CN1240550A - 同时发送语音和数据信息的电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了可以同时传输诸如在多媒体设备工作期间产生的那样的多种形式的信息的电路和相应方法。不同形式的信息的各信号码元组合在一起被映射成一个多电平、多相位调制码元集的码元。表示这些码元的信号发送到一个通信信道上进行传输,从而实现了多种形式的信息的同时传输。

Description

同时发送语音和数据信息的电路和方法

本发明与传输诸如在多媒体通信设备工作期间发送的那样的语音和数据信息有关。具体地说，本发明与所有选择地合并语音和数据信息以便使语音和数据可以同时发送的电路和相应方法有关。

本发明有利于迅速传送语音和数据信息，因为语音和数据信息是同时发送的，但并不要求承载含有语音和数据信息的信号的通信信道的带宽增大。本发明的电路和方法可有利地用于无线(例如蜂窝或其他无线电电话)通信系统，其中的信道都具有设定的带宽。

一个通信系统就其最小规模而言包括由一个通信信道互连的一个发射机和一个接收机。由发射机发射的通信信号通过通信信道由接收机接收。无线电通信系统是一种其中的通信信道由无线电频谱中的一个或多个频带形成的通信系统。由于不需要在发射机和接收机之间形成固定或硬线连接，因此在使用这种固定或硬线连接不方便甚至不可能的情况下，无线电通信系统就显得特别优越。

蜂窝通信系统是一种无线电通信系统。如果在一个地理区域内配置了蜂窝通信系统的基础设施(以下称为网络)，那么这个蜂窝系统的用户只要处在网络所覆盖的这个地理区域内通常就能进行电话通信。

随着技术的发展已经推出了一些新型和组合的通信设备，能以新的形式进行信息交流。其中有些通信设备可以进行同步数据(isochronousdata，即时间要求严格的数据)和异步数据(即时间要求不严格的数据)两者的通信。语音和图像数据是典型的同步数据。

例如，多媒体或其他多模通信设备可以进行两种或多种数据的通信，发送语音和图文数据。利用多媒体设备例如可以使图文信息与语音信息一起从设备发送出去，由另一个多媒体设备接收。某些多模通信设备还可以进行图像数据的通信。在两种不同类型的信息一起发送时，发送站与接收站之间的信息交流效率就更高。

许多多模通信设备设计成可以通过电话系统的电话线路传送两种或多种形式的信息。其中有些多媒体通信设备还可以通过无线(例如蜂窝或其他无线电电话)通信系统传送信息。

为了最有效地将位于发送站的多模设备产生的信息传送给接收站，两种形式的信息必需在时间上相互合拍地及时发送给接收站。如果不同形式的信息分开发送，那么这种分开传输就会引起延迟。这种延迟会降低将两种形式的信息传送给接收站的通信效果。

业已开发了一些方法和实现这些方法的相应电路，可以及时将两种或多种形式的信息从发送站传送给接收站。最简单的是可以将不同形式的信息同时发送到一些分开的信道上，用分开的电路分别传输和接收不同形式的信息。然而，这种传送信息的方式要浪费带宽，这在诸如蜂窝通信系统那样的具有有限带宽资源的通信系统中是不希望的。

在多形式信息包括诸如多模通信设备通常所产生的语音信息和“数据”(非语音)信息时，可以将表示非语音信息的信号与表示模拟语音信息的信号以适当的增益加在一起，一起发送。表示非语音信息的信号还可以包括保护非语音信息的数据完整性的常用纠错代码。接收站接收到这样的和信号后，就用接收站的电路恢复成分开的信号。非语音信息用一个多步骤过程恢复。首先，执行解码处理，形成一个解码信号。然后，从接收信号中减去这个解码信号，再将剩下的这部分信号送至模拟语音解码器。这种方案用于例如某些语音频带调制解调器的结构中。

在时分多址(TDMA)系统中，表示非语音(亦即异步)信息的信号的突发序列和表示语音(亦即同步)信息的信号的突发序列有时经多路合并在一起后在TDMA系统中所限定的不同时隙期间发送。通过限定和保留单个时隙中的一些部分分别供发送不同形式的信息使用，不同信号的突发序列也可以一起在同一时隙期间发送。然而，无论如何，这种方案仍要求不同形式的信息分开发送，而且只能用于TDMA通信系统。

在直接序列码分多址(DS-CDMA)通信系统中，表示语音和非语音信息的信号能以传统的方式分别用不同的序列编码后加在一起同时发送。接收站的电路接收到同时发送的信号后，用相应的解码密钥解码。这种方案通常限于在CDMA通信系统中使用，不能在其他类型的通信系统中方便地实现。

由于同时发送需传送的不同形式的信息实现多模通信的现有一些方式不是只能用于一些特定类型的通信系统就是有其他一些限制，因此改进同时发送不同形式的信息的方式将是有益的。

本发明就是根据有关传送多模通信设备产生的信息的这些背景知识作出重大改进的。

本发明有益地促进了迅速传送诸如在多媒体通信设备工作期间形成的两种或更多种形式的信息。两种或更多种形式的信息组合在一起后同时在一个通信信道上发送。这个通信信道的带宽并不需要为了可以同时传输两种形式的带宽特意增大或重新限定。

本发明在多模通信设备能在诸如蜂窝通信系统那样的通信信道有带宽限制的无线通信系统中工作时运用特别有利。形成部分两种或更多种形式的信息的一些信号比特一起映射成单个调制码元，而这样形成的一系列码元可以按许多选定的通信方案中的任何通信方案发送。因此，本发明并不局限于在单独的一种特定通信方案中运用。

在本发明的一种情况下，在一个多模通信设备工作期间产生语音和非语音信息。表示语音信息的信号和表示非语音信息的信号经数字化后形成一系列语音比特和非语音比特。这些语音比特和非语音比特的选定组合映射为一系列调制码元后调制到一个载波信号上，通过一个通信信道发送给接收站。接收到调制的载波信号后，从中提取调制码元，经逆映射处理恢复语音和非语音信息。

在本发明的另一种情况下，所选的映射方案是可变的，取决于产生语音信息和非语音信息的速率。在产生较少语音信息期间，例如产生语音信号的说话者歇息期间，可以改变语音比特和非语音比特映射成调制码元的比例，从而使非语音数据的传输率最大。

因此，考虑到这些和其他一些情况，本发明揭示了一种用于发射机的信息组合电路和相应方法。这种发射机可以将表示同步信息的同步数据和表示异步信息的非语音数据发送到一个通信信道上。形成一个组合信号，在将它发送到通信信道上时可以同时传输同步数据和异步数据。一个信号分配器具有至少一个有选择地连接成接收表示同步数据的信号和表示异步数据的信号的输入口。这个信号分配器形成一个值与选择连接接收的表示同步数据的信号和表示异步数据的信号的值相应的分配信号。一个映射器连接成接收分配信号，将分配信号的选定部分映射成一个多码元调制码元集的码元。分配信号的选定部分所映射成的多码元集的码元取决于分配信号的值。分配的同步数据和异步数据信号各部分所映射成的这些码元就形成了所述组合信号。

从以下结合附图对本发明的示范性优选实施例的详细说明和所附权利要求书可以更完整地理解本发明的精神实质和范围。在这些附图中：

图1例示了可以运用本发明的实施例的通信系统的功能方框图；

图2例示了在本发明的一个实施例工作期间需由形成图1所示的通信系统的一部分的发送站发送的信号比特所映射成的一个调制码元集的解调码元的图形表示；

图3例示了详细示出形成图1所示的通信系统的一部分的发射站的功能方框图；

图4例示了形成图1所示的通信系统的一部分的接收站的功能方框图；以及

图5例示了列出本发明的一个实施例的方法的各个步骤的方法流程图。

首先参见图1，通信系统可以将在发送站形成的信息传送到远地的接收站。在图中所示的实施例中，通信系统10形成一个无线电通信系统。当然，可以理解，本发明的技术也能类似地用于其他类型的通信系统。

通信系统10包括一个产生通过载体14发送的射频信号的发送站12。根据通信系统10采用的通信方案的类型，载体14就常用形式而言可以是一个选定的频道，一个载波上的选定时隙，或者是多个载波上的选定时隙(如果发射站发射的信号按跳频方案发送的话)，等等。接收站16接收发送站12通过载体14发送的信号。发送站12发送的信号的信息内容由接收站16恢复。

发送站可以通过载体14有选择地同时发送多于一种形式的信息。在所示的这个实施例中，发送站12产生三种信息，分别由语音(或诸如图像那样的其他同步)信息源18、“数据”(图文)信息源22和控制(或其他异步)信息源24形成。在一个实施例中，比特b0和b1由源18产生，比特b2由源22产生，而比特b3由源24产生。

源18、22和24是诸如个人计算机-电话机组合之类的多媒体通信设备工作期间所产生的信息的信息源的典型例子。其他类型的多模通信设备也可类似地表示。

语音信息源18产生一系列语音比特，一起形成一个表示语音信息源产生的语音信息的信号。语音信息源18表示例如由一个说话者在对着电话机说话时产生的语音信号。语音信息可以用语音编码装置加以压缩。类似，数据信息源22产生一系列数据信息比特，加到线28上。这些数据信息比特一起形成一个表示数据信息源产生的数据信息的信号。控制信息源24产生一系列控制信息比特，加到线32上。这些控制信息比特一起形成一个表示控制信息源产生的控制信息的信号。

线26、28和32接至信号分配器34(这里是用一个多路复用装置形成的)的各个输入端。信号分配器有选择地使在线26、28和32上产生的信号比特通过，在线36上形成一个分配信号。信号分配器34在功能上呈现为一个开关装置，有选择地将线26、28或32接至线36，从而形成由线26、28和32上信号比特的一系列选定组合构成的分配信号。

信号分配器34的有选择地使线26、28和32上的信号比特通过的操作由控制器38控制。在所示的这个实施例中，控制器38通过线42、44和46分别与源18、22和24连接，接收各信息源形成各种信息的速率的指示。

在另一个实施例中，形成线36上的分配信号的方式取决于设定的模式，也就是从线26选取的比特数、从线28选取的比特数和从线32选取的比特数。利用信息源18-24产生各自信号比特的速率的指示可以改善信息传输的速率。例如，如果语音信息源18暂时不在线26上产生信号比特，那么就能使信号分配器34产生一个仅由数据信息源22和控制信息源24产生的信号比特形成的分配信号。

在线36上产生的分配信号送至信号映射器48。信号映射器将线36上的分配信号的比特映射成一个调制码元集的码元。映射器48将分配信号的比特映射成码元的一个典型的调制码元集将在下面结合图2说明。

映射器48产生的信号加到线52和54上，送至发送电路56。在所示的这个实施例中，表示映射器48将分配信号的信号比特映射成的码元的信号用I和Q值标示。在其他实施例中，映射器以其他方式工作，可以将信号比特映射成以其他方式限定的码元。发送电路56按照选定的通信方案(如TDMA或CDMA)将加到线52和54上的信号变换成可以通过载体14传输的形式。

接收站16包括一个接收电路62，用来接收发送站向接收站发送的信号。接收电路62可以传统方式工作，提取所接收的信号中的信息分量，产生表示信息分量的信号，加到线64和66上，送至逆映射器68。

逆映射器68以基本上与映射器48相反的方式处理，对发送站12的不同信息源映射成的码元进行逆变换。在线72上产生的信号送至比特分配器76。分配器76将这些信号比特恰当地分配给语音信息目的地78、数据信息目的地82和控制信息目的地84。这样，信息源18、22和24产生的多种形式的信息分别到达各自的目的地78、82和84。

图2示出了映射器48(见图1)将加到它的信号比特映射成码元的典型调制码元集86。这个调制码元集中的码元用与图2中的横座标和纵座标成比例的I分量部分和Q分量部分定义。码元集86中的每个码元88由图中的一个点表示，而每个码元88由一个特定的I分量值和Q分量值确定。调制码元集86形成一个多电平、多相位的码元集，在这里由16个码元形成。

在一种映射方案中，在信息源18、22和24各自产生一系列信号比特分别加到相应的线26、28和32上时，信号分配器34能以这样的方式通过信号比特，使得I分量部分的值由式I＝2b1+b0确定，而Q分量的值由式Q＝2b3+b2确定。如前面结合图1所作的说明，比特b0和b1相应于表示语音信息的信号的比特，比特b2相应于数据信息的比特，而比特b3相应于控制信息的比特。在以这种方式映射时，语音信息源18要分配到为数据信息源22和控制信息源24的两倍那样多的比特参加传输。

诸如上述比特分配那样的比特分配的指示是控制信息源24产生的控制信息的信息内容的一部分。这样，比特分配的情况在传输发送站产生的信号期间传送给接收站。接收到这样的指示使接收站可以正确恢复所发送信号的信息内容。

如上面简要提过的那样，在控制器38可以根据通过线42、44和46送至控制器的信息产生速率的指示控制信号分配器34的情况下，例如在语音信息产生速率跌落时可以重新分配送至映射器48的信号比特以映射成码元88中的一些选定的码元。也可以根据信道(即载体14)特性的改变进行重新分配。能够实现形成表示语音信息的信号的增大的纠错编码的范围或增大的语音比特冗余度，以有利于传输语音信息的信息内容。还可以重新分配信号比特，实现只传送控制信息，以便重新配置信号比特和信号比特映射成的调制码元的分配。

图3示出了发送站12的详细情况。图中所示的语音信息源88包括一个语音信号产生器88，它所产生的语音信号送至编码器92。编码器92产生一个编码信号送至交织器94。交织器94产生一个交织信号送至扰码器96。扰码器96对交织信号进行扰码，产生一个形成一系列信号比特的扰码信号，加到线26上。类似，所示的数据信息源22包括一个数据信息信号产生器99，用来产生数据信息信号，送至编码器102。

编码器102产生一个编码信号，送至交织器104。交织器104根据编码信号产生一个交织信号，送至扰码器106。扰码器106产生一个由一系列信号比特组成的扰码信号，加到线28上。同样，所示的控制信息源24包括一个控制信息产生器108，它所产生的信号送至编码器112。编码器112产生一个编码信号，送至交织器114。交织器114产生一个交织信号，送至扰码器116。扰码器116产生一个由一系列信号比特组成的扰码信号，加到线32上。控制器38通过线42a、42b、42c和42d分别与语音信号产生器88、编码器92、交织器94和扰码器96连接。类似，控制器38通过线44a-d和通过线46a-d分别与数据信息源22和控制信息源24中的相应器件连接。

线26、28和32再次示为接至信息组合器50中的信号分配器34。也又示出了连接成接收信号分配器产生的分配信号的映射器。映射器产生的I和Q分量信号送至发送电路56。

发送电路56包括滤波器118和122，用来对所接收的I和Q分量信号进行滤波。滤波器118和122各自形成的经滤波信号送至载波调制器124进行调制后送至放大器128。放大器128对已调信号进行放大后送至天线132予以传输。

图4示出了接收站16的详细情况。发送站(示于图1和3)向接收站16发送的信号由天线138检测。天线138对接收信号进行变换，将所产生的信号加到线142上，送至接收电路62的射频部144。

射频部144以传统方式工作，对送来的射频电信号进行下变频，将所产生的中频信号送至接收电路62的中频部146。中频部146以传统方式工作，对中频信号进行解调，将所产生的基带信号送至模数变换器148加以数字化。

数字化信号的I和Q分量部分送至码元解交织器152。码元解交织器152形成一个解交织信号，送至逆映射器68。如前面图1中所示。逆映射器68将送来的码元变换成一系列信号比特。这些信号比特由比特分配器76分配给相应的解交织器154、156和158。这些解交织器各自对送来的信息比特进行解交织后送至相应的解码器162、164和166解码。这些解码器产生的解码信号分别送至语音信息目的地78、数据信息目的地82和控制信息目的地84。

为了说明简明起见，以上只对单个发送站12和单个接收站16作了详细说明。当然可以理解，多模通信系统通常可以双向通信，而一个多模通信设备通常包括前面图中所示的发送站12和接收站16的电路。通过运用本发明可以实现双向的两种或更多种形式的信息同时通信。

可按本发明实施例工作的多模通信设备特别适合通过蜂窝或其他无线电电话通信系统同时传送两种或更多种形式的信息。信号比特以上述方式映射成调制码元集的选定码元后，由这些码元形成的信号可以按蜂窝通信系统的调制方案进行调制，如上所述。信号发送给蜂窝通信系统的基站，再以传统的方式送至所要求的接收位置，在那里恢复信息，提供给有关方使用。由于信息同时发送，而且并不增加对带宽的要求，因此可以有利地实现适当信息的传送。

图5示出了本发明实施例的一种方法172。方法172用来实现将表示语音信息的语音数据和表示非语音信息的非语音数据同时发送到一个通信信道上。

首先如方框174所示，产生表示语音信息的一系列语音比特。然后如方框176所示，还产生表示非语音信息的一系列非语音比特。接着如方框178所示，语音和非语音比特被有选择地映射为一个多电平调制电平码元集的码元。比特被有选择地映射成的多电平码元集的码元取决于语音和非语音比特的值。此后，如方框182所示，形成语音和非语音数据发送到通信信道上。

以上说明的是实现本发明的一些优选实施例，不应理解为对本发明有所限制。本发明的专利保护范围由以下权利要求给出。

Claims (21)

1.一种将表示同步信息的同步数据和表示异步信息的异步数据同时发送到一个通信信道上的通信设备，所述通信设备包括：

一个接成接收同步信息的同步信息比特产生器，用来产生表示同步信息的一系列同步比特；

一个接成接收异步信息的异步信息比特产生器，用来产生表示异步信息的一系列异步比特；

一个接成接收同步比特和异步比特的映射器，用来有选择地将同步和异步比特相应一起映射成一个多电平调制码元集的码元，同步和异步比特所映射成的多电平码元集的码元取决于所述映射器接收的形成同步和异步数据的同步和异步比特的值；以及

一个接成接收同步和异步比特由所述映射器映射成的码元的发送器，用来将码元发送到通信信道上，从而也就是将同步和异步数据同时发送到通信信道上。

2.在一个具有一个发送站和一个接收站的通信系统中，一种与发射站组合的将同步和异步数据通过一个通信信道同时发送给接收站的发送电路，所述电路包括：

一个接成接收同步信息的同步信息比特产生器，用来产生表示同步信息的一系列同步比特；

一个接成接收异步信息的异步信息比特产生器，用来产生表示异步信息的一系列异步比特；

一个有选择地接成接收同步比特和异步比特的映射器，用来将同步和异步比特相应映射成一个多电平调制码元集的码元，同步和异步比特所映射成的多电平码元集的码元取决于所述映射器接收的同步和异步比特的值，形成同步和异步数据；以及

一个接成接收同步和异步比特由所述映射器映射成的码元的发送器，用来将形成同步和异步数据的码元发送到所述通信信道上。

3.在权利要求2的通信系统中，一种与接收站组合的恢复由所述发送器通过通信信道发送的码元形成的同步和异步数据的接收电路，所述接收电路包括：

一个可以调谐到所述通信信道上的接收器，用来接收发送器发送的码元，形成一个表示所述码元的接收信号；

一个接成接收所述接收器形成的接收信号的映射器，用来将接收信号表示的码元映射成同步比特和异步比特；以及

一个接成分别接收同步和异步比特的解码器，用来对同步和异步比特进行解码，从中恢复同步和异步数据。

4.在一个能将表示同步信息的语音数据和表示异步信息的异步数据发送到一个通信信道上的发射机中，一种形成一个在被发送时可以在所述通信信道上同时传输同步数据和异步数据的组合信号的改进的信息组合电路，所述信息组合电路包括：

一个具有至少一个有选择地接成接收表示同步数据的信号和表示异步数据的信号的输入口的信号分配器，用来形成一个值与选择连接接收的表示同步数据的信号和表示异步数据的信号的值相应的分配信号；以及

一个接成接收分配信号的映射器，用来将分配信号的选定部分映射成一个多码元调制码元集的码元，分配信号的选定部分所映射成的多码元集的码元取决于分配信号的值，分配的同步数据和异步数据信号的部分所映射成的码元形成所述组合信号。

5.权利要求4的电路，所述电路还包括一个接成接收同步信息的同步信息比特产生器，用来产生表示同步信息的一系列同步比特，而其中在所述信号分配器的所述至少一个输入口的一个第一输入口上接收的表示同步数据的信号包括这些同步比特。

6.权利要求5的电路，其中所述同步信息信号比特产生器包括：一个接成接收同步信息的数字化器，用来对同步信息进行数字化，形成数字化同步信号；一个接成接收数字化同步信号的编码器，用来对数字化同步信号进行编码，形成与之相应的编码同步信号；一个接成接收编码同步信号的交织器，用来对编码同步信号进行交织，形成与之相应的交织同步信号；以及一个接成接收交织同步信号的扰码器，用来对交织同步信号进行扰码，形成扰码同步信号，而扰码同步信号形成所述同步信号比特。

7.权利要求4的电路，所述电路还包括一个接成接收异步信息的异步信息比特产生器，用来产生表示异步信息的一系列异步比特，而其中在所述信号分配器输入口的一个第二输入口上接收的表示异步数据的信号包括这些异步比特。

8.权利要求7的电路，其中所述异步信息信号比特产生器包括：一个接成接收异步信息的数字化器，用来对异步信息进行数字化，形成数字化异步信号；一个接成接收数字化异步信号的编码器，用来对数字化异步信号进行编码，形成与之相应的编码异步信号；一个接成接收编码异步信号的交织器，用来对编码异步信号进行交织，形成与之相应的交织异步信号；以及一个接成接收交织异步信号的扰码器，用来对交织异步信号进行扰码，形成扰码异步信号，而扰码异步信号形成所述异步信号比特。

9.权利要求4的电路，其中所述信号分配器包括一个多路复用器，用来多路复用表示语音信息的信号和表示异步信息的信号，所述至少一个输入口包括由所述多路复用器的一个第一输入端和一个第二输入端分别形成的一个第一输入口和一个第二输入口，而其中所述映射器接成接收表示经所述多路复用器合并在一起的同步数据和异步数据的信号。

10.权利要求4的电路，其中所述映射器将表示同步数据和异步数据的信号映射成的码元所属的多码元调制码元集包括一个多相位调制码元集。

11.权利要求4的电路，其中所述映射器将表示同步数据和异步数据的信号映射成的码元所属的多码元调制码元集包括一个多电平调制码元集。

12.权利要求4的电路，其中所述多电平码元集的码元各由一个表示为一个第一实值分量和一个第二实值分量的复值数表示。

13.权利要求12的电路，其中所述第一实值分量由表示同步信息的信号的值的一个选定组合得出。

14.权利要求12的电路，其中所述第二实值分量由表示异步信息的信号的值的一个选定组合得出。

15.权利要求4的电路，其中所述异步信息包括文本信息，而其中所述第二输入口接收表示文本信息的信号。

16.权利要求4的电路，其中所述发射机形成一个多媒体通信系统的一个部分，其中所述异步信息包括图形信息，而其中所述信号分配器的至少一个输入口接收表示图形信息的信号。

17.权利要求4的电路，其中所述发射机形成一个多媒体通信系统的一个部分，其中所述异步信息包括控制信息，而其中所述信号分配器的至少一个输入口接收表示控制信息的信号。

18.权利要求4的电路，其中所述异步信息包括一个第一种异步信息部分和一个第二种异步信息部分，其中所述信号分配器的至少一个输入口包括一个第一输入口、一个第二输入口和一个第三输入口，第一输入口接成接收表示同步数据的信号，第二输入口接收表示异步数据的信号的第一种异步信息部分，而第三输入口接收表示异步数据的信号的第二种异步信息部分。

19.权利要求4的电路，所述电路还包括一个接成接收表示同步信息的信号送至所述信号分配器的速率的指示和表示异步信息的信号送至所述信号分配器的速率的指示的控制器，所述控制器还与所述信号分配器连接，所述控制器至少部分根据它接收到的指示所表示的速率控制所述信号分配器接收分别表示同步信息和异步信息的信号的连接。

20.权利要求4的电路，所述电路还包括一个接成接收表示同步信息的信号送至所述信号分配器的速率的指示和表示异步信息的信号送至所述信号分配器的速率的指示的控制器，所述控制器还与所述信号分配器连接，所述控制器至少部分根据通信信道的信道状况的指示控制所述信号分配器接收分别表示同步信息和异步信息的信号的连接。

21.一种将表示同步信息的同步数据和表示异步信息的异步数据同时发送到一个通信信道上的方法，所述方法包括下列步骤：

产生表示同步信息的一系列同步比特；

产生表示异步信息的一系列异步比特；

有选择地将同步和异步比特相应映射成一个多电平调制码元集的码元，同步和异步比特有选择地所映射成的多电平码元集的码元取决于同步和异步比特的值，形成同步和异步数据；以及

将形成同步和异步数据的码元发送到所述通信信道上。

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