CN100352277C - 动态预约调度媒体播控系统资源分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,包括有一媒体服务器、以及至少一解码器,均经由一宽带网络连结,每一解码器包括有一媒体播放机制用以控制并播出多媒体节目;所述的媒体服务器,能针对不同终端分别建立不同的媒体播出表,并经由网络将该媒体播出表及其对应的媒体内容分别传送至对应的解码器。终端只要周期性的调整对时间资源进行预约,也就是在每个时间周期内,通过多次的最大收益分支界定算法,动态调整广告媒体播出次序,生成新的预约播出表,根据预约播出表控制节目的播出,实现空闲时间片资源的利用率最大化。本发明可以应用于交通领域的乘客信息服务系统,结合运营信息的播出,利用空闲时间播出广告媒体,可以在满足运营信息播出的前提下,最大化利用运营信息播出空闲时间片,创造经济效益。
Description
一、技术领域:
本发明涉及一种基于随机信息流的数字媒体智能播控系统,特别是公开一种动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,尤指一种适用于交通领域乘客信息服务系统中,在播出运营服务信息的基础上,利用空闲时间播出广告媒体。由运营中心的媒体服务器通过网络分发媒体并在终端解码器播出的系统,其所播放的内容包括运营信息、紧急信息、广告媒体、服务信息等视音频、文本、动画、图片、声音文件,也可应用于楼宇、商场、展馆等广告展示领域。
二、背景技术:
基于随机控制信息的数字媒体智能播控系统,即一套数字媒体播控系统。该数字媒体播出系统受到随机控制信息的控制,在播出控制信息的基础上,同时满足媒体内容的播出需求。控制信息的发生是随机的、内容及表现形式是不同的,但发生时机具有统计规律。媒体内容的播出需求是复杂的,多层次的,在实际应用中媒体内容主要是广告媒体和公益节目。基于随机信息流的数字媒体智能播控系统首先必须保障实时随机信息的正常播出,然后是在空闲时间片中播出广告媒体或其它媒体内容。现有数字电视播出完全是根据预先设定的时间表播出,纵有突发事件,也是根据备份方案或调整后续时间表进行播出,整个播出过程是可预期的,可控制的。而随机信息系统由于运营信息的实时性,播出过程是不可预期的,同时由于不同的终端播出内容都是不同的,当然这里可以把一个终端看作电视台的一个数字频道。因此,既要满足运营信息正常播出,又要满足广告播出的复杂需求,包括指定位置播出,指定时间播出,指定时机播出,指定次数播出,指定时段播出等复合的要求。同时又要充分利用空闲时间片,这在传统的播控系统是无法实现的。
三、发明内容:
本发明公开一种动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,目的在于提供一种基于随机控制信息的数字媒体智能播控系统,简化管理端制作媒体播出表,即时更新终端解码器已有的播放清单而提高数字媒体智能播控系统的灵活性及时效性。终端只要周期性的调整对时间资源进行预约,也就是在每个时间周期内,通过多次的最大收益分支界定算法,动态调整广告媒体播出次序,生成新的预约播出表,根据预约播出表控制节目的播出,实现空闲时间片资源的利用率最大化。
本发明是这样实现的:一种动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,包括有一媒体服务器、以及至少一解码器,均经由一宽带网络连结,每一解码器包括有一媒体播放机制用以控制并播出多媒体节目;所述的媒体服务器,能针对不同终端分别建立不同的媒体播出表,并经由网络将该媒体播出表及其对应的媒体内容分别传送至对应的解码器;其中,每一媒体播出表包括有一节目清单及一播放清单,该节目清单定义有多个多媒体节目,该播放清单定义多个待播节目的优先权以及播出时机、播出次数,优先权等级至少有三个等级,第一优先权等级、第二优先权等级、第三优先权等级;播出时机包括指定时间点、指定时段、指定播出事件后,播出次数至少为一,其中:
第一优先权等级节目:该节目具有最高的优先权等级,该节目立即播出或在指定时间无延迟播出,一般用于紧急信息播出;
第二优先权等级节目:该节目具有第二高的优先权等级,该节目在指定时间播出,允许小范围内的延迟,一般用于运营信息或其他服务信息播出;
第三优先权等级节目:该节目具有第三高的优先权等级,该节目在第一及第二优先权等级节目的播出空闲时间片播出,允许较大范围内的延迟,一般用于广告信息播出;
垫片等级节目:该节目具有最低的优先权等级,该节目在第一、第二及第三优先权等级节目的播出空闲时间片播出,而且,该节目允许部分播出;
所述的解码器,通过网络接收并存储播放清单,同时实时或提前接收该播放清单中对应的媒体内容。
依据该播放清单中节目的优先权等级播放多媒体节目,较高等级优先权节目可以覆盖较低等级优先权节目的播出,对于同一优先权等级的节目,如为第一或第二优先权等级,则按照先来先服务的原则顺序播出,如果为第三及垫片优先权等级的节目,则应在空闲时间片内分散、均匀播出。
所述的解码器是以较晚接收的播放清单取代已有的播放清单。
所述的解码器根据播放清单动态生成预约播出表,解码器的实际节目播出根据预约播出表。
不同的节目之间播出次序具有相互关系,包括连续播出和隔断播出,通过播放清单中节目的关系码体现。
包括所述的解码器周期性地动态生成预约播出表的过程,该过程首先对优先权等级顺序从高到低遍历,然后,生成不同优先权等级的节目列表。
解码器针对各优先权等级的节目列表,具备一个播出请求预约装置,对第一、第二优先权等级的节目列表,首先按照先来先服务的策略生成初步预约播出表,该初步预约播出表含有多个播出空闲时间片,对于第三及垫片优先权等级的节目列表,其播出请求预约装置包括一个时间资源调度器,该时间资源调度器根据时间资源的占用情况为该节目列表的每个播出请求预约播出时间;
所述的时间资源调度器,包括枚举请求装置,对该节目列表的每个节目进行遍历;包括分拆请求装置,对该节目列表内的每个节目,根据其播出次数、播出长度、播出时段,具体分拆为多个播出请求,生成一个节目队列;包括请求重排序装置,当节目被分拆为多个播出请求后,针对初步预约播出表产生的多个播出空闲时间片,对该节目队列中的播出请求进行重新排序。重新排序采用优化算法,比如多次的最大收益分支界定算法,保证最大化空闲时间片利用率,同时,综合考虑同一个节目播出的均匀分布以及不同节目播出请求间的相互关系;包括请求资源匹配器,对节目队列中的播出请求与预约的时间资源进行匹配标记,并生成预约播出表。
所述的播出请求预约装置,其中还包括一个管理器,该管理器根据一或多个播出请求状态变量动态更新多个播出请求的状态,该状态变量包括播出请求是否获得了播出机会,以及获得播出机会的播出请求是否正常播出或被其它播出请求剥夺了播出机会。
在生成预约播出表的过程中,首先基于优先权等级循环,优先权等级从最高到最低逐步递减,选择与当前优先权等级关联的节目列表,如果节目列表中有节目需要立即播出,检查时间资源可用情况。如果可用,播出该节目,如果时间资源不可用,根据节目的优先权等级情况,如果为第一等级优先权,则停止正在播出的其他节目,改为播出第一优先权等级的节目。如果为其它优先权等级的节目,则等待现在正在播出的节目播出后,再播出该优先权等级的节目。如果节目列表中没有节目需要立即播出,而只有预约播出,如果其预约的时间资源可用,即没有被其它节目预约,则标记其预约的时间资源,如果预约的时间资源不可用,调整预约时间资源到最近的可用的时间资源部分。按照严格的优先权等级调度,第一、第二优先权等级的节目列表中的节目总能及时播出。第三及垫片等级的优先权节目列表的节目预约播出时间周期性地由播出请求预约装置动态调整预约时间资源,同时生成预约播出表,用于控制节目的播出。
四、附图说明:
附图1是本发明一个时间资源分配的的策略级图例;
附图2是一个用于对优先权播出列表预约资源的动态播出请求预约装置的模块图;
附图3是图2的时间资源调度器的模块图;
附图4是请求预约时间资源树示意图;
附图5是本发明实施例的示意图。
五、具体实施方式:
下面根据附图对本发明作进一步详述。
本发明涉及一个动态预约调度媒体播控系统。在图1中,在策略级别上描述了一个示例性的,具有调度特征的播出请求列表及时间资源占用情况。在所示结构中,有6个分属于不同优先权等级的节目需要播出,10,20,30,40,50,51。其中包含第一优先权等级的节目10,第二优先权等级的节目30,20和第三优先权等级的节目50、51、40。同时,时间资源的预约情况为:时间片1被节目20预约、时间片2被节目51预约、时间片3被节目40预约、时间片4被节目50预约、时间片5被30节目预约。当然,图1图解为控制多个节目播出的结构只是这种结构的一个例子;根据期望实现的策略,节目的数量,优先权等级在其它根据本发明操作的控制多个节目播出的结构中会有所不同。
在针对一个动态预约调度媒体播控系统中,选择当前优先权等级节目列表中的一个待播放节目以及可用时间资源,播放该节目。同时动态调整其它节目的预约时间资源。如此后所述,可以对这个基本控制方法进行各种改进。这个基本方法在根本上带来了超越现有媒体播控方法的显著进步。
把动态预约调度媒体播控系统的播控方法应用到图1的控制多个节目播出。如果第一优先权节目列表中有节目10待播放,如果需要在时间0播放,则直接在时间0播放,然后第一优先权节目列表中删除节目10。如果要在时间1播放,此时时间片1已被节目20预约,则解除节目20对时间片1的预约,把时间片1分配给节目10。如果没有待播放节目,则检查第二优先权节目列表的节目状况,第二优先权节目列表中有节目20,30,已分别预约时间资源1、5,但节目20预约的时间片1已经被占用,则重新为节目20预约时间片2。如果节目20或30待播放,则在时间片2播出节目20,然后第二优先权节目列表中删除节目20,或在时间片5播出节目30,并第二优先权节目列表中删除节目30。如果没有待播放节目,则检查第三优先权节目列表的节目。第三优先权节目列表中有节目40,50,51,已经分别预约时间片资源3,2,4,而时间片2已经播放节目20,则需要对节目50重新预约时间资源,如在此时间周期内没有可用时间片资源,则在此时间周期内放弃播出节目50,待下一时间周期内重新预约时间资源。如果在此时间周期内有可用时间资源6,则为节目50重新预约时间资源6。如果第三优先权节目列表中有待播放节目,则播放该节目。
根据附图2,其在模块级别上给出了一个节目列表、时间资源以及一个播出请求预约装置。每个时间周期开始,播出预约装置启动,为节目列表内的节目预约时间资源,也就是确定节目的具体播出时间。节目列表100包含1到N个节目,时间资源200包含1到M个基本时间片,其中画上阴影线的时间片已经被更高等级优先权的节目预约占用。播出请求预约装置300负责在一个时间周期开始后,为节目列表中的1到N个节目预约播出时间资源,并根据时间实际使用情况动态调整各节目的预约播出时间。请求预约装置300包括资源调度器310、管理器320,和资源统计330。管理器320从资源统计330检索数据并且更新资源调度器310和资源统计330。资源统计330负责从资源200统计资源的占用状况,并把统计信息反馈给管理器,包含统计器331和预约冲突触发器332。资源调度器310包含枚举请求311、分拆请求312、请求重排序313、请求资源匹配314。资源调度器310根据管理器320提供的时间资源占用情况以及节目列表100,对节目列表100的节目进行预约播出时间,并把预约播出时间的信息反馈给管理器320。
根据附图3,其中更详细地示出了资源调度器310的模块图。包含枚举请求311,对该优先权等级的节目列表的每个节目进行遍历。从中选择节目I,I从1到N逐步递增。
枚举请求311后是分拆请求312,对于节目I,分拆请求312根据节目I的播出次数m以及I的播出时间长度t,把I请求分拆为I1到Im,m为节目I的播出次数。
原来的节目列表中的节目经分拆后变成更多的播出请求,构成节目队列。请求重排序313根据分拆后的节目队列以及空闲时间片,对节目队列中的播出请求进行重新排序,尽力保证节目播出机会的公平,同时使同一节目的每次播出在一个时间段内分布均匀而且离散,散布在空闲时间片内。在此基础上,提高空闲时间片资源的有效利用率。影响排序结果的是空闲时间片的分布状态,以及每个节目的播出时间长度t、节目之间的关系及节目是否允许等待的特性,其中,两个节目间的播出关系有连续播出和隔断播出两种,只需要两个节目其中的一个用关系码指明与另一个节目的关系就可以,不需要配对指定。对于具备隔断关系的两个节目,在重排序后要保证两个节目预约的播出时间是被其他节目预约的播出时间隔开的,同样,对于具备连续关系的两个节目,在重排序后保证两个节目预约的播出时间是连续的,没有被其他节目预约的时间资源隔离开。如果节目播出不允许等待,则表示在本次时间周期内,该节目必须预约播出时间,无论是否还有空闲时间。而如果节目播出允许等待,则表示如果本次时间周期内,空闲时间不能满足全部节目播放的需求时,则在本次时间周期内可以不对该节目预约播出时间,留待下个时间周期内预约。
节目队列内的所有播出请求经请求重排序313进行排序后,进入到请求资源匹配器314,对每个播出请求的状态码进行设置,同时标记已预约的时间资源。播出请求的状态码包括:预约状态码、等待状态码、播出时间长度码、关系状态码、节目播出次数码。如果该播出请求预约播出时间资源成功,则预约状态码为1,否则为0,播出时间长度码指该播出请求每次的播出时间长度,节目播出次数码指该节目需求播出的次数,也就是在该时间周期内,与该节目需要播出的次数,在该时间周期内,随着播出请求的播出,由该节目拆分的所有播出请求的节目播出次数码随着递减,节目播出次数码实时动态反映本次时间周期内节目的实际播出情况。
由于要使在本次时间周期内资源利用率最高是基本目标,然后是分布均匀,最后是满足节目之间的播出关系需求。因此,在请求重排序时分步实现。
第一步,就是节目怎样排序能够保证时间资源剩余空闲最少,这里的空闲时间资源为可用资源。如果节目队列所有播出请求的需求总量要大于空闲时间资源总量,就是要从N个播出请求中任取若干个预约播出时间资源,使得时间资源剩余空闲最少,即首先要找到一个最优方案,在空闲时间资源容量范围内,它的被播出请求预约的总量最大。例如:空闲时间资源总量为10,播出请求数为3,第一个播出请求的播出时间长度为4,第二个播出请求的播出时间长度为8,第三个播出请求的播出时间长度为5。要寻找这样一个最优方案,利用分支定界算法求解,首先要将问题的解空间组织成一棵树,参照图4。对于每一个播出请求,只有预约播出时间资源和不预约播出时间资源两种可能,本发明用结点的两个子结点分别表示这两种可能,规定左子结点表示给相应的播出请求预约播出时间资源,右子结点表示不给相应的播出请求预约播出时间资源。树中结点左上角的数字为该结点对应的权值。例如A的左子结点B表示将给第1个播出请求预约时间资源,B的权值4表示在结点B处,空闲时间资源中已被播出请求预约的容量之和为4;而A的右子结点C表示第1个播出请求不被预约播出时间资源,C的权值0则表示在结点C处,空闲时间资源中已被播出请求预约的容量之和为0。同样,D、F都表示将第2个播出请求预约播出时间资源,D的权值12表示在结点D处,空闲时间资源中已被播出请求预约的容量之和为12,……这样,解空间树中每一条从根结点到叶子结点的路径就表示一种可能的时间资源预约方案。
在搜索过程中,设置变量best来保存当前的最优预约值。搜索从根结点A开始,A是当前的扩展结点,此时活结点表中只有一个元素-1(标记本层尾部),best=0。按照分支定界算法的搜索策略,首先产生当前扩展结点A的子结点B和C;其次,在产生结点B和C的过程中,根据一定的条件(限界函数),抛弃不可能产生可行解(或最优解)的结点;再次,将剩下的A的子结点加入活结点表;最后,从当前的活结点表中取出下一个活结点作为新的扩展结点。如此重复,直到活结点表为空。
令X为解空间树第i层的一个结点,best为当前的最优预约值,yuyue为当前预约容量,即当前所有已预约资源的播出请求的播出时间长度之和。以X为根的子树中没有叶结点的预约值会超过yuyue+r,其中
为剩余播出请求的播出时间长度之和。因此,当yuyue+r≤best时,没有必要去搜索X的右子树。
基于此,建立算法程序如下:
1、输入基本数据,包括可用空间的容量、节目队列中每个播出请求的播出时间长度;
2、对节目队列中的播出请求通过链队列方式建立活结点表;
3、基本变量初始化;
4、搜索解空间树。
其中,第4步需要进一步求精。While true do{检查左子结点}if左子结点的权值<=可用资源容量then
if当前预约容量>最优预约值(best)then
best=当前预约容量
endif
if不是叶子结点then
将左子结点加入活结点表中
endif{检查右子结点}
if可以有一个更好的叶子结点then
将右子结点加入活结点表中
endifendif
从当前活结点表中取下一个结点作为新的扩展结点
if到达层的尾部then
if活结点表为空then
输出问题的解
结束对解空间树的搜索
endif
添加尾部标记
从当前活结点表中取下一个结点作为新的扩展结点
产生新的层号i
产生新的r(剩余播出请求的播出时间长度之和)
endifend{while}记录有效路径的每一步的播出请求,就是满足资源利用率最大的播出请求组合。
第二步,对于第一步中已经选择的播出请求组合,这里需要考虑空闲时间资源的分片连续情况进一步细化。在第一步中对时间资源的考虑只是简单的可用资源,认为是连续的,而实际情况下,由于高等级优先权的请求已经先期对时间资源预约,而且其预约的时间资源并不保证连续。因此,可用资源即空闲资源被分成了多个不连续块。这里考虑所有广告播出必须连续,不能部分播出或分段播出,因此,播出请求需求的播出时间长度的时间片资源是必须连续的时间,不能由多块时间资源碎片拼接起来。因此,需要对多个不连续的空闲时间偏资源分别重复第一步的最大收益分支界定算法,对第一步产生的播出请求组合进行重分组,即对可用资源的每一连续空闲时间片重复第一步的算法,只是,第一步的可用资源这里变成了可用连续资源,第一步的节目队列这里变成了第一步生成的播出请求组合的子集,而且,针对不同的连续空闲时间片,有不同的播出请求序列,也就是播出请求组合的不同的子集,且不同子集之间没有交集。
第三步,经过前面两步过程,产生对应多个连续空闲时间片的多个播出请求序列,但这些序列内的播出请求到现在还没有次序要求。为满足同一节目在一个时间段内的多次播出均匀分布,以及节目之间的连续、隔断播出关系,需要确定不同播出请求的具体次序。对于均匀分布的要求,可以通过让同一节目的每次播出请求等间距来实现,这里的每次播出请求是针对全部单元请求序列的,但每个播出请求的位置调整是不能超越该播出请求本身所在的播出请求序列的。然后根据节目之间的播出关系,对播出请求的播出次序进一步调整,前提也是不超越播出请求所在的播出请求序列。
至此,通过基于最大收益分支界定算法对播出请求的重排序,实现了空闲时间资源利用率最大化,满足了节目播出均匀分布,以及节目之间具有播出关系的要求。
本发明可以应用于交通领域的乘客信息服务系统,结合运营信息的播出,利用空闲时间播出广告媒体。参照图5,该系统是轨道交通的乘客信息服务系统,包括运营中心以及媒体播出终端。该系统的特点是运营信息播出是前提,在此基础上,利用媒体播出终端的空闲时间播出其他媒体内容,如广告媒体,公益媒体等,而其运营信息的特征又是随机的,不可预测的。其中,紧急运营信息的内容是第一优先权的节目,运营信息的内容是第二优先权的节目,广告媒体是第三优先权的节目,公益媒体是垫片优先权的节目。针对每一个解码器终端,利用本发明,可以在满足运营信息播出的前提下,最大化利用运营信息播出空闲时间片,创造经济效益。
本领域的技术人员可以理解,在不偏离本发明的宗旨或必要特征的前提下可以通过其它特定形式实现本发明。因而本描述在总体上被认为是说明性的和非限制性的。本发明的保护范围由本发明的权利要求书规定,在其描述的含义和范围内的所有修改均被包括其中。
Claims (8)
1.一种动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,包括有一媒体服务器、以及至少一解码器,均经由一宽带网络连结,每一解码器包括有一媒体播放机制用以控制并播出多媒体节目;所述的媒体服务器,能针对不同终端分别建立不同的媒体播出表,并经由网络将该媒体播出表及其对应的媒体内容分别传送至对应的解码器;其中,每一媒体播出表包括有一节目清单及一播放清单,该节目清单定义有多个多媒体节目,该播放清单定义多个待播节目的优先权以及播出时机、播出次数,优先权等级至少有三个等级,第一优先权等级、第二优先权等级、第三优先权等级;播出时机包括指定时间点、指定时段、指定播出事件后,播出次数至少为一,其中:
第一优先权等级节目:该节目具有最高的优先权等级,该节目立即播出或在指定时间无延迟播出,用于紧急信息播出;
第二优先权等级节目:该节目具有第二高的优先权等级,该节目在指定时间播出,允许小范围内的延迟,用于运营信息或其他服务信息播出;
第三优先权等级节目:该节目具有第三高的优先权等级,该节目在第一及第二优先权等级节目的播出空闲时间片播出,允许较大范围内的延迟,用于广告信息播出;
垫片等级节目:该节目具有最低的优先权等级,该节目在第一、第二及第三优先权等级节目的播出空闲时间片播出,而且,该节目允许部分播出;
所述的解码器,通过网络接收并存储播放清单,同时实时或提前接收该播放清单中对应的媒体内容。
2.根据权利要求1所述的动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,其特征在于:依据该播放清单中节目的优先权等级播放多媒体节目,较高等级优先权节目可以覆盖较低等级优先权节目的播出,对于同一优先权等级的节目,如为第一或第二优先权等级,则按照先来先服务的原则顺序播出,如果为第三及垫片优先权等级的节目,则应在空闲时间片内分散、均匀播出。
3.根据权利要求1所述的动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,其特征在于:所述的解码器是以较晚接收的播放清单取代已有的播放清单。
4.根据权利要求1所述的动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,其特征在于:所述的解码器根据播放清单动态生成预约播出表,解码器的实际节目播出根据预约播出表。
5.根据权利要求1所述的动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,其特征在于:不同的节目之间播出次序具有相互关系,包括连续播出和隔断播出,通过播放清单中节目的关系码体现。
6.根据权利要求4所述的动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,其特征在于:包括所述的解码器周期性地动态生成预约播出表的过程,该过程首先对优先权等级顺序从高到低遍历,然后,生成不同优先权等级的节目列表。
7.根据权利要求6所述的动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,其特征在于:解码器针对各优先权等级的节目列表,具备一个播出请求预约装置,对第一、第二优先权等级的节目列表,首先按照先来先服务的策略生成初步预约播出表,该初步预约播出表含有多个播出空闲时间片,对于第三及垫片优先权等级的节目列表,其播出请求预约装置包括一个时间资源调度器,该时间资源调度器根据时间资源的占用情况为该节目列表的每个播出请求预约播出时间;
所述的时间资源调度器,包括枚举请求装置,对该节目列表的每个节目进行遍历;
包括分拆请求装置,对该节目列表内的每个节目,根据其播出次数、播出长度、播出时段,具体分拆为多个播出请求,生成一个节目队列;
包括请求重排序装置,当节目被分拆为多个播出请求后,针对初步预约播出表产生的多个播出空闲时间片,对该节目队列中的播出请求进行重新排序,重新排序采用多次的最大收益分支界定算法,保证最大化空闲时间片利用率,同时,综合考虑同一个节目播出的均匀分布以及不同节目播出请求间的相互关系;
包括请求资源匹配器,对节目队列中的播出请求与预约的时间资源进行匹配标记,并生成预约播出表。
8.根据权利要求7所述的动态预约调度媒体播控系统资源分配方法,其特征在于:所述的播出请求预约装置,其中还包括一个管理器,该管理器根据一或多个播出请求状态变量动态更新多个播出请求的状态,该状态变量包括播出请求是否获得了播出机会,以及获得播出机会的播出请求是否正常播出或被其它播出请求剥夺了播出机会。
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