CN114727406A - 用于车辆的信号传输的方法和设备 - Google Patents

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CN114727406A CN202210511721.3A CN202210511721A CN114727406A CN 114727406 A CN114727406 A CN 114727406A CN 202210511721 A CN202210511721 A CN 202210511721A CN 114727406 A CN114727406 A CN 114727406A
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Abstract

本发明涉及车辆通信领域。本发明提供一种用于车辆的信号传输的方法,该信号传输在车辆的车载控制模块与天线补偿模块之间循环地和/或非循环地进行,该方法包括以下步骤:S1:获取车载控制模块与天线补偿模块之间的信号的通信顺序;S2:在使用同一预设载波频率的情况下,按照该通信顺序将不同时隙分配用于执行车载控制模块与天线补偿模块之间的上行信号传输和下行信号传输。本发明还提供一种用于车辆的信号传输的设备、一种车载控制模块和一种天线补偿模块。在此提出使用同一载波频率的不同时隙来分离车载控制模块与天线补偿模块之间的上下行链路,由此借助共享信道实现高效且无碰撞的双向通信。

Description

用于车辆的信号传输的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的信号传输的方法、一种用于车辆的信号传输的设备、一种用于车辆的车载控制模块和一种用于车辆的天线补偿模块。
背景技术
在车辆对外进行V2X通信时,为了补偿由于车内射频传输线路引起的信号插损,通常会引入天线补偿器。在车载控制模块(例如远程信息控制单元Telematics ControlUnit/TCU)与天线补偿器之间,除了执行常规的V2X数据传输,还需要实现两个实体间的双向通信。
目前已知的解决方案是,分别针对不同类型的信号传输使用不同载波频率;或者在车载控制模块向天线补偿器发送数据时使用某一载波频率,而在天线补偿器向车载控制模块发送数据时使用另一载波频率。然而为了能够对不同频率或频段的信号加以区分,这就要求在接收端设置多个单独的滤波器。此外,还需要在不同频段的信道之间借助隔离或屏蔽手段来排除干扰。
在现有技术中还已知一种用于在V2X通信模块与V2X补偿器之间传输数据的方法,在该方法中提出通过严格定义不同信号的传输时间来实现双向数据传输。然而这种方法为了还原出原始信号仍需设置多个调制和滤波环节,而且这种方案依赖于数据的周期性发送,因此在使用场景上仍存在一定限制。
在这种背景下,期待提供一种车载控制模块与天线补偿模块之间的改进的通信方案,以借助共享信道实现高效且无碰撞的双向通信。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的信号传输的方法、一种用于车辆的信号传输的设备、一种用于车辆的车载控制模块和一种用于车辆的天线补偿模块,以至少解决现有技术中的部分问题。
根据本发明的第一方面,提出一种用于车辆的信号传输的方法,所述信号传输在所述车辆的车载控制模块与天线补偿模块之间循环地和/或非循环地进行,其中,所述方法包括以下步骤:
S1:获取车载控制模块与天线补偿模块之间的信号的通信顺序;以及
S2:在使用同一预设载波频率的情况下,按照所述通信顺序将不同时隙分配用于执行车载控制模块与天线补偿模块之间的上行信号传输和下行信号传输。
本发明尤其包括以下技术构思:在此提出使用同一载波频率的时分策略来分离车载控制模块与天线补偿模块之间的上下行链路,能够动态协调上下行链路的传输容量,实现资源分配的灵活性。此外,所有类型及所有通信方向的信号均可以共享同一载波频率的通信信道,在提高频率利用率的同时,使系统抗干扰能力增强,也相应简化了补偿模块侧的滤波电路复杂度。
可选地,在步骤S1中,信号的通信顺序被预定义为如下顺序:从车载控制模块向天线补偿模块的触发信号传输——从车载控制模块向天线补偿模块的请求信号传输——从天线补偿模块向车载控制模块的应答信号传输。
由此,实现以下技术优点:通过定义传输顺序,可以在补偿器端有利地区分出相继发送的信号/数据。
可选地,所述步骤S2包括:
借助预设载波频率执行从车载控制模块向天线补偿模块的触发信号传输;以及
将触发信号传输完成之后的第一时隙分配用于执行从车载控制模块向天线补偿模块的请求信号传输,将触发信号传输完成之后的第二时隙分配用于执行从天线补偿模块向车载控制模块的应答信号传输,所述第一时隙与第二时隙彼此不重叠,其中,所述第二时隙尤其位于第一时隙之后且位于用于传输下一触发信号的时隙之前。
由此,实现以下技术优点:可以以触发信号传输完成的时刻为基准来开始时隙划分过程,由此不论对于信号的周期性传输还是非周期性传输而言,都能够实现高效且有序的双向通信。
可选地,所述方法还包括以下步骤:
响应于触发信号的传输完成,在第一时隙中执行请求信号传输并且在第二时隙中执行应答信号传输,和/或,在第一时隙中不执行请求信号传输并且仅在第二时隙中执行应答信号传输,和/或,在第一时隙中不执行请求信号传输并且在第二时隙中不执行应答信号传输。
由此,实现以下技术优点:在此虽然通过时隙分配过程严格界定了上下行信号的允许通信时机,但是这种时隙分配方式不局限于特定的信号传输模式,而是能够适用于不同应用场景。极大地提高了整个方案的灵活性。
可选地,所述触发信号以切换信号、同步信号和/或中断信号的形式存在,所述切换信号用于将天线补偿模块置于发送模式或接收模式中,所述同步信号用于使车载控制模块的时基与天线补偿模块的时基同步,所述中断信号被构造为持续预设时间的逻辑低电平信号或逻辑高电平信号。
由此,实现以下技术优点:对于同步和异步传输模式而言,都能选取最适合的触发信号类型来开启时隙分配过程,由此确保时隙的按需分配。
可选地,在被分配用于执行上行信号传输的时隙与被分配用于执行下行信号传输的时隙之间设有预留间隔,和/或,在被分配用于执行两个彼此相继的信号传输的时隙之间设有预留间隔。
由此,实现以下技术优点:帧间间隔的设定使得一次对话中的各帧被良好地分隔,进一步减少了发生碰撞的机会。
可选地,所分配的各时隙的长度被设置为固定的或可变的,
其中,尤其在各时隙的长度被设置为可变的情况下,所分配的各时隙的长度由从车载控制模块向天线补偿模块传输的触发信号的类型所决定;和/或
其中,尤其在信号被循环传输的情况下,被分配用于上行信号传输的时隙和被分配用于下行信号传输的时隙在每个循环周期中的位置相同。
由此,实现以下技术优点:如果事先约定好通信顺序并使串行数据流中的各信号码元之间的相对位置固定,则简化了整个信道的双向传输协调难度。通过动态规划各时隙长度则能够在一定程度上减少信道空闲情况,提高信道利用率。
根据本发明的第二方面,提供一种用于车辆的信号传输的设备,所述信号传输在车辆的车载控制模块与天线补偿模块之间循环地和/或非循环地进行,所述设备用于执行根据本发明的第一方面所述的方法,其中,所述设备包括:
获取单元,其被配置为能够获取车载控制模块与天线补偿模块之间的信号的通信顺序;以及
分配单元,其被配置为能够在使用同一预设载波频率的情况下,按照所述通信顺序将不同时隙分配用于执行车载控制模块与天线补偿模块之间的上行信号传输和下行信号传输。
根据本发明的第三方面,提供一种用于车辆的车载控制模块,所述车载控制模块包括根据本发明的第二方面所述的设备。
根据本发明的第四方面,提供一种用于车辆的天线补偿模块,所述天线补偿模块包括根据本发明的第二方面所述的设备。
附图说明
下面,通过参看附图更详细地描述本发明,可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括:
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的信号传输的方法的流程图;
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的信号传输的设备的框图;
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有双向通信线路的车载天线系统的示意图;
图4示出了在一个示例性应用场景中借助根据本发明的方法实现车载控制模块与天线补偿模块之间的信号传输的时序图;
图5示出了在另一示例性应用场景中借助根据本发明的方法实现车载控制模块与天线补偿模块之间的信号传输的时序图;以及
图6示出了在另一示例性应用场景中借助根据本发明的方法实现车载控制模块与天线补偿模块之间的信号传输的时序图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白,以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,而不是用于限定本发明的保护范围。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的信号传输的方法的流程图。
在步骤S1中,获取车载控制模块与天线补偿模块之间的信号的通信顺序。
本实施例中的信号例如可以是高频控制信号。在本发明的意义上,“高频控制信号”尤其理解为在车载控制模块与天线补偿模块之间传输的除了常规V2X射频数据之外的其他类型的通信信号。一般地,这例如包括:诊断请求/应答、针对天线补偿模块的特定参数(例如设备编号、温度等)的请求/应答、对天线补偿模块的工作状态的控制指令(例如切换信号、参数调整指令)等。
在本发明的意义上,“通信顺序”例如理解为:当每次要在车载控制模块与天线补偿模块之间进行通信时,所有信号都将遵循一定次序来轮流进行传输。作为示例,这种通信顺序可以被预定义为如下顺序:从车载控制模块向天线补偿模块的触发信号传输——从车载控制模块向天线补偿模块的请求信号传输——从天线补偿模块向车载控制模块的应答信号传输。此外,例如取决于所使用的不同串口传输协议,通信顺序也可能被不同地定义。
在步骤S2中,在使用同一预设载波频率的情况下,按照所述通信顺序将不同时隙分配用于执行车载控制模块与天线补偿模块之间的上行信号传输和下行信号传输。
这里,用于传输通信目的的信号或数据的预设载波频率例如被选取为距离用于传输V2X射频数据的载波频率(通常为5.9GHz)足够远,以确保充分的信号隔离。作为示例,该预设载波频率可以处于25MHz至125MHz的频率范围内。
具体地在步骤S2中,响应于触发信号的传输完成(对于车载控制模块和天线补偿模块而言,“传输完成”例如分别指代发送完成和接收完成),可以将触发信号之后的第一时隙分配用于执行从车载控制模块向天线补偿模块的请求信号传输,并且将触发信号传输完成之后的第二时隙分配用于执行从天线补偿模块向车载控制模块的应答信号传输。作为示例,第二时隙可以位于第一时隙之后且位于用于传输下一触发信号的时隙之前。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的信号传输的设备的框图。
如图2所示,设备10例如包括获取单元11和分配单元12,这两个单元在功能上彼此通信连接。获取单元11例如用于按照所采用的串口传输协议获取车载控制模块与天线补偿模块之间的信号的通信顺序。这种预定义的通信顺序被传递给分配单元12,在那里,分配单元12在使用同一预设载波频率的情况下,按照接收到的通信顺序将不同时隙分配用于执行车载控制模块与天线补偿模块之间的上行信号传输和下行信号传输。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有双向通信线路的车载天线系统1的示意图。
如图3所示,车载天线系统1例如包括车载控制模块100、天线补偿模块200以及使这两者彼此耦合的双向通信线路300。在此为了便于描述,示例性地以虚线形式示出发生在车载控制模块100与天线补偿模块200之间的V2X数据流,同时以粗实线示出信号的数据流。
这里,车载控制模块100例如可以是TCU(Telematics Control Unit远程信息控制单元或Telecommunication Electronic Control Unit:电子通信控制单元),其例如能够通过与各种传感器、总线的交互来收集车辆的数据(例如包括行驶状态数据、驾驶员的驾驶意图数据等)。车载控制模块100例如包括通信单元110和第一主控MCU单元120。通信单元110用于生成经由车载天线250向外传输的V2X数据并因此具有相应的V2X_TX接口。此外,为了在向外传输V2X数据时将天线补偿模块200置于正确的工作模式(发送/接收模式),通信单元110还包括用于传输切换信号的T/R_Switch接口。第一主控MCU单元120例如负责监测和控制车载控制模块100与天线补偿模块200之间的通信状态。为此,第一主控MCU单元120例如包括用于向天线补偿模块200请求诊断数据的TCU_TX接口,此外其例如还包括用于接收来自天线补偿模块200的诊断应答数据的TCU_RX接口。
此外车载控制模块100还可以包括图2所示的用于车辆的信号传输的设备10。该设备10例如分别连接到车载控制模块100的通信单元110和第一主控MCU单元120,以便能够在必要时将生成的时隙分配情况通知给这两个单元,从而车载控制模块100能够遵循这种时隙分配关系来执行向天线补偿模块200的请求信号发送以及相应的反馈信号接收。
天线补偿模块200例如可以包括开关单元210、第二主控MCU单元220、用于发射路径的功率放大器230、用于接收路径的低噪声放大器240以及车载天线250。
响应于经由双向通信线路300接收到的切换信号类型,天线补偿模块200中的开关单元210例如能够被置于第一状态或第二状态中。在该第一状态中,天线补偿模块200处于发送模式中,此时,同轴线缆300被耦合到发射路径(TX路径)中,来自车载控制模块100的V2X数据经过功率放大器230之后最后由车载天线250发射出去。在开关单元210的第二状态中,同轴线缆300被耦合到接收路径(RX路径)中,在这种情况下,由车载天线250接收到的无线信号经由低噪声放大器240被馈送给车载控制模块100。
第二主控MCU单元220例如可以用于获取天线补偿模块200中的各子单元的状态并在发现错误或故障时生成反馈信号。为此,第二主控MCU单元220例如包括用于接收来自车载控制模块100的诊断请求信号的Comp_RX接口以及用于发出诊断应答信号的Comp_TX接口。同样地,在天线补偿模块200侧例如也可以设有另一用于车辆的信号传输的设备10'。该设备10'例如用于将时隙分配情况通知给第二主控MCU单元220,以便其能够按照接收信号的次序和时间分辨出不同的信号类型,并由此在适当时机将应答信号传输给车载控制模块100。
图4示出了在一个示例性应用场景中借助根据本发明的方法实现车载控制模块与天线补偿模块之间的信号传输的时序图。
在该示例性应用场景中,V2X数据被循环地从车载控制模块传输至天线补偿模块。由于天线补偿模块通常处于监听无线数据的接收模式中,因此在执行V2X数据传输的同时需要让天线补偿模块知道其应该在何时从接收模式切换到发射模式中。为此,与V2X数据的循环传输同步地,还可以从车载控制模块向天线补偿模块发出切换信号形式的触发信号。
附加地或替代地,在V2X数据被周期性传输的情况下,例如还可以在循环发送串行V2X数据的同时,由车载控制模块提供一个同步字符形式的触发信号,并由此约定发送方和接收方的采样速度和比特到达速度保持一致。于是,天线补偿模块会按照所提供的同步信号将自身时钟同步到与发送端(车载控制模块)一致。
因此,例如针对信号被循环传输的情况,触发信号例如可以分别以切换信号或同步信号的形式存在。在图4所示实施例中,这种触发信号的持续时间例如可以相应于需要传输的V2X数据包长度,并且触发信号的传输例如可以借助25-125MHz之间的一个预设载波频率(例如25MHz)来进行。
在触发信号完成传输之后,可以以此为基准来规划后续的时隙分配过程。这里,例如将触发信号传输完成之后的第一时隙T_1(例如35ms)分配用于执行从车载控制模块向天线补偿模块的请求信号(或者说上传信号)的传输,并且将之后的第二时隙T_2(例如35ms)分配用于执行从天线补偿模块向车载控制模块的应答信号(或者说下载信号)传输。示例性地,第二时隙T_2不仅位于第一时隙T_1之后且位于用于传输下一触发信号的时隙之前,由此确保车载控制模块与天线补偿模块在前一循环周期中的双向通信不会对下一循环周期的信息传输造成干扰。
还可看出,在触发信号传输结束的时刻与第一时隙T_1之间、在第一时隙T_1与第二时隙T_2之间、第二时隙T_2与下一次的触发信号传输之间还分别预留有5ms、10ms和15ms的时间间隔。于是,无论是在接收端还是在发送端,都能够将相继发送的信号良好地区分开。在此,第一时隙T_1、第二时隙T_2以及各预留时间间隔的长度可被设置为固定的或可变的。在各时隙的长度被设置为可变的情况下,所分配的各时隙的长度例如可以由从车载控制模块向天线补偿模块传输的触发信号类型或需要传输的数据长度所决定。
在此应注意,虽然在图4中仅在一个100ms的循环周期中具体示出了时隙分配情况,但是还能想到的是,在所有其他未示出的周期中,第一时隙、第二时隙的长度及分布情况相同。
此外,在图4所示实施例中还具体示出了在所划分的各时隙中进行的双向通信。示例性地,在触发信号被传输完成之后,首先在第一时隙T_1中由车载控制模块向天线补偿模块发送请求信号。这种请求信号例如包括:诊断请求信号、针对天线补偿模块的特定参数(例如编号、温度)的请求、对天线补偿模块的工作状态的控制指令等。接下来,在第二时隙T_2中由天线补偿模块向车载控制模块发送相应的应答信号。因此在该示例中,在所分配的两个时隙中均发生了信号的传输。
图5示出了在另一示例性应用场景中借助根据本发明的方法实现车载控制模块与天线补偿模块之间的信号传输的时序图。
在该示例性应用场景中,V2X数据同样被循环地从车载控制模块传输至天线补偿模块。与图4类似地,响应于触发信号(例如切换信号或同步信号)的传输完成,在接下来的100ms的循环周期中,分别将长度为35ms的第一时隙T_1和第二时隙T_2分配用于执行车载控制模块与天线补偿模块之间的请求信号的传输及应答信号的传输。
图5所示的实施例与图4的不同之处在于:在图5所示实施例中,并没有在所分配的各个时隙中均发生相应的信号传输。这里,在第一时隙T_1中未发生任何请求信号传输,而是直接在第二时隙T_2中执行从天线补偿模块向车载控制模块的应答信号传输。这例如发生在如下场景中:在原本约定用于执行请求信号传输的第一时隙T_1期间,天线补偿模块自发地探测到能够引起应答信号传输的事件(例如天线补偿模块中的硬件错误),在这种情况下,即使在天线补偿模块侧没有接收到针对特定参数或工作状态的诊断请求,天线补偿模块也会在第二时隙T_2中主动将这种错误以应答信号的形式返回给车载控制模块。因此在该示例中,仅在两个所分配的时隙中的一个中发生了相应信号传输。
图6示出了在另一示例性应用场景中借助根据本发明的方法实现车载控制模块与天线补偿模块之间的信号传输的时序图。
在该示例性应用场景中,不再发生V2X数据的循环传输,这意味着在通信线路上不再存在公共时钟和固定传输周期。在这种情况下,发送端可以在任意时刻开始发送控制信号,因此如果需要在车载控制模块与天线补偿模块之间发起通信,则需要以其他方式来触发时隙分配及有序的信号传输。
如图6所示,在由发送端(车载控制模块)真正发送请求信号之前,需要通过一个触发信号来通知接收端(天线补偿模块)并要求建立连接。与此同时,收发两端会约定按照特定的数据传输速率来进行传输。在此,这种触发信号例如以中断信号的形式存在,其例如被构造为持续预设时间的逻辑低电平信号或逻辑高电平信号。在采用UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter:通用异步收发传输器)型串口通信协议的前提下,中断信号例如为持续时间至多为12个bit位的逻辑低电平信号,然后重新恢复逻辑高电平。当接收到一个合格的中断帧时,UART会将其识别为协议冲突帧或错误帧,并记录相应的中断事件。
在中断信号形式的触发信号传输完成之后,与图4-图5中所示的实施例类似地,例如可以开始对接下来的100ms进行时隙划分。这里,同样例如可以将长度为35ms的第一时隙T_1分配用于执行从车载控制模块向天线补偿模块的请求信号传输,并将长度为35ms的第二时隙T_2分配用于执行从天线补偿模块向车载控制模块的应答信号传输。
示例性地,在此具体示出在所定义的两个时隙中均发生了信号的传输。然而同样能想到的是,仅在其中一个定义的时隙中发生信号传输(即在触发信号传输完成之后仅进行单向信号传输)或两个时隙均为空闲(即不发生信号传输)。
尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式,但它们仅仅是为了解释的目的而给出的,而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下,各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1.一种用于车辆的信号传输的方法,所述信号传输在所述车辆的车载控制模块(100)与天线补偿模块(200)之间循环地和/或非循环地进行,其中,所述方法包括以下步骤:
S1:获取车载控制模块(100)与天线补偿模块(200)之间的信号的通信顺序;以及
S2:在使用同一预设载波频率的情况下,按照所述通信顺序将不同时隙分配用于执行车载控制模块(100)与天线补偿模块(200)之间的上行信号传输和下行信号传输。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述步骤S1中,信号的通信顺序被预定义为如下顺序:从车载控制模块(100)向天线补偿模块(200)的触发信号传输——从车载控制模块(100)向天线补偿模块(200)的请求信号传输——从天线补偿模块(200)向车载控制模块(100)的应答信号传输。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述步骤S2包括:
借助预设载波频率执行从车载控制模块(100)向天线补偿模块(200)的触发信号传输;以及
将触发信号传输完成之后的第一时隙分配用于执行从车载控制模块(100)向天线补偿模块(200)的请求信号传输,将触发信号传输完成之后的第二时隙分配用于执行从天线补偿模块(200)向车载控制模块(100)的应答信号传输,所述第一时隙与第二时隙彼此不重叠,其中,所述第二时隙尤其位于第一时隙之后且位于用于传输下一触发信号的时隙之前。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述方法还包括以下步骤:
响应于所述触发信号的传输完成,在第一时隙中执行请求信号传输并且在第二时隙中执行应答信号传输,和/或,在第一时隙中不执行请求信号传输并且仅在第二时隙中执行应答信号传输,和/或,在第一时隙中不执行请求信号传输并且在第二时隙中不执行应答信号传输。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法,其中,所述触发信号以切换信号、同步信号和/或中断信号的形式存在,所述切换信号用于将天线补偿模块(200)置于发送模式或接收模式中,所述同步信号用于使车载控制模块(100)的时基与天线补偿模块(200)的时基同步,所述中断信号被构造为持续预设时间的逻辑低电平信号或逻辑高电平信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,在被分配用于执行上行信号传输的时隙与被分配用于执行下行信号传输的时隙之间设有预留间隔,和/或,在被分配用于执行两个彼此相继的信号传输的时隙之间设有预留间隔。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中,所分配的各时隙的长度被设置为固定的或可变的,
其中,尤其在各时隙的长度被设置为可变的情况下,所分配的各时隙的长度由从车载控制模块(100)向天线补偿模块(200)传输的触发信号的类型所决定;和/或
其中,尤其在信号被循环传输的情况下,被分配用于上行信号传输的时隙和被分配用于下行信号传输的时隙在每个循环周期中的位置相同。
8.一种用于车辆的信号传输的设备(10),所述信号传输在车辆的车载控制模块(100)与天线补偿模块(200)之间循环地和/或非循环地进行,所述设备(10)用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,所述设备(10)包括:
获取单元(11),其被配置为能够获取车载控制模块(100)与天线补偿模块(200)之间的信号的通信顺序;以及
分配单元(12),其被配置为能够在使用同一预设载波频率的情况下,按照所述通信顺序将不同时隙分配用于执行车载控制模块(100)与天线补偿模块(200)之间的上行信号传输和下行信号传输。
9.一种用于车辆的车载控制模块(100),所述车载控制模块(100)包括根据权利要求8所述的设备(10)。
10.一种用于车辆的天线补偿模块(200),所述天线补偿模块(200)包括根据权利要求8所述的设备(10)。
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