CN101800941B - 一种多级降级呼叫接入控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多级降级呼叫接入控制方法，包括如下步骤：(1)通过适应性带宽和多队列策略结合的方法控制呼叫接入业务；当剩余带宽小于当前呼叫接入业务的最小带宽时，执行步骤(2)；(2)压缩音视频广播或/和组播业务所占用的带宽，以供当前呼叫接入业务使用。所述步骤(2)中，所述广播或组播业务具有多个级别的降级状态，每个级别的降级状态对应于一定比例的带宽压缩；所述音视频广播或/和组播业务逐次降低至不同级别的降级状态，逐次压缩所述音视频广播或/和组播业务所占用的带宽，直至剩余带宽满足当前呼叫接入业务的要求。本发明通过对音视频广播和组播业务的降级处理，实现了在总带宽不变的情况下最大程度的接入更多业务的要求。

Description

一种多级降级呼叫接入控制方法

技术领域

本发明涉及无线资源管理领域，具体地说，本发明涉及一种呼叫接入控制方法。

背景技术

呼叫接入控制CAC(Call Admission Control)首先在ATM网络中提出的。在无线网络中，有两种类型的呼叫接入请求：新发起呼叫(OC，originating call)和需要切换的呼叫(HC，handoff call)。OC是指由当前小区中的用户发起的呼叫，HC是指由别的小区中的用户由于的移动性需要切换到当前小区中的呼叫。无线传输系统根据一定的呼叫接入控制(CAC)方法决定是否接受该呼叫接入请求，既要保证新业务的接入不会过多的影响已接入业务的QoS，还要保证尽可能多的业务接入无线传输系统，所以呼叫接入控制方法是保证用户服务质量和无线传输系统性能的必要技术措施，有着非常重要的作用。

现有的呼叫接入控制方法包括：资源预留类方法、适应性带宽策略方法、适应性带宽和多队列策略结合的方法等。其中适应性带宽和多队列策略结合的方法大致包含如下步骤：①建立多个缓冲队列(例如三个，A队列、B队列和C队列)，将需要接入的呼叫接入业务按照优先级放置在相应优先级的队列中；如果队列已满，呼叫接入控制系统查询队列中是否有已等待超时的呼叫接入业务，如有把等待超时的呼叫接入业务丢弃，否则对当前的呼叫接入业务采取丢弃处理。呼叫接入业务进入到缓冲队列中后就开始等待呼叫接入控制系统的处理。②呼叫接入控制系统按照优先级由高到低的顺序依次选取每个队列中请求接入的呼叫接入业务；③如果当前无线系统中的剩余带宽能够满足呼叫接入业务的普通带宽(业务正常运行时的带宽)需求，则以普通带宽接受该呼叫接入业务，如果不满足普通带宽的需求，则再判断是否能满足呼叫接入业务的最小带宽(业务可运行的最低带宽)，满足则以最小带宽接受该呼叫接入业务，如不满足则转入下一个处理阶段-适应性带宽降级处理。④按照优先级从低到高的顺序检查运行中业务的优先级，所述的运行中的业务是指音视频广播交互业务、话音业务和数据业务，并将该优先级与请求接入的呼叫接入业务的优先级做比较，若运行中业务的优先级比请求接入业务的优先级低，那么检查该运行中业务所占用的带宽是否已经被压缩；⑤若所述的运行中业务所占用的带宽能够被压缩，那么将其占用的带宽进行压缩，将压缩出的带宽交给呼叫接入控制系统；⑥呼叫接入控制系统再次判断剩余带宽是否满足呼叫接入业务的带宽需要，如果不满足继续执行步骤④，直到遍历所有运行业务或满足呼叫业务带宽需要。

该方法的缺点在于：未考虑音视频广播和组播业务所占用的额外带宽，因此不能最大限度地利用无线传输系统的带宽来支持更多的接入业务，不能有效地降低新呼叫的阻塞概率和切换呼叫的丢弃概率。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过多级降级提高带宽利用率的呼叫接入控制方法。

为实现上述发明目的，本发明提供的多级降级呼叫接入控制方法，包括如下步骤：

(1)呼叫接入控制系统对呼叫接入业务进行控制；当所述呼叫接入控制系统剩余带宽小于当前呼叫接入业务的最小带宽时，执行步骤(2)；

(2)对音视频广播或/和组播业务进行压缩以释放带宽，所释放出的带宽供当前呼叫接入业务使用。

其中，所述步骤(1)中，所述呼叫接入控制系统采用适应性带宽和多队列策略结合的方法对所述呼叫接入业务进行控制。

其中，所述步骤(2)中，所述广播或/和组播业务具有多个级别的降级状态，每个级别的降级状态对应于一定比例的带宽压缩；所述音视频广播或/和组播业务逐次降低至不同级别的降级状态，逐次压缩所述音视频广播或/和组播业务所占用的带宽，直至剩余带宽满足当前呼叫接入业务的要求。

其中，所述步骤(2)中，各广播和组播业务设置降级判断标志、优先级和降级状态标志；所述步骤(2)包括如下子步骤：

(2.1)遍历所有音视频广播和组播业务；

(2.2)判断当前广播或组播业务降级判断标志是否为真且优先级小于当前呼叫接入业务，如果是，则进入步骤(2.3)；否则，针指向下一个广播或组播业务，重新执行步骤(2.2)；

(2.3)根据降级状态标志，判断当前广播或组播业务是否处于最低降级状态；如果是，则指针指向下一个广播或组播业务，回到步骤(2.2)；如果否，则执行步骤(2.4)；

(2.4)将当前广播或组播业务的降级状态降低一个级别，根据降低后的级别，对当前广播或组播业务进行压缩；判断当前剩余带宽是否大于等于当前呼叫接入业务的最小带宽，如果是，则接受当前呼叫接入业务；如果否，则回到步骤(2.3)；

(2.5)如果遍历所有音视频广播和组播业务后，当前剩余带宽仍小于当前呼叫接入业务的最小带宽，则丢弃当前呼叫接入业务。

其中，所述降级状态包括未降级状态、一级降级状态和二级降级状态。

其中，一级降级状态所占带宽是未降级状态所占带宽和二级降级状态所占带宽的均值。

其中，所述的步骤(1)按照如下步骤进行：

(1.1)建立多个缓冲队列

为呼叫接入业务根据优先级建立缓冲队列，每个优先级对应一个缓冲队列。如果缓冲队列已经建立则直接进入步骤(1.2)

(1.2)缓冲队列入队操作

将需要接入的呼叫接入业务按照优先级放置在相应优先级的队列中，如果队列已满，呼叫接入控制系统查询队列中是否有已等待超时的呼叫接入业务，如有把等待超时的呼叫接入业务丢弃，否则对当前的呼叫接入业务采取丢弃处理，呼叫接入业务进入到缓冲队列中后就开始等待呼叫接入控制系统的处理，呼叫接入控制系统会对缓冲队列中的呼叫接入业务进行定期的超时检查，如果超时则采取丢弃处理；

(1.3)缓冲队列出队操作

呼叫接入控制系统在处理完一个呼叫接入业务后，按照优先级由高到低的顺序轮循选取每个队列中请求接入的呼叫接入业务；

(1.4)检查剩余带宽

如果当前无线传输系统中的剩余带宽能够满足呼叫接入业务的普通带宽需求，则接受该呼叫接入业务，如果不满足普通带宽的需求，则再判断是否能满足呼叫接入业务的最小带宽，满足则以最小带宽接受该呼叫，否则执行步骤(1.5)；

(1.5)检查业务优先级

按照优先级从低到高的顺序检查运行中业务的优先级，并将该优先级与请求接入的呼叫接入业务的优先级做比较；若所有运行中业务的优先级都等于或高于该请求接入的呼叫接入业务的优先级执行步骤(2)，若检查出有运行中业务的优先级低于该呼叫接入业务的优先级，那么对检查出的第一个运行中业务优先级低于该呼叫接入业务优先级的运行中业务执行步骤(1.6)，运行中的业务不包括音视频广播和组播业务；

(1.6)运行中业务的带宽压缩

若所述的运行中业务所占用的带宽能够被压缩，那么将其占用的带宽进行压缩，将压缩出的带宽提供给呼叫接入控制系统，并将该运行中业务标记为已降级，然后执行步骤(1.7)；

(1.7)呼叫接入控制系统再次判断剩余带宽是否满足呼叫接入业务的带宽需要，如果不满足继续执行步骤(1.5)，直到满足呼叫业务带宽需要，如果遍历所有运行中业务仍然不满足呼叫业务带宽需求，则执行步骤(2)。

本发明的有益效果包括：通过对音视频广播和组播业务的降级处理，将原本音视频广播和组播业务所占用的带宽压缩，压缩获得空余的带宽呼叫接入控制系统可分配给呼叫接入业务，实现了在总带宽不变的情况下最大程度的接入更多业务的要求。而且根据实验结果采用本发明提供的方法，新呼叫阻塞概率和切换呼叫丢弃概率都明显优于传统方法。

附图说明

图1是本发明提供的一种多级降级呼叫接入控制方法的流程示意图；

图2是新呼叫阻塞概率的效果对比图；

图3是切换呼叫丢弃概率的效果对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明：

呼叫接入控制一般由呼叫接入控制系统实现，下文中把呼叫接入控制系统简称为控制系统。如附图1所示，根据本发明的一个实施例，提供了一种多级降级呼叫接入控制方法，包括如下步骤：

(1)通过适应性带宽和多队列策略结合的方法控制呼叫接入业务

(1.1)建立多个缓冲队列

为呼叫接入业务根据优先级建立缓冲队列，每个优先级对应一个缓冲队列。

缓冲队列的长度可以根据需要进行设置，例如5、8、16都是可以的，如果用来实施本方法的控制系统需要，那么也可以将队列的数量继续增大，例如100个队列。以三个队列为例，将其称为A队列、B队列和C队列，其中A队列的优先级最高，C队列的优先级最低，那么需要呼叫接入的业务也分为3个优先级，最高优先级的业务被排入A队列，最低优先级的业务被排入C队列。本实施例中，优先级别高的业务优先级的级别值高，优先级别低的业务优先级的级别值低。每个队列都类似一个“先入先出队列”，先排入本队列的业务必定比后排入本队列的业务先被处理。如果缓冲队列已经建立则直接进入步骤(1.2)。

(1.2)缓冲队列入队操作

将需要接入的呼叫接入业务按照优先级放置在相应优先级的队列中，如果队列已满，控制系统查询队列中是否有已等待超时的呼叫接入业务，如有把等待超时的呼叫接入业务丢弃，否则对当前的呼叫接入业务采取丢弃处理，呼叫接入业务进入到缓冲队列中后就开始等待控制系统的处理。控制系统会对缓冲队列中的呼叫接入业务进行定期的超时检查，如果超时则采取丢弃处理。

(1.3)缓冲队列出队操作

控制系统在处理完一个呼叫接入业务后，按照优先级由高到低的顺序轮循选取每个队列中请求接入的呼叫接入业务；

控制系统处理的呼叫接入业务是按照优先级由高到低的顺序轮循选取每个队列中请求接入的呼叫接入业务。仍以三个队列为例，由于A队列优先级最高，所以A队列中的第一个业务被最先选取，然后选取B队列中的第一个任务，再选取C队列中的第一个任务；选取完成后选取A队列中的第二个业务，然后选取B队列中的第二个任务，再选取C队列中的第二个任务；依次类推循环选取。

(1.4)检查剩余带宽

选取了要处理的呼叫接入业务后，检查带宽，如果当前控制系统中的剩余带宽能够满足呼叫业务的普通带宽(业务正常运行时的带宽)需求，则以普通带宽接受该呼叫，如果不满足普通带宽的需求，则再判断是否能满足呼叫业务的最小带宽(业务可运行的最低带宽)，满足则以最小带宽接受该呼叫，否则执行步骤(1.5)。

(1.5)检查业务优先级

按照优先级从低到高的顺序检查运行中业务的优先级，并将该优先级与请求接入的呼叫接入业务的优先级做比较；若所有运行中业务的优先级都等于或高于请求接入的呼叫接入业务的优先级执行步骤(2)，若检查出有运行中业务的优先级低于请求接入的呼叫接入业务的优先级，那么对检查出的第一个运行中业务优先级低于请求接入的呼叫接入业务优先级的运行中业务执行步骤(1.6)。须注意的事，步骤(1.5)中，所述运行中的业务不包括音视频广播和组播业务。

(1.6)运行中业务的带宽压缩

本步骤是本领域技术人员利用现有技术可以实现的。

若所述的运行中业务所占用的带宽能够被压缩，那么将其占用的带宽进行压缩，将压缩出的空白带宽提供给控制系统，并将该业务标记为已降级，然后执行步骤(1.7)；

(1.7)控制系统再次判断剩余带宽是否满足请求接入的呼叫接入业务的带宽需要，如果不满足继续执行步骤(1.5)，直到满足呼叫业务带宽需要。如果遍历所有运行中业务仍然不满足呼叫业务带宽需求，则执行步骤(2)。

(2)音视频广播和组播业务降级

音视频广播和组播业务一般都采用多媒体流的方式进行传输，如MPEG等。本实施例中，利用多媒体流压缩技术，在保证一定用户体验的前提下压缩广播、组播业务所占用的带宽。所述多媒体流压缩技术可以是通过调节编解码器降低多媒体流编码的速率、减少帧数或者上述方法的任意组合来实现。采用上述技术时，用户可以适应带宽变化，并只是感受到轻微的或甚至感受不到QoS下降，因此可以利用上述技术，减小音视频广播和组播业务传输所占带宽。并且，可以将通过音视频广播和组播业务降低占用带宽而节省出来的带宽分配给需要接入的业务。

对于每个音视频广播和组播业务都可以在实施本方法前为其设置降级判断标志、优先级和降级状态标志，降级判断标志表明该广播业务是否能降低占用带宽，降级判断标志为真表示该音视频广播和组播业务可以降级，降级判断标志为假表示该音视频广播和组播业务不可以降级。音视频广播和组播业务是否能够降级(即降低占用带宽)可以根据应用需求来决定，例如需要高质量节目质量时，该音视频广播和组播业务就不可以降低占用带宽，此时将降级判断标志设定为假；如果允许以相对较低一些的节目质量进行传输时，就可以降低占用带宽，此时将降级判断标志设定为真；另外，在设定降级判断标志时，还可以考虑其他的因素，如节目收看率等。控制系统定期检查各音视频广播和组播业务的降级判断标志，根据上述判断条件来进行调整，如果音视频广播和组播业务调整前为已降级的业务而调整后为不可降级的业务，控制系统首先寻找立即可用的带宽资源，如果找到足够的带宽资源则恢复该音视频广播和组播业务占用带宽，如果没有立即可用的带宽资源，对运行中的所有的业务按优先级从低到高的顺序寻找可降级获得的带宽资源，如果找到足够的带宽资源则恢复该业务占用带宽并且将找到的业务降级，如果找不到可降级的业务或可降级业务降级压缩出的带宽不够，则按优先级从低到高的顺序对运行中的业务采取暂停操作直至该音视频广播和组播业务获得足够的带宽资源。降级判断标志和降级状态标志无关。而优先级设置的方法与步骤(1.1)中优先级的设置方法相同，即为检查音视频广播和组播业务设定优先级的级别值。

本实施例中，每个音视频广播和组播业务有两个降级级别，一级降级是指压缩完全降级获得带宽的一半，二级降级是在一级降级的基础上压缩另一半的完全降级获得的带宽。仅以两级压缩为例，原带宽为a，完全压缩后的带宽为b，一级压缩获得带宽为0.5*(a-b)，业务此时占用的带宽为(a+b)/2，二级压缩获得带宽也是0.5*(a-b)，压缩后业务占用带宽就为b了。在步骤2中，控制系统对音视频广播和组播业务先进行一级降级，然后再进行二级降级。采用这样逐级压缩带宽的策略可以相对减轻对音视频广播和组播业务传输的影响。降级状态标志是表明该音视频广播和组播业务是否已降级的状态，分成三个状态分别是：未降级、一级降级和二级降级。本实施例中采用了两级降级的方式，在其他的实施例中还可以选择三级或者更多级的降级方式，不过这要根据控制系统所拥有的处理性能以及音视频广播和组播业务可获得的降级带宽来决定。如果控制系统的处理性能不是很强，采用非常多的多级降级方式，会给控制系统增加计算负担，降低处理性能。而如果音视频广播和组播业务可获得降级带宽原本就不大，采用三级或更多级的降级方式拆分使用降级带宽，也只是增加计算步骤，最终还是需要完全降级才能接受呼叫接入控制业务。

(2.1)检查音视频广播和组播业务的降级判断标志和优先级

若所有音视频广播和组播业务的降级判断标志为假或所有音视频广播和组播业务的优先级都高于需要接入呼叫的当前业务的优先级，那么丢弃当前业务，本次多级降级呼叫接入控制过程结束；否则执行步骤(2.2)。

(2.2)检查音视频广播和组播业务是否已被降级

检查所有降级标志为真的音视频广播和组播业务，若所有降级标志为真的音视频广播和组播业务的降级状态标志都是二级降级，说明已不可以再降级，那么丢弃该需要接入的业务，结束本方法，否则执行步骤(2.3)。

(2.3)音视频广播和组播业务降级压缩

控制系统对降级判断标志为真而还可降级压缩的音视频广播和组播业务带宽进行降级压缩，所述的还可降级是指降级状态标志不为二级降级，首先执行步骤(2.3.1)。

(2.3.1)寻找未降级过的音视频广播和组播业务

寻找控制系统中一个降级判断标志为真且降级状态标志为未降级的音视频广播和组播业务，如果找到，获取该音视频广播和组播业务通过一级降级可获得的空闲带宽值，然后执行步骤(2.3.2)。如果没有找到，则执行步骤(2.3.5)

(2.3.2)对音视频广播和组播业务修改降级状态标志

对步骤(2.3.1)中找到的音视频广播和组播业务不进行实际的一级降级，仅将其降级状态标志改为一级降级，并记录该业务标记，然后执行步骤(2.3.3)。

(2.3.3)判断剩余带宽

将步骤(2.3.1)中压缩单个业务获得的带宽值加上当前控制系统剩余带宽值，得到新的控制系统剩余带宽值，并判断该剩余带宽值是否大于需要接入的呼叫接入业务的最小带宽值，如果满足则控制系统判定以最小带宽接受该呼叫接入业务，并且对步骤(2.3.2)中记录的音视频广播和组播业务执行步骤(2.3.4)。如果不满足，则继续执行步骤(2.3.1)。

(2.3.4)对音视频广播和组播业务一级降级

对步骤(2.3.2)中找到的音视频广播和组播业务进行一级降级，然后执行步骤(2.3.9)。

(2.3.5)寻找进行过一级降级的音视频广播和组播业务

寻找控制系统中一个降级判断标志为真且降级状态标志为一级降级的音视频广播和组播业务，如果找到，获取该音视频广播和组播业务通过二级降级可获得的空闲带宽值，然后执行步骤(2.3.6)。

(2.3.6)记录可二级降级的音视频广播和组播业务

对步骤(2.3.5)中找到的音视频广播和组播业务进行记录，然后执行步骤(2.3.7)。

(2.3.7)判断剩余带宽

将步骤(2.3.5)中获得的带宽值加上当前控制系统剩余带宽值，得到新的控制系统剩余带宽值，并判断该剩余带宽值是否大于需要接入的呼叫接入业务的最小带宽值，如果满足则控制系统判定以最小带宽接受该呼叫接入业务。如果此前执行步骤(2.3.2)中的记录不为空，则对步骤(2.3.2)中记录的音视频广播和组播业务先执行步骤(2.3.4)，然后对步骤(2.3.6)中记录的音视频广播和组播业务执行步骤(2.3.8)。如果不满足，则继续执行步骤(2.3.5)。

如果遍历完所有的音视频广播和组播业务仍不能满足需要接入的呼叫接入业务的最小带宽，则丢弃该呼叫接入业务，并且对步骤(2.3.2)中记录的音视频广播和组播业务的降级状态标志恢复为未降级，然后执行步骤(2.3.9)。

(2.3.8)对音视频广播和组播业务二级降级

对步骤(2.3.5)中找到的音视频广播和组播业务进行二级降级，并将其降级状态标志改为二级降级。

(2.3.9)清空记录

清空步骤(2.3.2)和步骤(2.3.6)中的记录。

对于任何一种接入方法都有两个量化指标显示该方法性能的好坏：新呼叫阻塞概率(CBP)和切换呼叫丢弃概率(HDP)，前者表示对应新发起呼叫(OC，originatingcall)，表示新发起呼叫被丢弃的概率，后者对应需要切换的呼叫(HC，handoff call)，表示由其他小区中的用户由于的移动性需要切换到当前小区中的呼叫中被丢弃的概率，这两个指标都是越小越好。图2和图3分别为本方法与传统方法在相同条件下新呼叫阻塞概率(CBP)和切换呼叫丢弃概率(HDP)情况的对比。

具体的实验条件是：将呼叫接入业务分成三个优先级，优先级级别值分别为2，1，0.1，三个级别的呼叫接入业务分别进入三个队列：A队列、B队列和C队列，队列的长度分别为5、8和16，音视频广播和组播业务设定优先级的级别值为0.4。控制系统带宽容量为3.743Mbps，A队列、B队列和C队列中的业务的带宽需求分别为：[0.064Mbps，0.032Mbps]，[0.8Mbps，0.384Mbps]和[0.2Mbps，0.05Mbps]，0.064Mbps、0.8Mbps和0.2Mbps分别是三个队列中业务的要求带宽，而0.032Mbps、0.382Mbps和0.05Mbps是三个队列中业务可以容忍的最小带宽，音视频广播和组播业务有25个，并且降级判断标志都为真，一级降级和二级降级分别可压缩出0.058Mbps的带宽。到达的呼叫接入业务的总量设为300个，假设新呼叫和切换呼叫以一定的速率到达，连续的生存周期分别为50s、25s。缓冲队列中超过等待时间的业务会被直接丢弃或阻塞。A队列、B队列和C队列中的业务的等待时间分别为5s、10s和15s。切换呼叫业务和新呼叫业务分别占总的呼叫业务的10％和90％。

图2和图3中横坐标“时间间隔”表示呼叫接入业务到达时间间隔，单位为秒；方法1指的是仅采用步骤1中描述的适应性带宽和多队列策略结合接入控制方法。

Claims (4)

1.一种多级降级呼叫接入控制方法，包括如下步骤：

(1)呼叫接入控制系统对呼叫接入业务进行控制；当所述呼叫接入控制系统剩余带宽小于当前呼叫接入业务的最小带宽时，执行步骤(2)；

(2)对音视频广播或/和组播业务进行压缩以释放带宽，所释放出的带宽供当前呼叫接入业务使用；

所述步骤(1)中，所述呼叫接入控制系统采用适应性带宽和多队列策略结合的方法对所述呼叫接入业务进行控制；

所述步骤(2)中，所述广播或/和组播业务具有多个级别的降级状态，每个级别的降级状态对应于一定比例的带宽压缩；所述音视频广播或/和组播业务逐次降低至不同级别的降级状态，逐次压缩所述音视频广播或/和组播业务所占用的带宽，直至剩余带宽满足当前呼叫接入业务的要求。

2.根据权利要求1所述的多级降级呼叫接入控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，各广播和组播业务设置降级判断标志、优先级和降级状态标志；所述步骤(2)包括如下子步骤：

(2.1)遍历所有音视频广播和组播业务；

(22)判断当前广播或组播业务降级判断标志是否为真且优先级小于当前呼叫接入业务，如果是，则进入步骤(2.3)；否则，指针指向下一个广播或组播业务，重新执行步骤(22)；

(2.3)根据降级状态标志，判断当前广播或组播业务是否处于最低降级状态；如果是，则指针指向下一个广播或组播业务，回到步骤(22)；如果否，则执行步骤(2.4)；

(2.4)将当前广播或组播业务的降级状态降低一个级别，根据降低后的级别，对当前广播或组播业务进行压缩；判断当前剩余带宽是否大于等于当前呼叫接入业务的最小带宽，如果是，则接受当前呼叫接入业务；如果否，则回到步骤(2.3)；

(2.5)如果遍历所有音视频广播和组播业务后，当前剩余带宽仍小于当前呼叫接入业务的最小带宽，则丢弃当前呼叫接入业务。

3.根据权利要求1所述的多级降级呼叫接入控制方法，其特征在于，所述降级状态包括未降级状态、一级降级状态和二级降级状态。

4.根据权利要求3所述的多级降级呼叫接入控制方法，其特征在于，一级降级 状态所占带宽是未降级状态所占带宽和二级降级状态所占带宽的均值。 

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