CN1692592A - Cdma发送装置和cdma接收装置 - Google Patents

Abstract

串/并(S/P)转换部(101)将输入的发送信号A1、A2、B1、B2、……，K1、K2转换为按各个发送系统分隔的并行数据。扩频部(102，103)在扩频控制部(107)的控制下分别对数据进行扩频。加法部(104－1，104－2)对扩频后的数据进行复用。发送部(105－1，105－2)则对复用信号提供无线发送处理，并且通过天线(106－1，106－2)用无线电将数据发送出去。扩频控制部(107)基于信道质量对扩频部(102，103)的扩频方式进行控制。由此，能够在从多根天线发送互不相同的数据时，在维持频率利用效率的同时提高接收数据的差错率特性。

Description

CDMA发送装置和CDMA接收装置

技术领域

本发明涉及和MIMO(Multi Input/Multi Output，多入多出)通信那样的用来执行多根发送和接收天线间不同数据的并行通信的一种发送装置和一种接收装置。

背景技术

近年来，作为一种能够支持诸如图像之类大容量数据通信的技术，MIMO(Multi Input/Multi Output，多入多出)通信已经获得了越来越多的关注。

在MIMO通信中，各自不同发送数据(子流)从发送端的多根天线中被发送出去，在接收端则使用传播路径估计值将那些在传播路径中混合的多个发送数据分隔还原为原始的发送数据(例如，日本特开2002-44051号公报(附图4))。

实际上，在MIMO通信中，从发送装置发送的信号是由和发送装置相同数量的或比发送装置多的天线来接收的，并且天线间的传播路径特性是基于分别附在由各个天线接收的信号中的导频信号来进行估计的。例如，如果有两根发送天线和两根接收天线，那么估计的传播路径特性H，可以用一个2行×2列的矩阵来表示。在MIMO通信中，由各发送天线发送出的发送信号是基于获得的传播路径特性H的四个分量以及每根接收天线获得的接收信号获得的。

这样，在MIMO通信中，由于接收端能将从多根发送天线发送出的使用相同的时序和相同的频率的信号分隔成单独的子流，而且可以传输的数据量和发送天线的数目是成正比的，因此，它能支持高速度和大容量的通信。

此外，在MIMO通信中，由于多个数据确实能被并行发送，单位时间发送的数据也会相应的增大。当然，只有当所有的天线都拥有良好的传播路径特性时，对应天线数目的传输数据量才会如预期的增大，但是，实际上很少出现传播路径特性全部良好的情况，总会有些传播路径的传播路径特性很差。在这样的情况下，在补偿其他信道干扰的同时，通过这样的传播路径发送的数据会因为噪音等因素产生干扰补偿错误，这样对接收数据解调时的差错率特性会降低。在这个时候，如果实施重发控制，接收到的数据将被确认是错误的，这样就需要反复重发数据，这就导致了总体实际的传输数据量的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CDMA发送装置和一种CDMA接收装置，当不同数据从多根天线分别发送出时，它能在维持频率利用效率的同时改善接收数据的差错率特性。

从MIMO发送装置的多根天线发送出去的载波经过的传播路径环境并不相同，其中还存在着传播路径特性差的传播路径。在这种情况下，在补偿其他信道干扰的同时，通过该传播路径发送的数据会因为噪音等因素产生干扰补偿错误，接收数据解调时的差错率特性会降低。而且，通过增加发送功率来改善差错率特性，以及在使用CDMA系统时提高扩频率，减少码分复用的数目，都会引起频率利用效率的降低，并导致整个系统的信道容量降低等不利后果。

本发明充分注意了这点，而且发现了当在一个MIMO通信装置中使用CDMA系统时，可以通过在每个发送系统设置扩频部，使每个发送系统的扩频方法可以被独立改变，从而实现了本发明。

也就是说，本发明的要点就是：和在MIMO通信中一样，当不同数据分别从多根天线(发送系统)被并行发送时，每个发送系统可以独立设置不同的扩频方法。可以考虑接收端的信道质量等进行这种设置。

因此，例如，按每个发送系统改变扩频调制的扩频率作为上述扩频方法时，通过增大在信道质量(传播路径环境)差的发送系统使用的扩频率，使得改善信道质量成为可能。而且，重要的数据能够通过拥有较高扩频率的发送系统发送，因此这使得改善重要数据的差错率特性成为可能。

作为改变扩频方法的具体方式，例如考虑以下三种情况：第一种情况是改变每个发送系统的扩频率；第二种情况是改变用于每个发送系统的扩频码的数目(复用数)；第三种情况是改变每个发送系统中分配给一个用户的扩频码的数目(分配扩频码数)。

附图说明

附图1是根据本发明的实施例1的CDMA发送装置的结构方框图；

附图2是根据本发明的实施例1的CDMA接收装置的结构方框图；

附图3是根据本发明的实施例2的CDMA发送装置的结构方框图；以及

附图4是本发明实施例2的CDMA发送装置的扩频部周围的部分的图。

具体实施方式

下面将根据附图对本发明的实施例进行详细的解释。实施例1是按每个发送系统改变扩频率的情况，实施例2则是按每个发送系统改变复用数的情况，或按每个发送系统改变分配扩频码数的情况。虽然，在这里以本发明的CDMA发送装置和CDMA接收装置各有两根天线为例进行了说明，但本发明同样适用于任意设定天线数目的情况。

(实施例1)

图1是根据本发明的实施例1的CDMA发送装置的结构方框图。

图1的CDMA发送装置拥有串/并(S/P)转换部101，扩频部102、103，加法部104，发送部105，天线106和扩频控制部107。其中，从扩频部102到天线106-1是第一发送系统，从扩频部103到天线106-2是第二发送系统。

在图1中，发送信号A1、A2、B1、B2、......K1、K2由多个子流构成，被输入到串/并(S/P)转换部101。这里，在这些发送信号中，A1、B1、......K1表示用于第一发送系统用的数据，A2、B2、......K2表示用于第二发送系统用的数据。而且，发送信号拥有K种子流，分别为不同的媒体信息。例如，子流A1和A2表示语音信息，子流B1和B2表示图像信息，子流K1和K2表示控制信息。

串/并(S/P)转换部101将输入的发送信号A1、A2、B1、B2、......K1、K2转换为按每个发送系统分隔的并行数据，然后分别将结果输出到相应的扩频部102-1到102-K以及扩频部103-1到103-K。例如，发送信号A1和A2通过串/并(S/P)转换部101被转换为并行的数据，并且A1和A2分别输出到扩频部102-1和扩频部103-1。

在扩频部102中，扩频部102-1到102-K分别和从串/并(S/P)转换部101输出的并行数据中的各个数据相对应，在扩频控制部107的控制下对相应的数据进行扩频，并把结果输出到加法部104-1。类似的，在扩频部103中，扩频部103-1到103-K分别和从串/并(S/P)转换部101输出的并行数据中的各个数据相对应，在扩频控制部107的控制下对相应的数据进行扩频，并把结果输出到加法部104-2。

加法部104-1和104-2对那些分别从扩频部102和103中输出的并行数据进行相加(复用)，然后将结果输出到发送部105-1和105-2。

发送部105-1和105-2对从加法部104-1和104-2输出的复用信号进行上行转换等预定的无线发送处理，并且，使用天线106-1和106-2将数据通过无线电发送出去。而且，当有关发送功率的控制信号从扩频控制部107发送出后，每个发送系统中发送信号的功率将根据该控制信号改变。

扩频控制部107会基于信道质量来控制扩频部102和103中的扩频方法。而且，在本实施例中，改变扩频率被用作是一种扩频方法。例如，对于信道质量较差的发送系统，接收端会选择改善差错率特性(接收精确度)的扩频方法。也就是说，在本实施例中，增大信道质量较差的发送系统的扩频调制的扩频率。这里，信道质量可以从接收端通知，在发送端执行发送功率控制的情况下，可以以发送功率来代替。

图2是CDMA接收装置的结构方框图，该CDMA接收装置负责接收由CDMA发送装置的天线106-1和106-2通过无线电发送的信号。该CDMA接收装置拥有天线151，接收部152，干扰补偿部153，解扩频部154、155，选择部156以及解扩频控制部157。

在图2中，接收部152-1和152-2对通过两根天线151-1和151-2接收的信号进行下行转换等预定的无线电接收处理，并把结果输出到干扰补偿部153。

干扰补偿部153首先使用各接收天线接收到信号中包含的导频信号对天线106-1、106-2和天线151-1、151-2之间的传播路径特性进行估计(信道估计)。也就是说，根据本实施例，由于发送端和接收端都使用了两根天线，则有2×2＝4个传播路径被估计。然后，干扰补偿部153基于估计的传播路径特性信息对接收部152-1和152-2输出的信号进行分隔，将它还原为从发送端的两根天线106-1和106-2发送的原始子流。换句话说，由于接收的信号中，由发送端的两根天线106-1和106-2发送出的数据是混合而成的，所以可以利用由信道估计得到的传输路径特性，通过例如将接收信号和由2行×2列的传播路径特性信息构成的矩阵的转置矩阵相乘，就可以将这两个混合在一起的数据分隔开来，并还原为由发送端发送出的两个子流。此外，不但可以使用上述使用转置矩阵运算的方法，而且可以使用均衡器序列检测的方法，MLSE(Maximum Likelihood Sequence Estimation，最大似然序列估计)等用作子流分隔方法。

解扩频部154和155通过将从干扰补偿部153输出的信号和基于解扩频控制部157通知的扩频率的扩频码相乘，获得了扩频前的发送数据，并将结果输出到选择部156。

选择部156从由解扩频部154和155输出的接收信号中选择发送给本装置的信号，并输出结果。输出的信号将通过解码部、纠错部等等(不图示)被施以预定的处理，成为期望的接收信号。此外，当从解扩频部154和155输出的接收信号都是对于本装置的信号时，选择部156将通过分时的方法将信号输出。

尽管根据本实施例，该CDMA接收装置需要两个接收系统，但通过选择部156能够以一个系统执行之后的操作。

解扩频控制部157使用和发送端扩频控制部107相同的演算法来获得在扩频部102和103使用的扩频率，然后将结果报告给解扩频部154和155。

在上述结构中，在扩频部102中使用的扩频率以及在扩频部103中使用的扩频率都是彼此独立设置的。例如，在扩频部102中扩频部102-1到102-K使用的扩频率以及在扩频部103中扩频部103-1到103-K使用的扩频率都是单一设置的，并且它们的值分别是SF1和SF2，SF1和SF2都可以彼此独立设置而无需考虑另一方的值。

这样，例如，SF1被设置为大于SF2时，和从第二发送系统发送过来的信号相比较，从第一发送系统发送过来的信号在接收端的差错率特性就可能得到改善。此时，重要的数据将从第一发送系统中被发送出去，这就能够改善重要数据的差错率特性。

此外，在上述结构中，可以仅在突发的一定期间将SF1设置为大于SF2。由此，例如当信道质量较差的发送对象的数目较少时，将SF1值总是设置为大于SF2并不十分有效，因为其中一方的发送系统的传输效率总是会被牺牲。但仅仅在一定期间执行上述设置时，能够改善该期间内信道质量较差的发送对象的在接收端的差错率特性，在其他期间内通过采用常规的通信方法，可以同时改善发送效率以及在接收端的差错率特性。

此外，虽然在本例中，扩频部102中的扩频部102-1到102-K以及扩频部103中的扩频部103-1到103-K都分别使用了单一的扩频率，但这只是为了简化说明，实际上，扩频率并不总是需要单一的。例如，在扩频部103-1到103-K使用多种扩频率时(例如，当扩频部102-1使用和扩频部102-2不相同的扩频率时，其中一个最好是另一个的整数倍)，SF1可以被设置为大于这几种扩频率的平均值的值，或者设置为大于在扩频部103-1到103-K使用的任何扩频率的值。同样，当扩频部102中的扩频部102-1到102-K使用的扩频率和扩频部103中的扩频部103-1到103-K中使用的扩频率并不单一时，获得各自的发送系统的平均值作为SF1和SF2并进行比较。在这个例子中，为了将SF1值设置为大于SF2，可以将扩频部102中的扩频部102-1到102-K的所有的扩频率一起增大，也可以将特定的扩频部，例如，仅将扩频部102-1的扩频率增大。当只有扩频部102-1负责某个特定用户并且该用户的信道质量较差时，后者的效果将特别明显。

此外，在上述的结构中，扩频控制部107根据信道质量对扩频部102和103的扩频率SF1和SF2进行控制。这就能够为信道质量较差的发送系统设置较高的扩频率。

此外，扩频部102和103的扩频方法是可以根据信道质量控制的，我们通过举例解释了这种情况，上述的控制也可以根据即将发送的原始数据的重要度来实施。例如，因为通信系统的控制信息和重发信息等等通常被认为是很重要的数据，这样的数据可以设置为从扩频率被设置得较高的发送系统中发送出去。

此外，发送功率可以用来替代信道质量。这是因为，在实施发送功率控制的时候，当信道质量较差时，发送功率必须根据质量进行增加。

此外，数据重发次数也可以被用来替代信道质量。这是因为，在实施诸如ARQ(Automatic Repeat reQuest，自动请求重发)的通信系统中，当信道质量较差时，数据的重发次数据也会增加。

此外，在上述结构中，当扩频控制部107给扩频部102设置的扩频率SF1大于给扩频部103设置的扩频率SF2时，同时向发送部105-1输出增加发送功率的控制信号。因此，由于对通过将扩频率设置得很高而改善了接收端的差错率特性的信号提高其发送功率，这样，提高了的扩频率和增加了的发送功率形成了双重效果的叠加，因此，接收端的差错率特性就得到了更进一步的改善。

此外，在上述的结构中，当SF1被设置为大于SF2时，串/并(S/P)转换部101可以将那些重发次数增加(重发次数大于或等于预定次数)的发送对象分配给扩频部102-1到102-K的发送系统。因此，由于那些接收端的差错率特性得到了改善的信道被分配给了那些重发次数多的发送对象，数据重发能够避免重复并且数据重发能够被迅速完成。

根据本实施例，当不同数据从多个发送系统被发送出去时，扩频调制可以通过每个发送系统都不相同的扩频率来执行，这就使得改善接收装置中接收信号的差错率特性同时维持频率利用效率成为可能。

(实施例2)

附图3是根据本发明的实施例2的CDMA发送装置的结构方框图。这种CDMA发送装置拥有和附图1所示的CDMA发送装置相同的基本结构，并且和附图1中相同的构成要素附上和附图1中相同标号，并省略相应的说明。

本实施例的特征是根据信道质量，使各发送系统的扩频方法中的码复用数改变。

在附图3中，扩频控制部107a基于被通知的信道质量来决定扩频部102和103中的码复用数，并且输出控制信号给扩频部102和103，使得扩频部102和103使用确定的码复用数来执行扩频处理。此外，控制信号同样会输出给串/并(S/P)转换部201来控制串/并(S/P)转换部201，这样，信号将从串/并(S/P)转换部201仅输出到扩频部102和103中实际被使用的扩频部。

串/并(S/P)转换部201基于从扩频控制部107a过来的控制信号将输入的发送信号A1、A2、...分隔为第一个发送系统用和第二个发送系统用的并行数据，同时仅将发送信号转换输出到在扩频部102和103中实际被使用的扩频部去。例如，当扩频部102中的码复用数为M，扩频部103中的码复用数为N时，有K种子流在串/并(S/P)转换部201中被转换为M和N个子流。

扩频部102和103对从串/并(S/P)转换部201输出的M和N个子流进行扩频，并把结果分别输出到加法部104-1和104-2。此外，为了使说明简单化，附图3图示了在扩频部102中仅有M个扩频部而扩频部103中仅有N个扩频部，但这仅表示出实际被使用的单元，实际上是和实施例1同样地具备K个(K＞M，K＞N)扩频部。

在上述的结构中，在扩频部102中被实际使用的码复用数M以及在扩频部103中被实际使用的码复用数N都是彼此独立被设置的。因此，例如，当M被设置为小于N时，和从第二个发送系统发送出的信号相比，从第一个发送系统发送的信号的接收端的差错率特性可以得到改善。此时，重要的数据将从第一个发送系统中发送，这就能够改善重要数据的差错率特性。

此外，在上述的结构中，扩频控制部107a根据信道质量控制着扩频部102和103中的码复用数M和N。这就能够将信道质量较差的发送系统的码复用数设置得小一些。

此外，通过相同的结构，能够在扩频方法中将分配给每个用户的分配扩频码数按每个发送系统改变。附图4是从附图3中提取了扩频部102周围的部分的图。如图中说明，在采用将多个扩频码分配给一个用户的多码方式时，例如将扩频部102-1和102-2分配给用户1以及将扩频部102-3和102-4分配给用户2，按每个发送系统改变该分配扩频码数。

因此，对于信道质量较差的用户(发送对象)，只要分配较多的分配扩频码，就能够改善这些用户的接收信号的差错率特性。

因此，将信道质量较差的发送系统的码复用数减小的设置或者将分配给信道质量较差的发送对象的扩频码较多地设定，可以仅在突发的一定期间内被设置。因此，例如，当信道质量较差的发送对象的数目较少时，总是执行上述的设置并不算有效率，因为一方的发送系统的发送效率总是被牺牲。然而，仅仅在一定期间内执行上述的设置可以用来改善该期间内信道质量较差的发送对象的接收端的差错率特性，在其他期间则可以使用常规的通信方法来提高传输效率并改善接收端的差错率特性。

该CDMA接收装置在接收从CDMA发送装置发送过来的信号时采用了和实施例1相同的配置，有关说明在这里省略。

用这种方法，根据本实施例，当不同数据从多个发送系统被发送时，由于可以对每个发送系统分别使用不同的码复用数或分配扩频码数，接收信号的差错率特性可以在接收装置得到改善，并同时维持频率利用效率。

本发明的CDMA发送装置和CDMA接收装置能够被安装在移动通信系统的通信终端装置和基站装置中，由此能够提供一种具有如上描述的功能和效果的通信终端装置和基站装置。

虽然这里描述了将本发明的扩频控制部安装在CDMA发送装置，并且由发送端设置扩频调制方法的例子，也可以将扩频控制部安装在CDMA接收装置，在接收端设置扩频调制方法，并将该扩频调制方法指示给发送端。

此外，在本发明的CDMA发送装置和CDMA接收装置中也可以使用特播码来作为纠错码。当使用系统位和奇偶位来进行特播解码时，设置了高扩频率的发送系统或者设置了少量的码复用数的发送系统被分配给系统位，该系统位对特播(turbo)解码后的数据的差错率特性有着很大的影响。因此，因为系统位的接收质量可以被改善，那么特播解码后的数据的差错率特性也能够被改善。

此外，根据本发明，CDMA发送装置和CDMA接收装置能被用于使用多载波系统的发送装置和接收装置，例如OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex，正交频分复用)等等，由此能够提供具备与上述相同的效果和作用的多载波发送装置和多载波接收装置。使用多载波的传输方式因为设置了较低的码元率(长码元)，因此能够降低多径环境下的多径引起的码间干扰。此外，通过插入保护区间也能够消除由多径引起的码间干扰。

此外，虽然在这里描述的构成本发明的结构都包含在一个CDMA发送装置中，但本发明同样可以应用于下列情况，即扩频部102～天线106-1、扩频部103～天线106-2以及扩频控制部107分别安装在不同的装置并由此配置成一个完整的通信系统的情况。

此外，虽然这里的说明是基于MIMO通信的例子，但本发明决不仅仅局限于MIMO通信，它也适用于从多个天线(发送系统)并行发送互不相同的数据的情况。

综上所述，根据本发明，当不同的数据分别从多根天线发送出去时，接收数据的差错率特性可以得到改善。

本申请是基于2002年11月14日提交的日本专利申请第2002-330453号。其内容都包含于此以资参考。

本发明在工业上的实用性在于：本发明适用于在和MIMO(MultiInput/Multi Output，多入多出)通信一样以多根发送/接收天线实现不同数据的并行通信的发送装置和接收装置中使用CDMA(码分多址)方式进行通信的情况。

Claims (19)

1、一种CDMA发送装置，包括：

第1扩频部件和第2扩频部件，分别对互不相同的信号执行扩频调制；

第1发送部件和第2发送部件，分别和第1扩频部件、第2扩频部件相对应，将扩频调制后的信号通过无线电发送出去；以及

扩频方法设置部件，相互独立地对第1扩频部件和第2扩频部件的扩频调制方法进行设置。

2、如权利要求1所述的CDMA发送装置，其中

所述扩频方法设置部件对所述第1扩频部件使用的扩频率、扩频码的数目，或者分配给一个发送对象的扩频码的数目进行独立于所述第2扩频部件的设置。

3、如权利要求1所述的CDMA发送装置，其中

所述扩频方法设置部件基于从所述第1发送部件和第2发送部件通过无线电发送的每个信号的信道质量、重要度以及重发次数来进行所述设置。

4、如权利要求3所述的CDMA发送装置，其中

所述扩频方法设置部件下述情况发生时，在所述第1扩频部件设置更能提高在接收端的接收精度的扩频调制方法：

所述第1发送部件使用无线电发送的信号的信道质量低于所述第2发送部件使用无线电发送的信号的信道质量；

所述第1发送部件使用无线电发送的信号的重要度大于所述第2发送部件使用无线电发送的信号的重要度；以及

所述第1发送部件使用无线电发送的信号的重发次数多于所述第2发送部件使用无线电发送的信号的重发次数。

5、如权利要求4所述的CDMA发送装置，其中

所述扩频方法设置部件将所述第1扩频部件使用的扩频率设置成高于所述第2扩频部件使用的扩频率。

6、如权利要求4所述的CDMA发送装置，其中

所述扩频方法设置部件将所述第1扩频部件实际使用的扩频码的数目设置成少于所述第2扩频部件实际使用的扩频码的数目。

7、如权利要求4所述的CDMA发送装置，其中

所述扩频方法设置部件将所述第1扩频部件分配给一个发送对象的扩频

码的数目设置成高于所述第2扩频部件分配给一个发送对象的扩频码的数目。

8、如权利要求4所述的CDMA发送装置，其中

当所述第1发送部件使用无线电发送的信号的重要度高于所述第2发送部件使用无线电发送的信号的重要度时，所述第1发送部件使用无线电发送的信号是控制信息或者重发信息。

9、如权利要求4所述的CDMA发送装置，其中，所述扩频方法设置部件仅在一定期间执行所述设置。

10、如权利要求1所述的CDMA发送装置，还包含：

分配部件，对所述第1发送部件和第2发送部件分配各个发送对象，其中

所述扩频方法设置部件在所述第1扩频部件中设置比在所述第2扩频部件更能提高接收端的接收精度的扩频调制方法；

所述分配部件将重发次数大于或等于预定次数的发送对象分配给所述第1发送部件。

11、如权利要求4所述的CDMA发送装置，其中，所述第1发送部件的发送功率被设置为高于所述第2发送部件的发送功率。

12、如权利要求7所述的CDMA发送装置，其中，所述扩频方法设置部件对信道质量低于或等于预定质量的发送对象执行所述设置。

13、如权利要求4所述的CDMA发送装置，其中，当所述第1发送部件和第2发送部件通过无线电发送的信号的纠错码是特播码时，所述第1发送部件通过无线电发送的信号是系统位。

14、如权利要求1所述的CDMA发送装置，其中，所述第1发送部件和第2发送部件通过无线电发送的信号被转化为多载波形式。

15、一种CDMA接收装置，包括：

第1和第2接收部件，分别无线接收将不同信号进行复用后的信号；

分隔部件，将无线接收到的信号分隔成复用前的不同信号；

第1和第2解扩频部件，分别和第1、第2接收部件相对应并对分隔开的信号执行解扩频操作，

其中所述第1和第2解扩频部件中的解扩频方法是基于所述无线接收到的信号的接收质量、重要度或是重发次数相互独立设置的。

16、一种具备如权利要求1所述的CDMA发送装置的通信终端装置。

17、一种具备如权利要求1所述的CDMA发送装置的基站装置。

18、一种无线电发送方法，包括：

第1扩频步骤和第2扩频步骤，对互不相同的各种信号进行扩频调制；

第1发送步骤和第2发送步骤，分别和所述第1扩频步骤和第2扩频步骤相对应，分别通过无线电将扩频调制后的信号发送出去；以及

扩频方法设置步骤，相互独立地设定所述第1扩频步骤和第2扩频步骤中的扩频调制方法。

19、一种无线电发送系统，包括：

第1扩频部件和第2扩频部件，对互不相同的信号执行扩频调制；

第1发送部件和第2发送部件，分别和所述第1扩频部件和第2扩频部件相对应并通过无线电将扩频调制后的信号发送出去；以及

扩频方法设置部件，相互独立地设定所述第1扩频部件和第2扩频部件中的扩频调制方法。

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