CN1459170A - 无线通信网络中提供分组话音呼叫业务方法及其网络结构 - Google Patents

无线通信网络中提供分组话音呼叫业务方法及其网络结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种经由基于分组的网络向电路网络终端提供话音呼叫业务和附加业务的方法及其网络结构。在所述网络结构中，一RAN向电路网络终端提供呼叫业务，一中间网关通过进行对于所述电路网络终端的IP登记而使得所述电路网络终端被识别为在基于分组的网络中的一分组网络终端。一接入网关在接收到来自中间网关的请求后提供预定的业务连接，并经由基于分组的网络从电路网络终端向被呼叫方的终端发送话音业务。

Description

无线通信网络中提供分组话音呼叫业务方法及其网络结构
                         发明背景
1.技术领域
本发明一般地涉及一种无线通信网络，特别涉及在IMT-2000系统中通过IP(网际协议)核心网络向支持基于电路的网络的终端提供话音呼叫业务和附加业务的方法以及所述网络的结构。
2.背景技术
IMT-2000(国际移动电信-2000)被公知为未来的同步或异步移动电信系统，它使得单一终端能够基于全球统一标准在全世界使用通信业务，所述全球统一标准用于在不同国家使用的不同移动电信系统(即遗留系统)。IMT-2000的特征在于以单一终端与多个业务连接。例如，用户可以在通过因特网/内联网访问影象、交流多媒体邮件和同时发送多个数据文件的同时参加视频会议。IMT-2000也提供了全球漫游、无线视频业务、远程视频会议和双向娱乐。
具体而言，同步IMT-2000制订了关于无线接入网络(RAN)匹配、核心网络的结构、无线分组数据联网和终端的详细标准。此IMT-2000系统一般采用一种全IP(网际协议)核心网络结构来从基于分组的网络向可以指配一个IP地址的一个终端提供基于分组的话音和数据呼叫业务。因此，需要构建一个独立的核心网络来向一般的基于电路的终端提供话音呼叫业务。
图1是一种一般的同步IMT-2000全IP核心网络的原理图。实线表示话音业务和数据业务流，虚线表示控制信号流。
参见图1，本领域公知的RAN110包括多个BTS(基站收发信机子系统)112、多个BSC(基站控制器)114和一个MM(移动性管理器)116。RAN110可以将无线信道连接到支持基于电路的网络的一个终端15(以下称为电路网络终端)以及支持基于分组的网络的一个终端10(以下称为分组网络终端)。
分组网络终端10在一个SCM(会话控制管理器)150和一个HA(归属代理)180注册一个移动IP地址并在SCM150的控制下连接到另一个用户网络。当分组网络终端10请求分组呼叫业务的时候，一个AG(接入网关)140查看诸如媒体网关(MG)170的与另一方的分组网络终端连接的网关，然后启动一个对话。然后，AG140通过IP通信来与MG170交换业务分组。
包括一个分组网络和一个分组网络终端的上述的同步IMT-2000全IP核心网络提供VoIP(基于IP的话音传输)和IP数据业务。
同时，在电路网络MS域130的控制下，电路网络终端15与另一个用户系统连接。电路网络MS域130包括：一个MSC(移动交换中心)服务器132，用于将呼叫连接到多个电路网络终端和利用用户信息控制呼叫的连接；一个HLR(归属位置登记器)134，用于向MSC服务器132提供所述用户信息。MSC服务器132经由诸如一般的MSC的IS-41接口访问HLR134的用户数据库，但是仅仅处理用于通过RAN110将电路网络终端15连接到另一个用户系统而没有交换业务的控制信令。
下面详细说明传统的与电路网络终端的话音呼叫连接。
当电路网络终端15经由RAN110向MSC服务器132请求呼叫建立的时候，MSC服务器132通过经由IS-41接口与HLR134通信而进行包括用户授权的公知的操作，并指令RAN110的BTS112向电路网络终端15指配一个无线通信信道。然后，MSC服务器132检查一个被呼叫的终端并请求诸如MG170的连接到被呼叫的终端的网关与RAN110通信。MG170建立与RAN的直接的呼叫连接路径。电路网络终端15在所建立的呼叫路径中与被呼叫的终端进行话音呼叫。
用于同步IMT-2000系统的上述基本网络模式利用一个独立的网络装置，即一个电路网络终端支持器向一个电路网络终端仅仅提供传统的基于MSC的话音呼叫业务，而不是通过IP通信向电路网络终端提供话音呼叫业务。即，同步IMT-2000全IP网络模式不包括用于现有的基于IS-41电路的终端的IP业务特性。
在这种情况下，整个网络必须包括两个核心网络(基于分组的网络和基于电路的网络)来支持两种不同的业务，因此导致了很多的网络开销。而且，所述网络不能提供覆盖新的IP用户和现有的遗留用户的一种集成的业务。这意味着不同的呼叫业务，例如一个交互呼叫业务不能经由IP网络被提供给电路网络终端。而且，要求MSC服务器进行授权、指配无线通信信道和随后建立在RAN和MG之间的呼叫连接路径，以便向电路网络终端提供话音呼叫业务。结果，产生了呼叫连接延迟。
                         发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种通过在基于电路的网络和基于分组的网络之间插入一个网关网络装置而支持通过在基于分组的数据核心网络上的IP通信的对电路网络终端的话音呼叫业务的方法。
本发明的另一个目的在于提供一种网络结构，用于通过在基于电路的网络和基于分组的网络之间插入一个网关网络装置而支持通过在基于分组的数据核心网络上的IP通信的对电路网络终端的话音呼叫业务。
本发明的又一个目的在于提供一种支持在一个全IP网络中在数据核心网络上的对电路网络终端的VoIP业务和附加IP业务的方法。
本发明的又一个目的在于提供一种用于支持在一个全IP网络中在数据核心网络上的对电路网络终端的VoIP业务和附加IP业务的网络结构。
本发明的上述和其他目的的实现是通过提供用于在基于电路的网络向支持无线通信的电路网络终端提供在基于分组的网络的分组话音呼叫的一种方法和一种网络结构来实现的。
按照本发明的一个方面，在网络结构中，一RAN向一电路网络终端提供呼叫业务。一中间网关经由基于电路的网络的预定的信令接口与所述RAN连接。所述中间网关进行位置登记、授权和移动性管理以向所述电路网络终端提供一分组话音呼叫业务，并通过进行对于所述电路网络终端的IP登记而使得所述电路网络终端被识别为在基于分组的网络中的一分组网络终端。一接入网关经由预定的信令接口与中间网关连接，并在来自中间网关的请求下提供预定的业务连接。所述接入网关也连接到RAN，并经由基于分组的网络从电路网络终端向另一方的装置发送话音业务。
按照本发明的另一个方面，在一种用于在基于电路的网络向支持无线通信的电路网络提供在基于分组的网络的分组话音呼叫的登记方法中，经由基于电路的网络接口通过一RAN从电路网络终端接收登记请求。电路网络终端的用户信息被更新，并且电路网络终端的位置被登记。向基于分组的网络请求电路网络终端的IP登记。在接收到来自基于分组的网络的登记结果后，登记结果被经由RAN发送到电路网络终端。
按照本发明的又一个方面，在一种用于在基于电路的网络向支持无线通信的电路网络提供在基于分组的网络的分组话音呼叫的呼叫发生方法中，一中间网关通过一RAN经由一基于电路的网络接口从电路网络终端接收分组话音呼叫开始请求，并向一接入网关发送对于电路网络终端产生的IP协议信息。所述接入网关利用IP协议信息将所述电路网络终端与基于分组的网络连接，并向电路网络终端提供分组话音呼叫业务。
按照本发明的又一个方面，在一种用于在基于电路的网络向支持无线通信的电路网络提供在基于分组的网络的分组话音呼叫的呼叫终止方法中，基于分组的网络向一中间网关请求在电路网络终端的呼叫终止。所述中间网关通过一RAN经由一基于电路的网络接口寻呼所述电路网络终端，并在接收到对于寻呼的响应后向一个接入网关发送对于电路网络终端产生的IP协议信息。然后，所述接入网关利用IP协议信息将所述电路网络终端与基于分组的网络连接，并向电路网络终端提供分组话音呼叫业务。
                           附图说明
通过下面参照附图详细说明，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是一种一般的同步IMT-2000全IP核心网络的原理图；
图2是按照本发明的包括中间网关的同步IMT-2000全IP核心网络的原理图；
图3图解了按照本发明用于向电路网络终端提供话音分组业务的网络结构；
图4是按照本发明的图3所示的中间网关的方框图；
图5是按照本发明的图4所示的分组网络支持器的方框图；
图6是按照本发明的图3所示的AG(接入网关)的方框图；
图7是按照本发明的图6所示的IP载体(bearer)的方框图；
图8是示出按照本发明的在电路网络终端中的分组话音呼叫开始的信号流的图；
图9是示出按照本发明的在电路网络终端中的分组话音呼叫终止的信号流的图。
                  优选实施例的详细说明
以下，参照附图来详细说明本发明的一个优选实施例。在下面的说明中，不再详细说明公知的功能和结构，因为它们将以不必要的细节混淆本发明。
图2是按照本发明的包括中间网关的一个全IP核心网络的方框图。在此可以注意到，实线表示话音和数据通信的流动，虚线表示控制信号的流动。在下面的说明中，可以连接到一般的基于电路的网络的终端被称为电路网络终端，可以连接到基于分组的网络的终端被称为分组网络终端。例如，电路网络终端可以是支持第一或第二代CDMA通信的遗留终端，分组网络终端可以是能够进行TCP/IP(传输控制协议/网际协议)的分组通信的、被指配了移动IP地址的IP终端。另外，分组网络终端可以能够进行UDP(用户数据报协议)的分组通信。
参见图2，按照本发明的全IP核心网络包括一中间网关230，用于除了基本的全IP核心网络结构的多个网络装置之外的电路网络终端15的信令。所述多个网络装置是：一HA290，用于向分组网络终端和电路网络终端指配移动IP地址；一AG250，用于将RAN210与分组网络连接；一SCM260，用于VoIP业务；一MG280，用于连接到PSTN(公用交换电话网)或另一个网络；至少一个AAA(授权、授权与计费计算)服务器(未示出)；一DNS(域名服务器)(未示出)，用于管理IP地址和对应于IP地址的域名。RAN210包括：一BTS212，用于接入无线信道；一BSC214；一MM216，用于在RAN210中登记终端的位置。BSC214包括：一BAN(BSC ATM节点)，与BTS212连接；一ATP(空中终止处理器(Air Termination Processor))，用于将业务相关的信号连接到AG250。
图3图解了按照本发明用于向电路网络终端提供话音分组业务的网络的结构。
参见图3，中间网关230将IS-41接口信号转换或翻译成IP信号，并为电路网络终端以及其他相邻的网络装置提供话音呼叫业务。中间网关230的主要功能如图4所示。在图4中，中间网关230被在大方面划分为电路网络支持器232和分组网络支持器234。分组网络支持器234的主要功能如图5所详细示出。
参见图4，电路网络支持器232支持：一IOS-A1接口，用于与RAN210交互；一IS-41接口，用于与IS-41网络的HLR交互；移动性管理，用于通过电路网络进行寻呼、切换和位置登记。特别对于IOS A1接口，一SS7(7号信令系统)或ATM(异步传输模式)被用于与基于电路的BSC连接，或一IP接口被用于适用于全IP网络结构。
参见图5，分组网络支持器234支持用于连接SCM260的SIP(会话启动协议)、IP和用于连接AG250的MGCP(媒体网关控制协议)。由于AG250和中间网关230起MG和一个MG控制功能块(MGCF)的作用，在分组网络支持器234和AG250之间的接口与在MG和MGCF之间的MGCP接口基本相同。
电路网络支持器232经由IOS A1接口获取关于用户简档(profile)、业务简档和业务质量级别的信息，并向分组网络支持器234提供信息。BSC214通过呼叫开始请求消息CM业务请求完成L3信息(CM Service RequestComplete L3 info)向中间网关230发送用户简档、业务简档和业务质量级别的信息。用户简档是电路网络终端的唯一识别信息，包括MIN(移动台识别号)、IMSI(国际移动台标识)、ESN(电子序号)、优先级号和用户URL(统一资源定位)。业务简档包括被呼叫方号码、附加业务信息和业务选项。业务质量级别信息用来将业务质量保持在用户请求的水平上，并包括例如用户请求的资源，即带宽(bps)。分组网络支持器234将用户简档、业务简档和业务质量级别的信息转换为用于SIP登记、指配和呼叫建立的信号，并控制电路网络终端来作为在一个IP域中的分组网络终端。
图6是图解按照本发明的AG250的主功能的图。参见图6，AG250另外包括一个按照本发明的IP载体252以及以与传统的AG中相同的方式操作的一个部件254。部件254经由一个R-P接口(无线-分组接口)连接到RAN210，并为IP分组数据业务起作用。
在AG250中的IP载体252经由与R-P接口类似配置的一个载体接口连接到RAN210。IP载体252的主要功能详细图解在图7中。参见图7，IP载体252支持用于与中间网关230的分组网络支持器234和SCM260接口的H.248，并支持IP和UDP(用户数据报协议)/TCP(传输控制协议)以在通过分组网络初始化一个对话后传输业务分组。IP载体252与分组网络支持器234和SCM260一起支持对于Ip分组话音呼叫的信令，并另外支持RTP(实时传送协议)以通过终止IP分组而作为IP话音通信的终点。因此，IP业务被连接到在电路网络中的业务信道。
以下，将说明用于利用上述的网络装置来向电路网络终端提供分组话音呼叫的过程。
为了接收分组话音呼叫业务，电路网络终端应当通过中间网关在电路网络中登记它的位置和在分组网络中登记IP地址。
对于位置登记，当电路网络终端向RAN发送登记消息的时候，RAN响应于此登记消息而向中间网关发送位置更新消息。中间网关查看是否VLR(访问者位置登记器)具有电路网络终端的用户信息，并且如果肯定则中间网关通知RAN允许位置更新。
除非VLR具有用户信息，中间网关向HLR发送一个授权请求消息以获取用户信息。HLR响应于所述授权请求消息而更新它的用户数据库，并向中间网关发送用户信息，以便VLR的数据库可以被更新。如果电路网络终端已经被登记，则HLR向一个已经登记的中间网关发送包括用户信息的响应。
在完成位置登记之后，开始IP登记。
从HLR接收到用户信息的中间网关向SCM发送包括电路网络终端的用户URL的SIP登记消息，以因此请求IP登记。用户URL被包括在用户简档中。中间网关将URL表示为MS-ID以请求SIP登记，MS-IS可以表示为MSID@serviceproviderdomainname.co.kr。SCM向AAA服务器发送授权请求消息，并接收来自AAA服务器的向应。如果接收登记请求的SCM不是一个电路网络终端的归属SCM，则SCM通知归属SCM它不是以便归属SCM可以进行SIP登记。SCM向电路网络终端指配一个移动IP地址，并与电路网络终端的位置相关地存储移动IP地址(即中间网关)。
如果SCM通知中间网关完成了IP地址的登记，则中间网关通知RAN成功的位置登记。然后，RAN向电路网络终端发送登记接收指令消息，通知位置登记成功。
在所有的这些登记过程结束后，中间网关负责在链路层的电路网络终端的移动性管理，SCM负责在IP层的电路网络终端的移动性管理。因此，电路网络终端被识别为在分组网络上的分组网络终端。
在位置登记和IP登记之后，电路网络终端可以在呼叫开始和呼叫结束的时候接收分组呼叫业务。
图8是图解按照本发明的在电路网络终端中的分组话音呼叫开始的过程的信号流。
参见图3至8，在位置登记和IP登记之后，电路网络终端按照电路网络的公知的无线接口标准(如IS-2000)向RAN发送发生消息，以便开始一个话音呼叫。RAN经由IOS A1接口向中间网关发送一个CM业务请求消息。然后中间网关通过向RAN发送一个指配请求消息而允许指配一个无线信道，同时通过向SCM发送SIP邀请消息而请求会话连接。
SCM向DNS(域名服务器)请求翻译一个被呼叫终端的IP地址，并接收来自DNS的响应。然后，SCM通过一个邀请消息向被呼叫终端请求会话连接。在经由SCM从被呼叫终端接收到SIP尝试消息后，中间网关通过一个基于H.248的会话建立消息向AG请求对于电路网络终端的IP通信。所述建立消息包括对应于呼叫开始的电路网络终端而产生的IP协议信息。更具体地说明，因为电路网络终端不能承受处理IP来用于IP通信，因此中间网关在接收到呼叫开始请求后利用指配给电路网络终端的IP地址产生相应的IP协议信息，并且在接收到来自电路网络终端的分组呼叫请求后，中间网关将它发送到AG。AG使得电路网络终端被基于所接收的IP协议信息而识别为在分组网络上的分组网络终端。
从中间网关接收建立消息的AG通过经由本地AAA服务器和归属AAA服务器以IP通信的公知过程与被呼叫终端交换消息而执行对于电路网络终端的授权过程，并准备资源用于在呼叫终端和被呼叫终端之间的通信。然后AG通过发送一个基于MGCP的响应消息而通告中间网关它准备好IP通信。
同时，SCM在向中间网关发送SIP尝试消息之后通过一个SIP会话进程消息而向AG请求IP话音呼叫建立。然后，AG向RAN发送对于呼叫建立的建立请求消息，并响应于建立请求消息而从RAN接收一个建立请求确认(Ack)消息。RAN被置于这样的状态，即无线业务信道被通过无线网络以公知的过程指配到电路网络终端，完成了业务连接并且向中间网关发送了指配完成消息。结果，电路网络终端可以经由AG通过IP通信与被呼叫终端进行话音呼叫。
在话音呼叫期间，电路网络终端仅仅处理物理层即无线层的协议，而AG处理更高层，即链路层和网络层的协议。因此，电路网络终端可以通过分组网络将一个话音呼叫连接到被呼叫终端。在此假定被呼叫终端是具有IP地址的分组网络终端，但是上述的过程显然也适用于MG，即使被呼叫终端是一个一般的PSTN终端。
图9是图解按照本发明的在电路网络终端中的分组话音呼叫终止过程的信号流。下面的说明是基于电路网络终端已经完成了它的位置登记和IP登记。
参见图3到7和图9，当PSTN终端向PSTN请求呼叫开始以向电路网络终端连接一个呼叫的时候，PSTN向AG发送一个IAM(初始地址消息)用于呼叫开始。MG通过向SCM发送一个SIP邀请消息而向被呼叫终端或代理(如MG)，即电路网络终端的通信代理，请求会话连接。然后，SCM通过向归属AAA服务器发送一个位置查询消息而查询在分组网络中的电路网络终端的位置(即业务代理的位置)，并接收对于位置查询消息的响应消息。在分组网络上的电路网络终端的位置是中间网关，其中登记了电路网络终端的IP地址。
接收响应消息的SCM通过一个SIP邀请消息向一个对应的中间网关请求会话连接。中间网关向RAN发送建立消息，并响应于建立消息而接收寻呼请求消息。然后，中间网关通过一个寻呼消息向RAN请求寻呼。中间网关寻呼电路网络终端并通过经由IOS A1接口和IS-2000无线接口与RAN和电路网络终端交换消息而向电路网络终端指配一个无线业务信道用于话音呼叫。
如果电路网络应答寻呼并且从RAN接收到连接消息，则中间网关通过一个SIP进程消息通告SCM所述连接。另外，在指配一个信道和向中间网关发送一个指配完成消息之后，RAN向AG发送建立请求消息，并响应于建立请求消息而从AG接收建立请求确认消息。然后，中间网关通过一个基于MGCP的建立消息向AG发送对于电路网络终端的预先产生的IP协议信息。AG利用包括在IP协议信息中的IP地址通过分组网络进行授权，并向中间网关发送OK消息。
在上述过程中在电路网络终端中呼叫终止的时候，AG通过ATP将话音呼叫路径与电路网络终端连接并将另一条话音呼叫路径与PSTN连接，因此完成了对于话音呼叫的准备。结果，电路网络终端可以经由AG通过IP通信而与呼叫终端进行话音呼叫。象在呼叫开始过程中那样，在话音呼叫期间，电路网络终端仅仅处理物理层，即无线层的协议，而AG处理更高层即链路层和网络层的协议。
按照本发明，IP业务可以通过引入IS-41IP网关网络装置被提供给传统的遗留终端。因此，诸如各种交互式呼叫的包括单呼和群呼的附加业务可以通过一个IP网络被提供。而且，按照本发明的单一核心网络结构显示出高利用率、降低了网络开销和便利了向基于电路的网络引入全IP网络业务和将同步或异步IMT网络集成到IP网络。
虽然已经针对特定的优选实施例示出和说明了本发明，本领域的技术人员可以明白，在不脱离所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种用于在基于电路的网络向支持无线通信的电路网络终端提供在基于分组的网络的分组话音呼叫的网络结构，包括：
一无线接入网络(RAN)，用于向电路网络终端提供呼叫业务；
一中间网关，经由基于电路的网络的预定的信令接口与所述RAN连接，用于进行位置登记、授权和移动性管理，以向所述电路网络终端提供一分组话音呼叫业务，并通过进行对于所述电路网络终端的IP登记而使得所述电路网络终端被识别为在基于分组的网络中的一分组网络终端；
一接入网关，经由预定的信令接口与中间网关连接，用于在来自中间网关的请求下提供预定的业务连接，所述接入网关也连接到RAN，用于经由基于分组的网络从电路网络终端向被呼叫方的终端发送话音业务。
2.如权利要求1所述的网络结构，其特征在于所述中间网关包括：
一电路网络支持器，用于经由预定的信令接口从所述RAN接收关于电路网络终端的用户简档、业务简档和业务质量级别的信息；
分组网络支持器，用于将从所述电路网络支持器接收的所述用户简档、业务简档和业务质量级别的信息转换为用于SIP(会话启动协议)登记、指配和呼叫建立处理的信号，并向所述基于分组的网络发送所转换的信号。
3.如权利要求2所述的网络结构，其特征在于，所述电路网络支持器支持IOS A1接口以连接到所述RAN和支持IS-41接口以连接到归属位置登记器(HLR)，并管理所述电路网络终端的移动性。
4.如权利要求3所述的网络结构，其特征在于，所述IOS A1接口式SS7接口或ATM接口之一。
5.如权利要求2所述的网络结构，其特征在于，所述分组网络支持器通过所述基于分组的网络对所述电路网络终端进行授权和收费。
6.如权利要求1所述的网络结构，其特征在于所述接入网关终止来自基于分组的网络的业务分组，并将被终止的业务分组与在无线通信信道上的电路网络连接。
7.如权利要求1所述的网络结构，还包括一个会话控制管理器，它经由预定的信令接口连接到所述中间网关，用于在接收到来自所述中间网关的请求后控制对于所述电路网络终端的分组话音呼叫业务的会话连接。
8.一种用于在基于电路的网络向支持无线通信的电路网络提供在基于分组的网络的分组话音呼叫的登记方法，包括步骤：
经由基于电路的网络接口通过一无线接入网络(RAN)从所述电路网络终端接收登记请求；
响应于所述登记请求，更新所述电路网络终端的用户信息，并且登记电路网络终端的位置；
向基于分组的网络请求所述电路网络终端的IP登记；
在接收到来自基于分组的网络的登记结果后，经由所述RAN向所述电路网络终端发送登记结果。
9.一种用于在基于电路的网络向支持无线通信的电路网络提供在基于分组的网络的分组话音呼叫的呼叫发生方法，包括步骤：
在一个中间网关经由一基于电路的网络接口通过一无线接入网络(RAN)从所述电路网络终端接收分组话音呼叫开始请求；
从所述中间网关向一接入网关发送对于所述电路网络终端产生的IP协议信息；
所述接入网关利用IP协议信息将所述电路网络终端与所述基于分组的网络连接，并向所述电路网络终端提供所述分组话音呼叫业务。
10.一种用于通过基于电路的网络向支持无线通信的电路网络提供经由基于分组的网络的分组话音呼叫的呼叫终止方法，包括步骤：
所述基于分组的网络向一中间网关请求在所述电路网络终端的呼叫终止；
所述中间网关经由一基于电路的网络接口通过一无线接入网络(RAN)寻呼所述电路网络终端；
在接收到对于所述寻呼的响应后，从所述中间网关向一个接入网关发送对于电路网络终端产生的IP协议信息；
所述接入网关利用IP协议信息将所述电路网络终端与基于分组的网络连接，并向所述电路网络终端提供所述分组话音呼叫业务。
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