IoT的快速發展迫使人們重新思考傳統Wi-Fi，Wi-Fi HaLow與傳統Wi-Fi有何不同？

TECHSUGARTECHSUGAR 發表於 2021年6月22日 15:00 2021-06-22

Wi-Fi就像是我們互聯世界的氧氣，是當今最普遍的無線網路協議，承載了超過一半的網際網路流量。「Wi-Fi 是一個通用術語，指的是經過二十多年發展而成的802.11協議家族。Wi-Fi聯盟是推動Wi-Fi應用和發展的組織，該組織用數字命名法，簡化了常用的幾代Wi-Fi名稱，例如，Wi-Fi 4 = 802.11n、Wi-Fi 5 = 802.11ac 、Wi-Fi 6 = 802.11ax。您正在家裡或工作場所使用的，很有可能就是這些類型的Wi-Fi。

儘管Wi-Fi 4/5/6無處不在，但物聯網（IoT）的快速發展，迫使人們重新思考傳統Wi-Fi，揭示技術差距，重新定義802.11協議在現今超低功耗物聯網設備的無線連接世界中應該發揮的作用。物聯網和機器對機器（M2M）應用，對遠端連接和低功耗的更高要求，促使人們需要另一種為物聯網而最佳化的Wi-Fi。

Wi-Fi HaLow（發音為HEY-low）協議，透過提供超低功耗的無線解決方案，填補了這一空白，與傳統Wi-Fi相比，該方案可以在更遠的距離和更低的功耗下，連接更多的物聯網設備。該協議於2016年得到了IEEE 802.11ah任務組的批准，被Wi-Fi聯盟稱為Wi-Fi HaLow。

Wi-Fi HaLow本質上是一款低功耗、遠距離、多用途的Wi-Fi版本，在免許可的1 GHz頻譜下運行。Wi-Fi HaLow標準結合了能效、遠端連接、低延遲、高解析度影片品質數據速率、安全功能和本地IP支持，是無線連接、電池供電的物聯網設備的理想協議選擇。讓我們仔細看看Wi-Fi HaLow和傳統Wi-Fi之間的一些主要分別，以及為什麼802.11ah協議非常適合物聯網應用的連接要求。

一種省電的協議

Wi-Fi HaLow為耗電的物聯網設備，提供了卓越的能效。IEEE 802.11ah規定的各種複雜的休眠模式，使HaLow設備能夠長時間處於極低功率狀態， 節省電池能量：

TWT（Target wake time）：這允許工作站（STA）和存取點（AP）預先安排一個時間，喚醒休眠的節點以存取訊號。

RAW（Restricted access window）：存取點可以授予工作站子集傳輸其資料的權限，而其他工作站則被迫休眠、緩衝非緊急數據或兩者兼而有之。

BSS（Basic Service Set ）空閒期：這將工作站的「允許空閒期」延長至五年。

TIM（Traffic Indication Mapping ）： 更有效地分組編碼TIM，節省信標（Beacon）的傳輸時間。

短MAC標頭：將低標頭傳輸虛耗、傳輸時間和功耗，並釋放無線電波頻段。

空值PHY協議數據單元（NPD）：這將類似MAC的ACKs/NACKs嵌入PHY層，以減少時間和功耗。

短信標：短（有限）信標頻繁發送以同步工作站，而完整信標的發送頻率較低。

BSS著色機制：顏色分配表示特定接入點的BSS組，而站點可以忽略其他顏色。

雙向TXOP（BDT：Bi-directional TXOP）：當喚醒工作站，發現存在用於傳輸的上行和下行訊框（Frame）時，會減少介質的存取次數。BDT使用實體層協議資料單元（PPDU）的訊號（SIG）字段中的響應指示，以增加對第三方工作站傳輸的TXOP持續時間保護。

該協議的高效休眠和電源管理模式，支援物聯網設備使用電池運行多年，以及多種靈活的電源和電池大小選擇，從採用鈕扣電池的短距離物聯網設備，到傳輸超過一公里的更高功率、採用更大電池的應用。與2.4 GHz和5 GHz頻段的Wi-Fi協議相比，該協議採用的sub-GHz窄頻訊號，傳輸距離更遠，能耗更低，讓每單位能耗可傳輸更多數據。

因此，Wi-Fi HaLow晶片所需的功率僅為傳統Wi-Fi晶片的一小部分。雖然傳統Wi-Fi的數據速率較高，讓使用者能夠在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz頻段，使用寬頻頻道快速傳輸高解析影片和下載大量檔案，但這些Wi-Fi連接的有效距離很短，電池消耗很快，需要頻繁充電或更換電池，或者最好有一個主電源連接。基於這些原因，Wi-Fi HaLow是電源受限的物聯網設備的更好選擇，這些設備需要達到更遠的距離，並能用電池運行數年，同時仍然提供較高的數據吞吐量。

Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz協議優化了滲透率、覆蓋範圍、功率和容量。

覆蓋範圍更廣

802.11標準涵蓋的頻率範圍非常廣泛，從sub-GHz到毫米波（mmWave）。Wi-Fi HaLow是第一個在免許可的sub-GHz頻段運行的Wi-Fi標準。Wi-Fi HaLow提供的數據速率，從幾百kb/s到幾十Mb/s不等，傳輸距離從幾十公尺到一公里以上。

與傳統Wi-Fi使用的最窄的20MHz頻道相比，Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz訊號使用更窄的頻道，從1MHz到更窄。由於頻道中的熱雜訊較低，這種20倍的頻寬系數轉化為13 dB的link budget改進。與傳統的2.4 GHz Wi-Fi相比，750 MHz – 950 MHz之間的RF頻率，需要額外增加8dB-9 dB的link budget，進而節省自由空間傳輸損耗。此外，Wi-Fi HaLow協議增加了一個範圍最佳化的調變和編碼方案（MCS10），可提供額外的3dBlink budget改進。

總之，與傳統的2.4GHz IEEE 802.11n（Wi-Fi 4）相比，Wi-Fi HaLow提供了高達24dB的link budget改進。與頻率更高、頻寬更寬的802.11ac（Wi-Fi 5）和802.11ax（Wi-Fi 6/6E）協議相比，Wi-Fi HaLowlink budget優勢進一步增強，其使用頻寬更寬的5GHz和6GHz頻譜。這就解釋了為什麼Wi-Fi HaLow訊號的傳輸距離，是傳統Wi-Fi的十倍，而不需要網路擴展器。例如，電池供電的攝影鏡頭可以放置在家裡或車庫外牆更方便的地方。照明系統可以從單個AP控制，而不管燈具是在室內還是室外的花園裡。

為終端使用者提供無線物聯網解決方案，覆蓋數百公尺的距離，而無需額外的擴展器或昂貴的手機行動網路，是802.11ah協議的一個關鍵競爭優勢。Wi-Fi-HaLow的遠端覆蓋優勢，擴展了智慧型家居和智慧型城市網路的範圍，讓使用者能夠控制1公里以外的物聯網設備，遠遠超出了傳統Wi-Fi協議的覆蓋範圍。

訊號穿透力更強

一般來說：頻率越低，覆蓋範圍越遠，穿透障礙物的能力越強。Sub-GHz 的Wi-Fi HaLow訊號可以比傳統Wi-Fi更容易穿過牆壁和其他障礙物。與2.4GHz和5GHz頻段的Wi-Fi協議相比，住宅和商業建築的建築材料和布局的變化，對sub-GHz HaLow訊號的影響較小。Wi-Fi HaLow可以穿透牆壁和建築物，這有助於減少客戶投訴和產品退貨，這些問題有時會困擾使用傳統Wi-Fi的產品。

Wi-Fi HaLow使用正交分頻多工（OFDM）調變，來校正反射和多徑環境。無論設備製造商的產品是在室內還是室外，或者是在地下室還是閣樓，Wi-Fi HaLow都可以確保設備與接入點之間有穩健的連接。這種靈活性消除了提供專有集線器或橋接設備以補償不同家庭架構的額外成本和複雜性。

高度可擴展的解決方案

單個Wi-Fi HaLow接入點可以處理多達8191個設備，是傳統Wi-Fi接入點的4倍多。在可預見的未來，這足夠連接每個LED燈泡、電燈開關、智慧型門鎖、電動窗簾、恆溫器、煙霧探測器、太陽能電池板、監控攝影鏡頭或任何可想像的智慧型家居設備。典型的家庭Wi-Fi路由器，通常支援幾十種設備。當頻寬服務提供商在家居中進行部署時，單個Wi-Fi HaLow接入點可以成為一個可擴展的平台，用於提供額外的安全和公用事業管理設備和服務。

多種訊號傳遞選項，減少了管理和控制大量HaLow設備所需的開銷。這樣可以最大限度地減少訊號衝突，並為有源設備釋放無線電波，以便以最快的調變和編碼方案（MCS）速率傳輸更多數據。與傳統Wi-Fi一樣，HaLow可以根據訊號完整性和與接入點的距離，自動調整頻寬。預定義的MCS級別支持單流、單天線產品的頻寬從150 Kbps到40 Mbps，使用的頻寬從1 MHz到8 MHz，80 Mbps的能力也可通過使用可選的16 MHz寬頻道來實現。

Wi-Fi HaLow的星形網路拓撲結構、卓越的穿透力、廣闊的覆蓋面積和巨大的容量，將無線連接從難以部署和頻寬受限的網狀網路中解放出來，簡化了網路安裝，並將總體持有成本降至最低。

具有抗噪性的免許可頻譜

與採用2.4GHz、5GHz和6GHz頻段的傳統Wi-Fi一樣，Wi-Fi HaLow使終端使用者能夠擁有自己的設備並使用免許可的sub-GHz無線電頻譜，範圍從750MHz到950MHz。Wi-Fi HaLow的可用頻率範圍、最大傳輸功率和占空比，在世界各地有所不同。（例如，美洲可用的HaLow頻譜是902 MHz至928 MHz，而在歐洲是863 MHz至868 MHz）。

Wi-Fi HaLow在工業、科學和醫療（ISM）頻段內運行，可以使用多種頻段：1MHz、2MHz、4MHz、8MHz和16MHz。頻寬越窄，訊號傳輸的距離就越遠。使用OFDM，以跨多個子頻道的數據包形式傳輸數據，這可以提高在具有挑戰性的RF環境中的性能，特別是當有來自其他無線電設備的強干擾時。前向錯誤更正（FEC）編碼也為恢復數據包提供了額外的保護，確保穩健的連接。

安全性和互通性

與其他IEEE 802.11 Wi-Fi版本一樣，Wi-Fi HaLow是一種固有的安全無線協議，支援最新的Wi-Fi認證要求（WPA3）和空中傳輸（OTA）AES加密，其數據速率可以實現安全的OTA韌體升級。

就像其他類型的Wi-Fi一樣，HaLow是一個全球公認的標準（IEEE 802.11ah），定義了連接設備如何進行安全認證和通訊。採用Wi-Fi HaLow的設備供應商，可以保證其產品和網路，將按照Wi-Fi聯盟的開髮指導來實現互通性。由於Wi-Fi HaLow是IEEE 802.11標準的一部分，Wi-Fi HaLow網路也可以與Wi-Fi 4、Wi-Fi 5和Wi-Fi 6網路共存，而不影響其RF性能。

本地IP支援

所有物聯網路都需要網路協議（IP）支持，以實現雲端連接。由於Wi-Fi HaLow是802.11 Wi-Fi標準，因此它提供本地TCP/IP支持。這種內建的IP功能，意味著物聯網連接不需要專有閘道器或橋接器。所有連接到具有Wi-Fi HaLow功能的路由器的客戶端設備，可以使用IPv4/IPv6傳輸協議，直接連結網際網路，以獲得基於雲端的服務和物聯網數據的管理。

HaLow效應：延伸範圍，拓展物聯網的可能性

傳統Wi-Fi的網路擁塞、範圍限制和較高的功耗，以及可連接到單個AP的設備數量有限，在當今物聯網設備的世界中已不再可行。這些限制阻礙了各行業出現的以物聯網為中心的新商業模式，這些模式需要更遠的距離、更大的容量、更靈活的電池和電源選項，同時最大限度地降低部署成本。

作為一種遠端協議，Wi-Fi HaLow支持那些2.4GHz和5GHz Wi-Fi無法達到的室內外物聯網應用，例如遠端監控鏡頭、門禁網路甚至無人機。其他潛在的使用案例包括大型公共場所，如體育場館、購物中心和會議中心，在這些場所，單個Wi-Fi HaLow接入點可以替代大量的接入點，無需複雜的網狀網路，簡化了安裝，降低了總持有成本。

工業物聯網、過程控制感測器、大樓自動化、倉庫和零售店等眾多應用，也將受益於這種遠端、低功耗協議，讓無數設備能夠在日益自動化的世界中保持連接。事實上，Wi-Fi-HaLow在傳統的802.11協議中因其覆蓋範圍、能效、容量和多功能性而脫穎而出。

附圖：▲Wi-Fi 4/5/6與Wi-Fi HaLow的比較
▲ 傳統的Wi-Fi 4/5/6協議，使用更高的頻率和更寬的頻寬來最大化吞吐量。
▲ 比較802.11n/ac（左）和802.11ah（右）的吞吐量與範圍。（資料來源：Sensors期刊（Basel ）。2016年11月，IEEE 802.11ah：一種應對物聯網挑戰的技術，作者：Victor Baños-Gonzalez, M. Shahwaiz Afaqui, Elena Lopez-Aguilera, and Eduard Garcia-Villegas）

資料來源：https://www.techbang.com/posts/87835-wifi-halow-iot?fbclid=IwAR1P3nR4iV8V3ZhhOO4zX7GZ_9Tz4v5MBzLlCX3aXYbnOCVqPYi58LPFrmQ

【多功能智慧燈柱】「暫緩」涉及私隱功能　燈柱三大技術要點分析

數碼生活
撰文：陳錦洪
2019-07-17 08:00
最後更新日期：2019-07-17 11:53

【多功能智慧燈柱試驗計劃】就逃犯條例修訂，到社會信用評分系統疑在香港推行的爭議，港人加強對私隱和自由的關注。2017 年提出的「多功能智慧燈柱」亦在近期陸續在各地區安裝，不少人都擔心智能裝置，如鏡頭、藍牙探測器和無線射頻識別（RFID），有涉及個人私隱的問題。有見及此，政府資訊科技總監辦公室在今日（七月十六日）舉行多功能智慧燈柱技術簡介會，解釋到底燈柱所具備的技術和裝置是什麼，會否涉及個人私隱等的社會憂慮。

多功能智慧燈柱主要功能

助理政府資訊科技總監黃志光先生指，多功能智慧燈柱所具備的功能，是與中大、理大、城大和中小企合作研發，配合不同部門和機構的需要來安裝不同的設備和技術。包括：便利流動網絡營辦商安裝的 4G/5G 基站、運輸處監察路面的全景攝影機、天文台所用的氣象感應器等。所有的數據都會上傳到「資料一線通」（data.gov.hk）政府網站供市民下載。

由於社會上有部分市民對多功能智慧燈柱的功能有疑惑，以及存在個人私隱憂慮，多功能智慧燈柱現時只會收集 3 類型的實時數據，包括交通快拍、氣象、空氣質素。具有個人私隱問題的功能（包括環保署以攝影機協助監察非法傾倒建築廢物黑點、運輸署的藍牙交通探測器，以及攝影機收集車牌號碼計算不同類別車輛使用道路數量）都不會在現有的 50 枝燈柱中開啟，而未來的多功能智慧燈柱更不會安裝那些設備，直到在未來數月成立的廣泛咨詢委員會達成共識，以及公眾對多功能智慧燈柱沒有疑慮後，才會安裝和開啟那些功能。不過監黃志光先生未有明確指出達成共識的時間和標準。

多功能智慧燈柱所運用的技術分析：

全景攝影機

黃志光先生指，全景攝影機是為運輸處和環保處使用，而因私隱問題的爭議，目前未開啟環保處用來監察非法傾倒建築廢物的功能，現只用作交通快拍。交通快拍是每隔兩分鐘進行車路拍攝，影像會在燈柱內處理，降低解像度並傳送至資料資料一線通後，隨即刪除，燈柱內不會保留影像。但這是否代表了全景攝影機沒有涉及個人私隱問題呢？筆者認為不是。

首先，雖然全景攝影機沒有人臉識別功能，但其實它本身的攝影質素能高達 4K 的水平，只是即時進行處理才降低解像度，並傳送到運輸處和環保處使用。沒有人能排除 4K 相片和影片，在沒降低解像度的情況下傳送出去的可能性。其次，作為監控準備的先聲。港人所擔心的，已經不只是即時的影響，而是對未來的打算。目前，全景攝影機的確沒有人臉識別和錄影的功能，但如果現在放行燈柱安裝的話，就等於走近了被監控的一步。將來才加入錄影和人臉辨識，在技術上是可行的，這正時港人所憂慮的地方。如果要完全釋除公眾的疑慮，當局必須要考慮全景攝影機如何令市民放心。

藍牙交通探測器

抽取媒體存取控制位址（Media Access Control（MAC）address）部分數字作配對，用來檢查行程時間和平均車速，及向公眾分享交通數據。藍牙交通探測器抽取的 MAC address，能夠用來確認網絡裝置位置的地址。每一個裝置的 MAC address 都是唯一的，因此如燈柱探測到屬於某人裝置的 MAC address 後，的確否會涉及個人私隱的問題。目前藍牙交通探測器並未啟用，而且政府資訊科技總監辦公室指，MAC address 數據經分析後會隨即從系統刪除。

無線射頻識別（RFID）

這個應該也是大部分人關心的一項技術，因此新的智能身份證也具有 RFID，部分人擔心多功能智慧燈柱能透過 RFID 識別到自己的身份，以及自己曾經出現在某個地方的數據等。用於燈柱的 RFID 技術由物流及供應鏈多元技術研發中心研發，研發中心的副總監黎振偉先生表示，RFID 裝置只是電子標籤，用來發出訊號，並沒有收集數據的功能，也不能讀取其他裝置的資料。同時，也向傳媒展示其中一項功能，用來配合視障人士的智能手杖系統，為視障人士導航。

附圖：路政處高級工程師鄭重山（左）﹑助理政府資訊科技總監黃志光（中）﹑物流及供應鏈多元技術研發中心副總監黎振偉（右）（陳錦洪 攝）
全景攝影機會把高清圖片，自動降到低清才上傳到網上（陳錦洪 攝）

燈柱的功能（陳錦洪 攝）
主要結構（陳錦洪 攝）
多功能智慧燈柱（陳錦洪 攝）
在俗稱 donut 的位置裝有全景攝影機（陳錦洪 攝）
燈柱下半部份裝有藍牙傳送器和 RFID 標籤等（陳錦洪 攝）
（陳錦洪 攝）
燈杜上有 QR Code，用來查詢位置（陳錦洪 攝）
也可以以具有 NFC 技術的手機，靠近燈柱後得悉當前位置（陳錦洪 攝）
RFID 只是 tag，並沒有讀取能力，目前可用作幫助失明人士導航的功能（陳錦洪 攝）
用智能手杖行近時，就會從手機（耳機）中聽到當前在什麼位置（陳錦洪 攝）

資料來源：https://www.hk01.com/…/%E5%A4%9A%E5%8A%9F%E8%83%BD%E6%99%BA…

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EXCEL VBA與資料庫(進階112)第3單元ACCESS資料庫並寫入資料&刪除資料表與資料庫位置與欄位變數&讀取到工作表與用網路方式存取&MYSQL與VBA連結資料&用Range的Copy方法將一到三月複製到第一季

上課內容：
01_重點回顧與將資料寫入到資料庫
02_建立ACCESS資料庫並寫入資料
03_刪除資料表與資料庫位置與欄位變數
04_讀取到工作表與用網路方式存取
05_將資料改為問題02
06_MYSQL與VBA連結資料說明
07_用Range的Copy方法將一到三月複製到第一季
08_將日期資料正規化程式說明

完整影音
http://goo.gl/aQTMFS

教學論壇：
https://groups.google.com/forum/#!forum/scu_excel_vba2_112

與前幾期的課程雖然用的是相同的範例，但最大的不同在：
1.除了解說建函數公式，並將之轉成自訂函數，把複雜的公式變簡單。
2.如何將複雜的公式變成簡單的按鈕，按下按鈕就自動完成工作。

內容主要分成：
單元01_資料拆解相關(VBA基礎)
單元02_表單設計
單元03_輸入自動化與表單與資料庫
單元04_工作表合併
單元05_資料查詢(篩選與分割工作表)
單元06_批次查詢
單元07_從雲端硬碟下載資料
單元08_下載網路資料
單元09_工作表相關
單元10_活頁簿與檔案處理(工作表分割與合併活頁簿)
單元11_表格與圖表處理(自動繪製圖表)
單元12_圖案處理(快速匯入圖片到EXCEL)

有講義與範例和完成的畫面公式與程式碼，
只要按照每周的順序學習，學會EXCEL VBA自動化絕非難事，
優點：
1.可非線性學習：可按照自己最不熟的部分多次學習。
2.可反覆學習：有疑問可以多次聽講，保證學的會。
3.可攜帶學習：只要有瀏覽器就可以播放SWF檔，MAC電腦也沒問題。

上課參考用書：
看！就是比你早下班－50個ExcelVBA高手問題解決法
作者：楊玉文 出版社：松崗
Excel VBA一點都不難：一鍵搞定所有報表
作者：?Excel Home
出版社：博碩

課程理念:
1.以循序漸進的方式, 透過詳細的說明和實用的Excel VBA範例, 逐步了解整個 VBA 的架構與輪廓,進而學習 VBA 變數、函式及邏輯的觀念, 即使沒有任何程式設計基礎, 也能自己親手撰寫 VBA 程序來提昇工作效率, 晉身職場 Excel 高手！ 2.進而解說EXCEL與資料庫的結合，將EXCEL當成資料庫來使用，結合函數、VBA等更深入的功能，讓資料處理和分析的應用更上層樓。 3.將結合GOOGLE雲端試算表，教您如何將EXCEL函數雲端化與網路化。

更多EXCEL VBA連結：
01_EXCEL函數與VBA http://terry28853669.pixnet.net/blog/category/list/1384521
02_EXCEL VBA自動化教學 http://terry28853669.pixnet.net/blog/category/list/1384524

吳老師 2020/10/8

EXCEL,VBA,函數東吳進修推廣部,EXCEL,VBA,函數,程式設計,線上教學,excel,vba,教學,excel,vba指令教學,vba範例教學excel,,excel,vba教學視頻,excel函數教學,excel函數說明,excel函數應用

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上課內容：
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吳老師 2020/10/8

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與前幾期的課程雖然用的是相同的範例，但最大的不同在：
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單元11_表格與圖表處理(自動繪製圖表)
單元12_圖案處理(快速匯入圖片到EXCEL)

有講義與範例和完成的畫面公式與程式碼，
只要按照每周的順序學習，學會EXCEL VBA自動化絕非難事，
優點：
1.可非線性學習：可按照自己最不熟的部分多次學習。
2.可反覆學習：有疑問可以多次聽講，保證學的會。
3.可攜帶學習：只要有瀏覽器就可以播放SWF檔，MAC電腦也沒問題。

上課參考用書：
看！就是比你早下班－50個ExcelVBA高手問題解決法
作者：楊玉文 出版社：松崗
Excel VBA一點都不難：一鍵搞定所有報表
作者：?Excel Home
出版社：博碩

課程理念:
1.以循序漸進的方式, 透過詳細的說明和實用的Excel VBA範例, 逐步了解整個 VBA 的架構與輪廓,進而學習 VBA 變數、函式及邏輯的觀念, 即使沒有任何程式設計基礎, 也能自己親手撰寫 VBA 程序來提昇工作效率, 晉身職場 Excel 高手！ 2.進而解說EXCEL與資料庫的結合，將EXCEL當成資料庫來使用，結合函數、VBA等更深入的功能，讓資料處理和分析的應用更上層樓。 3.將結合GOOGLE雲端試算表，教您如何將EXCEL函數雲端化與網路化。

更多EXCEL VBA連結：
01_EXCEL函數與VBA http://terry28853669.pixnet.net/blog/category/list/1384521
02_EXCEL VBA自動化教學 http://terry28853669.pixnet.net/blog/category/list/1384524

吳老師 2020/10/8

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