CN1798107A - 在无线通信中识别数据和/或控制分组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线通信的方法。所述方法包括基于所述分组的至少一种特性，确定分组包括话音有效负荷还是控制信息。

Description

在无线通信中识别数据和/或控制分组

技术领域

本发明通常涉及通信系统，尤其涉及无线通信系统。

背景技术

传统无线通信系统包括一个或多个基站，所述基站也可称作接入点、节点B或接入网，其用于提供对于一个或多个移动单元的无线连接，所述移动单元也可使用诸如用户设备、订户设备和接入终端的术语相称。示例移动单元包括蜂窝电话、个人数据助理、智能电话、文本消息设备、膝上/笔记本计算机、台式计算机等。每个基站都可提供对于一个或多个移动单元的无线连接，例如与所述基站相关的地理区或小区内的移动单元。例如，根据通用移动电信系统(UMTS)协议，基站可提供对于位于小区内的移动单元的无线连接。抑或，根据CDMA协议、IEEE 802.11协议、IEEE 802.16协议、IEEE 802.20协议、蓝牙协议和或其它协议，所述基站可提供对于位于所述小区内的移动单元的无线连接。

在操作中，每个移动单元都维持与一个或多个基站的无线通信链路或引线。所述无线通信链路包括一个或多个用于传送数据和控制信息的上行链路和/或下行链路信道。常规上，使用电路交换无线电承载，经由所述无线通信链路传送话音业务，从而在所述移动单元与所述基站和/或无线电接入网之间存在持久连接。然而，提高稀有无线电资源使用效率的方法正在高级语音编码方案中得到实施，例如自适应多码率(AMR)技术。用于定义所述上行链路和/或下行链路信道的信道化码是无线电信系统的最具限制性资源。例如，在UMTS系统中，信道化码可能是扩展因子为128的沃尔什码，在这种情况下，一个小区内的单个基站最多可支持128个同时连接。此外，在实际系统中，同时连接的数量通常会由于干扰限度、软切换开销而减少。

网际网络语音协议(VoIP)系统使用诸如互联网的分组交换网传送数据和/或控制信息。在VoIP系统中，语音数据帧被嵌入到互联网协议数据帧。两种不同类型的分组通常被传送：携带话音有效负荷的实时协议(RTP)分组和携带诸如同步信息、用于多方之间会议电话的信息等的控制信息的实时控制协议(RTCP)分组。尽管所述RTP分组和RTCP分组可能被在互联网协议级上多路传输，但所述两种类型分组的服务质量要求是不同的。所述RTP分组经历相对严格的延迟约束(即它们不容延迟)，但它们相对容许损失。相反，所述RTCP分组容忍延迟，但对于损失相当敏感。此外，所述RTP分组通常被频繁和/或周期性传送，并具有可预计大小，而所述RTCP分组可能被偶尔和/或零星发送，但其具有更大和/或可变大小。

第三代合作伙伴项目(3GPP)已尝试定义这样一种机制，其可用于区分RTP与RTCP分组流，从而可考虑到两种分组流的不同特性，将所述两种分组流指配给不同无线电承载。具体而言，可使用无线电链路控制(RLC)协议层的不同操作模式：非确认模式(UM)RLC可用于RTP流，而确认模式(AM)RLC可用于RTCP流，所述非确认模式(UM)以提高残余分组损失率为代价提供低延迟抖动，而确认模式(AM)RLC以较高的延迟抖动为代价提供较低的残余分组损失率。然而，尚未提出用于区分所述两种分组流的可接受技术。两种已提出的用于区分RTP和RTCP分组流的机制——彻底删除RTCP分组，以及使用用户数据报协议(UDP)端口号或分组类型标题字段来区分所述流——被认为不可靠，并已被3GPP拒绝。

发明内容

本发明旨在解决以上问题的一个或更多影响。以下是本发明的简要描述，以提供对于本发明一些方面的基本理解。此概述并非本发明的穷举。并非旨在指明本发明的关键或基本要素，或是描绘本发明范围。其唯一目的是以简化方式描述一些概念，作为以下具体实施方式的序言。

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于无线通信的方法。所述方法包括基于分组的至少一个特性，确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。

附图说明

为了更好理解本发明，以下结合附图并参照具体实施方式，在附图中，相同附图标记识别相同单元，在附图中：

图1示出了根据本发明的通信系统的一个示例实施例；

图2概念性示出了根据本发明的协议栈的一个示例实施例；

图3概念性示出了根据本发明的一种用于路由数据分组的方法的一个示例实施例；以及

图4概念性示出了根据本发明的一种用于使包括话音有效负荷或控制信息的分组与所述分组的特性相关的方法的一个示例实施例。

尽管可对本发明做出各种改变和修改，但在附图中借助实例仅示出其特定实施例，并在本文进行详细描述。然而，应当理解的是，此处具体实施例的描述并非旨在将本发明限制为所公开的特殊形式，而是相反，旨在涵盖所有属于如所附权利要求书所定义的本发明精神和范围内的改变、等价和备选。

具体实施方式

以下将描述本发明的示例性实施例。为清晰起见，在此技术规范内并未描述实际实施的所有特点。当然，应当理解的是，在任何所述实际实施例的研发中，应当做出大量特定于实施方式的判定，以实现研发者的具体目标，例如符合于系统相关和业务相关的约束，这依每种实施方式而变。此外，应当理解的是，这种研发努力可能是复杂而且耗时的，但对于受益于本公开的本领域技术人员而言，这仅是一个例行程序。

根据对于计算机内存中数据比特的操作的软件、或算法和符号表示，说明本发明各部分和对应详细描述。所述描述和表达可使本领域技术人员将其工作实质有效传达给本领域其他技术人员。作为此处所使用的术语，同其广泛应用一样，算法被认为是导出期望结果的自相一致的步骤顺序。所述步骤需要对物理量的物理操作。通常，尽管并非必需，这些量采取能够被存储、传送、组合、比较和其他操作的光、电或磁信号的形式。为通用起见，有时将这些信号称作位、值、单元、符号、字符、项、数字等是便捷的。

然而，应当注意的是，所有这些和类似术语都与对应物理量相关，仅是应用于这些量的便捷符号。除非特别说明，或从论述中显而易见，诸如“处理”或“运算”或“计算”或“确定”或“显示”等术语是指计算机系统或类似电子运算设备的行为和过程，其将计算机系统寄存器或内存中的以物理、电子量表示的数据操作并转换成，计算机系统寄存器或内存或其它此类信息存储、传输或显示设备内的其他类似地以物理量表表示的数据。

此外，应当注意的是，通常在某种程序存储媒体形式上编码，或通过某种类型的传输媒体实施本发明的软件实施方面。所述程序存储媒体可能是磁的(例如，软盘或硬驱动)或光的(例如，只读压缩光盘，或“CD ROM”)，也可能是只读或随机存取的。类似地，所述传输媒体可能是双绞线、同轴电缆、光纤、或本领域已知的其它一些适当的传输媒体。本发明并不受限于任何特定实施的上述方面。

以下将参照附图来描述本发明。在附图中示意性描述了各种结构、系统和设备，仅是以说明为目的，以便不会由于本领域技术人员众所周知的细节而混淆本发明。然而，附图用于描述和解释本发明的说明性实例。本文所使用的单词和词组应当被理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些单词和词组的理解和解释相一致的含义。本文所使用的术语或词组并无特殊含义，换言之，本领域技术人员通常习惯理解的含义的定义都与术语或词组用法相一致。如果意在使用具有特殊含义的术语或词组，换言之，具有本领域技术人员理解之外的其他含义的术语或词组，这种特殊含义会以定义方式清楚规范地说明，直接明确地给出术语或词组的特殊含义。

参照图1，其示出了通信系统100的一个示例实施例。在所述示例实施例中，所述通信系统100包括通信耦合到网络控制器110的网络105。尽管图1示出了单个网络控制器110，但受益于本公开的本领域技术人员应当理解的是，任何数量的网络控制器110都可通信耦合至网络105。在所示实施例中，所述通信系统100根据通用移动电信系统(UMTS)协议操作。相应地，所述网络105可能还被称为核心网105，所述网络控制器110可能是无线电网络控制器(RNC)110。然而，本领域技术人员应当理解的是，本发明并非仅限于根据所述UMTS协议操作的通信系统100。在备选实施例中，所述通信系统100可能会根据诸如全球移动通信系统(GSM)协议、码分多址(CDMA或CDMA 2000)协议、3G1X-EVDO协议、基于一个或多个IEEE 802标准的协议、蓝牙协议等的协议操作。此外，在备选实施例中，所述网络105和/或所述网络控制器110可能包括根据一个或多个有线通信系统操作的有线连接。

所述网络控制器110通信耦合到基站115。然而，受益于本公开的本领域技术人员应当理解的是，所述网络控制器110可能耦合到任何数量的基站115。所述网络105、基站控制器110和/或基站115根据一个或多个如上所述的无线通信协议提供无线连接。在根据所述UMTS协议操作的实施例中，所述网络105、所述网络控制器110和一个或多个基站115可能共同被称为UMTS陆地无线电接入网(UTRAN)。在多个备选实施例中，所述UTRAN可能还包括所述网络105、网络控制器110和/或所述基站115之间的一个或多个接口。

所述通信系统100包括一个或多个移动单元120(1-3)。为清晰起见，当所述移动单元120(1-3)被单独或以子集提到时将使用索引，但是当所述移动单元120被共同提出时索引(1-3)将被省略。同样惯例可能被应用到以下提到的单元中。示例移动单元120包括移动电话120(1)、个人数据助理120(2)、智能电话(未示出)、文本消息设备(未示出)、膝上计算机120(3)、台式计算机(未示出)等等，但并不仅限于此。为清晰起见，图1仅示出了三个移动单元120。然而，受益于本公开的本领域技术人员应当理解的是，所述通信系统100可能包括任何数量的任何类型的移动单元120。

所述移动单元120可能形成与所述基站115的一个或多个无线通信链路125，所述基站115可经由所述网络控制器110提供对于网络105的接入。在示例实施例中，所述无线通信链路125可能包括一个或多个上行链路和一个或多个下行链路。所述无线通信链路125可能还包括一个或多个可能与一个或多个无线电承载相关的信道。可能会根据不同的服务质量(QoS)准则处理与所述无线电承载相关的分组流。例如，一个无线电承载可能使用以非确认模式(UM)操作的无线电链路控制(RLC)协议层，以增大残余分组损失率为代价提供低延迟抖动。又如，另一无线电承载可能使用以确认模式(AM)操作的RLC协议层，以较高延迟抖动为代价提供较低残余损失率。

经由所述无线通信链路125在所述基站115与所述移动单元120之间传送的分组可能具有不同特性，所以应当与不同的服务质量准则相关。例如，包括话音有效负荷的分组，例如实时传送协议(RTP)分组可能经历相对严格的延迟约束(即它们是不容延迟的)，但它们相对容许损失。又如，与包括话音有效负荷的分组相比，包括控制信息的分组，例如实时传送控制协议(RTCP)分组可能相对容忍延迟，但对于损失相对敏感。相应地，所述无线通信系统100中的一部分可确定将经由一个所述无线通信链路125传送的分组包括话音有效负荷还是控制信息。在一个实施例中，所述分组的一个或多个特性，例如分组大小和/或相关用户数据报协议(UDP)端口号可用于确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。然后，基于以下将详细描述的确定，所述分组可被路由(或映射)至所选择的无线电承载。

图2概念性示出了协议栈200的一个示例实施例。在所示实施例中，所述协议栈200包括编码器/解码器(编解码器)201、实时传送协议(RTP)/实时传送控制协议(RTCP)层205、用户数据报协议(UDP)层210、互联网协议(IP)层215、分组数据会聚协议(PDCP)层225和无线电链路控制(RLC)协议层230。在备选实施例中，所述RTP/RTCP层205可能被实施为另一协议层、应用、或变码实体的一部分，而非独立层。本领域技术人员了解所述各层201、205、210、215、225、230的操作和/或实施，为清晰起见，此处将仅描述与本发明相关的层201、205、210、215、225、230的操作和/或实施部分。此外，受益于本公开的本领域技术人员应当理解的是，所述协议栈200仅是可在UMTS通信系统内使用的一个示例栈。然而，在备选实施例中，可使用其它协议栈和/或其它通信协议。

所述编解码器201可能将信息提供给RTP/RTCP层205。在一个实施例中，所述编解码器201所提供的信息可能包括已编码话音或其它声信息。例如，所述编解码器201可能是根据增强型多速率(AMR)方案编码话音信息的话音编码器/解码器。所述RTP/RTCP层205可能会将已编码信息封装为RTP分组，并借助RTCP分组增加控制信息。可通过使用UDP层210和IP层215来传送RTP和RTCP分组。所述编解码器201所形成的分组大小取决于编码方案，以及所述分组包括话音信息还是静默信息。例如，在所述话音编码/解码方案尚未改变的期间内，所述AMR方案为与话音相关的信息生成两种不同大小的分组。含有AMR话音有效负荷的分组包括具有所选择字节数和60字节RTP/UDP/IPv6标题的话音帧。含有指示静默时期的信息的分组包括具有所选择字节数和60字节RTP/UDP/IPv6标题的AMD SID(静默帧)有效负荷。表1列出了不同AMR编码/解码率的RTP有效负荷大小(以比特为单位)。在一个实施例中，含有AMD SID(静默帧)有效负荷的分组的大小取决于ARM编码/解码率。

帧类型	帧内容	类别A	类别B	类别C	总大小
						0	AMR，4.75KBPS	42	53	0	112
1	AMR，5.15KBPS	49	54	0	120
						2	AMR，5.90KBPS	55	63	0	128
3	AMR，6.70KBPS(PDC-EFR)	58	76	0	144
						4	AMR，7.40KBPS(TDMA-EFR)	61	87	0	160
5	AMR，7.95KBPS	75	84	0	176
						6	AMR，10.2KBPS	65	99	40	216
7	AMR，12.2KBPS(GSM-EFR)	81	103	60	256
						8	AMR SID	39	0	0	56

包括RTCP控制信息的分组可能实质上比包括与RTP话音相关的信息的分组大。例如，包括控制信息的RTCP分组的大小可能是包括话音有效负荷的RTP分组的大小的许多倍。典型的RTCP分组大小可能从100字节到1000字节或更多不等。

所述IP分组可能被提供给路由实体235，所述路由实体235可能被实施在PDCP层225之中或之上。所述路由实体235可能使用所述分组的一个或多个特性来确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。在一个实施例中，所述路由实体235基于所述分组的大小来确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。例如，当以每秒12.2千比特，根据AMR编码所述分组时，诸如RTP分组的包括话音有效负荷的分组以大约20ms为周期，周期性到达路由实体235。当到达分组包括话音信息时，所述分组的大小可能是以下两个中的一个：包括话音帧的分组大小为92字节(32字节的12.2kbps AMR RTP有效负荷，60字节RTP/UDP/IPv6标题)，而包括诸如AMR SIR帧的静默信息的分组具有67字节的分组大小(7字节AMR SID RTP有效负荷，60字节RTP/UDP/IPv6标题)。如上所述，包括控制信息的分组可能会更大。因此，具有对应于两种与话音信息相关的大小的分组大小的到达分组被识别为包括话音信息的分组。具有较大分组大小，例如大于所选择门限值的分组大小的到达分组可被识别为包括控制信息的分组。

在一些实施例中，在传输期间内可改变编码/解码方案。例如，所述编解码器201最初可使用每秒12.2千比特的数据传送率。所述编解码器201然后可改变为不同的数据传送率，例如每秒4.75千比特。改变编码/解码方案可能会导致所述分组大小与话音有效负荷和/或控制信息相关性的改变。表1示出了与不同编码/解码方案相关的一些示例RTP有效负荷大小(以比特为单位)。所述路由实体235可能因此能够使所接收分组大小与包括话音有效负荷的分组和/或包括控制信息的分组相关。在一个实施例中，所述路由实体235存取指示一个或多个先前所接收分组的大小的信息，并且基于一个或多个先前所接收分组的大小，确定所述分组大小与话音有效负荷和/或控制信息相关。例如，所述路由实体235可能使用所接收分组大小和/或分组的到达频率的统计分析，确定所述分组大小与话音有效负荷相关，所述分组大小与SID有效负荷相关，和/或分组大小门限与控制信息相关。

所述路由实体235可能还监控与所述分组相关的UDP端口号。在一个实施例中，与话音有效负荷(例如RTP分组)相关的UDP端口号可能不同于与控制信息(RTP分组)相关的UDP端口号。然后，所述路由实体235可能使用所接收分组大小和/或分组的到达频率，以识别所述话音有效负荷和控制信息的UDP端口号。在一个实施例内，所述路由实体使用所识别的UDP端口号来识别包括话音有效负荷的分组和/或包括控制信息的分组。例如，所述路由实体235可能存取所述到达分组的标题，以识别被指配给所述分组的UDP端口号，从而确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。

然后，所述路由实体235可能将所述分组提供给不同PDCP实体225和RLC实体230所表示的不同无线电承载。不同的RLC实体230可以不同模式操作，例如非确认模式(UM)或确认模式(AM)。在一个实施例中，基于所述分组包括话音有效负荷还是控制信息，将所述IP分组指配给无线电承载。例如，包括话音有效负荷的分组，例如RTP流内的分组可能被提供给非确认模式(UM)RLC无线电承载235，所述非确认模式(UM)RLC无线电承载235可能以残余分组损失率增长为代价提供相对低的延迟抖动。又例如，包括控制信息的分组，例如RTP流内的分组可能被提供给确认模式(AM)RLC无线电承载240，所述确认模式(AM)RLC无线电承载240可能以更高的延迟抖动提供较低的残余分组损失率。所述PDCP实体225可能包括压缩所述分组来传输的诸如强化式标题压缩(RoHC)的压缩方案。

图3概念性示出了一种用于路由数据分组的方法300的一个示例实施例。在所示实施例中，存取一个或多个分组(305)。存取所述分组可能包括从另一位置接收所述分组，存取存储在缓存器或其它存储器内的分组，以及存取诸如分组标题的分组部分。然后，确定所存取的分组是否包括话音有效负荷(310)。例如，通过确定最频繁的分组大小或多个相对频繁的分组大小，确定分组大小掩码。在一个实施例中，通过将所述分组大小和与如上所述包括话音有效负荷和/或包括指示静默期间的有效负荷的分组相关的分组大小相比较，可识别(310)包括话音有效负荷的分组。例如，使用分组大小掩码来识别(320)包括话音有效负荷的分组。作为选择，通过将在所述分组标题内指示的UDP端口号和与包括话音有效负荷的分组相关的UDP端口号相比较，识别(310)包括话音有效负荷的分组。如果所述分组包括话音有效负荷，则所述分组可能被路由(315)到适当的无线电承载，例如非确认模式RLC无线电承载。

如果所述分组并不包括话音有效负荷，则可确定(320)所存取分组是否包括控制信息。在一个实施例中，如上所述，通过比较所述分组大小和与包括控制信息的分组相关的分组大小(或分组大小门限)，识别(320)包括控制信息的分组。例如，可使用分组大小掩码来识别(320)包括控制信息的分组。作为选择，可通过将在所述分组标题内指示的UDP端口号和与包括控制信息的分组相关的UDP端口号相比较，识别(320)包括控制信息的分组。如果所述分组包括控制信息，则可将所述分组路由(325)到适当的无线电承载，例如确认模式RLC无线电承载。如果所述分组并不包括话音有效负荷或控制信息，则可能会放弃所述分组(330)。

图4概念性示出了一种使包括话音有效负荷或控制信息的分组与分组特性相关的方法400的一个示例实施例。在所示实施例中，可能会存取(405)一个或多个分组。例如，可能会存取(405)一个或多个先前所接收分组。作为选择，可能会存取(405)与一个或多个先前所接收分组相关的信息。例如，与一个或多个分组相关的分组大小可能被存储在缓存器或存储器内，然后被从所述缓存器或存储器存取(405)。然后，基于所存取分组或与一个或多个所存取分组相关的信息，确定(410)所存取分组的分组大小。然后，如上所述，可使一个或多个分组大小与包括话音有效负荷的分组和/或包括控制信息的分组相关。在一个实施例中，如上所述，可使诸如UDP端口号的一个或多个端口号与包括话音有效负荷的分组和/或包括控制信息的分组相关(420)。

可能还会监控编码器/解码器的状态。如果所述编码器/解码器的状态改变(425)，则可存取(405)分组，且所述分组可用于使一个或多个分组大小和/或端口号与话音有效负荷和/或控制信息相关(415和/或420)。在一个实施例中，只要所述编码器/解码器的状态并未改变(425)，就不会采取任何行动。然而，在备选实施例中，可持续或周期性存取(405)附加分组，且所述附加分组可用于使一个或多个分组大小和/或端口号与话音有效负荷和/或控制信息相关(415和/或420)。例如，可能会存取(405)每个所接收分组，且所述分组可用于使一个或多个分组大小和/或端口号与话音有效负荷和/或控制信息相关(415和/或420)，以提高所述分组大小和/或端口号与话音有效负荷和/或控制信息之间相关的统计显著性。

上述用于分辨包括话音有效负荷的分组与包括控制信息的分组的技术实施例可通过常规实践提供多个优点。例如，可以可靠分辨RTP分组与RTCP分组，从而可将两种分组路由到为两个分组类型适当配置的无线电承载。因此，可在UTRAN内更有效处理VoIP应用。此外，通过从高层加密不会影响到上述技术。以上述方式将分组指配给适当的无线电承载可能还会减少上行链路和/或下行链路干扰，从而可保留少量的上行链路和/或下行链路无线电资源。例如，可能会使用所建议方法分配具有相对较低数据率的无线电承载。因此，与尝试为较高数据率预测信道单元分配的技术相比，上行链路信道单元亏数更高。使用UDP端口号来识别包括话音有效负荷和控制信息的分组的实施例还可能会增加呼叫流区分的可靠性。

对于受益于本发明的本领域技术人员而言，上述特定实施例仅是示意性的，因为可以不同但对等方式修改和实践本发明。此外，除了以下权利要求书所述，本发明并不限于本文所示的构造或设计的细节。因此，显然可变更或修改上述特定实施例，所有这些改变都认为属于本发明范围和精神。相应地，要求保护的范围在权利要求书中阐述。

Claims (10)

1、一种无线通信方法，包括：

基于分组的至少一种特性，确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。

2、根据权利要求1的方法，其中所述确定分组包括话音有效负荷还是控制信息的步骤包括：

确定所述分组是实时协议分组还是实时控制协议分组。

3、根据权利要求1的方法，其中所述基于分组的至少一种特性，确定分组包括话音有效负荷还是控制信息的步骤包括：

基于分组大小和分组频率中的至少一个，确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。

4、根据权利要求1的方法，包括基于至少一个先前分组确定分组大小掩码，

其中所述确定分组大小掩码的步骤包括：

基于至少一个先前分组，确定最频繁分组的大小，

其中所述确定分组包括话音有效负荷还是控制信息的步骤包括：

基于所述分组大小掩码，确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。

5、根据权利要求1的方法，包括确定与分组相关的端口号，

其中所述确定分组包括话音有效负荷还是控制信息的步骤包括：

基于所述端口号，确定所述分组包括话音有效负荷还是控制信息。

6、根据权利要求5的方法，包括确定与包含话音有效负荷的至少一个先前分组相关的至少一个话音有效负荷端口号，并且确定与包含控制信息的至少一个先前分组相关的至少一个控制信息端口号，

其中所述确定分组包括话音有效负荷还是控制信息的步骤包括：

将与所述分组相关的端口号和所述至少一个话音有效负荷端口号以及所述至少一个控制信息端口号中的至少一个相比较。

7、根据权利要求1的方法，其中所述基于分组的至少一种特性，确定分组包括话音有效负荷还是控制信息的步骤包括：

基于所述分组的至少一种特性，确定将经由上行链路传送的分组包括话音有效负荷还是控制信息。

8、根据权利要求1的方法，其中所述基于分组的至少一种特性，确定分组包括话音有效负荷还是控制信息的步骤包括：

基于所述分组的至少一个特性，确定将经由下行链路传送的分组包括话音有效负荷还是控制信息。

9、根据权利要求1的方法，包括基于所述分组包括话音有效负荷还是控制信息，将所述分组路由到无线电承载。

10、根据权利要求9的方法，包括经由所述无线电承载传送所述分组。

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