JP3902793B2 - エアインタフェースを介するシグナリングデータ内の干渉を減少するための方法 - Google Patents

Description

発明の背景
発明の技術分野
本発明は、移動局トランシーバと基地局トランシーバとの間のエアインタフェース（air interface）を介するシグナリングデータの伝送に関し、特に、エアインタフェースを介して伝送されるネットワークに依存しないクロッキング情報（network independent clocking information）と状態データとの両方を保護するための方法に関する。
関連技術の記載
同期透過データサービス伝送のためのGSM基準は、セルラと外部ネットワークとの間の通信を可能にする２つの機能を定義している。これらの機能により、GSMシステムは、少量の内部伝送モ−ドと種々の相互作用の必要の便宜をはかることができる。GSMシステムと、PSTNのような外部ネットワークとの間の境界に配置された相互作用機能（IWF）は、PLMNとPSTNの間のインタフェースとして作用する。移動局側で端末適応機能（TAF）は、特定の端末装置（TE）と一般的な無線伝送機能との間の調整を行う。
IWFは、モデムに接続されて、CCITTV.110フレームを使用してPLMNへ、かつ、このPLMNからデータストリームを送る。CCITTV.110フレームは、PLMNネットワークとPSTNネットワークとの間の相互接続を制御するためのデータ、制御情報および状態情報を有している。V.110フレームは、基地トランシーバシステム（BTS）を介して転送されてチャンネルコーデーングされ、そして、エアインタフェースを介して移動局（MS）に転送される前にインタリーブされる。V.110フレーム内の状態制御情報は、BTSによりトラフィックデータとして扱われて、トラフィックチャネルを介して伝送される。従って、BTSは、V.110フレームの内容に対しては透過性である。状態制御情報は、状態情報と、ネットワークに依存しないクロッキング（NIC）情報（network independent clocking information）との両方を有している。
V.110フレーム内のネットワークに依存しないクロッキング情報は、PLMNとユーザにより発生されたモデム信号との間の迷動（wander）を制御する方法を提供する。この迷動（wander）は、ユーザにより発生されたモデム信号が、PLMNと同期化される必要がないということに起因して発生される。モデム信号とPLMNとの間の周波数許容差は、９．６キロビットサービスの場合に、１秒あたり約１ビットとなる最大１００ｐｐｍにより定義される。NICは、ユーザモデムのクロック速度とPLMNとの間の差の調整を可能にするためにデータストリーム内へ、定義されたビットを挿入または削除するための手段を画定する。
状態情報は、流れ問題の制御およびモデム状態のために使用される。この情報は、NIC情報ほど重要ではないが、状態データの適切な流れを維持して、モデム接続を維持するために重要である。
NIC情報または状態情報が、エアインタフェースを介して転送されるときに問題が起こる。すなわち、エアインタフェースは、かなり高いレベルのビット誤り率を受けるものであってPLMNに亘り存在する。その情報の冗長符号化を使用してさえ、復号化のときにNIC情報または状態情報の誤解釈の危険が依然として高い。セルのハンドオーバのような迅速に必要とされるコール転送手続きを支援するためにエアインタフェースを介してトラフィックチャネルからビットトラフィックを取得する能力を持つ高速付随制御チャネル（FACCH）（fast associated control channel）の場合には、GSMエアインタフェースチャネルにわたり問題がある。
これらの悪影響により、NIC情報または状態情報のいずれかを誤解釈したり、あるいは完全にこれを失ったりする確率が高くなる。これは、特に、トラフィックチャネルからFACCHを取得している間はそうなる。この重要な状態は、コールハンドオーバが行われているときに起こり、そして、ビットの取得の外に異常に高いビット誤り率が、このFACCHのシグナリングを行うために存在する。ハンドオーバまたは任意の他の期間において失ったNIC調整または誤解釈のNIC調整の悪影響は、致命的となり得る場合がある。データストリームは、IWFとTAFとの間で相殺されて、受信機によりデータストリーム全体が誤解釈される。したがって、エアインタフェースを介して伝送されるNIC情報と状態情報の完全性を保持する必要が存在する。
発明の概要
本発明は、移動局と基地トランシーバ局との間において、エアインタフェースを介して伝送されるネットワークに依存しないクロッキング情報を保護するための方法を記載する。この方法は、移動局と基地トランシーバ局との間で、レイヤワン（layer one）のシグナリングデータを送るためのエアインタフェースのチャネルに並列な論理チャネルを画定することを必要とする。レイヤワンのシグナリングデータは、エアインタフェースのトラフィックチャネルのデータストリーム内を通常伝送される状態情報とネットワークに依存しないクロッキング情報とを有する。ネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報は、通常伝送されるトラフィックチャネルのデータストリームから除去されて、並列論理チャネルを介して受信局へ伝送される。
ネットワークに依存しないクロッキング情報とこれが関連するデータブロックとの間の接続を維持するために、この抽出されたネットワークに依存しないクロッキング情報は、データブロックがエアインタフェースを介して伝送されるように予定されると、データブロックのフレーム番号と整列される。従って、並列論理チャネルを介して伝送されるとき、データブロックとネットワークに依存しないクロッキング情報は、受信機において一定の位相を有し、それにより、NICを、その受信局におけるデータブロックと再結合することが可能となる。
レイヤワンのデータを伝送するための並列論理チャネルは、いくつかの方法で画定してもよい。１つの実施の態様においては、状態情報は、そのチャネルのL1ヘッダ内において現存のSACCHチャネルを介して伝送される。ネットワークに依存しないクロッキング情報は、レイヤワン情報を、より高次のレイヤFACCH情報と多重化することによって現存のFACCHチャネルを介して伝送される。あるいはまた、新しい並列チャネルuFACCHを、ネットワークに依存しないクロッキング情報のみを伝送するように画定してもよい。
他の実施の態様においては、ネットワークに依存しないクロッキング情報と状態情報への信頼性は、TAF機能とIWF機能とに配置されたバッファを介してトラフィックチャネルデータストリームを送ることによって最小にしてもよい。これらのバッファは、ユーザにより発生されたモデム信号とPLMNモデム信号との間のタイミングの差によるオーバラン状態（overrun condition）およびアンダラン状態（underrun condition）の発生について監視される。データは、この検出されたオーバラン状態またはアンダラン状態を補償するためにバッファに挿入され、または、バッファから削除してもよい。この方法では、ネットワークに依存しないクロッキング情報の必要は、最小にされるか、または、完全に除去される。
【図面の簡単な説明】
本発明のさらに完全な理解のために、添付図面とともに理解されるべき以下の詳細な記載を参照する。添付図面において、
図１は、NIC情報と状態情報を取り扱うための並列論理チャネルと移動局との間のエアインタフェースを示し、
図２は、NICマルチフレーム構造を示し、
図３aは、状態情報が、SACCHチャネルで伝送され、NIC情報がFACCHチャネルで伝送される本発明の第１の実施の態様を示し、
図３bは、状態情報が、SACCHチャネルで伝送され、NIC情報が別のuFACCHチャネルで伝送される本発明の他の実施の態様を示し、
図４は、FACCHレイヤワンおよびより高次のレイヤの情報がFACCH内でともに如何に多重化されるかを示し、
図５は、NIC情報と、関連するTCHデータブロックとが、フレーム番号を用いて、如何に整列されるかを示し、
図６は、TAFとIWFとの内部においてバッファを用いて、NIC情報を保存するための別の実施の態様を示し、
図７は、バッファのオーバラン状態を示し、図８は、バッファ内のアンダラン状態を示す。
発明の詳細な記載
次に、図、特に図１を見ると、移動局（MS）１０、基地トランシーバ局（BTS）１５、これらの間のエアインタフェース２０が示してある。現存のシステムでは、移動局１０と基地トランシーバ局１５との間のエアインタフェース２０を制御するプロトコルは、トラフィックチャネル２５と、MSとBTSとの間の無線伝送を制御するためのシグナリングチャネル３０とを画定している。現存のシステムでは、トラフィックチャネル２５は、PLMNネットワーク４０と移動局１０との間のモデム接続を制御するに必要なネットワークに依存しないクロッキング情報と状態情報を有している。
NIC情報は、PLMN４０と、このPLMNモデム信号とは同期化されないユーザ発生のモデム信号との間の迷動（wander）を制御する手段を提供する。この迷動の率は、９．６キロビットサービスの場合に、GSMプロトコル基準によると、１秒あたり約１ビットに等しい最大１０００ｐｐｍであると定義される。NIC情報は、同期を調整し、かつ、ユーザモデムとPLMN４０との間の迷動を制御するためにデータストリームから、定義されたビットを削除またはデータストリームに、定義されたビットを挿入するための手段を画定する。９．６キロビットサービス率の場合、NIC情報は、２０ミリ秒時間期間あたり２度送られる。
次に、また図２を見ると、NICマルチフレーム構造が示してある。NIC情報の伝送は、マルチフレーム構造にわたりV.110フレームのビット位置E4〜E7で生じる。このマルチフレーム構造により、１つの５ビット符号ワードがネットワークに依存しないクロッキングのために、２つのV.110フレームごとに送ることができる。位置C1〜C5は、０の不補償、負補償、正補償、または、１の正補償のいずれかを示す５ビット符号ワードを画定している。ビットE−７は、１と０との間で変わり、０は、マルチ構造の開始を示すために４フレームごとに送られる。
エアインタフェースを制御するプロトコルを再び定義することによって、並列論理チャネル３５は、鋭敏なNIC情報と状態情報の誤解釈の危険性が最小になるような方法で画定されるエアインタフェース２０にわたり形成される。NIC情報と状態情報は、次に、この情報を保護するために、並列論理チャネルを介して伝送してもよい。並列論理チャネル３５で信号情報を送ることによって、帯域幅は、トラフィックチャネル２５内では、自由となり、それにより、現存のチャネル符号化アルゴリズムに関する帯域幅を増大することができる。たとえば，TCH/F9.6チャネルでは、帯域幅は、９．６キロビットから１２キロビットまで２５％だけ増大されよう。
次に、図３aを見ると、NIC情報と状態情報を含むエアインタフェース２０で並列論理チャネルを満足するための第１の実施の態様が示してある。図３aと図３bに関する次の説明が、別々の並んだチャネルとして示してあるが、勿論、特に注意する場合を除いて、各チャネルは、TDMAフレームのタイムスロットの１つの中で転送されるということが理解されるべきである。第１の実施の態様においては、並列論理チャネル３５は、すでに存在する関連の低速付随制御チャネル（SACCH）（slow associated control channel）４５と、トラフィックチャネル２５のビットストリームからビット位置を取得する高速付随制御チャネル（FACCH）５０との組み合わせを有している。
SACCH４５は、移動局１０と基地トランシーバ局１５との間でアップリンクとダウンリンクの両方で伝送される。アップリンクでは、MS10は、通常は、このMS10が現在接触している基地局シグナリングの信号強度および品質、ならびに、隣接する基地局の信号強度の情報を伝送する。ダウンリンクでは、MS10は、どの伝送電力を利用すべきかの情報を受信し、また、タイミングの進みに関する指示をも受け取る。
FACCH５０は、セル間の会話のハンドオーバを容易にするために使用される。FACCH５０は、取得モードで動作する。これは、トラフィックチャネル２５内における２０ミリ秒のスピーチ部分がハンドオーバに必要な信号情報のために交換されるということを意味する。この失われたスピーチ情報は、回復されず、スピーチデータのみを含有するときは、重要ではない。もちろん、上述のように、データの呼び出し中にNIC情報または状態情報が失われる場合は、そうではない。
状態情報は、SACCH４５に置かれ、一方、FACCH５０は、データストリームにおいて、定義されたビットと組み合わされるべきNIC情報を有している。SACCH４５の使用により、真に並列なチャネルが提供され、一方、FACCH５０使用では、トラフィックチャネル２５が利用されるだけで、そこからエアインタフェースでデータスロットが取得される。トラフィックデータの取得は、良好な無線状態の下では、チャネル符号化計画により、訂正される。
SACCH４５とFACCH５０の両方は、より高次のレイヤに関連した情報を運ぶように通常画定されている。それらをレイヤワンの信号送りのためにキャリアとして画定することによって、新しい論理レイヤワンチャネルが画定される。レイヤワンFACCH５２と、より高次のレイヤFACCH５４は、図４に示したように、トラフィックチャネル２５の取得された２０ミリ秒の部分５３内でともに多重化される。新しいレイヤワンに関連するFACCH５２内のデータと、コール（呼）のハンドオーバのための現存のFACCHデータ５４とを識別できるためには、独特のSAPI表示子５１が使用されて部分53内のFACCHデータを識別する。
次に、図３ｂを見ると、別の実施の態様において、インタフェースプロトコルは、uFACCH５５と示された新しいチャネルを有するよう再度定義してもよい。TCAからFACCHブロックにより取得されたビット数を最小にし、そして、すでに画定されたシグナリングチャネル内における（レイヤワンおよびより高次のレイヤ）の情報の混合を避けるために、uFACCH５５は、減少された帯域幅を有し、レイヤワン情報のみを定義する。従って、uFACCH５５は、FACCH５０とは別個の、かつ離れたシグナリングチャネルを有するであろう。NIC情報は、新しいuFACCH５５内で伝送され、一方、状態情報は、上述のように、SACCHチャネル４５を伝送される。
状態情報は、現存のSACCHチャネル４５のL1ヘッダ内に含められるか、または、FACCH50またはuFACCH５５のチャネルでNIC情報とともに伝送することもできる。状態情報は、厳密には、時間的に重要ではないので、現存のFACCHまたは新しく画定されたuFACCH５５を介してよりもむしろ、規則的に所定の間隔でSACCH４５を介して伝送される。これは、モデム状態情報が、直接データストリーム内のデータに結び付けられてはいないという事実に原因している。
状態情報とNIC情報の安全性をさらに増すためには、再伝送方法での承認手続きを、高次のレイヤのメッセージについて同様に定義された方法で応用することができる。１つの実施例では。
NIC情報は、直接データに結合され、特に、V.110フレーム内の特定のデータビット位置に結合される。CCITT V.100マルチフレーム構造およびチャネル符号化ブロックは、同期化されない。各TCHデータブロックは、（符号化率に依存して）その中２個または４個のV.110フレームを有する。NIC情報が、TCHデータブロックから分離されると、NIC情報は、何らかの仕方で、データストリームに結合されなければならない。これを達成するために、FACCH５０またはuFACCH５５のチャネルは、図５に示したように、エアインタフェースのフレーム番号（FN）の番号付けを利用して、TCHデータブロックと整列される。
各TCHデータブロック６０は、さらに、利用されるデータ率に依存して、４個または２個のCCITT V.110フレーム６５を有する。調整順を含む各V.110フレーム対内のNIC情報が除去されてFACCH５０またはuFACCH５５のチャネル内に配置されるに従って、NIC情報６６は、このNIC情報が取り出されるFNフレーム番号を用いてこのNIC情報に関連したデータを含むTCHデータブロックと整列される。これにより、受信端におけるデータを合流させることができる。また、NIC情報６６内には、TCHブロック６０内のどのV.110フレーム６５をNIC情報が利用するかを示す表示子７０が含まれなければならない。
この並列論理チャネル内のNIC情報を、これに関連するデータブロック６０と整列させることによって、TRAUとIWFとに伝送されるよう、TRAUフレーム内へ、BTSでNIC情報を、これに関連するTCHデータブロックと合体することが可能である。ダウンリンクの方向においては、BTSは、NIC情報からユーザデータを分離し、そして、それらを図３ａおよび図３ｂで記載したように、２つの別々のチャネルで伝送する。これらのチャネルが、伝送するのは、状態情報またはNIC調整物が転送されなければならないときのみである。移動局１０は、次に、信号データをユーザデータストリングに同期させるために、FN番号付けに基づく整列を利用する。
次に、図６をみると、バッファ７９が、本システムのIWF８０とTAF８５内に設けられている他の実施の態様が示してある。TAF８５は、通常は、移動局と関係つけられ、一方、IWFは、基地トランシーバ局と関係つけられている。トラフィックチャネルのデータストリーム９０は、本システム内のNIC情報の必要を最小限にし、または、これを除去するために、アップリンク方向およびダウンリンク方向の両方に、バッファ７９を介して送られる。このデータを緩衝することによって、時間変動は、監視でき、そして、オーバラン状態またはアンダラン状態のいずれかが発生するときにこのバッファの大きさに合わせて全部処理することができる。
オーバラン状態中には、図７で一般的に示したように、データを再度整列し、そして、迷動（wander）を除去するために、データは、バッファから除去される。図７の場合は、オーバラン状態を直すために、全文字９５を削除することを示すが、単一のビットあるいは複数ビット９０を除去してもよい。アンダラン状態の場合には、冗長データは、図８に示したように、データストリームを再度整列するためにデータストリーム内に挿入される。図８は、全文字９５の挿入を示すが、データは、ビット９０ベースで挿入してもよい。データストリームへの加算およびそれからの減算を示すためにプロトコルは、新しいNIC計画を定義する。
このNIC情報および状態情報は、図１ないし図５に関して上述した並列論理チャネルで転送してもよいし、また、現在のV.110マルチフレーム構造内で転送してもよい。
バッファ構成の他の実施の態様においては、NIC情報の使用は、図７と図８に示したように、バッファ内で単にデータを挿入または廃棄することによって完全に除去してもよい。データストリーム内への位相シフトの導入を防止するために、データをCCITTV.110フレーム内につめる方法は、データの挿入または廃棄のいずれかを行うときにオフセットを導入しないように、変更されなければならない。換言すれば、バッファの再整列は、ビットストリームの文字位相をセーブすることによってなされなければならない。これにより、個々のビットよりもむしろ一個以上の文字を除去したり、または、加えたりする調整が行われる。従って、単一ビット９０を除去または挿入することよりもむしろ、全文字９５を挿入または削除する。
このNICのより少ない状態のもとでは、TAF８５とIWF８０は、NIC調整物を転送、または、これに応答しないようにセットされる。伝送ユニットは、補償値のないNIC情報を常に転送するものとし、そして、受信機は、どのようなNIC調整物にも鋭敏ではないものとする。
本発明の方法および装置の好適な実施の態様が、添付図面に示され、そして、前述の詳細な説明に記載されたが、本発明は、この開示の実施の態様には、限定されず、数多くの再構成、変形、および置換が、次の請求の範囲に記載され定義された本発明の趣旨から逸脱せずに可能であるということが理解される。

Claims (19)

1. 移動局と基地トランシーバ局との間においてエアインタフェースを介して伝送されるネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法であって、
   前記移動局と前記基地トランシーバ局との間においてレイヤワンシグナリングデータを送るためのトラフィックチャネルに並列な論理チャネルを画定するステップと、
   前記エアインタフェースで伝送されるトラフィックチャネルのデータストリームからネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を除去するステップと、
   前記トラフィックチャネルに並列な前記論理チャネルを介して前記除去されたネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を伝送するステップとを有する、ネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
2. 前記画定するステップが、更に、
   レイヤワン状態情報を運ぶためのSACCHチャネルを画定するステップと、
   レイヤワンネットワークに依存しないクロッキング情報を運ぶための現存のFACCHチャネルを画定するステップとを備える、請求項１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
3. 前記伝送するステップが、更に、
   前記SACCHチャネルを介して前記状態情報を伝送するステップと、
   現存するFACCHの高次のレイヤのデータをレイヤワンネットワークに依存しないクロッキング情報と多重化するステップと、
   前記FACCHチャネルを介して前記多重化されたデータを伝送するステップとを有する、請求項２記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
4. 前記多重化された高次のレイヤおよびレイヤワンのデータは、SAPI表示子により識別される、請求項３記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
5. 前記状態情報が、前記SACCHチャネルのL1ヘッダで伝送される、請求項２記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
6. 前記画定するステップが、更に、
   レイヤワン状態情報を運ぶためのSACCHチャネルを画定するステップと、
   レイヤワンネットワークに依存しないクロッキング情報を運ぶための標準のFACCHチャネルとは別のuFACCHチャネルを画定するステップとを有する、請求項１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
7. 前記画定するステップが、レイヤワン状態情報およびネットワークに依存しないクロッキング情報を運ぶための現存のFACCHチャネルを画定するステップを更に有する、請求項１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
8. 前記画定するステップが、レイヤワン状態情報およびネットワークに依存しないクロッキング情報を運ぶためのuFACCHチャネルを画定するステップを更に有する、請求項１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
9. 前記除去されたネットワークに依存しないクロッキング情報と、前記エアインタフェースのフレーム番号の同期化を使用して前記ネットワークに依存しないクロッキング情報が取り出されたトラフィックチャネル内の関連するデータのデータブロックとを整列するステップを更に有する、請求項１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
10. 前記データブロック内のどのV.110フレームから前記伝送されたネットワークに依存しないクロッキング情報が除去されたかを示す表示子を提供するステップを更に有する、請求項９記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
11. ネットワークに依存しないクロッキングの調整の必要を制限するために、前記移動局と前記基地トランシーバ局におけるバッファを介して前記データチャネルからデータスリームを送るステップを更に有する、請求項１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
12. 前記データストリームを送るステップが、更に、前記バッファ内のオーバラン状態発生の場合に前記バッファ内のデータストリームから少なくとも１ビットを除去するステップを有する、請求項１１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
13. 前記データストリームを送るステップが、更に、前記バッファ内のアンダラン状態発生の場合に前記バッファ内のデータストリームへ少なくとも１ビットを加えるステップを有する、請求項１１記載のネットワークに依存しないクロッキング情報および状態情報を保護するための方法。
14. 移動局と基地トランシーバ局との間のエアインタフェースを介して伝送されるデータを保護するための方法であって、
    前記移動局と前記基地トランシーバ局との間でネットワークに依存しないクロッキング情報を運ぶために前記エアインタフェースのトラフィックチャネルに並列な論理チャネルを画定するステップと、
    前記トラフィックチャネル内におけるデータストリーム内のデータブロックからネットワークに依存しないクロッキング情報を抽出するステップと、
    前記エアインタフェースのフレーム番号の同期化を用いて、前記ネットワークに依存しないクロッキング情報を前記データブロックと整列するステップと、
    前記論理チャネルを介して前記ネットワークに依存しないクロッキング情報を伝送するステップとを有する、移動局と基地トランシーバ局との間のエアインタフェースを介して伝送されるデータを保護するための方法。
15. 前記画定するステップが、レイヤワンネットワークに依存しないクロッキング情報を運ぶために現存のFACCHチャネルを画定するステップを更に有する、請求項１４記載の移動局と基地トランシーバ局との間のエアインタフェースを介して伝送されるデータを保護するための方法。
16. 前記伝送するステップが、更に、
    現存するFACCHの高次のレイヤのデータをレイヤワンネットワークに依存しないクロッキング情報と多重化するステップと、前記FACCHチャネルを介して前記多重化されたデータを伝送するステップとを有する、請求項１５記載の移動局と基地トランシーバ局との間のエアインタフェースを介して伝送されるデータを保護するための方法。
17. 前記多重化されたFACCHの高次のレイヤのデータと前記レイヤワンデータが、SSPI表示子により識別される、請求項１５記載の移動局と基地トランシーバ局との間のエアインタフェースを介して伝送されるデータを保護するための方法。
18. 前記画定するステップが、レイヤワンネットワークに依存しないクロッキング情報を運ぶために標準のFACCHチャネルとは別のuFACCHチャネルを画定するステップを有する、請求項１４記載の移動局と基地トランシーバ局との間のエアインタフェースを介して伝送されるデータを保護するための方法。
19. 前記データブロック内のどのV.110フレームから前記伝送されたネットワークに依存しないクロッキング情報が抽出されたかを示す表示子を提供するステップを更に有する、請求項１４記載の移動局と基地トランシーバ局との間のエアインタフェースを介して伝送されるデータを保護するための方法。

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