JP2012204997A - 自動車電話装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンズフリー通話において、車室内の音量を変えることなく、車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号を、レベル調整しながら通話相手に聞かせること。
【解決手段】自動車電話装置５０１は、受話音声とオーディオ音声信号を混合する混合器１１と、この混合器１１の出力信号を音声出力するスピーカ５と、送話音声を入力するマイク６と、受話音声とオーディオ音声信号を入力として外部操作部３０３からの制御にしたがった処理をなされた信号を出力するエコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２と、混合器１１の出力信号とマイク６の出力信号とエコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２の出力信号とから、受話音声の疑似エコーを生成するエコーキャンセル部３０１と、マイク６の出力信号からエコーキャンセル部３０１の出力信号を差し引く減算器１７とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オーディオ音声信号出力機能とハンズフリー通話機能を有する自動車電話装置に関する。

従来の自動車電話装置として、通話を行う際にはスピーカからの出力信号や車室内の雑音信号など、運転者の音声信号以外の信号が除去され、運転者の送話音声のみが携帯電話などの通話装置に出力されることにより、通話音声が明瞭となるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、従来の別の自動車電話装置として、受話音声とオーディオ音声信号とを混合した混合音声信号に基づいてエコー除去を行うため、オーディオ音声信号と受話音声とが混在する状況下でもオーディオ音声信号の影響を考慮した適切なエコーキャンセルを行うものが知られている（例えば特許文献２参照）。

特開平１０−２１０１３１号公報（第７頁、第１図） 特開２００３−２４９９９６号公報（第８頁、第１図）

しかしながら、従来の自動車電話装置においては、ハンズフリー通話の際に、スピーカから出力される音楽ＣＤ、ラジオ放送、ナビ音声などの音声信号（以下、オーディオ音声信号という）のエコーを抑圧してしまうため、通話相手に対して運転者の送話音声を明瞭にすることはできるが、特に、送話音声と受話音声がない期間（以降、無発声期間という）には通話相手が聞く受話信号は無音状態となり、通話上での違和感を感じてしまうという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、ハンズフリー通話の際に、車室内の音量を変えることなく、運転者もしくは同乗者の操作により、車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号やナビ音声の送信音量を、適切に調整しながら通話相手に聞かせることのできる操作部を備え、例えば、無発声期間に起きる、通話相手にとって車室内の背景音も聞こえない無音状態になるなどの、通話上での違和感を抑えた快適な通話環境を実現する自動車電話装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の自動車電話装置は、ハンズフリー通話で通話相手へ送信する送話音声を音声入力する送話音声入力部と、送話音声を通話装置に出力するとともに、通話相手からの受話音声を出力する通話装置に接続されて音声出力する受話音声出力部と、オーディオ音声信号を入力するオーディオ音声信号入力部と、前記受話音声に前記オーディオ音声信号を混合した混合音声信号を前記受話音声出力部に出力する混合部と、前記通話装置の受話音声出力と前記オーディオ音声信号入力部の音声出力とを入力として、外部操作部からの制御に従った処理をなされた信号を出力するエコーキャンセルフィルタ入力信号処理部と、前記混合部の出力信号と、前記送話音声入力部の出力信号と、前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部の出力信号とから、受話音声の擬似エコーを生成するエコーキャンセル部と、前記送話音声入力部の出力信号から前記エコーキャンセル部で生成された受話音声の擬似エコーを差し引く減算部と、を有する構成を採る。

本発明によれば、ハンズフリー通話の際に、車室内の音量を変えることなく、運転者もしくは同乗者の操作により、車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号やナビ音声の送信音量を、適切に調整しながら通話相手に聞かせることのできる操作部を備え、例えば、無発声期間に起きる、通話相手にとって車室内の背景音も聞こえない無音状態になるなどの、通話上での違和感を抑えた快適な通話環境を実現する効果を奏する。

本発明の実施の形態１における自動車電話装置のブロック図 本発明の実施の形態１における可変レベル調整器の設定値一覧を示す図 本発明の実施の形態１における可変レベル調整器の設定値一覧を示す図 本発明の実施の形態２における自動車電話装置のブロック図 本発明の実施の形態１におけるエコーキャンセル部の動作説明のための出力信号例を示す図 本発明の実施の形態２におけるエコーキャンセル部の動作説明のための出力信号例をしめす図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における自動車電話装置５０１のブロック図である。図１において、自動車電話装置５０１は、例えば、車室内４０１において、スピーカ５（前記受話音声出力部の一例）とマイク６（前記送話音声入力部の一例）を備えたカーオーディオなどのオーディオ機器に組み込まれ、携帯電話などの通話装置と接続されることにより、ハンズフリー通話機能を実現する。すなわち、オーディオ機器が備えるマイク６により送話音声を入力し、これを信号出力部４から携帯電話などの通話装置に出力することによって通話相手へ送信するとともに、通話相手から受信した受話音声を携帯電話などから信号入力部１へ入力し、これをオーディオ機器のスピーカ５に出力して音声出力する。このとき、混合器１１（前記混合部の一例）において、オーディオ機器から出力され信号入力部２（前記オーディオ音声信号入力部の一例）から入力されたオーディオ信号が、前記受話音声と混合されて混合音声信号となり、スピーカ５から出力される。これにより、オーディオ機器のスピーカ５が、通話用のスピーカとして兼用されることになる。

図１に示すように、自動車電話装置５０１は、信号入力部１と信号入力部２と信号入力部３とを入力としてこれらを混合する混合器１１と、この混合器１１の出力信号を音声出力するスピーカ５と、送話音声を入力するマイク６と、信号入力部１と信号入力部２と信号入力部３の音声出力を入力として外部操作部３０３からの制御に従った処理をなされた信号を出力するエコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２と、混合器１１の出力信号とマイク６の出力信号とエコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２の出力信号を入力とするエコーキャンセル部３０１と、マイク６の出力信号からエコーキャンセル部３０１の出力信号（擬似エコー）を差し引く減算器１７（前記減算部の一例）と、この減算器１７の出力信号を出力する信号出力部４とを有する。

また、前記エコーキャンセル部３０１において、混合器１１の出力信号は、適応フィルタ１０１に入力され、この適応フィルタ１０１の出力信号は、減算器１６（前記減算部の一例）においてマイク６の出力信号から減算される。この減算器１６の出力信号と混合器１１の出力信号とを用いて、適応制御部２０１において適応フィルタ１０１のフィルタ係数の更新などの制御を行うとともに、係数転送制御部２０２の制御を行う。

また、前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２において、可変レベル調整器１２（前記レベル調整器の一例）は信号入力部１と、可変レベル調整器１３は信号入力部２と、可変レベル調整器１４は信号入力部３と接続されている。これらの可変レベル調整器１２と可変レベル調整器１３と可変レベル調整器１４は、運転者もしくは同乗者が操作する外部操作部３０３からそれぞれのレベルを制御される。これら可変レベル調整器１２の出力信号と可変レベル調整器１３の出力信号と可変レベル調整器１４の出力信号は、混合器１５（前記混合部の一例）において混合される。この混合器１５の出力信号は、前記エコーキャンセルフィルタ１０２の入力信号となる。

なお、前記適応制御部２０１と、係数転送制御部２０２は、受話音声やオーディオ音声信号をリアルタイムに制御するため、たとえばＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有したマイコンが用いられる。

以上のように構成された自動車電話装置５０１について、処理動作を説明する。まず、受話音声以外のオーディオ音声信号やナビ音声が入力されない状態での動作について図１を用いて説明する。信号入力部１に受話信号が入力され、その他の信号入力部には何も入力されないことになるため、混合器１１の出力は受話音声のみとなり、スピーカ５からは受話音声だけが出力される。同様に、エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２の可変レベル調整器１２についても、受話音声が入力される可変レベル調整器１２をＯＮ、すなわち、この可変レベル調整器１２をスイッチとして使用して入出力信号が同じ状態（以下、ＯＮの状態という）とし、その他の可変レベル調整器１３と可変レベル調整器１４をＯＦＦ、すなわち、出力が０である状態（以下、ＯＦＦの状態という）、とすることで、混合器１５の出力は、前記受話信号と同じ出力信号となる。マイク６には、スピーカ５から出力された受話音声がエコーとして入力されるため、このエコーを通話相手に戻さないように、エコーキャンセル部３０１においてエコーを推定した擬似エコーを出力し、減算器１７によってエコーを抑圧する。エコーキャンセル部３０１は、車室内の音響特性を推定する適応フィルタ１０１と、エコーをキャンセルするためのエコーキャンセルフィルタ１０２とから構成されており、適応制御部２０１と係数転送制御部２０２がこれらのフィルタの係数の更新を行う。適応フィルタ１０１は、音響特性を推定するための参照信号として混合器１１の出力信号が入力され、推定した音響特性を畳み込んだ擬似エコーを出力する。適応制御部２０１は、混合器１１の出力を用いて、目標信号であるマイク６の出力信号と適応フィルタ１０１の出力信号である擬似エコーとの誤差、すなわち、減算器１６の出力信号を最小化するために、適応フィルタ１０１のフィルタ係数の更新を行う。この更新されたフィルタ係数は、係数転送制御部２０２によって、エコーキャンセルフィルタ１０２に転送され、エコーキャンセルフィルタ１０２のフィルタ係数に設定される。エコーキャンセルフィルタ１０２には、混合器１５の出力信号、すなわち、受話音声が入力されることになり、エコーキャンセルフィルタ１０２の出力は受話音声のエコーを推定した擬似エコーとなるので、減算器１７において受話音声のエコーを抑圧することができる。

また、送話音声がマイク６から入力される送話状態である場合、減算器１６の出力信号が急激に増加するため、適応制御部２０１において、適応フィルタ１０１のフィルタ係数の更新を一時停止する、もしくは、更新は停止せずに係数転送制御部２０２の係数転送を一時停止するなど、エコーキャンセラについて既知の係数更新方法を用いれば良い。例えば、K.Ochiai, T.Araseki and T.Ogihara, "Echo Canceler with Two Echo Path Models", IEEE Trans. on Communications, vol.COM-25,No6, pp.589-595, June.1977 や、中原，羽田，牧野，吉川，”音響エコーキャンセル装置におけるダブルトーク制御方式の検討”，音講論集3-7-5,March.1992記載のフォアグラウンド／バックグラウンド構成 などに示されている。なお、適応制御部の係数更新方法として、ＬＭＳアルゴリズム、学習同定法、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いることができる。

次に、オーディオ音声信号とナビ音声が入力される状態での動作について、図１を用いて説明する。信号入力部１に受話信号が入力され、信号処理部２にオーディオ音声信号、信号処理部３にナビ音声が入力されるとすると、混合器１１で受話音声とオーディオ音声信号とナビ音声とが混合され、スピーカ５から出力される。運転者もしくは同乗者が外部操作部３０３の操作を行い、エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２について、図２に示される設定１の設定を選択した場合、可変レベル調整器１２と可変レベル調整器１３と可変レベル調整器１４についてすべてＯＮの設定となり、混合器１５の出力は、混合器１１の出力信号と同様に、受話信号とオーディオ音声信号とナビ音声が混合された出力信号となる。エコーキャンセルフィルタ１０２には、この混合音声信号が入力され、推定した音響特性を畳み込んで擬似エコーを出力する。その結果、減算器１７において受話音声とオーディオ音声信号とナビ音声のすべてのエコーが抑圧される。したがって、通話相手に対して運転者の送話音声を明瞭にすることはできるが、特に、送話音声と受話音声がない無発声期間には通話相手が聞く受話信号は無音状態となり、通話上での違和感を感じてしまう。

一方、設定２では、オーディオ音声信号を入力とする可変レベル調整器１３をＯＦＦの設定とし、その他の可変レベル調整器１２と可変レベル調整器１４はＯＮとしている。この場合は、エコーキャンセルフィルタ１０２に対して、オーディオ音声信号が入力されず、オーディオ音声信号の擬似エコーが出力されないため、減算器１７においてオーディオ音声信号のエコーは抑圧されない。したがって、特に、送話音声と受話音声がない期間でも、通話相手に対して車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号を聞かせることができ、無音状態を減らすことができるので、通話上での違和感を抑えることができる。

同様に、設定３では、オーディオ音声信号を入力とする可変レベル調整器１３と可変レベル調整器１４をＯＦＦの設定とし、可変レベル調整器１２はＯＮとしている。この場合は、エコーキャンセルフィルタ１０２に対して、オーディオ音声信号とナビ音声が入力されず、オーディオ音声信号とナビ音声の擬似エコーが出力されないため、減算器１７においてオーディオ音声信号とナビ音声のエコーは抑圧されない。したがって、特に、送話音声と受話音声がない期間でも、通話相手に対して車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号やナビ音声を聞かせることができ、無音状態を減らすことができるので、通話上での違和感を抑えることができる。

以上、可変レベル調整器をスイッチとして動作させる場合を説明したが、次に、図３に示すように、運転者もしくは同乗者が外部操作部３０３の操作を行い、可変レベル調整器のレベルを調整する場合についての動作を説明する。ここで、図３は設定の一例を示しているが、設定値は０．０から１．０の範囲であり、１．０の設定値は図２のＯＮと同義であり、０．０の設定値は図２のＯＦＦと同義であり、０．５の設定は可変レベル調整器の入力信号に対して、出力信号が０．５倍となることを示している。

まず、設定４では、可変レベル調整器１２と可変レベル調整器１３と可変レベル調整器１４に１．０を設定しているので、図２の設定１と同じ設定となり、図２の設定１と同じ動作となる。

次に、設定５では、オーディオ音声信号を入力とする可変レベル調整器１３を０．５の設定とし、その他の可変レベル調整器１２と可変レベル調整器１４は１．０の設定としている。この場合は、エコーキャンセルフィルタ１０２に対して、オーディオ音声信号が０．５倍されて入力されるため、オーディオ音声信号の擬似エコーも０．５倍のレベルとなり、減算器１７においてオーディオ音声信号のエコーは０．５倍（＝１．０−０．５）、すなわち、レベルが半分に抑圧される。ここで、図３に例として０．５の設定で説明したが、この設定は運転者もしくは同乗者が外部操作部３０３を操作して、０．０から１．０の範囲で自由に設定できる。したがって、通話相手に対して、運転者の送話音声だけではなく、車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号を、運転者もしくは同乗者の操作により送信音量を適切に調整しながら聞かせることができる。

次に、設定６では、オーディオ音声信号を入力とする可変レベル調整器１３と可変レベル調整器１４を０．５の設定とし、可変レベル調整器１２は１．０の設定としている。この場合は、エコーキャンセルフィルタ１０２に対して、オーディオ音声信号とナビ音声が０．５倍されて入力されるため、オーディオ音声信号とナビ音声の擬似エコーも０．５倍のレベルとなり、減算器１７においてオーディオ音声信号とナビ音声のエコーは０．５倍（＝１．０−０．５）、すなわち、レベルが半分に抑圧される。したがって、通話相手に対して、運転者の送話音声だけではなく、車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号やナビ音声を、運転者もしくは同乗者の操作により送信音量を適切に調整しながら聞かせることができ、違和感を抑えた快適なハンズフリー通話環境を実現できる。

なお、本実施の形態、および、以降の実施の形態において、信号入力部として、信号入力部１から信号入力部３までとしているが、３種類以上の信号入力としても良く、また、可変レベル調整器についても、可変レベル調整器１２から可変レベル調整器１４までとしているが、信号入力部の数に応じて、３種類以上の可変レベル調整器としても良い。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における自動車電話装置５０２について図面を参照しながら説明する。

図４は本発明の実施の形態２における自動車電話装置５０２のブロック図である。本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施の形態２と実施の形態１との相違点は、エコーキャンセルフィルタ入力信号制御部２０３が追加された点である。エコーキャンセルフィルタ入力信号制御部２０３は、外部操作部３０３と、適応制御部２０１と、に制御され、エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部３０２の可変レベル調整器１２と可変レベル調整器１３と可変レベル調整器１４のレベルを調整する。

まず、本実施の形態２との比較のために、図５を用いて、実施の形態１の動作について説明する。図５（ａ）は、マイク６の出力信号、すなわち、エコーを示している。ここでは、説明の簡略化のため、入力信号としてオーディオ音声信号のみを示し、その他の入力信号は示していないが、その他の入力信号が混合しても、同様の動作である。時間０から時間１までは、オーディオ音声信号が出力され、時間１から時間２までは、オーディオ音声信号と送話音声が混合されて出力され、時間２から時間３までは、オーディオ音声信号が出力される場合を示している。図５（ｂ）は、エコーキャンセルフィルタ１０２の出力信号、すなわち、擬似エコーを示しているが、その出力レベルは外部操作部３０３の操作によって制御され、例えば図３の設定５のように設定された場合には、０．５倍のレベルの出力となる。図５（ｃ）は、減算器１７の出力信号、すなわち、図５（ａ）のエコーから、図５（ｂ）の擬似エコーを減算した信号であり、この出力信号は通話相手に対して送信される。図５（ｃ）に示すように、通話相手に対して送信されるオーディオ音声信号のレベルが適切に調整されることにより、送話音声とオーディオ音声信号のレベル差（以下、図中では明瞭度と記す）を保ち、明瞭度を確保することができる。このように、運転者もしくは同乗者の操作により、外部操作部３０３から擬似エコーのレベルを調整することによって、送話音声が混合される期間についても、背景で聞こえるオーディオ音声信号に対して送話音声の明瞭度を確保しつつ、かつ、無発声期間でもオーディオ音声信号を通話相手に聞かせることができる。

次に、図６を用いて、実施の形態２の動作について説明する。図５と同様に、図６（ａ）は、マイク６の出力信号、図６（ｂ）は、エコーキャンセルフィルタ１０２の出力信号、図６（ｃ）は減算器１７の出力信号を示す。図６（ａ）のマイク６の出力信号は、図５（ａ）と同じである。図４に示したエコーキャンセルフィルタ入力信号制御部２０３は、外部操作部３０３と、適応制御部２０１と、から制御されるが、外部操作部３０３からは、実施の形態１と同様に、運転者もしくは同乗者の操作により擬似エコーのレベルを調整するために、この可変レベル調整器の設定値をエコーキャンセルフィルタ入力信号制御部２０３が保持している。一方、適応制御部２０１からは、送話音声の有無の判定情報が、エコーキャンセルフィルタ入力信号制御部２０３に送られる。以上の外部操作部３０３と適応制御部２０１とから制御により、エコーキャンセルフィルタ入力信号制御部２０３において、送話音声がない場合、すなわち、図６（ｂ）の時間０から時間１までと、時間２から時間３までについては、前記保持している設定値を可変レベル調整器に設定する。また、送話音声がある場合、すなわち、時間１から時間２までについては、例えば、可変レベル調整器の設定値を自動的に０．５から１．０に変更するなど、可変レベル調整器のレベルを調整することにより、擬似エコーを、マイク６の出力信号であるエコーのレベルに近づける。その結果、図６（ｃ）に示すように、送話音声がある時間１から時間２までについては、オーディオ音声信号をその他の期間と比較して大幅に抑圧することができ、送話音声とオーディオ音声信号のレベル差を拡大させることにより、送話音声の明瞭度を改善することができる。このように、通話相手に送話音声をより明瞭に聞かせることができ、かつ、送話音声がない期間では、実施の形態１と同様に、無音声期間でもオーディオ音声信号を通話相手に聞かせることができる。

本発明の自動車電話装置は、ハンズフリー通話の際に、車室内の音量を変えることなく、運転者もしくは同乗者の操作により、車室内の背景で聞こえるオーディオ音声信号やナビ音声の送信音量を、適切に調整しながら通話相手に聞かせることのできる操作部を備え、例えば、無発声期間に起きる、通話相手にとって車室内の背景音も聞こえない無音状態になるなどの、通話上での違和感を抑えた快適な通話環境を実現する通話装置などとして有用である。

１、２、３ 信号入力部
４ 信号出力部
５ スピーカ
６ マイク
１１、１５ 混合器
１２、１３、１４ 可変レベル調整器
１６、１７ 減算器
１０１ 適応フィルタ
１０２ エコーキャンセルフィルタ
２０１ 適応制御部
２０２ 係数転送制御部
３０１ エコーキャンセル部
３０２ エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部
３０３ 外部操作部
４０１ 車室内
５０１、５０２ 自動車電話装置

Claims (7)

1. ハンズフリー通話で通話相手へ送信する送話音声を音声入力する送話音声入力部と、
   送話音声を通話装置に出力するとともに、通話相手からの受話音声を出力する通話装置に接続されて音声出力する受話音声出力部と、
   オーディオ音声信号を入力するオーディオ音声信号入力部と、
   前記受話音声に前記オーディオ音声信号を混合した混合音声信号を前記受話音声出力部に出力する混合部と、
   前記通話装置の受話音声出力と前記オーディオ音声信号入力部の音声出力とを入力として、外部操作部からの制御に従った処理をなされた信号を出力するエコーキャンセルフィルタ入力信号処理部と、
   前記混合部の出力信号と、前記送話音声入力部の出力信号と、前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部の出力信号とから、受話音声の擬似エコーを生成するエコーキャンセル部と、
   前記送話音声入力部の出力信号から前記エコーキャンセル部で生成された受話音声の擬似エコーを差し引く減算部と、
   を有することを特徴とする自動車電話装置。
2. 前記エコーキャンセル部は、
   前記混合部の出力信号を用いて車室内の音響特性を推定し、推定した音響特性を畳み込んだ擬似エコーを出力する適応フィルタと、
   前記送話音声入力部の出力から前記適応フィルタの信号を減算する減算部と、
   この減算部の出力と前記混合部の出力を入力し、前記減算部の出力信号を最小化するために前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する適応制御部と、
   前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部の出力信号を用いて受話音声のエコーを推定するために、前記音響特性を畳み込んだ擬似エコーを出力するエコーキャンセルフィルタと、
   前記適応制御部で更新されたフィルタ係数を前記エコーキャンセルフィルタに転送する係数転送制御部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車電話装置。
3. 前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部は、
   前記通話装置の受話音声出力と前記オーディオ音声信号入力部の音声出力とを入力信号としてこれらの各信号のレベルを調整するレベル調整器と、
   このレベル調整器の各出力信号を混合する混合部と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の自動車電話装置。
4. 前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部のレベル調整器が、前記外部操作部からの制御により、ＯＮ／ＯＦＦのスイッチとして動作すること、を特徴とする請求項３に記載の自動車電話装置。
5. 前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部の前記レベル調整器が、前記外部操作部からの制御により、入力信号のレベルを所定の倍率に調整して出力すること、を特徴とする請求項３に記載の自動車電話装置。
6. 前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部が、前記外部操作部と前記適応制御部とに接続されるエコーキャンセルフィルタ入力信号制御部から制御されること、を特徴とする請求項３に記載の自動車電話装置。
7. 前記エコーキャンセルフィルタ入力信号処理部の前記レベル調整器が、前記エコーキャンセルフィルタ入力信号制御部からの制御により、入力信号のレベルを所定の倍率に調整して出力すること、を特徴とする請求項６に記載の自動車電話装置。
   

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