(57)【要約】【課題】新たな装置を設置することなく、携帯端末の位置データベースの構築、更新を行うことができ、携帯端末の位置の推定を正確に行うことができる位置情報管理システム、位置情報管理装置を提供する。【解決手段】携帯端末の位置測定領域内の予め定めたサンプルポイントにおける複数の無線基地局から受信した電波受信強度の値が、予め登録された位置情報データベースを備え、携帯端末において測定された複数の無線局の電波受信強度情報と、位置情報データベースに予め登録された電波受信強度の値を比較することにより、サンプルポイントにおける電波受信強度誤差を算出し、電波受信強度誤差の小さい順から選択された複数のサンプルポイントの電波受信強度の値を変更する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線基地局と、
携帯端末の位置測定領域内の予め定めたサンプルポイントにおける前記複数の無線基地局の少なくとも一部から受信した電波受信強度の値が、予め登録された位置情報データベースを有する位置情報管理装置とを備え、
前記位置情報管理装置は、前記携帯端末において測定された前記複数の無線局の少なくとも一部の電波受信強度情報を受信する電波受信強度情報受信手段と、前記電波受信強度情報と前記位置情報データベースに予め登録された電波受信強度の値を比較することにより、前記サンプルポイントにおける電波受信強度誤差を算出する電波受信強度誤差算出手段と、
前記位置情報データベースにおける前記電波受信強度誤差の小さい順から選択された複数の前記サンプルポイントの電波受信強度の値を変更する電波受信強度更新手段とを備えること
を特徴とする位置情報管理システム。
【請求項２】
前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度誤差がより大きい前記サンプルポイントに対して、より低い重みづけを行って計算した電波受信強度の値を登録することにより前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更すること
を特徴とする請求項１記載の位置情報管理システム
【請求項３】
前記電波受信強度情報受信手段は、所定の時間、複数の前記電波受信強度情報を受信し、
前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度情報を受信した時間に基づき、受信した時間が新しい電波受信強度の値に対して、より大きい重みづけを行って計算した電波受信強度の加重平均値に基づいて、前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更すること
を特徴とする請求項１または２記載の位置情報管理システム
【請求項４】
携帯端末の位置測定領域内の予め定めたサンプルポイントにおける複数の無線基地局の少なくとも一部から受信した電波受信強度の値が、予め登録された位置情報データベースを備えた位置情報管理装置であって、
前記携帯端末において測定された前記複数の無線局の少なくとも一部の電波受信強度情報を受信する電波受信強度情報受信手段と、前記電波受信強度情報と前記位置情報データベースに予め登録された電波受信強度の値を比較することにより、前記サンプルポイントにおける電波受信強度誤差を算出する電波受信強度誤差算出手段と、
前記位置情報データベースにおける前記電波受信強度誤差の小さい順から選択された複数の前記サンプルポイントの電波受信強度の値を変更する電波受信強度更新手段とを備えること
を特徴とする位置情報管理装置。
【請求項５】
前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度誤差がより大きい前記サンプルポイントに対して、より低い重みづけを行って計算した電波受信強度の値を登録することにより前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更すること
を特徴とする請求項４記載の位置情報管理装置。
【請求項６】
前記電波受信強度情報受信手段は、所定の時間、複数の前記電波受信強度情報を受信し、
前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度情報を受信した時間に基づき、受信した時間が新しい電波受信強度の値に対して、より大きい重みづけを行って計算した電波受信強度の加重平均値に基づいて、前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更すること
を特徴とする請求項４または５記載の位置情報管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線を使った位置情報管理システムにおいて、高精度に位置情報を検出するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末の位置情報を測定し、検出された携帯端末に位置に応じて様々な情報を提供するサービスが普及している。携帯端末の位置情報を検出する方法としては、携帯端末ＧＰＳ機能を使った方法があるが、ＧＰＳ機能を使った方法は位置の検出が正確であるが、ＧＰＳ衛星の電波が受信できない屋内では使用することができない。このため、屋内において携帯端末の位置を測定する方法として、携帯端末の無線ＬＡＮ機能を用いる方法が検討され、実践されている。
【０００３】
この無線ＬＡＮ機能を用いた位置推定方法としては、電波到来時間を利用した方式と電波受信強度（ＲＳＳＩ）を測定する方式に大別できるが、ＲＳＳＩを用いた方法は、既設の無線基地局を利用できるので、コストと汎用性の面では有利である。
【０００４】
ＲＳＳＩを用いる方法として、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式がある。この方式は、サンプルポイントにおけるＲＳＳＩをあらかじめデータベースに登録しておき、測定対象となる携帯端末におけるＲＳＳＩを測定して、データベースに登録された値と比較することにより、測定対象の端末が存在するサンプルポイントを推定する。
【０００５】
しかしながら、屋内設備の設置場所の変更等により電波環境が変化すれば、各サンプルポイントにおけるＲＳＳＩが変化するため、電波環境が変化する前のＲＳＳＩに基づいて位置推定を行うと誤った位置推定が行なわれるおそれがある。そのため、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式では、電波環境の変化に応じてデータベースを更新する必要がある。
【０００６】
例えば、特許文献１では、あからじめネットワーク内に位置が既知のリファレンス端末を設置しておき、測定対象である携帯端末における測定結果に基づき位置の推定結果を補正している。また、特許文献２には、特定の場所に設置された基準データ測定装置を用いて、無線の受信強度に関するデータベースを更新するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２８１５２２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９７０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した先行技術では、位置が既知の基準となる装置の設置が必要となるのでコスト面では不利である。また、リファレンス端末を用いる特許文献１の方法では、機種毎に受信性能が異なる携帯端末に対応するには、機種毎のリファレンス端末を設置する必要があり、現実的には不可能である。
【０００９】
本発明は、以上のような問題を解消するためになされたものであり、新たな装置を設置することなく、携帯端末の位置データベースの構築、更新を行うことができ、携帯端末の位置の推定を正確に行うことができる位置情報管理システム、位置情報管理装置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】
【００１０】
上述したような課題を解決するために、本願発明の位置情報管理システムでは、複数の無線基地局と、携帯端末の位置測定領域内の予め定めたサンプルポイントにおける前記複数の無線基地局の少なくとも一部から受信した電波受信強度の値が、予め登録された位置情報データベースを有する位置情報管理装置とを備え、前記位置情報管理装置は、前記携帯端末において測定された前記複数の無線局の少なくとも一部の電波受信強度情報を受信する電波受信強度情報受信手段と、前記電波受信強度情報と前記位置情報データベースに予め登録された電波受信強度の値を比較することにより、前記サンプルポイントにおける電波受信強度誤差を算出する電波受信強度誤差算出手段と、前記位置情報データベースにおける前記電波受信強度誤差の小さい順から選択された複数の前記サンプルポイントの電波受信強度の値を変更する電波受信強度更新手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度誤差がより大きい前記サンプルポイントに対して、より低い重みづけを行って計算した電波受信強度の値を登録することにより前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記電波受信強度情報受信手段は、所定の時間、複数の前記電波受信強度情報を受信し、
前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度情報を受信した時間に基づき、受信した時間が新しい電波受信強度の値に対して、より大きい重みづけを行って計算した電波受信強度の加重平均値に基づいて、前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更するようにしてもよい。
【００１３】
上述したような課題を解決するために、本願発明の位置情報管理装置では、携帯端末の位置測定領域内の予め定めたサンプルポイントにおける複数の無線基地局の少なくとも一部から受信した電波受信強度の値が、予め登録された位置情報データベースを備えた位置情報管理装置であって、前記携帯端末において測定された前記複数の無線局の少なくとも一部の電波受信強度情報を受信する電波受信強度情報受信手段と、前記電波受信強度情報と前記位置情報データベースに予め登録された電波受信強度の値を比較することにより、前記サンプルポイントにおける電波受信強度誤差を算出する電波受信強度誤差算出手段と、前記位置情報データベースにおける前記電波受信強度誤差の小さい順から選択された複数の前記サンプルポイントの電波受信強度の値を変更する電波受信強度更新手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度誤差がより大きい前記サンプルポイントに対して、より低い重みづけを行って計算した電波受信強度の値を登録することにより前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更するようにしてもよい。
【００１５】
また、前記電波受信強度情報受信手段は、所定の時間、複数の前記電波受信強度情報を受信し、前記電波受信強度更新手段は、前記電波受信強度情報を受信した時間に基づき、受信した時間が新しい電波受信強度の値に対して、より大きい重みづけを行って計算した電波受信強度の加重平均値に基づいて、前記位置情報データベースにおける電波受信強度の値を変更するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、新な装置を設置することなく、携帯端末の位置データベースの構築、更新を行うことができ、携帯端末の位置の推定を正確に行うことができる位置情報管理システム、位置情報管理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の前提となる位置情報管理システムの全体構成を表す図である。
【図２】図２は、本発明の位置情報管理システムにおける位置情報管理装置および携帯端末の構成図である。
【図３】図３は、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式における位置推定の流れを表すフローチャートである。
【図４】図４は、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式における位置情報データベースに登録するＲＳＳＩの計算式の一例である。
【図５】図５は、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式における位置情報データベースの更新を説明するための図である。
【図６】図６は、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式における位置情報データベースの更新を推定位置よりも広い範囲で行う場合を説明するための図である。
【図７】図７は、電波受信強度誤差の順位付けを説明するための図である。
【図８】図８は、電波受信強度誤差の順位付けに基づいて更新データの重みづけを行う場合を説明するための図である。
【図９】図９は、測定時間が新しいＲＳＳＩにより大きい重み付けを行う場合の計算式である。
【図１０】図１０は、携帯端末の受信利得の違いを考慮してデータベースの更新を行う場合を説明するための図である。
【図１１】図１１は、携帯端末の受信利得の違いを考慮した推定誤差を計算するための計算式の一例である。
【図１２】図１２は、携帯端末の受信利得の違いを考慮した推定誤差を推定する処理の流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１９】
まず、本発明の前提となる位置情報データベースに基づき、携帯端末の位置推定を行う方法であるＳｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の前提となる位置情報管理システムの全体構成図である。位置情報管理システムは、測定対象となる携帯端末１０の位置を測定する位置測定領域と、その領域内に設置された複数の無線基地局（ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３）（２０−１〜２０−３）、および位置測定領域内のサンプルポイントにおける無線基地局から受信した電波受信強度（ＲＳＳＩ）を予め測定し、その測定値が各サンプルポイント毎に登録されている位置情報データベース（ＲＳＳＩ  ＤＢ）３４を備えた位置情報管理装置３０から構成されている。
【００２１】
本発明の位置情報管理システムにおける位置情報管理装置、測定対象となる携帯端末の構成図を図２に示す。携帯端末（１０−１〜１０−３）は、無線基地局（２０−１、２０−２）や位置情報管理装置３０と通信を行うための無線部１１と無線基地局から受信する電波受信強度を測定する電波受信強度測定部１２を有する。
【００２２】
位置情報管理装置３０は、携帯端末（１０−１〜１０−３）や無線基地局（２０−１、２０−２）とネットワーク４０を通じて通信を行うための送受信部３１と、予め定められた位置測定領域内のサンプルポイントにおける電波受信強度情報が登録されている位置情報データベース（ＲＳＳＩ  ＤＢ）３４と、携帯端末（１０−１〜１０−３）から受信した電波受信強度情報と位置情報データベース３４に登録された電波受信強度情報を比較することにより誤差を算出する誤差算出部３２、算出した誤差に基づき位置情報データベースの更新を行う電波受信強度更新部３３から構成されている。
【００２３】
図３は、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式における位置推定の流れを表すフローチャートである。（ａ）は携帯端末における処理の流れを、（ｂ）は位置情報管理装置における処理の流れを示す。
【００２４】
まず、位置情報管理装置では、位置測定領域内の各サンプルポイント毎に電波受信強度（ＲＳＳＩ）の測定を行い位置情報データベースに登録する（Ｓ２−１）。各サンプルポイント毎に登録するＲＳＳＩは、図４に示すように、所定の期間内に多数のＲＳＳＩを取得して単純移動平均を計算し、その値を登録することにより時間的分散の少ないデータベースを構築することができる。
【００２５】
次に、測定対象となる携帯端末が位置測定領域内に存在する場合、携帯端末は各無線基地局の電波を受信することによりＲＳＳＩを測定し（Ｓ１−１）、その測定結果をネットワークを介して位置情報管理装置に送信する（Ｓ１−２）。
【００２６】
位置情報管理装置は、測定結果を受信し（Ｓ２−２）、受信したＲＳＳＩの値とデータベースに登録されている各サンプルポイントにおけるＲＳＳＩの値を比較して誤差を計算し（Ｓ２−３）、最も誤差の少ないサンプルポイントをその携帯端末の位置であると推定し、位置情報データベースの更新を行うとともに（Ｓ２−４）、その結果を携帯端末に通知する（Ｓ２−５）。
【００２７】
誤差の測定としては、例えば、各サンプルポイント毎に、位置情報データベースにおけるＲＳＳＩと測定したＲＳＳＩの最小二乗誤差を求め、全無線基地局の最小二乗誤差を合計することにより算出することができる。
【００２８】
図５は、Ｓｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式における位置情報データベースの更新を説明するための図である。図５では、新たに取得したＲＳＳＩのデータを最新のデータとしてデータベース３４に登録している。これにより、電波環境の変化に応じてデータベースを更新することができる。しかし、ＲＳＳＩは、障害物や人の動き等により周辺環境が変化すると大きく変動する場合があり、誤った推定位置に基づきデータベースを更新してしまう場合もある。
【００２９】
これを解決する方法として、図６に示すように、データベース３４を更新する範囲を推定位置よりも広い範囲で行うことが考えられる。図６は、推定位置を含めた５つのサンプルポイントのデータを測定結果に基づき更新する場合の例である。これにより、測定対象となる携帯端末が存在すると推定された位置のデータを含めてＲＳＳＩのデータが更新することができ、このような更新動作が繰り返されることにより、実際の電波環境に対応したデータベースを構築することが可能となる。
【００３０】
このデータベースを更新する範囲は、各サンプルポイントにおけるＲＳＳＩの測定値とデータベースに登録されているＲＳＳＩ値の誤差の順位付けにより決定する。
【００３１】
図７は、電波受信強度誤差の順位付けを説明するための図である。各サンプルポイントにおける誤差を測定し、その誤差の順位付けを行って、誤差の小さい順に選択された複数のサンプルポイントにおけるＲＳＳＩ値の更新を行う。図７は、ｅ１１からｅ００まで順位付けを行い、４番目のサンプルポイントまでデータを更新する例である。どの順位まで、更新するかは、誤差の大きさ等により適宜設定することが可能であり、適切な範囲でデータベースの更新をすることができる。
【００３２】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００３３】
図６、７では、測定したＲＳＳＩをそのままデータベースに登録する場合を説明した。図６、７のように、推定した位置のサンプルポイントの周辺のサンプルポイントについても、測定したＲＳＳＩをそのまま登録すると、本来更新すべきでないサンプルポイントのデータを大きく更新してしまうことも考えられる。そこで、第２の実施の形態では、図７で説明した順位付けに基づき更新するＲＳＳＩデータの重みづけを行う。
【００３４】
図８は、電波受信強度誤差の順位付けに基づいて更新データの重みづけを行う場合を説明するための図である。誤差の順位が低い（誤差が大きい）サンプルポイントについては、更新する値の重み付けを小さくすることにより、上述した問題点を回避し、より効率のよいデータベースの更新が可能となる。例えば、誤差順位が１位のサンプルポイント（ｅ１１）では、測定したＲＳＳＩの値を登録し、誤差順位が低いサンプルポイント（ｅ０１等）では、測定したＲＳＳＩ値より小さい値（例えば、０．７倍）を登録することが考えられる。尚、どのような重み付けをするかは、誤差の大きさ等により適宜設定し、それぞれの電波環境に即した適切なデータベースの更新をすることができる。
【００３５】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００３６】
第２の実施の形態では、図７で説明した誤差の順位付けを用いて、更新するＲＳＳＩデータの重み付けを行った。これに対して、第３の実施の形態では、測定時間が新しいＲＳＳＩ値に対してより大きい重み付けを行う。
【００３７】
図９は、測定時間が新しいＲＳＳＩにより大きい重み付けを行う場合の計算式である。図９では、更新するサンプルポイントにおけるＲＳＳＩを、一定期間測定し、測定時間が新しいＲＳＳＩにより大きい重み付けを行って、その加重平均を計算し、その値をデータベースに登録する。測定時間の新しいデータは、より最新の電波環境を反映している可能性があるので、より電波環境の変化に対応したデータベースに更新することが期待できる。
【００３８】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００３９】
第２の実施の形態では、誤差の順位付けを用いて、更新するＲＳＳＩデータの重み付けを行い、第３の実施の形態では、測定時間が新しいＲＳＳＩ値に対してより大きい重み付けを行った。第４の実施の形態では、誤差の順位付けによる重み付けと測定時間による重み付けの両方を行う。
【００４０】
例えば、特定のサンプルポイントにおいて、誤差の順位付けによる重み付けを行い、さらにＲＳＳＩ値を一定時間測定し、測定時間が新しいＲＳＳＩにさらにより大きい重み付けを行って、加重平均値を計算し、その値をデータベースに登録する。
【００４１】
誤差の順位付けによる重み付けと測定時間による重み付けの両方を行うことにより、より正確な位置測定を行うためのデータベースの更新を行うことが可能となる。
【００４２】
［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００４３】
スマートホン等の携帯端末では、機種毎に受信利得が異なる場合があるため、データベースを構築する際に使用した機種の受信利得と実際に位置測定を行う機種の受信利得が大きく異なる場合には、データベースの更新により、誤ったＲＳＳＩ値の値を登録してしまうことになる。従って、携帯端末の機種毎に受信利得が異なる場合を想定して、データベースの更新を行う必要がある。
【００４４】
図１０は、受信性能の異なる端末を考慮してデータベースの更新を行う場合を説明するための図である。
【００４５】
データベースに登録されているＲＳＳＩの値（ＲＳＳＩ１）とＲＳＳＩの測定結果（ＲＳＳＩ２）を比較した結果、受信端末の受信利得が異なることに起因してＲＳＳＩが異なっていると判断した場合に、受信利得の違いによる誤差値δを反映させたＲＳＳＩの値を更新用の情報として用いる。
【００４６】
更新用の情報は、図１１のように計算することができる。図１１の例では、各基地局毎にデータベースに登録されているＲＳＳＩ（ＤＢｘ，ｙ）と実際に測定されたＲＳＳＩ（ＵＤ）の差の平均値を計算し、それを推定誤差δ’として更新情報に用いる。
【００４７】
図１２を用いて、推定誤差δ’を推定する方法の処理の流れを説明する。携帯端末はＲＳＳＩの測定値を位置情報管理装置に送信し、位置情報管理装置は、誤差計算と位置推定を行い、位置推定されたサンプルポイントにおけるＲＳＳＩの登録値または誤差値を携帯端末に通知する。
【００４８】
携帯端末では、複数のＲＳＳＩの登録値または誤差値を受信することにより、その位置情報管理装置が管理している位置測定領域において、データベースを構築する際に使用した携帯端末の受信利得と自身の受信利得に差があるかどうか判定する。
【００４９】
例えば、複数のＲＳＳＩを測定し、データベースに登録されたＲＳＳＩ値と比較した結果、ＲＳＳＩ値がデータベースの値よりも常に低く測定されるような場合には、当該携帯端末はデータベースを構築する際に使用した携帯端末の受信利得よりも小さい受信利得を有する端末であると推定し、図１１の式により計算したＲＳＳＩの差の推定誤差δ’を反映させた値を更新用のＲＳＳＩの値として報告する。
【００５０】
このように携帯端末において測定したＲＳＳＩ値とデータベースに登録されているＲＳＳＩ値との差に基づき、携帯端末の機種毎の受信利得の違いを判定し、それに基づきＲＳＳＩデータベースの更新を行うことができる。
【００５１】
以上のように、本願発明によれば、予め測定しておいたＲＳＳＩのデータベースを用いて、携帯端末の位置を推定するＳｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式において、より適切な範囲でＲＳＳＩデータベースの更新ができ、電波環境の変化に対応したデータベースを構築することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、無線を使った位置情報管理システムにおいて、高精度に位置情報を検出するＳｃｅｎｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ方式の位置情報データベースの更新に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１０−１〜１０−３…携帯端末、１１…無線部、１２…電波受信強度測定部、２０−１〜２０−３…無線基地局、３０…位置情報管理装置、３１…送受信部、３２…誤差算出部、３３…電波受信強度更新部、３４…位置情報データベース、４０…ネットワーク。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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