KR0139753B1 - 디지탈 브이씨알의 변속 재생 방법 - Google Patents

디지탈 브이씨알의 변속 재생 방법

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KR0139753B1 KR1019940035100A KR19940035100A KR0139753B1 KR 0139753 B1 KR0139753 B1 KR 0139753B1 KR 1019940035100 A KR1019940035100 A KR 1019940035100A KR 19940035100 A KR19940035100 A KR 19940035100A KR 0139753 B1 KR0139753 B1 KR 0139753B1
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Abstract

본 발명은 디지털 브이씨알의 변속 재생 방법에 관한 것으로, 일반적으로 MPEG2 방식에 의한 디지털 입축 비디오의 재생에서 가장 큰 문제점은 픽쳐(picture)간 에측을 수행하여 차픽쳐(picture)만을 부호화하기 때문에 한 픽쳐(picture)분의 데이타로는 I-픽쳐(picture)를 제외하고는 원픽쳐(picture)을 복원할 수 없을 뿐 아니라, 가변길이 부호화와 픽쳐(picture) 부호화 타입에 따르는 픽쳐(picture)간 발생 비트량의 큰 차이로 인하여 랜덤 억세스가 가능하지 않은 테이프의 경우 고속의 특수재생의 구현에는 많은 어려움이 수반되고 있다. 이러한 점을 해결하기 위하여 본 발명은 MPEG2 에 준하여 부호화된 비트열에서 I-프레임을 포함하는 GOP를 검출하여 그길이를 추정함에 의해 정속 재생 구간에서 다음의 변속 구간에서 스킵할 트랙의 수를 정확하게 추정하므로써 스킵 후 안정적으로 I-픽쳐(picture)을 재생하도록 창안한 것으로, 본 발명은 GOP 발생 비트량이 어느 정도 일정함을 이용하여 변속 재생시 GOP의 길이를 추출하여 스킵 및 정속 재생 구간을 산출하므로써 테이프와 같은 순차적 억세스 저장 매체에서 특수 재생을 안정되게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

디지털 브이씨알의 변속 재생 방법
제1도는 MPEG에서의 프레임 구조도.
제2도의 (a) 내지 (d)는 레벨에 따른 발생 비트량의 파평도.
제3도는 일반적으로 비디오 테이프의 기록 포멧을 보인 예시도
제4도는 일반적인 디지털 브이씨알의 블럭도.
제5도는 고속 전진 재생시 헤드의 궤적을 보인 예시도.
제6도는 고속 후진 재생시 헤드의 궤적을 보인 예시도.
제7도는 본 발명의 특수 재생을 위한 신호 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101:인터리버 102:기록 포멧터
103:변조부 104:기록 증폭기
105:테이프 201:재생 증폭및 동화기
202:동기 검출부 203:재생 포멧터
204:복조부 205:디인터리버
206:픽쳐(pocture) 길이 추정기 207:드럼 모터 제어부
208:드럼 모터 209:켑스턴 모터 제어부
210:켑스턴 모터
본 발명은 디지털 브이씨알의 변속 재생 기술에 관한 것으로 특히, MPEG 을 적용한 디지찰 브이씨알에서 메인 프로파일에 준하여 생성되어 테이프에 기록된 비디오 비트열을 고속 전·후진 재생과 같은 특수 재생이 가능하도록 변속하는 디지털 브이씨알의 변속 재생 방법에 관한 것이다.
일반적인 MPEG2 에서의 픽쳐(picture)(picture)은 부호화 타입(coding type)에 따라 I-픽쳐(picture)(intra picture), P-픽쳐(picture)(predictive picture), B-픽쳐(picture)(interpolative picture)로 나뉘어진다.
상기에서 I-픽쳐(picture)은 픽쳐(picture)간 예측없이 픽쳐(picture) 자체를 부호화하고, P-픽쳐(picture)은 순방향으로만 픽쳐(picture)간 예측을 하여 예측값과의 차이를 부호화하며, B-픽쳐(picture)는 순방향과 역방향 양측으로 픽쳐(picture)간 예측을 하여 부호화한다.
이러한 MPEG2 에서의 각 부호화 타입에 따르는 예측의 방향과 픽쳐(picture)의 모임으로 구성되는 프레임인 GOP(Group Of Picture)의 구조를 제1도에 나타내었다.
여기서, GOP의 구조는 전체가 N개의 픽쳐로 구성되고 I-픽쳐(picture)와 P-픽쳐(pocture)간에 2개의 B-픽쳐(pocture)(M=3)이 위치하는 구조이다.
일반적으로 MPEG2 에서의 발생 비트량의 제어는 픽쳐(picture)의 복잡도를 분석하여 목표로 하는 비트율을 정하고, 출력버퍼의 상태를 되먹임 하여 현재 발생된 비트량에 따라 양자화 스텝을 조절함으로써 이루어진다.
이때, 발생비트량은 픽쳐(picture) 부호화 타입에 따라 큰 차이를 갖게 되지만, 각 GOP에는 픽쳐(picture) 부호화 타입별로 일정한 수의 픽쳐(picture)이 존재하기 때문에 픽쳐(picture) 부호화 타입마다 큰 편차를 보이는 발생 비트량이 GOP 단위에서는 어느 정도 일정한 양상으로 나타난다.
이러한 발생 비트량을 레벨에 따라 표시한 파평도를 제2도에 도시하였다.
제2도의 (a),(b)는 MPEG2 에서 메인 레벨(mail level : 720 X 480)에 준하는 픽쳐(picture)을 5.14Mbps로 부호화하였을 때의 발생 비트량 파형을 도시한 것으로, 제2도 (a)는한 GOP에서 픽쳐(picture)당 발생비트량을 제2도(b)는 GOP당 발생 비트량을 나타낸다.
제2도의 (c),(d)는 MPEG2에서 하이레벨(high level:1920 x 1056)에 준하는 픽쳐(picture)을 18Mpbs로 부호화하였을 때의 발생 비트량 파형을 도시한 것으로 제2도(c)는 한 GOP에서 픽쳐(picture)당 발생 비트량을, 제2도(d)는 GOP당 비트 발생량을 나타낸다.
따라서, 제2도의 파형에서 알 수 있듯이 픽쳐(picture)당 발생 비트량이 현격한 편차(메인레벨 : 약 200,000bits, 하이 레벨 : 약 650,000bis)를 갖는 것에 비해 GOP당 발생 비트량의 차이(메인 레벨 : 약 4,000bits, 하이 레벨 : 약50,000bits)는 미미함을 알 수 있다.
또한, MPEG2에 준하여 압축된 비디오 데이타에서 P-픽쳐(picture),B-픽쳐(picture)과 같이 픽쳐(picture)간 예측에 의해 구성되는 경우에는 차픽쳐(picture) 데이타로 이루어진 하나의 픽쳐(picture) 데이타만으로는 원픽쳐(picture)을 복원할 수 없고, 오직 I-픽쳐(picture)만이 하나의 데이타로서 복원이 가능하다.
따라서 고속재생, 고속후진재생과 같은 특수재생의 경우, P-픽쳐(picture), B-픽쳐 (picture)에 해당하는 비트열 부분을 스킵하면서 I-픽쳐 (picutre)만을 복원함으로써 특수재생을 수행할 수 있다.
그런데, 디스크와 같이 랜덤 억세스(ramdon access)가 가능한 저장매체의 경우에는 I-픽쳐(picture)에 해당하는 비트열 부분만을 억세스할 수 있기 때문에 특수재생이 용이하지만, 랜덤 억세스가 불가능한 자기 테이프와 같은 저장매체에 있어서 특수재생은 많은 어려움이 수반된다.
일반적인 아날로그 비디오 테이프의 기록 포멧은 제3도에 도시된 바와같으며 여기서, 비디오 트랙은 방대한 비디오 데이타를 효과적으로 기록하기 위해 헬리컬 방식(helical scanning)으로 한 필드분의 비디오 데이타를 한 트랙에 저장하며, 이는 MPEG2을 적용한 지디탈 브이씨알의 경우에도 적용된다.
즉, MPEG2에 준하여 부호화된 디지털 데이타를 헬리컬 방식의 트랙에 맞도록 포맷을 변환하여 데이타를 저장하게 된다.
이때, 한 트랙에 저장되는 디지털 데이타는 현행 아날로그 브이씨알과 같이 한 필드분의 데이타가 아니라 일정한 길이로 포맷팅된 디지털 데이타가 된다.
이에 따라, 현행 아날로그 브이씨알의 특수재생의 경우와 같이 정속으로 브이씨알 헤드가 주행하지 않을 경우의 데이타는 MPEG2 디코더에서 디코딩될 수 없으므로 MPEG2을 적용한 디지털 브이씨알에서의 특수재생은 I-픽쳐 (picture)만을 정상재생으로 복원하고 P-픽쳐 (picture), B-픽쳐 (picture)부분은 배속으로 스킵하는 방식만이 구현될 수 있다.
그러나, 랜덤 억세스가 불가능한 브이씨알에서 스킵과 재생을 반복하여 특수재생을 수행하기 위해 I-픽쳐(picture)에 해당하는 데이타가 있는 트랙을 정확히 추정할 때 많은 어려움이 따른다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 MPEG2에 준하여 부호화된 비트열에서 I-프레임을 포함하는 GOP를 검출하여 그 길이를 추정함에 의해 정속 재생 구간에서 다음의 변속 구간에서 스킵할 트랙의 수를 정확하게 추정하므로써 스킵 후 안정적으로 I-픽쳐(picture)을 재생하도록 창안한 디지털 브이씨알의 변속 재생 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초기 정속 재생 구간에서 GOP 길이를 추정하여 재생 모드를 판별하는 단계와, 상기 단계에서 정속 재생 모드이면 정속 재생을 수행하는 단계와, 상기 단계에서 고속 전진 재생 모드이면 전진 주행 방향으로 N트랙 스킵한 후 정속재생을 수행하고 재생 종료가 아니면 GOP길이를 다시 추정하여 스킵과 정속재생을 반복하는 단계와, 상기 단계에서 고속 후진 재생 모드이면 후진 주행 방향으로 N트랙 스킵한 후 정속 재생을 하고 재생 종료가 아니면 GOP길이를 재추정하여 스킵과 후진 재생을 반복하는 단계를 수행하게 된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 실행하는 디지털 브이씨알은 제4도의 블럭도와 같이, 기록모드시 입력 데이타의 군집 오류를 정정을 위해 에러 정정 비트를 삽입하는 인터리버(101)와,이 인터리버(101)의 출력 데이타를 일정 길이의 포멧으로 변환하는 기록 포멧터(102)와, 이 기록 포멧터(102)의 출력 데이타를 변조하는 변조부(103)와, 이 변조부(103)의 출력 데이타를 일정 레벨로 증폭하여 테이프(105)에 기록하는 기록 증폭기(104)와, 재생 모드시 상기 테이프(105)의 기록 데이타를 검출하여 일정 레벨로 증폭하고 신호의 왜곡을 보상하는 재생 증폭및 등화기(201)와, 이 재생 증폭및 등화기(201)의 출력 데이타에서 동기 신호를 검출하는 동기 검출부(202)와, 이 동기 검출부(202)의 출력 데이타를 원래 형태로 복원하는 재생 포멧터(203)와, 이 재생 포멧터(203)의 출력 데이타를 복조하는 복조부(204)와, 이 복조부(204)의 출력 데이타에서 에러 정정 비트를 추출하여 군집 오류를 정정하는 디인터리버(205)와, 이 디인터리버(205)의 출력 데이타에서 GOP길이를 검출하여 변속 재생시 스킵할 트랙의 수를 산출하는 GOP 길이 추정기(206)와, 기록 또는 재생시 상기 테이프(105)를 주행시키는 캡스턴 모터(210)를 제어 하는 캡스턴 모터 제어부(209)와, 기록 또는 재생시 상기 테이프(105)의 기록 데이타를 검출하기 위해 드럼을 회전시키는 드럼 모터(208)을 제어하는 드럼 모터 제어부(207)로 구성한다.
이와같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기록 모드가 설정된 경우 인터리버(101)는 재생 동작시 군집 오류를 정정하기 위해 에러 정정 비트를 입력 데이타에 삽입하고 기록 포멧터(102)는 상기 인터리버(101)의 출력 데이타를 일정 길이로 변환하게 된다.
이에 따라, 기록 포멧터(102)의 출력 데이타를 변조부(103)에서 변조하면 기록 증폭기(104)에서 일정 레벨로 증폭한 후 테이프(105)에 기록하게 된다.
상기와 같이 기록 동작이 종료된 후 재생 모드가 설정된 경우 재생 증폭 및 등화기(201)에서 테이프(105)의 기록 데이타를 검출하여 일정 레벨로 증폭한 후 신호의 왜곡을 보상하면 동기 검출부(202)가 안정된 재생 동작을 위하여 동기 신호를 검출하게 된다.
이때, 동기 검출부(202)을 통해 출력된 데이타는 재생 포멧터(203)에서 기록 포멧터(102)의 역과정을 통해 원래 형태로 변환되고 이 원래 현태의 데이타는 복조부(204)에서 복조되어 디인터리버(205)에 출력되어진다.
이에 따라, 디인터리버(205)는 복조부(205)의 출력 데이타에서 에러 정정 비트를 추출하여 군집 오류를 정정함에 의해 원래의 데이타를 복원하게 된다.
상기와 같은 기록 또는 재생 동작시 캡스턴 모터(210)가 캡스턴 모터 제어부(209)에 의해 제어되어 테이프(105)가 주행하게 되고, 드럼 모터(208)가 드럼 모터 제어부(207)에 의해 회전되므로써 정속재생 및 기록, 스틸 재생, 변소재생 후진재생등이 수행되어진다.
한편, 스킵과 정속 재생을 반복하는 변속 재생을 제7도의 신호 흐름에 의거 설명하면 다음과 같다,
먼저, 브이씨알에서 재생 모드가 시작되면 초기 정속 재생을 수행하는데, 재생 증폭및 등화기(201)가 한 GOP에 해당하는 트랙을 추출하면 동기 검출부(202), 재생 포멧터(203), 복조부(204)및 디인터리버(205)를 통해 원래의 데이타로 복원하게 된다.
여기서, 한 GOP의 길이는 대개의 경우 1초 이내이므로 초기 정속재생으로 인한 지연은 길게 느껴지지 않을 것이다.
이때, GOP길이 추정기(206)는 디인터리버(205)의 출력데이타를 점검하여 GOP의 시작과 끝을 검출함에 의해 GOP의 길이를 추정하고 이 추정된 GOP 길이로부터 스킵에 해당되는 트랙을 환산하며 아울러 특수재생시 정속재생해야 할 I-픽쳐 (picture)의 길이등 필요한 여러 길이 정보를 획득한다.
상기에서 초기 정속재생을 수행하는 이유는 비디오 시퀀스(video sequence), GOP, 픽쳐(picture)등과 같이 기록된 비트열을 디코딩하여야만 검출할 수 있는 정보는 배속 재생 구간에서는 얻을 수 없기 때문에 각종 길이 정보를 얻기 위해서는 반드시 필요하다.
이에 따라, 초기 정속 재생이 종료되어 원하는 길이 정보가 얻어지면 현재의 재생 모드가 정속 재생이지, 고속재생인지 또는 고속 후진 재생인지를 판별하여 가 모드에적합한 동작을 수행하게 된다.
먼저, 고속 전진 재생의 경우 GOP 길이 추정기(206)는 초기 정속 재생으로부터 GOP 길이와 I-픽쳐(picture) 길이를 검출하고 이 정보로부터 스킵할 'N'개의 트랙 수와 스킵 후 정속재생하여야 할 정속 구간의 'P'개의 트랙 수를 산출하여 캡스턴 모터 제어부(209)와 드럼 모터 제어부(207)에 전달한다.
이때, 스킵할 트랙수 'N'은 스킵 후의 정속 재생 구간에 반드시 GOP 나 시퀀스의 시작부분이 포함되어 I-픽쳐(picture)이 디코딩될 수 있도록 검출된 GOP길이에 약간의 여유를 두어야 하고, 정속 재생 구간에 반드시 I-픽쳐(picture) 데이타가 모두 있도록 정속 재생 트랙수 'P' 의 환산에도 여유를 두어야 한다.
이에따라, GOP길이 추정기(206)에서 트랙 정보를 전달받은 캡스턴 모터 제어부(209)와 드럼 모터 제어부(207)는 얻어진 트랙 정보에 따라 캡스턴 모터(210)와 드럼 모터(208)를 제어하여 주행방향으로 'N'개의 트랙을 스킵하게 된다.
그리고, 'N'개의 트랙을 스킵한 후 'P'개의 트랙을 정속 재생할 때 GOP 길이 추정기 (206)는 시퀀스 또는 GOP 의 시작을 검출하여 이전에 추정된 GOP길이 정보와 I-픽쳐(picture)길이 정보를 재종하여 새로운 'N'값과 'P'값을 구한다.
상기와 같이 동작을 수행할 때 정보 재생 구간에서 I-픽쳐(picture)의 끝이 검출되면 디코더에 디코딩 정지 신호를 보내어 현대 디코딩된 I-픽쳐(picture)를 안정하게 정지시키게 된다.
상기와 같은 동작은 고속 재생의 끝이 입력되기 전까지 재조정된 'N'값과 'P'값으로 스킵과 정속 재생을 반복하면서 'N'과 'P'값을 계속 재조정하므로써 안정된 고속 재생을 수행하게 된다.
상기의 고속 전진 재생시 헤드의 궤적은 제5도에 도시한 바와 같다.
즉, 초기 정속 구간(501)에서 필요한 'N'과 'P'값을 얻고 배속 구간(502)에서 'N'개의 트랙을 원하은 배속으로 스킵한 후 정속구간(503)에서 'P'트랙 만큼을 재생하여 I-픽쳐(picture)를 디코딩하며 아울어 'N'과 'P'값을 재조정한다.
이 후, 재조정된 'N'과 'P'값을 이용하여 다시 배속구간(504)에서 스킵한 후 정속 재생하는 동작을 반복함에 의해 고속 전진 재생이 이루어진다.
한편, 상기와는 반대로, 고속 후진 재생이 선택된 경우 초기 정속 재생으로부터 GOP길이와 I-픽쳐(picture) 길이를 검출하고 이 정보로부터 스킵할 'N'개의 트랙수와 스킵 후 정속재생하여야 할 정속구간의 'P'개의 트랙수를 환산하여 캡스턴 모터 제어부(209)와 드럼 모터 제어부(207) 전달한다.
이때, 스킵할 트랙수 'N'은 스킵 후의 정속재생구간에 반드시 GOP나 시퀀스의 시작부분이 포함되어 I-픽쳐(picture)이 디코딩될 수 있도록 검출된 GOP길이에 약간의 여유를 두어야 하고, 주행방향이 아닌 역방향으로 스킵이 됨을 고려하여야 한다.
또한, 정속 재생 구간에 반드시 I-픽쳐(picture)의 데이타가 모두 있도록 정속 재생 트랙 수 'P'의 환산에도 여유를 두어야 한다.
따라서, 트랙정보를 전달 받은 캡스컨 모터 제어부(209)와 드럼 모터 제어부(207)는 얻어진 트랙 정보에 따라 캡스턴 모터(210)와 드럼 모터(208)를 제어하여 역주행 방향으로 'N'개의 트랙을 스킵하게 된다.
그리고, 역주행 방향으로 'N'개의 트랙을 스킵한 후 트랙 전속 재생을 할 때 GOP 길이 추정기(206)는 시퀀스 또는 GOP의 시작을 검출하여 이전에 추정된 GOP 길이 전보와 I-픽쳐(picture)의 길이 정보를 재조정하여 새로운 'N'값과 'P'값을 구하게 된다.
상기의 동작에 의해 정속 재생 구간에서 I-픽쳐(picture)의 끝이 검출되면 디코더에 디코딩 정지신호를 보내어 현재 디코딩된 I-픽쳐(picture)를 안정하게 정지시키게 된다.
상기와 같은 동작은 고속 후진 재생의 끝이 입력되기 전까지 재조정된 'N'값과 'P'값으로 역주행 방향 스킵과 정속재생을 반복하면서 'N'값과 'P'값을 반복적으로 재조정하므로써 고속 전진 재생의 경우와 같이 안정된 고속 후진 재생을 수행하게 된다.
상기와 같은 고속 후진 재생시의 헤드의 궤적은 제6도에 도시한 바와 같다.
즉, 초기 정속 구간(601)에서 필요한 'N'과 'P'값을 산축하여 후진 배속 구간(602)에서 'N'개의 트랙을 원하는 배속으로 역주행 방향으로 스킵한 후 정속 구간(603)에서 'P'트랙만큼을 재생하여 I-픽쳐(picture)를 디코딩하고 'N'값과 'P'값을 재조정한다.
이후, 재조정된 'N'값과 'P'값을 이용하여 후진 배속 구간(604)에서 역주행 방향으로 새로 조정된 'N'개의 트랙만큼 스킵한 후 정속 재생하는 동작을 반복함에 의해 고속 후진 재생이 이루어진다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 GOP의 발생 비트량이 어느 정도 일정함을 이용하여 변속 재생시 GOP 길이를 추출하여 스킵 및 정속 재생 구간을 산출하므로써 테이프와 같은 순차적 억세스 저장 매체에서 특수 재생을 안정되게 수행할 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명은 저장 용량이나 가격에서 원등하다는 테이프 저장매체의 장점을 유지한다면 MPEG2 방식의 디지털 브이씨알의 조기 출현과 시장보급 및 경쟁력 향상에 큰 기여를 할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 초기 정속 재생 구간에서 GOP 길이를 추정하고 정속 재생 모드인지 판별하는 제1단계와, 제1단계에서 정속 재생 모드이면 정속 재생을 수행하는 제2단계와, 제1단계에서 변속 재생 모드를 판별하면 GOP 길이로 부터 산출된 배속 구간의 트랙수 'N'과 정속 구간의 트랙수 'P'만큼 스킵과 정속 재생을 수행하고 변속 재생의 끝인지 판별하는 제3단계와, 제3단계에서 변속 재생의 끝이 아니면 GOP 길이를 재추정하여 배속 구간의 트랙수 'N'과 정속 구간의 트랙수 'P'를 산출하여 상기 제3단계를 반복 수행하는 제4단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 브이씨알의 변속 재생 방법.
  2. 제1항에 있어서, 변속 재생이 고속 전진 재생이면 주행 방향으로 'N'개의 트랙을 스킵한 후 'P'개의 트랙을 정속하고 I-픽쳐(picture)의 끝인지 판별하는 제1과정과, 제1과정에서 I-픽쳐(picture)의 끝이면 I-픽쳐(picture)의 정지 상태로 표시하고 고속 전진 재생의 끝인지 판별하는 제2과정과, 제2과정에서 고속 전진 재생의 끝이 아니면 GOP 길이를 재추정하여 배속 구간의 트랙수 'N'과 정속 구간의 트랙수 'P'를 다시 산출하여 상기 제2과정을 반복 수행하고 고속 전진 재생의 끝이면 재생 동작을 중시하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 브이씨알의 변속 재생 방법.
  3. 제1항에 있어서, 변속 재생이 고속 후진 재생이면 역주행 방향으로 'N'개의 트랙을 스킵한 후 'P'개의 트랙을 정속 재생하고 I-픽쳐(picture)의 끝인지 판별하는 제1과정과, 제1과정에서 I-픽쳐(picture)의 끝이면 I-픽쳐(picture)의 정지 상태로 표시하고 고속 후진 재생의 끝인지 판별하는 제2과정과, 제2과정에서 고속 후진 재생의 끝이 아니면 GOP 길이를 재추정하여 배속 구간의 트랙수 'N'과 정속 구간의 트랙수 'P'를 다시 산출하여 상기 제2과정을 반복 수행하고 고속 전진 재생의 끝이면 재생 동작을 중지하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 브이씨알의 변속 재생 방법.
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