KR20060132321A - 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

피드백신호를 제거하여 송신 출력을 향상시키기 위한 본 발명의 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치는, RF 대역의 방송신호를 수신하는 수신부, 수신된 상기 방송신호를 기저 대역으로 변환하는 복조부, 기저 대역의 상기 방송신호에서, 동일 채널 중계 장치의 송수신 안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 피드백 신호를 제거하는 피드백 신호 제거부, 피드백 신호가 제거된 상기 방송신호를 평탄화시키는 등화부, 평탄화된 상기 방송신호를 RF 대역의 방송신호로 변환하는 변조부, 변조된 상기 방송신호를 증폭하는 증폭부, 및 증폭된 상기 방송신호를 송신하는 송신부를 포함한다.

중계장치, 피드백(Feedback)신호

Description

방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for repeating on common frequency in Digital broadcasting}

도 1은 동일 채널 중계장치의 기능을 나타내는 모식도,

도 2는 종래의 아날로그 방식의 동일 채널 중계 장치의 구성을 나타낸 기능 블럭도,

도 3의 (a)는 종래의 디지털 방식의 동일 채널 중계 장치의 구성을 나타낸 기능 블럭도,

도 3의 (b)는 종래의 등화부의 구성을 나타낸 도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 채널 중계장치의 구성을 나타내는 기능 블럭도,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동일 채널 중계장치의 구성을 나타내는 기능 블럭도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계하는 신호가 CDMA 방식인 경우, 동일 채널 중계장치의 구성을 나타내는 기능 블럭도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 채널 중계장치의 피드백신호제거부의 구성을 나타내는 기능 블럭도, 그리고,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 채널 중계방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치 및 그 방법으로서, 더욱 상세하게는 피드백신호를 효율적으로 제거하고 등화기의 기능을 향상시킬 수 있는, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

방송 시스템이 아날로그 방송에서 디지털 방송으로 전환됨에 따라 HD-TV, 지상 DMB, 위성 DMB등 여러 가지 디지털 방송 시스템이 고려되고 있다. 중계장치가 주송신기에서 송신된 신호의 주파수와 동일한 주파수로 중계를 하게 되면, 수신기는 서로 다른 지역을 이동할 때도 채널의 전환없이 방송을 지속적으로 수신하는 것이 가능해지고, 특히 주파수 자원이 절약될 수 있게 된다. 디지털 방송 시스템에서는 수신기가 서로 다른 경로의 신호를 처리할 수 있기 때문에, 동일 주파수를 이용한 방송 시스템이 가능하게 되었다.

도 1은 동일 채널 중계장치의 기능을 나타내는 모식도이다. 동일 주파수를 이용하는 방송 시스템은 주송신기(11)와 중계장치(12), 수신기(13)를 포함하게 된다. 주송신기(11)의 신호가 닿지 않는 지역에 해당하는 음영지역에 수신기(13)가 존재하는 경우 방송을 수신할 수 없기 때문에, 주송신기(11)의 신호를 받아 이를 음영지역에 재전송하는 중계장치(12)가 필요하게 된다.

도 2는 종래의 아날로그 방식의 동일 채널 중계 장치의 구성을 나타낸 기능 블럭도이다. 아날로그 방식의 중계장치는 크게 수신 안테나(21)와 RF 수신부(22), 증폭부(23), 송신 안테나(24)를 포함한다. 주송신기에서 송신된 신호는 수신 안테나(21)를 통해 수신된다. RF 수신부(22)에서는 원하는 신호대역만 필터링하고, 필터링된 신호는 증폭부(23)에서 음영지역을 커버할 수 있을 정도로 증폭된다. 증폭된 신호는 송신 안테나(24)를 통해 음영지역에 송신된다.

피드백(Feedback) 신호는 중계장치의 송신 안테나(24)에서 음영지역으로 송신된 신호가 다시 중계장치의 수신 안테나(21)로 들어온 신호를 말한다. 종래의 송신 주파수와 수신 주파수가 다른 중계장치는 필터링을 통하여 수신 신호에 섞여 있는 송신 신호를 제거한다. 그러나, 아날로그 방식의 동일 채널 중계장치는 그러한 필터링이 불가능하기 때문에 수신신호 내에 있는 피드백신호가 다시 증폭되어 송신되는 과정이 반복되면서 중계장치가 발진하게 되는 문제점이 있다.

도 3의 (a)는 종래의 디지털 방식의 동일 채널 중계 장치의 구성을 나타낸 기능 블럭도이다. 디지털 방식의 동일 채널 중계장치는 수신 안테나(31)와 RF 수신부(32), 복조부(33), 등화부(34), 변조부(35), 증폭부(36), 송신 안테나(37)를 포함한다. 주송신기에서 송신된 신호는 수신 안테나(31)를 통하여 수신되어 RF 수신부(32)에서 원하는 신호대역으로 필터링된다. 필터링된 신호는 복조부(33)에서 기저대역 신호로 변환된다. 변환된 기저대역 신호는 등화부(34)에서 다중경로신호, 피드백신호, 잡음등이 제거되고, 변조부(35)에서 RF 대역신호로 변환된다. 변환된 RF 대역 신호는 증폭부(36)에서 증폭된 다음, 송신 안테나(37)를 통해 음영지역에 송신된다.

디지털 방식의 동일채널 중계장치는 피드백신호가 발생하여도, 등화부에서 결정(Decision)을 내리기 때문에 피드백신호가 계속 증폭하여 발진되지는 않으나, 다음과 같은 문제점이 있다. 도 3의 (b)는 종래의 등화부의 구성을 나타낸 도이다. 이는 중계장치에서 일반적으로 사용되는 결정 재입력 등화기(Decision Feedback Equalizer; DFE)의 구성을 나타낸다. 복조부(33)에서 변환된 기저대역 신호에서 심벌 간 간섭(InterSymbol Interference:ISI)을 제거하기 위해, 검출기(Viterbi Decoder:42)가 결정(44)내린 이전 신호를 이용하는 비선형 등화기이다. 즉, 검출기(Viterbi Decoder:42)가 결정내린 신호를 이용하여 피드포워드필터(Feed forward Filter:41)와 피드백필터(Feed back Filter:43)의 계수를 변경하여, 피드포워드필터(41)의 출력에서 ISI를 제거할 수 있다.

일반적으로 중계장치는 지연시간의 제약이 크기 때문에 등화부(34)의 지연시간을 최소화 하기 위해 검출기(42)로 TB(Trace-Back)의 길이가 1인 비터비 디코더(Viterbi Decoder)를 이용한다. 등화부(34)에서 TB가 1 일때 판단내린 신호를 중계하였지만 이후에 추가적으로 TB를 길게 하여 과거에 중계한 신호가 올바른 신호인지를 판단할 수 있다. 다만, 종래는 주송신기로부터 송신된 신호뿐만 아니라, 피드백신호를 모두 입력받기 때문에, 추가 TB를 통해 과거에 중계한 신호가 잘못되었음을 알아내어 피드백필터(43)의 계수를 변경시킬 경우 피드백신호를 제거하는 성능이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 피드백신호를 효율적으로 제거하고 등화기의 기능을 향상시킬 수 있는, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치는, RF 대역의 방송신호를 수신하는 수신부, 수신된 상기 방송신호를 기저 대역으로 변환하는 복조부, 기저 대역의 상기 방송신호에서, 동일 채널 중계 장치의 송수신 안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 피드백 신호를 제거하는 피드백 신호 제거부, 피드백 신호가 제거된 상기 방송신호를 평탄화시키는 등화부, 평탄화된 상기 방송신호를 RF 대역의 방송신호로 변환하는 변조부, 변조된 상기 방송신호를 증폭하는 증폭부, 및 증폭된 상기 방송신호를 송신하는 송신부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 피드백신호제거부는, 상기 등화부로부터 출력된 신호들을 입력받아, 상기 피드백신호를 추정하는 피드백신호 추정 필터, 및 상기 기저대역신호로부터 추정된 상기 피드백신호를 제거하는 신호제거부를 포함한다.

또한 바람직하게는 상기 피드백신호제거부는, 상기 등화부로부터 출력된 신호들을 입력받아, 상기 등화부에서 변환된 기저 대역의 방송신호와 추정된 상기 피드백신호의 차가 최소화되도록 상기 피드백신호추정필터의 계수를 적응적으로 업데이트하는 필터계수갱신부를 더 포함할 수 있다.

본 동일 채널 중계 장치는 상기 등화부에서 출력된 신호를 오류정정부호를 복호화하여 정정하는 오류정정복호부, 및 상기 오류정정복호부에서 출력된 신호를 오류정정 부호화하여 상기 변조부로 출력하는 오류정정부호부를 더 포함할 수 있다.

본 동일 채널 중계 방법은, RF 대역의 방송신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 단계, 기저 대역의 상기 방송신호에서, 동일 채널 중계 장치의 송수신 안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 피드백 신호를 제거하는 단계, 피드백 신호가 제거된 상기 방송신호를 등화시키는 단계, 및 등화된 상기 방송신호를 RF 대역의 방송신호로 변환하고 증폭하여 송신하는 단계를 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 채널 중계장치의 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 중계장치는 수신안테나(101)와 RF수신부(102)를 포함하는 수신부(100)를 비롯하여, 복조부(103), 피드백신호제거부(104), 등화부(105), 변조부(106), 증폭부(107), 송신안테나를 포함하는 송신부(108)를 포함한다.

주송신기로부터 송신된 RF대역 신호와 피드백신호는 수신안테나(101)를 통해 수신되어, RF수신부(102)에서 원하는 신호 대역으로 필터링된다. 피드백신호란, 위에서 설명한 바와 같이, 중계장치에서 송신부(108)를 통해 송신된 후, 주송신기로부터 송신된 RF대역 신호에 포함되어 수신안테나(101)를 통해 수신된 신호를 말한다. 수신된 신호는 복조부(103)에서 기저대역(baseband)신호로 변환된다. 변환된 기저대역신호(y)에는 주송신기로부터 송신된 신호 S(n)뿐만 아니라, 피드백신호 f(n)도 포함되어 있으므로, 피드백신호제거부(104)는 변환된 기저대역신호(y)로부터 피드백신호 성분을 제거하고, 주송신기로부터 송신된 신호만 출력시킨다. 피드백신호가 제거된 신호는 등화부(105)에서 잡음 등이 제거되고, 변조부(106)에서 RF 대역신호로 변환된다. 변환된 RF대역 신호는 증폭부(107)에서 증폭되어, 송신부(108)를 통해 음영지역으로 송신된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 채널 중계장치의 피드백신호제거부(104)의 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 피드백신호제거부는 신호제거부(401), 피드백신호 추정필터(402)를 포함하며, 필터계수 갱신부(403)를 더 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, S(n)은 주송신기로부터 시간순서에 따라 n번째로 송신된 제 n 신호를 말하며, f(n)은 S(n)과 함께 수신안테나(101)를 통해 수신되는 제 n 피드백신호를 말한다. S'(n)은 복조부(103)에서 변환된 기저대역(baseband)신호로부터, 피드백신호제거부(104)를 통해 피드백신호가 제거되고, 등화부(105)를 통해 잡음등이 제거된 신호이다. 즉, S'(n)은 피드백신호제거부(104)와 등화부(105)를 통해 S(n)에 대해 판단내린 신호가 된다. f'(n)은 피드백신호추정필터(402)에서 f(n)에 대해 추정된 신호를 말한다.

피드백신호제거부(104)는 복조부(103)에서 변환된 기저대역 신호(y)와 등화부(105)로부터 시간 경과에 따라 순서대로 기 출력된 제 1 신호 내지 제 (n-1) 신호, 즉 {S'(1),...,S'(n-1)}를 입력으로 받는다.

피드백신호 추정필터(402)는 S'(1) 내지 S'(n-1)를 입력받아, 피드백신호 f(n)에 대한 추정값인 f'(n)을 찾아낸다. 이때, 피드백신호 추정필터(402)의 계수 는 미리 초기화된 값을 사용할 수도 있으나, 필터계수 갱신부(403)에서 적응적으로 업데이트된 계수를 이용할 수도 있다.

신호제거부(401)는 기저대역신호(y)로부터, 추정된 피드백 신호인 f'(n)을 제거하여 출력한다. 이 출력신호는 등화부(105)를 통해 잡음이 제거된 신호 S'(n)이 된다. S(n)에 대해 판단내린 신호가 되는 S'(n)은 저장되었다가, S(n+1)과 f(n+1)이 수신되었을 때, 피드백신호 f(n+1)을 추정하기 위해 사용된다.

필터계수 갱신부(403)는 피드백신호 추정필터(402)의 계수를 적응적으로 업데이트하는 알고리즘(Algorithm)을 사용하는 것으로, 이러한 알고리즘의 예로는 LMS(Least Mean Square), RLS(Recursive Least Squares)등이 있다. 필터계수 갱신부(403)는 S'(1) 내지 S'(n-1)를 입력받아, 기저대역신호(y)와 피드백신호 추정필터(402)에서 추정되는 피드백신호 f'(n)의 차가 최소화 되는 방향으로 작동하여, 피드백신호 추정필터(402)의 계수를 적응적으로 업데이트한다. 즉, y - f'(n) = {S(n) + f(n)} - f'(n)이 되고, 피드백 신호 f(n)와 추정된 피드백 신호 f'(n)의 차인 오류신호가 최소가 되는 방향으로 작동하게 된다.

도 3의 (b)를 참조하면, 등화부(105)에서 TB(Trace Back)가 1 일때 판단내린 신호를 중계하였지만 이후에 추가적으로 TB를 길게 하여 과거에 중계한 신호가 올바른 신호인지를 판단하여, 피드백필터(Feedback Filter:43)의 계수를 변경시킬 수 있다. 본 발명은 피드백신호제거부(104)에서 피드백 신호를 먼저 제거하고, 등화부(105)에서는 주송신기로부터 송신된 신호라고 판단된 신호 {S(n) + f(n) - f'(n)}를 입력받기 때문에, 충분한 TB를 통해 과거에 중계한 신호가 잘못되었음을 안 경 우, 피드백 필터(43)의 계수를 변경시켜 S(n)에 대해 보다 정확한 값을 출력할 수 있다. 즉, 피드백 신호를 먼저 제거함으로써 등화부의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동일 채널 중계장치의 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 도 4에 오류정정복호부(202)와 오류정정부호부(203)가 추가된 실시예이다. 피드백신호제거부(104)와 등화부(201)에서 피드백신호와 잡음 등이 제거된 신호에 대해, 오류정정복호부(201)에서 오류정정부호를 복호화하여 오류를 정정한다. 오류정정부호부(203)는 오류정정복호부(202)에서 출력된 신호를 오류정정 부호화한다. 오류정정부호부(202)에서 출력된 신호는 변조부(106)에서 RF대역 신호로 변환된다. 오류정정복호부 전체가 포함되는 것이 수신 성능을 향상시킬 수 있으므로, 신호의 지연(Delay)에 대한 제약이 적은 경우에는, 오류정정복호부(202)와 오류정정부호부(203)를 포함할 수 있게 된다. 이때 피드백신호제거부(104)의 입력은 복조부(103)에서 출력된 신호(y)와 오류정정부호부(203)에서 기 출력된 신호이다. 피드백신호의 추정값 f'(n)을 찾는데 있어, 오류정정부호부(203)로부터 시간 경과에 따라 순서대로 기 출력된 제 1 신호 내지 제 (n-1) 신호, 즉 {S'(1),...,S'(n-1)}를 이용함으로써, 피드백신호 추정필터에서 비교되는 신호들 간의 모호성(Ambiguity) 문제는 발생하지 않는다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계하는 신호가 CDMA 방식인 경우, 동일 채널 중계장치의 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 종래에는 피드백신호를 제거하는 기능이 등화기에 포함되어 있기 때문에 VSB 변조방법에만 사용 가능하였지만, 본 발명은 피드백신호제거부(104)를 통해 피드백신호를 먼저 제거한 후, 등화 시키므로, 변조(Modulation)방식에 대한 제약이 줄어든다. 따라서, CDMA방식의 통신에도 이용할 수 있다. 중계하고자 하는 신호가 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access:CDMA) 방식을 이용하여 동일 주파수 내에 여러 신호가 합쳐진 경우에는, 채널분리기(301)는 피드백신호제거부(104)에서 출력된 신호를, 신호가 가지고 있는 직교성이 있는 코드들과 그 코드들의 셋(Set)을 상관(Correlation)시켜 각 신호를 분할한다. 등화부(302)는 분할된 각각의 신호에서 잡음 등을 제거하고, 각각의 신호들은 신호합성부(303)에서 PN 코드로 스프레드(Spread)된 후 하나의 신호로 합성된다. 이때 피드백신호제거부(104)의 입력은 복조부(103)에서 출력된 신호(y)와 등화부(302)에서 기 출력되어 신호합성부(303)에서 합성된 신호이므로, 역시 모호성 문제는 발생하지 않는다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 채널 중계방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

S501단계에서는 RF대역 방송신호를 수신하여 기저대역 신호로 변환한다.

변환된 기저대역신호(y)에는 주송신기로부터 송신된 신호 S(n)뿐만 아니라, 중계장치의 송신안테나를 통해 송신되어 중계장치의 수신안테나로 수신된 피드백신호 f(n)도 포함되어 있으므로, 피드백신호를 제거한다(S502).

도 7을 참조하면, 피드백신호 추정필터(402)는 S503단계에서 등화되어 시간 경과에 따라 순서대로 기 출력된 제 1 신호 내지 제 (n-1) 신호, 즉 {S'(1),...,S'(n-1)}를 이용하여 피드백신호 f(n)에 대한 추정값인 f'(n)을 찾아낸다. 피드백신호 추정필터(402)의 계수는 초기화된 값을 이용할 수도 있고, 필터계 수 갱신부(403)에서 적응적으로 업데이트된 계수를 이용할 수도 있다.

신호제거부(401)는 S501단계에서 변환된 기저대역신호(y)로부터, 피드백신호추정필터(402)에서 추정된 f'(n)을 제거하여 출력한다. 이 출력신호는 S503단계에서 잡음 등이 제거되어 등화되고, S504단계에서 RF대역 방송 신호로 변환되고 증폭되여 송신된다. 결국, S503단계에서 등화된 신호가 S'(n)이 된다. S'(n)은 S504단계에서 중계장치의 송신안테나를 통해 송신된 후, 시간의 경과에 따라 중계장치의 수신안테나를 통해 수신된 피드백신호 f(n+1)을 추정하는데 사용하기 위해 저장된다.

필터계수 갱신부(403)는, S'(1) 내지 S'(n-1)를 입력받아, S501단계에서 변환된 기저대역신호(y)와 피드백신호 추정필터(402)에서 추정되는 피드백신호 f'(n)의 차가 최소화 되는 방향으로 작동하여, 피드백신호 추정필터(402)의 계수를 적응적으로 업데이트한다. 이러한 알고리즘의 예로는 위에서 설명한 바와 같이 LMS, RLS등이 있다. 즉, y - f'(n) = {S(n) + f(n)} - f'(n)이 되고, 피드백 신호 f(n)와 추정된 피드백 신호 f'(n)의 차인 오류신호가 최소가 되는 방향으로 작동하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치 및 그 방법을 이용하면 피드백신호를 효율적으로 제거하고 등화기의 기능을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (5)

1. 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치에 있어서,

   RF 대역의 방송신호를 수신하는 수신부;

   수신된 상기 방송신호를 기저 대역으로 변환하는 복조부;

   기저 대역의 상기 방송신호에서, 동일 채널 중계 장치의 송수신 안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 피드백 신호를 제거하는 피드백 신호 제거부;

   피드백 신호가 제거된 상기 방송신호를 평탄화시키는 등화부;

   평탄화된 상기 방송신호를 RF 대역의 방송신호로 변환하는 변조부;

   변조된 상기 방송신호를 증폭하는 증폭부; 및

   증폭된 상기 방송신호를 송신하는 송신부;를 포함하는, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 피드백신호제거부는,

   상기 등화부로부터 출력된 신호들을 입력받아, 상기 피드백신호를 추정하는 피드백신호 추정 필터; 및

   상기 기저대역신호로부터 추정된 상기 피드백신호를 제거하는 신호제거부;를 포함하는 것인, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 피드백신호제거부는,

   상기 등화부로부터 출력된 신호들을 입력받아, 상기 등화부에서 변환된 기저 대역의 방송신호와 추정된 상기 피드백신호의 차가 최소화되도록 상기 피드백신호추정필터의 계수를 적응적으로 업데이트하는 필터계수갱신부;를 더 포함하는 것인, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 등화부에서 출력된 신호를 오류정정부호를 복호화하여 정정하는 오류정정복호부; 및

   상기 오류정정복호부에서 출력된 신호를 오류정정 부호화하여 상기 변조부로 출력하는 오류정정부호부;를 더 포함하는 것인, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 장치.
5. RF 대역의 방송신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 단계;

   기저 대역의 상기 방송신호에서, 동일 채널 중계 장치의 송수신 안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 피드백 신호를 제거하는 단계;

   피드백 신호가 제거된 상기 방송신호를 등화시키는 단계; 및

   등화된 상기 방송신호를 RF 대역의 방송신호로 변환하고 증폭하여 송신하는 단계;를 포함하는, 방송신호를 수신하여 동일 채널로 송신하는 동일 채널 중계 방법.

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