CN1226354A - 数字数据和节目指南信息的处理 - Google Patents

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Abstract

从表示多个节目的一输入的分组数据流产生表征分组数据流的一个节目。从该多个节目选择的包括所希望的节目的节目内容数据分组被标识(33;45;47)。形成适于对于标识的数据组进行标识和拼接的压缩节目特定信息(CPSI)(115,110)。产生的 CPSI和标识的数据组被形成为一个数据流。还从分组数据的数据流中提取节目特定信息数据组和节目内容数据组,并且存储(95,90)在一个存储介质(105)上。

Description

数字数据和节目指南信息的处理
本发明涉及数字信号处理，特别涉及用于恢复节目内容的节目特定信息的形成以及该信息在存储的数字视频数据中的插入。
在视频信号处理和存储的应用场合，通常是对数字视频数据编码，以使之符合已知标准的要求。一种广泛使用的标准是MPEG2(运动图象专家组)图象编码标准，下称“MPEG标准”。MPEG标准包括系统编码部分(ISO/IEC13818-1,1994年6月10日)和视频编码部分(ISO/IEC13818-2,1995年1月20日)，下面分别称为“MPEG系统标准”和“MPEG视频标准”。编码为MPEG标准的视频数据是处于分组数据流的形式，该数据流一般包括多个节目信道的内容(例如信道1-125)。例如，为了使得解码器能够解码分组的数据流并且恢复所选节目信道的视频数据的内容以进行显示，必须包括对所选节目信道的单独数据分组进行标识和拼接。
这种MPEG标准规定了节目特定信息(PSI)，用于对单独的数据分组进行识别和拼接，以恢复所选节目信道的内容。该PSI包括可用户定义的信息以及必备的信息成分，并且定义其包括足够的信息以实现对于包括分组数据流的所有节目信道的数据内容进行恢复。而且，这种PSI被结合在分组的数据流中。这样既增加了存储该数据流所需的存储容量，也降低了传送节目内容所用的通信带宽。如此说来，该PSI代表了一个附加的编码额外开销。
PSI的额外开销的程度取决于包括在该PSI中的数据量(该PSI的大小)和在分组数据流之内的PSI的重复频率。最低的限度是，该PSI需要包括足够的信息来实现对于包括该分组数据流的所有节目信道的数据内容进行恢复。在分组数据流中的PSI的最小的重复频率受到所希望的系统操作延迟特性的限制。例如，解码器需要最新的PSI来实现由电视观众所指令的节目频道的改变。结果是，最小的PSI重复频率是由电视观众所能容忍的对于频道改变命令的响应延迟(滞后)的意愿所限制。这是根据本发明的系统旨在解决的问题。
发明人已经认识到，在某些应用中希望降低由PSI所添加的额外开销。例如在一个容量受限的数字存储应用中，降低存储在存储介质上的PSI的规模以及在该存储介质上PSI的重复次数是有益的。在其它的视频信号处理应用中，希望减小该PSI的规模，以便允许更频繁地重复该PSI，并由此降低节目内容的恢复的延滞。此外，产生的PSI应该与所选存储介质的操作特性和用户的需要相吻合。
发明人已经进一步认识到，最好以一种格式把PSI记录在存储介质上，该格式使得错误地把一个节目的PSI用于要求不同恢复参数的第二个节目的内容恢复的情况降低到最少。当存储介质被用于存储从不同分组数据流得到的节目时，例如当存储介质被从不同数据流得出的节目部分地重写时，就会出现这种情况。理想地，PSI的存储格式还能够减少节目恢复的延滞并且减小随机存取数据的恢复时间。快速随机存取在包括存储装置，例如VCR中快速播放或内容的跳跃(特技重复)的操作中特别重要。
根据本发明的原理，视频处理系统降低了由用于节目内容恢复的节目特定信息(PSI)所引起的处理和存储的额外开销。一个公开的系统提供压缩的(condensed)PSI，并且自适应地把这种压缩的PSI插入在分组数据流中，提供降低的处理和存储的额外开销。该系统自适应地产生用于各种介质类型PSI，例如录像带、数字视盘(DVD)或CDROM。此外，公开了存储介质的格式和分组数据流格式，该格式使用该压缩的PSI而提高了处理效率。所公开的存储和数据流格式降低了节目恢复延滞并减小了跨越节目边界的不正确的PSI参数的使用。
一种从表示多个节目的输入的分组数数据流产生表征分组数据的数据流的方法，它包括从该多个节目中选择所希望的节目。对包括所选节目的节目内容的数据分组进行标识。形成适于在对于标识的数据组进行标识和拼接中使用的压缩的节目特定信息(CPSI)。将得到的CPSI和标识的数据组形成为一个数据流。
本发明还公开了一种用于处理结合了用于标识和拼接节目内容的数据组的节目特定信息(PSI)的节目表征分组数据的数据流的方法。该方法包括的步骤有，从表示多个节目的输入数据流中选择节目表征数据流。对包括所选节目的节目内容数据组和与所选节目相关联的PSI数据组都进行标识。从分组数据的数据流中提取标识的PSI数据组和标识的节目内容数据组。将该PSI数据组和该节目内容数据组存储在一个存储介质上。
                  附图的简要说明
图1示出了根据本发明的一个视频接收机系统，用于在分组数据流中自适应地产生并插入压缩的PSI，以便对各种类型的介质进行存储。
图2是一个流程图，表示一个处理过程，用于从PSI产生压缩的节目特定信息(CPSI)，并且把该CPSI结合在适于存储在可选择的记录介质的分组数据流中。
图3是流程图，表示一个处理过程，用于在所选存储介质上形成选择节目的存储的CPSI。
图4是流程图，表示一个处理过程，用于对该CPSI格式化，以便保证在节目解码过程中使用正确的CPSI。
图5是流程图，表示一个处理过程，用于从选择的存储装置恢复选择的节目。
图1示出根据本发明的视频接收机系统，用于自适应地产生压缩的PSI并将其插入到将要被存储的分组数据流中。该接收机系统自适应地产生用于各种介质的PSI，例如录像带、数字视盘(DVD)或CDROM。此外，该视频接收机系统降低由用来进行节目内容恢复的节目特定信息(PSI)所引起的处理和存储的额外开销。
虽然公开的系统是以接收表示广播节目的MPEG编码传输数据流的一个MPEG兼容系统的内容来进行描述的，但是该系统仅仅是一个例子。本发明的原理可以用于包括使用其它编码数据流类型的非MPEG兼容的其它类型的系统。例如，本发明的原理还可被应用到数字视盘(DVD)系统和MPEG节目数据流。而且，虽然公开的系统是以广播节目进行的描述，但是这仅仅是一个例子。这里所说的“节目”是用来表示任何形式的分组数据，例如电话信息、计算机程序、因特网数据或其它的通信数据。
总的来说，在图1示出的视频接收机系统中，以视频数据调制的载波由天线10接收并且由单元15处理。产生的数字输出信号由解调器20解调并且由解码器30解码。解码器30的输出由响应来自遥控单元125的命令的传送系统25所处理。系统25提供用于存储的压缩数据输出，并且进行解码或与其它装置的通信。视频接收机用户通过使用遥控单元125作屏上菜单选择来挑选所希望观看的节目、所希望存储的节目、存储介质的类型和存储方式。视盘和音频解码器85和80分别地解码来自系统25的压缩数据，以便提供用于显示的输出。数据端口75提供了用于从系统25到其它装置进行压缩数据的通信的接口，例如从系统25到计算机或高清晰度电视(HDTV)接收机的通信的接口。存储装置90把来自系统25的压缩数据存储在存储介质105上。处于重放模式中的装置90还支持对于来自存储介质105的压缩数据的恢复，以便由系统25进行解码处理、与其它装置的通信或存储在不同的存储介质上(为了简化没示出)。
详细地参考图1，以视频数据调制的载波由天线10接收，并且由输出处理器15转换成数字数据的形式。处理器15包括射频(RF)调谐器和中频(IF)混频器以及放大级，用于把输入的视频信号降频转换成适于进一步处理的较低频带。产生的数字输出信号由解调器20解调并且由解码器30解码。解码器30的输出则由传送系统25进一步处理。
服务检测器33的多路器37通过选择器35接收来自解码器30的输出，或者是接收由NRSS(国家更新标准委员会)解扰单元40进一步处理的解码器30的输出。选择器35检测一个可插入的、与NRSS兼容的解扰卡的存在，并且当该卡目前是插入在该视频接收机单元中时(NRSS可拆除条件接通系统是在EIA草签文件IS-679中的项目PN-3639)中定义的)，把单元40的输出提供到多路器37。否则，选择器35则把检测器30的输出提供到多路器37。可插入卡的存在使得单元40解扰附加的收费解码频道，并且把附加的节目服务提供给观众。应该指出，最佳实施例中的NRSS单元40和智能卡单元130(该智能卡单元130将在下面讨论)享用同一个系统25的接口，以便使得只有NRSS卡或智能卡能够在任何一个时刻被插入。但是，也可以是几个分离的接口，以便允许并行操作。
从选择器35提供到多路器37的数据是在MPEG系统标准部分2.4中所定义的符合MPEG分组传送数据流的形式，并且包括一个或多个节目频道的内容。包括特别节目频道的那些单独数据分组是由分组标识符(PID)所标识。传送数据流包括在对于PID进行标识和对于单独数据组进行拼接过程中所使用的节目特定信息(PSI)，以便恢复包括分组数据流的所有节目频道中的内容。通过使用遥控单元125在屏上作菜单选择，视频接收机的用户选择所希望观看的节目、存储的节目和所用的记录介质。系统控制器115使用经接口120提供的选择信息，设置系统25，选择用于存储和显示的节目并且产生适用于所选择的存储装置和介质的PSI。通过以数据总线在单元45、47、50、55、65和95进行控制寄存器值的设置，并且经过多路器37和110以控制信号C进行信号路径的选择，控制器115设置系统25的这些单元。
响应控制信号C，多路器37或是选择来自单元35的传送数据流，或是以重放模式，经过存储接口95选择来自存储装置90的恢复的数据流。在通常的非重放操作中，包括用于要选择观看的节目的数据组是由选择单元45以它们的PID所标识的。如果在选择的节目数据组的标题数据中的加密识别符表明该数据组是加密的，则单元45把数据组提供到加密单元50。否则，单元45将提供未加密的数据组到传送解码器55。相似地，包括用户选择要进行存储的节目的数据组是通过选择单元47由它们的PID所标识的。根据数据组标题加密识别符信息，单元47把加密的数据组提供到解密单元50，或者把未加密的数据组提供到多路器110。
单元45和47采用PID检测滤波器，这些滤波器把多路器37所提供的输入数据组的PID与由控制器115在单元45和47中预装的控制寄存器中的PID值相匹配。预装的PID在单元47和45中用于识别将被存储的数据组和将被解码而用于提供视频图象的数据组。预装的PID被存储在单元45和47中的查询表中。这些PID查询表被存储器变换为在单元45和47中的加密密钥表，这些加密密钥表把加密密钥与每一个预装的PID相关联。存储器变换的PID和加密密钥查询表使得单元45和47把包括预先存储的PID加密的数据组与实现它们的解密的相关的加密密钥相匹配。未加密的数据组并不需要相关的加密密钥。单元45和47都把标识的数据组和它们的相关加密密钥提供到解密器50。在单元45中的PID查询表还被存储器变换为一个目的表，该目的表把包括预先存储的PID的分组数据与在分组数据缓存器60中的对应目的缓存器位置相匹配。加密密钥以及与用户选择进行观看或存储的节目相关的目的缓存器位置地址和相关的PID一起被控制器115预装到单元45和47中。加密密钥是由ISO7816-3兼容智能卡系统130从加密码产生的，这些加密码是从输入数据流中提取的。加密密钥的产生是以预装在可插入式智能卡本身的编码信息确定的用户权益(国际标准组织文件，1989年ISO 7816-3定义用于智能卡系统的接口和信号结构)为条件的。
由单元45和47提供到单元50的数据组被根据数据加密标准(DES)而被加密，该标准是在由国家技术信息服务商业委员会提供的联邦信息标准(FIPS)出版条例46、74和81所定义的。单元50使用由单元45和47提供的对应的加密密钥而通过采用公知的技术对于加密的数据组进行解密。包括用于显示节目的解密的数据组从单元50提供到解码器55，而未加密的数据组从单元45提供到单元55。包括用于存储节目的来自单元50的加密的数据组和来自单元47的未加密的数据组被提供到多路器110。
单元60包括可以由控制器115存取的四个数据组缓存器。这些缓存器之一被分配来保持为控制器115所用的指定的数据，而其它的三个缓存器则被分配来保持为应用装置75、80和85所用的指定的数据组。由控制器和应用接口70执行的对于在单元60之内的四个缓存器中存储的数据组的存取受控于缓存器控制单元65。单元45提供一个目的标志到单元65，用于每一个由单元45标识的数据组，以便进行解码。该标志向单独的单元60表明用于标识的数据组的目标位置，并且由控制单元65存储在一个内部存储表中。根据先入先出(FIFO)的原则，控制单元65确定与存储在缓存器60中的数据组相关的一系列的读指针和写指针。与目的标志相结合的写入指针允许来自单元45或50的被标识数据组在单元60中合适的目的缓存器内的下一空位置中的顺序存储。读出指针允许控制器115和应用接口70从和适的单元60的目的缓存器中实现的数据组的顺序读出。
由单元45和50提供到55的未加密的和被解密的数据组包含由MPEG系统标准2.4.3.2部分中所定义的一个传送标题。解码器55从传送标题确定是否该非加密的和被解密的数据组中包括有一个适配字段(在MPEG系统标准之前)。该适应场包括定时信息，例如实现同步和内容数据组的解码的解码时间基准(PCR)。一旦检测到定时信息数据组，即检测到包括适配字段的数据组，则解码器55将采用一个系统中断的设置，以一个系统的中断通知控制器115，该数据组已经被接收。此外，解码器55改变在单元65中的定时数据组目的标志，并且把该数据组提供到单元60。通过改变单元65的目的标志，单元65把解码器55提供的定时信息数据组转到分配来由控制器115用于保持数据的单元60的缓存器的位置，而不是应用缓存器的位置。
一旦解码器55收到系统的中断设置，控制器115则读出定时信息和PCR值，并将其存储在内部存储器中。连续定时信息数据组的PCR值被控制器115用来调节系统25的主时钟(27MHz)。控制器115产生的连续定时数据组的接收之间的PCR基准和主时钟基准之间的时间间隔估计的差异被用于调节系统25的主时钟。控制器115通过把获取的估计差异用于调节用于产生主时钟的压控振荡器的输入控制电压而实现这种调节。控制器115在把定时信息存储在内容存储器中之后对中断进行复位。
单元65把解码器55从单元45和50接收的含有音频、视频、节目标题和其它信息的数据组从解码器55传送到在数据组缓存器60中的指定的应用装置缓存器中。应用控制单元70从缓存器60的指定缓存器中顺序地提取音频、视频、节目标题和其它数据，并且把这些数据提供到对应的应用装置75、80和85。应用装置包括音频和视频解码器80和85以及高速数据端口75。数据端口75可以用于提供高速数据，例如把计算机程序提供到计算机。此外端口75可以用于输出数据到一个HDTV解码器。
包括PSI的数据组由单元45识别为要被控制器115送到单元60中的缓存器的数据。PSI数据组经过单元45、50和55由单元65直接送到缓存器，其方式和描述的用于包括节目内容的数据组的方式相同。控制器115从单元60读出该PSI，并且将其存储在内部存储器中。
控制器115采用的图2的处理过程，既从存储的PSI产生压缩的PSI(CPSI)，也把该CPSI结合在适于存储在一个可选存储介质上的分组数据流中。图2的数据组标识功能和导向处理的控制是由控制器115结合了单元45和单元47的PID、目的查询表和加密密钥查询表和前述方式的控制单元65的功能而完成的。
CPSI包括与要存储的特定节目相关的信息，而PSI包括与输入到系统25中的所有节目相关的信息。结果是，CPSI比PSI占用较小的存储容量并且引发较少的额外开销。此外，给定一个固定的额外开销的限制，在数据流中该CPSI能够比PSI更频繁地重复，并且因此可被提取用于降低节目内容恢复的延滞。
在MPEG系统标准部分2.4.4中定义的PSI包括四个未加密的成分或信息表。它们是节目关联表(PAT)、节目变换表(PMT)、网络信息表(NIT)和条件存取表(CAT)。每一个表都是由被特定PID标识的数据组形成的。该PMT定义该PID标志位，该标志位标识出构成一个节目的单独的分组数据的数据流。这些单独的数据流被称作在MPEG标准中的基本数据流。基本数据流包括的数据流有例如用于各种语言和标题数据流的视频和音频数据。PAT把节目和PID相关联，实现包含PMT的数据组的标识和拼接。NIT是一个可选项，并且可被构成并用于定义物理网络参数，例如卫星发送频道的频率和转发器频道。CAT包括条件存取信息，例如控制根据用户的权益对于节目存取的加密码。
在图2的步骤205中，控制器115(图1)在系统接通之后跟随开始步骤200执行一个初始化过程。在步骤205中，控制器115在单元45(图1)的PID检测滤波器中输入供PAT和CAT表所用的MPEG定义的PID值(分别是PID 16进制0000和16进制0001)。此外，控制器115通过刷新单元45的目的表把PAT和CAT数据组预先指定到在单元60中的控制缓存器中。在单元65的控制下，由单元45检测的PAT和CAT数据组经由解码器55而被导入到在60中的控制缓存器。在步骤205，控制单元65通过PSI中断来通知控制器115该PSI已经存在于单元60中。一旦接收到PSI中断，控制器115就重复地提取存储在指定的单元60的缓存器中的数据组，并且把完整的CAT和PAT数据存储在内部存储器中。在从PAT确定标识该PMT和NIT的PID之后，控制器115将重复这一过程以便把完整的PMT和NIT数据存储在内部存储器中。接收机接通时，一旦接收到PSI中断，控制器115就连续地访问缓存器60并在内部存储器中获取PSI数据组。结果是，控制器115在它的内部存储器中获取包括输入到系统25的传送数据流的完整PSI的PAT、PMT、NIT和CAT数据。
在图2的步骤210中，用户产生的表示用户所希望存储的节目的数据(SP、SM、SE)，以及将被以加密的形式存储的节目和用于存储的介质和装置的数据，都被输入到控制器115中(图1)。在利用遥控器125单元进行了屏幕菜单选择之后，用户选择数据经过接口120输入到控制器115。在步骤215中，响应输入选择数据(SP)，控制器115从存储的PSI提取用于所选节目的PID以便进行存储。单元47的检测滤波器由控制器115输入将被存储的节目的PID。这将使得单元47标识出包括用于存储的所选节目的数据组。
在图2的步骤215中，单元47(图1)把未加密的数据组提供到多路器110并且把加密的数据组(由在数据组标题数据中的加密识别符标识)连同相关的加密密钥一起提供到解密单元50。按照前述的方式，在智能卡130从来自用于所选节目(SP)的CAT获得的加密码产生出加密密钥之后，该加密密钥由控制器115在图2的步骤215中提供到单元47。但是，如果选择数据SE要求解密存储，则单元47将把要被存储的加密的数据组传送到多路器110。随后，在图2的步骤215中，响应选择数据SE，包括将要被存储的节目(SP)的数据组以加密的形式或以解密的形式提供到多路器110。在步骤225中，控制器115根据输入到系统25的传送数据流中获取的所有的节目特定信息，形成用于所选进行存储的节目(SP)压缩节目特定信息(CPSI)。通过采用图3中的处理过程，控制器115形成用于每一个将在图2的步骤225中被存储的节目的CPSI。
在图3的步骤305中，在开始步骤300之后，控制器115重新编号构成将被存储的基础数据流的PID值以及标识PMT和NIT的PID值。除去偶然出现重合情况之外，重新编号的PID值是不同于输入到系统25的传送数据流的PSI中所恢复的对应PID值。重新编号的PID的确定是通过指定一个固定(基础)PID以标识PMT以及通过把预定的偏移量加到该基础PID实现的，以便确定用于视频、音频、标题、PCR和NIT的PID值。将被存储的两个节目(节目1和节目2)的一个示范性的PID分配方案在表Ⅰ中输出。
如在表Ⅰ中可见的那样，对应于用于两个节目的基础数据流被给予同样的PID，例如用于节目1和节目2的视频数据流都是用PID=0401表示。相同的PID值分配到对应的基本数据流的做法简化了由解码器或重放装置执行的检索和恢复过程。解码器可以直接地标识数据流而无需首先获取和拼接PID解变换数据。但是，以此方式进行对于PID的重新编号将引入PID的难于辨别的潜在问题，并且要求属于单独节目的重新编号的基础数据流不相互混杂。否则，使用相同PID而属于不同节目的基本数据流的相互混杂会导致错误的节目拼接。因此，步骤305的PID重新编号在应用中采用，属于单独节目的基本数据流的各组被各自地标识。这种应用包括在单独节目的基本数据流不被相互混杂的场合下的数据流的产生和磁带存储。这种应用还包括记录盘存储应用，其中的记录盘存储信息被用于分离属于各个节目的基础数据流的各组。
此外，还可以使用其它避免PID难于辨别的潜在问题的PID分配方案。例如可分配基础PID值来分别地标识特定的节目，就象在美国高级电视系统委员会(ATSC)1995年4月12日出版的“用于HDTV传输的数字电视标准”的8.4.7.1一节中所提出的那样。另外，构成节目的基础数据流的PID值可以按照发送的情况存储而不对其重新编号。这样的一个方案在使用上直截了当，但是在数据恢复过程中却不简单。应该注意，按照在MPEG标准中的定义，标识PAT和CAT的PID分别是0000和0001(16进制)。
表Ⅰ
 PID名称    PID定义基础+补偿(16进制)     描述
节目1
 PMT     0400     用于节目变换表的PID-基础PID
视频     0401     用于节目视频数据流的PID
 PCR     0401     视频数据流中的PID
音频1     0406     用于第一节目音频数据流的PID
音频2     0407     用于第二节目音频数据流的PID
数据     040B     用于节目标题数据流的PID
 NIT     040E     用于节目网络信息表的PID
节目2
 PMT     0400     用于节目变换表的PID-基础PID
视频     0401     用于节目视频数据流的PID
 PCR     0401     视频数据流中的PID
音频1     0406     用于第一节目音频数据流的PID
音频2     0407     用于第二节目音频数据流的PID
数据     040B     用于节目标题数据流的PID
 NIT     040E     用于节目网络信息表的PID
在图3的步骤310中，控制器115利用等于0000的PID值(16进制)产生节目关联表(PAT)。该PAT的便利产生只对于当前正在被存储的单独节目，并且对于每一个节目的存储都产生一个新的PAT。所以，PAT只包括用于单一节目变换表(PMT)的标识所要求的输入项。在表Ⅰ示出的实例节目中，节目1和节目2的CPSI都包括具有标识单一PMT的PID输入项(0400)的PAT。另外，PAT的形成可以包括用于PMT的标识的输入项，或是用于用户已经选择进行存储的所有的节目，或者是用于用户已经选择进行存储的节目以及事先存储在记录介质上的节目。为了产生PAT的后一种类型，在产生PAT之前，控制器115从存储介质105经过接口95和装置90恢复预先记录的PMT的PID。如果NIT产生，则象下面讨论的那样，该实现NIT数据组的标识的PID也被包括在PAT中。
在步骤315，利用重新编号的PID值，控制器115产生用于每一个将被存储节目的PMT，以便标识组分基本数据流。包括将要被存储节目的基本数据流是由控制器115从在先存储的PSI数据确定的。在步骤320，控制器根据经过接口单元120(图1)提供的用户输入数据SE确定是否单独的节目将被以加密的形式存储。如果该节目是以未加密的形式存储，则控制器115将从图3的步骤330连续地执行而并不产生条件存取表(CAT)。如果该SE数据要求节目的加密存储，则控制器115在步骤325产生用于结合了一个加密码的节目。该存储的加密码在随后的节目的恢复操作中被复原，并且用于产生加密密钥，实现加密节目的解密，以便进行显示。如果是以前述的方式通过预先存储在可插入的智能卡上的授权数据实现解密，则加密的数据也可以只是从恢复的码产生。
上述的加密系统只是一个实例。包括其它用于加密的不同类型的加密码或密钥的存储内容的加密机制也可以使用。其它不涉及码的存储的授权机制将不需要CAT。此外，加密码可以被结合到CPSI的信息表中而不是在CAT中，从而免除了对于CAT的需求。例如加密码可以被包括在PMT的CA_描述符专用数据部分中(根据MPEG系统标准部分2.6.16)。这种方案具有的优点是把码和构成节目的数据流直接地相关联，避免了对于把基础数据流链接到码的单独目录的需求。
在步骤325或320之后，控制器115在步骤330中产生用于将被存储的每一个节目的网络信息表(NIT)。控制器115产生的该NIT包括专用数据，例如可以包括标题、节目的持续期和说明以及暴力/色情内容的分级、被记录的时间和日期、及其附加的可选信息，例如涉及到编辑的版本是否可供用户选择的信息。存储的专用信息是由控制器115从先前存储的PSI信息收集，或者是附带地经过遥控单元125和接口120从用户输入的数据中收集。该NIT是一个可选项，对于所有存储的任何一个或全部节目的选择用户都可以选择忽略该NIT而通过菜单选择，在此情况中，图3的步骤330将被跳过。
此外，这种专用信息可以结合到CPSI的信息表中而不是在NIT中。例如，专用信息可以被结合在PMT的用户专用说明符部分中(根据MPEG系统标准部分2.6)。这种方案的优点在于把专用数据直接地与构成节目的基本数据流相结合，免除了为了把该基础数据流链接到专用数据的单独目录的需要。
在步骤335，控制器115对于针对单独节目而产生的的PAT和PMT进行拼接，以便形成用于每一个节目的压缩节目说明信息(CPSI)。控制器115还把针对每一个节目的可选CAT和NIT进行拼接并结合在CPSI中。因此使得该CPSI包括一个PAT和一个PMT，并且也可以包括该CAT和NIT之一或二者。产生的结果是，该CPSI包括与从输入到系统25的数据流中选择的用于存储的特定节目相关的信息，并且排除了与没有被选择用于存储的那些节目相关的节目的特定信息。
但是，CPSI也可以被产生用于一个或多个从输入传输数据流中选择的用于存储的节目。在此情况中，该CPSI将包括单一的PAT和PMT，并且可以包括单一的CAT和单一的NIT。此情况中的这些表格包括支持被选择进行存储的多个所选节目的标识和恢复的数据，这些数据是以MPEG标准定义的。在选择用于存储的节目是来自两个输入到系统25的分别的数据流的情况中，该CPSI包括单一的PAT和两个PMT。一个PMT用于每一个要被存储的节目。CPSI可以包括单一的CAT和两个NIT。一个NIT用于每一个要被存储的节目。
如果重放装置错误地使用了不同节目的CPSI，则在从存储介质恢复一个节目的过程中将会引发问题。比如说对于PMT这种CPSI数据的不正确的使用会导致在节目内容的恢复中对于数据组的不正确的标识和拼接，并且产生对于显示或处理来说是无效的数据。例如，如果一个重放装置施加的不是所恢复节目的CPSI或没有认识到该CPSI已经改变而施加先前得出的用于不同节目的CPSI的话，就会出现这种问题。如果存储介质中包括多于一个节目，出现这种问题的可能性就会增加。在此情况中，例如重放装置在特技重放或检索操作期间可能使节目的边界交叉，并且连续地施加先前节目的CPSI。为了减轻施加不正确的CPSI参数而交叉节目边界的问题，控制器115将通过采用图4的处理，在步骤340中对于CPSI格式化。
在图4开始步骤400之后的步骤405中，控制器115确定由用户从经过接口120提供的输入数据(SM)选择的存储器和介质的类型。如果选择的介质是线性的，即例如是供数字VHS(DVHS)使用的录像带之类的顺序存储介质，控制器115就在步骤410之后直接执行步骤425。在步骤425中，控制器根据MPEG组成规则(MPEG系统标准部分2.4.4-2.4.4.11)，改变与PAT、PMT、CAT、和NIT、数据组格式相关的版本号码。版本号码的改变是通过在所要存储的节目中的CPSI的连续重复之间递增版本号码实现的。通过任何上溢条件来连续地递增版本计数器。当从存储介质105进行节目的恢复时，解码器或重放装置就将检测在连续版本号码中的改变，并在PAT、PMT、CAT和NIT信息每一次出现时，把它们应用于获取的节目中。
可以采用另外一种改变版本号的方法来启动解码器重新获取CPSI。例如，版本号可以在节目记录开始的CPSI的头两次连续出现之间而被递增，或者是在该节目之内的选择的CPSI出现之间递增，或者是在存储介质上的不同节目之间递增。此外，出现在不同节目之间的节目边界的版本号不需要以任何特定的号码加以区别。但是，在一个节目中连续产生的版本号应该以MPEG方式相差1。在非MPEG兼容的应用中，在一个节目中的CPSI表的版本号可以相差任何值。在步骤425中可以使用的另一种方法是指定一个单独的标识符，命令一个重放装置在每一个CPSI出现之时或所选的CPSI出现之时应用该CPSI。这种识别符将是与MPEG组成规则相兼容并且输入在专用数据部分中，例如在PAT或CAT的适配字段中(MPEG系统标准的部分2.4.3.4)这种识别符可以被任意地定义，或者可以是一个现存的识别符，例如在数据组标题适配字段中的’不连续识别符’(MPEG系统标准的部分2.4.3.5中定义)。不连续的识别符被设置为“1”时指示解码器或重放装置在CPSI中潜在的不连续性，因此随后出现的PAT、PMT、CAT和NIT信息将被应用。不连续的标识符的这种使用是与MPEG标准不相容的。
在非MPEG兼容的数据流中还包括可用的附加方法，例如包括指定一个非MPEG兼容的标识符或使用一个信号指示节目记录的开始或结束。另一种技术是构造一个重放装置来标识和应用CPSI在获取的数据流中的每一次出现而不考虑其版本号。此时的步骤425可以被跳过。
如果选择的存储介质105是非线性类型的，即介质接受的是非顺序的存取，例如包括CDROM或DVD之类的光盘介质，则控制器在步骤415之后就直接执行步骤430。在非线性型记录介质中的CPSI数据可以被存储在该介质上的一个或多个特定的目录位置上，或者是象线性型的介质中那样存储在节目内容中。在步骤430中，其中的CPSI存储在几个目录位置中，控制器115改变与在该目录位置中的PAT、PMT、CAT和NIT数据组相关的版本号。根据MPEG系统规则该版本号被递增，以便保证在存储介质105(图1)上的不同节目之间它们是不同的。在步骤430，在CPSI是存储在节目内容中的情况下，控制器15按照用于线性型介质的步骤425所述来改变版本号。为了保证在不同的节目之间有不同的CPSI单元的版本号，在产生递增的版本号和将其插入到CPSI数据中之前，控制器115经过接口95和装置90从存储介质105恢复预先记录的节目或文件的版本号。
在步骤430中也可以采用其它改变版本号的方法。但是，存储在介质105上的不同节目之间的CPSI版本号应该彼此不同。此外，在步骤430中可以指定单独的标识符，以便指令解码器或是在节目的开始或是在进行节目边界的转换之时应用该CPSI。这种指定的标识符应该与MPEG系统规则相兼容，并且放置在一个专用数据部分中，例如在PAT或CAT的附加场中(MPEG系统标准的2.4.3.4部分)。标识符可以是任意定义的，或者是一个现存的标识符，例如在结合步骤425描述的数据组标题适配字段中的“不连续标识符”。在非MPEG兼容数据流的内容中，可以指定一个标识符，以便指令解码器或重放装置应用该CPSI。例如这种标识符可以指示节目记录的开始或结束。
如果选择的存储介质105是固态存储介质，例如是一个半导体存储器RAM，则控制器115在步骤420之后执行步骤430。固态存储介质如非线性存储介质一样，其CPSI数据通常存储在该介质上的一个或多个特定的目录位置，并且便于从其它的存储位置提取。结果是，控制器115如对非线性介质所作的那样，通过对固态存储介质的CPSI进行格式化而缓解了在节目边界两边施加不正确的CPSI参数的问题。这就是控制器使用步骤430的处理过程。
在步骤425和430之后，图4的处理过程在步骤435结束，这就完成了图3的步骤340的CPSI格式化。在步骤340之后，图3的处理过程在步骤345结束，完成针对由截止到图2的步骤225的处理过程所选择的进行存储的节目的CPSI的形成。控制器115继续图2的处理过程而执行步骤230。
在步骤230，控制器115根据MPEG系统规则(MPEG系统标准2.4.4.3-2.4.4.11)把CPSI形成为几个部分。这些部分形成用于PAT数据和PMT数据。如果这些表格被结合在以前描述的图3的处理过程中的CPSI中，则这些部分还被形成用于所选的CAT和NIT(专用数据)。产生的分组数据包括表的标识符、部分长度标识符和先前在图4的处理过程中确定的版本号。要注意到，PAT部分还包括把PAT关联到特定传输数据流的传输数据流标识符。控制器115从原始的PSI获得这一标识符并且将其插入到CPSI的PAT部分的传输数据流标识符场中。但是，该场可以选择为保持原样或空着。
在步骤230，控制器115把标题数据加到CPSI数据部分，以便把该CPSI数据格式化和分组后，插入到将被存储的数据流中。控制器115根据MPEG系统标准的2。4.3.2和2.4.3.3部分从存储在控制器内部存储器中的PSI标题数据产生标题。但是，该CPSI部分在长度上不同于对应的PSI部分的数据。所以，包括“连续计数”标识符和“有效负载单位开始”标识符的新标题参数由控制器115产生，并且插入到在标题数据中的分别的标识符场中。例如由控制器115产生的新的连续计数标识符反映的是用于CPSI单元的每一个PID的数据组的数目，而不是对应的PSI的每一个PID数据组的标题数目。由控制器115产生的新的有效负载单元开始标识符表明CPSI的第一个字节，而不是对应于PSI部分的第一个字节。
继续参考图2，在步骤235中，在步骤230中形成的分组化MPEG兼容部分数据形式的CPSI由控制器115提供到多路器110(图1)。来自单元47或单元50的按照如前所述的步骤215中形成的节目内容分组数据流也被提供到多路器110。在步骤235，控制器使用路径选择信号C在输入到多路器110的节目内容和CPSI数据流之间进行多路操作，产生复合数据流，由多路器110输出到存储接口95。复合数据流包括节目内容分组数据和CPSI分组数据。响应来自控制单元65(图1)的PSI中断信号，控制器115对插入到所要存储的节目数据流的CPSI数据进行同步。该PSI中断表示在缓存器60中的PSI数据组的存在，如同结合步骤205所讨论的。以此方式，CPSI的分组的PAT、PMT、CAT和NIT部分被插入到PSI的位置，以便取代该PSI的对应的部分。未加密的CPSI数据可以插入到加密的或未加密的节目内容数据流中，这些数据流被输入到多路器110中，以便产生用于存储的加密的或未加密的节目。
在步骤235中，控制器115利用对应的CPSI数据取代在将要存储的数据流中的PSI数据的每一个出现，而与用户选择的存储介质的类型无关。但是，可以通过把CPSI插入到选择的PSI的位置或通过只把CPSI插入到将被存储的节目中一次来实现编码的额外开销的进一步减少。在所要存储节目中的CPSI的重复频率可以由控制器115根据多种因素确定，这些因素例如包括最小PSI单元的重复频率限制、用户的意愿、存储容量的限制或选择的存储介质的类型。由ATSC所提出的用于高清晰度电视(HDTV)的系统规定了确定的PSI单元的最小重复频率，例如包括在PAT的重复之间的100ms的最小间隔(用于HDTV发送的数字电视标准，附注C,1995年4月12日)。而且，例如在非线性或固态存储介质的情况中，把CPSI的重复的次数或插入该CPSI的次数降低为在所要存储的节目中只有一次，并不会对应节目恢复的延滞产生不利的影响。这是因为这种类型的介质允许快速的非顺序的(随机)数据提取。
在步骤240中，存储接口95从多路器110接收结合有CPSI的分组数据流的所要存储的节目的数字形式的数据(在下称之为CPSI数据流)。控制器115为了产生CPSI数据流而使用的图2的处理过程在步骤245中终止。应该注意，CPSI数据流也可以在步骤240中提供用于其它的用途，例如通过接口70用于显示或通信，而不是经过接口95用于存储。
来自多路器110的CPSI数据流由接口95缓存，以便减小在数据中的间隙和比特速率的变化。产生的缓存数据由存储装置90处理，以适于存储在介质105上。控制器115使用标准化的CEB总线控制规程(家用自动化标准(CEB总线)，EIA/IS-60,1989年12月)以通过I/0端口100的命令控制存储装置90(图1)的操作。存储装置90是一个线性存储介质DVHS类型的装置，利用公知的误差编码技术，例如信道编码、交错和瑞得一所罗门编码对于来自接口95的缓存数据流编码，以便产生一个适于存储的编码数据流。单元90把生成的结合有CPSI的编码数据流存储在磁带介质105上。
其它类型的存储系统能够并行地记录两个数据流。典型地含有节目内容主体的第一数据流通常是螺旋地记录在磁带上。数据密度和比特速率通常是以低得多的第二数据流被以线性(非螺旋)的形式并行地记录在处在磁带外侧的辅助磁迹上。在此种类型的存储系统中，装置90从CPSI数据流中分离出该CPSI数据，并且将该CPSI有利地记录在辅助磁迹上。单元90以这样的方式存储该CPSI，即记录在磁带上的每一个节目都在与该节目并行的辅助磁迹上带有相关联的CPSI数据。在该辅助磁迹上的CPSI数据的重复频率可以根据辅助磁迹数据速率的限制而被调节。另外，该CPSI可以存储在螺旋辅助磁迹或包括磁迹信息区域(TIA)或插入及磁迹信息区(ITI区)的数据管理区域中。该数据管理区是以并行于节目内容的螺旋的或非螺旋的磁迹存储的。
尽管在图1的实施例中是以记录在线性类型的存储介质上的数据的DVHS描述的，但是，存储单元90可以是任何类型的存储单元。例如单元90可以是固态的或非线性的类型的装置，用于将数据存储在RAM或DVD或CDROM中。如果介质105是非线性或固态类型的存储系统，则单元90将从CPSI数据流中分离出CPSI数据并且将该CPSI数据存储在该介质的一个指定的目录区域中。这就有利地避免了CPSI的重复的存储，并且降低了对于存储容量的要求。另外，单元90可以按照其形成来存储CPSI并输入到单元90中，带有CPSI数据的一次或多次重复。
而且，图1的系统25可以结合多个存储/恢复路径，这些路径支持包括线性的、非线性的和固态型的各种类型的存储装置的操作。如图1中所示其中的单一的存储/恢复路径包括单元47、90、95、105和110。通过复制这些单元而产生并行的存储功能，系统25很容易被扩展为包括多个存储路径。如前所述，以一个特定的存储装置为目标的存储路径和节目是由经接口120而利用遥控单元125跟随屏幕显示的菜单而输入到控制器115的用户产生的数据(SP,SM)所选择的。
图1的系统25利用图5的处理过程在重复模式中从存储装置90和介质25恢复节目。恢复的数据流由系统25所处理并且提供到应用装置75、80和85以便显示或输出。此外，节目数据流可以存储在其它的并行的存储装置中(在图1中为了作图的简化而没示出)。
在图5的开始步骤500之后的步骤505中，用户产生的数据(SR,SM)输入到系统25的115(图1)，表明所要恢复的节目和该要恢复的节目所出自的存储装置。利用遥控单元125而根据屏幕显示的菜单的提示，用户选择的数据通过接口120输入到控制器115。例如假定用户选择的所要恢复的节目来自存储装置90(图1)。如前面所讨论的那样，在步骤510，控制器115通过使用标准化的CEB总线控制规程的I/O端口的命令启动由装置90执行的从介质105上恢复所选节目的数据流。装置90解码从介质105获取的误差编码数据，以便恢复原始提供到装置90进行存储的对应数据。装置90可以是DVHS线性类型的存储单元或其它类型的存储单元，例如固态RAM或非线性型的DVD或CDROM型的装置。恢复的解码数据流在步骤510由装置90传输到接口95。这种数据的传输是通过CEB总线由控制器115所控制和同步的。接口95缓存来自单元90的数据，调节在数据组之间的时间间隔，以便提供MPEG兼容和以MPEG比特速率约定的缓存数据输出。
在步骤515，控制器115利用路径选择信号C，经过多路器30把来自接口95的缓存输出(重放数据流)直接输出到PID选择单元45和47。在步骤520中，单元45和47以及系统25的其余单元处理重放数据流，或是经过多路器110用于存储，或是经过接口70进行应用使用。从单元95来的重放数据流和从选择器35来的发送数据流在经过多路器37的选择之后都由系统25以相似的方式处理。这两类数据流都是以前述的用于发送数据流方式作处理。但是，经过多路器37选择的重放的数据流已经结合了CPSI。所以，在重放模式中，控制器在步骤520并不执行结合图2-4描述的与CPSI相关的步骤。
在图5示范的重放模式中，系统25在步骤520中传输解码的重放数据流，以便将解码的数据提供到应用解码器80和85，从而进行显示。在该模式中，系统25根据MPEG标准应用包括在重放数据流中的CPSI数据，以便传送表示所选节目SR的节目数据流。
在步骤520，控制器115通过缓存器60存取重放数据流CPSI数据并且查验该数据中的在连续CPSI单元之间出现的版本号的改变。控制器115还查验该重放数据流的由分组数据标题适用场中“不连续性标识符”所表示的一种不连续性(在MPEG系统标准的2.4.3.5中定义)。一旦检测到在版本号的改变或不连续性，控制器115就应用最新的完整CPSI数据以便传输解码该重放的数据流。要指出的是，控制器115还可以被编程，以便在出现其它条件的改变之时采用最新的完整的CPSI数据，这些其它条件包括在特定PID的连续数据组和传送误差标识符之间的连续性计数的失配的检测。这两种参数都是出现在重放数据流的数据分组的标题中(在MPEG系统标准的2.4.3.2部分中定义)。控制器115还可以被编程，以便在检测到当前时间取样(PTS)之间或解码时间取样(DTS)之间(在MPEG标准中定义)或其它的用户定义的时间取样之间的不连续性时应用该CPSI。但是要注意，MPEG兼容的系统规则要求设置不连续性指示符，以便标识一个连续计数失配的出现。
以前面结合图1描述的相似的方式，在使用PID滤波器45和47、解密器50、解码器55、缓存器60和控制单元65进行传输解码过程中使用CPSI。除去CPSI之外，传输解码的数据流经过接口70提供到应用解码器80和85，以便进行MPEG解码和图象的再生。在其它的模式中，系统25把结合有CPSI的重放数据流提供到其它的应用装置，例如提供到高速数据端口75。则该CPSI在对于重放数据流进行传输解码过程中可被根据需要由这些应用装置或随后的装置所用。如果重放数据流是被存储到第二存储装置而不是装置90的话，则多路器110就经过第二存储接口把结合了CPSI的数据流提供到第二存储装置。而且，第二存储装置和接口(在图1中没示出)分别地模仿单元90和95的功能。
在实施CPSI之前的一个省缺周期中，系统25把解码的数据提供到视频解码器85，表示用于显示的一个预定的视频图象，例如“蓝屏幕”或“静止帧”。相似地，在对于版本号中的改变进行检测并对于CPSI进行显示之前的省缺周期中，系统25提供数据到音频解码器80以便消隐该音频输出。这种手段防止了把令人讨厌的视频或音频输出到再生装置，直到已经施加了正确的CPSI数据而提供有效的用于收看和收听的资料为止。这种省缺的周期包括例如下列条件的任何一种：
a)解码标识符的一个结束或系统电源接通的检测；
b)包括快放或内容的跳过(特技重放)的用户命令的检测；
或c)表明还没有检测到有效视频数据组的误差条件的检测，
直到在CPSI单元版本号中的改变的检测。
来自接口70、由应用解码器80和85作MPEG解码的数据分别地通过在单元80和85中的音频和图象再生装置所展示。这将在步骤530结束重放处理过程。应该注意到，控制器115可以交替地采用前述的任何其它方法来防止不正确的CPSI的应用。
图1的输出结构并不唯一。根据本发明的原理能够得出其它的结构来实现同一个目标。而且，图1结构中的部件的功能和图2-5中处理步骤的也可以被编程而由一个微处理器总体地或局部地以编程的指令实现。此外，本发明的原理适用于任何形式的非MPEG兼容电子节目指南，并不受到在MPEG兼容的PSI表格中的列举的方式的限制。

Claims (28)

1．用于从表示多个节目的输入数据流产生一数据流的方法，包括步骤：
从所述多个节目中选择所希望的节目；
标识包括所选节目的节目内容数据组；
形成适于对所述标识的节目内容数据组进行标识和拼接的压缩节目特定信息(CPSI)；
从所述标识的节目内容数据组和所述压缩节目特定信息形成表示所希望的节目的数据流。
2．根据权利要求1的方法，其中，
所述形成的数据流是MPEG兼容的数据流。
3．根据权利要求1的方法，其中，
所述CPSI与所述多个节目的信息相关，而所述选择的节目排除在外。
4．根据权利要求1的方法，其中包括步骤，
复制所述CPSI；和
把复制的CPSI插入到在多个位置中的所述被形成的数据流中。
5．根据权利要求4的方法，其中，
所述输入数据流结合有节目特定信息(PSI)，适于对所述多个节目的数据内容进行恢复；和
所述复制的CPSI在所述形成的数据流中出现比PSI在所述输入数据流中的出现更频繁。
6．根据权利要求1的方法，还包括步骤：
把所述标识的节目内容数据组形成为一个内容数据流，从而从所述内容数据流和所述压缩的节目特定信息形成所希望的节目数据流。
7．根据权利要求1的方法，其中，
所述CPSI包括一个或多个描述所述节目的专用数据成分，该专用数据成分是从标题、持续期、节目说明、暴力分级、年龄适用分级、记录时间、记录日期、版本列表中选择的。
8．根据权利要求7的方法，其中，
所述专用数据成分的一个或多个被包括在一个网络信息表(NIT)中。
9．根据权利要求7的方法，其中，
所述专用数据成分的一个或多个被包括在一个节目变换表(PMT)的用户定义的部分中。
10．根据权利要求1的方法，其中，
加密所述标识的节目内容数据组；和
所述CPSI包括一个加密码。
11．根据权利要求10的方法，其中，
所述加密码被包括在一个条件存取表(CAT)中。
12．根据权利要求10的方法，其中，
所述加密码被包括在一个节目变换表(PMT)的用户定义的部分中。
13．根据权利要求10的方法，其中，
所述加密码是用于对所述加密的数据组进行解密的一个加密密钥。
14．根据权利要求10的方法，其中，
所述加密码适用于产生用于对所述加密的数据组进行解密的一个加密密钥。
15．根据权利要求1的方法，还包括步骤：
在一个存储介质上存储所述CPSI和所述标识的节目内容数据组。
16．根据权利要求15的方法，还包括步骤：
选择用于存储的介质。
17．根据权利要求16的方法，其中所述CPSI形成的步骤中包括步骤：
自适应地形成所述压缩的节目特定信息(CPSI)，以便适于所选择的介质类型。
18．根据权利要求15的方法，其中所述存储步骤中包括步骤：
在所述存储介质上的分离的位置存储所述CPSI和所述标识的节目内容数据组。
19．根据权利要求18的方法，其中，
所述分离的位置是相邻的。
20．根据权利要求15的方法，其中，
所述存储介质是非线性型的介质。
21．用于处理结合了用于标识和拼接节目内容的数据组的节目特定信息(PSI)的节目表征分组数据的数据流的一种方法，该方法包括的步骤：
从表示多个节目的输入数据流中选择所述节目表征数据流；
标识包括所选节目的节目内容数据组；
标识与所选节目相关联的节目特定信息(PSI)数据组；
从分组数据的数据流中提取标识的PSI数据组和标识的节目内容数据组；和
把所述PSI数据组和所述节目内容数据组存储在一个存储介质上。
22．根据权利要求21的方法，其中包括步骤：
把所述PSI形成为适用于对于所述标识的节目内容数据组进行标识和拼接的PSI，所述PSI不包括与所述所选节目无关的信息。
23．根据权利要求22的方法，其中
加密所述标识的节目内容数据组；和
所述PSI包括一个加密码。
24．根据权利要求22的方法，其中在所述PSI形成步骤中包括：
所述PSI被自适应地形成，以便适用于所述介质类型。
25．根据权利要求21的方法，包括步骤：
把所述PSI数据组和所述节目内容数据组形成为分别的数据群；和把所述数据群存储在所述存储介质上的分离的位置。
26．根据权利要求25的方法，其中
所述数据群被存储在预定的相邻的位置。
27．根据权利要求18或25的方法，其中，
所述存储介质是包括磁带介质的线性型介质；和
所述分离的位置是从下列位置选择的：a)包括辅助记录磁迹的记录磁迹，相邻于存储所述节目的记录磁迹，和b)数据管理区。
28．用于从表示多个节目并且包括适于在对所述多个节目进行解码中使用的一个第一节目指南的输入数据流中产生一个压缩的节目指南的方法，包括步骤：
从所述多个解码中选择所希望的节目；和
通过下列步骤形成适于在对所述所选节目进行解码过程中使用的一个压缩节目指南：
使用在所述第一节目指南中的信息；和
排除在所述第一节目指南中的与所述所选节目不相关的信息。
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