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root/radiance/ray/src/hd/rhd_qtree.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/hd/rhd_qtree.c (file contents):
Revision 3.3 by gregl, Thu Nov 20 18:03:43 1997 UTC vs.
Revision 3.14 by gregl, Mon Dec 29 17:31:45 1997 UTC

# Line 10 | Line 10 | static char SCCSid[] = "$SunId$ SGI";
10  
11   #include "standard.h"
12   #include "rhd_qtree.h"
13 +                                /* quantity of leaves to free at a time */
14 + #ifndef LFREEPCT
15 + #define LFREEPCT        25
16 + #endif
17 +                                /* maximum allowed angle difference (deg.) */
18 + #ifndef MAXANG
19 + #define MAXANG          20
20 + #endif
21 + #if MAXANG>0
22 + #define MAXDIFF2        ( MAXANG*MAXANG * (PI*PI/180./180.))
23 + #endif
24  
25 + #define abs(i)          ((i) < 0 ? -(i) : (i))
26 +
27   RTREE   qtrunk;                 /* our quadtree trunk */
28 < double  qtDepthEps = .02;       /* epsilon to compare depths (z fraction) */
28 > double  qtDepthEps = .05;       /* epsilon to compare depths (z fraction) */
29   int     qtMinNodesiz = 2;       /* minimum node dimension (pixels) */
30 + struct rleaves  qtL;            /* our pile of leaves */
31  
18 static RLEAF    *leafpile;      /* our collection of leaf values */
19 static int      nleaves;        /* count of leaves in our pile */
20 static int      bleaf, tleaf;   /* bottom and top (next) leaf index (ring) */
21
32   #define TBUNDLESIZ      409     /* number of twigs in a bundle */
33  
34   static RTREE    **twigbundle;   /* free twig blocks (NULL term.) */
35   static int      nexttwig;       /* next free twig */
36  
27 static RTREE    emptytree;      /* empty tree for test below */
37  
29 #define is_stump(t)     (!bcmp((char *)(t), (char *)&emptytree, sizeof(RTREE)))
30
31
38   static RTREE *
39   newtwig()                       /* allocate a twig */
40   {
# Line 63 | Line 69 | int    really;
69   {
70          register int    i;
71  
72 <        if (tmTop != NULL)
67 <                tmClearHisto();
68 <        bzero((char *)&qtrunk, sizeof(RTREE));
69 <        nexttwig = 0;
72 >        qtrunk.flgs = CH_ANY;   /* chop down tree */
73          if (twigbundle == NULL)
74                  return;
75 +        i = (TBUNDLESIZ-1+nexttwig)/TBUNDLESIZ;
76 +        nexttwig = 0;
77          if (!really) {          /* just clear allocated blocks */
78 <                for (i = 0; twigbundle[i] != NULL; i++)
78 >                while (i--)
79                          bzero((char *)twigbundle[i], TBUNDLESIZ*sizeof(RTREE));
80                  return;
81          }
# Line 82 | Line 87 | int    really;
87   }
88  
89  
90 < static RLEAF *
91 < newleaf()                       /* allocate a leaf from our pile */
87 < {
88 <        if (tleaf++ >= nleaves)         /* get next leaf in ring */
89 <                tleaf = 0;
90 <        if (tleaf == bleaf)             /* need to shake some free */
91 <                qtCompost(LFREEPCT);
92 <        return(leafpile + tleaf);
93 < }
90 > #define LEAFSIZ         (3*sizeof(float)+sizeof(int4)+\
91 >                        sizeof(TMbright)+6*sizeof(BYTE))
92  
95
93   int
94   qtAllocLeaves(n)                /* allocate space for n leaves */
95 < int     n;
95 > register int    n;
96   {
97          unsigned        nbytes;
98          register unsigned       i;
# Line 103 | Line 100 | int    n;
100          qtFreeTree(0);          /* make sure tree is empty */
101          if (n <= 0)
102                  return(0);
103 <        if (nleaves >= n)
104 <                return(nleaves);
105 <        else if (nleaves > 0)
106 <                free((char *)leafpile);
103 >        if (qtL.nl >= n)
104 >                return(qtL.nl);
105 >        else if (qtL.nl > 0)
106 >                free(qtL.base);
107                                  /* round space up to nearest power of 2 */
108 <        nbytes = n*sizeof(RLEAF) + 8;
108 >        nbytes = n*LEAFSIZ + 8;
109          for (i = 1024; nbytes > i; i <<= 1)
110                  ;
111 <        n = (i - 8) / sizeof(RLEAF);
112 <        leafpile = (RLEAF *)malloc(n*sizeof(RLEAF));
113 <        if (leafpile == NULL)
114 <                return(-1);
115 <        nleaves = n;
116 <        bleaf = tleaf = 0;
117 <        return(nleaves);
111 >        n = (i - 8) / LEAFSIZ;  /* should we make sure n is even? */
112 >        qtL.base = (char *)malloc(n*LEAFSIZ);
113 >        if (qtL.base == NULL)
114 >                return(0);
115 >                                /* assign larger alignment types earlier */
116 >        qtL.wp = (float (*)[3])qtL.base;
117 >        qtL.wd = (int4 *)(qtL.wp + n);
118 >        qtL.brt = (TMbright *)(qtL.wd + n);
119 >        qtL.chr = (BYTE (*)[3])(qtL.brt + n);
120 >        qtL.rgb = (BYTE (*)[3])(qtL.chr + n);
121 >        qtL.nl = n;
122 >        qtL.tml = qtL.bl = qtL.tl = 0;
123 >        return(n);
124   }
125  
126 + #undef  LEAFSIZ
127  
128 +
129   qtFreeLeaves()                  /* free our allocated leaves and twigs */
130   {
131          qtFreeTree(1);          /* free tree also */
132 <        if (nleaves <= 0)
132 >        if (qtL.nl <= 0)
133                  return;
134 <        free((char *)leafpile);
135 <        leafpile = NULL;
136 <        nleaves = 0;
134 >        free(qtL.base);
135 >        qtL.base = NULL;
136 >        qtL.nl = 0;
137   }
138  
139  
# Line 139 | Line 144 | register RTREE *tp;
144          register int    i, li;
145  
146          for (i = 0; i < 4; i++)
147 <                if (tp->flgs & BRF(i))
147 >                if (tp->flgs & BRF(i)) {
148                          shaketree(tp->k[i].b);
149 <                else if (tp->k[i].l != NULL) {
150 <                        li = tp->k[i].l - leafpile;
151 <                        if (bleaf < tleaf ? (li < bleaf || li >= tleaf) :
152 <                                        (li < bleaf && li >= tleaf)) {
153 <                                tmAddHisto(&tp->k[i].l->brt, 1, -1);
154 <                                tp->k[i].l = NULL;
155 <                        }
149 >                        if (is_stump(tp->k[i].b))
150 >                                tp->flgs &= ~BRF(i);
151 >                } else if (tp->flgs & LFF(i)) {
152 >                        li = tp->k[i].li;
153 >                        if (qtL.bl < qtL.tl ?
154 >                                (li < qtL.bl || li >= qtL.tl) :
155 >                                (li < qtL.bl && li >= qtL.tl))
156 >                                tp->flgs &= ~LFF(i);
157                  }
158   }
159  
# Line 156 | Line 162 | int
162   qtCompost(pct)                  /* free up some leaves */
163   int     pct;
164   {
165 <        int     nused, nclear;
165 >        int     nused, nclear, nmapped;
166 >
167                                  /* figure out how many leaves to clear */
168 <        nclear = nleaves * pct / 100;
168 >        nclear = qtL.nl * pct / 100;
169 >        nused = qtL.tl - qtL.bl;
170 >        if (nused <= 0) nused += qtL.nl;
171 >        nclear -= qtL.nl - nused;
172          if (nclear <= 0)
173                  return(0);
164        nused = tleaf > bleaf ? tleaf-bleaf : tleaf+nleaves-bleaf;
174          if (nclear >= nused) {  /* clear them all */
175                  qtFreeTree(0);
176 <                bleaf = tleaf = 0;
176 >                qtL.tml = qtL.bl = qtL.tl = 0;
177                  return(nused);
178          }
179                                  /* else clear leaves from bottom */
180 <        bleaf = (bleaf + nclear) % nleaves;
180 >        nmapped = qtL.tml - qtL.bl;
181 >        if (nmapped < 0) nmapped += qtL.nl;
182 >        qtL.bl += nclear;
183 >        if (qtL.bl >= qtL.nl) qtL.bl -= qtL.nl;
184 >        if (nmapped <= nclear) qtL.tml = qtL.bl;
185          shaketree(&qtrunk);
186          return(nclear);
187   }
188  
189  
190 < RLEAF *
190 > int
191   qtFindLeaf(x, y)                /* find closest leaf to (x,y) */
192   int     x, y;
193   {
194          register RTREE  *tp = &qtrunk;
195 <        RLEAF   *lp = NULL;
195 >        int     li = -1;
196          int     x0=0, y0=0, x1=odev.hres, y1=odev.vres;
197          int     mx, my;
198          register int    q;
199                                          /* check limits */
200          if (x < 0 || x >= odev.hres || y < 0 || y >= odev.vres)
201 <                return(NULL);
201 >                return(-1);
202                                          /* find nearby leaf in our tree */
203          for ( ; ; ) {
204                  for (q = 0; q < 4; q++)         /* find any leaf this level */
205 <                        if (!(tp->flgs & BRF(q)) && tp->k[q].l != NULL) {
206 <                                lp = tp->k[q].l;
205 >                        if (tp->flgs & LFF(q)) {
206 >                                li = tp->k[q].li;
207                                  break;
208                          }
209                  q = 0;                          /* which quadrant are we? */
# Line 204 | Line 217 | int    x, y;
217                          tp = tp->k[q].b;
218                          continue;
219                  }
220 <                if (tp->k[q].l != NULL)         /* good shot! */
221 <                        return(tp->k[q].l);
222 <                return(lp);                     /* else return what we have */
220 >                if (tp->flgs & LFF(q))          /* good shot! */
221 >                        return(tp->k[q].li);
222 >                return(li);                     /* else return what we have */
223          }
224   }
225  
226  
227   static
228 < addleaf(lp)                     /* add a leaf to our tree */
229 < RLEAF   *lp;
228 > addleaf(li)                     /* add a leaf to our tree */
229 > int     li;
230   {
231          register RTREE  *tp = &qtrunk;
232          int     x0=0, y0=0, x1=odev.hres, y1=odev.vres;
233 <        RLEAF   *lo = NULL;
233 >        int     lo = -1;
234 >        double  d2;
235          int     x, y, mx, my;
236          double  z;
237 <        FVECT   ip, wp;
237 >        FVECT   ip, wp, vd;
238          register int    q;
239 <                                        /* compute leaf location */
240 <        VCOPY(wp, lp->wp);
239 >                                        /* compute leaf location in view */
240 >        VCOPY(wp, qtL.wp[li]);
241          viewloc(ip, &odev.v, wp);
242          if (ip[2] <= 0. || ip[0] < 0. || ip[0] >= 1.
243                          || ip[1] < 0. || ip[1] >= 1.)
244 <                return;
244 >                return(-1);                     /* behind or outside view */
245 > #ifdef DEBUG
246 >        if (odev.v.type == VT_PAR | odev.v.vfore > FTINY)
247 >                error(INTERNAL, "bad view assumption in addleaf");
248 > #endif
249 >        for (q = 0; q < 3; q++)
250 >                vd[q] = (wp[q] - odev.v.vp[q])/ip[2];
251 >        d2 = fdir2diff(qtL.wd[li], vd);
252 > #ifdef MAXDIFF2
253 >        if (d2 > MAXDIFF2)
254 >                return(0);                      /* leaf dir. too far off */
255 > #endif
256          x = ip[0] * odev.hres;
257          y = ip[1] * odev.vres;
258          z = ip[2];
# Line 245 | Line 270 | RLEAF  *lp;
270                          tp = tp->k[q].b;
271                          continue;
272                  }
273 <                if (tp->k[q].l == NULL) {       /* found stem for leaf */
274 <                        tp->k[q].l = lp;
275 <                        tp->flgs |= CHF(q);
273 >                if (!(tp->flgs & LFF(q))) {     /* found stem for leaf */
274 >                        tp->k[q].li = li;
275 >                        tp->flgs |= CHLFF(q);
276                          break;
277                  }      
278 <                                                /* check existing leaf */
279 <                if (lo != tp->k[q].l) {
280 <                        lo = tp->k[q].l;
256 <                        VCOPY(wp, lo->wp);
278 >                if (lo != tp->k[q].li) {        /* check old leaf */
279 >                        lo = tp->k[q].li;
280 >                        VCOPY(wp, qtL.wp[lo]);
281                          viewloc(ip, &odev.v, wp);
282                  }
283                                                  /* is node minimum size? */
284 <                if (x1-x0 <= qtMinNodesiz || y1-y0 <= qtMinNodesiz) {
285 <                        if (z > (1.-qtDepthEps)*ip[2])  /* who is closer? */
286 <                                return;                 /* old one is */
287 <                        tp->k[q].l = lp;                /* new one is */
284 >                if (y1-y0 <= qtMinNodesiz || x1-x0 <= qtMinNodesiz) {
285 >                        if (z > (1.+qtDepthEps)*ip[2])
286 >                                return(0);              /* old one closer */
287 >                        if (z >= (1.-qtDepthEps)*ip[2] &&
288 >                                        fdir2diff(qtL.wd[lo], vd) < d2)
289 >                                return(0);              /* old one better */
290 >                        tp->k[q].li = li;               /* else new one is */
291                          tp->flgs |= CHF(q);
265                        tmAddHisto(&lo->brt, 1, -1);    /* drop old one */
292                          break;
293                  }
294 <                tp->flgs |= CHBRF(q);           /* else grow tree */
294 >                tp->flgs &= ~LFF(q);            /* else grow tree */
295 >                tp->flgs |= CHBRF(q);
296                  tp = tp->k[q].b = newtwig();
270                tp->flgs |= CH_ANY;             /* all new */
297                  q = 0;                          /* old leaf -> new branch */
298                  mx = ip[0] * odev.hres;
299                  my = ip[1] * odev.vres;
300                  if (mx >= (x0 + x1) >> 1) q |= 01;
301                  if (my >= (y0 + y1) >> 1) q |= 02;
302 <                tp->k[q].l = lo;
302 >                tp->flgs = CH_ANY|LFF(q);       /* all new */
303 >                tp->k[q].li = lo;
304          }
305 <        tmAddHisto(&lp->brt, 1, 1);     /* add leaf to histogram */
305 >        return(1);              /* done */
306   }
307  
308  
309 < dev_value(c, p)                 /* add a pixel value to our output queue */
309 > dev_value(c, p, v)              /* add a pixel value to our quadtree */
310   COLR    c;
311 < FVECT   p;
311 > FVECT   p, v;
312   {
313 <        register RLEAF  *lp;
313 >        register int    li;
314  
315 <        lp = newleaf();
316 <        VCOPY(lp->wp, p);
317 <        tmCvColrs(&lp->brt, lp->chr, c, 1);
318 <        addleaf(lp);
315 >        li = qtL.tl++;
316 >        if (qtL.tl >= qtL.nl)   /* advance to next leaf in ring */
317 >                qtL.tl = 0;
318 >        if (qtL.tl == qtL.bl)   /* need to shake some free */
319 >                qtCompost(LFREEPCT);
320 >        VCOPY(qtL.wp[li], p);
321 >        qtL.wd[li] = encodedir(v);
322 >        tmCvColrs(&qtL.brt[li], qtL.chr[li], c, 1);
323 >        if (!addleaf(li))
324 >                qtL.tl = li;    /* unget this leaf */
325   }
326  
327  
328   qtReplant()                     /* replant our tree using new view */
329   {
330          register int    i;
331 <
332 <        if (bleaf == tleaf)             /* anything to replant? */
331 >                                        /* anything to replant? */
332 >        if (qtL.bl == qtL.tl)
333                  return;
334 <        qtFreeTree(0);                  /* blow the tree away */
335 <                                        /* now rebuild it */
336 <        for (i = bleaf; i != tleaf; ) {
337 <                addleaf(leafpile+i);
338 <                if (++i >= nleaves) i = 0;
334 >        qtFreeTree(0);                  /* blow the old tree away */
335 >                                        /* regrow it in new place */
336 >        for (i = qtL.bl; i != qtL.tl; ) {
337 >                addleaf(i);
338 >                if (++i >= qtL.nl) i = 0;
339          }
307        tmComputeMapping(0., 0., 0.);   /* update the display */
308        qtUpdate();
340   }
341  
342  
343 < static
344 < redraw(ca, tp, x0, y0, x1, y1, l)       /* redraw portion of a tree */
314 < BYTE    ca[3];          /* returned average color */
315 < register RTREE  *tp;
316 < int     x0, y0, x1, y1;
317 < int     l[2][2];
343 > qtMapLeaves(redo)               /* map our leaves to RGB */
344 > int     redo;
345   {
346 <        int     csm[3], nc;
347 <        BYTE    rgb[3];
348 <        int     quads = CH_ANY;
349 <        int     mx, my;
350 <        register int    i;
351 <                                        /* compute midpoint */
352 <        mx = (x0 + x1) >> 1;
353 <        my = (y0 + y1) >> 1;
354 <                                        /* see what to do */
355 <        if (l[0][0] >= mx)
356 <                quads &= ~(CHF(2)|CHF(0));
357 <        else if (l[0][1] <= mx)
331 <                quads &= ~(CHF(3)|CHF(1));
332 <        if (l[1][0] >= my)
333 <                quads &= ~(CHF(1)|CHF(0));
334 <        else if (l[1][1] <= my)
335 <                quads &= ~(CHF(3)|CHF(2));
336 <        tp->flgs &= ~quads;             /* mark them done */
337 <        csm[0] = csm[1] = csm[2] = nc = 0;
338 <                                        /* do leaves first */
339 <        for (i = 0; i < 4; i++)
340 <                if (quads & CHF(i) && !(tp->flgs & BRF(i)) &&
341 <                                tp->k[i].l != NULL) {
342 <                        tmMapPixels(rgb, &tp->k[i].l->brt, tp->k[i].l->chr, 1);
343 <                        dev_paintr(rgb, i&01 ? mx : x0, i&02 ? my : y0,
344 <                                        i&01 ? x1 : mx, i&02 ? y1 : my);
345 <                        csm[0] += rgb[0]; csm[1] += rgb[1]; csm[2] += rgb[2];
346 <                        nc++;
347 <                        quads &= ~CHF(i);
348 <                }
349 <                                        /* now do branches */
350 <        for (i = 0; i < 4; i++)
351 <                if (quads & CHF(i) && tp->flgs & BRF(i)) {
352 <                        redraw(rgb, tp->k[i].b, i&01 ? mx : x0, i&02 ? my : y0,
353 <                                        i&01 ? x1 : mx, i&02 ? y1 : my, l);
354 <                        csm[0] += rgb[0]; csm[1] += rgb[1]; csm[2] += rgb[2];
355 <                        nc++;
356 <                        quads &= ~CHF(i);
357 <                }
358 <        if (nc > 1) {
359 <                ca[0] = csm[0]/nc; ca[1] = csm[1]/nc; ca[2] = csm[2]/nc;
346 >        int     aorg, alen, borg, blen;
347 >                                        /* recompute mapping? */
348 >        if (redo)
349 >                qtL.tml = qtL.bl;
350 >                                        /* already done? */
351 >        if (qtL.tml == qtL.tl)
352 >                return(1);
353 >                                        /* compute segments */
354 >        aorg = qtL.tml;
355 >        if (qtL.tl >= aorg) {
356 >                alen = qtL.tl - aorg;
357 >                blen = 0;
358          } else {
359 <                ca[0] = csm[0]; ca[1] = csm[1]; ca[2] = csm[2];
359 >                alen = qtL.nl - aorg;
360 >                borg = 0;
361 >                blen = qtL.tl;
362          }
363 <        if (!quads) return;
364 <                                        /* fill in gaps with average */
365 <        for (i = 0; i < 4; i++)
366 <                if (quads & CHF(i))
367 <                        dev_paintr(ca, i&01 ? mx : x0, i&02 ? my : y0,
368 <                                        i&01 ? x1 : mx, i&02 ? y1 : my);
369 < }
370 <
371 <
372 < static
373 < update(ca, tp, x0, y0, x1, y1)  /* update tree display as needed */
374 < BYTE    ca[3];          /* returned average color */
375 < register RTREE  *tp;
376 < int     x0, y0, x1, y1;
377 < {
378 <        int     csm[3], nc;
379 <        BYTE    rgb[3];
380 <        int     gaps = 0;
381 <        int     mx, my;
382 <        register int    i;
383 <                                        /* compute midpoint */
384 <        mx = (x0 + x1) >> 1;
385 <        my = (y0 + y1) >> 1;
386 <        csm[0] = csm[1] = csm[2] = nc = 0;
387 <                                        /* do leaves first */
388 <        for (i = 0; i < 4; i++)
389 <                if ((tp->flgs & CHBRF(i)) == CHF(i)) {
390 <                        if (tp->k[i].l == NULL) {
391 <                                gaps |= 1<<i;   /* empty stem */
392 <                                continue;
393 <                        }
394 <                        tmMapPixels(rgb, &tp->k[i].l->brt, tp->k[i].l->chr, 1);
395 <                        dev_paintr(rgb, i&01 ? mx : x0, i&02 ? my : y0,
396 <                                        i&01 ? x1 : mx, i&02 ? y1 : my);
397 <                        csm[0] += rgb[0]; csm[1] += rgb[1]; csm[2] += rgb[2];
398 <                        nc++;
399 <                }
400 <                                        /* now do branches */
401 <        for (i = 0; i < 4; i++)
402 <                if ((tp->flgs & CHBRF(i)) == CHBRF(i)) {
403 <                        update(rgb, tp->k[i].b, i&01 ? mx : x0, i&02 ? my : y0,
404 <                                        i&01 ? x1 : mx, i&02 ? y1 : my);
405 <                        csm[0] += rgb[0]; csm[1] += rgb[1]; csm[2] += rgb[2];
406 <                        nc++;
407 <                }
408 <        if (nc > 1) {
409 <                ca[0] = csm[0]/nc; ca[1] = csm[1]/nc; ca[2] = csm[2]/nc;
410 <        } else {
411 <                ca[0] = csm[0]; ca[1] = csm[1]; ca[2] = csm[2];
363 >                                        /* (re)compute tone mapping? */
364 >        if (qtL.tml == qtL.bl) {
365 >                tmClearHisto();
366 >                tmAddHisto(qtL.brt+aorg, alen, 1);
367 >                if (blen > 0)
368 >                        tmAddHisto(qtL.brt+borg, blen, 1);
369 >                if (tmComputeMapping(0., 0., 0.) != TM_E_OK)
370 >                        return(0);
371          }
372 <                                        /* fill in gaps with average */
373 <        for (i = 0; gaps && i < 4; gaps >>= 1, i++)
374 <                if (gaps & 01)
375 <                        dev_paintr(ca, i&01 ? mx : x0, i&02 ? my : y0,
376 <                                        i&01 ? x1 : mx, i&02 ? y1 : my);
377 <        tp->flgs &= ~CH_ANY;            /* all done */
378 < }
379 <
421 <
422 < qtRedraw(x0, y0, x1, y1)        /* redraw part of our screen */
423 < int     x0, y0, x1, y1;
424 < {
425 <        int     lim[2][2];
426 <        BYTE    ca[3];
427 <
428 <        if (is_stump(&qtrunk))
429 <                return;
430 <        if ((lim[0][0]=x0) == 0 & (lim[1][0]=y0) == 0 &
431 <                (lim[0][1]=x1) == odev.hres & (lim[1][1]=y1) == odev.vres ||
432 <                        tmTop->lumap == NULL)
433 <                tmComputeMapping(0., 0., 0.);
434 <        redraw(ca, &qtrunk, 0, 0, odev.hres, odev.vres, lim);
435 < }
436 <
437 <
438 < qtUpdate()                      /* update our tree display */
439 < {
440 <        BYTE    ca[3];
441 <
442 <        if (is_stump(&qtrunk))
443 <                return;
444 <        if (tmTop->lumap == NULL)
445 <                tmComputeMapping(0., 0., 0.);
446 <        update(ca, &qtrunk, 0, 0, odev.hres, odev.vres);
372 >        if (tmMapPixels(qtL.rgb+aorg, qtL.brt+aorg,
373 >                        qtL.chr+aorg, alen) != TM_E_OK)
374 >                return(0);
375 >        if (blen > 0)
376 >                tmMapPixels(qtL.rgb+borg, qtL.brt+borg,
377 >                                qtL.chr+borg, blen);
378 >        qtL.tml = qtL.tl;
379 >        return(1);
380   }

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