update compression slides with german terminology
- add lead slide "Kompression" - rename to "Verlustfrei vs. Verlustbehaftet" - rename to "Verlustfrei: Lauflängenkodierung (RLE)" - merge duplicate lossy slides into "Verlustbehaftet: Der Trick" - add hexed.it QR code and link
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@@ -99,20 +99,20 @@ Hochschule der Medien Stuttgart
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# WTF!? – Auflösung
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# What the HEX-Code
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89 50 4E 47 ...
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```
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| Hex | Dezimal | ASCII |
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|-----|---------|-------|
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| `89` | 137 | ✗ (> 127, nicht druckbar) |
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| `50` | 80 | **P** |
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| `4E` | 78 | **N** |
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| `47` | 71 | **G** |
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| Binär | Hex | Dez | ASCII |
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|-------|-----|-----|-------|
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| `1000 1001` | `89` | 137 | ✗ (> 127) |
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| `0101 0000` | `50` | 80 | **P** |
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| `0100 1110` | `4E` | 78 | **N** |
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| `0100 0111` | `47` | 71 | **G** |
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→ **PNG**-Signatur! (Das `89` markiert: "Ich bin binär, kein Text!")
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@@ -559,20 +559,32 @@ Chaos: Verschiedene Standards für verschiedene Sprachen
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# Unicode: Ein Standard für alle
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**Unicode (1991):**
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Jedes Schriftsystem der Welt
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**Unicode (1991):** Jedes Schriftsystem der Welt
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**>150.000 Zeichen:**
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* Latein, Kyrillisch, Arabisch, Chinesisch, Japanisch...
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* Mathematische Symbole, Emoji, historische Schriften
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* **UTF-8:** Variable Länge (1-4 Bytes pro Zeichen)
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- Latein, Kyrillisch, Arabisch, Chinesisch, Japanisch...
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- Mathematische Symbole, Emoji, historische Schriften
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**UTF-8:** Variable Länge (1-4 Bytes pro Zeichen)
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- **Zeichen 0-127: identisch mit ASCII** (Abwärtskompatibilität!)
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- Umlaute: 2 Bytes · CJK: 3 Bytes · Emoji: 4 Bytes
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Unicode Consortium: Non-Profit seit 1991
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Aktuell: Unicode 16.0 (2024)
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UTF-8 = Unicode Transformation Format, 8-bit
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ASCII-kompatibel: "A" = 1 Byte (rückwärtskompatibel)
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Umlaute: "ä" = 2 Bytes, Chinesisch: 3 Bytes, Emoji: 4 Bytes
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WICHTIG für Kontext zur ASCII-Folie:
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- Die ersten 128 Zeichen in UTF-8 sind EXAKT ASCII
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- Deshalb funktioniert alter ASCII-Code noch heute
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- UTF-8 ist der Grund, warum ASCII nie verschwinden wird
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- "A" in ASCII = "A" in UTF-8 = 0x41 = 65 dezimal
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Byte-Längen:
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- ASCII-Zeichen (0-127): 1 Byte
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- Umlaute, diakritische Zeichen: 2 Bytes
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- Chinesisch, Japanisch, Koreanisch: 3 Bytes
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- Emoji, seltene Zeichen: 4 Bytes
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@@ -728,6 +740,8 @@ Windows vertraut der Endung, aber "file" (Linux) liest Magic Number
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# Hands-On: WTF Files
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**Aufgabe (30 Min):**
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@@ -739,7 +753,7 @@ Windows vertraut der Endung, aber "file" (Linux) liest Magic Number
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4. Identifiziere Format (Magic Number)
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5. Benenne um und öffne
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**Tools:** hexed.it (online), HxD, Hex Fiend, Bless
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**Tools:** [hexed.it](https://hexed.it) (online), HxD, Hex Fiend, Bless
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Praktische Phase: Studierende arbeiten selbst
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@@ -888,6 +902,13 @@ KOMPRESSION nutzt beide Achsen:
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<!-- _class: lead -->
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# Kompression
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## Weniger Daten, gleiche(?) Information
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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@@ -903,96 +924,67 @@ Visualisierung der beiden Philosophien
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<!-- _class: klausur -->
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<!-- _footer: '' -->
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# Kompression: Zwei Philosophien
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# Verlustfrei vs. Verlustbehaftet
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| | Lossless | Lossy |
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| | Verlustfrei (Lossless) | Verlustbehaftet (Lossy) |
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| **Prinzip** | Redundanz entfernen | Irrelevanz entfernen |
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| **Reversibel** | Ja (bitgenau) | Nein |
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| **Kompression** | 30-50% | 80-99% |
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| **Algorithmen** | RLE, Huffman, LZW, DEFLATE | DCT, Psychoakustik |
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| **Prinzip** | **Redundanz** entfernen | **Irrelevanz** entfernen |
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| **Reversibel** | Ja (Original wiederherstellbar) | Nein (Daten unwiederbringlich weg) |
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| **Reduktion** | 30-50% | 80-99% |
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| **Formate** | ZIP, PNG, FLAC, GIF | JPEG, MP3, H.264/H.265 |
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**Lossless:** ZIP, PNG, FLAC, GIF
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**Lossy:** JPEG, MP3, AAC, H.264, H.265, AV1
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**Entscheidung:** Archiv/Code → Lossless, Medien → Lossy
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**Faustregel:** Code/Archiv → verlustfrei · Medien → verlustbehaftet
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REDUNDANZ: Wiederholende Muster (z.B. "AAAA" → "4A")
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REDUNDANZ: Wiederholende Muster kompakter darstellen (z.B. "AAAA" → "4×A")
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IRRELEVANZ: Für Menschen nicht wahrnehmbar (Psychoakustik, Psychovisuell)
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LOSSLESS-ALGORITHMEN:
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- RLE (Run-Length Encoding): Wiederholungen zählen
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- Huffman: Häufige Zeichen = kurze Codes
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- LZW: Wörterbuch aufbauen (GIF, TIFF)
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- DEFLATE: Huffman + LZ77 (ZIP, PNG, gzip)
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LOSSY-ALGORITHMEN:
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- DCT (Discrete Cosine Transform): Frequenzanalyse (JPEG, MP3)
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- Psychoakustik: Maskierungseffekte nutzen (MP3, AAC)
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- Bewegungskompensation: Nur Differenzen speichern (H.264, H.265)
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PRÜFUNGSRELEVANT: Unterschied Redundanz vs. Irrelevanz, Beispiele für beide Kategorien
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KLAUSURRELEVANT:
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- Verlustfrei = Original 1:1 wiederherstellbar
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- Verlustbehaftet = Information geht verloren, aber kaum wahrnehmbar
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- Redundanz vs. Irrelevanz ist der Kernunterschied!
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-->
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# Lossless: Run-Length Encoding
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## Lauflängenkodierung
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# Verlustfrei: Lauflängenkodierung (RLE)
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**Original:**
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```
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AAAAABBBCCCCCCCC
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```
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**Original:** `AAAAABBBCCCCCCCC` (16 Zeichen)
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**Komprimiert:**
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```
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5A 3B 8C
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```
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**Komprimiert:** `5A3B8C` (6 Zeichen) → **62% kleiner**
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**Ersparnis:** 16 → 6 Zeichen (62% Reduktion)
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**Prinzip:** Wiederholungen zählen statt wiederholen
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RLE = Run-Length Encoding = Lauflängenkodierung
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Simplest Compression Algorithm
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Gut für repetitive Daten (Fax, simple Grafiken)
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Schlecht für chaotische Daten (Fotos, Audio)
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Einfachster Kompressionsalgorithmus
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Gut für: Fax, einfache Grafiken, Icons
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Schlecht für: Fotos, Audio (zu chaotisch)
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# Lossy: Der Trick
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# Verlustbehaftet: Der Trick
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**Kernidee:** Wirf weg, was der Mensch eh nicht wahrnimmt
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**Kernidee:** Entferne, was Menschen nicht wahrnehmen
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**JPEG:** Schwächen des Auges
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* Helligkeit besser als Farbe wahrgenommen
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* Große Flächen besser als feine Details
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* **→ Psychovisuell**
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| Format | Nutzt Schwächen von... | Fachbegriff |
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|--------|------------------------|-------------|
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| **JPEG** | Auge (Farbe < Helligkeit) | Psychovisuell |
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| **MP3** | Ohr (Maskierungseffekte) | Psychoakustik |
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Auditory Masking: Lauter 1000 Hz-Ton → leise 950 Hz unhörbar
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Visuelle Masking: Starker Kontrast überstrahlt Details
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Kompression = Modell der menschlichen Wahrnehmung
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# Lossy: Der Trick
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**Kernidee:** Wirf weg, was der Mensch eh nicht wahrnimmt
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**JPEG:** Schwächen des Auges
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- Helligkeit besser als Farbe wahrgenommen
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PSYCHOVISUELL (JPEG):
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- Auge nimmt Helligkeit besser wahr als Farbe
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- Große Flächen besser als feine Details
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- **→ Psychovisuell**
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- Daher: Farbinformation stärker komprimiert
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**MP3:** Schwächen des Ohrs
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* Mittlere Frequenzen besser als hohe/tiefe
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* Laute Töne "maskieren" leise Töne
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* **→ Psychoakustik**
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PSYCHOAKUSTIK (MP3):
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- Mittlere Frequenzen besser als hohe/tiefe
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- Laute Töne "maskieren" leise Töne in der Nähe
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- Auditory Masking: Lauter 1000 Hz-Ton → leise 950 Hz unhörbar
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Auditory Masking: Lauter 1000 Hz-Ton → leise 950 Hz unhörbar
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Visuelle Masking: Starker Kontrast überstrahlt Details
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Kompression = Modell der menschlichen Wahrnehmung
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KERNKONZEPT: Kompression = Modell der menschlichen Wahrnehmung
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BIN
courses/223015b/slides/assets/qr/hexed-it.png
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BIN
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