CN103634802A - 一种用于分配频率资源的方法和设备 - Google Patents

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倪威
沈钢
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Abstract

一种在无线通信系统的基站中用于分配频率资源的方法，所述基站管辖多个远端无线单元和多个用户设备，所述方法包括以下步骤：获取所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的信息；根据获取到的所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的接入信息，按照预定规则，将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组，每个用户设备仅属于一个用户设备组，其中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；以所述用户设备组为单位分配频率资源，其中，分配给每个所述用户设备组的频率资源各不相同，每个所述用户设备组中包含的所述所有用户设备均使用所述分配给该用户设备组的频率资源的部分或全部。

Description

一种用于分配频率资源的方法和设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及频率资源的分配。
背景技术
近年来，无线通信系统的架构演进成这样一个趋势：分布式基站系统。所谓分布式基站系统就是将基站的远端无线单元(RemoteRadio Head简称RRH)从基站本体分离，并通过光纤等传输介质将RRH与基站的基带单元(Base Band Unit简称BBU)连接起来。
进一步的，一个基站可以控制多个分离的RRH，这些RRH分别分布在不同的地理位置，如附图1所示。采用分布式基站技术可以提供更加均匀的覆盖效果，因此可以提升系统的频谱效率和系统容量，此外，由于分布式基站系统中用户设备(User Equipment简称UE)和RRH的天线之间的距离缩短了，因此UE的发射功率可以降低，电量消耗也随之降低，从而提高了UE的待机时间。
典型的分布式基站系统例如阿尔卡特朗讯公司提出的LightRadio系统，或者如附图2所示的室内无线网络。在这些应用场景中，每个基站控制多个RRH，每个RRH分布在不同的地理位置，覆盖较小的一块区域(例如附图2所示，每个RRH覆盖一个房间)，为该区域内的UE提供接入。考虑到每个RRH较小的覆盖范围，在这些应用场景中，每个UE一般只被最接近的一个或几个RRH所接入，而不会接入距离较远的那些RRH，即分布距离较远的UE之间所接入的RRH的范围是不重合的。如附图2所示，UE1接入的是RRH1，UE2接入的是RRH2，UE6上接入的是RRH7，即UE1、UE2和UE6接入的RRH各不相同。在本发明中，将这种情况，即接入的RRH各不相同的UE，定义为彼此孤立的UE，因此附图2中的UE1，UE2，UE6是彼此孤立的UE。
考虑到彼此孤立的UE之间距离较远而且接入的RRH各不相同，因此它们之间的信号不会彼此干扰。所以存在这样一种可能，在彼此孤立的UE之间复用同样的频率资源，显然这可以显著提高系统的容量。然而现有的频率资源分配方法中，对小区中某个UE分配的资源在小区内所有的RRH上都会保留，无论该UE是否接入了所有的RRH。因此无法实现上述的频率资源的复用。
因此需要一种新的频率资源的分配方法，可以在分布式基站系统中实现对彼此孤立的UE进行频率资源的复用。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种新的频率资源分配方法，将小区内的所有UE分成若干个UE组，保证每组内的所有UE都是彼此孤立的UE，然后以组为单位分配频率资源，从而使得组内的UE复用同样的频率资源。
具体地，根据本发明的第一方面，提出了一种在无线通信系统的基站中用于分配频率资源的方法，所述基站管辖多个远端无线单元和多个用户设备，所述方法包括以下步骤：获取所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的信息；根据获取到的所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的接入信息，按照预定规则，将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组，每个用户设备仅属于一个用户设备组，其中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；以所述用户设备组为单位分配频率资源，其中，分配给每个所述用户设备组的频率资源各不相同，每个所述用户设备组中包含的所述所有用户设备均使用所述分配给该用户设备组的频率资源的部分或全部。
优选地，所述获取步骤还包括：根据所述多个远端无线单元的上行信号，获取所述多个用户设备接入到所述至少一个远端无线单元的接入信息。
更优选地，所述获取步骤还包括：检测所述多个远端无线单元的上行信号，当检测到所述多个远端无线单元中的一个远端无线单元的上行信号中某个用户设备的上行参考信号的信噪比大于预先设定的门限值时，判断所述用户设备接入了所述远端无线单元。
更优选地，所述获取步骤还包括：按预先设定的间隔，周期性地检测所述多个远端无线单元的上行信号。
优选地，所述分组步骤中所述预定规则包括：将具有相同的优先级的用户设备分为同一个用户设备组。
优选地，所述分组步骤中所述预定规则包括：将具有相同的缓冲状态的用户设备分为同一个用户设备组。
优选地，所述分组步骤中所述预定规则包括：将具有相同的信道条件的用户设备分为同一个用户设备组。
优选地，所述分组步骤中所述预定规则包括：使每个所述用户设备组中包含的所述用户设备的数量最大化。
更优选地，所述分组步骤还包括：根据获取到的所述多个用户设备接入到所述多个远端无线单元的信息，找出所有将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组的方案，其中每个所述方案中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；找出所有所述方案中，所有用户设备组中包含的用户设备数量最多的用户设备组，作为当前最大用户设备组；将所述多个用户设备去除所述当前最大用户设备组中包含的所有用户设备后剩余的用户设备作为当前用户设备，根据所述当前用户设备接入到所述多个远端无线单元的信息，找出所有将所述当前用户设备分成至少一个用户设备组的方案，其中每个所述方案中，每个用户设备组中包含的所有当前用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；重复执上述两个步骤直到所有的用户设备都分组完毕。
优选地，所述分配步骤还包括：从每个所述用户设备组中包含的所有用户设备中选择一个用户设备作为该所述用户设备组的代表用户设备，根据该代表用户设备的需求分配频率资源，作为所述分配给该所述用户设备组的频率资源。
更优选地，所述分配步骤还包括：根据以下任一种条件选择所述代表用户设备：优先级最高；缓冲长度最大；信道条件最差；随机选择；轮流选择。
更优选地，所述分配步骤还包括：为每个所述用户设备组中包含的所有用户设备在该频率资源上使用各自的调制方式或编码方式。
更优选地，所述分配步骤还包括：为每个所述用户设备组中包含的所有用户设备在该频率资源上使用各自的解调参考信号。
根据本发明的第二方面，提出了一种在无线通信系统的基站中用于分配频率资源的设备，所述基站管辖多个远端无线单元和多个用户设备，所述用于分配频率资源的设备包括：获取单元，用于获取所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的信息；分组单元，用于根据获取到的所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的接入信息，按照预定规则，将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组，每个用户设备仅属于一个用户设备组，其中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；分配单元，用于以所述用户设备组为单位分配频率资源，其中，分配给每个所述用户设备组的频率资源各不相同，每个所述用户设备组中包含的所述所有用户设备均使用所述分配给该用户设备组的频率资源的部分或全部。
本发明中，通过周期性检测上行参考信号，获取UE接入RRH的信息，因此可以满足移动性需要，从而实现对频率资源的动态调整；通过以不同的规则进行UE分组，满足系统调度灵活性的需要，从而适用于各种场合；通过对UE组进行频率资源分配，实现了频率资源在彼此孤立的UE之间的复用，提高了系统的容量；此外由于不需要进行任何预编码处理，也无需任何额外的反馈信号，所以本发明的实现也非常简单，对系统复杂度的影响不大，利于实际的应用。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优势将会更为明显。
图1示出了分布式基站系统；
图2示出了使用分布式基站技术的室内无线网络；
图3(a)和图3(b)示出了根据本发明的一种实施方式；
图4(a)和图4(b)示出了根据本发明的另一种实施方式；
图5(a)和图5(b)示出了根据本发明的另一种实施方式；
图6示出了根据本发明的频率资源分配流程图；
图7示出了根据本发明的频率资源分配设备框图。
其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
首先，实施本发明的第一个步骤就是找出各个UE与其所接入的RRH之间的对应关系，从而为下一步确定哪些UE是彼此孤立的提供输入信息。具体的，可以通过检测各个RRH的上行信号来获取所需要的信息，例如可以预先设定一个门限值，然后轮流检测每个RRH的上行信号，当某个RRH上某个UE的上行参考信号的信噪比大于该门限值时，判断该UE已经接入了该RRH；反之则判断该UE未接入该RRH。当检测过所有RRH上的所有UE的上行参考信号后，就获得了所有UE和RRH之间的接入关系，例如可以表示为下列的矩阵C，其中1表示该UE接入了该RRH，0表示未接入。进一步的，考虑到UE的移动性，可以周期性的进行上述检测，从而获得最新的接入信息，相应的更新矩阵C。
Figure BSA00000767720900061
接下来的步骤是根据上述的所有UE和RRH之间的接入关系找出彼此孤立的UE。具体的方法可以是穷举法或其它的排列组合方法，例如可以根据下列的矩阵运算得到：
Figure BSA00000767720900062
其中，
Figure BSA00000767720900063
代表两个矩阵进行下列逻辑运算：
Ii，j＝(Ci，1&&CT 1，i)||(Ci，2&&C2，i)||...||(Ci，j&&Cj，i)
“&&”代表逻辑“与”操作，“||”代表逻辑“或”操作；矩阵I中的1代表这两个UE(行和列所对应的两个UE)之间有共同接入的RRH，不是彼此孤立的；0代表这两个UE之间没有共同接入的RRH，是彼此孤立的。因此通过矩阵I就可以找出所有成对的彼此孤立的UE，这些成对的彼此孤立的UE之间可以复用同样的频率资源而不会互相干扰。
在上述步骤中，找出了所有的成对的彼此孤立的UE，但如果仅仅以UE对为单位分配频率资源，则每对中只有两个UE进行复用，系统容量的提升有限。而且单个UE可能同时存在于不同的UE对中，还需要逐一排除这种情况确保每个UE只被分配一次资源，因此实现的复杂度较高。实际上，系统中还存在将成对的彼此孤立的UE进一步合并的可能性，即可以找出某些UE分组的方案，同时满足以下两个条件：
A.每个UE仅属于一个组；
B.每个组内所有UE所分别接入的RRH各不相同。
例如附图3(a)所示的场景中，UE1，UE5，UE7分别接入了RRH1，RRH7，RRH9，各不相同，因此这3个UE之间可以复用同样的频率资源而不会互相干扰，所以可以将这3个UE分入同一个组进行频率复用。如附图3(b)所示，RRH1，RRH7，RRH9使用相同的频率资源分别和UE1，UE5，UE7进行数据传输。
在确保可以同时满足上述条件A和B的情况下，还可以采用各种不同的方式进行分组，即考虑不同的因素，以满足系统灵活调度的需要，从而确保本发明可以适用于各种不同的情形。例如，可以按优先级因素进行分组，即将具有相同的优先级的UE分为同一组；或者按缓冲状态的因素进行分组，即将具有相同的缓冲状态的UE分为同一组；或者按信道条件的因素进行分组，即将具有相同的信道条件的UE分为同一组；这些分组原则可以使得同一组内的所有UE对频率资源的需求较接近，使得频率资源分配的结果更适合于满足组内多数UE的需要。
另外，还可以使用这样的方式分组，使得每个组内包含的UE的数量最大化，这样的分组可以使得频率资源复用的效果最大化，从而使得系统的容量的提高最大化。具体的，可以使用下列步骤实现UE数量最大化的分组：
1.穷举所有可能的满足条件B的分组方案，这些方案中，可能存在一个UE被分到数个不同的组的情况；
2.找出上述方案中，包含UE数量最大的一个组，将其作为最终分组方案中的一个组；
3.将上述分组中所包含的UE从所有UE中去除(因为每个UE只能属于一个分组)，然后将剩余的UE在按满足条件B的原则进行分组，同样穷举出所有的方案；
4.重复上述步骤2，步骤3直至所有的UE分组完毕。
按上述步骤1-4的方法，可以实现UE的数量最大化的分组，必须指出的是，上述的实现方法不是唯一的，本领域技术人员可以理解，还存在其他的方法同样可以实现UE数量最大化的分组。
在对所有UE分组完毕之后，下一个步骤，就是以每个组为单位进行频率资源的分配，与现有的频率资源分配方法不同的是，以组为单位分配频率资源意味着每组内多个UE使用的是同样的频率资源，即每组内的UE之间实现了频率复用。而不是如现有技术中，需要给每个UE分配不同的频率资源。之所以能实现这一点，是因为在上一个步骤中已经确保了每组内的各个UE之间是彼此孤立的，即各个UE所接入的RRH各不相同，从而确保这一频率资源在每个RRH上也最多只被一个UE所使用，因此在进行无线传输时不会发生一个RRH需要使用同一频率资源与两个以上UE进行通信的情况，所以UE之间不会产生相互干扰。
以组为单位进行频率资源的分配可以使用这样的方式：从每个组中选择一个UE作为该组的代表UE，根据该UE的需求分配频率资源，以该频率资源作为分配给该组的频率资源，即该组内的所有UE都使用该频率资源的全部或者一部分。
以何种方式选择代表UE需要综合考虑各种因素，包括算法的复杂度，资源使用的效率，调度灵活性等等。可以根据系统实际的需求，采用不同的选择方式。以下列出几种可能的选择方式：
从组内随机选择一个UE作为代表UE；
从组内轮流选择一个UE作为代表UE；
选择组内优先级最高的一个UE作为代表UE；
选择组内缓冲长度最大的一个UE作为代表UE；
选择组内信道条件最差的一个UE作为代表UE。
上述前两种方式主要考虑从统计角度得到比较平均的资源分配结果，并且实现的复杂度较低；后三种方式主要考虑得到一个能满足组内所有UE需求的资源分配结果，可以同第二个步骤中的分组原则结合使用。
对于组内的每一个UE来说，使用分配给该组的频率资源，意味着可以根据其实际的信道条件，来确定如何使用该频率资源。例如，每个UE可以在该频率资源上使用各自的调制方式或编码方式；同样的，每个UE也可以在该频率资源上使用各自的解调参考信号。
附图4(a)和4(b)示出了根据本发明的又一个实施例，在该实施例中，表示了一个UE接入多个RRH的情况。如图4(a)所示，UE1和UE4是彼此孤立的，分在同一个组内，其中，UE4同时接入了RRH8和RRH9。这种情况下同样适用本发明的方法，如图4(b)所示，RRH1使用分配给该组的频率资源和UE1通信，而RRH8和RRH9同时使用该频率资源和UE4通信，因此不会降低信道质量。可以看出，本发明完全可以和协同多点传输(Coordinated MultiplePoints简称CoMP)技术结合使用，达到更好的传输效果。
附图5(a)和5(b)示出了根据本发明的又一个实施例，在该实施例中，表示了一个RRH上接入了多个UE的情况。如图5(a)所示，UE1和UE5是彼此孤立的，分在同一个组内，同时，UE2和UE4是彼此孤立的，分在另一个组内；其中，UE1和UE2同时接入RRH1。这种情况下同样适用本发明的方法，如图5(b)所示，RRH1使用分配给第一组的频率资源和UE1通信，该频率资源和UE5复用，同时，RRH1使用分配给第二组的频率资源和UE2通信，该频率资源和UE4复用。在这种情况下，对RRH1来说，相当于对接入的每个UE分配了不同的频率资源，和现有的技术方案没有区别，因此这种情况下对于RRH来说是透明的，不需要作特别的处理。
另外需要指出的是，在实际的应用场景下，还可以对部分UE使用本发明的方法，而对其余的UE使用现有的频率分配方法。例如在某些情况下，小区内有一些UE处于高速移动的状态，频繁地在不同的RRH间进行切换，对这部分高速移动的UE应用本发明的方法意义不大，还可能导致分组方案的不稳定。因此在这种情况下，可以将这部分UE排出在外，对剩余的UE应用本发明的方法分配频率资源，而对这部分UE应用现有的频率资源分配方法，即在所有的RRH上都保留分配给该UE的频率资源。这时，可以把这些UE中的每个UE分别等效为一个UE组，即每组内只包含一个UE，同时该UE接入了所有的RRH。因此给该组分配频率资源就等效为给该UE分配频率资源，所以和现有的频率资源分配方法一致。如图5(a)和5(b)中示出的UE3，所有的RRH都使用同样的频率资源和它通信。这时，对于UE3，BBU可以把各个RRH上传来的上行信号合并处理；而对于UE3的下行信号以及应用了本发明的UE(UE1、UE2、UE4、UE5)的上行及下行信号，BBU则按不同的RRH将信号分开，进行分别处理。
附图6示出了根据上述具体实施方式，在无线通信系统的基站中用于分配频率资源的方法，包括以下步骤：
S61.获取所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的信息；
S62.根据获取到的所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的接入信息，按照预定规则，将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组，每个用户设备仅属于一个用户设备组，其中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；
S63.以所述用户设备组为单位分配频率资源，其中，分配给每个所述用户设备组的频率资源各不相同，每个所述用户设备组中包含的所述所有用户设备均使用所述分配给该用户设备组的频率资源的部分或全部。
以下再来结合框图来介绍本发明所提供的与上述方法相对应的设备，鉴于其中的单元/装置特征与上述方法中的步骤特征有对应关系，将从简。
附图7示出了一种在移动通信系统的用户设备中用于进行数据通信的设备S70的框图，该设备S70包括：
获取装置7001，用于获取所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的信息；
分组装置7002，用于根据获取到的所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的接入信息，按照预定规则，将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组，每个用户设备仅属于一个用户设备组，其中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；
分配装置7003，用于以所述用户设备组为单位分配频率资源，其中，分配给每个所述用户设备组的频率资源各不相同，每个所述用户设备组中包含的所述所有用户设备均使用所述分配给该用户设备组的频率资源的部分或全部。
以上对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于特定的系统、设备和具体协议，本领域内技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。
那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在本发明中，“第一”、“第二”仅表示名称，不代表次序关系。在发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种在无线通信系统的基站中用于分配频率资源的方法，所述基站管辖多个远端无线单元和多个用户设备，所述方法包括以下步骤：
a.获取所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的信息；
b.根据获取到的所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的接入信息，按照预定规则，将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组，每个用户设备仅属于一个用户设备组，其中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；
c.以所述用户设备组为单位分配频率资源，其中，分配给每个所述用户设备组的频率资源各不相同，每个所述用户设备组中包含的所述所有用户设备均使用所述分配给该用户设备组的频率资源的部分或全部。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤a还包括：根据所述多个远端无线单元的上行信号，获取所述多个用户设备接入到所述至少一个远端无线单元的接入信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤a还包括：检测所述多个远端无线单元的上行信号，当检测到所述多个远端无线单元中的一个远端无线单元的上行信号中某个用户设备的上行参考信号的信噪比大于预先设定的门限值时，判断所述用户设备接入了所述远端无线单元。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述步骤a还包括：按预先设定的间隔，周期性地检测所述多个远端无线单元的上行信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤b中所述预定规则包括：将具有相同的优先级的用户设备分为同一个用户设备组。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤b中所述预定规则包括：将具有相同的缓冲状态的用户设备分为同一个用户设备组。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤b中所述预定规则包括：将具有相同的信道条件的用户设备分为同一个用户设备组。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤b中所述预定规则包括：使每个所述用户设备组中包含的所述用户设备的数量最大化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述步骤b包括以下步骤：
b1.根据获取到的所述多个用户设备接入到所述多个远端无线单元的信息，找出所有将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组的方案，其中每个所述方案中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；
b2.找出所有所述方案中，所有用户设备组中包含的用户设备数量最多的用户设备组，作为当前最大用户设备组；
b3.将所述多个用户设备去除所述当前最大用户设备组中包含的所有用户设备后剩余的用户设备作为当前用户设备，根据所述当前用户设备接入到所述多个远端无线单元的信息，找出所有将所述当前用户设备分成至少一个用户设备组的方案，其中每个所述方案中，每个用户设备组中包含的所有当前用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；
b4.重复执行所述步骤b2-b3直到所有的用户设备都分组完毕。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤c还包括：从每个所述用户设备组中包含的所有用户设备中选择一个用户设备作为该所述用户设备组的代表用户设备，根据该代表用户设备的需求分配频率资源，作为所述分配给该所述用户设备组的频率资源。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，根据以下任一种条件选择所述代表用户设备：
-优先级最高；
-缓冲长度最大；
-信道条件最差；
-随机选择；
-轮流选择。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤c还包括：为每个所述用户设备组中包含的所有用户设备在该频率资源上使用各自的调制方式或编码方式。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤c还包括：为每个所述用户设备组中包含的所有用户设备在该频率资源上使用各自的解调参考信号。
14.一种在无线通信系统的基站中用于分配频率资源的设备，所述基站管辖多个远端无线单元和多个用户设备，所述用于分配频率资源的设备包括：
获取单元，用于获取所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的信息；
分组单元，用于根据获取到的所述多个用户设备接入到至少一个远端无线单元的接入信息，按照预定规则，将所述多个用户设备分成至少一个用户设备组，每个用户设备仅属于一个用户设备组，其中，每个用户设备组中包含的所有用户设备所分别接入的远端无线单元各不相同；
分配单元，用于以所述用户设备组为单位分配频率资源，其中，分配给每个所述用户设备组的频率资源各不相同，每个所述用户设备组中包含的所述所有用户设备均使用所述分配给该用户设备组的频率资源的部分或全部。
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