KR100430749B1 - 무선통신시스템의방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예약을 수반한 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜에 따라 패킷 데이터 전송을 위해 배치되는 무선 통신 시스템의 프로세스에 관한 것이다. 이런 시스템내의 이동국은 이런 프로토콜을 사용하는 이동 무선 시스템에서의 예약 단계 동안 기지국에 액세스 요구를 전송하도록 배치된다. 기지국은 제 1 이동국으로부터의 액세스 요구를 수신하여, 이에 따라 채널 예약(3)을 포함하는 채널 예약 메시지(2)를 이동국에 전송함으로써 배치된다. 기지국은 또한 직접 채널 예약을 행할 수 없는 적어도 제 2 이동국으로부터 액세스 요구를 수신하도록 배치된다. 본 발명의 프로세스에 따르면, 제 2 이동국으로부터 수신된 액세스 요구는 통상적인 방식으로 채널 예약을 행할 수 없을 시에 확인된다. 확인은 제 1 이동국의 채널 예약(3)과 동일한 채널 예약 메시지(2)에 포함되는 액세스 확인(4, 5)의 형태로 전송된다.

Description

무선 통신 시스템의 방법 및 장치
패킷 데이터 전송을 위한 이동 무선 통신 시스템의 경우에, 기지국은 기지국과 이동국 간의 하나 또는 다수의 시분할 채널을 통해 다수의 이동국과 통신할 수 있다. 시분할 채널은 타임 슬롯으로 분할된다. 다수의 정보 비트를 가진 데이터 버스트는 각 타임 슬롯에 전송될 수 있다. 이동국은 기지국과 연속적으로 통신할 수 없어서, 다수의 이동국은 동일한 시분할 채널을 두고서 경쟁할 수 있다. 채널은 이동국의 채널 요구에 상관없이 동적으로 할당되고, 채널 할당은 기지국에 의해 제어된다.
이동국은 액세스 요구를 기지국으로 전송함으로써 채널을 요구한다. 이런 액세스 요구는 예약 단계 중에 전송을 위한 시분할 채널에서 이동국으로부터 기지국으로 전송된다. 액세스 요구 및 채널 할당을 제어하기 위해 상이한 유형의 프로토콜이 사용될 수 있다. 시분할 무선 채널의 동적인 할당의 경우의 통상적인 프로토콜은 예약에 따른 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜이다. 이런 프로토콜의 경우에서는 각 패킷 전송을 행하기 전에 예약한다. 채널 예약을 요구하는 짧은 메시지는 이동국으로부터 기지국으로 무작위로 전송된다. ALOHA 예약 프로토콜에 따르면, 이런 액세스 요구의 결과는 시분할 채널의 적어도 일부에 이동국을 액세스시키는 기지국에 의해 피드백된다.
많은 이동국이 패킷 데이터 전송을 필요로 할 수 있기 때문에, 다수의 이동국이 액세스 요구를 동시에 전송할 시에 충돌이 발생할 수 있다. 이는, 최적의 경우에, 기지국이 (소위 "포착(capture)" 효과를 이용하여) 동시에 전송된 메시지 중의 한 메시지를 액셉트할 수 있다는 것을 의미한다. 충돌의 경우에, 채널 예약을 수신하지 않는 송신 이동국은 그들의 액세스 요구를 반복해야 한다. 다른 충돌의 위험성을 감소시키기 위하여, 각 이동국에 대해 다른 주어진 시간 간격 후에 반복 전송이 행한다. 이런 시간 간격은 각 이동국에 대해 무작위로 변할 수 있다는 것이 공지되어 있다.
무선 통신 시스템에서의 모든 프리(free) 채널 용량이 통신을 위해 예약되었다면, 다른 이동국이 기지국에 액세스 요구를 전송할 경우에 과부하가 발생한다. 기지국은 본질적으로 이동국으로부터 액세스 요구를 수신하지만, 프리 채널 용량이없기 때문에 소정의 미리 정해진 시간 간격내에 이런 요구에 응할 수 없다. 그 후, 이동국은, 충돌의 경우와 동일한 방식으로, 미리 정해진 시간 간격이 경과한 후에 액세스 요구를 반복하게 된다. 이는 자연적으로 불필요한 여분 채널 부하, 이동 시스템에서의 불필요한 지연 및, 전송이 반복될 시의 충돌의 위험성을 발생하게 한다.
예컨대, US-A-5 166 929는 액세스 채널의 상태에 관한 피드백이 기지국에서 이동국으로 제공되는 경우의 다중 액세스 프로토콜을 개시하고 있다. 이에 의해, 이동국은 액세스 요구의 결과에 관한 정보, 예컨대 충돌이 발생하였다는 사실과, 다음 타임 슬롯이 새로운 액세스 요구의 전송을 위해 개방되었는 지를 수신할 수 있다. 이런 정보는 새로운 액세스 요구를 전송할 시기를 더욱 쉽게 결정하게 한다. 이런 프로토콜의 단점은 과부하 상황을 관리할 수 없다는 것이다. 과부하 때문에 기지국내에서 채널을 일시적으로 할당할 수 없는 상황, 즉 프리 채널이 없는 상황에서는 기지국에서 수신된 액세스 요구는 반복되어야 한다.
1995년 3월 7일 에딘버라에서 개최된 ETSI STC SMG2의 표준화 회합에서 발표된 모토롤라의 논문 "Medium Access Priority"는 이동국에서 기지국으로의 액세스 요구의 경우에 수신 확인의 필요성을 기술하고 있다. 이런 논문에 따르면, 액세스 요구가 기지국에서 정확하게 수신되었는지를 이동국에 통지한다. 그러나, 이런 액세스 요구를 확인하는 방법에 관해서는 기술되어 있지 않았다.
본 발명은 예약(reservation)을 한 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜에 따라 패킷 데이터 전송을 위해 배치되는 무선 통신 시스템의 프로세스에 관한 것이다. 본 발명은 일시적으로 과부하된 이동 무선 시스템에 액세스를 요구하기 위한 프로세스에 관한 것인 데, 제 1 그룹의 이동국내의 각 이동국으로부터 기지국에 수신된 액세스 요구(access request)는 제 1 그룹의 이동국에 대한 채널 예약으로 응답될 수 없다.
본 발명은 또한 패킷 데이터 전송을 위한 무선 통신 시스템내의 기지국 및 이동국에 관한 것이다.
도 1은 이동국과 기지국을 포함한 이동 무선 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 기지국에서 이동국으로의 채널 예약 메시지를 도시한 것이다.
본 발명의 목적은 패킷 데이터 전송을 위한 무선 통신 시스템에서의 프로세스를 제공하는 것이다. 본 발명은, 데이터 전송을 위한 프리 채널 용량이 부족한 일시 과부하된 무선 통신 시스템에서 제 1 그룹의 이동국내의 각 이동국으로부터 기지국으로 액세스 요구를 관리함으로써 이런 목적을 달성한다.
이런 목적은 예약에 따른 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜을 이용하여 달성된다. 패킷 데이터 전송은 기지국과 이동국 간의 하나 이상의 시분할 채널을 통해 수행된다. 이런 프로토콜을 이용하는 이동 무선 시스템에서의 예약 단계 동안에 이동국은 기지국에 액세스 요구를 전송하도록 배치된다. 기지국은 제 1 이동국으로부터 액세스 요구를 수신하고, 이에 따라 채널 예약을 포함하는 채널 예약 메시지를 이동국에 전송한다. 이런 채널 예약의 결과로서, 제 1 이동국에서 기지국으로의 패킷 데이터 전송을 위한 타임슬롯이 예약된다. 기지국은 또한 채널 예약을 일시적으로 수행할 수 없는 제 1 그룹의 이동국으로부터 액세스 요구를 수신하도록 배치된다. 본 발명에 따른 프로세스에 따르면, 제 1 그룹의 이동국으로부터의 액세스 요구의 수신은, 채널 예약이 통상적인 방식으로 수행될 수 없을 때에 확인된다. 확인은, 제 1 이동국에 대한 상기 채널 예약과 동일한 채널 예약 메시지에 포함되는 액세스 확인의 형태로 전송된다. 채널 예약 메시지는 제 1 그룹의 각 이동국에 의해 수신된다. 이동국은 반복해서 액세스 요구를 행하지 않고 채널 예약을 대기하도록 작동된다. 액세스 확인과 관련하여, 제 1 그룹의 이동국의 대기 행렬(queue)은 이동 무선 시스템에 배치된다. 제 1 그룹의 이동국의 채널 예약은 이런 대기 행렬내의 위치에 따라 수행된다.
본 발명은 또한 패킷 데이터 전송을 위한 무선 통신 시스템내의 기지국 및이동국에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기지국 및 이동국은 본 발명에 따른 프로세스를 구현하도록 구성된다.
본 발명에 따른 프로세스에 의해, 시스템에서 액세스 요구가 반복되는 횟수가 감소되기 때문에, 기지국으로의 액세스 채널의 부하는 감소될 수 있다. 따라서, 이는 이동국과 기지국간의 데이터 전송의 평균 지연을 감소시킨다. 게다가, 액세스 요구가 다시 개시되기 전에 보다 짧은 시간 간격이 설정될 수 있는데, 이는 보다 짧은 평균 액세스 지연을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 도 1은 이동국(MS1∼MS3) 및 기지국(BS)을 포함하는 이동 무선 통신 시스템, 예컨대 시분할 다중 채널(TDMA)을 통한 전송을 위한 GSM 시스템내의 셀(1)을 도시한 것이다.
양호한 실시예에서, 패킷 데이터 전송에 적합한 단일 통신 채널(Ch1)이 사용된다. 이는, 데이터 패킷 및 관련 제어 신호가 동일한 채널을 통해 전송된다는 것을 의미한다.
이동국(MS1)은 데이터 패킷 채널을 통해 기지국(BS)에 액세스 요구를 전송함으로써 패킷 데이터 전송을 개시한다. 이런 액세스 요구는, 예컨대 랜덤 피거(random figure) 형의 전송 이동국의 식별 및, 경우에 따라서는 소망된 서비스의 클라스(예컨대, 우선도)에 관한 정보를 포함한다. 다수의 이동국으로부터의 액세스 요구가 동시에 전송되는 위험을 감소시키기 위하여 액세스 요구는 무작위로 디스패치(dispatch)되지만, 이런 요구는 이러한 유형의 전송을 위해 예약되는 주어진 시간 간격내에 전송되어야 한다. 예컨대, 이런 시간 간격은 예컨대 주기적으로 순환하는 다수의 시간 프레임내의 타임 슬롯으로 구성될 수 있다. 액세스 요구가 수신되고, 채널 용량이 이런 패킷 데이터 전송에 이용 가능하다면, 기지국(BS)은 채널 예약 메시지(2)를 이동국(MS1)에 전송한다. 이런 채널 예약 메시지는 이동국에서 기지국으로 전송하기 위한 타임 슬롯을 할당하는 채널 예약을 포함한다. 이런 채널 예약은 또한 수신되는 액세스 요구로의 참조(reference)를 포함한다. 이런 참조는, 액세스 요구 시에 수신된 것과 동일한 정보 및, 액세스 요구를 수신한 시분할 채널(Ch1)내의 시간 프레임 또는 타임 슬롯으로의 참조를 포함한다. 이에 의해, 이동국(MS1)은 채널 예약이 이런 이동국을 위해 의도된 것인가에 관한 정보를 수신한다. 이에 따라, 액세스 요구를 발신하는 이동국(MS1)은 패킷 데이터 전송을 위한 타임 슬롯이 할당된 정보를 수신한다.
예약된 채널에서 이동국(MS1)이 패킷 데이터 전송을 실행하는 시간 동안, 다른 이동국(MS2, MS3)은 이런 채널에서 전송을 개시하지 않는 것이 중요하다. 따라서, 이동국으로부터의 액세스 요구는, 하나 이상의 타임 슬롯이 이런 목적을 위해 프리(free)하다는 것을 기지국(BS)이 보고할 때만 허용 가능할 수 있다. 기지국은, 이동국(MS1∼MS3)으로의 채널에 플래그를 배치함으로써 액세스 요구를 송신할 수 있음을 나타낸다. 할당된 타임 슬롯내의 패킷 데이터 전송이 종결되면, 기지국은,이동국에서 기지국으로의 채널내의 다수의 타임 슬롯이 액세스 요구를 위해 다시 개방된다는 것을 나타낸다. 액세스 요구는 다시 무작위로 기지국에 전송될 수 있다.
이동국에서 기지국으로의 상이한 데이터 패킷의 전송 간에 프리한 타임 슬롯 동안, 즉 액세스 요구를 위해 개방한 타임 슬롯 동안, 다수의 이동국(MS1∼MS3)은 기지국(BS)에 액세스 요구를 전송할 수 있다. 어떤 이동국(MS1∼MS3)에 대해 동시에 전송이 이루어진다면, 전송 간에 충돌이 발생한다. 이 충돌 상황에서, 기지국(BS)은 하나 이상의 해당 이동국으로부터의 메시지를 이해할 수 없어서, 액세스 요구의 전송이 반복되어야 한다.
다수의 이동국(MS1∼MS3)이 중복되지 않고서 액세스 요구를 기지국에 전송한다면, 이들 이동국의 하나 이상에 대해 채널 예약이 이루어질 수 있다. 채널 예약이 제 1 이동국(MS1)에 대해 이루어지면, 이들 이동국으로부터의 액세스 요구가 기지국(BS)에 정확하게 수신되었다는 사실에도 불구하고도, 다른 이동국(MS2, MS3)은 프리 채널 용량을 대기해야 한다. 재전송 상황에서, 액세스 요구는, 또한 동일한 데이터 패킷에 관한 시퀀스에 포함된 상이한 전송간에 무작위로 수신될 수 있다. 이는 액세스 요구가 수신될 수 있도록 그러한 시퀀스내의 갭을 사용하는 것이 바람직한 지에 의존한다. 본 발명에 따르면, 이들 이동국(MS2, MS3)으로부터 액세스 요구의 새로운 파를 방지하기 위하여, (소정의 한계내에서) 기지국에 정확하게 수신된 각 액세스 요구는 보통 응답된다. 따라서, 액세스 확인(4, 5)은 수신된 채널 예약(3)을 직접 가지지 않은 다수의 이동국(MS2, MS3)에 전송된다. 이들 액세스 확인은, 액세스 요구에 응답하여 채널을 할당한 이동국(MS1)으로의 채널 예약(3)을 포함하는 채널 예약 메시지(2)에 포함된다. 그러한 채널 예약 메시지(2)는 도 2에 도시되어 있다. 이러한 채널 예약(3)은 모든 제어 메시지에 공통인 포맷, 예컨대 4개의 타임 슬롯을 포함하는 포맷에서의 메시지(2)에 전송되고, 또한 주어진 제어 데이터가 함께 사용될 수 있기 때문에, 한정된 수의 액세스 예약(4, 5)이 동일한 메시지(2)에 포함될 수 있다.
따라서, 이들 액세스 확인은 채널 부하를 증가시키지 않는다.
다수의 이동국으로부터 정확하게 수신된 액세스 요구의 확인은 패킷 데이터 전송을 위해 그들의 차례(turn)를 대기하는 이동국의 대기 행렬이 이동 무선 시스템에 배열될 수 있게 한다.
패킷 데이터 전송이 GSM 시스템에 사용되면, 한정된 수의 액세스 확인은 채널 예약과 함께 메시지에 포함될 수 있다. 이동국으로부터의 조회(enquiry)가 수신되었을 시에 시간 프레임으로의 참조에 관하여, 이런 액세스 확인은 두 방식으로 수행된다. 첫 번째 방식은, 채널 예약(3)과 동일한 방식으로, 채널 예약 메시지(2)의 일부내에서 (시스템내에 사용되는 주어진 다중 프레임 구조에 관련된) 시간 프레임의 수를 나타내는 것이다. 다른 방식은, 통상의 채널 예약 메시지내에 주어지는 시간 프레임에 관한 참조를 이용하는 것이다.
본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않고, 다음의 청구 범위의 보호 범위내에서 어느 실시예를 포함할 수 있다.

Claims (7)

  1. 예약을 수반한 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜에 따라, 기지국(BS)과 이동국(MS1∼MS3)간의 하나 이상의 시분할 채널(Ch1)을 통해 패킷 데이터 전송을 위해 배치된 무선 통신 시스템을 위한 프로세스로서, 상기 이동국(MS1∼MS3)은 액세스 요구를 기지국(BS)으로 전송하도록 구성되고, 상기 기지국은, 제 1 이동국(MS1)으로부터 액세스 요구를 수신하고, 이에 따라 채널 예약(3)을 포함하는 채널 예약 메시지(2)를 이동국에 전송함으로써, 이에 의해 제 1 이동국(MS1)과 기지국(BS)간의 패킷 데이터 전송을 위해 타임 슬롯이 예약되고, 또한 기지국은, 직접 채널 예약을 행할 수 없는 제 1 그룹의 이동국(MS2, MS3)으로부터 액세스 요구를 수신하도록 배치되는 무선 통신 시스템을 위한 프로세스에 있어서,
    상기 제 1 그룹의 이동국(MS2, MS3)으로부터의 액세스 요구의 수신은 상기 기지국(BS)에서 상기 제 1 그룹에 포함된 각 이동국(MS2, MS3)까지 액세스 확인(4, 5)의 형태로 확인되고,
    상기 액세스 확인(4, 5)은 제 1 이동국(MS1)으로의 채널 예약(3)을 포함하는 채널 예약 메시지(2)에 포함되며,
    상기 액세스 확인과 관련된 무선 통신 시스템내의 제 1 그룹은 대기 행렬로 배치되고, 대기 행렬 위치는 상기 그룹의 각 이동국에 할당되고,
    이동국의 대기 행렬 위치에 따라 이동국을 위한 채널 예약이 행해지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 예약 메시지(2)는 상기 기지국이 액세스 요구를 수신하는 모든 이동국에 의해 판독되고,
    상기 채널 예약 메시지(2)에 포함된 액세스 확인(4, 5)은 상기 이동국(MS2, MS3)에서 수신되고, 이에 의해 상기 이동국은 액세스 요구를 반복하지 않고서 채널 예약을 대기하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 프로세스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 이동국으로의 채널 예약(3)에서 제 1 참조가 공급되는 데, 상기 제 1 참조는 시분할 채널(Ch1)내의 제 1 타임 슬롯을 참조하고, 상기 제 1 타임 슬롯에서, 상기 제 1 이동국(MS1)으로부터의 액세스 요구는 상기 기지국(BS)에서 수신되고,
    상기 액세스 확인(4, 5)의 각각에서 제 2 참조가 공급되는 데, 상기 제 2 참조는 시분할 채널(Ch1)내의 제 2 타임 슬롯을 참조하고, 상기 제 2 타임 슬롯에서, 상기 기지국(BS)은 액세스 확인이 의도되는 각 이동국(MS2, MS3)으로부터 액세스 요구를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 프로세스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 참조는 상기 제 1 타임 슬롯과 상기 제 2 타임 슬롯간의 타임 슬롯의 수로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 프로세스.
  5. 예약을 수반한 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜에 따라, 기지국과 이동국 간의 하나 이상의 시분할 채널을 통해 패킷 데이터 전송을 위해 배치되는 무선 통신 시스템의 기지국의 프로세스에 있어서,
    상기 이동국으로부터 액세스 요구를 수신하는 단계,
    제 1 이동국으로부터의 액세스 요구에 따라 이동국에 채널 예약을 전송함으로써, 이에 의해 상기 제 1 이동국과 상기 기지국간의 패킷 데이터 전송을 위해 타임 슬롯을 예약하는 단계,
    직접 채널 예약을 행할 수 없는 제 1 그룹의 이동국으로부터 액세스 요구를 수신할 시에, 제 1 그룹의 이동국내의 각 이동국에 액세스 확인을 제공하는 단계,
    제 1 이동국의 채널 예약과 동일한 메시지에 상기 액세스 확인을 전송하는 단계,
    상기 액세스 확인과 관련하여, 상기 제 1 그룹의 이동국의 대기 행렬을 상기 무선 통신 시스템내에 배치하여, 각 이동국에 대기 행렬 위치를 할당하는 단계 및,
    상기 대기 행렬 위치에 따라 상기 이동국의 채널 예약을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 기지국의 프로세스.
  6. 예약을 수반한 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜에 따라, 기지국(BS)과이동국(MS1∼MS3)간의 하나 이상의 시분할 채널(Ch1)을 통해 패킷 데이터 전송을 위해 배치된 무선 통신 시스템의 기지국으로서, 상기 이동국(MS1∼MS3)은 액세스 요구를 기지국(BS)으로 전송하도록 구성되고, 상기 기지국은, 제 1 이동국(MS1)으로부터 액세스 요구를 수신하고, 이에 따라 채널 예약(3)을 포함하는 채널 예약 메시지(2)를 이동국에 전송함으로써, 이에 의해 제 1 이동국(MS1)과 기지국(BS)간의 패킷 데이터 전송을 위해 다수의 타임 슬롯이 예약되고, 또한 기지국은, 직접 채널 예약을 행할 수 없는 제 1 그룹의 이동국(MS2, MS3)으로부터 액세스 요구를 수신하도록 배치되는 무선 통신 시스템의 기지국에 있어서,
    상기 기지국(BS)은 상기 제 1 그룹에 포함되고, 액세스 요구를 수신하는 각 이동국(MS2, MS3)에 액세스 확인(4, 5)을 제공하도록 배치되고,
    상기 기지국(BS)은 상기 제 1 이동국(MS1)의 상기 채널 예약(3)과 동일한 채널 예약 메시지(2)내에 상기 액세스 확인을 포함하도록 배치되며,
    상기 기지국(BS)은 상기 제 1 그룹내에 상기 이동국(MS2, MS3)의 대기 행렬을 배치하여, 각 이동국에 대기 행렬을 할당하도록 적응되고,
    상기 기지국은 그의 대기 행렬 위치에 따라 상기 제 1 그룹내의 이동국을 위한 채널 예약을 수행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 기지국.
  7. 예약을 수반한 메시지-동기식 ALOHA 프로토콜에 따라, 기지국(BS)과 이동국(MS1∼MS3)간의 하나 이상의 시분할 채널(Ch1)을 통해 패킷 데이터 전송을위해 배치된 무선 통신 시스템의 이동국으로서, 상기 이동국은 액세스 요구를 상기 기지국으로 전송하도록 구성되고, 상기 기지국은, 제 1 이동국(MS1)으로부터 액세스 요구를 수신하고, 이에 따라 채널 예약(3)을 포함하는 채널 예약 메시지(2)를 이동국에 전송함으로써, 이에 의해 제 1 이동국(MS1)과 기지국(BS)간의 패킷 데이터 전송을 위해 타임 슬롯이 예약되고, 또한 기지국은, 직접 채널 예약을 행할 수 없는 제 2 이동국(MS2)으로부터 액세스 요구를 수신하도록 배치되는 무선 통신 시스템의 이동국에 있어서,
    상기 기지국에 액세스 요구를 송신한 이동국(MS2)은 시분할 채널(Ch1)내의 각 채널 예약 메시지(2)를 판독하도록 배치되고,
    상기 기지국(BS)에 액세스 요구를 송신한 상기 이동국(MS2)은, 상기 채널 예약(3)이 상기 이동국(MS2)에 관련되지 않을 시에 상기 채널 예약 메시지(2)내의 액세스 확인(4)을 수신하도록 배치되어, 상기 이동국(MS2)은 또 다른 액세스 요구를 전송하지 않고서 채널 예약을 대기하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 무선 이동 시스템의 이동국.
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