JP2002512474A - 無線チャネルを有する家庭用通信システムにおける伝送方法 - Google Patents

無線チャネルを有する家庭用通信システムにおける伝送方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも一部の機器(1〜5)が少なくとも一つの無線コネクションを介して接続されている伝送システムにおける伝送方法に関する。本発明の方法は、無線通信が等時性TDMA方式プロトコルに従って実行され、フレームが予約によって機器に割り当てられた時間窓に分割され、フレーム窓の機器への割り付けは、各機器によってフレーム毎に予約された窓の数と、要求を作成した少なくとも別のパラメータとから機器が推論可能な割り付けであることを特徴とする。本発明は、特に、無線家庭用通信システムに適用され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、少なくとも一部のコネクションがワイヤレス(無線)方式である通
信ネットワークにおける伝送方法に関する。本発明は、特に、家庭用通信ネット
ワークの分野に適用可能である。
【0002】 家庭用通信ネットワークでは、数種類のマルチメディア機器が共存する。この
中の一部の機器は、ケーブルを用いて接続される。これらの機器は、有線接続グ
ループを形成する。家庭用通信ネットワークは、複数の有線接続グループを含む
場合がある。数組の有線接続グループを含む家庭用通信ネットワークは、無線リ
ンクを含む場合もある。無線リンクは、有線接続グループを相互に連結するため
利用される。無線リンクの数は、各有線接続グループを少なくとも一つの他の有
線接続グループに連結するのに十分な数であることが必要である。
【0003】 無線リンクによる通信は、いわゆるポイント・ツー・ポイントモードで2台の
機器間のリンクを介して簡単に実現される。しかし、より一般的には、数種類の
ポイント・ツー・ポイントリンクが同一の家庭用ネットワーク内に同時に存在す
る。さらに一般的に説明すると、これらの無線リンクは、一体として、ネットワ
ーク用語ではブリッジと称される接続装置を構成する。換言すると、マルチポイ
ント・マルチポイントリンクの組は、IEEE1394-1995タイプの有線接続バスを相
互連結することができる。
【0004】 無線リンクの組は、家庭用無線通信ネットワークを構成する。家庭用通信ネッ
トワークの有線接続グループは、課程用無線通信ネットワークの要素を構成する
【0005】 家庭内環境における伝搬上の理由から、家庭用無線通信ネットワークの種々の
要素間の一部の無線リンクは確立されない場合がある。したがって、家庭用無線
通信ネットワークの範囲内では、一部の要素が他のいずれの要素とも連結されな
いことが生じる。このようなネットワークは不完全な接続性をもつネットワーク
である。
【0006】 有効帯域幅は有限リソースであり、できる限り効率的な方法で使用しなければ
ならない。周波数の効率的使用とは、特に、ネットワークのメンバー(装置)の
協働に役立つデータのようなサービスデータの伝送を最小限に抑える周波数割付
スキームを意味する。
【0007】 本発明の目的は,効率的な無線チャネルアクセス方法を提供することである。
【0008】 本発明は、ネットワークに接続された装置を含み、一部の装置が少なくとも一
つの無線リンクを介して連結される伝送ネットワークにおける伝送方法であって
、 無線通信は、フレームが予約によって装置に割り当てられた時間窓に分割され
る等時性TDMA方式プロトコルに従って実行され、 フレーム窓の装置への割り付けは、各装置によってフレーム毎に予約された窓
の数と、要求を行った装置を識別する少なくとも一つの別のパラメータとから装
置が推論可能な割り付けであることを特徴とする伝送方法である。
【0009】 フレームの窓の割り付けは、ネットワークの各装置が一義的に知ることができ
る方法に従って行われ、各装置は最小限のパラメータを用いてこの割り付けを確
かめる。
【0010】 具体的な一実施例によれば、各フレームはネットワークの無線部に連結された
装置毎に一つの制御窓を有し、各フレーム内での制御窓の位置と順番は、ネット
ワークの無線部の全ての装置に知られている。
【0011】 具体的な一実施例によれば、制御窓はフレーム内に配分され、制御窓の位置は
全てのフレームを通じて同じである。
【0012】 具体的な一実施例によれば、フレーム内の制御窓の位置は、ネットワークの再
初期化に続いて、たとえば、ネットワークの装置の接続若しくは切り離しに続い
て決定される。
【0013】 ネットワークのトポロジーの変更は、フレーム内の窓の割り付けの修正を誘導
する。したがって、この情報項目は広められるべきである。
【0014】 具体的な一実施例によれば、装置をネットワークに登録するとき、順序番号が
装置に割り付けられ、制御窓の順序は、ネットワークの装置に割り付けられた順
序番号から導き出される。本発明の実施例では、この順序番号は、装置の物理ア
ドレスである。
【0015】 具体的な一実施例によれば、装置の制御窓は、状況に応じて、窓予約データパ
ケットを含む。
【0016】 具体的な一実施例によれば、予約に関連したデータパケットを受信する装置は
、そのデータパケットを次の制御窓に収容する。
【0017】 予約情報は、このようにして、ネットワークの全ての装置に徐々に伝達される
【0018】 具体的な一実施例によれば、ネットワークのトポロジーの変更が行われる毎に
、 各装置は、その装置の制御窓でエコータイプのシグナリングを送信し、 シグナリングは、ネットワークに広められ、他の各装置から返信されることが
意図され、 シグナリングを送信した装置は、他の装置によるシグナリングの返信に基づい
て、ネットワークに予約の要求を広める期間を決定する。
【0019】 ネットワークのトポロジーの変更とは、ネットワークの無線部に装置を接続し
、或いは、ネットワークの無線部から装置を切り離すことを意味する。上記の方
法を用いることにより、装置は、1個のフレームがネットワークの全ての装置に
到達するために必要な時間を知る。
【0020】 具体的な一実施例によれば、窓予約要求を送信した装置は、制御データをネッ
トワークに広める期間に対応した間隔の後に限り、この予約を行う。
【0021】 具体的な一実施例によれば、フレームは、非同期伝送のため予約された継続的
なプロセスによって支配的に使用される時間的間隔を更に含む。
【0022】 本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に掲載された非限定的
な実施例の説明から明らかにされる。
【0023】 ディジタルテレビジョンデコーダ、ビデオモニタ、DVD若しくはDVCレコーダ、
オーディオシステム、コンピュータ、プリンタ、又は、交換式電話網へのアクセ
スのような家庭用マルチメディア機器を含む要素を有する家庭用無線通信ネット
ワークにおいて、伝送ビットレートの大きさは、DVフォーマット(IEC 1083)によ
って決定され、40Mbit/sに達する。さらに、このようなネットワークにおいて、
マスタの役割を特定の要素に割り付けることは困難である。すなわち、この役割
の割り付けを正当化することができる支配的な機能を有する要素は存在しない。
マスタ要素は、ネットワークの他の全ての要素に適用可能な決定能力を保有する
要素である。
【0024】 したがって、ここで考慮されている家庭用無線通信ネットワークは、分散型ア
ーキテクチャに従って構築されたネットワーク、すなわち、マスタ要素が存在し
ないネットワークである。
【0025】 チャネルへの装置アクセスを管理するため提案された従来の第1のメカニズム
は、いわゆる周波数分割多元接続(FDMA)メカニズムである。このメカニズムは、
帯域をできる限りリンクと同数の副帯域に分割する。しかし、家庭用ネットワー
クでは、ネットワークの装置によって受信される電力は、装置が住宅の室内でラ
ンダムな場所に設置されている場合、送信装置に従って変化する。装置間の距離
は可変であり、壁や家具のような障害物によって生じる信号の減衰も変化する。
また、FDMAメカニズムを使用するネットワークにおいて、各副帯域は、副帯域の
間隔が増大され、全通過帯域が減少されない限り、フィルタリングによる副帯域
の抽出が実現不可能になるような格差のあるレベルで全く同一の装置によって受
信される。
【0026】 第2のメカニズムは、直交拡散符号、いわゆる符号分割多元接続(CDMA)メカニ
ズムを用いてチャネルを共用する。想定された40Mbitのオーダーの有効ビット
レートは、100MHz以上の周波数の拡散帯域を必要とし、これは、従来技術と
の互換性が無い。
【0027】 本発明によって実現されるメカニズムは、各装置が窓と呼ばれる時間的間隔毎
に全通過帯域を占有するタイムシェアリングメカニズム、すなわち、時分割多元
接続(TDMA)メカニズムである。チャネルへのアクセス、すなわち、次に話をする
人は、ネットワークの全メンバーが同期しているフレームによって判定される。
このTDMAメカニズムは、各リンクのビットレートがそのリンクに割り当てられた
窓の割合によって判定される点で柔軟性がある。1フレームあたりの窓の数が増
加すると共に、各リンクのビットレートをより精細に決定することが可能になる
。実際上、TDMAフレームは、ネットワークの装置毎の有効データ窓及び制御窓に
切り取られる。制御窓は、特に、無線ネットワークの各装置への窓の割り付けを
決めるために必要とされる情報、すなわち、各窓に対する発信源の識別情報を伝
搬する。
【0028】 家庭用ネットワークでは、多数のリンクが装置間に同時に並存する。たとえば
、ビデオレコーダとモニタの間のリンクのような各リンクに割り当てられたビッ
トレートは、8Mbit/sを占め、一方、ディジタルデコーダとパーソナルコンピュ
ータの間のリンクは1Mbit/sを占める。リンクの構造は、確立されたとき、並び
に、切断されたときに変化する可能性がある。一部のリンクは、(特に、オーデ
ィオビデオストリームを転送するときに)予めわかっている一定最高ビットレー
トを保有し、その他のリンクは(たとえば、ファイル転送の場合)、可変かつ予
測不能なビットレートを保有する。したがって、窓を割り当てるスキームは、フ
レーム毎に変化し易い。
【0029】 ネットワークの中の2台の装置間の無線リンクの品質は非常に変化しやすい。
この品質は、ある種のリンクが存在しないと考える必要があるような品質である
。さらに、ネットワークの装置と、同じネットワークの別の装置との間のリンク
は、必ずしも正当化されなくてもよい。ある種の状況では、リンクの作成を正当
化するために、2台のモニタを接続するのに十分な理由が無い。少なくとも一部
の装置の間に欠陥のあるリンクが存在する可能性がある場合、通信能力の無い装
置でさえ、無線チャネルにアクセスするため、互いに協働しなければならない。
すなわち、通信能力の無い装置は、同じTDMAフレームに同期していなければなら
ない。したがって、構造及び位置に関して全く同一のTDMAフレームを不完全な接
続性を有するネットワーク全体に広めるという問題に直面する。
【0030】 図1には、上記の問題が生じる本発明の実施例によるネットワークが示されて
いる。5台の装置1〜5は、以下の表1に示されるように無線伝送によって連結
される。
【0031】
【表1】 有線リンク(実線)は、装置1、装置2及び装置4と,その他の図示されない
装置との間に存在する。一例として,装置1と装置5の間には無線リンクを実現
でいないことに注意する必要がある。
【0032】 図2aは、図1のネットワークの場合に、9個の窓を含むフレームの窓の分布
を示す図である。図2bは、装置2から見た場合に、各窓で受信されたパワーを
示す図である。装置5から受信されたパワー(同図に点線で示される)は非常に
小さいので、この信号を利用することができない。図2cは、装置5によって受
信されたパワーを示す図である。装置5は、装置4から送信された情報だけを受
信することができる。
【0033】 全部ではないとしても、大多数の家庭用TDMAネットワーク内のリンクは、双方
向であると考えられる。本例の場合、ネットワークの各装置は、同じ無線周波数
帯域を使用する。これらのリンクの性質に依存して、各装置は、あるときには送
信し、あるときには受信する(いわゆる、半二重動作を行う)。送信中ではない
とき、装置は、多数の他の発信側を順番に聴取しなければならない。そのため、
装置は、フィードバック制御を用いる従来の時間的に連続した信号への同期技術
を利用することができないが、各窓の始まりで受信されたパケットに伝送中に急
速に同期する必要がある。このパケット同期は非常に難しい。その理由は、一方
で、受信信号の通過帯域が大きく、同期を実現するための専用の帯域が残されて
いないためであり、他方で、パケットの発信側は窓毎に変わる可能性があるため
である。この準瞬時的な同期は、毎回、異なるパワーレベル、搬送周波数格差、
及び、時間的位置決め格差に整合される必要がある。
【0034】 ネットワークの1台の装置からネットワークの他の全ての装置にシステムクロ
ックを送信する必要がある。たとえば、IEEE1394型ケーブル接続ネットワーク、
すなわち、IEEE1394無線ブリッジを相互連結する無線ネットワークは、ネットサ
イクルマスタと呼ばれるIEEE1394ノードの接続された装置から8kHzのクロック
を送信する必要がある。無線リンクによって相互連結されたケーブル接続ネット
ワーク内でのこのクロック伝送の特徴は、本願と同一日に同一出願人によって出
願された仏国特許出願第98 04982号の主題である。
【0035】 このような同期に関する厳しい制約を緩和するため、ネットワークのトポロジ
ーの静的な性質が有利的に利用される。実際上、ネットワークの装置の受信及び
送信の各ヘッドの特性、並びに、伝送チャネルの特性は、非常に緩やかにしか変
化せず、ネットワーク内の新しい装置の登録は、比較的稀な事象である。したが
って、新しい装置の登場の検出は、かなりゆっくり行っても構わない。
【0036】 同期を実現するため、フレームの窓の割り付けは、各フレームの始めにネット
ワークの全ての装置によって認識されているような状況を想定する。かくして、
メンバーは、先行の聴取中に更新されたテーブルに問合わせて同期特性を準備す
ることによって、発信源に関する事前の知識を利用できる。たとえば、受信窓の
スタート直後に、メンバーは、同じ発信源が先に占有した窓と同じ窓の期間中に
、受信回路の増幅利得を、以前に使用したときに成功した値に設定する。これは
、差分によって将来のこの値を再更新するため有益である。
【0037】 ネットワークの各装置は、通過帯域を使用する意思、すなわち、将来使用した
い1フレームあたりの窓の数を他の装置に告知しなければならない。この情報を
送信する装置と直接的に通信する装置だけに直接その旨が通知される。この情報
を全ての装置に通知するため、本発明の実施例によれば、この情報は、これらの
直接的に通知された装置によって送信される制御窓内で繰り返され、この情報は
、ネットワークの全ての装置に徐々に伝達される。
【0038】 したがって、本発明による方法は、伝送チャネル共用情報を多数の構成装置の
間で徐々に伝搬させるステップを含む。
【0039】 この情報の伝搬レートは、制御窓の相対的な位置関係に依存する。たとえば、
制御窓が装置の台数のオーダーに追従するフレームに配置されている場合(図3
を参照のこと)、装置1から送出された情報項目は、無線コネクションを経由し
て連絡可能な装置に瞬時に送信される。この無線コネクションは、同じフレーム
の途中で制御窓の間に繰り返し送信することが可能である。
【0040】 図3は、図1に示された5台の装置にフレームの窓を割り付ける方法の例を説
明する図であり、同図において、制御窓は番号順にフレームに分布する。有効デ
ータのため予約されたセグメントの他の窓は、残りのスペースに配分される。
【0041】 これに対し、フレームの途中で送信した最後の装置の制御窓から出現した情報
項目は、次のフレームが直ちに現れない限り他の装置へ送信され得ない。これは
、たとえば、図3のフレームの装置5の場合に当てはまる。
【0042】 不完全な接続性を有するネットワークにおいて、ネットワークの各装置に深さ
を割り付けることが可能である。装置の深さは、この装置から送出された情報項
目がネットワーク全体に広められるために要求されるフレームの数として定義さ
れる。
【0043】 図1のネットワークの例の場合に、送信装置5が占有窓の個数を変更したい旨
を告知する場合、現在のフレームの後、ネットワークの全メンバーが確実に承知
するまでに、2フレーム待機する必要がある。したがって、実際に新しい割り付
けを行うことができるのは、現在のフレームの後に続く3番目のフレームである
。装置がネットワークに接続されるか、或いは、装置がネットワークから切り離
されると、ネットワークの全メンバーの深さを再計算しなければならない。
【0044】 徐々に繰り返すことによりフレームの共用に関する情報を広める上記メカニズ
ムの欠点は、一方で、フレーム内の制御データの量が増加することであり、他方
で、フレームコンフィギュレーションの変更に要する時間が無視できないことで
ある。
【0045】 どの装置がフレームのどの窓を使用中であるかを記述する繰り返し情報の量を
著しく増加させないため、フレーム内の各窓を順次に占有する装置が窓毎にフォ
ーマットされる。本実施例によれば、各装置によって占有される窓の数は、要求
を発行した装置を表すパラメータと共に、伝達され、装置の間で共通の方式で符
号化される。このリストを符号化する方式によって、各装置はフレームコンフィ
ギュレーションを確実に決定することができる。
【0046】 たとえば、フレームは100個のデータ窓を含み、装置1、装置2、装置3、
装置4及び装置5は、それぞれ、10、50、10、2、及び、5個の窓を占有
する場合を考える。たとえば、(無線ネットワークの各装置は固有の番号を保有
するので)窓のグループを装置の番号の順番に並べることが可能である。本例の
場合、メンバー1に10個の窓、メンバー2に50個の窓、メンバー3に10個
の窓、メンバー4に2個の窓、メンバー5に5個の窓のように配置される。制御
窓内での情報の繰り返しは、7ビットの5倍のフィールドだけに関係し、7ビッ
トのグループは、所定の装置に関係した窓の番号を与える。この例は、単なる一
例に過ぎず、他の例を使用することが可能である。
【0047】 図4には、本発明による図1のネットワーク内の各装置への窓の割り付けに関
する情報の伝搬の一例が示されている。同図において、フレームは図3に示され
た形で構成されている。装置4は、窓の新しい割り付けを決める。この新しい割
り付けは、図4の最初のフレームであるフレームi内で装置4に割り付けられた
制御窓で伝搬される。この制御窓が連結された装置に伝搬させることができる最
初の装置である装置5に送信された場合を考える。フレームi中の装置4の制御
窓は、装置1及び装置2によっても受信されるが、装置1及び装置2は、フレー
ムi+1になるまで、制御窓を伝搬することができない。装置3は、フレームi
+1の制御窓の送信後に通知され、このフレームi+1の途中で情報を送信する
ことができる。
【0048】 非同期データ及び等時性データは、既に説明した予約モードで送信される。等
時性データの送信予約と、非同期データの送信予約との間には、微妙な区別が存
在する。すなわち、非同期データの場合、予約はフレーム毎に繰り返し処理され
るが、等時性データの場合、予約は等時性コネクションを開設するときだけに取
り決めされる。非同期データの場合、多量のデータを送信するとき、予約モード
を使用するほうが好ましい。一方、データ量が少ない場合、競合モードを使用す
るほうが有利である。したがって、予約モードと競合モードの二つの非同期伝送
モードを設けるほうが有利である。予約モードは、待機時間を必要とするが、多
量のデータに対し非常に効率的である。競合モードは、待機時間が衝突の確立に
応じて減少されるので、少量のデータに対し効率的である。本例の場合、フレー
ムは、一方で等時性リンクのため予約された(予約とは非同期的な)領域と、他
方で競合モード中に非同期リンクが利用可能な領域とに分割される。さらに、非
同期装置は、絶えず送信し続けることを期待するパケットの個数の伝搬を待つ必
要がないが、競合モードで非同期転送のため確保されたフレームの部分で、でき
るだけ直ぐに送信を試みる。宛先側装置は、送信装置と直接的に無線連絡してい
るので、必ず直ぐに通知される。衝突のケースは、受理の承認、又は、非受理の
承認の形式で受信装置の衝突検出によって管理され、可能であれば、ランダムな
個数のフレーム後に繰り返される。これは、アロハ(Aloha)という名称で公知の
従来のプロセスである。このような衝突の発生を削減するため、可能性のある非
同期伝送の開始に一定間隔が設けられているスロットアロハ(slotted Aloha)バ
ージョンを使用することが推奨される。全ての場合を通じて、ネットワークの装
置の受信機能は、受信パケットの品質を評価する方法を認知する必要があり、ブ
ロック形式の誤りデコーディングの実施も前提とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例による方法が実施される通信ネットワークの一例の概略説明図
である。
【図2a】 TDMAフレーム内の例示的な窓の分布を示す図である。
【図2b】 図2aのフレームの各窓に対し、図1の第1の装置によって受信されたパワー
レベルを表す図である。
【図2c】 図2aのフレームの各窓に対し、図1の第2の装置によって受信されたパワー
レベルを表す図である。
【図3】 サービスデータを含む窓及び有効データを含む窓のフレーム内での分布を概略
的に表す図である。
【図4】 図1のネットワーク内での窓の割り付けの更新の伝搬を説明する数個の連続的
なフレームを概略的に表す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ロペス,パトリック フランス国,35450 リブレ・シャンジョ ン,リュ・サン・モーロン 6 Fターム(参考) 5K067 AA13 BB43 CC04 DD44 JJ18 JJ41

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ネットワークに接続された装置を含み、一部の装置が少なく
    とも一つの無線リンクを介して連結される伝送ネットワークにおける伝送方法で
    あって、 無線通信は、フレームが予約時に装置に割り当てられた時間窓を含む等時性TD
    MA方式プロトコルに従って実行され、 フレーム窓の装置への割り付けは、各装置によってフレーム毎に予約された窓
    の数と、各無線装置を識別する少なくとも一つの別のパラメータとから無線装置
    が推定できる割り付けであることを特徴とする伝送方法。
  2. 【請求項2】 各フレームはネットワークの無線部に連結された装置毎に一
    つの制御窓を有し、各フレーム内での制御窓の順番は、ネットワークの無線部の
    他の装置に知られていることを特徴とする請求項1記載の伝送方法。
  3. 【請求項3】 フレーム内の各制御窓の位置は、ネットワークの再初期化に
    続いて決定されることを特徴とする請求項2記載の伝送方法。
  4. 【請求項4】 装置をネットワークに登録するとき、順序番号が装置に割り
    付けられ、 制御窓の順序はネットワークの装置に割り付けられた順序番号から導き出され
    ることを特徴とする請求項3記載の伝送方法。
  5. 【請求項5】 装置の制御窓は適切な窓予約データパケットを含むことを特
    徴とする請求項2乃至4のうちいずれか一項記載の伝送方法。
  6. 【請求項6】 予約に関連したデータパケットを受信する装置は、そのデー
    タパケットを次の制御窓に収容することを特徴とする請求項5記載の伝送方法。
  7. 【請求項7】 ネットワークのトポロジーの変更が行われる毎に、 各装置は、その装置の制御窓でエコータイプのシグナリングを送信し、 シグナリングは、ネットワークに広められ、他の各装置から返信されることが
    意図され、 シグナリングを送信した装置は、他の装置によるシグナリングの返信に基づい
    て、予約の要求がネットワークに広まる期間を決定することを特徴とする請求項
    2乃至5のうちいずれか一項記載の伝送方法。
  8. 【請求項8】 窓予約要求を送信した装置は、制御データがネットワークに
    広まる期間に対応した間隔の後に窓予約を実行することを特徴とする請求項7記
    載の伝送方法。
  9. 【請求項9】 フレームは、非同期伝送のため予約された継続的なプロセス
    によって支配的に使用される時間的間隔を更に含むことを特徴とする請求項1乃
    至8のうちいずれか一項記載の伝送方法。
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