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基于FPGA的H.264可变块运动估计算法的优化及实现
1
作者 李雨 龚龙庆 赵海婷 《微电子学与计算机》 2024年第6期11-19,共9页
可变块运动估计算法(Variable Block Size Motion Estimation,VBSME)是H.264标准中重要的组成部分。它不仅计算量大,而且耗时长。为了减少运动估计时间和计算量,本文采用硬件实现的方式,并提出了一种利用绝对差值和(Sum of Absolute Dif... 可变块运动估计算法(Variable Block Size Motion Estimation,VBSME)是H.264标准中重要的组成部分。它不仅计算量大,而且耗时长。为了减少运动估计时间和计算量,本文采用硬件实现的方式,并提出了一种利用绝对差值和(Sum of Absolute Differences,SAD)计算的树状结构进行数据重用的方案。该方案使得各单元间的数据流向明确,结构更简单。同时,本文还考虑到了帧间模式决策(Mode Decision,MD)和SAD计算可以并行计算的可行性,设计了相应的并行流水线结构。利用Xilinx xc7v585tffg1761-1开发板进行了仿真验证。结果表明,该方案可以一次性处理输入的256个像素数据,提高了实时性,并且达到了100%的数据利用率。此外,该方案支持最大分辨率为1920×1080,帧率为60帧/s,并具备低编码延时,满足了绝大多数场合的实时性要求。 展开更多
关键词 h.264 可变块运动估计 FPGA
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基于申威SIMD指令的H.264编码优化 被引量：2
2
作者 黄朴 刘世巍 +1 位作者 张昊 王聪 《现代电子技术》 北大核心 2024年第6期49-54,共6页
国产化申威处理器出现较晚,其在多媒体领域中的性能还不突出,同时通用处理器中的单指令流多数据流(SIMD)因能有效提升并行处理能力而受到处理器厂商的青睐。为提高国产化自主平台申威架构的多媒体处理能力,结合申威架构Core3B体系的SIM... 国产化申威处理器出现较晚,其在多媒体领域中的性能还不突出,同时通用处理器中的单指令流多数据流(SIMD)因能有效提升并行处理能力而受到处理器厂商的青睐。为提高国产化自主平台申威架构的多媒体处理能力,结合申威架构Core3B体系的SIMD指令系统,提出一种基于申威架构的SIMD指令集H.264编码优化方法。结合申威处理器的并行结构特点,利用申威适配的Perf、Top指令等系统性能分析工具,采集两种主流视频分辨率下与编码性能强相关的高频热点函数,详细分析其程序并行化可行性,采用手工嵌入申威SIMD和访存扩展等汇编指令进行细粒度优化。实验结果表明,该方法在申威架构下的H.264平均编码性能提升了约30%。相应工作成果已推送到申威社区,增强了基于申威处理器的国产计算机在桌面多媒体应用领域的工作体验。 展开更多
关键词 单指令流多数据流 h.264标准 申威处理器 热点函数 程序并行化 细粒度
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基于威焱831平台的H.264视频解码优化 被引量：1
3
作者 王聪 张昊 +1 位作者 刘世巍 黄朴 《现代电子技术》 北大核心 2024年第10期86-90,共5页
为提高威焱831平台的多媒体处理能力,解决H.264解码器解码效率低的问题,在提出SIMD指令级优化方法的同时,提出一种面向帧拷贝的优化方法。通过分析开源软件FFmpeg中H.264解码器的并行化特性,使用威焱平台性能分析工具解析影响视频解码... 为提高威焱831平台的多媒体处理能力,解决H.264解码器解码效率低的问题,在提出SIMD指令级优化方法的同时,提出一种面向帧拷贝的优化方法。通过分析开源软件FFmpeg中H.264解码器的并行化特性,使用威焱平台性能分析工具解析影响视频解码性能的热点函数。采用手工嵌入SIMD汇编指令的方式对关键模块热点函数进行优化,通过FFmpeg源码编译过程链接汇编实现的内存操作函数memcpy提升内存拷贝速度。实验结果表明,威焱831平台视频解码的平均性能提高26%,推动了威焱831处理器在多媒体应用领域的发展。 展开更多
关键词 威焱831平台 SIMD h.264解码器 FFMPEG 热点函数 解码效率
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基于纹理特征的H.264/AVC顽健视频水印算法 被引量：22
4
作者 张维纬 张茹 +2 位作者 刘建毅 钮心忻 杨义先 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期82-89,共8页
在分析现有视频水印算法的基础上,结合H.264压缩编码标准的特性,提出了一种新的基于纹理特征的视频顽健水印算法。算法先对当前帧4×4块进行整数离散余弦变换,判断其是否是纹理块,再采用能量差的方式自适应选择系数嵌入水印。实验... 在分析现有视频水印算法的基础上,结合H.264压缩编码标准的特性,提出了一种新的基于纹理特征的视频顽健水印算法。算法先对当前帧4×4块进行整数离散余弦变换,判断其是否是纹理块,再采用能量差的方式自适应选择系数嵌入水印。实验结果表明,该算法对视频质量和码率的影响较小,并且能有效抵抗高斯噪声、低通滤波、重编码等常见的视频水印攻击。 展开更多
关键词 视频顽健水印 能量差 h.264/AVC 纹理特征
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一种基于H.264/AVC的视频可逆脆弱水印算法 被引量：12
5
作者 张维纬 张茹 +3 位作者 刘建毅 伍淳华 钮心忻 杨义先 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期106-112,共7页
结合H.264压缩编码标准的特性,该文提出一种新的基于H.264/AVC的视频可逆脆弱水印算法。算法先计算当前宏块预测残差块量化的离散余弦变换(DCT)系数的哈希值生成认证码,再把认证码作为水印信息嵌入到下一个相邻宏块活性最大的4′4块的... 结合H.264压缩编码标准的特性,该文提出一种新的基于H.264/AVC的视频可逆脆弱水印算法。算法先计算当前宏块预测残差块量化的离散余弦变换(DCT)系数的哈希值生成认证码,再把认证码作为水印信息嵌入到下一个相邻宏块活性最大的4′4块的最后一个非零量化DCT系数中。在解码端,通过比较认证码和提取的水印信息进行视频数据完整性的认证。实验结果表明,该算法对视频质量和码率的影响较小,并且能对认证通过的视频数据进行还原和对认证失败的视频Ⅰ帧遭篡改区域进行有效的定位。 展开更多
关键词 视频水印 脆弱水印 可逆水印 h 264 视频认证
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基于H.264视频编码的运动估计算法优化 被引量：30
6
作者 吴晓军 白世军 卢文涛 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2541-2545,共5页
运动估计是视频压缩中最重要的环节.H.264编码器由于采用了高精度运动矢量,计算量迅速增长,运动估计消耗整个编码时间80%左右.本文在分析UMHexagonS算法的基础上,分别对UMHexagonS算法中搜索窗口大小的选择、大六边形搜索和小六边形(小... 运动估计是视频压缩中最重要的环节.H.264编码器由于采用了高精度运动矢量,计算量迅速增长,运动估计消耗整个编码时间80%左右.本文在分析UMHexagonS算法的基础上,分别对UMHexagonS算法中搜索窗口大小的选择、大六边形搜索和小六边形(小钻石)搜索模式三方面做了优化,在保持了原有图象质量的情况下有效的节省了运动估计时间.通过对各种测试序列的实验证明,优化后的算法与UMHexagonS算法相比,在重建图象质量和码率接近的情况下,运动估计时间平均节省了18.292%,降低了算法的复杂度,提高了编码器的实时性. 展开更多
关键词 运动估计 动态搜索窗口 UMhEXAGONS h.264
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基于H.264低比特率视频流的半脆弱盲水印算法实现 被引量：20
7
作者 曹华 周敬利 +1 位作者 余胜生 苏曙光 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期40-44,共5页
本文提出一种基于H·264低比特率视频流的半脆弱盲水印方法,通过在H·264特有的的帧内预测和运动向量预测中分别嵌入鲁棒水印和脆弱水印,达到版权保护和内容完整性认证的双重目的.通过在嵌入强度和预测模式选择的拉格朗日乘子... 本文提出一种基于H·264低比特率视频流的半脆弱盲水印方法,通过在H·264特有的的帧内预测和运动向量预测中分别嵌入鲁棒水印和脆弱水印,达到版权保护和内容完整性认证的双重目的.通过在嵌入强度和预测模式选择的拉格朗日乘子中引入H·264量化因子,增强了水印对重量化编码的抵抗力,取得更好的率失真平衡,减小水印嵌入对视频流比特率的影响.该算法可以实现水印的快速嵌入提取,满足视频实时处理的要求,实验结果证明了该算法的有效性. 展开更多
关键词 半脆弱盲水印 h.264 低比特率 拉格朗日函数
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基于H.264/AVC的视频信息隐藏算法 被引量：34
8
作者 胡洋 张春田 苏育挺 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期690-694,共5页
在H.264/AVC的帧内预测环节,调制H.264/AVC编码中I帧4×4亮度块的帧内预测模式实现信息隐藏.这种调制基于该模式与待隐藏比特之间的映射规则进行.宿主4×4块的具体位置由各块自身特点结合密钥所指定的嵌入位置模板确定.信息的... 在H.264/AVC的帧内预测环节,调制H.264/AVC编码中I帧4×4亮度块的帧内预测模式实现信息隐藏.这种调制基于该模式与待隐藏比特之间的映射规则进行.宿主4×4块的具体位置由各块自身特点结合密钥所指定的嵌入位置模板确定.信息的提取过程不需要原始视频内容,也不需完全解码,而只要对码流中的帧内预测模式进行解码即可. 展开更多
关键词 信息隐藏 h.264/AVC 帧内预测模式 映射 位置模板
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一种基于自相关法的H.264/AVC高效帧内预测算法 被引量：24
9
作者 贾克斌 谢晶 方晟 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期152-154,113,共4页
H.264/AVC是最新的视频压缩标准,具有极高的压缩率,但由于编码时间较长,无法达到实时应用的要求.本文提出了一种新的基于自相关法的高效帧内预测算法.该算法在进行帧内预测之前先对宏块预判,从两种预测模式中选择一种,从而减少了算法的... H.264/AVC是最新的视频压缩标准,具有极高的压缩率,但由于编码时间较长,无法达到实时应用的要求.本文提出了一种新的基于自相关法的高效帧内预测算法.该算法在进行帧内预测之前先对宏块预判,从两种预测模式中选择一种,从而减少了算法的复杂度.实验结果表明,本文提出的算法在码率只有少许增加的情况下,速度平均提高了26.9%,SNR值基本维持不变. 展开更多
关键词 h.264/AVC 帧内预测 直方图 自相关
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H.264视频编码新标准及性能分析 被引量：34
10
作者 王嵩 薛全 +1 位作者 张颖 陈建乐 《电视技术》 北大核心 2003年第6期25-27,共3页
重点介绍了视频编码新标准H.264/MPEG4-10AVC的关键技术,并用该标准与H.262,H.263,MPEG-4等标准在性能上进行了分析比较。
关键词 h.264标准 视频编码 MPEG4-10标准 视频压缩
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基于相关性异常的H.264/AVC视频运动矢量隐写分析算法 被引量：10
11
作者 王丽娜 王旻杰 +1 位作者 翟黎明 任延珍 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1457-1464,共8页
视频隐写分析是信息隐藏领域一个重要的研究方面,如何在格式复杂的压缩码流中搜寻运动矢量(Motion Vector,MV)中所留下的隐藏痕迹并设计隐写分析方法成为当前的研究热点之一.视频中成像设备和拍摄对象都具有运动相似性,使得H.264视频中... 视频隐写分析是信息隐藏领域一个重要的研究方面,如何在格式复杂的压缩码流中搜寻运动矢量(Motion Vector,MV)中所留下的隐藏痕迹并设计隐写分析方法成为当前的研究热点之一.视频中成像设备和拍摄对象都具有运动相似性,使得H.264视频中基于块的运动估计所生成的MV存在较强的邻域相关性,隐秘信息的嵌入将迫使MV相关性出现统计异常.本文提出了一种基于共生频率异常的MV相关性度量方法,并在此基础之上结合H.264中与MV有关的编码技术,设计了基于相关性异常的H.264视频MV隐写分析算法.在隐写分析检测和性能测试中表明,本文提出的方法能够针对H.264视频MV隐藏实现有效检测,具有检测率高、检测速度快的特点. 展开更多
关键词 隐写分析 h.264 运动矢量 共生矩阵 相关性异常
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一种面向H.264/AVC的快速帧内预测选择算法 被引量：13
12
作者 孟庆磊 姚春莲 +1 位作者 宋建斌 李炜 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期219-223,共5页
为提高I帧的编码效率,最新的视频压缩编码标准H.264/AVC,在空间域上从多个方向进行多种模式的帧内预测,并使用率失真优化算法选择最佳模式,算法复杂度很高.为此,提出了一种快速的帧内预测算法.针对亮度块的模式选择过程,提出了基于图像... 为提高I帧的编码效率,最新的视频压缩编码标准H.264/AVC,在空间域上从多个方向进行多种模式的帧内预测,并使用率失真优化算法选择最佳模式,算法复杂度很高.为此,提出了一种快速的帧内预测算法.针对亮度块的模式选择过程,提出了基于图像熵值和滑动窗口机制自适应地调整熵值阈值的方法对宏块模式进行预判;针对亮度模式中多个预测方向的选择,充分利用中间结果,预先排除一些可能性小的预测方向;在亮度块和色度块相结合的率失真统计中,改变算法结构,预先计算色度块最佳模式.实验结果表明,算法在不降低图像质量的基础上,编码速度平均提高76%,码率平均增加2.6%. 展开更多
关键词 h.264/AVC 帧内预测 图像熵 预测模式 相关性
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一种并行结构的H.264帧内预测器 被引量：9
13
作者 刘凌志 路奇 +1 位作者 戎蒙恬 郑世宝 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期54-58,共5页
提出了一种基于可重构设计的并行结构的H.264帧内预测器.在分析17种帧内预测值求解算法的基础上,利用其运算上的相似性,将所有运算单元集中到一个运算单元中.该运算单元可根据预测模式的不同对输入的数据安排相应的运算模块及数据通路,... 提出了一种基于可重构设计的并行结构的H.264帧内预测器.在分析17种帧内预测值求解算法的基础上,利用其运算上的相似性,将所有运算单元集中到一个运算单元中.该运算单元可根据预测模式的不同对输入的数据安排相应的运算模块及数据通路,从而达到资源的最优化利用.在实际应用中,为了达到适时解码,系统同时安排4个并行运算单元以提高处理能力.实验表明,在50.5 MHz时钟时,本结构可以适时处理720×480,30帧/s的图像. 展开更多
关键词 帧内预测器 h.264 可重构 并行结构
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基于脆弱水印的H.264视频完整性认证方案 被引量：15
14
作者 王美华 裴庆祺 范科峰 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期823-827,848,共6页
为了解决低码率视频完整性认证问题,提出了一种基于脆弱水印的视频认证方案.在H.264视频编码时,首先根据I帧DCT低频量化系数关系生成认证码,然后以水印的形式把认证码嵌入到I帧DCT高频量化系数中;在视频解码阶段进行认证,水印提取不需... 为了解决低码率视频完整性认证问题,提出了一种基于脆弱水印的视频认证方案.在H.264视频编码时,首先根据I帧DCT低频量化系数关系生成认证码,然后以水印的形式把认证码嵌入到I帧DCT高频量化系数中;在视频解码阶段进行认证,水印提取不需要原视频作参考.仿真结果表明,所提出的方案具有较小的码率变化和视频失真,保证了方案的有效性. 展开更多
关键词 完整性认证 视频认证 脆弱水印 h.264
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一种用于H.264编解码的新型高效可重构多变换VLSI结构 被引量：7
15
作者 曹伟 洪琪 +4 位作者 侯慧 童家榕 来金梅 闵昊 荆明娥 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期673-677,共5页
H.264/AVC标准采用了4×4整数变换.本文针对4×4正反变换分别提出了两个新的二维直接信号流图.在此基础上,设计了一个支持多变换的可重构高性能二维结构.该结构无需转置寄存器.采用0.18微米CMOS工艺实现了该电路结构.结果表明,... H.264/AVC标准采用了4×4整数变换.本文针对4×4正反变换分别提出了两个新的二维直接信号流图.在此基础上,设计了一个支持多变换的可重构高性能二维结构.该结构无需转置寄存器.采用0.18微米CMOS工艺实现了该电路结构.结果表明,该结构同现有典型结构相比具有更高的效率.同采用三个独立的单一变换结构实现的ASIC相比,可重构结构以较少的效率下降(14.4%)获得了较大的芯片面积节省(61.1%).在100MHz的时钟频率下工作,该电路即可实时处理分辨率为4096×2048、每秒60帧的高质量视频序列. 展开更多
关键词 可重构结构 整数变换 信号流图 h.264
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H.264帧内预测快速算法 被引量：9
16
作者 宋彬 周宁兆 +1 位作者 常义林 罗忠 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期15-18,23,共5页
在研究H．264帧内预测算法的基础上，提出一种新颖实用的自适应帧内预测快速算法．首先，利用前一帧和当前帧对应位置宏块的帧内预测模式进行预测，从而减少当前宏块的预测模式数量，降低编码复杂度；然后根据量化因子。自适应地插入使... 在研究H．264帧内预测算法的基础上，提出一种新颖实用的自适应帧内预测快速算法．首先，利用前一帧和当前帧对应位置宏块的帧内预测模式进行预测，从而减少当前宏块的预测模式数量，降低编码复杂度；然后根据量化因子。自适应地插入使用各种帧内预测模式的修正帧，并改变候选预测块的数量来保证帧内预测快速算法的准确性．实验结果表明，在码率增加小于3％，恢复图像平均峰值信噪比下降不到0．04dB的情况下，使用帧内预测快速算法，编码速度可提高22％～35％，满足实时视频通信的要求．该算法与H．264标准兼容，可用于实际视频通信产品． 展开更多
关键词 视频通信 h.264 帧内预测 空间/时间相关性 量化因子
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利用边缘方向检测实现H.264帧内预测编码的新算法 被引量：6
17
作者 何宜宝 陈再秀 +2 位作者 毕笃彦 马新振 赵鹏 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1126-1131,共6页
提出了一种能够快速实现帧内预测编码的新算法,该算法先利用宏块分割进行宏块边界方向检测,得到图像纹理的方向,只在最可能的几个模式中进行模式选择,从而降低了运算量.对不同的视频测试序列的仿真结果表明,使用该算法后帧内编码时间平... 提出了一种能够快速实现帧内预测编码的新算法,该算法先利用宏块分割进行宏块边界方向检测,得到图像纹理的方向,只在最可能的几个模式中进行模式选择,从而降低了运算量.对不同的视频测试序列的仿真结果表明,使用该算法后帧内编码时间平均可以减少72.64%.同时保持相近的图像压缩质量和码率水平. 展开更多
关键词 h.264 帧内预测 宏块分割 边缘方向检测
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H.264帧间预测模式的快速选择算法 被引量：11
18
作者 宋彬 常义林 李春林 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期697-700,共4页
根据H．264预测帧的编码算法，本文研究了利用图像序列的时／空相关性，正确选择预测编码模式的快速算法，并提出了模式选择参数的自适应更新算法．实验结果表明，与未使用快速模式选择算法相比，在码率增加2％，恢复图像平均PsNR（峰... 根据H．264预测帧的编码算法，本文研究了利用图像序列的时／空相关性，正确选择预测编码模式的快速算法，并提出了模式选择参数的自适应更新算法．实验结果表明，与未使用快速模式选择算法相比，在码率增加2％，恢复图像平均PsNR（峰值信噪比）下降不到0．2dB的情况下，使用快速算法的编码速度提高2～3倍，满足实时视频通信的要求．算法与H．264标准兼容，可用于实际产品． 展开更多
关键词 视频通信 h.264 预测模式 时/空相关性
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基于半脆弱水印的H.264/AVC视频流的内容级认证 被引量：8
19
作者 王小静 杨高波 朱宁波 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第11期71-78,共8页
针对低码率的H.264/AVC视频流,提出了一种基于半脆弱水印的内容级视频认证方案。利用I帧内块组之间能量不变的特点构建基于内容的特征码,并根据DCT系数特点,通过符号编码方式嵌入到幅值较小的DCT系数。为了保持嵌入前后视频流码率的基... 针对低码率的H.264/AVC视频流,提出了一种基于半脆弱水印的内容级视频认证方案。利用I帧内块组之间能量不变的特点构建基于内容的特征码,并根据DCT系数特点,通过符号编码方式嵌入到幅值较小的DCT系数。为了保持嵌入前后视频流码率的基本恒定,引入了误差准则函数。此外,根据P帧中低频AC系数的正负符号统计特性,将帧号嵌入到AC系数。通过对提取出的水印信息和重构的认证码进行比较可实现篡改检测。仿真实验结果验证了本方案的有效性。 展开更多
关键词 视频认证 h.264/AVC 半脆弱水印 符号编码
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H.264中基于先验预测的帧间编码模式选择算法研究 被引量：9
20
作者 干宗良 齐丽娜 朱秀昌 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期1883-1887,共5页
帧间编码的模式选择算法是H.264视频编码器中计算量较大的部分。该文首先简要介绍了H.264帧间多模式编码原理,然后对帧间编码的最佳模式进行统计、分析,提出了一种基于先验预测的帧间编码模式选择快速算法。仿真实验结果表明该文提出的... 帧间编码的模式选择算法是H.264视频编码器中计算量较大的部分。该文首先简要介绍了H.264帧间多模式编码原理,然后对帧间编码的最佳模式进行统计、分析,提出了一种基于先验预测的帧间编码模式选择快速算法。仿真实验结果表明该文提出的快速模式选择策略可以在保证视频编码质量的同时,很大程度上降低编码器的计算复杂度。 展开更多
关键词 h.264 运动估计 模式选择 率失真优化
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