(57)【要約】【課題】通信品質が良好で、かつ無用な電力を消費するのを回避することができる通信装置、通信システムおよび通信方法を提供する。【解決手段】送信電力増幅器５は、送信信号を増幅する。ＦＥＲ取得部１５は、送信先の通信装置から、送信先の通信装置における送信信号の通信品質を取得する。バイアス決定部１４は、取得した通信品質に基づいて、送信電力増幅器５へ供給するバイアスの大きさを決定する。バイアス供給部６は、決定された大きさのバイアスを送信電力増幅器５へ供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を増幅する増幅器と、
送信先の通信装置から、前記送信先の通信装置における前記送信信号の通信品質を取得する通信品質取得部と、
前記取得した通信品質に基づいて、前記増幅器へ供給するバイアスの大きさを決定するバイアス決定部と、
前記決定された大きさのバイアスを前記増幅器へ供給するバイアス供給部とを備えた通信装置。
【請求項２】
前記バイアス決定部は、前記取得した通信品質が所定の第１の品質以上の場合には、前記バイアスを減少させ、前記取得した通信品質が所定の第２の品質未満の場合には、前記バイアスを増加させる、請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記バイアス決定部は、前記取得した通信品質が所定の第１の品質以上の場合には、減少後のバイアスが所定の範囲内に含まれるときに、前記バイアスを減少させ、前記取得した通信品質が所定の第２の品質未満の場合には、増加後のバイアスが前記所定の範囲内に含まれるときに、前記バイアスを増加させる、請求項１記載の通信装置。
【請求項４】
前記バイアス決定部は、直近に取得した通信品質が所定の第１の品質以上の場合には、前記バイアスを減少させ、
前記直近に取得した通信品質が所定の第２の品質未満の場合には、前回取得した通信品質が前記第２の品質以上であるとき、または前回取得した通信品質が前記第２の品質未満であり、前記バイアスを増加させたことによって、前記直近に取得した通信品質が前回取得した通信品質よりも増加したときには、前記バイアスを増加させる、請求項１記載の通信装置。
【請求項５】
前記通信品質は、フレームエラーレートであり、
前記バイアス決定部は、前記取得した通信品質が０％の場合には、前記バイアスを減少させ、前記取得した通信品質が０％でない場合には、前記バイアスを増加させる、請求項１記載の通信装置。
【請求項６】
第１の通信装置と第２の通信装置とを含む通信システムであって、
前記第１の通信装置は、
送信信号を増幅する増幅器と、
前記第２の通信装置から、前記第２の通信装置における前記送信信号の通信品質を取得する通信品質取得部と、
前記取得した通信品質に基づいて、前記増幅器へ供給するバイアスの大きさを決定するバイアス決定部と、
前記決定された大きさのバイアスを前記増幅器へ供給するバイアス供給部とを備え、
前記第２の通信装置は、
前記第１の通信装置から受信した送信信号の通信品質を前記第１の通信装置へ通知する通信品質通知部とを備えた通信システム。
【請求項７】
送信信号を増幅する増幅器と、バイアスを前記増幅器へ供給するバイアス供給部とを備えた通信装置における通信方法であって、
送信先の通信装置から、前記送信先の通信装置における前記送信信号の通信品質を取得するステップと、
前記取得した通信品質に基づいて、前記増幅器へ供給するバイアスの大きさを決定するステップと、
前記バイアス供給部が、前記決定された大きさのバイアスを前記増幅器へ供給するステップと、
前記増幅器が、前記バイアスを受けて、送信信号を増幅するステップとを備えた通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、通信システムおよび通信方法に関し、送信信号の増幅技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線基地局や無線端末などの通信装置では、通信品質を向上させるために、送信信号の電力を増加させている。
【０００３】
たとえば、特許文献１（特開平１０−２０９７７０号公報）の通信装置は、他の通信装置が送信した信号を受信したときの受信レベルに応じて、送信信号の電力を設定する。
【０００４】
すなわち、特許文献１の通信装置は、他の通信装置から送信された信号を受信したときの受信レベルが小さいときには、この他の通信装置への送信信号の電力を高くする。一方、特許文献１の通信装置は、他の通信装置から送信された信号を受信したときの受信レベルが高いときには、この他の通信装置への送信信号の電力を小さくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２０９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、他の通信装置から送信された信号を受信したときの受信レベルが低いときでも、この他の通信装置への送信電力を増加させる必要がない場合がある。たとえば、他の通信装置の受信性能が高いため、受信した信号の通信品質が高い場合には、この他の通信装置への送信信号の電力を増加させる必要がない。このような場合には、不必要な増幅が行われており、電力が無駄に消費される。
【０００７】
それゆえに、本発明の目的は、通信品質が良好で、かつ無用に電力を消費するのを回避することができる通信装置、通信システムおよび通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、送信信号を増幅する増幅器と、送信先の通信装置から、送信先の通信装置における送信信号の通信品質を取得する通信品質取得部と、取得した通信品質に基づいて、増幅器へ供給するバイアスの大きさを決定するバイアス決定部と、決定された大きさのバイアスを増幅器へ供給するバイアス供給部とを備える。
【０００９】
好ましくは、バイアス決定部は、取得した通信品質が所定の第１の品質以上の場合には、バイアスを減少させ、取得した通信品質が所定の第２の品質未満の場合には、バイアスを増加させる。
【００１０】
好ましくは、バイアス決定部は、取得した通信品質が所定の第１の品質以上の場合には、減少後のバイアスが所定の範囲内に含まれるときに、バイアスを減少させ、取得した通信品質が所定の第２の品質未満の場合には、増加後のバイアスが所定の範囲内に含まれるときに、バイアスを増加させる。
【００１１】
好ましくは、バイアス決定部は、直近に取得した通信品質が所定の第１の品質以上の場合には、バイアスを減少させ、直近に取得した通信品質が所定の第２の品質未満の場合には、前回取得した通信品質が第２の品質以上であるとき、または前回取得した通信品質が第２の品質未満であり、バイアスを増加させたことによって、直近に取得した通信品質が前回取得した通信品質よりも増加したときには、バイアスを増加させる、
好ましくは、通信品質は、フレームエラーレートであり、バイアス決定部は、取得した通信品質が０％の場合には、バイアスを減少させ、取得した通信品質が０％でない場合には、バイアスを増加させる。
【００１２】
本発明は、第１の通信装置と第２の通信装置とを含む通信システムであって、第１の通信装置は、送信信号を増幅する増幅器と、第２の通信装置から、第２の通信装置における送信信号の通信品質を取得する通信品質取得部と、取得した通信品質に基づいて、増幅器へ供給するバイアスの大きさを決定するバイアス決定部と、決定された大きさのバイアスを増幅器へ供給するバイアス供給部とを備え、第２の通信装置は、第１の通信装置から受信した送信信号の通信品質を第１の通信装置へ通知する通信品質通知部とを備える。
【００１３】
本発明は、送信信号を増幅する増幅器と、バイアスを増幅器へ供給するバイアス供給部とを備えた通信装置における通信方法であって、送信先の通信装置から、送信先の通信装置における送信信号の通信品質を取得するステップと、取得した通信品質に基づいて、増幅器へ供給するバイアスの大きさを決定するステップと、バイアス供給部が、決定された大きさのバイアスを増幅器へ供給するステップと、増幅器が、バイアスを受けて、送信信号を増幅するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通信品質が良好で、かつ無用に電力を消費するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【図２】本発明の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。
【図３】図１の送信電力増幅器およびバイアス供給部の構成を表わす図である。
【図４】第１の送信アンプ４１の具体的な構成例を表わす図である。
【図５】第２の送信アンプ４２の具体的な構成例を表わす図である。
【図６】電力増幅器における、ゲート電圧と、入出力特性との関係を表わす図である。
【図７】本発明の実施形態の無線基地局における送信電力増幅器へ供給するバイアス電圧の制御手順を表わすフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（無線基地局の構成）
図１は、本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【００１７】
図１を参照して、この無線基地局１は、アンテナ３と、ＲＦ部２と、ベースバンド処理部１２と、制御部１３とを備える。ＲＦ部２は、スイッチ４と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）８と、アップコンバータ７と、送信電力増幅器５と、受信電力増幅器９と、ダウンコンバータ１０と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１１と、バイアス供給部６とを含む。
【００１８】
スイッチ４は、送信時に、送信電力増幅器５からの信号をアンテナ３へ出力する。スイッチ４は、受信時に、アンテナ３からの信号を受信電力増幅器９へ出力する。
【００１９】
ＤＡＣ８は、ベースバンド処理部１２から出力されるベースバンド信号をアナログ信号に変換する。
【００２０】
アップコンバータ７は、ＤＡＣ８から出力されるアナログ信号を無線周波数帯の信号にアップコンバートする。
【００２１】
送信電力増幅器５は、アップコンバータ７から出力される無線周波数帯の信号を電力増幅する。
【００２２】
受信電力増幅器９は、アンテナ３から出力される無線周波帯の信号を電力増幅する。
ダウンコンバータ１０は、増幅された無線周波帯の信号を中間周波数帯の信号にダウンコンバートする。
【００２３】
ＡＤＣ１１は、ダウンコンバータ１０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００２４】
バイアス供給部６は、送信電力増幅器５へバイアス電圧（可変のゲート電圧、および一定のドレイン電圧）を供給する。
【００２５】
ベースバンド処理部１２は、受信時に、ＲＦ部２から出力されるベースバンド信号を復調するとともに、誤り訂正復号化を行なう。また、ベースバンド処理部１２は、送信時には、ベースバンド信号を変調するとともに、誤り訂正符号化を行なう。
【００２６】
制御部１３は、ＦＥＲ（Frame Error Rate）取得部１５と、バイアス決定部１４とを含む。
【００２７】
ＦＥＲ取得部１５は、アンテナ３およびＲＦ部２を通じて、送信先の無線端末２１から、無線端末２１において受信した無線基地局１からの信号の通信品質を取得する。
【００２８】
バイアス決定部１４は、取得したＦＥＲに基づいて、送信電力増幅器５へ供給するバイアス電圧（ゲート電圧）の大きさを決定して、バイアス供給部６を制御する。
【００２９】
具体的には、バイアス決定部１４は、直近に取得したＦＥＲの値が０％の場合に、現在のゲート電圧ＧＶから一定値ΔＶ減少させた値ＧＶ′が予め定められた最小値ＭＩＮ＿ＧＶ以上の条件を満たすときに、ゲート電圧ＧＶの更新値をＧＶ′に決定する。
【００３０】
また、バイアス決定部１４は、直近に取得したＦＥＲの値が０％でない場合に、前回取得したＦＥＲが０％であるとき、または前回取得したＦＥＲが０％でなく、それによりゲート電圧をΔＶだけ増加させたことによって、直近に取得したＦＥＲが前回取得したＦＥＲよりも減少したときにおいて、現在のゲート電圧ＧＶから一定値ΔＶ増加させた値ＧＶ′が最大値ＭＡＸ＿ＧＶ以下の条件を満たすときに、ゲート電圧ＧＶの更新値をＧＶ′に決定する。
【００３１】
（無線端末の構成）
図２は、本発明の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。
【００３２】
図２を参照して、この無線端末２１は、図１の無線基地局とほぼ同様の構成を備える。この無線端末２１の制御部３３は、ＦＥＲ通知部３４を含む。
【００３３】
ＦＥＲ通知部３４は、無線基地局１から受信した信号のＦＥＲを算出して、算出したＦＥＲをＲＦ部２２およびアンテナ２３を通じて無線基地局１へ通知する。
【００３４】
（電力増幅器の構成）
図３は、図１の送信電力増幅器５およびバイアス供給部６の構成を表わす図である。
【００３５】
図３を参照して、送信電力増幅器５は、第１の送信アンプ４１と、第２の送信アンプ４２とを備える。
【００３６】
バイアス供給部６は、ゲート電圧発生電源４６と、第１ゲート電圧制御器４４と、第２ゲート電圧制御器４５と、ドレイン電圧発生電源４３とを備える。
【００３７】
第１の送信アンプ４１は、アップコンバータから出力される入力信号ＩＮ１を電力増幅し、電力増幅した信号ＯＵＴ１（＝ＩＮ１）を出力する。
【００３８】
第２の送信アンプ４２は、第１の送信アンプ４１から出力された信号ＩＮ１（＝ＯＵＴ１）を電力増幅して、電力増幅した信号ＯＵＴ２をスイッチへ出力する。
【００３９】
ゲート電圧発生電源４６は、一定のゲート電圧を発生する。
第１ゲート電圧制御器４４は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部で決定された電圧の値に変化させて、第１の送信アンプ４１に印加する。
【００４０】
第２ゲート電圧制御器４５は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部で決定された電圧の値に変化させて、第２の送信アンプ４２に印加する。
【００４１】
ドレイン電圧発生電源４３は、一定のドレイン電圧を発生し、第１の送信アンプ４１および第２の送信アンプ４２に印加する。
【００４２】
（第１の送信アンプ４１の具体的構成）
図４は、第１の送信アンプ４１の具体的な構成例を表わす図である。
【００４３】
図４を参照して、第１の送信アンプ４１は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。このＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートＧには、アップコンバータ７から出力される入力信号ＩＮ１が入力されるともに、第１ゲート電圧制御器４４から出力されるゲート電圧がバイアス電圧として供給される。
【００４４】
このＮチャネルＭＯＳトランジスタのソースＳは、グランドに接地される。
このＮチャネルＭＯＳトランジスタのドレインＤは、第２の送信アンプ４２へ信号ＯＵＴ１を出力する。このドレインＤには、ドレイン電圧発生電源４３から出力されるドレイン電圧がバイアス電圧として供給される。
【００４５】
（第２の送信アンプ４２の具体的構成）
図５は、第２の送信アンプ４２の具体的な構成例を表わす図である。
【００４６】
図５を参照して、第２の送信アンプ４２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。このＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートＧには、第１の送信アンプ４１から出力される入力信号ＩＮ２が入力されるともに、第１ゲート電圧制御器４４から出力されるゲート電圧がバイアス電圧として供給される。
【００４７】
このＮチャネルＭＯＳトランジスタのソースＳは、グランドに接地される。
このＮチャネルＭＯＳトランジスタのドレインＤは、スイッチ４へ信号ＯＵＴ２を出力する。このドレインＤにはドレイン電圧発生電源４３から出力されるドレイン電圧がバイアス電圧として供給される。
【００４８】
（入出力特性）
図６は、送信電力増幅器５における、ゲート電圧と、入出力特性との関係を表わす図である。
【００４９】
図６において、ＧＶ１〜ＧＶ５は、ゲート電圧を表わす。ＧＶ２、ＧＶ３、ＧＶ４、ＧＶ５は、ＧＶ１よりも、２ΔＶ、３ΔＶ、４ΔＶだけ小さい電圧である。
【００５０】
図６に示すように、ゲート電圧ＧＶが増加するにつれて、出力電圧が増加し、高い増幅率で増幅される。
【００５１】
（動作）
図７は、本発明の実施形態の無線基地局における送信電力増幅器５へ供給するバイアス電圧の制御手順を表わすフローチャートである。
【００５２】
図７を参照して、バイアス決定部１４は、ゲート電圧ＧＶを予め定められた最大値ＭＡＸ＿ＧＶに決定する。第１ゲート電圧制御器４４は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部１４で決定された値に変化させて、第１の送信アンプ４１に印加する。第２ゲート電圧制御器４５は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部１４で決定された値に変化させて、第２の送信アンプ４２に印加する（ステップＳ１０１）。
【００５３】
次に、ＦＥＲ取得部１５は、アンテナ３およびＲＦ部２を通じて、通信相手の無線端末２１から送信されてくる、その無線端末において受信した信号のＦＥＲを取得する（ステップＳ１０２）。
【００５４】
次に、バイアス決定部１４は、直近のステップＳ１０２で取得したＦＥＲの値が０％の場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、現在のゲート電圧ＧＶから一定値ΔＶ減少させた値ＧＶ′を算出する（ステップＳ１０４）。さらに、バイアス決定部１４は、算出したＧＶ′が予め定められた最小値ＭＩＮ＿ＧＶ以上の場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ゲート電圧ＧＶの値をＧＶ′に決定する。第１ゲート電圧制御器４４は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部１４で決定された値に変化させて、第１の送信アンプ４１に印加する。第２ゲート電圧制御器４５は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部１４で決定された値に変化させて、第２の送信アンプ４２に印加する（ステップＳ１０６）。一方、バイアス決定部１４は、算出したＧＶ′が最小値ＭＩＮ＿ＧＶ未満の場合には（ステップＳ１０５でＮＯ）、ゲート電圧ＧＶの値を変化させない。
【００５５】
一方、バイアス決定部１４は、直近のステップＳ１０２で取得したＦＥＲの値が０％でない場合で（ステップＳ１０３でＮＯ）、前回のステップＳ１０２で取得したＦＥＲが０％であるとき、または前回取得したＦＥＲが０％でなく、ゲート電圧をΔＶだけ増加させたことによって、直近に取得したＦＥＲが前回取得したＦＥＲよりも減少した（通信品質が増加した）ときには（ステップ１０７でＮＯ）、現在のゲート電圧ＧＶから一定値ΔＶ増加させた値ＧＶ′を算出する（ステップＳ１０８）。さらに、バイアス決定部１４は、算出したＧＶ′が最大値ＭＡＸ＿ＧＶ以下の場合には（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、ゲート電圧ＧＶの値をＧＶ′に決定する。第１ゲート電圧制御器４４は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部１４で決定された値に変化させて、第１の送信アンプ４１に印加する。第２ゲート電圧制御器４５は、ゲート電圧発生電源４６で発生されたゲート電圧の大きさをバイアス決定部１４で決定された値に変化させて、第２の送信アンプ４２に印加する（ステップＳ１１０）。一方、バイアス決定部１４は、算出したＧＶ′が最小値ＭＩＮ＿ＧＶを越える場合には（ステップＳ１０９でＮＯ）、ゲート電圧ＧＶを変化させない。
【００５６】
一方、バイアス決定部１４は、取得したＦＥＲの値が０％でない場合で（ステップＳ１０３でＮＯ）、前回取得したＦＥＲが０％でなく、ゲート電圧をΔＶだけ増加させても、取得したＦＥＲが前回取得したＦＥＲよりも減少しない（通信品質が増加しない）ときには（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ゲート電圧ＧＶの値を変化させない。
【００５７】
以上のように、本発明の実施形態の通信システムによれば、無線基地局から送信された信号を無線端末で受信したときのＦＥＲに基づいて、無線基地局から送信される信号の送信電力が調整されるので、通信品質が良好で、かつ無用な電力を消費するのを回避することができる。
【００５８】
（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。
【００５９】
（１）  バイアスの供給
本発明の実施形態では、電力増幅器（ＭＯＳトランジスタ）のゲートへバイアス電圧を与えたが、これに限定するものではない。たとえば、バイアス電流、またはバイアス電圧とバイアス電流とを電力増幅器（ＭＯＳトランジスタ）ゲートへ与えるものとしてもよい。
【００６０】
（２）  通信品質
本発明の実施形態では、通信品質としてＦＥＲを用いたが、これに限定するものではない。たとえば、ＣＩＮＲ（carrier to interference and noise ratio）であってもよい。
【００６１】
また、本発明の実施形態では、無線端末がＦＥＲを算出したが、これに限定するものではない。たとえば、無線端末は、無線基地局からのフレームを正しく受信できた場合には、ＡＣＫ応答を無線基地局へ送信し、無線基地局からのフレームを正しく受信できなかった場合には、ＮＡＣＫ応答を無線基地局へ送信するものとし、無線基地局において、ＡＣＫ応答またはＮＡＣＫ応答に基づいて、ＦＥＲを計算することとしてもよい。
【００６２】
（３）  ＦＥＲ＝０％
本発明の実施形態では、ＦＥＲが０％か否かによって、電力増幅器の制御を変えたが、これに限定するものではない。
【００６３】
たとえば、ステップＳ１０３においては、取得した通信品質が第１の通信品質以上の場合に、ステップＳ１０４に進み、取得した通信品質が第１の通信品質未満の場合には、ステップＳ１０７に進むものとしてもよい。
【００６４】
さらに、ステップＳ１０７において、取得した通信品質が第２の通信品質未満で、前回取得した通信品質が第２の通信品質以上であるとき、または前回取得した通信品質が第２の通信品質未満であり、バイアス電圧を増加させたことによって、取得した通信品質が前回取得した通信品質よりも増加したときに、ステップＳ１０８に進むものとしてもよい。
【００６５】
（４）  無線基地局、無線端末
本発明の実施形態では、無線基地局から無線端末への信号の送信電力を制御するものとしたが、これに限定するものではない。本発明の実施形態の送信電力の制御方式は、一般に、第１の通信装置から第２の通信装置へ信号を増幅して送信している場合に、その送信信号の送信電力の制御に適用することができる。
【００６６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６７】
１  無線基地局、２，２２  ＲＦ部、３，２３  アンテナ、４，２４  スイッチ、５，２５  送信電力増幅器、６，２６  バイアス供給部、７，２７  アップコンバータ、８，２８  ＤＡＣ、９，２９  受信電力増幅器、１０，３０  ダウンコンバータ、１１，３１  ＡＤＣ、１２，３２  ベースバンド処理部、１３，３３  制御部、１４  バイアス決定部、１５  ＦＥＲ取得部、２１  無線端末、３４  ＦＥＲ通知部、４１  第１の送信アンプ、４２  第２の送信アンプ、４３  ドレイン電圧発生電源、４４  第１ゲート電圧制御器、４５  第２ゲート電圧制御器、４６  ゲート電圧発生電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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