CN116633749B - 频偏估计方法、频偏补偿方法及其系统、存储介质和芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种频偏估计方法、频偏补偿方法及其系统、存储介质和芯片。所述频偏估计方法包括：确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值，其中，所述预设变量的取值范围为[‑M,M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数；以及根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。本发明可满足无数据下发期间终端需要保持对基站的频偏跟踪的需求，兼顾估计精度高、估计范围大的双重优势。

Description

频偏估计方法、频偏补偿方法及其系统、存储介质和芯片
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体地涉及一种频偏估计方法、频偏补偿方法及其系统、存储介质和芯片。
背景技术
5G NR（5G New Radio，5G无线电技术）中TRS（Tracking Reference Signal，追踪参考信号）是用于系统中的终端在RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）连接状态中进行时频跟踪的参考信号。虽然现有技术利用DMRS（Demodulation Reference Signal，解调参考信号）、PTRS（Phase tracking reference signals，相位跟踪参考信号）进行频偏估计，但这两种参考信号在有数据下发给终端时才发送，不能解决无数据下发期间终端需要保持对基站的频偏跟踪的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种频偏估计方法、频偏补偿方法及其系统、存储介质和芯片，其可满足无数据下发期间终端需要保持对基站的频偏跟踪的需求，兼顾估计精度高、估计范围大的双重优势。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种频偏估计方法，所述频偏估计方法包括：根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值，其中，所述预设变量的取值范围为[-M, M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数；以及根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。
优选地，所述目标函数为，其中，/>为所述第一频偏估计值；为所述第二频偏估计值；/>为所述预设变量；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号期间的有用符号采样数。
优选地，所述确定所述追踪参考信号的频偏估计值包括：根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值/>、所述预设变量的相应取值/>以及下式，确定所述追踪参考信号的频偏估计值/>：/>。
优选地，M为1或者2。
优选地，所述确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值包括：根据所述第一相位差以及下式，确定所述第一频偏估计值/>：
；
；
，
其中，分别为在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的复数符号、发送端发送的子载波编号k且OFDM符号编号/>的调制星座符号；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号的有用符号采样数。
优选地，所述确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值包括：根据所述第二相位差以及下式，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值/>；
；
，
其中，分别为在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的复数符号、发送端发送的子载波编号k且OFDM符号编号/>的调制星座符号；/>为OFDM符号的基带采样数；以及/>为OFDM符号的有用符号采样数。
通过上述技术方案，本发明创造性地首先根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；然后，根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；接着，最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值；以及最后，根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。本发明可满足无数据下发期间终端需要保持对基站的频偏跟踪的需求，兼顾估计精度高、估计范围大的双重优势。
本发明第二方面提供一种频偏补偿方法，所述频偏补偿方法包括：根据所述的频偏估计方法，确定追踪参考信号的频偏估计值；以及根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。
通过上述技术方案，本发明创造性地通过所述的频偏估计方法来确定追踪参考信号的频偏估计值，然后根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。本发明可在无数据下发期间保持对基站的频偏跟踪，并且兼顾估计精度高、估计范围大的双重优势。
本发明第三方面提供一种频偏估计系统，所述频偏估计系统可包括：第一频偏确定装置，用于根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；第二频偏确定装置，用于根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；最小化处理装置，用于最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值，其中，所述预设变量的取值范围为[-M, M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数；以及第三频偏确定装置，用于根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。
优选地，所述目标函数为，其中，/>为所述第一频偏估计值；为所述第二频偏估计值；/>为所述预设变量；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号期间的有用符号采样数。
优选地，所述第三频偏确定装置用于确定所述追踪参考信号的频偏估计值包括：根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值/>、所述预设变量的相应取值/>以及下式，确定所述追踪参考信号的频偏估计值/>：/>。
优选地，M为1或者2。
有关本发明实施例提供的频偏估计系统的具体细节及益处可参阅上述针对频偏估计方法的描述，于此不再赘述。
本发明第四方面提供一种频偏补偿系统，所述频偏补偿系统包括：所述的频偏估计系统，用于确定追踪参考信号的频偏估计值；以及补偿装置，用于根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。
有关本发明实施例提供的频偏补偿系统的具体细节及益处可参阅上述针对频偏补偿方法的描述，于此不再赘述。
本发明第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的频偏估计方法和/或所述的频偏补偿方法。
本发明第六方面提供一种芯片，用于执行计算机程序，该计算机程序被所述芯片执行时实现权所述的频偏估计方法和/或所述的频偏补偿方法。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的频偏估计方法的流程图；以及
图2是本发明一实施例提供的频偏估计系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一实施例提供的频偏估计方法的流程图。如图1所示，所述频偏估计方法可包括：步骤S101，根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；步骤S102，根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；步骤S103，最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值，其中，所述预设变量的取值范围为[-M, M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数；以及步骤S104，根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。
首先，针对5G NR中的一个TRS资源集的具体情况进行说明。
5G NR中的一个TRS资源集包括两个连续时隙上分布的4个TRS资源。每个时隙上分布2个TRS资源（例如，、/>处于同一时隙；/>、/>处于同一时隙），一个时隙内的2个TRS资源在时间上固定间隔为4个OFDM符号（例如，/>与/>在时域上间隔4个OFDM符号，/>与/>在时域上间隔4个OFDM符号）；两个时隙内的相对应的TRS资源对间隔14个OFDM符号（例如，/>与/>在时域上间隔14个OFDM符号，/>与/>在时域上间隔14个OFDM符号）。
具体地，4个TRS资源的OFDM符号编号可以分配表示为：；4个TRS资源在频域子载波上的位置分布完全相同、并且均匀分布间隔为4个子载波的一段频谱上，子载波编号可以表示为：,/>等等。
接着，分别针对上述步骤S101-S104的具体内容进行说明。
步骤S101，根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值。
其中，所述两个时隙可为两个连续时隙或者两个不连续的时隙。在所述两个时隙为两个连续时隙的情况下，所述第一符号间隔可为与/>之间的间隔或者/>与/>之间的间隔。
其中，所述信道估计可为LS（最小二乘）信道估计，即采用LS算法执行的信道估计。
对于步骤S101，所述确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值可包括：根据所述第一相位差以及下式，确定所述第一频偏估计值/>：
；
；
，
其中，分别为在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的复数符号、发送端发送的子载波编号k且OFDM符号编号/>的调制星座符号；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号的有用符号采样数。
其中，表示在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的信道估计值（如LS信道估计值）。对5G NR系统，/>=14*/>，其中，/>分别表示OFDM符号的基带采样数、保护间隔采样数，且/>。由此，根据/>可得到/>，进而根据/>可得到/>。
在另一实施例中，可将上述两个连续时隙适应性地修改为连个不连续时隙，来得到相应的第一频偏估计值。
在本步骤S101中，估计精度较高，但估计频偏范围小。
步骤S102，根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值。
其中，所述第二符号间隔小于所述第一符号间隔。例如，所述第二符号间隔可为与/>之间的间隔或者/>与/>之间的间隔。
对于步骤S102，所述确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值可包括：根据所述第二相位差以及下式，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值/>；
；
，
其中，分别为在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的复数符号、发送端发送的子载波编号k且OFDM符号编号/>的调制星座符号；/>为OFDM符号的基带采样数；以及/>为OFDM符号的有用符号采样数。
其中，表示在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的信道估计值（如LS信道估计值）。/>，其中，/>表示OFDM符号的保护间隔采样数。由此，根据可得到/>。
在本步骤S102中，估计精度低，但估计频偏范围大。
步骤S103，最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值。
其中，所述预设变量的取值范围为[-M, M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数。
具体地，所述目标函数为，其中，/>为所述第一频偏估计值；为所述第二频偏估计值；/>为所述预设变量；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号期间的有用符号采样数。
对于步骤S103，对所述目标函数执行最小化处理，以获取所述预设变量的相应取值：
)，
也就是说，从p的取值范围内选择一个目标值，所述目标值能够使得目标函数取最小值，所述目标值即为。
在一实施例中，M可为1。
此时，)。
在另一实施例中，M可为2。
此时，)。
步骤S104，根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。
根据5G NR中TRS的时间分布关系，可在第一频偏估计值的范围的基础上，扩展若干个整数倍圆周相位，以扩展频偏估范围；因此扩展/>的估计范围如下得到/>。
对于步骤S104，所述确定所述追踪参考信号的频偏估计值包括：根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值/>、所述预设变量的相应取值/>以及下式，确定所述追踪参考信号的频偏估计值/>：
。
在一实施例中，根据5G NR中TRS的时间分布关系，可在第一频偏估计值的范围的基础上，扩展一个整数倍圆周相位，达到小于等于频偏估计2的范围，该范围最小为{；因此扩展/>的估计范围如下得到/>：
)，
。
利用第一频偏估计值，通过整数倍圆周相位扩展其频偏估计范围到小于等于第二频偏估计范围的最大范围，并联合利用第二频偏估计值来确定具体的圆周扩展的倍数，得到追踪参考信号的频偏估计值。
在另一优选实施例中，考虑到第一频偏估计值在其频偏估计范围的最大值附近、低信噪比情况下容易由于相位的周期旋转导致大的频偏估计误差，可以上述实施例的基础上进一步扩大一个整数圆周相位范围，达到避免/>中的这种大的频偏误差：
)，
。
考虑到第一频偏估计值在低信噪比情况和频偏估计的最大范围附近情况下存在相位跨越圆周导致的频偏估计误差大的情形，将整数倍圆周相位扩展扩大一个整数来避免这种估计大误差情况，进一步提高了追踪参考信号的频偏估计值的精度。
当然，在其他实施例中，M可为其他正整数（例如，3、4等等）。但与M=2相比，M取其他正整数的情况会以扩大计算复杂度为代价来扩大频偏估计的范围。
综上所述，本发明创造性地首先根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；然后，根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；接着，最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值；以及最后，根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。本发明可满足无数据下发期间终端需要保持对基站的频偏跟踪的需求，兼顾估计精度高、估计范围大的双重优势。
本发明一实施例提供一种频偏补偿方法，所述频偏补偿方法包括：根据所述的频偏估计方法，确定追踪参考信号的频偏估计值；以及根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。
具体地，首先，根据上述频偏估计方法，确定追踪参考信号的频偏估计值（具体过程可参见上文内容）；然后，根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿，例如，根据所述频偏估计值，可通过现有方式对接收信号进行补偿。由于补偿的具体过程不是本发明的改进点，于此不再对其进行赘述。
综上所述，本发明创造性地通过所述的频偏估计方法来确定追踪参考信号的频偏估计值，然后根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。本发明可在无数据下发期间保持对基站的频偏跟踪，并且兼顾估计精度高、估计范围大的双重优势。
图2是本发明一实施例提供的频偏估计系统的结构图。如图2所示，所述频偏估计系统可包括：第一频偏确定装置10，用于根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；第二频偏确定装置20，用于根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；最小化处理装置30，用于最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值，其中，所述预设变量的取值范围为[-M, M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数；以及第三频偏确定装置40，用于根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值。
优选地，所述目标函数为，其中，/>为所述第一频偏估计值；为所述第二频偏估计值；/>为所述预设变量；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号期间的有用符号采样数。
优选地，所述第三频偏确定装置用于确定所述追踪参考信号的频偏估计值包括：根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值/>、所述预设变量的相应取值/>以及下式，确定所述追踪参考信号的频偏估计值/>：/>。
优选地，M为1或者2。
有关本发明实施例提供的频偏估计系统的具体细节及益处可参阅上述针对频偏估计方法的描述，于此不再赘述。
本发明一实施例提供一种频偏补偿系统，所述频偏补偿系统包括：所述的频偏估计系统，用于确定追踪参考信号的频偏估计值；以及补偿装置，用于根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。
有关本发明实施例提供的频偏补偿系统的具体细节及益处可参阅上述针对频偏补偿方法的描述，于此不再赘述。
本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的频偏估计方法和/或所述的频偏补偿方法。
本发明一实施例提供一种芯片，用于执行计算机程序，该计算机程序被所述芯片执行时实现权所述的频偏估计方法和/或所述的频偏补偿方法。
具体地，本实施例提供一种芯片，包括：处理器；用于存储所述处理器执行的计算机程序的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述计算机程序，并执行所述计算机程序以实现所述的频偏估计方法和/或所述的频偏补偿方法。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种频偏估计方法，其特征在于，所述频偏估计方法包括：
根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；
根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；
最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值，其中，所述预设变量的取值范围为[-M, M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数；以及
根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值，
所述目标函数为，
其中，为所述第一频偏估计值；/>为所述第二频偏估计值；/>为所述预设变量；为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号期间的有用符号采样数，
所述确定所述追踪参考信号的频偏估计值包括：
根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值/>、所述预设变量的相应取值/>以及下式，确定所述追踪参考信号的频偏估计值/>：
。
2.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，M为1或者2。
3.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值包括：
根据所述第一相位差以及下式，确定所述第一频偏估计值/>：
；
；
，
其中，分别为在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的复数符号、发送端发送的子载波编号k且OFDM符号编号/>的调制星座符号；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号的有用符号采样数。
4.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值包括：
根据所述第二相位差 以及下式，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值/>；
；
，
其中，分别为在频域上接收的子载波编号k且OFDM符号编号/>的复数符号、发送端发送的子载波编号k且OFDM符号编号/>的调制星座符号；/>为OFDM符号的基带采样数；以及/>为OFDM符号的有用符号采样数。
5.一种频偏补偿方法，其特征在于，所述频偏补偿方法包括：
根据权利要求1-4中任一项所述的频偏估计方法，确定追踪参考信号的频偏估计值；以及
根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。
6.一种频偏估计系统，其特征在于，所述频偏估计系统包括：
第一频偏确定装置，用于根据追踪参考信号的两个时隙上的第一符号间隔的信道估计之间的第一相位差，确定所述追踪参考信号的第一频偏估计值；
第二频偏确定装置，用于根据所述追踪参考信号的同一时隙上的第二符号间隔的信道估计之间的第二相位差，确定所述追踪参考信号的第二频偏估计值；
最小化处理装置，用于最小化关于所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及预设变量三者的目标函数，以获取所述预设变量的相应取值，其中，所述预设变量的取值范围为[-M, M]，所述预设变量的取值为整数，以及M为预设正整数；以及
第三频偏确定装置，用于根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值以及所述预设变量的相应取值，确定所述追踪参考信号的频偏估计值，
所述目标函数为，
其中，为所述第一频偏估计值；/>为所述第二频偏估计值；/>为所述预设变量；/>为OFDM时隙采样数；以及/>为OFDM符号期间的有用符号采样数，
所述第三频偏确定装置用于确定所述追踪参考信号的频偏估计值包括：
根据所述第一频偏估计值、所述第二频偏估计值/>、所述预设变量的相应取值/>以及下式，确定所述追踪参考信号的频偏估计值/>：
。
7.根据权利要求6所述的频偏估计系统，其特征在于，M为1或者2。
8.一种频偏补偿系统，其特征在于，所述频偏补偿系统包括：
权利要求6或7所述的频偏估计系统，用于确定追踪参考信号的频偏估计值；以及
补偿装置，用于根据所述频偏估计值对接收信号进行补偿。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的频偏估计方法和/或权利要求5所述的频偏补偿方法。
10.一种芯片，其特征在于，用于执行计算机程序，该计算机程序被所述芯片执行时实现权利要求1-4中任一项所述的频偏估计方法和/或权利要求5所述的频偏补偿方法。
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