JPH04351136A - 適応型最尤系列推定装置 - Google Patents
適応型最尤系列推定装置Info
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- JPH04351136A JPH04351136A JP3125753A JP12575391A JPH04351136A JP H04351136 A JPH04351136 A JP H04351136A JP 3125753 A JP3125753 A JP 3125753A JP 12575391 A JP12575391 A JP 12575391A JP H04351136 A JPH04351136 A JP H04351136A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/0212—Channel estimation of impulse response
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-
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- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
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- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
変通信路を介してデータ伝送を行う場合に通信路変動に
追従しかつ符号間干渉を除去してデータ伝送特性を向上
するのに用いる適応型最尤系列推定装置に関するもので
ある。
じる符号間干渉による歪が生じても受信データを高信頼
度で復調する方式として知られており、ビタビアルゴリ
ズムを適用することによって実現することが考えられて
いる(例えば、ヘイズ,“ザビタビ アルゴリズム
アプライド トウ ディジタル データ ト
ランスミッション”,アイ・イー・イー・イー,コミュ
ニケーション ソサエティ,1975,No.13)
。この方式を用いて受信データを復調するためには、受
信信号の他に通信路インパルスレスポンスの情報が必要
である。このため、通信路が時変の場合には、最尤系列
推定器の出力を適応型通信路インパルスレスポンス推定
フィルタに入力し、得られた通信路インパルスレスポン
スに基づいて最尤系列推定器を適応動作させる方式が知
られている(例えば、プロアキス著,“ディジタル
コミュニケーションズ”,マグロウヒル,1983)。
たプロアキス著,“ディジタル コミュニケーション
ズ”に示される方式では、時変の通信路インパルスレス
ポンスを1次のLMSアルゴリズムを用いて推定してお
り、変動に対する適応速度が遅い。このため、通信路変
動が高速である場合、通信路インパルスレスポンスの推
定が十分に行えなくなり、特性が大きく劣化してしまう
という欠点がある。
推定装置は、受信信号をサンプルするタイミングパルス
信号を発生するクロックパルス発生回路と、前記受信信
号と前記クロックパルス発生回路からの前記タイミング
パルス信号とを入力としてこのタイミングパルス信号が
入力する毎に前記受信信号をサンプルしてAD変換する
AD変換回路と、前記AD変換回路の出力と通信路イン
パルスレスポンス推定信号とを入力として判定結果を出
力する最尤系列推定回路と、前記タイミングパルス信号
を計数して出力するとともにカウンタリセット信号によ
ってリセットされる計数器と、前記計数器の出力、前記
最尤系列推定回路の判定結果、前記受信信号とレプリカ
信号との間の誤差信号、周期リセット信号及び通信路イ
ンパルスレスポンスリセット値を入力として通信路イン
パルスレスポンスのj次(jはm≧j≧0の整数,mは
自然数)変動成分とj次のレプリカ成分とを出力するm
+1個の通信路インパルスレスポンス推定器と、前記計
数器の出力を入力として入力した信号があらかじめ定め
た数に達したときに前記カウンタリセット信号を出力す
るカウンタリセット回路と、前記計数器の出力、前記カ
ウンタリセット信号及び前記通信路インパルスレスポン
スのj次変動成分を入力として前記通信路インパルスレ
スポンスのj次変動成分を合成して通信路インパルスレ
スポンス推定信号を出力するとともに前記カウンタリセ
ット信号が入力された場合には前記周期リセット信号及
び前記通信路インパルスレスポンスリセット値を前記m
+1個の通信路インパルスレスポンス推定器に出力する
通信路インパルスレスポンス合成回路と、前記j次のレ
プリカ成分を入力として前記レプリカ信号を合成して出
力するレプリカ信号合成回路と、前記AD変換回路の出
力を入力として入力した信号を前記最尤系列推定回路に
おいて生じる復調遅延分だけ遅延させる遅延回路と、前
記遅延回路の出力と前記レプリカ信号とを入力としてこ
れら入力した信号の間の前記誤差信号を出力する減算器
とを有している。
は、前記計数器の出力を入力してj乗するm+1個のj
乗回路と、前記j乗回路の出力と前記通信路インパルス
レスポンスのj次変動成分とを乗算するm+1個の乗算
器と、前記m+1個の乗算器の出力を加算する加算器と
、前記m+1個の通信路インパルスレスポンスのj次変
動成分のうち0次以外の通信路インパルスレスポンスの
変動成分と前記加算器の出力と前記カウンタリセット信
号とを入力として前記カウンタリセット信号が入力され
たときには前記m+1個の通信路インパルスレスポンス
のj次変動成分のうち0次以外の通信路インパルスレス
ポンスの変動成分、前記加算器の出力及び前記カウンタ
リセット信号を出力するゲート回路とを含んで構成され
ていてもよく、また、あらかじめ定めた値を記憶して出
力する記憶回路と、前記記憶回路の出力と前記計数器の
出力とを加算する第1の加算回路と、前記第1の加算回
路の出力を入力してj乗するm+1個の第1のj乗回路
と、前記第1のj乗回路の出力と前記通信路インパルス
レスポンスのj次変動成分とを乗算するm+1個の第1
の乗算器と、前記m+1個の第1の乗算器の出力を加算
する第2の加算器と、前記計数器の出力を入力してj乗
するm+1個の第2のj乗回路と、前記第2のj乗回路
の出力と前記通信路インパルスレスポンスのj次変動成
分とを乗算するm+1個の第2の乗算器と、前記m+1
個の第2の乗算器の出力を加算する第3の加算器と、前
記m+1個の通信路インパルスレスポンスのj次変動成
分のうち0次以外の通信路インパルスレスポンスの変動
成分、前記第3の加算器の出力及び前記カウンタリセッ
ト信号を入力として前記カウンタリセット信号が入力さ
れたときには前記m+1個の通信路インパルスレスポン
スのj次変動成分のうち0次以外の通信路インパルスレ
スポンスの変動成分、前記第3の加算器の出力及び前記
カウンタリセット信号を出力するゲート回路とを含んで
構成されていてもよい。
推定値をベクトルh(k)(系列あるいはベクトルを式
中で文字、例えばhの上に矢印をつけて表現するとき、
本明細書の文中ではベクトルh等と矢印をつけないで表
記する。)とすれば、プロアキス著,“ディジタル
コミュニケーションズ”に示される方式では、次式にし
たがって変動に追従させている(図6参照)。
間の誤差信号、系列i(k)は判定結果系列、Δはステ
ップサイズである。また、*は共役複素である。
スレスポンスの変動を時間のm次式で表現できると仮定
し、m次の通信路インパルスレスポンス推定方式を用い
て従来方式よりも高速な追従特性を実現する。すなわち
、ベクトルh(k)を
れぞれ推定する。ここで、ベクトルh(k,j)は時刻
kにおける時間のj次項の通信路インパルスレスポンス
成分である。このような観点から従来方式を見ると、時
間の0次項のみを用いたものと考えられる。
ると考えられる時間δtにおいては、j次項の通信路イ
ンパルスレスポンス成分を用いて、
ある。図において、10は入力端子、11はAD変換回
路、12はクロックパルス発生回路、13はカウンタ、
14は最尤系列推定回路、15はカウンタリセット回路
、16は通信路インパルスレスポンス合成回路、17は
レプリカ信号合成回路、18は遅延回路、19は減算回
路、20−0〜20−mはj次(0≦j≦m)の通信路
インパルスレスポンス成分推定回路、21は出力端子で
ある。
D変換回路11においてクロックパルス発生回路12か
ら与えられるタイミングでサンプリングされてAD変換
される。さらに、クロックパルス発生回路12で発生さ
れるパルスはカウンタ13にも供給される。カウンタ1
3では入力されたパルス数をカウントしてカウント値を
出力するとともに、カウンタリセット回路15からカウ
ンタリセット信号が入力される毎にリセットされる。カ
ウンタリセット回路15は、通信路インパルスレスポン
ス成分推定回路20−0〜20−mの発散を防ぐために
、あらかじめ定められたリセット周期とカウンタ13か
らのカウント値とを比較し、カウンタ13からのカウン
ト値がリセット周期と等しくなったときにカウンタリセ
ット信号を出力する。
換された信号は、最尤系列推定回路14及び遅延回路1
8に入力される。最尤系列推定回路14は、AD変換回
路11からの受信信号と通信路インパルスレスポンス合
成回路16からの通信路インパルスレスポンス推定値と
を用いて受信データを復調し、復調結果を出力端子21
及びj次(0≦j≦m)の通信路インパルスレスポンス
成分推定回路20−0〜20−mに出力する。
スポンス成分推定回路20−0〜20〜mのそれぞれに
は、最尤系列推定回路14からの復調結果に加えて、カ
ウンタ13のカウント値、減算回路19から得られる受
信信号とレプリカ信号との間の誤差信号、ならびに、通
信路インパルスレスポンス合成回路16から出力される
周期リセット信号及び通信路インパルスレスポンスリセ
ット値が入力される。このとき、通信路インパルスレス
ポンス成分推定回路20−2〜20−mの各々は、通信
路インパルスレスポンスのj次(m≧j≧0)の変動成
分を通信路インパルスレスポンス合成回路16へ、j次
(m≧j≧0)のレプリカ成分をレプリカ合成回路17
へそれぞれ出力する。
では、通信路インパルスレスポンス成分推定回路20−
0〜20−mから得られる通信路インパルスレスポンス
のj次(m≧j≧0)変動成分とカウンタ13からのカ
ウント値とを入力して、通信路インパルスレスポンスの
j次(m≧j≧0)変動成分を合成して通信路インパル
スレスポンス推定値を出力する。さらに、通信路インパ
ルスレスポンス合成回路16には、カウンタリセット回
路15からのカウンタリセット信号も入力される。この
信号が入力されたときには、通信路インパルスレスポン
ス成分推定回路20−0〜20−mの発散を防ぐために
、通信路インパルスレスポンスのj次(m≧j≧0)変
動成分から通信路インパルスレスポンスリセット値を求
め、通信路インパルスレスポンス成分推定回路20−0
〜20−mに出力するとともに、通信路インパルスレス
ポンスリセット値を通信路インパルスレスポンス推定値
として最尤系列推定回路14へ出力する。
ルスレスポンス成分推定回路20−0〜20−mから出
力されるj次(m≧j≧0)のレプリカ成分から受信信
号のレプリカを合成して出力する。また、遅延回路18
にはAD変換回路11の出力が入力され、最尤系列推定
回路14において生じる復調遅延分だけ遅延されて出力
される。減算回路19では、遅延回路18の出力とレプ
リカ合成回路17の出力とを入力し、両入力信号の間の
誤差信号を求めて通信路インパルスレスポンス成分推定
回路20−0〜20−mに出力する。
成分推定回路20−jのブロック図、図3は通信路イン
パルスレスポンス合成回路16のブロック図、図4はレ
プリカ信号合成回路17のブロック図である。図2では
通信路インパルスレスポンスの長さが3(ベクトルh(
k,j)及びベクトルi(k)の大きさが3)の場合に
ついて示しており、以下の説明においてはこの場合につ
いて説明するが、一般の場合についても容易に拡張する
ことができる。まず、m次の通信路インパルスレスポン
スの推定方式の原理について述べ、図2,図3及び図4
を参照して本実施例の動作について説明する。
ように表現した場合、時刻kにおける受信信号レプリカ
r(k)(以下の式中では受信信号r(k)のレプリカ
であることを示すためにrの上に山形記号をつけている
が、本明細書の文中では山形記号を省略する)は、判定
結果列i(k)と通信路インパルスレスポンスベクトル
h(k)とを用いると、
る判定結果であり、
代入すれば、
リカr(k)はkj の線形和で表現でき、各次数の係
数ベクトルh(k,j)は独立に求めることができる。
分推定回路20−jは、j次の係数ベクトルh(k,j
)をLMSアルゴリズムを用いて逐次的に求める場合の
回路例である。各次数の係数ベクトルh(k,j)をL
MSアルゴリズムを用いて逐次的に求めるには、式(1
)と同様にして、
することによって達成される。ここで、εは受信信号レ
プリカr(k)と受信信号r(k)との間の誤差信号で
ある。また、Δj はステップサイズであり、あらかじ
め定めることができる。さらに、式(8)を式(5)に
代入することにより、通信路インパルスレスポンス推定
値のベクトルh(k)を更新していく。ここで、kは時
刻を示すものであり単調増加変数である。このため、長
い時間に渡って式(8)により逐次的に求めていくと、
kj が非常に大きな値になり制御系が発散してしまう
。このため、リセット周期を定めておき、kがリセット
周期と等しくなったときに次式にしたがってベクトルh
(k,j)をリセットする。
ト周期である。
ポンスの本実施例による推定について説明する。
ポンス成分推定回路20−jの入力端子200に、時刻
kにおいて、最尤系列推定回路14から得られる判定結
果i(k)が入力される。また、カウンタ13のカウン
ト値は入力端子201を介してj乗回路225に入力さ
れる。j乗回路225の出力は、乗算回路211〜21
3により、現在の判定結果i(k)及びシフトレジスタ
203,204から得られる過去の判定結果i(k−1
),i(k−2)と乗算され、式(7)及び式(8)に
示されるベクトルi(k)とkj との積が得られる。 レジスタ205〜207には、式(6)で与えられるj
次の係数ベクトルh(k,j)の要素h(k,j,0)
、h(k,j,1)及びh(k,j,2)が入力されて
いる。乗算器214〜216及び加算器208によって
ベクトルi(k)とベクトルh(k,j)とkj との
積が求められて、出力端子224に出力される。また、
プロセッサ210には、減算回路19から入力端子20
2を介して得られる誤差信号ε,j次の係数ベクトルh
(k,j)及びベクトルi(k)とkj との積を入力
して、式(8)に基づいてj次の係数ベクトルh(k,
j)を更新し、ベクトルh(k+1,j)をスイッチ2
09に出力する。スイッチ209には、プロセッサ21
0から得られるベクトルh(k+1,j)、式(9)及
び式(10)で与えられる通信路インパルスレスポンス
リセット値及びリセット周期信号が入力され、リセット
周期パルスが入力された場合には通信路インパルスレス
ポンスリセット値、リセット周期パルスが入力されない
場合にはプロセッサ210から得られるベクトルh(k
+1,j)を出力する。ここで、通信路インパルスレス
ポンスリセット値及びリセット周期信号は、通信路イン
パルスレスポンス合成回路16から入力端子217〜2
19を介して入力される。スイッチ209の出力は、レ
ジスタ205〜207に入力されるとともに、出力端子
221〜223を介して通信路インパルスレスポンス合
成回路16に出力する。
ト値は通信路インパルスレスポンス合成回路16の入力
端子300を介してm+1個のj乗回路306j(j=
0,1,…m)に入力される。ここで、例えば、306
0は0乗回路であり、3063は3乗回路を意味する。 また、m+1個の通信路インパルスレスポンス成分推定
回路20jから得られるベクトルh(k,j)(図2出
力端子221〜223)はm+1個の入力端子3050
〜305mに入力される。これらの入力信号に対して、
m+1個の乗算器3070〜307m及び加算器308
によって式(5)の演算と同様な操作が行われベクトル
(k)が合成される。ベクトルh(k)は、出力端子3
02を介して最尤系列推定回路14及びゲート309に
出力される。また、入力端子3051〜305mに入力
された信号はゲート309にも供給される。さらに、ゲ
ート309には入力端子301を介してカウンタリセッ
ト回路15からのカウンタリセット信号も入力される。 カウンタリセット信号がゲート309に入力されるとき
、ゲート309には式(9)及び式(10)で与えられ
る通信路インパルスレスポンスリセット値が入力されて
おり、ゲートを開くことにより出力端子3040〜30
4mに通信路インパルスレスポンスリセット値が出力さ
れ、m+1個の通信路インパルスレスポンス成分推定回
路20jに供給される(図2入力端子217〜219)
。また、カウンタリセット信号は出力端子303を介し
てm+1個の通信路インパルスレスポンス成分推定回路
20jにも供給される(図2入力端子220)。
のm+1個の入力端子4000〜400mには、m+1
個の通信路インパルスレスポンス成分推定回路20jよ
り(図2出力端子224)、式(7)に示されるkj
とベクトルi(k)とベクトルh(k,j)との積が入
力される。入力信号は加算器401によって加算され出
力端子402に受信信号レプリカr(k)として出力さ
れる。
路16は図5に示す16aのように構成することもでき
る。カウンタ13のカウント値は入力端子600を介し
て入力される。メモリ601には通信路インパルスレス
ポンスを予測する時間Δが記憶されており、入力端子6
00からの信号に加算され、m+1個のj乗回路601
0〜601mに入力される。一方、入力端子600から
の信号は、メモリ601の内容と加算されずにm+1個
のj乗回路6030〜603mにも入力される。入力端
子6040〜604mにはm+1個の通信路インパルス
レスポンス成分推定回路20jから得られるベクトルh
(k,j)(図2出力端子221〜223)が供給され
る。入力端子6040〜604mに入力された信号は、
乗算器群6020〜602mによりj乗回路6010〜
601mの出力と乗算されたのち、加算器605によっ
て加算されて、メモリ601に記憶された時間分だけ未
来の通信路インパルスレスポンスの合成値ベクトルh(
k+Δ)が得られる。この合成値を通信路インパルスレ
スポンス推定値として出力端子606を介して最尤系列
推定回路14に供給する。さらに、m+1個のj乗回路
6030〜603mの出力からm+1個の乗算回路60
80〜608m及び加算器609により、式(9)及び
式(10)で与えられる通信路インパルスレスポンスリ
セット値を求めて、ゲート610に出力する。ゲート6
10には入力端子607を介してカウンタリセット回路
15からのカウンタリセット信号も入力される。カウン
タリセット信号が入力された場合、ゲート610は、ゲ
ートを開けて、入力された通信路インパルスレスポンス
リセット値及びカウンタリセット信号をそれぞれ出力端
子6110〜611m及び出力端子612へ出力する。 このとき、出力端子611jに出力されるj次の通信路
インパルスレスポンスリセット値は通信路インパルスレ
スポンス成分推定回路20jに供給され(図2入力端子
217〜219)、出力端子612のカウンタリセット
信号はm+1個の通信路インパルスレスポンス成分推定
回路20jに供給される(図2入力端子220)。
間干渉が生じ、かつ高速に変動する時変通信路を介して
データ伝送を行う場合であっても、通信路変動に追従し
かつ符号間干渉を除去してデータ伝送特性を向上するこ
とができる。
ける図1の通信路インパルスレスポンス成分推定回路2
0jを示すブロック図である。
6の一例を示すブロック図である。
ック図である。
6の他の例を示すブロック図である。
場合における従来の適応型最尤系列推定装置を示すブロ
ック図である。
レプリカ信号合成回路 18 遅延回路 19 減算回路 20−0〜20−m j次(0≦j≦m)の通信
路インパルスレスポンス成分推定回路 3060〜306m j乗回路(0≦j≦m)3
070〜307m 乗算回路 308 加算器 309 ゲート 601 メモリ 605,609,613 加算器6010〜60
1m,6030〜603m j乗回路6020〜
602m,6080〜608m 乗算器610
ゲート
Claims (3)
- 【請求項1】 受信信号をサンプルするタイミングパ
ルス信号を発生するクロックパルス発生回路と、前記受
信信号と前記クロックパルス発生回路からの前記タイミ
ングパルス信号とを入力としてこのタイミングパルス信
号が入力する毎に前記受信信号をサンプルしてAD変換
するAD変換回路と、前記AD変換回路の出力と通信路
インパルスレスポンス推定信号とを入力として判定結果
を出力する最尤系列推定回路と、前記タイミングパルス
信号を計数して出力するとともにカウンタリセット信号
によってリセットされる計数器と、前記計数器の出力、
前記最尤系列推定回路の判定結果、前記受信信号とレプ
リカ信号との間の誤差信号、周期リセット信号及び通信
路インパルスレスポンスリセット値を入力として通信路
インパルスレスポンスのj次(jはm≧j≧0の整数,
mは自然数)変動成分とj次のレプリカ成分とを出力す
るm+1個の通信路インパルスレスポンス推定器と、前
記計数器の出力を入力として入力した信号があらかじめ
定めた数に達したときに前記カウンタリセット信号を出
力するカウンタリセット回路と、前記計数器の出力、前
記カウンタリセット信号及び前記通信路インパルスレス
ポンスのj次変動成分を入力として前記通信路インパル
スレスポンスのj次変動成分を合成して通信路インパル
スレスポンス推定信号を出力するとともに前記カウンタ
リセット信号が入力された場合には前記周期リセット信
号及び前記通信路インパルスレスポンスリセット値を前
記m+1個の通信路インパルスレスポンス推定器に出力
する通信路インパルスレスポンス合成回路と、前記j次
のレプリカ成分を入力として前記レプリカ信号を合成し
て出力するレプリカ信号合成回路と、前記AD変換回路
の出力を入力として入力した信号を前記最尤系列推定回
路において生じる復調遅延分だけ遅延させる遅延回路と
、前記遅延回路の出力と前記レプリカ信号とを入力とし
てこれら入力した信号の間の前記誤差信号を出力する減
算器とを有することを特徴とする適応型最尤系列推定装
置。 - 【請求項2】 前記通信路インパルスレスポンス合成
回路は、前記計数器の出力を入力してj乗するm+1個
のj乗回路と、前記j乗回路の出力と前記通信路インパ
ルスレスポンスのj次変動成分とを乗算するm+1個の
乗算器と、前記m+1個の乗算器の出力を加算する加算
器と、前記m+1個の通信路インパルスレスポンスのj
次変動成分のうち0次以外の通信路インパルスレスポン
スの変動成分と前記加算器の出力と前記カウンタリセッ
ト信号とを入力として前記カウンタリセット信号が入力
されたときには前記m+1個の通信路インパルスレスポ
ンスのj次変動成分のうち0次以外の通信路インパルス
レスポンスの変動成分、前記加算器の出力及び前記カウ
ンタリセット信号を出力するゲート回路とを含むことを
特徴とする請求項1記載の適応型最尤系列推定装置。 - 【請求項3】 前記通信路インパルスレスポンス合成
回路は、あらかじめ定めた値を記憶して出力する記憶回
路と、前記記憶回路の出力と前記計数器の出力とを加算
する第1の加算回路と、前記第1の加算回路の出力を入
力してj乗するm+1個の第1のj乗回路と、前記第1
のj乗回路の出力と前記通信路インパルスレスポンスの
j次変動成分とを乗算するm+1個の第1の乗算器と、
前記m+1個の第1の乗算器の出力を加算する第2の加
算器と、前記計数器の出力を入力してj乗するm+1個
の第2のj乗回路と、前記第2のj乗回路の出力と前記
通信路インパルスレスポンスのj次変動成分とを乗算す
るm+1個の第2の乗算器と、前記m+1個の第2の乗
算器の出力を加算する第3の加算器と、前記m+1個の
通信路インパルスレスポンスのj次変動成分のうち0次
以外の通信路インパルスレスポンスの変動成分、前記第
3の加算器の出力及び前記カウンタリセット信号を入力
として前記カウンタリセット信号が入力されたときには
前記m+1個の通信路インパルスレスポンスのj次変動
成分のうち0次以外の通信路インパルスレスポンスの変
動成分、前記第3の加算器の出力及び前記カウンタリセ
ット信号を出力するゲート回路とを含むことを特徴とす
る請求項1記載の適応型最尤系列推定装置。
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