CN101213773B - 移动通信***中基站与移动站之间状态同步的***和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在移动通信***中在基站与移动站之间状态同步的***和方法。接收指示基站的状态改变的计数值。所接收到的当前计数值被与先前接收到的先前计数值进行比较，并被存储。如果当前计数值与先前计数值不同，则移动站执行与基站的网络入口程序。

Description

移动通信***中基站与移动站之间状态同步的***和方法
技术领域
本发明一般涉及移动通信***，更具体地讲，涉及用于在使用频率复用(frequency multiplexing)的移动通信***中在基站与移动站之间状态同步的***和方法。
背景技术
电气和电子工程师协会(IEEE)802.16通信***使用用户(subscriber)站和基站之间协商的连接信息来执行通信。
图1示意性地示出了传统IEEE 802.16通信***的结构。
就图1而言，用作宽带无线接入(BWA)通信***的无线城域网(MAN)通信***支持比无线局域网(LAN)通信***更广的服务区域和更高的传输速率。IEEE 802.16通信***采用正交频分复用(OFDM)和/或正交频分多址(OFDMA)，以便支持无线MAN通信***的物理信道中的宽带传输网络。也就是，IEEE 802.16通信***是使用OFDM/OFDMA方案的BWA通信***。
因为IEEE 802.16通信***在无线MAN通信***中采用OFDM/OFDMA方案，所以物理信道信号能够通过多个副载波传输，并且因此能够传输高速数据。
参考图1，IEEE 802.16通信***具有多单元(multicell)结构，即，单元100和150，并且提供有覆盖单元100的基站(BS)110、覆盖单元150的BS140、以及多个移动站(MS)111、113、130、151和153。使用OFDM/OFDMA方案来执行BS 110和140与MS 111、113、130、151和153之间的信号发射和接收。
图2示出了传统移动通信***的网络参考模型。
参考图2，网络参考模型被配置有MS 210和220、BS 230和240、以及认证和服务授权(Authentication and Service Authorization，ASA)服务器250。
在MS 210或220与BS 230或240之间的通信通过“U”接口来执行。该“U”接口是其中定义了物理(PHY)层和媒介访问控制(MAC)层的操作以及消息交换相关的操作的接口。
BS 230和240之间的通信是通过“IB”接口来执行的。该“IB”接口是其中定义了关于执行切换(handover)的MS的信息的消息传输操作、BS的状态、对相对(opposite)BS的请求等的接口。
另一方面，BS 230或240与ASA服务器250之间的通信是通过“A”接口执行的。该“A”接口是其中为MS 210和220的认证过程(procedure)定义了BS 230或240与ASA服务器250之间的操作和功能的接口。
图3示出了传统移动通信***中BS的内部结构。
参考图3，BS提供有控制处理器单元(CPU)310、OFDMA PHY单元(OPU)315和320、信道单元(CHU)325、330、335和340、以及网络处理器单元(NPU)345。所述组件连接到***总线(BUS)。通过BUS发送和接收数据和控制信息。
OPU 315和320对在各种频带中接收到的OFDMA码元进行解调并解码以提取数据，或者将数据编码和调制为OFDMA码元。也就是，OPU 315和320将从MS接收到的OFDMA数据信号进行解码，提取MAC帧以便将所提取的MAC帧传送到相关联的CPU，或者将从CHU 325、330、335和340接收到的MAC帧编码为OFDMA码元，以便将OFDMA码元发送到MS。
CHU 325、330、335和340从接收到的MAC帧生成高层协议数据单元(PDU)(例如，网际协议(IP)分组)，或者将高层PDU划分为MAC帧。也就是，CHU 325、330、335和340经由BUS从OPU 315和320收集MAC帧，以生成高层PDU并将生成的高层PDU传送到NPU 345，或者将从NPU345接收到的高层PDU划分为MAC帧，以便将MAC帧发送到OPU 315和320。NPU 345执行用于与连接到BS、即BS或ASA服务器的网络进行通信的功能。
CPU 310负责BS的所有控制功能。也就是，用于执行映射到从BS操作员输入的指令的功能的命令被传送到所有单元。
如图3所示，BS具有这样的结构：即使CPU由于故障而被停用(disable)或卸载，也能够处理MS的数据，以便使用“IB”或“A”接口发送处理后的数据。该***具有这样的结构：即使一个单元被停用或卸载，也不会影响BS的功能。
图4示意性地示出了使用OFDM/OFDMA的移动通信***中的下行链路(DL)帧的格式。具体来讲，图4示意性地示出了IEEE 802.16通信***的DL帧的格式。
参考图4，DL帧提供有前同步码部分400、广播控制部分410、以及多个时分复用(TDM)或时分多址部分420和430。用于在BS和MS之间取得同步的同步信号，即，前同步码序列，在前同步码部分400中传输。
广播控制部分410提供有帧控制头(FCH)字段415、DL MAP字段411、以及上行链路(UL)MAP字段413。这里，在图4中，FCH字段被示出为在其中传输DLFP信息的下行链路帧前缀(DLFP)字段。在表1中示出了DLFP的格式。
表1
句法   大小 注释
DL_Frame_Prefix_Format(){
Used subchannel bitmap 6位 Bit#0：使用0-11子信道Bit#0：使用12-19子信道Bit#0：使用20-31子信道Bit#0：使用32-39子信道Bit#0：使用40-51子信道Bit#0：使用52-59子信道
Reserved   1位 应当被设置为零
Repetition_Coding_Indication 2位 00-在DL-MAP上不使用重复编码01-在DL-MAP上使用2的重复编码10-在DL-MAP上使用4的重复编码11-在DL-MAP上使用6的重复编码
Coding_Indication 3位 0b000-在DL-MAP上使用CC编码0b001-在DL-MAP上使用BTC编码0b010-在DL-MAP上使用CTC编码0b011-在DL-MAP上使用ZT CC编码0b100至0b111-预留
DL-Map_Length   8位
Reserved   4位
如表1所示，DLFP字段包含多个信息元素(IE)。IE是已用子信道位图(used subchannel bitmap)，用于指示在DL帧的部分使用子信道区(partialusage subchannel zone)中所使用的子信道组的数量、指示在DL_MAP中所使用的重复编码、用于指示用来传输DL_MAP的调制和编码方案的编码指示、以及DL_MAP的长度。
DL_MAP字段411是在其中传输DL_MAP消息的字段。在表2中示出DL_MAP消息中所包含的IE。
表2
句法  大小 注释
DL-MAP_Message_Format(){
Management Message Type＝2  8位
PHY Synchronization Field  可变 参见适当的PHY说明
DCD Count  8位
Base Station ID  48位
Number of DL-MAP Elements n  16位
Begin PHY Specific Section{ 参见适用的PHY部分
for(i＝1；i＜＝n；i++){ 对于1到n的每一个DL-MAP元素
DL_MAP_Information_Element()  可变 参见相应的PHY说明
If！(byte boundary){
Padding Nibble  4位 填充到达到字节界限
}
}
}
}
如表2所示，DL_MAP消息包含多个IE。IE是与待传输的消息、被映射到应用于用于获取同步的物理信道的调制和解调方案的PHY同步字段、被映射到包含DL突发配置(burst profile)的下行链路信道描述符(DCD)消息的配置改变的DCD计数、BS标识符(ID)、以及在BS ID之后的DL_MAP元素的数量n的类型相对应的管理消息类型。
为了DL突发配置进行解码，DL-MAP IE以一对一的方式被映射到用于指示调制和编码方案以及物理特性的DCD消息。也就是，DCD消息包含DL突发配置。因此，MS接收DL-MAP消息，并且必须在对接收到的DL-MAP消息进行解码之前提前得知DCD信息。
在表3中示出DCD消息中所包含的IE。
表3
句法   大小 注释
DCD_Message_Format(){
Management Message Type＝1   8位
Downlink channel ID   8位
Configuration Change Count   8位
TLV Encoded information forthe overall channel   可变 TLV特有
Begin PHY Specific Section{ 参见适用的PHY部分
for(i＝1；i＜＝n；i++){ 对于1到n的每一个下行链路突发配置
Downlink Burst Profile PHY特有
}
}
}
如表3所示，DCD消息包含多个IE。IE是与待传输的消息、已用DL ID、被映射到DL信道信息的配置改变的配置改变计数、用于全部信道的类型/长度/值(Type/Length/Value，TLV)编码的信息、以及PHY特有部分的类型相对应的管理消息类型。UL-MAP字段413是在其中传输UL-MAP消息的字段。
如上所述，在IEEE 802.16通信***中，BS的CPU负责该BS的总体控制。换句话说，CPU管理BS配置/设置信息、关于与MS的连接的信息、MS的状态信息(例如，关于MS睡眠模式、正常状态、以及空闲模式)、以及MS配置/设置信息，并执行被映射到多个已发生事件的正确操作。当CPU中发生意外错误或操作员重启CPU时，MS可能完全不知道。因此，当CPU被复位并重启时，MS继续在其不知道CPU已经复位并重启的状态下发送自己的数据通信量。在这种情况下，CPU不能管理相关联的MS，因为由CPU管理的连接、状态和配置信息由于复位而缺失。
换句话说，MS使用在CPU复位之前已经分配的连接ID(CID)发发送UL数据，但是BS可能完全不知道在MS中所使用的用于接收服务的CID。因此，存在能够在将BS的CPU复位时保持BS和MS之间的状态同步的实际需要。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够在宽带无线接入通信***中保持基站和移动站之间的状态同步的***和方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于在移动通信***的移动站中与基站状态同步的方法，包括：接收表示基站的状态改变的当前计数值；比较接收到的当前计数值与先前接收并存储的先前计数值；以及如果当前计数值不同于先前计数值，则执行与基站的网络入口程序。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于在移动通信***的基站中与移动站状态同步的方法，包括：重启基站的控制处理器单元；根据所述重启设置计数值，并将设定的计数值发送到移动站；以及执行与移动站的网络入口程序。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于在移动通信***中在基站和移动站之间状态同步的***，包括：基站，用于设置并发送表示在移动站和基站之间的状态改变的当前计数值；以及移动站，用于从基站接收计数值，比较接收到的当前计数值与先前接收并存储的先前计数值；以及如果当前计数值不同于先前计数值，则执行与基站的网络入口程序。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在移动通信***中在基站和移动站之间状态同步的方法，包括：设置表示基站的状态改变的计数值，并将包含该计数值的基站复位指示(Base Station Reset INDication，BS_RESET_IND)消息发送到移动站；由移动站提取包含在BS RESET IND消息中的设定的计数值；比较所提取的设定的计数值与先前提取并存储的先前计数值；以及如果设定的计数值不同于先前计数值，则执行与基站的网络入口程序。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在移动通信***中在基站和移动站之间状态同步的方法，包括：设置表示与基站相关的状态改变的计数值，并且配置并发送Type/Length/Value(TLV)编码字段到移动站；由移动站提取包含在TLV编码字段中的设定的计数值；比较所提取的设定的计数值与先前所提取并存储的先前计数值；以及如果设定的计数值不同于先前计数值，则执行与基站的网络入口程序。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在移动通信***中在基站和移动站之间状态同步的方法，包括：设置表示与基站相关的状态改变的计数值，并配置和发送包含该计数值的下行链路帧前缀(Downlink Frame Prefix，DLFP)；由移动站提取包含在DLFP中的设定的计数值；比较所提取的设定的计数值与先前存储的先前计数值；以及如果设定的计数值不同于先前计数值，则执行与基站的网络入口程序。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在移动通信***的移动站中与基站状态同步的方法，包括：向基站发送初始测距(ranging)请求；从基站接收对初始测距请求的响应，该请求包含表示基站的状态改变的数量的第一计数值；存储该第一计数值；从基站接收表示状态改变的数量的第二计数值；以及如果该第二计数值不同于该第一计数值，则执行与基站的网络入口程序。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的和方面将被更加清楚地理解，附图中：
图1示意性地示出了传统的电气和电子工程师协会(IEEE)802.16通信***的结构；
图2示出了传统移动通信***的网络参考模型；
图3示出了在传统移动通信***中基站(BS)的内部结构；
图4示意性地示出了在使用正交频分复用/正交频分多址(OFDM/OFDMA)的移动通信***中下行链路帧格式；
图5是示出根据本发明的第一实施例的移动通信***中在BS和移动站(MS)之间的状态同步的信号流程图；
图6是示出根据本发明的第二实施例的移动通信***中在BS和MS之间的状态同步的信号流程图；
图7是示出根据本发明的第三实施例的移动通信***中在BS和MS之间的状态同步的信号流程图；
图8是示出根据本发明的用于与BS状态同步的MS的操作处理的流程图；以及
图9是示出根据本发明的用于与MS状态同步的BS的操作处理的流程图。
具体实施方式
以下将在这里参考附图对本发明的优选实施例进行描述。在以下描述中，为了清楚和明确，略去了对并入这里的本领域技术人员所熟知的功能和配置的详细描述。
本发明是一种能够在移动通信***中保持在基站(BS)和移动站(MS)之间的连接、状态以及配置同步的***和方法。
具体来讲，当本发明的BS由于严重错误(critical error)或操作员的意图而重启时，BS将重启计数值加1，并通知MS该BS已经重启。例如，当所述严重错误发生时，BS的控制处理器单元(CPU)可以被关闭并重启。当先前接收到的重启计数值不同于当前接收到的重启计数值时，MS执行与BS的网络入口程序。以下，连接、状态以及配置同步被称为状态同步。
第一实施例
在本发明的第一实施例中，BS新定义BS RESET INDication(BS_RESET_IND)消息作为指示是否已经重启CPU的消息。BS在BS_RESET_IND消息中包含与CPU重启计数信息相对应的重启计数字段，并周期性地或不定期地向MS广播BS_RESET_IND。当BS_RESET_IND消息被接收时，MS将其重启计数值与先前接收到的BS_RESET_IND消息的旧的重启计数值进行比较。如果两个值互相不同，则MS执行与BS的网络入口程序。表4示出了新定义的BS_RESET_IND消息格式。
表4
  句法   大小     注释
  BS_RESET_IND_Format(){
  Management Message Type   8位
  Restart Count   8位
  }
如表4所示，在本发明的第一示范实施例中新定义的BS_RESET_IND消息中包含用于指示根据BS的重启的计数值的重启计数字段。另一方面，因为运行在睡眠或空闲模式的MS同运行在正常状态中的MS一样应当能够接收到BS_RESET_IND消息，所以BS_RESET_IND被周期性地或不定期地广播一次或多次。
这里，当执行初始测距、并且在BS中的注册的MS第一次接收BS_RESET_IND消息时，在BS_RESET_IND消息中所包含的重启计数被存储为旧的重启计数值。
另一方面，执行初始测距的MS将测距请求(RNG-REQ)消息发送到BS，并从该BS接收测距响应(RNG-RSP)消息。当重启计数字段被包含在RNG-RSP消息的TLV编码字段中时，执行初始测距的MS能够将接收到的重启计数值存储为旧的重启计数值。
图5是示出根据本发明的第一实施例的移动通信***中在BS和MS之间的状态同步的信号流程图。
参考图5，BS 550周期性地或不定期地发送BS_RESET_IND消息到MS500(步骤502和504)。每当接收到该消息时，MS 500将包含在所接收到的BS_RESET_IND消息中的当前重启计数值与先前存储的旧的重启计数值进行比较(步骤506)。
如果BS 550的CPU已经被重启过(步骤508)，则BS 550将重启计数值加1(步骤510)，并将增加的重启计数值包含在BS_RESET_IND消息中，以将该BS_RESET_IND消息发送到MS 500(步骤512)。
MS 500接收BS_RESET_IND消息，并确定包含在该消息中的当前重启计数值是否等于先前所存储的旧的重启计数值(步骤514)。如果这两个值不同，则MS确定BS 550的CPU已经被重启过，并执行用于与BS状态同步的网络入口程序(步骤516)。
第二实施例
在本发明的第二实施例中，采用一种新的DCD消息作为用于指示是否已经重启过CPU的消息，该消息是通过部分地改变传统DCD消息而获得的。传统的DCD消息包含多个TLV编码字段。根据本发明的第二示范实施例的DCD消息还包含新的重启计数TLV编码字段。可以如表5中所示来定义该重启计数TLV编码字段。
表5
    类型     长度     值
    重启计数     1     0～255
当BS的CPU被重启、并且重启计数值被改变时，重启计数TLV编码字段可以被包含在DCD消息中。当CPU尚未被重启时，BS可以广播不包含重启计数TLV编码字段的DCD消息。当接收到无重启计数TLV编码字段的DCD消息时，MS确定重启计数值等于先前重启计数值。当然可以在每个DCD消息中广播重启计数TLV编码字段，甚至是在其重启计数值等于先前重启计数值的情况下。MS比较重启计数值，并且将当前接收到的重启计数值存储为旧的重启计数值。
另一方面，重启计数TLV编码字段可以被包含在所有使用TLV编码字段的DL消息以及DCD消息中。例如，重启计数TLV编码字段可以被周期性地在DL-MAP消息中广播。
图6是示出根据本发明的第二实施例的移动通信***中在BS和MS之间状态同步的信号流程图。
参考图6，BS 650周期性地发送DCD消息到MS 600(步骤602和604)。当接收到该消息时，MS 600将包含在所接收到的DCD消息中的重启计数TLV编码字段的当前重启计数值与先前所存储的旧的重启计数值进行比较(步骤606)。
如果BS 650的CPU已经被重启过(步骤608)，则BS 650将重启计数值加1(步骤610)，并将增加的重启计数值包含在重启计数TLV编码字段中，以发送该DCD消息到MS 600(步骤612)。
MS 600接收具有改变的重启计数值的DCD消息，并确定包含在该消息中的当前重启计数值是否等于先前所存储的旧的重启计数值(步骤614)。如果两个值不同，则MS确定BS 650的CPU已经被重启过，并执行用于与BS状态同步的网络入口程序(步骤616)。
第三实施例
在本发明的第三实施例中，采用校正的DLFP信息，以指示是否已经重启过CPU。在表6中示出了该校正的DLFP信息。
表6
句法   大小 注释
DL_Frame_Prefix_Format(){
Used subchannel bitmap 6位 Bit#0：使用0-11子信道Bit#0：使用12-19子信道Bit#0：使用20-31子信道Bit#0：使用32-39子信道Bit#0：使用40-51子信道Bit#0：使用52-59子信道
Reserved   1位 应当设置为零
Repetition_Coding_Indication 2位 00-在DL-MAP上不使用重复编码01-在DL-MAP上使用2的重复编码10-在DL-MAP上使用4的重复编码11-在DL-MAP上使用6的重复编码
Coding_Indication 3位 0b000-在DL-MAP上使用CC编码0b001-在DL-MAP上使用BTC编码0b010-在DL-MAP上使用CTC编码0b011-在DL-MAP上使用ZT CC编码0b100至0b111-预留
DL-Map_Length   8位
Reserved   4位
DLFP是要在每帧中的FCH中被发送到MS的信息。根据本发明的第三示范实施例，DLFP使用5个预留位中的4个位作为重启计数。这里，作为一个例子，重启计数被设定为4位。用于重启计数的位数可以改变。
MS将当前接收到的DLFP的重启计数值与先前接收到的DLFP的旧的重启计数值进行比较。如果两个值互相不同，则MS执行与BS的网络入口程序。然后，MS将当前接收到的DLFP的重启计数值存储为旧的重启计数值。
图7是示出根据本发明的第三实施例的移动通信***中在BS和MS之间状态同步的信号流程图。
参考图7，BS 750周期性地发送具有DLFP信息的DL帧到MS 700(步骤702和704)。每当接收到所述信息时，MS 700将包含在所接收到的DL帧的FCH中的DLFP信息的当前重启计数值与先前存储的旧的重启计数值进行比较(步骤706)。
如果BS 750的CPU已经被重启过(步骤708)，则BS 750将重启计数值加1(步骤710)，并将增加的重启计数值包含在DLFP信息的重启计数字段中，以发送DLFP信息到MS 700(步骤712)。
MS 700接收具有改变的重启计数值的DLFP信息，并确定包含在DLFP信息中的当前重启计数值是否等于先前所存储的旧的重启计数值(步骤714)。如果这两个值不同，则MS确定BS 750的CPU已经被重启过，并执行用于与BS状态同步的网络入口程序(步骤716)。
图8是示出根据本发明的用于与BS状态同步的MS的操作处理的流程图。
参考图8，在步骤802，MS从BS接收BS_RESET_IND消息、具有重启计数TLV编码字段的DCD消息、或者具有重启计数字段的DLFP信息，并前进到步骤804。在步骤804，MS将从每个消息或DLFP信息中所提取的重启计数值与存储在先前消息或DLFP信息中的旧的重启计数值进行比较。如果这两个值相同，则MS确定BS的CPU没有被重启过，并前进到步骤802。但是，如果这两个值不同，则MS通过确定BS的CPU已经被重启过而确定状态同步不够，并前进到步骤806。在步骤806，MS执行与BS的网络入口程序。
图9是示出根据本发明的用于与MS状态同步的BS的操作处理的流程图。
参考图9，在步骤902，BS发送BS_RESET_IND消息、具有重启计数TLV编码字段的DCD消息、或者具有重启计数字段的DLFP信息到MS，并前进到步骤904。当在步骤904中要重启CPU时，BS前进到步骤906。在步骤906，BS重启CPU，并前进到步骤908。在步骤908，BS将重启计数加1，并在步骤902中，将增加的重启计数值包含在BS_RESET_IND消息、DCD消息或DLFP信息中。
如上所述，BS在重启其CPU之后将重启计数值加1，并通知MSCPU重启。当然，本发明可以在BS重启CPU之后或之前使用1位指示值，以便通知MS CPU重启。例如，BS在重启CPU之前将重启指示值设置为1，并广播该重启指示值，这样MS能够在过去预定时间之后执行网络入口程序。或者，BS在重启CPU之后将重启指示值设置为1，并广播该重启指示值，这样MS能够执行网络入口程序。
根据本发明，除了BS的CPU被重启的情况以外，当BS同时为由其管理的所有MS初始化状态/配置/连接信息时，BS有意识地增加重启计数，并通知MS有关增加的重启计数。MS接收增加的重启计数，并确定BS被重启过，从而执行网络入口程序。
当根据本发明在宽带无线网络接入通信***中BS的CPU被重启时，BS通知MS由于重启而发生改变的重启计数值。MS将先前重启计数值与新的重启计数值进行比较。如果这两个值不同，则MS执行网络入口程序，从而保持与BS的状态同步。当由于BS自身的问题而导致MS的状态、配置和连接信息要被初始化时，能够响应于一个命令来执行网络入口程序，从而有效地管理资源。
虽然为了说明的目的公开了本发明的实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种修改、添加和替换。因此，本发明并不限于上述实施例，而是由所附权利要求书及其等效物的全部范围来限定。

Claims (8)

1.一种用于在移动通信***的移动站中与基站状态同步的方法，包括：
接收表示所述基站重启的次数的当前重启计数值；
比较接收到的当前重启计数值与存储在所述移动站中的先前重启计数值；以及
如果所述当前重启计数值不同于所述先前重启计数值，则执行与所述基站的网络入口程序。
2.如权利要求1所述的方法，其中，经由基站复位指示(BS RESET IND)消息接收所述当前重启计数值。
3.如权利要求1所述的方法，其中，经由下行链路信道描述符(DCD)消息中的类型/长度/值(TLV)编码字段接收所述当前重启计数值。
4.如权利要求1所述的方法，其中，经由下行链路帧前缀(DLFP)接收所述当前重启计数值。
5.一种用于在移动通信***的基站中与移动站状态同步的方法，包括：
对应于所述基站重启的次数增加当前重启计数值；以及
将该当前重启计数值发送到所述移动站以便如果所述移动站中存储的重启计数值不同于所发送的当前重启计数值则执行与所述基站的网络入口程序。
6.如权利要求5所述的方法，其中，经由基站复位指示(BS RESET IND)消息接收所述当前重启计数值。
7.如权利要求5所述的方法，其中，经由下行链路信道描述符(DCD)消息中的类型/长度/值(TLV)编码字段接收所述当前重启计数值。
8.如权利要求5所述的方法，其中，经由下行链路帧前缀(DLFP)接收所述当前重启计数值。
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