小ネタ。電車とケータイの話。

と言っても、車内での通話で電磁波が云々なんて話ではなくて、ホームや電車内でWEBなど通信をするときの話です。特に、地下鉄の話。

電車にはたくさんの人が乗っていて、ほとんどの人がケータイを持っています。そんな中の多分1割くらいは、何か通信をしていることが多いでしょう。皆さんも、電車内でケータイをいじくって暇つぶしすることがあるのではないでしょうか。また、ホームで電車を待つ間にも、ケータイをいじくることがあったりするのではないでしょうか。

そんな時、こんな経験をしたことがありませんか？

地下鉄でトンネル内は圏外、駅が近づいてきて電波が復活して、さて通信しよう、と思ったら、アンテナマークはしっかり立っているのに全く通信できない。

地下鉄のホームでケータイをいじくっているとき、ホームに電車が入ってきた。ちょうどそのときにブラウザのリンクをクリックしたんだけど、なぜか通信できない。

そんなことねーよ、と言う人も多いかとは思いますが、あ、そういえば、と思い当たる人も結構いらっしゃるのではないでしょうか。

さて、前に、圏外の話でも書いたのですが、携帯電話は、エリアの中で大きく移動した場合、「自分はここにいますよ」とネットワークに教える機能を持っています。この通知をしないと、着信も出来ないし場合によってはその他のサービスもすべて使えません。この通知をしないことは「圏外」と同じことです。

一方、地下鉄と言うものを考えると、そこそこの距離、1km以上の距離をとって各駅が配置されています。そして、地下鉄は当然、出入り口を通して外のエリアと繋がっています。

このため、地下鉄の中の「ページングエリアID」は、その地下鉄の外のエリアと同じにしておかなければなりません。しかし、ページングエリアはそれほど大きくとるものではありません。ページングエリアの大きさは、そこで電源の入っている携帯電話機の数と反比例するように決めます。それは、ページング（呼び出し）の信号をページングエリアの中で共有するためです。携帯電話機が多すぎると、ページング信号だけで無線が逼迫してしまいます。と言うことは、人口の密集する都心部、地下鉄のある都心部では、ページングエリアはかなり小さく設計してあるわけです。

すると、隣の駅と「ページングエリアID」が異なる、と言う場合が非常に多くなります。東京都心で言えば8割9割は違っている、と言うくらい違っているかもしれません。

次に、携帯電話機の視点で見てみましょう。ある地下鉄駅のあるページングエリアID、ID-Aを見ていた携帯電話機。これが車両に乗ってトンネルに入ります。ある程度進むと、ID-Aが見えなくなります。ここで次のIDを探すわけですが、見つからなければ「圏外」になります。

さて、次の駅が近づいてきました。携帯電話機は一生懸命電波を測定し、次の駅のページングエリアID、ID-Bを見つけます。自分は、ID-Aにいるつもりなので、ID-Bの下にいる、と言うことをネットワークに伝えなければなりません。

そこで、ネットワークにアクセスし、無線回線を割り当ててもらって、その回線を使い「自分ID-Bに移りま～す」と通知して、回線を切断する、と言うことを行います。

これが、ある一台の携帯電話機に起こること。しかし、地下鉄車両の中には、実に何百人と言う人が乗っていて、そのほとんどがケータイを持っています。つまり、何百台と言う携帯電話が上記のような動作を一斉にしてしまうのです。

こうなるとネットワーク（基地局）は大変です。何せ、何百と言う「接続要求」が一斉に殺到するんです。通常、基地局は同時にさばける接続は50程度、高級機で200程度といわれていますから、何百となると、これはもう完全にこの処理だけでオーバーフローです。

さて、これで謎が解けてきました。そう、地下鉄に乗っていて駅に近づいてもすぐに通信できなかったり、駅で待っているとき車両が入ってくるとパケットが繋がりにくくなったりするのは、そのホームの基地局が上のような理由であっぷあっぷになっているから、ってことなんですね。

実際には、携帯電話の方式にいろいろと小細工がしてあって、たとえば一番単純には、「新しいIDが見えたら、そこから乱数秒待ってから位置登録しましょう」と言う仕組みが入っています。このため、位置登録のためのアクセスはある程度ばらつくので、基地局が完全にどんづまるようなことはまずありません。が、とはいえ、その他の通信の接続要求が届きにくくなると言うことは確実に起こります。

普通、WEBなどでパケット通信しているとき、実は結構こまめにチャネルの張り切りを繰り返しています。データが無ければ結構短い間隔（5秒とか）ですぐに無線チャネルをOFFにするんです。無線を効率よく使うために。つまり、WEBのあるページを見ていて、リンクをクリックしたときには大抵は新たに簡単な接続要求が走っています。しかし、上記のように接続要求処理が混雑していると、この接続要求の待ち時間も大きくなるため、少しの間通信が出来なくなったように見えるわけです。

と言うことで、地下鉄で駅ホームに電車が入ったときに、その一帯で通信が滞る理由についてのひとネタでした。

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と言うことで先日のエントリーのあまりの楽さに味をしめて、今度は、携帯電話各社のスマートフォンテザリング対応状況と料金・スペックの比較＆まとめ。

こんな感じ。あ、一応、「○○を××すればどのキャリアでも出来るよ！」とか「△△を□□すればもっと安く出来るよ！」と言うツッコミは禁止の方向で。キャリアが公式に認めていない方法は当然キャリアからネットワーク的に制限される可能性がありますし、はっきり言ってそういった方法って、一般人から見ればスーパーハッカー並の超絶テクニックなんですよ。出来る人は「手順さえ守ればカンタン」と思うんでしょうけど、前提としてそういったproceduralな思考が出来るって言う一番高いハードルがあることを忘れているんですよね。「出来る人」が「出来ない人」を理解できないのはこの辺に問題があるんですよねぇ。話がそれましたが、とにかく、「お仕着せ」で出来ること以外は原則「出来ない」と分類した上でのまとめです。

料金的にはイーモバが一番ですが、やはりエリアに不満が出そうです。少なくとも、私の経験的に言うと、帰省や旅行ではイーモバは確実に圏外だったので。エリアマップを見る限り、関東近郊はほどほどに充実していますが、後述のau+WiMAXに比べるべくも無く。また、購入方法によって料金が変動するし、もう条件がしっちゃかめっちゃかで何がどうなっているのかさっぱり分からない超複雑な料金体系。同じフラット料金プランなのに10通りくらいの料金プランがひしめいていて、「実際に店頭で買ったらどの料金になるのか」が全く分からない状態。なので、この表では、幅のある表記にさせていただきました。

料金・エリア・スピードのバランスではやはりKDDIが突出しています。CDMAの超広いエリアのどこで使っても同じ料金だし、WiMAXエリア内ならテザリング最速だし、それでいてスマートフォンを普通に使う料金からの追加は一切不要、と言ういたれりつくせり状態。ただし今のところ1機種、EVOのみ。しかし、この秋にはWiMAX対応スマートフォンが何機種か出るという話もありますし、選択肢が拡がりそうです。LTEになってもこの料金体系は維持してほしいですね。

全機種対応を謳うドコモですが、テザリングするととたんに料金が1万円オーバーになってしまうのはいただけない。一応、128kbpsに制限すれば6千円弱に抑えられる、と言うことにはなっていますが、さすがにこのご時勢、128kbpsでは相当なストレスを我慢する必要が出てきそうです。ドコモがテザリング解禁！と大々的にやったのも、単にドコモもやってるよというアリバイ作りに近いような気がするひどい料金設定、ちょっとこれで使う気にはなれません。

ソフトバンクは公式にはテザリング非対応。そんなわけで、iPhoneユーザはあれやこれやの工夫をしてテザリング（的なこと）をしようと努力していますが、JailBreakが必要だったりプロキシ対応のアプリケーションしか動かせなかったりとやはり制限は多いようです。いずれにしても公式で非対応である以上、どの方法も突然塞がれても文句は言えないわけで、まぁソフトバンクなら素直にスマートフォン単体でネットを楽しんでれば良いじゃない、と思います。

と言う感じでテザリングに関する料金とスペックのまとめでした。

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携帯電話各社のインフラ力が一体どの程度なのか、と言うのを、私の独断と偏見で分析してみるという回。一応、2011年8月現在基準で、と断っておきますが。

まぁ、「インフラ力」とか言って、「女子力」並みに基準のはっきりしない言葉を持ってきてしまった時点でグダグダになるのは分かっているんですが、大雑把に言って、「現時点のインフラの広く/厚く充実しているさま」「インフラへのダメージへの耐性の強さ」「将来的な新機能への対応力」と言う辺りが、一応インフラ力の判断基準と思ってください。

まずはドコモ。常々インフラ力最強！！と褒めまくってはいますが、まぁ、実際、強いですよね。FOMAのエリアは非常に充実していて、しかも、実効スループットでも他社を圧倒しています。これは、相当厚くエリアを整備していること、基地局間で細やかに負荷分散できる仕組みを備えていること、大きな余裕度を持つバックホールとコアを持つこと、と言った辺りが、その強さを支えているといえます。

また、無線ネットワークを構成する機器をほぼ全部にわたってその内容を把握し、自ら開発しているというところも、その強みです。くわえて、世界的な技術トレンドを把握し、あるいは先導し、常に数歩先を読んだ技術開発を行っていること、これがドコモのインフラを強くしています。

たとえば、新しい機能をネットワークに取り入れるとき、無線ネットワーク機器のソフトウェアを事実上自社所有しているドコモは、ほぼ完璧に理想の機能を実現できます。これに比べれば、同じ自社開発のKDDIでも完全さには及ばず、基本他社丸投げのソフトバンクでは同じベンダが世界のほかのところで誰か向けに実現済みの機能しか取り入れられない、と言う強い制約が出てきます（緊急地震速報/エリアメールの対応状況などがまさにこれを示しています）。

また、自社で独自に光回線を引き回し、さらには、自社開発の超強力な集中基地局による「無線基地局」と「基地局処理部」の分離により、都心でも非常に細やかなエリア補填を行い、なおかつ、エリア同士の干渉も、集中基地局による自律的な制御によって防いでいける仕組みを持っています。これ一つをとっても、単にありもののマイクロセルをばら撒くソフトバンクとは大きな差があると言えます。この光を使った集中型の基地局と言う考え方は最近になってようやく世界中のベンダ・事業者が注目し始めていますが、これだけ古くからここまで大規模に運用してきた事業者は世界広しといえどドコモだけでしょう。

もちろん郊外や山間でもしっかりと光回線を引き、直接制御可能な基地局を並べることで、干渉なく厚みのあるエリアを実現しています。このため、郊外を含めて、何らかの災害が起こったときにその被害範囲を限定し、他の装置でカバーできるようになっているわけです。それが圧倒的な資本力によるものであろうとも、実際にそれが出来ている、と言うことがドコモのインフラの強さです。

ただ、ドコモに関しては弱い部分も時折見られて、と言うのが、需要の急増に対する弱さが、結構な頻度で見られることがあります。これは、予測していなかった無線区間の需要急増に対して、無線回線の拡充に時間がかかったり、あるいは、有線区間の設備に関して、軽い障害によるせき止め→開放→鉄砲水と言う需要増加に対して容易に設備障害にまで達してしまうこと。ここ最近のドコモの接続困難になるタイプの障害はすべてこのタイプの障害です。特に有線区間の大需要に対しては弱く、「有線区間設備」がドコモにとっての弱点といえそうです。

次にKDDI。実は隠れたインフラ力トップ事業者。携帯電話ネットワークを比べたとき、基地局数では他社よりかなり少なくなっていますが、しかしこれは実は大きな誤解が含まれています。と言うのが、KDDIのCDMA2000ネットワークは、搬送波数で4倍だからです。

もちろん同じ帯域幅なので搬送波数がいくつだろうと究極的な容量は同じです（逆に分割損があるくらい）。しかし、実際には、それぞれの搬送波が、音声用、データ用、と言うように用途がわかれ、それぞれが別々のアクセスネットワークに収容されている、と言う事実があります。これが、同じ基地局内に異なるドメインが共存し同じ搬送波内に異なるドメインのチャネルが混在するWCDMAと、搬送波の観点から既に別ネットワーク化されている（同じ基地局内にありながら別の基地局装置として独立して稼動している）CDMA2000の大きな違いです。

もし、ある搬送波を担当する基地局装置が壊れた場合、その影響はその搬送波内に閉じます。他の搬送波は元気に動作しているわけです。と言うことは、それだけで、何らかの障害への耐性は大幅に向上します。たとえば同じ5MHzだけで考えると、WCDMAでは1搬送波だけですが、CDMA2000では4搬送波に分割されます。ある1搬送波用装置が壊れた場合、WCDMAではその時点で全滅ですが、CDMA2000では他の3搬送波は生きているので、サービスを続けられます。つまり、「基地局」と言う単位では非常に小さく見えても、その中にはたくさんの「独立した基地局装置」が群れているため、それだけで、耐障害性が高い、といえるわけです。

もちろん方式的な強さだけでなく、KDDIとして「大容量地上網を持つ」と言う強みもあります。その大容量地上網を長らく一社体制で運用してきた実績は、地上網起因の障害をほとんど出さないという点で際立った成績を残しています。また、可能性の問題として、同期ネットワークのノウハウ、衛星運用のノウハウ、海底ケーブル運用のノウハウ、マイクロ波網運用のノウハウ、さらにはFTTHとCATVの市内リーチとハブ局舎も持つ、と、通信事業者としてはほぼパーフェクトな潜在能力を持っています。

近頃に限れば、CDMAの旧800MHz停波→新800MHz整備とLTEの新規整備のために、なかなか新しいエリアの拡大や思い切った拡張が余りなく、インフラ的にも元気がないように言われていますが、それでも潜在能力ではおそらくトップ。LTEエリア整備計画が3社中突出していたことも、こういったKDDIが持つあらゆる通信技術に対するノウハウが裏付けているといえそうです。

ソフトバンクについては、えー、失礼ながら「インフラ力ってなに？おいしいの？」ってレベル（苦笑）。もちろん、ソフトバンクにも美点はあり、「なにがなんでもやる」と言うところ。技術がない、ノウハウがないのなら、金で、数で、解決しよう、と言うのがソフトバンクのインフラ。

基本的にソフトバンクの携帯電話ネットワークは、ほとんどすべてが、ベンダによる設計・工事によるものです。機器の選定や工事業者の選定でさえほとんどベンダに任せているのに近い状態。こうやってソフトバンク自身は全く技術やノウハウを持たず、お抱えベンダに技術やノウハウを蓄積していくというやり方です。

また、品質を気にせず安く済ませられる、数が確保できるなら何でも使うという方針でもあります。工事・運用業者についても自身で選定することなくベンダ丸投げ、もちろんそれで問題が出なければオールOKですが、以前に免許交付前に電波を発射した電波法違反事件のようなことが起こってしまうのは、やはりコンプライアンス的なインフラ工事の品質の低さが原因といえそうです。

また、有線区間の弱さも突出していて、同じソフトバンクグループのYahooBBではリンク速度に対して非常に速度が遅く、なおかつパケット損失率もきわめて高いようで、本来必要なレベル以下にまで有線区間の帯域を絞っている（過剰に集線を行っている）ことがうかがわれます。このような状態なので、一箇所でも障害を起こせば溢れたトラフィックが他のノードに津波となって押し寄せ連鎖的に地域的大規模障害を引き起こすことになるわけで、ソフトバンクでは「○○県で繋がらなくなった」と言うような地域限定で致命的な障害を起こす確率が非常に高いように思われます。

もちろん現実の物理的インフラも非常に脆弱で、たとえばバックホールは数珠繋ぎで一箇所の破断で下位局が全滅するような構成だったり、サイトダイバシティが不完全で局地的な災害に対してエリア全域が不通になったり、と言うことが度々起きているようです。10万以上の基地局をばら撒いても、それを達成した後の満足度調査でも「圏外の少なさ」が圧倒的最下位から抜け出せず、数ばかりで実体がいかに非効率であるかを物語っています。

こんなわけで、ソフトバンク化した当初2年間ほどは、総務省からきついお叱りを受けるほど大量の障害を頻発させたわけですが、今ではようやくベンダ側に事業者的ノウハウがたまり、そういった障害がさほど頻繁には起こらなくなってきているようですね。ただ、そうやって外のベンダに事業者的ノウハウを丸投げしてしまっている以上、何らかの原因でそのベンダを使えなくなったり、そのベンダが扱えない機器を導入したくなったというような場合に、行き詰まります。ソフトバンクのインフラは、ノウハウの面からも非常に脆弱な基盤の上に成り立っているといえます。

さて、イーモバイル（イーアクセス）。開業時にエリア・無線回路設計の技術者を他社からガンガン引き抜いていたというウワサも聞きましたが、その甲斐（？）あって、実はエリアの設計はそんなに悪くない。基地局数競争なんていう不毛な土俵にも上がらないし、都心で不用意にセルを割って圏外を増やすようなヘマも実はあまりしていない、隠れた優良事業者だったりします。

とはいえ、それはあくまで「無線ブロードバンド事業者」と言う特定の用途にほぼ限定されたものだからですね。なんとなく、欧州の小国でほぼインターネット専業でHSDPAを始めるような独立系事業者とイメージが被っています。遅延プロファイルや耐障害性などをあえてスポイルして安価なIPネットワークで下り偏重のインターネットトラフィックに注力した感じ。また、有線区間はソフトバンクと似た過剰な集線をかけているようです。つまり、地域的なトラフィック集中に弱い傾向。イーアクセスと言う会社としてそういう方針のようで、私も元ACCAのADSLを使っていますが、イーアクセスに買われて半年後から極端に通信速度が低下するようになりました。

そういう意味では、バックボーンは怪しげな冒険をしているけど、無線インフラに関しては、セオリーどおり冒険しない標準的な構築と運用にとどまっているというイメージ。ただ、その「セオリー」を崩さずにしっかりと守っている部分こそが評価できる部分とも言えそう。どこかで失注して大量に余った基地局を1000単位で買い付けて在庫し構築に充てた、と言う話もありましたが、そういうのも、あくまでエリア設計がセオリーどおりだからこそ出来たとも言えそうです。ドコモみたいなキ○ガイじみたエリアではありもの基地局なんて絶対使えません。

ここしばらくエリアへの投資は止まっているようで、ちょうどその止まった前後から、期中の完全子会社化や合併などなどでイーモバイル単体の財務情報が外に出てこなくなっています。タイミング的には当初の資本が尽きる頃で、その先の投資のための調達に苦しんでいる状況かもしれません。経済状況さえ好転すれば、イーモバイルのインフラはまた成長基調に戻るかもしれませんが、当面は、足踏みを続けそうな予感です。

最後にウィルコム。個別技術に関してはアホみたいに高い技術力を持っている反面、全体のインフラ力と言う意味では、やはり力不足を感じざるを得ないのがこの事業者。その最も大きな原因は、なんだかだで資本的な弱さと言うところに帰結するのですが、一方、PHSと言う設計フリーに近いシステムであったことが逆にエリア設計へのノウハウの蓄積を妨げていた面も無きにしも非ず。

と言うより、PHSは携帯電話的なエリア設計が非常にしにくいシステムです。すべてが運任せ。在圏やハンドオーバも、端末がその瞬間にたまたま見えたものを選ぶシステムなので、エリアを打つ側としては予想不可能な挙動も織り込んだ上で、かなり安全側にオーバーラップさせていく方向になります。逆にそういうことが出来る方式だからこそ、電波伝播という自然現象で自動的に重み付けされる方向の（ソフト上の擬似乱数ではなく）本当に偶発的な乱数要素により自然にトラフィックが分散されることになり、トラフィックの急増に対して非常に強いという特性を持つことになります。

つまり、無線に関しては案外楽をしているんですね、ウィルコム。ただ、その楽をした分を、同期システムや動的アレイアンテナ技術などに注ぎ込んでいるため、ヘンテコな個別技術を鍛え上げることが出来たといえるでしょう。なので、実はインフラ全体のインテグレーションと言う意味でのインフラ力は意外と低い、と私は見ています。

と言うことで今の私のイメージを大雑把にまとめて見ました。1年おきくらいに再検証してみたいですね。それでわ。

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さて、またまたメールで頂いた質問から。「900MHzの割当が近いといわれていますが、ドコモの850MHz帯に近く干渉を与えることになるため、iPhoneなどはそのままでは動かせないのではないかと言う意見もあるようですが、どうでしょうか」と言う感じ。

一応おさらいしておくと、新しい900MHz帯のプロファイルは、上りが900～915、下りは945～960が有力とされています。一方、ドコモの割当は、下りが875～890。新900帯の上りの下端から、わずか10MHzしか離れていない、と言うことになります。

さらに問題は、新900帯の上り、つまり「端末からの発射」と、ドコモ850帯の下り、つまり「端末での受信」が近いということです。干渉の話をするとき、いろんな干渉がありますが、やはり一番の重要なパラメータは「干渉源と被干渉者の距離」で、そういう意味では端末→端末と言う干渉が一番影響が大きくなります。

実はこの日本の新割当、今、3GPPで最もホットなトピックの一つになっています。3GPPでもまさにこの端末間干渉の問題が議論されていて、従来の900MHz帯（欧州アジアなど）をサポートした端末がドコモの850MHz帯に干渉を与える可能性はあるのか無いのか、と言う話になっています。

結論から言うと、拡散のあるWCDMAでは大丈夫そうだけど、LTEではだめそう、と言う感じになっています。つまり、今現在出まわっている900MHz帯対応の端末は、日本の新しい900MHz帯で使いたいとき、WCDMAならOKだけどLTEは使えないということです。

ちょっとマニアックな話になりますが、こういった「周波数帯の対応」については、各国でそれぞれ違う電波法に従うことになります。しかし、国ごとに端末を作り分けるなんてことは現実的ではありません。そのため、3GPPで、「各国の規定の最大公約数」をより集めて、「バンド」として定義し、3GPPの仕様に沿って作れば世界どの国でも同じバンド規定で動作できるように作ってあります。

もちろんこのために、ある端末があるバンドに対応しました、と言うことを証明するための厳しい試験があります。その試験を通過した端末だけが、そのバンドに割り当てられた「バンド番号」を持つネットワークで動作できるようになるわけです。

さて話を戻します。先ほどWCDMAならOKでLTEはダメ、と言う話、もちろん、WCDMAなら従来の900MHz帯（バンド番号=8）をそのまま使えますが、では、LTEではどうするのか。その答えは、日本のために新しいフィルタの装着を義務化し、そのフィルタ規定を盛り込んだ新しいバンド番号を作る、と言う手順を踏むことになります。と言うのは、一旦作られたバンドに対して、新しい規定を追加することは原則禁止されているからです（あるバンドに対応した端末を作った後でバンドの規定が変わってしまうと、既に出荷済みの端末で対応できなくなるため）。

ちなみに、多くの移動機メーカは、当然ながら、バンド番号=8のデバイスをそのまま再利用したいと思っています。新しいハードウェアを追加なんてことになると結構なコスト増だからです。そのため、今3GPPでは、新しいバンドを作りそこにドコモ850MHz帯への干渉を避けるための規定を盛り込み、なおかつ、干渉を減らすためにフィルタを追加する代わりに送信出力を下げてもよいとする規定を入れる方向のようです。これであれば、ハードの追加は必要なく、日本の新しいバンドを検出したら送信出力を下げるようにソフトウェアを書き直すだけで済むからです。

残念ながら、こういったことをやっても、既に出荷済みの端末は対応できません。それは、その新しいバンドの試験をパスしていないからです。いくらソフトで対応できても、試験をパスしていない限りは電波法違反です。ただ、WCDMAは現行規定でもドコモに干渉を与えずに動きそうと言う話もあるので、もし新900MHz帯でWCDMAをやります、なんてことになれば、古い900MHz帯（バンド番号=8）に対応したWCDMA端末が、新しい900MHz帯でも動くようになるかもしれません。

一応、新900MHzはLTEを条件にするんじゃないかとは言われていますが、まぁ、ソフトバンクに割当になれば確実にWCDMAで利用するでしょうから、そういう意味では、新900MHzは（多分）従来の欧州アジアの900MHzと互換性のあるものになる、といえるかもしれません。WCDMAで使う限りは、ここは実は一番使い勝手の良い割当になりそうな感じです。ちなみに、700MHz帯に関しては、どうやらテレビなどへの干渉が問題になりそうな予感です（こっちも10MHz程度しか離れていないはず）。こっちはアジア共通割当としてアジアで調整を進めているようですが、日本だけ特殊規定追加、なんてことになりそうな感じ。

と言うことで、新900帯からドコモへの干渉の話でした。

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