KR100815618B1 - 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치및 방법 - Google Patents

이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페이지 형식의 캐싱 기법을 이용하여 액세스 타임으로 인한 블록킹 시간을 최소화할 수 있는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치 및 방법에 관한 것으로, 이동통신 단말기에서의 외부저장매체에 저장되어 있는 동영상 파일을 세그먼트-페이지 단위로 입출력하며 재생하는 장치로서, 상기 동영상 파일에 대한 전체 세그먼트 리스트를 관리하고, 입출력 요청된 동영상 파일의 세그먼트를 탐색하는 파일 입출력 모듈; 상기 파일 입출력 모듈에서 탐색되는 상기 동영상 파일의 각 세그먼트를 관리하는 세그먼트 관리모듈; 상기 파일 입출력 모듈에서 탐색되는 상기 동영상 파일의 각 세그먼트의 다수 페이지를 관리하고, 특정 세그먼트에 대한 해당 페이지를 탐색하는 페이지 관리모듈; 및 상기 해당 페이지의 캐싱을 수행하는 프레임 버퍼를 포함하여 구성된다.
동영상, 재생, 세그먼트, 페이지, 캐싱, 버퍼링, 외부저장매체

Description

이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치 및 방법 {APPARATUSAND METHOD FOR REPRODUCING MOVING PICTURE OF EXTERNAL STORAGE IN MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}
도 1은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 세그먼트-페이지 형식의 캐싱 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 MP4 파일 포맷에 세그먼트-페이지 형식을 적용한 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 종래의 순차적 파일 버퍼링을 사용할 경우에 발생할 수 있는 버퍼링 효과 감소에 대해 설명하고 있는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 파일 입출력 모듈 20 : 세그먼트 관리모듈
30 : 페이지 관리모듈 40 : 프레임 버퍼
본 발명은 이동통신 단말기에서 액세스 시간이 큰 외부저장매체에 저장되어 있는 동영상 파일의 재생에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페이지 형식의 캐싱 기법을 이용하여 액세스 시간으로 인한 블록킹 시간을 최소화할 수 있는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 외부저장매체는 램디스크에 비하여 가격이 저가이고 용량이 큰 대신에 액세스 속도가 느리다는 단점을 가진다. 외부저장매체의 액세스 속도에 영향을 미치는 요소에는 크게 액세스 시간과 전송 시간이 있다. 이 중에서, 액세스 시간은 운영체제와 파일 시스템의 시스템 콜 처리 지연시간과, 버스 잠금으로 인한 지연시간, 그 외의 하드웨어적인 딜레이 등으로 인한 것이며, 그 크기가 시스템의 상태에 따라 불규칙적이고 전송 시간에 비하여 전체 지연시간에 큰 비중을 차지하는 경우가 많다. 이처럼 액세스 시간이 크게 되면 파일로부터의 입력속도가 줄어들게 되고, 결국 실시간 동영상 재생이 어렵게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 동영상 재생에 있어서 순차적 파일 버퍼링 기법을 사용하여 왔다.
버퍼는 블록 단위의 버킷들(buckets)로 구성되며, 파일의 블록이 각 버킷으로 한번에 로드된다. 블록들은 물리적으로 순차적인 순서로 버퍼에 로드되며, 버퍼가 다 찼을 경우 가장 낮은 오프셋의 블록이 비워지게 되는 방식 (first-in-first- out)으로 버퍼링이 이루어진다. 이러한 블록 단위의 버퍼링은 블록보다 작은 단위로 파일 읽기를 여러 번에 걸쳐 수행하는 것에 비하여 파일 액세스 횟수를 줄임으로써 총 액세스 시간을 감소시키는 효과가 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 순차적 파일 버퍼링의 문제점은 재생할 동영상의 파일 포맷의 특성으로 인하여 파일 읽기가 플레이 중 물리적으로 순차적이지 않을 경우 버퍼링 효과가 감소한다는 점이다.
도 5는 종래의 순차적 파일 버퍼링을 사용할 경우에 발생할 수 있는 버퍼링 효과 감소에 대해 설명하고 있는 도면으로서, Vn는 n 번째 비디오 프레임을, An은 n 번째 오디오 프레임을 의미하고, 설명의 편의를 위하여 모든 프레임의 크기가 같다고 가정한다.
도 5을 참조하면, 현재 버퍼에는 A0부터 A7까지 버퍼링 되어있음을 알 수 있는데, 만일 A0을 읽은 후 V0을 읽을 차례라고 가정한다면, 버퍼의 가장 왼쪽의 버킷1(A0~A2)이 A8, V0, V2 값으로 바뀌어야 한다. 이때, 다시 A1을 읽으려면 버퍼에 남아있지 않으므로 파일에서 직접 읽어야 하고, 결국 버퍼링 효과가 감소하게 된다. 물론 버킷을 크게 하거나 개수를 늘리면 위와 같은 상황이 발생할 확률이 줄어들 수 있지만, 대부분의 이동통신 단말기는 일반적인 컴퓨터에 비하여 심한 메모리 제약을 받으므로, 단순히 버퍼 사이즈를 크게 하는 것은 바람직하지 못하다.
이와 같이, 상기의 예시와 같은 복잡한 구조의 파일 포맷을 가진 동영상 파일을 재생할 때 순차적 파일 버퍼링을 사용할 경우 버퍼링을 통한 액세스 시간의 감소는 기대할 수 없으며, 따라서 외부저장매체의 동영상을 재생시 효율적으로 버퍼링을 수행하여 액세스 시간을 줄이는 방안이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이동통신 단말기에서 액세스 시간이 큰 외부저장매체에 저장되어 있는 동영상 파일을 재생함에 있어서 페이지 형식의 캐싱 기법을 이용하여 액세스 시간으로 인한 블러킹 시간을 최소화하는 동시에 메모리 사용을 절약하면서 실시간 동영상 재생이 가능하도록 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치의 블록 구성도로서, 파일 입출력 모듈(10), 세그먼트 관리모듈(20, 22,...), 페이지 관리모듈(30, 32,...), 및 프레임 버퍼(40, 42,...)을 포함하여 구성된다.
본 실시예에서, 동영상 파일은 이후에 상술되는 바와 같이 외부저장매체에 세그먼트-페이지 단위로 입출력되는데, 파일 입출력 모듈(10)이 전반적인 구성요소들의 동작을 제어하고, 각각의 세그먼트들에 대하여 각각의 세그먼트 관리모듈이 제공되고, 각각의 세그먼트들을 구성하는 페이지를 관리하는 별도의 페이지 관리모듈이 제공되며, 특정 페이지들의 캐싱을 담당하는 각각의 프레임 버퍼가 제공된다.
예를들어, 세그먼트1은 세그먼트 관리모듈1(20)과, 페이지 관리모듈1(30)과, 프레임 버퍼(40)에 의해 액세스 제어되며, 세그먼트3은 세그먼트 관리모듈2(22)와, 페이지 관리모듈2(32)와, 프레임 버퍼(42)에 의해 액세스 제어된다.
다만, 도 1에서의 세그먼트2는 동영상 파일에서 세그먼트에 속하지 않은 비세그먼트 영역으로서, 이 영역에 대한 입출력은 시스템의 파일입출력 서비스가 그대로 사용된다.
파일 입출력 모듈(10)은 동영상 파일의 입출력 요청을 처리하는 것으로, 동영상 파일의 전체 세그먼트 리스트를 관리하고, 입출력 요청된 동영상 파일의 세그먼트를 탐색한다. 이때, 특정 세그먼트의 탐색은 파일 입출력 모듈(10)로부터 요청된 동영상 파일의 물리적 파일 오프셋을 이용하여 특정 세그먼트의 주소값을 계산함으로써 이루어진다. 여기서, 입출력 요청은 읽기(read), 저장(write) 등의 일반적인 파일 입출력 호출을 의미하며, 물리적 파일 상에 새로운 세그먼트를 추가하거나 제거하도록 세팅을 요청하는 세그먼트 추가 및 제거 요청도 처리한다.
세그먼트 관리모듈(20, 22,...)은 기 파일 입출력 모듈에서 탐색되는 상기 동영상 파일의 각 세그먼트를 관리한다.
특히, 세그먼트 관리모듈(20, 22,...)은 파일 입출력 모듈(10)에서 특정 세그먼트가 생성되면 요청된 페이지 크기와 프레임 버퍼 개수에 따라 프레임 버퍼를 구성한다.
페이지 관리모듈(30, 32,...)은 파일 입출력 모듈(10)에서 탐색되는 동영상 파일의 각 세그먼트의 다수 페이지를 관리하고, 특정 세그먼트에 대한 해당 페이지를 탐색한다. 이때, 해당 페이지의 탐색은 상기한 특정 세그먼트의 주소값을 이용하여 해당 페이지의 페이지 인덱스 및 페이지 오프셋을 구함으로써 이루어진다.
프레임 버퍼(40, 42,...)는 해당 페이지의 캐싱을 수행한다.
바람직하게, 프레임 버퍼(40, 42,...)에 이미 해당 페이지가 캐싱되어 있다면, 페이지 관리모듈(30, 32,...)은 프레임 버퍼 내의 데이터를 입출력을 요청한 플레이어(재생장치)의 버퍼로 복사한다.
만약 프레임 버퍼(40, 42,...)에 해당 페이지가 캐싱되어 있지 않다면, 페이지 관리모듈(30, 32,...)은 프레임 버퍼에서 교체할 페이지를 결정한후 해당 페이지로 교체를 수행하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 세그먼트-페이지 형식의 캐싱 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 동영상 파일의 물리적 파일은 복수개의 세그먼트들로 나뉘고, 각 세그먼트는 다시 각각 일정크기의 페이지로 나뉜다.
이러한 물리적 파일의 세그먼트-페이지 형식은 각 페이지가 프레임 버퍼에 캐싱될 때 프레임 버퍼 상에서 물리적으로 연속적이거나 순서에 맞지않아도 된다는 장점을 제공한다.
즉, 복잡한 구조의 파일 포맷을 가진 동영상 파일을 재생할 경우에, 종래의 순차적 파일 버퍼링 방식에서의 "연속적이지 못한 블록을 버퍼링하지 못하는" 문제점이 발생되지 않는다.
또한, 프레임 버퍼에 캐싱되지 않은 페이지를 요청시, 현재 프레임에서 가장 덜 중요한 프레임을 새 페이지로 교체함으로써 종래의 순차적 파일 버퍼링 방식에서의 "오프셋이 가장 낮은 블록의 버킷을 새 블록으로 교체할 때 교체된 블록이 다시 참조되는" 문제점 역시 발생할 확률이 낮아진다는 점이다.
여기서, 상기와 같은 세그먼트-페이지 형식의 효율성은 얼마나 페이지 교체가 적게 이루어지는지 여부에 따라 결정되며, 이는 캐시 적중률과 동일하다.
프레임 버퍼의 크기가 클수록 캐시 적중률은 증가하지만, 메모리 사용량도 그만큼 증가하게 된다. 또한, 페이지의 크기가 캐시 적중률에 미치는 영향은 입출력 패턴에 의존한다고 볼 수 있다. 그러므로, 도 2에서와 같이 파일을 페이지로 나누기 이전에 세그먼트로 나누게 되면, 세그먼트들은 동영상 파일 포맷상에서 입출력 패턴이 비슷한 부분에 따라 나눌 수 있게 되고, 이렇게 나누어진 세그먼트의 입출력 특성을 고려하여 페이지 크기를 결정할 수 있게 된다.
즉, 파일 전체가 동일한 페이지로 나뉘지 않고 파일 포맷의 특성을 고려하여 부분마다 서로 다른 페이지을 할 수 있으므로 캐시 적중률을 더 높일 수 있는 가능성을 얻게 된다.
도 3은 본 발명에 따라 MP4 파일 포맷에 세그먼트-페이지 형식을 적용한 일례를 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, MP4 파일은 예를들어 sample size table 세그먼트, sample time table 세그먼트, video track 세그먼트, audio track 세그먼트로 구분되어 있으며, 이들 세그먼트들에 대해 파일 포맷의 특성을 고려하여 서로 다른 페이징을 할 수 있게 된다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법을 설명하는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 파일 입출력 모듈(10)이 동영상 파일의 입출력 요청을 처 리하게 된다(S10).
입출력 요청과 세그먼트 추가 및 제거 요청은 최초로 입출력 인터페이스부로 전달된다. 여기서 입출력 요청은 읽기(read), 저장(write), 탐색(seek) 등의 일반적인 파일 입출력 호출을 의미하며, 세그먼트 추가 및 제거 요청은 물리적 파일 상에 새로운 세그먼트를 추가하거나 제거하도록 세팅을 요청하는 것으로 사용자는 파일포맷의 특성에 따라 이를 호출할 수 있다. 추가된 세그먼트는 세그먼트 리스트의 형태로 파일 입출력 모듈(10)에서 관리될 수 있으며, 예를들어 요청 프로토타입은 다음과 같다.
int AddSegment(int startOffset, int endOffset, int pageSize, int numOfFrame);
int RemoveSegment(int startOffsetOfSegmentToBeRemoved);
파일 입출력 모듈(10)은 동영상 파일의 전체 세그먼트 리스트를 관리하고, 입출력 요청된 동영상 파일의 세그먼트를 탐색하게 되는데, 먼저 입출력 요청된 동영상 파일의 해당 세그먼트가 존재하는지 여부를 판단한다(S12).
해당 세그먼트가 존재하면, 세그먼트 관리모듈(20, 22,...)이 입출력 요청된 동영상 파일의 물리적 파일 오프셋을 이용하여 특정 세그먼트의 주소값을 계산한다(S14). 세그먼트 주소는 다음과 같이 계산된다.
세그먼트 주소 = 파일 입출력 오프셋 - 세그먼트 시작 오프셋
다음에, 페이지 관리모듈(30,32,...)이 특정 세그먼트의 주소값을 이용하여 해당 페이지의 페이지 인덱스 및 페이지 오프셋을 구한다(S16). 페이지 인덱스와 오프셋은 다음과 같다.
페이지 인덱스 = 세그먼트 주소 / 페이지 사이즈
페이지 오프셋 = 세그먼트 주소 % 페이지 사이즈
여기서, /와 % 연산자는 C/C++ 와 동일함.
다음에, 프레임 버퍼(40, 42, ...) 내에 특정 세그먼트의 해당 페이지가 캐싱되어 있는지 판단한다(S20).
이때, 프레임 버퍼(40, 42, ...) 내에 해당 페이지가 캐싱되어 있다면, 프레임 버퍼 내의 데이터를 입출력을 요청한 플레이어(재생장치)의 버퍼로 복사함으로써 동영상 파일의 입출력 요청을 완료한다(S22).
만약 프레임 버퍼(40, 42, ...) 내에 해당 페이지가 캐싱되어 있지 않다면, 페이지 관리모듈(30,32,...)은 프레임 버퍼에서 교체할 페이지를 결정한후 해당 페이지로 교체를 수행한다(S24 및 S26).
만일 일반적인 경우처럼 파일 포맷이 지역적인 순차성을 보인다면 가장 오래된 프레임을 교체하는 것이 캐시 적중률을 높일 수 있다. 이 외에도 최근에 가장 적게 사용된 프레임을 교체 대상으로 선택할 수도 있으며, 프레임 교체 대상을 결정하는 알고리즘은 파일 포맷 특성에 대한 고려에 따라 정해져야 하므로 본 발명에서는 정의하지 않는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 이동통신 단말기에서 액세스 시간이 큰 외부저장매체에 저장되어있는 동영상 파일을 재생시 메모리 사용을 절약하면서 효과적인 캐싱 기법을 통하여 실시간 재생을 진행할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명에서는 파일 캐싱에 의한 I/O 블록킹의 감소를 통해 플레이어의 처리능력(throughput)을 증가시키고 있으며, 특히 페이지 형식의 캐싱 기법은 동영상 재생시 비순차적인 액세스가 가능하도록 함으로써 컨텐츠의 다양한 저장 형태를 동일한 방식으로 캐싱하여 컨텐츠 종류에 따라 각각의 버퍼링을 구현할 필요를 없애 주는 부수적인 효과가 있는 것이다.

Claims (12)

  1. 이동통신 단말기에서의 외부저장매체에 저장되어 있는 동영상 파일을 세그먼트-페이지 단위로 입출력하며 재생하는 장치로서,
    상기 동영상 파일에 대한 전체 세그먼트 리스트를 관리하고, 입출력 요청된 동영상 파일의 세그먼트를 탐색하는 파일 입출력 모듈;
    상기 파일 입출력 모듈에서 탐색되는 상기 동영상 파일의 각 세그먼트를 관리하는 세그먼트 관리모듈;
    상기 파일 입출력 모듈에서 탐색되는 상기 동영상 파일의 각 세그먼트의 다수 페이지를 관리하고, 특정 세그먼트에 대한 해당 페이지를 탐색하는 페이지 관리모듈; 및
    상기 해당 페이지의 캐싱을 수행하는 프레임 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세그먼트 관리모듈은 상기 파일 입출력 모듈에서 특정 세그먼트가 생성되면 요청된 페이지 크기와 프레임 버퍼 개수에 따라 상기 프레임 버퍼를 구성하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파일 입출력 모듈은 상기 동영상 파일의 물리적 파일 오프셋을 이용하여 특정 세그먼트의 주소값을 계산함으로써 상기 특정 세그먼트를 탐색하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 페이지 관리모듈은 상기 세그먼트 관리모듈로부터 계산된 특정 세그먼트의 주소값을 이용하여 해당 페이지의 페이지 인덱스 및 페이지 오프셋을 구함으로써 해당 페이지를 탐색하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 버퍼에 해당 페이지가 이미 캐싱되어 있다면, 상기 페이지 관리모듈은 상기 프레임 버퍼 내의 데이터를 재생장치의 버퍼로 복사하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 버퍼에 해당 페이지가 캐싱되어 있지 않다면, 상기 페이지 관리모듈은 상기 프레임 버퍼에서 교체할 페이지를 결정한후 해당 페이지로 교체를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생장치.
  7. 이동통신 단말기에서의 외부저장매체에 저장되어 있는 동영상 파일을 세그먼트-페이지 단위로 입출력하며 재생하는 방법으로서,
    상기 동영상 파일에 대한 전체 세그먼트 리스트를 관리하고 입출력 요청된 동영상 파일의 특정 세그먼트를 탐색하는 제1 단계; 및
    상기 제1 단계에서 입출력 요청된 동영상 파일의 특정 세그먼트가 존재하는 경우에, 프레임 버퍼내에 특정 세그먼트의 해당 페이지가 캐싱되어 있는지 판단하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 단계에서, 상기 특정 세그먼트의 탐색은 상기 입출력 요청된 동영상 파일의 물리적 파일 오프셋을 이용하여 특정 세그먼트의 주소값을 계산함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 상기 특정 세그먼트의 해당 페이지 탐색은 상기 특정 세그먼트의 주소값을 이용하여 해당 페이지의 페이지 인덱스 및 페이지 오프셋을 구함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 프레임 버퍼에 해당 페이지가 캐싱되어 있다면, 상기 프레임 버퍼 내의 데이터를 재생장치의 버퍼로 복사하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 프레임 버퍼에 해당 페이지가 캐싱되어 있지 않다면, 상기 프레임 버퍼에서 교체할 페이지를 결정한후 해당 페이지로 교체를 수행하는 것을 특징으로 하 는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 페이지 인덱스에 기초하여 교체할 페이지를 결정하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서 외부저장매체의 동영상 파일 재생방법.
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