MXPA04006865A - Metodo y aparato de cifrado de video individual. - Google Patents

Metodo y aparato de cifrado de video individual.

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Abstract

Se describe un metodo para crear una corriente de datos multiplexada constituida de datos (310) multimedia cifrados, informacion de descifrados, y datos de clave de corriente. El procedimiento de crear la corriente (320) de datos multiplexados utiliza un patron de multiplexado que esta determinado en vista de los datos de clave de corriente y un numero de identificacion de instrumento que preferiblemente corresponde al receptor de tal corriente de datos multiplexada. Los datos de clave de corriente que se transmiten como parte de la corriente de datos multiplexada se colocan en lugares determinados previamente, para el beneficio de un descodificador que extrae tales datos de clave de corriente de las posiciones determinadas previamente. La corriente de datos multiplexada despues es procesada para transporte (330). Tambien se describe un metodo y aparato para desmultiplexar la corriente de datos multiplexada.

Description

MÉTODO Y APARATO DE CIFRADO DE VIDEO INDIVIDUAL CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un método y aparato para cifrar datos multimedia, en particular datos multimedia que han sido cifrados antes de ser transmitidos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Con el desarrollo de redes de datos tales como la Internet y la amplia aceptación de conexiones de banda ancha, existe una demanda, por parte de los consumidores, por objetos de video y audio (por ejemplo, programas de televisión, películas, conferencias de video, programación de radio) que se pueda seleccionar y suministrar según se requiera a través de una red de comunicaciones. Por lo tanto, el diseño de un sistema de suministro que se base en las necesidades debe considerar codees (programas codificadores/descodificadores) utilizados para suministrar objetos de media, temas de calidad de servicio (QoS) al presentar datos multimedia suministrados y el transporte de datos multimedia sobre redes de comunicaciones, tales como los datos de audio y video suministrados en una señal . Los codees típicamente se implementan a través de una combinación de software y hardware. Este sistema se utiliza para codificar datos multimedia que representan un objeto de media en el extremo de transmisión de una red de comunicaciones y para descodificar datos en el extremo receptor de una red de comunicaciones. Las consideraciones de diseño para los codees incluyen temas tales como capacidad de incremento (escalabilidad) del ancho de banda sobre la red, complejidad computacional y codificación/descodificación de datos, resiliencia a pérdidas en la red (pérdidas de datos) y latencias del codificador/descodificador para transmitir datos que representen corrientes de media. Los codees utilizados habitualmente utilizan la transformación de coseno separada (DCT) (tal como un codificador de video como se describe en Video Codign for Low Bit Rate Communications H.263, publicada por la International Telecommunications Union) y técnicas diferentes a DCT (tales como ondiculas y fractales) son ejemplos de codees que consideran estos temas detallados antes. Los codees también se utilizan para comprimir y descomprimir datos debido a el ancho de banda limitado disponible a través de una red de comunicaciones. Los temas de calidad de servicio se relacionan con el suministro de información de audio y video y la experiencia total para un usuario que busca un objeto de media. Los objetos de media se suministran a través de una red de comunicaciones en unidades separadas conocidas como paquetes. Estas unidades de información, típicamente transmitidas en orden secuencial, se envían vía una red de trabajo de datos a través de nodos conocidos comúnmente como servidores y enrutadores. Por lo tanto, es posible que dos paquetes transmitidos secuencialmente lleguen a un dispositivo de destino en tiempos diferentes debido a que los paquetes pueden tener trayectorias diferentes a través de la Internet. En consecuencia, un problema de QoS conocido como dispersión se puede generar cuando un paquete transmitido posteriormente en el tiempo pueda ser procesado y mostrado por un dispositivo de destino antes de un paquete transmitido anteriormente, lo que genera discontinuidad en los eventos que se muestran. De manera similar, es posible que los paquetes se pierdan mientras son transmitidos. Un dispositivo de destino típicamente realiza una técnica de ocultamiento de error para esconder la pérdida de datos. Los métodos de aseguramiento de QoS sobre una red tal como sobreasignación del número de paquetes transmitidos o mejoren la calidad de una red bajo un estado de carga son algunas de las soluciones que se pueden utilizar, pero estos métodos introducen requerimientos adicionales de sobrecarga que afectan el funcionamiento de la red de comunicación. Las redes de comunicación controlan la transferencia de paquetes de datos mediante el uso de un esquema conocido como un protocolo de transporte. El Transmission Control Protocol (TCP) (protocolo de control de transmisión) descrito en Internet Engineering Task Forcé (IETF) Request For Comments (RFC) 793, es un protocolo de transporte bien conocido que controla el flujo de información a través de una red de comunicaciones. Un protocolo de transporte intenta estabilizar una red de comunicaciones al mantener parámetros tales como control de flujo, control de errores y el suministro organizado en tiempo de paquetes de datos. Estos tipos de controles son administrados mediante el uso de instrucciones que existen en un encabezador de un paquete o por separado a partir de los paquetes transmitidos entre los dispositivos a través de la red de comunicaciones. Esta información de control funciona bien para una red de comunicaciones que opera de una manera "sincrónica" en donde la transmisión de los paquetes de datos tiende a ser ordenada. Cuando se transfieren datos multimedia sobre una red de comunicaciones, el productor de tales datos multimedia desea que el producto transmitido sea recibido y utilizado únicamente por los usuarios quienes tienen acceso legitimo a tales datos transmitidos. En muchos casos, los datos multimedia son robados y utilizados por personas conocidas como piratas quienes no tienen acceso legitimo a tales datos. Para minimizar el uso indebido de los datos multimedia, un productor protege los datos mediante un medio de acceso condicional para dificultar a un usuario no autorizado el tener acceso y la utilización de tales datos. Algunas técnicas comunes de acceso condicionado incluyen pedir al usuario una contraseña para tener acceso a los datos, codificación de datos, cifrado de datos y similares. Con el uso frecuente de sistemas de acceso condicionados, los piratas saben en que momento romper tales sistemas para tener acceso ilegal a tales datos protegidos. Este es el caso, si un pirata sabe de antemano que técnica o cuales técnicas son las utilizadas para proteger los datos. Pese a esto, la técnica anterior no describe un producto de datos multimedia como proteger fácilmente datos multimedia sin revelar al pirata el tipo de técnica específica que está siendo utilizada para proteger tales datos. Por ejemplo, el documento DE-U-29814544 de C COMMUNITY MEDIA GMBH & CO, ET AL., publicado el 10 de diciembre de 1998 describe una operación para cifrar corrientes de video por medio de una clave. La clave también está cifrada y se envía al cliente vía satélite. El cliente recibe la clave cifrada para descifrar los datos cifrados .
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la invención es un procedimiento para proteger datos multimedia, en donde está constituido de las etapas de: codificar datos multimedia en datos multimedia cifrados; y multiplexar los datos multimedia codificados con datos de clave de corriente e información de descifrado; caracterizada porque: la etapa de multiplexado se realiza en vista de los datos de clave de corriente y un número de identificación de instrumento. Un aspecto de la invención presenta un aparato para multiplexar datos multimedia en una corriente de datos multiplexada . Un aspecto de la invención presenta un método para desmultiplexar una corriente de datos multiplexada en vista de datos de clave de corriente incluidos en la corriente de datos. Un aspecto de la invención presenta un aparato para desmultiplexar una corriente de datos multiplexada en vista de los datos de clave de corriente incluidos en la corriente de datos.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS Las diversas características y ventajas de la presente invención y sus modalidades preferidas se describirán a continuación con referencia a los dibujos anexos los cuales se pretende que ilustren y que no limiten el alcance de la presente invención, y en los cuales: la figura 1 es un diagrama de sistema de un codificador que procesa datos multimedia en una corriente de datos multiplexada protegida, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención; la figura 2 es una ilustración del contenido de una corriente de datos multiplexada protegida, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención; la figura 3 es un diagrama de bloques de un método para codificar datos multimedia en una corriente de datos multiplexada protegida, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención,- la figura 4 es un diagrama de bloques de un método para desmultiplexar una corriente de datos multiplexada protegida, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención; y la figura 5 es un diagrama de sistemas de un descodificador que desmultiplexa una corriente de datos multiplexada en datos multimedia, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se utiliza en la presente, los datos multimedia representan cualquier combinación de datos de texto, imagen, video y audio. El medio en cadena (streaming) comprende datos de audio, video, multimedia, de texto e interactivos que se suministran a un dispositivo de usuario vía la Internet u otras redes de datos de comunicaciones en donde tales medios se pueden reproducir antes de recibir completamente la totalidad de los datos multimedia del medio. La modalidad ejemplar pertenece al ámbito de un servidor de video según se requiere, que suministra datos multimedia como una película, un programa de televisión, un programa difundido y similar a un usuario por medio de la red de datos. No obstante, esta invención no se limita únicamente a esta modalidad ejemplar y se aplica a cualquier sistema en donde los datos multimedia se transfieren a un usuario, cuando existe la necesidad de proteger tales datos evitando el acceso no autorizado de una tercera parte . La figura 1 es un diagrama de sistema de un codificador que procesa datos multimedia de un objeto de media en una corriente de datos multiplexada protegida, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. En esta modalidad, los datos multimedia son procesados para transmisión a un suscriptor de datos por un proveedor de servicio, en donde tales datos están protegidos para evitar que una tercera parte utilice tales datos. Preferiblemente, el suscriptor de datos opera un descodificador que tiene un número de identificación único (UID) el cual se utiliza para un indicador, con el fin de identificar al suscriptor de datos. Tal número puede ser asignado al descodificador en base en el número de identificación utilizado por una tarjeta de interconexión de red (Network Interface Card (NIC) ) en una conexión que cumpla con IEEE 802.3, a una red de datos, una dirección de control de acceso de media (Media Access Control (MAC) en una operación de descodificación o un UID de que se asigne por un proveedor de servicio a un suscriptor de datos o similar. Opcionalmente, el proveedor de servicio utiliza el UID para identificar y determinar los privilegios de acceso de un suscriptor de datos que corresponde a tal UID. El servidor 110 de datos multimedia, como parte de un sistema 100 codificante, almacena y transmite datos multimedia preferiblemente a un suscriptor de datos. Los datos multimedia representan datos de audio y/o video de un contenido de objeto de media tales como películas. programación de televisión, programación de radio y similares. El servidor 110 de datos multimedia puede ser una unidad de disco duro, un disco duro removible como un disco compacto o un disco versátil digital, o una multiplicidad de los mismos, o cualquier otro dispositivo utilizado para almacenar y suministrar datos multimedia para una operación de codificación. En una modalidad alternativa de la invención, el servidor 110 de datos multimedia se sustituye con una alimentación de datos de datos multimedia generados en tiempo real que finalmente es codificada para transmisión. El codificador 120, acoplado al servidor 110 de datos multimedia, codifica los datos multimedia en un formato adecuado para procesamiento. Por ejemplo, los datos multimedia recibidos por el codificador 120 se formatean en un formato que cumpla con MPEG-2. El uso del codificador 120 en este tipo de operación de codificación se conoce en la técnica, en la medida en que se utiliza el codificador 120 para codificar datos multimedia en un formato multimedia diferente tal como MPEG-2, MPEG-4, compresión del equipo de video conjunto, y similar. El codificador 120 también se utiliza para proteger datos multimedia en formato que los vuelva más difíciles para que una parte ajena tenga acceso a tales datos protegidos. En una modalidad ejemplar, el codificador 120 hace uso de las tablas de codificación para codificar datos formateados en MPEG-2 en un formato cifrado. Por lo tanto, la parte ajena está limitada y no puede ser capaz de tener acceso directamente al formato multimedia codificado, sin saber como fueron cifrados dichos datos. De manera alternativa. el codificador 120 puede utilizar un procedimiento de cifrado tal como el Data Encryption Standard (DES) , International Data Encryption Algorithm (IDEA) , Secure and Fast Encryption Routine (SAFER) o cualquier otro tipo de método de cifrado como se conocen en la técnica para cifrado de datos multimedia. El producto de la operación de cifrado produce datos denominados como datos multimedia cifrados. A continuación, el multiplexor 140 de patrón recibe datos multimedia cifrados del codificador 120. El multiplexor 140 de patrón realiza una segunda etapa de protección de datos al multiplexar los datos multimedia cifrados recibidos del codificador 120 con otros tipos de datos, tal operación de mul iplexado se denomina como patrón de multiplexado (MUXP) . En consecuencia, la operación de MUXP comienza con un proveedor de servicios al seleccionar aleatoriamente un valor o término conocido como la clave de corriente, como se realiza por el generador 115 de clave de corriente. Además, el multiplexor 140 de patrón obtiene un UID que corresponde a un usuario o dispositivo de usuario para el número 130 de identificación de instrumento. La clave de corriente y el UID se utilizan por el multiplexor 140 de patrón para determinar en que manera multiplexar los datos del codificador 120 con la clave de corriente y la información de descifrado utilizada para descifrar los datos del codificador 120. El multiplexado de una clave de corriente, la información de descifrado y los datos multimedia cifrados por un multiplexor 140 de patrón se realizan mediante la utilización de la misma clave de corriente y UID que los valores iniciales en un MUXP en vista de una fórmula matemática o cualquier otra técnica utilizada para asignar las posiciones de por lo menos tres tipos de datos diferentes en una corriente de datos. Por ejemplo, un MUXP utilizado por un multiplexor de patrón 140 es una operación de multiplexado estadístico que utiliza la clave de corriente y el UID como valores iniciales, aunque se pueden utilizar otros tipos de fórmulas o procedimientos para determinar el MUXP. Es importante que el patrón de MUXP cambie, ya sea que el valor de UID o el valor de la clave de corriente cambien. El producto del MUXP que controla la operación de multiplexado se ilustra en la figura 2, que representa el contenido de una corriente de datos multiplexada protegida.
En una modalidad preferida, la corriente 200 de datos multiplexada protegida (a continuación la corriente de datos 200) se transmite en forma de paquetes de datos, aunque la corriente de datos 200 puede ser cualquier formato de datos. La composición de la corriente de datos 200 comprende por lo menos tres tipos de datos diferentes; la clave de corriente 210, datos 220 multimedia cifrados e información 230 de descifrado. La clave de corriente 210 representa los datos de clave de corriente utilizados para multiplexado y/o desmultiplexado de la corriente de datos 200. Preferiblemente, la clave de corriente 210 siempre ocupa las mismas posiciones de paquete en la corriente de datos 200, tales posiciones pueden repetirse de acuerdo con una secuencia determinada de antemano. Los datos multimedia cifrados 220 representan datos multiplexados recibidos del codificador 120. La información de descifrado 230 son datos utilizados para descifrar datos multimedia cifrados 220, como parte de la corriente de datos 200. La información de descifrado 230 preferiblemente se utiliza para realizar la operación inversa del procedimiento de cifrado utilizado para producir los datos multimedia cifrados 220. El contenido de la información de descifrado puede ser información de cifras, claves u otros datos utilizados para descifrar los datos protegidos.
Después de la operación de multiplexado, la corriente de datos 200 se formatea por el codificador de transporte 150 en un formato adecuado para transmisión, tales como paquetes de datos que van a ser utilizados sobre una red que cumple con TCP/IP. El codificador 150 de transporte transmite los datos formateados por medio de la red de datos 160 para uso en un descodificador para una operación de descodificación. En una modalidad opcional de la invención, el MUXP utilizado para distribuir datos para crear la corriente de datos 200 se selecciona en vista de la aplicación para la reproducción o almacenamiento de los datos multimedia descodificados. Por ejemplo, cuando los datos multimedia se pretende que sean reproducidos durante una aplicación basada en transmisión continua (streaming) ; el patrón MUXP tendrá a colocar la mayor parte de la información de descifrado al inicio de la corriente de datos 200, en donde los datos multimedia son multiplexados en la corriente de datos 200 en un punto posterior. Por lo tanto, la operación de un descodificador con la memoria intermedia de la corriente de datos multimedia es más eficiente cuando tal distribución se utiliza cuando se transmiten de manera continua datos multimedia. En contraste, para una operación de almacenamiento, el MUXP puede dispersar datos de descifrado de manera uniforme a través de la corriente de datos 200, debido a que los datos no van a ser reproducidos directamente en una operación en tiempo real. La figura 3 es un diagrama de bloques para un método de codificación de datos multimedia en una corriente de datos multiplexada protegida, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. En la etapa 310, los datos multimedia que representan los objetos de medios de audio y/o video son codificados y preferiblemente cifrados en datos multimedia cifrados por el codificador 120 (con referencia a la figura 1) , de acuerdo con los principios de la presente invención. Los procedimientos de codificación y cifrado pueden ser de cualquier tipo, como se describe en lo anterior. En la etapa 320, los datos multimedia cifrados son multiplexados en una corriente de datos multiplexada protegida de acceso condicional con información de descifrado y datos de clave de corriente. Como se explica en lo anterior, el multiplexor de patrón 140 multiplexa los tres tipos de datos en una corriente de datos 200 multiplexada protegida (con referencia a la figura 2) de acuerdo con un MUXP que depende de la clave de corriente (a partir del generador de clave de corriente 115) y un UID para el número de identificación de instrumento 130. La ubicación de los tipos de datos respectivos en la corriente de datos multiplexada cambiará si se cambian ya sea los datos de clave de corriente o el UID. En la etapa 330, la corriente 200 de datos se formatea por el codificador 150 de transporte en un formato de adecuado para transporte vía la red 160 de datos. Preferiblemente, la corriente 200 de datos se transmite a un descodificador al cual corresponde el UID. La figura 4 es un diagrama de bloques de un método para desmultiplexar una corriente de datos protegida de acceso condicional, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. En una modalidad preferida, la corriente de datos 200 se desmultiplexa en los tipos de datos de: clave de corriente 210, datos multimedia cifrados 220 e información de descifrado 230. Estos tipos de datos después se utilizan para procesar datos multimedia cifrados 220 en datos multimedia descifrados que están en un formato adecuado para reproducción o almacenamiento. Las etapas de la figura 4 se explican en vista del sistema 500 de descodificación que se muestra en la figura 5 como un diagrama de sistema de un descodificador que desmultiplexa una corriente de datos multiplexada en datos multimedia, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. En la etapa 410, el método 400 de desmultiplexado comienza con la recepción de una corriente de datos multiplexada a partir de la red de datos 560. Preferiblemente, se utiliza un dispositivo capaz de recibir datos a partir de la red de datos para esta etapa tal como el descodificador de transporte 550, aunque se puede utilizar cualquier dispositivo susceptible de recibir datos. El descodificador de transporte 550 formatea la corriente de datos recibidos para procesamiento por el desmultiplexador de patrón 540. La corriente de datos multiplexada recibida se desmultiplexa en la etapa 420 por un desmultiplexor 540 (que realiza una operación inversa del multiplexor de patrón 140) . El procedimiento de desmultiplexado hace uso de la información de clave de corriente que se transmite como parte de la composición de la corriente de datos multiplexada. Típicamente, debido a que la información de la clave de corriente se coloca en la corriente de datos multiplexada en lugares predeterminados, el desmultiplexor de patrón 540 sabe en que momento extraer tal información de clave de corriente a partir de la corriente de datos recibida. Adicionalmente , el desmultiplexor de patrón 540 utiliza el UID que corresponde a sí mismo o aun descodificador acoplado para la operación desmultiplexado. La operación de desmultiplexado es el inverso de la operación utilizada para crear la corriente de datos multiplexada . Específicamente, el desmultiplexor de patrón 540 utiliza una operación MUXP inversa que utiliza la clave de corriente y el UID para reconstituir una corriente de datos multiplexada en el cifrado de información y descifrado de datos multimedia. En la etapa 430, los datos multimedia cifrados son procesados en un formato adecuado para reproducción o almacenamiento. Esta etapa se realiza con el uso de un dispositivo de descodificación (que realiza las operaciones inversas del codificador 120 de codificado y cifrado) , tal como el descodificador 520. El descodificador 520 utiliza la información de descifrado desmultiplexada a partir de la corriente de datos multiplexada para descifrar la información multimedia codificada en datos multimedia codificados. Tales datos después se descodifican en un formato de datos adecuado para reproducción o almacenamiento en el dispositivo 510 multimedia tal como un equipo de televisión, una computadora, un reproductor de CD y similar, tales datos idealmente representan datos multimedia similares a los datos a partir de un servidor de datos multimedia 110 (de la figura 1) . La presente invención puede estar constituida en forma de un procedimiento y aparato, implementado en una computadora, para llevar a la práctica dichos procedimientos. La presente invención también puede estar constituida en forma de un código de programa de computadora constituido en un medio tangible, tal como discos flexibles, memoria de solo lectura (ROM) , CD-ROM, unidades de disco duro, discos de alta densidad o cualquier otro medio de almacenamiento legible en computadora, en donde el código de programa de computadora se carga y es ejecutado por una computadora, la computadora se vuelve un aparato para llevar a la práctica la invención. La presente invención también puede estar constituida en forma de un código de programa de computadora, por ejemplo cuando se almacena en un medio de almacenamiento, se carga en y/o se ejecuta por una computadora, o se transmite sobre algún medio de transmisión, por ejemplo sobre alambrado o cableado eléctrico, a través de fibras ópticas o por medio de radiación electromagnética, en donde, cuando el código de programa de computadora se carga y se ejecuta por una computadora, la computadora se vuelve un aparato para llevar a la práctica la invención. Cuando se implementa en un procesador de propósito general, los segmentos de código de programa de computadora que configuran al procesador para crear circuitos lógicos específicos.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un método para multiplexar tipos de datos en una corriente de datos multiplexada, que comprende las etapas de: codificar datos multimedia en datos multimedia cifrados; y multiplexar los datos multimedia codificados con los datos de clave de corriente e información de descifrado; caracterizado porque la etapa de multiplexado se realiza en vista de los datos de clave de corriente y un número de identificación de instrumento.
2. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de datos tiene los datos de clave de corriente insertados en lugares determinados previamente.
3. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de codificación comprende: codificar datos multimedia en un formato de datos multimedia tal como MPEG-2 y cifrar los datos multimedia codificados.
4. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de datos es procesada para transporte vía una red de datos.
5. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el número de identificación de instrumento corresponde con el receptor de la corriente de datos ttiultiplexada.
6. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de multiplexado se realiza en vista adicional de una aplicación para la cual se utilizarán los datos multimedia cifrados .
7. Un aparato para realizar las operaciones de multiplexado como se describe en las reivindicaciones 1 a 6, el aparato comprende: un codificador para codificar los datos multimedia en datos multimedia cifrados; y un patrón multiplexor para multiplexar los datos multimedia codificados con los datos de clave de corriente y la información de descifrado; caracterizado porque la etapa de multiplexado se realiza en vista de los datos de clave de corriente y un número de identificación de instrumento.
8. Un método para desmultiplexar la corriente de datos ttiultiplexada como se describe en la reivindicación 1, en datos multimedia cifrados, información de descifrado, la información de descifrado y los datos de clave de corriente, caracterizado porque la etapa de desmul iplexado utiliza los datos de clave de corriente y el número de identificación de instrumento.
9. El método como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque los datos de clave de corriente se localizan en base en la inserción determinada previamente de los datos de clave de corriente.
10. El método como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque los datos multimedia cifrados se descifran utilizando información de descifrado en un formato adecuado para reproducción.
11. Un aparato para realizar las operaciones de desmultiplexado como se describe en cualquiera de la reivindicaciones 8 a 10, el aparato comprende: un patrón desmultiplexor que utiliza los datos de clave de corriente para desmultiplexar la corriente de datos multiplexada ; y un descodificador para descodificar la corriente de datos desmultiplexada en un formato adecuado para reproducción o almacenamiento .
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