空间激光通信与测距一体化研究

1

作者 王熹 邓磊 +7 位作者 陶坤宇 付森 杨奇 戴潇潇 曹哲玮 沈勤 刘陈 付松年 《光通信研究》 北大核心 2024年第3期23-30,共8页

【目的】随着卫星技术和通信技术的不断提高,空间激光通信与测距一体化技术也逐渐成熟。而伴随着深空探测、卫星导航等领域的进一步发展,大量的业务及应用需求对星间的通信容量和测距精度又提出了更高的要求。在综合考虑卫星荷载与功耗... 【目的】随着卫星技术和通信技术的不断提高,空间激光通信与测距一体化技术也逐渐成熟。而伴随着深空探测、卫星导航等领域的进一步发展,大量的业务及应用需求对星间的通信容量和测距精度又提出了更高的要求。在综合考虑卫星荷载与功耗的前提下,如何在实现激光卫星高速通信的同时,完成测距并进一步提升测距精度,成为亟待解决的课题。【方法】基于双向单程测距原理,设计并实现了一种同时支持正交相移键控(QPSK)和二进制相移键控(BPSK)的相干通信与测距一体化系统,为进一步提升测距性能,又从提升时钟精度入手,通过使用差拍采样方法,使用鉴频与鉴相来获取发送时钟与接收时钟之间的频率差与相位差,以此来获取到更高的时钟精度,从而对测距值进行校正。【结果】该系统能稳定工作在接收光功率大于-48 dBm的环境,针对不同应用需求可设置不同的速率,QPSK模式下最高速率为5 Gbit/s,BPSK模式下速率分别为2.5 Gbit/s、1.25 Gbit/s和625 Mbit/s,系统测距精度理论上可达最小值53 ps,在正常通信时,使用Matlab与Vivado对测距数据进行计算处理,验证了系统测距精度小于0.1 ns。进一步采用差拍采样方法,仿真条件下,测距精度可提升至码元宽度的10^(-3)量级,达±0.36 cm。【结论】所提通信测距一体化系统能够在高速通信的同时实现高精度测距,对未来激光卫星的相关应用具有一定的实际意义。 展开更多

关键词 卫星 激光通信 激光测距 高精度 一体化

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基于放大器优化的无中继通信系统研究

2

作者 吴俊宇 敖学渊 +4 位作者 邓磊 戴潇潇 付松年 刘陈 杨奇 《光通信研究》 北大核心 2024年第4期13-19,共7页

【目的】传统无中继通信系统中需要使用分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器,而分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器均需要使用高功率泵浦激光源,并且会提高无中继通信系统光学链路复杂度。针对这一问题,文章提出了使用高功率掺铒光纤放大器... 【目的】传统无中继通信系统中需要使用分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器,而分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器均需要使用高功率泵浦激光源,并且会提高无中继通信系统光学链路复杂度。针对这一问题,文章提出了使用高功率掺铒光纤放大器(EDFA)取代无中继通信系统中的前向分布式拉曼泵浦放大器的无中继通信系统架构。【方法】文章通过VPI仿真平台建模分析比较了所提无中继通信系统架构的传输性能并进行了实时无中继通信传输实验验证。【结果】仿真结果表明,使用高功率泵浦提高信号光入纤功率能够实现传统无中继通信系统中的前向拉曼泵浦放大增益效果,并且更适合配合波分复用(WDM)技术实现更高速率的无中继通信传输。通过实验还证实了采用仅使用EDFA泵浦放大结构的无中继通信系统能够实现500 km跨度距离10 Gbit/s速率下的单通道无中继通信传输,并且在结合WDM技术的情况下,能够实现4×10 Gbit/s速率、500 km光纤链路跨度下的通信传输。【结论】文章所提仅采用EDFA泵浦放大的无中继通信传输系统架构能够极大地简化传统无中继通信系统架构,且能够基于EDFA泵浦放大布置多通道WDM系统从而提升系统通信传输的信号速率,对未来无中继通信系统结构简化以及通信速率提升具有重要的实际意义。 展开更多

关键词 无中继通信 实时通信 VPI仿真 光纤光学 掺铒光纤放大器

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基于传统OM2光纤的大容量模分复用传输系统研究

3

作者 于新阔 李建平 +5 位作者 秦玉文 杨海林 彭迪 向梦 许鸥 付松年 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2461-2467,共7页

基于传统多模光纤的模式资源,来构建多维复用超大容量光纤传输系统可以有效提升通信系统传输容量,满足急剧增长的数据业务需求.在本文中,我们联合波分复用、偏振复用和模分复用技术,基于传统OM2光纤实现了40个波长信道(1 535.04~1 566.3... 基于传统多模光纤的模式资源,来构建多维复用超大容量光纤传输系统可以有效提升通信系统传输容量,满足急剧增长的数据业务需求.在本文中,我们联合波分复用、偏振复用和模分复用技术,基于传统OM2光纤实现了40个波长信道(1 535.04~1 566.31 nm)×2个模式信道(LP01和LP11b)的60 G波特偏分复用16阶正交幅度调制(Polarization Division Multiplexing 16-ary Quadrature Amplitude Modulation,PDM-16QAM)信号的短距模分复用相干光传输.整个模分复用链路由一对基于多平面光转换(Multi Plane Light Conversion,MPLC)的模式复用/解复用器和20 m OM2光纤构成.由于高模式隔离度的模式信道特性(<-20 dB),本系统无需相应数字信号处理算法进行模式解复用,而仅需2×2的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)算法完成偏振解复用.在实验中,除了对系统关键参数,包括脉冲成型滤波器的滚降因子、削峰比及接收光功率进行了优化外,还引入了Volterra判决反馈均衡方案.该均衡方案不仅能够补偿调制器引入的非线性信号损伤,而且能够缓解前馈均衡方案导致的高频噪声增强问题.最终,实验结果显示所有80个信道的误码率皆低于20%软判决前向误码纠错(Soft Decision Forward Error Correction,SDFEC)阈值2.7×10-2,系统总容量达38.4 Tbit/s,表明基于多模光纤的模式复用相干光传输方案在未来超大容量短距光互联系统中具有应用潜力. 展开更多

关键词 光纤通信 模分复用 波分复用 相干检测 非线性均衡

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基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术

4

作者 杨海林 王珊 +5 位作者 彭迪 张振荣 向梦 付松年 李建平 秦玉文 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2557-2562,共6页

随着5G微基站建设密度急剧增加,因采用传统电缆供电方式,5G网络的建设成本和部署难度将大幅提升.光纤信能共传技术作为一种新型供电方式,利用光纤作为传输介质,实现1064 nm能量光和1550 nm信号光的共同传输,同时满足高速信号的5G前传和5... 随着5G微基站建设密度急剧增加,因采用传统电缆供电方式,5G网络的建设成本和部署难度将大幅提升.光纤信能共传技术作为一种新型供电方式,利用光纤作为传输介质,实现1064 nm能量光和1550 nm信号光的共同传输,同时满足高速信号的5G前传和5G微基站的集中化能量管理.本文提出一种基于空分复用技术的光纤信能共传方案,基于10 km弱耦合七芯光纤实验实现了10 W能量光和1.5 Gbit/s速率5G新空口(New Radio,NR)信号光的共同传输,远端通过光电转换效率为35%的光伏电池获得了0.42 W的电功率,可驱动一个远端天线单元(Remote Antenna Unit,RAU),7 h连续监测接收能量光功率的波动范围小于0.4%.与此同时,接收到的5G NR信号误差向量幅度值(Error Vector Magnitude,EVM)仅为0.38%,创纪录地实现了6.3 W·(Gbit/s)·km电功率-容量-距离积. 展开更多

关键词 空分复用 5G前传 高功率激光 光纤信能共传

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太赫兹频段OFDM一体化波形的雷达探测性能分析

5

作者 徐利民 付松年 +1 位作者 彭迪 秦玉文 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第6期679-687,共9页

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和... 传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明,OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好,但PAPR过高;OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制,保持恒定包络特性;OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化,但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响,不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测;OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波,适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。 展开更多

关键词 太赫兹 雷达-通信一体化 正交频分复用 恒包络波形 模糊函数

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相关光谱法在光纤气体传感中的应用 被引量：10

6

作者 付松年 苏立国 +1 位作者 吴重庆 董小鹏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期912-915,共4页

本文提出了一种新的基于相关光谱法的光纤气体检测方案 ,在对传统相关光谱检测理论进行详细分析的基础上 ,提出了一种新的实现方案。这种方法继承了传统相关光谱法在信号检测的时候所具有的高选择性的优点 ,在调制方法上有创新 ,使得利... 本文提出了一种新的基于相关光谱法的光纤气体检测方案 ,在对传统相关光谱检测理论进行详细分析的基础上 ,提出了一种新的实现方案。这种方法继承了传统相关光谱法在信号检测的时候所具有的高选择性的优点 ,在调制方法上有创新 ,使得利用宽带光源 (LED)在检测甲烷和乙炔等在近红外具有梳状吸收峰的气体时变得简单易行。本文对该系统进行了详尽的理论分析 ,在合理选择器材的基础上实际构建和调试了一个基于光谱检测的光纤甲烷气体检测系统。文中给出了存在干扰气体情况下检测结果。实践中干扰气体引起的信号变化相当于甲烷信号变化的 7 4 % ,已经达到国际上相关光谱检测现有的最佳值。 展开更多

关键词 光纤气体传感 光纤传感器 相关光谱法 甲烷 光谱分析

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新型反射式光纤位移传感器的分析与设计 被引量：11

7

作者 付松年 苏立国 +1 位作者 游佰强 董小鹏 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第3期15-17,20,共4页

在传统反射式光纤位移传感基础上 ,提出了一种新型的可测量被测物体反射面与反射光纤端面绝对距离的光纤位移传感器的设计方法 ,并对其工作原理及特性进行了详细的分析和讨论。

关键词 位移传感器 光纤 反射式

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基于多芯少模光纤的传输与传感应用(特邀) 被引量：5

8

作者 付松年 王艳林 +1 位作者 兰天野 赵欣 《光通信研究》 北大核心 2017年第6期12-20,共9页

基于多芯少模光纤的空分复用技术被认为是解决传统单模光纤通信容量危机的可行方案。同时,随着支撑空分复用技术的光纤器件的快速发展和逐步成熟,空分复用技术亦可以应用于多参量分布式传感,解决传统基于单模光纤的单参量传感器交叉敏... 基于多芯少模光纤的空分复用技术被认为是解决传统单模光纤通信容量危机的可行方案。同时,随着支撑空分复用技术的光纤器件的快速发展和逐步成熟,空分复用技术亦可以应用于多参量分布式传感,解决传统基于单模光纤的单参量传感器交叉敏感性问题。文章综述了近年来少模光纤、多芯光纤、多芯少模光纤的设计制备及测试研究,也总结了这些特种光纤在光纤传输与光纤传感上的应用进展,在此基础上,对多芯少模光纤的传输与传感应用的研究前景与方向进行了展望。 展开更多

关键词 少模光纤 多芯光纤 空分复用 光纤传感

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DWDM光纤通信系统的最新进展 被引量：2

9

作者 付松年 李振军 《通讯世界》 2003年第3期28-32,32,共5页

超高速、超大容量传输是光纤通信的发展方向,而DWDM以其独特的技术优势成为当今光纤通信领域的竞争制高点,为了争夺这个制高点,各公司都不惜人力、物力、财力进行开发、研究,可以说是群雄逐鹿,各显神威.现在DWDM通信系统的研发进入了一... 超高速、超大容量传输是光纤通信的发展方向,而DWDM以其独特的技术优势成为当今光纤通信领域的竞争制高点,为了争夺这个制高点,各公司都不惜人力、物力、财力进行开发、研究,可以说是群雄逐鹿,各显神威.现在DWDM通信系统的研发进入了一个前所未有的困难时期,这个困难不是某一家公司所要面对的,而是全行业的困难,是全球IT业的冬天,包括国内外的运营商、设备商,所有相关行业都包含进去了,可以说无一幸免.但是伴随着经济的发展,人类对信息的需求是渐进上升的,若能不断提高DWDM系统性价比,增强网络的智能度,必将迎来DWDM光通信网络建设的又一个高潮. 展开更多

关键词 DWDM 光纤通信 光纤 激光器 光放大器 光连接器 波分复用器 光开关

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面向下一代灵活光网络的数字相干光传输技术

10

作者 付松年 向梦 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第2期123-129,共7页

为了适应不同颗粒度的业务需求,最大化波分复用传输系统的频谱效率,光网络正逐渐朝着更灵活、高效、节能的趋势发展.基于带宽可变收发机(BVT)的灵活光网络传输技术因而得到了广泛的关注与研究.本文概述了国内外支持灵活光网络的数字相... 为了适应不同颗粒度的业务需求,最大化波分复用传输系统的频谱效率,光网络正逐渐朝着更灵活、高效、节能的趋势发展.基于带宽可变收发机(BVT)的灵活光网络传输技术因而得到了广泛的关注与研究.本文概述了国内外支持灵活光网络的数字相干光传输技术的最新研究进展,包括发射端支持传输速率可变的自适应编码、调制技术以及接收端相应的调制码型识别技术,最后对灵活光网络传输的未来研究方向进行了展望. 展开更多

关键词 灵活光网络 调制和编码 数字信号处理 相干光传输

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基于P-OTDR分布式光纤传感中信息提取的研究 被引量：18

11

作者 董贤子 吴重庆 +1 位作者 付松年 何娜 《北方交通大学学报》 CSCD 北大核心 2003年第6期106-110,共5页

在介绍了P＿OTDR分布式传感基本原理的基础上,深入研究了从测得的背向散射信号中提取出偏振态演化信息的方法.通过数字平均和解卷积提高了信号的信噪比和系统分辨率,为P＿OTDR分布式光纤传感系统的实用化提供了一定的基础.

关键词 应用光学 光纤传感 分布式 瑞利散射 光纤双折射 偏振态

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半导体光放大器的研究进展与新应用 被引量：9

12

作者 李保海 吴重庆 +1 位作者 付松年 张勇 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2004年第4期18-21,共4页

综述了为改进半导体光放大器性能在优化结构设计、采用新结构、新工艺和新材料方面的研究进展。并介绍SOA在放大、波长变换、光逻辑门和无线光通信等方面的应用。

关键词 半导体光放大器 波长变换 光逻辑门 无线光通信

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基于3×3平行排列耦合器的全光光开关的特性分析 被引量：5

13

作者 李亚捷 吴重庆 付松年 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期400-402,共3页

提出了一种新型的基于3×3平行排列耦合器的全光光开关。此种光开关具有两个独立的输出端口且具有极好的偏振稳定性,消光比可达20dB。介绍了其工作原理,详细分析了信号光强度、控制光强度、光纤长度及耦合器分光比偏差等因素对各端... 提出了一种新型的基于3×3平行排列耦合器的全光光开关。此种光开关具有两个独立的输出端口且具有极好的偏振稳定性,消光比可达20dB。介绍了其工作原理,详细分析了信号光强度、控制光强度、光纤长度及耦合器分光比偏差等因素对各端口消光比的影响。比较了不同种类和长度光纤环的开关性能,首次得到了耦合器分光比偏差对消光比的影响曲线。 展开更多

关键词 平行排列耦合器 全光光开关 消光比

原文传递

新型光纤的技术发展及应用 被引量：6

14

作者 朱燕杰 苏立国 +1 位作者 付松年 董小鹏 《光电子技术》 CAS 2001年第1期49-55,共7页

介绍了国际上最新的通信光纤技术发展情况 ,包括新型多模光纤、单模光纤的制造技术及其应用。文章还详细地介绍了国内外最新类型的特种光纤及其发展、应用。此外 ,对我国光通信的技术现状。

关键词 光纤通信 单模光纤 多模光纤 特种光纤

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基于自相位调制原理的光纤非线性系数测量 被引量：3

15

作者 李赟 吴重庆 +1 位作者 李亚捷 付松年 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期455-458,共4页

光纤的非线性效应对于光纤通信具有重要意义。准确测量光纤的非线性系数是有效利用或抑制各种非线性效应的基础。介绍了利用自相位调制测量非线性系数的原理并探讨了对实验装置的具体要求;给出了色散位移光纤(DSF)和普通单模光纤(SMF)... 光纤的非线性效应对于光纤通信具有重要意义。准确测量光纤的非线性系数是有效利用或抑制各种非线性效应的基础。介绍了利用自相位调制测量非线性系数的原理并探讨了对实验装置的具体要求;给出了色散位移光纤(DSF)和普通单模光纤(SMF)的实测结果;结果表明,无论使用输出光谱左侧还是右侧的主瓣和旁瓣光强比值I0/I1均可计算出准确数值;最后讨论了偏振和色散对测量结果的影响。 展开更多

关键词 非线性系数 单模光纤 色散位移光纤 自相位调制

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新型可用于FOCS光检测的放大器的分析与设计 被引量：2

16

作者 苏立国 付松年 +2 位作者 朱燕杰 陈勇 董小鹏 《现代电子技术》 2001年第2期4-7,共4页

介绍了一种新型应用于 FOCS (光纤电流传感器 )的 PIN光检测放大器的设计 ,并提出了一种新型的双 T型选频网络电路 ,对放大器各级的设计原理也进行了详细的理论分析。理论与实践都证明这种新型光检测放大器信噪比较高 ,能对微弱的

关键词 光纤电流传感器 PIN探测器 选频网络 设计 放大器 光检测

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新型可用于FOCS光检测的放大器的分析与设计 被引量：1

17

作者 苏立国 付松年 +2 位作者 朱燕杰 陈勇 董小鹏 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第6期28-30,32,共4页

文中介绍了一种新型应用于FOCS(光纤电流传感器 )的PIN光检测放大器的设计 ,并提出了一种新型的双T型选频网络电路 ,对放大器各级的设计原理也进行了详细的理论分析。理论与实践都证明这种新型光检测放大器信噪比较高 ,能对微弱的PIN光... 文中介绍了一种新型应用于FOCS(光纤电流传感器 )的PIN光检测放大器的设计 ,并提出了一种新型的双T型选频网络电路 ,对放大器各级的设计原理也进行了详细的理论分析。理论与实践都证明这种新型光检测放大器信噪比较高 ,能对微弱的PIN光信号进行有效地检测和放大。 展开更多

关键词 光纤电流传感器 PIN探测器 双T型选频网络 放大器

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少模光纤中模式选择性激励技术 被引量：2

18

作者 谢意维 付松年 +1 位作者 张敏明 刘德明 《光通信研究》 北大核心 2013年第3期1-3,17,共4页

基于少模光纤的模分复用系统能继续提高光纤通信系统的传输容量,目前已成为全球的研究热点。在介绍了少模光纤设计后,文章对3种模式选择性激励技术(偏移注入、长周期光纤光栅和空间光调制)的激励机制、特点及实现进行了研究,并重点介绍... 基于少模光纤的模分复用系统能继续提高光纤通信系统的传输容量,目前已成为全球的研究热点。在介绍了少模光纤设计后,文章对3种模式选择性激励技术(偏移注入、长周期光纤光栅和空间光调制)的激励机制、特点及实现进行了研究,并重点介绍了基于空间光调制的模式选择性激励技术。 展开更多

关键词 模分复用 少模光纤 偏移注入 长周期光纤光栅 空间光调制

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应用新型双T选频网络的OFCS光检测放大器 被引量：1

19

作者 苏立国 付松年 +1 位作者 朱燕杰 董小鹏 《电子技术应用》 北大核心 2001年第5期55-57,共3页

介绍了一种新型用于OFCS（光纤电流传感器）的PIN光检测放大器的设计，并提出了一种新型的双T型选频网络电路，对放大器各级的设计原理进行了详细的理论分析。理论与实践都证明这种新型光检测放大器信噪比较高，能对微弱的PIN光信号进... 介绍了一种新型用于OFCS（光纤电流传感器）的PIN光检测放大器的设计，并提出了一种新型的双T型选频网络电路，对放大器各级的设计原理进行了详细的理论分析。理论与实践都证明这种新型光检测放大器信噪比较高，能对微弱的PIN光信号进行有效的检测和放大。 展开更多

关键词 光纤电流传感器 双T型选频网络 光检测放大器

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新型光纤的技术发展及应用 被引量：3

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作者 朱燕杰 苏立国 +1 位作者 付松年 董小鹏 《光机电信息》 2001年第5期20-24,共5页

文章介绍了国际上最新的通信光纤的技术发展情况,包括新型多模光纤、单模光纤的制造技术及其应用,还详细地介绍了国内外最新类型的特种光纤及其发展、应用。此外,对我国光通信的技术现状、发展和趋势也进行了一定程度的阐述。

关键词 光纤通信 多模光纤 单模光纤 色散控制光纤

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