CN1830033A - 多层视频的特征点信息(cpi) - Google Patents

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Abstract

一种用于产生多层编码音频/视频数据的特征点信息(CPI)的方法包括产生CPI文件。该CPI文件包括至少一个对应于剪辑中的至少一个点的点类型、对应于剪辑中的点的显示时间和一个或多个对应于剪辑的基层和一个或多个增强层中的点的偏移点。由剪辑的基层和增强层中的偏移识别的点全部对应于剪辑中相同的点。

Description

多层视频的特征点信息(CPI)
本发明总的来说涉及视频编码，并尤其涉及多层视频编码。
多层编码视频为便携式存储器提供了很多好处。在具有小屏幕和低功率的设备中，只检索和显示基层。对于具有较大屏幕和较高功率的设备，基层和一个或多个增强层都能够被检索和显示。尽管多层方案对于诸如小尺寸(small-form-factor)光盘(“SFFO”)之类的便携式设备最有效，但是它也能够用在固定设备中以实现灵活的存储方案。
以下的描述特别考虑了按照MPEG标准(对于MPEG-1的ISO/IEC11172和对于MPEG-2的ISO/IEC13818)工作的音频/视频(“A/V”)设备，尽管本领域技术人员知道也能够应用不符合MPEG标准的其他A/V编码方案。
剪辑指可以进行复用的音频/视频(A/V)文件或流等的全部或一部分。(剪辑文件更一般地可以称为内容文件。)作为一部分的复用流符合其定义的所有方面的规范，例如，在MPEG-2复用流的情况下，它遵守MPEG-2节目流或传输流规范。复用中一些基本流的解码可能需要在剪辑中后面的地址开始，因为部分存取单元可能出现在剪辑的开头和结尾。显示可能需要在甚至更后面的显示单元开始。
每个剪辑存储在其自己的实时文件中。盘上的实时文件的物理分配确保用于读和写的数据的连续供给。剪辑中的数据的各部分可以通过使用在文件系统中定义的数据共享机构而在两个或多个剪辑之间被共享。通常，初始记录被制成单个剪辑，同时剪辑的数量随着进行编辑操作而增长。
特征点信息(CPI)通常指用于表示剪辑或信息文件中的特征点的信息。特征点对应于剪辑文件中特定数据元的位置，例如，认为是由于特定原因而感兴趣的点。例如，对于包含视频流数据的剪辑，特征点用于表示某些视频存取单元的开头或结尾。CPI通常用于在不需要读出和分析剪辑本身的情况下，确定剪辑中相关数据元的位置。因此，CPI对于几种不同的系统操作是很重要的。
这样的操作的一些例子包括特技播放(trickplay)操作、交互重放和快速编辑类操作。在特技播放操作期间不完全读出并解码数据流，所述操作比如是包含视频流数据的剪辑快进和快退播放。相反，只读出和解码所选择的数据流部分。这些部分的选择基于CPI。为此，CPI包括例如表示图像数据的位置的特征点信息。
在交互重放的情况下，用户可能需要重放以在剪辑中的某个特定时间位置开始，而不是在剪辑的开头开始。在这种情况下，CPI用来找到用于读出和解码匹配这个时间位置的剪辑中的位置的数据位置。为此，CPI可以包括例如针对相关音频和视频存取单元的时间标记值。
包含剪辑截断的快速编辑类操作的重要特性是它们在不实际接触到剪辑本身中的任何数据的情况下产生剪辑的截断后的版本。一般来说，这些种类的操作利用剪辑参考来产生参照这样的剪辑的截断版本的新剪辑。可能的例子是把剪辑分为更小的剪辑，借助于非无缝编辑连接等产生新的剪辑。在所有这些情况下，CPI可以用于确定剪辑的截断版本应当在哪里开始和/或结束。对于数据流的特征点的规范通常取决于数据流的类型和内容。
在诸如HDD之类的视频记录系统和非多层上下文关系中，CPI从介质中被提取并存储(例如在RAM中)以提供内容的显示时间和内容在盘上的位置之间的映射。CPI存储在文件中，与实际的音频/视频(“A/V”)内容分离。一般来说，CPI用于指向MPEG-2中的I帧，但通常CPI用于指向内容中的感兴趣点，例如，进入点或其他关键点。在没有多层视频的现有系统中，CPI文件中的入口典型地定义点的类型，比如进入点(“I帧”)、显示时间(“PTS”)和A/V文件内的偏移或A/V文件中点的绝对地址。
传统的多层编码视频包括一个基层和一个或多个增强层。一般来说，基层独立编码，并且增强层中编码的数据补充基层数据。因此，基层可以单独被解码和利用。但是，为了使用增强层，基层和增强层必须一起被解码和利用。通常，较小或较旧的设备播放剪辑时可能只使用基层，而较大和/或较新的设备(具有改进的处理和/或分辨率)播放剪辑时将使用基层和一个或多个增强层，同时图像质量得到相应的改善。所利用的增强层的数量取决于重放时使用的设备。
有这样一种需要，就是具有用于多层方案的低质量和高质量编码的CPI。因此，需要扩展的CPI方案以考虑多层视频。
因此，提供一种用于产生多层编码的音频/视频数据的特征点信息(CPI)的方法。在一个方面中，该方法包括产生CPI文件。该CPI文件包括对应于剪辑中至少一个点的至少一个点类型，对应于剪辑中该点的显示时间和对应于剪辑的基层和一个或多个增强层中该点的一个或多个偏移点。由剪辑的基层和增强层中的偏移识别的点全部对应于剪辑中的相同点(最容易概念化为相同的显示时间)。可替换地，也可以包括对应于剪辑的基层和一个或多个增强层中的点的实际显示时间(或绝对存储位置)。
在另一方面中的本方法包括产生针对基层和每个增强层的单独的CPI文件。针对基层的CPI文件包括关于基层中的点的信息，同样，针对增强层的CPI文件包括关于对应的增强层中的点的信息。针对增强层的CPI文件可能只包括偏移信息，并可能使用基层CPI文件中的对应点的点类型和显示时间。
仍然在另一个方面中，该方法包括产生CPI文件以包括关于基层的信息，并产生单独的附CPI文件以包括关于每个增强层的信息。对应于特定增强层的CPI文件可以例如包括对于增强层和所有较低层以及基层的指针。
本领域技术人员从以下的与附图结合在一起的详细描述中将明白本发明的这些和其他特征，其中相同的附图标记指的是相同的部分。
图1是说明一个实施例中的CPI方案的示意图。
图2说明在对应于每层的一个实施例中的CPI文件。
图3说明在一个实施例中具有针对所有增强层的单独CPI文件的CPI结构。
图1是说明在一个实施例中的CPI方案的示意图。简要地说，对于每个剪辑或A/V文件，存在包含对于剪辑文件中的特征点的信息的伴随CPI文件。剪辑文件中的特征点(或“点”)具有在包括至少一个点类型(或者如果只有一个点类型可能，则它是隐含的)、PTS和文件内的偏移的CPI表结构中的入口。
因此，对于每个特征点，使用几个参数。因此，CPI文件102中的每个入口104可以包括点类型、PTS和一个或多个偏移。点类型可以表示例如点对应于I帧的起始位置。点类型中的点也可以是成对的，例如I帧的开始和结束点。单个点可以包含起始和结束指针，或者同样可以看作两个点。如果所有的特征点包括起始和结束点，则对于每个点合并起始和结束指针为单个点是有效的。如果不是所有点都包括起始和结束指针，则可以接受由某些点使用起始和结束指针。
PTS是用于CPI中的入口的数据参数。这种情况下PTS表示MPEG中熟知的显示时间。例如，PTS可以是代表I帧的显示时间的32比特时间标记值。该参数通常代表与该点相关联的数据区。数据区的准确的语法和语义取决于点的类型并为每种类型单独指定。因此，点类型和点数据参数彼此对应。
此外，在CPI文件的入口中包括的偏移对应于相应视频层中的位置。特别是，偏移B识别对应于基层106中的入口104的点的位置，偏移1识别增强层1108a中的入口104的点的位置等。在每层的入口中包括的偏移值给出对应于入口点的层的文件内的偏移。如本领域已知的，偏移确定从已知起始点开始在文件内向前移动多远。在这种情况下，从已知起始点开始并在层文件中向前移动该偏移造成移动到在入口中所考虑的点。偏移一般用在一个应用中，并随后当存取存储介质(比如盘)中的数据时被转换为绝对地址。
这样，在每个入口中包括的偏移提供对应于入口特征点的基层和增强层的文件中的相应位置。可替换地，每个层的对应位置的绝对地址可以用于入口而不是偏移。这允许点的基层和任意增强层使用CPI文件中的点的入口来被存取。
为了释放盘上的空间，用户可以删除最高级别的增强层，例如图1中的108n。在这种情况下，CPI文件内的一些偏移可能不再有效，因为它们可能指的是被删除的文件。因此，CPI文件可能也包括有效的层的指示(对于图1的入口中的有效层由存在的检验标记来表示)。因为CPI文件中的层数取决于记录时存在的层数，而这可能在每次记录时改变，所以CPI文件结构也可能包括所涉及的层数的指示。
图1的CPI文件102的入口104可以进一步以水平方式有效地配置。例如，每个入口的PTS可以包括绝对时间值。可替换地，对于每第n个入口的PTS可以是绝对值，并且针对CPI文件中的随后的入口的PTS可以相对于最后的绝对值(称为“水平偏移”)。例如，PTS可以是每第10个入口的绝对值。对于跟随着最后的绝对PTS入口的CPI文件中的9个入口，PTS可以作为相对最后的绝对PTS的水平偏移给出。
CPI文件的入口中的其他参数可以类似的方式配置。例如，偏移B可以是每第10个入口的CPI文件中的绝对偏移值。对于跟随着偏移B的最后绝对偏移值的CPI文件中的9个入口，偏移B可能作为相对于绝对偏移B的水平偏移给出。例如，CPI文件102中的入口n可能包括偏移B的绝对值1000，并且入口n+10包括偏移B的下一个绝对值1100。中间的入口n+1、n+2、…、n+9具有偏移B的水平偏移值10、20、…、90，而不是偏移B的绝对值1110、1120、…、1190。因此，当应用程序读出入口n+2的偏移B的参数时，例如，它根据入口n中偏移B的绝对偏移值从入口检索水平偏移20并确定偏移B为1120。接着，1120的偏移B用作存取对于入口n+2的基层106中对应位置的偏移。
这样的在CPI文件中的入口之间的水平结构可以同样用于其他参数并进一步降低所需的存储，而不会大幅度降低性能。但是，应当注意到，因为基层和增强层文件具有不同的长度，用于一个参数的CPI入口之间的水平偏移不能用于另一个参数。例如，入口n+2的偏移B的水平偏移(在以上例子中为20)通常不能用作入口n+2的偏移1的水平偏移，因为基层和第一增强层文件将具有不同的长度。
返回到如图1所示的“偏移”的焦点，也就是如指向对应于入口点的基层和增强层中的位置，图1的CPI文件结构是一般的并可以应用于其他现有的CPI方案，例如，使用命名方案的那些。例如，在某些系统中，CPI和A/V内容之间的关联基于文件名，或尤其是文件名扩展。例如，file.clpi可以表示文件剪辑信息，而file.m2ts可以表示文件MPEG-2传输流。对于多层视频，该方案可以被增强为例如包括用于文件剪辑信息的file.clpi、用于文件基层A/V数据的file.av、用于文件增强1A/V数据的file1.av和用于文件增强2A/V数据的file2.av等。在这样的多层应用中，file.clpi将进行修改以包括对每个入口的层偏移，如图1所示。因此，file.clpi中每个特征点入口将包括对应于file.av的基层偏移(偏移B)、对应于file1.av的第一增强层偏移(偏移1)等。
此外，上述描述假定每个增强层在相同的时间位置处具有特征点，其可以全部存储在CPI入口中。一些偏移参数可以对于更高级的层的入口省略，从而减小CPI文件的大小。例如，对于第一增强层的偏移可以只包括在每第二个入口或第三个入口中。但是，这将限制能够用于某些功能如高质量特技播放中的特征点。
在另一方面，CPI可以为每一层单独存在盘上，所以对于分层编码的每个文件将有对应的CPI文件。图2说明对应于每一层的一个实施例中的CPI文件。基文件206具有对应的CPI文件(CPI FileB 202)，它与增强层208a、208b分离。第一增强层Enh1文件208a具有它自己的CPI文件(CPI File1 204)，如第N个增强层Enh N 208b文件其对应的CPI文件表示为CPI FileN 210一样。
对于分层编码的每个文件使用单独的CPI文件有许多优点。不需要记录其他层的CPI文件中的删除，增强文件就能够被删除。此外，不需读出没有利用的增强层的CPI文件。具有对应于每一层的单独的CPI文件消除了可能的问题和/或在删除一个或多个增强时CPI文件的调整。例如，当删除一个或多个增强时，如图1所示的合成CPI文件接着将包括一个或多个用于现在已经删除的增强层的入口中的无效参数。(如上所述，无效层的指示将接着包括在CPI中。)而且，如果所有的CPI都包含在一个CPI文件中，则即使在只播放基层时也可能必需读出整个CPI文件。
在一个方面，可以使用以上例子中描述的类似的文件命名惯例。例如，file.clpi可以用作基文件的CPI文件(图2的202)，用于文件增强1剪辑信息的file1.clpi(图2的204)，用于文件增强N剪辑信息的fileN.clpi(图2的210)，用于基层A/V数据的file.av(图2的206)，用于文件增强1A/V数据的file1.av(图2的208a)以及用于文件增强N A/V数据的fileN.av(图2的208b)。
在图2的实施例的一种情况下，点类型和PTS为每个CPI文件202、204、210复制。(每个CPI文件也包括相应层的偏移值。)在另一方面，可以避免复制每个CPI文件中的点类型和PTS。因此，基层CPI 202可以包括点类型、PTS、偏移B(用于基层)，并且对于每个增强层，对应的CPI文件可以具有包括层的偏移的入口。在这种情况下，应理解，基本CPI文件中的入口n对应于增强CPI文件中每一个的入口n。此外，基本CPI文件中入口n的点类型和PTS应用于每个增强CPI文件中的入口n。以这种方式，点类型和PTS不需要为每个CPI文件(即对于CPI File1-CPI FileN)复制。
即使点的所有参数不包括在单个CPI文件中的单个入口中(如图1的实施例)，一旦单独的CPI文件被装入到存储器中，则对于利用单独的CPI结构没有性能损失，例如如图2所示。一经装载，在各种CPI文件中对应的入口就可以对于相同点被容易地存取，其中存储器中单独的CPI文件的装载包括CPI文件的顺序合并。例如，如果有M个CPI入口，基层CPI具有针对特征点信息的入口尺寸A，并且第一增强层CPI具有针对特征点信息的入口尺寸B，接着从在存储器中的地址S开始的组合CPI中接入特定点x的入口，可以执行以下的操作：
x.点类型＝(S+A*x).点类型
x.PTS＝(S+A*x).PTS
x.基本偏移＝(S+A*x).基本偏移
x.Enh偏移＝(S+A*M+B*x).Enh偏移
同样，多个增强层的CPI文件的入口可以用类似的简单计算接入。因而，通过如上所述在盘(或其他介质)上存储单独的CPI文件而不牺牲性能。此外，在上述CPI入口之间使用的水平偏移同样很好地应用于每层的单独的CPI文件的情况。
注意到，上述操作假定CPI文件装入到存储器中，从而增强CPI文件直接跟随着基本CPI文件。但是，如果不跟随着，则表示文件之间的存储器距离的新的偏移可以包括在计算中。
以上结构暗示基层和增强层中的入口数量都等于M。但是增强层可以包括较少数量的特征点，例如基层中每2或3个点一个特征点(对应于子采样的频率)。在这种情况下，如果增强层的CPI入口数量是M，则增强层中每两个或三个点可以相同。这就不必要使用存储器。但是，用以上结构仍有可能(通过消除增强层中相邻的冗余2或3个点)使增强层的入口比基层的入口少，只要子采样的频率已知并在以上操作的修改中进行考虑。
在另一个方面中，CPI文件可以包括增强层的所有更低层点。这意味着每个CPI文件是独立的，并且包括当前层和所有更低层的指针。这给出了增强层比基层包括更多的CPI中的特征点入口的可能性，这将在以下进一步描述。图3说明在一个实施例中的这一方案。CPI文件302用于基文件306。CPI文件302中的入口304包括关于基文件306中的点的信息。在利用增强层1308a时使用单独的CPI文件310。该CPI文件310中的入口312包括关于基层306和Enh 1 308a的信息。同样包含的CPI文件将存在于更高级别的增强层中。
通常，为了解码增强层，需要对应的基层数据，因为在没有基层的对应指针的情况下增强层的额外指针没有用。使用图3中所示的实施例，基层CPI 302可以很小，例如，只是每几秒有一个点的入口。这对随机存取和低品质特技播放是足够的，因为基层通常用在具有严格的功率限制的小便携式设备中。而且，具有小CPI减少了对存储CPI入口所需的存储。在这种情况下，包括基层的偏移的CPI 302被检索并使用。对于基层加增强，更多的点可以用于在具有更大的屏幕和更大的功率的设备上播放时确保高品质特技播放，从而产生具有更多入口(以及每个入口有更多的参数)的CPI文件。例如，当设备利用第一增强层时，CPI 310被检索并利用，从而为基层和第一增强层提供CPI数据。
在图3的实施例中，对应于CPI 310的内容文件可替换地是基层306和308a的复合编码。因此，单独的内容文件可以存在于基层、基层加第一增强层、基层加第一和第二增强层等。当只利用基层时，解码文件306。如果利用第一增强层，则解码和利用复合编码的基文件和Enh1文件。每个这种内容文件可以具有单独的CPI文件，它包括点类型、PTS和特定的基层文件或复合基层和增强层文件的偏移。
尽管本发明已经参照几个实施例进行了说明，但是本领域技术人员将理解本发明不限于示出和描述的特定形式。因此，在不脱离如由所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下可以在其中作出形式和细节的各种改变。

Claims (22)

1、一种记录介质，其包括若干包含一个基层(106)和一个或多个增强层(108a，108n)的内容文件，该介质进一步包括用于基层(106)和一个或多个增强层(108a，108n)的特征点信息(CPI)文件(102)。
2、如权利要求1所述的记录介质，其中CP I文件(102)包括一系列入口(104)，每个入口对应于基层(106)和一个或多个增强层(108a，108n)中的特征点，每个特征点的入口(104)包括点类型、显示时间(PTS)和对于基层(106)和至少一个增强层(108a，108n)中的每一个的单独的偏移。
3、如权利要求2所述的记录介质，其中对于每个入口(104)，基层(106)的偏移确定用于入口(104)的特征点的基层(106)中的存储器位置，并且每个增强层(108a，108n)的偏移确定用于入口(104)的特征点的相应增强层(108a，108n)中的存储器位置。
4、如权利要求3所述的记录介质，其中用于入口(104)的特征点的基层(106)中的存储器位置和用于入口(104)的特征点的每个增强层(108a，108n)中的存储器位置对应于入口(104)的显示时间。
5、如权利要求3所述的记录介质，其中对于CPI文件(102)中的至少若干入口(104)，基层(106)和增强层(108a，108n)中的至少一个的偏移是用于入口(104)的特征点的相应层中的绝对存储器地址。
6、如权利要求3所述的记录介质，其中对于CPI文件(102)中的至少若干入口(104)，基层(106)和增强层(108a，108n)中的至少一个的偏移是从相应层文件内的已知开始点的量度，该量度提供用于入口(104)的特征点的相应层文件中的存储器地址。
7、如权利要求1所述的记录介质，其中CPI文件(102)包括一个或多个增强层(108a，108n)被从记录介质中删除的标记。
8、一种记录介质，其包括若干包含一个基层(206)和一个或多个增强层(208a，208b)的内容文件，该介质进一步包括对应于基层(206)和一个或多个增强层(208a，208b)中的每一个的单独的特征点信息(CPI)文件(202，204，210)。
9、如权利要求8所述的记录介质，其中对应于基层(206)的CPI文件(202)包括一系列入口，每个入口对应于基层(206)中的特征点，每个特征点的入口包括点类型、显示时间(PTS)和基层(206)的偏移。
10、如权利要求9所述的记录介质，其中对应于一个或多个增强层(208a，108b)中的每一个的CPI文件(204，210)包括一系列入口，所述入口对应于相应增强层(208a，208b)中的特征点，每个特征点的入口包括相应增强层(208a，208b)的偏移。
11、如权利要求10所述的记录介质，其中对于对应于一个或多个增强层(208a，208b)中每一个的CPI文件中的特定特征点的每个入口对应于CPI文件中特定特征点的入口，该CPI文件对应于基层(206)。
12、一种记录介质，其具有包括一个基层(306)和第一增强层(308a)的两个内容文件，该介质还包括两个特征点信息(CPI)文件(302，310)，所述两个CPI文件(302，310)包括对应于基层(306)的基本CPI文件(302)和对应于基层(306)和第一增强层(308a)的第一CPI文件(310)。
13、如权利要求12所述的记录介质，其中基本CPI文件(302)包括一系列入口，每个入口对应于基层(306)中的特征点，每个特征点的入口包括点类型、显示时间(PTS)和基层(306)的偏移。
14、如权利要求12所述的记录介质，其中第一CPI文件(310)包括一系列入口，每个入口对应于基层(306)和第一增强层(308a)中的特征点，每个特征点的入口包括点类型、显示时间(PTS)和基层(306)与第一增强层(308a)中的每一个的单独的偏移。
15、如权利要求12所述的记录介质，其中记录介质包括一个或多个较高级别的增强层，该介质还包括对应于一个或多个较高级别的增强层中的每一个的附加CPI文件，每个较高级别的增强层的CPI文件对应于基层(306)和直到包括所对应的较高级别的增强层的所有增强层级别(308a…)。
16、一种用于记录多层编码音频/视频数据的方法，其包括：
产生CPI文件(102)，该CPI文件(102)包括一系列入口(104)，每个入口对应于特征点，每个入口(104)包括点类型、显示时间(PTS)和对应于一个基层(106)和一个或多个增强层(108a，108n)中的特征点的一个或多个偏移。
17、一种用于记录多层编码音频/视频数据的方法，其包括：
产生对应于基层文件(206)并包括每个入口对应于一个特征点的一系列入口的基本CPI文件(202)，每个入口包括点类型、显示时间(PTS)和对应于基层(206)中的特征点的偏移；以及
产生对应于包含增强层音频/视频数据的相应的一个或多个增强层文件(208a，208b)的一个或多个附加CPI文件(204，210)，每个附加CPI文件(204，210)对应于增强层文件(208a，208b)，该增强层文件包括一系列入口，该入口包括至少对应于相应的增强层音频/视频数据中的位置的偏移。
18、如权利要求17所述的方法，其中增强层文件(208a，208b)的每个附加CPI文件(204，210)中的每个入口对应于特征点的基本CPI文件(202)中的一个入口。
19、如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
存取基层CPI文件(202)中的特征点的入口，并使用入口中的偏移来存取对应于基层文件(206)中的特征点的位置，以及
存取增强层(208a，208b)的至少一个附加CPI文件(204，210)中的特征点的对应入口，并使用对应的入口中的偏移来存取对应于相应的增强层(208a，208b)中的特征点的位置。
20、如权利要求17的方法，还包括以下步骤：
在存储器中顺次存储基本CPI文件(202)和一个和多个附加CPI文件(204，210)，以及
基于所存储的序列，应用操作来存取基本CPI文件(202)中的入口和一个或多个附加CPI文件(204，210)中的对应入口。
21、一种用于记录多层编码音频/视频数据的方法，其包括：
产生基本CPI文件(302)，该基本CPI文件(302)对应于基层文件(306)并包括一系列入口，每个入口对应于一个特征点，每个入口包括点类型、显示时间(PTS)和对应于基层(306)中的特征点的偏移；以及
产生一个或多个附加CPI文件(310)，该附加CPI文件(310)对应于包含增强层音频/视频数据的相应的一个或多个增强层文件(308a)，每个附加CPI文件(310)对应于增强层文件(308a)，该增强层文件(308a)包括一系列入口，每个入口对应于一个特征点，每个入口包括点类型、显示时间(PTS)和对应于基层(306)和级别直到包括对应的增强层文件的所有增强层文件(308a)中的特征点的位置的偏移。
22、一种用于识别多层编码音频/视频数据的信息结构，其包括：
CPI(102，204，210，310)，该CPI包括至少一个对应于剪辑上的点的点类型、对应于剪辑中的点的显示时间和一个或多个对应于剪辑的一个或多个增强层(108a，108n，208a，208b，308a)中的点的偏移点。
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