CN115604474A - 基于5g数据传输系统的高清无线视频传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，涉及5G数据视频传输设备技术领域，包括集中数据处理中心、5G视频数据单元、4G视频数据单元和视频拍摄装置，集中数据处理中心连接有5G视频数据单元，5G视频数据单元连接有4G视频数据单元，5G视频数据单元设置有视频拍摄装置，4G视频数据单元设置有视频拍摄装置，在需要提取视频时，仅仅需要确定视频所处的时间段，并将补充帧的视频内容补充至关键帧内，即可获得原始视频文件，提高了视频在传输过程中的清晰度，通过将5G网络基站和4G网络基站分级的方式，可以对偏僻的位置进行良好的覆盖管理效果，并且相较于完全5G覆盖的方式，合理节约了成本。

Description

基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备

技术领域

本发明涉及5G数据视频传输设备技术领域，具体为基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备。

背景技术

近年来，随着物联网、深度学习和人工智能等技术的迅速发展，智能交通监控技术已经在社会生活的方方面面展现出巨大的实际应用价值，为了更好地维护城市的交通秩序，交通部门在城市道路上安装了许多监控设备，并接入了城市交通管理中心，由于云计算、大数据以及人工智能的综合应用，目前在国内一些城市已经可以实现一定程度上的自动化交通管理。

根据中国专利号为“CN110087041B”公开的一种基于5G基站的视频数据处理及传输方法，包括：选取采集合集，将该采集集合中的视频传感器接入作为雾节点的5G基站；通过该雾节点获取该传感器采集的视频数据，并压缩为传输数据；将该传输数据直接传送或通过与该雾节点通信连接的其他雾节点传输至云数据中心，提供了一种用于5G基站的雾计算交通监控视频传输系统。通过在5G基站上实现交通摄像头接入管理、视频分析处理以及基站间协作传输，使得大量交通摄像头的视频数据能够以较低的延迟接入云数据中心，进而减少交通监控任务的响应时间，本发明的实例部署于已有的5G基站上，不需要额外增设网络设备，不改变交通视频接入网络的拓扑结构，具有较高的实际应用价值。

上述专利文件中针对5G数据传输系统存在以下问题：

问题一，上述专利文件中通过5G基站上实现交通摄像头接入管理、视频分析处理以及基站间协作传输，使得大量交通摄像头的视频数据能够以较低的延迟接入云数据中心，进而减少交通监控任务的响应时间，但是该种视频传输的压缩视频文件的处理方式在压缩视频分辨率的基础上实现对视频内容的压缩，该种压缩的方式传输视频文件时，视频内容的细节会有损失，现在的城市视频管理中对视频内容的清晰度提出了较高的要求。

问题二，现有的基于5G数据传输的高清无线视频传输设备，需要建立相应的5G网络基站进行使用，但是5G网络对软硬件的要求更高，并且5G网络基站信号覆盖范围较小，设备芯片的技术要求较高，在城市内进行普及化的方式铺设5G网络基站和设备，所需要的成本较高，在一些中小型城市以及城市郊区较为偏僻的地方难以达到普及。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，解决了：

1、视频数据在传输的过程中视频细节丢失，通过将原始视频分解为关键帧和补充帧进行处理，提高了视频在传输过程中的清晰度。

3、通过将5G网络基站和4G网络基站混用的方式，按照视频信息内容进行视频区域划分，合理的控制了城市视频化管理的建设成本。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，所述视频压缩处理方法包括：

Sp1、视频数据存储，视频拍摄装置将拍摄的视频上传至5G视频数据单元和4G视频数据单元内将未经处理的视频进行存储，并分别对每个视频拍摄装置上传的视频进行编号；

Sp2、视频帧数分解，5G视频数据单元和4G视频数据单元将视频拍摄装置拍摄的视频按照时间顺序分解为不同帧数的图片；

Sp3、将视频划分为提取帧和补充帧，5G视频数据单元和4G视频数据单元按照等时间间距的方式依次在不同帧数的图片中依次选取出视频的关键帧，并将视频中每个关键帧之间的视频补充帧依次按照顺序提取出来；

Sp4、视频关键帧和补充帧进行编号，5G视频数据单元和4G视频数据单元按照时间的顺序将关键帧和补充帧依次进行编号；

Sp5、通过关键帧生成新的压缩视频，5G视频数据单元和4G视频数据单元将视频关键帧提取出来后，按照时间和编号顺序生成新录像视频，并将补充帧的内容进行存储；

Sp6、新生成的压缩视频进行上传，4G视频数据单元将提取出的新视频上传至5G视频数据单元，5G视频数据单元将自身生成的新录像视频和4G视频数据单元上传的新录像视频打包传送至集中数据处理中心；

基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于，所述视频解码处理方法包括：

S1、导出需要压缩的视频片段，在集中数据处理中心调取出视频拍摄装置拍摄的一个时间段的视频；

S2、选取需要解码的视频，将步骤S1中选取出的视频进行播放，并选取出其中需要单独进行解码的时间片段；

S3、分解待解码视频的帧数的编码，将需要单独进行解码的视频时间片段的片头至片尾的视频关键帧的编号进行提取，并按照时间的顺序进行排列；

S4、按照编码时间顺序提取补充帧，根据步骤S3中关键帧的编码，识别出该视频片段具体为哪个视频拍摄装置所拍摄的，并在该对应的5G视频数据单元和4G视频数据单元中选取出分别位于步骤S3中关键帧之间的补充帧；

S5、将该段视频片段的关键帧和补充帧进行合并，将步骤S4中获得的补充帧按照时间的顺序填充至步骤S3中的关键帧之间，生成该段视频的原始视频；

S6、还原该段视频，将还原好的原始视频通过集中数据处理中心进行处理。

优选的，所述集中数据处理中心连接有5G视频数据单元，所述5G视频数据单元连接有4G视频数据单元，所述5G视频数据单元设置有视频拍摄装置，所述4G视频数据单元设置有视频拍摄装置，且视频拍摄装置将拍摄的视频分别上传至相对应的5G视频数据单元或者4G视频数据单元，所述视频拍摄装置与5G视频数据单元和4G视频数据单元之间通过移动数据网进行连接。

优选的，所述5G视频数据单元包括信号传递模块，所述信号传递模块一端连接有5G天线，另一端连接有5G射频收单元和5G射频发单元，5G射频收单元和5G射频发单元连接有存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口。

优选的，所述4G视频数据单元包括信号传递模块，信号传递模块一端连接有4G天线，另一端连接有4G射频收单元和4G射频发单元，4G射频收单元和4G射频发单元连接有存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口。

优选的，所述5G视频数据单元和4G视频数据单元设置有基带模块，且存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口设置在基带模块内，且视频处理芯片设置有视频帧处理程序。

有益效果

本发明提供了基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备。具备以下有益效果：

1、视频数据在传输的过程中视频细节不会丢失，通过将原始视频分解为关键帧和补充帧进行处理，并进行编码，在对视频文件进行上传时，将关键帧生成的视频文件进行上传，减少了视频文件的数据大小，同时可以减小视频文件传输时的数据压力，便于对数据进行传输，同时通过抽取视频帧的方式对文件进行压缩，并不会降低视频的细节，在需要提取视频时，仅仅需要确定视频所处的时间段，并将补充帧的视频内容补充至关键帧内，即可获得原始视频文件，提高了视频在传输过程中的清晰度。

2、通过将5G网络基站和4G网络基站分级的方式，在城市情况较为复杂的地方设置5G网络基站和视频拍摄装置，在城市较为偏僻的位置设置有4G网络基站和视频拍摄装置，通过5G网络基站和视频拍摄装置可以对城市情况较为复杂的地方进行视频管理，4G网络基站和视频拍摄装置可以对城市较为偏僻的位置进行管理。

3、利用4G网络基站覆盖范围广成本较为便宜的特点，可以对偏僻的位置具有良好的覆盖管理效果，并且相较于完全5G覆盖的方式节约了成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的5G视频数据单元结构图；

图3为本发明的4G视频数据单元结构图；

图4为本发明的视频压缩处理方法流程示意图；

图5为本发明的视频解码处理方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例一：

如图1-5所示，基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于，视频压缩处理方法包括：

Sp1、视频数据存储，视频拍摄装置将拍摄的视频上传至5G视频数据单元和4G视频数据单元内将未经处理的视频进行存储，并分别对每个视频拍摄装置上传的视频进行编号，如将其中一个4G视频数据单元编号为a，且每个4G视频数据单元或5G视频数据单元编号不相同，如编号为a的4G视频数据单元所连接的视频拍摄装置拍摄的视频分别编号为1a、2a、3a、4a…na；

Sp2、视频帧数分解，5G视频数据单元和4G视频数据单元将视频拍摄装置拍摄的视频按照时间顺序分解为不同帧数的图片，如国内设备通常采用的视频制式为P制式，50Hz，所以将IPC的视频制式改为N制式，60Hz就可以达到30帧了，视频制式可以从默认的50Hz改为60Hz保存并重启设备，当视频拍摄装置拍摄的视频为60Hz时，每秒的视频有30张图像，本步骤中是对视频每一帧的图像均进行分解；

Sp3、将视频划分为提取帧和补充帧，5G视频数据单元和4G视频数据单元按照等时间间距的方式依次在不同帧数的图片中依次选取出视频的关键帧，并将视频中每个关键帧之间的视频补充帧依次按照顺序提取出来，拍摄的视频原始状态下为30帧时，可以设置为每隔2帧取一个关键帧，如一个两秒的视频有60帧的图像，则第1、4、7、10、13…58帧为关键帧，同时第2和3、5和6、8和9…59和60分别各位一组补充帧；

Sp4、视频关键帧和补充帧进行编号，5G视频数据单元和4G视频数据单元按照时间的顺序将关键帧和补充帧依次进行编号，如将其中一个4G视频数据单元编号为a，编号为a的4G视频数据单元所连接的视频拍摄装置拍摄的视频分别编号为1a、2a、3a、4a…na时，对关键帧的编号可以为1Ga、2Ga、3Ga、4Ga…nGa,且每一组补充帧的编号可以为1Ba、2Ba、3Ba、4Ba…nBa,使得每一个关键帧和补充帧的编号是有序的且不同的；

Sp5、通过关键帧生成新的压缩视频，5G视频数据单元和4G视频数据单元将视频关键帧提取出来后，按照时间和编号顺序生成新录像视频，并将补充帧的内容进行存储，如将其中一个4G视频数据单元编号为a，编号为a的4G视频数据单元所连接的视频拍摄装置拍摄的视频分别编号为1a、2a、3a、4a…na时，对关键帧的编号可以为1Ga、2Ga、3Ga、4Ga…nGa,且每一组补充帧的编号可以为1Ba、2Ba、3Ba、4Ba…nBa,将1Ga、2Ga、3Ga、4Ga…nGa合成新的视频文件，且新视频文件的帧数为每秒10帧；

Sp6、新生成的压缩视频进行上传，4G视频数据单元将提取出的新视频上传至5G视频数据单元，5G视频数据单元将自身生成的新录像视频和4G视频数据单元上传的新录像视频打包传送至集中数据处理中心，如将其中一个4G视频数据单元编号为a，编号为a的4G视频数据单元所连接的视频拍摄装置拍摄的视频分别编号为1a、2a、3a、4a…na时，且每隔m帧取一个关键帧，对关键帧的编号可以为1Ga、2Ga、3Ga、4Ga…nGa,且每一组补充帧的编号可以为1Ba、2Ba、3Ba、4Ba…nBa,将1Ga、2Ga、3Ga、4Ga…nGa合成新的视频文件，且新视频文件的帧数为原先视频的1/m+1；

基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于，视频压缩处理方法包括：

S1、导出需要压缩的视频片段，在集中数据处理中心或者5G视频数据单元和4G视频数据单元调取出视频拍摄装置拍摄的一个时间段的视频,在某些情况下需要对一个视频片段进行具体分析，如在交通事故处理，警方调取监控破案取证时，需要进行取证调查；

S2、选取需要解码的视频，将步骤S1中选取出的视频进行播放，并选取出其中需要单独进行解码的时间片段，需要对某个时间段t内的视频进行详细分析时，可以选取一个视频的时间段T,且时间段t属于在时间段T之内；

S3、分解待解码视频的帧数的编码，将需要单独进行解码的视频时间片段的片头至片尾的视频关键帧的编号进行提取，并按照时间的顺序进行排列，待解码视频是由关键帧组成的，分析识别出该段视频的关键帧编码如是在3Ga、4Ga…nGa、n+1Ga这个范围内的；

S4、按照编码时间顺序提取补充帧，根据步骤S3中关键帧的编码，识别出该视频片段具体为哪个视频拍摄装置所拍摄的，并在该对应的5G视频数据单元和4G视频数据单元中选取出分别位于步骤S3中关键帧之间的补充帧，根据关键帧编码3Ga、4Ga…nGa、n+1Ga，若该段视频的原始视频是每隔m帧取一个关键帧，则每个关键帧之间存在的补充帧组还有m个图像帧，且m个图像帧之间按时间顺序进行排列；

S5、将该段视频片段的关键帧和补充帧进行合并，将步骤S4中获得的补充帧按照时间的顺序填充至步骤S3中的关键帧之间，生成该段视频的原始视频，当关键帧的编号为3Ga、4Ga…nGa、n+1Ga,且每个关键帧对应的补充帧的编号可以为2Ba、3Ba、4Ba…nBa、n+1Ba，在将关键帧和补充帧与视频信息进行合并后获得的视频帧数为2Ba、3Ga、3Ba、4Ga、4Ba…nGa、nBa、n+1Ga、n+1Ba，且每个补充帧2Ba、3Ba、4Ba…nBa、n+1Ba的内部包含m个图像；

S6、还原该段视频，将还原好的原始视频通过集中数据处理中心进行处理，将帧数为2Ba、3Ga、3Ba、4Ga、4Ba…nGa、nBa、n+1Ga、n+1Ba合成为新的视频，并将新的视频传送至需要的用户端。

视频数据在传输的过程中视频细节不会丢失，通过将原始视频分解为关键帧和补充帧进行处理，并进行编码，在对视频文件进行上传时，将关键帧生成的视频文件进行上传，减少了视频文件的数据大小，同时可以减小视频文件传输时的数据压力，便于对数据进行传输，同时通过抽取视频帧的方式对文件进行压缩，并不会降低视频的细节，通过抽取关键帧的方式，直接生成新的压缩后的视频，并且不需要对视频画面的分辨率进行压缩处理，常规的处理需要如像素空间冗余：在同一图像(帧)内，相近像素之间的差别很小，甚至是相同的,于是我们有可能用一个特定大小的像素矩阵来表示相邻的像素，编码冗余：不同像素出现的概率不同，于是我们便有可能为出现概率高的像素分配尽量少的字节，对出现概率低的像素分配尽量多的字节，该类压缩方式会使得画面出现失真的情况，现如今如交通和视频治安管理时，需要清晰可靠的视频作为取证材料，但是常规的压缩会影响画面的质量，给公共场所的视频监督带来工作难度，在需要提取视频时，仅仅需要确定视频所处的时间段，并将补充帧的视频内容补充至关键帧内，即可获得原始视频文件，不会对画面的质量造成影响，提高了视频在传输过程中的清晰度。

具体实施例一：

如图1-2所示，本发明中的集中数据处理中心、5G视频数据单元、4G视频数据单元和视频拍摄装置，集中数据处理中心连接有5G视频数据单元，5G视频数据单元连接有4G视频数据单元，5G视频数据单元设置有视频拍摄装置，4G视频数据单元设置有视频拍摄装置，且视频拍摄装置将拍摄的视频分别上传至相对应的5G视频数据单元或者4G视频数据单元，视频拍摄装置与5G视频数据单元和4G视频数据单元之间通过移动数据网进行连接，在进行城市管理时，5G视频数据单元、4G视频数据单元分别分布在城市中人口流动密度不同的区域，5G视频数据单元可以设置在人口较为密集的城市中心地带或者商业娱乐地带，这些区域的特点是所需要收集的数据量较大，利用5G网络容量大、时延低、网络操作与实际操作紧密结合的特点可以对这些数据量较大的区域进行处理，可以有效地应对较小的区域内设置有较为密集的视频拍摄装置，同时在人口较为稀少的城市郊区地带或者工业生产地带，可以利用4G网络覆盖面广，能够有效减少运营商在基站的投入，节省资金的同时对人口较为稀少的城市郊区地带或者工业生产地的视频拍摄装置进行处理，同时5G网络容量大、时延低的特点可以对多个4G视频数据单元的信息进行处理。

5G视频数据单元包括信号传递模块，信号传递模块一端连接有5G天线，另一端连接有5G射频收单元和5G射频发单元，5G射频收单元和5G射频发单元连接有存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口，5G视频数据单元的存储模块可以为硬件的存储设备或者采用云存储的方式，5G视频数据单元可以与4G视频数据单元和集中数据处理中心进行通信连接，5G视频数据单元可以作为中间传递数据的设备，将偏远位置的4G视频数据单元的视频信息传递至集中数据处理中心。

4G视频数据单元包括信号传递模块，信号传递模块一端连接有4G天线，另一端连接有4G射频收单元和4G射频发单元，4G射频收单元和4G射频发单元连接有存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口，4G视频数据单元的存储模块可以为硬件的存储设备或者采用云存储的方式，4G视频数据单元可以与5G视频数据单元和集中数据处理中心进行通信连接，相邻的4G视频数据单元和5G视频数据单元之间相互保持数据的互通，便于将偏远位置的4G视频数据单元的数据依次传递至集中数据处理中心。

5G视频数据单元和4G视频数据单元设置有基带模块，且存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口设置在基带模块内，且视频处理芯片设置有视频帧处理程序，将视频转换为视频帧的方式现有的技术方案，5G视频数据单元和4G视频数据单元设置有视频处理芯片，具有独立处理数据的能力，视频处理芯片为MS1824多功能视频处理器。

通过将5G网络基站和4G网络基站分级使用的方式，在城市情况较为复杂的地方设置5G网络基站和视频拍摄装置，在城市较为偏僻的位置设置有4G网络基站和视频拍摄装置，通过5G网络基站和视频拍摄装置可以对城市情况较为复杂的地方进行视频管理，4G网络基站和视频拍摄装置可以对城市较为偏僻的位置进行管理，在进行城市管理时，可以单独设置一个总的集中数据处理中心，在不同的区或者街道根据人口流动量设置相对应的5G网络基站和4G网络基站，同时利用4G网络基站覆盖范围广成本较为便宜的特点，可以对偏僻的位置具有良好的覆盖管理效果，并且相较于完全5G覆盖的方式节约了成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于，所述视频压缩处理方法包括：

Sp1、视频数据存储，视频拍摄装置将拍摄的视频上传至5G视频数据单元和4G视频数据单元内将未经处理的视频进行存储，并分别对每个视频拍摄装置上传的视频进行编号；

Sp2、视频帧数分解，5G视频数据单元和4G视频数据单元将视频拍摄装置拍摄的视频按照时间顺序分解为不同帧数的图片；

Sp3、将视频划分为提取帧和补充帧，5G视频数据单元和4G视频数据单元按照等时间间距的方式依次在不同帧数的图片中依次选取出视频的关键帧，并将视频中每个关键帧之间的视频补充帧依次按照顺序提取出来；

Sp4、视频关键帧和补充帧进行编号，5G视频数据单元和4G视频数据单元按照时间的顺序将关键帧和补充帧依次进行编号；

Sp5、通过关键帧生成新的压缩视频，5G视频数据单元和4G视频数据单元将视频关键帧提取出来后，按照时间和编号顺序生成新录像视频，并将补充帧的内容进行存储；

Sp6、新生成的压缩视频进行上传，4G视频数据单元将提取出的新视频上传至5G视频数据单元，5G视频数据单元将自身生成的新录像视频和4G视频数据单元上传的新录像视频打包传送至集中数据处理中心；

基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于，所述视频压缩处理方法包括：

S1、导出需要压缩的视频片段，在集中数据处理中心调取出视频拍摄装置拍摄的一个时间段的视频；

S2、选取需要解码的视频，将步骤S1中选取出的视频进行播放，并选取出其中需要单独进行解码的时间片段；

S3、分解待解码视频的帧数的编码，将需要单独进行解码的视频时间片段的片头至片尾的视频关键帧的编号进行提取，并按照时间的顺序进行排列；

S4、按照编码时间顺序提取补充帧，根据步骤S3中关键帧的编码，识别出该视频片段具体为哪个视频拍摄装置所拍摄的，并在该对应的5G视频数据单元和4G视频数据单元中选取出分别位于步骤S3中关键帧之间的补充帧；

S5、将该段视频片段的关键帧和补充帧进行合并，将步骤S4中获得的补充帧按照时间的顺序填充至步骤S3中的关键帧之间，生成该段视频的原始视频；

S6、还原该段视频，将还原好的原始视频通过集中数据处理中心进行处理。

2.基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，包括集中数据处理中心、5G视频数据单元、4G视频数据单元和视频拍摄装置，其特征在于，所述集中数据处理中心连接有5G视频数据单元，所述5G视频数据单元连接有4G视频数据单元，所述5G视频数据单元设置有视频拍摄装置，所述4G视频数据单元设置有视频拍摄装置，且视频拍摄装置将拍摄的视频分别上传至相对应的5G视频数据单元或者4G视频数据单元，所述视频拍摄装置与5G视频数据单元和4G视频数据单元之间通过移动数据网进行连接。

3.根据权利要求2所述的基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于：所述5G视频数据单元包括信号传递模块，所述信号传递模块一端连接有5G天线，另一端连接有5G射频收单元和5G射频发单元，5G射频收单元和5G射频发单元连接有存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口。

4.根据权利要求2所述的基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于：所述4G视频数据单元包括信号传递模块，所述信号传递模块一端连接有4G天线，另一端连接有4G射频收单元和4G射频发单元，4G射频收单元和4G射频发单元连接有存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口。

5.根据权利要求3-4所述的基于5G数据传输系统的高清无线视频传输设备，其特征在于：所述5G视频数据单元和4G视频数据单元设置有基带模块，且存储模块和视频处理芯片、以太网接口和RS422接口设置在基带模块内，且视频处理芯片设置有视频帧处理程序。

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