JPH01179100A - 適応ピッチ予測方式 - Google Patents
適応ピッチ予測方式Info
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- JPH01179100A JPH01179100A JP63000957A JP95788A JPH01179100A JP H01179100 A JPH01179100 A JP H01179100A JP 63000957 A JP63000957 A JP 63000957A JP 95788 A JP95788 A JP 95788A JP H01179100 A JPH01179100 A JP H01179100A
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- prediction
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- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 208000003251 Pruritus Diseases 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 3
- 210000001260 vocal cord Anatomy 0.000 description 2
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は適応ピッチ予測方式に関し、特に音声符号化方
式における音声の適応ピッチ予測方式に関する。
式における音声の適応ピッチ予測方式に関する。
音声波形を低ビツトレイトで表す符号化方式として、ア
タルとシュレーダーによりて提案され適応予測符号化（
文献１ニアタル アンド シュレーダー、「アダプティ
ブ プレデイクチイブ コーディング オプ スピーチ
シグナルズ」ベルシスト チク ジェイ、４９巻、１
９７３から１９８６ページ、１９７０年；Ａｔａｌ Ｂ
、Ｓ、 ａｎｄ ８ｃｈｒｏｅｄｅｒＭ、Ｒｏ、”Ａｄ
ａｐｔｉｖｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｄｉｎｇ
ｏｆ ｓｐｅｅｃｈｓｓｉｇｎａｌｓ”Ｂｅ１ｌ ８ｙ
ｓｔ、Ｔｅｃｈ、Ｊ、、ｖｏ１＋４９．ｐｐ、１９７３
−１９８６（１９７０）、）がある、これは音声の短期
的相関に基づく線形予測器と長期的相関に基づくピッチ
予測器とからなっておシュ以後の予測符号化方式の基本
になりている。これらの符号化においては、音声を定常
と見なせる１０ｍ５ｅｃから３０ｍ ｓｅｃ間隔のフレ
ームに分割し、各フレーム毎に各予測器のパラメータを
決定している。即ち、各予測器のパラメータの更新速度
はフレーム単位であシ、フレーム内における各パラメー
タの変動はすべて予測残差に反映される形となっている
。
タルとシュレーダーによりて提案され適応予測符号化（
文献１ニアタル アンド シュレーダー、「アダプティ
ブ プレデイクチイブ コーディング オプ スピーチ
シグナルズ」ベルシスト チク ジェイ、４９巻、１
９７３から１９８６ページ、１９７０年；Ａｔａｌ Ｂ
、Ｓ、 ａｎｄ ８ｃｈｒｏｅｄｅｒＭ、Ｒｏ、”Ａｄ
ａｐｔｉｖｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｄｉｎｇ
ｏｆ ｓｐｅｅｃｈｓｓｉｇｎａｌｓ”Ｂｅ１ｌ ８ｙ
ｓｔ、Ｔｅｃｈ、Ｊ、、ｖｏ１＋４９．ｐｐ、１９７３
−１９８６（１９７０）、）がある、これは音声の短期
的相関に基づく線形予測器と長期的相関に基づくピッチ
予測器とからなっておシュ以後の予測符号化方式の基本
になりている。これらの符号化においては、音声を定常
と見なせる１０ｍ５ｅｃから３０ｍ ｓｅｃ間隔のフレ
ームに分割し、各フレーム毎に各予測器のパラメータを
決定している。即ち、各予測器のパラメータの更新速度
はフレーム単位であシ、フレーム内における各パラメー
タの変動はすべて予測残差に反映される形となっている
。
しかし、一般に音声波形は時間的に大きく変動している
ため、各パラメータもフレーム内で可変でなければなら
ない−特に声帯振動の周期性をモデル化するピッチ予測
器のパラメータを固定にすると、予測残差に声帯振動の
変動がすべて含まれることになシ、予測残差の符号化に
高い情報量を必要とする。予測残差の符号化効率を上げ
るためにはピッチ変動を組み込んだピッチ予測方式が必
要である。
ため、各パラメータもフレーム内で可変でなければなら
ない−特に声帯振動の周期性をモデル化するピッチ予測
器のパラメータを固定にすると、予測残差に声帯振動の
変動がすべて含まれることになシ、予測残差の符号化に
高い情報量を必要とする。予測残差の符号化効率を上げ
るためにはピッチ変動を組み込んだピッチ予測方式が必
要である。
本発明の目的は、ピッチ予測器において、予測係数の時
間変動を平均的な成分とその平均値からのずれ成分とで
表すことによシ、入力信号からピッチ情報を効率的に削
減することのできる適応ピッチ予測方式を提供すること
にある。
間変動を平均的な成分とその平均値からのずれ成分とで
表すことによシ、入力信号からピッチ情報を効率的に削
減することのできる適応ピッチ予測方式を提供すること
にある。
本発明の適応ピッチ予測方式は、ある特定区間の音声波
形のピッチ構造をその特定区間の平均的な特性を表す基
本周期成分と前記基本周期成分以外の短期的な特性を表
す変動成分とで表すことを特徴とする。
形のピッチ構造をその特定区間の平均的な特性を表す基
本周期成分と前記基本周期成分以外の短期的な特性を表
す変動成分とで表すことを特徴とする。
〔作用〕
第３図は本発明の詳細な説明するための図で、第３図（
ａ）は本発明におけるピッチ予測器のモデルを示す。こ
のモデルのインパルス応答は、次のように表せる。
ａ）は本発明におけるピッチ予測器のモデルを示す。こ
のモデルのインパルス応答は、次のように表せる。
ｄ（ｎ）＝Σ（１−ａ＋ｖｋ）δ（ｎ−ｋＴ＋σｋ）
−−−（１）ここで、Ｔとαはピッチの基本周期成分
を表すもので、Ｔは平均的なピッチ周期成分、αは平均
ピッチ予測係数である。また、σとηはピッチの変動成
分を表すもので、ピッチ周期とピッチ予測係数の基本成
分からのずれを表している。第３図（ｂ）は第（１）式
を模式した例を示す。η、とσ、は平均ピッチ周期毎に
ピッチ予測係数α並びにピッチ周期Ｔが変化する量であ
る。ちなみに、従来のピッチ予測モデルのインパルス応
答は ｄａ（ｎ）＝Σαにδ（ｎ−ｋＴ） ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（２）となる。
−−−（１）ここで、Ｔとαはピッチの基本周期成分
を表すもので、Ｔは平均的なピッチ周期成分、αは平均
ピッチ予測係数である。また、σとηはピッチの変動成
分を表すもので、ピッチ周期とピッチ予測係数の基本成
分からのずれを表している。第３図（ｂ）は第（１）式
を模式した例を示す。η、とσ、は平均ピッチ周期毎に
ピッチ予測係数α並びにピッチ周期Ｔが変化する量であ
る。ちなみに、従来のピッチ予測モデルのインパルス応
答は ｄａ（ｎ）＝Σαにδ（ｎ−ｋＴ） ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（２）となる。
次に本発明の実施例について第２図を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の適応ピッチ予測方式の一実施例を示す
ブロック図である。第１図において、入力端子１００か
ら一定間隔のフレームに分割されたＮサンプルの離散的
音声波形（例えば、８ｋＨｚサンプリングで、Ｎ ＝
１６０ （２０ｍ５ｅｃ））を入力し、線形予測分析器
１１０と線形予測誤差計算器１２０に供給する。線形予
測分析器）１１１１０は入力端子１００から入力した音
声サンプルからＰＡＲＣＯＲ係数を求めて量子化した後
、線形予測誤差計算器１２０とマルチプレクサ１８０と
に出力する。線形予測誤差計算器１２０は線形予測分析
器１１０から入力されるＰＡＲＣＯＲ係数を逆量子化し
て線形予測係数に変換し、線形予測誤差を計算する。
ブロック図である。第１図において、入力端子１００か
ら一定間隔のフレームに分割されたＮサンプルの離散的
音声波形（例えば、８ｋＨｚサンプリングで、Ｎ ＝
１６０ （２０ｍ５ｅｃ））を入力し、線形予測分析器
１１０と線形予測誤差計算器１２０に供給する。線形予
測分析器）１１１１０は入力端子１００から入力した音
声サンプルからＰＡＲＣＯＲ係数を求めて量子化した後
、線形予測誤差計算器１２０とマルチプレクサ１８０と
に出力する。線形予測誤差計算器１２０は線形予測分析
器１１０から入力されるＰＡＲＣＯＲ係数を逆量子化し
て線形予測係数に変換し、線形予測誤差を計算する。
計算された線形予測残差はピッチ変動成分決定器１４０
と平均ピッチ予測分析器１３０とに供給される。平均ピ
ッチ予測分析器１３０は当該フレーム内の音声の基本周
期成分と平均的表ピッチ予測係数を求めるもので、線形
予測残差の自己相関関数から定められる。平均的表ピッ
チ周期成分子と平均ピッチ予測係数αを求める手段は、
例えば、文献２：古井著、ディジタル音声処理、東海大
学出版会（昭和６０）の第４章に纒められている。
と平均ピッチ予測分析器１３０とに供給される。平均ピ
ッチ予測分析器１３０は当該フレーム内の音声の基本周
期成分と平均的表ピッチ予測係数を求めるもので、線形
予測残差の自己相関関数から定められる。平均的表ピッ
チ周期成分子と平均ピッチ予測係数αを求める手段は、
例えば、文献２：古井著、ディジタル音声処理、東海大
学出版会（昭和６０）の第４章に纒められている。
求められた各係数はピッチ変動成分決定器１４０ら入力
された各パラメータを逆量子化し、それから、ピッチ周
期の変動のためにピッチ周期変動成分コードブック１５
０に予め蓄えられた乱数（例えば正規乱数）と、ピッチ
予測係数の変動のためにピッチ予測係数変動成分コード
ブック１６０に予め蓄えられた変動バタン（例えば二次
曲線の集合）と、平均ピッチ予測分析器１３０から入力
する平均ピッチ予測器のパラメータとを入力して、入力
音声に最も適したピッチ予測器の変動成分を前記コード
ブック１５０と１６０とから選ぶものである。この選択
に際して、ピッチ予測残差の電力を評価関数としてとる
ことができる。即ち、線形予測誤差計算器１２０から入
力される線形予測誤差ｅ （ｎ）から、前記コードブッ
ク１５０と１６０から供給される各変動成分に対するピ
ッチ予測残差 ｄ （ｎ）＝ ｅ （ｎ）−Σ（ａｋ＋η１ｋ）ｅ（ｎ
−ｋＴ−’ｉｋ） ・・−（３）を計算し、その電力
を最も小さくするコードベクトルを与えるインデックス
を出力する。（３）式で、Ｗｉｋはピッチ予測係数変動
成分コードブック１６０にある第１番目のコードベクト
ルの成分で、ピッチ予測係数の変動分を表すものである
。σｉｋはピッチ周期変動成分コードブック１５０にあ
る第ｊ番目のコードベクトルの成分で、ピッチ周期の変
動分を表すものである。出力としてマルチプレクサ１８
０に送られるインデックスは ４ ｉ 、 ｊ ）＝ｍｉｎ （Σｄ”（ｎ））
−・−・−・・−・−（４）なるものである。この
最適インデックス探索は予め定められたコードブックに
あるすべてのｉｅＪに対して行われる。ピッチ予測残差
量子化器１７０は平均ピッチ予測分析器１３０とピッチ
変動成分決定器１４０と線形予測分析器１１０とから入
力されるＰＡＲＣＯＲ係数とをもとにピッチ変動成分決
定器１４０から入力される上記（２）式のピッチ予測残
差ｄ （ｎ）を量子化するものである。ピッチ予測残差
ｄ （ｎ）を量子化する構成は種々知られておシ、例え
ばスカラー量子化を用いるものは文献３のジャイヤント
とノルの著書「ディジタル コーディング オプ ウェ
イブフォームス」プレンティス１９８４、）の第７章に
詳しく記載されている。
された各パラメータを逆量子化し、それから、ピッチ周
期の変動のためにピッチ周期変動成分コードブック１５
０に予め蓄えられた乱数（例えば正規乱数）と、ピッチ
予測係数の変動のためにピッチ予測係数変動成分コード
ブック１６０に予め蓄えられた変動バタン（例えば二次
曲線の集合）と、平均ピッチ予測分析器１３０から入力
する平均ピッチ予測器のパラメータとを入力して、入力
音声に最も適したピッチ予測器の変動成分を前記コード
ブック１５０と１６０とから選ぶものである。この選択
に際して、ピッチ予測残差の電力を評価関数としてとる
ことができる。即ち、線形予測誤差計算器１２０から入
力される線形予測誤差ｅ （ｎ）から、前記コードブッ
ク１５０と１６０から供給される各変動成分に対するピ
ッチ予測残差 ｄ （ｎ）＝ ｅ （ｎ）−Σ（ａｋ＋η１ｋ）ｅ（ｎ
−ｋＴ−’ｉｋ） ・・−（３）を計算し、その電力
を最も小さくするコードベクトルを与えるインデックス
を出力する。（３）式で、Ｗｉｋはピッチ予測係数変動
成分コードブック１６０にある第１番目のコードベクト
ルの成分で、ピッチ予測係数の変動分を表すものである
。σｉｋはピッチ周期変動成分コードブック１５０にあ
る第ｊ番目のコードベクトルの成分で、ピッチ周期の変
動分を表すものである。出力としてマルチプレクサ１８
０に送られるインデックスは ４ ｉ 、 ｊ ）＝ｍｉｎ （Σｄ”（ｎ））
−・−・−・・−・−（４）なるものである。この
最適インデックス探索は予め定められたコードブックに
あるすべてのｉｅＪに対して行われる。ピッチ予測残差
量子化器１７０は平均ピッチ予測分析器１３０とピッチ
変動成分決定器１４０と線形予測分析器１１０とから入
力されるＰＡＲＣＯＲ係数とをもとにピッチ変動成分決
定器１４０から入力される上記（２）式のピッチ予測残
差ｄ （ｎ）を量子化するものである。ピッチ予測残差
ｄ （ｎ）を量子化する構成は種々知られておシ、例え
ばスカラー量子化を用いるものは文献３のジャイヤント
とノルの著書「ディジタル コーディング オプ ウェ
イブフォームス」プレンティス１９８４、）の第７章に
詳しく記載されている。
第２図にベクトル量子化に基づいた具体例のブロック図
を示す。第２図において、２１０はピッチ予測残差ｄ（
ｎ）ｔ−人力する端子、２１１は線形予測分析器１１０
の出力であるＰＡＲＣＯＲ係数を入力する端子％ ２１
２は平均ピッチ予測分析器１３０の出力である平均ピッ
チ周期とピッチ予測係数αとを入力する平均ピッチ予測
パラメータ入力端子、２１３はピッチ変動成分決定器１
４０で選ばれた最適インデックスが指すピッチ周期変動
成分コードブック１５０のピッチ周期の変動分σｉｋと
ピッチ予測係数変動成分コードブック１６０の予測係数
の変動分ηｉｋとを入力する変動ピッチ予測パラメータ
入力端子である。２００は予め定められたピッチ予測残
差を蓄えであるコードブックである。
を示す。第２図において、２１０はピッチ予測残差ｄ（
ｎ）ｔ−人力する端子、２１１は線形予測分析器１１０
の出力であるＰＡＲＣＯＲ係数を入力する端子％ ２１
２は平均ピッチ予測分析器１３０の出力である平均ピッ
チ周期とピッチ予測係数αとを入力する平均ピッチ予測
パラメータ入力端子、２１３はピッチ変動成分決定器１
４０で選ばれた最適インデックスが指すピッチ周期変動
成分コードブック１５０のピッチ周期の変動分σｉｋと
ピッチ予測係数変動成分コードブック１６０の予測係数
の変動分ηｉｋとを入力する変動ピッチ予測パラメータ
入力端子である。２００は予め定められたピッチ予測残
差を蓄えであるコードブックである。
２２１と２２０は線形予測合成器でＰＡＲＣＯＲ係数入
力端子２１１から入力されるＰＡＲＣＯＲ係数から形成
される。２３０と２３１は上記（１）式のインパルス応
答をもつピッチ予測フィルタである。
力端子２１１から入力されるＰＡＲＣＯＲ係数から形成
される。２３０と２３１は上記（１）式のインパルス応
答をもつピッチ予測フィルタである。
２４０は入力音声のピッチ予測残差ｄ （ｎ）から作ら
れる合成音声とピッチ予測残差コードブック２００にあ
るコードベクトルから合成される合成音声との平均二乗
距離を計算する平均二乗誤差計算器である。コードベク
トル選択器２５０はピッチ予測残差コードブック２００
の各コードベクトルに対して作られ各合成音声の内、ピ
ッチ予測残差ｄ （ｎ）に対して作られる合成音声との
平均二乗距離を最小にするコードベクトルを選び、その
インデック ・スをインデックス出力端子２６０から
マルチプレクサ１８０に出力する。第１図に示すマルチ
プレクサ１８０は線形予測分析器１１Ｏ１平均ピッチ予
測分析器１３０．ピッチ変動成分決定器１４０゜ピッチ
予測残差量子化器１７０から入力される各パラメータの
符号を多重して出力端子１９０から伝送路へ出力する。
れる合成音声とピッチ予測残差コードブック２００にあ
るコードベクトルから合成される合成音声との平均二乗
距離を計算する平均二乗誤差計算器である。コードベク
トル選択器２５０はピッチ予測残差コードブック２００
の各コードベクトルに対して作られ各合成音声の内、ピ
ッチ予測残差ｄ （ｎ）に対して作られる合成音声との
平均二乗距離を最小にするコードベクトルを選び、その
インデック ・スをインデックス出力端子２６０から
マルチプレクサ１８０に出力する。第１図に示すマルチ
プレクサ１８０は線形予測分析器１１Ｏ１平均ピッチ予
測分析器１３０．ピッチ変動成分決定器１４０゜ピッチ
予測残差量子化器１７０から入力される各パラメータの
符号を多重して出力端子１９０から伝送路へ出力する。
本発明はフレーム内にあるピッチ周期やピッチ予測係数
の変動を許容するピッチ予測方式を提供するものでｂる
。一般に音声波形は時間的に大きく変動しているため、
パラメータの時間変動を許容する本発明はパラメータを
フレーム内で固定する従来方式と比較して、入力信号か
らよシ効率的にピッチ情報を削除できる効果がある。さ
らに１この効果によシ、本発明においてはピッチ予測残
差の変動成分が小さくなっておシ、ピッチ予測残差の符
号化効率を高くできるという効果がある。
の変動を許容するピッチ予測方式を提供するものでｂる
。一般に音声波形は時間的に大きく変動しているため、
パラメータの時間変動を許容する本発明はパラメータを
フレーム内で固定する従来方式と比較して、入力信号か
らよシ効率的にピッチ情報を削除できる効果がある。さ
らに１この効果によシ、本発明においてはピッチ予測残
差の変動成分が小さくなっておシ、ピッチ予測残差の符
号化効率を高くできるという効果がある。
第１図は本発明の適応ピッチ予測方式の一実施例を示す
ブロック図、第２図はベクトル量子化に基づいた具体例
のブロック図、第３図は本発明の詳細な説明するための
図である。 １００・・・入力端子、１１０・・・線形予測分析器、
１２０−・・線形予測誤差計算器、１３０・・・平均ピ
ッチ予測分析器、１４０・・・ピッチ変動成分決定器、
１５０・・・ピッチ周期変動成分コードブック、１６０
・・・ピッチ予測係数変動成分コードブック、１７０・
・・ピッチ予測残差量子化器、１８０・・・マルチプレ
クサ、１９０・・・出力端子、２００・・・ピッチ予測
残差コードブック、２１０・・・ピッチ予測残差入力端
子、２１１・・・ＰＡＲＣＯＲ係数入力端子、２１２・
・・平均ピッチ予測パラメータ入力端子、２１３・・・
変動ピッチ予測パラメータ入力端子、２２０，２２１・
・・線形予測合成器、２３０，２３１・・・適応ピッチ
予測フィルタ、２４０・・・平均二乗誤差計算器、２５
０・・・コードベクトル選択器、２６０・・・インデッ
クス出力端子。 代理人 弁理士 内 原 晋 第３図
ブロック図、第２図はベクトル量子化に基づいた具体例
のブロック図、第３図は本発明の詳細な説明するための
図である。 １００・・・入力端子、１１０・・・線形予測分析器、
１２０−・・線形予測誤差計算器、１３０・・・平均ピ
ッチ予測分析器、１４０・・・ピッチ変動成分決定器、
１５０・・・ピッチ周期変動成分コードブック、１６０
・・・ピッチ予測係数変動成分コードブック、１７０・
・・ピッチ予測残差量子化器、１８０・・・マルチプレ
クサ、１９０・・・出力端子、２００・・・ピッチ予測
残差コードブック、２１０・・・ピッチ予測残差入力端
子、２１１・・・ＰＡＲＣＯＲ係数入力端子、２１２・
・・平均ピッチ予測パラメータ入力端子、２１３・・・
変動ピッチ予測パラメータ入力端子、２２０，２２１・
・・線形予測合成器、２３０，２３１・・・適応ピッチ
予測フィルタ、２４０・・・平均二乗誤差計算器、２５
０・・・コードベクトル選択器、２６０・・・インデッ
クス出力端子。 代理人 弁理士 内 原 晋 第３図
Claims (1)
- ある特定区間の音声波形のピッチ構造をその特定区間の
平均的な特性を表す基本周期成分と前記基本周期成分以
外の短期的な特性を表す変動成分とで表すことを特徴と
する適応ピッチ予測方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000957A JP2968530B2 (ja) | 1988-01-05 | 1988-01-05 | 適応ピッチ予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000957A JP2968530B2 (ja) | 1988-01-05 | 1988-01-05 | 適応ピッチ予測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179100A true JPH01179100A (ja) | 1989-07-17 |
| JP2968530B2 JP2968530B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=11488143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63000957A Expired - Lifetime JP2968530B2 (ja) | 1988-01-05 | 1988-01-05 | 適応ピッチ予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2968530B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0750586A (ja) * | 1991-09-10 | 1995-02-21 | At & T Corp | 低遅延ｃｅｌｐ符号化方法 |
-
1988
- 1988-01-05 JP JP63000957A patent/JP2968530B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0750586A (ja) * | 1991-09-10 | 1995-02-21 | At & T Corp | 低遅延ｃｅｌｐ符号化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2968530B2 (ja) | 1999-10-25 |
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