El establecimiento automático de enlaces , comúnmente conocido como ALE , es el estándar de facto mundial para iniciar y mantener digitalmente las comunicaciones de radio HF . [1] ALE es una característica de un sistema transceptor de radio de comunicaciones HF que permite a la estación de radio establecer contacto o iniciar un circuito entre ella misma y otra estación de radio HF o red de estaciones. El propósito es proporcionar un método rápido y confiable de llamar y conectarse durante la propagación ionosférica de HF en constante cambio, la interferencia de recepción y el uso compartido del espectro de canales HF ocupados o congestionados.
Una radio ALE independiente combina un transceptor de radio HF SSB con un microprocesador interno y un módem MFSK . Está programada con una dirección ALE única , similar a un número de teléfono (o en las generaciones más nuevas, un nombre de usuario). Cuando no está en contacto activo con otra estación, el transceptor HF SSB escanea constantemente una lista de frecuencias HF llamadas canales , escuchando cualquier señal ALE transmitida por otras estaciones de radio. Decodifica las llamadas y sondeos enviados por otras estaciones y utiliza la tasa de error de bits para almacenar una puntuación de calidad para esa frecuencia y dirección del remitente.
Para llegar a una estación específica, el emisor ingresa la dirección ALE. En muchas radios ALE, esto es similar a marcar un número de teléfono. El controlador ALE selecciona el mejor canal inactivo disponible para esa dirección de destino. Después de confirmar que el canal está inactivo, envía una breve señal de llamada selectiva que identifica al destinatario deseado. Cuando la estación de escaneo distante detecta actividad ALE, deja de escanear y permanece en ese canal hasta que puede confirmar si la llamada es para ella o no. Los controladores ALE de las dos estaciones se comunican automáticamente para confirmar que se ha establecido un enlace de calidad suficiente y luego notifican a los operadores que el enlace está activo. Si el destinatario de la llamada no responde o el protocolo de comunicación falla, el nodo ALE de origen generalmente selecciona otra frecuencia al azar o haciendo una suposición de diferente sofisticación.
Una vez que se ha logrado la conexión, la estación receptora generalmente emite una alarma audible y muestra una alerta visual al operador, indicando así la llamada entrante. También indica el indicativo de llamada u otra información de identificación de la estación conectada, similar al identificador de llamadas . A continuación, el operador activa el sonido de la radio y responde a la llamada, para luego hablar en una conversación normal o negociar un enlace de datos utilizando la voz o el formato de mensaje de texto corto integrado de ALE. Alternativamente, los datos digitales se pueden intercambiar a través de un módem integrado o externo (como un módem de tono serial STANAG 5066 o MIL-STD-188-110B ) según las necesidades y la disponibilidad. La función de mensajería de texto integrada de ALE se puede utilizar para transferir mensajes de texto cortos como un "cable de pedidos" para permitir que los operadores coordinen equipos externos como parches telefónicos o enlaces digitales no integrados, o para mensajes tácticos cortos. [2] [3]
Un sistema de radio ALE permite la conexión para conversaciones de voz, alertas, intercambio de datos, mensajes de texto, mensajería instantánea, correo electrónico, transferencia de archivos, imágenes, seguimiento de geoposición o telemetría. Cuando un operador de radio inicia una llamada, el proceso normalmente demora unos minutos para que el ALE elija una frecuencia de HF que sea óptima para ambos lados del enlace de comunicación. Envía señales audibles y visuales a los operadores en ambos extremos, para que puedan comenzar a comunicarse entre sí de inmediato. En este sentido, se elimina la necesidad de larga data en la radio HF de llamadas repetitivas en horarios predeterminados o de monitoreo tedioso de estática. Es útil como herramienta para encontrar canales óptimos para comunicarse entre estaciones en tiempo real. En las comunicaciones HF modernas, ALE ha reemplazado en gran medida los gráficos de predicción de HF, las balizas de propagación, las sondas de chirrido, el software de predicción de propagación y las conjeturas tradicionales de los operadores de radio. ALE se utiliza con mayor frecuencia para conectar operadores para contactos de voz en SSB ( modulación de banda lateral única ), conectividad a Internet de HF para correo electrónico, mensajes de texto SMS , chat en tiempo real a través de mensajes de texto de HF, informes de posición geográfica y transferencia de archivos. El Protocolo de Internet de Alta Frecuencia o HFIP se puede utilizar con ALE para el acceso a Internet a través de HF.
La esencia de las técnicas ALE es el uso de selección automática de canal, escaneo de receptores, llamada selectiva , handshaking y módems de ráfaga robustos. [4] Un nodo ALE decodifica todas las señales ALE recibidas que se escuchan en el canal o canales que monitorea. Utiliza el hecho de que todos los mensajes ALE usan redundancia de corrección de errores hacia adelante (FEC). Al notar cuánta corrección de errores ocurrió en cada mensaje recibido y decodificado, un nodo ALE puede detectar la "calidad" de la ruta entre la estación emisora y él mismo. Esta información se combina con la dirección ALE del nodo emisor y el canal en el que se recibió el mensaje, y se almacena en la memoria de análisis de calidad de enlace (LQA) del nodo. [3] Cuando se inicia una llamada, se busca en la tabla de búsqueda LQA coincidencias que involucren la dirección ALE de destino y se utiliza el mejor canal histórico para llamar a la estación de destino. Esto reduce la probabilidad de que la llamada tenga que repetirse en frecuencias alternativas. Una vez que la estación de destino haya escuchado la llamada y respondido, una campana u otro dispositivo de señalización notificará a ambos operadores que se ha establecido un enlace. En este punto, los operadores pueden coordinar una comunicación adicional mediante mensajes de texto, voz u otros medios. Si se desea una comunicación digital adicional, puede realizarse mediante módems de datos externos o mediante módems opcionales integrados en la terminal ALE.
Este uso inusual de la redundancia FEC es la innovación principal que diferencia a ALE de los sistemas de llamada selectiva anteriores que decodificaban una llamada o no lo hacían debido al ruido o la interferencia. Un resultado binario de "suficientemente bueno" o "no" no daba ninguna forma de elegir automáticamente entre dos canales, los cuales son actualmente lo suficientemente buenos para comunicaciones mínimas. La puntuación basada en redundancia inherente a ALE permite así seleccionar el "mejor" canal disponible y (en nodos ALE más avanzados) utilizar todo el tráfico decodificado durante una ventana de tiempo para ordenar los canales en una lista de probabilidad decreciente de contacto, lo que reduce significativamente la interferencia entre canales a otros usuarios, así como también disminuye drásticamente el tiempo necesario para establecer un enlace exitoso con el nodo de destino.
Las técnicas utilizadas en el estándar ALE incluyen señalización automática , identificación automática de estación ( sondeo ), sondeo , almacenamiento y reenvío de mensajes , protección de enlaces y anti- suplantación para evitar la denegación hostil de servicio al finalizar el proceso de escaneo de canales. Las funciones ALE opcionales incluyen el sondeo y el intercambio de comandos y mensajes orderwire . El mensaje orderwire, conocido como AMD (Visualización automática de mensajes), es el método de transferencia de texto más utilizado de ALE, y el único método universal que todos los controladores ALE tienen en común para mostrar texto. [5] Es común que los proveedores ofrezcan extensiones a AMD para varias características no estándar, aunque la dependencia de estas extensiones socava la interoperabilidad. Como en todos los escenarios de interoperabilidad, se debe tener cuidado para determinar si esto es aceptable antes de usar dichas extensiones.
ALE evolucionó a partir de la tecnología de llamada selectiva por radio de alta frecuencia (HF) más antigua . Combinaba los conceptos existentes de llamada selectiva por escaneo de canales con microprocesadores (lo que permitía la decodificación FEC y las decisiones de puntuación de calidad), transmisiones en ráfagas (lo que minimizaba la interferencia entre canales) y transpondedores (lo que permitía el funcionamiento sin supervisión y la señalización de llamadas entrantes). Los primeros sistemas ALE fueron desarrollados a fines de la década de 1970 y principios de la de 1980 por varios fabricantes de radio. [6] Las primeras unidades de controlador de la familia ALE eran controladores externos montados en bastidor conectados para controlar radios militares y rara vez eran interoperables entre proveedores.
Los distintos fabricantes utilizaron diversos métodos y protocolos de señalización digital patentados en la primera generación de ALE, lo que generó incompatibilidad. [3] Más tarde, un esfuerzo cooperativo entre los fabricantes y el gobierno de los EE. UU. dio como resultado una segunda generación de ALE que incluía las características de los sistemas de primera generación, al tiempo que mejoraba el rendimiento. El estándar del sistema ALE 2G de segunda generación en 1986, MIL-STD-188-141A, [5] se adoptó en FED-STD-1045 [7] para las entidades federales de los EE. UU. En la década de 1980, las entidades militares y otras entidades del gobierno de los EE. UU. comenzaron a instalar las primeras unidades ALE, utilizando productos controladores ALE fabricados principalmente por empresas estadounidenses. La aplicación principal durante los primeros 10 años de uso de ALE fueron los sistemas de radio gubernamentales y militares, y la base de clientes limitada combinada con la necesidad de adherirse a los estándares MILSPEC mantuvo los precios extremadamente altos. Con el tiempo, la demanda de capacidades ALE se extendió y, a fines de la década de 1990, la mayoría de las nuevas radios HF gubernamentales compradas estaban diseñadas para cumplir al menos con el estándar mínimo de interoperabilidad ALE , lo que las hacía elegibles para su uso con equipos de nodos ALE estándar. Las radios que implementaban al menos la funcionalidad mínima de nodo ALE como una opción interna a la radio se volvieron más comunes y significativamente más asequibles. A medida que otros gobiernos de todo el mundo adoptaron los estándares, más fabricantes produjeron radios HF a precios competitivos para satisfacer esta demanda. La necesidad de interoperar con organizaciones gubernamentales impulsó a muchas organizaciones no gubernamentales (ONG) a adoptar al menos parcialmente los estándares ALE para la comunicación. A medida que la experiencia no militar se difundió y los precios bajaron, otras entidades civiles comenzaron a utilizar ALE 2G. Para el año 2000, había suficientes organizaciones civiles y gubernamentales en todo el mundo que usaban ALE como para que se convirtiera en un estándar de interoperabilidad HF de facto para situaciones en las que es posible la coordinación a priori de canales y direcciones.
A fines de la década de 1990, se incluyó en la norma MIL-STD-188-141B [5] una tercera generación de ALE 3G con una capacidad y un rendimiento significativamente mejorados , que conservaba la compatibilidad con ALE 2G, y se adoptó en la norma STANAG 4538 de la OTAN. Las tasas de adopción por parte de civiles y no gubernamentales son mucho más bajas que las de ALE 2G debido al costo extremo en comparación con los equipos 2G excedentes o de nivel básico, así como a la complejidad significativamente mayor del sistema y de la planificación necesaria para obtener los beneficios inherentes a la especificación 3G. Para muchos ejércitos, cuyas necesidades de capacidad y capacidad intraorganizacionales maximizadas siempre presionan los sistemas existentes, el costo adicional y la complejidad de 3G son menos problemáticos.
ALE permite una comunicación rápida y no programada y el paso de mensajes sin necesidad de centros de mensajes complejos, múltiples radios y antenas u operadores altamente capacitados. Con la eliminación de estas posibles fuentes de falla, el proceso de comunicación táctica se vuelve mucho más sólido y confiable. Los efectos se extienden más allá de la mera multiplicación de la fuerza de los métodos de comunicación existentes; unidades como los helicópteros, cuando están equipados con radios ALE, ahora pueden comunicarse de manera confiable en situaciones en las que la tripulación está demasiado ocupada para operar una radio tradicional sin línea de visión . [8] Esta capacidad de permitir la comunicación táctica en condiciones en las que los operadores capacitados y el hardware dedicados son inadecuados a menudo se considera la verdadera mejora que ofrece ALE.
ALE es un camino fundamental hacia una mayor interoperabilidad entre organizaciones. Al permitir que una estación participe casi simultáneamente en muchas redes HF diferentes, ALE permite la transmisión y el monitoreo de mensajes entre organizaciones sin necesidad de equipos y operadores separados y dedicados para cada organización asociada. Esto reduce drásticamente las consideraciones de personal y equipos, al tiempo que permite que pequeñas estaciones móviles o portátiles participen en múltiples redes y subredes. El resultado es una mayor resiliencia, una menor fragilidad, una mayor capacidad para comunicar información de manera eficaz y la capacidad de agregar o reemplazar rápidamente puntos de comunicación según lo exija la situación.
Cuando se combina con técnicas de onda ionosférica de incidencia casi vertical (NVIS) y suficientes canales distribuidos a lo largo del espectro, un nodo ALE puede proporcionar una tasa de éxito de más del 95 % en la primera llamada, casi al mismo nivel que los sistemas SATCOM . Esto es significativamente más confiable que la infraestructura de telefonía celular durante desastres o guerras, pero es en su mayoría inmune a tales consideraciones.
Los estándares globales para ALE se basan en el MIL-STD 188-141A original de EE. UU. [5] y FED-1045 [7] , conocido como ALE de segunda generación (2G). ALE 2G utiliza un escaneo no sincronizado de canales y lleva de varios segundos a medio minuto escanear repetidamente una lista completa de canales en busca de llamadas. Por lo tanto, requiere una duración suficiente del tiempo de transmisión para que las llamadas se conecten o enlacen con otra estación que no esté sincronizada con su señal de llamada. La gran mayoría de los sistemas ALE en uso en el mundo en la actualidad son ALE 2G.
La forma de onda de la señal ALE 2G más común está diseñada para ser compatible con los transceptores de canal de voz de banda estrecha SSB de 3 kHz estándar. El método de modulación es 8ary Frequency Shift Keying u 8FSK, también llamado a veces Multi Frequency Shift Keying MFSK , con ocho tonos ortogonales entre 750 y 2500 Hz. [5] Cada tono tiene una duración de 8 ms, lo que da como resultado una velocidad de símbolos transmitida por aire de 125 baudios o 125 símbolos por segundo, con una velocidad de datos sin procesar de 375 bits por segundo. Los datos ALE están formateados en tramas de 24 bits, que consisten en un preámbulo de 3 bits seguido de tres caracteres ASCII, cada uno de siete bits de longitud. La señal recibida generalmente se decodifica utilizando técnicas de procesamiento de señal digital que son capaces de recuperar la señal 8FSK con una relación señal-ruido de decibelios negativa (es decir, la señal puede recuperarse incluso cuando está por debajo del nivel de ruido). Las capas aéreas del protocolo implican el uso de corrección de errores hacia adelante , redundancia y transpondedor de protocolo de enlace similares a los utilizados en las técnicas ARQ . [9]
Los estándares más nuevos de ALE, llamados ALE de tercera generación o 3G, utilizan una sincronización horaria precisa (a través de un protocolo de sincronización horaria definido, así como la opción de relojes bloqueados por GPS ) para lograr una conexión más rápida y confiable. A través de la sincronización, el tiempo de llamada para lograr un enlace puede reducirse a menos de 10 segundos. La señal del módem ALE 3G también proporciona una mayor robustez y puede funcionar en condiciones de canal que son menos favorables que las de ALE 2G. [10] Los grupos de permanencia, los indicativos de llamada limitados y las transmisiones en ráfagas más cortas permiten intervalos de escaneo más rápidos. Todas las estaciones en el mismo grupo escanean y reciben cada canal exactamente en la misma ventana de tiempo. Aunque ALE 3G es más confiable y ha mejorado significativamente la eficiencia del canal-tiempo, la existencia de una gran base instalada de sistemas de radio ALE 2G y la amplia disponibilidad de equipos de precio moderado (a menudo excedentes militares) han hecho de 2G el estándar de referencia para la interoperabilidad global.
La interoperabilidad es un tema crítico para las entidades dispares que utilizan radiocomunicaciones para satisfacer las necesidades de las organizaciones. En gran parte debido a la ubicuidad de ALE 2G, se convirtió en el método principal para proporcionar interoperabilidad en HF entre entidades gubernamentales y no gubernamentales de socorro y comunicaciones de emergencia, y voluntarios de radioaficionados. Con las técnicas digitales cada vez más empleadas en equipos de comunicaciones, se necesitaba un estándar de llamada digital universal, y ALE llenó el vacío. Casi todos los principales fabricantes de radio HF del mundo construyen radios ALE según el estándar 2G para satisfacer la alta demanda de que las nuevas instalaciones de sistemas de radio HF se ajusten a este protocolo estándar. Las entidades dispares que históricamente usaban métodos de radio incompatibles pudieron luego llamar y conversar entre sí utilizando la plataforma ALE 2G común . Algunos fabricantes y organizaciones [11] han utilizado la característica AMD de ALE para expandir el rendimiento y la conectividad. [12] En algunos casos, esto ha sido exitoso, y en otros casos, el uso de preámbulos propietarios o comandos integrados ha llevado a problemas de interoperabilidad.
ALE sirve como un método conveniente de comunicación más allá de la línea de visión. Originalmente desarrollado para satisfacer los requisitos militares, ALE es útil para muchas organizaciones que se encuentran administrando unidades ampliamente ubicadas. El Servicio de Inmigración y Control de Aduanas de los Estados Unidos y la Guardia Costera de los Estados Unidos son dos miembros de la Red de Control de Aduanas en el Horizonte (COTHEN), una red ALE MIL-STD 188-141A. [13] Todas las fuerzas armadas de los Estados Unidos operan múltiples redes similares. De manera similar, los oyentes de servicios públicos de onda corta tienen listas documentadas de frecuencias e indicativos de llamadas para las unidades militares y de guardia de muchas naciones, así como redes operadas por empresas de exploración y producción de petróleo y servicios públicos en muchos países.
Los sistemas de comunicación por radio ALE, tanto para redes de área regional de alta frecuencia como para comunicaciones de interoperabilidad de alta frecuencia, se encuentran en servicio entre agencias de socorro en caso de emergencia y desastre, así como entre fuerzas militares y de seguridad. Las agencias y organizaciones de respuesta extraordinaria utilizan ALE para responder a situaciones en el mundo en las que las comunicaciones convencionales pueden haberse sobrecargado o dañado temporalmente. En muchos casos, se utiliza como canal de retorno alternativo para organizaciones que pueden tener que responder a situaciones o escenarios que impliquen la pérdida de las comunicaciones convencionales. Los terremotos, las tormentas, las erupciones volcánicas y las fallas de la infraestructura de energía o comunicación son situaciones típicas en las que las organizaciones pueden considerar que ALE es necesario para sus operaciones. Las redes ALE son comunes entre las organizaciones que participan en la respuesta a situaciones extraordinarias, como: desastres naturales y provocados por el hombre, fallas de la red de transporte, energía o telecomunicaciones, guerra, mantenimiento de la paz u operaciones de estabilidad. Las organizaciones que se sabe que utilizan ALE para la gestión de emergencias , socorro en caso de desastre, comunicación ordinaria o respuesta a situaciones extraordinarias incluyen: Cruz Roja , FEMA , Equipos de asistencia médica para desastres , OTAN , Oficina Federal de Investigaciones , Naciones Unidas , AT&T , Patrulla Aérea Civil , SHARES, Agencia de Gestión de Emergencias del Estado de California (CalEMA), otras Oficinas de Servicios de Emergencia o Agencias de Gestión de Emergencias de Estados Unidos y el Servicio de Emergencias de Radioaficionados (ARES). [11]
La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), en respuesta a la necesidad de interoperabilidad en la respuesta internacional a desastres, impulsada en gran medida por la ayuda humanitaria, incluyó ALE en sus recomendaciones sobre telecomunicaciones para el socorro en casos de desastre . [4] La creciente necesidad de conectividad instantánea para las comunicaciones logísticas y tácticas de respuesta ante desastres, como el terremoto y tsunami del Océano Índico de 2004 , llevó a la UIT a tomar medidas para alentar a los países de todo el mundo a relajar las restricciones sobre dichas comunicaciones y el tránsito fronterizo de equipos durante desastres catastróficos. Las Conferencias Mundiales de Comunicaciones de Emergencia de Radioaficionados (GAREC) de la IARU y las Pruebas Mundiales de Simulación de Emergencia de la IARU han incluido ALE. [14]
Los radioaficionados comenzaron a operar ALE de forma esporádica y limitada a principios y mediados de los años 1990, [3] con radios ALE comerciales y controladores ALE. En 2000, se lanzó el primer controlador ALE de software ampliamente disponible para la computadora personal, PCALE , y los radioaficionados comenzaron a configurar estaciones basadas en él. En 2001, comenzaron las primeras redes ALE globales organizadas y coordinadas para la radioafición internacional. En agosto de 2005, los radioaficionados que respaldaban las comunicaciones para los refugios de emergencia de la Cruz Roja utilizaron ALE para las operaciones de socorro en casos de desastre durante el desastre del huracán Katrina . [11] Después del evento, los radioaficionados desarrollaron redes ALE de emergencia/socorro en casos de desastre más permanentes, incluida la conectividad a Internet, con un enfoque en la interoperación entre organizaciones. El sistema de establecimiento automático de enlace HFLink de radioaficionados Archivado el 22 de febrero de 2007 en Wayback Machine utiliza un protocolo de red abierto para permitir que todos los operadores de radioaficionados y las redes de radioaficionados en todo el mundo participen en ALE y compartan los mismos canales ALE de manera legal e interoperable. Los operadores de radioaficionados pueden usarlo para llamarse entre sí para comunicaciones de voz o datos. [2]
Los operadores de radioaficionados suelen proporcionar comunicaciones de emergencia/socorro en caso de desastre a nivel local, regional, nacional e internacional. [14] La necesidad de interoperabilidad en HF llevó a la adopción del Establecimiento Automático de Enlace (ALE) Archivado el 22 de febrero de 2007 en Wayback Machine de redes abiertas por parte de los radioaficionados. La radioafición adaptó las técnicas ALE 2G, utilizando los denominadores comunes del protocolo ALE 2G, con un subconjunto limitado de características que se encuentran en la mayoría de las radios y controladores ALE. Cada estación de radioaficionado ALE utiliza el indicativo de llamada del operador como dirección , también conocida como Dirección ALE, en el controlador de radio ALE. [2] La técnica del mínimo común denominador permite que las radios o el software ALE de cualquier fabricante se utilicen para comunicaciones y redes de interoperabilidad HF. Conocido como Ham-Friendly ALE, el estándar ALE de radioaficionado se utiliza para establecer comunicaciones por radio , a través de una combinación de ALE activo en frecuencias de datos automáticas reconocidas internacionalmente y escaneo ALE pasivo en canales de voz. En esta técnica, las frecuencias ALE activas incluyen una identificación periódica pseudoaleatoria de estaciones educadas, mientras que las frecuencias ALE pasivas se escanean silenciosamente para realizar llamadas selectivas. Los sistemas ALE incluyen la función de escuchar antes de transmitir como función estándar y, en la mayoría de los casos, esta función proporciona una mejor detección de canales ocupados de señales de voz y datos que el oído humano. La técnica ALE compatible con radioaficionados también se conoce como ALE 2.5G, porque mantiene la compatibilidad con ALE 2G mientras emplea algunas de las funciones de administración de canales adaptativos de ALE 3G, pero sin la sincronización horaria GPS precisa de ALE 3G.
Las redes ALE de reserva activa están en funcionamiento constante las 24 horas del día , los 7 días de la semana y los 365 días del año para las comunicaciones internacionales de emergencia y socorro en caso de desastre . La red global ALE de alta frecuencia para radioaficionados , que comenzó a funcionar en junio de 2007, es la red ALE abierta intencionalmente más grande del mundo . Es una red abierta gratuita atendida por voluntarios y utilizada por operadores de radioaficionados que apoyan a las organizaciones de socorro en caso de desastre. [14]
Los canales de radioaficionados internacionales de alta frecuencia (ALE) están coordinados en frecuencia con todas las regiones de la Unión Internacional de Radioaficionados (entidad IARU de la UIT), [11] para uso internacional, regional, nacional y local en el servicio de radioaficionados. Todos los canales de radioaficionados ALE utilizan el estándar de banda lateral superior "USB" . Diferentes reglas, regulaciones y planes de banda de la región y el país local de operación se aplican al uso de varios canales. Algunos canales pueden no estar disponibles en todos los países. Los canales primarios o globales son comunes a la mayoría de los países y regiones. [15]
Esta lista está actualizada a febrero de 2020. Consulte HFLINK Archivado el 21 de abril de 2008 en Wayback Machine para obtener más información sobre el establecimiento automático de enlaces del servicio de radioaficionado ALE. [14]
Notas de la tabla de frecuencias: Las frecuencias de los canales ALE de establecimiento automático de enlaces en el servicio de radioaficionados están coordinadas internacionalmente con los canales Selcall de llamada selectiva para fines de interoperabilidad. Net es la dirección de red ALE o el nombre de red Selcall.
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