JPH0782359B2 - 音声符号化装置、音声復号化装置及び音声符号化・復号化装置 - Google Patents
音声符号化装置、音声復号化装置及び音声符号化・復号化装置Info
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- JPH0782359B2 JPH0782359B2 JP1102716A JP10271689A JPH0782359B2 JP H0782359 B2 JPH0782359 B2 JP H0782359B2 JP 1102716 A JP1102716 A JP 1102716A JP 10271689 A JP10271689 A JP 10271689A JP H0782359 B2 JPH0782359 B2 JP H0782359B2
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/06—Determination or coding of the spectral characteristics, e.g. of the short-term prediction coefficients
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は音声信号をディジタル伝送あるいは蓄積する
ときに用いる音声符号化・復号化装置における線形予測
残差波形の時間軸圧縮・伸長法の改良に関する。
ときに用いる音声符号化・復号化装置における線形予測
残差波形の時間軸圧縮・伸長法の改良に関する。
［従来の技術］ 入力音声波形を線形予測分析して線形予測残差波形（以
後残差波形と呼ぶ）を抽出し、線形予測係数等と共に量
子化する方法は音声の高能率圧縮符号化法の一つである
が、この方法にピッチ周期を利用した残差波形の時間軸
の圧縮を適用した音声符号化装置および復号化装置とし
て従来第４図に示すものがあった。第４図は浅川他「ピ
ッチ情報を利用した８〜16Kbps残差圧縮法（TOR）アル
ゴリズム」日本音響学会講演論文集３−２−１（昭和61
年３月）に示されたものと同様なものである。
後残差波形と呼ぶ）を抽出し、線形予測係数等と共に量
子化する方法は音声の高能率圧縮符号化法の一つである
が、この方法にピッチ周期を利用した残差波形の時間軸
の圧縮を適用した音声符号化装置および復号化装置とし
て従来第４図に示すものがあった。第４図は浅川他「ピ
ッチ情報を利用した８〜16Kbps残差圧縮法（TOR）アル
ゴリズム」日本音響学会講演論文集３−２−１（昭和61
年３月）に示されたものと同様なものである。
第４図において、（ａ）は符号化部、（ｂ）は復号化部
であり、（１）は入力音声波形、（２）は線形予測逆フ
ィルタ手段、（３）は線形予測分析手段、（４）は残差
波形、（５）は線形予測係数、（23）はピッチ抽出手
段、（８）はピッチ周期、（24）は残差間引き手段、
（25）は有声／無声判定手段、（26）は有声／無声判定
情報、（27）は代表残差波形、（28）は残差量子化手
段、（13）は量子化残差、（14）は多重化手段、（15）
は伝送路、（16）は分離手段、（19）は残差逆量子化手
段、（30）は代表残差波形、（31）は残差再生手段、
（20）は再生残差波形、（21）は線形予測合成フィルタ
手段、（22）は再生音声波形である。
であり、（１）は入力音声波形、（２）は線形予測逆フ
ィルタ手段、（３）は線形予測分析手段、（４）は残差
波形、（５）は線形予測係数、（23）はピッチ抽出手
段、（８）はピッチ周期、（24）は残差間引き手段、
（25）は有声／無声判定手段、（26）は有声／無声判定
情報、（27）は代表残差波形、（28）は残差量子化手
段、（13）は量子化残差、（14）は多重化手段、（15）
は伝送路、（16）は分離手段、（19）は残差逆量子化手
段、（30）は代表残差波形、（31）は残差再生手段、
（20）は再生残差波形、（21）は線形予測合成フィルタ
手段、（22）は再生音声波形である。
以下従来装置の動作について説明する。
先ず第４図（ａ）の符号化部について説明する。
入力音声波形（１）（離散値データの時系列）は線形予
測分析手段（３）で固定長の分析フレーム（以後フレー
ムと呼ぶ）毎に線形予測分析され、線形予測係数が求め
られる。線形予測分析手段（３）は求めた線形予測係数
（５）を線形予測逆フィルタ手段（２）と多重化手段
（14）に出力する。線形予測逆フィルタ手段（２）は入
力音声波形（１）をフレーム毎に線形予測係数（５）を
用いて線形予測逆フィルタリングし、残差波形（４）を
求める。ピッチ抽出手段（23）は前記入力音声波形
（１）とその残差波形（４）より該フレームの入力音声
波形（１）のピッチ周期（８）を例えばAMDF法と自己相
関法を併用して算出する。有声／無声判定手段（25）は
該フレームの残差波形（４）のパワー値及びピッチ抽出
手段（23）で求まったAMDF値（AMDF法による）を基に該
フレームの入力音声波形（１）が有声か無声かを判定
し、有声／無声判定情報（26）として出力する。残差間
引き手段（24）は該フレームの有声／無声判定情報（2
6）が有声であるとき該フレームの残差波形（４）をピ
ッチ周期（８）を利用して間引いて代表残差波形（27）
として出力する。有声音声に対する残差間引き手段（2
4）の間引き動作例を第５図に示す。
測分析手段（３）で固定長の分析フレーム（以後フレー
ムと呼ぶ）毎に線形予測分析され、線形予測係数が求め
られる。線形予測分析手段（３）は求めた線形予測係数
（５）を線形予測逆フィルタ手段（２）と多重化手段
（14）に出力する。線形予測逆フィルタ手段（２）は入
力音声波形（１）をフレーム毎に線形予測係数（５）を
用いて線形予測逆フィルタリングし、残差波形（４）を
求める。ピッチ抽出手段（23）は前記入力音声波形
（１）とその残差波形（４）より該フレームの入力音声
波形（１）のピッチ周期（８）を例えばAMDF法と自己相
関法を併用して算出する。有声／無声判定手段（25）は
該フレームの残差波形（４）のパワー値及びピッチ抽出
手段（23）で求まったAMDF値（AMDF法による）を基に該
フレームの入力音声波形（１）が有声か無声かを判定
し、有声／無声判定情報（26）として出力する。残差間
引き手段（24）は該フレームの有声／無声判定情報（2
6）が有声であるとき該フレームの残差波形（４）をピ
ッチ周期（８）を利用して間引いて代表残差波形（27）
として出力する。有声音声に対する残差間引き手段（2
4）の間引き動作例を第５図に示す。
第５図において（ａ）は残差波形である。残差間引き手
段（24）はこの残差波形について次フレームにまたがる
ピッチ区間（区間幅Ｐ）から、その区間の最大振幅の残
差パルスを含み、連続した所定本数の残差パルスの振幅
の絶対値和が最大となる部分を抽出し（第５図（ａ）に
おける該フレームと次フレームにまたがった四角部分）
代表残差波形（27）とする。第５図（ｂ）は該フレーム
と前フレームの代表残差波形（27）である。
段（24）はこの残差波形について次フレームにまたがる
ピッチ区間（区間幅Ｐ）から、その区間の最大振幅の残
差パルスを含み、連続した所定本数の残差パルスの振幅
の絶対値和が最大となる部分を抽出し（第５図（ａ）に
おける該フレームと次フレームにまたがった四角部分）
代表残差波形（27）とする。第５図（ｂ）は該フレーム
と前フレームの代表残差波形（27）である。
また、残差間引き手段（24）は該フレームの有声／無声
判定情報（26）が無声であるとき、残差パルスを振幅の
大きい順にソーティングし、所定本数を抽出し、代表残
差波形（27）として出力する。
判定情報（26）が無声であるとき、残差パルスを振幅の
大きい順にソーティングし、所定本数を抽出し、代表残
差波形（27）として出力する。
残差量子化手段（28）は、残差間引き手段（24）から出
力された代表残差波形（27）を有声／無声判定情報（2
6）により、有声時と無声時で別々の量子化ビット割り
当て（あらかじめ設定しておく）を行って量子化し、量
子化残差（13）を出力する。多重化手段（14）はピッチ
周期（８）、有声／無声判定情報（26）、量子化残差
（13）、線形予測係数（５）を多重化し符号化音声情報
として伝送路（15）に出力する。
力された代表残差波形（27）を有声／無声判定情報（2
6）により、有声時と無声時で別々の量子化ビット割り
当て（あらかじめ設定しておく）を行って量子化し、量
子化残差（13）を出力する。多重化手段（14）はピッチ
周期（８）、有声／無声判定情報（26）、量子化残差
（13）、線形予測係数（５）を多重化し符号化音声情報
として伝送路（15）に出力する。
次に第４図（ｂ）の復号化部について説明する。
分離手段（16）は伝送路（15）から伝送された符号化音
声情報をピッチ周期（８）、有声／無声判定情報（2
6）、量子化残差（13）、線形予測係数（５）に分離す
る。残差逆量子化手段（29）は、量子化残差（13）を有
声／無声判定情報（26）を用いて残差量子化手段（28）
で行った量子化と同じビット割り当てによって逆量子化
し、代表残差波形（30）として出力する。残差再生手段
（31）は、該フレームの有声／無声判定情報（26）が有
声のとき、該フレームの代表残差波形（30）を、前フレ
ームで再生した代表残差波形と振幅を補間しながらピッ
チ周期（８）ごとに繰返し、該フレーム全体の残差を再
生する。第５図に有声音声に対する残差再生手段（31）
の行う残差再生の動作例を示す。残差再生手段（31）は
第５図（ｂ）の該フレームの代表残差波形を前フレーム
の代表残差波形と振幅を補間しながらピッチ周期（８）
ごとに繰返し、第５図（ｃ）の再生残差波形を求める。
また残差再生手段（31）は有声／無声判定情報（26）が
無声のとき、代表残差波形（30）の各パルスを間引き前
の位置に戻して残差波形の再生を行う。
声情報をピッチ周期（８）、有声／無声判定情報（2
6）、量子化残差（13）、線形予測係数（５）に分離す
る。残差逆量子化手段（29）は、量子化残差（13）を有
声／無声判定情報（26）を用いて残差量子化手段（28）
で行った量子化と同じビット割り当てによって逆量子化
し、代表残差波形（30）として出力する。残差再生手段
（31）は、該フレームの有声／無声判定情報（26）が有
声のとき、該フレームの代表残差波形（30）を、前フレ
ームで再生した代表残差波形と振幅を補間しながらピッ
チ周期（８）ごとに繰返し、該フレーム全体の残差を再
生する。第５図に有声音声に対する残差再生手段（31）
の行う残差再生の動作例を示す。残差再生手段（31）は
第５図（ｂ）の該フレームの代表残差波形を前フレーム
の代表残差波形と振幅を補間しながらピッチ周期（８）
ごとに繰返し、第５図（ｃ）の再生残差波形を求める。
また残差再生手段（31）は有声／無声判定情報（26）が
無声のとき、代表残差波形（30）の各パルスを間引き前
の位置に戻して残差波形の再生を行う。
残差再生手段（31）は再生した残差波形を再生残差波形
（20）として出力する。線形予測合成フィルタ手段（2
1）は再生残差波形（20）を入力とし線形予測係数
（５）を用いた線形予測合成フィルタリングにより該フ
レームの音声波形を合成し、再生音声波形（22）を出力
する。
（20）として出力する。線形予測合成フィルタ手段（2
1）は再生残差波形（20）を入力とし線形予測係数
（５）を用いた線形予測合成フィルタリングにより該フ
レームの音声波形を合成し、再生音声波形（22）を出力
する。
［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように従来の音声符号化装置および復号化
装置では有声音声に対し、復号化装置で残差再生処理を
行う際に、該フレームの代表残差波形を前フレームの代
表残差波形と振幅を補間しながらピッチ周期毎に繰り返
す方法を用いるので、補間によって再生される各ピッチ
区間の内で、元の残差波形と代表残差波形との相関が少
ない区間では、元の残差波形と再生残差波形の間に大き
な歪を生じ、再生音声波形の品質が劣化するという課題
があった。
装置では有声音声に対し、復号化装置で残差再生処理を
行う際に、該フレームの代表残差波形を前フレームの代
表残差波形と振幅を補間しながらピッチ周期毎に繰り返
す方法を用いるので、補間によって再生される各ピッチ
区間の内で、元の残差波形と代表残差波形との相関が少
ない区間では、元の残差波形と再生残差波形の間に大き
な歪を生じ、再生音声波形の品質が劣化するという課題
があった。
また有声音声に対し復号化部で該フレームと次フレーム
にまたがった残差波形の再生を行うので、伝送路で生じ
るビット誤りによって該フレームのピッチ周期が誤伝送
された場合、この誤りによる再生残差波形の歪が次フレ
ーム以後にも波及することになり、伝送路誤り耐性が小
さいという課題もあった。
にまたがった残差波形の再生を行うので、伝送路で生じ
るビット誤りによって該フレームのピッチ周期が誤伝送
された場合、この誤りによる再生残差波形の歪が次フレ
ーム以後にも波及することになり、伝送路誤り耐性が小
さいという課題もあった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、有声音声の残差波形のピッチ周期を利用した時
期軸圧縮を隣接したピッチ区間毎の相関が大きい部分の
みに実施するようにし、しかもこの残差波形の時間圧縮
と再生を該フレーム内で完結するようにしたものであ
る。
もので、有声音声の残差波形のピッチ周期を利用した時
期軸圧縮を隣接したピッチ区間毎の相関が大きい部分の
みに実施するようにし、しかもこの残差波形の時間圧縮
と再生を該フレーム内で完結するようにしたものであ
る。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る音声符号化装置は、音声波形を複数の分
析フレームに分割し、この分析フレーム毎に線形予測分
析して求めた線形予測残差信号を量子化して出力する符
号化部を備えた音声符号化装置において、前記符号化部
には、前記分析フレーム内の前記線形予測残差信号のピ
ッチ周期を求め、前記分析フレームを所定の複数区間に
分割し、この分割した各区間毎に前記ピッチ周期間隔の
前記線形予測残差信号間の相関性強度を求めるピッチ分
析手段と、このピッチ分析手段で求めた前記相関性強度
が予め設定された閾値以上の前記区間については、隣接
する２つのピッチ周期区間の線形予測残差信号を平均化
によって１ピッチ周期区間に圧縮する残差部分圧縮手段
と、この残差部分圧縮手段で圧縮された線形予測残差信
号の量子化を行う残差量子化手段とを備えたものであ
る。
析フレームに分割し、この分析フレーム毎に線形予測分
析して求めた線形予測残差信号を量子化して出力する符
号化部を備えた音声符号化装置において、前記符号化部
には、前記分析フレーム内の前記線形予測残差信号のピ
ッチ周期を求め、前記分析フレームを所定の複数区間に
分割し、この分割した各区間毎に前記ピッチ周期間隔の
前記線形予測残差信号間の相関性強度を求めるピッチ分
析手段と、このピッチ分析手段で求めた前記相関性強度
が予め設定された閾値以上の前記区間については、隣接
する２つのピッチ周期区間の線形予測残差信号を平均化
によって１ピッチ周期区間に圧縮する残差部分圧縮手段
と、この残差部分圧縮手段で圧縮された線形予測残差信
号の量子化を行う残差量子化手段とを備えたものであ
る。
また、この発明に係る音声復号化装置は、音声波形を複
数の分析フレームに分割し、この分析フレーム毎に線形
予測分析して求めた線形予測残差信号を量子化した量子
化線形予測残差信号を入力し、復号化して再生音声波形
を求める復号化部を備えた音声復号化装置において、前
記復号化部には、前記分析フレーム内の前記線形予測残
差信号のピッチ周期を求め、前記分析フレームを所定の
複数区間に分割し、この分割した各区間毎に前記ピッチ
周期間隔の前記線形予測残差信号間の相関性強度を求
め、この相関性強度が予め設定された閾値以上の前記区
間については、隣接する２つのピッチ周期区間の線形予
測残差信号を平均化によって１ピッチ周期区間に圧縮し
て量子化した量子化線形予測残差信号を入力し、逆量子
化する残差逆量子化手段と、この残差逆量子化手段で逆
量子化された線形予測残差信号を入力し、前記１ピッチ
周期区間に圧縮された被圧縮区間について、前記１ピッ
チ周期区間に圧縮された線形予測残差信号を２回くり返
して伸長する残差部分伸長手段とを備えたものである。
数の分析フレームに分割し、この分析フレーム毎に線形
予測分析して求めた線形予測残差信号を量子化した量子
化線形予測残差信号を入力し、復号化して再生音声波形
を求める復号化部を備えた音声復号化装置において、前
記復号化部には、前記分析フレーム内の前記線形予測残
差信号のピッチ周期を求め、前記分析フレームを所定の
複数区間に分割し、この分割した各区間毎に前記ピッチ
周期間隔の前記線形予測残差信号間の相関性強度を求
め、この相関性強度が予め設定された閾値以上の前記区
間については、隣接する２つのピッチ周期区間の線形予
測残差信号を平均化によって１ピッチ周期区間に圧縮し
て量子化した量子化線形予測残差信号を入力し、逆量子
化する残差逆量子化手段と、この残差逆量子化手段で逆
量子化された線形予測残差信号を入力し、前記１ピッチ
周期区間に圧縮された被圧縮区間について、前記１ピッ
チ周期区間に圧縮された線形予測残差信号を２回くり返
して伸長する残差部分伸長手段とを備えたものである。
また、この発明に係る音声符号化・復号化装置は、特許
請求の範囲第１項記載の符号化部と、特許請求の範囲第
２項記載の復号化部とを備えたものである。
請求の範囲第１項記載の符号化部と、特許請求の範囲第
２項記載の復号化部とを備えたものである。
また、この発明に係る音声符号化・復号化装置におい
て、前記残差量子化手段は、前記残差部分圧縮手段で圧
縮された被圧縮区間には量子化ビットを優先的に割り当
てて前記線形予測残差信号の量子化を行い、前記残差逆
量子化手段は、前記残差量子化手段で行なわれた量子化
ビット割り当てに従って前記線形予測残差信号を逆量子
化するものである。
て、前記残差量子化手段は、前記残差部分圧縮手段で圧
縮された被圧縮区間には量子化ビットを優先的に割り当
てて前記線形予測残差信号の量子化を行い、前記残差逆
量子化手段は、前記残差量子化手段で行なわれた量子化
ビット割り当てに従って前記線形予測残差信号を逆量子
化するものである。
［作用］ この発明に係る音声符号化装置において、ピッチ分析手
段は、分析フレーム内の線形予測残差信号のピッチ周期
を求め、そして、前記分析フレームを所定の複数区間に
分割し、この分割した各区間毎に前記ピッチ周期間隔の
前記線形予測残差信号間の相関性強度を求め、残差部分
圧縮手段は、前記ピッチ分析手段で求めた前記相関性強
度が予め設定された閾値以上の前記区間については、隣
接する２つのピッチ周期区間の線形予測残差信号を平均
化によって１ピッチ周期区間に圧縮する。
段は、分析フレーム内の線形予測残差信号のピッチ周期
を求め、そして、前記分析フレームを所定の複数区間に
分割し、この分割した各区間毎に前記ピッチ周期間隔の
前記線形予測残差信号間の相関性強度を求め、残差部分
圧縮手段は、前記ピッチ分析手段で求めた前記相関性強
度が予め設定された閾値以上の前記区間については、隣
接する２つのピッチ周期区間の線形予測残差信号を平均
化によって１ピッチ周期区間に圧縮する。
また、この発明に係る音声復号化装置において、残差部
分伸長手段は、隣接する２つのピッチ周期区間の線形予
測残差信号を平均化によって１ピッチ周期区間に圧縮し
た被圧縮区間について、１ピッチ周期区間の線形予測残
差信号を２回くり返して伸長する。
分伸長手段は、隣接する２つのピッチ周期区間の線形予
測残差信号を平均化によって１ピッチ周期区間に圧縮し
た被圧縮区間について、１ピッチ周期区間の線形予測残
差信号を２回くり返して伸長する。
また、この発明に係る音声符号化・復号化装置におい
て、残差量子化手段は、前記残差部分圧縮手段で圧縮さ
れた被圧縮区間には量子化ビットを優先的に割り当てて
前記線形予測残差信号の量子化を行い、残差逆量子化手
段は、前記残差量子化手段で行なわれた量子化ビット割
り当てに従って前記線形予測残差信号を逆量子化するも
のである。
て、残差量子化手段は、前記残差部分圧縮手段で圧縮さ
れた被圧縮区間には量子化ビットを優先的に割り当てて
前記線形予測残差信号の量子化を行い、残差逆量子化手
段は、前記残差量子化手段で行なわれた量子化ビット割
り当てに従って前記線形予測残差信号を逆量子化するも
のである。
［実施例］ 以下この発明の一実施例を第１図について説明する。第
１図においては第４図と同一部分については同一符号を
付してあり説明を省略する。
１図においては第４図と同一部分については同一符号を
付してあり説明を省略する。
第１図において（ａ）は符号化部、（ｂ）は復号化部で
ある。また（６）はピッチ分析手段、（７）は部分ピッ
チ相関値、（８）はピッチ周期、（９）は残差部分圧縮
手段、（10）は圧縮制御情報、（11）は部分圧縮残差波
形、（12）は残差量子化手段、（17）は残差逆量子化手
段、（18）は部分圧縮残差波形、（19）は残差部分伸長
手段である。
ある。また（６）はピッチ分析手段、（７）は部分ピッ
チ相関値、（８）はピッチ周期、（９）は残差部分圧縮
手段、（10）は圧縮制御情報、（11）は部分圧縮残差波
形、（12）は残差量子化手段、（17）は残差逆量子化手
段、（18）は部分圧縮残差波形、（19）は残差部分伸長
手段である。
次に動作について説明する。
ピッチ分析手段（６）は対象とする分析フレーム内の残
差波形（４）のフレーム全体に亘ってのピッチ周期長Ｐ
を例えば自己相関法を用いて求め、ピッチ周期（８）と
して出力する。ここで分析フレーム長Ｎは通常考えられ
る人間の音声のピッチ周期の最大値の２倍以上の長さに
設定しておく。ピッチ分析手段（６）はさらにフレーム
を例えば２つのブロック（ブロック1,ブロック２）に２
等分割し、各ブロック毎にピッチ周期長Ｐずれた残差波
形のサンプル間の相関値B1,B2をそれぞれ求め、部分ピ
ッチ相関値（７）として出力する。
差波形（４）のフレーム全体に亘ってのピッチ周期長Ｐ
を例えば自己相関法を用いて求め、ピッチ周期（８）と
して出力する。ここで分析フレーム長Ｎは通常考えられ
る人間の音声のピッチ周期の最大値の２倍以上の長さに
設定しておく。ピッチ分析手段（６）はさらにフレーム
を例えば２つのブロック（ブロック1,ブロック２）に２
等分割し、各ブロック毎にピッチ周期長Ｐずれた残差波
形のサンプル間の相関値B1,B2をそれぞれ求め、部分ピ
ッチ相関値（７）として出力する。
残差部分圧縮手段（９）は部分ピッチ相関値B1,B2及び
ピッチ周期長Ｐを用いて残差波形（４）を時間軸圧縮
し、部分圧縮残差波形（11）と圧縮制御情報（10）を出
力する。残差部分圧縮手段（９）の行う残差波形の部分
時間軸圧縮の詳細を以下に述べる。
ピッチ周期長Ｐを用いて残差波形（４）を時間軸圧縮
し、部分圧縮残差波形（11）と圧縮制御情報（10）を出
力する。残差部分圧縮手段（９）の行う残差波形の部分
時間軸圧縮の詳細を以下に述べる。
残差部分圧縮手段（９）は部分ピッチ相関値B1がB2より
大きくしかもB1が予め設定した閾値THより大きい場合、
ブロック１を対象とした時間軸圧縮を行う。すなわち、
フレームの始端から終端に向って隣接した２ピッチ区間
を次々に（１）式を用いて１ピッチ区間に圧縮する。
大きくしかもB1が予め設定した閾値THより大きい場合、
ブロック１を対象とした時間軸圧縮を行う。すなわち、
フレームの始端から終端に向って隣接した２ピッチ区間
を次々に（１）式を用いて１ピッチ区間に圧縮する。
RCi＝（RS1＋RSi+p）/2 ｉ＝0,P−１ （１） ここでRSiは圧縮対象となる２ピッチ区間長の残差波
形、RCiは圧縮後の残差波形、Ｐはピッチ周期長であ
る。簡単のため、ポインタｉは０からＰ−１の範囲とし
た。この圧縮処理は圧縮対象となる２ピッチ区間の始端
がブロック２に入る直前まで続けられる。
形、RCiは圧縮後の残差波形、Ｐはピッチ周期長であ
る。簡単のため、ポインタｉは０からＰ−１の範囲とし
た。この圧縮処理は圧縮対象となる２ピッチ区間の始端
がブロック２に入る直前まで続けられる。
また部分ピッチ相関値B1がB2より小さくしかもB2が閾値
THより大きい場合ブロック２を対象とした時間軸圧縮が
行われる。すなわちフレームの終端から始端に向って隣
接した２ピッチ区間が次々に（１）式を用いて１ピッチ
区間に圧縮される。この圧縮処理は圧縮対象となる２ピ
ッチ区間の終端がブロック１に入る直前まで続けられ
る。第２図、第３図に残差部分圧縮手段（９）の動作を
示す。第２図はN/4＜Ｐ≦N/3の場合のもので、（ａ）に
ブロック１を対象とした時間軸圧縮（B1＞B2かつB1＞TH
のとき）、（ｂ）にブロック２を対象とした時間軸圧縮
（B2＞B1かつB2＞THのとき）の様子を示す。第３図はN/
5＜Ｐ≦N/4の場合であり、（ａ）にブロック１を対象と
した時間軸圧縮、（ｂ）にブロック２を対象とした時間
軸圧縮の様子を示してある。
THより大きい場合ブロック２を対象とした時間軸圧縮が
行われる。すなわちフレームの終端から始端に向って隣
接した２ピッチ区間が次々に（１）式を用いて１ピッチ
区間に圧縮される。この圧縮処理は圧縮対象となる２ピ
ッチ区間の終端がブロック１に入る直前まで続けられ
る。第２図、第３図に残差部分圧縮手段（９）の動作を
示す。第２図はN/4＜Ｐ≦N/3の場合のもので、（ａ）に
ブロック１を対象とした時間軸圧縮（B1＞B2かつB1＞TH
のとき）、（ｂ）にブロック２を対象とした時間軸圧縮
（B2＞B1かつB2＞THのとき）の様子を示す。第３図はN/
5＜Ｐ≦N/4の場合であり、（ａ）にブロック１を対象と
した時間軸圧縮、（ｂ）にブロック２を対象とした時間
軸圧縮の様子を示してある。
さて、残差部分圧縮手段（９）は、B1＜THかつB2＜THの
ときは残差波形（４）の時間軸圧縮は実施せずそのまま
次段の残差量子化手段（12）に出力する。また残差部分
圧縮手段（９）は、残差波形（４）の時間軸圧縮実施の
有無及び圧縮したブロック番号（圧縮実施時のみ）を圧
縮制御情報（10）として出力する。残差量子化手段（1
2）は圧縮制御情報（10）を利用して部分圧縮残差波形
（11）を量子化し、量子化残差（13）として出力する。
以下に残差量子化手段（12）の動作を説明する。
ときは残差波形（４）の時間軸圧縮は実施せずそのまま
次段の残差量子化手段（12）に出力する。また残差部分
圧縮手段（９）は、残差波形（４）の時間軸圧縮実施の
有無及び圧縮したブロック番号（圧縮実施時のみ）を圧
縮制御情報（10）として出力する。残差量子化手段（1
2）は圧縮制御情報（10）を利用して部分圧縮残差波形
（11）を量子化し、量子化残差（13）として出力する。
以下に残差量子化手段（12）の動作を説明する。
残差量子化手段（12）は入力された部分圧縮差波形（1
1）が時間軸圧縮を施されている場合（圧縮制御情報（1
0）より判断する）、時間軸圧縮を施されたブロック
（圧縮制御情報（10）より判断）に優先的に量子化ビッ
トを割り当てて部分圧縮残差波形（11）を量子化する。
今、圧縮前のフレーム内の残差サンプル数と同じ数の量
子化ビットが残差量子化用に配分されている場合を考え
る。ブロック１が時間軸圧縮の対象である場合先ず部分
圧縮残差波形（11）の始端より順に終端に向って各サン
プルに１ビットずつ割り当てて行く。部分圧縮残差波形
（11）は可変長であり、部分圧縮残差波形（11）の全サ
ンプルに１ビットを割り当てた後にさらに割り当てビッ
トがあまれば始端より終端に向かってプラス１ビットず
つ、割り当てて行く。これは部分圧縮残差波形（11）の
被圧縮区間により多くのビットを割り当ててその区間の
量子化誤差を低減するためである。ブロック２が時間軸
圧縮の対象である場合、例えばブロック１の場合と同様
のビット割り当てを、終端のサンプルを起点に始端に向
って行う。
1）が時間軸圧縮を施されている場合（圧縮制御情報（1
0）より判断する）、時間軸圧縮を施されたブロック
（圧縮制御情報（10）より判断）に優先的に量子化ビッ
トを割り当てて部分圧縮残差波形（11）を量子化する。
今、圧縮前のフレーム内の残差サンプル数と同じ数の量
子化ビットが残差量子化用に配分されている場合を考え
る。ブロック１が時間軸圧縮の対象である場合先ず部分
圧縮残差波形（11）の始端より順に終端に向って各サン
プルに１ビットずつ割り当てて行く。部分圧縮残差波形
（11）は可変長であり、部分圧縮残差波形（11）の全サ
ンプルに１ビットを割り当てた後にさらに割り当てビッ
トがあまれば始端より終端に向かってプラス１ビットず
つ、割り当てて行く。これは部分圧縮残差波形（11）の
被圧縮区間により多くのビットを割り当ててその区間の
量子化誤差を低減するためである。ブロック２が時間軸
圧縮の対象である場合、例えばブロック１の場合と同様
のビット割り当てを、終端のサンプルを起点に始端に向
って行う。
また残差量子化手段（12）は入力された部分圧縮残差波
形（11）が時間軸圧縮を施されていない場合、各サンプ
ルに均等に１ビットずつ量子化ビット割り当てを行う。
形（11）が時間軸圧縮を施されていない場合、各サンプ
ルに均等に１ビットずつ量子化ビット割り当てを行う。
次に第１図（ｂ）の復号化部について説明する。
残差逆量子化手段（17）は、ピッチ周期（８）と圧縮制
御情報（10）より量子化残差（13）のサンプル数及び各
サンプルの量子化割り当てビットを逆算し、量子化残差
（13）を逆量子化して部分圧縮残差波形（18）を求め
る。
御情報（10）より量子化残差（13）のサンプル数及び各
サンプルの量子化割り当てビットを逆算し、量子化残差
（13）を逆量子化して部分圧縮残差波形（18）を求め
る。
残差部分伸長手段（19）はピッチ周期（８）と圧縮制御
情報（10）を基に部分圧縮残差波形（18）の時間軸圧縮
を施された部分を時間軸伸長し、再生残差波形（20）を
求めて出力する。以下に残差部分伸長手段（19）の詳細
動作について説明する。
情報（10）を基に部分圧縮残差波形（18）の時間軸圧縮
を施された部分を時間軸伸長し、再生残差波形（20）を
求めて出力する。以下に残差部分伸長手段（19）の詳細
動作について説明する。
圧縮制御情報（10）より部分圧縮残差波形（18）が前記
ブロック１を対象とした時間軸圧縮を施されている場
合、残差部分伸長手段（19）は部分圧縮残差波形（18）
の始端より終端に向って１ピッチ区間を次々に（２）式
を用いて２ピッチ区間長に伸長する。
ブロック１を対象とした時間軸圧縮を施されている場
合、残差部分伸長手段（19）は部分圧縮残差波形（18）
の始端より終端に向って１ピッチ区間を次々に（２）式
を用いて２ピッチ区間長に伸長する。
ここでRCiは部分圧縮残差波形（18）における被圧縮部
の１ピッチ区間、 は伸長後の再生残差波形（20）である。簡単のためポイ
ンタｉは０からｐ−１の範囲とした。この伸長処理は２
ピッチ区間長に伸長された再生残差波形（20）の長さの
合計がフレーム長Ｎの半分以上（つまりブロック１の長
さ以上）に達するまで続けられる。
の１ピッチ区間、 は伸長後の再生残差波形（20）である。簡単のためポイ
ンタｉは０からｐ−１の範囲とした。この伸長処理は２
ピッチ区間長に伸長された再生残差波形（20）の長さの
合計がフレーム長Ｎの半分以上（つまりブロック１の長
さ以上）に達するまで続けられる。
また、部分圧縮残差波形（18）が前記ブロック２を対象
とした時間軸圧縮を施されている場合、残差部分伸長手
段（19）は部分圧縮残差波形（18）の終端より始端に向
って１ピッチ区間を次々に（２）式に従って２ピッチ区
間長に伸長し、再生残差波形（20）を求める。この場合
もこの伸長処理は２ピッチ区間長に伸長された再生残差
波形（20）の長さの合計がフレーム長Ｎの半分以上に達
するまで続けられる。第２図、第３図に残差部分伸長の
動作を示す。
とした時間軸圧縮を施されている場合、残差部分伸長手
段（19）は部分圧縮残差波形（18）の終端より始端に向
って１ピッチ区間を次々に（２）式に従って２ピッチ区
間長に伸長し、再生残差波形（20）を求める。この場合
もこの伸長処理は２ピッチ区間長に伸長された再生残差
波形（20）の長さの合計がフレーム長Ｎの半分以上に達
するまで続けられる。第２図、第３図に残差部分伸長の
動作を示す。
残差部分伸長手段（19）は部分圧縮残差波形（18）が時
間軸圧縮を施されていない場合は、伸長処理を行なわな
ず、再生残差波形（20）としてそのまま出力する。
間軸圧縮を施されていない場合は、伸長処理を行なわな
ず、再生残差波形（20）としてそのまま出力する。
次にこの発明による残差部分圧縮手段（９）での残差波
形の時間軸圧縮率（圧縮後の波形長／圧縮前の波形長）
は、ピッチ周期によって変化するので、この時間軸圧縮
率の変化について考える。
形の時間軸圧縮率（圧縮後の波形長／圧縮前の波形長）
は、ピッチ周期によって変化するので、この時間軸圧縮
率の変化について考える。
今フレーム長Ｎ内には最低２ピッチ周期区間の残差波形
が存在するとする。残差部分圧縮手段（９）の動作説明
で説明した方法で、あるブロック（長さN/2）を対象と
した残差波形の時間軸圧縮を行う場合、圧縮対象となる
残差波形がそのブロックをはみ出さないとき、つまりブ
ロック長N/2が２倍のピッチ周期長2Pの整数倍と一致し
たときそのブロック内の残差波形のみが1/2に時間軸圧
縮され（部分圧縮残差波形（11）の全体長は3/4・Ｎと
なる）このとき時間軸圧縮率は最大となる。またブロッ
ク長N/2がピッチ周期長Ｐと一致したとき、フレーム内
の残差波形全体が1/2に時間軸圧縮され（部分圧縮残差
波形（11）の全体長は1/2・Ｎとなる）、このとき時間
軸圧縮率は最小となる。従って本発明の残差部分圧縮手
段（９）での残差波形の圧縮率をＲとすると、Ｒは
（３）式の範囲となる。
が存在するとする。残差部分圧縮手段（９）の動作説明
で説明した方法で、あるブロック（長さN/2）を対象と
した残差波形の時間軸圧縮を行う場合、圧縮対象となる
残差波形がそのブロックをはみ出さないとき、つまりブ
ロック長N/2が２倍のピッチ周期長2Pの整数倍と一致し
たときそのブロック内の残差波形のみが1/2に時間軸圧
縮され（部分圧縮残差波形（11）の全体長は3/4・Ｎと
なる）このとき時間軸圧縮率は最大となる。またブロッ
ク長N/2がピッチ周期長Ｐと一致したとき、フレーム内
の残差波形全体が1/2に時間軸圧縮され（部分圧縮残差
波形（11）の全体長は1/2・Ｎとなる）、このとき時間
軸圧縮率は最小となる。従って本発明の残差部分圧縮手
段（９）での残差波形の圧縮率をＲとすると、Ｒは
（３）式の範囲となる。
1/2≦Ｒ≦3/4 （３） なお、上記実施例では符号化部において残差部分圧縮手
段（９）で時間軸圧縮後の部分圧縮残差波形（11）をそ
のまま残差量子化手段（12）で量子化したが、ピッチ分
析手段（６）でピッチ周期の他にピッチ周期離れた点で
の予測係数（ピッチ予測係数）を求め、このピッチ周期
とピッチ予測係数による長周期予測逆フィルタリングを
部分圧縮残差波形（11）に施した後に残差量子化手段
（12）による量子化を行っても良い。このとき復号化部
では残差逆量子化後の部分圧縮残差波形（18）に対しピ
ッチ周期とピッチ予測係数を用いた長周期予測合成フィ
ルタリングを施す必要がある。
段（９）で時間軸圧縮後の部分圧縮残差波形（11）をそ
のまま残差量子化手段（12）で量子化したが、ピッチ分
析手段（６）でピッチ周期の他にピッチ周期離れた点で
の予測係数（ピッチ予測係数）を求め、このピッチ周期
とピッチ予測係数による長周期予測逆フィルタリングを
部分圧縮残差波形（11）に施した後に残差量子化手段
（12）による量子化を行っても良い。このとき復号化部
では残差逆量子化後の部分圧縮残差波形（18）に対しピ
ッチ周期とピッチ予測係数を用いた長周期予測合成フィ
ルタリングを施す必要がある。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、残差波形の時間軸圧縮
において、分析フレームを所定の複数区間に分割し、こ
の分割した各区間毎に求めた相関性強度が予め設定され
た閾値以上の区間のみを圧縮の対象とし、しかも隣接す
る２ピッチ周期区間を平均化によって１ピッチ周期区間
にする圧縮処理を行うので、圧縮前の隣接するピッチ周
期区間の残差波形それぞれの形状を圧縮後も保持でき
る。
において、分析フレームを所定の複数区間に分割し、こ
の分割した各区間毎に求めた相関性強度が予め設定され
た閾値以上の区間のみを圧縮の対象とし、しかも隣接す
る２ピッチ周期区間を平均化によって１ピッチ周期区間
にする圧縮処理を行うので、圧縮前の隣接するピッチ周
期区間の残差波形それぞれの形状を圧縮後も保持でき
る。
またこの発明によれば、２倍の区間情報を担う被圧縮区
間については優先的に量子化ビットを割り当てて量子化
誤差低減を図るので、時間軸伸長で伸長した再生残差波
形と圧縮前の残差波形との歪が小さくなり、品質の良い
再生音声波形を得られる効果を有する。
間については優先的に量子化ビットを割り当てて量子化
誤差低減を図るので、時間軸伸長で伸長した再生残差波
形と圧縮前の残差波形との歪が小さくなり、品質の良い
再生音声波形を得られる効果を有する。
またこの発明によれば、フレーム内の残差波形の時間軸
圧縮伸長処理が該フレーム内で完結するので、ピッチ周
期の誤伝送による再生残差波形の歪が、そのフレーム以
内で止まり、伝送誤り耐性が大きくなるという効果を有
する。
圧縮伸長処理が該フレーム内で完結するので、ピッチ周
期の誤伝送による再生残差波形の歪が、そのフレーム以
内で止まり、伝送誤り耐性が大きくなるという効果を有
する。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２
図、第３図は第１図に示す実施例の動作を説明する説明
図、第４図は従来の音声符号化・復号化装置を示すブロ
ック図、第５図はその動作を説明する説明図である。 図中符号（１）は入力音声波形、（２）は線形予測逆フ
ィルタ手段、（３）は線形予測分析手段、（４）は残差
波形、（５）は線形予測係数、（６）はピッチ分析手
段、（７）は部分ピッチ相関値、（８）はピッチ周期、
（９）は残差部分圧縮手段、（10）は圧縮制御情報、
（11）は部分圧縮波形、（12）は残渣量子化手段、（1
3）は量子化残差、（14）は多重化手段、（15）は伝送
路、（16）は分離手段、（17）は残差逆量子化手段、
（18）は部分圧縮残差波形、（19）は残差部分伸長手
段、（20）は再生残差波形、（21）は線形予測合成フィ
ルタ手段、（22）は再生音声波形である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図、第３図は第１図に示す実施例の動作を説明する説明
図、第４図は従来の音声符号化・復号化装置を示すブロ
ック図、第５図はその動作を説明する説明図である。 図中符号（１）は入力音声波形、（２）は線形予測逆フ
ィルタ手段、（３）は線形予測分析手段、（４）は残差
波形、（５）は線形予測係数、（６）はピッチ分析手
段、（７）は部分ピッチ相関値、（８）はピッチ周期、
（９）は残差部分圧縮手段、（10）は圧縮制御情報、
（11）は部分圧縮波形、（12）は残渣量子化手段、（1
3）は量子化残差、（14）は多重化手段、（15）は伝送
路、（16）は分離手段、（17）は残差逆量子化手段、
（18）は部分圧縮残差波形、（19）は残差部分伸長手
段、（20）は再生残差波形、（21）は線形予測合成フィ
ルタ手段、（22）は再生音声波形である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】音声波形を複数の分析フレームに分割し、
この分析フレーム毎に線形予測分析して求めた線形予測
残差信号を量子化して出力する符号化部を備えた音声符
号化装置において、前記符号化部には、前記分析フレー
ム内の前記線形予測残差信号のピッチ周期を求め、前記
分析フレームを所定の複数区間に分割し、この分割した
各区間毎に前記ピッチ周期間隔の前記線形予測残差信号
間の相関性強度を求めるピッチ分析手段と、このピッチ
分析手段で求めた前記相関性強度が予め設定された閾値
以上の前記区間については、隣接する２つのピッチ周期
区間の線形予測残差信号を平均化によって１ピッチ周期
区間に圧縮する残差部分圧縮手段と、この残差部分圧縮
手段で圧縮された線形予測残差信号の量子化を行う残差
量子化手段とを備えたことを特徴とする音声符号化装
置。 - 【請求項２】音声波形を複数の分析フレームに分割し、
この分析フレーム毎に線形予測分析して求めた線形予測
残差信号を量子化した量子化線形予測残差信号を入力
し、復号化して再生音声波形を求める復号化部を備えた
音声復号化装置において、前記復号化部には、前記分析
フレーム内の前記線形予測残差信号のピッチ周期を求
め、前記分析フレームを所定の複数区間に分割し、この
分割した各区間毎に前記ピッチ周期間隔の前記線形予測
残差信号間の相関性強度を求め、この相関性強度が予め
設定された閾値以上の前記区間については、隣接する２
つのピッチ周期区間の線形予測残差信号を平均化によっ
て１ピッチ周期区間に圧縮して量子化した量子化線形予
測残差信号を入力し、逆量子化する残差逆量子化手段
と、この残差逆量子化手段で逆量子化された線形予測残
差信号を入力し、前記１ピッチ周期区間に圧縮された被
圧縮区間について、前記１ピッチ周期区間に圧縮された
線形予測残差信号を２回くり返して伸長する残差部分伸
長手段とを備えたことを特徴とする音声復号化装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の符号化部と、
特許請求の範囲第２項記載の復号化部とを備えたことを
特徴とする音声符号化・復号化装置。 - 【請求項４】前記残差量子化手段は、前記残差部分圧縮
手段で圧縮された被圧縮区間には量子化ビットを優先的
に割り当てて前記線形予測残差信号の量子化を行い、前
記残差逆量子化手段は、前記残差量子化手段で行なわれ
た量子化ビット割り当てに従って前記線形予測残差信号
を逆量子化することを特徴とする特許請求の範囲第３項
記載の音声符号化・復号化装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102716A JPH0782359B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 音声符号化装置、音声復号化装置及び音声符号化・復号化装置 |
| CA002014643A CA2014643C (en) | 1989-04-21 | 1990-04-17 | Speech coding and decoding apparatus |
| EP90107330A EP0393614B1 (en) | 1989-04-21 | 1990-04-18 | Speech coding and decoding apparatus |
| DE90107330T DE69005010T2 (de) | 1989-04-21 | 1990-04-18 | Einrichtung zur Sprachkodierung und -Dekodierung. |
| US07/511,100 US5091944A (en) | 1989-04-21 | 1990-04-19 | Apparatus for linear predictive coding and decoding of speech using residual wave form time-access compression |
| AU53741/90A AU616349B2 (en) | 1989-04-21 | 1990-04-19 | Speech coding and decoding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102716A JPH0782359B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 音声符号化装置、音声復号化装置及び音声符号化・復号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02281300A JPH02281300A (ja) | 1990-11-16 |
| JPH0782359B2 true JPH0782359B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=14334989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1102716A Expired - Lifetime JPH0782359B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 音声符号化装置、音声復号化装置及び音声符号化・復号化装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5091944A (ja) |
| EP (1) | EP0393614B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0782359B2 (ja) |
| AU (1) | AU616349B2 (ja) |
| CA (1) | CA2014643C (ja) |
| DE (1) | DE69005010T2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5434948A (en) * | 1989-06-15 | 1995-07-18 | British Telecommunications Public Limited Company | Polyphonic coding |
| JP2689739B2 (ja) * | 1990-03-01 | 1997-12-10 | 日本電気株式会社 | 秘話装置 |
| US5388181A (en) * | 1990-05-29 | 1995-02-07 | Anderson; David J. | Digital audio compression system |
| US5630011A (en) * | 1990-12-05 | 1997-05-13 | Digital Voice Systems, Inc. | Quantization of harmonic amplitudes representing speech |
| JPH0546199A (ja) * | 1991-08-21 | 1993-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 音声符号化装置 |
| US5255343A (en) * | 1992-06-26 | 1993-10-19 | Northern Telecom Limited | Method for detecting and masking bad frames in coded speech signals |
| US5517511A (en) * | 1992-11-30 | 1996-05-14 | Digital Voice Systems, Inc. | Digital transmission of acoustic signals over a noisy communication channel |
| WO1994018573A1 (en) * | 1993-02-02 | 1994-08-18 | Yoshimutsu Hirata | Non-harmonic analysis of waveform data and synthesizing processing system |
| EP0657874B1 (en) * | 1993-12-10 | 2001-03-14 | Nec Corporation | Voice coder and a method for searching codebooks |
| AU696092B2 (en) * | 1995-01-12 | 1998-09-03 | Digital Voice Systems, Inc. | Estimation of excitation parameters |
| US5754974A (en) * | 1995-02-22 | 1998-05-19 | Digital Voice Systems, Inc | Spectral magnitude representation for multi-band excitation speech coders |
| US5701390A (en) * | 1995-02-22 | 1997-12-23 | Digital Voice Systems, Inc. | Synthesis of MBE-based coded speech using regenerated phase information |
| SE508788C2 (sv) * | 1995-04-12 | 1998-11-02 | Ericsson Telefon Ab L M | Förfarande att bestämma positionerna inom en talram för excitationspulser |
| DE69614799T2 (de) * | 1995-05-10 | 2002-06-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven | Übertragungssystem und -verfahren für die sprachkodierung mit verbesserter detektion der grundfrequenz |
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