CN101257371B - 一种无线通信上行分组调度的处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线通信上行分组调度的处理方法和装置,其应用于通信系统的基站内,其方法包括以下步骤:A、计算满足无线电网路控制器传输速率限制的用户所需的混合自动请求进程数目;B、根据用户所需的混合自动请求进程数目,对用户进行分组,确定进程分配图案;C、根据用户所需的混合自动请求进程数目和进程分配图案,通过绝对授权命令激活用户对应的混合自动请求进程。本发明通过RNC对UE最大传输速率的限制和QOS的参数配置,实现了对UE HARQ进程(尤其是对2ms TTI UEHARQ进程)的数目和位置进行合理分配。
Description
技术领域
本方法涉及通信处理系统的调度技术领域,具体涉及一种无线通信上行分组调度的处理方法和装置。
背景技术
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)系统是基于CDMA的宽带蜂窝无线通信系统,WCDMA系统支持更多种类的业务类型和更高数据速率业务传输能力。HSUPA(High Speed Uplink Packet Access,高速上行分组接入)是WCDMA系统对上行传输能力的增强技术。HSUPA技术包括了更短的TTI(Transmission Time Interval,传输时间间隔),基于Node B(基站)的调度器和HARQ(Hybrid Automatic Retransmission request,混合自动请求),新的传输信道E-DCH(Enhanced Dedicate Channel,增强专用信道)采用了这些关键技术,HSUPA系统能比传统的WCDMA版本在上行业务的传输性能上有明显提高,在系统容量上大约有50%-70%的增加,在端到端分组包的延迟上有20%-55%的减少,在用户分组呼叫流量上有约50%的增加。如图1所示,使用HSUPA技术的WCDMA系统,包括了CN(Core Network,核心网),RNC(Radio Network Controller,无线电网路控制器),Node B和UE(User Equipment,用户设备)。其中Node B中包含了若干小区(Cells),小区是系统中为同一区域中UE服务的公共无线资源,在HSUPA中,通过小区可以测量系统的上行负载程度。Node B对UE的调度是以小区为单位完成的。在HSUPA中把对用户业务进行控制和调度的功能放在了Node B中,由Node B根据用户定期或根据事件触发而发送的业务调度请求(Scheduling Information),其中包括用户业务缓冲区的占用状态(Buffer Occupancy Status)、业务流的优先级别(Priority)、UE的剩余发送功率(Uplink Power Headroom),并根据小区的上行干扰和负载已经基站的处理能力,对不同的UE发送不同的授权命令(Grants),UE根据Node B的授权命令,在RNC预先配置给UE的E-TFC表(Enhanced Transport Format Combination Table,增强型传输格式合并表)中选择合适的传输格式合并(Enhanced Transport Format Combination,传输格式合并),并使用此E-TFC所对应的功率偏移(Power Offset),在一个传输时间间隔(TTI)内向Node B发送与授权相应大小的数据。HSUPA系统的功能结构参考图2。
在HSUPA中授权分为绝对授权AG(Absolute Grants,绝对授权)和相对授权RG(Relative Grants,相对授权),AG指定了允许UE可以发送的数据量所对应的发射功率比例的绝对大小,也称为服务授权(Serving Grants),而RG指定了允许UE可以发射功率比率的相对大小,这个相对大小是用步长的方式表达的,它的取值可以为UP(提高一个步长的调度量)、DOWN(降低一个步长的调度量)和HOUD(保持现有调度量)。
WCDMA系统是一个多用户的CDMA无线系统,由于WCDMA系统的小区中,上行的UE发射的时间是异步的,造成了不同UE之间上行发射信道的非正交性,也就造成了不同UE上行发射信号的互相干扰,因此小区中存在上行的UE发射信道数越多,或者是UE的发射功率越大(SG越大),系统的上行干扰就越大,这种干扰程度用RTWP(Received Total Wideband Power,接收总带宽功率)来表示。WCDMA系统的运行必须将上行的干扰保持在合理的门限之内,否则系统就会因为干扰超载引起的功率攀升而崩溃或大量UE掉话等严重问题。
HSUPA调度器正是通过AG和RG控制了小区中各个UE的数据发送速率和发射功率,来保证这些UE负载产生的小区的上行干扰不能超过干扰门限。同时根据UE对数据传输需求的实际情况,动态确定和不断更新各个UE的数据发送速率和发射功率(即SG)来保证各个UE上承载业务的QoS(Quality of Service,中文名为服务质量)。
在HSUPA中还使用了混合自动重传请求HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest),是一种多通道等停协议SAW(See And Wait)并行重传操作机制。在3GPP新版本R6标准中,HARQ技术被应用到了物理层,从而减少了高层信令传输的时延,进一步提升了系统性能。在HARQ重传机制中,有多个HARQ进程,每个进程按顺序发送数据包,对于一个UE,同一个时刻只有一个HARQ进程发送数据。当一个HARQ进程发送一个数据包,当Node B正确接收并且CRC(Cyclic Redundancy Check,循环冗余校验)校验正确后,就会返回一个正确解码指示ACK,否则发回误块指示NACK。UE在收到NACK后,相应HARQ进程需要将的数据包在物理层重传(当然,协议规定了重传次数不能超过RNC为这个HARQ进程配置的最大传输次数);如果UE收到ACK,相应的HARQ进程就可以发送一个新的数据包。与此同时其它的HARQ进程可以各自发送不同数据包,而不受这个HARQ进程是否收到ACK/NACK响应的影响,采用多通道的HARQ,降低了SAW协议的等待时间,提高了传输效率。在HSUPA的HARQ协议中又使用了同步技术,也就是当前发送数据的HARQ进程编号与系统的公共定时有严格的对应关系,因此通过系统的公共定时(例如小区的系统帧号SFN System Frame Number),就可以直接得到当前正在发送数据的HARQ进程编号。
在3GPP的标准中(3GPP TS 25.321),相对授权命令RG与HARQ等停协议结合,RG命令的发送时刻决定了这个RG命令对应的UE HARQ进程的编号,对应10ms TTI(Transmission Time Interval,传输时间间隔)的UE,协议规定有4个HARQ进程发送数据。
对应2ms TTI的UE,协议规定有8个HARQ进程发送数据。调度器还可以保留或限制这些HARQ进程中的若干HARQ进程给调度传输使用。协议规定调度器对2ms TTI UE通过AG命令对单个HARQ进程的激活和去激活来控制是否允许这个HARQ进程发送数据。
在25.321中,协议还规定了UE的每个HARQ进程可以传输的速率对应的授权最大不超过基站调度功能给这个UE分配的服务授权。
在3GPP的无线链路控制(Radio Link Control)协议中规定了典型的UE发送业务数据单元(Payload Data Unit)的大小是320bits的整数倍,因此如果2ms(毫秒)TTI UE的每个HARQ进程都允许传输,并且调度器给这个UE分配的服务授权至少能让这个UE的每个HARQ进程传送一个320bits的PDU,那么这个UE能够传输的最低RLC数据速率达到160kbps(320x8/0.016)。即使只允许一个HARQ进程传输数据,最低RLC数据速率也达到20kbps(320x1/0.016)。
通常RNC会为某种低比特速率的业务分配一个最大比特速率(Maximum Bit Rate),例如32kbps,这时如果不控制激活HARQ进程的数目,UE的传输速率就会超过RNC配置的最大速率。因此,为了更好地对低比特速率的业务进行调度,确实需要对2ms TTI UE HARQ进程的个数进行有效地控制。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种无线通信上行分组调度的处理方法和装置,其依据UE最大传输速率利用进程分配图案对UE HARQ进程的数目和位置进行合理地分配,提高了上行分组的调度工作效率,降低了干扰程度。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明的无线通信上行分组调度的处理方法,其应用于通信系统的基站内,其包括以下步骤:
A、根据无线电网路控制器为用户配置的最大传输速率,获取用户的原始传输速率上限;根据无线电网路控制器为用户混合自动请求进程配置的最大传输次数和用户业务数据平均传输次数之间的映射关系,计算用户业务数据平均传输次数,计算用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,根据用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,计算用户(UE)所需的混合自动请求(HARQ)进程数目,该进程数目满足无线电网路控制器(RNC)传输速率的限制;
B、根据用户(UE)所需的混合自动请求(HARQ)进程数目,对用户(UE)进行分组,确定进程分配图案;
C、根据用户(UE)所需的混合自动请求(HARQ)进程数目和进程分配图案,通过绝对授权(AG)命令激活用户(UE)对应的混合自动请求(HARQ)进程。
其中,所述步骤B中,按照均匀分配原则对属于使用相同混合自动请求(HARQ)进程数目的用户(UE)进行分组。
其中,所述步骤B中,对于2毫秒传输时间间隔(TTI)的用户(UE),按照以下均匀分配原则对小区中属于使用相同混合自动请求(HARQ)进程数目的用户(UE)进行分组:
占用1个混合自动请求(HARQ)进程的用户(UE)分成8组;
占用2个混合自动请求(HARQ)进程的用户(UE)分成4组;
占用4个混合自动请求(HARQ)进程的用户(UE)分成2组;
占用8个混合自动请求(HARQ)进程的用户(UE)分成1组。
其中,对于2毫秒传输时间间隔(TTI)的用户(UE),其所需的混合自动请求(HARQ)进程数目采用以下公式获得:
其中,HARQ_Act_Num表示用户(UE)所需的混合自动请求(HARQ)进程数目,Rate_Limit_Actuall表示用户(UE)的实际最大传输速率,Rate_Per_PDU表示用户(UE)的每一个混合自动请求(HARQ)进程在传输一个无线链路业务数据单元(RLC PDU)时的进程传输速率。
其中,所述进程传输速率采用以下公式计算:
其中,Rate_Per_PDU表示所述进程传输速率,PDU_Size表示一个无线链路业务数据单元(RLC PDU)的大小,N表示用户协议所规定的进程数目,TTI表示传输时间间隔。
其中,所述用户(UE)的实际最大传输速率是:用户原始传输速率上限与用户业务数据平均传输次数相乘的结果。
本发明还提供了一种利用进程分配图进行无线通信上行分组调度的处理装置,其位于基站内,所述处理装置包括:
进程分配图产生模块,用于根据无线电网路控制器为用户配置的最大传输速率,获取用户的原始传输速率上限;根据无线电网路控制器为用户混合自动请求进程配置的最大传输次数和用户业务数据平均传输次数之间的映射关系,计算用户业务数据平均传输次数,计算用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,根据用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,计算满足无线电网路控制器(RNC)传输速率限制的用户(UE)所需的混合自动请求(HARQ)进程数目,并根据获得的用户(UE)所需的混合自动请求(HARQ)进程数目确定进程分配图案;及
进程激活单元,用于从所述进程分配图产生模块中获取用户(UE)所需的混合自动请求(HARQ)进程数目和进程分配图案,并通过绝对授权(AG)命令激活用户(UE)对应的混合自动请求(HARQ)进程。
其中,所述进程分配图产生模块包括:
实际最大传输速率计算单元,用于根据所述用户(UE)的原始传输速率上限和用户业务数据平均传输次数,计算用户(UE)的实际最大传输速率。
本发明通过RNC对UE最大传输速率的限制和QOS的参数配置,实现了对UE HARQ进程(尤其是对2ms TTI UE HARQ进程)的数目和位置进行合理分配,从而提高了HSUPA分组调度的效率,降低了小区内部UE之间的干扰程度,提高了小区上行吞吐率。
附图说明
图1为现有技术中通讯系统的结构示意图;
图2为本发明处理方法的流程图;
图3为本发明处理装置的结构示意图;
图4为占用1个HARQ进程的UE分组进程分配图案示意图;
图5为占用2个HARQ进程的UE分组进程分配图案示意图;
图6为占用4个HARQ进程的UE分组进程分配图案示意图;
图7为实施例中占用2个HARQ进程的UE分组进程分配图案示意图;
图8为实施例中占用4个HARQ进程的UE分组进程分配图案示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的技术方案。
如图2所示,本发明利用进程分配图案进行无线通信上行分组调度的处理,其应用于通信系统的基站内,属于基站调度功能的一部分,其主要可以包括以下步骤:
步骤210,基站调度功能根据无线电网路控制器(RNC)为用户(UE)配置的最大传输速率,获取用户(UE)的原始传输速率上限Rate_Limit_Original;
Rate_Limit_Original=MBR
这里的原始传输速率上限Rate_Limit_Original可以直接由基站(NodeB)从RNC处获得,即MBR可以等于RNC为UE配置的最大传输速率。
步骤220,基站调度功能依据RNC为UE混合自动请求(HARQ)进程配置的最大传输次数Max_Tran_Num和用户业务数据平均传输次数Avg_Tran_Num之间的映射关系,获得用户业务数据平均传输次数Avg_Tran_Num,如下式所示:
Avg_Tran_Num=F(Max_Tran_Num)
其中,F函数是上述最大传输次数到用户业务数据平均传输次数的映射函数,这个函数可以通过仿真获得,依据不同RNC的供应商可能有不同的规则,只要通过仿真建立了上述最大传输次数与用户业务数据平均传输次数的对应关系表,那么依据已知的最大传输次数查表即可获得用户业务数据平均传输次数。
步骤230,基站调度功能计算UE的实际最大传输速率Rate_Limit_Actuall,如下式所示:
Rate_Limit_Actuall=Rate_Limit_Original×Avg_Tran_Num
其中,Rate_Limit_Original表示用户原始传输速率上限,Avg_Tran_Num表示用户业务数据平均传输次数。
步骤240,基站调度功能计算UE的每个HARQ进程传输一个RLCPDU(无线链路业务数据单元)时的进程传输速率:
其中,Rate_Per_PDU表示所述进程传输速率,PDU_Size表示一个RLCPDU的大小,N表示用户协议所规定的进程数目,TTI表示传输时间间隔。比如,针对2ms TTI的UE,协议规定N=8,所以上述公式的分母为TTI×N=0.016s。
步骤250,基站调度功能根据UE的实际最大传输速率、以及UE的每一个HARQ进程在传输一个RLC PDU时的进程传输速率,计算UE所需的HARQ进程数目,该进程数目需要满足无线电网路控制器传输速率的限制。比如,对于2ms TTI的UE,协议规定有8个HARQ进程发送数据,其所需的HARQ进程数目采用以下公式获得:
其中,HARQ_Act_Num表示UE所需的HARQ进程数目,Rate_Limit_Actuall表示UE的实际最大传输速率,Rate_Per_PDU表示UE的每一个HARQ进程在传输一个RLC PDU时的进程传输速率。
步骤260,基站调度功能根据UE所需的HARQ进程数目,对UE进行分组,确定进程分配图案,如图4至图6所示。
在分配进程图案时,为了保证时分复用和时间上的负载分担,降低上行UE发射功率之间的干扰,从而使得小区的上行容量得到提高,将小区中属于使用相同HARQ进程数目的UE按照以下方法分组:
如图4所示,占用1个HARQ进程的UE按照一定的规则(即均匀分配规则,但是不排除其他可能的分配规则,如随机分配规则)分成8组(Group1,...,Group8);
如图5所示,占用2个HARQ进程的UE按照一定的规则(即均匀分配规则,但是不排除其他可能的分配规则,如随机分配规则)分成4组(Group1,...,Group4);
如图6所示,占用4个HARQ进程的UE按照一定的规则(即均匀分配规则,但是不排除其他可能的分配规则,如随机分配规则)分成2组(Group1,Group2);
而,占用8个HARQ进程的UE按照一定的规则(即均匀分配规则,但是不排除其他可能的分配规则,如随机分配规则)分成1组。
从图中可以看出,图4的每一组用户分组中分别包含一个预激活进程(即图中的非空白框,而图中的每一个框表示一个TTI时间);图5的每一组用户分组中分别包含二个预激活进程(即图中的非空白框),这两个进程之间相隔3个TTI时间;图6的每一组用户分组中分别包含四个预激活进程(即图中的非空白框),这四个进程中两两相隔1个TTI时间;并且从图中可以看出,在设置进程位置时要保证多组之间的预激活进程在时间上相互错开,这就是所谓的“均匀分配原则”,其既要保证在时分复用和时间上的负载分担,又要降低上行UE发射功率之间的干扰,具体操作可以参看通讯协议中的相关规定。
步骤270,基站调度功能根据UE所需的HARQ进程数目和进程分配图案,通过AG命令激活UE对应得HARQ进程,即激活上述图4至图6的预激活进程。
根据上述方法的过程,现举例说明各个步骤是如何操作的。
例如,待调度小区(Cell)中有2个类型的UE,第一类分别为UE1、UE2、UE3、UE4,第二类分别为UE5、UE6。RNC为这两类UE分配的最大传输速率分别为16kbps和64kbps,每个UE的RLC PDU大小都为320bits,RNC配置的最大传输次数都为2,UE的TTI类型都是2ms。
1、按照上述步骤210,计算各组UE的原始传输速率上限Rate_Limit_Original,如下式:
Rate_Limit_Original1=MBR1=16kbps
Rate_Limit_Original2=MBR2=64kbps
两类UE分别进行计算,以下类同。
2、按照上述步骤220,计算UE业务数据的平均传输次数Avg_Tran_Num,在本例中通过仿真可得到F(x)=x;则
Avg_Tran_Num1=F(Max_Tran_Num)=2
Avg_Tran_Num2=F(Max_Tran_Num)=2
3、按照上述步骤230,计算各组UE的实际最大传输速率Rate_Limit_Actuall,如下式所示:
Rate_Limit_Actuall1=Rate_Limit_Original1×Avg_Tran_Num1
=16×2=32kbps
Rate_Limit_Actuall2=Rate_Limit_Original2x Avg_Tran_Num2
=64x2=128kpbs
4、按照上述步骤240,计算UE的每个HARQ进程传输一个RLC PDU时的进程传输速率Rate_Per_PDU,如下式所示:
Rate_Per_PDU1=PDU_Size1/0.016=20kbps
Rate_Per_PDU2=PDU_Size2/0.016=20kbps
5、按照上述步骤250,计算满足RNC传输速率限制时各个UE所需的HARQ进程数目HARQ_Act_Num:
HARQ_Act_Num1=2
HARQ_Act_Num2=4
6、按照上述步骤260,根据UE所需的HARQ进程数目,对UE进程分组,并确定每个UE的HARQ进程分配图案。
第一类UE分配2个HARQ进程,UE1、UE2、UE3、UE4按照均匀分配原则分配到的激活HARQ如图7所示;
第二类UE分配4个HARQ进程,UE5、UE6按照均匀分配原则分配到的激活HARQ如图8所示。
7、按照上述步骤270,基站调度功能依据UE所需的HARQ进程数目和进程分配图案(图7和图8),通过AG命令激活UE1~UE6对应得HARQ进程。
上述方法给出了一中最优的处理过程,其中涉及到多个参数的计算,如UE的原始传输速率上限Rate_Limit_Original、用户业务数据平均传输次数Avg_Tran_Num、UE的实际最大传输速率Rate_Limit_Actuall、进程传输速率、UE所需的HARQ进程数目,它们也可以采用其他计算方法获得。
依据上述方法,本发明还提供了一种利用进程分配图进行无线通信上行分组调度的处理装置,其位于基站内。如图3所示,所述处理装置包括:进程分配图产生模块300,用于计算满足RNC传输速率限制的UE所需的HARQ进程数目,并根据获得的UE所需的混合自动请求(HARQ)进程数目确定进程分配图案;及进程激活单元400,用于从进程分配图产生模块300中获取UE所需的HARQ进程数目和进程分配图案,并通过AG命令激活UE对应的HARQ进程。
上述进程分配图产生模块300包括以下几个单元:
原始传输速率上限计算单元310,用于根据RNC为UE配置的最大传输速率,获取UE的原始传输速率上限;
平均传输次数计算单元350,用于根据RNC为UE HARQ进程配置的最大传输次数和用户业务数据平均传输次数之间的映射关系,计算用户业务数据平均传输次数;
实际最大传输速率计算单元320,用于根据UE的原始传输速率上限和用户业务数据平均传输次数,计算UE的实际最大传输速率;
进程传输速率计算单元360,用于计算UE的每一个HARQ进程在传输一个RLC PDU时的进程传输速率;
混合自动请求进程数目计算单元330,用于根据所述进程传输速率和UE的实际最大传输速率,计算UE所需的HARQ进程数目;及
进程分组单元340,用于根据获得的UE所需的HARQ进程数目,对UE进行分组,生成进程分配图。
综上所述,本发明通过在基站中建立相应的计算模块,可以在基站原有调度功能的基础上增加相应的进程分配图生成功能,并对UE HARQ进程的数目和位置进程合理的分配。
上述各具体步骤的举例说明较为具体,并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制,本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种无线通信上行分组调度的处理方法,其应用于通信系统的基站内,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
A、根据无线电网路控制器为用户配置的最大传输速率,获取用户的原始传输速率上限;根据无线电网路控制器为用户混合自动请求进程配置的最大传输次数和用户业务数据平均传输次数之间的映射关系,计算用户业务数据平均传输次数,计算用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,根据用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,计算用户所需的混合自动请求进程数目,该进程数目满足无线电网路控制器传输速率的限制;
B、根据用户所需的混合自动请求进程数目,对用户进行分组,确定进程分配图案;
C、根据用户所需的混合自动请求进程数目和进程分配图案,通过绝对授权命令激活用户对应的混合自动请求进程。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤B中,按照均匀分配原则对属于使用相同混合自动请求进程数目的用户进行分组。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤B中,对于2毫秒传输时间间隔的用户,按照以下均匀分配原则对小区中属于使用相同混合自动请求进程数目的用户进行分组:
占用1个混合自动请求进程的用户分成8组;
占用2个混合自动请求进程的用户分成4组;
占用4个混合自动请求进程的用户分成2组;
占用8个混合自动请求进程的用户分成1组。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述进程传输速率采用以下公式计算:
其中,Rate_Per_PDU表示所述进程传输速率,PDU_Size表示一个无线链路业务数据单元的大小,N表示用户协议所规定的进程数目,TTI表示传输时间间隔。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户的实际最大传输速率是:用户原始传输速率上限与用户业务数据平均传输次数相乘的结果。
7.一种利用进程分配图进行无线通信上行分组调度的处理装置,其位于基站内,其特征在于,所述处理装置包括:
进程分配图产生模块,用于根据无线电网路控制器为用户配置的最大传输速率,获取用户的原始传输速率上限;根据无线电网路控制器为用户混合自动请求进程配置的最大传输次数和用户业务数据平均传输次数之间的映射关系,计算用户业务数据平均传输次数,计算用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,根据用户的实际最大传输速率、以及用户的每个混合自动请求进程传输一个无线链路业务数据单元时的进程传输速率,计算满足无线电网路控制器传输速率限制的用户所需的混合自动请求进程数目,该进程数目满足无线电网路控制器传输速率的限制,并根据获得的用户所需的混合自动请求进程数目确定进程分配图案;及
进程激活单元,用于从所述进程分配图产生模块中获取用户所需的混合自动请求进程数目和进程分配图案,并通过绝对授权命令激活用户对应的混合自动请求进程。
8.根据权利要求7所述的处理装置,其特征在于,所述进程分配图产生模块包括:
实际最大传输速率计算单元,用于根据所述用户的原始传输速率上限和用户业务数据平均传输次数,计算用户的实际最大传输速率。
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