JP2008245185A - Descrambler, communication apparatus, identification method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デスクランブラー、通信機、通信システム、生成多項式及び初期値の同定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a descrambler, a communication device, a communication system, a generator polynomial, and an initial value identification method and program.
通信においてスクランブラーは、主に2つの役割を担う。1つは、送信する0,1ビット列を撹拌し、0,1ビット列の連続を減らし伝送効率を上げる役割である。もう一つは、悪意の第3者による傍受を防止するための、いわゆる暗号化方法としての役割である。 The scrambler plays two main roles in communication. One is to stir the 0 and 1 bit strings to be transmitted, reduce the continuity of the 0 and 1 bit strings, and increase the transmission efficiency. The other is a role as a so-called encryption method for preventing interception by a malicious third party.
近年、盗聴等に代表される情報漏えいが社会的な問題になっており、通信データに何らかの秘匿性を持たせることが一般的になっている。この点でスクランブラーは、AES(Advanced Encryption Standard)等の暗号機に比べて高速で暗号化することが可能である。 In recent years, information leakage typified by eavesdropping has become a social problem, and it has become common for communication data to have some confidentiality. In this respect, the scrambler can encrypt at a higher speed than a cipher such as AES (Advanced Encryption Standard).
しかし、スクランブラーは、AES等の暗号方式に比べ解読が容易である。そのため、スクランブラーの解読が発覚した場合、スクランブラーの生成多項式及び初期値の変更が行われている。この変更は、送信機と受信機の両方で行う必要がある。以下、従来の方法を図4に示す。 However, the scrambler is easier to decipher than an encryption method such as AES. Therefore, when scrambler decoding is detected, the scrambler generation polynomial and the initial value are changed. This change must be made at both the transmitter and receiver. A conventional method is shown in FIG.
図4に示す如く、送信機14と受信機15とは、同期型スクランブラー1と同期型デスクランブラー8とに同一の生成多項式と初期値の組を設定し、送信する情報データをスクランブルし、受信側でデスクランブルする。
As shown in FIG. 4, the
装置外部からセキュリティ保全等のためにスクランブラー1の生成多項式と初期値とを変更する場合の方法としては、送信する情報に生成多項式及び初期値に関する情報を挿入し、受信機15から出力される復号データから、それらの情報を抽出し、デスクランブラーの生成多項式及び初期値を変更する。
As a method for changing the generator polynomial and initial value of the
しかし、上述の方法では、スクランブラーの生成多項式及び初期値のためだけにデータを常時送信する必要があり、情報伝送効率を劣化させてしまうという課題があった。 However, in the above-described method, it is necessary to always transmit data only for the scrambler generating polynomial and the initial value, and there is a problem that the information transmission efficiency is deteriorated.
また、情報データの中に生成多項式及び初期値に関する情報を挿入しない方法としては、別の伝達手段で生成多項式及び初期値に関する情報を伝達する方法があるが、2重の伝送路が必要となりコストの面で課題があった。 In addition, as a method of not inserting information related to the generator polynomial and the initial value into the information data, there is a method of transmitting the information related to the generator polynomial and the initial value by another transmission means. There was a problem in terms of.
そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、送信機側がスクランブラーの生成多項式及び初期値を変更したという情報を、送信する情報データの中に挿入したり、または別の手段により送信機側から受信機側へ伝送したりしなくとも、生成多項式及び初期値の組が同定できる技術を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been invented in view of the above problems, and its purpose is to insert information that the transmitter side has changed the generator polynomial and initial value of the scrambler into the information data to be transmitted. It is another object of the present invention to provide a technique capable of identifying a set of generator polynomials and initial values without transmission from the transmitter side to the receiver side by other means.
上記課題を解決する本発明は、デスクランブラーであって、生成多項式及び初期値を用いて、入力データをデスクランブルして復号データを出力するデスクランブル手段と、前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記エントロピー値が前記所定の閾値よりも小さくなるように、前記デスクランブル手段が用いる生成多項式及び初期値の組を変更する判定手段とを有することを特徴とする。 The present invention that solves the above-described problem is a descrambler that uses a generator polynomial and an initial value to descramble input data and output decoded data, and calculates an entropy value of the decoded data. The entropy value is compared with a predetermined threshold, and when the entropy value exceeds the predetermined threshold, the generator polynomial and the initial value used by the descrambling means are used so that the entropy value becomes smaller than the predetermined threshold. And determining means for changing a set of values.
上記課題を解決する本発明は、デスクランブラーであって、生成多項式及び初期値の組を複数個記憶し、指示に基づいて、記憶している生成多項式及び初期値の組のいずれかの生成多項式及び初期値を用いて、入力データをデスクランブルして復号データを出力するデスクランブル手段と、前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記デスクランブル手段が用いる生成多項式及び初期値の組の変更を前記デスクランブル手段に指示する判定手段とを有することを特徴とする。 The present invention that solves the above-described problem is a descrambler that stores a plurality of generator polynomials and initial value pairs and, based on the instruction, any generator polynomial of the stored generator polynomial and initial value pair And using the initial value, descrambling means for descrambling the input data and outputting decoded data; calculating an entropy value of the decoded data; comparing the entropy value with a predetermined threshold; and And determining means for instructing the descrambling means to change a set of generator polynomials and initial values used by the descrambling means when the predetermined threshold value is exceeded.
上記課題を解決する本発明は、上記デスクランブラーを有することを特徴とする通信機である。 The present invention for solving the above-described problems is a communication device having the descrambler.
上記課題を解決する本発明は、通信システムであって、生成多項式及び初期値の組を複数個記憶し、記憶している生成多項式及び初期値の組のいずれかの生成多項式及び初期値を用いて、データをスクランブルして出力するスクランブル手段と、前記スクランブル手段と同じ生成多項式及び初期値の組を記憶し、指示に基づいて、記憶している生成多項式及び初期値の組のいずれかの生成多項式及び初期値を用いて、前記スクランブルされたデータをデスクランブルして復号データを出力するデスクランブル手段と、前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記デスクランブル手段が用いている生成多項式及び初期値の組の変更を前記デスクランブル手段に指示する判定手段とを有することを特徴とする。 The present invention that solves the above problem is a communication system that stores a plurality of pairs of generator polynomials and initial values, and uses one of the stored generator polynomials and initial value sets. Scramble means for scrambling and outputting data, and storing the same generator polynomial and initial value set as the scramble means, and generating one of the stored generator polynomial and initial value sets based on the instructions Using a polynomial and an initial value, descrambling means for descrambling the scrambled data and outputting decoded data; calculating an entropy value of the decoded data; comparing the entropy value with a predetermined threshold; When the entropy value exceeds the predetermined threshold value, a change in the set of generator polynomial and initial value used by the descrambling means is changed to the default value. And having a determining means for instructing the crumbles means.
上記課題を解決する本発明は、スクランブラーの生成多項式及び初期値の同定方法であって、複数の生成多項式及び初期値の組のいずれかを用いてスクランブルされたデータを、前記複数の生成多項式及び初期値の組のいずれかを用いて、デスクランブルし、デスクランブルして得た復号データのエントロピー値を算出し、前記算出されたエントロピー値と、所定の閾値とを比較し、前記算出されたエントロピー値が前記所定の閾値を超える場合には、デスクランブルに用いる生成多項式及び初期値の組を変更し、前記算出されたエントロピー値が前記所定の閾値よりも小さい場合には、デスクランブルに用いた生成多項式及び初期値の組を、スクランブルに用いた生成多項式及び初期値の組として同定することを特徴とする。 The present invention for solving the above problems is a method of identifying a generator polynomial and initial value of a scrambler, wherein data scrambled using any of a set of a plurality of generator polynomials and initial values is converted into the plurality of generator polynomials. And an initial value set, descrambling, calculating an entropy value of decoded data obtained by descrambling, comparing the calculated entropy value with a predetermined threshold value, and calculating the calculated value. When the entropy value exceeds the predetermined threshold, the generator polynomial and initial value set used for descrambling are changed, and when the calculated entropy value is smaller than the predetermined threshold, descrambling is performed. The set of generator polynomials and initial values used is identified as the set of generator polynomials and initial values used for scrambling.
上記課題を解決する本発明は、デスクランブラーのプログラムであって、生成多項式及び初期値を用いて、入力データをデスクランブルして復号データを出力する処理と、前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記エントロピー値が前記所定の閾値よりも小さくなるように、前記デスクランブルに用いる生成多項式及び初期値の組を変更する処理とをデスクランブラーに実行させることを特徴とする。 The present invention for solving the above problems is a descrambler program, which uses a generator polynomial and an initial value to descramble input data and output decoded data, and calculates an entropy value of the decoded data. The entropy value is compared with a predetermined threshold, and when the entropy value exceeds the predetermined threshold, the generator polynomial and the initial value used for the descrambling so that the entropy value becomes smaller than the predetermined threshold The descrambler executes the process of changing the set of the above.
本発明は、送信機側がスクランブラーの生成多項式及び初期値を変更したという情報を、送信する情報データの中に挿入したり、または別の手段により送信機側から受信機側へ伝送したりしなくとも、生成多項式及び初期値の組が同定できるという優れた効果を有する。 The present invention inserts information that the transmitter side has changed the generator polynomial and initial value of the scrambler into the information data to be transmitted, or transmits the information from the transmitter side to the receiver side by another means. Even if not, it has an excellent effect that a set of generator polynomials and initial values can be identified.
本発明の実施の形態を説明する。 An embodiment of the present invention will be described.
図1は本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。尚、従来技術を示した図4と同様な構成のものについては、同じ符号を付した。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol was attached | subjected about the thing similar to FIG. 4 which showed the prior art.
本発明の実施の形態は、送信機12と受信機13とから構成される。
The embodiment of the present invention includes a
送信機12は、フレーム同期型スクランブラー1と、変調器2と、制御回路3と、メモリ4と、空中線5とを備えている。
The
フレーム同期型スクランブラー1は、外部からの制御により生成多項式及び初期値を設定し、この生成多項式及び初期値で、入力された0,1ビット列をスクランブルする。スクランブルされた0,1ビット列は、スクランブル周期ごとにユニークワードが付加され出力される。
The frame-synchronized scrambler 1 sets a generator polynomial and an initial value by external control, and scrambles an
変調器2は、入力された0,1ビット列をQPSK等のデジタル変調方式で復調し、RF信号を出力する。
The
制御回路3は、外部からの指示により生成多項式及び初期値の変更を制御する。 The control circuit 3 controls the change of the generator polynomial and the initial value according to an instruction from the outside.
メモリ4は、生成多項式及び初期値データの組(Gj、Ij)(jは自然数)を複数個格納し、外部からの制御により、生成多項式及び初期値データをフレーム同期型スクランブラー1へ出力する。
The memory 4 stores a plurality of generator polynomial and initial value data sets (G j , I j ) (j is a natural number), and the generator polynomial and initial value data are transferred to the frame
空中線5は、入力されたRF信号を空中に放射する。 The antenna 5 radiates the input RF signal into the air.
受信機13は、空中線6と、復調器7と、フレーム同期型デスクランブラー8と、エントロピー判定回路9と、メモリ10と、制御回路11とを備える。
The
空中線6は、空中に放射された電波を受信し、RF信号を出力する。
The
復調器7は、RF信号を入力し、QPSK等で復調し、0,1のビット列を出力する。
The
フレーム同期型デスクランブラー8は、入力した0,1のビット列からユニークワードを除去し、あらかじめ設定してあるフレーム同期型スクランブラー1と同じ生成多項式及び初期値でデスクランブルする。
The frame
エントロピー判定回路9は、入力された0,1ビット列データのエントロピー値を、演算回路15で算出する。
The
メモリ10は、メモリ4と同じ生成多項式と初期値の組を格納し、外部からの制御により生成多項式と初期値を出力する。
The
制御回路11は、変更指示信号を入力すると生成多項式及び初期値の変更を制御する。
The
次に、エントロピー判定回路9の詳細を図2に示す。
Next, details of the
エントロピー判定回路9は、分配器13と、メモリ14と、演算回路15と、判定回路16と、メモリ17とから構成される。
The
分配器13は、入力された0,1のビット列を2等分配して出力する。
The
メモリ14は、入力した0,1のビット列をある一定量蓄積して、一定量出力する。
The
演算回路15は、入力された一定量の0,1ビット列に対して、エントロピーを算出し、エントロピー値を出力する。
The
判定回路16は、入力された2つの値を比較して、変更指示出力を出力するか判定する。
The
次に、上述した構成の動作を説明する。図3は実施の形態の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the above configuration will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
通常、送信機12と受信機13は、制御回路3、制御回路11により制御されたメモリ4、メモリ10から出力された同一の生成多項式及び初期値の組(Gj、Ij)によりスクランブル、デスクランブルが行われて通信が行われる。
Usually, the
これに対して、本発明では、セキュリティ保護等のために同期型スクランブラー1の生成多項式及び初期値を変更する場合の動作を以下に示す。
On the other hand, in the present invention, the operation when the generator polynomial and the initial value of the
外部から制御回路3へフレーム同期型スクランブラー1の生成多項式と初期値との組の変更指示が出ると(Step 100)、制御回路3は、メモリ4に対して生成多項式及び初期値の組(Gj、Ij)を(Gk、Ik)(kは自然数、k≠j)に設定し、生成多項式及び初期値の組(Gk、Ik)をフレーム同期型スクランブラー1に出力するよう制御する。
When an instruction to change the set of generator polynomial and initial value of the frame
これによりフレーム同期型スクランブラー1には生成多項式及び初期値の組(Gk、Ik)が設定される(Step 101)。フレーム同期型スクランブラー1に入力されていた0,1ビット列の情報データは、フレーム同期型スクランブラー1の設定が変更になった所から、生成多項式及び初期値の組(Gk、Ik)でスクランブルされることになる(Step 102)。
As a result, a set of generator polynomials and initial values (G k , I k ) is set in the frame synchronous scrambler 1 (Step 101). The information data of the 0 and 1 bit strings input to the frame
スクランブルされた0,1ビット列データは、変調器2によりQPSK等のデジタル信号に変調されて空中線5に出力され、空中線5はデジタル変調信号を空中に放射する(Step 103)。
The scrambled 0 and 1 bit string data is modulated into a digital signal such as QPSK by the
空中線6は、空中線5から放射された電波を受信し(Step 104)、受信したデジタル変調信号を復調器7に出力する。復調器7は、受信したデジタル変調信号を0、1のビット列データに復調する。0,1のビット列データは、デスクランブラー8に入力される。
The
ここでフレーム同期型デスクランブラー8は、生成多項式及び初期値の組(Gj、Ij)に設定されたままなので、入力された0,1ビット列データは、正しく復号されず、撹拌されたままの状態でエントロピー判定回路9に出力される(Step 105)。
Here, since the frame
エントロピー判定回路9は、入力された0,1ビット列データのエントロピー値を、演算回路15で算出し(Step 106)、このエントロピー値と所定の閾値とを比較する(Step 107)。
The
ここで、入力された0,1ビット列データは、正しく復号されていないためエントロピー値がメモリ17に格納されている閾値を上回ってしまう(Step 108)。このため判定回路16は、制御回路11に生成多項式及び初期値の組み合わせの変更を指示する(Step 109)。
Here, since the
制御回路11は、変更指示を受けるとフレーム同期型デスクランブラー8に対して設定されている生成多項式及び初期値(Gj、Ij)を消去するよう制御する。また、メモリ10に対しては、格納されている次の生成多項式及び初期値の組(Gj+1、Ij+1)をフレーム同期型スクランブラー8に出力するよう制御する。
When receiving the change instruction, the
フレーム同期型スクランブラー8は、メモリ10から出力された生成多項式及び初期値の組(Gj+1、Ij+1)を設定し、次の同期点からこの組み合わせで0,1ビット列データをデスクランブルする(Step 105)。
The
変更された0,1ビット列データは、再度エントロピー判定回路9でエントロピー値を算出され(Step 106)、閾値との比較が行われる(Step 107)。エントロピー値が閾値を上回っているようであれば(Step 108)、次の生成多項式及び初期値の組(Gj+2、Ij+2)に設定される(Step 109)。
The
このように順次生成多項式及び初期値の組を変更していく。デスクランブルされた0,1ビット列データのエントロピー値が閾値を下回った時(Step 108)、正しくデスクランブルされたことになり、この時生成多項式及び初期値の組は、(Gk、Ik)になっており、クランブラー1に設定された生成多項式及び初期値の組の同定が完了する(Step 110)。
In this way, the set of generator polynomials and initial values is changed sequentially. When the entropy value of the descrambled 0, 1 bit string data falls below the threshold (Step 108), it is correctly descrambled. At this time, the set of generator polynomial and initial value is (G k , I k ) Thus, the identification of the set of generator polynomials and initial values set in the
以上説明したように、本発明によれば送信機側がスクランブラーの生成多項式及び初期値を変更したという情報を、送信する情報データの中に挿入したり、または別の手段により送信機側から受信機側へ伝送したりしなくとも、生成多項式及び初期値の組が同定できる。 As described above, according to the present invention, the information that the transmitter side has changed the generator polynomial and initial value of the scrambler is inserted into the information data to be transmitted or received from the transmitter side by another means. A set of generator polynomials and initial values can be identified without transmission to the machine side.
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、デジタル変調方式は8PSK、16QAM方式などの他のデジタル変調された無線通信にも適用することができる。また、通信方式は無線通信だけに限らず、伝送路を使った伝送通信にも適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the digital modulation method can be applied to other digitally modulated wireless communications such as 8PSK and 16QAM methods. Further, the communication method is not limited to wireless communication, but can be applied to transmission communication using a transmission path.
更に、本実施の形態では、送信機、受信機の各部をハードウェアで構成したが、CPUを上述のように動作させるプログラムで各部を構成することも可能である。 Furthermore, in the present embodiment, each unit of the transmitter and the receiver is configured by hardware. However, each unit may be configured by a program that causes the CPU to operate as described above.
1 フレーム同期型スクランブラー
2 変調器
3 制御回路
4 メモリ
5 空中線
6 空中線
7 復調器
8 フレーム同期型デスクランブラー
9 エントロピー判定回路
10 メモリ
11 制御回路
13 分配器
14 メモリ
15 演算回路
16 判定回路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
生成多項式及び初期値を用いて、入力データをデスクランブルして復号データを出力するデスクランブル手段と、
前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記エントロピー値が前記所定の閾値よりも小さくなるように、前記デスクランブル手段が用いる生成多項式及び初期値の組を変更する判定手段と
を有することを特徴とするデスクランブラー。 A descrambler,
Descrambling means for descrambling input data and outputting decoded data using a generator polynomial and an initial value;
The entropy value of the decoded data is calculated, the entropy value is compared with a predetermined threshold, and when the entropy value exceeds the predetermined threshold, the entropy value is smaller than the predetermined threshold. A descrambler comprising: a generator polynomial used by the descramble means; and a determination means for changing a set of initial values.
生成多項式及び初期値の組を複数個記憶し、指示に基づいて、記憶している生成多項式及び初期値の組のいずれかの生成多項式及び初期値を用いて、入力データをデスクランブルして復号データを出力するデスクランブル手段と、
前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記デスクランブル手段が用いる生成多項式及び初期値の組の変更を前記デスクランブル手段に指示する判定手段と
を有することを特徴とするデスクランブラー。 A descrambler,
Stores multiple pairs of generator polynomials and initial values, and based on the instructions, descrambles and decodes the input data using one of the stored generator polynomials and initial value pairs. A descrambling means for outputting data;
The entropy value of the decoded data is calculated, the entropy value is compared with a predetermined threshold value, and when the entropy value exceeds the predetermined threshold value, the generator polynomial used by the descrambling means and the initial value set are changed. A descrambler comprising: determination means for instructing the descrambling means.
生成多項式及び初期値の組を複数個記憶し、記憶している生成多項式及び初期値の組のいずれかの生成多項式及び初期値を用いて、データをスクランブルして出力するスクランブル手段と、
前記スクランブル手段と同じ生成多項式及び初期値の組を記憶し、指示に基づいて、記憶している生成多項式及び初期値の組のいずれかの生成多項式及び初期値を用いて、前記スクランブルされたデータをデスクランブルして復号データを出力するデスクランブル手段と、
前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記デスクランブル手段が用いている生成多項式及び初期値の組の変更を前記デスクランブル手段に指示する判定手段と
を有することを特徴とする通信システム。 A communication system,
A plurality of generator polynomials and initial value sets are stored, scramble means for scrambling and outputting data using any one of the stored generator polynomial and initial value set generator polynomials and initial values;
The same generator polynomial and initial value set as those of the scramble means are stored, and the scrambled data is generated using one of the stored generator polynomial and initial value sets based on the instruction. Descrambling means for descrambling and outputting decoded data;
The entropy value of the decoded data is calculated, the entropy value is compared with a predetermined threshold value, and when the entropy value exceeds the predetermined threshold value, a set of generator polynomial and initial value used by the descrambling means And a determination unit that instructs the descrambling unit to change the communication system.
複数の生成多項式及び初期値の組のいずれかを用いてスクランブルされたデータを、前記複数の生成多項式及び初期値の組のいずれかを用いて、デスクランブルし、
デスクランブルして得た復号データのエントロピー値を算出し、
前記算出されたエントロピー値と、所定の閾値とを比較し、
前記算出されたエントロピー値が前記所定の閾値を超える場合には、デスクランブルに用いる生成多項式及び初期値の組を変更し、前記算出されたエントロピー値が前記所定の閾値よりも小さい場合には、デスクランブルに用いた生成多項式及び初期値の組を、スクランブルに用いた生成多項式及び初期値の組として同定する
ことを特徴とするスクランブラーの生成多項式及び初期値の同定方法。 A method for identifying a generator polynomial and initial values of a scrambler,
Data scrambled using any one of a plurality of generator polynomials and initial value sets, and descrambled using any of the plurality of generator polynomials and initial value sets,
Calculate the entropy value of the decoded data obtained by descrambling,
Comparing the calculated entropy value with a predetermined threshold;
When the calculated entropy value exceeds the predetermined threshold, the generator polynomial used for descrambling and an initial value set are changed, and when the calculated entropy value is smaller than the predetermined threshold, A method of identifying a generator polynomial and initial value of a scrambler, wherein a generator polynomial and initial value set used for descrambling is identified as a set of generator polynomial and initial value used for scrambling.
生成多項式及び初期値を用いて、入力データをデスクランブルして復号データを出力する処理と、
前記復号データのエントロピー値を算出し、このエントロピー値と所定の閾値とを比較し、前記エントロピー値が前記所定の閾値を超える場合、前記エントロピー値が前記所定の閾値よりも小さくなるように、前記デスクランブルに用いる生成多項式及び初期値の組を変更する処理と
をデスクランブラーに実行させることを特徴とするプログラム。 A descrambler program,
A process of descrambling input data and outputting decoded data using a generator polynomial and an initial value;
The entropy value of the decoded data is calculated, the entropy value is compared with a predetermined threshold, and when the entropy value exceeds the predetermined threshold, the entropy value is smaller than the predetermined threshold. A program for causing a descrambler to execute a process of changing a set of generator polynomials and initial values used for descrambling.
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