JP2008118496A - 情報記録装置、及び情報再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暗号化されビデオ、オーディオが多重化されたデータを最適化し、十分なバッファを持たない再生装置でも破綻なく再生できるようする。
【解決手段】情報記録装置１００が、録画データを暗号化して暗号化蓄積部１０８へ記録する際に、データ最小化手段１０５が不要なパケットを削除してデータを最小化し、データ最適化手段１０６がビデオパケット、オーディオパケットが時系列に対して均等になるように並び替えてデータを最適化し、データ暗号化手段１０７が暗号化する。再生装置２００は、最小限のビデオバッファ２０６、オーディオバッファ２０８を保持するだけで、破綻なく再生できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、著作権保護のために暗号化されたＡＶデータを記録蓄積した情報記録装置と、蓄積されたデータの転送または配信をうけて再生する再生装置により構成され、再生装置で破綻なくＡＶデータを再生できるように蓄積データを最適化する手段に関するものである。

衛星、地上波デジタル放送、ワンセグ放送などのデジタル放送が急速に普及している。それに伴い、デジタル放送を著作権保護のためにＣＰＲＭ等の暗号化技術を用いて録画蓄積することが一般的になっている。さらに、ワンセグや映像再生機能をもった携帯電話も出現し、モバイル環境でもこれらの著作権保護された暗号化データを録画、視聴する時代になりつつある。

デジタル放送は、圧縮されたビデオデータ、オーディオに加え、データ放送、字幕などの種々なデータが多重化され放送されてくる。さらに、ビデオデータ、オーディオデータが、時系列に対して均等に配信されるわけではなく、不規則に多重化されて放送される。そのため、録画装置は、そのデータを不規則なまま暗号化して蓄積する。

一方、そのような暗号化、多重化されたＡＶデータを再生する再生装置がビデオ、オーディオの同期をとりながら描画するためには、暗号解読、圧縮伸張処理した同じ時刻帯のオーディオ、ビデオデータを描画装置に転送しなければならない。したがって、ビデオデータ、オーディオデータが時系列に対して均等に記録されていない場合、同期を合わせるためには余分にデータバッファを用意しておく必要がある。特に、携帯電話などのモバイル機器を設計する上で、大きな問題となる可能性がある。

従来技術としては、圧縮データの復号処理と、再生処理を連続的に行う際、負荷の重い復号を前処理してバッファに蓄積してパイプライン処理を行うものがある。その際、バッファを最小限に抑えるために、転送レート等を先読みしてバッファサイズを見積もり、バッファサイズを可変にする方式がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３２６９２号公報

上記従来技術は暗号化されたデータへの適用は困難であると考える。なぜならば、多重化されたデータの分解、構文分析処理は、負荷の重い暗号解読処理後に行わなくてはならないため、予めバッファサイズを見積もりことができないためである。この環境下で、携帯電話のようなバッファサイズを十分に搭載できないモバイルの再生装置で再生機能を実現する場合には、以下の課題を有すると考える。

（１） ビデオ、オーディオデータが不規則に記録されているため、片方のデータのみバッファアンダーフローが発生し再生が破綻する危険性がある。

（２） データ放送など、モバイル機器によっては再生できないデータも含まれる。そのため余分にバッファを用意しておく必要がある。

本発明の主要な特徴は以下のとおりである。まず、多重化されて放送されてくるデータを暗号化して録画する際に、十分なバッファを持たない再生装置でも破綻なく再生できるように、不要なパケットを削除してデータを最小化し、ビデオパケット、オーディオパケットが時系列に対して均等になるように並び替えてデータを最適化し、暗号化する。

さらに、暗号化された多重化されて蓄積されているデータを再生へ転送する際に、十分なバッファを持たない再生装置でも破綻なく再生できるように、解読してパケットに分解して、不要なパケットを削除してデータを最小化し、ビデオパケット、オーディオパケットが時系列に対して均等になるように並び替えてデータを最適化して、再暗号化して再生へ転送する。

さらに、サーバー上で暗号化された多重化されて蓄積されているデータを再生装置へ配信する再に、十分なバッファを持たない再生装置でも破綻なく再生できるように、解読してパケットに分解して、不要なパケットを削除してデータを最小化し、ビデオパケット、オーディオパケットが時系列に対して均等になるように並び替えてデータを最適化して、再暗号化して配信する。

本発明の効果は以下のとおりである。まず、再生装置は、情報記録装置からデータを最小化かつ最適化されたデータが転送されてくるので、最小限のバッファを保持するだけで破綻なく再生することができる。

さらに、再生装置は、情報記録装置からデータを最小化かつ最適化されたデータが転送されてくるので、最小限のバッファを保持するだけで破綻なく再生することができる。

さらに、再生装置は、情報記録装置からデータを最小化かつ最適化されたデータが送信されてくるので、最小限のバッファを保持するだけで破綻なく再生することができる。

（実施の形態１）
以下、本願第一のＡＶデータ最適化装置の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態のブロック図である。１００は情報記録装置である。２００は、再生装置である。情報記録装置１００について説明する。１０１は放送受信装置である。地上波及び衛星デジタル放送、ワンセグのようなモバイル放送などのデジタル放送を受信する。１０２は、スクランブル解除手段である。デジタル放送は、一般的に盗聴防止のためにスクランブル化され放送されている。そのスクランブル化された放送を解除して正常な信号に変換する。放送データの受信方式、スクランブル方式は、各種規格化されており既に受信装置として実用商品されている。また、ワンセグ放送のようにスクランブルされていない放送の場合は、スクランブル解除手段は必要なく直接データ分解手段１０３へ入力される。１０３は、データ分解手段で、スクランブル解除されたデータをビデオ、オーディオ、データ、字幕等のパケットと呼ばれるデータ単位に分解する。デジタル放送の場合は、ＭＰＥＧ−ＴＳパケットと呼ばれる固定長のデータストリームで放送される。各パケットは、オーディオ、ビデオのストリームや、字幕、データ放送用のデータなどである。また、オーディオは、ＡＡＣやＡＣ３、ビデオはＭＰＥＧ２、Ｈ．２６４の圧縮形式で圧縮されている。受信順序は、オーディオ、ビデオが時系列に基づき放送されてくるとは限らない。例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）までのビデオストリームより、Ｔ３からＴ４（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４）のオーディオストリームが先に放送されてくる可能性がある。具体的な例を用いて説明する。一般的に、ビデオは、オーディオに比べてビットレートが高く、パケットサイズは固定長であるため、同一時間を再生するのに必要なパケット数はビデオの方が多くなる。例えば、ビデオのビットレートがオーディオの４倍と仮定する。再生装置側で再生する際には、オーディオとビデオとを同期させながら再生するため、同じ再生時刻のビデオ、オーディオの両伸張されたストリームを同時にバッファに蓄積して出力する必要がある。したがって、このバッファを最小限に抑えるためには、オーディオパケット１個に対してビデオパケット４個の均等比率で放送されてくることが理想的である。原理的にはビデオ４パケットを伸張した容量、オーディオ１パケットを伸張した容量のバッファを各々確保するだけで良い。実際には、ビデオ描画を滑らかにするために、ダブルバッファリング、トリプルバッファリングするのが一般的である。もし、その比率が均等にならない場合は、再生装置側で余計にバッファを確保する必要がある。

例えば、図２のように１２個連続でビデオパケット、その後で３個連続でオーディオパケットが放送されてきた場合は、ビデオパケット１２パケットを伸張した容量、オーディオ３パケットを伸張した容量のバッファを各々確保する必要性がある。前者の理想的な場合に比べて、各々３倍の容量のバッファの確保が必要である。同様に、ダブルバッファリング、トリプルバッファリングする場合も、この２倍、３倍のバッファの確保が必要である。図２の四角は１パケットを示し、四角の内のＶ、Ａの英字は各々ビデオ、オーディオパケットを示す。１０４は再生能力取得手段で、再生装置側のビデオ、オーディオのバッファの容量と、再生可能なパケット種別の情報を取得する。１０５は、データ最小化手段で、１０４で取得した再生可能なパケット種別の情報に基づき、不要なパケットを削除する。例えば、携帯電話などではデータ放送や字幕データなどを再生できないのであれば削除する。１０６は、データ最適化手段で、１０４で取得したビデオ、オーディオのバッファ容量に基づき、パケットの並びを再配置する。例えば、ビデオのビットレートがオーディオの４倍で、再生装置側がビデオ４パケットを伸張した容量、オーディオ１パケットを伸張した容量のバッファしか各々保持していない場合に、図２に示すように１２個連続でビデオパケット、その後で３個連続でオーディオパケットが放送されてきた場合は、図３に示すようにビデオ、オーディオパケットが均等になるように再配置する。図２，３の四角は１パケットを示し、四角の内のＶ、Ａの英字は各々ビデオ、オーディオパケットを示す。１０７は、データ暗号化手段で、１０６で最適化されたストリームを著作権保護のために暗号化する。ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＳＤメモリーカード等で採用され実用化されているＣＰＲＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ Ｍｅｄｉａ）で実現できる。１０８は、暗号化データ蓄積部で、１０７で暗号化されたデータを、著作権保護した状態で蓄積する。例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−ＲＷ、ＳＤメモリーカードのように著作権保護機能を持つメディアや、民生用のハードディスク内蔵ＤＶＤレコーダのように著作権保護規格に準拠したハードディスクがある。１０９は、暗号化データ転送手段で、暗号化され１０８に蓄積されているデータを再生装置に転送する。転送手段は、民生用のハードディスク内蔵ＤＶＤレコーダのハードディスクから著作権保護機能を持つＤＶＤ−ＲＡＭディスクへコピー又は移動する機能として既に実用されている方式などで実現できる。

再生装置２００について説明する。２０１は、再生能力通知装置で、ビデオ、オーディオのバッファの容量と、再生可能なパケット種別を情報記録装置へ通知する。２０２は、暗号化データ蓄積部で１０９から転送されたデータを蓄積する。記録形態、暗号化方式は１０８と同一である。２０３は、データ解読手段で、２０２に暗号化され蓄積されているデータを解読する。解読手段は、民生用のハードディスク内蔵ＤＶＤレコーダなでで実用化されているＣＰＲＭなどの暗号化方式を解読する方式で実現できる。２０４はデータ分解手段で、２０３で解読された多重化されたデータストリームを、圧縮されたビデオパケット、オーディオパケットに分解する。情報記録装置１００のデータ最小化手段１０５で、再生不能なデータ放送などのデータパケットは削除されているので、余分なパケットを処理することはない。２０５は、ビデオデコード手段で、２０３で分解されたビデオパケットを順々に伸張しビデオバッファ２０６へ転送する。２０６は、ビデオバッファで、２０５が伸張したビデオデータを一時的に記録する。２０７は、オーディオデコード手段で、２０３で分解されたオーディオパケットを順々に伸張しオーディオバッファ２０８へ転送する。２０８は、オーディオバッファで、２０７が伸張したオーディオデータを一時的に記録する。情報記録装置１００のデータ最適化手段１０６で、ビデオバッファ、オーディオバッファに合わせて再配置しているので、各々のバッファでオーバーフロー、アンダーフローすることはない。２０９は、オーディオ・ビデオ同期再生手段で、２０６、２０８に転送されてきたビデオ、オーディオデータの同期を合わせて再生する。

以上の通り、情報記録装置１００で、不要なパケットの削除と、ビデオ、オーディオパケットの再配置をしているので、再生装置２００では不要なパケットの分解処理を回避し、かつビデオバッファ、オーディオバッファのオーバーフロー、アンダーフローを未然に防ぎ、破綻なく再生することができるので、その実用的効果は大きい。

（実施の形態２）
以下、本願第二のＡＶデータ最適化装置の実施の形態を、図面を用いて説明する。図４は、本実施の形態のブロック図である。３００は情報記録装置である。２００は、再生装置である。再生装置２００は、実施の形態１と同一構成であるので、説明を省略する。

情報記録装置３００について説明する。１０４、１０７、１０８、１０９は、実施の形態１と同一構成であるので、説明を省略する。３０１は、データ解読手段で、１０８に暗号化され蓄積されているデータを解読する。解読手段は、実施の形態１の２０３と同様に民生用のハードディスク内蔵ＤＶＤレコーダなでで実用化されているＣＰＲＭなどの暗号化方式を解読する方式で実現できる。３０２は、データ分解手段で、３０１で解読された多重化されたデータストリームを、圧縮されたビデオパケット、オーディオパケットに分解する。３０３は、データ最小化手段で、１０４で取得した再生可能なパケット種別の情報に基づき、３０２で分解されたパケットの中から不要なパケットを削除する。実施の形態１の１０５と同一の方式でデータを最小化する。３０４は、データ最適化手段で、実施の形態１の１０６と同様で、１０４で取得したビデオ、オーディオのバッファ容量に基づき、パケットの並びを再配置する。実施の形態１の１０６と同一の方式でデータを最適化する。

以上の通り、情報記録装置３００で、不要なパケットの削除と、ビデオ、オーディオパケットの再配置をしているので、再生装置２００では不要なパケットの分解処理の回避し、かつビデオバッファ、オーディオバッファのオーバーフロー、アンダーフローを未然に防ぎ、破綻なく再生することができるので、その実用的効果は大きい。

（実施の形態３）
以下、本願第三のＡＶデータ最適化装置の実施の形態を、図面を用いて説明する。図５は、本実施の形態のブロック図である。４００は情報記録装置である。２００は、再生装置である。情報記録装置４００と再生装置２００とを接続している。情報記録装置１００、再生装置２００は、ネットワーク通信装置５００を経由して、ＴＣＰ／ＩＰなどの汎用的な通信プロトコルでデータの送受信処理を行う。

情報記録装置４００について説明する。１０７、１０８、３０１、３０２、３０３、３０４は、実施の形態１及び２と同一構成であるので、説明を省略する。４０１は、再生能力受信手段で、ネットワーク通信装置５００を介して、再生端末側のビデオ、オーディオのバッファの容量と、再生可能なパケット種別の情報を受信する。４０２は、暗号化データ送信手段で、データ解読手段３０１、データ分解手段３０２、データ最小化手段３０３、データ最適化手段３０４、データ暗号化手段で処理して暗号化したデータを、ネットワーク装置５００を介して再生端末２００へ送信する。

再生装置２００について説明する。２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９は、実施の形態１及び２と同一構成であるので、説明を省略する。２５０は、再生能力送信装置で、ビデオ、オーディオのバッファの容量と、再生可能なパケット種別を、ネットワーク装置５００を介して情報記録装置４００へ送信する。２５１は、暗号化データ受信手段で、情報記録装置４００からネットワーク装置５００を介して送信された暗号化データを受信し、データ解読手段２０３へ出力する。

以上の通り、情報記録装置４００で、不要なパケットの削除と、ビデオ、オーディオパケットの再配置をしているので、再生装置２００では不要なパケットの分解処理の回避し、かつビデオバッファ、オーディオバッファのオーバーフロー、アンダーフローを未然に防ぎ、破綻なく再生することができるので、その実用的効果は大きい。

本発明に係わるＡＶデータ最適化装置は、多重化されたデータの最適化の例として、デジタル放送の録画データを示している。しかし、多重化されていればインターネットや携帯電話で配信された配信映像データを、機器へ転送する用途にも応用することが可能である。さらに、スクランブル放送ではないワンセグ放送でも、録画時に著作権保護のために暗号化のであれば応用することが可能である。

実施の形態１のブロック図 実施の形態１のビデオ、オーディオパケットの配列を表した図 実施の形態１の最適化されたビデオ、オーディオパケットの配列を表した図 実施の形態２のブロック図 実施の形態３のブロック図

符号の説明

１００ 情報記録装置
１０１ 放送受信手段
１０２ スクランブル解除手段
１０３ データ分解手段
１０４ 再生能力取得手段
１０５ データ最小化手段
１０６ データ最適化手段
１０７ データ暗号化手段
１０８ 暗号化データ蓄積部
１０９ 暗号化データ転送手段
２００ 再生装置
２０１ 再生能力通知手段
２０２ 暗号化データ蓄積部
２０３ データ解読手段
２０４ データ分解手段
２０５ ビデオデコード手段
２０６ ビデオバッファ部
２０７ オーディオデコード手段
２０８ オーディオバッファ部
２０９ オーディオ・ビデオ同期再生手段
２５０ 再生能力送信手段
２５１ 暗号化データ受信手段
３００ 情報記録装置
３０１ データ解読手段
３０２ データ分解手段
３０３ データ最小化手段
３０４ データ最適化手段
４００ 情報記録装置
４０１ 再生能力受信手段
４０２ 暗号化データ送信手段
５００ ネットワーク装置

Claims (9)

1. スクランブル化されたビデオパケットとオーディオパケットが多重化されたデータストリームを受信する放送受信手段と、前記放送受信手段が受信したデータストリームのスクランブルを解除して多重化されたデータストリームを出力するスクランブル解除手段と、前記スクランブル解除手段が出力した多重化されたデータストリームを、ビデオパケット、オーディオパケット、データ放送パケットほかに分解するデータ分解手段と、情報記録装置が転送したデータを再生する外部の再生装置のビデオバッファ、オーディオバッファの容量などの再生能力を取得する再生能力取得手段と、暗号化されたビデオパケットとオーディオパケットが多重化されたデータストリームを蓄積する暗号化データ蓄積部と、前記再生能力取得手段が取得したビデオバッファ、オーディオバッファの容量でも破綻なく再生できるようにビデオパケット、オーディオパケットが時系列に対して均等になるように並び替えて多重化するデータ最適化手段と、データ最適化手段が出力したデータストリームを暗号化して前記暗号化データ蓄積部に蓄積するデータ暗号化手段と、前記暗号化データ蓄積部に蓄積された暗号化データを外部の前記再生装置へ転送する暗号化データ転送手段とを備えることを特徴とする情報記録装置。
2. 前記再生能力取得手段は外部の再生装置で再生できるデータ種別も取得し、前記再生能力取得手段が取得した前記再生端末が再生可能なデータ種別に基づき、再生不能なデータ種別のパケットを前記データ分解手段が分解したデータストリームから削除するデータ最小化手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の情報記録装置。
3. 暗号化されたビデオパケットとオーディオパケットが多重化されたデータストリームを蓄積する暗号化データ蓄積部と、前記暗号化データ蓄積部に蓄積された暗号化データを解読するデータ解読手段と、前記データ解読手段で解読されたデータをビデオパケット、オーディオパケットなどのパケットに分解するデータ分解手段と、前記データ分解手段が分解したビデオパケットを伸張しビデオバッファに転送するビデオデコード手段と、前記データ分解手段が分解したオーディオパケットを伸張しオーディオバッファに転送するオーディオデコード手段と、前記ビデオデコード手段で伸張されたビデオパケットをバッファリングするビデオバッファ部と、前記オーディオデコード手段で伸張されたオーディオパケットをバッファリングするオーディオバッファ部と、前記ビデオバッファ部、前記オーディオバッファ部から各々に順々にパケットを読み込んでビデオとオーディオを同期させながら再生するオーディオ・ビデオ再生手段と、再生可能なデータ種別の情報、及び前記ビデオバッファ部と前記オーディオバッファ部の容量を外部の情報記録装置へ通知する再生能力通知手段とを備えることを特徴とする情報再生装置。
4. 暗号化されたビデオパケットとオーディオパケットが多重化されたデータストリームを蓄積する暗号化データ蓄積部と、暗号化データ蓄積部に蓄積された暗号化データを解読するデータ解読手段と、解読されたデータをビデオパケット、オーディオパケットなどのパケットに分解するデータ分解手段と、情報記録装置が転送したデータを再生する外部のビデオバッファ、オーディオバッファの容量などの再生能力を取得する再生能力取得手段と、前記再生能力取得手段が取得したビデオバッファ、オーディオバッファの容量でも破綻なく再生できるようにビデオパケット、オーディオパケットが時系列に対して均等になるように並び替えて多重化するデータ最適化手段と、データ最適化手段が出力したデータストリームを再暗号化するデータ再暗号化手段と、前記再暗号化手段が暗号化した暗号化データを外部の前記再生装置の暗号化蓄積部へ転送する暗号化データ転送手段とを備えることを特徴とする情報記録装置。
5. 前記再生能力取得手段は，外部の再生装置で再生できるデータ種別も取得し、前記再生能力取得手段が取得した前記再生端末が再生可能なデータ種別に基づき、再生不能なデータ種別のパケットを前記データ分解手段が分解したデータストリームから削除するデータ最小化手段をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の情報記録装置。
6. 暗号化されたビデオパケットとオーディオパケットが多重化されたデータストリームを蓄積する暗号化データ蓄積部と、前記暗号化データ蓄積部に蓄積された暗号化データを解読するデータ解読手段と、前記データ解読手段で解読されたデータをビデオパケット、オーディオパケットなどのパケットに分解するデータ分解手段と、前記データ分解手段が分解したビデオパケットを伸張しビデオバッファに転送するビデオデコード手段と、前記データ分解手段が分解したオーディオパケットを伸張しオーディオバッファに転送するオーディオデコード手段と、前記ビデオデコード手段で伸張されたビデオパケットをバッファリングするビデオバッファ部と、前記オーディオデコード手段で伸張されたオーディオパケットをバッファリングするオーディオバッファ部と、前記ビデオバッファ部、前記オーディオバッファ部から各々に順々にパケットを読み込んでビデオとオーディオを同期させながら再生するオーディオ・ビデオ再生手段と、再生可能なデータ種別の情報、及び前記ビデオバッファ部と前記オーディオバッファ部の容量を外部の情報記録装置へ通知する再生能力通知手段とを備えることを特徴とする情報再生装置。
7. 暗号化されたビデオパケットとオーディオパケットが多重化されたデータストリームを蓄積する暗号化データ蓄積部と、情報記録装置がネットワーク装置で接続されている再生装置の再生能力送信手段からビデオバッファ、オーディオバッファの容量などの再生能力を受信する再生能力受信手段と、前記暗号化データ蓄積部に蓄積された暗号化データを解読するデータ解読手段と、解読されたデータをビデオパケット、オーディオパケットなどのパケットに分解するデータ分解手段と、前記再生能力受信手段が取得したビデオバッファ、オーディオバッファの容量でも破綻なく再生できるようにビデオパケット、オーディオパケットが時系列に対して均等になるように並び替えて多重化するデータ最適化手段と、データ最適化手段が出力したデータストリームを再暗号化するデータ再暗号化手段と、前記再暗号化手段が暗号化したデータをネットワーク装置で接続されている前記再生装置へ送信する暗号化データ送信手段とを備えることを特徴とする情報記録装置。
8. 前記再生能力受信手段はネットワーク装置で接続されている再生装置の再生能力送信手段から再生装置で再生できるデータ種別も取得し、前記再生能力受信手段が取得した前記再生端末が再生可能なデータ種別に基づき、再生不能なデータ種別のパケットを前記データ分解手段が分解したデータストリームから削除するデータ最小化手段をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の情報記録装置。
9. 前記情報記録装置の暗号化データ配信手段が送信した暗号化データを受信する暗号化データ受信手段と、前記暗号化受信手段が受信した暗号化データを解読するデータ解読手段と、前記データ解読手段で解読されたデータをビデオパケット、オーディオパケットなどのパケットに分解するデータ分解手段と、前記データ分解手段が分解したビデオパケットを伸張しビデオバッファに転送するビデオデコード手段と、前記データ分解手段が分解したオーディオパケットを伸張しオーディオバッファに転送するオーディオデコード手段と、前記ビデオデコード手段で伸張されたビデオパケットをバッファリングするビデオバッファ部と、前記オーディオデコード手段で伸張されたオーディオパケットをバッファリングするオーディオバッファ部と、前記ビデオバッファ部、前記オーディオバッファ部から各々に順々にパケットを読み込んでビデオとオーディオを同期させながら再生するオーディオ・ビデオ再生手段と、再生可能なデータ種別の情報、及び前記ビデオバッファ部と前記オーディオバッファ部の容量をネットワーク接続された情報記録装置へ送信する再生能力送信手段とを備えることを特徴とする情報再生装置。

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