CN101180903A - 用于定位用户设备的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用户识别模块(1-4,2-2)、包括用户识别模块(1-4,2-2)的用户设备(1-2)、以及适于从所述用户设备(1-2)接收位置信息的通信***。该用户识别模块(1-4,2-2)包括用于从用户设备(1-2)电源给模块(1-4,2-2)供电的触点(2-10)。本发明已知用户识别模块(1-4,2-2)包括GPS接收器(1-6,2-4)和天线(1-8,2-6)。
Description
技术领域
本发明涉及通信***,更具体地说,涉及用于在通信***中定位用户设备的模块、用户设备、***和方法。
背景技术
无法使用来自蜂窝网络的信息确定比如GSM(全球移动通信***)用户设备的精确位置。该信息所允许的定位精度仅为在农村地区大约100-300米、在城市地区50-100米。例如,在紧急呼叫的情况下,找出呼叫所来自的准确位置从而能够尽快到该地点救援是至关重要的。如果呼叫是由无法精确定位的移动设备进行的,则救援服务会错失很多关键时间。
GPS(全球定位***)接收器可提供较好的精度,但是它们昂贵且公众不普遍携带和使用它们。GPS接收器在室内和峡谷,比如在两幢高大建筑物之间,不能可靠工作或根本不能工作。
也有与陆地蜂窝网络一起工作的辅助GPS(AGPS)***。AGPS***帮助GPS接收器执行距离测量和位置解答所需的任务。有了来自网络的外部源的辅助,GPS接收器可以比它不受辅助时更迅速高效地工作,因为辅助服务器分担了通常GPS接收器所处理的一组任务。此外,由于在蜂窝网络上传递的辅助信息,AGPS接收器比普通GPS接收器灵敏大约1000倍,因此它也可以用于室内和峡谷。
但是,与上述配置关联的缺点之一是,这些设备也是昂贵的,并且消费者无法广泛获取和使用它们。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种方法和一种用于实现该方法的设备以解决上述问题。本发明的目的由一种方法和配置来实现,其特征在于独立权利要求中所陈述的。本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。
本发明基于以下思想:仅通过***包括卫星定位***接收器(1-6,2-4)和天线(1-8,2-6)的新的用户识别模块,而不对设备本身作任何修改来添加高精度卫星定位***功能到现有的非卫星定位***用户设备。
本发明的方法和配置的优点是,可以更精确地定位用户设备。该定位方法也容易安装于普遍使用的现有的用户设备。本发明的方法和配置也不昂贵。
附图说明
以下将参考附图以优选实施例的方式更详细地描述本发明,在附图中:
图1示出根据本发明及其实施例的带有具备AGPS能力的SIM卡的用户设备;
图2示出根据本发明及其实施例的带有嵌入式AGPS接收器和天线的SIM模块;
图3示出根据本发明及其实施例的用户发起定位请求的信令图;
图4示出根据本发明及其实施例的远程设备发起定位请求的信令图;
图5示出根据本发明及其实施例的远程设备发起定位请求的信令图;和
图6示出根据本发明及其实施例的完全在使用AGPS子***的AGPS-SIM卡中处理的定位请求。
具体实施方式
本发明及其实施例的用户设备可以是任何移动设备,比如2G(代)、2.5G、3G或4G用户设备。它可以是,例如,移动台、蜂窝移动台、通信机或计算机。用户设备和通信***的详细结构和操作与本发明无关,因此仅在对理解本发明有所帮助的程度描述它们。此外,应注意,本发明可以应用于不同种类的定位***和卫星***,并且可以应用于不同种类的通信***和网络,比如固定网络和包交换网络或者二者结合,和/或可以应用于无线数据传输网络,比如移动IP(因特网协议)网络和它的用户设备。
对于本发明及其实施例,SIM(用户识别模块)卡可以被定义为这样的卡,其能够可拆除地***到用户设备中,包含用于用户识别和/或无线电通信加密的数据和/或其它安全相关信息。但是,应注意,根据本发明及其实施例的SIM卡可以是能够识别用户的,但它不必一定要能够识别用户。
在SIM卡中或与SIM卡一起工作的处理器可以例如响应于定位请求发起者的身份,控制对用于用户设备定位的SIM卡存储器或者与SIM卡一起工作的存储器的访问。这种控制可意味着例如防止定位发起者接触到该存储器中的信息。这意味着在一种使用SIM卡的方式中,没有直接访问SIM卡的存储器的途径,尽管可以有这样一种途径。在本发明的一个实施例中,SIM卡可以识别出定位发起者被授权直接从SIM卡的存储器获得信息而不需要定位用户设备的授权请求。用户已经给一些人或所有人和/或管理机构直接访问该存储器的预授权也是可能的。
SIM卡也可以是对于一个人的定位提供充分保护的所谓的防篡改设备。
SIM卡也可以被修改以适于不同种类的用户设备、不同种类的移动台,使得当SIM卡被***例如常规蜂窝移动台时,它能适应常规移动台的***,并且使它用于定位移动台。
SIM卡也可以包括可以控制本发明及其实施例的操作的逻辑和/或软件程序或应用程序和/或与它们合作。该逻辑、程序和/或应用程序可以在SIM卡内,与SIM卡通信和/或它/它们可以装载到SIM卡和/或装载到用户设备以执行本发明及其实施例。这些应用程序包括例如Java和Symbian应用程序。
换言之,SIM卡可以包括例如程序的手段,以用于计算用户设备的当前位置,比如坐标。这样,定位数据和/或当前位置的整个处理可以由GPS芯片和SIM处理器来完成。计算中不需要用户设备的处理器,但是也可以使用它/它们。
SIM卡也可以包括例如程序的手段,以发送临时数据、伪数据给服务器以计算用户设备的当前位置。
Java和Symbian应用程序可以以多种方式处理从SIM卡和/或从服务器接收的位置信息。Java应用程序可以通过MSLC(移动在服务定位中心)服务器在GPRS(通用分组无线业务)网络上获取该位置信息。
SIM卡可以是虚拟的或者分离的独立卡。对于本发明及其实施例来说,SIM卡可以部分地或者整体地固定到用户设备或部分地或者整体地可拆除地***用户设备中。因此它可以包括一个或多个部件。SIM卡也可以具有不同的尺寸、厚度和体积。尽管以下使用名称SIM卡,但是应理解,它也指不同种类的智能卡,比如ICC卡(集成电路卡)或芯片卡。对于本发明及其实施例而言,重要的是它是嵌入有信息接收器和/或天线的模块。
接收器可以接收用于设备的定位或辅助定位的信息。因此它可以是例如GPS(全球定位***)接收器或AGPS(辅助GPS)接收器或者用于其它卫星定位***比如NAVSTAR(使用定时和测距的导航***)、GLONASS(全球导航卫星业务)或GALILEO的接收器。必须注意到,该模块可以包括一个或多个接收器和/或天线,每个适合于例如不同的定位***。
天线可以在模块内,或者可以作为分离元件而提供。也可以使用用户设备的天线。如果此时接收器单元在模块中,则相比于接收器和天线都在模块中的情况,***的灵敏度会提高。但是,这会需要使用新的用户设备。
本发明及其实施例是基于这样的思想:不对设备本身作任何修改,而只通过***能够使用比如AGPS的新定位***的SIM(用户识别模块)卡到设备中,来添加比如GPS的高精度卫星定位***功能到现有的比如非GPS的非卫星定位***用户设备。也可以***高精度卫星定位***功能到现有的卫星定位***用户设备。
用户可以由他/她自己发起而定位他/她的位置,或者可以由第三者或一个服务发起而定位用户,这都是可能的。但是,在第三者或外部服务可以定位用户设备之前,用户能够接受或拒绝该外部定位发起,除非它是由法律所授权的紧急服务或者用户授权的应用程序或服务产生的。在这些情况中,远程定位请求发送者在请求比如AGPS子***的定位子***产生位置数据之前可以由定位应用程序比如SIM卡上的AGPS应用程序验证。验证可以使用数字签名(PKI)或其它可用的安全验证方法以控制对AGPS子***功能的访问。验证也可以用于控制对用于运行在SIM或移动设备上的应用程序的位置信息的访问。
SIM模块也可以包括控制对定位数据的访问的手段。当接收到对定位数据的查询时,所述手段可以基于例如查询发送者的身份检查使用所述定位数据的权利和/或获取所述定位数据的权利。SIM模块可以发送定位数据或拒绝其发送。SIM模块也可以计算位置和发送例如坐标到查询的发起者。SIM卡也可以向用户设备的使用者要求接受所述数据的传输。
图1示出用户设备1-2,具有智能卡1-4,比如SIM卡或USIM(UMTS用户识别模块;UMTS,通用移动通信***)卡1-4。智能卡可以具有嵌入式全球卫星定位接收器,比如辅助GPS(AGPS)接收器1-6,和GPS天线1-8,它们共同形成AGPS子***。AGPS子***被设计成提供用户设备的精确定位信息。嵌入式AGPS接收器适于使用例如SIM工具包API协议或可用于SIM卡和用户设备之间的通信的其它协议来通过蜂窝网络1-30、移动设备1-2和SIM卡触点从基于网络的定位服务器1-14接收AGPS辅助数据1-10、1-12。
智能卡的天线中的一个或多个可以是适于装配在智能卡上的片状天线。其材料可以是例如陶瓷。天线尺寸可以很小,例如3×10×0.7mm。
接收器和天线都可以构造在一个或多个部分中,并且接收器和天线可以部分地或完全地集成到一个或多个集成电路中。接收器和天线因此可以集成到相同的基片中或集成到至少两个不同的基片中。
因此,接收器和天线可以是分离的元件,它们可以是模块或芯片的一部分,或者它们都可以构造为单片元件。
辅助数据可以包括关于AGPS接收器应收听的GPS卫星1-16的信息。AGPS设备因此可以存在于结合了无线调制解调器的AGPS接收器或全功能蜂窝电话机上。
SIM工具包API协议可以在SIM卡和用户设备之间定义,其定义例如与SIM工具包的应用程序的通信和显示器、键盘和菜单的使用。该工具包可以定义成用于SIM上运行的应用程序、SIM的处理、用户设备、通信网络和外部装置接口的命令的集合,通过该命令的集合,可以添加附加功能到用户设备。这些命令可以包括例如:文档下载、数据下载到SIM、SIM上的主动应用程序、菜单选择,和SIM进行的呼叫控制。或者,其它协议可以代替SIM工具包API协议而使用,或者除了SIM工具包API协议还可使用其它协议。这些协议包括例如快速通信协议。
AGPS接收器和AGPS应用程序1-6可以使用SIM工具包接口与移动设备通信。该接口用于例如接收AGPS辅助数据1-10、1-12并且发送位置信息给服务器,也用于使用移动设备显示器1-22和来自键盘1-24的输入。位置信息可以在移动设备和一个或多个基于网络的服务器1-14、1-16之间通信,例如通过SMS(短消息业务)、USSD(非结构化补充业务数据)、MMS(多媒体消息业务)、IP(因特网协议)或其它通信协议。
从移动用户设备的观点来看,AGPS子***和功能可以通过使用具有两个输入/输出端口的SIM处理器而隐藏在AGPS SIM工具包应用程序之后,一个端口专用于SIM触点1-24,另一个端口专用于AGPS子***。
AGPS接收器1-6可以检测卫星信号1-28并且计算伪位置数据,第一估计位置。可以使用SIM卡的处理能力和驻留在其存储器中的程序进一步处理这个伪位置数据以获取实际的地理位置。或者,伪位置数据可以被发送到基于网络的服务器以处理实际地理位置。
本发明可以使用文本或多媒体消息或者驻留在SIM卡1-4上的软件应用程序1-6或者驻留在移动设备上的软件程序1-26来显示位置信息给用户,并且提供改进的用户界面1-22。
图2示出根据本发明及其实施例的SIM模块2-2。除了所有典型元件和特性以外,它还可以包括嵌入式(A)GPS接收器2-4和天线2-6。触点2-10描述SIM卡与其环境例如与移动台的接口。该触点也可以适于向和/或从SIM卡和/或用户设备传送定位数据和/或为计算或辅助计算用户设备的位置或其估计所需的其它数据。通过该触点,也可以向/从SIM卡和/或用户设备装载逻辑、程序和/或不同应用程序,以及与逻辑、程序和/或不同应用程序通信。因此,SIM卡和/或用户设备也可以包括用于使设备用于定位目的和/或用于执行用于定位目的的例程的逻辑、程序和/或应用程序手段。AGPS接收器也可以例如通过SIM卡触点从用户设备的电源被供电。
AGPS接收器芯片和SIM芯片可以是分离的芯片或者它们可以集成在相同的基片上。以下将描述使用本发明及其实施例的不同方式。用户可以自主地定位自己,使得用户不与服务器通信,即,不需要辅助数据。但是,没有辅助数据的帮助速度会比较慢。也可以根据某些法律例如E112和E911而不经用户允许就定位用户,这些法律可以授权网络操作员将位置信息给管理机构。定位紧急呼叫不需要授权,但是定位所有其它呼叫需要授权。用户可以仅对一种情形或者永久地给出他的授权。
为了被定位,用户设备必须开启。也会需要网络连接,使得可以发送远程定位请求。如果没有网络连接并且辅助数据太旧,用户可以仅以SIM卡进行典型的GPS定位并且在用户设备的屏幕上显示坐标x,y和/或z。
图3示出根据本发明及其实施例的用户发起的定位请求的信令图。其中,可以不需要任何要求大计算能力的基于特定定位的导航或MAP(移动应用部分)应用程序而使用用户设备。
根据图3,用户设备UE的用户想知道他/她的精确位置。因此在步骤3-2中,他(她)可以,例如,通过借助用户界面选择“显示位置”来发送定位请求给SIM卡。该请求在步骤3-4中被转发给AGPS子***以计算用户设备的当前位置,当前位置可以在步骤3-5中进行处理。在步骤3-6中,GPS接收器产生的位置数据可被发送到服务器,例如,发送到定位服务器或SMLC(在服务移动定位中心)服务器,该服务器然后可以在步骤3-7中计算位置数据并创建地图、该位置的地理坐标。该位置信息然后可在步骤3-8中被返回到用户设备,并且可以例如视觉地、触视觉地或像本发明所有其它实施例中那样作为音频数据呈现。信息的呈现不限于某些方法或途径,而是可以对每种当前情况来说尽可能简单和/或尽可能适当。所以不同种类的信息呈现比如文本、地图或语音或它们的结合都是可以的。
图3可以是这样的情形,其中,一个人想要找出一个地点,比如酒店、餐馆或任何街道地址。用户可以使用无线设备键入一个请求,该无线设备将要求AGPS子***产生将与目的地信息一起发送到定位服务器的位置数据。定位服务器然后可以找到到达该目的地的最佳路径并且向无线设备发送回作为文本和/或图片和/或语音形式的指示。
图4示出根据本发明及其实施例的远程设备发起的定位请求的信令图。它能描述例如这样的情形:带有移动设备的某个人失踪了。操作员从网络上的定位服务器发起定位请求。该定位请求将通过网络发送给手机,手机将定位请求改发到SIM卡和AGPS子***。定位客户端应用程序可以从AGPS子***要求位置数据,并且将其返回到定位服务器。
在图4中,可以例如由紧急服务使用远程设备定位请求而不需要任何与用户的交互来定位用户设备。换言之,用户识别模块能适于自发地发送定位数据。定位可以开始于步骤4-2,定位请求可以从定位服务器发送到用户设备及其SIM卡。在步骤4-4中,SIM卡接收该请求并且转发给它的AGPS子***。之后,在步骤4-5中,可以在AGPS子***中计算用户设备的当前位置。在步骤4-6中,位置数据可以发送到定位服务器。如果需要和/或允许的话,位置数据也可以发送到其它服务器和/或其它用户设备。在AGPS子***在步骤4-5中计算伪位置数据的情况下,可以在步骤4-6中将该数据发送到定位服务器,然后在步骤4-7中定位服务器可以计算用户设备的最终位置。
应注意,用户设备的当前位置可以由用户设备和/或服务器计算,服务器然后可以将该位置返回给用户设备。可以仅基于例如从至少两个定位卫星接收的信息计算位置,或者除此之外还基于辅助位置信息计算位置。这样,本发明及其实施例的用户设备可以是适于接收定位请求、适于从至少两个卫星接收定位数据、以及适于至少部分地根据所述定位数据计算用户设备的当前位置的用户设备。用户设备还可以适于例如从一个或多个通信网络服务器接收辅助定位数据,以及适于至少部分地根据所述定位数据和所述辅助定位数据计算用户设备的当前位置。
定位数据可以包括用户设备的地理坐标,比如经度和纬度坐标,和/或可以用于计算用户设备的当前位置的临时数据。
图5示出根据本发明及其实施例的远程设备发起定位请求的信令图。可以例如由紧急服务使用远程设备定位请求而不需要任何与用户的交互来定位比如GSM移动电话机的用户设备,其中位置数据被直接转发给移动紧急服务单元的GPS设备。在步骤5-2中,从服务器直接发送定位请求到AGPS子***。在步骤5-3中可以产生位置数据并且在步骤5-4中可以发送位置数据到服务器。在步骤5-5中可以在服务器中计算位置并且在步骤5-6中可以将位置数据发送到紧急服务定位设备ESPD。
图6示出根据本发明及其实施例的完全在使用AGPS子***的AGPS-SIM卡中处理的定位过程。人可能会走丢并且想要知道他在哪里。因此在步骤6-2中,定位请求可以从用户设备发送到AGPS子***。在步骤6-3中,可以在AGPS子***中产生伪位置数据,并且在步骤6-4中该伪位置数据可以从AGPS子***发送到SIM卡。在步骤6-5中,可以在SIM卡的处理单元中计算用户设备的实际地理位置,并且所计算的位置数据可以在步骤6-6中转发到用户设备,然后用户设备可以以任何适当的方式呈现位置数据。也可以在步骤6-8中发送位置数据给定位服务器。
可以以多种方式使用位置数据。在一个实施例中,位置数据不显示给用户。这可以是紧急服务的情况,比如E112。在另一个实施例中,也是在这种情况中,坐标可以显示给用户。
在另一个实施例中,用户可以从用户设备的菜单选择“服务-获取位置”和/或SIM卡可以将坐标或者比如“在家”的其它指示呈现到用户界面。在另一实施例中,SIM可以发送定位数据给网络的服务器,网络的服务器然后可以作为SMS消息、MMS消息或其它消息传送方式的消息返回用户设备的当前位置信息。换言之,模块1-4、2-2可适于响应于来自移动台和/或定位服务器的查询而发送定位数据。
在另一个实施例中,可以作为图形信息,例如MMS地图,而返回和/或显示当前位置。
可以以多种不同方式和在多种不同情形下使用本发明及其实施例。除了上面描述的以外,还有多种使用本发明及其实施例的其它可能性。在一个实例中,两个人想要找到彼此。人A将带有来自AGPS子***的其位置数据的定位请求发送给定位服务器,定位服务器将转发该请求给人B的移动设备。如果B接受该请求,则B的移动设备可以从AGPS子***请求位置数据并且发送到定位服务器。定位服务器将计算位置、他们之间的路线和地图,并且发送这些结果给双方的无线设备。
在另一个实例中,可以定位多于两个人的组。在另一个实例中,***也提供关于接收器高度的信息,因此使得更容易定位一个或多个可能失踪的人。
本发明及其实施例提供许多应用领域,比如跟踪汽车、提供更便宜的呼叫、监视货物和交通工具的运动、行进和/或流通,以及导航和比赛。例如,移动电话机的存储器中或GSM调制解调器中和/或SIM卡和/或移动台的处理器中的Symbian和/或Java应用程序可以与其中的SIM卡应用程序通信。这意味着例如导航或比赛应用程序可以在本地直接从SIM卡要求GPS位置信息。为此可能需要应用程序用来访问位置信息的许可证(证书/密钥)。
本发明解决了不能以高精度定位移动设备的问题。本发明只通过***新的能够用AGPS的SIM卡到设备中而不对设备本身进行任何修改就能添加高精度GPS功能到现有的非GPS移动设备。
本发明的方法和配置的一个优点在于,可以更精确地定位用户设备。
本发明及其实施例的其它优点包括:模块的电流和功耗低、所需处理少、以及高元件密度使得元件效率高并且因此使得高效定位用户设备。
本发明及其实施例的另一优点在于,它成本效率很高,提供精确的定位服务给当前和下一代用户设备,因为本发明使用最少的附加元件并且依靠通信中的移动设备、电源和用户界面。
对于本领域的技术人员来说,随着技术发展,本发明概念显然可以以各种方式实施。本发明及其实施例不限于上述实例,而是可以在权利要求的范围内变化。
Claims (16)
1.一种包括用于连接到移动台的触点(2-10)的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,该模块(1-4,2-2)包括用于确定定位数据的卫星定位***接收器(1-6,2-4)、天线(1-8,2-6)和用于通过所述触点传送该定位数据的装置。
2.如权利要求1所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述定位数据是临时数据,并且所述用户识别模块(1-4,2-2)使移动台(1-2)发送所述临时数据给通信网络中的定位服务器以至少部分地根据所述临时数据计算移动台(1-2)的当前位置。
3.如权利要求1或2所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述定位数据包括移动台(1-2)的地理坐标。
4.如权利要求1-3中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述用户识别模块(1-4,2-2)适于响应于来自移动台和/或定位服务器的查询而发送定位数据。
5.如权利要求1-3中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述用户识别模块(1-4,2-2)适于自发地发送定位数据。
6.如权利要求1-5中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述用户识别模块(1-4,2-2)使移动台(1-2)发送所述定位数据给网络中的定位服务器。
7.如权利要求1-6中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述用户识别模块(1-4,2-2)适于通过移动台(1-2)接收辅助定位数据,并且至少部分地基于所述辅助定位数据计算移动台(1-2)的地理坐标。
8.如权利要求1-7中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述SIM模块包括用于控制对定位数据的访问的装置。
9.如权利要求1-8中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述卫星定位***接收器(1-6,2-4)和天线(1-8,2-6)集成在集成电路的相同基片上。
10.如权利要求1-8中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述卫星定位***接收器(1-6,2-4)和天线(1-8,2-6)是分离的集成电路。
11.如权利要求1-10中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2),其特征在于,所述模块包括GPS、GALILEO、NAVSTAR和/或GLONASS***的一个或多个卫星定位***接收器(1-6,2-4)。
12.一种移动台(1-2),其特征在于,它包括如权利要求1-11中任一项所述的用户识别模块(1-4,2-2)。
13.一种用于定位通信网络(1-30)中的移动台(1-2)的方法,该移动台(1-2)包括用户识别模块(1-4,2-2),用户识别模块(1-4,2-2)包括用于连接到该移动台的触点(2-10),其特征在于,所述用户识别模块(1-4,2-2)包括用于确定定位数据的卫星定位***接收器(2-4)、天线(2-6)和用于通过所述触点传送该定位数据的装置,该方法包括以下步骤:
接收(3-2,4-2,5-2,6-2)定位移动台(1-2)的定位请求;
从至少两个卫星(1-16)接收(3-5,4-5,5-3,6-3)定位数据;以及
至少部分地基于所述定位数据计算(3-5,3-7,4-5,4-7,5-3,5-5,6-3,6-5)移动台(1-2)的当前位置。
14.如权利要求13的方法,其特征在于,还从通信网络服务器(1-14)接收辅助定位数据(1-10,1-12),并且至少部分地基于所述定位数据和所述辅助定位数据计算(3-5,3-7,4-5,4-7,5-3,5-5,6-3,6-5)移动台(1-2)的当前位置。
15.如权利要求13或14的方法,其特征在于,在计算(3-5,3-7,4-5,4-7,5-3,5-5,6-3,6-5)移动台(1-2)的当前位置之前,向用户要求接受移动台(1-2)的定位。
16.如权利要求13-15中任一项的方法,其特征在于,卫星定位***接收器(1-6,2-4)是GPS***的接收器,并且通过用户工具包API接口接收辅助定位数据。
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