JP2002503424A - バランスダイバシティ - Google Patents
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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- Radio Transmission System (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、複数のアンテナ(A,B;N)および該アンテナのうち1つを選択するための選択スイッチ(SW;SWI)を有する無線受信機(R2;R3)におけるアンテナパスのダイバシティの選択方法に関するものであり、該方法は次の過程を有する:各アンテナ(A,B;N)である時間にわたって受信したアンテナ信号の平均干渉強度(AIA,AIB;AIN)を作成し、各アンテナ(A,B;N)で受信した無線信号(RSA,RSB)のキャリア信号強度(CSA,CSB;CSN)を作成し、平均干渉信号強度(AIA,AIB;AIN)に対する最良のキャリア信号強度(CSA,CSB;CSN)によって1つのアンテナ(A,B;N)を選択する。
Description
【発明の詳細な説明】
バランスダイバシティ
技術分野
本発明は、アンテナパスのダイバシティ選択の方法および構成に関するもので
ある。
背景技術の説明
ほとんどのディジタル通信システムにおいては、フェージングの影響を低減す
るために多種のダイバシティを使用する。アンテナダイバシティは、受信機の感
受性を改善し、もっとも一般的な方式のひとつであり、通常は受信機において二
重アンテナダイバシティとして用いられる。
ダイバシティを用いて受信された複数のアンテナ信号を合成するための方式は
いくつかある。検出後の方式では、合成を完全にディジタル領域で行う。等利得
合成、最高比合成および干渉拒絶合成などの同期型の合成方式は、効率的な検出
後方式である。検出後方式の弱点は、複数の受信機を必要とするところである。
移動局においては、受信機の複雑性は最小限に抑えなくてはならない。そのため
、完全な受信鎖をひとつしか必要としない検出前方式が望ましい。
国際特許出願公開第WO95/11552には、2つの受信機ブランチを有す
るダイバシティ受信機が開示されている。受信信号の強度の比較に基づく制御信
号が生成される。切替手段は、制御信号によって、いずれかの受信機ブランチか
らの信号を受信機出力に切り替える構成を有する。しかし、この既知の配置は移
動局に用いる場合には問題がある。移動局において用いられる複数のアンテナは
通常、内部アンテナと組み合わさった普通の双極アンテナである。その場合、内
部アンテナは減衰した信号を拾うことになるので、弱いほうのアンテナが選択さ
れるケースは50%以下である。これは、バランスのとれたアンテナパスに比べ
、低いダイバシティ利得を意味する。
発明の概要
既知の方法の問題は、内外両方のアンテナを有する方式でアンテナダイバシテ
ィを用いるときに起きる。内部アンテナは、本体を囲む筐体による減衰信号によ
ってダイバシティ利得が低い。
本発明では、各受信信号のある時間における干渉信号強度の平均を推定するこ
とでこの課題を解決する。これらの推定に従って干渉強度の差によって選択基準
を補償することで、平均干渉信号強度に対する最適な受信キャリア信号によって
アンテナを選択する。
本発明の一実施形態によれば、選択されたアンテナにより受信された無線信号
の干渉強度を、過去に蓄積した値に加えることで受信無線信号の干渉強度を蓄積
する。その後、各アンテナから受信した信号の蓄積された値について、平均干渉
信号強度を求める。次に、生成された平均干渉信号の強度の差に対応した補償閾
値を生成する。その後、受信無線信号のキャリアの強度差から補償閾値を引いた
ものに対応する選択信号を生成する。選択信号の値により、いずれかのアンテナ
を選択する。その結果、平均干渉信号強度に対して最適なキャリア信号を有する
信号が受信される。
本発明の他の実施形態では、選択されたアンテナにより受信された無線信号の
干渉強度を過去に蓄積された値に加算することで複数の受信無線信号の干渉強度
が蓄積される。その後、平均干渉信号強度は、各アンテナから受信された信号に
ついて生成される。そして、平均干渉信号に関してキャリアに対応する信号が生
成され、干渉に対して最良のキャリアを有する信号を示すセレクタに転送される
。この信号を供給するアンテナが選択される。
本発明のひとつの目的は、バランスがとれてないアンテナパスに対して、バラ
ンスのとれたパスのダイバシティ利得と等しいダイバシティ利得を得ることであ
る。
よって、本発明のひとつの利点は、バランスのとれたアンテナパスでもバラン
スのとれてないアンテナパスでも、ダイバシティ利得が等しいことである。
ここで、添付の図面を参照し、実施形態の例をあげて、本発明をより詳細に説
明する。
図面の簡単な説明
図1は、従来の無線受信機を示すブロック図である。
図2は、受信無線信号のキャリアおよび干渉信号強度を示す図である。
図3は、2本のアンテナを有する本発明による無線受信機を示すブロック図で
ある。
図4は、図3の受信機において、一方のアンテナを選択するための手順を示す
フローチャートである。
図5は、複数のアンテナを有する本発明による無線受信機を示す概略ブロック
図である。
図6は、図5の受信機において、1本のアンテナを選択するための手順を示す
フローシートである。
図7には、本発明による、多数のアンテナを有する方式を示す。
発明を実施するための最良の形態
複数のアンテナパスを有する無線受信機を使用するとき、最適の信号品質を有
する信号、すなわち干渉に対してキャリア信号が最良である信号を選択すること
が重要である。
移動局においては、受信機の複雑性を最小限に保持する必要がある。よって、
無線機を複数にする要がない検出前方式が望ましい。
図1には、選択ダイバシティ受信機R1を示す。この受信機は現在主流のもの
であり、無線信号の受信用に2つの外部アンテナAおよびBを有する。いずれか
のアンテナAまたはBを選択する、すなわち2つのアンテナAとBを切り替える
ために選択スイッチSWが設けられている。選択されたアンテナには、スイッチ
SWおよび増幅器/ダウン変換機RXA、RXBを介してアナログ・ディジタル
変換機A/Dが適用される。変換後のディジタル信号を受信し、干渉を取り除く
ための検出器/等価器DTも設けられている。デシベルでの加算式対数強度測定
のために、ダウン変換機RXAおよびRXBを介して各アンテナに対してRSS
I測定用の測定手段RAおよびRBが適用される。2つのアンテナ測定手段RA
およびRBには加算器AD1が適用される。加算器AD1は2つの入力端を有す
る。第一のアンテナに属する測定手段RAは加算器の第一入力に接続される。他
方の測定手段RBは加算器の第二入力に接続される。加算器AD1からの出力は
スイッチSWの選択入力に接続される。
次に、最適の信号に従ってアンテナを選択する方法を説明する。この方法は、
現在の技術のものであり、RSSI測定に基づくものであるので、どの信号が最
高の受信信号強度を有するかによってアンテナ信号AまたはBを選択する。この
方法は図1の構成とともに使用され、次の過程を有する。
−第一の無線信号RSAと第二の無線信号RSBをそれぞれアンテナAとBとで
受信する。
−各受信無線信号RSAおよびRSBの信号強度CSAおよびCSBを、アンテ
ナ測定手段RAとRBにおけるRSSI測定により求める。
−第二の無線信号RSBのキャリア信号強度CSBから第一の無線信号RSAの
キャリア信号強度CSBを加算機AD1で減算することで選択信号SSを作成す
る。
−スイッチSWは最適の無線信号を供給するアンテナに切り替えられる。選択信
号が正であれば、すなわち第一の無線信号が最高のキャリア信号強度を有する場
合、第一の無線信号が選択される。選択信号が負であれば、第二の信号RSBを
供給するアンテナに切り替えられる。
図2aは、従来の例によりアンテナAおよびBで受信される信号の強度を示し
たものである。受信無線信号RSAまたはRSBはキャリア部CSAまたはCS
Bおよび干渉部からなる。第一アンテナAで受信される第一無線信号RSAのキ
ャリア強度CSAは、強度レベルがランダムに変化する曲線により示す。図2a
において、第一信号RSAの干渉部AIAの平均強度は、干渉信号レベルの直線
で示す。第二無線信号RSBのキャリア強度CSBおよび平均干渉強度AIBも
、図2aにおいて対応する点線として示す。アンテナで受信される場合、2つの
無線信号RSAおよびRSBの平均キャリア強度が等しいことを前提とする。こ
れは図2aから明らかである。しかし、携帯電話等の移動局においては通常、一
方のアンテナが内部アンテナである場合、問題が生じる。内部アンテナであれば
、受信無線信号が減衰する。この減衰は図2bに示しており、後にさらに詳しく
説
明する。
図3において、発明による選択ダイバシティ受信機R2を示す。無線機は無線
信号を受信するアンテナAおよびBを2つ有する。第一のアンテナAは外部アン
テナであるが、第二のアンテナBは携帯電話の筐体内に設けられている。RSS
I測定のための測定手段RAおよびRBは、増幅器/ダウン変換機RSAおよび
RXBにより各アンテナに対応させる。2つのアンテナAおよびBのうち一方を
選択するよう、選択スイッチSWが配置される。スイッチSWおよび変換機RX
A、RXBを介して選択されたアンテナにアナログ/ディジタル変換機を選択ア
ンテナと連絡させる。A/D変換機から変換されたディジタル信号を受信できる
ように検出器/等価器DTが設けられ、検出器DTに信号発生器SGを接続する
。2つのアンテナ測定手段RAおよびRBに加算器AD2が接続される。加算器
は、3つの入力を有する。加算器の第一の入力には、第一アンテナに属する測定
手段RAを接続する。第二の入力には、他方の測定手段RBを接続する。加算器
AD2の第三入力には信号発生器SGの出力を接続する。
図2bは、図3に示す構成で受信される信号の強度を示すものである。図2b
における信号RSA、RSBの強度が図2aにおける信号の強度に等しいと仮定
する。しかし、第二アンテナBが内部アンテナであるため、以下に説明する図2
bから明らかなように、第二信号RSBは減衰する。
ここで、本発明によるダイバシティ選択の方法を説明する。この方法は、図3
について既に述べた構成により実施する。この方法を用いることで、平均干渉信
号強度に対して最良の受信信号RSA、RSBによって無線信号が選択される。
方法の実行が開始される時点において、スイッチSWはアンテナAを選択した位
置にあり、オフセット信号Dはゼロに設定される。方法は次なる過程を含む。
−無線信号RSAおよびRSB、ここで言う第一の無線信号RSAおよび第二の
無線信号RSBは、それぞれアンテナAおよびBにより受信される。
−第一の無線信号RSAは第一のアンテナAからスイッチSWを介してA/D変
換機A/Dに転送される。
−受信された第一のアナログ無線信号RSAはディジタル信号に変換される。
−ディジタル無線信号は検出器DTに送信される。
−選択されたアンテナAの受信無線信号RSAの干渉部の信号強度は検出器DT
により測定される。この方法は、国際特許出願PCT/SE93/00648号
に詳しく説明されている。測定信号強度は既に蓄積されたアンテナAから受信さ
れた信号に加えられる。
−各蓄積信号の平均干渉信号強度AIA、AIBが検出器において発生する。
−両方のアンテナからの平均干渉信号強度AIAおよびAIBとも信号発生器S
Gに転送される。
−オフセット閾値信号Dが作成される。オフセット信号Dは2つの平均干渉信号
AIAとAIBの強度の差に対応する。閾値オフセット信号Dは、図3および図
2bともに示す。
−閾値オフセット信号Dは加算器ADの第三入力に送信される。
−第一アンテナAにより受信された信号のキャリア信号強度CSAは加算器AD
2の第一入力に送信され、第二アンテナBに受信される信号のキャリア強度CS
Bは加算器の第二入力に送信される。
−加算機AD2において選択信号SSが生成される。信号SSは受信無線信号R
SAとRSBの強度CSAとCSBの差からオフセット閾値信号Dを除算したも
のである。
−選択信号SSはスイッチSWに転送される。
−アンテナA、Bのうちいずれかが選択される。選択の結果は選択信号が正か負
かによる。選択信号SSが負の場合、第一アンテナAが選択され、選択信号SS
が正の場合、第二アンテナBが選択される。そのため、アンテナの選択は、平均
干渉信号強度に対する受信信号RSAとRSBの最良のキャリアによる。
図4は上記の方法を示すフローチャートである。このフローチャートは、本発
明の概念にもっとも重要な過程を示す。図面における符号の説明は上述したとお
りである。方法は図4および次なる説明により実行される。
−ブロック101に従い、無線信号RSAおよびRSBが、それぞれアンテナA
とBにより受信される。
−ブロック102に従い、第一無線信号RSAが第一アンテナAからスイッチS
Wを介してA/D変換機A/Dに送信される。
−ブロック103に従い、受信された第一アナログ無線信号RSがディジタル信
号に変換される。
−ブロック104に従い、ディジタル無線信号が検出器DTに送信される。
−ブロック105に従い、受信無線信号RSAの干渉部の信号強度が測定され、
アンテナAから受信され、既に蓄積された干渉信号に加えられる。
−ブロック106に従い、各蓄積信号の平均干渉信号強度AIA、AIBが検出
器において作成される。
−ブロック107に従い、平均干渉信号強度AIAおよびAIBが信号発生器S
Gに転送される。
−ブロック108に従い、オフセット閾値信号Dが作成される。
−ブロック109に従い、オフセット閾値信号Dが加算器ADの第三入力に転送
される。
−ブロック110に従い、第一アンテナAにより受信される信号のキャリア信号
強度CSAは加算器AD2の第一入力に送信され、第二アンテナBにより受信さ
れる信号のキャリア信号強度CSBは加算器の第二入力に送信される。
−ブロック111に従い、加算器AD2において選択信号SSが作成される。
−ブロック112に従い、選択信号SSはスイッチSWに転送される。
−ブロック113に従い、いずれかのアンテナAまたはBが選択される。
図5には、第二の実施形態を表わす選択ダイバシティ受信機R3を示す。この
受信機は複数のアンテナを有する。各々のアンテナA、B、...、Nは増幅器/
ダウン変換機RXA〜RXNを介してスイッチSWIに接続される。スイッチS
WIを介して選択されたアンテナにアナログ/ディジタル変換機A/Dが接続さ
れる。A/D変換機により変換されたディジタル信号を受信するよう、検出器/
等価器DTが設けられている。変換機A/Dと検出器DTはともに図3に示す前
述の実施形態のものと同様のものである。検出器は各アンテナA、B、...、N
からの無線信号RSA〜RSNの平均干渉稚AIA〜AINを作成する。RSS
I測定のための測定手段RA〜RNが、ダウン変換機RXA〜RXNを介して各
アンテナに接続される。各測定手段RA〜RNは加算器ADA〜ADNの第一入
力に接続される。各平均干渉値AIA〜AINは、その平均干渉値に対応するア
ンテ
ナに接続された各加算器の第二入力にフィードバックされる。加算器ADA〜A
DNの出力はそれぞれ選択器SELの複数の入力部のいずれかに接続される。選
択器SELの出力はスイッチSWIの制御入力に接続される。
ここで、ダイバシティ選択の方法を説明する。この方法は上述する構成により
実行する。この方法によると、受信信号RSA〜RSNのうち、当該無線信号の
平均干渉信号強度に対する裁量のキャリアにより選択される。方法が開始すると
、スイッチSWIがアンテナBを選択する位置にある。これは図5において明ら
かである。最初、AIA〜AINはすべてゼロ等の同一の値に設定される。方法
はさらに次の過程を含む。
−無線信号RSA〜RSNが、アンテナA〜Nにより受信される。
−無線信号RSBがアンテナBからスイッチSWIを介してA/D変換機A/D
に転送される。
−受信アナログ無線信号はディジタル信号に変換される。
−ディジタル無線信号は検出器DTに送信される。
−受信無線信号RSBの干渉部の信号強度が、検出器DTにより測定され、既に
蓄積されたアンテナBから受信された干渉信号に加えられる。
−蓄積された、すなわち各アンテナA〜Nの信号のそれぞれの平均干渉信号強度
AIA〜AINが、検出器DTにより作成される。
−平均干渉信号強度AIA〜AINは対応する各加算器ADA〜ADNの第二入
力に転送される。
−アンテナにより受信される無線信号RSA〜RSNのキャリア信号強度CSA
〜CSNは各アンテナに接続された加算器の第一入力に送信される。
−平均干渉信号強度に対するキャリアに対応する信号が、各加算器から、選択器
SELの対応する入力に送信される。
−選択器において、制御信号CSが生成される。信号CSは、選択器SELの入
力で受信した信号のうち、干渉信号強度に対して最良のキャリアを有する信号を
示す。
−制御信号CSはスイッチSWに転送される。
−アンテナA〜Nのうち、いずれか1つが選択される。スイッチの位置は、制御
信号CSの受信指示による。例えば、干渉に対するキャリアの信号強度がアンテ
ナAがもっとも強い場合、スイッチはアンテナBからアンテナAに切り替える。
そのため、アンテナの選択は平均干渉信号強度に対する受信信号RSA〜RSN
の最良のキャリアによる。
図6は、上述の方法を示すフローチャートである。このフローチャートは、本
発明の概念にもっとも重要な過程を示したものである。図中の符号の説明は上記
のとおりである。この方法は、図5に従がって、次の説明に沿って実行される。
−ブロック201に従い、アンテナA〜Nにより無線信号RSA〜RSNが受信
される。
−ブロック202に従い、無線信号RSBはA/D変換機A/Dに転送される。
−ブロック203に従い、授背印アナログ無線信号がディジタル信号に変換され
る。
−ブロック204に従い、ディジタル無線信号が検出器DTに送信される。
−ブロック205に従い、検出器DTにおいて、受信無線信号RSBの干渉部の
信号強度が、アンテナBから受信され、既に蓄積された干渉信号に加えられる。
−ブロック206に従い、検出器DTにおいて平均干渉信号強度AIA〜AIN
が生成される。
−ブロック207に従い、対応する各加算器ADA〜ADNの第二入力に平均干
渉信号強度AIA〜AINを転送する。
−ブロック208に従い、キャリア信号強度CSA〜CSNを、各アンテナにそ
れぞれ接続される加算器の第一入力に送信する。
−ブロック209に従い、平均干渉信号強度に対するキャリアに対応する信号が
、各加算器から選択器SELの対応する入力に送信される。
−選択器において、制御信号CSが作成される。信号CSは、選択器SELの入
力で受信した信号のうち、干渉信号強度に対するキャリアが最良のものを示す。
−ブロック210に従い、制御信号CSがスイッチSWに転送される。
−ブロック211に従い、アンテナA〜Nのうち1つが選択される。
図7は、本発明による、多数のアンテナを有する構成100を示す概略ブロッ
ク図である。
この実施形態による構成100は、11個のアンテナ1〜11を有する。各ア
ンテナは、評価手段31〜41に接続される。各評価手段31〜41は、その手
段に対応するアンテナ1〜11により受信された無線信号RS1〜RS11を評
価する。各評価手段の出力は、ある時間51〜61における無線信号の平均干渉
信号強度に対する無線信号のキャリア部に等しい。選択手段SELECTは、1
1個の入力を有する。選択器SELECTの各入力は、11個の評価手段31〜
41それぞれの出力に接続される。選択器は、平均干渉信号強度に対するキャリ
アがもっとも強い受信信号を求める。選択器は多重装置MUXに接続される。多
重装置は、選択器の出力により、平均干渉信号強度に対するキャリア強度が最高
である無線信号を供給するアンテナに切り替える。
勿論、上記の実施形態には、様々な変更が可能である。例えば、平均干渉強度
の作成は、スイッチ/多重手段の前に行っても後に行っても構わない。アンテナ
スイッチは、アンテナにより近く、例えば受信部RXの前に設けることができる
。これは、すべてのアンテナ分岐において共通のRXと共通のRSSI測定を可
能とする。そのような形態では、RSSI測定を例えばRX検出器の直後または
検出器内で行うことができる。例えば図3等におけるスイッチSWが、ある位置
(上の位置)であればアンテナAからRSSIを測定し、他の位置(下の位置)で
あればアンテナBからRSSIを測定する。これは、受信信号が非連続的(TD
MAのように、フレームまたはバーストに分割)である場合に特に有用である。
すると、前置において時間分割方式でアンテナ信号を測定することでRSSI測
定をフレームまたはバーストの先頭で行うことができる。このような測定方式は
、アカイワのAntenna Selection Diversity for Framed Digital Signal Transm
ission in Mobile Radio Channel,39th Vehicular Technology Conference,VTC
89,San Francisco,May 1989に記載されている。
よって、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に記載する
請求項の範囲内であれば変更が可能である。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,
NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L
S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ
,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL
,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,
BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E
E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU
,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,
KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M
D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL
,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,
SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,V
N,YU,ZW
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 2つ以上のアンテナ(A,B;N)を有する無線受信装置(R2;R3 )におけるアンテナパスのダイバシティを選択する方法において、 −ある時間にわたって各アンテナ(A,B;N)が受信した無線信号の平均干渉 強度(AIA,AIB;AIN)を生成し、 −各アンテナ(A,B:N)に到着した無線信号(RSA,RSA)のキャリア信 号強度(CSA,CSB;CSN)を生成し、 −平均干渉信号強度(AIA,AIB;AIN)に対する最良のキャリア信号強 度(CSA,CSB;CSN)によって1つのアンテナ(A,B;N)を選択する 過程を含む方法。 2. 複数のアンテナパスが存在し、各パスが外部アンテナに対応する請求項 1による方法。 3. 2つのアンテナ(A,B)およびいずれかのアンテナを選択するための 選択スイッチ(SE)を有する無線受信装置(R2)におけるアンテナパスのダ イバシティを選択する方法において、 −ある時間にわたって各アンテナ(A,B)が受信した無線信号の干渉強度(IA, IB)を蓄積し、 −平均干渉強度(AIA,AIB)を生成し、 −平均干渉強度(AIA,AIB)の差を示すオフセット閾値(D)を作成し、 −各アンテナ(A,B)で受信した無線信号(RSA,RSB)のキャリア信号強 度(CSA,CSB)を生成し、 −無線信号強度(RSA,RSB)の差からオフセット値(D)を除算した値を 示す選択信号(SS)を生成し、 −選択信号(SS)の極性によりスイッチ(SW)をほかのパスに切り替える過 程を含む方法。 4. アンテナパスが不均衡である請求項1または2によるダイバシティの選 択方法。 5. 少なくとも1つのアンテナ(A,B)が内部アンテナである請求項1, 2または3によるダイバシティの選択方法。 6. 複数のアンテナ(1〜11)およびいずれかのアンテナを選択するため の選択スイッチ(MUX;SW)を有する無線受信装におけるアンテナパスのダ イバシティを選択する装置であって、 −ある時間にわたって各アンテナ(1〜11;A,B)が受信したアンテナ信号 の平均干渉強度を生成するための手段(31〜41;DT)と、 −各アンテナ(1〜11)が受信した無線信号(RS1〜RS11)のキャリア 信号強度を生成するための手段(31〜41;RA,RB)と、 −平均干渉信号強度に対する最良のキャリア信号強度によっていずれか1つのア ンテナ(1〜11;A,B)を選択するための手段とを有する装置。 7. 各アンテナが受信した無線信号のキャリア信号強度を生成するための手 段(31〜41;RA,RB)が選択手段(SW)と平均干渉強度を生成するた めの手段(DT)の間に位置する請求項6による無線受信装におけるアンテナパ スのダイバシティを選択する装置。 8. 平均干渉強度を生成するための手段(DT)が1つの検出器である請求 項6による無線受信装におけるアンテナパスのダイバシティを選択する装置。
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