(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝送チャネルそれぞれが複数のサブキャリアから構成される伝送方式を用いるマルチキャリア受信装置であって、
前記サブキャリアの受信レベルを算出する受信レベル算出手段と、
前記各サブキャリアの受信レベルを調整する受信レベル調整手段と、を含み、
前記受信レベル調整手段は、
前記複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が所定値以上である伝送チャネルについて、該伝送チャネルを構成する複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が前記所定値未満となるよう、該複数のサブキャリアの少なくとも一部について受信レベルを調整する、
ことを特徴とするマルチキャリア受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチキャリア受信装置において、
前記伝送方式は、直交周波数分割多重方式である、
ことを特徴とするマルチキャリア受信装置。
【請求項３】
複数の伝送チャネルそれぞれが複数のサブキャリアから構成される伝送方式を用いるマルチキャリア受信装置の制御方法であって、
前記サブキャリアの受信レベルを算出する受信レベル算出ステップと、
前記各サブキャリアの受信レベルを調整する受信レベル調整ステップと、を含み、
前記受信レベル調整ステップにおいて、
前記複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が所定値以上である伝送チャネルについて、該伝送チャネルを構成する複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が前記所定値未満となるよう、該複数のサブキャリアの少なくとも一部について受信レベルを調整する、
ことを特徴とするマルチキャリア受信装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の伝送チャネルそれぞれが複数のサブキャリアから構成される伝送方式を採用するマルチキャリア受信装置及びマルチキャリア受信装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリア伝送方式は、伝送データを周波数の異なる複数の搬送波（サブキャリア）に分配して伝送する方式である。マルチキャリア伝送方式の一つにＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重方式）がある。ＯＦＤＭは、狭帯域のサブキャリアを相互に直交するように配置することにより、周波数の利用効率を高めた伝送方式である。また、シンボル間にガードインターバルを挿入することにより、遅延波によるシンボル間干渉の影響を軽減した伝送方式である。
【０００３】
一般に、マルチパス伝搬路に遅延波が存在する場合には、特定周波数の受信レベルが低下する周波数選択性フェージングが発生する。図６は、マルチパス環境下におけるＯＦＤＭの受信周波数特性の一例を示す図である。同図では、横軸をサブキャリア（約９００のサブキャリア）とし、縦軸を受信レベルとしている。同図に示すように、マルチパス環境下では、サブキャリアの受信レベルに大きなばらつきが生じることがある。
【０００４】
ＯＦＤＭを含むマルチキャリア伝送方式では、伝送チャネル（サブチャネル）毎にデータをサブキャリアに分配して伝送するため、同一伝送チャネルにおいてサブキャリアの受信レベルに大きなばらつきが存在すると、復号時におけるデータ誤り率等の受信特性が劣化する。受信特性の劣化によるデータの部分欠落は、インターリーブや誤り訂正符号等を併用することによりある程度は回復可能であるが完全ではない。そこで、従来のマルチキャリア受信装置では、復号前に各サブキャリアの受信レベルを調整（等化等）することにより受信特性の劣化を防ぐようにしている。
【０００５】
なお、下記特許文献１には、１パケットの期間内に各サブキャリアの伝搬路特性が変動するような場合であっても、伝搬路特性の変動に追従して振幅変動及び位相変動の補正処理を行うための技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−４４０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のマルチキャリア受信装置では、通信帯域内のすべての伝送チャネルにおいて上記受信レベルの調整を行っていたため、膨大な演算処理を必要としていた。すなわち、受信レベルの調整を必要としない伝送チャネルについても調整を行っていたため無駄が生じていた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、従来と同等の受信特性を保ちつつ、処理負荷を軽減することができるマルチキャリア受信装置及びマルチキャリア受信装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るマルチキャリア受信装置は、複数の伝送チャネルそれぞれが複数のサブキャリアから構成される伝送方式を用いるマルチキャリア受信装置であって、前記サブキャリアの受信レベルを算出する受信レベル算出手段と、前記各サブキャリアの受信レベルを調整する受信レベル調整手段と、を含み、前記受信レベル調整手段は、前記複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が所定値以上である伝送チャネルについて、該伝送チャネルを構成する複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が前記所定値未満となるよう、該複数のサブキャリアの少なくとも一部について受信レベルを調整する、ことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係るマルチキャリア受信装置の制御方法は、複数の伝送チャネルそれぞれが複数のサブキャリアから構成される伝送方式を用いるマルチキャリア受信装置の制御方法であって、前記サブキャリアの受信レベルを算出する受信レベル算出ステップと、前記各サブキャリアの受信レベルを調整する受信レベル調整ステップと、を含み、前記受信レベル調整ステップにおいて、前記複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が所定値以上である伝送チャネルについて、該伝送チャネルを構成する複数のサブキャリア間の受信レベルのばらつきを示す値が前記所定値未満となるよう、該複数のサブキャリアの少なくとも一部について受信レベルを調整する、ことを特徴としている。
【００１０】
本発明では、サブキャリアの受信レベルを算出し、その算出結果に基づいて、一部又は全部の伝送チャネルそれぞれについて、サブキャリアの受信レベルを調整する必要があるか否かを判定する。そして、サブキャリアの受信レベルの調整が必要であると判定される伝送チャネルにおいて、各サブキャリアの受信レベルを調整する。
【００１１】
本発明によれば、サブキャリアの受信レベルの調整を必要としない伝送チャネルについては受信レベルの調整処理を行わないため、従来と同等の受信特性を保ちつつ、受信装置の処理負荷を軽減することができる。また、受信レベルの調整に係る演算量が軽減されるため、受信装置のコストを抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記受信レベル調整要否判定は、前記一部又は全部の伝送チャネルそれぞれについて、前記各サブキャリアの受信レベルのばらつきを示す値に応じて前記調整の要否を判定する。こうすれば、伝送チャネル毎に、サブキャリアの受信レベルのばらつきを示す値（例えば、受信レベルの較差や標準偏差等）に応じて、受信レベルの調整の要否を判定することができるようになる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記受信レベル調整要否判定は、前記一部又は全部の伝送チャネルそれぞれについて、前記各サブキャリアの受信レベルのばらつきを示す値が所定値以上である場合に前記調整が必要であると判定する。こうすれば、サブキャリアの受信レベルのばらつきを示す値（例えば、受信レベルの較差や標準偏差等）が所定値未満である伝送チャネルについては受信レベルの調整を行わないようにすることができる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記受信レベル調整手段は、前記各サブキャリアの受信レベルのばらつきを示す値が前記所定値以上である伝送チャネルにおいて、前記各サブキャリアの受信レベルのばらつきを示す値が前記所定値未満となるように、少なくとも一部の前記サブキャリアの受信レベルを増幅する。こうすれば、サブキャリアの受信レベルのばらつきが大きい伝送チャネルにおいて、相対的に受信レベルの低いサブキャリアの受信レベルが増幅され、受信レベル差が縮小されるようになる。
【００１５】
また、本発明の一態様では、前記伝送方式は、直交周波数分割多重方式である。こうすれば、直交周波数分割多重方式を用いる受信装置において、従来と同等の受信特性を保ちつつ、受信装置の処理負荷を軽減することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態（以下、本実施の形態）を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、マルチキャリア伝送方式として直行周波数分割多重方式を用いる受信装置を例に挙げて説明する。また、本実施の形態では、図４に示されるＯＦＤＭシンボル構成を持つＯＦＤＭ信号を受信する場合について説明する。すなわち、ＯＦＤＭシンボル列の各サブキャリア成分には、１データシンボル毎に後述する各種補償用のパイロットシンボルが含まれるものとする。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るマルチキャリア受信装置１００の機能ブロック図である。同図に示すように、マルチキャリア受信装置１００は、アンテナ１０、無線受信部１２、同期処理部１４、ガードインターバル除去部１６、Ｓ／Ｐ（直並列）変換部１８、ＦＦＴ（フーリエ変換）部２０、サブキャリア補償部２２、チャネル推定・補償部２４、Ｐ／Ｓ（並直列）変換部２６、デマッピング部２８及びデータ復号部３０を含んで構成される。
【００１８】
マルチキャリア受信装置１００は、他の通信装置から送信されるＯＦＤＭ信号を受信し、ＯＦＤＭ信号からデータシンボル列を復調して対応するデータビット列を復号する。
【００１９】
アンテナ１０は、無線受信部１２に接続されており、他の通信装置からＯＦＤＭ信号を受信して無線受信部１２に出力する。
【００２０】
無線受信部１２は、ローノイズ増幅器、フィルタ、ダウンコンバータ及びＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器等を備え、アンテナ１０で受信されるＯＦＤＭ信号に対して、増幅、フィルタリング、ダウンコンバージョン及びＡ／Ｄ変換等を行ってベースバンドＯＦＤＭ信号を取得し、同期処理部１４に出力する。
【００２１】
同期処理部１４は、無線受信部１２から入力されるベースバンドＯＦＤＭ信号のシンボル同期及び搬送波周波数同期を行う。シンボル同期は、ＯＦＤＭシンボルの基準となるシンボルタイミング情報を取得する処理である。一方、搬送波周波数同期は、ＯＦＤＭ信号からベースバンドＯＦＤＭ信号を得るためのダウンコンバージョン及びベースバンドＯＦＤＭ信号からドップラーシフト等による周波数オフセットを除去するための搬送波周波数同期において用いられる搬送波周波数誤差情報を取得する処理である。具体的には、同期処理部１４は、無線受信部１２から入力されるベースバンドＯＦＤＭ信号に含まれる既知のパイロット信号（パイロットシンボルに対応する信号）又は別途挿入される同期用プリアンブル信号等に基づいて、シンボルタイミング情報及び搬送波周波数誤差情報を検出する。そして、検出した搬送波周波数誤差情報に基づいてベースバンドＯＦＤＭ信号を正規の搬送波周波数に同期させるとともに、周波数同期後のベースバンドＯＦＤＭ信号と検出したシンボルタイミング情報をガードインターバル除去部１６に出力する。なお、上記シンボル同期は、ＯＦＤＭシンボルの先頭に末尾部分と同一の信号が含まれるというＯＦＤＭ信号そのものの特徴を利用した相関検出、すなわち、ベースバンドＯＦＤＭ信号に含まれるガードインターバル信号を利用した相関検出に基づいて行うこともできる。
【００２２】
ガードインターバル除去部１６は、同期処理部１４から入力される周波数同期後のベースバンドＯＦＤＭ信号からガードインターバル信号を除去する。具体的には、同期処理部１４から入力されるシンボルタイミング情報に従い、ベースバンドＯＦＤＭ信号に対して１ＯＦＤＭシンボル長からガードインターバル信号長を差し引いた時間幅のウィンドウをかけることによりガードインターバル信号を除去する。
【００２３】
Ｓ／Ｐ変換部１８は、ガードインターバル除去部１６から入力される信号をＯＦＤＭシンボル毎にサンプリングし、ＦＦＴ部２０に出力する。サンプリング周波数は、同期処理部１４において取得されたシンボルタイミング情報及び搬送波周波数誤差情報等に基づいて決定される。
【００２４】
ＦＦＴ部２０は、Ｓ／Ｐ変換部１８から入力されるサンプリング値に対してＯＦＤＭシンボル毎に高速離散フーリエ変換を行い、ＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア成分を抽出する。
【００２５】
図２は、サブキャリア補償部２２の機能ブロック図である。同図に示すように、サブキャリア補償部２２は、受信レベル算出部４０、受信レベル調整要否判定部４２及び受信レベル調整部４４を含んで構成され、一部又は全部の伝送チャネル（以下、サブチャネル）それぞれについて各サブキャリアの受信レベルに係るばらつきの大きさを判定し、ばらつきが大きいサブチャネルについてのみ各サブキャリアの受信レベル（ＲＳＳＩ；Receive Signal Strength Indication）を調整する。これは、周波数選択性フェージングはサブキャリアの受信レベルのばらつきとして現れること、及びサブチャネル全帯域において周波数選択性フェージングの影響は不均一に現れること、という前提に基づくものである。サブキャリア補償部２２は、サブキャリアの受信レベルの調整を必要としないサブチャネルについては調整を行わないため、従来と同等の受信特性を保ちつつ、受信装置の処理負荷を軽減させることが可能となる。
【００２６】
受信レベル算出部４０は、ＦＦＴ部２０から順次入力されるＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア成分に基づいて、各サブキャリアの受信レベルを算出する。受信されたＯＦＤＭ信号が周波数選択性フェージングによる振幅変動を受けると、受信レベル算出部４０で算出される各サブキャリアの受信レベルには、図６に示されるような大きなばらつきが生じる。
【００２７】
受信レベル調整要否判定部４２は、一部又は全部のサブチャネルそれぞれについて、受信レベル算出部４０により算出されるサブキャリアの受信レベルに基づいて、当該受信レベルの調整の要否を判定する。すなわち、周波数選択性フェージング等により、受信レベルの調整が必要となるほど大きな振幅変動を受けたサブチャネルを特定する。具体的には、一部又は全部のサブチャネルそれぞれについて、当該サブチャネルを構成する各サブキャリアのばらつきを示す値（例えば、受信レベルの較差や標準偏差等）を求め、その値が大きいサブチャネルについては受信レベルの調整が必要と判定し、小さいサブチャネルについては受信レベルの調整が不要と判定する。例えば、受信レベルのばらつきを示す所定の閾値を予め設定しておき、ばらつきを示す値が当該閾値以上であるか否かに応じて上記判定を行うようにする。
【００２８】
受信レベル調整部４４は、受信レベル調整要否判定部４２により受信レベルの調整が必要であると判定されるサブチャネルにおいて、各サブキャリアの受信レベルを調整する。具体的には、当該サブチャネルにおいて、各サブキャリアの受信レベルがほぼ同一レベルとなるように、相対的に受信レベルの低いサブキャリアの受信レベルを増幅する。あるいは、各サブキャリアのばらつきを示す値が少なくとも受信レベル調整要否判定部４２の判定に用いた上記閾値未満となるように、受信レベルの低いサブキャリアの受信レベルを増幅する。例えば、各サブキャリアにおいてデータシンボル毎に挿入された既知のパイロットシンボル部分の劣化度合いに応じて、劣化の大きいサブキャリアの受信レベルを増幅するようにしてもよい。こうすれば、図４に示されるようにサブチャネル全帯域に渡りパイロットシンボルが配置されている場合に、精度の高い受信レベル調整が可能となる。
【００２９】
受信レベル調整後、サブチャネル補償部２２は、当該調整結果の検証を行う。これは、受信レベル調整によっても受信レベルの劣化分を十分に補償することのできない不良信号を検出するために行う処理である。具体的には、チャネル補償部４８において取得される当該サブチャネルにおける各サブキャリアのＳ／Ｎ比に基づいて受信レベル調整の成否を判定する。すなわち、チャネル補償部４８から入力される各サブキャリアのＳ／Ｎ比が所定値以上であれば当該調整は成功と判定し、所定値未満であれば調整は失敗したものと判定して当該調整後の信号を補償不能な不良信号として扱う。なお、受信レベル調整結果の成否は、当該調整後の受信レベルのばらつきを示す値に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、調整後の受信レベルについて、受信レベルのばらつきを示す値を求め、その値が受信レベル調整要否判定部４２の判定に用いた上記閾値未満であれば当該調整は成功したともの判定し、上記閾値以上であれば調整は失敗したものと判定するようにしてもよい。
【００３０】
図３は、チャネル推定・補償部２４の機能ブロック図である。同図に示すように、チャネル推定・補償部２４は、チャネル推定部４６及びチャネル補償部４８を含んで構成され、サブキャリア毎に、周波数選択性フェージングにより生じる振幅位相歪み等を推定し、低減する。サブキャリア補償部２２からの出力信号は、チャネル推定部４６とチャネル補償部４８とにそれぞれ入力される。
【００３１】
チャネル推定部４６は、サブキャリア毎に、サブキャリア補償部２２から入力されるパイロットシンボルと既知のパイロット信号との相関演算を行うことにより振幅変動値及び位相回転量等の伝搬路特性を推定する。
【００３２】
チャネル補償部４８は、チャネル推定部３６により推定された伝搬路特性に基づいて、サブキャリア毎に、サブキャリア補償部２２から入力されるデータシンボル信号の振幅変動値及び位相回転量等を補償する。また、チャネル補償部４８は、受信レベル調整部４４における受信レベル調整結果の検証用情報として、サブキャリア毎にＳ／Ｎ比を算出し、当該算出値をサブキャリア補償部２２に出力する。
【００３３】
Ｐ／Ｓ変換部２６は、チャネル補償部４８から順次入力されるデータシンボルを連続するデータシンボル列に変換し、デマッピング部２８に出力する。
【００３４】
デマッピング部２８は、Ｐ／Ｓ変換部２６から入力されるデータシンボル列からデータビット列を復元し、データ復号部３０に出力する。シンボルの判定は、シンボルの変調方式に応じた固有の方法で行われる。
【００３５】
データ復号部３０は、デマッピング部３０から入力されるデータビット列に対して誤り訂正復号等を行い、送信データビット列を得る。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態に係る復調及び復号処理を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３７】
アンテナ１０で受信されたＯＦＤＭ信号は、無線受信部１２にてベースバンドＯＦＤＭ信号に変換される。次に、同期処理部１４は、無線受信部１２から入力されるベースバンドＯＦＤＭ信号の搬送波周波数同期等を行う（Ｓ２００）。
【００３８】
ガードインターバル除去部１６は、同期処理部１４から入力される周波数同期後のベースバンドＯＦＤＭ信号からガードインターバル信号を除去する（Ｓ２０２）。ガードインターバル信号が除去された信号は、Ｓ／Ｐ変換部１８にて所定のサンプリング周期でＯＦＤＭシンボル毎にサンプリングされる。
【００３９】
ＦＦＴ部２０は、Ｓ／Ｐ変換部１８から入力されるサンプリング値に対してＯＦＤＭシンボル毎に高速離散フーリエ変換を行い、ＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア成分を抽出する（Ｓ２０４）。
【００４０】
次に、サブキャリア補償部２２において、受信レベル算出部４０は、ＦＦＴ部２０から順次入力されるＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア成分に基づいて、各サブキャリアの受信レベルを算出する（Ｓ２０６）。
【００４１】
受信レベル調整要否判定部４２は、一部又は全部のサブチャネルそれぞれについて、当該サブチャネルを構成するサブキャリアの受信レベルにばらつきがあるか否かを確認する（Ｓ２０８）。具体的には、受信レベル算出部４０により算出されるサブキャリアの受信レベルに基づいて、サブチャネル毎に各サブキャリアのばらつきを示す値（例えば、受信レベルの較差や標準偏差等）を求め、それが所定の閾値以上であるか否かを確認する。
【００４２】
Ｓ２０８において「ばらつき有」と判定されると、受信レベル調整部４４は、ばらつきがあると判定されたサブチャネルにおいて、各サブキャリアの受信レベルが同一レベルとなるように調整する（Ｓ２１０）。受信レベル調整後、当該サブチャネルについて、受信レベルのばらつきが解消されたか否かを確認する（Ｓ２１２）。具体的には、チャネル補償部４８において取得される当該サブチャネルにおける各サブキャリアのＳ／Ｎ比が所定値未満であれば「ばらつき有」と判定し、所定値以上であれば「ばらつき無」と判定する。Ｓ２１２において「ばらつき有」と判定されると、当該サブチャネルにおける当該調整後の信号は補償不能として破棄される。この場合、必要に応じてデータの再送制御等を行う。
【００４３】
Ｓ２０８又はＳ２１２において「ばらつき無」と判定されると、チャネル推定部４６は、サブキャリア毎に、サブキャリア補償部２２から入力されるパイロットシンボルと既知のパイロット信号との相関検算を行うことにより振幅変動値及び位相回転量等の伝搬路特性を推定する（Ｓ２１４）。次に、チャネル補償部４８は、チャネル推定部３６により推定された伝搬路特性に基づいて、サブキャリア毎に、サブキャリア補償部２２から入力されるデータシンボル信号の振幅変動値及び位相回転量等を補償する（Ｓ２１６）。
【００４４】
チャネル補償後のデータシンボルは、Ｐ／Ｓ変換部２６にて連続するデータシンボル列に変換され、さらにデマッピング部２８にてシンボル判定されて、対応するデータビット列が復元される。次に、データ復号部３０は、デマッピング部３０から入力されるデータビット列に対して誤り訂正復号等を行い、送信データビット列を得る（Ｓ２１８）。
【００４５】
以上に述べたマルチキャリア受信装置及びマルチキャリア受信装置の制御方法によれば、サブキャリアの受信レベルの調整を必要としない伝送チャネルについては受信レベルの調整処理を行わないため、従来と同等の受信特性を保ちつつ、受信装置の処理負荷を軽減することができる。また、受信レベルの調整に係る演算量が軽減されるため、受信装置のコストを抑えることができる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、各伝送チャネルが隣接する複数のサブキャリアで構成される方式を前提に説明したが、各伝送チャネルが互いに隣接しない複数のサブキャリアから構成される方式においても適用可能である。すなわち、当該方式は、各伝送チャネルを構成する各サブキャリアの周波数を分散させることにより、周波数選択性フェージングの影響を低減させるものであるが、各伝送チャネルとそれを構成する各サブキャリアとを対応づけるための手段をさらに備えることにより、上記実施の形態に係るマルチキャリア受信装置を当該方式に適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態に係るマルチキャリア受信装置の機能ブロック図である。
【図２】サブキャリア補償部の機能ブロック図である。
【図３】チャネル推定・補償部の機能ブロック図である。
【図４】ＯＦＤＭシンボル構成の一例を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る復調及び復号処理を示すフローチャートである。
【図６】マルチパス環境下におけるＯＦＤＭの受信周波数特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  アンテナ、１２  無線受信部、１４  同期処理部、１６  ガードインターバル除去部、１８  Ｓ／Ｐ変換部、２０  ＦＦＴ部、２２  サブキャリア補償部、２４  チャネル推定・補償部、２６  Ｐ／Ｓ変換部、２８  デマッピング部、３０  データ復号部、４０  受信レベル算出部、４２  受信レベル調整要否判定部、４４  受信レベル調整部、４６  チャネル推定部、４８  チャネル補償部、１００  マルチキャリア受信装置。
【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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