CN102801953A - 视频码流转发控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种视频码流转发控制方法，用于在视频会议系统的多个会议终端或外设之间转发视频码流，视频码流由一会议终端或外设生成，视频会议系统包括多个转发单元，多个会议终端或外设分别接入多个转发单元，转发单元用于在相互之间、以及向多个会议终端或外设发送或接收视频码流，该控制方法包括：a)建立一码流转发路径，以均衡多个转发单元负载的视频流量；b)根转发单元按码流转发路径向结点转发单元发送视频码流。该控制方法既能简单地、廉价地实现视频会议系统的扩容，又能均衡各转发单元负载的视频流量，从而使视频会议网络不堵塞、更稳定，使视频会议系统健康稳定地运行。

Description

视频码流转发控制方法

技术领域

本发明涉及多媒体通信技术领域，更具体地说，涉及一种视频码流转发控制方法。

背景技术

用于随着网络和各种视音频设备的快速发展，运营商、政府、军队以及企业等，都在不断的新建或扩容视频会议系统。随着视讯技术的提升，以及视频会议系统容量的扩大，视频会议系统的网络部署将会越来越复杂，一方面，网络拓扑朝多层级方向发展，比如按省，市，县级这种部署；另一方面，会议终端或外设可能由权限或域分隔开，即某些不同的分布点之间互不相通，这些因素使得视频会议系统越来越多样化。

应对这种多层级网络部署环境，现在一个常用的技术是基于多点控制单元(Multipoint Control Unit，简称MCU)之间的级联技术，即两台MCU进行合并级联，上级MCU下连接有下级MCU，两者为主从关系或上下级关系。类似地，MCU与MCU之间如同MCU与会议终端或外设之间一样，有一条音视频逻辑通道，这样，上级MCU就能发送一路视音频码流给与之级联的下级MCU，再由下级MCU进一步将码流传送给直连的会议终端或外设或另一级MCU。

这种级联技术主要不足之处在于：对原有系统的改造代价大。随意地为视频会议网络增加一级网络部署，一方面，会议终端或外设标识的变动给原有系统带来的变化是巨大的，另一方面，多层级间的操作引发一系列的时序问题也并不容易解决。

总而言之，MCU级联技术虽然能满足多层级网络环境的应用，但是会使得业务逻辑复杂化，且实现的代价比较大。

此外，现有技术中，视频会议系统也可以通过设置码流转发单元来对视频会议系统进行扩容，但在多个码流转发单元之间很难保证彼此之间负载的视频流量得到均衡，而任一个码流转发单元过载时，都可能会使视频会议网络堵塞、造成视频会议系统效率下降。

因此，业界期望获得一种既能简单地、廉价地实现视频会议系统的扩容，又能使视频会议系统保持稳定运行的控制视频会议系统中视频码流转发的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种视频码流转发控制方法，其能均衡各转发单元负载的视频流量，从而使视频会议网络不堵塞、视频会议系统运行更稳定。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种视频码流转发控制方法，用于在视频会议系统的多个会议终端或外设之间转发视频码流，视频码流由一会议终端或外设生成，视频会议系统包括多个转发单元，多个会议终端或外设分别接入多个转发单元，转发单元用于在相互之间、以及向多个会议终端或外设发送或接收视频码流，该控制方法包括如下步骤：a)、建立一码流转发路径，以均衡多个转发单元负载的视频流量，码流转发路径为从根转发单元向结点转发单元发送视频码流的网络路径，其包括多段直通链路，直通链路为从一个转发单元到其邻居单元的网络路径，邻居单元为与转发单元直接网络互通的另一个转发单元，根转发单元为生成视频码流的会议终端或外设所接入的转发单元，结点转发单元为其他会议终端或外设所接入的转发单元；b)、根转发单元按码流转发路径向结点转发单元发送视频码流。

可选地，步骤a包括步骤：S01)、从根转发单元出发遍历一结点转发单元，并将遍历过程中经过的直通链路唯一地存入码流转发路径中；S02)、根据码流转发路径，计算每一转发单元负载的视频流量；S03)、当某一转发单元负载的视频流量超过第一阈值时，断开该转发单元与其他结点转发单元之间的直通链路；S04)、判断各结点转发单元是否均已被遍历，若没有，回到步骤S01继续进行遍历，否则，结束遍历过程。

可选地，步骤a具体包括如下步骤：S11)、获取每个转发单元的至少一个邻居单元信息；S12)、设定根转发单元为第一转发单元；S13)、第一转发单元向第二转发单元发送一联络信令，第二转发单元为第一转发单元的邻居单元，第二转发单元收到联络信令后，不再作为第一转发单元的邻居单元，将从第一转发单元到第二转发单元的直通链路唯一地存入码流转发路径；S14)、将第一转发单元设定为回溯转发单元，以第二转发单元作为第一转发单元，以第二转发单元的邻居单元作为第二转发单元；S15)、循环执行步骤S13和S14，直到第一转发单元没有邻居单元；S16)、以回溯转发单元作为第一转发单元，以回溯转发单元的邻居单元作为第二转发单元；S17)、循环执行步骤S13、S14、S15和S16，直到完成遍历过程。

优选地，在步骤S17之后还包括步骤：对码流转发路径中的直通链路进行设定。

本发明提供的视频码流转发控制方法，通过建立一码流转发路径，并按该码流转发路径在会议终端或外设之间转发视频码流，一方面能简单地、廉价地实现视频会议系统的扩容，另一方面，限制并均衡各转发单元负载的视频流量，从而使视频会议网络不会堵塞，使视频会议系统健康稳定地运行。

本发明的另一目的在于提供一种视频会议系统，其扩容可简单而廉价地实现，且转发视频码流效率高、能够长时间稳定运行。

为实现上述目的，本发明又一技术方案如下：

一种视频会议系统，用于在通信网络中进行视频会议，包括：多个会议终端或外设，用于参加视频会议；多个转发单元，用于在相互之间、以及向多个会议终端或外设发送或接收视频码流；及至少一个多点控制单元，其通过控制转发单元发送或接收联络信令建立一码流转发路径以均衡转发单元负载的视频流量，以及控制转发单元按码流转发路径转发视频码流，其中，码流转发路径为从根转发单元向结点转发单元发送视频码流的网络路径，其包括多段直通链路，直通链路为从一个转发单元到与其直接相连的另一个转发单元的网络路径，根转发单元为生成视频码流的会议终端或外设所接入的转发单元，结点转发单元为其他会议终端或外设所接入的转发单元。

附图说明

图1示出本发明第一实施例的视频码流转发控制方法的流程图；

图2示出本发明第二改进实施例适用的一种通信网络拓扑结构；

图3示出本发明第三实施例的视频码流转发装置结构示意图；

图4示出本发明第四实施例的转发单元结构示意图；

图5示出本发明第五实施例的视频会议系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

在视频会议系统中，接入更多的视频会议终端或外设必将使通信网络层级更多、复杂性增加，从而引入了转发单元和/或多点控制单元(Multi-point control unit，简称MCU)，用于在相互之间、以及向多个会议终端或外设发送或接收视频码流。然而，由于网络布局存在不合理性，各转发单元负载的视频流量很难保持均衡。

本发明通过为视频会议系统建立一码流转发路径，并使根转发单元按码流转发路径向结点转发单元发送视频码流，一方面能简单地、廉价地实现视频会议系统的扩容，另一方面均衡各转发单元负载的视频流量，使视频会议系统更稳定地运行。

其中，码流转发路径为从根转发单元向结点转发单元发送视频码流的网络路径，其包括多段直通链路，直通链路表示从一个转发单元到其邻居单元的网络路径，邻居单元表示与一个转发单元直接网络互通的另一个转发单元，针对某一个转发单元，与其直接网络互通的任一个转发单元均为其邻居单元；根转发单元表示生成视频码流的会议终端或外设所接入的转发单元，结点转发单元表示其他会议终端或外设所接入的转发单元。

如图1所示，本发明第一实施例公开了一种视频码流转发控制方法，用于在视频会议系统的多个会议终端或外设之间转发视频码流，以均衡各转发单元负载的视频流量，该视频码流转发控制方法包括如下步骤：

步骤S1：从根转发单元出发遍历一结点转发单元，并将遍历过程中经过的直通链路唯一地存入码流转发路径中。

接入各转发单元的各会议终端或外设均应能从根转发单元获得视频码流，为此，在建立码流转发路径的过程中需要遍历各结点转发单元；而一个结点转发单元被遍历到即表示它可获得来自于根转发单元的视频码流，还可以向其他结点转发单元转发视频码流。因此，在遍历各结点转发单元的过程中，同样的直通链路不必重复存入。

步骤S2：根据当前的码流转发路径，计算包括根转发单元在内的每一转发单元负载的视频流量。

转发单元负载的视频流量具有一上限，视频会议系统中任一转发单元负载的视频流量超过此上限时，视频会议系统都可能因网络拥堵而造成效率下降、甚至通信中断。该步骤S2即事先根据当前的码流转发路径测算每一转发单元在转发视频码流过程中将会负载的视频流量，以便当某一转发单元存在流量过载的风险时不再增加其视频流量。

步骤S3：当某一转发单元负载的视频流量超过第一阈值时，断开该转发单元与其他结点转发单元之间的直通链路。

在该步骤S3中，第一阈值为转发单元能负载的视频流量的上限，也可以由用户设置。当其设置为转发单元能负载的上限时，视频流量超过第一阈值时，再经由该转发单元向其他结点转发单元转发视频码流将会使该转发单元流量过载，造成视频会议系统的通信效率明显下降。

根据本发明的实施例，此时断开该转发单元与其他结点转发单元之间的直通链路，从而在之后继续存入直通链路以扩建视频码流转发路径时，将不再经由该转发单元，而会寻找新的网络路径，以保证该转发单元负载的视频流量不再增加。

具体地，各转发单元之间均可以建立物理上连通的网络连接，而以软件程序从逻辑上实现各转发单元之间的连通或断开。

步骤S4：判断各结点转发单元是否均已被遍历，若没有，则回到步骤S1继续执行，否则，结束遍历过程。

该步骤判断各结点转发单元是否都已被遍历从而能通过某一网络路径获得视频码流，若遍历没有完成，则继续遍历过程。

步骤S5：根转发单元按码流转发路径向各结点转发单元发送视频码流。

遍历过程完成后，通过对各转发单元负载的视频流量的测算和限制而建立的码流转发路径，有效均衡了各转发单元负载的视频流量。视频会议开始进行后，根转发单元即按该码流转发路径向各结点转发单元发送视频码流。

建立码流转发路径的过程为自动完成，但有时用户需要对码流转发路径作出特别的更改，以使本发明应用于特定的网络环境，比如某两个结点转发单元之间的网络连接不稳定或需要被限制，从而该步骤可以用其他网络路径来进行替换。

因此，根据本发明的进一步改进，在步骤S4之后、步骤S5之前，还可以包括一设定步骤，该步骤用于对码流转发路径中的直通链路进行替换、增加或删除。该步骤可通过用户在一操作台上对直通链路进行替换操作、增加操作或删除操作而实现，也可由一设定单元自动实现，如为后一种实现方式，用户应事先输入一个设定规则，然后设定单元按该规则自动对直通链路进行替换、增加或删除等设定。

本领域技术人员理解，在视频会议系统中，各转发单元通过复杂的网络路径实现相互连接，这种复杂的连接关系可以被看作数据结构中的“树”，各转发单元为树的结点；而建立码流转发路径的过程类似于从根转发单元出发遍历各结点转发单元的过程。

对各结点转发单元的遍历具体有多种实现方法，其中包括广度优先遍历和深度优先遍历。

根据广度优先遍历规则，遍历各结点转发单元的过程具体包括如下步骤：

A1：获取每个转发单元的至少一个邻居单元信息；

A2：设定根转发单元为第一转发单元；

A3：第一转发单元向第二转发单元发送一联络信令，其中第二转发单元为第一转发单元的邻居单元，第二转发单元收到联络信令后，不再作为第一转发单元的邻居单元，将从第一转发单元到第二转发单元的直通链路唯一地存入码流转发路径；

A4：循环执行步骤A3，直至第一转发单元没有邻居单元；

A5：以第二转发单元作为第一转发单元，以第二转发单元的一个邻居单元作为第二转发单元，回到步骤A3；

A6：循环执行步骤A3、A4和A5，直到完成遍历过程。

根据深度优先遍历规则，遍历各结点转发单元的过程具体包括如下步骤：

B1：获取每个转发单元的至少一个或全部的邻居单元信息；

B2：设定根转发单元为第一转发单元；

B3：第一转发单元向第二转发单元发送一联络信令，第二转发单元为第一转发单元的邻居单元，第二转发单元收到联络信令后，不再作为第一转发单元的邻居单元，将从第一转发单元到第二转发单元的直通链路唯一地存入码流转发路径；

B4：将第一转发单元设定为回溯转发单元，以第二转发单元作为第一转发单元，以第二转发单元的一个邻居单元作为第二转发单元；

B5：循环执行步骤B3和B4，直到第一转发单元没有邻居单元；

B6：以回溯转发单元作为第一转发单元，以回溯转发单元的一个邻居单元作为第二转发单元；

B7：循环执行步骤B3、B4、B5和B6，直到完成遍历过程。

可见，广度优先遍历与深度优先遍历的区别在于：广度优先遍历是以层为顺序，将某一层上的所有结点都搜索到了之后才向下一层搜索；而深度优先遍历是将某一条树枝上的所有结点都搜索到了之后，回溯并转向搜索另一条树枝上的所有结点。

事实上，广度优先遍历规则、深度优先遍历规则和其他的遍历规则，均可具体实现遍历各结点转发单元从而建立一码流转发路径。但并不是任一种遍历规则都能带来均衡各转发单元视频流量负载的效果。

当相邻的结点转发单元互为邻居单元时，例如视频会议网络的拓扑图如图2所示，其中包括1个根转发单元100和多个结点转发单元101、102、103和104，生成视频码流的会议终端或外设110接入根转发单元100，多个会议终端或外设111、112、113、114、115分别接入多个结点转发单元101、102、103和104，多点控制单元120控制转发单元100、101、102、103、104进行视频码流转发。

此时根据广度优先遍历规则，根转发单元100向结点转发单元101、102、103和104转发视频码流的网络路径分别为100→101，100→102，100→103以及100→104；这样，在转发视频码流时，根转发单元100负载的视频流量过高。

而根据深度优先遍历规则，根转发单元100向结点转发单元101、102、103和104转发视频码流的网络路径分别为100→101，101→102，102→103和103→104；显然，根转发单元100的视频流量被结点转发单元101、102和103分担了。

因此采用深度优先遍历规则建立码流转发路径不会使根转发单元或结点转发单元负载过大的视频流量，从而在转发视频码流的过程中不会引起通信网络的阻塞，有益于均衡各转发单元负载的视频流量，因此可作为本发明的第二实施例。尤其是，在相邻的结点转发单元互为邻居单元时，根据深度优先遍历规则建立码流转发路径可作为本发明上述视频码流转发控制方法的最佳实施例。

根据本发明第二实施例的进一步改进，与本发明第一实施例类似，在步骤B7之后、根转发单元发送视频码流之前，还可以包括一设定步骤：对码流转发路径中的直通链路进行替换、增加或删除。

如图3所示，本发明第三实施例公开了一种视频码流转发装置20，其包括多个转发单元201和一个多点控制单元210，多个转发单元201中有一个为根转发单元，其余的为结点转发单元。多个转发单元201用于在相互之间、以及向该装置外部的会议终端或外设发送或接收视频码流，多点控制单元210用于控制转发单元201发送或接收联络信令，并按本发明第一或第二实施例中的方法建立一码流转发路径，该码流转发路径可以均衡各转发单元201负载的视频流量。多点控制单元210还用于控制各转发单元201按已建立的码流转发路径转发视频码流。

此外，视频码流转发装置20还可以包括一个码流转发路径设定单元，用户通过码流转发路径设定单元对码流转发路径进行设定，替换、删除或增加其中的直通链路。或者，用户可事先输入一个设定规则，然后码流转发路径设定单元按该规则自动对直通链路进行设定。这种改进使本发明提供的视频码流转发装置20应用于特定的网络环境，比如某两个结点转发单元之间的网络连接不稳定或被限制。

视频码流转发装置20和若干个会议终端或外设直接相连即可进行视频会议，其中会议终端或外设可以采用现有技术中的任一种已知的会议终端或外设产品。

更具体地，转发单元中可以包括一终端控制单元，以控制会议终端或外设的接入以及断开。设置有终端控制单元后，视频码流转发装置20可以主动控制会议终端或外设的连接状态，例如将视频会议网络中的一个会议终端或外设与一个转发单元断开，再接入另一个转发单元，一方面为用户随意选择网络位置参加视频会议带来便利，另一方面也可以进一步均衡各转发单元201负载的视频流量。

优选情况下，视频码流转发装置20中各转发单元201互为邻居单元。此时，采用本发明第二实施例的视频码流转发控制方法得到的码流转发路径，可以使各转发单元201负载的视频流量达到最佳均衡效果。

如图4所示，本发明第四实施例公开了一种转发单元的具体结构，该转发单元201包括一码流转发单元2010和一终端控制单元2020，其中码流转发单元2010又具体包括一信令控制模块2011、一码流接收模块2012和一码流发送模块2013，信令控制模块2011受控于多点控制单元以发送或接收联络信令，码流接收模块2012用于接收其他转发单元或会议终端或外设传来的视频码流，码流发送模块用于向其他转发单元或会议终端或外设转发视频码流。终端控制单元2020用于控制会议终端或外设的接入以及断开。

更具体地，转发单元201还包括网守，接入该转发单元201的会议终端或外设向该网守注册一网络别名。网守还可以为会议终端或外设提供路由服务。

需要说明的是，上述本发明第四实施例公开的转发单元的结构可应用于本发明任一实施例所用到的转发单元中。

如图5所示，本发明第五实施例公开了一种视频会议系统30，其包括多个会议终端或外设301和多个转发单元201和一个多点控制单元210，其中会议终端或外设301发送和接收视频码流以参加视频会议，多点控制单元210控制转发单元201互相发送联络信令，建立一码流转发路径以均衡各转发单元201负载的视频流量，以及按码流转发路径在会议终端或外设301之间转发视频码流。

视频会议系统30无需添加其他设备即可进行视频会议，一方面，对其扩容可简单而廉价地实现，例如增加一个转发单元和与其相连接的若干个会议终端或外设，再将该转发单元和其他转发单元连接并互设为邻居；另一方面，其使得各转发单元201负载的视频流量得到均衡，从而使通信网络不会阻塞，视频会议系统30健康稳定地运行。该视频会议系统30优先应用于H.323协议框架的视频会议网络中。

优选情况下，在该视频会议系统30中，视频码流转发装置20中每个转发单元201下连接有数量大致相等的会议终端或外设，以从网络物理布局的角度进一步均衡各转发单元201负载的视频流量。进一步地，最好各结点转发单元201互为邻居单元，从而建立码流转发路径时具有多种选择。

此外，结合本发明第二实施例提供的视频码流转发控制方法，即多点控制单元210对各转发单元201按深度优先遍历规则建立码流转发路径时，视频会议系统30转发视频码流效率更高。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种视频码流转发控制方法，用于在视频会议系统的多个会议终端或外设之间转发视频码流，所述视频码流由一所述会议终端或外设生成，所述视频会议系统包括多个转发单元，所述多个会议终端或外设分别接入所述多个转发单元，所述转发单元用于在相互之间、以及向所述多个会议终端或外设发送或接收所述视频码流，所述控制方法包括如下步骤：

a)、建立一码流转发路径，以均衡所述多个转发单元负载的视频流量，所述码流转发路径为从根转发单元向结点转发单元发送所述视频码流的网络路径，其包括多段直通链路，所述直通链路为从一个所述转发单元到其邻居单元的网络路径，所述邻居单元为与所述转发单元直接网络互通的另一个转发单元，所述根转发单元为生成所述视频码流的会议终端或外设所接入的转发单元，所述结点转发单元为其他会议终端或外设所接入的转发单元；

b)、所述根转发单元按所述码流转发路径向所述结点转发单元发送所述视频码流。

2.如权利要求1所述的视频码流转发控制方法，其特征在于，所述步骤a包括步骤：

S01)、从所述根转发单元出发遍历一所述结点转发单元，并将遍历过程中经过的所述直通链路唯一地存入所述码流转发路径中；

S02)、根据所述码流转发路径，计算每一所述转发单元负载的视频流量；

S03)、当某一所述转发单元负载的视频流量超过第一阈值时，断开该转发单元与其他结点转发单元之间的直通链路；

S04)、判断各所述结点转发单元是否均已被遍历，若没有，回到步骤S01继续进行遍历，否则，结束遍历过程。

3.如权利要求2所述的视频码流转发控制方法，其特征在于，在所述步骤S04之后还包括步骤：

S05)、对所述码流转发路径中的直通链路进行设定。

4.如权利要求1所述的视频码流转发控制方法，其特征在于，所述步骤a具体包括如下步骤：

S11)、获取每个所述转发单元的至少一个邻居单元信息；

S12)、设定根转发单元为第一转发单元；

S13)、所述第一转发单元向第二转发单元发送一联络信令，所述第二转发单元为所述第一转发单元的邻居单元，所述第二转发单元收到所述联络信令后，不再作为所述第一转发单元的邻居单元，将从所述第一转发单元到所述第二转发单元的直通链路唯一地存入所述码流转发路径；

S14)、将所述第一转发单元设定为回溯转发单元，以所述第二转发单元作为所述第一转发单元，以所述第二转发单元的邻居单元作为所述第二转发单元；

S15)、循环执行所述步骤S13和S14，直到所述第一转发单元没有邻居单元；

S16)、以所述回溯转发单元作为所述第一转发单元，以所述回溯转发单元的邻居单元作为所述第二转发单元；

S17)、循环执行所述步骤S13、S14、S15和S16，直到完成所述遍历过程。

5.如权利要求4所述的视频码流转发控制方法，其特征在于，所述多个结点转发单元互为邻居单元。

6.如权利要求4或5所述的视频码流转发控制方法，其特征在于，在所述步骤S17之后还包括步骤：

S18)、对所述码流转发路径中的直通链路进行设定。

7.一种视频会议系统，用于在通信网络中进行视频会议，包括：

多个会议终端或外设，用于参加视频会议；

多个转发单元，用于在相互之间、以及向多个会议终端或外设发送或接收视频码流；及

至少一个多点控制单元，其通过控制所述转发单元发送或接收联络信令建立一码流转发路径以均衡所述转发单元负载的视频流量，以及控制所述转发单元按所述码流转发路径转发所述视频码流，其中，所述码流转发路径为从根转发单元向结点转发单元发送所述视频码流的网络路径，其包括多段直通链路，所述直通链路为从一个所述转发单元到与其直接相连的另一个所述转发单元的网络路径，所述根转发单元为生成所述视频码流的会议终端或外设所接入的转发单元，所述结点转发单元为其他会议终端或外设所接入的转发单元。

8.如权利要求7所述的视频会议系统，其特征在于，它还包括码流转发路径设定单元，用于对所述码流转发路径中的直通链路进行设定。

9.如权利要求7所述的视频会议系统，其特征在于，所述转发单元包括码流转发单元，所述码流转发单元包括：

信令控制模块，受控于所述多点控制单元以发送或接收所述联络信令；

码流接收模块，用于接收视频码流；

码流发送模块，用于转发所述视频码流。

10.如权利要求9所述的视频会议系统，其特征在于，所述转发单元还包括终端控制单元，所述终端控制单元控制所述会议终端或外设的接入以及断开。

11.如权利要求9所述的视频会议系统，其特征在于，所述转发单元还包括网守，接入所述转发单元的所述会议终端或外设向所述网守注册一网络别名。

12.如权利要求9所述的视频会议系统，其特征在于，每个所述转发单元下所连接的所述会议终端或外设数量大致相等。

13.如权利要求9所述的视频会议系统，其特征在于，所述多个结点转发单元互为邻居单元。

14.如权利要求7至13中任一项所述的视频会议系统，其特征在于，所述通信网络为H.323多媒体通信网络。

15.如权利要求7至13中任一项所述的视频会议系统，其特征在于，所述多点控制单元按深度优先遍历规则从所述根转发单元出发遍历每一所述结点转发单元，并将遍历过程中经过的所述直通链路唯一地记录下来以建立所述码流转发路径。

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