JP2006003228A - Propagation loss measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動無線通信での電波測定を行う伝搬損失測定装置に関する。 The present invention relates to a propagation loss measuring apparatus that performs radio wave measurement in mobile radio communication.
送信側のアンテナから放射された電波の電力と受信側のアンテナで受信された電波の電力との差を伝搬損失という。送受のアンテナに指向性がある場合はこの指向性利得分を除いた値を伝搬損失としている。移動通信では送受信間距離に対するこの伝搬損失を把握することで、1つの基地局がカバーするエリアの大きさを見積もることができる。この伝搬損失は、送信器から送信された既知の電力の電波における受信電力を測定することで求められる。 The difference between the power of the radio wave radiated from the transmitting antenna and the power of the radio wave received by the receiving antenna is called propagation loss. When the transmitting and receiving antennas have directivity, the value excluding this directivity gain is used as the propagation loss. In mobile communication, it is possible to estimate the size of an area covered by one base station by grasping this propagation loss with respect to the distance between transmission and reception. This propagation loss is obtained by measuring the received power in a radio wave of known power transmitted from the transmitter.
また、移動通信における基地局と移動局との間の伝搬損失は、移動局の位置によって変化する。また、基地局との距離が同じでも移動局周辺の環境が異なれば伝搬損失も変化する。このため移動局の移動により伝搬損失の値も変化する。 Also, the propagation loss between the base station and the mobile station in mobile communication varies depending on the position of the mobile station. Even if the distance to the base station is the same, the propagation loss changes if the environment around the mobile station is different. For this reason, the value of the propagation loss also changes as the mobile station moves.
伝搬損失の測定は屋外で行われるが、屋外での測定では測定ミスが起こり易い。 Propagation loss is measured outdoors, but measurement errors are likely to occur in outdoor measurements.
この測定ミスの原因として、測定器の故障が挙げられる。測定器の故障とは、規定値の送信電力が途中で出なくなることや、受信器からの出力が正しい値でなくなることである。屋外での測定では、実験室内での測定に比べて、車で移動することによる振動、温度・湿度といった気象条件、都市雑音に代表されるノイズなどによって測定機器が故障する確率が増加する。完全に故障している測定器は事前の確認でその不具合を見つけることができるが、測定中にときどき起こる不具合は発見されにくい。 The cause of this measurement error is a failure of the measuring instrument. The failure of the measuring instrument means that the transmission power of the specified value is not output halfway or the output from the receiver is not a correct value. In the outdoor measurement, the probability of failure of the measuring device increases due to vibrations caused by moving in a car, weather conditions such as temperature and humidity, noise typified by urban noise, and the like, as compared to measurement in a laboratory. A completely broken measuring instrument can find its faults with prior confirmation, but faults that sometimes occur during measurement are less likely to be found.
また、測定ミスの原因として、人為的な不注意によるミスが挙げられる。人為的な不注意によるミスとは、測定器の設定の誤りや測定状況を記録する場合の誤りなどである。 In addition, errors due to human carelessness can be cited as causes of measurement errors. An error due to human carelessness is an error in setting the measuring instrument or an error in recording the measurement status.
また、測定ミスの原因として、干渉波の存在が挙げられる。干渉波とは、所定の送信器から送信される電波を希望波とした場合に、この希望波以外に別の干渉源から放射される同じ周波数の電波をいう。この干渉波は希望波と区別できないので、干渉波のある場所では正しく希望波の受信レベルが測定できない。また、干渉源は街中にランダムに存在するので一般的に干渉波を避けることはできない。 Moreover, the presence of interference waves can be cited as a cause of measurement errors. The interference wave is a radio wave of the same frequency radiated from another interference source in addition to the desired wave when the radio wave transmitted from a predetermined transmitter is a desired wave. Since this interference wave cannot be distinguished from the desired wave, the reception level of the desired wave cannot be measured correctly at a place where the interference wave exists. In addition, since interference sources exist randomly in the city, interference waves cannot generally be avoided.
上述したように、伝搬損失の測定では、測定の途中で人為的なミスが起こる場合、測定器が一時的に動作不良になりその後に正常に戻る場合、測定中ある場所から希望波に加え干渉波を測定している場合がある。このような場合、測定で得られた伝搬損失値が全て正しい値であるかどうかは分からない。 As described above, in the measurement of propagation loss, if a human error occurs in the middle of the measurement, if the measuring instrument temporarily malfunctions and then returns to normal, interference occurs in addition to the desired wave from the location being measured. You may be measuring a wave. In such a case, it is not known whether the propagation loss values obtained by measurement are all correct values.
測定ミスを防ぐ方法の1つは測定器の不具合を測定前に見つけることである。測定器の不具合確認方法を、図1を参照して説明する。 One way to prevent measurement errors is to find a malfunction of the measuring device before the measurement. A method for confirming the malfunction of the measuring device will be described with reference to FIG.
図1(a)は測定前に送信器と受信器とを有線、例えば高周波ケーブルで接続して正しい値になるかを確認する方法である。図1(a)において、1は送信器、2は受信器、3はデータ記録装置、4は減衰器、5は高周波ケーブルである。受信器2は、減衰器4およびデータ記録装置3と接続される。また、送信器1と減衰器4とは、高周波ケーブル5により接続される。
FIG. 1A shows a method of confirming whether a correct value is obtained by connecting a transmitter and a receiver with a wire, for example, a high-frequency cable, before measurement. In FIG. 1A, 1 is a transmitter, 2 is a receiver, 3 is a data recording device, 4 is an attenuator, and 5 is a high-frequency cable. The
この方法において、送信器1と受信器2との間の伝搬損失に相当するのが減衰器4である。すなわち、減衰器4による減衰量が伝搬損失に対応する。この方法では、減衰器4により減衰量を変えて、送信器1から送信される電波の受信レベルを受信器2において測定し、データ記録装置3に記録された測定データから正しい伝搬損失が求められるかを確認する。
In this method, the attenuator 4 corresponds to the propagation loss between the transmitter 1 and the
また、他の測定器の不具合確認方法について、図1(b)を参照して説明する。この方法では、測定の途中で測定を中断して、送信器の出力や受信器の受信特性の確認を個別に行う。 In addition, a method for confirming the malfunction of another measuring device will be described with reference to FIG. In this method, measurement is interrupted in the middle of measurement, and the output of the transmitter and the reception characteristics of the receiver are individually confirmed.
送信器1が例えば鉄塔10の上に、受信器2が例えば遠方の道路20の上ある場合を例として説明する。
An example will be described in which the transmitter 1 is on a
鉄塔10に上には送信器1と、送信器1と有線、例えば高周波ケーブル5を介して接続された電力計6とが設置されている。また、道路20の上には受信器2と、受信器2と接続されたデータ記録装置3と、受信器2と有線、例えば高周波ケーブル5を介して接続された標準信号発生器7とが設置されている。
A transmitter 1 and a wattmeter 6 connected to the transmitter 1 via a wire, for example, a high-frequency cable 5 are installed on the
送信器1側では送信出力の値を電力計6により確認する。受信器2側では標準信号発生器7を用いて受信器の受信特性を確認する。
On the transmitter 1 side, the value of the transmission output is confirmed by the wattmeter 6. On the
これらの確認で測定器の不具合はある程度発見できる。しかし、いずれの方法においても測定行為とは別に確認作業を行っているため実際の測定中に起こる不具合は見つけることはできない。また、人為的な測定ミスや干渉波に対する対策は別に行う必要がある。測定後に測定データの不自然さから測定ミスを探す方法もあるが、不自然さは経験や勘などに頼るしかない。
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。 However, the background art described above has the following problems.
上述した方法では測定の途中で一時的に起こる測定ミスを見つけ出すことが困難である問題がある。 The above-described method has a problem that it is difficult to find a measurement error that temporarily occurs during measurement.
また、測定データから測定ミスを探す場合も経験や勘などが必要であり、機械的に効率良く行うことができない問題がある。 Also, searching for measurement mistakes from measurement data requires experience and intuition, and there is a problem that it cannot be performed mechanically efficiently.
測定された全データに対して測定ミスでなく正しい値であることを確認する方法が望まれている。また、この確認は経験や勘に頼らずコンピュータ等で機械的に効率良く行えることが望まれる。 There is a demand for a method of confirming that all measured data are correct values, not measurement errors. In addition, it is desired that this confirmation can be performed mechanically and efficiently with a computer or the like without depending on experience and intuition.
そこで、本発明の目的は、伝搬損失測定において、全測定データが正しく測定されているかどうかを機械的に効率良く確認できる伝搬損失測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a propagation loss measuring apparatus that can mechanically and efficiently confirm whether or not all measurement data are correctly measured in propagation loss measurement.
上記課題を解決するため、本発明の伝搬損失測定装置は、被測定周波数とは異なる参照周波数の電波を受信する受信手段と、参照周波数の電波の伝搬損失を算出する伝搬損失算出手段と、被測定周波数および参照周波数の電波の伝搬損失に基づいて、測定誤りを検出する検出手段とを備える。このような構成にすることにより、機械的に測定誤りを検出することができる。 In order to solve the above problems, a propagation loss measuring apparatus of the present invention includes a receiving unit that receives a radio wave having a reference frequency different from a frequency to be measured, a propagation loss calculating unit that calculates a propagation loss of a radio wave having a reference frequency, Detecting means for detecting a measurement error based on propagation loss of radio waves of the measurement frequency and the reference frequency. With such a configuration, a measurement error can be mechanically detected.
本発明の実施例によれば、伝搬損失測定において、全測定データが正しく測定されているかどうかを機械的に効率良く確認できる伝搬損失測定装置を実現できる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to realize a propagation loss measuring apparatus capable of mechanically and efficiently confirming whether or not all measurement data are correctly measured in propagation loss measurement.
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are used for those having the same function, and repeated explanation is omitted.
移動通信における伝搬損失特性を推定するために作られた推定式として“奥村−秦式”がある(例えば、非特許文献1および2参照)。奥村−秦式の基本部分は次のとおりである。 As an estimation formula created for estimating the propagation loss characteristic in mobile communications, there is an “Okumura-Kashiwa formula” (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). The basic part of Okumura-Kashiwa type is as follows.
Loss=69.55+26.16log(f)−13.82log(Hb)+[44.9−6.55log(Hb)]log(d)+a(Hm) [dB] (1)
ここで、Lossは伝搬損失[dB]、fは周波数[MHz]、Hbは基地局アンテナ高[m]、dは送受信間距離[km]、Hmは移動局アンテナ高[m]であり、a(Hm)は移動局アンテナ高特性である。
Loss = 69.55 + 26.16 log (f) −13.82 log (Hb) + [44.9−6.55 log (Hb)] log (d) + a (Hm) [dB] (1)
Here, Loss is a propagation loss [dB], f is a frequency [MHz], Hb is a base station antenna height [m], d is a transmission / reception distance [km], and Hm is a mobile station antenna height [m], a (Hm) is a mobile station antenna high characteristic.
式(1)をみると電波の周波数fによって伝搬損失が変化することが分かる。例えば、800MHzと2000MHzの周波数差は伝搬損失差10.4dB(=26.16log[800/2000])になることが分かる。注目すべきは、この伝搬損失差は基地局アンテナ高や送受信間距離といった測定環境に依存しないことである。これは、式(1)から周波数fの項が他のパラメータと独立であることから明らかである。 From the equation (1), it can be seen that the propagation loss changes depending on the frequency f of the radio wave. For example, it can be seen that the frequency difference between 800 MHz and 2000 MHz is a propagation loss difference of 10.4 dB (= 26.16 log [800/2000]). It should be noted that this difference in propagation loss does not depend on the measurement environment such as the base station antenna height and the distance between transmission and reception. This is clear from the expression (1) because the term of the frequency f is independent of other parameters.
図2に、周波数が異なる場合の伝搬損失の相関特性を示す(例えば、非特許文献3参照)。この相関特性は、ビルの屋上に周波数812MHzと3350MHzの2つの送信器を設置し、測定車で2つの周波数の受信レベルを同時に測定して求めた伝搬損失特性である。測定車は、送信点から1km以内の範囲をランダムに走行した。1点のデータは50m走行区間の平均値であり、図2は25km走行した場合の結果である。 FIG. 2 shows the correlation characteristics of propagation loss when the frequencies are different (see, for example, Non-Patent Document 3). This correlation characteristic is a propagation loss characteristic obtained by installing two transmitters with frequencies of 812 MHz and 3350 MHz on the roof of a building and simultaneously measuring the reception levels of the two frequencies with a measurement vehicle. The measuring vehicle traveled randomly within a range of 1 km from the transmission point. One point of data is an average value of a 50 m travel section, and FIG. 2 is a result of traveling 25 km.
図2から分かるように2つの伝搬損失の差はどの場所でも一定である。2波の伝搬損失差の平均は13.8dBであり、伝搬損失差のばらつきは標準偏差で3.0dBである。この測定では2つの周波数以外に、2200MHz、5200MHz、8450MHzについても同時に測定した。その結果、各周波数の伝搬損失差の標準偏差は2〜3dBであった。 As can be seen from FIG. 2, the difference between the two propagation losses is constant everywhere. The average of the two-wave propagation loss difference is 13.8 dB, and the variation of the propagation loss difference is 3.0 dB in standard deviation. In this measurement, 2200 MHz, 5200 MHz, and 8450 MHz were simultaneously measured in addition to the two frequencies. As a result, the standard deviation of the propagation loss difference at each frequency was 2 to 3 dB.
これらのことから、2波以上の周波数を同時に測定し、伝搬損失の差を比較して、一定値以上の差が生じていれば測定ミスが起こっていると判断できる。この場合に、周波数ごとに送受信装置を独立に用意すればお互いに独立した測定系となるため、同時に同じ値だけ測定ミスが起こる確率は小さくなり、測定ミスの検出の信頼性が高まる。また、各周波数の送信アンテナを同じビルの屋上や鉄塔の同じプラットというように同じ高さの場所に設置し、受信アンテナも同じ測定車の屋根といった同じ高さの場所に設置することで、受信点の場所に依存しない伝搬損失が得られる。 From these facts, two or more frequencies are measured at the same time, and the difference in propagation loss is compared. If a difference greater than a certain value occurs, it can be determined that a measurement error has occurred. In this case, if transmission / reception devices are prepared independently for each frequency, the measurement systems become independent from each other. Therefore, the probability that measurement mistakes occur at the same value at the same time decreases, and the reliability of detection of measurement mistakes increases. In addition, the transmission antennas for each frequency are installed at the same height, such as the same building rooftop or steel tower platform, and the reception antennas are installed at the same height, such as the roof of the same measurement car. Propagation loss independent of point location is obtained.
また、測定で得られた伝搬損失の差をコンピュータによって求め、その差が一定値以上である測定データに対してはラベル付けを行うことで容易に不確かなデータを取り除くことができる。 In addition, the difference in propagation loss obtained by the measurement is obtained by a computer, and the uncertain data can be easily removed by labeling the measurement data whose difference is a certain value or more.
次に、本発明の第1の実施例にかかる伝搬損失測定装置について、図3を参照して説明する。本実施例にかかる伝搬損失測定装置は、基地局がそのサービスエリア内に在圏する移動局と通信を行う移動通信システムにおいて、基地局と移動局との間の伝搬損失を測定する。 Next, a propagation loss measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The propagation loss measuring apparatus according to the present embodiment measures a propagation loss between a base station and a mobile station in a mobile communication system in which the base station communicates with a mobile station located within the service area.
伝搬損失測定装置200は、図3(a)に示すように、受信部201と、受信部201と接続されたアンテナ202と、受信部203と、受信部203と接続されたアンテナ204と、受信部201および受信部203と接続されたデータ記録部205と、データ記録部205と接続された演算部206とを備える。
As shown in FIG. 3A, the propagation
また、基地局100は、送信部101と、送信部101と接続されたアンテナ102と、送信部103と、送信部103と接続されたアンテナ104とを備える。
The
送信部101は測定したい周波数、すなわち被測定周波数の電波を、アンテナ102を介して送信する。受信部201は、アンテナ102により送信された電波を、アンテナ202を介して受信する。また、送信部103は被測定周波数とは異なる参照用の周波数の電波を、アンテナ104を介して送信する。受信部203は、アンテナ104により送信された電波を、アンテナ204を介して受信する。受信された電波の受信レベルのデータはデータ記録部205に記録される。演算部206は、受信部201および203により受信され、データ記録部205に記録された受信レベルのデータから伝搬損失を求め、伝搬損失の差を求める。また、求めた伝搬損失の差が予め設定された設定値を満たすか否かを判断し、満たす場合には記録し、満たさない場合にはエラーのフラグをつける。
The
また、受信レベルの平均値を求め、2つの受信レベルの平均値の差を求め、この平均値の差が予め設定された設定値を満たすか否かを判断し、満たす場合には記録し、満たさない場合にはエラーのフラグをつけるようにしてもよい。 Further, the average value of the reception levels is obtained, the difference between the average values of the two reception levels is obtained, it is determined whether or not the difference between the average values satisfies a preset setting value, and if it is satisfied, the record is made. If not, an error flag may be added.
次に、演算部206を、図3(b)を参照して詳細に説明する。
Next, the
演算部206は、データ記録部205と接続された伝搬損失算出部207および208と、伝搬損失算出部207および208と接続された伝搬損失判定部209と、伝搬損失判定部209と接続された不具合データ検出部210とを備える。伝搬損失判定部209には、伝搬損失の判定値が入力される。
The
伝搬損失算出部207は、受信部201により受信された電波の伝搬損失を算出し、算出した伝搬損失を伝搬損失判定部209に入力する。また、伝搬損失算出部208は、受信部203により受信された電波の伝搬損失を算出し、算出した伝搬損失を伝搬損失判定部209に入力する。伝搬損失判定部209は、入力された伝搬損失の差を求め、求めた伝搬損失差が予め設定された判定値を満たすか否かを判定し、結果を不具合データ検出部210に入力する。例えば、伝搬損失の差の許容値を、判定値として設定した場合、伝搬損失判定部209は、求めた伝搬損失の差が、判定値以内であるか否かを判定する。
The propagation
不具合データ検出部210は、伝搬損失差が判定値以内である旨の結果が入力された場合には、測定値を正しいものとして記録する。また、不具合データ検出部210は、伝搬損失差が判定値以内でない旨の結果が入力された場合には、測定値にエラーのフラグをつける。
When the result indicating that the propagation loss difference is within the determination value is input, the defect
次に、本発明にかかる伝搬損失測定器の動作について、図4を参照して説明する。 Next, the operation of the propagation loss measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
最初に、被測定周波数および参照周波数の電波の受信レベルを測定する(ステップS402)。次に、受信した被測定周波数および参照周波数の電波の伝搬損失を算出し(ステップS404)、これらの結果を用いて伝搬損失差を算出する(ステップS406)。 First, the reception levels of radio waves at the frequency to be measured and the reference frequency are measured (step S402). Next, the propagation loss of the radio waves of the received measured frequency and reference frequency is calculated (step S404), and the propagation loss difference is calculated using these results (step S406).
次に、算出した伝搬損失の差が予め設定された設定値(判定値)以内であるか否かを判定する(ステップS408)。ステップS408による判定の結果、伝搬損失差が設定値以内である場合(ステップS408:YES)、測定値を正しい値として記録する(ステップS410)。一方、ステップS408による判定の結果伝搬損失差が設定値以内でない場合(ステップS408:NO)、測定値にエラーのフラグを付けて記録する(ステップS412)。 Next, it is determined whether or not the calculated difference in propagation loss is within a preset setting value (determination value) (step S408). If the result of determination in step S408 is that the propagation loss difference is within the set value (step S408: YES), the measured value is recorded as a correct value (step S410). On the other hand, if the result of determination in step S408 is that the propagation loss difference is not within the set value (step S408: NO), the measured value is flagged and recorded (step S412).
次に、本発明の第2の実施例にかかる伝搬損失測定装置について、図5を参照して説明する。 Next, a propagation loss measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例にかかる伝搬損失測定装置は、測定車400内に設置されている点以外は、上述した実施例と同様の構成である。また、データ記録部205と接続された距離パルス発生器500を備える。
The propagation loss measuring apparatus according to the present embodiment has the same configuration as that of the above-described embodiment except that it is installed in the
また、送信側では、送信部101、アンテナ102、送信部103およびアンテナ104は鉄塔プラット300に設置されている。
On the transmission side, the
送信器101は、例えば被測定周波数800MHzの電波を送信する。また、送信器103は、例えば参照周波数8000MHzの電波を送信する。
The
距離パルス発生器500は、測定車400の走行に応じて、所定の距離、例えば1cm間隔でパルスを発生する。データ記録部205は距離パルスに応じて受信部201および203から得られる受信レベルをサンプリングして、一定距離ごとに平均受信レベルを記録する。
The
演算部206は800MHzと8000MHzの伝搬損失を求め、その結果を用いて伝搬損失差を求める。また、求めた伝搬損失差が予め設定された判定値以内であるか否かを判断する。判定値以内であればそのまま記録し、判定値以上であればデータにエラーのフラグを付けて記録する。エラーのフラグの付いたデータは最終的に用いない。
The
以上に説明したように本発明の実施例によれば、伝搬損失測定において、被測定周波数とは異なる参照周波数の伝搬損失も同時に測定することで、被測定周波数の全データが正しく測定されているかどうかを機械的に効率良く確認でき、測定間違いを防ぐことができる。また、測定中に測定ミスを検出できるため、測定の途中で一時的に起こる測定ミスを見つけ出すことができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, in the propagation loss measurement, by measuring the propagation loss of the reference frequency different from the measured frequency at the same time, whether all the data of the measured frequency is correctly measured. It is possible to check mechanically efficiently and prevent measurement errors. Moreover, since a measurement error can be detected during measurement, a measurement error that temporarily occurs during the measurement can be found.
特に、被測定周波数が2つ以上ある場合は、参照周波数を用意しなくても、2つの被測定周波数の伝播損失差に基づいて、測定データの確認を行うことができる。 In particular, when there are two or more frequencies to be measured, measurement data can be confirmed based on the propagation loss difference between the two frequencies to be measured without preparing a reference frequency.
また、本実施例においては、伝搬損失測定装置を測定車に備える場合について説明したが、移動局に備えるようにしてもよい。このようにすることにより容易に伝搬損失の測定を行うことができる。 Further, in the present embodiment, the case where the propagation loss measuring device is provided in the measurement vehicle has been described, but the mobile station may be provided. In this way, the propagation loss can be easily measured.
本発明にかかる伝搬損失測定装置は、移動無線通信での電波測定を行う装置に適用できる。 The propagation loss measuring apparatus according to the present invention can be applied to an apparatus that performs radio wave measurement in mobile radio communication.
10 鉄塔
20 伝搬損失測定器
100 基地局
200 伝搬損失測定器
300 鉄塔プラット
400 測定車
10
Claims (2)
前記参照周波数の電波の伝搬損失を算出する伝搬損失算出手段;
前記被測定周波数および前記参照周波数の電波の伝搬損失に基づいて、測定誤りを検出する検出手段;
を備えることを特徴とする伝搬損失測定装置。 Receiving means for receiving radio waves having a reference frequency different from the frequency to be measured;
Propagation loss calculating means for calculating propagation loss of radio waves of the reference frequency;
Detection means for detecting a measurement error based on propagation loss of radio waves of the measured frequency and the reference frequency;
A propagation loss measuring apparatus comprising:
前記被測定周波数の電波の伝搬損失と前記参照周波数の電波の伝搬損失との差を求め、前記差が許容値を満たすか否かを判断する判断手段;
を備え、
前記検出手段は、前記判断に基づいて測定誤りを検出することを特徴とする伝搬損失測定装置。 In the propagation loss measuring device according to claim 1:
Determining means for obtaining a difference between the propagation loss of the radio wave of the frequency to be measured and the propagation loss of the radio wave of the reference frequency, and determining whether the difference satisfies an allowable value;
With
The propagation loss measuring device, wherein the detecting means detects a measurement error based on the determination.
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