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【核芯观察】卫星通信产业链分析(一)

Hobby观察 来源:电子发烧友网 作者:梁浩斌 2023-04-16 02:33 次阅读
前言:【核芯观察】是电子发烧友编辑部出品的深度系列专栏,目的是用最直观的方式令读者尽快理解电子产业架构,理清上、中、下游的各个环节,同时迅速了解各大细分环节中的行业现状。本期【核芯观察】的主题是卫星通信产业,对上下游企业、技术、市场等方面进行梳理,分析当前卫星通信产业中芯片的需求趋势。


卫星通信主要概念
一般来说,我们日常所使用到的无线通信服务,都是基于地面的通信基站所提供的,通信基站呈蜂窝状分布,每一个区域内的通信基站都起到中继作用,比如用手机打电话时,距离最近的通信基站接收移动设备发出的信号,再通过交换机转发至目标设备所处范围内的基站,该基站就可以将信号发送至目标设备处从而进行双向通信。

而卫星通信,顾名思义是将以往的地面通信基站转移到运行在人造地球卫星上,以卫星作为中继站来进行数据的通信。与地面基站相比,单个卫星可以覆盖的范围很大,并且不受到地形的影响,通过一定规模的卫星组网,可以实现包括偏远无人区、海洋和空中的全球网络覆盖。从以往单一的地面接入,进阶至空(飞行、浮动基站)天(导航、通信、遥感卫星)地(地面基站)海(船上通信基站)均可接入。

除了覆盖范围广之外,卫星通信网络的建设与同网络覆盖效果的地面无线通信网络相比,建设成本要更低,在通信卫星星座组建完成后,无需大量增加地面基站、光缆等设施。与此同时随着卫星发射成本的进一步降低,以及软件定义技术的发展,在轨通信卫星的使用寿命会大大延长,总体建设成本还将会进一步降低。

卫星通信的系统主要由三大部分构成,包括空间段、地面段、用户段。其中空间段是指组成卫星星座的所有卫星;地面段包括信关站(起到连接卫星网络和地面网络的网关功能)、网络控制中心、卫星控制中心、测控站、地面支撑网等基础设施;用户段包括各种用户终端(固定或移动终端)、业务支撑系统、信息服务平台等。

目前用于组建卫星互联网的通信卫星,一般运行在中低轨道(高度500—36000km)由于通信卫星距离地面较远,而电磁波频率越低,传播的距离就越远,所以卫星通信会采用微波频段,通信频率高达5GHz~40GHz,而高频就意味着带宽更大,传输速率就会更高,也就可以获得更大的通信容量(单位时间内能够传输的最大信息量)。
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卫星通信从带宽的角度来看,可以分为卫星宽带通信和窄带通信。卫星宽带通信的工作频段较高,比如在C频段(5GHz)、Ku频段(12-18GHz)、Ka频段(20-30GHz)甚至更高,所以通信带宽可以高达几百MHz,传输速率理论最高达到1000Mbps以上。主要用于在没有地面无线网络覆盖的地方,比如邮轮、民航客机、偏远地区等。但以往这种卫星宽带通信都需要一个体积较大的天线,无法随身携带。

卫星窄带通信工作频段则一般在2GHz以下,比如S、L频段等,通信带宽一般低于1MHz,实际传输速率一般不到10kbps。卫星窄带通信主要用于物联网、卫星电话等应用,天线体积较小,发射功率也较低,终端设备可以随身携带。

卫星通信发展历史
卫星通信发展其实已经有近60年时间,在苏联成功发射第一颗人造地球卫星8年后,1965年国际卫星通信组织发射了第一代的INTELSAT-1国际通信卫星,标志着卫星通信的时代来临。

1984年4月,中国第一颗静止轨道实验通信卫星—东方红2号实验卫星成功发射,让中国成为全球第五个自行发射通信卫星的国家。

在20世纪七八十年代,当时卫星通信的主要用途是电视和广播信号转播,还有卫星电话、传真等。1987年,当时的通信巨头摩托罗拉提出了一项由77颗近地通信卫星组建成覆盖全球的卫星系统,目标是实现全球范围内的电话通信。因为铱元素有77个电子,所以这项计划以“铱星计划”来命名,尽管后来的卫星总数被降低至66个。

毫无疑问,铱星计划可以说是史上第一个覆盖全球的低轨通信卫星星座。铱星计划在1996年开始试验发射,到1998年卫星发射任务全部完成,同年正式投入业务运营,提供包括移动电话、寻呼、数据传输等服务。但由于投入成本过大,负债累累的铱星公司仅仅运营不到一年时间就被迫申请破产。

当时铱星计划的失败,有很多客观因素,包括GSM制式的设备发展速度极快,地面通信网络快速覆盖实现普及;技术发展限制,卫星发射成本过高,投入巨大,当时我国的长征2号丙改进型火箭也承担过发射任务。除此之外,设备、资费价格过高,室内无法接收信号等,都注定无法与地面端的移动通信服务竞争。

2001年,铱星系统接受注资后起死回生,来自美国军方的订单维持了公司发展,目前铱星通信依然在正常开展业务,并在2019年完成了铱星二代的卫星星座组建。

进入21世纪,有了铱星系统的前车之鉴,后来的卫星通信公司的定位就开始转向为海洋、偏远地区等无地面网络的地区或应用提供服务,OneWeb、ViaSat、TeleSat等卫星通信公司陆续开始组建自己的卫星星座。

真正让卫星通信进入到大众视野,知名度最高的绝对是SpaceX的星链。2015年,马斯克和他的SpaceX提出了星链项目,这个项目最初计划发射4425颗低轨卫星,2019年SpaceX宣布的第三阶段计划再将这个数字提升到4.2万颗。卫星数量庞大的同时,带来的是高宽带,小型固定天线即可实现高速互联网连接,SpaceX的星链项目标志着卫星通信进入到“卫星互联网时代”。截至2022年12月,星链的用户数已经突破100万,在轨卫星超过2300颗。
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目前海外波音、亚马逊等巨头也在规划卫星互联网星座,而国内方面,早在2014年就开始有构建卫星通信系统计划,目前国企、民企都有一些低轨卫星星座计划,比如国家队的虹云工程、鸿雁星座,还有去年星网集团立项的星网工程,计划建设一个包含12992颗卫星的庞大星座系统。民企方面,国内银河航天、吉利旗下的时空道宇等,都有各自的低轨通信卫星星座计划。

另外,卫星通信也逐渐开始进入到智能手机消费电子终端上。2022年9月,华为与北斗的卫星星座合作,推出了世界上第一款在 ASEA(东南亚国家联盟)地区支持紧急卫星通信功能的智能手机Mate 50系列。与此同时,苹果也与全球星的卫星星座合作推出了iPhone 14 系列,号称是美国第一款支持紧急卫星通信功能的智能手机。随着户外需求持续增长,华为在2023年还将推出带有卫星通信功能的智能手表。

去年4月,3GPP完成了5G R17标准的冻结,引入了卫星通信的新特性,对面向非地面网络(NTN)的5G NR提供支持,包括智能手机、支持eMTC和NB-IoT的物联网设备等都可以实现低速率的卫星通信。未来,发展空天地一体化架构的网络将会是下一代6G移动通信标准的一个明确方向。

市场现状
从卫星通信的应用场景来看,现阶段正在大规模建设的卫星宽带通信系统主要会面向偏远地区的宽带连接。中国国际发展知识中心在2022年6月发布的《全球发展报告》中指出,截至2021年底,世界上仍有约38%的人口,即近30亿人无法连接互联网,其中96%生活在发展中国家。

尽管各界努力弥合数字覆盖鸿沟,但受到多方面的因素影响,互联网覆盖依然存在很多难题:一些国家和地区互联网接入成本相对于收入占比过高、无法负担智能手机等移动终端成本;一些偏远地区或人口稀少的地区也难以建设和维护地面网络,有数据显示,全球超过70%的地理空间还未实现互联网覆盖。

2020年,全球城市地区互联网使用人数占比75.6%,接近农村地区水平38.8%的两倍。根据ITU的数据,2021年全球平均每百人固定宽带用户数为17人,但非洲地区仅为0.6人,宽带覆盖与地域经济有显著关系。

所以,未来通过低轨卫星通信接入互联网,与地面网络互补,才有可能实现全地域的互联网覆盖,将数字红利带到欠发达地区。根据欧洲咨询的数据,2020年全球有4300万人使用卫星宽带服务接入互联网,约占世界连接总人口的1%,预计到2029年卫星宽带用户总数将增加2.5倍,90%来自新兴市场。

其次,低轨卫星宽带通信在海洋和航空接入方面也有很大市场空间,在船只、民航客机上安装固定卫星设备终端,可以实现在空中和海上的互联网接入。目前FCC已经允许星链在包括飞机、火车、汽车等移动运输产业场景部署,未来普及速度将持续加速。

根据NSR数据,2020年全球有超过7万艘船只搭载卫星宽带通信设备,渗透率约15%,预计至2030年将提升至14.2万艘,届时渗透率将超过25%。在航空领域,卫星宽带通信终端数在2020年约5.5万台,预计到2030年这个数字将达到约11万台,届时航空卫星市场收入将达到388亿美元。

卫星通信还可以应用到物联网领域,由于一些物联网应用远离城市,比如农业、交通运输、公共设施等,需要卫星通信覆盖这些区域和应用。根据NSR数据,2021年卫星物联网市场规模约8亿美元,市场主要集中在北美和欧洲,预计到2030年市场规模增长至22.7亿美元,2021—2030年复合增长率达到11.6%。

另外,政府应急通信和特种需求也会是卫星通信其中一大市场。比如灾难应急通信方面,我国此前曾在河南洪灾中采用了翼龙无人机应急通信平台来提供区域临时信号覆盖,而卫星通信则可以更直接地通过小型天线,在灾区持续进行应急通信,比如2022年汤加火山爆发导致海底电缆损坏,通信中断,星链就捐赠了50个卫星终端用于恢复当地通信。NSR预测,未来五年特种需求市场的卫星通信将会从卫星固定业务到高轨高通量卫星,再到低轨高通量卫星驱动的转变,预计到2029年市场规模会突破100亿美元。
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SIA(美国卫星工业协会)的数据显示,2021年全球卫星产业价值高达2790亿美元,其中占比最高的是地面设备部分(主要是卫星导航系统、卫星电视天线、小口径终端等),占到产业的50.9%;其次是卫星服务(卫星电视、数据/语音业务、遥感),收入占到卫星产业的42.3%,达到1180亿美元;而卫星制造和发射收入分别仅占137亿美元和57亿美元。

但随着卫星互联网的兴起,卫星星座所需的大量组网卫星,都会对商业发射以及卫星制造领域带来很大的增长空间。卫星产业链中上游的芯片和制造等部分将会最先受益,卫星通信地面终端也将会随着卫星互联网的逐步铺开、资费持续降低而获得持续稳定的市场增长。
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    卫星通信系统原理什么? 卫星通信是指地球上(包括地面、水面和低层大气中)的无线电通信站之间和用人造卫星作中继站而进行的通信。它具有
    发表于 04-03 13:56 1.2w次阅读
    <b>卫星通信</b>系统原理什么?

    卫星通信地球站防雷系统探讨

    以麦克斯韦电磁场理论为基础,对某卫星通信地球站天馈线中心体中的高频电子设备多次被雷击坏进行了分析,并提出了卫星通信地球站防雷系统是个系统工程,应采取综合防雷
    发表于 06-22 10:37 1340次阅读

    卫星通信系统射频前端设计

    本文对射频前端中几个重要组成部分进行了分析和仿真,在此基础上设计了种适合于编队飞行的小卫星通信系统射频前端结构。
    发表于 08-20 15:07 1995次阅读
    小<b>卫星通信</b>系统射频前端设计

    2016中国卫星通信产业峰会 盛邀您共同展望军用卫星发展趋势

    本届峰会通过分析军用通信卫星产业的发展进程,邀请国内外的行业大咖参与讨论。会议内容涵盖 1. 300+世界领军企业高级决策人参与;2. 内容丰富的峰会议程帮助您准确定位自身产业链位置;3. 与来自
    发表于 11-08 17:35 802次阅读

    通信原理与matlab仿真之卫星通信与数字调制

    先搞清楚理论,再来写程序哦。这就是磨刀不误砍柴工。 本章会涉及数字通信的基础知识,不要小看这些基础内容,都能够帮助你来了解《通信原理》里面相关章节的知识。我用卫星通信中的内容来进行讲解,毕竟卫星通信现在是通信的主要方式之
    的头像 发表于 09-24 19:07 8172次阅读

    物联网发展情况到底如何?物联网最全产业链分析报告

    物联网发展情况到底如何?物联网最全产业链分析报告
    的头像 发表于 10-14 10:20 5089次阅读

    卫星通信的带宽需求给设计带来新的压力

    过去二十年来,商用航空领域直依赖卫星通信协调民用航空乘客出行。随着数据流量和物联网(loT)应用的增长,对卫星通信系统的需求已达到顶峰。
    发表于 03-08 10:39 2012次阅读
    <b>卫星通信</b>的带宽需求给设计带来新的压力

    卫星通信的SATCOM系统设计解决方案

    过去二十年来,商用航空领域直依赖卫星通信协调民用航空乘客出行。随着数据流量和物联网(loT)应用的增长,对卫星通信系统的需求已达到顶峰。
    的头像 发表于 04-15 08:29 4078次阅读
    <b>卫星通信</b>的SATCOM系统设计解决方案

    卫星通信原理_卫星通信优缺点

    卫星通信的原理是将卫星发射到赤道上空36000km 处的对地静止轨道上,利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号,并对信号进行放大变频后转发给其他地面站,从而完成两个地面站之间的传输。
    发表于 11-26 15:57 2.4w次阅读

    卫星通信与5G的融合发展探讨

    郭浩然介绍,我国卫星通信事业始于1975年的“331”工程,并于1983年11月29日在北京完成了卫星通信地球站的设备验收交付工作,1984年,“东方红二号”通信卫星发射成功,并拨通了首个卫星电话。
    发表于 11-27 10:00 2688次阅读

    国际与台积电对比分析及中国际相关产业链标的梳理

    国际和台积电都是国际流的集成电路制造企业,通过对比两者在相关产业链的布局,分析它们之间的差距。下面是研报的主要内容: 责任编辑:xj 原文标题:中国际与台积电对比:及中产业链梳理、客户构成分析 文章出处:【微信公众号:
    的头像 发表于 09-27 13:56 2898次阅读
    中<b>芯</b>国际与台积电对比<b>分析</b>及中<b>芯</b>国际相关<b>产业链</b>标的梳理

    高通量宽带卫星通信发展现状及趋势

    1)卫星通信种利用人造地球卫星对空间电磁波进行转发或者反射来实现通信的技术,而他的中继站就是人造地球卫星。商用卫星通信中最常见的是利用定点于赤道上空、距地球表面约36000公里的地球同步卫星
    的头像 发表于 12-02 13:55 7452次阅读
    高通量宽带<b>卫星通信</b>发展现状及趋势

    卫星通信和5G有什么关系?

    技术瓶颈,不会发挥太大的作用。 究竟卫星通信有什么用?它和5G有什么关系? 今天这篇文章,我们来探寻下答案 美国东部时间10月24日11时31分,美国太空探索技术公司(SpaceX)顺利完成星链计划第15批卫星的发射任务,用枚猎鹰9号火
    的头像 发表于 12-04 15:30 8658次阅读

    卫星通信的常用频段的详细对比

     卫星通信使用到的频段涵盖L, S, C, Ku, Ka等,而最常用的频段是C(4~8GHz)和Ku(12~18GHz)频段,Ka(27-40GHz)频段是后起之秀。
    发表于 01-23 09:11 3.1w次阅读
    <b>卫星通信</b>的常用频段的详细对比

    2021年中国卫星通信产业全景图谱

    卫星应用是指将卫星技术的成果及其开发的太空资源在经济建设、国家安全、科技发展、社会进步等诸多方面的应用,卫星应用是整个卫星产业链中的部分。按所服务的对象分,卫星应用可分为军用、民用两大类;按
    的头像 发表于 03-04 13:59 3049次阅读
    2021年中国<b>卫星通信产业</b>全景图谱

    地面设备及卫星服务业领跑细分市场,卫星通信应用最为广泛

    卫星应用是指将卫星技术的成果及其开发的太空资源在经济建设、国家安全、科技发展、社会进步等诸多方面的应用,卫星应用是整个卫星产业链中的部分。按所服务的对象分,卫星应用可分为军用、民用两大类;按技术领域和服务方式分卫星应用目前主要包括卫星通信
    的头像 发表于 03-06 09:54 2848次阅读

    机载卫星通信系统的工作原理和关键技术研究

    卫星通信( 简称卫通) 具有频带宽、容量大、性能稳定、成本与通信距离无关等优点,成为现代通信种重要方式。机载卫星通信系统分为固定翼机载卫星通信系统和旋翼卫星通信系统。
    的头像 发表于 06-29 15:20 5638次阅读
    机载<b>卫星通信</b>系统的工作原理和关键技术研究

    卫星通信的常用产品及其特点

    Teledyne SP Devices卫星通信促使了全世界导航、气候、移动手机、广播和电视机的发展。
    发表于 09-04 17:12 1638次阅读

    卫星通信的作用及特点 2021年卫星通信龙头股

    通信通信卫星的用途:通信卫星转发无线电信号,实现卫星通信地球站(含手机终端)之间或地球站与航天器之间的通信卫星通信系统包括通信和保障通信的全部设备。般由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分
    的头像 发表于 09-19 15:40 2926次阅读

    卫星通信技术的优点和应用有哪些

    卫星通信种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信
    发表于 02-26 14:24 5445次阅读

    霍尼韦尔JetWave卫星通信系统获准接入中国卫通Ka高通量卫星

    霍尼韦尔(纳斯达克交易所代码:HON)MCS-8420 JetWave机载卫星通信系统近日获中国卫通集团股份有限公司(以下简称“中国卫通”)颁发的Ka终端上星批准书,获许接入中国卫通Ka高通量卫星网使用。该系统成为全球首款通过中国卫通完整取证及测试流程,并最终获颁批准书的Ka卫星通信终端。
    的头像 发表于 03-15 14:49 1805次阅读

    卫星通信的IoT可行性

    在陆续找到技术突破的通信技术和航天技术的推动下,全球卫星通信产业迎来的新的轮热潮。高中低轨的卫星全部参与到天地通信的环节中来,哪怕是民营航空企业开展的卫星发射活动也变得极其频繁。正因如此,不少厂商
    的头像 发表于 06-09 00:05 3492次阅读

    苹果公司已经完成对iPhone14的卫星通信硬件测试

    天风国际分析师郭明錤在周发布的推文中,透露苹果公司已经完成对iPhone14的卫星通信硬件测试;与此同时华为Mate50系列可能会通过北斗系统支持的卫星通信提供紧急短信服务。两大智能手机厂商同时被曝光将支持卫星通信,这会成为未来智能手机的新风向吗?
    发表于 08-31 09:56 675次阅读

    iPhone 14可以卫星通信

      北京9月8日消息,苹果周三宣布,将为iPhone 14推出卫星通信功能,由卫星通信公司Globalstar提供紧急服务。正是这消息让全球星的股价飞冲天。
    的头像 发表于 09-08 09:38 731次阅读

    观察】车载摄像头产业链梳理

    前言:【观察】是电子发烧友编辑部出品的深度系列专栏,目的是用最直观的方式令读者尽快理解电子产业架构,理清上、中、下游的各个环节,同时迅速了解各大细分环节中的行业现状。本期【观察】,继续针对
    的头像 发表于 09-30 07:51 2732次阅读

    卫星通信,给手机市场带来了什么?

    的新能力——卫星通信,迅速吸引了大波网友的眼球。 卫星通信本身并不是什么新的黑科技,而是项极其成熟且应用广泛的通信技术。卫星通信直连太空中的卫星,基本能够覆盖人类所能触及的所有活动范围,常被用于地质勘探、远洋运输、森林巡护等特
    的头像 发表于 09-30 15:59 466次阅读

    观察】车载超声波雷达产业链梳理

    前言:【观察】是电子发烧友编辑部出品的深度系列专栏,目的是用最直观的方式令读者尽快理解电子产业架构,理清上、中、下游的各个环节,同时迅速了解各大细分环节中的行业现状。本期【观察】,继续针对
    的头像 发表于 10-01 00:50 2017次阅读

    什么是卫星通信 6G是“5G+卫星通信网络”吗

    相较于传统蜂窝网络通信卫星通信的无线信号由卫星转发,单节点能覆盖的服务面积更大。完成卫星网络铺设后,通信卫星可以在轨道内完成信号转发的流程,以中继的方式转发手机、卫星基站之间的信息。
    发表于 10-20 10:47 2638次阅读

    带宽需求给卫星通信设计带来新压力

    在过去的二十年里,航空航天和国防以及商业航空界直依靠卫星通信来协调海外军事行动和民用乘客旅行。随着数据流和物联网(IoT)应用的增加,对卫星通信系统的需求从未如此之大。
    的头像 发表于 01-06 16:07 430次阅读
    带宽需求给<b>卫星通信</b>设计带来新压力

    观察】汽车MCU产业链(上)

    前言 :【观察】是电子发烧友编辑部出品的深度系列专栏,目的是用最直观的方式令读者尽快理解电子产业架构,理清上、中、下游的各个环节,同时迅速了解各大细分环节中的行业现状。本期【观察】,将对近年
    的头像 发表于 01-13 22:15 557次阅读

    观察】汽车MCU产业链分析(中)

    前言:【观察】是电子发烧友编辑部出品的深度系列专栏,目的是用最直观的方式令读者尽快理解电子产业架构,理清上、中、下游的各个环节,同时迅速了解各大细分环节中的行业现状。本期【观察】,将对近年
    的头像 发表于 02-12 11:45 2264次阅读

    智能手机“钟情”的卫星通信,到底有何魅力?

    近年来,“向上捅破天”的技术得到飞速发展,卫星通信产业进入了高速发展阶段。 2022年,继华为Mate50系列、苹果iPhone 14系列之后,智能手机搭载卫星通信技术的消息源源不断。 吉利手机
    的头像 发表于 02-22 09:55 224次阅读
    智能手机“钟情”的<b>卫星通信</b>,到底有何魅力?

    观察】汽车MCU产业链分析(海内外厂商产品线)

    前言:【观察】是电子发烧友编辑部出品的深度系列专栏,目的是用最直观的方式令读者尽快理解电子产业架构,理清上、中、下游的各个环节,同时迅速了解各大细分环节中的行业现状。近期【观察】,将对近年
    的头像 发表于 03-04 08:05 1899次阅读

    全面解读卫星通信的发展历程

    行业普遍认为,2023年到2024年,卫星通信或将成为旗舰手机的标配。
    发表于 03-14 14:13 360次阅读

    每日课 | 智慧灯杆之商业定位与市场产业链分析

    1.商业定位与市场产业链分析1)商业定位市场定位与商业价值的概念:商业模式简单来讲就是企业盈利的方式,定义并明确说明企业组织间通过价值链定位和商业关系获取利益分配的关系,其本质上是利益相关者间的交易
    的头像 发表于 06-15 01:12 0次阅读
    每日<b>一</b>课 | 智慧灯杆之商业定位与市场<b>产业链分析</b>

    如何快速排查卫星通信的干扰与影响?

    随着目前国内5G网络建设的发展,5G信号的覆盖范围越来越广泛,然而这样的发展却对C波段卫星信号造成了干扰,虹科手持式频谱分析仪提供灵活的检测与排查方案,经济高效地进行卫星通信的干扰问题排查。
    的头像 发表于 09-25 00:55 0次阅读
    如何快速排查<b>卫星通信</b>的干扰与影响?

    科技巨头争相入局,卫星通信领域将迎来怎样的发展?

    近年来,全球卫星通信产业进入了个高速发展的阶段。与卫星通信相关的新技术和新应用不断出现,成为了媒体报道的热点,也引起了公众的广泛关注。尤其是刚刚过去的2022年,华为和苹果公司分别发布了搭载
    的头像 发表于 02-27 18:01 0次阅读
    科技巨头争相入局,<b>卫星通信</b>领域将迎来怎样的发展?

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