KR101284151B1 - 수중 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

수중 무선 통신 시스템은 입력 받은 데이터에 포함된 각 비트에 따라 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호 또는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성하는 발신 장치 및 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 여부에 따라 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 설정하고, 상기 비트를 포함하는 데이터를 생성하는 수신 장치를 포함한다.

Description

수중 통신 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FORCOMMUNICATION UNDER WATER}

본 발명은 수중 통신 기술에 관한 것으로, 보다 자세하게는 다채널을 이용한 수중 통신 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수중 무선 통신 방법은 한 개 이상의 비트를 내포하고 있는 변조심볼(modulation symbol)에 대해 특정 단일 주파수를 사용하여 변조한다.특히, 변조구간과 보호구간을 별도로 설정하여 다중경로를 통해 전송되는 신호 간의 간섭을 최소화함으로써 데이터 전송 오율을 낮출 수 있다.

본 발명에서는 특정 비트에 대한 보호구간을 제외한 변조 신호를 전송하는수중 무선 통신 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 데이터에 포함된 각 비트에 따라 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호 또는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성하는 발신 장치; 및 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 여부에 따라 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 설정하고, 상기 비트를 포함하는 데이터를 생성하는 수신 장치를 포함하는 수중 무선 통신 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 수중 무선 통신을 위한 발신 장치에 있어서, 데이터를 입력 받는 입력부; 상기 데이터에 포함된 각 비트에 따라 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호 또는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성하는 변조부; 및 상기 변조 신호를 발신하는 발신부를 포함하는 발신 장치가 제공된다.

상기 변조부는 상기 비트가 0 또는 1 중 어느 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 신호 구간만을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성할 수 있다.

상기 변조부는 상기 비트가 0 또는 1 중 다른 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 신호에 해당하는 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수중 무선 통신을 위한 수신 장치에 있어서, 변조 신호를 수신하는 수신부; 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 여부에 따라 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 설정하는 복조부; 및 상기 비트를 포함하는 데이터를 출력하는 출력부를 포함하는 수신 장치가 제공된다.

상기 복조부는 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 경우 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 어느 하나로 설정할 수 있다.

상기 복조부는 상기 신호 구간 이후의 구간을 새로운 비트 구간으로 인식할 수 있다.

상기 복조부는 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 경우 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 다른 하나로 설정할 수 있다.

상기 복조부는 상기 신호 구간 이후의 구간을 현재 비트 구간의 보호 구간으로 인식할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 발신 장치가 수중 무선 통신을 수행하기 위한 방법에 있어서, (a)데이터를 입력 받는 단계; (b)상기 데이터에 포함된 비트에 따라 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호 또는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성하는 단계; 및 (c)상기 변조 신호를 발신하는 단계를 포함하는 수중 무선 통신 방법이 제공된다.

상기 단계 (b)는 상기 비트가 0 또는 1 중 어느 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 신호 구간만을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성할 수 있다.

상기 단계 (b)는 상기 비트가 0 또는 1 중 다른 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 신호에 해당하는 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수신 장치가 수중 무선 통신을 수행하기 위한 방법에 있어서, (a)변조 신호를 수신하는 단계; (b)신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 여부에 따라 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 설정하는 단계; 및 (c)상기 비트를 포함하는 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 수중 무선 통신 방법이 제공된다.

상기 단계 (b)는 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 경우 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 어느 하나로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 신호 구간 이후의 구간은 새로운 비트 구간으로 인식될 수 있다.

상기 단계 (b)는 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 경우 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 다른 하나로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 신호 구간 이후의 구간은 현재 비트 구간의 보호 구간으로 인식될 수 있다.

본 발명에 따르면, 특정 비트에 대한 보호구간을 생략하여 데이터 전송에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

도 1은 수중 무선 통신 시스템을 간략히 예시한 블록도
도 2a는 수중 무선 통신 시스템에 의해 변조된 변조 신호를 개념적으로 예시한 도면
도 2b 는 일반적인 수중 무선 통신 방식에서 이용되는 변조 신호를 개념적으로 예시한 도면
도 3은 수중 무선 통신 시스템이 데이터를 전송하는 과정을 예시한 순서도
도 4는 수중 무선 통신 시스템이 변조 신호를 수신하여 복조하는 과정을 예시한 순서도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 "전송한다"로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되어 신호를 전송할 수 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 신호를 전송할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 수중 무선 통신 시스템을 간략히 예시한 블록도이다.

수중 무선 통신 시스템은 발신 장치(100) 및 수신 장치(150)를 포함한다. 이 때, 발신 장치(100) 및 수신 장치(150)는 수중에 위치하여 데이터를 생성 및 처리하는 수중 장치에 연결되어 동작하거나, 수중 장치의 모듈로써 설치되어 동작할 수 있다.

발신 장치(100)는 수중 장치로부터 데이터를 수신하고 수신한 데이터를 전송하도록 변조한 변조 신호를 생성하고, 변조 신호를 수중으로 출력한다.

이하 발신 장치(100)를 구성하는 각 기능부를 설명하도록 한다.

발신 장치(100)는 입력부(110), 변조부(120) 및 발신부(130)를 포함한다.

입력부(110)는 수중 장치로부터 데이터를 입력 받는다. 즉, 입력부(110)는 수중 장치와 연결되어 미리 정해진 프로토콜에 따라 데이터를 수신한다. 입력부(110)는 수신한 데이터를 변조부(120)로 전송한다.

변조부(120)는 데이터를 전송하기 위해 진폭 편이 변조 방식에 따른 변조 신호를 생성한다. 이 때, 변조부(120)는 전송할 데이터의 각 비트 중 비트 '1'을 나타내는 비트 구간의 변조 신호를 신호 구간 및 보호 구간을 포함하도록 변조한다. 이 때, 비트 구간은 하나의 비트를 나타내기 위한 변조 신호의 시간에 따른 구간이고, 비트 구간은 신호 구간 및 보호 구간 중 하나 이상을 포함한다. 신호 구간은 전송할 데이터의 비트를 나타내는 구간이고, 보호 구간은 신호 구간에서 발생한 변조 신호에 따른 잔향 신호가 사라질 때까지 대기하여야 하는 구간이다. 따라서, 변조부(120)는 미리 지정된 시간 동안의 비트 '1'을 나타내는 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 비트 구간을 포함하는 변조 신호를 생성한다.

또한, 변조부(120)는 전송할 데이터의 각 비트 중 비트 '0'을 나타내는 비트 구간의 변조 신호를 신호 구간만을 포함하도록 변조한다. 진폭 편이 변조 방식에 따르면, 비트 '0'을 나타내기 위해 미리 지정된 시간 동안 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 변조 신호를 생성한다. 다만, 일반적인 수중 무선 통신 방식에서는 비트 '0'에 대한 변조 신호는 신호 구간뿐만 아니라 보호 구간까지 포함하지만, 변조부(120)는 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 비트 구간에서는 잔향 신호가 미약하여 보호 구간을 포함하지 않는 변조 신호를 생성한다. 따라서 변조부(120)는 비트 '0'에 대한 비트 구간이 일반적인 수중 무선 통신 방식에 비해 짧지만, 잔향 신호에 따른 간섭 현상을 발생하지 않는 변조 신호를 생성할 수 있다.

발신부(130)는 변조부(120)에 의해 전송된 변조 신호를 수중으로 출력한다.

수신 장치(150)는 발신 장치로부터 출력된 변조 신호를 수신하고, 변조 신호를 복조하여 데이터를 생성한다. 수신 장치(150)는 생성한 데이터를 당해 수신 장치(150)와 연결된 수중 장치로 전송한다. 이하 수신 장치(150)를 구성하는 각 기능부를 설명하도록 한다.

수신 장치(150)는 수신부(160), 복조부(170) 및 출력부(180)를 포함한다.

수신부(160)는 수중을 통해 전송되는 변조 신호를 수신한다. 수신부(160)는 변조 신호를 복조부(170)로 전송한다.

복조부(170)는 변조 신호를 복조하여 데이터를 생성한다. 이 때, 복조부(170)는 미리 지정된 시간 동안 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인지 판단한다. 복조부(170)는 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 경우, 현재 구간을 비트 '1'에 대한 신호 구간으로 판단하고, 해당. 복조부(170)는 신호 구간 이후 미리 지정된 시간 동안의 구간인 보호 구간이 경과한 후 다시 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인지 판단하는 과정을 반복 수행한다. 또한, 복조부(170)는 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 경우, 현재 구간을 비트 '0'에 대한 신호 구간으로 판단한다. 이후 복조부(170)는

생성한 데이터를 출력부(180)로 전송한다.

출력부(180)는 복조부(170)로부터 수신한 데이터를 수중 장치로 전송한다. 출력부(180)는 입력부(110)와 마찬가지로 수중 장치에 연결되어 미리 정해진 프로토콜에 따라 데이터를 전송할 수 있다.

도 2a는 수중 무선 통신 시스템에 의해 변조된 변조 신호를 개념적으로 예시한 도면이고, 도 2b 는 일반적인 수중 무선 통신 방식에서 이용되는 변조 신호를 개념적으로 예시한 도면이다.

도 2a를 참조하면, 수중 무선 통신 시스템에 의해 변조된 변조 신호는 신호 구간(240) 및 보호 구간(280)을 포함하는 비트 '1'에 대한 비트 구간과, 신호 구간(240)만을 포함하는 비트 '0'에 대한 비트 구간으로 구성된다.

이에 비해 도 2b 를 참조하면, 일반적인 수중 무선 통신 방식에서는 비트 '1' 및 비트 '0'는 모두 신호 구간(240) 및 보호 구간(280)을 포함하는 비트 구간으로 구성된 변조 신호를 이용한다.

도 2a와 도 2b를 비교하면, 비트 '0'에 대한 보호 구간의 제외로 인해 수중 무선 통신 시스템에 의해 변조된 변조 신호는 일반적인 수중 무선 통신 방식의 변조 신호에 비해 상대적으로 짧다.

따라서, 수중 무선 통신 시스템은 데이터 전송을 위해 소요되는 시간이 일반적인 수중 무선 통신 방식에 비해 적은 장점이 있다.

도 3은 수중 무선 통신 시스템이 변조 신호를 생성하는 과정을 예시한 순서도이다. 이하, 수중 무선 통신 시스템의 발신 장치(100)를 구성하는 기능부에 의해 수행되는 과정을 설명하나, 발명의 간략하고 명확한 설명을 위해 발신 장치(100)를 주체로 하여 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면, 단계 310에서 발신 장치(100)는 데이터를 입력 받는다.

단계 320에서 발신 장치(100)는 데이터의 대상 비트가 '1'인지 판단한다. 이 때, 대상 비트는 2진수로 표현한 데이터에 포함된 각 비트 중 현재 변조 신호로 변조할 대상이 되는 비트를 지칭한다. 초기 대상 비트는 단계 310에서 입력 받은 데이터의 첫 번째 비트일 수 있다.

단계 320에서 대상 비트가 '1'인 경우, 단계 330에서 발신 장치(100)는 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호를 생성한다. 이 때, 신호 구간은 비트 1을 나타내는 진폭을 갖는 변조 신호에 해당하는 구간일 수 있다.

단계 320에서 대상 비트가 '0'인 경우, 단계 340에서 발신 장치(100)는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성한다. 이 때, 신호 구간은 비트 0을 나타내도록 진폭이 0인 변조 신호에 해당하는 구간일 수 있다.

단계 350에서 발신 장치(100)는 대상 비트의 다음 비트가 존재하는지 판단한다.

단계 350에서 다음 비트가 존재하는 경우, 발신 장치(100)는 다음 비트를 대상 비트로 설정한다. 이후, 단계 320부터의 과정이 반복 수행될 수 있다.

단계 350에서 다음 비트가 존재하지 않는 경우, 발신 장치(100)는 변조 신호의 생성 과정을 종료한다.

도 4는 수중 무선 통신 시스템이 변조 신호를 수신하여 복조하는 과정을 예시한 순서도이다. 이하, 수중 무선 통신 시스템의 수신 장치(150)를 구성하는 기능부에 의해 수행되는 과정을 설명하나, 발명의 간략하고 명확한 설명을 위해 수신 장치(150)를 주체로 하여 설명하도록 한다.

단계 410에서 수신 장치(150)는 변조 신호를 수신한다.

단계 420에서 수신 장치(150)는 신호 구간에 상응하는 미리 지정된 시간 동안 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 경우가 존재하는지 판단한다. 예를 들어, 수신 장치(150)는 신호 구간이 1초 단위인 것으로 미리 설정될 수 있고, 단계 420에서 1초 동안 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인지 판단할 수 있다.

단계 420에서 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 변조 신호만이 존재하는경우, 단계 430에서 수신 장치(150)는 현재 비트 구간에 상응하는 비트를 '0'으로 설정한다.

단계 420에서 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 변조 신호가 존재하는 경우, 단계 440에서 수신 장치(150)는 현재 비트 구간에 상응하는 비트를 '1'로 설정하고, 보호 구간에 해당하는 미리 지정된 시간 동안 대기한다.

단계 450에서 이후 변조 신호가 계속 수신되는지 판단한다.

단계 450에서 이후 변조 신호가 계속 수신되는 경우, 수신 장치(150)는 단계 420부터의 과정을 반복 수행한다.

단계 450에서 이후 변조 신호가 수신되지 않는 경우, 단계 460에서 수신 장치(150)는 단계 430 및 단계 440에 의해 설정된 비트들로 구성된 데이터를 출력한다.

지금까지 상술한 수중 통신 시스템 및 방법은 데이터에 포함된 비트가 1인 경우 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 변조 신호를 생성하는 것으로 설명하였으나, 비트가 0인 경우 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 변조 신호를 생성하고 비트가 1인 경우 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 변조 신호를 생성하는 것으로 변경될 수 있다.

이제까지 본발명에 대하여 그 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시 예 외의 많은 실시 예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명이속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

1. 입력 받은 데이터에 포함된 각 비트에 따라 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호 또는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성하는 발신 장치; 및
   신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 여부에 따라 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 설정하고, 상기 비트를 포함하는 데이터를 생성하는 수신 장치
   를 포함하되,
   상기 발신 장치는,
   상기 비트가 0 또는 1 중 어느 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 신호 구간만을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성하고, 상기 비트가 0 또는 1 중 다른 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 신호에 해당하는 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성하고,
   상기 수신 장치는 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 경우, 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 어느 하나로 설정하고, 상기 신호 구간 이후의 구간을 새로운 비트 구간으로 인식하고, 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 경우, 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 다른 하나로 설정하고, 상기 신호 구간 이후의 구간을 현재 비트 구간의 보호 구간으로 인식하는 것을 특징으로 하는 수중 무선 통신 시스템.
   
2. 수중 무선 통신을 위한 발신 장치에 있어서,
   데이터를 입력 받는 입력부;
   상기 데이터에 포함된 각 비트에 따라 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호 또는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성하는 변조부; 및
   상기 변조 신호를 발신하는 발신부
   를 포함하되,
   상기 변조부는
   상기 비트가 0 또는 1 중 어느 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 신호 구간만을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성하고,
   상기 비트가 0 또는 1 중 다른 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 신호에 해당하는 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 발신 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 수중 무선 통신을 위한 수신 장치에 있어서,
   변조 신호를 수신하는 수신부;
   신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 여부에 따라 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 설정하는 복조부; 및
   상기 비트를 포함하는 데이터를 출력하는 출력부
   를 포함하되,
   상기 복조부는 신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 경우, 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 어느 하나로 설정하고, 상기 신호 구간 이후의 구간을 새로운 비트 구간으로 인식하고,
   신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 경우, 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 다른 하나로 설정하고, 상기 신호 구간 이후의 구간을 현재 비트 구간의 보호 구간으로 인식하는
   것을 특징으로 하는 수신 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 발신 장치가 수중 무선 통신을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    (a)데이터를 입력 받는 단계;
    (b)상기 데이터에 포함된 비트에 따라 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 변조 신호 또는 신호 구간만을 포함하는 변조 신호를 생성하는 단계; 및
    (c)상기 변조 신호를 발신하는 단계
    를 포함하되,
    상기 단계 (b)는
    상기 비트가 0 또는 1 중 어느 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 신호 구간만을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성하는 단계이고,
    상기 비트가 0 또는 1 중 다른 하나인 경우, 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 신호에 해당하는 신호 구간 및 보호 구간을 포함하는 비트 구간이 설정되도록 변조 신호를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 수중 무선 통신 방법.
    
11. 삭제
12. 삭제
13. 수신 장치가 수중 무선 통신을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    (a)변조 신호를 수신하는 단계;
    (b)신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 여부에 따라 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 설정하는 단계; 및
    (c)상기 비트를 포함하는 데이터를 출력하는 단계
    를 포함하되,
    상기 단계 (b)는
    신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 미만인 경우, 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 어느 하나로 설정하고, 상기 신호 구간 이후의 구간을 새로운 비트 구간으로 인식하는 단계; 및
    신호 구간에서 상기 변조 신호의 진폭이 미리 지정된 수치 이상인 경우 상기 미리 지정된 시간에 상응하는 비트를 0 및 1 중 다른 하나로 설정하고, 상기 신호 구간 이후의 구간을 현재 비트 구간의 보호 구간으로 인식하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 무선 통신 방법.
    
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