CN113748609A - 波束选择系统和方法 - Google Patents

Abstract

UE确定用于不同候选UE波束的功率管理最大功率降低P‑MPR。然后，在P2波束扫描期间，代替UE生成尽可能宽的UE RX波束，UE考虑为候选UE波束确定的P‑MPR并且在具有大P‑MPR的UE波束方向上降低天线增益的条件下生成具有尽可能大波束宽度的UE RX波束。

Description

波束选择系统和方法

技术领域

所公开的是涉及从一组候选波束中选择波束的实施例。

背景技术

在较高频率处通常需要窄波束传输和接收方案来补偿高传播损耗。对于给定的通信链路，可以在发送/接收点(TRP)(即，接入点，诸如基站，或包括天线布置和无线电单元的接入点的组件)和用户设备(UE)(即，能够与TRP进行无线通信的通信设备，诸如智能电话、传感器、家用电器、平板电脑等)处施加波束。由在TRP处施加的波束和由UE施加的波束组成的波束对在本公开中被称为“波束对链路(BPL)”。

参考图1，波束管理过程被用于发现和维护TRP 104波束112(例如，TRP发射(TX)波束)和/或UE 102波束116(例如，UE接收(RX)波束)。在图1的示例中，一个BPL已被发现(即，由TRP波束112和UE波束116组成的波束对)并且由网络维护。预期BPL主要由网络使用对用于波束管理的下行链路(DL)参考信号(RS)的测量来发现和监测，例如，CSI-RS(信道状态信息RS)。用于波束管理的CSI-RS可以周期性、半持久性或非周期性(事件触发)发送，并且它们可以在多个UE之间共享或特定于UE。为了找到适合的TRP TX波束，TRP 104在不同的TRPTX波束中发送CSI-RS，UE 102在这些TRP TX波束上执行RSRP测量并且报告回N个最佳TRPTX波束(其中，N可以由网络配置)。此外，可以重复给定TRP TX波束上的CSI-RS传输以允许UE评估适合的UE波束(UE RX波束训练)。

在TRP和UE处基本上存在三种不同的波束成形实现方式：1)模拟波束成形，2)数字波束成形，和3)混合波束成形。每种实现方式具有其优点和缺点。数字波束成形是最灵活的解决方案，但是由于要求大量的无线电和基带链，也是最昂贵的。模拟波束成形是最不灵活的，但是由于减少数量的无线电和基带链，因此在制造方面更便宜。混合波束成形是模拟波束成形与数字波束成形之间的折中。在TRP和UE二者处，已经同意在3GPP中为新无线电(NR)接入技术研究的一种类型的波束成形天线架构是天线面板的概念。天线面板(或简称“面板”)是单极化或双极化天线元件的天线阵列，通常每个极具有一个发送/接收单元(TX/RU)。具有移相器的模拟分布网络被用于操纵每个面板的波束。图2A示出了二维双极化面板的示例，并且图2B示出了一维双极化面板的示例，其中，在每个极上每个面板连接到一个TXRU。

P2和P3波束扫描

应预期到，TRP 104与UE 102之间的BPL的确定(即，找到适合的TRP波束和UE波束)从P2波束扫描开始，这在图3A中示出。P2波束扫描是包括TRP 104在不同TRP TX定向波束303中发送CSI-RS和UE102测量TRP波束集303中每个定向波束(或简称“波束”)的RSRP的过程(使用固定的UE RX波束301)并且将对应于最高的(一个或多个)RSRP的(一个或多个)CSI-RS资源索引(CRI)发送回TRP 104，其中，每个CRI对应于TRP TX波束303中的一个。在这样的P2波束扫描期间，应预期到，对于每个UE天线面板，UE 102将应用宽波束301(也称为非定向波束或全向波束)(例如，UE能够产生的最宽波束)以便通过P2波束扫描捕获TRP 104与UE 102之间尽可能多的传播路径。在P2波束扫描之后，预期TRP进行P3波束扫描，这在图3中示出。P3波束扫描是包括TRP 104在(通常)来自P2过程的最佳报告的TRP TX定向波束(其在该示例中是TRP TX波束312)中发送CSI-RS突发的过程，这意味着UE102可以扫过不同的UERX定向波束305，对CSI-RS执行测量并且选择优选的UE RX定向波束(例如，UE RX波束314)。UE如何确定候选UE RX波束取决于UE实现。

FR2的最大允许暴露(MPE)

考虑到毫米波辐射暴露对人体的安全性，美国联邦通信委员会(FCC)和其他监管机构将最大允许暴露定义为以W/m2为单位的功率密度。为了遵守这一点，RAN4已经开始讨论称为功率管理最大功率降低(P-MPR)的东西，它基本上说明UE由于RF暴露要求而需要降低其输出功率的量。

由于预期毫米波频率处的传输是定向的，因此UE的允许输出功率在跨不同UE面板的不同候选上行链路波束之间很可能不同。那意味着某些波束(例如，可能指向人体的波束)可能具有潜在非常高的P-MPR，而其他一些波束(例如，波束模式可能与人体不重合的波束)可能具有非常低的P-MPR。

发明内容

存在某些挑战。在P2 TRP TX波束扫描期间，UE应当测量不同候选TRP TX波束的RSRP，并且报告具有最高RSRP的N个TRP TX波束。如果在TRP和UE二者处满足波束对应，则应预期到，TRP将用在与用于DL传输的BPL相同的BPL中的UL传输来配置UE(即，用于UL传输的UE TX波束与用于DL传输的UE RX波束相同)。然而，这可能导致关于UL传输的次优配置，因为所配置的UE TX波束可能具有大P-MPR。在最坏的情况下，由于用于所配置的UE TX波束的潜在大P-MPR，所配置的UE TX波束不允许使用足够的输出功率来达到UL覆盖，这可能导致UE与网络失去连接。

因此，本公开提出UE为不同的候选UE波束确定P-MPR。例如，对于每个候选波束，UE确定指示UE应该降低其输出功率的量的值。然后，在P2波束扫描期间，代替UE生成尽可能宽的UE RX波束，UE考虑为候选UE波束确定的P-MPR并且在具有大P-MPR的UE波束方向上降低天线增益的条件下生成具有尽可能大波束宽度的UE RX波束。这意味着所选择的最佳TRPTX波束将不仅基于所测量的DL RSRP来选择，而且还将由于P-MPR而考虑UL链路预算。该提议的一个显著优点在于，可以在考虑UL可用输出功率的情况下选择TRP TX波束，这将有助于TRP选择对UL和DL二者有用的BPL。

在一个方面中，因此，提供了一种用于波束选择的方法，其中，该方法由UE执行。在一个实施例中，该方法包括：UE对于指向第一方向的第一定向波束确定第一功率管理级别P₁，并且对于指向第二方向的第二定向波束确定第二功率管理级别P₂。该方法还包括：UE使用P₁和P₂生成在第一方向上具有第一增益并且在第二方向上具有第二增益的波束，其中，第一增益是至少P₁的函数，并且第二增益是至少P₂的函数。该方法还包括：UE使用所生成的波束接收由网络节点发送的下行链路参考信号。

附图说明

并入本文中并且形成说明书的一部分的附图示出了各种实施例。

图1示出了无线通信系统。

图2A示出了二维双极化面板的示例。

图2B示出了一维双极化面板的示例。

图3A示出了P2波束扫描。

图3B示出了P3波束扫描。

图4示出了关于传统波束管理过程的问题。

图5示出了根据实施例的过程。

图6是示出根据实施例的过程的消息流程图。

图7是示出根据实施例的过程的流程图。

图8是根据实施例的UE的框图。

图9是根据实施例的UE的模块框图。

具体实施方式

如上所述，如果在TRP和UE二者处满足波束对应，则UE被配置为将具有大P-MPR的UE TX波束用于UL传输是可能的。该问题在图4中示意性地示出。在步骤1中，UE 102确定哪些UE波束指向人体，并且因此哪些UE波束经历大P-MPR。这可以例如通过在UE、接近传感器等处使用摄像头来完成。可以看到，UE波束b3正好指向人体，并且因此具有大P-MPR。在下一步(步骤2)中，TRP 104执行P2扫描，以使得UE可以报告最佳的N个TRP TX波束(例如，N大于或等于1)。在这种情况下，UE使用尽可能宽的宽UE RX波束401以便适当评估所有不同的TRPTX波束。宽波束401也被称为全向波束，因为波束401可以被用于接收从多个方向到达UE的信号。如可以在图4中看到，最佳TRP波束是TRP波束b4，它使用TRP和UE之间(通过人体)的视线(LOS)路径。在下一步(步骤3)中，TRP执行P3波束扫描以使得UE 104能够找到适合的UE波束。由于仅UE波束b3指向LOS方向，而其他UE波束在该方向上具有非常低的增益，因此UE必须选择UE波束b3。然而，由于该波束的高P-MPR，UE可能不能够以足够高的输出功率发送以实现UL覆盖。

因此，本公开提出了为不同的候选UE波束确定P-MPR的改进的UE502(参见图5)。然后，在P2波束扫描期间，代替UE生成宽UE RX波束401，UE考虑为候选UE波束确定的P-MPR并且在具有大P-MPR的UE波束方向上降低天线增益的条件下生成具有尽可能大波束宽度的UERX波束501(参见图5)。即，与波束401一样，波束501是全向的，但是，对于与高P-MPR相关联的每个方向，与其他方向的天线增益相比较，天线增益降低。这意味着所选择的最佳TRP TX波束将不仅基于所测量的DL RSRP来选择，而且还将由于P-MPR而考虑到UL链路预算。

图5提供了上文所描述的过程的图示。在P2波束扫描开始之前，UE502对于被包括在候选UE波束集中的每个UE波束确定UE波束是否指向人体。以这种方式，UE 502因此能够确定哪些UE波束具有大P-MPR。这可以例如通过在UE、接近传感器等处使用摄像头来完成。可以看到，UE波束b3正好指向人体，并且因此具有大P-MPR。

然后，服务UE 502的TRP 104发起P2波束扫描。但是现在，代替UE应用宽UE RX波束401，UE 502创建波束501，在一个实施例中，该波束501尽可能宽，但是在具有大P-MPR的(一个或多个)UE波束(在该示例中，UE波束b3)的方向上具有抑制增益。在一个实施例中，UE502考虑P-MPR有多大，并且P-MPR越大，UE 502在该方向上抑制UE波束增益越多。

下面提供了UE 502可能如何生成波束501的非限制性示例。例如，如上文所公开的，对于被包括在一组N个候选UE波束(N>1)中的每个UE波束，UE 502确定UE波束是否指向人体。该组候选集中的波束可以由一组接收机波束向量

来描述，其例如可能构成正交离散傅立叶变换(DFT)向量。出于说明的目的，假定UE 502已经确定与候选集中的每个接收机波束i相关联的P-MPR级别P_i。例如，假定：i)波束i直接指向人的头部并且人的头部接近于UE，ii)波束j直接指向另一个人的头部但是该人的头部不接近于UE，以及iii)波束k根本不指向任何人，那么情况可能是：P_i>P_j>P_k。如果集合中的N个波束向量构成正交(并且可选地旋转)DFT基并且UE 502的天线面板可以被描述为均匀线性阵列(ULA)，则集合中的接收机波束向量的平均值

具有宽波束特性。在高P-MPR的方向上生成具有抑制增益的波束501的一种方式是然后用相关联的P-MPR级别的倒数对该和中的接收机波束向量进行加权，即，

其中，W_i＝1/P_i。在高P-MPR的方向上生成具有抑制增益的波束501的另一种方式是如果P_i大于阈值，则设定W_i＝0，否则设定W_i＝1。

通常，根据实施例，至少两个定向波束的候选集由波束向量的第一集定义。然后，可以通过根据定向波束的候选集中的每个波束的P-MPR对波束向量的第一集进行加权来从至少两个定向波束的第一候选集生成所生成的波束。换句话说，波束经历的P-MPR越多，它应当具有的权重越小(即，权重的幅度越小)。

使用波束501，UE 502确定如图5所示，这种情况下的最佳TRP波束是TRP波束b4，该TRP波束b4使用TRP与UE之间的非LOS路径。

在找到最佳TRP波束之后，TRP可以执行P3波束扫描以使得UE 502能够找到适合的UE波束。由于仅UE波束b2指向非LOS路径的方向，因此UE 502将选择UE波束b2用于后续传输。由于UE波束b2不指向人体，因此UE 502可以利用针对该波束的最大允许输出功率。

图6是示出以上过程的消息流程图。在第一步中，UE 502确定哪些UE波束指向人体，并且因此哪些UE波束经历大P-MPR。UE 502然后确定在具有大P-MPR的(一个或多个)UE502波束的方向上具有抑制增益的UE RX波束。在下一步中，TRP执行P2波束扫描，并且UE502在接收CSI-RS时施加新的UE RX波束。UE 502然后报告回对应于用新的UE RX波束测量的最佳TRP TX波束的CRI。TRP然后执行P3波束扫描并且UE 502扫描通过一组候选UE RX波束。在一个实施例中，候选UE RX波束的集合不包括具有大P-MPR的任何UE波束(例如，指向人的方向的波束)，并且以该方式仅评估不具有太大P-MPR的波束。

图7是示出根据实施例的过程700的流程图。过程700可以从步骤s702开始。

步骤s702包括UE 502对于指向第一方向的第一定向波束(例如，波束b1)确定第一功率管理级别(P₁)(例如，输出功率应当被降低的量)。

步骤s704包括UE 502对于指向第二方向的第二定向波束(例如波束b3)确定第二功率管理级别(P₂)。

步骤s706包括UE 502使用P₁和P₂生成在第一方向上具有第一增益并且在第二方向上具有第二增益的波束(例如，波束501)，其中，第一增益是至少P₁的函数，并且第二增益是至少P₂的函数。

步骤s708包括UE 502使用所生成的波束501接收由网络节点(例如，TRP 104)发送的下行链路参考信号。

在一些实施例中，确定P₁包括确定第一定向波束是否指向人的方向，并且确定P₂包括确定第二定向波束是否指向人的方向。优选地，如果确定a)第一定向波束不指向人的方向并且b)第二定向波束指向人的方向，则第一增益高于第二增益。

在一些实施例中，第一和第二定向波束被包括在一组N个候选波束中，其中，N大于或等于二，并且候选波束集由对应的一组接收机波束向量{f₁,f₂,…f_N}表示，其中，f₁对应于第一定向波束，并且f₂对应于第二定向波束，生成波束包括计算W₁×f₁和计算W₂×f₂，W₁是P₁的函数，以及W₂是P₂的函数。在一些实施例中，生成波束包括：计算

其中，对于i＝1到N，W_i是P_i的函数，并且P_i是针对一组N个候选波束中的第i个波束所确定的功率管理级别。在一些实施例中，对于i＝1到N，W_i＝1/P_i，而在其他实施例中，对于i＝1到N，如果P_i小于阈值，则W_i＝1，以及如果P_i大于阈值，则W_i＝0。

在一些实施例中，使用所生成的波束接收由网络节点发送的下行参考信号包括：使用所生成的波束接收由网络节点使用第一候选TX定向波束发送的参考信号；以及使用所生成的波束接收由网络节点使用第二候选TX定向波束发送的参考信号。在一些实施例中，过程700还包括以下步骤：UE 502基于由网络节点使用第一候选TX定向波束发送的参考信号，获得第一接收参考信号功率值PV1；UE 502使用PV1向第一候选TX定向波束分配秩；UE502基于分配给第一候选TX定向波束的秩，确定是否在波束报告中包括指示第一候选TX定向波束的波束指示符(例如，CRI)；以及UE 502向网络节点发送波束报告。

图8是根据一些实施例的UE 502的框图。如图8所示，UE 502可包括：处理电路(PC)802，其可包括一个或多个处理器(P)855(例如，一个或多个通用微处理器和/或一个或多个其他处理器，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)；通信电路848，其耦接到包括一个或多个天线的天线布置849并且其包括用于使得UE 502能够发送数据和接收数据(例如，无线发送/接收数据)的发射机(Tx)845和接收机(Rx)847；以及本地存储单元(也称为“数据存储系统”)808，其可包括一个或多个非易失性存储设备和/或一个或多个易失性存储设备。在PC 802包括可编程处理器的实施例中，可以提供计算机程序产品(CPP)841。CPP 841包括计算机可读介质(CRM)842，该计算机可读介质(CRM)842存储包括计算机可读指令(CRI)844的计算机程序(CP)843。CRM842可以是非暂态计算机可读介质，诸如，磁介质(例如，硬盘)、光学介质、存储器设备(例如，随机存取存储器、闪存)等。在一些实施例中，计算机程序843的CRI 844被配置为使得当由PC 802执行时，CRI使得UE 502执行本文所描述的步骤(例如，本文中参考流程图所描述的步骤)。在其他实施例中，UE 502可以被配置为在不需要代码的情况下执行本文所描述的步骤。即，例如，PC 802可以仅由一个或多个ASIC组成。因此，本文所描述的实施例的特征可以在硬件和/或软件中实现。

图9是根据一些其他实施例的UE 502的示意性框图。在一些实施例中，UE 502包括一个或多个模块，其中的每一个以软件实现。(一个或多个)模块提供本文所描述的功能(例如，本文中例如关于图7的步骤)。在一个实施例中，模块包括：确定模块902，其被配置为：对于指向第一方向的第一定向波束(例如，b1、b2、或b4)，确定第一功率管理级别P₁，以及对于指向第二方向的第二定向波束(例如，b3)，确定第二功率管理级别P₂；波束生成模块904，其被配置为：使用P₁和P₂生成在第一方向上具有第一增益并且在第二方向上具有第二增益的波束(例如，波束501)，其中，第一增益是至少P₁的函数，并且第二增益是至少P₂的函数；以及接收机模块906，其被配置为使用所生成的波束来接收由网络节点(例如，TRP 104)发送的下行链路参考信号。

尽管本文描述了本公开的各种实施例，但是应当理解，它们仅以示例而非限制的方式呈现。因此，本公开的宽度和范围不应当由任何上文所描述的示例性实施例限制。通常，本文中使用的所有术语将根据它们在相关技术领域中的普通含义来解释，除非明确给出不同的含义和/或在使用它的上下文中隐含不同的含义。除非另外明确说明，否则，所有对元件、装置、组件、方法、步骤等的引用将被开放地解释为是指元件、装置、组件、方法、步骤等中的至少一个实例。除非本文另外指明或与上下文明显矛盾，否则上文所描述的要素在其所有可能变体中的任何组合由本公开涵盖。

此外，虽然上文所描述和附图中所示的过程被示出为一系列步骤，但这仅出于说明的缘故完成。因此，应预期到，可以增加一些步骤，可以省略一些步骤，可以重新布置步骤的顺序，并且可以并行执行一些步骤。即，本文所公开的任何方法的步骤并不必需按所公开的准确顺序执行，除非步骤被明确描述为在另一步骤之后或者之前和/或隐含了步骤必须在另一步骤之后或者之前。

Claims (20)

1.一种用于波束选择的方法(700)，所述方法由用户设备UE(502)执行，所述方法包括：

对于指向第一方向的第一定向波束(b1，b2，b4)，确定(s702)第一功率管理级别P₁；

对于指向第二方向的第二定向波束(b3)，确定(s704)第二功率管理级别P₂；

使用P₁和P₂，生成(s706)在所述第一方向上具有第一增益并且在所述第二方向上具有第二增益的波束(501)，其中，所述第一增益是至少P₁的函数，并且所述第二增益是至少P₂的函数；以及

使用所生成的波束接收(s708)由网络节点(104)发送的下行链路参考信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

确定P₁包括：确定所述第一定向波束是否指向人的方向，以及

确定P₂包括：确定所述第二定向波束是否指向人的方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果确定a)所述第一定向波束不指向所述人的方向并且b)所述第二定向波束指向所述人的方向，则所述第一增益高于所述第二增益。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，

所述第一定向波束和所述第二定向波束被包括在一组N个候选波束中，其中，N大于或等于二，并且所述一组候选波束由对应的一组接收机波束向量{f₁,f₂,…f_N}表示，其中，f₁对应于所述第一定向波束，并且f₂对应于所述第二定向波束，

生成所述波束包括计算W₁×f₁和计算W₂×f₂，

W₁是P₁的函数，以及

W₂是P₂的函数。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，生成所述波束包括：

计算

其中，对于i＝1到N，W_i是P_i的函数，并且P_i是针对所述一组N个候选波束中的第i个波束所确定的功率管理级别。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，对于i＝1到N，W_i＝1/P_i。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，对于i＝1到N，如果P_i小于阈值，则W_i＝1，以及如果P_i大于所述阈值，则W_i＝0。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，使用所生成的波束接收由所述网络节点发送的所述下行链路参考信号包括：

使用所生成的波束接收由所述网络节点使用第一候选TX定向波束发送的参考信号；以及

使用所生成的波束接收由所述网络节点使用第二候选TX定向波束发送的参考信号。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

基于由所述网络节点使用所述第一候选TX定向波束发送的参考信号，获得第一接收参考信号功率值PV1；

使用PV1向所述第一候选TX定向波束分配秩；

基于被分配给所述第一候选TX定向波束的秩，确定是否在波束报告中包括指示所述第一候选TX定向波束的波束指示符，例如，CRI；以及

向所述网络节点发送所述波束报告。

10.一种计算机程序，包括指令，所述指令在由用户设备(502)的处理电路执行时使得所述用户设备执行根据权利要求1至9中的任一项所述的方法。

11.一种载体，包含根据权利要求10所述的计算机程序，其中，所述载体是以下中的一个：电信号、光信号、无线电信号、和计算机可读存储介质。

12.一种用户设备(502)，所述用户设备UE适于：

对于指向第一方向的第一定向波束(b1，b2，b4)，确定第一功率管理级别P₁；

对于指向第二方向的第二定向波束(b3)，确定第二功率管理级别P₂；

使用P₁和P₂生成在所述第一方向上具有第一增益并且在所述第二方向上具有第二增益的波束(501)，其中，所述第一增益是至少P₁的函数，并且所述第二增益是至少P₂的函数；以及

使用所生成的波束接收由网络节点(104)发送的下行链路参考信号。

13.根据权利要求12所述的UE，其中，

所述UE适于通过执行包括确定所述第一定向波束是否指向人的方向的过程来确定P₁，以及

所述UE适于通过执行包括确定所述第二定向波束是否指向人的方向的过程来确定P₂。

14.根据权利要求13所述的UE，其中，如果确定a)所述第一定向波束不指向所述人的方向并且b)所述第二定向波束指向所述人的方向，则所述第一增益高于所述第二增益。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中，

所述第一定向波束和所述第二定向波束被包括在一组N个候选波束中，其中，N大于或等于二，并且所述一组候选波束由对应的一组接收机波束向量{f₁,f₂,…f_N}表示，其中，f₁对应于所述第一定向波束，并且f₂对应于所述第二定向波束，

所述UE适于通过执行包括计算W₁×f₁和计算W₂×f₂的过程来生成所述波束，

W₁是P₁的函数，以及

W₂是P₂的函数。

16.根据权利要求15所述的UE，其中，所述UE适于通过执行过程来生成所述波束，所述过程包括：

计算

其中，对于i＝1到N，W_i是P_i的函数，并且P_i是针对所述一组N个候选波束中的第i个波束所确定的功率管理级别。

17.根据权利要求16所述的UE，其中，对于i＝1到N，W_i＝1/P_i。

18.根据权利要求16所述的UE，其中，对于i＝1到N，如果P_i小于阈值，则W_i＝1，以及如果P_i大于所述阈值，则W_i＝0。

19.根据权利要求12至18中的任一项所述的方法，其中，所述UE适于使用所生成的波束通过执行过程来接收由所述网络节点发送的所述下行链路参考信号，所述过程包括：

使用所生成的波束接收由所述网络节点使用第一候选TX定向波束发送的参考信号；以及

使用所生成的波束接收由所述网络节点使用第二候选TX定向波束发送的参考信号。

20.根据权利要求19所述的UE，其中，所述UE还适于：

基于由所述网络节点使用所述第一候选TX定向波束发送的参考信号，获得第一接收参考信号功率值PV1；

使用PV1向所述第一候选TX定向波束分配秩；

基于被分配给所述第一候选TX定向波束的秩，确定是否在波束报告中包括指示所述第一候选TX定向波束的波束指示符，例如，CRI；以及

向所述网络节点发送所述波束报告。

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