CN1748425A - 传送控制装置、传送控制方法、记录介质和程序 - Google Patents

传送控制装置、传送控制方法、记录介质和程序 Download PDF

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Abstract

一种能够通过消除缓慢起动而及时传送数据的传送控制装置及方法、记录介质和程序。由图像获得部分(21)拾取的作为传送数据的图像数据被输入到初始速率确定部分(24)和图像编码部分(22)。初始速率确定部分(24)具有可容许图像确定部分，用于确定观看由传送装置(11)传送的图像数据的用户所容许的可容许最低图像。初始速率确定部分(24)还具有传送速率确定部分，用于将满足提供自可容许图像确定部分的可容许最低图像的传送速率确定为初始传送速率，并将其提供给速率控制部分(25)。速率控制部分(25)控制传送部分(23)的传送速率，使得传送图像数据的传送速率从由传送速率确定部分(44)提供的初始传送速率开始。本发明可例如应用于传送预定数据的传送装置。

Description

传送控制装置、 传送控制方法、记录介质和程序
技术领域
本发明涉及传送控制装置、传送控制方法、记录介质和程序。更具体地，本发明涉及用于在避开所谓的缓慢起动的同时在网络上瞬时传送数据的传送控制装置、传送控制方法、记录介质和程序。
背景技术
音频和视频数据(在下面合适的地方称为多媒体数据)在例如互联网的网络上被从发送器终端传送到接收器终端。在这种情况下，一般需要发送器终端根据网络业务状态调节向接收器终端传送多媒体数据的速率。否则，接收器终端将招致分组丢失或传播延迟，引起被传送数据质量的劣化。
为了处理该问题，发送器终端控制传送输出数据的速率。一般地，例如TCP(传送控制协议)或UDP(用户数据报协议)的协议被应用于网络上的数据传送。TCP是确保数据传递、并且在数据传送中非常可靠的传输协议。此外，TCP提供用于与网络状态一致自治调节传送速率的安排。在基于TCP的通信中，发送器终端典型地通过向接收器终端发送单个分组、并等待来自接收器终端的确认(ACK)而开始其数据传送。一接收到确认，发送器终端就向接收器终端发送两个分组，并等待另一个确认。以类似的方式，发送器终端响应于接收自接收器终端的每一个确认，而将所传送分组的数量加1。
但是，通过上述方法，一个终端向另一个终端发送数据的速率只是逐渐增加，直到传送稳定下来的速率(在下面将该速率称为稳定传送速率)。这一现象是公知为缓慢起动的问题。
与TCP相反，UDP是这样的协议，它虽然在传送音频和视频数据中被经常利用，但是没有用于根据网络状态自治调节数据传送速率的安排。为了弥补该缺陷，已经提出了在UDP下调节传送速率的大量方法。
称作TFRC(TCP友好速率控制)的方法由R.Rejaje、M.Handley和D.Estrin在1999年3月的Proc.of IEEE/INFOCOM’99的“RAP：Anend-to-end rate-based congestion control mechanism for real-timestreams in the Internet”中提出。该方法，与通过TCP一样，包括使发送器方基于从接收器方返回的信息(称为反馈信息)来估计网络负荷状态(业务状况)，由此输出数据的量(传送速率)被自治调节。因为它使用与TCP相同的方案，所以TFRC方法也有缓慢起动问题。
另一个方法由J.Widmer在“Equation-based congestioncontrol”，Diploma Thesis，University of Mannheim，2000年2月，<URL：http：//www.icir.org/tfrc>中提出。该方法也包括响应于来自接收器方的确认逐渐增加数据传送速率。因此，该方法也与TCP共有缓慢起动的问题。
在多媒体数据在流基础上被传送时，缓慢起动问题有两个结果：要花时间才能达到稳定传送速率，以及以低速率传送的数据在接收器方可能是无意义的。说明性地，当流视频数据以低速率被传送时，图片质量在接收器方可能很差，使得就质量而言图片是用户不可接受的。在这种情况下，用户可能需要等待图片变得质量上看上去足够好，即，用户可能需要等待传送速率变得足够高使得被传送图片的质量是用户可接受的。随着当今宽带连接的普遍使用，在网络上传送的内容在质量上正变得更高，使得用户对图片质量的期望比以往都高。用户期望的图片质量越高，用户由于缓慢起动问题而需等待令人满意的图片到来的时间就越长。
已经提出了一种技术来解决上面简述的缓慢起动问题。所提出的技术包括在数据传送一开始时，通过使用称为分组对的试探分组来估计发送器和接收器方的带宽(传送速率)(例如，如在日本专利早期公开号2002-94567，14页，图5和8中公开的)。
虽然它避免了缓慢起动问题，但是上面提出的技术引入了新的问题。即，从试探分组被发送到接收器方直到对被传送分组的确认(ACK)被接收的时间(即，在所谓的往返时间期间)，发送器方不能开始发送例如视频数据的目标数据。
此外，试探分组与接收器方期望的数据无关。传送这种额外的数据可能使网络上的带宽变窄。
发明内容
本发明是已经考虑了上述情况做出的，提供了用于在避免所谓的缓慢起动的同时在网络上瞬时传送数据的安排。
根据本发明的一个实施例，提供了用于控制数据传送的传送控制装置。该装置包括：质量确定装置，用于与数据特性一致确定数据的质量；传送速率确定装置，用于根据由质量确定装置确定的质量来确定传送速率；以及传送速率控制装置，用于控制数据的传送速率，使得数据将开始以由传送速率确定装置确定的传送速率被传送。
优选地，数据可以构成图片，并且数据的性质可以是图片性质。
图片性质可以优选地是应用性质、内容性质和图像设备性质中的至少一个。
优选地，本发明的传送控制装置还可以包括用于存储其质量与图片性质相关联的数据的存储装置。质量确定装置可以基于存储在存储装置中的数据确定质量。
优选地，数据可以构成由预定编码方法编码的图片，并且传送速率确定装置可以基于图片的图片大小以及一方面与编码方法相关联的质量与另一方面的传送速率之间的关系来确定传送速率。
优选地，本发明的传送控制装置还可以包括信息输入装置，用于从传送控制装置外部输入与数据性质有关的信息。质量确定装置可以根据由信息输入装置输入的信息确定质量。
传送速率控制装置可以优选地控制数据的传送速率，使得在数据传送已经开始之后，传送速率将不会下降到低于从传送速率确定装置提供的传送速率。
传送速率控制装置可以优选地控制数据的传送速率，使得在数据的通信超时情况下，数据传送将以由传送速率确定装置确定的传送速率被恢复。
根据本发明的另一个实施例，提供了用于控制数据传送的传送控制方法。该方法包括如下步骤：与数据性质一致确定数据质量；根据在质量确定步骤中确定的质量确定传送速率；以及控制数据的传送速率，使得数据将开始以在传送速率确定步骤中确定的传送速率被传送。
根据本发明的另一个实施例，提供了记录介质，其以计算机可读形式存储用于控制数据传送的程序。该程序包括如下步骤：与数据性质一致确定数据质量；根据在质量确定步骤中确定的质量确定传送速率；以及控制数据的传送速率，使得数据将开始以在传送速率确定步骤中确定的传送速率被传送。
根据本发明的另一个实施例，提供了用于控制数据传送、并用于使计算机执行包括如下步骤的过程的程序：与数据性质一致确定数据质量；根据在质量确定步骤中确定的质量确定传送速率；以及控制数据的传送速率，使得数据将开始以在传送速率确定步骤中确定的传送速率被传送。
当根据本发明的传送控制装置、传送控制方法、记录介质和程序被使用时，将被传送数据的质量被与正被讨论数据的性质一致地被确定。传送数据的速率根据这样确定的数据质量被建立。数据传送以下面的方式被控制，使得数据开始以所建立的传送速率开始被传送。
传送控制装置可以是单独的装置或者是在装置中用于处理传送控制处理的块。
附图说明
图1是示出了本发明应用于其中的通信系统的典型配置的框图；
图2是示出了实施为本发明第一实施例且包括在图1视图中的传送装置的典型结构的框图；
图3是示出了包括在图2视图中的初始速率确定单元的典型结构的框图；
图4A是列出了存储在图3视图包含的数据库中的数据的表格图；
图4B是示出了存储在图3中示出的数据库中的数据的图解表示；
图5A是示出了一方面由图3中的传送速率确定单元使用的传送速率与另一方面的图片质量之间关系的图解表示；
图5B是示出了一方面由图3中的传送速率确定单元使用的传送速率与另一方面的图片质量之间关系的另一个图解表示；
图6是构成由图1中传送装置进行的传送速率确定过程的步骤的流程图；
图7是构成图6步骤S2中的可接受图片质量确定过程的步骤的流程图；
图8是构成图6步骤S3中的初始传送速率确定过程的步骤的流程图；
图9是示出了一方面从图1中传送装置的传送开始经过的时间与另一方面的传送速率之间的关系，以及一方面从通过传统设置的传送开始经过的时间与另一方面的传送速率之间关系的图解表示；
图10是示出了实施为本发明第二实施例且包含在图1视图中的传送装置的典型结构的框图；
图11是示出了包括在图10视图中的初始速率确定单元的典型结构的框图；以及
图12是示出了本发明应用于其中的计算机的典型结构的框图。
具体实施方式
图1示出了本发明应用于其中的通信系统的典型配置。在图1中，传送装置11经由网络12例如互联网被连接到接收装置13。传送装置11中的图片获得单元21(图2)获得图片。装置11使用合适的编码方法例如MPEG-4(运动图像专家组阶段4)或JPEG(联合图象专家组)2000来编码所获得的图片，从而产生构成编码视频数据的分组。传送装置11在网络12上将所产生的分组传送到接收装置13。从接收装置13，传送装置11接收已经被发出的反馈信息例如对分组的确认(ACK)。
接收装置13从传送装置11接收分组，从所接收的分组中获得视频数据，并使数据显示在显示单元(未示出)例如CRT(阴极射线管)单元或LCD(液晶显示器)上。响应于接收自传送装置11的分组，接收装置13产生反馈信息例如确认(ACK)，并将反馈信息返回给传送装置11。
为了简化和说明的目的，在该描述中，传送装置11被示为独立于接收装置13。但是，实际上，传送装置11也可以被设计成作为接收装置13起作用，并且接收装置13也可以被给予传送装置11的能力。
图2示出了被实施为本发明第一实施例的传送装置11的典型结构。操作单元27接收用户的操作输入，并将与这样接受的用户操作相应的操作信息通知给装置中的相关块。说明性地，通过操纵操作单元27，用户指定视频数据压缩方法(即编码方法)例如MPEG-4或JPEG2000，以在将视频数据发送到接收装置13(图1)时使用。指定压缩方法(编码方法)的信息被从操作单元27提供给图像编码单元22和初始速率确定单元24。操作单元27还向初始速率确定单元24提供由操纵操作单元27的用户设定的应用特性。应用特性将在后面描述。
图像获得单元21图示地由便携式摄像机或数字摄影机形成。图像获得单元21给物体照相，并将构成被成像对象的视频数据提供给图图形编码单元22和初始速率确定单元24。视频数据典型地由亮度信号(Y)、亮度信号与红色成份之间的差别(U)以及亮度信号与蓝色成份之间的差别(V)以YUV格式组成。
如所描述的，当用户通过操纵操作单元27指定编码方法时，指代所指定编码方法的信息被从操作单元27提供给图像编码单元22。图像编码单元22通过使用所指定的从操作单元27提供的例如MPEG-4或JPEG 2000的编码方法，编码来自图片获得单元21的视频数据。这样被编码的视频数据(下面称为编码数据)被从图片编码单元22转发到传送单元23。
假定来自图像编码单元22的编码数据，传送单元23将所接收的数据分成多个分组称为数据分组。传送单元23在所产生数据分组每一个的前面加上TCP/IP(传送控制协议/互联网协议)或UDP/IP(用户数据报协议/互联网协议)的分组报头。与将在后面描述的来自速率控制单元25的时序命令一致，传送单元23将每一个配置有分组报头的数据分组(下面，增加了分组前缀的分组将被简称为分组)通过网络接口单元26传送到接收装置13。
初始速率确定单元24被提供来自图片获得单元21和来自传送装置11外部的图片相关特性。初始速率确定单元24还由操作单元27馈送指代由操纵操作单元27的用户选择的编码方法的信息。基于所讨论的图片性质以及所指定的编码方法，初始速率确定单元24确定观看由接收装置13接收的图片的用户可接受的最低图片质量。而且，初始速率确定单元24确定满足最低图片质量的传送速率，并将所确定的传送速率作为初始传送速率提供给速率控制单元25。初始速率确定单元24的结构细节和具体图片性质将在后面参照图3描述。在接下来的描述中，观看图片的用户可接受的最低图片质量将被称为最低可接受图片质量。
速率控制单元25控制传送单元23传送分组的传送速率。更具体地，当传送单元23传送第一分组时，速率控制单元25向传送单元23提供用于使第一分组将以从初始速率确定单元24馈送的初始传送速率被传送的时序命令。对于第二和随后分组的传送，速率控制单元25基于通过网络接口单元26来自接收装置13的反馈信息确定传送速率。速率控制单元25然后向传送单元23提供时序命令，使得分组将以所确定的传送速率被传送。
当显示单元显示从传送装置11以初始传送速率传送到接收装置13的视频数据时，所显示图片的质量(即图片质量)是流数据拨用的最低质量。这是因为初始传送速率被确定为代表观看所接收图片的用户可接受的最低图片质量。如果图片以低于初始传送速率的速率传送，那么图片质量将比用户可接收的质量差。这意味着速率控制单元25不能让传送单元23发送分组的传送速率变得低于初始传送速率。换句话说，初始传送速率既是传送单元23开始数据传送的速率，也是用于通信的传送速率的最低限。速率控制单元25因此与通过网络接口单元26来自接收装置13的反馈信息一致而适应性地确定传送速率，确保所确定的速率不会变得低于从初始速率确定单元24提供的初始传送速率。
可能出现如下情况，即对应于由传送单元23发送的分组的反馈信息没有被网络接口单元26接收，即，在在传送装置11与接收装置13之间检测到通信超时，使得速率控制单元25不能基于反馈信息确定以什么速率来传送下一个分组。在这种情况下，速率控制单元25将传送单元23发送下一个分组的传送速率重新设定为从初始速率确定单元24提供的初始传送速率。传送单元23然后被控制以这样被确定的初始传送速率传送下一个分组。
网络接口单元26在网络12上将来自传送单元23的分组输出到接收装置13。网络接口单元26还在网络12上将发送自接收装置13的反馈信息提供给速率控制单元25。
图3是示出了图2中包括的初始速率确定单元24的典型内部结构的框图。
基于正由图片获得单元21(图2)获得的图片性质，初始速率确定单元24首先确定观看由接受装置13(图1)接收的图片的用户可接受的最低图片质量(即，最低可接受图片质量)。初始速率确定单元24然后决定出满足这样被确定的图片质量的传送速率，并将该速率作为初始传送速率提供给速率控制单元25(图2)。
图片性质可以是应用性质、内容性质和图像设备性质中的任何一个。
应用性质是比如由电话会议、新闻节目、棒球电视广播和足球电视广播代表的四个内容种类中的一个。典型地，新闻节目是在零星移动的背景下将一个人或多个人显示屏幕中间的节目。电视会议是在不部分保持静态的背景下将一个人或多个人显示屏幕中间的节目。由于对描绘被成像人物的面部表情的高需求，电话会议所需的图片质量高于新闻节目的图片质量。与棒球电视广播相比，足球电视广播需要强调在一个运动场上处于不断运动中的两个队。这意味着强调运动的足球电视广播所需的图片质量低于棒球电视广播的图片质量。用户通过澡纵操作单元27来指明应用性质(例如，电话会议、新闻节目、棒球电视广播或足球电视广播)。这样被指明的信息从操作单元27被提供给可接受图片质量确定单元42。
内容的性质代表人们感受到的内容中的视觉噪声度。说明性地，快速运动的图片或者充满细节的图片被人们感受时不会象使用高压缩率将显示的质量那么差。因此，定义内容性质包括考虑人类的视觉特性。给定内容的性质可以由该内容图片中运动的快速程度说明性地表示。图片中运动的速度典型地是如下得到的：首先从被从图片获得单元21馈送到初始速率确定单元24的视频数据中以预定间隔逐帧摘取图片，然后按时间顺序获得就帧图片之间发现的相应运动像素而言的帧图片之间的差别。
成像设备的性质表示设备对所感受的内容中的噪声有多大影响。说明性地，由快速移动的数字摄影机取得的图片被人们感受时不会象使用增加的压缩率将包含的质量那么劣化。如果图片获得单元21是数字摄影机，那么指示照相机在照相时是否运动或固定的信息可以被采用作为成像设备性质。该信息可以说明性地由数字摄影机的移动速度表示。当在传送装置11外部被获得时，照相机的速度值可以被提供给外部接口单元41。如果数字摄影机是固定和静止的，那么表示照相机的移动速度为0的信息被发送给外部接口单元41。同时，成像设备的性质类似于内容性质，所以得到作为客观测量值的设备移动速度比得到代表内容性质的值更容易。
外部接口单元41从传送装置11外部接收上述的成像设备性质(即，移动速度)，并将所接收的性质转发给可接受图片质量确定单元42。
基于馈送自图片获得单元21的视频数据，可接受图片质量确定单元42计算上面提过的图片运动(即，内容性质)。参考数据库43，可接受图片质量确定单元42基于发送自操作单元27的应用性质、从来自图片获得单元21的视频数据计算出的图片运动(即，内容性质)以及从外部接口单元41提供的移动速度(即，成像设备性质)，确定最低可接受图片质量。这样被确定的最低可接受图片质量被从可接受图片质量确定单元42转发到传送速率确定单元44。对于本发明的该实施例，假设：应用性质选自四个选择，即，电话会议、新闻节目、棒球电视广播和足球电视广播；内容性质由图片运动提供；成像设备性质由图片获得单元21的移动速度提供。
数据库43被设置成用于预先保留将应用性质与最小可允许图片质量关联起来的表以及表示图片运动与最小可允许图片质量之间关系的数据，如图4A和4B所示。数据库43中的表和数据通过对不确定数量的用户进行实验并对实验表明的内容进行统计处理而得到，所述实验表明的内容即针对不同内容种类来说用户可接受的图片质量。说明性地，具有不同图片质量的棒球电视广播被显示给参与实验的用户。作为响应，用户决定出他们看来认为可接受的图片质量。最终的结果被总结以建立一般被认为是观看棒球电视广播的用户可接受的图片质量。图片质量可以由图片的S/N比(信噪比)说明性地表示。
图4A示出了将应用性质与最低可接受图片质量关联起来的表。当应用性质指代电话会议时，相应的最低可接受图片质量被设定为D1。对于指代新闻节目的应用性质，相应的最低可接受图片质量被设定为D2。同样，对于指代棒球电视广播的应用性质，最低可接受图片质量被设定为D3，对于指代足球电视广播的应用性质，相应的最低可接受图片质量被设定为D4。虽然本发明的该实施例采用与电话会议、新闻节目、棒球电视广播和足球电视广播种类相应的四个应用性质，但这不是对本发明的限制。可替换地，可以按需增加其它种类，例如音乐会电视广播。
图4B以曲线示出了一方面的作为内容性质的图片运动与另一方面的最低可接受图片质量之间的关系。图片运动m与最低可接受图片质量D之间的关系由基于函数fx()的表达式D＝fx()定义，如图4B所示，并且被保存在数据库43中。例如，假定可接受图片质量确定单元42已经基于从图片获得单元21提供的视频数据计算出m1作为图片运动。在该情况下，可接受图片质量确定单元42通过使用图4B中说明的函数D＝fx(m)来得到与图片运动m1相应的最低可接受图片质量Dm1。
虽然上述图没有给出将作为成像设备性质的移动速度与最低可接受图片质量关联起来的数据的实例，但是这种关系还可以以图4B所示方式类似的方式表达。移动速度与图片运动之间的唯一差别是运动对象是图片获得单元21(即，移动速度)还是正被成像的物体(图片运动)。由于该原因，移动速度m与最低可接受图片质量D之间的关系也由图4B中的表达式D＝fx(m)定义，将不再讨论移动速度。
可替换地，图片运动与最低可接受图片质量之间的关系可以不用函数fx()(即图4B中的D＝fx(m))定义，而由图片运动被分成与不同最低可接受图片质量相关联的预定范围的方案来定义。在该方案下，图片运动与最低可接受图片质量之间的关系可以在表中表达，如图4A中的表。
如所描述的，参考数据库43，可接受图片质量确定单元42基于应用性质确定最低可接受图片质量Di(i＝1到4中的一个)，并基于内容性质确定另一个最低可接受图片质量Dm1。通过这样确定的最低可接受图片质量Di和Dm1，可接受图片质量确定单元42决定出确定的最低可接受图片质量D，并将其提供给传送速率确定单元44。说明性地，确定最低可接受图片质量D可以通过选择由应用性质得到的最低可接受图片质量Di(i＝1到4中的一个)与基于内容性质(图片质量)由图片运动(移动速度)得到的最低可接受图片质量Dm1中哪一个更高来确定。
数据库43优选地应该被周期性地更新。这是因为期望随后的实验和经历能促使将应用性质与最低可接受图片质量关联起来的表的改变，以及内容性质与最低可接受图片质量之间关系的改变。说明性地，数据库43可以被存储在可移动存储介质上。这允许当数据库43中的任何数据已经被更新时，存储介质与其上保留的数据库43一起被替代。作为另一种替换，数据库43可以连接到网络12，并且通过从服务器或网络12上的类似源获得更新后的数据而被更新。
返回图3，初始速率确定单元24中的传送速率确定单元44被提供有指代用于在压缩视频数据时使用的压缩方法(即编码方法)的信息。方法指定信息由操纵操作单元27的用户设定，并且被从操作单元27发送出去。如在可接受图片质量确定单元42中的情况一样，传送速率确定单元44被馈送有由图片获得单元21获得的视频数据。从由图片获得单元21提供的视频数据中，传送速率确定单元44得到例如SD(标准定义)尺寸或SIF(源输入格式)尺寸的图片尺寸。基于所获得的图片尺寸和发送自操作单元27的编码方法，传送速率确定单元44决定出与从可接受图片质量确定单元42提供的质量(最低可接受图片质量)相应的传送速率。这样被确定的传送速率被作为初始传送速率从传送速率确定单元44提供给速率控制单元25(图2)。应该注意，SD尺寸表示每个所照图片720×480个像素，SIF尺寸表示每个图片360×240个像素。
下面是对一方面的图片尺寸和图片压缩率与另一方面的带宽(即传送速率)之间关系的讨论。在所有其它条件都等同时，SD尺寸图片显然比SIF尺寸图片在它们被传送时需要更大的带宽(即更高的传送速率)。当视频数据被从传送装置11发送到接收装置13时，数据在被输出到网络12上之前被前面提过的图片编码单元22压缩。然后，提高图片编码单元22压缩(即编码)视频数据的压缩率将减小在网络12上传送数据所必需的带宽(传送速率)。但是，由图片编码单元22用于其压缩(编码)处理的更高的压缩率将转变成更差的图片质量。换句话说，图片质量与传送速率之间的关系是特定于每一个图片尺寸和编码方法(压缩率)，如图5A和5B所描绘的。
图5A示出了一方面的SD和SIF尺寸图片的图片质量D与另一方面的传送速率B之间的关系，其中采用MPEG-4作为编码方法。图5B说明了一方面的SD和SIF尺寸图片的图片质量D与另一方面的传送速率B之间的关系，其中采用JPEG 200作为编码方法。
在图5A中，在由传送速率确定单元44基于来自图片获得单元21的视频数据获得的图片尺寸是SD尺寸，即，图片获得单元21输出SD尺寸图片的情况下，图片质量与传送速率之间的关系由函数B＝fa(D)定义。在由传送速率确定单元44基于来自图片获得单元21的视频数据获得的图片尺寸是SIF尺寸，即，图片获得单元2I输出SIF尺寸图片的情况下，图片质量与传送速率之间的关系由函数B＝fb(D)定义。然后，当从最低可接受图片质量确定单元42提供到传送速率确定单元44的图片质量(最低可接受图片质量)是D1A时，如果图片具有SD尺寸，那么传送速率由函数B1＝fa(D1A)定义，或者如果图片具有SIF尺寸，那么传送速率由B0＝fb(D1A)定义。
在图5B中，在由传送速率确定单元44基于来自图片获得单元21的视频数据获得的图片尺寸是SD尺寸，即，图片获得单元21输出SD尺寸图片的情况下，图片质量与传送速率之间的关系由函数B＝fc(D)定义。在由传送速率确定单元44基于来自图片获得单元21的视频数据获得的图片尺寸是SIF尺寸，即，图片获得单元21输出SIF尺寸图片的情况下，图片质量与传送速率之间的关系由函数B＝fd(D)定义。然后，当从最低可接受图片质量确定单元42提供到传送速率确定单元44的图片质量(最低可接受图片质量)是D1B时，如果图片具有SD尺寸，那么传送速率由函数B3＝fc(D1B)定义，或者如果图片具有SIF尺寸，那么传送速率由B2＝fd(D1B)定义。
表示如图5A和5B所示的图片质量与传送速率之间关系的数据被保留在传送速率确定单元44内。基于关于由图片获得单元21获得的图片尺寸和编码方法的这些关系，传送速率确定单元44确定与提供自可接受图片质量确定单元42的最低可接受图片质量相应的传送速率。这样确定的传送速率被作为初始传送速率从传送速率确定单元44发送到速率控制单元25。
对于本发明的实施例，关于由图片获得单元21取得的图片，假设有两种图片尺寸，即SD尺寸和SIF尺寸。但是，这不是对本发明的限制。可替换地，可以采用其它尺寸，例如HD(高清晰度)尺寸(指代1920×1080个像素)。
由操纵操作单元27的用户指定的视频数据编码方法(压缩方法)不限于MPEG-4或JPEG 2000。还可以采用其它编码方法，例如MPEG-2。
如果这些可替换图片尺寸和编码方法中的任何一个将被采用，那么关于新图片尺寸和/或编码方法的图片质量与传送速率之间的关系将在传送速率确定单元44中被重新设定，如图5A和5B所图示的。对于可能采用的任何图片尺寸、任何编码方法(压缩方法)或者任何压缩率，图片质量越高，所获得的传送速率越高(即，带宽越宽)。
虽然关于如图5A和5B所描绘的图片尺寸和编码方法的最低可接受图片质量与传送速率之间的关系被假设为建立在传送速率确定单元44内，但是这不是对本发明的限制。可替换地，这些关系可以被放到在需要时它们可以被从中取出的数据库43中，如同在图4A和4B中说明的最低可接受图片质量与应用性质之间的关系和最低可接受图片质量和图片运动之间的关系一样。
参照图6的流程图，现在将描述由传送装置11进行的传送速率确定过程。该过程由操纵操作单元27的用户起动，或者由响应于来自接收装置13的请求开始发送视频数据的传送装置11起动。
在步骤S1，初始速率确定单元24将初始传送速率设定为0，并将它作为初始值提供给速率控制单元25。控制从步骤S1进行到步骤S2。
在步骤S2，初始速率确定单元24中的可接受图片质量确定单元42进行可接受图片质量确定过程。步骤S2之后是步骤S3。将在后面参照图7详细描述的可接受图片质量确定过程，允许可接受图片质量确定单元42基于有效应用性质和图片运动来确定最低可接受图片质量。这样被确定的最低可接受图片质量被提供给传送速率确定单元44。
在步骤S3，传送速率确定单元44基于在步骤S2中提供自可接受图片质量确定单元42中的最小可接受图片质量进行初始传送速率确定过程。控制从步骤S3进行到步骤S4。假设在初始传送速率确定过程中被确定的初始传送速率由标号B表示。将在后面参照图8详细讨论初始传送速率确定过程。
在步骤S4中，传送速率确定单元44将在步骤S3中由单元44确定的初始传送速率B提供给速率控制单元25。步骤S4之后是步骤S5。
在步骤S5，速率控制单元25通过采取TFRC方法进行速率控制。更具体地，速率控制单元25给传送单元23一个定时命令，使单元23建立在步骤S4中发送自传送速率确定单元44的初始传送速率B。控制从步骤S5进行到步骤S6。
在步骤S6中，速率控制单元25检查以确定由图片获得单元21获得的视频数据的传送是否已经结束，即，通过网络接口单元26从传送单元23发送到接收装置13的分组是否已经用完。如果在步骤S6中发现视频数据的传送还没有结束，那么进行步骤S7。在步骤S7，速率控制单元25检查以确定是否已经发生超时，即，反馈信息是否响应于由传送单元23发出的分组被从网络接口单元26提供。
如果在步骤S7检测到没有超时，那么速率控制单元25返回步骤S5，并重复步骤S5到S7。在该过程中，速率控制单元25基于来自网络接口单元26的反馈信息适应性地确定传送速率。对于传送速率控制，速率控制单元25给传送单元23一个定时命令，使单元23建立这样被确定的传送速率。
如果在步骤S7检测到超时，即，如果速率控制单元25没有被提供响应于由传送单元23发出的分组的、来自网络接口单元26的反馈信息，那么速率控制单元25返回步骤S4，并重复随后的步骤。即，速率控制单元25将传送速率重新设定为初始传送速率B用于传送速率控制。
当在步骤S6中发现视频数据的传送已经结束时，传送速率确定过程终止。
下面参照图7的流程图描述在图6的步骤S2中由可接受图片质量确定单元42进行的可接受图片质量确定过程。
在步骤S21，可接受图片质量确定单元42获得从操作单元27提供的应用性质。控制从步骤S21进行到步骤S22。
在步骤S22，可接受图片质量确定单元42检查以确定在步骤S21中获得的应用性质是否代表电话会议。如果在步骤S22中发现应用性质代表电话会议，那么可接受图片质量确定单元42进行到步骤S23。在步骤S23，可接受图片质量确定单元42通过参考位于数据库43中且示出在图4A中的表采用(即确定)D1作为最低可接受图片质量。从步骤S23，控制进行到步骤S30。
如果在步骤S22中发现应用性质不代表电话会议，到步骤S24。在步骤S24，可接受图片质量确定单元42检查以确定在步骤S21中获得的应用性质是否代表新闻节目。如果在步骤S24中发现应用性质代表新闻节目，那么可接受图片质量确定单元42进行到步骤S25。在步骤S25，可接受图片质量确定单元42通过参考位于数据库43中且示出在图4A中的表采用D2作为最低可接受图片质量。从步骤S25，控制进行到步骤S30。
如果在步骤S24中发现应用性质不代表新闻节目，到步骤S26。在步骤S26，可接受图片质量确定单元42检查以确定在步骤S21中获得的应用性质是否代表棒球电视广播。如果在步骤S26中发现应用性质代表新闻节目，那么可接受图片质量确定单元42进行到步骤S27。在步骤S27，可接受图片质量确定单元42通过参考位于数据库43中且示出在图4A中的表采用D3作为最低可接受图片质量。从步骤S27，控制进行到步骤S30。
如果在步骤S26中发现应用性质不代表棒球电视广播，到步骤S28。在步骤S28，可接受图片质量确定单元42检查以确定在步骤S21中获得的应用性质是否代表足球电视广播。如果在步骤S28中发现应用性质代表足球电视广播，那么可接受图片质量确定单元42进行到步骤S29。在步骤S29，可接受图片质量确定单元42通过参考位于数据库43中且示出在图4A中的表采用D4作为最低可接受图片质量。从步骤S29，控制进行到步骤S30。
如果在步骤S28中发现应用性质不代表足球电视广播，也到步骤S30。在步骤S30，可接受图片质量确定单元42根据由图片获得单元21提供的视频数据计算图片运动m1。通过参考保存在数据库43中且示出在图4B中的图片运动m与最低可接受图片质量D之间的关系，可接受图片质量确定单元42采用Dm1作为与所计算的图片运动m1相应的最低可接受图片质量。步骤S30之后是步骤S31。
在步骤S31，可接受图片质量确定单元42基于根据应用性质计算出的最低可接受图片质量Di(i＝1到4中的一个)和从图片运动m1得到的最低可接受图片质量Dm1两者确定最终最低可接受图片质量D。这样被确定的最低可接受图片质量D被提供给传送速率确定单元44，控制返回到图6的过程。如果D1小于Dm1，并且如果从操作单元27提供给可接受图片质量确定单元42的应用性质代表电话会议，那么图片质量Dm1被确定为最后的最低可接受图片质量D。这是因为图片质量Dm1是步骤S23中采用的最低可接受图片质量D1与步骤S30中采用的最低可接受图片质量Dm1中较高的那一个。
参照图8的流程图，现在将描述在图6的步骤S3中由传送速率确定单元44进行的初始传送速率确定过程。
在步骤S51，传送速率确定单元44获得从操作单元27提供的用户指定的视频数据编码方法。从步骤S51，控制进行到步骤S52。
在步骤S52，传送速率确定单元44检查以确定在步骤S51中获得的编码方法是否是MPEG-4，即，由传送装置11发送到接收装置13的图片是否使用MPEG-4标准被编码。如果在步骤S52中发现由传送装置11发送到接收装置13的图片不是使用MPEG-4标准被编码的，那么到步骤S53。在步骤S53，传送速率确定单元44检查以确定由传送装置11发送到接收装置13的图片是否使用JPEG 2000标准被编码。
如果在步骤S53发现由传送装置11发送到接收装置13的图片不是使用JPEG 2000标准被编码的，那么传送速率确定单元44确定初始传送速率BD为缺省值，将其提供给速率控制单元25，并终止过程。说明性地，当用户没能指定任何编码方法时，会发生MPEG-4和JPEG2000都不应用的情况。在这种情况下，传送速率确定单元44可以选择相对于从可接受图片质量确定单元42提供的最低可接受图片质量D的最低传送速率作为初始传送速率BD。关于在传送速率确定单元44中预先准备的、定义图片质量与传送速率之间关系的关系表达(图5A和5B)来进行选择。
如果在步骤S53发现由传送装置11发送到接收装置13的图片是使用JPEG 2000标准被编码的，那么到步骤S55。在步骤S55，传送速率确定单元44检查以确定由图片获得单元21获得的图片是否具有SD尺寸。
如果在步骤S55发现由图片获得单元21获得的图片具有SD尺寸，那么到步骤S56。在步骤S56，传送速率确定单元44选择图5B中示出的函数B＝fc(D)，并进行到步骤S61。
如果在步骤S55发现由图片获得单元21获得的图片不具有SD尺寸，即，如果发现图片具有SIF尺寸，那么到步骤S57。在步骤S57，传送速率确定单元44选择图5B中示出的函数B＝fd(D)，并进行到步骤S61。
如果在步骤S52发现由传送装置11发送到接收装置13的图片是使用MPEG-4标准被编码的，那么到步骤S58。在步骤S58，传送速率确定单元44检查以确定由图片获得单元21获得的图片是否具有SD尺寸。
如果在步骤S58发现由图片获得单元21获得的图片具有SD尺寸，那么到步骤S59。在步骤S59，传送速率确定单元44选择图5A中示出的函数B＝fa(D)，并进行到步骤S61。
如果在步骤S58发现由图片获得单元21获得的图片不具有SD尺寸，即，如果发现图片具有SIF尺寸，那么到步骤S60。在步骤S60，传送速率确定单元44选择图5A中示出的函数B＝fb(D)，并进行到步骤S61。
在步骤S61，使用在步骤S56、S57、S59或S60中选择的函数，传送速率确定单元44计算与从可接受图片质量确定单元42提供的最低可接受图片质量D相应的传送速率B。之后，控制返回到图6的过程。
图9是示出了一方面的从通过图1中传送装置11的视频数据传送开始经过的时间与另一方面的传送速率之间关系、以及一方面的通过传送设置的视频数据传送开始经过的时间与另一方面的传送速率之间关系的图解表示。传统设置包括用单个分组开始传送过程，并在每一次确认(ACK)已经从接收器方被返回时将被传送分组的数量加1。
线L1表示一方面的通过图1中传送装置11的数据传送开始经过的时间与另一方面的传送速率之间的关系。传送装置11以初始传送速率B1开始通信(即视频数据传送)。在时间段RTT过去之后即收到确认时，传送装置11将传送速率增加预定水平，并继续进行下一个传送。该传送速率控制由被提供对应于被传送分组的反馈信息的传送装置11重复。结果是，在数据传送开始时间段T1之后，达到稳定的传送速率B稳定。如果传送装置11以初始传送速率B1开始通信(即视频数据传送)，并且由于网络12上的业务状态没能接收与被传送分组相应的反馈信息，即，如果在第一数据传送期间已经发生了通信超时，那么传送装置11可以通过将初始传送速率B1的一半(即(B1/2))重复第一传送建立作为初始传送速率。
另一条线L0表示一方面的从通过传统设置的数据传送开始经过的时间与另一方面的传送速率之间的关系。传送开始时的传送速率为0。当时间段RTT过去之后即收到确认时，传送速率被增加预定水平用于下一个传送。该传送速率控制以类似于本发明传送装置11进行其通信的方式响应于与被传送分组相应的反馈信息被重复。结果是，在数据传送开始时间段T0之后达到稳定的传送速率B稳定，T0晚于T1。
如上所述，与传统设置相比，传送装置11将达到稳定传送速率B稳定所需的时间减少了时间段(T0-T1)。在图9的实例中，传送速率被示为在每一次接收到反馈信息时都被增加相同的预定水平。但是，实际上，在给定来自接收装置13的反馈信息时，传送速率的增加量在传送装置11每次使速率控制单元25确定用于下一个到接收装置13的数据传送的传送速率时都不同(对于传统设置也一样)。
同样关于图9的实例，在每一个视频数据传送之后直到接收确认(反馈信息)的时间段RTT(传送速率保持在交错线L1和L2上不变的稳定水平时期)被表示为常数。但是，实际上，每一个时间段RTT取决于网络12的业务状态说明性地改变。时间段RTT越长，本发明的方案与传统设置之间就要花多久(即，时间(T0-T1))达到稳定传送速率B稳定而言的差别就越大。换句话说，本发明的方案在预防缓慢起动稳定上更有效。时间段RTT被加长的典型情况是数据传送经由卫星进行的情况。
显然，由初始速率确定单元24确定的初始传送速率B1(图9)越高，传送装置11在避免慢速起动问题上就比传统设置更有效。
根据本发明，如上所述，满足最低可接受图片质量的传送速率被确定为初始传送速率。当数据的传送以这样被确定的初始传送速率开始时，可能避开困扰数据传送的慢速起动问题。
根据本发明，不需要发送器一方向接收器一方发送用于测量网络上带宽的分组，以及等待来自接收器一方的传送结果(即，反馈信息)。这意味着数据可以没有延迟地被传送。
图10是示出了被实施为本发明第二实施例的传送装置11的典型结构的框图。在图10的标号中，已经在图2中使用的那些标号指代相似或相应的部分，并且在冗余的地方将省略这些部分的描述。更具体地，图10中的传送装置11基本上具有与其图2中对应部分相同的结构，只是初始速率确定单元24被另一个初始速率确定单元61替代。
如图2中初始速率确定单元24的情况一样，图10中的初始速率确定单元61被提供有通过图片获得单元21获得的或者发送自装置11外部的图片性质。与图2中的初始速率确定单元24相似，初始速率确定单元61被馈送指示由操纵操作单元27的用户指定的编码方法的信息，该信息来自操作单元27。与图2的初始速率确定单元24相似，初始速率确定单元61基于有效图片性质和编码方法确定最低可接受图片质量，决定出满足这样被确定的最低可接受图片质量的传送速率，并将该速率作为初始传送速率提供给速率控制单元25。
图11示出了图10中初始速率确定单元61的典型内部结构。在图11的标号中，已经在图3中使用的那些指代相似或相应的部分，并且在冗余的地方将省略这些部分的描述。更具体地，图11中的初始速率确定单元61基本上具有与其图3中对应部分相同的结构，其中，外部接口单元41、可接受图片质量确定单元42和传送速率确定单元44与图3中的那些相同。
使第二实施例的图10的初始速率确定单元61与图3中其对应部分不同的是缺少作为第一实施例一部分的数据库43。通过第一实施例，将应用性质与最低可接受图片质量关联起来的表以及代表图片运动与最低可接受图片质量之间关系的数据，在图4A和4B中示出，被从数据库43提供给可接受图片质量确定单元42。对比而言，通过第二实施例，表和数据经由外部接口单元41被从传送装置11外部提供到可接受图片质量确定单元42。
即，外部接口单元71被从传送装置11外部提供与从图3所示数据库43获取的将应用性质与最低可接受图片质量关联起来的相同表以及代表图片运动与最低可接受图片质量之间关系的相同数据。从外部接口单元71，表和数据被转发到可接受图片质量确定单元42。
说明性地，外部接口单元41可以是类似于图9的网络接口单元26的网络接口。假设外部接口单元41被连接到网络例如互联网上的服务器(未示出)。假设服务器用于保留将应用性质与最低可接受图片质量关联起来的表以及代表图片运动与最低可接受图片质量之间关系的数据，使得所存储的表和数据按需更新。外部接口单元41从传送装置11外部的源获取这种表和相关数据，并将所获取的转发到可接受图片质量确定单元42。
以与通过图3的第一实施例相同的方式，可接受图片质量确定单元42确定最低可接受图片质量，并将其提供给传送速率确定单元41。即，基于将应用性质与提供自外部接口单元41的最低可接受图片质量关联起来的表，可接受图片质量确定单元42确定与发送自操作单元27的应用性质相应的最低可接受图片质量Di(i＝1到4中的一个)。如果图片运动在m1根据由图片获得单元21提供的视频数据计算，那么可接受图片质量确定单元42基于图片运动m1通过使用来自外部接口单元41并在图4B中示出的关系D＝fx(m)确定最低可接受图片质量Dm1。然后，可接受图片质量确定单元42决定出最终最低可接受图片质量D，并将其提供给传送速率确定单元44。
以与图3中第一实施例相同的方式，传送速率确定单元44确定满足发送自可接受图片质量确定单元42的最低可接受图片质量的传送速率，并将该速率作为初始传送速率提供给速率控制单元25(图9)。
通过本发明的上述第二实施例，将应用性质与最低可接受图片质量关联起来的表以及代表图片运动与最低可接受图片质量之间关系的数据被示为通过外部接口单元71从传送装置11外部提供，作为可接受图片质量确定单元42确定最低可接受图片质量的基础。可替换地，用户(即，具有被传送或被接收视频数据的人)可以明确地设定可以经由外部接口单元71被发送到可接受图片质量确定单元42的最低可接受图片质量。作为另一种替换，用户可以通过操纵操作单元27明确地建立最低可接受图片质量。反过来，操作单元27将所建立的质量提供给可接受图片质量确定单元42。如果用户明确地设定了最低可接受图片质量，那么可接受图片质量确定单元42将所提供的图片质量不改变地转发给传送速率确定单元44。
在第二实施例处于使用中的情况下，从大量实验和经验对将应用性质与最低可接受图片质量关联起来的表以及代表图片运动与最低可接受图片质量之间关系的数据所做出的任何更新，都可以没有延迟地经由外部接口单元71被提供到可接受图片质量确定单元42。就最新情况而言，第二实施例因此比数据库43被建立在传送装置11内部的第一实施例优选。
上述结构的第二实施例提供了与由第一实施例提供的那些效果相同的效果(在图9中示出)。即，在流数据将被传送的情况下，满足最低可接受图片质量的传送速率被确定为初始传送速率，使得数据的传送以该初始速率开始。该设置以这样的方式提供数据传送以避免慢速起动问题。还可能没有延迟地传送数据，因为不需要发送器一方向接收器一方发送用于测量网络上带宽的分组，以及等待来自接收器一方的传送结果(反馈信息)。
在本发明的上述实施例中，传送装置11被示为传送视频数据。但是，这不是对本发明的限制。可替换地，本发明适用于借此包括运动图片、静止图片、声音、演示数据和视频游戏的多种流数据被传送的设置。传送装置11还可能发送除流数据之外的数据。
在上述实施例中，应用性质和成像设备性质被示为由操纵操作单元27的用户提供或者通过外部接口单元41发送自传送装置11外部。可替换地，传送装置11可以被设置成用于基于由图片获得单元21获得的图片通过其自身确定这些性质。
在上述实施例中，图片尺寸被示为由传送速率确定单元44基于从图片获得单元21提供的视频数据被确定。可替换地，图片尺寸可以由操纵操作单元27的用户指定。接着，操作单元27将所指定的图片尺寸馈送给初始速率确定单元61。
在上述实施例中，图片编码方法被示为由操纵操作单元27的用户指定。可替换地，合适的编码方法可以被预先建立为缺省。只有当用户指定不同的编码方法时，所指定的方法可以与其替换。
上述的系列步骤和过程可以通过硬件或者通过软件执行。在任何情况下，传送装置11说明性地可以由例如图12所示的个人计算机构成。
在图12中，CPU(中央处理单元)301与存储在ROM(只读存储器)302中的程序或者从存储单元308装载到RAM(随机访问存储器)303中的那些程序一致地进行各种过程。RAM 303还容纳CPU 301在进行其处理时可能需要的数据。
CPU 301、ROM 302和RAM 303经由总线304互连。输入/输出接口305也被连接到总线304。
输入/输出接口305与各种部件相连。它们包括说明性地由键盘和鼠标形成的输入单元306，由例如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)的显示设备以及扬声器构成的输出单元307，由硬盘驱动等组成的存储单元308，具有调制解调器和终端适配器的通信单元309，以及由例如CCD(电荷耦合设备)或CMOS(补偿性金属氧化物半导体)的成像设备组成的成像单元331。通信单元309在例如互联网的网络上进行通信。成像单元311给对象拍照，并通过输入/输出接口305将表示被成像对象的视频数据提供给CPU 301和相关部件。CPU 301说明性地控制由可接受图片质量确定单元42和初始速率确定单元24中的传送速率确定单元44以及图片编码单元22、传送单元23和速率控制单元25进行的过程。通信单元309控制由网络接口单元26和初始速率确定单元24中的外部接口单元41以及其他单元进行的过程。
输入/输出接口单元305在需要时还与驱动310连接。例如磁盘321、光盘322、磁光盘323或半导体存储器324的记录介质被装载到驱动310中。计算机程序可以从所装载的记录介质中获得，并且可以在需要时被装到存储单元308中。
在本说明书中，存储在记录介质上且描述将被执行程序的步骤不仅表示过程将以所描述顺序(即，基于时间顺序)进行，而且表示过程可以并行或单独进行。
工业可应用性
根据上面描述的本发明的传送控制装置、传送控制方法、记录介质和程序，可能使用本发明的设置在避免缓慢起动问题的同时，瞬时开始在网络上传送数据。

Claims (11)

1.一种用于控制数据传送的传送控制装置，该装置包括：
质量确定装置，用于与所述数据特性一致确定所述数据的质量；
传送速率确定装置，用于根据由所述质量确定装置确定的质量来确定传送速率；以及
传送速率控制装置，用于控制所述数据的传送速率，使得所述数据将开始以由所述传送速率确定装置确定的传送速率被传送。
2.根据权利要求1的传送控制装置，其中，所述数据构成图片，并且所述数据的性质是图片性质。
3.根据权利要求2的传送控制装置，其中，所述图片性质是应用性质、内容性质和成像设备性质中的至少一个。
4.根据权利要求2的传送控制装置，还包括用于存储其质量与所述图片性质相关联的数据的存储装置；
其中，所述质量确定装置基于存储在所述存储装置中的数据确定所述质量。
5.根据权利要求1的传送控制装置，其中，所述数据构成由预定编码方法编码的图片；并且
其中，所述传送速率确定装置基于所述图片的图片大小以及一方面的与所述编码方法相关联的质量与另一方面的所述传送速率之间的关系来确定所述传送速率。
6.根据权利要求1的传送控制装置，还包括信息输入装置，用于从所述传送控制装置外部输入与所述数据性质有关的信息；
其中，所述质量确定装置根据由所述信息输入装置输入的所述信息确定所述质量。
7.根据权利要求1的传送控制装置，其中，所述传送速率控制装置控制所述数据的传送速率，使得在所述数据传送已经开始之后，所述传送速率将不会下降到低于从所述传送速率确定装置提供的所述传送速率。
8.根据权利要求1的传送控制装置，其中，所述传送速率控制装置控制所述数据的传送速率，使得在所述数据的通信超时情况下，所述数据传送将以由所述传送速率确定装置确定的传送速率被恢复。
9.一种用于控制数据传送的传送控制方法，该方法包括如下步骤：
与所述数据性质一致确定所述数据质量；
根据在所述质量确定步骤中确定的质量确定传送速率；以及
控制所述数据的传送速率，使得所述数据将开始以在所述传送速率确定步骤中确定的传送速率被传送。
10.一种记录介质，其以计算机可读形式存储用于控制数据传送的程序，所述程序包括如下步骤：
与所述数据性质一致确定所述数据质量；
根据在所述质量确定步骤中确定的质量确定传送速率；以及
控制所述数据的传送速率，使得所述数据将开始以在所述传送速率确定步骤中确定的传送速率被传送。
11.一种用于控制数据传送、并用于使计算机执行包括如下步骤的过程的程序：
与所述数据性质一致确定所述数据质量；
根据在所述质量确定步骤中确定的质量确定传送速率；以及
控制所述数据的传送速率，使得所述数据将开始以在所述传送速率确定步骤中确定的传送速率被传送。
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