JPH0479421A - 可変長符号化装置および可変長復号化装置 - Google Patents

可変長符号化装置および可変長復号化装置

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JPH0479421A
JPH0479421A JP2190062A JP19006290A JPH0479421A JP H0479421 A JPH0479421 A JP H0479421A JP 2190062 A JP2190062 A JP 2190062A JP 19006290 A JP19006290 A JP 19006290A JP H0479421 A JPH0479421 A JP H0479421A
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JP2190062A
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Kenji Datake
健志 駄竹
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code
    • H03M7/42—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code using table look-up for the coding or decoding process, e.g. using read-only memory

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は音声、画像、データその他の情報信号を可変長
符号化して符号列を発生する可変長符号化装置および可
変長符号化された符号列を復号化する可変長復号化装置
に関する。
(従来の技術) 可変長符号化は、音声、画像、データ等の情報信号を符
号化する場合、これらの情報信号が持つ統計的性質を利
用して、発生確率の高い情報に短い初号を、発生確率の
低い情報に長い符号を割り当てて情報量を圧縮する符号
化方式である。
例えば画像の場合、隣接する画素の相関が高いために隣
接する画素の差分の値は0付近に集中する。そこで、差
分の絶対値の小さいものに短い符号を、大きいものに長
い符号をそれぞれ割り当てることにより、情報量を圧縮
する。また、ファクシミリ画像のような2値画像の場合
、白の続く長さと黒の続く長さを符号化しくランレング
ス符号化)、発生確率の高いラン長に短い初号を発生確
率の低いラン長に長い符号をそれぞれ割り当てることに
より、情報量を圧縮する。
このような符号長を可変とした符号化を行う可変長符号
化装置は、一般に第15図に示されるように、符号化す
べき情報信号と可変長符号とを対応付けた可変長符号テ
ーブルを予め記憶した可変長ROM (読み出し専用メ
モリ)と、語長ROMとシフトレジスタおよび語長カウ
ンタを用いて構成される。
第15図において、入力端子101にはnビットのディ
ジタルデータからなる情報信号が入力され、入力端子1
02にはロードパルスLDが入力される。情報信号は可
変長ROM10Bおよび語長ROM104により可変長
符号およびにビットの語長データに変換され、ロードパ
ルスLDによりシフトレジスター05および語長カウン
ター06にそれぞれロードされる。語長カウンター06
はロードされた語長データのディジタル値を初期値とし
てカウントダウンを行い、その内容が0になるとカウン
トを停止する。語長カウンター06において語長データ
がロードされてから値が0になるまでの期間、出力端子
108の出力01号VDは“L“であり、この間シフト
レジスタ105から111力端子107に可変長符号化
されたデータが現れることを指示する。
この従来の可変長符号化装置は、ROMの出力か多ビッ
トになるという問題がある。例えば可変長符号の最大7
0号長か20ビットで、入力の情報信号がn=8ビット
のデータとすれば、語長カウンタ106の出力は1(−
5ビット必要であるから、可変長ROM103と語長R
OM104を合わせてアドレス入力がn−8ビットで、
出力が25ビットでなければならず、8ビット出力のR
OMが4個必要となる。また、このようにROM出力が
多ビットであることに加えて、多ビットのシフトレジス
タ105やカウンタ106が必要であり、回路規模が大
きくなる。
一力、+jJ麦長石号を復号化する可変長復号化装置は
、一般に第16図に示されるようにシフI・レジスタと
、可変長符号と復号値とを対応付すて記憶したROMお
よび語長カウンタを用いて(IX1成される。
第16図において、入力端子201には可変長初号列が
入力され、入力端子202には可変長符号列の最初のタ
イミングでリセットパルスが入力される。リセットパル
スによりゲート203を介して語長カウンタ204はリ
セットされ、可変長符号列が入力端子201に1個入力
される毎にクロックφによりカウントアツプする。可変
長符号化はシフトレジスタ205にシリアルに入力され
、1ビットずつシフトされる。語長カウンタ204から
出力されるl(ビットの語長データと、シフトされた可
変長符号列は並列にROM206にアドレス入力として
与えられる。ROM 2 (16は可変長?〕号と復号
値とを対応付けた可変長符号テーブルを記憶しており、
シフトレジスタ205の出力の上から語長分たけ取った
符号列か可変長?コ号テーブルにあれば、その時の復号
値と、負論理の一致パルスVDを出力する。一致パルス
VDはラッチ207でラッチされ、hH力端子209よ
り11−1力される。また、一致パルスVDによりRO
M206から出力される復号値がラッチ208でラッチ
され、出力端子210より出力される。
一致パルスVDはゲー1−203を介して語長カウンタ
204にも供給され、語長カウンタ204をリセツー・
する。
この従来の可変長復号化装置においては、ROM 20
6として大容量のものを必要とする。
例えば先と同様にIIJ変長符号の最大?〕号長が20
ビットであり、復号値(情報信号)がn−8ピツI・の
データとすれば、語長カウンタ204の出力はに一5ビ
ット必要であるから、ROM206はアドレス入力が2
0+5=25ビットで、出力が復号値の8ビットに一致
パルスVDの1ビットを加えた9ビットであり、実に3
2MX9ビットもの大容量が必要となる。
(発明が解決しようとする課題) 上述したように、従来の可変長符号化装置および可変長
復号化装置では、可変長符号テープルをROMに記憶し
ておくため、出力が多ビットないし大容量のROMが必
要となり、回路規模が極めて非常に大きくなるという問
題かあった。
本発明は、従来より小規模のハードウェアで実現できる
可変長ね帰化装置および可変長復号化装置を提供するこ
とを目的とする。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明の可変長?〕号化装置は、状態保持手段と、この
状態保持手段の現在の状態に対応して、予め定められた
状態遷移に従い遷移すべき次の状態と1ビットのデータ
とを出力する状態遷移手段と、符号化すべき情報信号が
入力される旬に状態保持手段に情報信号の値に対応した
状態を入力する手段と、情報信号が入力されない期間中
に、状態遷移手段から出力される状態を状態保持手段に
フィードバックする手段とを具備し、状態遷移手段が状
態遷移する毎に、前記データとして情報信号に対応した
可変長符号を11′1力するように構成される。
符号化すべき情報信号と可変長符号とを対応付けた可変
長符号テーブルを複数個用いた可変長符号化装置におい
ては、複数個の可変長符号テーブルの中から、次に使用
する可変長符号テーブルを決定し、状態遷移手段では状
態保持手段の現在の状態に対応して、上記のように決定
された可変長テーブルについて予め定められた状態遷移
に従い、遷移すべき次の状態と1ビットのデータを出力
する。
一方、本発明の可変長復号化装置は、状態保持手段と、
この状態保持手段の現在の状態と復号化すべき可変長符
号とに対応して、予め定められた状態遷移に従い遷移す
べき次の状態と1ビットの区切り信号とを出力する状態
遷移手段と、復号化すべき可変長符号の区切り毎に状態
保持手段を所定の状態に設定する手段と、状態遷移手段
から所定の状態が出力された時、その状態を状態保持手
段にフィードバックする手段とを具備し、状態遷移手段
が区切り信号反転時に、前記データとして可変長符号の
復号値を出力するように構成される。
可変長符号テーブルを複数個用いて符号化された可変長
符号を復号化する可変長復号化装置i′においては、複
数個の可変長拘号テーブルの中から、符号化に使用され
た可変長符号テーブルを決定し、状態遷移手段では状態
保持手段の現在の状態に対応して、上記のように決定さ
れた可変長テーブルについて予め定められた状態遷移に
従い、遷移すべき次の状態と区切り信号とを出力する。
(作用) 本発明では状態遷移を用いて可変長符号またはその復号
値を逐次出力する構成としたことにより、状態遷移手段
にROMを用いる場合、状態の総数分だけのアドレス入
力があればよく、ROMの容量は可変長符号テーブルを
ROM 化した従来の装置に比較して遥かに小さくなる
。
例えば符号化装置において出力する可変長符号の最大石
号長が20ビット、初号化すべき情相信号が8ビットの
データとすれば、情報信号の値の総数は256個である
から、状態の総数としては512程度あればよいので、
ROMはアドレス入力が9ビット、出力が11ビット(
可変長符号出力と有効信号を含む)でよい。
一方、復帰化装置においては、復号化すべき可変長符号
の最大符号長が20ビット、復号値の総数が256個と
すると、状態の総数としては512程度あればよ<1.
ROMの容量は512X9ビットでよい。
また、状態遷移手段は組合せ論理回路で実現することも
可能となる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に係る可変長符号化装置の一実施例を示
すブロック図である。この可変長符号化装置は、セレク
タ13と、状態保持手段であるレジスタ14と、状態遷
移手段であるROM15とにより構成される。入力端子
11には符号化すべき情報信号が入力され、入力端子1
2にはロードパルスLDが入力される。セレクタ13は
クロックφにより動作し、ロードパルスLDが与えられ
ている間、入力端子11に入力された情報信号を選択し
、それ以外のときROM15から出力される状態信号を
選択する。レジスタ14はセレクタ]3で選択された信
号を状態信号として保持する。
ROM15は例えばアドレス入力が4ビット、出力が6
ビットであり、レジスタ14に保持されている状態信号
をアドレス入力として、次に遷移すべき状態信号を下位
4ビットデータとして出力するととともに、出力端子1
6に可変長符号を示す符号ビットを出力し、出力端子1
6から符号ビットとして可変長符号が有効に出力されて
いる期間を示す1ビットの出力信号VDを出力端子17
に出力する。
次に、この可変長符号化装置の動作を説明する。第2図
は可変長符号テーブルの例であり、第3図は第2図に従
って符号化を行うための状態遷移図、第4図は第3図の
状態遷移図に基づ< ROMI 5の内容を示している
。また、第5図は入力端子11に“0123“という情
報信号が入力された時のタイミング図である。但し、情
報信号(入力値)は例えば4ビットパラレルのディジタ
ルデータで表現されているものとする。
まず、入力端子11に情報信号の最初の値“0”か入力
されたタイミングにおいて、ロードパルスLDによりセ
レクタ13で情報信号が選択され、レジスタ14に現在
の状態信号として“0”が保持される。これによりRO
M15のアドレス入力が“0”になる。このときROM
15から出力端子16に可変長符号を示す符号ビットと
して“1”が出力されるとともに、出力端子17への出
力信号VDが符号ビットが有効であることを示す“O”
となる。また、ROM15から“O”の次の状態信号と
して“15″が出力され、情報信号の次の値が入力され
る前にセレクタ13を介してレジスタ14にフィードバ
ックされ、ROM15のアドレス入力が“15”となる
。これによって出力信号VDが“1”となり、情報信号
の最初の値についての可変長符号化が終了したことを指
示する。
この指示に従い、入力端子11に情報信号の次の値“1
”が入力され、セレクタ13を介してレジスタ14に保
持される。これによりROMI 5のアドレス入力が“
1”となり、ROM 1.5から出力端子16に可変長
符号を示す符号ビットとしてまず“0”が出力されると
もに、出力信号VDが“0”となり、またパ1”の次の
状態信号として“0“が出力される。状態信号“0”は
セレクタ13を介してレジスタ14にフィードバックさ
れ、ROM15のアドレス入力が0”となるため、RO
MI 5がら出力端子16に可変長符号として“1”が
出力されるともに、出力信号VDが“0”となり、また
“O”の次の状態信号として“15″が出力される。こ
の状態信号“15”がセレクタ13を介してレジスタ1
4にフィードバックされることによって出力信号VDが
“1”となり、情報信号の次の値についての可変長符号
化が終了したことを指示する。すなわち、この場合の可
変長符号用力は“01”となる。以下、同様にして第3
図に示した状態遷移図に従って可変長符号化が行われる
。
第6図は本発明に係る可変長符号化装置の他の実施例で
あり、状態遷移手段として第1図のROM15に代えて
、AND、ORゲーI・、インバータ等を組合せた組合
せ論理回路21を用いたものである。レジスタ22は第
1図のレジスタ14に相当するものであり、この場合は
組合せ論理回路2]が第1図のセレクタ13の機能を持
っているため、レジスタ22は組合せ論理回路21の状
態信号入出力の間に直接挿入されている。
′@7図は本発明に係る可変長R帰化装置のさらに別の
実施例であり、複数の可変長符号テーブルを用いたi1
■変艮ね帰化装置である。この実施例では二つの組合せ
論理回路33.34が用いられる。
第1の組合せ論理回路33は、使用する可変長テーブル
を決定するためのもので、入力端子31に入力されるリ
セット信号により初期状態にリセットされ、複数の可変
長符号テーブルから初期のテーブル番号を決定して出力
する。第2の組合せ論理回路34は複数の可変長?η号
テーブルの各々について状態遷移が予め定められており
、基本的な機能は第1図のROM 15または第6図の
組合せ論理回路21と同様であり、第1の組合せ論理回
路33で決定された可変長符号テーブルに対応した状態
遷移図に従って可変長符号化を行う。第1の組合せ論理
回路33は、次にどのような情報信号を符号化するかを
決定するための条件が入力端子32から与えられ、定め
られた規則に従ってテーブル番号を出力してゆく。
なお、第7図の組合せ論理回路33.34をROMに置
き換えて構成することも可能である。
次に、可変長復号化装置の実施例について説]8 明する。
第8図は本発明に係る可変長復号化装置の一実施例を示
すブロック図である。この可変長復号化装置は、ゲート
回路43と、セレクタ44と、状態保持手段であるレジ
スタ45と、状態遷移手段であるROM46と、ラッチ
47゜48により構成される。入力端子41には復号化
すべき可変長符号が入力され、入力端子42にはリセッ
I・パルスが入力される。セレクタ44はゲート回路4
3の出力がセレクト信号SELとして与えられ、状態“
15“に相当する信号(ディジタルデータ)およびRO
M46から出力される状態信号のいずれかを選択する。
レジスタ45はタロツクφにより動作し、セレクタ44
で選択された信号を状態信号として保持する。
ROM46は入力端子41に入力された可変長符号のビ
ットがアドレス入力のMSB(最上位ビット)に与えら
れ、レジスタ45に保持されている状態信号がアドレス
入力の下位4ピツトに与えられることにより、次の状態
信号を下位4ビットとして出力し、さらに可変長符号の
区切りを示す区切り信号をMSBとして出力する。ラッ
チ47はROM46の下位4ビット出力を区切り信号が
“O”のときクロックφによりラッチし、出力端子49
に復号値を出力する。
ラッチ48はROM46のMSB出力をクロックφによ
りラッチし、出力端子50に出力端子49から復号値が
出力されている期間を示す出力信号VDを出力する。
次に、この可変長復号化装置の動作を説明する。なお、
入力の可変長符号は第2図に示した符号とする。第9図
は復号化を行うための状態遷移図、第10図は第3図の
状態遷移図に基づ<ROM15の入出力関係を示してい
る。また、第11図は入力端子41に 10100000001001.0” という可変長符号列が入力された時のタイミング図であ
る。
まず、最初入力端子42にリセットパルスが入力される
ことにより、セレクタ44て状態信号“15”が選択さ
れ、レジスタ45に現在の状態信号として“15”が保
持されることにより、ROM46のアドレス入力の下位
4ビットが“15″にセットされる。
この状態で入力端子41に上記の可変長符号列の第1ビ
ット目(“1”)が入力されると、ROM46のアドレ
ス入力のMSBが1″となるため、ROM46の下位4
ビット出力は“0”となり、またMSB出力も可変長符
号の区切りであることを示す“0“となる。ROM46
のMSB出力が“O”になると、ラッチ47がイネーブ
ル状態となり、この時の下位4ビット出力″01がラッ
チ47にラッチされ、復号値として”O“が出力端子4
つより出力される。この時、IJJ力端子50への出力
信号VDが、出力端子49より復号値が出力されている
ことを示すO”となる。また、ROM46のMSB出力
が“0”になると、ゲート回路43を介してセレクト信
号SELが反転し、状態信号“15”が選択されてレジ
スタ45に保持されることにより、RO’M46のアド
レス入力の下位4ビットが“15“にセットされる。
この状態で、可変長符号列の第2ビット目(O”)が入
力され、ROM46のアドレス入力のMSBが“0”に
なると、ROM46の下位4ビット出力は“11”とな
る。次に、可変長符号列の第3ビット1」(“1”)が
入力されると、ROM46の下位4ビット出力は11”
から“1”へ移行するとともに、MSB出力も可変長符
号の区切りであることを示す“0”となる。従って、こ
の下位4ビット出力″1”がラッチ47にラッチされ、
復号値として出力端子49より出力され、また出力端子
50の出力信号VDが出力端子49より復号値が出力さ
れていることを示す“0″となる。
以下、同様にして第9図に示した状態遷移図に従って可
変長復号化が行われる。
第12図は本発明に係る可変長復号化装置の他の実施例
であり、状態遷移手段として第8図のROM46に代え
て、AND  ORゲート、インバータ等を組合せた組
合せ論理回路51を用いたものである。レジスタ52は
第8図のレジスタ45に相当するものであり、この場合
は組合せ論理回路51が第8図のセレクタ45の機能を
持っているため、レジスタ52は組合せ論理回路51の
状態信号人出力の間に直接挿入されている。
第13図は第12図の組合せ論理回路51の論理式の例
であり、第9図の状態遷移図を実現する場合について示
したものである。
第14図は本発明に係る可変長復号化装置のさらに別の
実施例であり、第7図のように複数の可変長n号テーブ
ルを用いて符号化された可変長符号のための可変長復号
化装置である。この実施例では二つの組合せ論理回路6
1.62か用いられる。
第1の絹合汁論理回路61は、入力端子42に入力され
るリセット信号により初期状態にリセットされ、複数の
可変長r号テーブルから初期のテーブル番号を決定して
、ラッチ6364を介して出力端子65に出力する。第
2の組合せ論理回路62は複数の可変長符号テーブルの
各々について状態遷移が予め定められており、基本的な
機能は第8図のROM46または第12図の絹合せ論理
回路51と同様であり、第1の組合せ論理回路61で決
定された可変長符号テーブルの状態遷移図に従って可変
長復号化を行う。第1の組合せ論理回路61は、復号値
から定められた規則に従ってテーブル番号を出力してゆ
く。
なお、第14図の組合せ論理回路61.62をROMに
置き換えて構成することも可能である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば状態遷移手段を用
いて可変長符号やその復号値を決定する構成としたこと
により、ROMを用いる場合でも従来の装置に比較して
遥かに小容量のROMを用いて可変長符号化装置および
可変長復号化装置を実現することができる。
また、ROMを用いずに組合せ論理回路で構成すること
もでき、LSIで回路を実現する場合、ゲート数が少な
くて済み、LSI化が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る可変長符号化装置の一実施例を示
すブロック図、第2図は可変長符号テーブルの例を示す
図、第3図は同実施例において第2図に従い可変長符号
化を行うための状態遷移図、第4図は第1図におけるR
OMの入出力を示す図、第5図は同実施例の動作を示す
タイミング図、第6図および第7図は本発明に係る可変
長符号化装置の他の実施例を示すブロック図、第8図は
本発明に係る可変長復号化装置の一実施例を示すブロッ
ク図、第9図は同実施例において第2図の可変長71号
を復号化するための状態遷移図、第10図は第8図にお
けるROMの人出力を示す図、第11図は同実施例の動
作を示すタイミング図、第12図は本発明に係る可変長
復号化装置の他の実施例を示すブロック図、第13図は
第12図における組合せ論理回路の論理式を示す図、第
14図は本発明に係る可変長復号化装置のさらに別の実
施例を示すブロック図、第15図は従来の可変長7″1
号化装置のブロック図、第16図は従来の可変長符号化
装置のブロック図である。 14.22,45.52・・・レジスタ(状態保持手段
) 15.46・・・ROM   (状態遷移手段)21.
34,51.62・・・組合せ論理回路(状態遷移手段
) 33.61・・・組合せ論理回路 (テーブル決定手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)状態保持手段と、 この状態保持手段の現在の状態に対応して、予め定めら
    れた状態遷移に従い遷移すべき次の状態と1ビットのデ
    ータとを出力する状態遷移手段と、 符号化すべき情報信号が入力される毎に前記状態保持手
    段に情報信号の値に対応した状態を入力する手段と、 前記情報信号が入力されない期間中に、前記状態遷移手
    段から出力される状態を前記状態保持手段にフィードバ
    ックする手段とを具備し、前記状態遷移手段が状態遷移
    する毎に、前記データとして前記情報信号に対応した可
    変長符号を出力することを特徴とする可変長符号化装置
    。
  2. (2)符号化すべき情報信号と可変長符号とを対応付け
    た可変長符号テーブルを複数個用いた可変長符号化装置
    において、 前記複数個の可変長符号テーブルの中から、次に使用す
    る可変長符号テーブルを決定するテーブル決定手段と、 状態保持手段と、 この状態保持手段の現在の状態に対応して、前記テーブ
    ル決定手段で決定された可変長テーブルについて予め定
    められた状態遷移に従い遷移すべき次の状態と1ビット
    のデータとを出力する状態遷移手段と、 符号化すべき情報信号が入力される毎に前記状態保持手
    段に情報信号の値に対応した状態を入力する手段と、 前記情報信号が入力されない期間中に、前記状態遷移手
    段から出力される状態を前記状態保持手段にフィードバ
    ックする手段とを具備し、前記状態遷移手段が状態遷移
    する毎に、前記データとして前記情報信号に対応した可
    変長符号を出力することを特徴とする可変長符号化装置
    。
  3. (3)状態保持手段と、 この状態保持手段の現在の状態と復号化すべき可変長符
    号とに対応して、予め定められた状態遷移に従い遷移す
    べき次の状態と1ビットの区切り信号とを出力する状態
    遷移手段と、 復号化すべき可変長符号の区切り毎に前記状態保持手段
    を所定の状態に設定する手段と、前記状態遷移手段から
    所定の状態が出力された時、その状態を前記状態保持手
    段にフィードバックする手段とを具備し、 前記状態遷移手段が前記区切り信号の反転時に、前記可
    変長符号の復号値を出力することを特徴とする可変長復
    号化装置。
  4. (4)可変長符号と復号値とを対応付けた可変長符号テ
    ーブルを複数個用いて符号化された可変長符号を復号化
    する可変長復号化装置において、 前記複数個の可変長符号テーブルの中から、符号化に使
    用された可変長符号テーブルを決定するテーブル決定手
    段と、 状態保持手段と、 この状態保持手段の現在の状態に対応して、前記テーブ
    ル決定手段で決定された可変長テーブルについて予め定
    められた状態遷移に従い遷移すべき次の状態と1ビット
    の区切り信号とを出力する状態遷移手段と、 復号化すべき可変長符号の区切り毎に前記状態保持手段
    を所定の状態に設定する手段と、前記状態遷移手段から
    所定の状態が出力された時、その状態を前記状態保持手
    段にフィードバックする手段とを具備し、 前記状態遷移手段が前記区切り信号の反転時に、前記可
    変長符号の復号値を出力することを特徴とする可変長復
    号化装置。
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