JP3649805B2 - 画像通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線や有線等の通信路を使用して、画像のデータを通信する画像通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像をデジタルデータに変換し、送信装置から受信装置へと通信路を介して通信する画像通信では、通信路の瞬断、雑音、ひずみ等によって通信するデータに誤りが生じることがある。このようなデータの誤りに対して、従来より、画像データに誤り検出符号を付して伝送する画像通信方法が実施されている。
【０００３】
このような従来の画像通信方法を実施する装置を図６に示す。
この装置において、送信装置１９側では、画像データを分割して複数のブロックデータとし、このブロックデータを離散コサイン変換器１で離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform)によってＤＣＴ符号化し、量子化器２で量子化してデータ量を圧縮し、ハフマン符号化器３で情報源符号化して更にデータ量を圧縮する。そして、この情報源符号化されたブロックデータに基づいて通信制御部１７でフレーム化し、変復調器８、通信路９を介して送信側装置２０へと順次送信する。
【０００４】
一方、受信装置２０側では、送信されたフレームを通信路９、変復調器１０を介して順次受信し、通信制御部１８がフレームから情報源符号化されているブロックデータを取り出し、ハフマン復号器１４によってデータを伸張し、更に、逆量子化器１５で逆量子化し、逆離散コサイン変換器１６で逆変換する。そして、このブロックデータを一つの画像分受信した後、これら一つの画像分のブロックデータに基づいて原像を再生してディスプレイ等の表示手段に出力する。
【０００５】
ここで、上記のフレーム化にはＨＤＬＣ(High level Data Link Control)が用いられ、伝送誤りを検出するためのＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)符号が各ブロックデータに付加される。
すなわち、ブロックデータに基づいて誤り検出符号化器５でＣＲＣ符号を生成し、図２(a)に示すように、ブロックデータ部にフラグ、アドレス、コントロールデータを付加し、さらに、ＣＲＣ符号を付加してフレームを生成する。
【０００６】
そして、このフレームを送信装置１９が送信し、フレームを受信した受信装置２０では、誤り検出復号器１３によりＣＲＣ符号に基づいて受信したフレームに誤りが生じているか否かを検出し、誤りを生じている場合には通信制御部１８が送信装置１９に当該フレームの再送を要求し、送信装置１９から誤りのないフレームを受信できるまで再送要求処理を繰り返し行って、１画像分の正常なブロックデータを受信する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の画像通信方法にあっては、通信路においてフレームに誤りが生じると、その誤りの生じたフレームを再送するといった処理を行っており、例えば、無線回線や有線回線等といったデータ伝送誤りが発生しやすい通信路を使用している場合には、フレームの再送処理を頻繁に繰り返す事態が生じてしまっており、画像データの通信時間が非常に長くかかってしまうという問題があった。また、通信時間が長時間かかるために、このような画像通信はデータ伝送誤りが発生しやすい回線では利用されないか、又は、利用されるとしても利用の形態が限られてしまっていた。
本発明は上記した従来の事情に鑑みなされたもので、画像データを伝送する際にかかる通信時間を短縮することができ、多種の通信路及び利用形態で画像通信を実現できる画像通信方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は画像はその輪郭が鮮明であれば画像全体の内容はほぼ完全に把握できることに着目してなされたもので、画像通信において輪郭を含むブロックデータは伝送誤り発生に対して再送処理を行って完全な形で伝送させ、又、輪郭を含まないブロックデータは伝送誤り発生に対して再送処理を行わずに自己訂正処理を行ってある程度正確な形で伝送させるようにし、これらブロックデータから再生された画像全体を十分に認識できるものとするとともに、再送処理のデータ量を減少させて通信時間を短縮させる。
【０００９】
そこで、請求項１に係る画像通信方法は、１つの画像の画像データを複数のブロックデータに分割して、送信装置から受信装置へ伝送する画像通信方法において、伝送される画像データ中の画像輪郭を含むブロックと画像輪郭を含まないブロックとを識別し、画像輪郭を含むブロックデータには誤り検出符号を付して伝送する一方、画像輪郭を含まないブロックデータには誤り訂正符号を付して伝送し、受信装置側で訂正符号及び検出符号に基づいて伝送されたブロックデータの誤り発生を検出した場合には、画像輪郭を含まないブロックについては誤り訂正符号に基づいて当該ブロックデータの誤り訂正処理を行う一方、画像輪郭を含むブロックデータについては送信装置へ当該ブロックデータの再送を要求し、受信装置は誤り訂正し又は再送されたブロックデータを用いて画像データを再生することを特徴とする。
【００１０】
上記した請求項１に係る画像通信方法では、受信装置側は訂正符号及び検出符号に基づいて伝送されたブロックデータの誤り発生を検出し、画像輪郭を含まないブロックデータに誤りが生じていた場合には誤り訂正符号に基づいて当該ブロックデータの誤り訂正処理を行う一方、画像輪郭を含むブロックデータに誤りが生じていた場合には送信装置へ当該ブロックデータの再送を要求し、受信装置にブロックデータの再送処理を行わせる。このように、再送要求及び再送処理を行う対象が輪郭を含むブロックデータだけとなって再送処理するデータ量が減るため、再送要求及び再送処理にかかっていた時間を減少させて通信時間を短縮することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載した画像通信方法では、請求項１の画像通信方法において送信装置は前記ブロックデータの伝送に先立って、画像輪郭を含むブロックと画像輪郭を含まないブロックを特定するテーブルデータを受信装置へ伝送し、受信装置は当該テーブルデータに基づいて伝送されたブロックデータについての前記誤り訂正処理又は再送要求処理を選択することを特徴とする。
上記した請求項２に係る画像通信方法では、請求項１の画像通信方法において、
受信装置は、予め送信されたテーブルデータに基づいて、ブロックデータに対しての前記誤り訂正処理又は再送要求処理を選択するために、画像通信の処理効率が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係るに画像通信方法を図面を参照して説明する。
まず、本実施例に係る画像通信方法を実施する装置を図１を参照して説明する。
この装置は、送信装置Ｓと受信装置Ｒと通信路９とを備えており、通信路９を介して送信装置Ｓと受信装置Ｒとが接続されている。
送信装置Ｓには、データをＤＣＴ係数化する離散コサイン変換器１と、データを量子化する量子化器２と、データを情報源符号化するハフマン符号化器３と、画像の輪郭を検出する輪郭検出器４と、フレームを生成して送信する通信制御部５と、フレームを変復調して通信する変復調器８と、を備えている。
受信装置Ｒには、フレームを変復調する変復調器１０と、フレームの受信処理を行う通信制御部１１と、データを情報源復号化するハフマン復号化器１４と、逆量子化する逆量子化器１５と、逆離散コサイン変換する逆離散コサイン変換器１６と、を備えている。
【００１３】
離散コサイン変換器１は、画像データを、例えば８画素×８画素の単位で分割し、これらブロックデータに対してＤＣＴ変換を行い、周波数情報を示すＤＣＴ係数へ変換している。また、逆離散コサイン変換器１６は、離散コサイン変換器１と逆の変換を行っている。
【００１４】
量子化器２は、データの属する範囲によって、予め設定した所定の量子化符号へと変換する量子化を行い、データ量の圧縮を行う。例えば、データが0〜100の範囲内であれば１に、100〜200であれば２に、200以上であれば３のように変換し、データのビット数を縮小してデータ量を圧縮する。
また、逆量子化器１５は、量子化器２と逆の変換を行う。
【００１５】
ハフマン符号化器３は、データの中で高い確率で出現するデータほど短い情報源符号へと変換してデータ量の圧縮をする。
また、ハフマン復号化器１４は、ハフマン符号化器３と逆の変換をする。
【００１６】
輪郭検出器４は、輪郭検出用フィルタを使用して、画像データ中の急激に濃度が変化している部分の画素、つまり、輪郭を含んでいる部分の画素を抽出し、例えば、その画素を含んでいるブロックデータを”１”、含んでいないブロックデータを”０”という数値にして、各ブロックデータと対応したテーブルデータにし、メモリ（図示せず）に保持する。
本実施例では、上記した輪郭部分の検出は以下のように行っている。
まず、画像データの各画素の座標を(x,y)とし、その画素の画素値をg(x,y)とし、輪郭検出用フィルタによる変換を表す式h(k,l)を、例えば数式１又は数式２に示すものを使用している。
【００１７】
【数１】

【００１８】
【数２】

【００１９】
なお、数式１はある画素とその画素を取り囲む８画素との画素濃度差を求めるフィルタ変換式であり、また、数式２はある画素と、その画素を取り囲む８画素に更にそれらを取り囲む１６画素を加えた２４画素との画素濃度差を求めるフィルタ変換式である。なお、本発明では、これらフィルタ変換式に限定されず、ある画素の周囲を囲む任意の画像との濃度差を求めるようにフィルタ変換式を設定してもよい。
そして、下記の数式３によって、画素の変化を表す画素変化値E(x,y)を求める。
【００２０】
【数３】

【００２１】
例えば、数式３で数式１に示すフィルタ変換式を適用した場合には、画素変化値E(x,y)は、ある画素(x,y)の画素値を４倍して上下左右の４画素の画素値を引くといった操作を行うことを意味し、ある画素(x,y)とその周囲の画素との濃度差を求めていることになる。
【００２２】
予め設定された輪郭部分とみなせる状態を表す基準値と上記で求めた画素変化値E(x,y)の絶対値とを比較し、画素変化値が大きい場合には輪郭部分であると判断する。なお、上記した基準値は、処理する画像に応じて各画像データ毎に設定するようにしてもよい。
【００２３】
通信制御部５は、データを誤り検出符号を付したフレームにする誤り検出符号化器６と、データを誤り訂正符号を付してフレームにする誤り訂正符号化器７と、を備え、前記フレームの送信及び再送を行う等の通信制御を行っている。
そして、ブロックデータを送信するときには、通信制御部５は、ブロックデータを送信するに先立って、まずメモリに保持してあるテーブルデータをメモリにそのまま保持させておくとともに、テーブルデータを誤り検出符号化器６に導いて誤り検出符号を付したフレームにして送信する。次に、通信制御部５はブロックデータをメモリに保持してあるテーブルデータに基づいて輪郭を含むか否かを判断し、輪郭を含むブロックデータであれば誤り検出符号化器６に、輪郭を含まないブロックデータであれば誤り訂正符号化器７に導いて、フレームを生成して送信する。
【００２４】
なお、フレームを送信して受信装置Ｒ側から再送要求を受けとった場合には、当該フレームの再送を行い、再送フレームの受信を完了したとの応答を受け取った場合には、次に送信するフレームがあればそのフレームの送信処理を行う。
【００２５】
誤り検出符号化器６は、データに基づいて誤り検出符号（例えばＣＲＣ符号）を生成し、ＨＤＬＣ手順で使用される図２(a)に示すフレームを生成する。
【００２６】
誤り訂正符号化器７は、データに基づいて誤り訂正符号（例えば、ＢＣＨ(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)符号）を生成し、図２(b)に示すように、ブロックデータにヘッダー部と、ＢＣＨ符号とを付加してフレームを生成する。なお、ヘッダーは、通信を行う際にフレームの同期を取るために使用され、上記した誤り検出符号化器６で生成されるフレームと、誤り訂正符号化器７で生成されるフレームと、の２つの形式の違うフレームが送信装置Ｓと受信装置Ｒ間で同様に通信ができるようにするものである。
【００２７】
変復調器８は、送信側の通信制御部５と通信路９とのフレームの受け渡しを可能とし、変復調器１０は、受信側の通信制御部１１と通信路９とのフレームの受け渡しを可能とし、その結果、受信装置Ｒ側と送信装置Ｓ側との通信が可能になる。なお、通信路９は、例えば、無線回線や電話回線等の有線回線が使用されている。
【００２８】
通信制御部１１は、フレームから誤り検出符号に基づいて誤りが生じているかを検出する誤り検出復号化器１２と、フレームから誤り訂正符号に基づいて誤りを検出し訂正処理を行う誤り訂正復号化器１３と、を備え、フレームの再送を要求する、受信が完了したとの応答をする等の通信制御を行う。
ブロックデータを受信するときには、通信制御部１１は、まず、始めに送られてくるテーブルデータのフレームを受信し、誤り検出復号化器１２で誤り検出符号に基づいた処理を行った後に、受信装置Ｒのメモリ（図示せず）に格納する。
【００２９】
そして、引き続き送られてくるブロックデータのフレームを受信すると通信制御部１１は、メモリに格納したテーブルデータに基づいて、輪郭を含むデータのフレームか否かを判断して、輪郭を含むフレームであれば誤り検出復号化器１２に導き、輪郭を含まないフレームであれば誤り訂正復号化器１３に導いて、フレームからデータを得る。
【００３０】
誤り検出復号化器１２は、フレームからＣＲＣ符号を取り出して、この符号に基づいてフレームに誤りがあるか否かを検出する。そして、フレームに誤りが生じている場合には、情報制御部１１に再送の要求を行わせ、誤りがない場合には、フレームからデータを抽出し、通信制御手段１１に受信完了応答を行わせる。
【００３１】
誤り訂正復号化器１３は、フレームからＢＣＨ符号を取り出して、この符号に基づいてフレームに誤りがあるかを検出し、誤りがある場合には、この符号に基づいて訂正処理を行ってデータを再生し、誤りが無い場合には、フレームからデータを抽出する。そして、通信制御手段１１に受信完了応答を行わせる。
【００３２】
次に、本実施例に係る画像通信方法を実施する装置の動作を説明する。
画像データに基づいて輪郭検出器４で生成されたテーブルデータが、メモリ（図示せず）に保持される。一方、画像データは分割されてブロックデータとなり、離散コサイン変換器１、量子化器２、ハフマン符号化器３を通って、情報源符号化される。この情報源符号化されたブロックデータは通信制御部５へと導かれ、通信制御部５では、下記に説明するテーブルデータ及びブロックデータの送信処理が行われる。送信処理で生成されたフレームは、通信路９、変復調器１０を介して受信装置Ｒ側の通信制御部１１に受信される。通信制御部１１では、下記に説明するテーブルデータ及びブロックデータの受信処理が行われ、フレームからブロックデータが抽出される。このブロックデータを、ハフマン復号化器１４、逆量子化器１５、逆離散コサイン変換器１６を介して、画像データの一部を表す元のブロックデータに復元する。そして、このブロックデータを画像データ構成数分まとめることで１画像分の画像データへと再生し、ディスプレイ等の表示手段に画像として表示される。
【００３３】
次に、上記したテーブルデータの送信処理では、通信制御部５は、テーブルデータをメモリにそのまま保持させておくとともに、誤り訂正符号化器７に導いて、誤り訂正符号を付してフレームを生成し、受信装置Ｒに送信する。そして、この送信に対して再送要求を受け取った場合には、受信完了したとの応答を受け取るまで当該フレームを再送を繰り返す。そして、受信完了応答を受け取った場合には、次にブロックデータの送信処理を行う。
【００３４】
また、ブロックデータの送信処理は図３に示すような手順で行われ、通信制御部５に導かれたデータは、通信制御部５でメモリに保持してあるテーブルデータに基づいて、輪郭を含むデータであるか否かを判断され（ステップＳ１）、輪郭を含むデータであれば、誤り検出符号化器６によって誤り検出符号が付したフレームに生成され（ステップＳ２）、輪郭を含まないデータであれば、誤り訂正符号化器７によって誤り訂正符号を付したフレームに生成される（ステップＳ３）。
【００３５】
そして、通信制御部５が生成されたフレームを受信装置Ｒ側に送信する（ステップＳ４）。そして、通信制御部５が受信装置Ｒ側から再送要求を受信した場合（ステップＳ５）には、受信が完了したとの応答を受信するまでフレームの再送処理を繰り返す（ステップＳ４）。
受信完了応答を受信した場合には、送信するデータを全て送信したかを判断し（ステップＳ６）、全てのデータを送信するまで処理を繰り返す。
【００３６】
また、上記したテーブルデータの受信処理では通信制御部１１は、最初に送られてくるテーブルデータのフレームを誤り検出復号器１２に導き、フレームに誤りが生じているか否かを検出し、誤りを生じている場合には、送信装置Ｓにフレームの再送を要求し、誤りを生じていない場合には、受信が完了したとの応答を送信装置Ｓに送信するとともに、フレームからテーブルデータを抽出してメモリに格納し、次に送られてくるブロックデータの受信処理が行われる。
【００３７】
また、ブロックデータの受信処理は図４に示す手順で行われ、通信制御部１１は送信されてくるフレームが、メモリに格納されているテーブルデータに基づいて、輪郭を含むブロックデータのフレームか否かを判断し（ステップＳ７）、輪郭を含むブロックデータのフレームである場合には、誤り検出復号器１２が、誤りを生じているか否かを検出する（ステップＳ８）。そして、誤りを生じている場合には通信制御部１１が再送の要求を送信側の通信制御部５に送信し（ステップＳ９）、誤りが生じていない場合には通信制御部１１がフレームからブロックデータを抽出するとともに、受信完了応答を送信側の通信制御部５に送信する（ステップＳ１０）。
【００３８】
一方、輪郭を含まないフレームである場合には、誤り訂正復号器１３がフレームに誤りが生じているかを否かを検出し（ステップＳ１１）、誤りを生じていない場合にはブロックデータを抽出するとともに、通信制御部１１が送信装置Ｓに受信完了応答を送信し（ステップＳ１２）、また、誤りが生じている場合には誤り訂正符号に基づいて誤り訂正処理を行ってブロックデータを再生し、送信装置Ｓに受信完了応答を送信する（ステップＳ１３）。
【００３９】
フレームから得られたブロックデータは、後続の処理を行うハフマン復号化器１４へと導かれる（ステップＳ１４）。そして、次にフレームが受信されるか否かを判断し（ステップＳ１５）、フレームが受信される間は処理を繰り返す（ステップＳ７）。
【００４０】
上記したように、テーブルデータ及び輪郭を含むブロックデータのフレームに対して誤りが生じた場合にのみ再送処理を行っており、従来の画像通信方法に比べてフレーム再送処理を行う対象のデータ量を減少させることができる。このため、フレーム再送処理を行う時間が短くなり、通信時間の短縮が可能となる。
また、このような通信時間の短縮の効果は、図５の実線に示すように、波線で示す従来例に較べて、とりわけデータ伝送誤り率が高くなればなる程顕著である。
【００４１】
更に、画像を認識する上で重要な輪郭を含むブロックデータのフレームに対して誤りが生じた場合に再送処理を行って確実なブロックデータを得ることができ、また、輪郭を含まないブロックデータのフレームに対して誤りが生じた場合にも、ある程度誤りを訂正してブロックデータを得ることができるために、これらブロックデータから再生された画像データは内容を確認するのに十分明瞭な画像を表示させることができる。
【００４２】
なお、上記した実施例では、ブロックデータを送信する前にテーブルデータを送信し、そのテーブルデータに基づいて受信装置Ｒ側で、受信されるデータが輪郭を含むブロックデータか、輪郭を含まないブロックデータかを判断し、後続の処理を選択していたが、送信装置Ｓ側がテーブルデータを送信せずに、送信するブロックデータのフレームに輪郭を含むか含まないかを示すフラグを付し、受信装置Ｒがブロックデータを受信したときにブロックデータ毎にそのフラグに基づいて輪郭を含むか否かを識別して、後続の処理を選択するようにしても、識別してから処理を選択するといった処理効率のわずかな低下があるが、通信時間の短縮といった本発明の効果が十分に得られ、さらに、受信装置Ｒにテーブルデータを保持するためのメモリを備える必要がなくなる。
【００４３】
また、本実施例では、輪郭を含むブロックデータと輪郭を含まないブロックデータにそれぞれ違う誤り検出符号及び誤り訂正符号を付していたが、誤り訂正を行うことのできる符号を前記両ブロックデータに付し、送信するフレームを形成することもできる。
また、上記した実施例では、図２(a)(b)に示したように形式の違うフレームを用いて輪郭を含むブロックデータと輪郭を含まないブロックデータとを伝送していたが、輪郭を含むブロックデータと輪郭を含まないブロックデータとで同じ形式のフレームを使用するといったように、他の形式のフレームを用いることもできる。
【００４４】
【発明の効果】
上記説明したように、請求項１に係る画像通信方法によると、伝送する画像データ中のブロックが画像輪郭を含むか否かに基づいて誤り検出処理又は誤り訂正処理を使い分けるようにしたため、誤り検出処理に基づいて再送されるデータ量が縮小されて画像データの通信時間を短縮することができるとともに、再生された画像データからは十分に認識できる了解度の高い画像を得ることができる。
また、請求項２に係る画像通信方法によると、上記した効果に加え、送信装置がブロックデータが輪郭を含むか含まないかを特定するテーブルデータをブロックデータの送信に先立って送信して、受信装置がこのテーブルデータに基づいて送られてくるブロックデータが輪郭を含むか否かを識別し、データに誤りが生じた場合には、この識別に従って再送処理及び訂正処理を選択するようにしたために、再送処理及び訂正処理に際しての判断及び選択等を減らすことができ、処理効率が向上する。
このように、通信時間の短縮ができるとともに、画像データから了解度の高い画像が得られるために、無線回線などの誤り率の多い通信路を使った通信でも、画像通信が支障なく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る画像通信方法を実施する装置の構成図である。
【図２】 データの送信に使用するフレームを示す図である。
【図３】 本発明の一実施例に係る画像通信方法で画像データを送信する際の手順を示すフローチャートである。
【図４】 本発明の一実施例に係る画像通信方法で画像データを受信する際の手順を示すフローチャートである。
【図５】 従来例と本発明の一実施例においての通信時間を示した図である。
【図６】 従来例に係る画像通信方法を実施する装置の構成図である。
【符号の説明】
Ｓ・・送信装置、 Ｒ・・受信装置、
５、１１・・通信制御部、 ６・・誤り検出符号化器、
７・・誤り検出符号化器、 ８、１０・・変復調器、
９・・通信路、 １２・・誤り検出復号化器、
１３・・誤り訂正復号化器、

Claims (4)

1. １つの画像の画像データを複数のブロックデータに分割して、送信装置から受信装置へ伝送する画像通信方法において、伝送される画像データ中の画像輪郭を含むブロックと画像輪郭を含まないブロックとを識別し、画像輪郭を含むブロックデータには誤り検出符号を付して伝送する一方、画像輪郭を含まないブロックデータには誤り訂正符号を付して伝送し、受信装置側で訂正符号及び検出符号に基づいて伝送されたブロックデータの誤り発生を検出した場合には、画像輪郭を含まないブロックについては誤り訂正符号に基づいて当該ブロックデータの誤り訂正処理を行う一方、画像輪郭を含むブロックデータについては送信装置へ当該ブロックデータの再送を要求し、受信装置は誤り訂正し又は再送されたブロックデータを用いて画像データを再生することを特徴とする画像通信方法。
2. 請求項１に記載の画像通信方法において、送信装置は前記ブロックデータの伝送に先立って、画像輪郭を含むブロックと画像輪郭を含まないブロックを特定するテーブルデータを受信装置へ伝送し、受信装置は当該テーブルデータに基づいて伝送されたブロックデータに対する前記誤り訂正処理又は再送要求処理を選択することを特徴とする画像通信方法。
3. １つの画像の画像データを複数のブロックデータに分割して伝送する送信装置であって、
   伝送される画像データ中のブロックが輪郭を含むか否かを検出した結果に基づいて、画像輪郭を含むブロックデータには誤り検出符号を付して伝送し、画像輪郭を含まないブロックデータには誤り訂正符号を付して伝送する、
   ことを特徴とする送信装置。
4. １つの画像の画像データを複数のブロックデータに分割して画像輪郭を含むブロックデータには誤り検出符号を付して伝送するとともに画像輪郭を含まないブロックデータには誤り訂正符号を付して伝送する送信装置から送信されるデータを受信する受信装置であって、
   受信した画像輪郭を含むブロックデータの誤り発生を誤り検出符号に基づいて検出した場合には送信装置へ当該ブロックデータの再送を要求し、受信した画像 輪郭を含まないブロックデータの誤り発生を誤り訂正符号に基づいて検出した場合には誤り訂正符号に基づいて当該ブロックデータの誤り訂正処理を行う、
   ことを特徴とする受信装置。

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