CN1223521A - 用于无线通信的计费方法和系统 - Google Patents

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Abstract

在基站与每个终端通信并控制用于在基站与终端之间通信的传送功率的无线通信系统中,监测传送功率的大小并根据所监测的传送功率的大小确定通信计费率。对该通信的通信计费是以通信计费率和该通信计费率保持的时间段为参数进行计算的。

Description

用于无线通信的计费方法和系统
本发明设计一种用于无线通信(如无线电话)和无线数据传输的计费系统，特别是设计一种在使用DC-CDMA(直接序列-码分多址)方案的无线通信系统中的计费方法和系统。
在DS-CDMA系统中，多个信道被分配给一个频带，并产生每个用户的PN(伪随机噪声)序列或正交码，以使接收器能够区分不同的用户信号。也就是说，接收器通过把被接收信号乘以用于发送器中的PN序列的副本来执行逆扩展或反扩展。根据由北美的TIA(电信工业协会)为码分多址(CDMA)发布的临时标准，采用相互零相关的64位沃尔什正交码序列，使得在一个频带中可以最多容纳64个信道。
由于接收器采用对于其所要的用户来说唯一的扩展码，则用其他用户代码编码的信号只表现为噪声，结果降低通信的质量。一般来说，需要限制信道的数量从而不在无线通信系统的信道之间产生干扰。
在上述北美标准TIA.IS-95中，在一基站检测从每个用户接收的无线信号的电场强度，所接收的信号强度被控制为在该基站的接收天线处相同。换句话来说，到终端的传送功率被精确控制，使得对于位于远离基站的终端站的传送功率变大，因为在到该终端站的传送通道上的衰减较大。相反，使到接近于该基站的终端站的传送功率变小，因为在到该终端站的传送通道上的衰减较小。通过这种方法，在每个终端的传送功率被在任何伺服移动用户的DS-CDMA系统中精确控制。
另外，终端站也检测来自基站的无线信号的电场强度，并在需要时向基站报告检测的结果。如果在终端站处接收的来自基站的电场强度不够大，该终端站向基站提出增加用于通信的信道的传送功率的请求。然后，该基站增加到已传送功率增加请求的终端站的功率。
另一方面，作为用于便携式电话的计费系统的传统技术，有几种公开于日本专利特开平7-297954、特开平7-193533和特开平7-283888中。
根据日本专利特开平7-297954，其中提供一种用于公用便携式电话终端，从一公用区，通过专用交换分机(PBX)，利用到公用移动电话网的访问服务的情况的计费方法和系统。
具体来说，对于利用专用区设备的计费存储于计费数据库中。另外，对通过便携式电台(在下文中称为公用PS)以及通过公用移动电话网的通信计费也被存储于计费数据库中。其中存储的通信计费和对设备利用的计费被输出，以对公用PS收费。或者，通过PBX接收的设备利用计费和通信计费信息经移动电话网存储于公用电话网的计费数据库中。所存储通信计费和设备利用计费被输出，以向公用PS收费。
根据该系统，当公用PS的用户通过专用区的PBX获得服务时，则PBX所有者向用户收取除公用移动电话网的使用费之外的设备使用费成为可能，并使公用电话网的经营者在PBX所有者处收取费用成为可能。
根据日本专利特开平7-193533，其中提供一种通过把转播站的购买成本包括在便携式电话的使用费中，以收回该成本的方法和装置。更具体地说，在该转播站中有一个具有计费信息存储功能的控制器。该控制器利用计费信息存储功能把便携式电话的电话号码和该对应便携式电话的的通信时间存储到一存储器中。通过从该转播站中读出登记的电话号码及其通信时间，可以识别出购买该转播站的用户及其电话号码。因此，可以收取对于该便携式电话的转播站使用费。
根据日本专利特开平7-283888，其中提供一种用于CDMA通信系统的计费系统。更具体地说，语音信息被根据语音信息量的传输率进行编码，该编码信号以对应于该传输率的传送功率进行传输。移动终端中设置有计费装置，通过该计费装置移动终端的用户可以设定最大传输率。通信系统的计费是根据信道的通信量和语音信息的最大传输率进行设置的。因此，当通信量增加时，用户要尽量降低语音信息的最大传输率，以使通信计费最少。这样就有可能在信道繁忙的时间段中降低信道之间的干扰，并有可能根据该干扰的减少情况增加信道的数目。
如上所述，在CDMA系统中，信道是根据每个用户的能使多个接收器在同一频带中识别出不同的用户信号的PN序列或正交码进行识别的。因此，对于每个接收器，以其他用户的代码进行编码的信号仅表现为噪声。
为了使这种噪声最小化，在从移动终端到基站的上行线路中，该基站控制每个移动终端的传送功率，使得从每个移动终端接收到的功率相同，并且功率的级别不随时间变化。通过这种安排，在上行线路信道之间的噪声(干扰)被最小化。在从基站到每个终端站的下行线路中，如果对每个下行线路信道的功率被设为相同数值，则在移动终端的接收天线中接收到的信号强度变为相同。换句话说，当每个下行线路信道的传送功率被设为相同时，在下行线路信道之间的噪声(干扰)被最小化。
当移动终端从该基站接收到的无线信号的电场强度不够时，该移动终端可以向基站发出增加其所用信道的传送功率的请求。在接收到该移动终端的请求后，该基站增加到该移动终端的传送功率。当信号接收到的灵敏度不够时，可以发出这种传送功率增加的请求，当移动终端位于相对远离该基站的位置时，或者当移动终端的硬件出现故障时，该接收灵敏度可能会降低。
为某个特定的移动终端增加一个信道的传送功率会使其他信道的噪声或干扰增加，结果降低其它信道的通信质量。
根据上述传统计费方法，计费率基本上是根据某个信道被占用的时间来确定的。根据日本专利特开平7-283888，计费率是根据由用户所指定的语音信息传输率和信道占用时间两者来确定。换句话说，该计费率不管该基站的传送功率增加或降低，在整个信道上都是相同的。
本发明人认为对于向其它信道产生噪声的移动终端的计费率与受该噪声影响的其它移动终端的计费率相同是不公正的。
因此本发明的目的在于提供一种能够消除上述不公正现象的计费方法和系统。
本发明的另一个目的在于提供一种能够把计费率改变的信息通知用户的计费的方法和系统。
根据本发明的第一个方面，在基站与每个终端通信并且控制用于在基站与该终端之间用于通信的信道的传送功率的无线通信系统中，对传送功率的大小进行检测并根据该传送功率的大小确定计费率，对于通信的计费最好以通信计费率和保持该通信计费率的时间段为参数进行计算。
根据本发明的第二个方面，在该基站中对传送功率大小进行检测，并根据该传送功率的大小确定通信计费率。该通信计费率被传送到终端。在该终端，在屏幕上显示该通信计费率和/或通过光或振动对该通信计费率的改变进行提醒。
根据本发明的第三个方面，当该基站从终端接收到要改变传送功率的请求后，传送功率的大小被根据该请求而改变，并且通信计费率根据该传送功率的大小而确定。该请求可以根据用户的指示在终端发出。
图1为包括根据本发明一个实施例的计费系统的基站的电路结构的框图；
图2为在根据本发明一个实施例的计费系统中的终端站的电路结构的框图；
图3为表示在根据本发明的通信计费方法的第一实施例中的随时间改变的计费率的一个实例的坐标图；
图4为表示在根据本发明的通信计费方法的第二实施例中的随时间改变的计费率的一个实例的坐标图；
图5为表示根据本发明的计费系统的操作顺序图；
图6为表示根据本发明的终端站在计费信息接收操作的流程图；
图7为表示在根据本发明的终端站中一个用于请求改变传送功率的操作的流程图。
如图1所示，图中示出一个包括根据本发明实施例的计费系统的DS-CDMA无线通信系统的基站。为了简单起见，在此将说明该基站与要被计费的终端站之间通信的情况。
该基站通过天线101从终端站接收无线信号，并且所接收到的无线信号通过T/R交换机102传送到放大器103。该放大器103对信号进行放大并输出到解调器104。该解调器把所接收到的无线信号解调为基带信号，并输出到编码器/解码器(CODEC)105。该CODEC 105用上述的特定代码序列对该基带信号进行解码，以向处理器106输出接收数据R×D(在此为语音数据)。
在传送中，要被传送的数据T×D被COEDC 105用特定的代码序列进行编码，并把该编码信号输出到调制器107，该调制器根据该编码信号调制载波以产生传送无线信号。可变增益功率放大器108把该传送无线信号放大一个增益因子，该增益因子由传送功率控制器109根据从该处理器106输入的传送功率控制信号CPTX进行控制。该经功率调整后的传送无线信号被通过T/R交换器102和天线101传送到移动终端。
该基站中还设置有通信计费确定部分110、计时器111和计费调度存储器112。该通信计费确定部分110和计时器111可以用软件实现并在处理器106中运行。
具体说明如下，通信计费确定部分110接收从处理器106输入的传送功率控制信号CPTX和通信时间TCOMM，并根据该通信时间TCOMM，启动计时器111。该通信计费确定部分110通过监测传送功率控制信号CPTX测得传送功率的大小，并根据该传送功率的大小以及参照计费调度存储器112确定计费。该计费率被作为计费信息CHG(i)输出到处理器106，然后传送到移动终端。另外，该通信计费确定部分110，根据所确定的计费率和计时器111的计时计算费用，换句话说以所确定的传送功率大小和时间TCOMM作为参数计算费用。
如图2所示，一终端站通过天线201接收无线信号，并把所接收无线信号通过T/R交换机202传输到接收器203，然后通过解调器204解调为基带信号。该基带信号被CODEC 205利用特定的代码序列解调为该接收数据R×D(在此为语音数据)，然后把所接收数据R×D输出到微处理器206。
在传送中，要被传送的数据T×D被CODEC205利用特定代码序列进行编码，并且把该编码信号输出到调制器207，该调制器根据该编码信号调制载波以产生传送无线信号。传送器208根据功率控制信号对该传送无线信号进行放大，并通过T/R交换机202和天线201传送到基站。
该微处理器206通过运行存储于只读存储器(未示出)中的控制程序对该终端站的操作进行控制。当从该基站接收到计费信息CHG时，该计费信息CHG被存储于计费信息209中。该计费信息被显示于象液晶显示器(LCD)或发光二极管这样的显示装置210上，另外，如果需要可以启动象发光二极管或振动器这样的报警装置211，这将在下文中具体说明。该微处理器206可以用计时器212对该通信计算总费用。
当所接收信号电平降低时，该微处理器206发出传送功率增加请求并传送到该基站。相反，当所接收电平足够高时该微处理206可以根据用户指示发出传送功率降低请求并传送到该基站。通信计费确定
作为本发明操作的实例，下面将参照图3图4具体说明用于计算通信计费的两种方法。
如图3和4所示，水平轴表示时间，垂直轴表示由传送功率控制器109设定的传送功率PTX，这样，图3和4表示时间与传送功率之间的关系的一个实例。
该通信计费率反映传送功率PTX的大小，图3和4表示下文所列的不同计费调度。
如图3所示，该通信计费是根据传送功率PTX的大小计算的，该传送功率PTX是在传送功率控制器109接收到终端站的请求后，改变传送功率放大器108的增益时确定的。在这种情况中，当通信开始时，初始的传送功率PTX在T0时刻被设P0，该传送功率P0保持于从时刻T0到T1的时间段以及T5到Te的时间段中，如区域301所示。这一时间段由该计时器111获得，并在每次传送功率改变时复位。但是，在时刻T1，该传送功率PTX被设置为大于初始功率P0的功率P2并保持到时刻T2。在时刻T2，该传送功率PTX进一步增加到P4。然后，传送功率PTX在时刻T3降低到P3，然后，在T4时刻降低到P1，最后在时刻T5降低到初始功率P0。这样，传送功率PTX在从时刻T1到T5时刻段中被设置为大于初始功率P0，如阴影区域302所示。
因此，在由阴影区域302所示从T1到T5的时间段中，如上文所述该终端站其它终端站造成影响。相应地，该通信计费确定部分111把与阴影面积302成比例的附加通信计费加到基本计费中。
在这种情况中，在每次传送功率PTX改变时，该对应于传送功率PTX的通信计费率可以被作为计费信息CHG传送。另外，与阴影面积302成比例的总通信计费在通信结束后可被传送到终端站。
如图4所示，该通信计费确定部分110在从T0到Te的时间段中，在等间隔T0、T1、T2、…、T6的时刻检测传送功率PTX的大小，并根据分别检测的传送功率PTX的大小计算通信费用。
假设传送功率PTX在从T0到Te的时间段中按实线401所示改变，与图3所示的变化相同。在这种情况下，通信计费确定部分110在采样时刻T0、T1、T2、…、T6检测传送功率PTX的大小。因此，所检测的传送功率PTX的大小在从T0到T1的时间段中被设为P0，并在T0到T2的时间段中被设为P2。类似地，在从T2到T3的时间段中，所检测的传送功率PTX的大小被设为P4。这样，传送功率PTX被检测并用于在从T0到Te的时间段中计算通信计费，如阴影面积402所示。
在如图4所示的调度中，由于该终端站在从T1到T5的时间段中给其它终端站造成影响，该通信计费反映传送功率PTX的改变，并由阴影面积402确定。在这种情况中，该对应于传送功率PTX的通信计费率可以被作为计费信息CHG在采样时间间隔中传送到终端站。
                 传送功率的改变和计费
如图5所示，在建立基站与终端站之间的信道后(步骤S501)，该基站在T0时刻开始与该终端站进行通信(步骤S502)。在这时，处理器106把传送功率控制信号CPTX输出到传送功率控制器109，使得该传送功率放大器108被设定为初始传送功率P0。与此同时，该通信计费确定部分110确定对应于该初始传送功率P0的通信计费率，并把它作为计费信息CHG(1)输出到处理器106(步骤S503)。该处理器106控制CODEC105把该计费信息CHG(1)传送到终端站。
当从基站接收到计费信息CHG(1)时，该终端站的微处理器206把它存储到计费信息存储器209，并控制显示器210进行显示(步骤S504)。
在该终端站由于某种原因要求增加传送功率的情况下，该基站的处理器106控制传送功率控制器109在时刻T1把传送功率增加到P2(步骤S505)。该通信计费确定部分110根据计费调度把通信计费率从CHG(1)变为CHG(i)，并输出到处理器106(步骤S506)。该处理器106控制CODEC105把计费信息CHG(i)传送到终端站。
当从基站接收到计费信息CHG(i)时，该终端站的微处理器206，把它存储到计费信息存储器209并控制显示装置210进行显示(步骤S507)。与此同时，该微处理器206驱动报警装置211通知用户计费率已增加(步骤S508)。微处理器206可以把新的计费信息CHG(i)与以前的计费信息CHG(1)进行比较，如果不相同就可以驱动报警装置211。
如果因为在传送功率为P2时信号接收的灵敏度仍然较差，该终端站向基站发出进一步增加传送功率的另一个请求时，该基站在如上文所述所述时刻T2把传送功率设为P4。该终端站在屏幕上显示新的通信计费并通过报警装置211以光或声的方式通知用户计费率进一步增加了。
如果在传送功率为P4时，信号接收的灵敏度足够好，在终端站向基站发出降低传送功率的请求的情况下，该基站在时刻T3把传送功率设为P3(步骤S509)。该通信计费确定部分110根据计费调度把通信计费率从CHG(i)变为CHG(j)并输出到处理器106(步骤S510)。该处理器106控制CODEC105把计费信息CHG(j)传送到终端站。
当从基站接收到计费信息CHG(j)时，终端站微处理器206把它存储器到计费信息存储器209并控制显示装置210进行显示(步骤S511)。与此同时，微处理器206驱动报警装置211通知用户计费率降低(步骤S512)。
如上文所述，通信计费的改变被作为计费信息以等时间间隔或在传送功率改变时向终端站报告。在该终端站中，该计费信息被显示并在必要时发出报警。因此，用户可以从该计费信息中知道当前的通信计费率。可以通过扩音器发出声音或通过振动把计费信息通知用户。
另外，用户可以从计费信息中迅速的了解到该终端站的处于任何不利状态。如果由于某种原因该终端站的信息接收的灵敏度变差，从基站发出的传送功率被设定较大这样通信计费增加。相应地，用户可以从这一事实注意到该终端站处于不利状态。
                       终端站
下面参照图6说明本发明的另一个实施例。在该实施例中，该终端站还设置有计费计算功能，该功能可以用软件或一个独立的通信计费处理器实现。
如图6所示，该终端的微处理器206判断是否从基站接收到计费信息CHG(i)(步骤S601)。如果接收到(在步骤S601中为“是”)，则当前计费信息CHG(i)被存储于计费信息存储器209，并从计费信息存储器209中读出以前接收到的计费信息CHG(i-1)(步骤S602)。然后，判断是否当前的计费信息CHG(i)等于以前的计费信息CHG(i-1)(步骤S603)。
当CHG(i)与CHG(i-1)不相等(在步骤S603中为“否”)，微处理器206驱动报警装置211通知用户通信计费改变(步骤S604)，并控制显示装置210在屏幕上显示当前的计费信息CHG(i)(步骤S605)。如果CHG(i)等于CHG(i-1)(在步骤S603为“是”)，只在屏幕上显示当前的计费信息CHG(i)(步骤S605)。对步骤S601-S605重复执行直到通信结束(步骤S606)。
在该通信过程中，微处理器206或通信计费处理器累计从基站接收的计费信息。当通信结束后(在步骤S606中为“是”)，微处理器206或通信计费处理器计算所累计的结果作为总的通信计费CHGT(步骤S607)，并存储于计费信息存储器209(步骤S608)。并在显示装置210上显示(步骤S609)。这样，终端站的用户可以在该通信结束后立即知道对于该通信的总计费。
该计费信息CHG(i)在它每次被接收后存储于计费信息存储器209中。因此，可以容易的知道对以前通信的计费。另外，在把该终端站送去维修时通过从计费信息存储器209中读出以前的计费信息序列可以确定故障发生的时间并确定故障的程度。
另外，也可以在该终端站中设置通信计费比较功能。该通信计费比较功能对某一通信把当前总通信计费与以前的通信计费相比较。因此，用户可以得知当前计费比以前更高的事实。因此，有可能在当前所用的终端站中发生任何故障时自动通知用户。
                      传送功率选择
如图7所示，该终端站中还设置有用户指定的传送功率改变功能。微处理器206判断传送功率改变请求是否由用户通过输入键盘输入(步骤S701)。如果有用户指令输入(在步骤S701中为“是”)。该微处理器206把用户指定传送功率请求传送到基站(步骤S702)。相反，如果用户指令没有输入(在步骤S701中为“否”)，微处理器206执行自动的传送功率控制，这与传统的例子中相同(步骤S703)。
由于用户可以选择通信条件，有可能通过有意的把传送功率设定为较高水平为要求保证信号接收灵敏度更好的信道提供通信服务。其结果是把通信计费设定为比正常的通信计费较高。但是，通过把基站的传送功率设定为较高水平，可以保证在终端站中有更好的信号接收灵敏度，这样可以减少通信服务的错误率。例如，这样就有可能为要求错误率被限制为最小的数据通信提供这样的服务。
相反，也可以考虑通过在进行即使错误率较高也问题不大的通信之前把基站的传送功率设定为一较小的数值以获得通信计费较低的通信服务。
如上文所述，本发明的第一个优点在于，通信计费是根据信道占用的时间段和基站的传送功率的大小来计算的。这解决了传统技术中存在的问题，即对增加噪声的终端站的通信计费与对受该噪声影响的所有其他终端站的通信计费相同的这一不合理的方面。
本发明的第二个优点在于，由基站所获得的计费信息被传送给终端站，并且该计费信息可以提供给该终端站的用户。通过这种安排，用户可以实时地得知关于对该终端站计费的信息。
本发明的第三个优点在于，终端站中带有用于从接收自基站的计费信息计算通信计费的功能。通过这种安排，终端站的用户可以在完成通信后立即得知通信计费。
本发明的第四个优点在于，在终端站中设置有用于存储计费信息的存储器。通过这种安排，用户可以发现当前终端站中的异常情况。另外，在为该终端站的性能不良进行维修时，通过对存储于存储器中的数据进行分析可以得知其故障的严重程度。
本发明的第五个优点在于，在终端站中设置有用于把以前的通信计费与当前的通信计费进行比较并把当前的通信计费比以前的通信计费高的消息通知用户的装置。通过这种安排，可以不需要用户操作而自动地执行在本发明第四个优点中所述的通信计费的比较过程，并从终端站把比较的结果通知用户。
最后，通过结合利用本发明的各种功能有意地把基站的传送功率提高以获得能够保证通信有较高的信号接收灵敏度的通信服务。这会导致所设定的通信计费比通常要高。但是，把传送功率设定为较高水平可以保证在终端站中信号接收的灵敏度，这样就能够提供具有较小错误率的通信服务。

Claims (19)

1．在基站与每个终端通信并控制用于在基站与终端之间通信的传送功率的无线通信系统中，一种用于对终端的通信进行计费的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)检测传送功率的大小；
b)根据该传送功率的大小确定通信计费。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：以通信计费率和该通信计费率所保持的时间段为参数，对该通信计算通信计费。
3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤c)中还包括如下步骤：
检测传送功率改变的时刻；以及
根据通信计费率和该时刻对通信计算通信计费。
4．根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，对传送功率的检测是在相等的时间间隔中进行的。
5．在基站与每个终端通信并控制用于在基站与终端之间通信的传送功率的无线通信系统中，一种用于对终端的通信进行计费的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在基站中，
a)检测传送功率的大小；
b)根据该传送功率的大小确定通信计费；
c)把该通信计费率传送到终端；以及
  在终端中，
d)指示出该通信计费率。
6．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤d)中包括把通信计费率显示于屏幕上的步骤。
7．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤d)中包括把通信计费率改变的消息通过光或振动的方式通知用户的步骤。
8．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤d)中包括如下步骤：
把通信计费率显示于屏幕上；
把通信计费率改变的消息通过光或振动的方式通知用户。
9．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤c)中包括如下步骤：
检测传送功率改变的时刻；以及
在该时刻把通信计费率传送到该终端。
10．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
在步骤a)中，对传送功率的检测是在相等的时间间隔中进行的；
在步骤c)中，通信计费率以相等的时间间隔传送到终端。
11．在基站与每个终端通信并控制用于在基站与终端之间通信的传送功率的无线通信系统中，一种用于对终端的通信进行计费的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在基站中，
a)检测传送功率的大小；
b)根据该传送功率的大小确定通信计费；
c)把该通信计费率传送到终端；以及
  在终端中，
d)以通信计费率和该通信计费率所保持的时间段为参数，对该通信计算通信计费；
e)显示该通信计费。
12．在基站与每个终端通信并控制用于在基站与终端之间通信的传送功率的无线通信系统中，一种用于对终端的通信进行计费的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)从终端接收改变传送功率的请求；
b)根据该请求改变传送功率的大小；以及
c)根据该传送功率的大小确定通信计费率。
13．根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
d)以通信计费率和该通信计费率保持的时间段为参数，对该通信计算通信计费。
14．根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在终端，该请求是根据用户的指令发出的。
15．一种用于在基站与每个终端通信并控制用于在基站与终端之间通信的传送功率的无线通信系统中对终端的通信进行计费的系统，其特征在于，该基站包括：
用于控制传送功率的功率控制器；
用于检测传送功率大小的监测器；以及
用于根据传送功率的大小确定通信计费率的计费确定处理器。
16．根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述计费确定处理器还以通信计费率和该通信计费率保持的时间段为参数对该通信计算通信计费。
17．根据权利要求15所述的系统，其特征在于，该基站把通信计费率传送到该终端，该终端包括：
用于从基站接收通信计费率的接收器；以及
用于指示该通信计费率的指示器。
18．根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述指示器是用于在屏幕上显示所述通信计费率的显示器。
19．根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述指示器是用于通过光和振动的形式对通信计费率的改变进行提醒的报警装置。
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