CN105247437A - 同步多个ott流传输客户端 - Google Patents

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CN105247437A CN201480030954.5A CN201480030954A CN105247437A CN 105247437 A CN105247437 A CN 105247437A CN 201480030954 A CN201480030954 A CN 201480030954A CN 105247437 A CN105247437 A CN 105247437A
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Abstract

公开了用于同步OTT或其它时间敏感内容在多个重放设备上的重放的系统和方法。所述系统和方法包括在重放设备中接收基于网络时间源的时间信息。每个重放设备中的重放时钟是基于该时间信息来设置的。利用来自网络时间源的时间信息得出的流启动信息被每个重放设备从媒体提供者接收。重放设备利用流启动信息来调整流中媒体内容帧的呈现时间戳。

Description

同步多个OTT流传输客户端
技术领域
本发明涉及由多个重放设备对经流传输的媒体内容的重放。更具体而言，本发明涉及同步由多个重放设备对经网络流传输的OverTheTop(OTT)或其它呈现时间敏感媒体的媒体内容的重放。
背景技术
术语“流传输媒体”描述媒体在重放设备上的重放，其中媒体存储在服务器上并且在重放期间经网络持续地发送到重放设备。对于本讨论，媒体和/或编码媒体被定义为包括视频、音频、画面或可以被显示、播放或以某种其它形式被重放设备呈现的另一类型的呈现的作品的数据。通常，重放设备在重放期间任何给定的时间都在缓冲区中存储足量的媒体，以防止由于重放设备在接收到媒体的下一部分之前完成所有缓冲媒体的重放而造成重放的中断。自适应比特速率流传输或自适应流传输涉及实时地检测目前的流传输条件(例如，用户的网络带宽和CPU能力)并且相应地调整经流传输的媒体的质量。通常，源媒体以多个比特速率被编码并且重放设备或客户端依赖于可用资源在流传输不同编码之间切换。
自适应流传输方案通常使用或者由因特网工程任务组和万维网联盟作为RFC2616发布的超文本传输协议(HTTP)、或者由因特网工程任务组作为RFC2326发布的实时流传输协议(RTSP)，以在服务器和重放设备之间流传输媒体。HTTP是使得重放设备能够请求文件中的字节范围的无状态协议。HTTP被描述为无状态的，因为不要求服务器为了响应于从重放设备接收到的请求而记录关于请求信息的重放设备的状态或者重放设备所请求的字节范围的信息。RTSP是被用来控制流传输媒体服务器的网络控制协议。重放设备向流传输媒体的服务器发出控制命令，诸如“播放”和“暂停”，以控制媒体文件的重放。当RTSP被使用时，媒体服务器记录每个客户端设备的状态并且基于从客户端设备接收到的指令和客户端的状态确定要流传输的媒体。
在自适应流传输系统中，源媒体通常作为指向多个包含实际视频和音频数据的交替流的顶层索引文件被存储在媒体服务器上。每个流通常存储在一个或多个容器文件中。不同的自适应流传输方案通常使用不同的索引和媒体容器。由万维网联盟开发的同步多媒体集成语言(SMIL)被用来在几种自适应流媒体方案中创建索引，这些方案包括由位于华盛顿Redmond的微软公司开发的IIS平滑流传输(SmoothStreaming)和由位于加州SanJose的Adobe系统公司开发的Flash动态流传输(DynamicStreaming)。由位于加州Cupertino的Apple计算机公司开发的HTTP自适应比特速率流传输(AdaptiveBitrateStreaming)利用扩展M3U播放列表文件(.M3U8)来实现索引文件，扩展M3U播放列表文件是包含通常识别媒体容器文件的URI列表的文本文件。最常用的媒体容器格式是在MPEG-4部分14(即，ISO/IEC14496-14)中指定的MP4容器格式和在MPEG-2部分1(即，ISO/IEC标准13818-1)中指定的MPEG传送流(TS)容器。MP4容器格式用在IIS平滑流传输和Flash动态流传输中。TS容器用在HTTP自适应比特速率流传输中。
自适应比特速率流传输对于媒体内容在设备上的重放充分执行。但是，目前没有可行的途径来同步经流传输的内容在两个或更多个重放设备上的重放，使得内容在这两个或更多个设备上的呈现时间之间没有可辨别的差异。目前，同步设备的唯一途径是让用户手动控制在每个设备上重放的开始和停止来同步重放，这常常是不可能的或者至少是非常难以实现的。此外，OverTheTop(OTT)内容或者其它呈现时间敏感内容的利用自适应比特速率流传输和其它流传输过程的流传输变得越来越流行。OTT内容是媒体内容提供者交付但可能对内容不具有任何控制并且只可以照其被接收的原样提供内容的内容。OTT内容的最佳示例是现场广播。在现场广播期间，内容在其被接收到之后很短的时间就被实时地直接流传输到重放设备以播放。由于重放设备能力和设备的网络连接的差异，经流传输的内容在不同设备上的接收和重放时刻可能不同步。照此，手动同步甚至比对于在重放设备上同步被存储内容的重放更难。
当一个或多个设备彼此紧密靠近地执行重放时，同步的缺乏会是个问题，因为同步的缺乏会被观众注意到。例如，两个或更多个重放设备可以在餐馆内设置，以观看现场体育事件。如果重放不同步，则用户可以注意到设备之间的广播延迟。
发明内容
公开了根据本发明实施例的用于同步经流传输的OTT内容或其它时间敏感内容的重放的系统和方法。根据本发明的实施例，用于由重放设备执行的编码媒体重放的方法通过以下动作来执行。重放设备向网络时间提供者发送请求。响应于该请求，重放设备从网络时间提供者接收时间信息。重放设备利用接收到的时间信息在设备中设置重放时钟。为了提供内容流的重放，重放设备从流媒体提供者接收用于编码媒体流的流启动信息。流启动信息包括流开始时间。接着，重放设备接收编码媒体流。该流包括编码内容的帧。流的每个帧的呈现时间信息在重放设备中基于流启动信息被调整。
根据本发明的一些实施例，网络时间提供者是网络时间协议服务器，并且请求的发送和时间信息的接收是利用网络时间协议(NTP)执行的。此外，根据本发明的一些实施例，时间信息和/或开始时间以协调的世界时间提供。
根据本发明的一些其它实施例，网络时间提供者是本地时间服务器。根据这些实施例中的一些，本地时间服务器执行以下过程来获得时间信息。本地时间服务器向网络时间协议服务器发送对时间信息的请求。响应于该请求，本地时间服务器在该本地时间服务器中从网络时间协议服务器接收时间信息。接着，本地时间服务器可以接收来自重放设备的对时间信息的请求。接着，本地时间服务器根据从网络时间协议服务器接收到的定时信息生成用于重放设备的时间信息并且将该时间信息发送到重放设备。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的媒体流传输系统的网络图。
图2示出了执行用于提供根据本发明实施例的系统和方法的过程的重放设备部件的框图。
图3示出了执行用于提供根据本发明实施例的系统和方法的过程的服务器部件的框图。
图4示出了根据本发明一些实施例的经网络在设备之间发送的信息的时序图。
图5示出了根据本发明其它实施例的经网络在设备之间发送的信息的时序。
图6示出了根据本发明实施例的由重放设备执行的过程的流程图。
图7示出了根据本发明实施例的由流内容提供者执行的过程的流程图。
具体实施方式
现在转向附图，提供了用于同步由多个客户端对OTT内容的重放的系统和方法。具体地，本发明的实施例可以使用来自公共源的时间信息来设置各个重放设备中的重放时钟。接着，重放设备从媒体内容提供者接收指示重放开始的时间的开始时间信息。开始时间信息是利用来自公共源的时间信息确定的。接着，每个设备基于接收到的开始时间信息调整接收到的内容中的帧的呈现时间戳。
流传输系统体系架构
现在转向图1，示出了根据本发明实施例的自适应流传输系统。自适应流传输系统10包括被配置为将源媒体编码为多个备选流的源编码器12。在所示出的实施例中，源编码器是服务器。在其它实施例中，源编码器可以是包括处理器和足够资源以执行源媒体(包括但不限于视频、音频和/或子标题)的转码的任何处理设备。通常，源编码服务器12生成到包含流的多个容器文件的顶层索引，这些流当中至少多个是备选流。备选流是以不同方式编码相同媒体内容的流。在许多情况下，备选流以不同的最大比特速率编码媒体内容(诸如但不限于视频)。在多种实施例中，备选流以不同的分辨率和/或以不同的帧速率被编码。顶层索引文件和容器文件被上载到HTTP服务器14。接着，多种多样的重放设备可以使用HTTP或另一种适当的无状态协议经由诸如因特网的网络16来请求顶层索引文件和容器文件的部分。
时间服务器22是提供协调的世界时间(UTC)或等效信息的服务器。在所示出的实施例中，时间服务器22是网络时间协议(NTP)服务器或可以由第三方维护的等效系统。NTP的使用允许时间服务器22向设备提供时间信息，以允许各个设备中利用该时间信息被设置的内部时钟彼此在几十(10s)毫秒(ms)之内同步。
在所说明的实施例中，重放设备包括个人计算机18、CE播放器和移动电话20。在其它实施例中，重放设备可以包括消费者电子设备，诸如DVD播放器、Blu-ray播放器、电视机、机顶盒、视频游戏控制台、平板电脑以及能够经由HTTP连接到服务器并且重放编码媒体的其它设备。虽然在图1中示出了具体的体系架构，但是包括执行常规流传输并且不执行自适应比特速率流传输的系统的多种多样的体系架构当中的任何一种都可以被使用，这些体系架构使得重放设备能够根据本发明的实施例请求顶层索引文件和容器文件的部分。
如所说明的，一些重放设备，诸如用户计算机29，经由局域网(LAN)25连接到网络16。LAN25可以包括本地时间服务器27。本地时间服务器27从NTP服务器22接收时间信息并且基于从NTP服务器22接收到的时间信息生成本地时间信息。虽然被示为服务器，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本发明实施例的情况下，连接到LAN25的、可以提供时间信息的任何设备都可以被使用。本地时间服务器27的本地时间信息可以提供给连接到LAN25的重放设备，以确保所连接的设备之间更好的时间同步。当期望小于利用网络时间服务器22所实现的几十ms的同步时，连接到LAN25的本地时间服务器27的使用可以被使用。根据本发明实施例的网络时间服务器、重放设备和本地时间服务器在以下进一步讨论。
重放设备
用于提供根据本发明实施例的方法和系统的一些过程是由重放设备执行的。重放设备中可以执行根据本发明实施例的过程的相关部件在图2中示出。本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的情况下，重放设备可以包括为了简洁而被略去的其它部件。重放设备200包括处理器205、非易失性存储器210和易失性存储器215。处理器205是执行存储在易失性存储器215或非易失性存储器210中的指令以操纵存储在存储器中的数据的处理器、微处理器、控制器或者处理器、微控制器和/或控制器的组合。非易失性存储器210可以存储被用来将重放设备200配置为执行包括根据本发明实施例的过程的过程的处理器指令和/或用于被使用的过程的数据。在其它实施例中，重放设备软件和/或固件可以存储在适于特定应用的多种多样的非临时性计算机可读介质中的任何一种中。
服务器
用于提供根据本发明实施例的方法和系统的一些过程由HTTP服务器；源编码服务器；和/或本地和网络时间服务器执行。服务器中执行根据本发明实施例的过程的相关部件在图3中示出。本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的情况下，服务器可以包括为了简洁而被略去的其它部件。服务器300包括处理器305、非易失性存储器310和易失性存储器315。处理器305是执行存储在易失性存储器315或非易失性存储器310中的指令以操纵存储在存储器中的数据的处理器、微处理器、控制器或者处理器、微控制器和/或控制器的组合。非易失性存储器310可以存储被用来将服务器300配置为执行包括根据本发明实施例的过程的过程的处理器指令和/或用于被使用的过程的数据。在其它实施例中，服务器软件和/或固件可以存储在适于特定应用的多种多样的非临时性计算机可读介质中的任何一种中。虽然在图3中示出了具体的服务器，但是被配置为执行任意数量过程的多种多样的服务器中的任何一种都可以根据本发明实施例被使用。
重放同步
根据本发明的实施例，重放设备从公共源获得时间信息并且使用该时间信息设置设备的重放时钟。重放设备还从流内容提供者接收重放时间信息。接着，重放时间信息被用来基于重放时钟调整流中帧的呈现时间。由于重放时钟已基于来自公共源的时间信息被设置，因此在呈现之间应当有小于几十ms的延迟。根据本发明一些实施例的经网络在设备之间传递的消息和信息的时序图在图4中示出。
在图4中，设备包括第一重放设备、第二重放设备、媒体服务器和网络时间服务器。第一和第二重放设备是能够呈现经流传输的编码媒体内容的设备。媒体服务器是经网络向第一和第二重放设备提供经流传输的内容的系统。网络时间服务器是提供时间信息的时间服务器。根据一些实施例，时间信息是利用NTP提供的。此外，时间信息基于协调的世界时间(UTC)提供时间信息。
根据图4的时序图，第一重放设备向时间服务器发送对时间信息的请求405并且从该时间服务器接收响应于该请求的时间信息410。同样，第二重放设备向时间服务器发送对时间信息的请求415并且从该时间服务器接收响应于该请求的时间信息420。此外，媒体服务器也向时间服务器发送时间信息请求425并且从该时间服务器接收响应于该请求的时间信息430。根据一些实施例，这些交换是利用NTP执行的。但是，在不背离本发明实施例的情况下，用于执行这些消息交换的其它手段可以被使用。此外，本领域技术人员将认识到，设备不需要从相同的时间服务器接收时间信息，只要由不同时间服务器提供的时间信息是从公共源生成的就可以。本领域技术人员将认识到，由于连接到设备的网络的网络带宽和配置，一些延迟会在由时间服务器提供给各种设备的时间信息之间引入。
第一和第二重放设备使用接收到的时间信息来设置每个重放设备中的相应重放时钟。第一重放设备向媒体服务器发送对OTT内容或其它呈现时间敏感内容的请求435。媒体服务器向第一重放设备发送用于期望内容的编码媒体流的流启动信息440。类似地，第二重放设备向媒体服务器发送对相同的OTT内容或其它呈现时间敏感内容的请求445。媒体服务器向第二重放设备发送用于期望内容的编码媒体流的流启动信息450。根据一些实施例，流启动信息包括基于UTC的开始时间。
接着，媒体服务器开始向第一和第二重放设备中的每一个发送媒体内容流455和460。接着，第一和第二设备中的每一个基于流启动信息调整在媒体内容流中接收到的每一帧的呈现时间戳(PTS)。根据这些实施例中的一些，流中的开始时间将基于从UTC得出的重放时钟和开始时间的UTC。由于流的开始时间是从UTC得出的并且重放时钟得自UTC，因此，基于各种设备所接收的数据信息的差异，呈现之间的延迟将在几十ms。
在一些实施例中，可能期望让内容重放的同步包括小于几十ms的延迟。这可以是其中设备彼此靠近地提供内容重放的情况。根据本发明一些实施例的提供重放设备之间更大的同步的系统的时序图在图5中示出。
图5中的系统包括第一重放设备、第二重放设备、本地时间服务器、媒体服务器和网络时间服务器。第一和第二重放设备是能够呈现经流传输的编码媒体内容的设备并且这些设备中的每一个都连接到LAN。LAN包括本地时间服务器。本地时间服务器是向连接到LAN的设备提供时间信息的服务器。根据这些实施例，时间信息基于从网络时间服务器接收到的信息，如以下进一步解释的。媒体服务器是经网络向第一和第二重放设备提供经流传输的内容的系统。网络时间服务器是提供时间信息的时间服务器。根据一些实施例，时间信息是利用NTP提供的。此外，时间信息提供关于UTC指定的时间信息。
根据图4的时序图，本地时间服务器向网络时间服务器发送对时间信息的请求505，并且作为响应，从时间服务器接收时间信息510。媒体服务器也向该时间服务器发送时间信息请求515，并且作为对该请求的响应，从该时间服务器接收时间信息520。根据一些实施例，这些交换是利用NTP执行的。但是，在不背离本发明实施例的情况下，用于执行这些消息交换的其它手段可以被使用。此外，本领域技术人员将认识到，服务器不需要从相同的时间服务器接收时间信息，只要由不同时间服务器提供的时间信息是从公共源生成的就可以。本领域技术人员将认识到，由于连接到设备的网络的网络带宽和配置，一些延迟会在由时间服务器提供给各种设备的时间信息之间引入。
接着，本地时间服务器使用时间信息来生成被连接到LAN的重放设备使用的时间信息。第一重放设备向本地时间服务器发送对时间信息的请求525并且从本地时间服务器接收响应于该请求的时间信息530。同样，第二重放设备向本地时间服务器发送对信息的请求535并且从本地时间服务器接收响应于该请求的时间信息540。第一和第二重放设备使用接收到的时间信息设置每个设备中的相应重放时钟。因为时间信息是经LAN从本地服务器接收的，所以有较少的延迟被引入到时间信息中。因此，第一和第二重放设备的重放时钟将更紧密地同步。
为了开始重放，第一设备向媒体服务器发送对OTT内容或其它呈现时间敏感内容的请求545。媒体服务器向第一重放设备发送用于期望内容的编码媒体流的流启动时间550。类似地，第二设备向媒体服务器发送对相同的OTT内容或时间敏感内容的其它呈现的请求555。媒体服务器向第二重放设备发送用于期望内容的编码媒体流的流启动时间560。根据一些实施例中，流启动信息包括基于UTC的开始时间。
接着，媒体服务器开始向第一和第二重放设备中的每一个发送媒体内容流565和570。接着，第一和第二重放设备中的每一个基于流启动信息调整在媒体内容流中接收到的每一帧的呈现时间戳(PTS)。根据这些实施例中的一些，流中的开始时间将基于从接收自本地时间服务器的UTC信息得出的重放时钟以及基于开始时间的UTC。由于流的开始时间是从UTC得出的，并且重放时钟是从接收自本地时间服务器而不是网络时间服务器的UTC得出的，因此，呈现之间的延迟将通常小于以上参考图4所描述的系统的几十ms。这是因为，由于各个重放设备与LAN的本地时间服务器之间等待时间(latency)的缺乏，各个重放设备的内部时钟被更紧密地同步。
根据本发明一些实施例的由重放设备执行以提供同步重放的过程在图6中示出。过程600包括向时间提供者发送对时间信息的请求(605)。如参考图4和5所讨论的，时间提供者可以是(但不限于)网络时间服务器和/或本地时间服务器。设备从时间提供者接收时间信息(610)。时间信息优选地是基于UTC的。时间信息被重放设备用来设置媒体重放时钟(615)。
当重放设备重放OTT或其它呈现时间内容时，重放设备接收流启动信息(620)。根据一些实施例，流启动信息可以在所请求内容的顶层索引中或者连同某种其它类型的管理信息(诸如元数据等)一起提供。根据一些实施例，流启动信息包括基于UTC的开始时间。接着，重放设备接收媒体内容的流。当流被接收时，重放设备基于流启动信息和重放时钟调整每一帧的呈现时间信息(625)。呈现时间信息可以是帧的呈现时间戳(PTS)、用于帧的参考帧的PTS、或可以被用来确定帧可以被呈现的时间的任何其它信息。根据这些实施例中的一些，开始时间和重放时钟的时间被用来调整每一帧的PTS。特别地，从媒体服务器接收的开始时间与重放时钟之间的差异可以被用来调整每一帧的PTS。接着，流的重放开始(630)。
根据本发明实施例的由媒体服务器执行的、用于提供流启动时间信息的过程在图7中示出。过程700包括向网络时间提供者发送对时间信息的请求(705)。如参考图4和5所讨论的，时间提供者可以是(但不限于)网络时间服务器。媒体服务器从时间提供者接收时间信息(710)。时间信息优选地基于UTC。时间信息被媒体服务器用来确定流启动时间(715)。如以上所讨论的，流启动时间可以是基于UTC的开始时间。
接着，流启动时间被用来生成用于内容流的流启动信息(720)。当接收到对内容流的请求(725)时，流启动信息被提供给发出请求的重放设备(730)并且内容被流传输到重放设备(735)。
以上是对根据本发明的系统和方法的实施例的描述。预见到本领域其他技术人员将设计出侵犯如权利要求中或字面地或通过等同原则而阐述的本发明的备选系统。

Claims (19)

1.一种用于由重放设备执行的重放编码媒体的方法，包括：
从重放设备向网络时间提供者发送对时间信息的请求；
在重放设备中从网络时间提供者接收时间信息；
在重放设备中利用接收到的时间信息来设置重放时钟；
在重放设备中从流媒体提供者接收用于编码媒体流的流启动信息，其中流启动信息包括流开始时间；
在重放设备中接收所述编码媒体流，其中该流包括编码内容的多个帧；及
在重放设备中基于流启动信息调整所述流的所述多个帧中的每一帧的呈现时间信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中网络时间提供者是网络时间协议服务器，并且请求的发送和时间信息的接收是利用网络时间协议执行的。
3.如权利要求1所述的方法，其中时间信息以协调的世界时间提供。
4.如权利要求1所述的方法，其中开始时间以协调的世界时间提供。
5.如权利要求1所述的方法，其中网络时间提供者是本地时间服务器。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：
从本地时间服务器向网络时间协议服务器发送对时间信息的请求；
在本地时间服务器中从网络时间协议服务器接收时间信息；
接收来自重放设备的对时间信息的请求；
根据从网络时间协议服务器接收到的时间信息生成用于重放设备的时间信息；
将该时间信息发送到重放设备。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
从流媒体提供者向网络时间协议服务器发送对时间信息的请求；
在本地时间服务器中从网络时间协议服务器接收时间信息；
利用由流媒体提供者接收到的时间信息生成用于编码媒体流的流启动信息，其中流启动信息包括流开始时间；
由流媒体提供者从重放设备接收对编码重放的请求；
从流媒体提供者向重放设备发送包括流开始时间的流启动信息；及
从流媒体提供者向重放设备发送编码媒体流。
8.一种用于基于提供的开始时间来提供编码媒体的重放的重放设备，包括：
存储器；及
处理器，被配置为经由存储在存储器中的客户端应用来：
向网络时间提供者发送对时间信息的请求，
从网络时间提供者接收时间信息，
利用接收到的时间信息来设置重放设备中的重放时钟，
从流媒体提供者接收用于编码媒体流的流启动信息，其中流启动信息包括流开始时间，
接收编码媒体流，其中该流包括编码内容的多个帧，及
基于流启动信息在重放设备中调整所述流的所述多个帧中的每一帧的呈现时间信息。
9.如权利要求8所述的重放设备，其中网络时间提供者是网络时间协议服务器，并且请求的发送和时间信息的接收是利用网络时间协议执行的。
10.如权利要求8所述的重放设备，其中时间信息以协调的世界时间提供。
11.如权利要求8所述的重放设备，其中开始时间以协调的世界时间提供。
12.如权利要求8所述的重放设备，其中网络时间提供者是本地时间服务器。
13.如权利要求12所述的重放设备，其中本地时间服务器所提供的时间信息基于来自网络时间协议服务器的时间信息。
14.一种包含处理器指令的机器可读介质，其中处理器对所述指令的执行使该处理器执行用于基于提供的开始时间来提供编码媒体的重放的过程，该过程包括：
向网络时间提供者发送对时间信息的请求；
从网络时间提供者接收时间信息；
利用接收到的时间信息在重放设备中设置重放时钟；
从流媒体提供者接收用于编码媒体流的流启动信息，其中所述流启动信息包括流开始时间；
接收编码媒体流，其中该流包括编码内容的多个帧；及
基于流启动信息在重放设备中调整所述流的所述多个帧中的每一帧的呈现时间信息。
15.如权利要求14所述的包含处理器指令的机器可读介质，其中网络时间提供者是网络时间协议服务器，并且请求的发送和时间信息的接收是利用网络时间协议执行的。
16.如权利要求14所述的包含处理器指令的机器可读介质，其中时间信息以协调的世界时间提供。
17.如权利要求14所述的包含处理器指令的机器可读介质，其中开始时间以协调的世界时间提供。
18.如权利要求14所述的包含处理器指令的机器可读介质，其中网络时间提供者是本地时间服务器。
19.如权利要求18所述的包含处理器指令的机器可读介质，其中本地时间服务器所提供的时间信息基于来自网络时间协议服务器的时间信息。
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