DE60030958T2 - Segmentierter modus in drahtlosen cdma-systemen - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den segmentierten Modus in CDMA-Systemen ("Code Division Multiple Access") für drahtlose zellulare oder persönliche Kommunikationsdienste (PCS), wobei leere Schlitze als zwischen vorlaufende und nachfolgende Aktivframeteile oder Teilframes eingeschlossen erscheinen und die Mobilstation während der Schlitze Signalqualitätsmessungen durchführt, beispielsweise in Bezug auf die Pilotstärke, bei Kandidatarbeitsfrequenzen, die von der aktuellen oder dienenden Arbeitsfrequenz abweichen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Einstellung von Übertragungsparametern, durchgeführt in Bezug auf Kommunikationen in den vorlaufenden und nachfolgenden Frameteilen zum Lindern von Zerstörung der Kommunikation und/oder ausgefallener Anrufe.
- In EIA/TIA Informationssignal 2000.5 Abschnitt 2.6.6.2.8.3.3 wird beschrieben, dass die Mobilstation die Stärke alle Pilots in einem Kandidatfrequenzsuchvorgang in einer oder mehreren Besuchen an die Kandidatfrequenz misst, und zwar unter Verwendung von Aktionen, wobei mehrere Aktivitäten auf der Dienstfrequenz beendet werden, wobei von der Dienstfrequenz auf die Kandidatfrequenz abgestimmt wird, wobei die mittlere Eingangsleistung bei der Kandidatfrequenz gemessen wird, wobei zu der Dienstfrequenz zurückgekehrt wird und wobei Aktivitäten darauf neu gestartet werden. Diese Interfrequenzmessungen werden zu der Netzwerkinfrastruktur übertragen, wo sie beim durchführen von Handover-Entscheidungen verwendet werden.
- Handover werden in drahtlosen zellularen und persönlichen Kommunikationssystemen angewandt, damit Mobilstationen von dem Deckungsgebiet der einen Basisstation in ein anderes gehen können, wobei die Möglichkeit geboten wird, die Kontinuität eines Gesprächs beizubehalten. Während Handover meistens angewandt werden um die Mobilstation von einem aktuellen in eine neue Basisstation zu bringen, ist es auch möglich eine Kommunikation mit der Mobilstation von dem einen Satz mit Hin- und Rückwärtsverbindungen in einen anderen derselben Basisstation zu bringen.
- In einem CDMA System kann ein Handover einer Mobilstation zwischen Basisstationen entweder ein Soft-Handover sein, wobei während einer Übergangsperiode die Mobilstation gleichzeitig Hin- und Rückwärtsverbindungen mit der aktuellen und der neuen Basisstation beibehält, im Allgemeinen auf derselben Frequenz, und dieselben Daten über die beiden Basisstationen empfängt, und ein Hard-Handover sein, wobei die Mobilstation von den aktuellen Verbindungen auf neue Verbindungen umschaltet, meistens auf eine neuen Frequenz und/oder eines einem Netzwerkes ohne eine derartige Übergangsperiode, in der aktuelle und neue Hin- und Rückwärtsverbindungen simultan beibehalten werden.
- Der bekannte segmentierte Modus, beschrieben beispielsweise in WO 99/56410, wird angewandt zum Liefern von Leerschlitzen, in denen die Mobilstation die Interfrequenzmessungen durchführt. Die Leerschlitze sind meistens, aber nicht notwendigerweise, gleich einer Framedauer, und ihnen gehen unmittelbar Frameteile oder Teilframes voraus und folgen denselben, die typischerweise eine Dauer entsprechend einem halben Frame haben. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird jede Kombination aus einem vorlaufenden Frameteil, einem Schlitz, und einem nachfolgenden Frameteil hier als ein "segmentiertes Frame" bezeichnet, und diese "segmentierte Frames" sind zwischen den üblichen Frames verteilt, die hier als "normale Frames" bezeichnet werden. Die augenblickliche Symbolrate RINFO und der augenblickliche Streufaktor SF = RCHIP/RINFO (wobei RCHIP die konstante Chiprate des PN-Streucodes ("Pseudo Noise") in diesen Frameteilen oder Halbframes werden derart beibehalten, dass sie in den normalen Frames dieselben sind. Danach wird zur Unterstützung der Wiederherstellung durch den Viterbi-Decoder von Symbolen, die durch den Mangel an Durchführung während des Schlitzes verloren gegangen sind, und folglich der Symbolenergie zu Rauschverhältnis von Übergängen in diesen Frameteilen auf entsprechende Art und Weise gesteigert.
- Es ist aber nicht immer möglich, den Leistungspegel der Übertragung ausreichend weiter zu steigern, beispielsweise wenn der Leistungspegel der Mobilstation bereits maximal ist oder nahezu das Maximum erreicht hat, was zu einer Steigerung der Bitfehlerrate (BER) führt. Unter derartigen Umständen kann der segmentierte Modus dafür sorgen, dass ein Gespräch ausfällt, was zu Verärgerung und Belästigung der Teilnehmer führt.
- Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten ausgefallener Gespräche als Resultat des segmentierten Modus in drahtlosen zellularen und persönlichen Kommunikationssystemen mit CDMA zu reduzieren, und zwar durch ein verfahren, das eine Alternative ist für oder zusätzliche angewandt werden kann zur Steigerung der Übertragungsleistung während der Frameteile, die vor und/oder nach den Schlitzen auftreten.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zur wesentlichen Vorbeugung eines hohen Risikos eines ausgefallenen Gesprächs während oder als Resultat des segmentierten Modus, eine Steigerung in BER gelindert werden kann, und zwar durch Vorgänge, die eine ausreichende Steigerung des Streufaktors von Übertragungen zu und von der Mobilstation während dieser Frameteile umfassen.
- Auf diese Weise weist ein segmentierter Modus-Verfahren in einem drahtlosen CDMA Kommunikationssystem, wobei dieser segmentierte Modus segmentierte Frames umfasst, die unter normalen Frames verteilt sind, wobei jedes segmentierte Frame einen Schlitz aufweist, in dem von der Mobilstation eine Messung der Qualität des Übertragungssignals bei einer Kandidatarbeitsfrequenz durchgeführt wird, die anders ist als die Dienstfrequenz, wobei ein vorlaufender Frameteil dem Schlitz vorhergeht, und ein nachfolgender Frameteil dem Schlitz folgt, das Kennzeichen auf, dass Daten in den vorlaufenden und nachfolgenden aktiven Frameteilen des segmentierten Frames mit einem Streufaktor übertragen werden, der größer ist als und vorzugsweise wenigstens zweimal größer ist als der von Daten in den normalen Frames.
- Eine derartige Steigerung des Streufaktors kann als Alternative oder zusätzlich zur Steigerung der Übertragungsleistung während der aktiven Frameteile des segmentierten Frames ausgenutzt werden.
- Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung dürften aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung hervorgehen. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Mobilstation im Zusammenhang mit einem Paar drahtloser zellularer Netzwerke, -
2 eine allgemeine schematische Darstellung der Mobilstation in1 ; und -
3a ,3b und3c eine Graphik der Arbeitsfrequenz zu der Zeit, eine Graphik der Übertragungsleistung zu der Zeit bzw. eine Graphik des Streufaktors (SF) zu der Zeit nach der vorliegenden Erfindung in einem Zeitintervall mit einem segmentierten Frame. - In
1 ist eine Mobilstation10 dargestellt, die zur "Roaming" imstande ist, umfassend, indem ein Gespräch geführt wird, von dem einen drahtlosen Deckungsgebiet einer ersten Basisstation22 des DS-CDMA Netzwerkes ("Direct Sequence Code Division Multiple Access")20 in die drahtlose Deckung einer zweiten Basisstation32 zu gehen, die von demselben Netzwerk sein kann, oder von einem anderen DS-CDMNA Netzwerk, wie dargestellt, so dass ein Interfrequenz-Handover erforderlich sein kann. Damit wird gemeint, dass das Gespräch umgeschaltet oder von einem Satz mit Vor- oder Rückwärtsverbindungen L1 der Mobilstation10 mit der Basisstation22 des Netzwerkes20 , das eine Arbeitsfrequenz F1 hat, zu einem Satz mit Vor- und Rückwärtsverbindungen L2 der Mobilstation10 mit der Basisstation32 des Netzwerkes30 übertragen wird, das eine Arbeitsfrequenz F2 hat. Die Entscheidung zum Befehlen eines Handovers erfolgt in dem Netzwerk20 und dabei gehen Messungen durch die Mobilstation10 der Signalqualität benachbarter Basisstationen vorher, wobei die Ergebnisse von der Mobilstation dem Netzwerk20 mitgeteilt werden. Derartige Signalqualitätsmessungen umfassen Interfrequenzmessungen, einschließlich Pilotübertragungen von der Basisstation32 , wobei diese Messungen während Leersegmente durchgeführt werden, die in dem segmentierten Modus geboten werden. - Auf dem in
1 dargestellten Pegel sind die Netzwerke20 und30 herkömmlich. Zur Illustration ist das Netzwerk20 mit zwei Basisstationen22 ,24 , einem Basisstationscontroller26 , der die Anzahl Basisstationen22 ,24 steuert, und einem Netzwerkcontroller28 dargestellt, der das Netzwerk20 steuert. Auf gleiche Weise ist das Netzwerk30 mit zwei Basisstationen32 ,34 , einem Basisstationscontroller36 , der die Anzahl Basisstationen32 ,34 steuert, und einem Netzwerkcontroller38 dargestellt, der das Netzwerk20 steuert. Die Netzwerkcontroller sind durch eine Kommunikationsverbindung40 gekoppelt und auch jeder Netzwerkcontroller ist mit dem öffentlichen PSTN-Netzwerk42 gekoppelt. - Die Mobilstation
10 ist in2 schematisch dargestellt, die auch herkömmlich ist. Darin enthält die Mobilstation einen HF-Teil50 , einen Basisbandteil60 und einen Benutzerschnittstellenteil70 . Der HF-Teil50 umfasst eine Antenne52 , die mit einem Diplexer53 gekoppelt ist, der von dem Ausgang eines Leistungsverstärkers54 ein HF-Streuspektrum-Kommunikationssignal empfängt, das von der Antenne52 übertragen werden soll und liefert ein HF-Streuspektrum-Kommunikationssignal zu dem Eingang eines geräuscharmen Verstärkers55 , das von der Antenne52 empfangen worden ist. Ein Modulator56 , vorzugsweise mit einer (nicht dargestellten) Null-ZF-Struktur, empfängt ein Ba sisband-Streuspektrum-Kommunikationssignal von einem Codierer62 des Basisbandteils60 , und ein HF-Trägersignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator oder dem Frequenzsynthesizer58 und liefert ein HF-Streuspektrum-Kommunikationssignal zu dem Eingang des Leistungsverstärkers54 . Auf gleiche Weise empfängt der Demodulator57 , der vorzugsweise auch eine (nicht dargestellte) Null-ZF-Struktur hat, ein HF-Streuspektrum-Kommunikationssignal von dem Ausgang des geräuscharmen Verstärkers55 und ein HF-Trägersignal von dem Oszillator oder dem Synthesizer58 und liefert ein Basisband-Streuspektrum-Kommunikationssignal zu dem Decoder63 des Basisbandteils60 . Im Allgemeinen werden wenigstens der Codierer62 und der Decoder63 durch einen (nicht dargestellten) digitalen Signalprozessor implementiert. Zusätzlich zu der Codierung und der Decodierung führen der Codierer62 und der Decoder63 Spektrumstreuung bzw. Entstreuung durch, und zwar auf eine durch bekannte Art und Weise durch Zuführung der betreffenden PN Codesequenz zu der betreffenden Phase. Der Basisbandteil60 umfasst auch einen Mikroprozessor64 , der die Frequenz des Oszillators oder des Synthesizers58 steuert, den Codierer62 und den Decoder63 steuert, und auf eine flüchtige Speichereinheit mit beliebigem Zugriff65 und auf eine nicht flüchtige Festwertspeichereinheit66 zugreift, von der wenigstens ein Teil programmierbar ist, beispielsweise einen (nicht dargestellten) EEPROM um Firmware zu enthalten, welche die Instruktionen bildet, die von dem Mikroprozessor64 benutzt werden um mehrere Ereignisse in der Mobilstation, wie Aufbau und Handover von Gesprächen zu steuern, einschließlich Interfrequenzmessungen der Signalqualität von Pilotübertragungen grenzend an Basisstationen mit verschiedenen Kandidatarbeitsfrequenzen, wie von der Basisstation32 . - In dem Basisbandteil
60 ist auch vorgesehen ein Analog-Digital-Wandler67 , der den Codierer62 speist und der von einem Mikrophon72 des Benutzerschnittstellenteils70 gespeist wird, und einen Digital-Analog-Wandler68 , der von dem Decoder63 gespeist wird und selber einen Lautsprecher74 des Benutzerschnittstellenteils70 speist. - In CDMA drahtlosen zellularen Systemen, insbesondere entsprechend in der Entwicklung für Systeme dritter Generation (3G) begriffenen Systemen, können mehrere Übertragungsparameter zum Herunterladen oder zum Weiterladen von der aktuellen Basisstation
22 zu der Mobilstation10 und zum Hochladen oder Rückladen von der Mobilstation10 zu der aktuellen Basisstation22 auf einer Frame-für-Frame-Basis durch Kommunikation zwischen der Mobilstation und der aktuellen Basisstation angepasst werden. Diese Parame ter umfassen Übertragungsleistung und einen Streufaktor. Dieser letztere ist das Verhältnis RCHIP/RINFO, wobei RCHIP die Chiprate des PN-Streucodes ("Pseudo Noise") ist und RINFO die Symbolrate ist. Die Übertragungsleistung wird normalerweise in einer Leistungssteuerschleife angepasst, die durch Interaktion zwischen der aktuellen Basisstation und der Mobilstation gebildet wird, damit die Signalqualität beibehalten wird. Die Übertragungsleistung wird ebenfalls angepasst, wenn die Symbolrate und der Streufaktor in einem Mehrratendienst variiert werden, da die Übertragungsleistung reduziert werden kann, wenn der Streufaktor gesteigert wird, und zwar durch Verringerung der Symbolrate zur Verbesserung der Kapazität des CDMA-Systems. - Wie oben bereits erwähnt, wird die BER im Wesentlichen präsentiert durch Steigerung während der segmentierten Mode in einem CDMA-System durch Steigerung des aktuellen Streufaktors der Übertragungen zu und von der Mobilstation während der aktiven Teilframeteile der segmentierten Frames. Diese Steigerung des augenblicklichen Streufaktors kann mit einer Steigerung des augenblicklichen Übertragungsleistungspegels einher gehen, oder kann statt desselben verwendet werden.
- Segmentierte Frames werden periodisch unter nicht segmentierten oder normalen Frames in einem derartigen Verhältnis vermischt, dass es viele normale Frames für jedes segmentierte Frame gibt. In den
3A –3C ist eine Sequenz von zwei normalen Frames NFR, einem segmentierten Frame SFR, und zwei weiteren segmentierten Frames SFR dargestellt. Das segmentierte Frame SFR beginnt zu dem Zeitpunkt t1 und endet zu dem Zeitpunkt t4, wobei ein aktiver vorlaufender Frameteil oder Halbframe LHF das Intervall zwischen t1 und t2 überspannt, wobei das Leersegment SLT das Intervall zwischen t2 und t3 überspannt, und wobei der aktive nachfolgende Frameteil oder Halbframe THF das Intervall zwischen t3 und t4 überspannt. Wie weiterhin in3A dargestellt, ist die Arbeitsfrequenz der Mobilstation10 außerhalb des Zeitintervalls, das durch das Leersegment SLT überspannt wird, die Dienstfrequenz F1, während der die Mobilstation mit der aktuellen Basisstation22 kommuniziert. Die Arbeitsfrequenz der Mobilstation10 wird während des Leersegmentes SLT auf die Kandidatfrequenz F2 geschaltet, damit diese von der Basisstation32 aus auf die Kandidatfrequenz F2 abgestimmt werden kann, und damit die Leistung der Pilotübertragungen auf dieser Frequenz gemessen werden können, was die Signalqualität davon angibt. - Weiterhin wird, wie in
3B dargestellt, der Leistungspegel auf dem Pegel P1 in den normalen Frames NFR beibehalten, aber diese Figur zeigt zwei Alternativen während des vorlaufenden Frameteils LHF, dem Leersegment SLT vorhergehend, und den nachfolgenden Frameteil, der dem Leersegment SL folgt. In einer alternativen Ausführungsform. Angegeben durch eine gezogene Linie, ist der Leistungspegel nach wie vor P1 während dieser Frameteile, wobei unter diesen Umständen der ganze BER lindernde Effekt von dem steigenden Streufaktor erzeugt werden muss, während in der anderen alternativen Ausführungsform, angegeben durch eine gestrichelte Linie der augenblickliche Leistungspegel auf den Pegel P2 gebracht wird, so dass ein Teil des BER lindernden Effektes dieser Steigerung zuzuschreiben ist. - Nach der vorliegenden Erfindung wird statt der oder anstelle von der Steigerung des Leistungspegels während Frameteile LHF und THF der Streufaktor SF in diesen Intervallen von SF1 auf SF2 gesteigert. Das Verhältnis zwischen SF2 und SF1 wird von dem Fachmann derart gewählt, dass eine Steigerung der BER vermieden wird, wobei berücksichtigt wird, ob es eine damit einher gehende Steigerung des Leistungspegels gibt, und sollte dies der Fall sein, das Verhältnis P2 zu P1. Unter allen Umständen, wo ein zunehmender Streufaktor benutzt wird, ist SF2 wenigstens zweimal SF1. SF1 und SF2 sind 32 bzw. 64.
- Es dürfte einleuchten, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung erfüllt worden sind. Während die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben worden ist, dürfte es auch einleuchten, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung viele Modifikationen möglich sind. In der Interpretation der beiliegenden Patentansprüche soll Folgendes verstanden werden:
- a) das Wort "umfassen" schließt das Vorhandensein anderer Elemente oder Verfahrensschritte als die in dem Anspruch genannten nicht aus;
- b) das Wort "ein" vor einem Element schließt das Vorhandensein einer Anzahl derartiger Elemente nicht aus;
- c) eingeklammerte Bezugszeichen begrenzen den Umfang nicht; und
- d) viele "Mittel" können durch dasselbe Item der in Hardware oder Software implementierten Struktur oder Funktion dargestellt werden.
-
2 - 62
- Codieren
- 63
- Decodieren
-
3 -
- Zeit
Claims (10)
- Segmentierter Modus-Verfahren in einem drahtlosen CDMA Kommunikationssystem (
20 ), wobei, während eine Mobilstation (10 ) auf einer Dienstoperationsfrequenz mit einer ersten Basisstation (22 ) kommuniziert, eine segmentierte Kommunikationsmode angewandt wird, die segmentierte Frames (SFR) aufweist, die zwischen normalen Frames (NFR) verteilt sind, die Daten mit einem ersten Verbreitungsfaktor und einem ersten Leistungspegel enthalten, wobei jedes segmentierte Frame ein Segment (SLT) enthält, in dem eine Messung der Übertragungssignalqualität bei einem anderen Kandidaten, der auf derselben Frequenz arbeitet, von der Mobilstation (10 ) durchgeführt wird, wobei ein vorderer Frameteil (LHF) dem Segment (SLT) vorhergeht, und ein hinterer Frameteil (THF) dem Segment folgt, wobei die beiden Frameteile Daten mit einem zweiten Streufaktor und einem zweiten Leistungspegel enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Streufaktor größer ist als der erste Streufaktor. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Leistungspegel dem ersten Leistungspegel entspricht oder größer als derselbe ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1–2, wobei der zweite Streufaktor wenigstens dem doppelten ersten Streufaktor entspricht.
- Programm, das in einem Speicher (
66 ) gespeichert ist, um dafür zu sorgen, dass ein Prozessor (64 ) in einer Mobilstation (10 ) ein Mobilstationsende eines segmentierten Mode-Verfahrens in einem drahtlosen CDMA Kommunikationssystem (20 ) steuert, wobei, während eine Mobilstation (10 ) auf einer Dienstarbeitsfrequenz mit einer ersten Basisstation (22 ) kommuniziert, eine segmentierte Kommunikationsmode angewandt wird, die segmentierte Frames (SFR) aufweist, verteilt unter normalen Frames (NFR) mit Daten mit einem ersten Streufaktor und einem ersten Leistungspegel, wobei jedes segmentierte Frame ein Segment aufweist, in dem eine Messung der Übertragungssignalqualität auf einer anderen Kandidatarbeitsfrequenz von der Mobilstation durchgeführt wird, wobei ein vorde rer Frameteil (LFR) dem Segment vorhergeht und ein hinterer Frameteil (TFR) dem Segment folgt, wobei die beiden Frameteile Daten enthalten mit einem zweiten Streufaktor und einem zweiten Leistungspegel, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Streufaktor größer ist als der erste Streufaktor. - Mobilstation (
10 ) mit einem Programm, das in einem Speicher (66 ) gespeichert ist um dafür zu sorgen, dass ein Prozessor (64 ) in der Mobilstation (10 ) ein Mobilstationsende eines segmentierten Mode-Verfahrens in einem drahtlosen CDMA Kommunikationssystem (20 ) steuert, wobei, während eine Mobilstation (10 ) auf einer Dienstarbeitsfrequenz mit einer ersten Basisstation (22 ) kommuniziert, eine segmentierte Kommunikationsmode angewandt wird, die segmentierte Frames (SFR) aufweist, verteilt unter normalen Frames (NFR) mit Daten mit einem ersten Streufaktor und einem ersten Leistungspegel, wobei jedes segmentierte Frame ein Segment aufweist, in dem eine Messung der Übertragungssignalqualität auf einer anderen Kandidatarbeitsfrequenz von der Mobilstation durchgeführt wird, wobei ein vorderer Frameteil (LFR) dem Segment vorhergeht und ein hinterer Frameteil (TFR) dem Segment folgt, wobei die beiden Frameteile Daten enthalten mit einem zweiten Streufaktor und einem zweiten Leistungspegel, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Streufaktor größer ist als der erste Streufaktor. - Mobilstation nach Anspruch 5, wobei der zweite Leistungspegel dem ersten Leistungspegel entspricht oder größer ist als derselbe.
- Mobilstation nach einem der Ansprüche 5–6, wobei der zweite Streufaktor wenigstens dem doppelten ersten Streufaktor entspricht.
- Segmentierte Kommunikationsmode-Signal, das in einem drahtlosen CDMA Kommunikationssystem (
20 ) benutzt wird, während eine Mobilstation (10 ) auf einer Dienstarbeitsfrequenz mit einer ersten Basisstation (22 ) kommuniziert, wobei das segmentierte Kommunikationsmode-Signal segmentierte Frames (SFR) aufweist, die unter normalen Frames (NFR) mit Daten mit einem ersten Streufaktor und einem ersten Leistungspegel verteilt sind, wobei jedes segmentierte Frame ein Segment (SLT) aufweist, in dem eine Messung der Übertragungssignalqualität bei einer anderen Kandidatarbeitsfrequenz durch die Mobilstation (10 ) durchgeführt wird, wobei ein vorderer Frameteil (LHF) dem Segment (SLT) vorhergeht, und ein hinterer Frameteil (THF) dem Segment folgt, wobei die beiden Frameteile Daten enthalten, die einen zweiten Streufaktor und einen zweiten Leistungspegel haben, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Streufaktor größer ist als der erste Streufaktor. - Signal nach Anspruch 8, wobei der zweite Leistungspegel dem ersten Leistungspegel entspricht oder höher ist als derselbe.
- Signal nach einem der Ansprüche 8–9, wobei der zweite Streufaktor wenigstens dem doppelten ersten Streufaktor entspricht.
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