CN115189757A - 星座通信系统的路由规划方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种星座通信系统的路由规划方法和装置,该方法包括:在卫星终端与信关站基站之间建立业务空口路由,业务空口路由用于经由宽带波束传输业务消息;在卫星终端与卫星之间建立信令空口路由,信令空口路由用于经由窄带波束传输控制面消息;在卫星与另一个卫星之间建立星间路由,所述星间路由用于卫星与另一个卫星之间业务数据的透明转发和信令数据传输;以及在卫星与信关站基站之间建立馈电路由,馈电路由用于在卫星和信关站基站之间的数据传输。根据本申请提供的方案,针对具有窄带波束星上再生能力和宽带波束透传能力的低轨卫星的星座通信系统提供一种新的路由规划方案,实现整个星座通信网络的路由分级和管理。
Description
技术领域
本申请涉及卫星通信技术领域,尤其涉及一种星座通信系统的路由规划方法和装置。
背景技术
卫星通信是近期人们研究的热点技术,现有的高中轨道卫星多采用单一波束类型,即一颗卫星通常仅有一种波束,或者是窄带波束,或者是宽带波束,二选一。一般地,低通量卫星采用窄带波束,高通量卫星采用宽带波束。以“星链”为代表的低轨卫星也为用户提供了单一的宽带波束。
对于同时具有窄带波束和宽带波束的低轨通信卫星,简称双模卫星,已是新产品,则其对应的低轨卫星星座通信系统中各个网元设备的路由方法,目前没有相关的研究,而各个网元设备之间由于接口众多导致该星座通信系统的路由面临更多的挑战。
发明内容
针对上述问题,本申请提供了一种星座通信系统的路由规划方案。
根据本申请的一个方面,提供一种星座通信系统的路由规划方法,所述星座通信系统包括卫星终端、卫星和信关站基站,所述卫星具有宽带波束和窄带波束,其特征在于,所述方法包括:
在所述卫星终端与所述信关站基站之间建立业务空口路由,所述业务空口路由用于经由所述宽带波束传输业务消息;
在所述卫星终端与所述卫星之间建立信令空口路由,所述信令空口路由用于经由所述窄带波束传输控制面消息;
在所述卫星与另一个卫星之间建立星间路由,所述星间路由用于所述卫星与所述另一个卫星之间业务数据的透明转发和信令数据传输;以及
在所述卫星与所述信关站基站之间建立馈电路由,所述馈电路由用于在所述卫星和所述信关站基站之间的数据传输。
根据本申请的另一个方面,提供一种星座通信系统的路由规划装置,所述星座通信系统包括卫星终端、卫星和信关站基站,所述卫星具有宽带波束和窄带波束,其特征在于,所述装置包括:
业务空口路由规划模块,用于在所述卫星终端与所述信关站基站之间建立业务空口路由,所述业务空口路由用于经由所述宽带波束传输业务消息;
信令空口路由规划模块,用于在所述卫星终端与所述卫星之间建立信令空口路由,所述信令空口路由用于经由所述窄带波束传输控制面消息;
星间路由规划模块,用于在所述卫星与另一个卫星之间建立星间路由,所述星间路由用于所述卫星与所述另一个卫星之间业务数据的透明转发和信令数据传输;以及
馈电路由规划模块,用于在所述卫星与所述信关站基站之间建立馈电路由,所述馈电路由用于在所述卫星和所述信关站基站之间的数据传输。
根据本申请提供的星座通信系统的路由规划方案,针对同时具有窄带波束和宽带波束的低轨卫星的星座通信系统提供一种新的路由规划方案,实现整个星座通信网络的路由分级和管理。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图,而并不超出本申请要求保护的范围。
图1是根据本申请实施例的卫星采用多波束设计的系统示意图。
图2是根据本申请实施例的星座通信系统的接口示意图。
图3是根据本申请一个实施例的星座通信系统的路由规划方法的流程图。
图4是根据本申请另一个实施例的星座通信系统的路由规划方法的流程图。
图5是根据本申请一个实施例的星座通信系统的路由规划装置的示意图。
图6是根据本申请另一个实施例的星座通信系统的路由规划装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
图1是根据本申请实施例的卫星采用多波束设计的系统示意图。如图1所示,卫星至少设置有两种波束:窄带波束和宽带波束,即信令波束和业务波束。如图1所示,窄带波束实现通信基带上星,对于窄带波束通常使用宽波束张角,实现更广的星下覆盖。宽带波束使用地面上注,星上透明传输的工作方式。宽带波束通常使用较小的波束张角,实现更高的信噪比,提高通信质量。对于一个卫星来说,窄带波束和宽带波束的数量、频段等参数都是预置的。
如图1所示,低轨通信卫星的一个窄带波束使用宽波束张角,可以覆盖N个波位;低轨通信卫星的一个宽带波束使用较小的波束张角,覆盖一部分波位,例如波位10、11、16、17、18、23和24。该低轨通信卫星可称为“双模卫星”,与该卫星对应的终端为双模卫星终端。
根据本申请的一个方面,提供一种座通信系统的路由规划方法。该通信系统包括卫星终端、卫星、信关站基站、测控站、核心网和网管平台。图2是根据本申请实施例的星座通信系统的接口示意图。如图2所示,根据本申请的通信系统包括卫星终端、卫星、信关站基站、测控站、核心网和网管平台。根据本申请的卫星通信系统中,卫星终端与卫星之间的空口包括信令空口IUu和业务空口Uu,卫星之间的星间链接口Sa,卫星与信关站基站之间的馈电接口IFL和馈电接口FL,信关站基站与信关站基站之间的接口Xn,信关站基站与测控站之间的接口Zn,信关站基站与核心网之间的接口NG,核心网与网管平台之间的接口MG,网关平台与测控站之间的接口MC,测控站与卫星之间的测控空口CL。
图3是根据本申请一个实施例的星座通信系统的路由规划方法的流程图。如图3所示,该路由规划方法包括如下步骤。
步骤S301,在所述卫星终端与所述信关站基站之间建立业务空口路由,所述业务空口路由用于通过宽带波束传输业务消息。
业务空口路由是卫星终端到信关站基站设备之间的链路建立和选择。业务空口路由是一对多的关系,多个卫星终端对应一个信关站基站。卫星终端是星座通信系统路由管理的最下一层级,其需要具有唯一识别号,该识别号可以是ESN(Electronic SerialNumber),也可以使用SIM卡作为唯一识别号。信关站基站用于生成和接收无线通信信号,会规划一个唯一识别的信关站基站编号BS ID (Base Station ID)。每个BS ID会映射出多个静态IP,分别用于馈电、空口和回传等不同链路。信关站基站为每个卫星终端分配一组业务IP,以识别号为ESN为例,如下:
ESN | 业务IP |
XXXXXXXXXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
步骤S301包括子步骤S3011和S3012。
子步骤S3011,确定所述卫星终端与服务小区之间的对应关系;
子步骤S3012,确定所述服务小区与所述信关站基站之间的对应关系。
业务空口路由的规划包括两个过程,即服务小区获取和服务小区分配。服务小区即波束投影,服务小区就是每一条动态点波束可以覆盖的全部波位的集合,其相对于地面是固定的,只是涵盖的波位数量和覆盖范围是可以配置的,每个服务小区被分配一个唯一的识别号Cell ID。
根据一个实施例,服务小区获取是指卫星终端获取服务小区编号的过程,也就是ESN与Cell ID对应的过程。该过程是通过终端接收和解析广播消息完成的。卫星终端可以通过卫星获取一组Cell ID,在通过预置的分布图计算出当前终端所在小区的Cell ID。
根据一个实施例,服务小区分配是信关站基站分配小区的过程,也是Cell ID与BSID对应的过程。这个过程即可以固定规划也可以临时分配。业务空口路由规划完成后,其可以用于经由宽带波束传输业务消息。
在一个实施例中,信关站基站为卫星终端分配的一个相对完整的业务空口路由表需要包含的信息有:
前向
ESN | 业务IP | Cell ID | BS ID |
XXXXXXXXXXX | XXX.XXX.XXX.XXX | XXXXXX | XXXX |
反向
Cell ID | BS ID | 业务IP |
XXXXXX | XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
步骤S302,在所述卫星终端与所述卫星之间建立信令空口路由,所述信令空口路由用于经由窄带波束传输控制面消息。
信令空口路由是卫星终端与星上基带之间的链路建立和选择。对于获取了信令波束业务信道资源的卫星终端,星上基带会为卫星终端分配一组信令IP,用于通过信令波束的业务信道收发数据。
ESN | 信令IP |
XXXXXXXXXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
步骤S302包括子步骤S3021,S3022和S3023,其中,
子步骤S3021,确定所述卫星终端与波位之间的对应关系;
子步骤S3022,确定所述波束与服务小区之间的对应关系;
子步骤S3023,确定所述服务小区与所述卫星之间的对应关系。
信令空口路由的路由包括三个过程,即波位确定、服务小区获取和服务小区确认。每个卫星是一个独立的网元,对每个卫星要有一个唯一识别号SAT ID进行区分。由于卫星的信令波束的基带设备在星上,所以在接入网中会出现SAT ID的参数。波位也可称为波位投影,是卫星的动态点波束指向地球表面,在地表形成的覆盖范围。波位的中心点相对于地面位置固定,波位具有唯一识别号Beam ID。
根据一个实施例,波位确定的过程实际上是一个卫星终端通过GPS或者北斗定位获取坐标的过程。在获取了位置坐标后,卫星终端通过预置的波位分布图计算出当前卫星终端所在波位,确定ESN与Beam ID的对应关系。
根据一个实施例,服务小区获取与上述的业务空口路由中的服务小区获取是同一个过程。也就是卫星终端通过坐标和广播消息中广播的一系列Cell ID,确定卫星终端当前处于哪个预置Cell ID的服务小区内,即是ESN与Cell ID对应的过程,也是Beam ID与CellID对应的过程。
根据一个实施例,服务小区确认是Cell ID与SAT ID对应的过程。由于每次卫星回归后能够覆盖的区域与上一次回归会发生变化,因此卫星广播消息里包含的Cell ID信息会在每次回归后发生变化。而每次变更需要转发并广播的Cell ID信息会由信关站基站通过馈电上注到卫星。
信令空口路由规划完成后,其可以用于经由窄带波束传输控制面消息。
卫星星上基带为卫星终端分配的一个相对完整的路由表需要包含的信息有:
前向
ESN | 信令IP | Beam ID | Cell ID | SAT ID |
XXXXXXXXXXX | XXX.XXX.XXX.XXX | XXXXXX | XXXX | XXXX |
反向
Beam ID | Cell ID | SAT ID | 信令IP |
XXXXXX | XXXX | XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
步骤S303,在所述卫星与另一个卫星之间建立星间路由,所述星间路由用于所述卫星与所述另一个卫星之间业务数据的透明转发和信令数据传输。
星间路由是指卫星与卫星之间使用星间链直连的情况,是SAT ID与SAT ID之间的对应过程,星间路由的规划需要考虑两个方面的内容,即卫星之间信令数据的传输,以及卫星之间业务数据的传输。
步骤S303包括:确定所述卫星与所述另一个卫星之间的对应关系,其中,所述卫星与所述另一个卫星之间存在一组信令IP。根据一个实施例,卫星之间信令的传输需要星上基带与临星的星上基带之间存在传输信令和控制数据的链路,由于是数字链路,需要分配信令IP。根据一个实施例,卫星和卫星之间宽带直连,卫星之间业务数据的传输为星间透明转发。业务数据来源于地面的基站设备或者卫星终端设备,没有数字处理。
完整的星间路由即有信令数据的传输也有业务数据的传输,因此路由信息包括:
前向
SAT ID | 信令IP |
XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
反向
SAT ID | 信令网关IP |
XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
步骤S304,在所述卫星与所述信关站基站之间建立馈电路由,所述馈电路由用于在所述卫星和所述信关站基站之间的数据传输。
馈电路由是SAT ID与BS ID对应的过程,是卫星到信关站基站之间的链路。
步骤S304包括:确定所述卫星与所述信关站基站之间的对应关系,其中,所述卫星与所述信关站基站之间存在两组信令IP,一组信令IP用于所述卫星与所述信关站基站之间的数据传输,另一组信令IP用于对所述卫星的路由器的操作和维护。
馈电路由的规划包括两个方面的内容,一个是捕获卫星,另一个是信令消息回传。根据一个实施例,捕获卫星是SAT ID与BS ID对应的过程,路由建立后一组SAT ID与BS ID被确定并存储于路由表。根据一个实施例,信令消息回传不仅仅是SAT ID与BS ID对应,也有星上基带与信关站基站进行数据交换的需求,以及对星上路由器操作维护的需求,因此需要分配两组IP。即星上基带为信关站基站分配一组信令IP用于数据传输,还需要星上基带为信关站基站分配一组用于操作维护的信令IP。
一个相对完整的馈电路由的路由表需要包含的信息有:
前向
BS ID | SAT ID | 信令IP(数据) |
XXXX | XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
反向
SAT ID | BS ID | 信令网关IP | 信令网关维护IP |
XXXX | XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
图4是根据本申请另一个实施例的星座通信系统的路由规划方法的流程图。如图4所示,该路由规划方法除了业务空口路由、信令空口路由、星间路由和馈电路由,还包括传输路由、回传路由和应用路由。其中,业务空口路由、信令空口路由、星间路由和馈电路由与图3描述的一致,图4中的步骤S401、S402、S403和S404分别与图3中的步骤S301、S302、S303和S304一致,不再赘述。图4所示的路由规划方法还包括步骤S405、步骤S406和步骤S407。
步骤S405,在所述信关站基站与另一个信关站基站之间建立传输路由,所述传输路由用于所述信关站基站与另一个信关站基站之间的数据交换。
传输路由是基带设备之间用于出具传输的链路建立和选择的机制。也就是BS ID与BS ID对应流程。
传输路由是地面信关站基站设备之间互联,由于采用透明转发的工作模式,信关站基站之间的数据交换实际能到星间数据交换的效果。
跨星传输是BS ID与BS ID对应的过程。路由信息包括:
前向
BS ID | 传输IP |
XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
反向
BS ID | 传输网关IP |
XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
步骤S406,在所述信关站基站与所述核心网设备之间建立回传路由,所述回传路由用于传输所述信关站基站与卫星终端之间交互的数据、所述信关站基站与卫星终端交互的信令和转发卫星星上处理的信令以及所述信关站基站的操作维护数据。每个核心网设备都会规划一个唯一的识别号TA ID(Tracking Area ID)。
回传路由是信关站基站与核心网之间的路由,是BS ID与TA ID对应的流程。该路由是静态路由,由规划完成分配。因为回传的数据信息有三部分,分别是与终端交互的数据、与终端交互的信令和转发卫星星上处理的信令、基站操作维护端口IP,因此需要分配三组IP。
路由表信息包括:
前向
BS ID | TA ID | 回传IP(业务) | 回传IP(信令) | 回传IP(维护) |
XXXX | XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX | XXX.XXX.XXX.XXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
反向
TA ID | 回传网关IP(业务) | 回传网关IP(信令) | 回传网关IP(维护) |
XXXX | XXX.XXX.XXX.XXX | XXX.XXX.XXX.XXX | XXX.XXX.XXX.XXX |
步骤S407,在所述核心网设备与所述应用服务器之间建立应用路由。
除了上述的几种路由,还包括应用路由。应用路由为核心网网关与外部网络的接口,该路由遵循以太网的传输协议。
根据本申请的另一个方面,提供一种座通信系统的路由规划装置。图5是根据本申请一个实施例的星座通信系统的路由规划装置的示意图。如图5所示,该路由规划装置包括如下模块。
业务空口路由规划模块501,用于在所述卫星终端与所述信关站基站之间建立业务空口路由,所述业务空口路由用于通过宽带波束传输业务消息。
进一步地,业务空口路由规划模块501包括第一确定单元5011和第二确定单元5012,其中,
第一确定单元5011,用于确定所述卫星终端与服务小区之间的对应关系;
第二确定单元5012,用于确定所述服务小区与所述信关站基站之间的对应关系。
信令空口路由规划模块502,用于在所述卫星终端与所述卫星之间建立信令空口路由,所述信令空口路由用于经由窄带波束传输控制面消息。
进一步地,信令空口路由规划模块502包括第三确定单元5021、第四确定单元5022和第五确定单元5023,其中,
第三确定单元5021,用于确定所述卫星终端与波位之间的对应关系;
第四确定单元5022,用于确定所述波束与服务小区之间的对应关系;
第五确定单元5023,用于确定所述服务小区与所述卫星之间的对应关系。
星间路由规划模块503,用于在所述卫星与另一个卫星之间建立星间路由,所述星间路由用于所述卫星与所述另一个卫星之间业务数据的透明转发和信令数据传输。
进一步地,星间路由规划模块503用于:确定所述卫星与所述另一个卫星之间的对应关系,其中,所述卫星与所述另一个卫星之间存在一组信令IP。
馈电路由规划模块504,用于在所述卫星与所述信关站基站之间建立馈电路由,所述馈电路由用于在所述卫星和所述信关站基站之间的数据传输。
进一步地,馈电路由规划模块504用于:确定所述卫星与所述信关站基站之间的对应关系,其中,所述卫星与所述信关站基站之间存在两组信令IP,一组信令IP用于所述卫星与所述信关站基站之间的数据传输,另一组信令IP用于对所述卫星的路由器的操作和维护。
图6是根据本申请另一个实施例的星座通信系统的路由规划装置的示意图。如图6所示,该路由规划装置除了业务空口路由规划模块、信令空口路由规划模块、星间路由规划模块和馈电路由规划模块,还包括传输路由规划模块、回传路由规划模块和应用路由规划模块。其中,业务空口路由规划模块、信令空口路由规划模块、星间路由规划模块和馈电路由规划模块与图5描述的一致,图6中的模块601、602、603和604分别与图5中的模块501、502、503和504一致,不再赘述。图6所示的路由规划装装置还包括传输路由规划模块605、回传路由规划模块606和应用路由规划模块607,其中,
传输路由规划模块605,用于在所述信关站基站与另一个信关站基站之间建立传输路由,所述传输路由用于所述信关站基站与另一个信关站基站之间的数据交换;
回传路由规划模块606,用于在所述信关站基站与所述核心网设备之间建立回传路由,所述回传路由用于传输所述信关站基站与卫星终端之间交互的数据、所述信关站基站与卫星终端交互的信令和转发卫星星上处理的信令以及所述信关站基站的操作维护数据;
应用路由规划模块607,用于在所述核心网设备与所述应用服务器之间建立应用路由。
根据本申请提供的星座通信系统的路由规划方案,针对具有窄带波束星上再生能力和宽带波束透传能力的低轨卫星的星座通信系统提供一种新的路由规划方案,实现整个星座通信网络的路由分级和管理。
以上对本申请实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时,本领域技术人员依据本申请的思想,基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处,都属于本申请保护的范围。综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种星座通信系统的路由规划方法,所述星座通信系统包括卫星终端、卫星和信关站基站,所述卫星具有宽带波束和窄带波束,其特征在于,所述方法包括:
在所述卫星终端与所述信关站基站之间建立业务空口路由,所述业务空口路由用于经由所述宽带波束传输业务消息;
在所述卫星终端与所述卫星之间建立信令空口路由,所述信令空口路由用于经由所述窄带波束传输控制面消息;
在所述卫星与另一个卫星之间建立星间路由,所述星间路由用于所述卫星与所述另一个卫星之间业务数据的透明转发和信令数据传输;以及
在所述卫星与所述信关站基站之间建立馈电路由,所述馈电路由用于在所述卫星和所述信关站基站之间的数据传输。
2.如权利要求1所述的路由规划方法,其特征在于,所述在所述卫星终端与所述信关站基站之间建立业务空口路由包括:
确定所述卫星终端与服务小区之间的对应关系;以及
确定所述服务小区与所述信关站基站之间的对应关系。
3.如权利要求1所述的路由规划方法,其特征在于,所述在所述卫星终端与所述卫星之间建立信令空口路由包括:
确定所述卫星终端与波位之间的对应关系;
确定所述波束与服务小区之间的对应关系;以及
确定所述服务小区与所述卫星之间的对应关系,其中,所述卫星对应一个或多个服务小区,每个服务小区对应一个或多个波位。
4.如权利要求1所述的路由规划方法,其特征在于,所述在所述卫星与另一个卫星之间建立星间路由包括:
确定所述卫星与所述另一个卫星之间的对应关系,其中,所述卫星与所述另一个卫星之间存在一组信令IP。
5.权利要求1所述的路由规划方法,其特征在于,所述在所述卫星与所述信关站基站之间建立馈电路由包括:
确定所述卫星与所述信关站基站之间的对应关系,其中,所述卫星与所述信关站基站之间存在两组信令IP,一组信令IP用于所述卫星与所述信关站基站之间的数据传输,另一组信令IP用于对所述卫星的路由器的操作和维护。
6.如权利要求1所述的路由规划方法,其特征在于,还包括:
在所述信关站基站与另一个信关站基站之间建立传输路由,所述传输路由用于所述信关站基站与所述另一个信关站基站之间的数据交换。
7.如权利要求1所述的路由规划方法,其特征在于,所述星座通信系统还包括核心网设备,所述方法还包括:
在所述信关站基站与所述核心网设备之间建立回传路由,所述回传路由用于传输所述信关站基站与卫星终端之间交互的数据、所述信关站基站与卫星终端交互的信令和转发卫星星上处理的信令以及所述信关站基站的操作维护数据。
8.如权利要求7所述的路由规划方法,其特征在于,所述星座通信系统还包括应用服务器,所述方法还包括:
在所述核心网设备与所述应用服务器之间建立应用路由。
9.一种星座通信系统的路由规划装置,所述星座通信系统包括卫星终端、卫星和信关站基站,所述卫星具有宽带波束和窄带波束,其特征在于,所述装置包括:
业务空口路由规划模块,用于在所述卫星终端与所述信关站基站之间建立业务空口路由,所述业务空口路由用于经由所述宽带波束传输业务消息;
信令空口路由规划模块,用于在所述卫星终端与所述卫星之间建立信令空口路由,所述信令空口路由用于经由所述窄带波束传输控制面消息;
星间路由规划模块,用于在所述卫星与另一个卫星之间建立星间路由,所述星间路由用于所述卫星与所述另一个卫星之间业务数据的透明转发和信令数据传输;以及
馈电路由规划模块,用于在所述卫星与所述信关站基站之间建立馈电路由,所述馈电路由用于在所述卫星和所述信关站基站之间的数据传输。
10.如权利要求9所述的路由规划装置,所述星座通信系统还包括核心网设备和应用服务器,其特征在于,所述装置还包括:
传输路由规划模块,用于在所述信关站基站与另一个信关站基站之间建立传输路由,所述传输路由用于所述信关站基站与所述另一个信关站基站之间的数据交换;
回传路由规划模块,用于在所述信关站基站与所述核心网设备之间建立回传路由,所述回传路由用于传输所述信关站基站与卫星终端之间交互的数据、所述信关站基站与卫星终端交互的信令和转发卫星星上处理的信令以及所述信关站基站的操作维护数据;以及
应用路由规划模块,用于在所述核心网设备与所述应用服务器之间建立应用路由。
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