ES2311494T3 - Almacenamiento super encriptado y recuperacion de programas audiovisuales con claves generadas por tarjeta inteligente. - Google Patents
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Abstract
Método de almacenamiento de material de programa en un dispositivo de almacenamiento de medios de comunicación, acoplado comunicativamente a un receptor para su subsiguiente reproducción, que comprende los pasos de: (a) admitir información de control de acceso cifrada y el material de programa cifrado de acuerdo con una primera clave de cifrado en el receptor, incluyendo la información de control de acceso la citada primera clave de cifrado y los datos de control; (b) descifrar la información de control de acceso recibida, para producir la primera clave de cifrado, en un módulo de acceso condicional (CAM) (406) implementado en una tarjeta inteligente, acoplado comunicativamente e insertable por el abonado en el receptor. (c) descifrar en el receptor el material de programa usando la primera clave de cifrado; (d) recifrar el material de programa en un módulo de cifrado de almacenamiento, de acuerdo con una segunda clave (516); (e) recifrar la segunda clave (516) de acuerdo con una tercera clave de cifrado (520) para producir una segunda clave de cifrado cifrada (524); y (f) proporcionar el material de programa recifrado (518) y la segunda clave de cifrado cifrada (524) para su almacenamiento en el dispositivo de almacenamiento de medios de comunicación; en donde la segunda clave es una segunda clave de cifrado que se usa en el paso e) para producir la segunda clave de cifrado cifrada en el CAM (406); y que comprende además los pasos para generar las claves de cifrado segunda y tercera en el CAM (406).
Description
Almacenamiento super encriptado y recuperación
de programas audiovisuales con claves generadas por tarjeta
inteligente.
Publicación de patente norteamericana US 2000
000 620 833 titulada "Almacenamiento y reproducción seguros de
programas de medios de comunicación usando un dispositivo de
recepción y almacenamiento emparejados estrechamente", por
Raynold M. Kahn, Gregory J. Gagnon, David D. Ha, Peter M. Klauss,
Christopher P. Curren, y Thomas H. James, número de expediente
PD-200042, archivado en la misma fecha de la
misma;
publicación de patente norteamericana US 7 203
311 titulada "Almacenamiento y recuperación super cifrados de
programas de medios de comunicación en un dispositivo de recepción y
almacenamiento emparejados estrechamente", por Raynold M. Kahn,
Gregory J. Gagnon, David D. Ha, Peter M. Klauss, Christopher P.
Curren, y Thomas H. James, número de expediente
PD-200043, archivado en la misma fecha de la
misma;
publicación de patente norteamericana US 7 203
314 titulada "Almacenamiento y recuperación super cifrados de
programas de medios de comunicación con función de acceso
condicional modificada", por Raynold M. Kahn, Gregory J. Gagnon,
David D. Ha, Peter M. Klauss, Christopher P. Curren, y Thomas H.
James, número de expediente PD-200044, archivado en
la misma fecha de la misma;
publicación de patente norteamericana US 6853728
titulada "Servicios de pago por visión de videos a la carta con
función de acceso condicional no modificada", por Raynold M.
Kahn, Gregory J. Gagnon, David D. Ha, Peter M. Klauss, Christopher
P. Curren, y Thomas H. James, número de expediente
PD-200055, archivado en la misma fecha de la
misma;
publicación de patente norteamericana Nº DE
SERIE 09/491,959, titulada "Vídeo virtual a la carta usando
segmentos de vídeo cifrados de forma múltiple", por Robert G.
Arsenault y Leon J. Stanger, número de expediente
PD-980208, archivado el 26 de enero de 200.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se refiere a sistemas y
métodos para proporcionar material de programa de vídeo a abonados,
y en especial a un método y a un sistema para almacenar y reproducir
con seguridad programas de medios de comunicación.
En los últimos años ha existido un interés
creciente en permitir que los abonados a televisión por cable y
satélite graben programas de medios de comunicación de difusión para
su visionado posterior. Esta capacidad, a la que se hace referencia
a partir de ahora como grabación de vídeos personales (PVR), puede
usarse para proporcionar servicios de vídeo a la carta (VOD), o
simplemente para permitir que el abonado grabe programas de medios
de comunicación para fines de visionado repetido y/o
almacenamiento.
En el pasado se usaban grabadoras de cintas de
videocasete (VCRs) para este tipo de grabación de vídeos personales.
Sin embargo, recientemente se han utilizado discos duros, similares
a los usados en ordenadores personales, para almacenar programas de
medios de comunicación para su visionado posterior. Al contrario que
los VCRs, estos dispositivos o incluyen normalmente un sintonizador,
y en lugar de ello están acoplados al receptor de satélite o al
decodificador. También al contrario que los VCRs. Estos dispositivos
se usan normalmente para grabar contenido digital, no vídeo
analógico. Esta diferencia tiene ventajas e inconvenientes.
Una ventaja de estos dispositivos es que
permiten un almacenamiento a largo plazo y múltiples reproducciones
sin una degradación sustancial. Otra ventaja es que permiten
funciones trick-play más rápidas como avance y
rebobinado rápidos. Un inconveniente de estos dispositivos es que
son capaces de realizar también copias de generación múltiple del
material de programa, sin una degradación grave. Esto aumenta la
posibilidad real de que las copias de generación múltiple de los
programas de medios de comunicación se produzcan y distribuyan sin
permiso. Esta posibilidad ha hecho que algunos proveedores de medios
de comunicación sean contrarios a permitir que sus programas de
medios de comunicación sean grabados por estos dispositivos.
Para solucionar este problema es esencial
proteger los programas de medios de comunicación almacenados con
una seguridad y un control de copias severos. Los dispositivos
actuales no codifican los programas de medios de comunicación antes
de su almacenamiento y tampoco almacenan la información sobre
protección de copias. En lugar de ello, estos dispositivos
almacenan el contenido del programa descifrado en el disco de
memoria usando un esquema de hardware emparejado, en el que el
controlador del disco duro y el disco duro están emparejados entre
sí específicamente a través de un interfaz específico. Debido a que
el controlador del disco duro y el propio disco están esencialmente
emparejados entre sí, el almacenamiento o la reproducción no
funcionarán si el disco se ha extraído y transferido a otro
reproductor. El punto débil de este esquema de seguridad es que se
basa sólo en el hardware emparejado para garantizar la seguridad...
los programas de medios de comunicación almacenados en la propia
unidad de disco no están cifrados.
Aunque presumiblemente sería posible almacenar
sencillamente el flujo de datos según se recibe del difusor para
una reproducción posterior, esta técnica tiene diferentes
inconvenientes. Uno de estos inconvenientes es que proporcionaría a
los piratas una versión grabada permanentemente del flujo de datos
cifrado, proporcionando de este modo al pirata una información que
puede usarse para realizar análisis detallados del propio flujo de
datos, para determinar las técnicas y los códigos de cifrado.
Lo que se necesita es un sistema y un método
para grabar con seguridad programas de medios de comunicación de
difusión (incluyendo programas de pago por visión de compra
impulsiva) para una reproducción de uso limitado en un momento
posterior. Un sistema de este tipo podría usar para apoyar el vídeo
a la carta (VOD), permitiendo de este modo que el abonado compre
programas de medios de comunicación y juegos en el decodificador de
señal, instantáneamente, sin preocuparse de la hora de comienzo del
programa. Lo que también se necesita es un sistema y un método que
no requieran cambios sustanciales en el hardware del abonado, como
un receptor/decodificador integrado (IRD), o el módulo de acceso
condicional (CAM) que se usa para proporcionar una clave de
descifrado de lo programas de medios de comunicación para su
presentación a los abonados.
La solicitud de patente europea EP 0 989 557
describe un método y un sistema para grabar y reproducir datos. Con
referencia a la fig. 6 en particular, este sistema se ocupa del
recifrado y del almacenamiento del material de programa (D) y del
cifrado y del almacenamiento de la clave usada para recifrar el
material de programa (Kco) por parte de otra clave USERPa. Sin
embargo, la clave USERPa es proporcionada por la tarjeta IC al
decodificador de señal para su cifrado, poniendo de este modo en un
compromiso a la clave USERPa (y por tanto el propio material de
programa). El sistema no proporciona la generación de la clave de
cifrado (Kco) usando meta-datos asociados al
material de programa, y al situar los medios de cifrado de clave en
el decodificador de señal en lugar de en la tarjeta IC, en
cualquier caso se expondrían también los meta-datos
a ser descubiertos, comprometiendo de este modo la capacidad del
sistema para usar meta-datos para controlar derechos
de reproducción.
El documento EP 0 912 052 describe la
transmisión y la grabación de datos digitales codificados, en la que
los datos codificados se transmiten junto a una palabra de control
para descodificar los datos digitales, y la propia palabra de
control se codificada mediante una primera clave y se transmite en
forma cifrada, los datos digitales codificados y la palabra de
control cifrada se reciben en un decodificador que tiene acceso a
un equivalente de la primera clave necesaria para descifrar la
palabra de control cifrada, el decodificador se adapta además para
pasar los datos digitales en su forma todavía codificada a un
dispositivo de grabación digital, caracterizada porque la palabra
de control descifrada para descodificar los datos codificados se
recifra después de esto mediante una segunda clave almacenada en un
dispositivo de apoyo portátil adaptado para ser recibido por el
descodificador, la palabra de control recifrada se graba junto con
los datos codificados en el medio de grabación digital. De este
modo la subsiguiente reproducción de los datos grabados se hace
independiente de la identidad del descodificador. Cuando se
reproduce la grabación, la palabra de control se descifra mediante
la segunda clave almacenada en los medios de apoyo y, después de
esto, se usa para descodificar la grabación.
Este objeto es resuelto mediante la invención,
según se reivindica en las reivindicaciones independientes. Las
reivindicaciones subordinadas definen ejecuciones preferidas de la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo ahora referencia a los dibujos en los
que los números de referencia iguales representan partes totalmente
correspondientes:
la fig. 1 es un diagrama que muestra una vista
general de un sistema de distribución de vídeo;
la fig. 2 es un diagrama en bloques que muestra
una configuración de enlaces ascendentes normal, que muestra cómo
el material de programa de vídeo se enlaza con un satélite para su
transmisión a abonados usando un único transpondedor;
la fig. 3A es un diagrama en bloques de un flujo
de datos representativo recibido desde un satélite;
la fig. 3B es un diagrama que ilustra la
estructura de un paquete de datos;
la fig. 4 es un diagrama en bloques que ilustra
un diagrama en bloques de alto nivel del IRD; y
la fig. 5 es un diagrama que ilustra el
almacenamiento y la recuperación de datos desde un dispositivo de
almacenamiento de medios de comunicación.
En la siguiente descripción se hace referencia a
los dibujos adjuntos que forman parte de la misma y que muestran,
por medio de ilustraciones, varias ejecuciones de la presente
invención. Se entiende que pueden utilizarse otras ejecuciones y
que pueden realizarse cambios estructurales sin alejarse del alcance
de la presente invención, según se define en las
reivindicaciones.
La fig. 1 es un diagrama que ilustra una vista
general de un sistema de distribución de vídeo 100. El sistema de
distribución de vídeo 100 comprende un centro de control 102 en
comunicación con un centro de enlace ascendente 104 a través de un
enlace terrestre 114 y un receptor/decodificador integrado (IRD) 132
en la estación receptora 130, a través de una red telefónica
conmutada pública (PSTN) u otro enlace 120. El centro de control 102
proporciona material de programa al centro de enlace ascendente
104, coordina con la estación receptora 130 para ofrecer a los
abonados 110 servicios de programa pago por visión (PPV), incluyendo
facturación y descripción asociada de programas de vídeo.
El centro de enlace ascendente 104 recibe
material de programa e información de control del programa desde el
centro de control 102 y, usando una antena de enlace ascendente 106,
transmite el material de programa y la información de control del
programa al satélite 108. El satélite 108 recibe y procesa esta
información, y transmite los programas de vídeo y la información de
control al IRD 132 en la estación receptora 130 a través del enlace
descendente 118. El IRD 132 recibe esta información usando la antena
de abonado 112 a la que está acoplado de forma comunicativa.
El sistema de distribución de vídeo 100 puede
comprender varios satélites 108 con objeto de proporcionar una
cobertura terrestre más amplia, para proporcionar canales
adicionales, o para proporcionar anchura de banda adicional por
canal. En una ejecución de la invención, cada satélite comprende 16
transpondedores para recibir y transmitir material de programa y
otros datos de control desde el centro de enlace ascendente 104, y
proporcionarlos a los abonados 110. Sin embargo, si se usan
técnicas de compresión y multiplexado de datos las capacidades de
canales son mucho mayores. Por ejemplo, dos satélites 108 trabajando
juntos pueden recibir y retransmitir más de 150 canales
convencionales (no de HDTV) de audio y vídeo a través de 32
transpondedores.
Aunque la invención descrita aquí se describirá
haciendo referencia a un sistema de distribución de vídeo 100
basado en satélite, la presente invención también puede
materializarse con transmisión basada en tierra de información de
programas, ya se mediante medios de difusión tradicionales, cable u
otros medios. Aparte de esto, las diferentes funciones asignadas
colectivamente entre el centro de control 102 y el centro de enlace
ascendente 104, según lo descrito anteriormente, pueden reasignarse
según se desee sin alejarse del alcance buscado de la presente
invención.
Aunque lo anterior se ha descrito con respecto a
una ejecución en la que el material de programa entregado al
abonado es material de programa de vídeo (y audio) como por ejemplo
una película, el método anterior puede usarse para entregar también
material de programa que comprenda sólo información de audio o
datos.
La fig. 2 es un diagrama en bloques que muestra
una configuración de enlace ascendente normal para un único
transpondedor de satélite 108, que muestra cómo el material de
programa de vídeo se enlaza con el satélite 108 desde el centro de
control 102 y el centro de enlace ascendente 104. La fig. 2 muestra
tres canales de vídeo (que podrían ampliarse respectivamente con
uno o más canales de audio para música de alta fidelidad,
información sobre bandas sonoras o un programa de audio secundario
para transmitir idiomas extranjeros), y un canal de datos desde una
fuente de datos de ordenador 206.
Los canales de vídeo son proporcionados por una
fuente de programa de material de vídeo 200A-200C
(llamada en conjunto a partir de ahora fuente(s) de vídeo
200). Los datos procedentes de cada fuente de programa de vídeo 200
se proporcionan a un codificador 202A-202C (llamado
en conjunto a partir de ahora codificador(es) 202). Cada uno
de los codificadores acepta una marca de tiempo de presentación
(PTS) desde el controlador 216. La PTS es una marca de tiempo
binaria que se reinicia cíclicamente, que se usa para garantizar que
la información de vídeo está sincronizada de forma apropiada con la
información de audio después de la codificación y decodificación.
Una marca de tiempo PTS se envía con cada marco incorporado de los
datos codificados MPEG.
En una ejecución de la presente invención, cada
codificador 202 es un codificador de Grupo de Expertos de Imágenes
en Movimiento de segunda generación (MPEG-2), pero
pueden usarse igualmente otros decodificadores que implementen
otras técnicas de codificación. El canal de datos puede ser objeto
de un esquema de compresión similar por parte de un codificador (no
mostrado), pero esta compresión es o bien innecesaria o llevada a
cabo por programas de ordenador en la fuente de datos del ordenador
(por ejemplo, los datos fotográficos se comprimen normalmente en
ficheros *.TIF o ficheros *.JPG antes de la transmisión). Después de
codificarse mediante los codificadores 202, las señales se
convierten en paquetes de datos mediante un empaquetador
204A-204F (llamado en conjunto a partir de ahora
paquetizador(es) 204), asociado a cada fuente 200,
206-210.
Los paquetes de datos se agrupan usando una
referencia procedente del reloj del sistema 214 (SCR), una palabra
de control (CW) generada por el administrador de acceso condicional
208, y un generador identificador de canales del sistema (SCID) que
asocia cada uno de los paquetes de datos que se difunde al abonado
con un canal de programa. Esta información se transmite a los
empaquetadores 204 para usarse en la generación de los paquetes de
datos. Estos paquetes de datos se multiplexan después en datos en
serie, se codifican, modulan y transmiten. También se cifra y
transmite un paquete especial conocido como paquetes de palabras de
control (CWP), que comprende datos de control incluyendo la palabra
de control (CW) y otros datos de control usados para apoyar el
acceso condicionado al material de programa.
La fig. 3A es un diagrama de un flujo de datos
representativo. El primer segmento de paquete 302 comprende
información del canal de vídeo 1 (datos procedentes de, por ejemplo,
la primera fuente de programa de vídeo 200A). El siguiente segmento
de paquete 304 comprende información de datos de ordenador que se
han obtenido, por ejemplo, de la fuente de datos de ordenador 206.
El siguiente segmento de paquete 306 comprende información del
canal de vídeo 5(desde una de las fuentes de programa de
vídeo 200), y el siguiente segmento de paquete incluye información
del canal de vídeo 1 (de nuevo procedente de la primera fuente de
programa de vídeo 200A). El flujo de datos comprende para ello una
serie de paquetes procedentes de una cualquiera de las fuentes de
datos, en un orden determinado por el controlador 216. El flujo de
datos es cifrado por el módulo de cifrado 218, modulado por el
modulador 220 (usando normalmente un esquema de modulación QPSK), y
proporcionado al transmisor 222, que difunde el flujo de datos
modulado en una anchura de banda de frecuencia al satélite a través
de la antena 106.
Los abonados 110 reciben programas de medios de
comunicación a través de un receptor de abonado o IRD 132. Usando
el SCID, el IRD 132 vuelve a ensamblar los paquetes para regenerar
el material de programa para cada uno de los canales. Como se
muestra en la fig. 3A, los paquetes cero creados por el módulo de
paquetes cero 312 pueden insertarse en el flujo de datos si se
desea.
La fig. 3B es un diagrama de un paquete de
datos. Cada paquete de datos (p.ej. 302-316) tiene
una longitud de 147 bytes, y comprende varios segmentos de paquete.
El primer segmento de paquete 320 comprende dos bytes de
información que contienen el SCID e indicadores. El SCID es un
número exclusivo de 12 bits que identifica específicamente el canal
de datos del paquete de datos. Los indicadores incluyen 4 bits que
se usan para controlar si el paquete está cifrado, y qué clave debe
usarse para descifrar el paquete. El segundo segmento de paquete
322 está formado por un indicador de tipo paquete de 4 bits y un
contador de continuidad de 4 bits. El tipo de paquete identifica el
paquete como uno de los cuatro tipos de datos (vídeo, audio, datos o
cero). Cuando se combina con el SCID, el tipo de paquete determina
cómo se usará el paquete de datos. El contador de continuidad se
incrementa una vez por cada tipo de paquete y SCID. El siguiente
segmento de paquete 324 comprende 127 bytes de datos de carga útil,
que es una parte del programa de vídeo proporcionada por la fuente
de programa de vídeo 200. El segmento de paquete final 326 son
datos requeridos para realizar corrección de errores avanzada.
\vskip1.000000\baselineskip
Los programas de medios de comunicación se
cifran mediante el módulo de cifrado 218 antes de la transmisión,
para garantizar que se reciben y visualizan sólo por parte de
abonados autorizados. Cada programa de medios de comunicación está
cifrado de acuerdo con una clave de cifrado alfanumérica, llamada a
partir de ahora palabra de control (CW). Esto puede llevarse a cabo
mediante una variedad de técnicas de cifrado de datos, incluyendo
el estándar de cifrado de datos (DES) y el algoritmo de
Rivest-Shamir-Adleman (RSA).
Para descifrar los programas de medios de
comunicación, el IRD 132 del abonado 110 también tiene acceso a la
CW. Para mantener la seguridad, las CWs no se transmiten a los
textos simples de IRD 132. En lugar de ello, las CWs se cifran
antes de la transmisión al IRD 132 del abonado. La CW cifrada se
transmite al IRD 132 del abonado en un paquete (de datos) de
palabra de control.
En una ejecución los datos en los CWP,
incluyendo la CW, se cifran y descifran a través de lo que se llama
a partir de ahora algoritmo indecifrable de entrada/salida
(I/O).
Un algoritmo indecifrable de I/O es un algoritmo
que se aplica a un flujo de datos de entrada para producir un flujo
de datos de salida. Aunque el flujo de datos de entrada determina
exclusivamente el flujo de datos de salida, el algoritmo
seleccionado es tal que sus características no pueden cifrarse
mediante una comparación de un número todavía mayor de flujos de
datos de entrada y salida. La seguridad de este algoritmo puede
ampliarse adicionalmente mediante la adición de elementos
funcionales adicionales, que no son estacionarios (es decir,
cambian en función del tiempo). Cuando un algoritmo de este tipo
recibe flujos de entrada idénticos, el flujo de datos de salida
proporcionado en un momento dado puede ser diferente que el flujo de
salida proporcionado en otro momento.
Siempre que el módulo de cifrado 218 y el IRD
132 compartan el mismo algoritmo indescifrable de I/O, el IRD 132
puede decodificar la información en los CWP para recuperar la CW.
Después, usando la CW, el IRD 132 puede descifrar el programa de
medios de comunicación de tal manera que éste puede presentarse al
abonado 110.
Para desalentar además a la piratería, los datos
de control necesarios para descifrar y agrupar paquetes de datos en
programas de medios de comunicación visionables pueden variar en el
tiempo (la validez de los datos de control en un CWP para
decodificar un programa de medios de comunicación particular cambia
con el tiempo). Esto puede implementarse de diferentes formas.
Por ejemplo, debido a que cada CWP está asociado
a un SCID para cada programa de medios de comunicación, el SCID
relacionado con cada CWP podría variar con el tiempo.
Otra forma de implementar datos de control
variables en el tiempo es asociar marcas de tiempo al flujo de
datos recibido y a los datos de control de CWP. En este caso, una
decodificación con éxito de los CWP para producir la CW exigiría la
relación adecuada entre las marcas de tiempo para el flujo de datos
y los datos de control en los CWP. Esta relación puede definirse,
por ejemplo, cambiando el esquema de descifrado usado para generar
la CW desde los CWP, de acuerdo con a marca de tiempo recibida para
el flujo de datos. En este caso, si la marca de tiempo del flujo de
datos recibido no se ajusta al valor esperado, se elegirá el esquema
de descifrado erróneo y no se producirá la CW adecuada. Sin
embargo, si la marca de tiempo del flujo de datos recibidos se
ajusta al valor esperado, se elegirá el esquema de descifrado
adecuado, y el esquema de descifrado de CWP producirá la CW
adecuada.
Los datos requeridos para recibir programas de
medios de comunicación de pago por visión (PPV) se almacenan en los
CWP y en otro paquete de datos conocido como la parcela de
información de compra (PIP). Tanto los CWP como la PIP se difunden
al abonado a través del sistema de distribución de vídeo 100 en
tiempo real. Como se describe a continuación, el CWP es usado por
el IRD 132 para recuperar programas de medios de comunicación de
PPV.
En general los servicios PPV pueden incluir
servicios de pago por visión asistidos por operador (OPPV) y de
pago por visión impulsivo (IPPV). Cuando solicita servicios OPPV, el
abonado 110 debe decidir con antelación que desea acceder a un
programa de medios de comunicación particular. El abonado 110 llama
a una entidad como el centro de control 102, y requiere acceso al
programa de medios de comunicación. Cuando solicita servicios de
paso por visión impulsivo (IPPV), el abonado 110, mientras visiona
la guía de programa, mueve el cursor sobre el canal de visionado
asociado al programa de medios de comunicación deseados, y
selecciona "enter". Una vez que se han confirmado la decisión
y los derechos de compra de un programa PPV (por ejemplo mediante
la revisión de bloqueos de canal, límites de cuota de pantalla y
límites de compra), se recibe y almacena una parcela de información
de compra (PIP) en el módulo de acceso condicional 406 (que se
describe a continuación con más detalle) para su uso posterior. El
módulo de acceso condicional 406 asocia la información en el CWP y
el PIP, y usa el PIP junto con los CWP para verificar que el abonado
110 debe recibir acceso al programa de medios de comunicación y
para descifrar el programa de medios de comunicación.
Sin embargo, la petición de programas de medios
de comunicación PPV anticipadamente usando la PIP está limitada, ya
que la PIP se difunde hasta 24 horas antes de que se difunda el
propio programa de medios de comunicación. Como la PIP se difunde
en tiempo real, el IRD 132 no adquiere la PIP hasta que el abonado
110 solicita realmente la compra de programa de medios de
comunicación PPV.
La fig. 4 es un diagrama en bloques simplificado
de un IRD 132. El IRD 132 recibe y descifra los programas de medios
de comunicación difundidos por el sistema de distribución de vídeo
100. Estos programas de medios de comunicación se canalizan al IRD
132 en tiempo real, y pueden incluir, por ejemplo, servicios de
vídeo, audio o datos.
El IRD 132 puede acoplarse comunicativamente a
un módulo de acceso condicional (CAM) 406. El CAM 406 se implementa
normalmente en una tarjeta inteligente o un dispositivo similar, que
se proporciona al abonado 110 para que lo inserte en el IRD 132. El
CAM 406 se interconexiona con un verificador de acceso condicional
(CAV) 408, que lleva a cabo al menos algunas de las funciones
necesarias para verificar que el abonado 110 está autorizado a
acceder a los programas de medios de comunicación. El CAV 408 está
acoplado comunicativamente a un módulo de análisis de
meta-datos (MAM) 411. Usando la información en la
tabla de meta-datos (p.ej. la tabla 1 descrita más
adelante), el MAM 411 actúa como guardabarrera para determinar si
los programas de medios de comunicación almacenados se descifrarán
y presentarán al abonado 110. Esto se realiza comparando los valores
de meta-datos con valores medidos o acumulados. El
CAV 408 y el MAM 411 pueden implementarse como módulos separados del
descifrador/demux/transporte 412 y del microcontrolador y de la
memoria 414, según se muestra, o pueden implementarse a través de
instrucciones de software almacenadas en la memoria y realizadas por
el microcontrolador 414.
El IRD 132 comprende un sintonizador 410, un
módulo de transporte y demultiplexado (TDM) 412, que funciona bajo
el control de un microcontrolador y una memoria asociada 414, un
decodificador fuente 416 y una memoria de acceso aleatorio (RAM)
418 acoplada comunicativamente, así como un dispositivo de I/O de
usuario para aceptar órdenes del abonado 110 y para proporcionar
información de salida al abonado.
El sintonizador recibe los paquetes de datos
desde el sistema de distribución de vídeo y proporciona los paquetes
al TDM 412. Usando los SCIDs asociados a cada programa de medios de
comunicación, el TDM 412 reagrupa los paquetes de datos de acuerdo
con el canal seleccionado por el abonado 110, y descifra los
programas de medios de comunicación usando la clave de CW. El TDM
412 puede implementarse mediante un único chip seguro, y está
acoplado comunicativamente a un microcontrolador y a la memoria
414.
Una vez que los programas de medios de
comunicación se han descifrado, se proporcionan al decodificador
fuente 416, que descodifica los datos de los programas de medios de
comunicación de acuerdo con estándares MPEG o JPEG, según sea
apropiado. El programa de medios de comunicación descodificado se
proporciona después a un convertidor D/A (en caso necesario) y se
proporciona a interfaces externos 404, que pueden incluir un
dispositivo de presentación de programas de medios de comunicación
como una televisión, un sistema de audio o u ordenador. El
decodificador fuente 416 hace uso de la RAM 418 acoplada
comunicativamente para realizar estas funciones.
La clave de CW se obtiene del CWP usando el CAV
408 y el CAM 406. El TDM 412 proporciona el CWP al CAM 406 a través
del CAV 408. El CAM 406 utiliza el algoritmo indescifrable de I/O
para generar la CW, que se devuelve al TDM 412. El TDM 412 utiliza
la CW para descifrar los programas de medios de comunicación. En la
mayoría de los IRDs 132, el CAV 408 y el CAM 406 son capaces de
descifrar un programa de medios de comunicación de
vídeo/audio/datos a la vez.
Según lo descrito anteriormente, para desalentar
a los posibles piratas, los datos de control en el CWP usados para
decodificar un programa de medios de comunicación específico pueden
variar con el tiempo, de tal modo que sólo produce la CW apropiada
si se aplica a un programa de medios de comunicación que tenga la
marca de tiempo apropiada. En este caso, el CAM 406 puede
seleccionar y/o controlar el esquema de descifrado (p.ej. el
algoritmo indescifrable de I/O) de acuerdo con la marca de tiempo
asociada al flujo de datos que lleva el programa de medios de
comunicación. Si el programa de medios de comunicación está
suficientemente disociado en el tiempo, se usará el esquema de
descifrado inadecuado, y no se producirá la CW apropiada para
decodificar el programa de medios de comunicación.
Pueden encontrarse detalles adicionales sobre el
cifrado y el descifrado de programas de medios de comunicación en
la solicitud de patente norteamericana, co-pendiente
y de asignación común, con el nº de serie 09/491,959.
La fig. 5 es un diagrama que presenta pasos de
un método a modo de ejemplo para materializar una ejecución de la
presente invención. La antena de abonado 112 proporciona un flujo de
datos que es recibido por el sintonizador 410 y el TDM 412, según
se muestra en al bloque 502. El flujo de datos incluye varios
paquetes de datos, que incluyen paquetes de datos con el material
de programa 503 cifrado de acuerdo con una primera clave de cifrado
(clave de CW 509), e información de control de acceso que está
contenida en uno o más paquetes de palabra de control (CWP) 504.
Los CWPs 504 incluyen una versión cifrada de la clave de CW 509. El
flujo de datos también puede incluir meta-datos que
describen la información incluyendo los derechos asociados al
material de programa (que pueden incluir, por ejemplo, derechos de
reproducción y/o derechos de copia). Estos derechos incluyen los
parámetros necesarios para controlar la reproducción del material de
programa, incluyendo servicios IPPV o de pago por visión.
El material de programa cifrado 503 (llamado
V/A/D cifrado en la fig. 5 para indicar que el material de programa
puede incluir vídeo, audio u otros datos) se proporciona al módulo
de descifrado de difusión 510. El módulo de descifrado de difusión
510 descifra el material de programa cifrado de acuerdo con la clave
de CW 509.
Los CWPs 504 se proporcionan a un módulo de
pre-compra 506 en el CAM 406. El módulo de
pre-compra 506 acepta los
meta-datos en el CWP 504 y genera datos de derecho
de reproducción y/o copia que se usan si el abonado 110 decide
posteriormente reproducir el material de programa. Estos datos de
derecho de reproducción se proporcionan a un módulo de control de
IPPV (IPPV CM) acoplado comunicativamente, que utiliza esta
información también para adquirir (o comprar) información
proporcionada por el abonado 110 para determinar si el material de
programa almacenado debe reproducirse. El módulo IPPV CM 538
también está acoplado comunicativamente a un módulo de historial de
compra 540 (PHM) que reúne información requerida para facturar al
abonado 110 el material de programa que está visionando el abonado
110.
El IPPV CM 538 también proporciona información
usada para determinar si el material de programa recibido por el
sintonizador/TDM 410, 412 se graba en el dispositivo de
almacenamiento de medios de comunicación 528. En una ejecución, la
información puede obtenerse del flujo de datos difundido por el
proveedor del material de programa.
Si el material de programa se va a almacenar en
el dispositivo de programas de medios de comunicación 528, el CWP
504 (que en este punto incluye datos de control variables
temporalmente) se proporciona después a y se descifra mediante un
módulo de descifrado de CWP 508. En una ejecución de la presente
invención el CWP 506 se cifra de acuerdo con un algoritmo
indescifrable de I/O, y el módulo de descifrado de CWP 508 incluye
la aplicación del algoritmo indescifrable de I/O. En otra ejecución
de la presente invención, el CWP 504 se cifra con una clave y un
algoritmo DES o RSA, y el módulo de descifrado de CWP 504 implica la
aplicación de la clave para reconstruir los datos cifrados dentro
del CWP 504. El módulo de descifrado de CWP 508 puede ser invocado
por todos los flujos de datos recibidos por el IRD 132, o puede ser
invocado sólo para flujos de datos asociados a programas de medios
de comunicación que se han seleccionado para ser grabados por el
abonado 110. El módulo de pre-compra 506 admite
datos procedentes del I/O de usuario 420 o del difusor, indicando
que al abonado 110 le gustaría comprar y grabar un programa de
medios de comunicación en particular. Si se ha requerido una compra
de este tipo (con antelación o de pre-compra), las
operaciones de descifrado de CWP descritas en el bloque 508
comienzan cuando se difunde el programa de medios de comunicación.
En otra ejecución de la presente invención el difusor determina qué
programas se almacenarán en el dispositivo de almacenamiento de
medios de comunicación 528, y el abonado 110 no tiene que decidir
con antelación qué programas de medios de comunicación deben
almacenarse para su visionado posterior. Por ejemplo, el difusor
puede almacenar las diez películas más famosas en el dispositivo de
almacenamiento de medios de comunicación 528, y sólo factura al
abonado 110 cuando el abonado opta por visionar el programa de
medios de comunicación. En este caso, el módulo de
pre-compra 506 recibe la orden de almacenar el
programa de medios de comunicación recibido desde el difusor e
inicia las operaciones llevadas a cabo por el módulo de descifrado
de CWP 508.
El CW 509 se proporciona al módulo de descifrado
de difusión 510, que admite el material de programa cifrado 503
para producir el material de programa descifrado 512. El material de
programa descifrado 512 se proporciona, desde el módulo de
descifrado de difusión 510, a un módulo de cifrado de almacenamiento
de protección de copias (CP) acoplado comunicativamente. El módulo
de cifrado de almacenamiento 514 recifra el material de programa
descifrado 512 de acuerdo con una clave de protección de copias (CP)
516, para producir material de programa recifrado 518. Aunque la
clave de CP 516 puede generarse en otro lugar, en la ejecución
preferida la clave de CP 516 se genera dentro del CAM 406.
En una ejecución la clave de CP 516 se deriva
usando un módulo de generación de CP en el CAM 406 o en otro lugar
en el IRD 132, a partir de los meta-datos en el
flujo de datos que se difunde hasta el sintonizador 410.
Dependiendo de los meta-datos, la clave de CP 516
puede variar también en el tiempo con el material de programa de
difusión. En otra ejecución la clave de CP 516 puede ampliarse en al
menos una parte de los meta-datos, antes de se
cifrada con la clave de caja 516 y almacenada en el dispositivo de
almacenamiento de medios de comunicación 528 como la clave de CP
cifrada 524 (que es en sí misma una "clave"). En esta
ejecución, cuando se ha descifrado la clave de CP cifrada 524, se
producen tanto la clave de CP 516 como los
meta-datos relacionados. Los
meta-datos pueden usarse después para verificar y/o
controlar la reproducción del material de programa. La clave de CP
516 también puede generarse internamente mediante el IRD 132 sin los
meta-datos.
La clave de CP 516 también se proporciona a un
módulo de cifrado de clave 522 (KEM), que cifra la clave de CP 516
con una clave de módulo de acceso condicional (CAM) 520, cuyo valor
es normalmente exclusivo para cada CAM 406. El resultado de este
proceso es una clave de protección de copia cifrada 524. El material
de programa recifrado 518 y la clave de CP cifrada 524 se
proporciona después al dispositivo de almacenamiento de medios de
comunicación 528 para su almacenamiento. La clave de CAM 520 podría
ser un número de serie electrónico (ESN) interno de un circuito
integrado que implementa algunas o todas las funciones del CAM 406.
El dispositivo de almacenamiento de medios 528 es normalmente un
disco duro, pero puede ser un dispositivo con capacidad y tiempo de
acceso suficientes para apoyar operaciones de grabación y/o
reproducción de los datos almacenados dentro del mismo.
Cuando el abonado 110 decide reproducir los
programas de medios de comunicación almacenados, se proporciona una
entrada de usuario apropiada en el dispositivo de I/O de usuario
420. La entrada de usuario puede comprender una orden de
reproducción, una orden de avance rápido, una orden de rebobinado,
una orden de reproducción rápida o rebobinado rápido, o una orden
de pausa. En respuesta a la entrada de usuario, el IPPv CM 538
determina si el material de programa en el dispositivo de
almacenamiento de medios de comunicación 528 debe presentarse al
abonado 110. En una ejecución la entrada de usuario comprende datos
de compra, que identifican al abonado 110, y el material de
programa requerido. Estos datos de compra son admitidos por un
módulo de compra 550, y se comparan con los datos de derechos de
material de programa obtenidos de los meta-datos,
para determinar si el material de programa requerido debe
proporcionarse al abonado 110. Si se determina que el material de
programa debe proporcionarse, se transmite la información al módulo
de historial de compras 540. El módulo de historial de compras 540
almacena la información requerida para facturar al abonado la
cantidad apropiada por el uso del material de programa. Además de
esto, si se determina que el material de programa debe
proporcionarse, un módulo de control 552 ordena que el material de
programa recifrado 518 y la clave de cifrado de CP cifrada 524 se
recuperen del dispositivo de almacenamiento de medios de
comunicación 528. El módulo de control 552 también puede controlar
cuándo el módulo de descifrado de clave 532 descifra la clave de
cifrado de CP 524 para producir la clave de CP 516.
La clave de cifrado de CP 244 se descifra usando
la clave de CAM 520, para producir la clave de CP 516. Esta clave
de CP 516 y el material de programa recifrado 518 se proporcionan al
módulo de descifrado de almacenamiento 534. El módulo de descifrado
de almacenamiento 534 descifra el materia de programa de medios de
comunicación 518 también cifrado para producir el material de
programa 503.
Después de un procesamiento adecuado (es decir,
decodificación MPEG y/o JPEG, descompresión, conversión a una señal
analógica, etc.), el programa de medios de comunicación se
proporciona a un dispositivo de interfaz externo 404, que puede
incluir un dispositivo de presentación como una pantalla 536.
Una ventaja de la presente invención es que el
procesamiento de datos necesario para proporcionar servicios de
pago por visión reside en el CAM 406. Por ello, una vez que el
usuario inicia la compra del material de programa o requiere
funciones de trick-play, el procesamiento requerido
utiliza datos extraídos del dispositivo de almacenamiento de medios
de comunicación 528 y no de los datos que fluyen en vivo. Debido a
que el rebobinado y el avance entre visionado en tiempo real y
datos que fluyen en vivo se minimizan o eliminan, se minimiza la
sincronización de los datos recuperados del dispositivo de
almacenamiento de medios de comunicación 528.
En una ejecución de la presente invención el
flujo de datos recibidos en el IRD 132 comprende además
meta-datos, incluyendo datos para control derechos
de reproducción y protección de copias. Estos
meta-datos pueden cifrarse y almacenarse en el
dispositivo de almacenamiento de medios de comunicación 528, para un
descifrado y un uso cuando se reciba una solicitud de visionado del
programa de medios de comunicación. Alternativamente, los
meta-datos pueden cifrarse y difundirse en el flujo
de datos en tiempo real para todos los programas de medios de
comunicación con capacidad PPV, evitando de este modo la necesidad
de almacenar la información en el dispositivo de almacenamiento de
medios de comunicación 528.
Según lo descrito anteriormente, la relación
entre el CWP 504 y el programa de medios de comunicación cifrado
puede variar en el tiempo. En la ejecución anterior de la presente
invención, el tiempo de expiración asociado a los SCIDs para el
material de programa procedente del CWP 506 puede sencillamente
ignorarse.
Aunque lo anterior se ha descrito con respecto a
los diferentes módulos de cifrado (p.ej. módulos 514 y 522) y a los
módulos de descifrado (p.ej. módulos 508, 510, 532 y 534), lo
anterior puede implementarse con un único módulo de cifrado, un
único módulo de descifrado, o uno o más módulos de
cifrado/descifrado. En una ejecución de la presente invención, las
operaciones ejecutadas por los módulos 508, 522 y 532 se ejecutan
en un único dispositivo de circuito integrado, por ejemplo el CAM
406.
La presente invención describe un sistema y un
método para grabar material de programa para su reproducción
subsiguiente, en los que vídeo/audio/flujos de datos cifrados con el
material de programa se descifran antes de almacenarse en disco. La
clave de CW 509 se decodifica desde el CWP 504 a través del CAM 406.
Esto requiere que se creen nuevas funciones de CAM 406 para
permitir la pre-compra del programa de IPPV, con
antelación, y que se almacene esta información de
pre-compra en el CAM 406 o la unidad de disco. Estas
nuevas funciones de CAM 406 pueden usarse para correlacionar
diferentes derechos de reproducción de un servicio de difusión,
para controlar la duración de tiempo durante el cual puede
reproducirse el servicio de difusión. Las nuevas funciones de CAM
406 incluyen también nuevos paquetes de datos de derecho de nueva
reproducción, que no tienen una relación de fecha de expiración con
los SCIDs asociados al material de programa. El derecho de
reproducción o de nueva reproducción y la expiración del programa
no limitan el servicio de recuperación desde la unidad de disco.
Esta ejecución no requiere que el CWP 504 se almacene en la unidad
de disco.
Además del procesamiento de los
meta-datos de derecho de reproducción, el CAM 406
gestiona la generación, el cifrado y el descifrado de la clave de
CP 516 y de la clave de CAM 520. Una versión de la clave de CP 516
cifrada por la clave de CAM 520 se almacena en la unidad de disco.
Durante la recuperación, los meta-datos de
reproducción se extraen del disco (en la forma de la clave de CP
cifrada 516) y se entregan al CAM 406. Alternativamente, los
meta-datos de reproducción pueden almacenarse y
recuperarse en el CAM 406 en lugar (o además) del disco duro. La
clave de CP 516 también se recupera del disco y se usa para
descifrar el material de programa recifrado 518. En una ejecución,
el CAM 406 incluye también un módulo para instalar y restaurar
claves de CP 516 y claves de CAM 520. Preferiblemente la clave CP
516 y la clave de CAM 520 se generan, almacenan y mantienen en un
dispositivo a prueba de falsificaciones. Aunque el CWP 504 no se
almacena normalmente en el dispositivo de almacenamiento de medios
de comunicación 528, los nuevos meta-datos que
correlacionan derechos de reproducción y copia con el flujo de
difusión se almacenan en el dispositivo de almacenamiento de medios
de comunicación 528.
Durante la recuperación, el CAM 406 genera la
clave de CP 516 usada para descifrar los datos almacenados en el
dispositivo de almacenamiento de medios de recuperación 528. Con las
propiedades de la clave de CP cifrada 524 y las funciones
adicionales del CAM 406, el CAM 406 descifra la clave de CP cifrada
524 usando la clave de CAM 520.
En la presente invención las funciones de
cifrado, descifrado y generación de la clave de CP se realizan fuera
del CAM 406. En lugar de una única clave de CAM 520 almacenada
dentro del propio CAM 406, podría usarse una única clave de IRD o
caja almacenada en el IRD 132. Para aumentar todavía más la
seguridad, todas estas funciones de generación de clave y
cifrado/descifrado podrían integrarse en el chip de transporte del
IRD 132. Esto hace muy difícil de ejecutar el examen de las
funciones de de cifrado/descifrado y generación de clave. Esto
ayuda a garantizar la integridad del sistema, minimiza el número de
cambios en la arquitectura actual del CAM 406, y permite que el
sistema sea menos dependiente del CAM 406.
La anterior descripción de la ejecución
preferida de la invención se ha presentado con fines de ilustración
y descripción. No pretende ser exhaustiva ni limitar la invención a
la forma precisa descrita. Son posibles muchas modificaciones y
variaciones a la luz de las enseñanzas anteriores. Se pretende que
el alcance de la invención no esté limitado por esta descripción
detallada, sino más bien por las reivindicaciones adjuntas a la
misma.
Claims (18)
1. Método de almacenamiento de material de
programa en un dispositivo de almacenamiento de medios de
comunicación, acoplado comunicativamente a un receptor para su
subsiguiente reproducción, que comprende los pasos de:
- (a)
- admitir información de control de acceso cifrada y el material de programa cifrado de acuerdo con una primera clave de cifrado en el receptor, incluyendo la información de control de acceso la citada primera clave de cifrado y los datos de control;
- (b)
- descifrar la información de control de acceso recibida, para producir la primera clave de cifrado, en un módulo de acceso condicional (CAM) (406) implementado en una tarjeta inteligente, acoplado comunicativamente e insertable por el abonado en el receptor.
- (c)
- descifrar en el receptor el material de programa usando la primera clave de cifrado;
- (d)
- recifrar el material de programa en un módulo de cifrado de almacenamiento, de acuerdo con una segunda clave (516);
- (e)
- recifrar la segunda clave (516) de acuerdo con una tercera clave de cifrado (520) para producir una segunda clave de cifrado cifrada (524); y
- (f)
- proporcionar el material de programa recifrado (518) y la segunda clave de cifrado cifrada (524) para su almacenamiento en el dispositivo de almacenamiento de medios de comunicación;
en donde la segunda clave es una segunda clave
de cifrado que se usa en el paso e) para producir la segunda clave
de cifrado cifrada en el CAM (406); y que comprende además los pasos
para generar las claves de cifrado segunda y tercera en el CAM
(406).
2. Método según la reivindicación 1, en donde la
información de control de acceso comprende además datos de control
variables en el tiempo, y el método comprende además los pasos
de:
descifrar la información de control de acceso
recibida para producir los datos de control variables en el tiempo;
y
modificar los datos de control variables en el
tiempo para generar datos de control invariables en el tiempo.
3. Método según una de las reivindicaciones 1 y
2, en donde la información de control de acceso comprende además
meta-datos.
4. Método según la reivindicación 3, que
comprende además el paso de:
generar la segunda clave de cifrado al menos en
parte desde los meta-datos.
5. Método según la reivindicación 3 ó 4, en
donde los meta-datos describen al menos un derecho
para el material de programa.
6. Método según una de las reivindicaciones 1 a
5, en donde los pasos (b) a (f) se ejecutan en respuesta a un
mensaje de pre-compra.
7. Método según una de las reivindicaciones 3 a
6, en donde el método comprende además el paso de:
generar datos de derecho de reproducción desde
los meta-datos.
8. Método según la reivindicación 7, en donde
los datos de derecho de reproducción se generan adicionalmente
desde datos de pre-compra.
9. Método según la reivindicación 3, que
comprende además el paso de:
ampliar la segunda clave de cifrado en al menos
una parte de los meta-datos, antes de cifrar la
segunda clave de cifrado en el módulo de acceso condicional
(406).
10. Método según una de las reivindicaciones 1 a
9, que comprende además los pasos de:
recuperar el material de programa recifrado
(518) y la segunda clave de cifrado cifrada (524);
descifrar la segunda clave de cifrado cifrada
(524) en el CAM, usando la tercera clave de cifrado (520) para
producir la segunda clave de cifrado (516); y
descifrar el material recifrado (518) usando la
segunda clave de cifrado (524).
11. Aparato para almacenar material de programa
cifrado de acuerdo con una primera clave de cifrado para
reproducción, que comprende:
un módulo de acceso condicional (406),
implementado en una tarjeta inteligente, para admitir información de
control de acceso cifrado incluyendo la primera clave de cifrado y
datos de control variables en el tiempo, pudiéndose acoplar
comunicativamente el módulo de acceso de control (406) e insertarse
por parte del abonado en un receptor, comprendiendo dicho módulo de
acceso de control
un primer módulo de descifrado (508) para
descifrar la información de control de acceso para producir la
primera clave de cifrado;
un primer módulo de cifrado (522) para cifrar
una segunda clave de cifrado (516) con una tercera clave de cifrado
(520), siendo generadas las citadas segunda y tercera claves de
cifrado en el módulo de acceso condicional, para producir una
segunda clave de cifrado cifrada (524); y
un segundo módulo de descifrado (532) para
descifrar la segunda clave de cifrado cifrada (524), para producir
la segunda clave de cifrado (516).
12. Aparato según la reivindicación 11, que
comprende además:
un sintonizador (410) acoplable
comunicativamente al módulo de acceso condicional (406) para recibir
la información de control de acceso cifrada y el material de
programa cifrado de acuerdo con una primera clave de cifrado;
un tercer módulo de descifrado (510) para
descifrar el material de programa usando la primera clave de cifrado
producida por el módulo de acceso condicional (406);
un segundo módulo de cifrado para recifrar el
material de programa descifrado (512) de acuerdo con la segunda
clave de cifrado (516); y
un cuarto módulo de descifrado (534) para
descifrar el material de programa recifrado (518) de acuerdo con la
segunda clave de cifrado (516).
13. Aparato según la reivindicación 11 ó 12, en
donde el módulo de acceso condicional (406) comprende además:
un módulo de pre-compra (506)
para controlar el primer módulo de descifrado (508).
14. Aparato según una de las reivindicaciones 12
ó 13, en donde la información de control de acceso comprende además
meta-datos.
15. Aparato según la reivindicación 14, en donde
los meta-datos describen al menos un derecho para el
material de programa.
16. Aparato según la reivindicación 14 ó 15, en
donde el módulo de acceso condicional comprende un módulo de
pre-compra (506) para controlar el primer módulo de
descifrado; y para generar datos de derecho de reproducción desde
los meta-datos.
17. Aparato según la reivindicación 16, que
comprende además un módulo de compra (538), acoplado
comunicativamente al módulo de pre-compra
(506).
18. Aparato según una de las reivindicaciones 14
a 17, en donde el módulo de acceso condicional (406) genera la
segunda clave de cifrado al menos en parte desde los
meta-datos.
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