CN1054155A - 家用收录放唱代码转换与还原系统 - Google Patents

Abstract

家用收录放唱代码转换与还原系统。本系统先 把有关家用收录放唱装置中的语音信息和音乐信息 转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其 书面符号来进行编码的代码，代码经发射(送)、接收、 转储后经合成还原出语音和音乐信息并显示它们的 书面符号。本系统既能让语音信息与音乐信息的主 要部分及其书面符号得以还原、又能使信息在时间轴 上的压缩比超过一个或两个数量级。因而能使广播 电台同时播发几十路(套)节目，或能使一盒C60磁 带存储约100小时的语音和音乐信息及其约140万 个书面符号，等等。可广泛用于广播、电视伴音、收录 放机、唱机等。

Description

本发明涉及信息处理技术，是有关家用收录放唱装置中使用的代码转换与还原系统。

这里所述的家用收录放唱装置是指，诸如收音机、电视伴音、图文电视伴音、磁带录音机、集成电路存储卡录音机、唱机、音响、电话、电子游戏机伴音等家用语音和音乐接收、传输、转储、处理装置。

这里所述的有关家用收录放唱装置中使用的代码转换与还原系统，是指为在上述装置中使用而开发的语音和音乐信息及其书面符号的代码转换与代码还原系统。

通常的语音和音乐的广播、有线发送传输、以及家用的收录放唱设备中，语音和音乐信息在信道或在磁带、唱片等转储体里，是以信息的信号参量（如幅度、频率或A/D转换后的二进制数据）来代表的，都要占据一定的信道频带或载体频带宽度。但是，不论信道与载体宽度如何，单从时间座标轴上考察语音与音乐信息变化量，据我们的抽样统计表明：就语音信息的主要部分音节或音乐信息的主要部分音阶而言，每秒钟平均约变化4个（次）。例如，通常的调幅广播接收机，在检波后频带约4kHz左右，调频广播接收机在鉴频后频带可做到15kHz左右，但它们都是每秒平均约传输处理4个语音音节或音乐音阶。其它的如广播发射、磁带或唱片放音等过程也都是大约平均每秒4个音节或音阶。而平均每秒4个音节或音阶恰巧符合人耳的听觉生理要求。因此，到达信宿的语音与音乐信息的主要部分音节或音阶的变化速率与信道或载体的频带基本无关，这样大大影响了在单位信道或载体频带在单位时间内语音和音乐信息的传输或转储量。

本发明的目的是为了从根本上改变这种状态，使语言和音乐信息在单位时间内，根据不同的信道频带宽度以数量级的倍数增加传输率，或根据不同的载体频带以数量级的倍数增加转储容量，并可同时传输或转储了音节或音阶的书面符号信息。让信息的传输率尽可能逼近信道容量或转储载体容量的极限。

现结合图1总述本发明的主要方法。从语音信息的主要部分是音节和声调，音乐信息的主要部分是音阶、节奏这个前提出发，把语音提取为一个个包含声调等因素的音节，把音乐提取为一个个包含音长等因素的音阶。因为这些音节或音阶一般不会超过几万个，所以可把它们编码，转换成每个音节或音阶只占几位或几十位的二进制代码。按频次排序后每个代码只有十几位长。每个代码是一个音节或音阶的语音或音乐信息的代表，而不是该语音和音乐信息的信号参量，并且由于每个音节或音阶都有书面符号，因而转换出的代码是信息的音形统一代表，这就是所述的按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码。例如，把“rén  lèi”这两个语音音节转换成“10”“101”两个代码，这两个代码不仅代表了“rén  lèi”这两个音节，还代表了这两个音节的书面符号“人类”。把“do  mi”这两个音阶转换成两个代码“1000”“1010”即代表了“do  mi”两个音阶，又代表了这两个音阶的书面符号“13”。

本发明是，先把要在家用收录放唱装置中传递、转储、处理的语音信息（1）和音乐信息（3）以及语音和音乐的书面符号（2），经过语音识别或键盘或间接识别语音的字符光电扫描识别等装置（4）转换成如前述的，按语音音节或音乐音阶并能包含它们的书面符号进行编码的语音和音乐的代码集（5）（以下可简称代码），使信息在时间上得以压缩后经过广播电视无线发射（6）至收音机、电视伴音、图文电视伴音等无线接收（7），或者经过家用语音和音乐的有线发送（8）至电话等家用语音和音乐的有线接收（9），或者经过录入磁带（10）至录音录像磁带（11）至磁带放出，或者经过录入集成电路存储卡（13）至集成电路存储卡（14）至集成电路存储卡读出（15），或者经录入唱片（16）至唱片（17）至从唱片放出（18）等传输、转储过程，然后再把语音和音乐代码（19）经语音合成器（20）或音乐发生器（21）合成还原出语音信息和音乐信息（22），并同时显示语音音节和音乐音阶的书面符号（23），使信息在时间上得以扩展后到达信宿。

现再结合图2总述本发明的主要装置。家用收录放唱代码转换与还原系统，主要由代码转换装置与还原装置组成，代码转换装置主要由语音识别部件（24）、键盘（25）、可间接进行语音识别的光电扫描识别部件（26）、内存储器（27）、磁盘（28）、外存用磁带及其接口（29）、微处理器（30）以及供发射（送）、传输、转储的接口组成，本装置把语音和音乐转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码，代码通过发射（送）、传输、转储的接口供发射（送）、传输、转储用;代码还原装置主要由微处理器（46）、语音参数库（47）、语音合成器（48）、音乐发生器（49）、书面符号发生器（50）、内存储器（51）、低放及扬声部件（52）、书面符号显示部件（53）、以及无线接收部件或有线接收部件或磁带或集成电路存储卡或唱片及其各自的接口组成，在装置中接收、传输、转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，代码经合成还出语音和音乐信息及它们的书面符号。

下面再参照图2分别说明本发明。

（一）、为使语音和音乐代码的无线接收能够实现，先要有一种供无线发射用的代码转换装置，它主要由语音识别部件（24）、键盘（25）、可间接进行语音识别的光电扫描识别部件（26）、内存储器（27）、磁盘（28）、外存用磁带及其接口（29）、微处理器（30）、无线发射接口（31）组成，本装置把语音和音乐转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码，代码一个一个地排队进入存储器，然后集中通过无线发射接口（31）供无线发射用，完成信息在时间上的压缩。

（二）、为使语音和音乐代码的有线接收能够实现，先要有一种供有线发送用的代码转换装置，它主要由语音识别部件（24）、键盘（25）、可间接进行语音识别的光电扫描识别部件（26）、内存储器（27）、磁盘（28）、外存用磁带及其接口（29）、微处理器（30）、有线发送接口（32）组成，本装置把语音和音乐转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码，代码一个一个地排队进入存储器，然后集中通过有线发送接口（32）供有线发送用，完成信息在时间上的压缩。

（三）、为使语音和音乐代码的磁带录音、放音能够实现，先要有一种录入磁带用的代码转换装置，它主要由语音识别部件（24）、键盘（25）、可间接进行语音识别的光电扫描识别部件（26）、内存储器（27）、磁盘（28）、外存用磁带及其接口（29）、微处理器（30）、录入磁带接口（33）组成，本装置把语音和音乐转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码，在装置中传输，转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，代码一个一个的排队进入存储器，然后集中通过录入磁带接口（33）供录入磁带用，完成信息在时间上的压缩。

（四）、为使语音和音乐代码的集成电路存储卡录音机放音能够实现，先要有一种录入集成电路存储卡的代码转换装置，它主要由语音识别部件（24）、键盘（25）、可间接进行语音识别的光电扫描识别部件（26）、内存储器（27）、磁盘（28）、外存用磁带及其接口（29）、微处理器（30）、录入集成电路存储卡接口（34）组成，本装置把语音和音乐转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码，在装置中传输，转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，代码一个一个地排队存入内存储器，然后集中通过录入集成电路存储卡接口（34）供录入集成电路存储卡用，完成信息在时间上的压缩。

（五）、为使语音和音乐代码的唱片放音能够实现，先要有一种录入唱片的代码转换装置，它主要由语音识别部件（24）、键盘（25）、可间接进行语音识别的光电扫描识别部件（26）、内存储器（27）、磁盘（28）、外存用磁带及其接口（29）、微处理器（30）、录入唱片接口（35）组成，本装置把语音和音乐转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码，在装置中传输，转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，代码一个一个地排队存入内存储器，然后集中通过录入唱片接口（35）供录入唱片用，完成信息在时间上的压缩。

上述（一）至（五）项构成本发明的代码转换部分。

（六）接收代码广播及电视的代码无线接收还原装置，主要由调幅、调频收音，电视伴音、图文电视伴音等无线接收部件（36）、无线接收接口（41）、微处理器（46）、语音参数库（47）、语音合成器（48）、音乐发生器（49）、书面符号发声器（50）、内存储器（51）、低放及扬声部件（52）、书面符号显示部件（53）组成，在装置中接收、传输、转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，无线接收接口（41）把无线接收部件（36）接收并经检波、鉴频等处理的代码送至内存储器，把代码从内存中一个一个地取出送至合成部件，经合成还原出语音和音乐信息及它们的书面符号，完成信息在时间上的扩展。

（七）接收代码有线发送的代码有线接收还原装置，主要由电话等语音和音乐有线接收部件（37）、有线接收接口（42）、微处理器（46）、语音参数库（47）、语音合成器（48）、音乐发生器（49）、书面符号发声器（50）、内存储器（51）、低放及扬声部件（52）、书面符号显示部件（53）组成，在装置中接收、传输、转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，有线接收接口（42）把有线接收部件（37）接收并处理的代码送至内存储器，把代码从内存中一个一个地取出送至合成部件，经合成还原出语音和音乐信息及它们的书面符号，完成信息在时间上的扩展。

（八）使用代码磁带的录放音机、录放像伴音代码还原装置由录音、录像磁带（38）、录放音或录放像机部件及磁带接口（43）、微处理器（46）、语音参数库（47）、语音合成器（48）、音乐发生器（49）、书面符号发声器（50）、内存储器（51）、低放及扬声部件（52）、书面符号显示部件（53）组成，在装置中传输、转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，磁带（38）中的代码经录放音或录放像部件及磁带接口（43）送至内存储器，把代码从内存中一个一个地取出送至合成部件，经合成还原出语音和音乐信息及它们的书面符号，完成信息在时间上的扩展。

（九）使用集成电路存储卡录放音机的代码还原装置由集成电路存储卡（39）集成电路存储卡接口（44）、微处理器（46）、语音参数库（47）、语音合成器（48）、音乐发生器（49）、书面符号发声器（50）、内存储器（51）、低放及扬声部件（52）、书面符号显示部件（53）组成，在装置中传输、转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，集成电路存储卡（39）中的代码经集成电路存储卡接口（44）送至内存储器，把代码从内存中一个一个地取出送至合成部件，经合成还原出语音和音乐信息及它们的书面符号，完成信息在时间上的扩展。

（十）使用代码唱片的唱机代码还原装置由唱片（40）、唱机部件及其接口（45）、微处理器（46）、语音参数库（47）、语音合成器（48）、音乐发生器（49）、书面符号发声器（50）、内存储器（51）、低放及扬声部件（52）、书面符号显示部件（53）组成。在装置中传输、转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，唱片（40）中的代码经唱机部件及接口（45）送至内存储器，把代码从内存中一个一个地取出送至合成部件，经合成还原出语音和音乐信息及它们的书面符号，完成信息在时间上的扩展。

上述（六）至（十）项构成本发明的代码还原部分。

（十一）关于家用收录放唱代码转换与还原系统中所用的代码磁带（38），可以是普通盒式磁带也可以是普通盘式磁带，可以是录音带也可以是录像带，其主要特征是磁带上录制的是按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码。

（十二）关于家用收录放唱代码转换与还原系统中所用的集成电路存储卡（39）是由集成电路存储器与印板等元件组成的卡，其主要特征是卡上录制的是按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码。

（十三）关于家用收录放唱代码转换与还原系统中所用的唱片（40），可以是普通的唱片，也可以是激光唱片，其主要特征是唱片上录制的是按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码。

上述（十一）项至（十三）项是本发明代码转储的不同介质。

关于还原语音用的语音参数库（47），是包括根据不同使用要求所有要还原的语音音节的模拟人类发声器官的多种参数数据库。有多种方法来实现，常用“10级线性预测编码”、“残差信号激励的线性预测编码”或其它方法实现。

关于还原音乐用的音乐发生器（49），可以是包含根据不同使用要求所有要还原的音阶的音阶发生器，也可以是类似语音合成的方法来实现的音乐参数数据库。

关于在语音和音乐还原时可同时显示这些语音和音乐的书面符号的书面符号发生器（50），是根据所有要还原的语音和音乐信息的书面符号的字符发生器。如果是同一音节或音阶的不同书面符号可由其代码的不同来区分。

本发明的完整实施可如图2所示，但也可以按实际需要确定其规模，进行部分实施。

下面给出一个较小部分的实施例。本实施例主要用于代码磁带的语音和音乐信息的合成还原。结构框图参见图3。它由语音和音乐代码磁带（54）、磁带录音机部件（55）、内存储器（56）、磁带接口（57）、语音参数库（58）、微处理器（59）、音乐发生器（61）、低放（62）、扬声器（63）等组成。本实施例中内存储器（56）采用较大容量片子（32k字节），以便一次存放较多的语音与音乐代码。所用的语音和音乐的代码磁带（54）是用具有较好录放频率特性的盒式磁带，在本发明的录放磁带代码转换装置上制作出来的已录入语音和音乐代码的磁带。所用的磁带接口（57）是读磁带接口，它硬件与软件相结合来跟上述录入磁带代码转换装置中的录入磁带方式相一致，本实施例中用的是频率调制记录法。语言参数库（58）采用“10级线性预测编码”技术来处理汉语一千二百多个音节，原始语音经3.4kHz的反混迭滤波，再经8K采样，12bit  A/D转换得到数字化语音信号，然后解LPC参数，再将算出的各帧LPC参数进行量化编码，最后将量化编码数据按不同帧的要求组成连续字节并与语音音节地址表相对应写入ROM。语音合成器采用现成适用于PLC技术的（TMS5220）单片合成器。音乐发生器采用市售现成片子。该实施例工作流程参见图4。上电后读出一段语音与音乐代码磁带上的代码，经磁带接口电路完成整形与电平转换，送给微处理器存入内存储器暂存。微处理器再把代码一个一个地从内存中取出来，经查对，如果是语音代码就对语音参数库寻址取出该语音PLC参数，送到语音合成器进行语音合成后输出，如果是音乐代码就经译码后送到音乐发生器产生音乐后输出。语音合成器和音乐发生器的输出经过低放后推动扬声器发声。如此循环一直到把内存中语音或音乐代码取完后，再读下一段磁带……。

本发明把语音和音乐信息转换成简单代码经传输，转储后再合成复原，既能使语音与音乐信息的主要部分得以还原，又使信息得到高度压缩，以数量级的差别提高单位时间内、单位信道频带或单位载体频带内的语音和音乐信息传输或转储量。例如，调幅广播及接收机频带（单边）按4000周波/S算，语音信息变化量平均按4个音节/S算，信道频带除以每秒信息量（音节）：4000周波/S÷4个音节/S，其商为每个信息（音节）为1000周波。（音乐信息类似上面计算不再重复。）现有技术已可做到平均每周波代表一个二进制数据，那么每个信息的1000位与其代码的20位（为了计算的方便且定为每个代码20位）的比值是50。换言之，语音和音乐信息在时间轴上被压缩了约50倍。如果是调频广播及接收，其信道传输率可提高至通常的150倍以上。对于普通的磁带，其录放频响带宽若取4000周波/S，那么有类同上面的计算结果，磁带存储的语音和音乐信息在时间轴上压缩了约50倍，故载体容量提高了约50倍。并且由于每个语音或音乐代码自身携带了它的书面符号信息，可在语音、音乐合成还原的同时，显示出其书面符号，能使音形统一。显然，本发明已使家用收录放唱系统中语音和音乐信息的主要部分的传输率，逼近信道容量或载体容量的极限，因而具有本质性的进步。比如，在广播电台的一个节目频带上，可同时播出几路（套）乃至几十路（套）可听可视（书面符号）的节目供选择使用。在一盒普通的C60磁带上可存储约100小时的语音和音乐信息，并同时存储了这些信息的大约140万个书面符号。本发明能广泛用于广播、收录放机、唱机等。

附图说明：

图1是家用收录放唱代码转换与还原系统示意框图。其中（1）是语音信息、（2）是语音和音乐的书面符号、（3）是音乐信息、（4）是语音识别或键盘或能间接识别语音的光电扫描识别等组成的代码转换部件、（5）是转换后的语音和音乐代码、（6）是广播、电视等无线发射、（7）是收音机、电视伴音、图文电视伴音等无线接收、（8）是电话等家用语音和音乐的有线发送、（9）是电话等家用语音和音乐的有线接收。（10）是录入磁带、（11）是录音录像磁带、（12）是从磁带放出、（13）是录入集成电路存储卡、（14）是集成电路存储卡、（15）是从集成电路存储卡读出、（16）是录入唱片、（17）是唱片、（18）是从唱片放出、（19）是经过传输或转储后的语音和音乐代码、（20）是语音合成器、（21）是音乐发生器、（22）是经合成还原出的语音信息和音乐信息（23）是同时显示语音音节和音乐音阶的书面符号。

图2是家用收录放唱代码转换与还原系统的各种装置示意结构图。其中（24）是语音识别部件、（25）是键盘、（26）是间接进行语音识别的光电扫描部件、（27）是内存储器、（28）是磁盘、（29）是外存用的磁带机及其接口、（30）是微处理器、（31）是无线发射接口、（32）是有线发送接口、（33）是录入磁带接口、（34）是录入集成电路存储卡接口、（35）是录入唱片接口、（36）是收音、电视伴音、图文电视伴音等无线接收部件、（37）是电话等有线接收部件、（38）是录音录像磁带、（39）是集成电路存储卡、（40）是唱片、（41）是无线接收接口、（42）是有线接收接口、（43）是录放音或录放像部件及其接口、（44）是集成电路存储卡接口、（45）是唱机部件及接口、（46）是微处理器、（47）是语音参数库、（48）是语音合成器、（49）是音乐发生器、（50）是书面符号发生器、（51）是内存储器、（52）是低放及扬声部件、（53）是书面符号显示部件。

图3是一个实施例结构框图。其中（54）是代码磁带、（55）是磁代录音机部件、（56）是内存储器、（57）是磁带接口、（58）是语音参数库、（59）是微处理器、（60）是语音合成器、（61）是音乐发生器、（62）是低放、（63）是扬声器。

图4是一个实施例的工作流程图。

Claims (16)

1、一种家用收录放唱代码转换与还原系统，其特征在于，先把要在家用收录放唱装置中传递、转储、处理的语言信息(1)和音乐信息(3)以及语音和音乐的书面符号(2)，经过语音识别或键盘或者是能间接识别语音的字符光电扫描识别等装置(4)、转换成为按语音音节或音乐音阶并能包含它们的书面符号进行编码的语音和音乐的代码集(5)(以下可简称代码)，使信息在时间上得以压缩后经过广播、电视无线发射(6)至收音机、电视伴音、图文电视伴音等无线接收(7)，或者经过家用语音和音乐的有线发送(8)至电话等家用语音和音乐的有线接收(9)，或者经过录入磁带(10)至录音录像磁带(11)至磁带放出，或者经过录入集成电路存储卡(13)至集成电路存储卡(14)至集成电路存储卡读出(15)，或者经录入唱片(16)至唱片(17)至从唱片放出(18)等传输、转储过程，然后再把语音和音乐代码(19)经语音合成器(20)或音乐发生器(21)合成还原出语音信息和音乐信息(22)，并同时显示语音音节和音乐音阶的书面符号(23)，使信息在时间上得以扩展后到达信宿。

2、一种家用收录放唱代码转换与还原系统，其特征在于，主要由代码转换装置与还原装置组成，代码转换装置主要由语音识别部件（24）、键盘（25）、可间接进行语音识别的光电扫描识别部件（26）、内存储器（27）、磁盘（28）、外存用磁带及其接口（29）、微处理器（30）以及供发射（送）、传输、转储的接口组成，本装置把语音和音乐转换成按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码，代码通过发射（送）、传输、转储的接口供发射（送）、传输、转储用;代码还原装置主要由微处理器（46）、语音参数库（47）、语音合成器（48）、音乐发生器（49）、书面符号发生器（50）、内存储器（51）、低放及扬声部件（52）、书面符号显示部件（53）、以及无线接收部件或有线接收部件或磁带或集成电路存储卡或唱片及其各自的接口组成，在装置中接收、传输、转储的是按语音和音乐的音节或音阶为单位，并包含其书面符号来进行编码的代码，代码经合成还出语音和音乐信息及它们的书面符号。

3、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于广播、电视等无线发射代码转换装置时，所用的接口是无线发射接口（31）。

4、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于有线发送代码转换装置时，所用的接口是有线发送接口（32）。

5、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于录入磁带代码转换装置时，所用接口是录入磁带接口（33）。

6、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于录入集成电路存储卡代码转换装置时，所用的接口是录入集成电路存储卡接口（34）。

7、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于录入唱片代码转换装置时，所用的接口是录入唱片接口（35）。

8、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于广播及电视等无线接收还原装置时，所述的无线接收部件及其接口是调幅、调频收音、电视伴唱、图文电视伴音等无线接收部件（36）及无线接收接口（41）。

9、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于电话等有线接收还原装置时，所述的有线接收部件及其接口是电话等语音和音乐有线接收部件（37）及有线接收接口（42）。

10、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于代码磁带录放音、录放像伴音的还原装置时，所述的磁带及其接口是录音、录像磁带（38）和录放音或录放像机部件及磁带接口（43）。

11、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于集成电路存储卡录放音机代码还原装置时，所述的集成电路存储卡及其接口是集成电路存储卡（39）和集成电路存储卡接口（44）。

12、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是当用于唱片代码还原装置时，所述的唱片及其接口是普通唱片或激光唱片（40）和唱机及唱片接口（45）。

13、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是所用的录音磁带或录像磁带录制的是按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码。

14、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是所用的集成电路存储卡是由集成电路存储器及印板等组成，录制的是按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码。

15、根据权利要求1、2所述的系统，其特征是所用的普通唱片或激光唱片录制的是按语音和音乐的音节或音阶为单位并包含其书面符号来进行编码的代码。

16、根据权利要求1、2所述，特征是有相同技术目的部分实施。

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