TWI865895B - 用於無線通訊之音頻壓縮系統及音頻壓縮方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於無線通訊之音頻壓縮系統及音頻壓縮方法,該用
於無線通訊之音頻壓縮裝置包括一第一訊號收發器以及一第一處理器,該第一訊號收發器與該第一處理器連接,該第一處理器取得一音頻訊號以及一可用頻寬,該第一處理器對該音頻訊號執行一音頻壓縮編碼,以取得一樣本音頻訊號,隨後,將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號進行比對,產生一殘差訊號,並根據該可用頻寬傳輸該殘差訊號,如此一來,該音頻訊號可完整的傳輸至一音頻解壓縮裝置,以達到降低該音頻訊號失真之目的。
Description
本發明提供一種訊號壓縮裝置、訊號壓縮系統及訊號壓縮方法,特別是一種音頻訊號壓縮裝置、音頻訊號壓縮系統及音頻訊號壓縮方法。
隨著行動裝置以及網路技術的普及以及邁進,人們透過行動裝置經由網路收聽音頻訊號(如:網路媒體、音樂、廣播等)之頻率大幅提升,創作者為了提供聽眾有更佳的聽覺享受,因此,對於音頻訊號之細緻度更加精細雕琢,如此一來,使得音頻訊號的訊號頻寬大幅增加。
目前市面上,音頻壓縮系統包含一行動裝置以及一無線藍牙耳機,該行動裝置透過一藍牙訊號協定與該無線藍牙耳機進行連結,該行動裝置根據該藍牙訊號協定對一音頻訊號進行壓縮編碼後,接著,將該壓縮編碼後的該音頻訊號傳輸至該無線藍牙耳機音頻訊號,當該無線藍牙耳機接收到壓縮編碼後的該音頻訊號時,則將對該壓縮編碼後的音頻訊號進行解碼,以產生該音頻訊號。
然而,現有技術之音頻壓縮系統,該行動裝置在進行音頻訊號傳輸時,受限於該通訊協定所規定之頻寬,因此,該行動裝置透過以去除冗餘資訊之方式對該音頻訊號進行壓縮編碼,使得該音頻訊號之部分資料被丟棄,而當該無線藍牙耳機接收到該壓縮編碼後的該音頻訊號並解碼後,此時,該無線藍牙耳機所解碼後的該音頻訊號與該行動裝置該音頻訊號將因為部分資料被
丟棄而有所差異,致使該音頻訊號產生失真,因而使人們無法完整獲得該音頻訊號。
因此,現有技術確實有待進一步提供更佳改良方案的必要性。
有鑑於上述現有技術之不足,本發明的主要目的在於提供一種用於無線通訊之音頻壓縮裝置、音頻壓縮系統及音頻壓縮方法,透過該可用頻寬傳輸一殘差訊號,使該音頻訊號可完整地被傳輸至一音頻解壓縮裝置,以達到降低一音頻訊號失真之目的。
為達成上述目的所採取的主要技術手段係令前述用於無線通訊之音頻壓縮系統包括:一用於無線通訊之音頻壓縮裝置,其包括:一第一訊號收發器;一第一處理器,與該第一訊號收發器連接,且取得一音頻訊號以及一可用頻寬;一編碼模組,與該第一訊號收發器連接;其中,該第一處理器對該音頻訊號執行一音頻壓縮編碼,以取得一樣本音頻訊號,將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行一比對程序,產生一殘差訊號,並對該殘差編碼訊號執行一訊號調變,以產生複數個殘差編碼訊框,該編碼模組根據該殘差訊號執行該音頻壓縮編碼,以取得複數個殘差標頭以及一殘差編碼訊號,並根據該可用頻寬傳輸該殘差訊號一音頻解壓縮裝置,其與該用於無線通訊之音頻壓縮裝置無線通訊訊號連結,該音頻解壓縮裝置包括:一第二訊號收發器,與該第一訊號收發器通訊連結,且接收該等殘差編碼訊框;以及
一第二處理器,與該第二訊號收發器連接,且根據該等殘差編碼訊框之複數個標頭,將該等殘差編碼訊框自該可用頻寬搬移至一原時點;其中,當該音頻解壓縮裝置接收到該等殘差編碼訊框,將該等殘差編碼訊框執行一音頻壓縮解碼,以產生一殘差訊號,且根據該殘差訊號執行一訊號疊加運算,以產生一音頻訊號。
藉由上述構造,該用於無線通訊之音頻壓縮裝置透過該可用頻寬,以將該等殘差編碼訊框經由該可用頻寬傳輸至該音頻解壓縮裝置,該音頻解壓縮裝置進一步對該殘差編碼訊號進行解碼後,並執行該訊號疊加運算,以產生該音頻訊號,如此一來,該殘差訊號將不被丟失,進而可還原為該音頻訊號,達到降低該音頻訊號失真之目的。
為達成上述目的所採取的另一主要技術手段係令前述用於無線通訊之音頻壓縮方法,主要係執行於一用於無線通訊之音頻壓縮裝置,該方法包括以下步驟:接收一音頻訊號;對該音頻訊號執行一線性預測編碼,以取得一樣本殘差編碼訊號對應之複數個線性預測樣本殘差編碼係數;根據該等線性預測樣本殘差編碼係數,設定複數個樣本殘差標頭;對該樣本殘差編碼訊號執行一無損音頻解碼,以取得一樣本音頻訊號;將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行一比對程序,產生一殘差訊號;根據一無線通訊訊號連結,取得一傳輸頻寬;以一取樣率資訊對該樣本殘差編碼訊號執行一取樣程序,以取得一佔據頻寬;根據該傳輸頻寬以及該佔據頻寬執行一頻寬相差運算,以產生該可用頻寬;
對該殘差訊號執行該音頻壓縮編碼,以取得複數個殘差標頭以及一殘差編碼訊號;對該等殘差標頭以及該殘差編碼訊號執行一訊號調變,以產生複數個殘差編碼訊框;以及根據該等殘差編碼訊框以及該可用頻寬,依序將該等殘差編碼訊框搬移至該可用頻寬。
藉由上述方法,透過該可用頻寬,將該殘差訊號可經由該可用頻寬進行傳輸,如此一來,該殘差訊號將不被丟失,以達到降低該音頻訊號失真之目的。
10:音頻壓縮裝置
11:第一訊號收發器
12:第一處理器
120:編碼模組
1201:線性預測編碼模組
1202:線性預測解碼模組
121:第一處理模組
20:音頻解壓縮裝置
21:第二訊號收發器
22:第二處理器
220:儲存模組
221:解碼模組
222:第二處理模組
223:輸出模組
So:音頻訊號
S1:樣本殘差編碼訊號
Ssample:樣本音頻訊號
Sd:殘差訊號
BWtra:傳輸頻寬
BWusa:可用頻寬
S:樣本殘差編碼訊框
H1、H2:殘差標頭訊框
C1、C2、C3、C4:殘差編碼訊框
圖1係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮裝置實施例之裝置圖;圖2係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮裝置實施例之又一裝置方塊圖;圖3係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮裝置實施例之另一裝置方塊圖;圖4A係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮訊號之示意圖;圖4B係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮訊號根據可用頻寬傳輸殘差訊號之示意圖;圖5係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮系統之方塊圖;圖6係本發明之用於無線通訊之音頻解壓縮裝置之方塊圖;圖7係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法實施例之流程圖;圖8係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法又一實施例之流程圖;圖9係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法再一實施例之流程圖;圖10係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法另一實施例之流程圖;圖11係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法又一實施例之流程圖;
圖12係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法再一實施例之流程圖;圖13係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法另一實施例之流程圖;圖14係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法又實施例之流程圖;以及圖15係本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法再一實施例之流程圖。
關於本發明之實施例,如圖1所示,本發明提供一用於無線通訊之音頻壓縮裝置10,該用於無線通訊之音頻壓縮裝置10包括一第一訊號收發器11以及一第一處理器12,該第一訊號收發器11與該第一處理器12電連接。於本實施例中,該用於無線通訊之音頻壓縮裝置10可為一桌上型主機、一筆記型電腦、一行動裝置、一音頻播放器等。
具體而言,該第一處理器12取得一音頻訊號以及一可用頻寬,並對該音頻訊號執行一音頻壓縮編碼,以取得一樣本音頻訊號,將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行一比對程序,以產生一殘差訊號,並根據該可用頻寬經由該第一訊號收發器11傳輸該殘差訊號。
於本實施例中,如圖2所示,該第一處理器12包括一編碼模組120以及一第一處理模組121,該編碼模組120與該第一訊號收發器11以及該第一處理模組121連接,該編碼模組120對該音頻訊號So執行該音頻壓縮編碼,以取得該樣本音頻訊號Ssample,接著,將該樣本音頻訊號Ssample傳送至該第一處理模組121,該第一處理模組121將該音頻訊號So以及該樣本音頻訊號Ssample執行該比對程序,以產生該殘差訊號Sd,接著,該第一處理模組121根據一無線通訊訊號連結取得該傳輸頻寬,且取得該樣本音頻訊號使用之一佔據頻寬,並根據該傳輸頻寬以及該佔據頻寬執行一頻寬相差運算,以產生該可用頻寬,同
時,將該殘差訊號Sd傳送至該編碼模組120執行該音頻壓縮編碼,以取得複數個殘差標頭以及一殘差編碼訊號。
於本實施例中,如圖3所示,該編碼模組120包括一線性預測編碼模組1201以及一線性預測解碼模組1202,該線性預測編碼模組1201與該第一訊號收發器11連接,且該線性預測解碼模組1202與該線性預測編碼模組1201以及該第一處理模組121連接。當該線性預測編碼模組1201接收到該音頻訊號So,將對該音頻訊號So執行一無損音頻編碼,以取得一樣本殘差編碼訊號S1,接著,將該樣本殘差編碼訊號S1傳輸至該線性預測解碼模組1202,該線性預測解碼模組1202對該樣本殘差編碼訊號S1執行一無損音頻解碼,以取得該樣本音頻訊號Ssample。
於本實施例中,該第一處理模組121根據該音頻訊號So以及該樣本音頻訊號Ssample執行該比對程序,該比對程序係將該音頻訊號So以及該樣本音頻訊號Ssample進行一相差運算,以產生該殘差訊號Sd,該殘差訊號即為該音頻訊號So以及該樣本音頻訊號Ssample之間的訊號差異。
詳細而言,該線性預測編碼模組1201對該音頻訊號So執行一線性預測音頻編碼,以產生複數個線性預測樣本殘差編碼係數以及一樣本殘差編碼訊號S1,該第一處理模組121根據該等線性預測樣本殘差編碼係數,設定複數個樣本殘差標頭(Header),接著,該線性預測解碼模組1202對該樣本殘差編碼訊號S1執行一線性預測音頻解碼,以對應產生該樣本音頻訊號Ssample。
接著,將該樣本音頻訊號Ssample傳輸至該第一處理模組121,該第一處理模組121根據該音頻訊號So以及該樣本音頻訊號Ssample執行該相差運算,以產生該殘差訊號Sd,將該殘差訊號Sd傳輸至該編碼模組120執行該音頻壓縮編碼,以對應產生該等殘差標頭以及該殘差編碼訊號,接著,該第一處理模組121對該等樣本殘差標頭、該樣本殘差編碼訊號、該等殘差標頭以及該殘
差編碼訊號執行一訊號調變(Modulation),以分別對應產生複數個樣本殘差標頭訊框、複數個樣本殘差編碼訊框、複數個殘差標頭訊框以及複數個殘差編碼訊框,接著,該第一處理模組121根據該等殘差標頭訊框、該等殘差編碼訊框以及該可用頻寬,依序將該等殘差標頭訊框以及該等殘差編碼訊框自一原時點搬移至該可用頻寬,該第一訊號收發器11藉由該可用頻寬傳輸該等殘差標頭訊框以及該等殘差編碼訊框。
上述實施例中,進一步說明,如圖4A以及圖4B所示,該可用頻寬取得係根據該用於無線通訊之音頻壓縮裝置10進行訊號傳輸之一無線通訊訊號連結所定義之一傳輸頻寬BWtra,接著,取得該等樣本殘差標頭訊框以及該等樣本殘差編碼訊框(即標註S處)在該傳輸頻寬所需使用之一佔據頻寬(即標註S、C1、C2、C3、C4處),接著,根據該傳輸頻寬BWtra以及該佔據頻寬執行一相差運算頻寬相差運算,以產生該可用頻寬BWusa。於本實施例中,該等殘差標頭訊框H1、H2為3位元組(Bytes),該等殘差編碼訊框C1、C2、C3、C4為8位元組。
又,本發明之另一實施例用於無線通訊之音頻壓縮系統,如圖5所示,該用於無線通訊之音頻壓縮系統包括上述之用於無線通訊之音頻壓縮裝置10以及一音頻解壓縮裝置20,該音頻解壓縮裝置20經由一無線通訊訊號連結與該用於無線通訊之音頻壓縮裝置10連結。於本實施例中,該無線通訊訊號連結可為一藍牙訊號、一Wi-Fi訊號等。
接著,該音頻解壓縮裝置20自該用於無線通訊之音頻壓縮裝置10接收複數個殘差編碼訊框,且將該等殘差編碼訊框執行一音頻壓縮解碼,以產生該殘差訊號,並根據該殘差訊號執行一訊號疊加運算,以產生該音頻訊號So。
於本實施例中,該音頻解壓縮裝置20包括一第二訊號收發器21以及一第二處理器22,該第二訊號收發器21以無線訊號與該第一訊號收發器11連結,且該第二處理器22與該第二訊號收發器21連接。接著,該第二訊號收發器21自該第一訊號收發器11接收該等殘差編碼訊框,隨後,該第二處理器22根據該等殘差編碼訊框之複數個標頭,將該等殘差編碼訊框自該可用頻寬搬移至該原時點t0。
於本實施例中,如圖6所示,該第二處理器22包括一儲存模組220、一解碼模組221、一第二處理模組222以及一輸出模組223,該儲存模組220與該第二訊號收發器21以及該解碼模組221連接,該第二處理模組222與該解碼模組221以及該輸出模組223連接。當該第二訊號收發器21接收到該等殘差編碼訊框,將該等殘差編碼訊框儲存至該儲存模組220,當該輸出模組223之一播放時間移動至該原時點t0時,該第二處理模組222將要求該解碼模組221對該等殘差編碼訊框執行該音頻壓縮解碼,以產生該殘差訊號,且根據該等標頭以及該原時點t0,將該殘差訊號Sd搬移至該原時點t0,以輸出該音頻訊號So。於本實施例中,該無線訊號可為一藍牙訊號、一無線網路訊號等。於本實施例中,該音頻解壓縮裝置20可為一無線訊號耳機(例如:藍牙耳機或無線網路訊號耳機)。
因此,本發明係利用該無線通訊訊號連結所定義之傳輸頻寬中,該樣本音頻訊框透過該傳輸頻寬進行傳輸時,將佔據部分的傳輸頻寬,透過該傳輸頻寬扣除了該樣本音頻訊框使用的該佔據頻寬,而得到該可用頻寬,利用該可用頻寬傳輸該等殘差編碼訊框,使得該等殘差編碼訊框不會因傳輸頻寬不足,而必須丟棄,如此一來,可降低該音頻訊號失真。
另,本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法的實施例,如圖7所示,該音頻壓縮方法係由一用於無線通訊之音頻壓縮裝置10執行包括以下步驟:接收一音頻訊號(S70);對該音頻訊號執行一音頻壓縮編碼,以取得一樣本音頻訊號(S71);將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行一比對程序,產生一殘差訊號(S72);取得一可用頻寬(S73);根據該可用頻寬傳輸該殘差訊號(S74)。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法又一實施例,如圖8所示,其中,於「根據該可用頻寬傳輸該殘差訊號(S74)」之步驟,包括以下子步驟:對該殘差訊號執行該音頻壓縮編碼,以取得複數個殘差標頭以及一殘差編碼訊號(S740);將該等殘差標頭以及該殘差編碼訊號搬移至該可用頻寬(S741)。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法再一實施例,如圖9所示,其中,於「將該等殘差標頭以及該殘差編碼訊號搬移至該可用頻寬(S741)」之步驟,包括以下子步驟:對該等殘差標頭以及該殘差編碼訊號執行一訊號調變,以產生複數個殘差編碼訊框(S7410);根據該等殘差編碼訊框以及該可用頻寬,依序將該等殘差編碼訊框搬移至該可用頻寬(S7411)。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法另一實施例,如圖10所示,其中,於「對該音頻訊號執行該音頻壓縮編碼,以取得該樣本音頻訊號(S71)」之步驟,包括以下子步驟:對該音頻訊號執行一無損音頻編碼,以取得一樣本殘差編碼訊號(S710);對該樣本殘差編碼訊號執行一無損音頻解碼,以取得該樣本音頻訊號(S711)。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法又一實施例,如圖11所示,其中,於「對該音頻訊號執行該無損音頻編碼,以取得該樣本殘差編碼訊號(S710)」之步驟,包括以下子步驟:對該音頻訊號執行一線性預測編碼,以取得該樣本殘差編碼訊號對應之複數個線性預測樣本殘差編碼係數(S7101);根據該等線性預測樣本殘差編碼係數,設定複數個樣本殘差標頭(S7102)。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法再一實施例,如圖12所示,其中,於「取得該可用頻寬(S73)」之步驟,包括以下子步驟:根據一無線通訊訊號連結,取得一傳輸頻寬(S730);取得複數個樣本殘差編碼訊框使用之一佔據頻寬(S731);根據該傳輸頻寬以及該佔據頻寬執行一相差運算頻寬相差運算,以產生該可用頻寬(S732)。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法另一實施例,如圖13所示,其中,於「取得該等樣本殘差編碼訊框使用之該佔據頻寬(S731)」之步驟,包括以下子步驟:
以一取樣率資訊對該樣本殘差編碼訊號執行一取樣程序,以取得該佔據頻寬(S7311);於本實施例中,該取樣率資訊係為一取樣頻率以及取樣頻寬大小,且該取樣率資訊小於該無線通訊訊號連結之一通訊取樣率資訊。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法又一實施例,如圖14所示,其中,於「根據該等線性預測樣本殘差編碼係數,設定該等樣本殘差標頭(S7102)」之步驟後,包括以下步驟:對該樣本殘差編碼訊號執行該訊號調變,以產生該等樣本殘差編碼訊框(S7103);傳輸該等樣本殘差編碼訊框以及該等殘差編碼訊框(S7104)。
本發明之用於無線通訊之音頻壓縮方法再一實施例,如圖15所示,其中,於「將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行該比對程序,產生該殘差訊號(S72)」之步驟,包括以下子步驟:將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號進行一相差運算,以產生該殘差訊號(S720)。
綜上所述,本發明之用於無線通訊之音頻壓縮裝置10透過該可用頻寬,使該殘差訊號傳輸至該音頻解壓縮裝置20前,將該殘差訊號自原時點搬移至該可用頻寬中,接著,在該音頻解壓縮裝置20接收到該殘差訊號後,根據該等殘差標頭辨識出該殘差訊號在該可用頻寬的位置,以依序將該殘差訊號搬移至該原時點,如此一來,可避免該音頻訊號在傳輸過程中因壓縮而丟失該等殘差編碼訊框,進而達到降低該音頻訊號失真之目的。
10:音頻壓縮裝置
11:第一訊號收發器
12:第一處理器
Claims (5)
- 一種用於無線通訊之音頻壓縮系統,其包括:一用於無線通訊之音頻壓縮裝置,其包括:一第一訊號收發器;一第一處理器,與該第一訊號收發器連接,且取得一音頻訊號以及一可用頻寬;一編碼模組,與該第一訊號收發器連接;其中,該第一處理器對該音頻訊號執行一音頻壓縮編碼,以取得一樣本音頻訊號,將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行一比對程序,產生一殘差訊號,並對該殘差編碼訊號執行一訊號調變,以產生複數個殘差編碼訊框,該編碼模組根據該殘差訊號執行該音頻壓縮編碼,以取得複數個殘差標頭以及一殘差編碼訊號,並根據該可用頻寬傳輸該殘差訊號;一音頻解壓縮裝置,其與該用於無線通訊之音頻壓縮裝置無線通訊訊號連結,該音頻解壓縮裝置包括:一第二訊號收發器,與該第一訊號收發器通訊連結,且接收該等殘差編碼訊框;以及一第二處理器,與該第二訊號收發器連接,且根據該等殘差編碼訊框之複數個標頭,將該等殘差編碼訊框自該可用頻寬搬移至一原時點;以及其中,當該音頻解壓縮裝置接收到該等殘差編碼訊框,將該等殘差編碼訊框執行一音頻壓縮解碼,以產生該殘差訊號,且根據該殘差訊號執行一訊號疊加運算,以產生該音頻訊號。
- 如請求項1所述之用於無線通訊之音頻壓縮系統,其中,該第二處理器包括:一儲存模組,與該第二訊號收發器連接,且儲存該等殘差編碼訊框; 一解碼模組,與該儲存模組連接,對該等殘差編碼訊框執行該音頻壓縮解碼,以產生該殘差訊號;一第二處理模組,與該解碼模組連接;一輸出模組,與該第二處理模組連接,以輸出該殘差訊號;以及其中,當該輸出模組之一播放時間移動至該原時點時,該第二處理模組將要求該解碼模組對該等殘差編碼訊框執行該音頻壓縮解碼,以產生該殘差訊號,且根據該等標頭以及該原時點,將該殘差訊號搬移至該原時點。
- 一種用於無線通訊之音頻壓縮方法,該方法係由一用於無線通訊之音頻壓縮裝置執行包括以下步驟:接收一音頻訊號;對該音頻訊號執行一線性預測編碼,以取得一樣本殘差編碼訊號對應之複數個線性預測樣本殘差編碼係數;根據該等線性預測樣本殘差編碼係數,設定複數個樣本殘差標頭;對該樣本殘差編碼訊號執行一無損音頻解碼,以取得一樣本音頻訊號;將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行一比對程序,產生一殘差訊號;根據一無線通訊訊號連結,取得一傳輸頻寬;以一取樣率資訊對該樣本殘差編碼訊號執行一取樣程序,以取得一佔據頻寬;根據該傳輸頻寬以及該佔據頻寬執行一頻寬相差運算,以產生該可用頻寬;對該殘差訊號執行該音頻壓縮編碼,以取得複數個殘差標頭以及一殘差編碼訊號;對該等殘差標頭以及該殘差編碼訊號執行一訊號調變,以產生複數個殘差編碼訊框;以及 根據該等殘差編碼訊框以及該可用頻寬,依序將該等殘差編碼訊框搬移至該可用頻寬。
- 如請求項3所述之用於無線通訊之音頻壓縮方法,其中,於「根據該等線性預測樣本殘差編碼係數,設定該等樣本殘差標頭」之步驟後,包括以下步驟:對該樣本殘差編碼訊號執行該訊號調變,以產生該等樣本殘差編碼訊框;以及傳輸該等樣本殘差編碼訊框以及該等殘差編碼訊框。
- 如請求項4所述之用於無線通訊之音頻壓縮方法,其中,於「將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號執行該比對程序,產生該殘差訊號」之步驟,包括以下子步驟:將該音頻訊號以及該樣本音頻訊號進行一相差運算,以產生該殘差訊號。
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