JP6960432B2 - 基地局装置、通信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、基地局装置、通信方法及びプログラムに関する。

移動通信システムの標準化プロジェクトである３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、省電力型広域無線ネットワーク（ＬＰＷＡ：Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）がすでに標準化されている。

非特許文献１には、ＩｏＴデバイス向けのセルラーＬＰＷＡを実現するＬＴＥ標準規格（以下、ＬＰＷＡ規格と総称する。）として、ＮＢ−ＩｏＴ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）やｅＭＴＣ(ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ)の規格化に関する詳細が開示されている。

たとえば、３ＧＰＰのリリース１３では、ユーザ装置がＮＢ−ＩｏＴ端末の場合、送受信帯域幅は１ＰＲＢ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）に制限される。当該ユーザ装置は、カテゴリＮＢ１のユーザ装置と呼ばれている。

The Mobile Broadband Standard、http://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1805-iot_r14

ところで、カテゴリＮＢ１のユーザ装置は、基地局から指定された１ＰＲＢの周波数帯域（以下、キャリアという）を利用してユーザデータを送受信する。無線通信システム内には、スマートフォンやモバイルＷｉｆｉルーターなど、カテゴリＮＢ１以外のユーザ装置（例えば、カテゴリ２〜５など）等も存在することから、カテゴリＮＢ１のユーザ装置に、必要以上に多くのキャリアを占有させるのは望ましくない。そのため、基地局は、無線リソースの使用状況（すなわち使用率）を監視し、無線リソースの効率的な使用ができるよう、在圏する各ユーザ装置に割り当てるキャリアを自動で制御することが望まれるが、そのような技術は未だ存在しない。

本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、無線リソースの効率的な使用を実現することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る基地局装置は、送受信帯域幅が制限されたユーザ装置と通信可能な基地局装置であって、共通チャネル及びユーザデータの送受信に利用可能なアンカーキャリアと、少なくともユーザデータの送受信に利用可能な非アンカーキャリアとの使用率を監視し、監視結果をもとに、非アンカーキャリアを追加または削除すべきか否かを判断するリソース監視部と、リソース監視部による判断結果に基づき、追加または削除すべき非アンカーキャリアを特定する特定部とを備える。

この態様によれば、アンカーキャリア及び非アンカーキャリアの使用率を監視し、監視結果に基づき、非アンカーキャリアを追加または削除するため、無線リソースの効率的な使用が可能となる。

本発明の一態様に係る通信方法は、送受信帯域幅が制限されたユーザ装置と通信可能な基地局装置で実施される通信方法であって、共通チャネル及びユーザデータの送受信に利用可能なアンカーキャリアと、少なくともユーザデータの送受信に利用可能な非アンカーキャリアとの使用率を監視し、監視結果をもとに、非アンカーキャリアを追加または削除すべきか否かを判断するリソース監視ステップと、リソース監視ステップにおける判断結果に基づき、追加または削除すべき非アンカーキャリアを特定する特定部とを含む。

本発明の一態様に係るプログラムは、送受信帯域幅が制限されたユーザ装置と通信可能な基地局装置を構成するコンピュータを、共通チャネル及びユーザデータの送受信に利用可能なアンカーキャリアと、少なくともユーザデータの送受信に利用可能な非アンカーキャリアとの使用率を監視し、監視結果をもとに、非アンカーキャリアを追加または削除すべきか否かを判断するリソース監視部と、リソース監視部による判断結果に基づき、追加または削除すべき非アンカーキャリアを特定する情報を、ユーザ装置に通知する通知部として機能させる。

本発明によれば、無線リソースの効率的な使用を実現することが可能となる。

本実施形態に係る無線通信システムの構成を示す模式図である。 カテゴリＮＢ１をサポートするユーザ装置の運用形態（ダウンリンク）を例示した図である。 基地局装置の機能構成を示すブロック図である。 基地局装置によるリソース監視処理のフローを示す図である。 基地局装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

Ａ．本実施形態
〔システム構成〕
図１を参照して、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を説明する。無線通信システム１は、基地局装置１０、ユーザ装置２０を備える。無線通信システム１は、この例において、１つの基地局装置及び１つのユーザ装置を備えているが、これに限定されない。無線通信システム１は、複数の基地局装置、ユーザ装置を備えてもよい。また、基地局装置１０及びユーザ装置２０は、それぞれカテゴリＮＢ１をサポートしていることを想定する。ユーザ装置２０は、ＮＢ−ＩｏＴ端末等と呼ばれ、半二重（Ｈａｌｆ Ｄｕｐｌｅｘ）通信方式をサポートする。

［カテゴリＮＢ１の概要］
図２は、３ＧＰＰで規定されているカテゴリＮＢ１をサポートするユーザ装置２０の運用形態（ダウンリンク）を例示した図である。
図２は、ＬＴＥで規定されているシステム帯域（例えば１５ＭＨｚなど）内での運用形態を示しており、インバンド（Ｉｎ−ｂａｎｄ）運用とも呼ばれている。

既存のＬＴＥでは、ＲＢＧ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ Ｇｒｏｕｐ）と呼ばれる、ＬＴＥにおけるＰＲＢを割り当てる際の最小ブロック単位で無線リソースが管理される。現状では、図２に示すように、７５個あるＰＲＢのうち、特定の１つのＰＲＢ（図２では、ＲＢＧ８内のＰＲＢ３２）が、ＮＢ−ＩｏＴ専用に割り当てられている。このＮＢ−ＩｏＴ専用に割り当てられたＲＢＧ８内のＰＲＢ３２だけでなく、ＲＢＧ８内に含まれる他のＰＲＢ３３、ＰＲＢ３４、ＰＲＢ３５もまた、ＬＴＥで使用することができない。

このような実情を踏まえ、本実施形態では、ＮＢ−ＩｏＴ用に割り当てられた各キャリアが属するＲＢＧ等の使用状況を監視しながら、無線リソースの効率的な使用を実現する。

ここで、カテゴリＮＢ１で定義されているキャリアについて説明する。
カテゴリＮＢ１のＮＢ−ＩｏＴ向けに、アンカーキャリア（Ａｎｃｈｏｒ Ｃａｒｒｉｅｒ）と、非アンカーキャリア（Ｎｏｎ−Ａｎｃｈｏｒ Ｃａｒｒｉｅｒ）が設定されている。

アンカーキャリアは、待ち受け相当のキャリアであり、ＮＰＳＳ／ＮＳＳＳ（Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ／Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）といった同期信号や、報知情報であるＳＩＢ−ＮＢ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ−Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ）、着信情報であるページングチャネル、ブロードキャストチャネル、ランダムアクセスチャネル等の共通チャネルとともに、ユーザデータの送受信に利用可能なキャリアである。基地局装置１０は、アンカーキャリアに含まれる報知情報を利用して、現時点において利用可能な非アンカーキャリアを特定する情報をユーザ装置２０に報知する。

非アンカーキャリアは、少なくともユーザデータの送受信に利用可能なキャリアである。３ＧＰＰのリリース１３では、非アンカーキャリアにてユーザデータの送受信のみが可能であった。これに対し、その後の３ＧＰＰのリリース１４では、非アンカーキャリアにてユーザデータの送受信が可能なほか、一部の共通チャネル（具体的には着信情報）が報知可能となり、さらにランダムアクセスプロシージャ（リリース１３では、アンカーキャリアのみがサポート）が可能となった。このため、リリース１３対応のユーザ装置２０では、常にアンカーキャリアにて待ち受けを行い、接続を開始する際もアンカーキャリアにてランダムアクセスシーケンスを開始していたのに対し、リリース１４対応のユーザ装置２０では、着信情報の受信やランダムアクセスプロシージャが可能な、特定の非アンカーキャリアにて待ち受けを行うことが可能となった。なお、特定の非アンカーキャリアとは、基地局装置１０が、リリース１４対応のユーザ装置２０向けに、アンカーキャリアに含まれる報知情報を利用して、着信情報の受信やランダムアクセスプロシージャが可能な非アンカーキャリアを報知した場合の、当該非アンカーキャリアをいう。説明の便宜上、このような非アンカーキャリアを「待ち受け可能な非アンカーキャリア」と呼ぶ。
上述したように、リリース１４では、非アンカーキャリアにて一部の共通チャネルの報知等が可能となったものの、全ての共通チャネルの送受信を行うアンカーキャリアに比べると、依然としてオーバーヘッドは小さい。このため、複数のキャリアを設定する場合には、アンカーキャリアを１つ設定し、必要に応じて非アンカーキャリアを追加設定するのが効率的である。

基地局装置１０は、ユーザ装置２０毎にＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）メッセージによって、ユーザデータの送受信等を行うためのキャリアを設定する。各ユーザ装置２０は、基地局装置１０からＲＲＣメッセージによって設定されたいずれかのキャリア（すなわち、アンカーキャリアまたは非アンカーキャリア）を用いてユーザデータの送受信等を行う。

［機能構成］
次に、図３を参照して、基地局装置１０の機能構成を説明する。同図に示すように、基地局装置１０は、記憶部１１０、送信部１１１、受信部１１２、リソース監視部１１３及び特定部１１４を有する。なお、同図は、本実施形態の実施に特に関連する機能部を示しているにすぎず、基地局装置１０は、例えば、一般的な基地局装置が有する他の機能部を有する。

記憶部１１０は、実行される処理のために設定されたデータ、実行された処理結果のデータ、及び基地局装置１０が受信したデータなど、各種のデータを記憶する。

送信部１１１は、基地局装置１０から送信されるべき上位のレイヤの信号から、物理レイヤの各種信号を生成し、無線送信する。
受信部１１２は、ユーザ装置２０から各種の無線信号を受信し、受信した物理レイヤの信号からより上位のレイヤの信号を取得する。

リソース監視部１１３は、アンカーキャリア及び非アンカーキャリアとして割り当てられたＰＲＢの使用率（以下、「ＮＢ−ＩｏＴのリソース使用率」という。）を監視し、監視結果に基づき、非アンカーキャリアの追加や削除の判断を行う。

一例として、図２に示すシステム帯域内の７５個のＰＲＢのうち、１つのＰＲＢ（例えば、ＰＲＢ３２）がアンカーキャリアとして設定され、２つのＰＲＢ（例えば、ＰＲＢ３３とＰＲＢ３５）が非アンカーキャリアとして設定される場合が挙げられるが、これに限られるものではなく、システム帯域内のＰＲＢの数を超えない範囲でアンカーキャリア及び非アンカーキャリアの数を任意に設定可能である。もっとも、常に共通チャネルが存在するアンカーキャリアは、一部の共通チャネルが存在し得る非アンカーキャリアよりも、ユーザ装置２０に割り当て可能なリソース量が制限される。よって、本実施形態では、非アンカーキャリアに関してのみ、追加や削除の判断を行う。

リソース監視部１１３には、非アンカーキャリアの追加及び削除を判断するための、リソース上限値Ｔｕ１（例えば、Ｘ％）及びリソース下限値Ｔｌ１（例えば、Ｙ％）等が設定されている。なお、リソース下限値Ｔｌ１は、例えば０％（Ｙ＝０）と設定するのが好ましい。リソース監視部１１３は、監視対象となるＮＢ−ＩｏＴのリソース使用率が、リソース上限値Ｔｕ１に達すると、非アンカーキャリアを追加すべきと判断する。一方、リソース監視部１１３は、監視対象となるＮＢ−ＩｏＴのリソース使用率が、リソース下限値Ｔｌ１に達すると、非アンカーキャリアを削除すべきと判断する。

特定部１１４は、リソース監視部１１３によって非アンカーキャリアを追加または削除すべきと判断された場合に、その判断結果に基づき、追加または削除すべき非アンカーキャリアを特定する。例えば、リソース下限値Ｔｌ１として０％が設定されている場合、リソース監視部１１３により、いずれかの非アンカーキャリアの使用率がリソース下限値Ｔｌ１（ここでは０％）に達したことが検知されると、特定部１１４は、実際にリソースの使用率が０％となった非アンカーキャリア（例えば、ＰＲＢ３３など）を、削除すべき非アンカーキャリアとして特定する。一方、リソース監視部１１３により、いずれかの非アンカーキャリアの使用率がリソース上限値Ｔｕ１に達したことが検知されると、特定部１１４は、全体のリソースの使用効率（ＬＴＥの通信トラフィック等）を考慮のうえ、当該使用効率が最も良くなるように、追加すべき非アンカーキャリアを特定する。

なお、特定部１１４によって追加または削除すべき非アンカーキャリアが特定されると、基地局装置１０は、当該非アンカーキャリアを追加または削除するとともに、リリース１４対応のユーザ装置２０向けにアンカーキャリアを用いて報知している、待ち受け可能な非アンカーキャリアに関する報知情報の変更を行う。
ここで、リリース１３対応のユーザ装置２０は、当該アンカーキャリアに含まれる、待ち受け可能な非アンカーキャリアに関する報知情報は、未知の情報であるため無視することになる。この場合、リリース１３対応のユーザ装置２０は、常にアンカーキャリアにて待ち受けを行う。
一方、リリース１４対応のユーザ装置２０は、当該アンカーキャリアに含まれる、待ち受け可能な非アンカーキャリアに関する報知情報を含むすべての報知情報を受信した後、待ち受けるキャリアを、アンカーキャリアから、待ち受け可能な非アンカーキャリに変更し、待ち受けを開始する。

〔処理フロー〕
図４を参照して、基地局装置１０により実行されるリソース監視処理フローの一例を説明する。この処理は、基地局装置１０が有するプロセッサが、記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより制御される。なお、以下の説明では、アンカーキャリア及び非アンカーキャリアが、システム帯域内にそれぞれ１つ以上設定されている場合を想定する。

まず、基地局装置１０は、監視対象となるＮＢ−ＩｏＴのリソース使用率を検知する（ステップＳ１）。
基地局装置１０は、設定されているリソース上限値Ｔｕ１及びリソース下限値Ｔｌ１等を参照し、非アンカーキャリアを追加または削除すべきか否かを判断する（ステップＳ２）。

＜非アンカーキャリアの追加または削除なし＞
基地局装置１０は、非アンカーキャリアを追加も削除もすべきでない（すなわち、現状を維持すべき）と判断すると、以下に示す処理をスキップし、終了する。

＜非アンカーキャリアの追加＞
基地局装置１０は、例えば、いずれかの非アンカーキャリアの使用率がリソース上限値Ｔｕ１に達したことから、非アンカーキャリアを追加すべきと判断すると、ステップＳ３に進み、全体のリソースの使用効率（ＬＴＥの通信トラフィック等）を考慮のうえ、追加すべき非アンカーキャリアを特定し、非アンカーキャリアを追加する。その後、新規呼については、追加された非アンカーキャリア等を用いて、ＮＢ−ＩｏＴのユーザデータの送受信が行われる。

＜非アンカーキャリアの削除＞
基地局装置１０は、例えば、いずれかの非アンカーキャリアの使用率がリソース下限値Ｔｌ１に達したことから、非アンカーキャリアを削除すべきと判断すると、ステップＳ４に進み、実際にリソースの使用率が０％となった非アンカーキャリア（例えば、ＰＲＢ３３など）を、削除すべき非アンカーキャリアとして特定し、非アンカーキャリアを削除する。その後、非アンカーキャリアの削除により解放されたリソースを用いて、例えばＬＴＥのユーザデータの送受信が行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、基地局装置１０は、ＮＢ−ＩｏＴのリソース使用率を監視し、監視結果に基づき、非アンカーキャリアを追加または削除するため、無線リソースの効率的な使用が可能となる。

〔ハードウェア構成〕
図５を参照して、基地局装置１０のハードウェア構成の例を説明する。上記で説明した基地局装置１０の機能は、例えば、同図に示すハードウェア構成により実現される。

以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。基地局装置１０のハードウェア構成は、図５に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

図５に示すように、基地局装置１０は、プロセッサ１１、メモリ１２、記憶装置１３、通信装置１４、入力装置１５、及び出力装置１６を備える。

プロセッサ１１は、基地局装置１０による処理の全体を制御する。プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及び／又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアを含んで構成されてもよい。

メモリ１２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ１２は、上記の本実施形態において基地局装置１０による処理を実行可能なコンピュータプログラム、ソフトウェアモジュールなどを保存する。

記憶装置１３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、デジタル多用途ディスク、スマートカード、フラッシュメモリ、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。

通信装置１４は、無線通信ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うための装置である。通信装置１４は、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、又は通信モジュールとも称される。

入力装置１５は、外部からの入力を受け付ける装置（例えば、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置１６は、外部への出力を実施する装置（例えば、ディスプレイ、スピーカー、ＬＥＤランプなど）である。

また、プロセッサ１１及びメモリ１２などの各装置は、情報を通信するためのバスで接続される。バスは、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

Ｂ．変形例
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

本実施形態では、図２を参照しながら、カテゴリＮＢ１をサポートするユーザ装置２０のダウンリンクの運用を例示したが、これに限る趣旨ではなく、アップリンクの運用にも適用可能である。

また、本実施形態では、インバンド（Ｉｎ−ｂａｎｄ）運用を例に説明を行ったが、ＮＢ−ＩｏＴ向けの専用周波数帯域内での運用（いわゆる、スタンドアローン運用）や、ＬＴＥのガードバンド内での運用（いわゆる、ガードバンド運用）にも適用可能である。

１…無線通信システム、１０…基地局装置、２０…ユーザ装置

Claims (6)

1. 送受信帯域幅が制限されたユーザ装置と通信可能な基地局装置であって、
   共通チャネル及びユーザデータの送受信に利用可能なアンカーキャリアと、少なくともユーザデータの送受信に利用可能な非アンカーキャリアとの使用率を監視し、監視結果をもとに、前記非アンカーキャリアを追加または削除すべきか否かを判断するリソース監視部と、
   前記リソース監視部による判断結果に基づき、前記追加または前記削除すべき非アンカーキャリアを特定する特定部とを備え、
   前記特定部によって前記追加または前記削除すべき非アンカーキャリアが特定された後、前記ユーザ装置向けに前記アンカーキャリアを用いて報知している、待ち受け可能な前記非アンカーキャリアに関する報知情報の変更を行う、基地局装置。
2. 前記リソース監視部には、前記非アンカーキャリアの追加及び削除を判断するための、リソース上限値及びリソース下限値が設定されている、請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記送受信帯域幅が制限されたユーザ装置は、ＮＢ−ＩｏＴ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）端末である、請求項１または２に記載の基地局装置。
4. 前記非アンカーキャリアは、共通チャネルの一部である着信情報及びユーザデータの送受信に利用可能なキャリアである、請求項１から３のいずれか一項に記載の基地局装置。
5. 送受信帯域幅が制限されたユーザ装置と通信可能な基地局装置で実施される通信方法であって、
   共通チャネル及びユーザデータの送受信に利用可能なアンカーキャリアと、少なくともユーザデータの送受信に利用可能な非アンカーキャリアとの使用率を監視し、監視結果をもとに、前記非アンカーキャリアを追加または削除すべきか否かを判断するリソース監視ステップと、
   前記リソース監視ステップにおける判断結果に基づき、前記追加または前記削除すべき非アンカーキャリアを特定する特定ステップとを含み、
   前記特定ステップにおいて前記追加または前記削除すべき非アンカーキャリアが特定された後、前記ユーザ装置向けに前記アンカーキャリアを用いて報知している、待ち受け可能な前記非アンカーキャリアに関する報知情報の変更を行う、通信方法。
6. 送受信帯域幅が制限されたユーザ装置と通信可能な基地局装置を構成するコンピュータを、
   共通チャネル及びユーザデータの送受信に利用可能なアンカーキャリアと、少なくともユーザデータの送受信に利用される非アンカーキャリアとの使用率を監視し、監視結果をもとに、前記非アンカーキャリアを追加または削除すべきか否かを判断するリソース監視部と、
   前記リソース監視部による判断結果に基づき、前記追加または前記削除すべき非アンカーキャリアを特定する特定部として機能させ、
   前記特定部によって前記追加または前記削除すべき非アンカーキャリアが特定された後、前記ユーザ装置向けに前記アンカーキャリアを用いて報知している、待ち受け可能な前記非アンカーキャリアに関する報知情報を変更させるためのプログラム。
   

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