值也都是整數,我看了幾臺電視分值都差不多,不多說。

七 色域覆蓋和色域容積

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基於Calman 5和CR-250-RH分光光度計測試,xy座標與uv座標的差異要如何理解呢,如果說uv座標更接近人眼感受更科學的話,那麼就參照uv座標系吧。右側是加入亮度的三維色域容積,總之越大越好啦,大於90%P3被認為是符合UHD HDR要求的。

必須注意的是,要想得出正確的成績,必須使用正確的信號源,業界通常叫信號發生器,這很難被PC替代,除非你非常懂得調教顯卡的輸出參數,軟件也更重要。

八 10bit色彩過渡、暫時性殘影

現在的電視及HDMI 2.0接口都是支持10bit色彩深度的,因此測試可以驗證電視內部處理系統是否能夠良好的還原每個數據引起的亮度變化。但是除了HDR視頻是10bit之外,PC啦、遊戲機啦都是8bit的,所以良好的8bit還原也很重要。

為了顯示圖像,rtings通過HDMI將測試PC連接到電視,通過NVIDIA GTX 1060 6GB顯卡輸出信號。 rtings通過Nvidia的“高動態範圍顯示SDK”程序顯示梯度測試圖像,因為它能夠輸出1080p @ 60 Hz @ 10位信號,繞過Microsoft Windows的8位輸出限制。

目前PC輸出10bit真的需要些技術。rtings再用相機拍攝tiff格式照片(僅tiff支持10bit-原話,目前應該還有其他格式),分成24份,然後人工觀察條帶數量,9分ok,觀察到條帶(色帶)即扣1分。

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右圖為圖像暫時性殘影測試測試,和永久性燒屏不同,這是短時暫留的印記,液晶電視中VA最可靠,IPS可能會出現暫時性殘影,OLED會有。測試方法咱不分析了,因為即便是rtings自己的測試結果,大多數都是0.00%,只有LG B8之類的OLED在0min恢復時出現了0.01%,這個測試感覺沒什麼意義。X950G毫無疑問的10分,VA液晶嘛。

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Permanent Burn-In Risk 產生永久性烙印即燒屏的風險,VA液晶不存在這問題,所以是10分。

像素結構照片,算是個判斷VA或IPS液晶類型的證據,也能判斷是否偽4k,無分值。

九 動態圖像表現

電視機的動態表現非常重要,rtings把這一大項細分好幾個分項,響應時間、背光閃爍、黑幀插入、動態插幀(MEMC)、Stutter、24p Judder(抖動)、Variable Refresh Rate可變刷新率。這部分測試充分體現了rtings的動手能力。

響應時間、背光閃爍

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先說這張照片

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logo以每秒960像素的速度在屏幕上移動,幀速率為60 fps,使用軌道式追蹤相機以1/15秒的快門速度拍攝照片,來模擬人眼看到的樣子。

80%和100%響應時間指灰階從20%上升到指定值所需時間,我原本以為是用示波器測量的,不過rtings說是用光電二極管連接Arduino Due開發板接入計算機測量而來的,這東西好像挺有趣,回頭做一個試試。

背光閃爍就是針對PWM調光在不同亮度產生的閃爍而進行的測試,應該說背光閃爍並不是一無是處,它可以用來提升動態清晰度和確保低亮度下的一致性。rtings最初使用Rigol DS1102E示波器和光電二極管來測試背光閃爍,後來應該也改成自制工具了。

X950G的背光使用PWM調製,頻率為720Hz。

插黑幀BFI

插黑幀也是一種經典的提升液晶動態清晰度的方法,索尼其實就是把背光的PWM頻率降為120Hz實現插黑幀,在選項菜單裡可選,當然國行9500G不是這麼直白的叫法。

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但為什麼rtings只給了6分呢,僅是因為x950G不能針對60FPS的源將BFI降到60Hz而已。

右側測試為Motion Interpolation運動插幀,就是MEMC啦,X950G和900f、Z9G表現相同,都可以為30幀以下及60幀的視頻插幀,故而得10分。

Stutter-單幀持續時間

Stutter原意為“口吃、結巴“,看了下測試內容,其實是計算每一幀圖像的顯示持續時間,分為24FPS源和60FPS源成績,rtings認為持續時間越短越好。如果持續時間過長,在一些低幀率如電影在播放中出現大面積場景緩慢移動時,會感覺一頓一頓的。

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rtings認為持續時間低於24ms為佳,每增加7ms可被感知,所以X950G在24FPS測試中表現不佳。單幀持續時間與24P抖動不同,24P抖動時因為源幀率與顯示幀率不同步產生的不規則急速跳動,而在這一項目上X950G拿到滿分。

計算方法為:

24FPS(1000 ms / 24幀=每幀41.67ms)減去100%灰階響應時間。

60FPS為(1000ms / 60 幀 = 每幀16.67ms)減去100%灰階響應時間。

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問題來了,基本上響應速度越快反而越容易“口吃“,對於液晶而言似乎是難以調和的關係,或者說相比於CRT和PDP極短的單幀持續時間和閃爍式的工作原理,Stutter與響應時間之間是由於液晶工作原理導致的不可調和矛盾,因此電視機並不追求通過過壓驅動提升響應速度,只能依靠插黑幀和運動補償來緩解動態模糊。從rtings的此項高分榜看,排在前面的都是響應速度最差的機型,比如TCL最低端的300系列應該有30ms了,這個結果還真是有點耐人尋味。

當然解決辦法就是看高幀率源,只要視頻源60FPS以上基本無需擔心了,李安喜歡搞120Hz電影,可能也跟此有關係吧。如果還是喜歡24p的感覺,那麼選擇OLED、DLP可能更舒服。

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最後一項可變刷新率Variable Refresh Rate,要麼支持Freesync,要麼支持Gsync,或者配備HDMI 2.1支持VRR,X950G一個都不支持,所以0分。

可是,這是一臺電視機啊..............

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目前此項測試完全為三星霸榜,其他全部測試機型為0分,18年底到19年初出的這些機器獲得8.2分,原因是支持FreeSync,4k分辨率最低刷新率48Hz,1080p分辨率下最低刷新率低於20Hz,榜首Q900獲得9.2分,除了原因是支持FreeSync還有HDMI 2.1。

視頻都是固定幀率,可變刷新率只有在玩遊戲時才有點用,避免畫面撕裂唄。

(聯想到針對LG OLED和IPS的耐久性測試,三星保不齊是幕後金主...)

十 輸入延遲和支持分辨率格式

終於寫到當初讓我欽佩不已的輸入延遲測試了,這是專為遊戲主機玩家準備的測試項目,普通人測試輸入延遲一般是拿筆記本屏幕跟電視同拍計時器,測算差值,但無法得出精確數值,因為筆記本的延遲無從知曉,rtings早期也是跟業界一樣,使用LEO BODNAR的輸入延遲測試工具,這是一個集成圖像信號發生器和光電二極管的小盒子,75英鎊不算太貴。但只能輸出1080p60Hz圖像,而當rtings決定測試4K乃至不同輸入格式的輸入延遲時,他們自己開發了一個USB盒子,應該是前面提到的那個開發板。

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不僅如此,在關閉V-sync垂直同步之後,rtings的工具可以測到更短的輸入延遲,而他們編寫了一個新軟件,是在圖形獨佔模式下使用OpenGL窗口來生成黑白方框,由系統來對比圖像生成時間與光電管檢測到的亮度變化之間的延遲。

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這個文章寫到這裡,那個盒子我已經不覺得有多難做了,應該是Arduino DUE+光敏二極管子卡,真的希望懂編程的朋友可以幫忙開發這個軟件,rtings不共享啊,還有上面這個界面是哪個軟件做出來的?

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影響輸入延遲成績的因素包括三部分,一個是輸入接口,比如使用HDMI這類數字信號比色差等模擬端口可以減少AD轉換的時間,(無線傳輸就更別提了)。

第二個是圖像處理,如下處理過程都會造成延遲增加,所以儘可能的關閉圖像處理選項或者選擇Game模式,會得到更低的輸入延遲

  • 添加疊加層(如菜單)調整顏色和亮度圖像插值以匹配電視的刷新率縮放(如720p到1080p,或1080p到UHD)

最後才是電視自身的顯示過程造成的延遲,這個就看硬件了。

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輸入延遲X950G拿到9.2的高分,終於可以在LG的低端機面前抬起頭了,至於輸入格式的支持,不多解釋。

十一 接口和功能

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這部分很好解讀,但有些東西廠家不會寫,測出來很有必要,比如音頻直通,對於外接功放或者回音壁的用戶就很有用,當然如果你的設備全是支持eARC的,那就沒事兒了。

十二 音質測試

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一般網站測電視機的音質,大概口述就行了,rtings居然還用上麥克風和音頻分析軟件了,測試項目分為頻響曲線和失真度,難度不大,但rtings總是喜歡創造難度。

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音頻測試信號為10Hz和22KHz之間以-6dB FS(RMS)掃描的16位/ 48KHz 20秒正弦波,以Dayton Audio EMM-6麥克風(居然只要600塊)收音,Focusrite Scarlett 2i2外置聲卡(居然只要800塊)採集。音量目標設定為70分貝、80分貝和最大,通過粉紅噪聲用GalaxyAudio CM-140 SPL聲壓計(130美金)判斷,得出的頻響曲線與理想曲線測算STD.Dev標準差(又來了)。

測試項目還有一個動態範圍壓縮,使用最大聲壓SPL曲線減去70分貝曲線得出被壓縮幅度,其實就是聲嘶力竭喊不動了。

總諧波失真THD由軟件Room EQ Wizard(免費)計算得出。

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理想頻響曲線

如果是我,我可能只測曲線、最大聲壓、低頻截止頻率LFE,rtings還強調LFE為-3分貝,大概是覺得電視機內置音箱能當個中置啥的。

音質測試倒是沒花什麼錢,就是計算太複雜,rtings都是labview高手吧。好吧,音質測試索尼X系列一直表現糟糕,OLED系列還算可以。

十三 其他

剩下的測試包括系統流暢度、可用軟件數量、有無廣告、遙控器等我就不寫了,跟國內差異太大,不看也罷。


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