JP2008294707A - デジタル放送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】限定受信方式のデジタル放送受信装置で、ＩＣカードの信号からスクランブル鍵が流出することを防止する。
【解決手段】ＩＣカード２０ＡにＥＣＭカウンタ２５と演算部２６と暗号部２７を設け、共通情報ＥＣＭのカウント値ＣＮＴに従って暗号用のローカル鍵ＫＬを生成し、このＩＣカード２０Ａの視聴判定部２４で復号されたスクランブル鍵ＫＳを暗号化して、ＣＡモジュール本体に出力する。一方、ＣＡモジュール本体にはＥＣＭカウンタ１３と演算部１４と復号部１５を設け、ＩＣカード２０Ａ側と同じアルゴリズムで復号用のローカル鍵ＫＬを生成し、ＩＣカード２０Ａから与えられた暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳを復号する。ＩＣカードから出力されるスクランブル鍵ＣＫＳは、ローカル鍵ＫＬで暗号化されているので、このＩＣカードの端子の信号からスクランブル鍵ＫＳが抽出されて流出することが防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、限定受信方式のデジタル放送受信装置、特にそのスクランブル鍵の流出防止技術に関するものである。

近年、衛星・地上デジタルテレビジョン放送に代表されるデジタル放送が普及してきている。有料のデジタル放送では、受信契約者以外の不正受信を防止するために、限定受信方式が使用される。

図２は、従来のデジタル放送における限定受信方式の一例を示す構成図である。
放送局側では、スクランブラ１によって、スクランブル鍵ＫＳを用いて映像・音声等の送信データＳＤ（放送コンテンツ）を暗号化し、スルランブルデータＳＣＲを生成する。また、暗号部２により、このスクランブル鍵ＫＳも番組情報と共にワーク鍵ＫＷを用いて暗号化し、共通情報ＥＣＭを生成する。更に、暗号部３により、ワーク鍵ＫＷと各受信者の契約情報を受信機毎に個別に割当てたマスタ鍵ＫＭを用いて暗号化し、個別情報ＥＭＭを生成する。これらのスルランブルデータＳＣＲ、共通情報ＥＣＭ及び個別情報ＥＭＭは、多重部４によってパケット化され、トランスポートパケットＴＳとして時分割多重化されて送信される。

一方、受信機側では、放送局から送られてきたトランスポートパケットＴＳが受信され、ＣＡ（Conditional Access：限定受信）モジュールの分離部１１に与えられる。分離部１１では、トランスポートパケットＴＳを、スルランブルデータＳＣＲ、共通情報ＥＣＭ及び個別情報ＥＭＭに分離し、スルランブルデータＳＣＲをデスクランブラ１２に出力し、共通情報ＥＣＭと個別情報ＥＭＭをそれぞれ復号部２３，２２に出力する。

復号部２２では、鍵レジスタ２１に書き込まれている受信機毎に個別に割当てられたマスタ鍵ＫＭを用いて個別情報ＥＭＭを復号し、暗号化されていないワーク鍵ＫＷと契約情報を生成する。なお、他の受信機宛の個別情報ＥＭＭは、マスタ鍵ＫＭが異なるため正常に復号することができず、無視される。復号されたワーク鍵ＫＷは復号部２３に与えられ、契約情報は視聴判定部２４に与えられる。

復号部２３では、ワーク鍵ＫＷを用いて共通情報ＥＣＭを復号し、暗号化されていないスクランブル鍵ＫＳと番組情報を生成して視聴判定部２４に出力する。視聴判定部２４では、復号部２２から与えられた契約情報と復号部２３から与えられた番組情報を対照し、その番組が受信契約の対象となっているか否かを判定する。そして、受信契約の対象であれば、視聴判定部２４からデスクランブラ１２にスクランブル鍵ＫＳが出力される。これにより、デスクランブラ１２は、スクランブル鍵ＫＳを用いてスルランブルデータＳＣＲを復号し、暗号化されていない受信データＲＤが生成される。受信データＲＤは、図示しないデコーダ等に与えられ、映像・音声等が再生される。

受信機のＣＡモジュールにおける鍵レジスタ２１、復号部２２，２３、及び視聴判定部２４は、ＩＣ（集積回路）カード２０として構成されている。従って、予め鍵レジスタ２１にマスタ鍵ＫＭを書き込んだＩＣカード２０を用意しておき、このＩＣカード２０をＣＡモジュールにセットすることにより、受信機毎に個別のマスタ鍵ＫＭが割当てられるようになっている。

特開２００５−１１００５３号公報

前記限定受信方式では、スクランブル鍵ＫＳを比較的短い間隔で変更することにより、不正受信の防止を徹底するようにしている。しかしながら、ＩＣカード２０の視聴判定部２４からデスクランブラ１２に対して、平文（暗号化されていない）のスクランブル鍵ＫＳが出力されるため、ある程度の知識を有する者がＩＣカード２０の端子の信号を観測すれば、スクランブル鍵ＫＳを比較的容易に抽出することができる。このため、正規に契約した受信機でスクランブル鍵ＫＳを抽出し、その抽出したスクランブル鍵ＫＳをインターネットで公開することで、不特定多数の受信機で違法にその番組を視聴することが可能になる危険性がある。

本発明は、限定受信方式のデジタル放送受信装置において、ＩＣカードの信号からスクランブル鍵が流出することを防止することを目的としている。

本発明は、放送局側から受信した信号をスクランブル鍵で暗号化されたスクランブルデータと個々の受信装置固有の暗号鍵で暗号化された前記スクランブル鍵を含む制御情報とに分離する分離手段、及び前記スクランブルデータを復号用のスクランブル鍵でデスクランブルして受信データを生成するデスクランブル手段を有するＣＡモジュール本体と、前記ＣＡモジュール本体にセットされ、予め設定された前記受信装置固有の暗号鍵を用いて前記制御情報を復号して前記復号用のスクランブル鍵を生成し、該ＣＡモジュール本体に与えるＩＣカードとを備えたデジタル放送受信装置において、前記ＩＣカードに、前記制御情報に従って暗号用のローカル鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記ローカル鍵を用いて前記復号用のスクランブル鍵を暗号化して前記ＣＡモジュール本体に出力する暗号手段とを設けると共に、前記ＣＡモジュール本体に、前記制御情報に従って復号用のローカル鍵を生成する復号鍵生成手段と、前記ＩＣカードから与えられた暗号化された前記復号用のスクランブル鍵を前記復号用のローカル鍵を用いて復号する復号手段とを設けたことを特徴としている。

本発明では、ＩＣカード内に暗号鍵生成手段と暗号手段を設け、このＩＣカードで生成した復号用のスクランブル鍵を、制御情報に従って生成された暗号用のローカル鍵を使用して暗号化してＣＡモジュール本体に出力するようにしている。一方、ＣＡモジュール本体には復号鍵生成手段と復号手段を設け、ＩＣカードから出力された暗号化された復号用のスクランブル鍵を、このＩＣカードと同じ制御情報に従って生成された復号用のローカル鍵を使用して復号して復号用のスクランブル鍵を生成するようにしている。これにより、ＩＣカードからＣＡモジュール本体に出力されるスクランブル鍵は、ローカル鍵によって暗号化されているので、ＩＣカードの端子の信号からスクランブル鍵を抽出することは容易でない。従って、ＩＣカードの信号からスクランブル鍵が流出することを防止することができる、という効果がある。

この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施例１を示すデジタル放送受信装置の構成図である。
このデジタル放送受信装置（ＣＡモジュール）は、図２における放送局側から送信されるトランスポートパケットＴＳを受信して、暗号化されていない受信データＲＤを生成する受信機側に相当するもので、図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

このデジタル放送受信装置は、図２中の受信機側と同様の分離部１１及びデスクランブラ１２を有するＣＡモジュール本体に、ＥＣＭカウンタ１３、演算部１４及び復号部１５を設けると共に、図２中のＩＣカード２０に代えて機能を追加したＩＣカード２０Ａを有している。

ＣＡモジュール本体の分離部１１は、図示しないチューナや復調器で、受信されてデジタル信号に復調されたトランスポートパケットＴＳを、スルランブルデータＳＣＲと、共通情報ＥＣＭ及び個別情報ＥＭＭの制御情報に分離するものである。スルランブルデータＳＣＲはデスクランブラ１２に与えられ、共通情報ＥＣＭはＩＣカード２０Ａに与えられ、個別情報ＥＭＭはＥＣＭカウンタ１３とＩＣカード２０Ａに与えられるようになっている。

デスクランブラ１２は、スクランブル鍵ＫＳを用いてスルランブルデータＳＣＲを復号し、暗号化されていない受信データＲＤを生成するもので、この受信データＲＤは、図示しないデコーダ等に与えられ、映像・音声等が再生されるようになっている。

ＥＣＭカウンタ１３は、分離部１１から出力される共通情報ＥＣＭの数をカウントし、そのカウント値ＣＮＴを演算部１４に出力するものである。演算部１４は、カウント値ＣＮＴを用いて定められた演算を行い、その演算結果をローカル鍵ＫＬとして復号部１５に与えるものである。また、復号部１５は、ローカル鍵ＫＬを使用してＩＣカード２０Ａから与えられる暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳを復号し、暗号化されていないスクランブル鍵ＫＳを生成してデスクランブラ１２に与えるものである。

一方、ＩＣカード２０Ａは、図２中のＩＣカード２０と同様の鍵レジスタ２１、復号部２２，２３、視聴判定部２４に加えて、ＥＣＭカウンタ２５、演算部２６及び暗号部２７が追加された構成となっている。

鍵レジスタ２１は、受信機毎に個別に割当てたマスタ鍵ＫＭが予め書き込まれたものである。復号部２２は、マスタ鍵ＫＭを用いて個別情報ＥＭＭを復号し、暗号化されていないワーク鍵ＫＷと契約情報を生成するものである。ワーク鍵ＫＷと契約情報は、それぞれ復号部２３と視聴判定部２４に与えられるようになっている。

復号部２３は、ワーク鍵ＫＷを用いて共通情報ＥＣＭを復号し、暗号化されていないスクランブル鍵ＫＳと番組情報を生成して視聴判定部２４に出力するものである。視聴判定部２４は、復号部２２から与えられた契約情報と復号部２３から与えられた番組情報を対照し、その番組が受信契約の対象となっているか否かを判定するもので、受信契約の対象であれば、スクランブル鍵ＫＳを暗号部２７に出力するようになっている。

ＥＣＭカウンタ２５は、ＥＣＭカウンタ１３と同様に、分離部１１から出力される共通情報ＥＣＭの数をカウントし、そのカウント値ＣＮＴを演算部２６に出力するものである。演算部２６は、カウント値ＣＮＴを用いて演算部１４と同じ演算を行い、その演算結果をローカル鍵ＫＬとして暗号部２７に与えるものである。

暗号部２７は、ローカル鍵ＫＬを使用して視聴判定部２４から与えられるスクランブル鍵ＫＳを暗号化し、暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳを生成して出力するものである。暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳは、復号部１５に与えられるようになっている。なお、ローカル鍵ＫＬを用いた暗号部２７と復号部１５の暗号化方式は、同一の暗号アルゴリズムである。

次に動作を説明する。
放送局から無線やケーブル等を介して送られてきた信号は、チューナで選択受信され、復調器でデジタル信号に復調され、トランスポートパケットＴＳとして、ＣＡモジュール本体の分離部１１に与えられる。分離部１１では、トランスポートパケットＴＳが、スルランブルデータＳＣＲ、共通情報ＥＣＭ及び個別情報ＥＭＭに仕分け・分離され、スルランブルデータＳＣＲはデスクランブラ１２に与えられ、個別情報ＥＭＭはＩＣカード２０Ａに与えられ、共通情報ＥＣＭはＥＣＭカウンタ１３とＩＣカード２０Ａに与えられる。

個別情報ＥＭＭは、ＩＣカード２０Ａの復号部２２に与えられ、鍵レジスタ２１に書き込まれているマスタ鍵ＫＭを用いて復号され、暗号化されていないワーク鍵ＫＷと契約情報が生成される。このとき、他の受信機宛の個別情報ＥＭＭは、マスタ鍵ＫＭが異なるため正常に復号することができず、無視される。復号されたワーク鍵ＫＷは復号部２３に与えられ、契約情報は視聴判定部２４に与えられる。

共通情報ＥＣＭは、ＥＣＭカウンタ１３とＩＣカード２０Ａ内のＥＣＭカウンタ２５と復号部２３に与えられるが、復号部２３では、ワーク鍵ＫＷを用いてこの共通情報ＥＣＭが復号され、暗号化されていないスクランブル鍵ＫＳと番組情報が生成されて視聴判定部２４に出力される。視聴判定部２４では、復号部２２から与えられた契約情報と復号部２３から与えられた番組情報が対照され、その番組が受信契約の対象となっているか否かが判定される。そして、受信中の番組が受信契約の対象であれば、視聴判定部２４から暗号部２７にスクランブル鍵ＫＳが出力される。

一方、ＥＣＭカウンタ１３とＥＣＭカウンタ２５に同時に与えられた共通情報ＥＣＭは、これらのＥＣＭカウンタ１３，２５によってその数がカウントされる。これらのＥＣＭカウンタ１３，２５は、例えば電源投入時に同時に初期化されるように構成されているので、そのカウント値ＣＮＴは常に同一の値となる。なお、カウント値ＣＮＴを確実に一致させるために、ＥＣＭカウンタ２５からカウントアップ確認信号を受信したときに、ＥＣＭカウンタ１３をカウントアップするように構成することもできる。

ＥＣＭカウンタ１３，２５のカウント値ＣＮＴは、それぞれ演算部１４，２６に与えられる。演算部１４，２６は、カウント値ＣＮＴを用いて同じ演算によってローカル鍵を生成するように構成されているので、これらの演算部１４，２６から、同一のローカル鍵ＫＬが出力される。

演算部２６から出力されたローカル鍵ＫＬは暗号部２７に与えられ、この暗号部２７により、スクランブル鍵ＫＳがローカル鍵ＫＬに従って暗号化され、暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳが生成される。暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳは、ＩＣカード２０ＡからＣＡモジュールの復号部１５へ転送される。

復号部１５では、ＩＣカード２０Ａから転送された暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳが、演算部１４から与えられたローカル鍵ＫＬに従って復号される。暗号部２７と復号部１５は、同一の暗号アルゴリズムとなっているので、同一のローカル鍵ＫＬを使用することにより、復号部１５から暗号化されていないスクランブル鍵ＫＳが生成される。

スクランブル鍵ＫＳはデスクランブラ１２に与えられ、このデスクランブラ１２は、スクランブル鍵ＫＳを用いてスルランブルデータＳＣＲを復号し、暗号化されていない受信データＲＤが生成される。受信データＲＤは、図示しないデコーダ等に与えられ、映像・音声等が再生される。

以上のように、この実施例１のデジタル放送受信装置では、ＩＣカード２０ＡとＣＡモジュール（復号部１５）との間のスクランブル鍵の転送を、暗号化されたスクランブル鍵ＣＫＳの状態で行うようにしている。これにより、ＩＣカード２０Ａの端子の信号を観測しただけではスクランブル鍵ＫＳを抽出することができず、ＩＣカードの信号からスクランブル鍵が流出することを防止することができるという利点がある。なお、復調部１５とデスクランブラ１２の間、及び視聴判定部２４と暗号部２７の間では、暗号化されていないスクランブル鍵ＫＳが入出力されるが、これらの回路は、通常、ＬＳＩ（大規模集積回路）化されているので、その内部の信号を観測することは極めて困難である。

図３は、本発明の実施例２を示すデジタル放送受信装置の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

このデジタル放送受信装置には、図１中の演算部１４に代えて機能の異なる演算部１４Ａが設けられると共に、受信装置固有のシリアル番号ＳＮＯを保持するＩＤレジスタ１６と、複数の演算方式が格納された演算制御テーブル１７が追加されている。演算部１４Ａは、演算制御テーブル１７で指定された演算方式に基づいてＥＣＭカウンタ１３のカウント値ＣＮＴを演算し、ローカル鍵ＫＬを生成するものである。

更に、このデジタル放送受信装置には、上記の追加と変更に伴い、ＩＣカード２０に代えて若干機能の異なるＩＣカード２０Ｂが使用されるようになっている。

即ち、このＩＣカード２０Ｂには、演算部２６に代えて機能の異なる演算部２６Ａが設けられると共に、演算制御部２８が追加されている。演算制御部２８は、ＩＤレジスタ１６から与えられるシリアル番号ＳＮＯに基づいて適宜演算方式を選択し、演算部２６Ａに演算方式を指定すると同時に、ＣＡモジュールの演算制御テーブル１７に対して演算方式を選択するための選択信号ＳＥＬを与えるものである。なお、演算部２６Ａは、演算部１４Ａと同様に、演算制御部２８で指定された演算方式に基づいてＥＣＭカウンタ２５のカウント値ＣＮＴを演算し、ローカル鍵ＫＬを生成するものである。その他の構成は、図１と同様である。

このデジタル放送受信装置では、例えば電源投入等の初期時に、ＩＤレジスタ１６からＩＣカード２０Ｂに対してシリアル番号ＳＮＯが通知される。ＩＣカード２０Ｂでは、シリアル番号ＳＮＯを受け取ると、演算制御部２６がそのシリアル番号ＳＮＯに基づいて演算制御テーブル１７の内容を把握する。更に、演算制御部２６は、演算制御テーブル１７に格納された演算方式の内の１つを選択して演算部２６Ａの演算方式を指定すると共に、演算制御テーブル１７に対して演算方式を選択するための選択信号ＳＥＬを送信する。これにより、演算部１４Ａ，２６Ａが共通の演算方式に指定される。

その後の動作は、実施例１で説明したとおりである。
以上のように、この実施例２のデジタル放送受信装置は、予め複数の演算方式を準備しておき、受信装置固有のシリアル番号ＳＮＯに従って１つの演算方式を選択するようにしている。これにより、受信装置によって演算方式が異なるので、実施例１と同様の効果に加えて、更に高いセキュリティを持たせることができるという利点がある。

図４は、本発明の実施例３を示すデジタル放送受信装置の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

このデジタル放送受信装置は、図１中の演算部１４，２６に代えて、それぞれ乱数生成部１８，２９を設けたものである。乱数生成部１８，２９は、それぞれＥＣＭカウンタ１３，２５のカウント値ＣＮＴをシード値として、同一の乱数生成アルゴリズムで乱数ＲＮＤを生成するものである。これらの乱数生成部１８，２９で生成された乱数ＲＮＤは、ローカル鍵としてそれぞれ復号部１５と暗号部２７に与えられるようになっている。その他の構成は、図１と同様である。

このデジタル放送受信装置の動作は、ＩＣカード２０からデスクランブラ１２に与えるスクランブル鍵ＫＳの暗号化のために、演算部で生成したローカル鍵ＫＬを用いるか、乱数生成部で生成した乱数ＲＮＤを用いるかが相違するだけで、その他の動作は実施例１と同様である。

以上のように、この実施例３のデジタル放送受信装置は、ＩＣカード２０からデスクランブラ１２に与えるスクランブル鍵ＫＳの暗号化を、乱数ＲＮＤによって行うようにしている。これにより、第１の実施例と同様の利点に加え、第２の実施例以上に高いセキュリティを持たせることができるという利点がある。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（ａ） ＥＣＭカウンタ１３，２５では、分離部１１から出力される共通情報ＥＣＭの数をカウントしているが、カウントする情報は共通情報ＥＣＭに限定するものではない。即ち、ＣＡモジュール本体からＩＣカードへ通知する情報（例えば、個別情報ＥＭＭ等）であれば、いずれも適用可能である。
（ｂ） ＥＣＭカウンタ１３，２５によって共通情報ＥＣＭの数をカウントし、そのカウント値ＣＮＴに基づいてローカル鍵ＫＬや乱数ＲＮＤを生成しているが、カウンタの代わりに情報の内容を抽出するものを用いても良い。
（ｃ） ＣＡモジュール本体やＩＣカード内の各部は、ハードウエア・ロジックで構成したように説明したが、ＣＰＵとプログラムによるソフトウエアで構成することもできる。

本発明の実施例１を示すデジタル放送受信装置の構成図である。 従来のデジタル放送における限定受信方式の一例を示す構成図である。 本発明の実施例２を示すデジタル放送受信装置の構成図である。 本発明の実施例３を示すデジタル放送受信装置の構成図である。

符号の説明

１１ 分離部
１２ デスクランブラ
１３，２５ ＥＣＭカウンタ
１４，２６ 演算部
１５，２２，２３ 復号部
１６ ＩＤレジスタ
１７ 演算制御テーブル
１８，２９ 乱数生成部
２０ ＩＣカード
２１ 鍵レジスタ
２４ 視聴判定部
２７ 暗号部
２８ 演算制御部

Claims (4)

1. 放送局側から受信した信号をスクランブル鍵で暗号化されたスクランブルデータと個々の受信装置固有の暗号鍵で暗号化された前記スクランブル鍵を含む制御情報とに分離する分離手段、及び前記スクランブルデータを復号用のスクランブル鍵でデスクランブルして受信データを生成するデスクランブル手段を有する限定受信モジュール本体と、
   前記限定受信モジュール本体にセットされ、予め設定された前記受信装置固有の暗号鍵を用いて前記制御情報を復号して前記復号用のスクランブル鍵を生成し、該限定受信モジュール本体に与える集積回路カードとを、備えたデジタル放送受信装置において、
   前記集積回路カードに、前記制御情報に従って暗号用のローカル鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記ローカル鍵を用いて前記復号用のスクランブル鍵を暗号化して前記限定受信モジュール本体に出力する暗号手段とを設けると共に、
   前記限定受信モジュール本体に、前記制御情報に従って復号用のローカル鍵を生成する復号鍵生成手段と、前記集積回路カードから与えられた暗号化された前記復号用のスクランブル鍵を前記復号用のローカル鍵を用いて復号する復号手段とを設けたことを特徴とするデジタル放送受信装置。
2. 前記暗号鍵生成手段は、前記分離手段から出力される制御情報の数をカウントする第１のカウンタと、該第１のカウンタのカウント値に従って前記暗号用のローカル鍵を算出する第１の演算部とを有し、
   前記復号鍵生成手段は、前記分離手段から出力される制御情報の数をカウントする第２のカウンタと、該第２のカウンタのカウント値に従って前記復号用のローカル鍵を算出する第２の演算部とを有することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送受信装置。
3. 前記暗号鍵生成手段は、前記分離手段から出力される制御情報の数をカウントする第１のカウンタと、該第１のカウンタのカウント値をシード値とする乱数を発生して前記暗号用のローカル鍵として出力する第１の乱数生成部とを有し、
   前記復号鍵生成手段は、前記分離手段から出力される制御情報の数をカウントする第２のカウンタと、該第２のカウンタのカウント値をシード値とする乱数を発生して前記復号用のローカル鍵として出力する第２の乱数生成部とを有することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送受信装置。
4. 前記暗号鍵生成手段は、前記限定受信モジュール本体の識別番号に基づいて予め設定され複数の演算方法の内から１つの演算方法を選択する演算制御部、前記分離手段から出力される制御情報の数をカウントする第１のカウンタ、及び該第１のカウンタのカウント値と該演算制御部で選択された演算方法に従って前記暗号用のローカル鍵を算出する第１の演算部を有し、
   前記復号鍵生成手段は、予め格納された前記複数の演算方法の中から前記演算制御部で選択された演算方法を出力する演算制御テーブル、前記分離手段から出力される制御情報の数をカウントする第２のカウンタ、及び該第２のカウンタのカウント値と該演算制御テーブルから出力された演算方法に従って前記復号用のローカル鍵を算出する第２の演算部を有することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送受信装置。

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