JP2002111542A - 通信端末装置及び復調方法 - Google Patents

通信端末装置及び復調方法

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JP2002111542A JP2000294644A JP2000294644A JP2002111542A JP 2002111542 A JP2002111542 A JP 2002111542A JP 2000294644 A JP2000294644 A JP 2000294644A JP 2000294644 A JP2000294644 A JP 2000294644A JP 2002111542 A JP2002111542 A JP 2002111542A
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    • H04B1/7115Constructive combining of multi-path signals, i.e. RAKE receivers
    • H04B1/7117Selection, re-selection, allocation or re-allocation of paths to fingers, e.g. timing offset control of allocated fingers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 性能劣化を極力抑えながらジョイント・
ディテクションの演算量の削減を図ること。 【解決手段】 チャネル推定部102は、ベーシックコ
ードと受信ベースバンド信号のミッドアンブルとの相関
をとってチャネル推定値を算出し、遅延プロファイルを
作成する。ユーザ判定部104は、遅延プロファイルを
参照し、受信電力の最大値がユーザ判定用の閾値を越え
たユーザを干渉除去のための行列演算に用いるユーザと
して選択する。パス選択部107は、遅延プロファイル
を参照し、受信電力がパス選択用の閾値を越えたパスを
干渉除去のための行列演算に用いるパスとして選択す
る。JD復調部108は、ユーザ判定部104にて選択
されたユーザのパス選択部107にて選択されたパスの
チャネル推定値を用いて所定の処理で行列を生成し、生
成した行列を受信ベースバンド信号に乗算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CDMA(Code D
ivision Multiple Access)方式の無線通信システムに
用いられ、行列演算を用いて受信信号を復調する通信端
末装置及び復調方法に関する。
【0002】
【従来の技術】受信信号を復調する方法として、ジョイ
ント・ディテクション(Joint Detection;以下「JD」
という。)がある。
【0003】このJDについては、「Interference Canc
ellation vs. Channel Equalization and Joint Detect
ion for the Downlink of C/TDMA Mobile Radio Concep
ts」(Bernd Steiner, Proceedings of EPMCC Conference
Germany 1997, No.145, pp.253-260)または、「EFFICIE
NT MULTI-RATE MULTI-USER DETECTION FOR THE ASYNCHR
ONOUS WCDMA UPLINK」(H.R.Karimi, VTC'99, pp.593-59
7)等において、開示されている。
【0004】JDは、各ユーザのチャネル推定値と各ユ
ーザに割り当てられた拡散コードとの畳み込み演算結果
を行列配置したシステムマトリクスを用いて行列演算を
行い、その行列演算結果を受信信号のデータ部分に乗算
することにより、マルチパスフェージングによる干渉、
シンボル間干渉、多元接続干渉等の様々な干渉を除去し
て復調信号を取り出す復調方法である。
【0005】このため、JDは、現在一般的に用いられ
ているRAKE合成と比較して復調データの信頼度が高
いという特徴を有し、最近注目されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
JDに対する考え方は、全てのユーザのチャネル推定値
と全てのユーザに割り当てられた拡散コードとの畳み込
み演算を行うものであるため、装置が大型化してしまう
という欠点を有する。従って、小型化、軽量化の要請が
強い通信端末装置においてJDを用いる場合には何らか
の対策が必要となる。
【0007】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、性能劣化を極力抑えながら、JDの演算量の削減
を図ることができる通信端末装置及び復調方法を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の通信端末装置
は、受信信号に含まれる既知信号のチャネル推定値を算
出して各ユーザの遅延プロファイルを作成するチャネル
推定手段と、受信電力に基づいて行列演算に用いるユー
ザを選択するユーザ判定手段と、前記ユーザ判定手段に
て選択されたユーザのチャネル推定値を用いた行列演算
を行って前記受信信号のデータ部分を復調する復調手段
とを具備する構成を採る。
【0009】本発明の通信端末装置は、遅延プロファイ
ルを参照して行列演算に用いるパスを選択するパス選択
手段を具備し、復調手段は、ユーザ判定手段にて選択さ
れたユーザの前記パス選択手段にて選択されたパスのチ
ャネル推定値を用いて行列演算を行う構成を採る。
【0010】本発明の通信端末装置は、パス選択手段
が、チャネル推定値から求めた受信電力の最大値が最も
大きいユーザを選択し、前記選択したユーザの受信電力
の最大値に基づいて第1閾値を設定し、受信電力が前記
第1閾値より大きいパスを選択する構成を採る。
【0011】本発明の通信端末装置は、復調手段が、ジ
ョイント・ディテクションにより復調する構成を採る。
【0012】本発明の通信端末装置は、ユーザ判定手段
が、チャネル推定手段にて算出されたチャネル推定値に
基づいて行列演算に用いるユーザを選択する構成を採
る。
【0013】本発明の通信端末装置は、チャネル推定手
段は、既知信号がミッドアンブルである受信信号の前記
ミッドアンブルとベーシックコードとの相関をとってチ
ャネル推定値を算出する構成を採る。
【0014】これらの構成により、自局の受信電力の最
大値に基づいて閾値を算出し、受信電力の最大値が当該
閾値に満たない他局の信号を除いてジョイント・ディテ
クション等の行列演算を行うことができるので、全ての
ユーザの信号に対して処理を行う場合に比べて演算量を
削減することができ、しかも、ほとんど性能を劣化させ
ずに復調を行うことができる。
【0015】また、干渉を推定することが難しい小さな
電力の信号に関しても復調を行っているため、干渉除去
がうまく行われずに性能が劣化してしまうという従来の
問題も解決することができる。
【0016】本発明の通信端末装置は、受信信号のデー
タ部分の受信電力を測定する逆拡散手段を具備し、ユー
ザ判定手段は、前記逆拡散手段にて測定された受信電力
に基づいて行列演算に用いるユーザを選択する構成を採
る。
【0017】この構成により、基地局装置から各ユーザ
に対して送信された信号のデータ部分の受信電力を測定
することができるので、共通ミッドアンブル等の全ユー
ザ共通の既知信号が挿入された場合でも、干渉除去のた
めの行列演算に用いるユーザを選択することができる。
【0018】本発明の通信端末装置は、ユーザ判定手段
が、自局のデータ部分の受信電力に基づいて第2閾値を
設定し、他局の中でデータ部分の受信電力が前記第2閾
値より大きいユーザを選択する構成を採る。
【0019】この構成により、ジョイント・ディテクシ
ョン等の行列演算を行う場合に、受信電力が所定の閾値
に満たない信号を除くことができる。
【0020】本発明の基地局装置は、上記いずれかの通
信端末装置と無線通信を行う構成を採る。
【0021】この構成により、ジョイント・ディテクシ
ョン等の行列演算を行う高精度な復調方法により復調を
行い、しかも、ほとんど性能を劣化させずに演算量を削
減することができるので高速で高品質な無線通信を行う
ことができる。
【0022】本発明の復調方法は、受信信号の各ユーザ
のチャネル推定値を算出し、受信電力が所定の閾値より
大きいユーザを選択し、前記選択されたユーザのチャネ
ル推定値を用いた行列演算を行って前記受信信号のデー
タ部分を復調する方法をとる。
【0023】この方法により、受信電力が所定の閾値に
満たない信号を除いてジョイント・ディテクション等の
行列演算を行うことができるので、全てのユーザの信号
に対して処理を行っていた場合に比べて演算量を削減す
ることができ、しかも、ほとんど性能を劣化させずに復
調を行うことができる。
【0024】
【発明の実施の形態】ここで、無線通信システムにおい
ては、一般に、基地局装置及び各通信端末装置がそれぞ
れ所望の受信品質を得ることができるとともにチャネル
容量の増加を図るために、受信品質が一定となるように
送信電力制御を行っている。従って、基地局装置から各
通信端末装置に送信される信号の送信電力は、装置間距
離や伝播環境によってそれぞれ異なる。そして、所望の
信号が基地局装置から大きな電力で送信される通信端末
装置(ユーザ)にとって、小さな電力で送信された他局
に対する信号はほとんど干渉とならない。本発明者はこ
の点に着目し本発明をするに至った。
【0025】すなわち、本発明の骨子は、通信端末装置
が、基地局装置から各ユーザに対して送信された信号の
受信電力を測定し、自局の受信電力の最大値に基づく閾
値に対して、受信電力の最大値が所定の閾値に満たない
他局をジョイント・ディテクションの対象から除くこと
である。
【0026】以下、本発明の実施の形態について、添付
図面を参照して詳細に説明する。
【0027】(実施の形態1)まず、本発明の実施の形
態1に係る通信端末装置に対して送信される信号のスロ
ット構成について図1を用いて説明する。図1では、基
地局装置が、ユーザ1〜3と無線通信を行っている場合
を示す。図1に示すように、基地局装置から各ユーザi
(i=1,2,3)に送信される信号Siは、それぞれ
データの間に既知信号であるパイロットシンボルが挿入
されたスロット構成を有する。なお、実際の無線通信に
おいてはスロット間にガードタイムが設けられる。
【0028】パイロットシンボルとしては、ミッドアン
ブルを採用することが好ましい。ミッドアンブルは、所
定のチップ周期で巡回する既知のベーシックコードを所
定のチップ単位ずつシフトさせることによって生成され
る。受信側では、受信信号のミッドアンブル部分とベー
シックコードとの相関をとることにより無線伝播路にお
ける位相回転量および振幅変動量を示す値であるチャネ
ル推定値を算出し、チャネル推定値の同相成分と直行成
分との2乗和である受信電力を所定の時間間隔で連続的
に求める。以下、チャネル推定値から求めた受信電力を
「推定値電力」という。受信側では、図2の遅延プロフ
ァイルに示すように、想定される最大遅延幅Wiの範囲
毎に各ユーザiに対応する推定値電力の最大値PKi
検出することができ、1回の相関処理で全ユーザのチャ
ネル推定を行うことができる。なお、ミッドアンブルに
ついては、特願平11−190050等に詳しく記載さ
れている。
【0029】また、図1に示すように、基地局装置の各
ユーザに対する送信電力PWiは、各通信端末装置にお
ける受信品質が一定になるように制御されるため、装置
間距離や伝播環境によってそれぞれ異なる。そして、基
地局装置の送信電力が大きい信号ほど通信端末装置にお
ける推定値電力の最大値PKiは大きくなる。
【0030】例えば、図1では、ユーザ1に対する信号
の送信電力PW1が最も大きく、ユーザ3に対する信号
の送信電力PW3が最も小さい場合を示している。この
場合、図2の遅延プロファイルに示すように、ユーザ1
に対応する推定値電力の最大値PK1が最も大きくな
り、ユーザ3に対応する推定値電力の最大値PK3が最
も小さくなる。
【0031】以下、本発明の実施の形態1に係る通信端
末装置の構成について図3のブロック図を用いて説明す
る。なお、図3に示す通信端末装置は、図1及び図2に
おけるユーザ1に対応するものとする。
【0032】図3に示す通信端末装置は、無線受信部1
01と、チャネル推定部102と、ユーザ判定用閾値算
出部103と、ユーザ判定部104と、最大電力ユーザ
判定部105と、パス選択用閾値算出部106と、パス
選択部107と、JD復調部108とから主に構成され
ている。
【0033】無線受信部101は、図1に示すスロット
構成を有する無線周波数の受信信号をベースバンドに周
波数変換する。そして、無線受信部101は、ベースバ
ンドに変換した受信信号(以下、「受信ベースバンド信
号」という)のデータ部分をJD復調部108に出力
し、受信ベースバンド信号のミッドアンブル部分をチャ
ネル推定部102に出力する。
【0034】チャネル推定部102は、ベーシックコー
ドと受信ベースバンド信号のミッドアンブルとの相関を
とってチャネル推定値を算出し、上記図2に示したよう
な遅延プロファイルを作成する。そして、チャネル推定
部102は、自局の遅延プロファイルをユーザ判定用閾
値算出部103に出力し、遅延プロファイルの全てをユ
ーザ判定部104及び最大電力ユーザ判定部105に出
力する。
【0035】ユーザ判定用閾値算出部103は、自局の
遅延プロファイルを参照し、自局の推定値電力の最大値
に基づいてユーザ判定用の閾値THuserを設定する。例
えば、自局の推定値電力の最大値に対して所定の割合の
値を閾値THuserとする。そして、ユーザ判定用閾値算
出部103は、設定した閾値THuserをユーザ判定部1
04に出力する。
【0036】ユーザ判定部104は、他局の遅延プロフ
ァイルを参照し、推定値電力の最大値が閾値THuser
越えたユーザを干渉除去のための行列演算に用いるユー
ザとして選択する。例えば、上記図2の場合、ユーザ判
定部104は、推定値電力の最大値PKiが閾値TH
userを越えるユーザ1及びユーザ2を選択する。そし
て、ユーザ判定部104は、選択したユーザを示すユー
ザ情報をJD復調部108に出力する。
【0037】最大電力ユーザ判定部105は、チャネル
推定部102から出力された遅延プロファイルを参照
し、受信したスロットの中で推定値電力の最大値PKi
が最大のユーザ(以下、「最大電力ユーザ」という)を
判定する。例えば、上記図2の場合、最大電力ユーザ判
定部105は、推定値電力の最大値PK1が最も大きい
のでユーザ1を最大電力ユーザと判定する。そして、最
大電力ユーザ判定部105は、最大電力ユーザの遅延プ
ロファイルをパス選択用閾値算出部106及びパス選択
部107に出力する。
【0038】パス選択用閾値算出部106は、最大電力
ユーザの遅延プロファイルを参照し、最大電力ユーザの
推定値電力の最大値に基づいてパス選択用の閾値TH
passを設定する。例えば、最大電力ユーザの推定値電力
の最大値PK1に対して所定の割合の値を閾値THpass
とする。そして、パス選択用閾値算出部106は、設定
した閾値THpassをパス選択部107に出力する。
【0039】パス選択部107は、最大電力ユーザの遅
延プロファイルを参照し、閾値TH passを越えたパスを
干渉除去のための行列演算に用いるパスとして選択す
る。例えば、上記図2の場合、パス選択部107は、相
関値が閾値THpassを越えるパスPSA及びパスPSB
選択する。そして、パス選択部107は、選択したパス
の位置と当該パスのチャネル推定値をJD復調部108
に出力する。
【0040】JD復調部108は、ユーザ判定部104
にて選択されたユーザのパス選択部107にて選択され
たパスのチャネル推定値を用いて所定の処理で行列を生
成し、生成した行列を受信ベースバンド信号に乗算する
(ジョイント・ディテクション)。そして、JD復調部
108は、干渉を除去しながら復調し、所望の受信デー
タを取り出す。
【0041】以下、JD復調部108の内部構成につい
て詳細に説明する。JD復調部108は、遅延回路20
1と、行列演算回路202と、乗算回路203と、識別
回路204とから主に構成される。
【0042】遅延回路201は、受信ベースバンド信号
のデータ部分を、乗算回路203の処理タイミングまで
遅延する。
【0043】行列演算回路202は、ユーザ判定部10
4にて選択されたユーザのパス選択部107にて選択さ
れたパスの位置と当該パスのチャネル推定値を用いて以
下に述べる行列演算を行う。まず、選択された各ユーザ
のチャネル推定値と各々のユーザに割り当てられた拡散
コードとの畳み込み演算を行い、行列で表現された畳み
込み演算結果を得る。以下、この各ユーザ毎の畳み込み
演算結果を規則的に配置した行列を、システムマトリク
スという。ここでは、説明を簡単にするために、システ
ムマトリクスを[A]と表現する。行列演算回路202
は、さらに、システムマトリクス[A]を用いて次式に示
す行列乗算を行い、行列[B]を得る。
【0044】 [B]=([A]H・[A])-1・[A]H − ただし、[A]Hは、システムマトリクスの共役転置行列
であり、([A]H・[A])-1は、[A]H・[A]の逆行列で
ある。
【0045】乗算回路203は、遅延回路201からタ
イミングを合わせて送られた受信ベースバンド信号のデ
ータ部分と行列演算回路202から送られた行列[B]と
の間で乗算処理を行う。これにより、干渉を除去された
自局宛の受信データが得られる。
【0046】識別回路204は、乗算回路203から出
力された自局宛の受信データを硬判定して受信データを
得る。
【0047】このように、推定値電力が所定の閾値に満
たないユーザの信号を除いてジョイント・ディテクショ
ンを行うことにより、全てのユーザの信号に対して処理
を行っていた場合に比べて演算量を削減することがで
き、しかも、ほとんど性能を劣化させずに復調を行うこ
とができる。
【0048】また、干渉を推定することが難しい小さな
電力の他局の信号に関してもJDによる復調を行ってい
るため、干渉除去がうまく行われずに性能が劣化してし
まうという従来の問題も解決することができる。
【0049】(実施の形態2)ここで、チャネル推定精
度を高める等のために、下り回線のみに用いられるスロ
ット構成として、パイロットシンボルに図4に示すよう
な共通ミッドアンブルを採用する場合がある。しかし、
この共通ミッドアンブルを採用した場合、遅延プロファ
イルから各ユーザの受信電力を推定することができない
ため、実施の形態1に記載した方法では、干渉除去のた
めの行列演算に用いるユーザを選択することができない
という問題が生じる。
【0050】実施の形態2では、上記問題を解決すべ
く、共通ミッドアンブルを採用する場合でも干渉除去の
ための行列演算に用いるユーザを選択して、ジョイント
・ディテクションを実行する場合について説明する。
【0051】図5は本発明の実施の形態2に係る通信端
末装置の構成を示すブロック図である。なお、図5に示
す通信端末装置において、図3に示した通信端末装置と
共通する構成部分には図3と同一符号を付してその説明
を省略する。
【0052】図5に示す通信端末装置は、図3に示した
通信端末装置と比較して、最大電力ユーザ判定部105
を削除し、逆拡散部301を追加した構成を採る。ま
た、図5に示す通信端末装置は、チャネル推定部302
の作用が図3に示した通信端末装置のチャネル推定部1
02と異なる。
【0053】無線受信部101は、受信ベースバンド信
号のデータ部分を逆拡散部301及びJD復調部108
に出力し、受信ベースバンド信号のミッドアンブル部分
をチャネル推定部302に出力する。
【0054】逆拡散部301は、基地局装置側にて各ユ
ーザのデータ部分に乗算されている拡散コードと受信ベ
ースバンド信号のデータ部分との相関をとって受信電力
を測定し、自局のデータ部分の受信電力をユーザ判定用
閾値算出部103に出力し、他局のデータ部分の受信電
力をユーザ判定部104に出力する。
【0055】ユーザ判定用閾値算出部103は、自局の
データ部分の受信電力に基づいてユーザ判定用の閾値を
設定し、設定したユーザ判定用の閾値をユーザ判定部1
04に出力する。
【0056】ユーザ判定部104は、データ部分の受信
電力がユーザ判定用の閾値を越えたユーザを干渉除去の
ための行列演算に用いるユーザとして選択し、選択した
ユーザを示すユーザ情報をJD復調部108に出力す
る。
【0057】チャネル推定部302は、ベーシックコー
ドと受信ベースバンド信号のミッドアンブルとの相関を
とって遅延プロファイルを作成し、作成した遅延プロフ
ァイルをパス選択用閾値算出部106及びパス選択部1
07に出力する。
【0058】パス選択用閾値算出部106は、遅延プロ
ファイルを参照し、推定値電力の最大値に基づいてパス
選択用の閾値を設定し、設定したパス選択用の閾値をパ
ス選択部107に出力する。
【0059】パス選択部107は、遅延プロファイルを
参照し、パス選択用の閾値を越えたパスを干渉除去のた
めの行列演算に用いるパスとして選択し、選択したパス
の位置と当該パスのチャネル推定値をJD復調部108
に出力する。
【0060】このように、基地局装置から各ユーザに対
して送信された信号のデータ部分の受信電力を測定する
ことにより、共通ミッドアンブルを採用する場合でも干
渉除去のための行列演算に用いるユーザを選択すること
ができ、上記実施の形態1と同様の効果を得ることがで
きる。
【0061】なお、上記各実施の形態の通信端末装置
は、ジョイント・ディテクションを用いて復調を行って
いるが、本発明はこれに限られず、他の行列演算を用い
て復調を行う場合であっても同様の効果を得ることがで
きる。
【0062】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基地局装置から各ユーザに対して送信された信号の受信
電力を通信端末装置にて測定し、受信電力が所定の閾値
に満たない信号をジョイント・ディテクションの対象か
ら除くことにより、ほとんど性能劣化をおこさずに、ジ
ョイント・ディテクションの演算量を削減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る通信端末装置に送
信される信号のスロット構成を示す図
【図2】本実施の形態に係る通信端末装置にて作成され
る遅延プロファイルを示す図
【図3】本実施の形態に係る通信端末装置の構成を示す
ブロック図
【図4】本発明の実施の形態2に係る通信端末装置に送
信される信号のスロット構成を示す図
【図5】本実施の形態に係る通信端末装置の構成を示す
ブロック図
【符号の説明】
102、302 チャネル推定部 103 ユーザ判定用閾値算出部 104 ユーザ判定部 105 最大電力ユーザ判定部 106 パス選択用閾値算出部 107 パス選択部 108 JD復調部 201 遅延回路 202 行列演算回路 203 乗算回路 204 識別回路 301 逆拡散部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信信号に含まれる既知信号のチャネル
    推定値を算出して各ユーザの遅延プロファイルを作成す
    るチャネル推定手段と、受信電力に基づいて行列演算に
    用いるユーザを選択するユーザ判定手段と、前記ユーザ
    判定手段にて選択されたユーザのチャネル推定値を用い
    た行列演算を行って前記受信信号のデータ部分を復調す
    る復調手段とを具備することを特徴とする通信端末装
    置。
  2. 【請求項2】 遅延プロファイルを参照して行列演算に
    用いるパスを選択するパス選択手段を具備し、復調手段
    は、ユーザ判定手段にて選択されたユーザの前記パス選
    択手段にて選択されたパスのチャネル推定値を用いて行
    列演算を行うことを特徴とする請求項1記載の通信端末
    装置。
  3. 【請求項3】 パス選択手段は、チャネル推定値から求
    めた受信電力の最大値が最も大きいユーザを選択し、前
    記選択したユーザの受信電力の最大値に基づいて第1閾
    値を設定し、受信電力が前記第1閾値より大きいパスを
    選択することを特徴とする請求項2記載の通信端末装
    置。
  4. 【請求項4】 復調手段は、ジョイント・ディテクショ
    ンにより復調することを特徴とする請求項1から請求項
    3のいずれかに記載の通信端末装置。
  5. 【請求項5】 ユーザ判定手段は、チャネル推定手段に
    て算出されたチャネル推定値に基づいて行列演算に用い
    るユーザを選択することを特徴とする請求項1から請求
    項4のいずれかに記載の通信端末装置。
  6. 【請求項6】 チャネル推定手段は、既知信号がミッド
    アンブルである受信信号の前記ミッドアンブルとベーシ
    ックコードとの相関をとってチャネル推定値を算出する
    ことを特徴とする請求項5記載の通信端末装置。
  7. 【請求項7】 受信信号のデータ部分の受信電力を測定
    する逆拡散手段を具備し、ユーザ判定手段は、前記逆拡
    散手段にて測定された受信電力に基づいて行列演算に用
    いるユーザを選択することを特徴とする請求項1から請
    求項4のいずれかに記載の通信端末装置。
  8. 【請求項8】 ユーザ判定手段は、自局のデータ部分の
    受信電力に基づいて第2閾値を設定し、他局の中でデー
    タ部分の受信電力が前記第2閾値より大きいユーザを選
    択することを特徴とする請求項5から請求項7のいずれ
    かに記載の通信端末装置。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項8のいずれかに記載
    の通信端末装置と無線通信を行うことを特徴とする基地
    局装置。
  10. 【請求項10】 受信信号の各ユーザのチャネル推定値
    を算出し、受信電力が所定の閾値より大きいユーザを選
    択し、前記選択されたユーザのチャネル推定値を用いた
    行列演算を行って前記受信信号のデータ部分を復調する
    ことを特徴とする復調方法。
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