漏泄电缆在高铁公网覆盖中的应用
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达成高铁隧道覆盖方案第一节隧道覆盖概况一、隧道分类隧道作为铁路的组成部分,直接影响到铁路覆盖的指标,覆盖势在必行。
通常隧道有单洞双轨、双洞单轨、单洞单轨之分,隧道的长度影响信源选取、覆盖方式等,因此将长度小于200m的隧道称为短距离隧道,长度200m~2000m之间的隧道称为中长距离隧道,大于2000m的隧道称为长距离隧道。
根据达成铁路中隧道的实际情况,在达成隧道覆盖方案中,将长度小于101m 的隧道按短隧道覆盖,而大于或等于101m的隧道都按长隧道进行覆盖。
二、泄露电缆概况泄露电缆作为达成高速铁路隧道覆盖工程的主设备,以RFS公司产品为例介绍,其款频段泄露电缆,使用频段为800~2400MHz,可以适用在CDMA800、GSM900、GSM1800、CDMA2000、TD-SCDMA等网络中,泄露电缆具体情况如表5.1。
表5.1 泄漏电缆电气性能三、泄漏电缆的损耗遂道内泄露电缆暂按RFS公司的1-5/8”RADIAFLEX® RLKU Cable ,A-Series泄漏电缆进行链路预算。
根据厂家提供的数据该产品指标如表5.2。
表5.2 产品指标例如,GSM 900MHz信号源采用4载波时,每载频输出功率为7.5W(GRRU 3008输出功率),1-5/8”RADIAFLEX® RLKU Cable泄漏电缆每百米损耗为2.31dB(@900MHz),考虑1/2”跳线损耗百米损耗为7dB,馈线长度取30m,设计最低接收信号电平为-85dBm,车体损耗考虑20dB,95%覆盖概率。
车内覆盖电平=GRRU机顶发射功率-1/2跳线损耗(30m)-空间耦合损耗-漏缆百米损耗×L/100-车体损耗-95%覆盖概率系统余量-85dBm=38.75dBm-2.1db-63dB-2.31dB×L/100-20dB-12dBL=1153.7m所以在隧道内GSM900MHz频段取最远覆盖距离为1153.7m。
泄漏电缆在高速铁路隧道公网覆盖中的应用摘要:随着高速铁路及铁路客运专线的发展,铁路隧道内公网通信需求与日俱增,我们用什么样的方式对各类铁路隧道公网信号进行覆盖呢?以下介绍本人在工作中接触的一种覆盖方式。
关键词:高速铁路隧道公网信号泄漏电缆一、背景介绍目前,全国高速铁路建设已经全面铺开,先后建成了京沪、京石武、武广等干线型高速铁路,另外一批铁路客运专线也先后建成,高速铁路最高速度在380Km/h左右,而很多客运专线最高速度也能达到300Km/h。
这些铁路都具有速度快,发车间隔小,运送旅客数量大的特点。
因为高速铁路速度,快很多线路尽量采用直线方式修筑,在穿越山岳时不可避免的需要修筑铁路隧道来保障线路的连续性。
隧道对于公网无线信号来说,相当于一个天然的巨大屏蔽室,进入隧道内后信号强度和质量会快速衰减,以GSM900M为例,在进入隧道100米左右公网无线信号强度将会降至-96dBm以下,达到理论上的信号“盲区”。
铁路穿越山区时往往形成连续性的隧道群,这些隧道由大大小小长度不同的隧道组成,以石太(石家庄至太原)铁路客运专线为例,该线路全长约260Km,横穿整个太行山脉,隧道数量达20余座,最长的太行山隧道长度达27Km,长度超过1Km的隧道有12座。
在前期移动、联通、电信信号测试中发现,自进入隧道群开始,测试数据一直处于“盲区”阶段,部分隧道间的区域虽然室外信号尚可,但是由于列车速度较快,手机往往还没有解析成功就已经进入到另一隧道中,无法满足列车上旅客正常的通话以及网络需求。
二、选择泄露电缆作为施主天线的原因高速铁路和客专铁路隧道属于国家重点管控的特殊场所,由于列车速度很快,在进入隧道时,列车会在隧道内形成所谓“针管真空”效应,列车后方的空气被迅速压缩,空气迅速流动,造成隧道内形成巨大风压,一切裸露在外的物体都需要承受这种压力。
由于上述原因,我们需要一种可以承受隧道内巨大风压的设备来对隧道这一特殊场所进行信号覆盖。
泄漏电缆在 5G室内场景的广泛应用【摘要】随着通信技术的不断演进,5G通信覆盖技术已逐步成熟并广泛应用于城市的各个场景。
5G通信基础设施建设初期,室外5G覆盖是城市覆盖的重点,随着5G终端的逐步推广,越来越多的用户在室内场景也同样需要5G通信。
室内场景具有建筑材质多样化、楼层高度差异化、楼内隔断复杂化等特点,而5G频道穿透能力相比于4G更低,因此,要快速部署室内5G通信基础设施,满足越来越多的室内5G通信应用需求,成为当前的重点和难点。
本文主要论述泄漏电缆的特点及其在5G室内场景应用的优势,与无源室内分布协调、数字化室内分布系统对比具有低成本、抑制多系统间干扰、部署快捷等优势,将逐步成为室内5G通信覆盖的优选方案。
【关键词】室内分布系统;5G;泄漏漏缆引言基于5G通信技术的不断发展、应用范围的逐步广泛、以及5G频道穿透率低的特点,未来5G网络建设方式,宏站将以网络深度覆盖为主,室分将成为5G重点建设方向。
预计85%的5G业务将发生在室内场景,室内5G通信基础设施的建设部署将成为重点和难点,泄漏电缆将在室内5G通信覆盖中发挥其特有的优势。
1室内分布系统简介由于城市建筑物越来越密集、外装修采用全封闭方式,使得室外无线电信号受到屏蔽,导致室内通话质量严重下降,通信频段越高衰减损耗越大,为了全面地改善建筑物内的通信质量,需要建设室内覆盖分布系统,利用室内天线将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落,保证室内各个区域拥有良好的信号覆盖[1]。
从而达到消除室内覆盖盲区、抑制干扰作用。
室内分布系统为楼内的每一个移动通信用户提供稳定、可靠的室内信号,确保正常的通信。
从整体上提高移动网络的服务水平根据信号传输介质不同,分布系统可分为电分布系统和光纤分布系统;根据使用器件不同,分布系统又可分为无源分布系统和有源分布系统。
无源分布系统在2/3/4G网络中得到广泛应用,具有成本优势,也是绝大部分普通场景性价比最优的5G室内覆盖方案。
互联网+应用nternet Application铁路公网无线信号覆盖中的漏缆应用□张涛朔黄铁路发展有限责任公司【摘要】中国是一个经济发展迅速、人口密度高的发展中国家提高效率和节省时间已成为经济发展的重要因素。
为了更好地满足社 会需求,泄漏同轴电缆的出现确实提高了网络服务质量,也成为现在网络领域的重要交通通道。
迄今为止,国家铁路在技术水平、线 路全长、运行速度、建设规模和一体化能力方面是世界上最高的。
到2015年,国家铁路发展目标是将网络信号覆盖全国90 %以上 的铁路。
【关键词】铁路公网信号覆盖漏缆应用一、公网覆盖现状采用泄漏同轴电缆,提高信号覆盖的均匀性,频率的使用范围更广,有效解决了场强的稳定性和均匀性。
由于多年的经验和技术研发,同轴泄漏电缆具有出色的信号传输特性,最大传输距离可达600米,信号衰减较小,大大提高了无线信号的一致性和稳定性。
因此,漏泄同轴电缆在现代生活中被广泛使用,特别是在山区、隧道。
由于漏泄同轴电缆的人力消耗和复杂维护,依然要搭配传统的铁塔天线在隧道外使用。
对信号不良的隧道相关无线电缆覆盖技术进行了研究和征服。
在信号的覆盖领域,漏泄同轴电缆还被用作髙速路隧道,使部分无线覆盖的隧道可以正常进行通信,即使汽车急速通过,也能保证信号传输的连续性和信号强度的均匀性,而且能有效解决无线信号场强问题,同时,施工技术的逐步提髙也提髙了视觉审美效果。
由于现代交通工具时速速度快,需要一种新的规划理念,不但要满足网络覆盖的要求,更要让网络信号提髙质量。
目前,铁路网覆盖面存在以下几个问题:1)铁路困难地段无覆盖。
许多髙速铁路段采用了其他区的覆盖模式,满足了部分隧道的要求,但对于稍长的隧道段,将形成一个盲目的覆盖区。
2) 对于特殊的移动环境,没有有针对性的设计,而是采用了与普通场景一样的规划方法。
导致信号质量问题,严重影响设备的正常使用。
3)依旧遵循低速轨道规划。
如果拷贝低速铁路覆盖系统,轨道速度提髙后区间联控和信号服务质量肯定会下降。
泄漏电缆与地铁覆盖应用漏泄电缆,最初是为了解决地下隧道之类特殊环境内无线电波难以传输问题而发展起来的。
漏泄同轴电缆,是一种特殊的同轴电缆,与普通同轴电缆的区别在于:其外导体上开有用作辐射的周期性槽孔。
普通同轴电缆的功能,是将射频能量从电缆的一端传输到电缆的另一端,并且希望有最大的横向屏蔽,使信号能量不能穿透电缆以避免传输过程中的损耗。
但是,漏泄电缆的设计目的则是特意减小横向屏蔽,使得电磁能量可以部分地从电缆内穿透到电缆外。
当然,电缆外的电磁能量也将感应到电缆内。
辐射型电缆和天线的差别就像是长日光灯管...…和传统电灯泡的差别。
1 漏泄同轴电缆构成漏泄同轴电缆主要由内导体、绝缘介质、带槽孔外导体和电缆护套等构成。
内导体采用光滑铜管或轧纹螺旋铜管,外导体采用簿铜皮,其上开制不同形式的槽孔纵包而成,槽孔形式多种多样,有八字形、U 字形、┙字形、一字形、椭圆形等,而且槽孔的排列也不尽相同。
2 漏泄电缆工作原理按漏泄原理的不同,漏泄电缆分为三种基本类型:耦合型、辐射型和漏泄型。
其中,漏泄型可以归属辐射型。
2.1 耦合型漏缆耦合型漏缆有许多不同的结构形式,例如,在外导体上开一长条形槽,或开一组间距远小于波长的小孔,或在漏缆两边开缝。
电磁场通过小孔衍射,激发漏缆外导体的外部电磁场。
电流在外导体外表面流动,漏缆好像一条可移动的长天线,向外辐射电磁波。
与耦合模式对应的电流平行于漏缆轴线,电磁能量以同心圆的方式扩散在漏缆周围,并随传输距离的增加而迅速减少,因此这种形式的电磁波又叫“表面电磁波”。
这种电磁波主要分布在漏缆周围,但也有少量随存在于附近障碍物和间断点(如吸收夹钳、墙壁处),进而产生衍射。
外导体轧纹且纹上铣小孔的电缆,是典型的耦合型漏缆。
一般用于室内分布覆盖。
优点: 无抑制频带,具有全频性能。
缺点: 耦合损耗大。
2.2 辐射型漏缆辐射型漏缆外导体上,按一定规律连续开制不同形式的槽孔,槽孔有八字形、斜一字形、横一字形等,而电磁波就是这些槽孔产生的。
高铁隧道移动网络覆盖方案截至2018年底,中国高铁营运里程超过世界高铁总里程的2/3,中国高铁动车组累计运输旅客突破90亿人次,中国高铁世界领先。
高铁已经成为百姓日常出行必备的交通工具,伴随着移动通信网络的飞速发展,人们对于网络覆盖质量要求越来越高,高铁公共通信网络覆盖成为各运营商提升品牌效应,提高用户黏合度的重要竞争领域。
由于高铁车厢材质特殊、高速移动、全封闭等特点,导致其移动通信网络覆盖存在穿透损耗大、多普勒频偏大、切换频繁等诸多困难。
随着高铁建设飞速发展,尤其是在我国中西部地区,山区地形中的高速铁路具有大量隧道,网络覆盖难度进一步加大。
以我国中部某一铁路为例,铁路线路全长265km,其中隧道67座,共约132.947km,隧道占比为50.17%。
由于隧道占比较高,且均位于铁路红线内,需要与铁路部门进行协调,建设难度大,因此隧道覆盖成为高铁移动网络覆盖的重点和难点。
1高铁隧道覆盖总体原则1.1隧道覆盖设计原则。
(1)隧道内设计双漏缆方式覆盖,移动为LTEFDD1.8GHz和TD-LTE(F频)系统,电信为CDMA800MHz和LTEFDD800MHz系统,联通为WCDMA2.1GHz和LTEFDD2.1GHz系统,各需求系统信号源接入两根漏缆。
(2)基站采用BBU+RRU方式,BBU均设于铁路红线外,铁路红线内仅设置RRU设备。
(3)各通信系统多RRU设备应尽量统筹规划为一个小区,考虑到小区合并RRU数量限制,应将小区切换控制在隧道内,通过在隧道内设置性能稳定的优质泄漏同轴电缆进行信号覆盖,确保从正常的基站蜂窝边界点到切换区域没有信号场强的突变。
同时,通过在网络中设置相应参数和调整各隧道的覆盖场强,可以使切换更加平滑,各系统切换需重叠区域如表1所示。
1.2设备设置原则。
(1)隧道设备设置原则:为了铁路运营安全,根据铁路部门要求,隧道内运营商公网通信设备不得随意安装摆放,必须放置于其指定位置,故覆盖需求设备均放置于铁路部门指定综合洞室中。
利用泄露电缆解决公路隧道覆盖的应用方案一、站点简介南环路隧道位于会展中心南侧,长约700米。
是连接会展中心与雁栖岛的一条重要联络路。
经现场勘察测试,南环路隧道内90%以上属于盲区,无法接收网络信号,为了保证隧道内通信网络,急需对南环路隧道内进行覆盖。
二、方案概述1、漏缆介绍泄漏同轴电缆通常又简称为泄漏电缆,其结构与普通的同轴电缆基本一致,由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。
电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波。
内导体绝缘内皮绝缘体椭圆槽外导体护套2、漏缆的选择漏缆按场强辐射模式可分为两类:耦合型漏缆和辐射型漏缆。
耦合型漏缆的外导体上开的槽孔的间距远小于工作波长。
电磁场通过小孔衍射,激发电缆外导体外部电磁场,因而外导体的外表有电流,于是存在电磁辐射。
电磁能量以同心圆的方式扩散在电缆周围,无方向性。
耦合型漏缆的特点:径向的场强作用距离较短,空间损耗大,因此耦合损耗大,辐射场强小、波动大。
辐射型漏缆的特点:径向的场强作用距离较大,空间损耗小,因此耦合损耗小,辐射场强大、波动小。
依据其耦合度不同,分为50%耦合损耗和95%耦合损耗,我们一般选取选用耦合损耗95%的辐射型泄漏电缆,频段范围选用800M MHz -2500MHz,有特殊需求的选取向下支持到700MHz,向上支持到2700MHz。
3、方案简介本方案使用高频辐射型泄漏电缆结合板状天线的建设方式进行覆盖,在隧道内布放约700米高频辐射型泄漏电缆,泄漏电缆用于覆盖隧道。
同时,为保证隧道内、外无线信号的切换,在隧道两端的出入口处各安装一副定向板状天线,用于覆盖洞口外道路,同时保证与室外小区信号的切换。
BBU设备安装在供电机房内,RRU设备安装在隧道内。
4、漏缆及设备简介高频辐射型泄漏电缆简介:重量480g/m,外径27.20mm。
使用漏缆夹具或钢丝绳将漏缆固定在隧道内墙壁上,挂高3米左右。
1)2G设备(1)信源设备(BBU):尺寸(宽深高):490mm×600mm×270mm(2)拉远设备(RRU):尺寸(宽深高)486 mm x 325 mm x 156 mm2)4G设备(1)信源设备(BBU):尺寸(H*W*D): 88 (2U)×442×310mm;重量(满配): ≤12kg ;电源: -48V DC;功耗: <500W 。
漏泄电缆在高铁公网覆盖中的应用
引言
今年是十二五规划的第二年。
铁路建设规划的总目标就是铁路“十二五”期间新线的投产规模要达到3万km。
到“十二五”末期国家铁路运营的总里程要从现在的9.1万km增长到12万km左右。
其中快速铁路能够达到4.5万km,西部地区的铁路可以达到5万km。
铁路的复线率和电气化率也分别能提高50%和60%,同时也将会有一大批先进的技术装备投入运用。
时速达300km以上的高铁里程也要超过5 000km以上。
另外,随着移动互联网的蓬勃发展,人民群众在典型的移动环境如在列车上的互联网访问需求也越来越旺盛,这些都对铁路特别是高铁沿线的移动通信信号覆盖提出了更高的要求。
漏泄同轴电缆以其覆盖距离长、效果好和维护简单等特点成为目前应用最为广泛的一种铁路隧道公网信号覆盖的方式。
1 高铁公网覆盖现状
高铁由于时速高,需要全新的规划理念才能满足要求。
之前对于高铁公网覆盖不同程度地存在以下问题。
1) 未针对高铁专门覆盖。
很多高铁路段采用了其他小区兼带覆盖的方式,对于隧道外的区间,这种方式还能部分满足要求,但是对于稍长的隧道区间,就会形成覆盖盲区。
2) 与普通场景做一体规划。
对于高铁这种特殊的移动环境,没有针对性的方案,而是采用了和普通场景一体的规划方式,这样做的问题是小区的边缘数据业务会显著变差,而且数据业务启动慢,这些都会严重影响用户对整体业务的体验效果。
3) 沿用低速铁路规划。
如果照搬低速铁路的覆盖方案,就会使铁路在提速后通话和数据业务质量下降。
综合以上,由于目前的高铁覆盖特别是隧道覆盖是一个较新的课题,还存在各种各样的问题,导致整体网络质量不高,亟需在今后的设计和规划中提高。
2 高铁公网覆盖面临的挑战
1) 高速。
显而易见,高铁场景与普通场景最大的区别就体现在列车速度上,这就需要更多考虑多普勒效应,而且部分车体信号的穿透损耗超过了20dB,高铁时速造成的信号切换问题也更加凸显,如果设计不当,就很容易造成重叠区不能满足切换和重选要求。
2) KPI 变差。
KPI变差体现在切换成功率下降,接通率下降和掉话率上升。
3) 用户体验。
目前高铁用户中,中高端的用户占据了大部分,这些用户对通话质量通常有更高的要求,在数据业务方面,这些用户对高速、稳定的数据业务也有更高要求,特别是以iPhone和安卓系统手机为代表的智能手机用户群,通常都会对高铁区间的数据业务有着强烈的依赖。
在这方面,如果用户体验得不到提升甚至下降的话,将会造成用户投诉大幅上升,进而影响品牌形象。
3 漏泄同轴电缆简介
漏泄同轴电缆通常又简称为漏泄电缆或漏缆,其结构与普通的同轴电缆基本一致,由内导体、绝缘介质、开有周期性槽孔的外导体和护套等四部分组成。
电磁波在漏泄电缆的绝缘介质中沿着漏缆纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波;同时,外界的电磁场也可通过槽孔感应到漏泄电缆内部并传送到接收端。
可以说漏泄电缆相对于一个点状天线而言,其更类似于沿着狭长形覆盖区域线状分布的一个分布式天线,它起到了传输线
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和收发天线的双重作用。
漏泄电缆是目前广泛地应用于高铁、地铁、高速公路等狭长形场强盲弱区的一种成熟解决方案。
根据不同地区的实际情况,对于三家运营商的不同覆盖要求,可以分为每个运营商分别挂缆、三家运营商采用2+1的组合方式挂两根缆以及三家运营商公用一段漏缆的方式等几种。
这几种目前都有实际的工程应用且各具特点。
4 链路预算
本节对国内三家运营商使用频段内的典型频点分别进行链路预算,使用到的漏泄电缆基础数据采用国内已在众多工程中广泛使用的珠海汉胜公司漏缆指标标称值进行计算。
具体的工程参数考虑的是典型场合,如表1所示。
在具体的设计中,需要根据工程的实际情况另作调整。
表2至表4是典型场合下各家运营商链路预算。
表1 设备参数设定
表2 900MHz(在移动GSM频段内)
表3 833MHz(在电信CDMA频段内)
表4 910MHz(在联通GSM频段内)
5 三家运营商的干扰分析
5.1 每家运营商各自上下行信号的干扰
不同频率的信号在同一根漏缆中同时传输时,由于电缆的非线性特征,可能造成互调信号的产生。
如果互调产物落在使用频段内且强度足够大,就可能对正常的通信造成影响。
因为互调产物中三阶的强度最大,所以我们对漏缆进行了三阶互调测试。
800MHz 和900MHz 频段漏缆的三阶互调测试结果可见下面两节的介绍。
5.2 移动与联通的相互干扰
由于移动和联通都是GSM 网络,他们之间的三阶交调产物非常低,不会互相干扰,如图1、2所示。
图1 移动和联通频段测试结果1
图2 移动和联通频段测试结果2
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上行接收信号来确定下行频率偏移的大小,然后对发送给终端的下行信号进行频偏预置,使得下行接收信号无频偏,从而解决频率跳变可能引起的掉话、脱网。
所以,对于多普勒频移的修正主要在基站本身的设置,如果希望在漏缆方案的设计上考虑多普勒频移的影响,建议可以考虑3dB 左右的设计裕量。
7 施工中的注意事项
由于漏缆兼具天线和传输线的双重作用,所以在施工中也具有普通传输线所不具的特殊性和注意事项。
高铁隧道漏缆的使用可参考铁道部经济规划研究院发布的TZ205-2009《铁路通信工程施工技术指南》提到的关于漏缆的相关章节进行,另外,也需要注意以下事项。
1) 漏泄电缆卸盘时充分制动电缆盘,使电缆尽可能从盘中拉直。
特别是放线电缆到盘边时防止刮伤电缆。
2) 在电缆的安装和连接过程中,选择最小弯曲半径以免扭坏。
3) 如果存在隧道内漏缆跨空的情况,应避免过长的电缆仅由一点悬挂。
4) 在漏缆连接处的跳线使用中,因温度的影响需要提供一个膨胀环来补偿长度。
5) 在所有的操作过程中,应注意不损伤电缆,尽可能避免以下情况:
● 过压;
● 压到利刃或尖角上;● 对电缆进行冲压或急拉;● 同利刃或粗糙面摩擦;● 过度扭曲电缆;
● 最低安装温度。
最低安装温度主要同塑料及电缆
其它构成材料的机械性能有关。
在低温下,塑料会变硬且容易受机械损伤,比如断开或裂开。
应注意该最低温度为电缆的温度而非环境温度。
一般情况下,户外为-20℃。
5.3 电信与移动联通的相互干扰
图3中各个频段之间可能产生的交调频段有
:
图3 交调频段分布
① 735MHz~780MHz ② 690MHz~735MHz ③ 825MHz~870MHz ④ 780MHz~825MHz ⑤ 945MHz~1005MHz ⑥ 900MHz~960MHz ⑦ 1035MHz~1095MHz ⑧ 990MHz~1050MHz
通过①至⑧的计算,电信与移动联通的频段可能产生的互调产物会落在690MHz ~870MHz 以及900MHz ~1 095MHz 的频段范围内。
除了太高或者太低的频段完全不在三家运营商的使用频段内,其它频段的三阶交调的数据也可以参考上节的测试结果,可以看出,他们之间的三阶交调产物非常低,不会互相干扰。
6 列车时速分析
如果列车的设计时速是200km/h ,相当于每秒钟列车要经过将近6m 的距离。
这对网络覆盖提出了非常高的要求。
6.1 切换分析
相对于洞外的链式基站覆盖方案,通过BBU+RRU 架构,使得洞内的漏缆方案本身能够扩大单个小区的覆盖范围,减少小区的切换次数,提升用户的通话体验。
6.2 多普勒频移分析
对于列车高速行驶下的多普勒频移现象,首先,为了削弱上行多普勒频率偏移的影响,基站须进行上行频率纠偏。
例如,未进行上行频率纠偏时,200km 时速的上行性能比120km 时速恶化了约3dB ;采用纠偏算法后,200km 时速的上行性能与120km 时速性能相当。
其次,为了削弱下行频率跳变引起的性能恶化,基站根据
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