CN113810897A - 用于接入npn的移动通信设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供接入NPN的方法及移动通信设备。该移动通信设备包括射频设备，被配置为向3GPP公共网络进行无线传送以及从所述3GPP公共网络进行无线接收。该移动通信设备还包括基带处理器，被配置为：使用第一订户身份经由所述射频设备与所述3GPP公共网络建立一个或多个无线电承载；通过所述无线电承载与3GPP NPN的非3GPP交互网关建立安全隧道；以及使用第二订户身份通过所述安全隧道接入所述3GPP NPN。通过利用本发明，可以更好地接入非公共网络。

Description

用于接入NPN的移动通信设备及方法
技术领域
本发明有关于无线通信，其尤其有关于利用双订户身份模块(SubscriberIdentity Module，SIM)操作接入非公共网络(Non-Public Network，NPN)的装置和方法。
背景技术
在典型的移动通信环境中，诸如手机(也可称为蜂窝电话)或者平板电脑等具有无线通信能力的移动通信设备可以与一个或多个服务网络通信语音和/或数据信号。UE和服务网络之间的无线通信可以使用各种无线电接入技术(Radio Access Technology，RAT)来进行，诸如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)技术、通用封包无线电服务(General Packet Radio Service，GPRS)技术、增强型数据速率全球演进(Enhanced Data Rates for Global Evolution，EDGE)技术、宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，WCDMA)技术、码分多址(Code Division MultipleAccess，CDMA)2000技术、时分-同步码分多址(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access，TD-SCDMA)技术、全球微波互联接入(WorldwideInteroperability for Microwave Access，WiMAX)技术、长期演进(Long TermEvolution，LTE)技术、时分LTE(Time-Division LTE，TD-LTE)技术和先进LTE(LTE-Advanced，LTE-A)技术等。特别地，GSM/GPRS/EDGE技术还可称为第二代(2nd Generation，2G)移动通信技术，WCDMA/CDMA-2000/TD-SCDMA技术还可称为第三代(3rd Generation，3G)移动通信技术，LTE/LTE-A/TD-LTE技术还可称为第四代(4th Generation，4G)移动通信技术。
已经在各种电信标准中采用上述RAT技术以提供公共协议，使得不同的无线设备能够在市级、国家级、区域级甚至全球级上进行通信。新兴的电信标准的一个示例是第五代(5th Generation，5G)新无线电(New Radio，NR)。5G NR是由第三代合作伙伴计划(ThirdGeneration Partnership Project，3GPP)发布的对LTE移动标准的一系列增强。设计5G NR旨在通过提高频谱效率、降低成本和改进服务来更好地支持移动宽带互联网接入。
3GPP 5G NR规范的版本16(Release 16)中包含对NPN的支持。与向公众提供移动服务的公共网络(Public Network，PN)不同，NPN通常指的是供私人使用并且公共用户无法接入的网络。NPN可以部署为独立的NPN(Stand-alone NPN，SNPN)或者与公共网络集成的NPN(Public Network Integrated NPN，PNI-NPN)。举例来讲，SNPN可以由NPN运营商操作，并且可以不依赖于公共陆地移动网络(Public Land Mobile Network，PLMN)提供的网络功能。举例来讲，PNI-NPN可以是在PLMN的支持下部署的非公共网络。
发明内容
本发明提出当配备有双SIM的移动通信设备位于NPN的覆盖范围之外时，利用双SIM操作接入NPN。
一种移动通信设备，包括射频设备，被配置为向第三代合作伙伴计划公共网络进行无线传送以及从所述第三代合作伙伴计划公共网络进行无线接收。该移动通信设备还包括基带处理器，被配置为：使用第一订户身份经由所述射频设备与所述第三代合作伙伴计划公共网络建立一个或多个无线电承载；通过所述无线电承载与第三代合作伙伴计划非公共网络的非第三代合作伙伴计划交互网关建立安全隧道；以及使用第二订户身份通过所述安全隧道接入所述第三代合作伙伴计划非公共网络。
一种方法，由配备有射频设备的移动通信设备执行，所述方法包括：使用第一订户身份经由所述射频设备与第三代合作伙伴计划公共网络建立一个或多个无线电承载；通过所述无线电承载与第三代合作伙伴计划非公共网络的非第三代合作伙伴计划交互网关建立安全隧道；以及使用第二订户身份通过所述安全隧道接入所述第三代合作伙伴计划非公共网络。
通过利用本发明，可以更好地接入非公共网络。
通过阅读下文对利用双SIM操作接入NPN的方法和移动通信设备的特定实施例的描述，本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员而言可以变得更为清楚。
附图说明
通过参考附图来阅读后续的具体实施方式和示例可以更充分地理解本发明，其中：
图1是根据本发明实施例的无线通信环境的框图。
图2是根据本发明实施例的例示移动通信设备110的框图。
图3是根据本发明实施例的利用双SIM操作接入NPN的方法的流程图。
图4是根据本发明实施例的用于接入NPN的双SIM操作的消息流。
具体实施方式
下文的描述旨在用于例示本发明的一般原理，且不应当被视为是限制性的。可以理解的是，这些实施例可以在软件、硬件、固件或其组合中实现。当在本发明中使用词语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”时，说明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或附加一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
图1是根据本发明实施例的无线通信环境的框图。
如图1所示，无线通信环境100可以包含移动通信设备110、3GPP PN 120、3GPP NPN130、非3GPP交互网关(interworking gateway)140和数据网络150(比如互联网)。
移动通信设备110可以称为用户设备(User Equipment，UE)或者移动站(MobileStation，MS)，诸如功能手机、智能手机、面板式(panel)个人电脑(Personal Computer，PC)、笔记本电脑或者支持3GPP PN 120和3GPP NPN 130采用的RAT的任何计算设备。
移动通信设备110可以使用两个单独的订户身份(还可称为订户号码)与3GPP PN120和/或3GPP NPN 130进行无线通信。根据3GPP PN 120和3GPP NPN 130所采用的RAT，订户身份可以由一个或两个订户身份卡(未示出)来提供，诸如SIM卡或者通用SIM(UniversalSIM，USIM)卡。或者，订户身份中的一个或两个可以由可编程SIM/USIM(比如嵌入式SIM(embedded SIM，eSIM)/嵌入式通用SIM(embedded USIM，eUSIM))来提供，其中可编程SIM/USIM可以直接嵌入(embed)移动通信设备110中。
3GPP PN 120可包含接入网络(access network)121和核心网络(core network)122，3GPP NPN 130可包含接入网络131和核心网络132。接入网络121和接入网络131负责处理无线电信号、终止(terminate)无线电协议以及将移动通信设备110与核心网络122和132分别相连接。核心网络122和132可负责执行移动性管理(mobility management)、网络侧认证(authentication)以及与公共/外部网络(比如数据网络150)接合(interface)。
在一实施例中，3GPP PN 120和3GPP NPN 130可采用相同的RAT。举例来讲，3GPPPN 120可以是公共的5G NR网络，而3GPP NPN 130可以是私人的5G网络。相应地，每个接入网络121和131可以是下一代无线电接入网络(Next Generation Radio Access Network，NG-RAN)，每个核心网络122和132可以是下一代核心网络(Next Generation CoreNetwork，NG-CN)。NG-RAN可以包含一个或多个下一代节点B(Next Generation NodeB，gNB)。并且每个gNB还可以包含一个或多个传送接收点(Transmission Reception Point，TRP)，其中每个gNB或TRP可以称为5G蜂窝站。一些gNB的功能可以分布在不同的TRP上，而其他的功能可以是集中化的，为满足特定情况的需求留下特定部署的灵活性和范围。NG-CN可以支持各种网络功能，包含接入和移动性管理功能(Access and Mobility ManagementFunction，AMF)、会话管理功能(Session Management Function，SMF)、政策控制功能(Policy Control Function，PCF)、应用功能(Application Function，AF)、认证服务器功能(Authentication Server Function，AUSF)和用户平面功能(User Plane Function，UPF)，其中各网络功能可以作为专用硬件上的网络元件实施，或者作为专用硬件上运行的软件实例(software instance)实施，或者作为在适当的平台上(比如云基础设施(cloudinfrastructure))实例化的虚拟化功能实施。
在另一实施例中，3GPP PN 120和3GPP NPN 130可以采用不同的RAT。举例来讲，3GPP PN 120可以是公共的4G网络，而3GPP NPN 130可以是私人的5G网络。相应地，接入网络121可以是演进型通用陆地无线电接入网络(Evolved-Universal Terrestrial RadioAccess Network，E-UTRAN)，核心网络122可以是演进型封包核心(Evolved Packet Core，EPC)。E-UTRAN可以包含至少一个演进型节点B(Evolved NodeB，eNB)(比如宏eNB(macroeNB)、毫微微eNB(femto eNB)或微微eNB(pico eNB))。EPC可以包含家庭订户服务器(HomeSubscriber Server，HSS)、移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)、服务网关(Serving Gateway，S-GW)和封包数据网络网关(Packet Data Network Gateway，PDN-GW或P-GW)。
非3GPP交互网关140可以由3GPP NPN 130的运营商来部署，用来为通过非3GPP无线电接入(比如无线保真(Wireless-Fidelity，WiFi)接入)和/或通过3GPP无线电接入(比如3GPP PN 120的无线电承载)外部接入到3GPP NPN130提供安全通信。
在一实施例中，如果3GPP网络130为私人的5G网络，则非3GPP交互网关140可以是非3GPP交互功能(Non-3GPP Inter-Working Function，N3IWF)。
请注意，3GPP PN 120可以被部署为覆盖较大的区域(比如，国家)，而3GPP NPN130可以被部署为覆盖较小的区域(比如，企业的一个或多个场所)。通常，仅有当UE位于3GPP NPN的覆盖范围中时，UE可以接入3GPP NPN。在本发明的新颖方面中，移动通信设备110可配备有双SIM(比如，一个SIM与3GPP PN 120相关联，另一个SIM与3GPP NPN 130相关联)，并且当该移动通信设备位于3GPP NPN 130的覆盖范围之外时，该移动通信设备被允许通过利用双SIM操作来接入3GPP NPN 130。
可以理解的是，在图1的实施例中描述的无线通信环境100仅用于例示性的目的，并不旨在限制本发明的范围。例如，3GPP PN 120可以是公共的2G/3G/第6代(6thGeneration，6G)移动通信网络，当私人的6G网络与非3GPP交互网关一起部署时，3GPP NPN130可以是私人的6G网络。
图2是根据本发明实施例的例示移动通信设备110的框图。
如图2所示，移动通信设备110可以包含无线收发器10、控制器20、存储设备30、显示设备40和输入/输出(Input/Output，I/O)设备50。
无线收发器10被配置为使用两个订户身份卡(在图2中记为C1和C2)向3GPP PN120和/或3GPP NPN 130进行无线传送以及从3GPP PN 120和/或3GPP NPN 130进行无线接收。特别地，无线收发器10可以包含基带处理设备11、射频(Radio Frequency，RF)设备12和天线13，其中天线13可以包含用于波束成形的天线阵列。
基带处理设备11被配置为执行基带信号处理以及控制订户身份卡C1、C2和RF设备12之间的通信。基带处理设备11可以包含多个硬件组件以执行基带信号处理，包含模数转换(Analog-to-Digital Conversion，ADC)/数模转换(Digital-to-Analog Conversion，DAC)、增益调整(gain adjusting)、调制/解调、编码/解码等。RF设备12可以经由天线13接收RF无线信号，将接收到的RF无线信号转换为基带信号，其中基带信号由基带处理设备11处理，或者从基带处理设备11接收基带信号，并将接收到的基带信号转换为RF无线信号，其中RF无线信号随后经由天线13进行传送。RF设备12还可以包含多个硬件设备以执行无线电频率转换。例如，RF设备12可以包括混频器(mixer)，来将基带信号和在所支持的蜂窝技术的无线电频率中振荡(oscillate)的载波相乘(multiply)，根据所使用的RAT，上述无线电频率可以是在5G NR技术中采用的任何无线电频率(比如用于毫米波(mmWave)的30GHz～300GHz，或者用于sub-6的3.3GHz-4.9GHz)，或者可以是在4G(比如，LTE/LTE-A/TD-LTE)技术中采用的900MHz、2100MHz或2.6GHz，或者可以是在WiFi系统中采用的2.4GHz或5GHz，或者是另一无线电频率。
在一实施例中，双卡控制器(未示出)可以包含在基带处理设备11中，或者可以在基带处理设备11及C1和C2之间耦接(couple)，用来通过电源管理芯片(Power ManagementIntegrated Chip，PMIC)和电池并根据其要求来为C1和C2提供相同或不同的电压电平，其中，每个订户身份卡C1和C2的电压电平可以在初始化过程中确定。基带处理设备11可以经由双卡控制器从C1和C2的一个中读取数据，以及向C1和C2的一个写入数据。另外，双卡控制器可以根据基带处理设备11发出的指令选择性地将时钟、复位和/或数据信号传输到C1和C2。
在一实施例中，基带处理设备11可以包含两个接口(未示出)，该两个接口可以独立地处理与C1和C2的连接。可以理解的是，可以将图2所示的硬件架构修改为包含两个以上的订户身份卡或者仅包含一个订户身份卡，本发明并不限于此。
控制器20可以是通用处理器、微控制器(Micro Control Unit，MCU)、应用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、图形处理器(Graphics ProcessingUnit，GPU)、全息处理器(Holographic Processing Unit，HPU)或神经处理器(NeuralProcessing Unit，NPU)等，控制器20可包含各种电路以提供如下功能：数据处理和计算，控制无线收发器10协调与两个订户身份相关联的传送和接收操作，启用存储设备30用于存储和取回(retrieve)数据，向显示设备40发送一系列帧数据(frame data)(比如以文本消息、图形、图像等为代表)，以及经由I/O设备50接收或者输出信号。
特别地，控制器20协调(coordinate)无线收发器10、存储设备30、显示设备40和I/O设备50的操作以执行利用双SIM操作接入NPN的方法。
在另一实施例中，控制器20可以并入(incorporate)基带处理设备11以用作基带处理器。
可以理解的是，控制器20的电路通常可包含晶体管(transistor)，根据本发明所描述的功能和操作，上述晶体管被配置为控制上述电路的操作。如进一步所理解，晶体管的特定结构或互相连接通常可由编译器(compiler)确定，诸如寄存器传输语言(RegisterTransfer Language，RTL)编译器。RTL编译器可以由处理器在与汇编语言(assemblylanguage)代码非常类似的脚本(script)上操作，来将上述脚本编译为可用于布局(layout)或制造最终电路的形式。实际上，RTL以其在促进电子和数字系统的设计处理中的作用而广为人知。
存储设备30可以是非暂存性机器可读存储介质，其中存储介质包含存储器(诸如闪存(flash memory)或非易失性随机存取存储器(Non-Volatile Random Access Memory，NVRAM))，或者磁存储设备(诸如硬盘或磁带)，或者光盘，或者其任何组合以用于存储数据，包括计算机可读指令和/或应用的程序代码、3GPP通信协议和/或利用双SIM操作接入NPN的方法(或者，本发明的方法可以作为3GPP通信协议的一部分来实现)。
显示设备40可以是液晶显示器(Liquid-Crystal Display，LCD)、发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)显示器、有机发光二极管(Organic LED，OLED)显示器或者电子纸显示器(Electronic Paper Display，EPD)等以提供显示功能。或者，显示设备40还可以包含布置(dispose)在其上或者其下的一个或多个触摸传感器以感测(sense)物体(诸如手指或触控笔(styluses))的触摸、接触或接近。
I/O设备50可以包含一个或多个按钮、键盘、鼠标、触摸板、摄像头、麦克风和/或扬声器等，作为用于与用户进行交互的人机介面(Man-Machine Interface，MMI)，诸如接收用户输入，向用户输出提示。
可以理解的是，在图2的实施例中描述的组件仅用于例示性的目的，并不旨在限制本发明的范围。例如，移动通信设备110可以包含更多的组件，诸如电源和/或全球定位系统(Global Positioning System，GPS)设备，其中电源可以是为移动通信设备110的所有其他组件供电的移动式/可替换的电池，GPS设备可以提供移动通信设备110的位置信息以供一些基于位置的服务或应用使用。或者，移动通信设备110可以包含更少的组件。例如，移动通信设备110可以不包含显示设备40和/或I/O设备50。
图3是根据本发明实施例的利用双SIM操作接入NPN的方法的流程图。
在该实施例中，该方法可应用于能够使用两个单独的订户身份与3GPP PN(比如3GPP PN 120)和3GPP NPN(比如3GPP NPN 130)进行无线通信的移动通信设备(比如移动通信设备110)，其中上述两个订户身份可以由与3GPP PN相关联的一个SIM卡(可称为PN SIM)和与3GPP NPN相关联的一个SIM卡(可称为NPN SIM)提供。
首先，移动通信设备可确定NPN SIM是否激活(activate)(步骤S310)。特别地，可以通过用户配置来激活或者停用(deactivate)每个PN SIM和NPN SIM。
在步骤S310之后，如果NPN SIM未激活，则该方法可结束。否则，如果NPN SIM被激活，则移动通信设备可检测其是否位于3GPP NPN的覆盖范围之外(步骤S320)。
在步骤S320之后，如果移动通信设备位于3GPP NPN的覆盖范围中，则该方法可结束。否则，如果移动通信设备位于3GPP NPN的覆盖范围之外，则移动通信设备可确定PN SIM是否激活(步骤S330)。
在步骤S330之后，如果PN SIM未被激活，则该方法可结束。否则，如果PN SIM被激活，则移动通信设备可使用PN SIM来与3GPP PN建立一个或多个无线电承载(步骤S340)。
在步骤S340之后，移动通信设备可通过使用PN SIM建立的无线电承载与3GPP NPN的非3GPP交互网关建立安全隧道(secure tunnel)(步骤S350)。
在步骤S350之后，移动通信设备可使用NPN SIM通过上述安全隧道来接入3GPPNPN，其中上述安全隧道使用PN SIM来建立(步骤S360)，并且该方法可以结束。
图4例示根据本发明实施例的用于接入NPN的双SIM操作的消息流。
如图4所示，3GPP PN可例示为公共的4G/5G网络，3GPP NPN可例示为私人的5G网络，非3GPP交互网关可例示为N3IWF。
在步骤S410，移动通信设备可使用第一订户身份(比如，由公共的4G/5G网络相关联的SIM/USIM卡提供)来与该公共的4G/5G网络建立一个或多个无线电承载。
在步骤S420，移动通信设备可通过上述无线电承载来与私人的5G网络的N3IWF建立安全隧道(比如互联网协议安全(Internet Protocol Security，IPsec)隧道)，其中上述无线电承载使用第一订户身份建立。
在步骤S430，移动通信设备可使用第二订户身份(比如，由私人的5G网络相关联的SIM/USIM卡提供)来通过上述安全隧道接入私人的5G网络，其中上述安全隧道使用第一订户身份建立。
通过阅读以上实施例可以理解，当移动通信设备位于NPN的覆盖范围之外时，通过允许移动通信设备利用双SIM操作来接入NPN，本发明可实现远程接入NPN。有利的是，PNSIM可以用来拓展NPN SIM的接入范围，由于仅需要一个设备来提供公共网络服务以及与NPN的远程接入服务，因此可以提高用户的便利性。
虽然以示范性的方式根据优选的实施例对本发明进行了描述，但是可以理解的是，本发明不限于此。本领域技术人员仍然可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下做出各种变更和修改。因此，本发明的范围应当由所附权利要求及其等同物来定义和保护。
在权利要求中使用的用来修饰权利要求元素的序数词(诸如“第一”、“第二”等)，其本身并不暗示一个权利要求元素相对于另一权利要求元素或相对于执行方法的动作的时间顺序的任何优先、优选或顺序，而是仅用作标签以区分具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称(除了使用序数词以外)的另一元素，来区分权利要求元素。

Claims (13)

1.一种用于接入非公共网络的移动通信设备，包括：
射频设备，被配置为向第三代合作伙伴计划公共网络进行无线传送以及从所述第三代合作伙伴计划公共网络进行无线接收；以及
基带处理器，被配置为：
使用第一订户身份经由所述射频设备与所述第三代合作伙伴计划公共网络建立一个或多个无线电承载；
通过所述无线电承载与第三代合作伙伴计划非公共网络的非第三代合作伙伴计划交互网关建立安全隧道；以及
使用第二订户身份通过所述安全隧道接入所述第三代合作伙伴计划非公共网络。
2.如权利要求1所述的移动通信设备，其特征在于，所述基带处理器还被配置为：
经由所述射频设备检测所述移动通信设备是否位于所述第三代合作伙伴计划非公共网络的覆盖范围之外；以及
响应于检测到所述移动通信设备位于所述第三代合作伙伴计划非公共网络的覆盖范围之外，使用所述第一订户身份与所述非第三代合作伙伴计划交互网关建立所述安全隧道。
3.如权利要求1或2所述的移动通信设备，其特征在于，所述基带处理器还被配置为：
确定与所述第二订户身份相关联的第二订户身份模块是否激活；以及
如果所述第二订户身份模块被激活，则检测所述移动通信设备是否位于所述第三代合作伙伴计划非公共网络的覆盖范围之外。
4.如权利要求3所述的移动通信设备，其特征在于，所述基带处理器还被配置为：
如果所述移动通信设备位于所述第三代合作伙伴计划非公共网络的覆盖范围之外，则确定与所述第一订户身份相关联的第一订户身份模块是否激活；以及
如果所述第一订户身份模块被激活，则使用所述第一订户身份与所述第三代合作伙伴计划公共网络建立所述无线电承载。
5.如权利要求1所述的移动通信设备，其特征在于，所述第三代合作伙伴计划非公共网络比所述第三代合作伙伴计划公共网络的覆盖区域小。
6.如权利要求1所述的移动通信设备，其特征在于，响应于所述第三代合作伙伴计划非公共网络采用第五代无线电接入技术以及所述第三代合作伙伴计划公共网络采用所述第五代无线电接入技术或者第四代无线电接入技术，所述非第三代合作伙伴计划交互网关是非第三代合作伙伴计划交互功能。
7.如权利要求1所述的移动通信设备，其特征在于，所述第一订户身份和所述第二订户身份中的每个是由通用订户身份模块卡或者嵌入式订户身份模块来提供的。
8.一种用于接入非公共网络的方法，由配备有射频设备的移动通信设备执行，所述方法包括：
使用第一订户身份经由所述射频设备与第三代合作伙伴计划公共网络建立一个或多个无线电承载；
通过所述无线电承载与第三代合作伙伴计划非公共网络的非第三代合作伙伴计划交互网关建立安全隧道；以及
使用第二订户身份通过所述安全隧道接入所述第三代合作伙伴计划非公共网络。
9.如权利要求8所述的用于接入非公共网络的方法，其特征在于，还包括：
经由所述射频设备检测所述移动通信设备是否位于所述第三代合作伙伴计划非公共网络的覆盖范围之外；以及
响应于检测到所述移动通信设备位于所述第三代合作伙伴计划非公共网络的覆盖范围之外，使用所述第一订户身份与所述非第三代合作伙伴计划交互网关建立所述安全隧道。
10.如权利要求8所述的用于接入非公共网络的方法，其特征在于，所述第三代合作伙伴计划非公共网络比所述第三代合作伙伴计划公共网络的覆盖区域小。
11.如权利要求8所述的用于接入非公共网络的方法，其特征在于，响应于所述第三代合作伙伴计划非公共网络采用第五代无线电接入技术以及所述第三代合作伙伴计划公共网络采用所述第五代无线电接入技术或者第四代无线电接入技术，所述非第三代合作伙伴计划交互网关是非第三代合作伙伴计划交互功能。
12.如权利要求8所述的用于接入非公共网络的方法，其特征在于，所述第一订户身份和所述第二订户身份中的每个是由通用订户身份模块卡或者嵌入式订户身份模块来提供的。
13.一种存储介质，用于存储程序指令，所述程序指令在由移动通信设备执行时，使得所述移动通信设备执行如权利要求8-12中任一项所述的用于接入非公共网络的方法的步骤。
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