CN109348291B - 一种基于运动分析的全景视频码流分发方法和系统 - Google Patents

一种基于运动分析的全景视频码流分发方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于运动分析的全景视频码流分发方法和系统。本发明方法根据人眼一般集中关注运动物体的特点,利用视频码流携带的运动信息,预测人眼关注点移动轨迹,完成对全景视频拼接的多路码流进行自适应分发。从而在不影响观众的观看效果的同时,提升全景视频播放的流畅度。

Description

一种基于运动分析的全景视频码流分发方法和系统
技术领域
本发明涉及视频分发技术领域,尤其涉及一种基于运动分析的全景视频码流分发方法和系统。
背景技术
构成全景视频的每一帧图像均为大分辨率的全景图图像,它的生成需要大量的计算工作。而全景视频相比全景图,增加了一个新的时间维度。因此,计算量和数据量都将会是数十倍于全景图,这对硬件系统的处理能力和软件系统的工作效率都是极大的挑战。而当全景视频的码流进行分发传输时,对网络的带宽将形成极大地压力,对带宽极其有限的移动网络,更是极大地挑战。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种基于运动分析的全景视频码流分发方法,旨在解决现有技术全景视频码流分发传输带宽压力大的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种基于运动分析的全景视频码流分发方法,所述方法包括:
S1,判断是否存在时长不小于两个时间窗的全景视频码流没有分发,根据判断结果以及预设的重分析参数,进行码流分发;
S2,对码流中携带的视角范围在[视觉角度上限,视觉角度下限限]内的全景视频码流进行运动趋势分析;
S3,根据运动趋势分析结果及预设的加速变量,采用相应的方法进行全景视频码流分发。
本发明实施例的另一目的在于提出一种基于运动分析的全景视频码流分发系统。所述系统包括:
第一码流分发装置,用于判断是否存在时长不小于两个时间窗的全景视频码流没有分发,根据判断结果以及预设的重分析参数,进行码流分发;
码流运动趋势分析装置,用于对码流中携带的视角范围在[视觉角度上限,视觉角度下限]内的全景视频码流进行运动趋势分析;
第二码流分发装置,用于根据运动趋势分析结果及预设的加速变量,采用相应的方法进行全景视频码流分发。
本发明的有益效果
本发明提出一种基于运动分析的全景视频码流分发方法和系统。本发明方法根据人眼一般集中关注运动物体的特点,利用视频码流携带的运动信息,预测人眼关注点移动轨迹,完成对全景视频拼接的多路码流进行自适应分发。从而在不影响观众的观看效果的同时,提升全景视频播放的流畅度。
附图说明
图1是本发明优选实施例一种基于运动分析的全景视频码流分发方法流程图;
图2是图1中步骤S1的详细方法流程图;
图3是图1中步骤S2的详细方法流程图;
图4是图3中步骤S22的详细方法流程图;
图5是图1中步骤S3的详细方法流程图;
图6是本发明优选实施例一种基于运动分析的全景视频码流分发系统结构图;
图7是图6中第一码流分发装置的详细结构图;
图8是图6中码流运动趋势分析装置的详细结构图;
图9是图8中运动趋势分析模块的详细结构图;
图10是图6中第二码流分发装置的详细结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解,此处所描写的具体实施例,仅仅用于解释本发明,并不用以限制本发明。
本发明提出一种基于运动分析的全景视频码流分发方法和系统。本发明方法根据人眼一般集中关注运动物体的特点,利用视频码流携带的运动信息,预测人眼关注点移动轨迹,完成对全景视频拼接的多路码流进行自适应分发。从而在不影响观众的观看效果的同时,提升全景视频播放的流畅度。
实施例一
图1是本发明优选实施例一种基于运动分析的全景视频码流分发方法流程图;所述方法包括:
S1,判断是否存在时长不小于两个时间窗的全景视频码流没有分发,根据判断结果以及预设的重分析参数,进行码流分发。
图2是图1中步骤S1的详细方法流程图;包括:
S11:如果存在时长在两个时间窗及以上的全景视频码流没有分发,则进入S12;否则,则直接发送剩余时间内拼接全景视频的各路码流,然后结束。
S12:如果note=1,则发送当前时间窗内拼接全景视频的各路码流,同时发送该时间窗内视觉角度上限
Figure BDA0001868701450000031
视觉角度下限
Figure BDA0001868701450000032
然后进入S2;否则,直接进入S2。
其中,t表示当前时间窗序号;note表示重分析参数,初始值为1,用于标志是否需要更新视觉角度后对全景视频码流进行运动分析。
S2,对码流中携带的视角范围在
Figure BDA0001868701450000033
内的全景视频码流进行运动趋势分析。
图3是图1中步骤S2的详细方法流程图;包括:
S21:将当前时间窗当前视角范围
Figure BDA0001868701450000034
内的全景视频码流划入待分析集合;
S22:对待分析集合内的码流进行运动趋势分析;
图4是图3中步骤S22的详细方法流程图;包括:
Step221:如果存在帧内预测帧,则将该帧内预测帧作为定位帧;否则找到当前时间窗内具有最多帧内预测块的帧作为定位帧。
Step222:首先将位于定位帧后第一个P帧核心中心区域且运动矢量非零的帧间预测块,划入运动块集合;接着对运动集合内块,依据其运动方向进一步归类;再接着根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势。
所述“核心中心区域”,可以依据图像分辨率,以图像中点为中心点删除上下左右一定比例的块行块列,剩余的中间块即为“核心中心区域”。
所述“依据其运动方向进一步归类”具体以上下左右四分类举例说明,实际操作可以依据全景模型如柱形、球形、多面体等情况减少或者增加运动分类的数量。上下左右四分类:
ψu={block||mvx|*k<|mvy|且mvy<0}、ψd={block||mvx|*k<|mvy|且mvy>0}、
ψl={block||mvy|*k<|mvx|且mvx>0}、ψr={block||mvy|*k<|mvx|且mvx<0};
ψu、ψd、ψl、ψr分别表示上分类、下分类、左分类、右分类集合;mvx、mvy分别表示块block运动矢量的x轴分量、y轴分量;k表示比列系数,一般k≥2。
所述“根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势”具体可细分为“简化确定法”、“多层确定法”。
“简化确定法”:首先找到分类集合中集合内块的数量最多、第二多的集合;接着判定如果第二多的集合内块数量远远小于最多的集合内块数量,则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为块数量最多集合对应的方向。
“多层确定法”:首先使用“简化确定法”,初步判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第一方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个Step222的执行;接着,在当前时间窗内找到第二个定位帧,用同样的方法,判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第二方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个Step222的执行;再接着判断第一方向和第二方向是否相同,如果相同则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为第一方向,如果不相同则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个Step222的执行。
S3,根据运动趋势分析结果及预设的加速变量,采用相应的方法进行全景视频码流分发。
图5是图1中步骤S3的详细方法流程图;包括:
S31:如果存在一致运动趋势且fast=0,则优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure BDA0001868701450000042
下限
Figure BDA0001868701450000043
设置note=0,然后重回S1;否则如果存在一致运动趋势且fast=1,则进入S32;否则如果不存在一致运动趋势,则按照普通模式分发下一个时间窗内拼接全景视频的各路码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回S1。
其中,fast表示加速变量,可由使用者自行设定,若使用者倾向于算法的处理速度,则令加速变量为1;若注重运动分析的准确度,则令加速变量为0。
S32:优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗。
S33:判断下一个时间窗拼接全景视频的码流是否存在,若不存在,则结束;若存在,则进入S34。
S34:再接着判定当前时间窗内是否存在帧内预测帧,如果不存在,则继续优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回S33;如果存在则,则同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure BDA0001868701450000051
下限
Figure BDA0001868701450000052
然后重回S2。
实施例二
图6是本发明优选实施例一种基于运动分析的全景视频码流分发系统结构图;所述系统包括:
第一码流分发装置,用于判断是否存在时长不小于两个时间窗的全景视频码流没有分发,根据判断结果以及预设的重分析参数,进行码流分发。
码流运动趋势分析装置,用于对码流中携带的视角范围在
Figure BDA0001868701450000053
内的全景视频码流进行运动趋势分析。
第二码流分发装置,用于根据运动趋势分析结果及预设的加速变量,采用相应的方法进行全景视频码流分发。
图7是图6中第一码流分发装置的详细结构图;包括
第一判断处理模块,用于判断如果存在时长在两个时间窗及以上的全景视频码流没有分发,则进入重分析参数判断处理模块;否则,则直接发送剩余时间内拼接全景视频的各路码流,然后结束。
重分析参数判断处理模块,用于判断如果note=1,则进入第一码流发送处理模块;否则,直接进入码流运动趋势分析装置。
其中,t表示当前时间窗序号;note表示重分析参数,初始值为1,用于标志是否需要更新视觉角度后对全景视频码流进行运动分析。
第一码流发送处理模块,用于发送当前时间窗内拼接全景视频的各路码流,同时发送该时间窗内视觉角度上限
Figure BDA0001868701450000055
视觉角度下限
Figure BDA0001868701450000056
然后进入第二码流分发装置;
图8是图6中码流运动趋势分析装置的详细结构图;包括:
视频码流待分析划分模块,用于将当前时间窗当前视角范围
Figure BDA0001868701450000057
内的全景视频码流划入待分析集合;
运动趋势分析模块,用于对待分析集合内的码流进行运动趋势分析;
图9是图8中运动趋势分析模块的详细结构图;包括:
帧内预测帧判断处理模块,用于判断如果存在帧内预测帧,则将该帧内预测帧作为定位帧;否则找到当前时间窗内具有最多帧内预测块的帧作为定位帧。
一致运动趋势判定处理模块,用于首先将位于定位帧后第一个P帧核心中心区域且运动矢量非零的帧间预测块,划入运动块集合;接着对运动集合内块,依据其运动方向进一步归类;再接着根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势。
所述“核心中心区域”,可以依据图像分辨率,以图像中点为中心点删除上下左右一定比例的块行块列,剩余的中间块即为“核心中心区域”。
所述“依据其运动方向进一步归类”具体以上下左右四分类举例说明,实际操作可以依据全景模型如柱形、球形、多面体等情况减少或者增加运动分类的数量。上下左右四分类:
ψu={block||mvx|*k<|mvy|且mvy<0}、ψd={block||mvx|*k<|mvy|且mvy>0}、
ψl={block||mvy|*k<|mvx|且mvx>0}、ψr={block||mvy|*k<|mvx|且mvx<0};
ψu、ψd、ψl、ψr分别表示上分类、下分类、左分类、右分类集合;mvx、mvy分别表示块block运动矢量的x轴分量、y轴分量;k表示比列系数,一般k≥2。
所述“根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势”具体可细分为“简化确定法”、“多层确定法”。
“简化确定法”:首先找到分类集合中集合内块的数量最多、第二多的集合;接着判定如果第二多的集合内块数量远远小于最多的集合内块数量,则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为块数量最多集合对应的方向。
“多层确定法”:首先使用“简化确定法”,初步判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第一方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个一致运动趋势判定处理模块的执行;接着,在当前时间窗内找到第二个定位帧,用同样的方法,判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第二方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个一致运动趋势判定处理模块的执行;再接着判断第一方向和第二方向是否相同,如果相同则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为第一方向,如果不相同则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个一致运动趋势判定处理模块的执行。
图10是图6中第二码流分发装置的详细结构图。包括:
第二码流发送处理模块,用于判断如果存在一致运动趋势且fast=0,则优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure BDA0001868701450000061
下限
Figure BDA0001868701450000062
设置note=0,然后重回第一码流分发装置;否则如果存在一致运动趋势且fast=1,则进入优先分发模块;否则如果不存在一致运动趋势,则按照普通模式分发下一个时间窗内拼接全景视频的各路码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回第一码流分发装置。
其中,fast表示加速变量,可由使用者自行设定,若使用者倾向于算法的处理速度,则令加速变量为1;若注重运动分析的准确度,则令加速变量为0。
优先分发模块,用于优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗。
码流存否判断处理模块,用于判断下一个时间窗拼接全景视频的码流是否存在,若不存在,则结束;若存在,则进入第三码流发送处理模块。
第三码流发送处理模块,用于再接着判定当前时间窗内是否存在帧内预测帧,如果不存在,则继续优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回码流存否判断处理模块;如果存在则,则同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure BDA0001868701450000071
下限
Figure BDA0001868701450000072
然后重回码流运动趋势分析装置。
本领域的普通技术人员可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关硬件来完成的,所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,所述的存储介质可以为ROM、RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于运动分析的全景视频码流分发方法,其特征在于,所述方法包括:
S1,判断是否存在时长不小于两个时间窗的全景视频码流没有分发,根据判断结果以及预设的重分析参数,进行码流分发,包括:
S11:如果存在时长在两个时间窗及以上的全景视频码流没有分发,则进入S12;
S12:如果note=1,则发送当前时间窗内拼接全景视频的各路码流,同时发送该时间窗内视觉角度上限
Figure FDA0002799443580000011
视觉角度下限
Figure FDA0002799443580000012
然后进入S2;否则,直接进入S2;
其中,t表示当前时间窗序号;note表示重分析参数,初始值为1,用于标志是否需要更新视觉角度后对全景视频码流进行运动分析;
S2,对码流中携带的视角范围在[视觉角度上限,视觉角度下限]内的全景视频码流进行运动趋势分析,包括:
S21:将当前时间窗当前视角范围
Figure FDA0002799443580000013
内的全景视频码流划入待分析集合;
S22:对待分析集合内的码流进行运动趋势分析,具体为:
Step221:如果存在帧内预测帧,则将该帧内预测帧作为定位帧;否则找到当前时间窗内具有最多帧内预测块的帧作为定位帧;
Step222:首先将位于定位帧后第一个P帧核心中心区域且运动矢量非零的帧间预测块,划入运动块集合;接着对运动集合内块,依据其运动方向进一步归类;再接着根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势;
所述核心中心区域,依据图像分辨率,以图像中点为中心点删除上下左右一定比例的块行块列,剩余的中间块即为“核心中心区域”;
所述对运动集合内块,依据其运动方向进一步归类,包括上下左右四分类,具体为:
ψu={block||mvx|*k<|mvy|且mvy<0}、ψd={block||mvx|*k<|mvy|且mvy>0}、
ψl={block||mvy|*k<|mvx|且mvx>0}、ψr={block||mvy|*k<|mvx|且mvx<0}
ψu、ψd、ψl、ψr分别表示上分类、下分类、左分类、右分类集合;mvx、mvy分别表示块block运动矢量的x轴分量、y轴分量;k表示比列系数,k≥2;
所述“根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势”具体可细分为“简化确定法”、“多层确定法”,具体为:
“简化确定法”:首先找到分类集合中集合内块的数量最多、第二多的集合;接着判定如果第二多的集合内块数量远远小于最多的集合内块数量,则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为块数量最多集合对应的方向,
“多层确定法”:首先使用“简化确定法”,初步判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第一方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个Step222的执行;接着,在当前时间窗内找到第二个定位帧,用同样的方法,判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第二方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个Step222的执行;再接着判断第一方向和第二方向是否相同,如果相同则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为第一方向,如果不相同则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个Step222的执行;
S3,根据运动趋势分析结果及预设的加速变量,采用相应的方法进行全景视频码流分发,包括:
S31:如果存在一致运动趋势且fast=0,则优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure FDA0002799443580000021
下限
Figure FDA0002799443580000022
设置note=0,然后重回S1;否则如果存在一致运动趋势且fast=1,则进入S32;否则如果不存在一致运动趋势,则按照普通模式分发下一个时间窗内拼接全景视频的各路码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回S1;
其中,fast表示加速变量,由使用者自行设定,若使用者倾向于算法的处理速度,则令加速变量为1;若注重运动分析的准确度,则令加速变量为0;
S32:优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗;
S33:判断下一个时间窗拼接全景视频的码流是否存在,若不存在,则结束;若存在,则进入S34;
S34:再接着判定当前时间窗内是否存在帧内预测帧,如果不存在,则继续优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回S33;如果存在,则同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure FDA0002799443580000023
下限
Figure FDA0002799443580000024
然后重回S2。
2.一种基于运动分析的全景视频码流分发系统,其特征在于,所述系统包括:
第一码流分发装置,用于判断是否存在时长不小于两个时间窗的全景视频码流没有分发,根据判断结果以及预设的重分析参数,进行码流分发,包括:
第一判断处理模块,用于判断如果存在时长在两个时间窗及以上的全景视频码流没有分发,则进入重分析参数判断处理模块;
重分析参数判断处理模块,用于判断如果note=1,则进入第一码流发送处理模块;否则,直接进入码流运动趋势分析装置;
其中,t表示当前时间窗序号;note表示重分析参数,初始值为1,用于标志是否需要更新视觉角度后对全景视频码流进行运动分析;
第一码流发送处理模块,用于发送当前时间窗内拼接全景视频的各路码流,同时发送该时间窗内视觉角度上限
Figure FDA0002799443580000031
视觉角度下限
Figure FDA0002799443580000032
然后进入第二码流分发装置;
码流运动趋势分析装置,用于对码流中携带的视角范围在[视觉角度上限,视觉角度下限]内的全景视频码流进行运动趋势分析,包括:
视频码流待分析划分模块,用于将当前时间窗当前视角范围
Figure FDA0002799443580000033
内的全景视频码流划入待分析集合;
运动趋势分析模块,用于对待分析集合内的码流进行运动趋势分析,包括:
帧内预测帧判断处理模块,用于判断如果存在帧内预测帧,则将该帧内预测帧作为定位帧;否则找到当前时间窗内具有最多帧内预测块的帧作为定位帧;
一致运动趋势判定处理模块,用于首先将位于定位帧后第一个P帧核心中心区域且运动矢量非零的帧间预测块,划入运动块集合;接着对运动集合内块,依据其运动方向进一步归类;再接着根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势;
所述核心中心区域,依据图像分辨率,以图像中点为中心点删除上下左右一定比例的块行块列,剩余的中间块即为“核心中心区域”;
所述对运动集合内块,依据其运动方向进一步归类,包括上下左右四分类,具体为:
ψu={block||mvx|*k<|mvy|且mvy<0}、ψd={block||mvx|*k<|mvy|且mvy>0}、
ψl={block||mvy|*k<|mvx|且mvx>0}、ψr={block||mvy|*k<|mvx|且mvx<0};
ψu、ψd、ψl、ψr分别表示上分类、下分类、左分类、右分类集合;mvx、mvy分别表示块block运动矢量的x轴分量、y轴分量;k表示比列系数,k≥2;
所述“根据归类后的分布特点,判定当前视频在当前时间窗是否存在一致运动趋势”具体可细分为“简化确定法”、“多层确定法”,具体为:
“简化确定法”:首先找到分类集合中集合内块的数量最多、第二多的集合;接着判定如果第二多的集合内块数量远远小于最多的集合内块数量,则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为块数量最多集合对应的方向;
“多层确定法”:首先使用“简化确定法”,初步判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第一方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个一致运动趋势判定处理模块的执行;接着,在当前时间窗内找到第二个定位帧,用同样的方法,判定是否存在一致运动趋势,如果存在则记为第二方向,如果不存在则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个一致运动趋势判定处理模块的执行;再接着判断第一方向和第二方向是否相同,如果相同则判定存在一致运动趋势,一致运动方向即为第一方向,如果不相同则直接判定不存在一致运动趋势,完成整个一致运动趋势判定处理模块的执行;
第二码流分发装置,用于根据运动趋势分析结果及预设的加速变量,采用相应的方法进行全景视频码流分发,包括:
第二码流发送处理模块,用于判断如果存在一致运动趋势且fast=0,则优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure FDA0002799443580000041
下限
Figure FDA0002799443580000042
设置note=0,然后重回第一码流分发装置;否则如果存在一致运动趋势且fast=1,则进入优先分发模块;否则如果不存在一致运动趋势,则按照普通模式分发下一个时间窗内拼接全景视频的各路码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回第一码流分发装置;
其中,fast表示加速变量,可由使用者自行设定,若使用者倾向于算法的处理速度,则令加速变量为1;若注重运动分析的准确度,则令加速变量为0;
优先分发模块,用于优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗;
码流存否判断处理模块,用于判断下一个时间窗拼接全景视频的码流是否存在,若不存在,则结束;若存在,则进入第三码流发送处理模块;
第三码流发送处理模块,用于再接着判定当前时间窗内是否存在帧内预测帧,如果不存在,则继续优先分发一致运动方向的下一个时间窗内视频码流,将当前时间窗设置为下一个时间窗,然后重回码流存否判断处理模块;如果存在,则同时发送上述时间窗内视觉角度上限
Figure FDA0002799443580000051
下限
Figure FDA0002799443580000052
然后重回码流运动趋势分析装置。
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