CN1157887C - 一种在cdma系统中测量业务吞吐量方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种在CDMA通信系统中测量业务吞吐量的方法，其特征在于，包括下列步骤：a.动态信道配置控制器根据业务所在的信道类型和基站控制器的配置结构命令专用MAC实体和/或公共MSC实体启动吞吐量测量；b.专用MAC实体和/或公共MAC实体进行吞吐量测量；和c.专用MAC实体和/或公共MAC实体将测量结果上报给动态信道配置控制器。

Description

一种在CDMA系统中测量业务吞吐量方法和装置

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其涉及在CDMA蜂窝移动通信中测量在信道上的数据吞吐量用于根据业务源速率需求和空中接口上无线资源能力进行动态信道配置的方法和装置。

背景技术

随着互联网的发展和迅速普及，越来越多的无线设备(如手机)提供了互联网接入功能，享受互联网提供的WWW(World Wide Web，万维网)浏览、FTP(FileTransmission Protocol，文件传输协议)下载和E_Mail(Electrical Mail，电子邮件)等业务源数据速率变化很大的分组业务。这些分组业务具有突发性、速率动态变化范围大等特点。如果按照常规的办法给这种业务分配固定带宽的信道资源，在业务突发时候就有可能满足不了数据快速传送的需求，而在业务数据很少时则浪费了多余的信道资源。

因此，一种动态信道配置方法孕育而生。在现有技术的动态信道配置方法中，根据业务量来进行信道配置。因为业务量直接反映了源数据速率需求，即当源数据速率需求大，那么业务量增大，反之，则降低。

信道容量的大小首先和信道类型相关。在空中接口上，由两种业务信道类型，一种是专用信道，专用信道为某一用户专用，信道容量一般较大，适于传送数据量比较大的业务。一种是公共信道，公共信道资源由复用在这条专用信道上的所有用户共享，公共信道的信道容量相对较小，一般适于传送数据量较小的业务。如果当前需要传输的数据速率很大，以至原先分配的信道带宽不能满足要求时，就执行信道的重配置，为其分配较大的信道资源，把业务分配到专用信道；当相对空闲时再次重配置小的信道资源给该业务，把业务分配到公共信道。这就意味着，对于某个可变速率的业务，我们要及时地跟踪它不断变化的数据需求，为动态信道配置提供可靠的依据。

动态信道配置方法中对数据业务的源速率需求是通过业务量测量来获知的。在数据业务通信期间，对该业务的业务量进行连续的测量，测量的有关参数是由高层来配置的，包括测量对象、测量量、触发门限和报告方式等。当报告方式是周期方式时，如果测量到的业务量达到或超过触发门限时，就发起业务量测量报告；当报告方式是周期方式时，就以一定时间为周期，把测量到的业务量报告给高层，以进行动态信道配置的判决。

图1a和图1b给出了一种事件触发业务量报告，导致信道类型切换的示意图。图中的业务量是针对一个用户的缓冲区中待传输的数据量，触发门限由高层通过测量控制来给出。图1a中，当测量到的业务量超过上门限时，触发一个超过上门限的业务量报告；同样，图1b中，当测量到的业务量低于下门限时，就触发一个低于下门限的业务量报告。报告中会给出测量到的该用户业务对应的缓冲区的数据量(或者还包括数据量的均值、方差)。

当接收到业务量报告后，高层就根据报告中的报告量进行动态信道配置：如果测量到的业务量超过上门限，就给该业务(或用户)配置比当前信道具有更大容量的信道，以更好地满足用户的业务需求；反之，如果测量到的业务量低于下门限，就给该业务(或用户)配置比当前使用的信道具有更小容量的信道，为系统保留更多的无线资源，从而提高系统的资源利用效率。

但是本发明人发现，仅仅根据业务源的需求来配置信道带宽是不够的。如果按照业务的需求，需要配高信道容量，然而根据空中接口上的情况，比如系统负载饱和，或者信道条件恶化，或者移动台离基站较远时，空中接口上不能够提供增加业务速率所需要的无线资源。这时即使配高带宽，由于空中接口上提供能力的限制，虽然信道容量配得比较大，数据业务的实际速率也不可能增加。反而会由于信道容量的增大，导致不必要的码资源浪费。

为了避免这种情况，就需要结合业务量和空中接口上的无线资源能力一起进行信道动态分配以避免不必要的信道重配置过程和系统性能的恶化的前提下，很好地满足数据源的速率要求。我们发现，当空中接口上的负载较重、空中接口上的信道条件恶化或者移动站离基站较远时(即，空中接口提供无线资源的能力降低时)，对于某一数据业务的实际传输速率降低。反之亦然。因此，我们联想到，用对于信道上的数据业务的实际传输速率(即，吞吐量)来反映空中接口的无线资源能力，从而结合现有技术中的业务量来进行信道动态分配。因此，就需要一种测量吞吐量的方法和装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在CDMA通信系统中能够根据基站控制器的配置种类和业务所处的信道类型，测量吞吐量的方法和装置。

根据本发明的技术问题，提供一种在CDMA通信系统中测量业务吞吐量的方法，其特征在于，包括下列步骤：a.动态信道配置控制器根据业务所在的信道类型和基站控制器的配置结构命令专用MAC实体和/或公共MSC实体启动吞吐量测量；b.专用MAC实体和/或公共MAC实体进行吞吐量测量；和c.专用MAC实体和/或公共MAC实体将测量结果上报给动态信道配置控制器。

本发明还提供一种在包括服务基站控制器和控制基站控制器的通信系统中，测量业务吞吐量的装置，其特征在于，包括：位于控制基站控制器中的公共MAC实体，用于测量公共信道上的所有业务量的总吞吐量；位于服务基站控制器中的专用MAC实体，用于测量单个业务的吞吐量；动态信道配置控制器，根据业务所在的信道类型以及所述上述服务基站控制器和控制基站控制器的结构启动所述公共MAC实体和/或专用MAC实体测量吞吐量。

其中，所述公共MAC实体和专用MAC实体分别包括：定时模块；计数模块，用于在输入/输出比特流同时，在所述定时模块的周期触发下，对流过的比特进行计数；运算器，用于将来自所述计数模块的计数值除以来自定时模块的周期，以得出吞吐量并输出给所述动态信号配置控制器。当所述服务基站控制器与所述控制基站控制器分离时，所述装置还包括：接口，用于执行将来自服务基站控制器中的动态信道配置控制器的公共信道吞吐量测量启动请求传递到控制基站控制器中的公共MAC实体；将来自控制基站控制器中的公共MAC实体的启动响应消息传递到所述服务基站控制器中的动态信道配置控制器；和将来自公共MAC实体的公共信道吞吐量测量报告传递到服务基站控制器中的动态信道配置控制器。

可见，通过本发明的吞吐量测量方法和装置可测量出反映空中接口提供无线资源能力，这样为动态信道配置中的信道类型切换提供了更为精确的判决依据，避免了不必要的信道切换和必要但没有进行的切换等误操作问题，从而提高了动态信道配置的可靠性和准确性。

附图说明

图1a示出在现有技术中，通过业务量进行信道配置时，当移动站业务量超出上门限时，从公共信道切换到专用信道的示意图；

图1b示出在现有技术中，通过业务量进行信道配置时，当移动站业务量低于下门限时，从专用信道切换到公共信道的示意图；

图2a是示出当服务基站控制器与控制基站控制器分离时，MAC实体的分布情况；

图2b是示出当服务基站控制器与控制基站控制器不分离时，吞吐量测量装置的方框图，MAC实体的分布情况；

图3是根据本发明的吞吐量测量方法的总流程图；

图4是示出图3中步骤S31一种具体实现的方法流程图；

图5是当服务基站控制器与控制基站控制器分离时在接口上的信令流程图；

图6是按照图5信令流程的具体步骤流程图；

图7是示出图3中步骤S31另一种具体实现的方法流程图；

图8a是示出MAC实体的一种结构方框图。

图8b是示出MAC实体的另一种结构方框图。

具体实施方式

下面，参照附图，具体描述本发明的较佳实施例。

图2a是示出当服务基站控制器与控制基站控制器分离时，MAC实体的分布情况。图2b是示出当服务基站控制器与控制基站控制器不分离时，MAC实体的分布情况。

在现有技术中，基站控制器中的媒体接入控制MAC(Medium Access Control)层中的MAC层具有一种机制，就是根据空中接口上的信息来选择相应的数据业务的实际速率，即数据吞吐量。这种机制的功能是这样的：当空中接口上的负载较重时，说明空中接口上发生了某种程度的数据拥塞，此时MAC会在信道容量范围内调低数据的速率。当负载较轻时，则相反。另外，当空中接口上信道条件恶化，或者移动台离基站比较远的情况下，都说明空中接口上的资源相对紧张，MAC层同样会在信道容量内调低数据业务的的速率。反之，会提高。

由上可知，MAC层的吞吐量控制机制使得数据业务的实际速率充分反映了空中接口上可用无线资源的信息。根据这一信息，同时考虑数据业务源的需求，即业务量的测量报告，就可以在避免不必要的信道重配置过程和系统性能的恶化的前提下，很好地满足数据源的速率要求。因此，在本发明中，我们利用MAC实体来测量吞吐量。在现有技术中，MAC实体有两种，即，控制公共信道的数据速率的公共MAC实体和控制每条链接上的单个业务的数据速率的专用MAC实体。

基站控制器在逻辑功能上分有两种：服务基站控制器(SBSC)和控制基站控制器(CBSC)。在当前通信系统中，基站控制器的结构有两种：一种是SBSC与CBSC分离，中间用一接口进行数据传输；另一种是SBSC与CBSC合并，如图2a和2b所示。

在吞吐量测量过程中，有两个因素十分重要，那就是，业务所处的信道种类以及基站控制器的结构。业务可公共信道或专用信道。公共信道是指一条信道上有多个业务传输，而专用信道是指一个业务专用一个信道传输。基站控制器结构指的是SBSC与CBSC是分离为两个基站控制器还是合并为一个。

在本发明中，当数据业务使用专用信道时，则只需要测量这条业务连接对应的吞吐量信息。如果业务量测量显示需要配大信道容量，而吞吐量显示空中接口上不能提供足够的资源，则不能把信道容量配大。另外，当数据业务处于公共信道时，则同时需要另外测量这条公共信道上所有业务连接总的吞吐量信息。因为当业务处于公共信道时，只知道每条连接的吞吐量信息不足以决定是否要把其中的某些业务切换到专用信道。比如，其中公共信道上一个用户数据业务的吞吐量相对较大，但是其它都比较小，这样公共信道上总的吞吐量还没有达到公共信道的信道容量，这时，就没有必要把那个数据速率较大的用户配置到专用信道上去。反之，当每个用户的吞吐量较小，但是，公共信道总的吞吐量达到信道带宽，说明公共信道资源已经全部占用，不能够再满足业务的增速要求，所以此时必须把信道容量配高。

针对一个业务的吞吐量测量一般在SBSC(服务基站控制器)处，由每个业务对应的MAC层的一个专用MAC实体进行的。当多个数据业务复用在一条公共信道上时，一方面，每个数据业务对应的吞吐量由SBSC处的专用MAC实体测量，另一方面，由于公共信道对应的是MAC层的一个公共MAC实体，而公共信道上的所有无线资源是共享的，故复用在这条公共信道上的所有连接对应的专用MAC实体都会连接到这个公共MAC实体上，故总的吞吐量测量由公共MAC实体测量。与专用MAC实体不同，公共MAC实体一般位于CBSC(控制基站控制器)上。当CBSC和SBSC分离时，公共MAC实体和专用MAC实体分属两个装置(如图2a)。而当CBSC和SBSC合并时，专用MAC和公共MAC实体都在一个基站控制器内(如图2b)。

下面，参照图3-8具体描述本发明的吞吐量测量方法和装置。

图3示出根据本发明的吞吐量测量方法的总流程图。

首先，在步骤S31中，动态信道配置控制器(DCCC)根据业务所在的信道类型以及基站控制器的结构命令专用MAC实体和/或公共MAC实体启动测量。其具体步骤如图4所示。DCCC判断业务是否处于公共信道(S41)。如果业务不处于公共信道，即，业务处于专用信道，那么如上所述，按照本发明的吞吐量测量方法只需启动专用MAC实体测量单个业务的吞吐量(S45)，从而当吞吐量测量结果小的话(这表示当前空中接口的资源提供能力低)，即使业务量测量结果说明应当给该业务配一大容量信道，也无济于事。但是，如果吞吐量测量结果大的话，那么即表明能够给该业务配一大容量信道。如果业务处于公共信道，那么如上所述，本发明的吞吐量测量方法是DCCC要求专用MAC实体和专用MAC实体分别对公共信道上的每一个业务的吞吐量以及在公共信道上所有业务的总吞吐量，这样系统就能根据总吞吐量来决定是否还可扩大公共信道的容量，而根据各业务的吞吐量便可决定是否需要为吞吐量大的业务单独配一专用信道。但是在DCCC启动专用MAC实体和公共MAC实体测量之前还需考虑到基站控制器的结构，即，判断SBSC与CBSC是否分离(S42)。因为如果两者不分离的话，那么DCCC只需启动基站控制器中的公共MAC实体和专用MAC实体分别测量公共信道上的吞吐量以及单个业务的吞吐量(S43)。但是如果两者分离的话，那么DCCC就要启动CBSC中的公共MAC实体测量公共信道上的吞吐量以及SBSC中的专用MAC实体测量单个业务的吞吐量(S44)。

在此需要的指出的是，当CBSC和SBSC分离时，位于SBSC中的DCCC还需通过一接口(如图2a中所示的接口2)传递信令。图5示出了在接口2中传递的信令的流程图。首先，SBSC中的DCCC向CBSC中的公共MAC实体发出公共信道测量请求(COMMON MEASUREMENT INITIATION)。在该请求信息中包括如下参数：测量类型(公共信道吞吐量测量)、测量的公共信道编号、测量周期、报告周期、报告方式，等。当然，可以根据系统的具体应用设置参数。之后，CBSC中的公共MAC实体在接收到请求之后向SBSC中的DCCC发出公共信道测量启动响应(COMMONMEASUREMENT INITIATION RESPONSE)。在公共MAC实体测量吞吐量之后，向DCCC发出公共信道测量报告(COMMON MEASUREMENT REPORT)(这在图3的步骤S33中)。该报告中包括参数：测量类型、测量的公共信道编号、吞吐量测量报告值等。

图6示出了根据图5的信令流程的具体步骤。在S61中，SBSC中的DCCC通过接口2向CBSC中的公共MAC实体发出请求；在步骤S62中，CBSC中的公共MAC实体通过接口向SBSC中的DCCC发出响应信息；在步骤S63中，公共MAC实体进行公共信道上的吞吐量测量；在步骤S64中，CBSC中的MAC实体通过接口2向SBSC中的DCCC上报测量报告。

以上描述了图3中步骤S31的一种实施步骤。当然还可有其他实施步骤，如图7所示。首先，DCCC启动SBSC中的专用MAC实体进行单个业务的信道测量(S71)。因为无论业务是处于公共信道还是专用信道，都需要SBSC中的专用MAC实体进行单个业务的吞吐量测量。然后，在S72中，判断业务是否处于公共信道，如果不是(即，业务处于专用信道)，那么根据本发明的方法系统只需测量单个业务的吞吐量即可，由于在步骤S71中已测，因此，此时流程回到图3中的步骤S32，即，专用MAC实体进行测量。如果判断结果是业务处于公共信道，那么DCCC还需测量SBSC与CBSC是否分离(S73)。如果不分离，那么DCCC启动基站控制器中的专用MAC和公共MAC实体分别进行测量(步骤S74)。如果分离，那么DCCC就需要通过接口传递信令来启动CBSC中的公共MAC实体进行测量(S75)，而当MAC实体测量完毕之后在通过接口上报给SBSC中的DCCC。接口信令流程已在上面描述，这里便不再赘述。

在图3的步骤S31中DCCC启动MAC实体测量之后，本发明的方法进到图3中的步骤S32，专用MAC实体和/或公共MAC实体进行吞吐量测量。本发明人设计了一种MAC实体，它能够对流过的比特流进行速率测量(即，吞吐量)。其具体结构如图8a和8b所示。图8a示出本发明的一种MAC实体结构，包括：计数模块1、定时模块2和运算模块3。其中，计数模块1在将来自物理层的比特流向网络层输出的同时，还在定时模块2按周期(T₀)触发下对比特流进行计数。然后将计数所得的比特数输出到运算模块3，而且定时模块2也将周期T₀输出到运算模块3。运算模块3利用以下公式得到吞吐量：

吞吐量＝数据速率＝比特数/T₀

本发明的公共MAC实体和专用MAC实体的测量结构相同。在CBSC中的各公共MAC实体分别对不同的公共信道吞吐量进行测量，而在SBSC中的各专用MAC实体分别对单个业务进行测量。

图8b示出了本发明的另一种MAC实体结构，包括：计数模块1、计数定时模块2、运算模块3、统计定时模块4和统计模块5。其中，计数定时模块2的周期为T₀，统计定时模块周期为T₁＝NT₀。当每T₀时刻运算模块将按照上述方法得到的数据速率输入到统计模块5时，统计模块5在周期T₁下，对N个数据速率采样值取均值或方差，作为吞吐量输出。

在图3的步骤S32之后，公共MAC实体和专用MAC实体分别向DCCC上报测量结果(S33)。这里，要指出的是，如果CBSC与SBSC分离，那么在该步骤中，公共MAC实体还需提供图2a中的接口2传递测量报告。

从上述描述可见，本发明的吞吐量测量方法是利用基站控制器中的MAC实体进行测量，并根据业务所处的信道种类以及基站控制器的结构的不同来进行测量的。因此，本发明的测量装置包括：位于CBSC中的公共MAC实体、位于SBSC中的专用MAC实体和动态信道配置控制器以控制公共MAC实体和专用MAC实体进行测量。而且应注意，如果SBSC与CBSC分离的话，那么本发明的测量装置还需包括一传递测量信令的接口。

采用本发明的吞吐量测量机制和装置，在区分信道类型和基站控制器结构的基础上进行不同的吞吐量测量，充分获取空中接口可用的无线资源信息，使得动态信道配置算法的信道重配置判决更加准确，可靠，因此大大改善了动态信道配置算法性能。本算法具有如下的好处：

1)由于在进行动态信道配置时结合了当前业务的吞吐量测量，避免了许多不必要的信道重配置过程，减少许多不必要的信令交互，优化了动态信道配置算法性能；

2)依据建立业务所处的信道类型不同，进行的吞吐量测量对象不一样，从而使得动态信道配置在进行信道切换判决时，判决更加准确，从而避免不该切换却判决切换，该切换却判决不切换等误判决。

3)使得动态信道配置算法能够更好地对公共信道资源进行调度，充分利用突发数据业务复用在公共信道上的增益情况，从而提高了公共信道资源的利用率。

4)能够减少数据业务从公共信道切换到专用信道的概率，从而能够减少占用专用信道资源，然而却没有充分利用专用信道资源的情况。

5)增加了SBSC和CBSC之间接口上的吞吐量测量控制和测量报告信令，使得SBSC和CBSC不同时，仍然可以进行公共信道总的吞吐量测量。从而使得动态信道配置模块的适用情况更广。

以上是对本发明的较佳实施例的描述，应理解，根据本发明的构思和原理对本发明的实施例的其他变化都落在由权利要求书限定的本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种在CDMA通信系统中测量业务吞吐量的方法，其特征在于，包括下列步骤：

a.动态信道配置控制器根据业务所在的信道类型和基站控制器的配置结构命令专用MAC实体和/或公共MSC实体启动吞吐量测量；

b.专用MAC实体和/或公共MAC实体进行吞吐量测量；和

c.专用MAC实体和/或公共MAC实体将测量结果上报给动态信道配置控制器。

2.如权利要求1所述的吞吐量测量方法，其特征在于，所述步骤a包括下列步骤：

在动态信道配置控制器中，

D.判断业务是否处于公共信道，如果是，则进到步骤E，如果不是，则进到步骤I；

E.判断服务基站控制器和控制基站控制器是否分离，如果是，则进到步骤F，如果不是进行步骤H；

F.启动服务基站控制器中的专用MAC实体进行单个业务的吞吐量测量；

G.通过接口启动控制基站控制器中的公共MAC实体进行公共信道吞吐量测量，回到步骤b；

H.启动基站控制器中的公共MAC实体和专用MAC实体分别进行公共信道吞吐量和单个用户吞吐量测量，回到步骤b；

I.启动服务基站控制器中的专用MAC实体进行单个用户吞吐量测量，回到步骤b。

3.如权利要求1所述的吞吐量测量方法，其特征在于，所述步骤a包括下列步骤：

在动态信道配置控制器中，

d.启动服务基站控制器中的专用MAC实体进行单个服务吞吐量测量；

e.判断业务是否处于公共信道，如果是，那么进到步骤f，如果不是，那么回到步骤b；

f.判断服务基站控制器与控制基站控制器是否分离，如果是，那么进到步骤g，如果不是，那么进行步骤h；

g.启动服务基站控制器中的公共MAC实体进行公共信道吞吐量测量，回到步骤b；

h.通过接口启动控制基站控制器中的公共MAC实体进行公共信道吞吐量测量，回到步骤b。

4.如权利要求2或3所述的吞吐量测量方法，其特征在于，分别步骤G和h还包括：

服务基站控制器中的动态信道配置控制器通过接口向控制基站控制器的公共MAC实体发送公共信道吞吐量测量启动请求；

控制基站控制器中的公共MAC实体通过接口向所述服务基站控制器中的动态信道配置控制器发送启动响应消息。

5.如权利要求5所述的吞吐量测量方法，其特征在于，所述测量启动请求包括：测量类型，测量的公共信道标号、测量周期、报告周期和报告方式。

6.如权利要求5所述的吞吐量测量方法，其特征在于，所述步骤c还包括公共MAC实体通过接口向在服务基站控制器中的动态信道配置控制器发送公共信道测量报告。

7.如权利要求6所述的吞吐量测量方法，其特征在于，所述报告包括测量类型、测量的公共信道编号和吞吐量测量报告值。

8.如权利要求1所述的吞吐量测量方法，其特征在于，所述步骤b包括：在MAC实体中，

按周期对流过的比特进行计数；和

将所述计数结果除以所述周期得出吞吐量。

9.如权利要求1所述的吞吐量测量方法，其特征在于，所述步骤b包括：在MAC实体中，

在第一周期下，对流过的比特进行计数；

将所述计数结果除以所述周期得出数据速率；

在第二周期下，对N个数据速率求均值或方差作为吞吐量，

其中，N为整数且所述第二周期＝N×所述第一周期。

10.一种在包括服务基站控制器和控制基站控制器的通信系统中测量业务吞吐量的装置，其特征在于，包括：

位于服务基站控制器中的公共MAC实体，用于测量公共信道上的所有业务量的总吞吐量；

位于控制基站控制器中的专用MAC实体，用于测量单个业务的吞吐量；

动态信道配置控制器，根据业务所在的信道类型以及所述服务基站控制器和控制基站控制器的结构启动所述公共MAC实体和/或专用MAC实体测量吞吐量。

11.如权利要求10所述的吞吐量测量装置，其特征在于，所述公共MAC实体和专用MAC实体分别包括：

定时模块；

计数模块，用于在输入/输出比特流同时，在所述定时模块的周期触发下，对流过的比特进行计数；

运算器，用于将来自所述计数模块的计数值除以来自定时模块的周期，以得出吞吐量并输出给所述动态信号配置控制器。

12.如权利要求10所述的吞吐量测量装置，其特征在于，所述公共MAC实体和专用MAC实体分别包括：

计数定时模块，产生第一周期；

计数模块，用于在输入/输出比特流同时，在所述计数定时模块的第一周期触发下，对流过的比特进行计数；

运算器，用于将来自所述计数模块的计数值除以来自计数定时模块的第一周期，以得出数据速率；

统计定时模块，产生第二周期；

统计模块，在所述统计定时模块的第二周期触发下，对来自运算器的N个数据速率求均值或方差，以得出吞吐量，

其中，N为整数且所述第二周期＝N×第一周期。

13.如权利要求10所述的吞吐量测量装置，其特征在于，当所述所述服务基站控制器与所述控制基站控制器分离时，所述装置还包括：

接口，用于执行：

将来自服务基站控制器中的动态信道配置控制器的公共信道吞吐量测量启动请求传递到控制基站控制器中的公共MAC实体；

将来自控制基站控制器中的公共MAC实体的启动响应消息传递到所述服务基站控制器中的动态信道配置控制器；和

将来自公共MAC实体的公共信道吞吐量测量报告传递到服务基站控制器中的动态信道配置控制器。

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