航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)時(shí)生存能力研究

黃雅琳 王宇

摘要：航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)主要面向常規(guī)航天科研試驗(yàn)任務(wù)，戰(zhàn)時(shí)生存能力相對(duì)有限，不能適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境。分析了未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展趨勢(shì)，提出航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)面對(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)威脅模型，對(duì)航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及戰(zhàn)時(shí)生存能力綜合分析的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用傳輸技術(shù)、交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和安全保密技術(shù)，提出了滿足戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境需求的航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)；戰(zhàn)時(shí)生存能力；機(jī)動(dòng)性；抗毀性；抗干擾

中圖分類號(hào)：TP7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-1739（2019）10-62-4

0引言

當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)風(fēng)起云涌，對(duì)空間資源的占領(lǐng)和爭(zhēng)奪成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一，航天裝備在未來(lái)軍事領(lǐng)域中將發(fā)揮舉足輕重的作用。目前，我國(guó)長(zhǎng)期在軌運(yùn)行的航天器數(shù)目已逾百顆，空間資產(chǎn)超千億。航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)作為各類航天試驗(yàn)任務(wù)的綜合承載平臺(tái)，是確保各子系統(tǒng)互連、互通、互操作，并充分發(fā)揮其綜合效能的重要保證。面對(duì)復(fù)雜的國(guó)際局勢(shì)，航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)如何在戰(zhàn)時(shí)環(huán)境下抵御軍事打擊，切實(shí)提高戰(zhàn)時(shí)生存能力，最大限度保障極端情況下的信息傳輸支持能力，是現(xiàn)階段亟待研究的一個(gè)問(wèn)題。

1戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境及威脅

1.1未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界軍事領(lǐng)域興起了以信息化為核心的“新軍事變革”，這一變革大大加快了轉(zhuǎn)向信息化戰(zhàn)場(chǎng)的進(jìn)程，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為以下幾點(diǎn)。

①戰(zhàn)場(chǎng)信息網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化，未來(lái)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)將是信息、網(wǎng)絡(luò)和火力的戰(zhàn)爭(zhēng)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是信息化作戰(zhàn)指揮極為重要的因素，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境目標(biāo)進(jìn)行精確偵察、定位、控制并實(shí)施打擊，將成為未來(lái)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的突出特征。

②戰(zhàn)場(chǎng)空間全球化、多維一體化，并向太空和網(wǎng)絡(luò)空間擴(kuò)展。隨著各種空間攻防武器的部署，空間對(duì)抗將越來(lái)越激烈，對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行全程、全域、全時(shí)空的精確打擊是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的另一個(gè)突出特征。

③作戰(zhàn)武器裝備信息化、精確化、隱身化、智能化，通過(guò)“武器智能化”、“戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)化”和“指揮自動(dòng)化”，實(shí)現(xiàn)超視距作戰(zhàn)、遠(yuǎn)程精確打擊和作戰(zhàn)過(guò)程全程監(jiān)控，取得更大的戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，從而精確打擊空中、空間和地面目標(biāo)。

1.2威脅模型

航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)由指控中心、測(cè)控中心及各測(cè)控站等信息單元組成，各信息單元之間經(jīng)有線和無(wú)線通信鏈路連接為一個(gè)有機(jī)整體，完成航天試驗(yàn)各類信息獲取、傳輸和處理。在信息化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)可被敵方攻擊目標(biāo)的環(huán)節(jié)包括線路、節(jié)點(diǎn)及各類傳感器（信息獲取設(shè)備），敵方可采用的攻擊手段主要有以下幾個(gè)。

①線路：利用硬損傷手段切斷有線鏈路、搭接線路實(shí)施信息截獲及干擾注入、利用電磁干擾手段干擾無(wú)線通信鏈路，并進(jìn)行信息截獲、病毒注入以及網(wǎng)絡(luò)攻擊。

②節(jié)點(diǎn)：對(duì)系統(tǒng)各組成部分的連接點(diǎn)（有形設(shè)備）實(shí)施電磁或火力打擊，破壞軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)文件，直至系統(tǒng)摧毀或崩潰。

③傳感器：對(duì)各類信息獲取設(shè)備實(shí)施電磁或火力打擊，直至破壞、摧毀地面和空間信息獲取能力。

航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)所面對(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)威脅模型，如圖1所示。

2現(xiàn)狀及其戰(zhàn)時(shí)生存能力分析

2.1航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

目前，航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)采用“傳送層+業(yè)務(wù)承載層+業(yè)務(wù)系統(tǒng)”及相應(yīng)的“運(yùn)行管理系統(tǒng)+安全保密系統(tǒng)”組成。其中，傳送層提供信息底層傳輸手段，主要利用光傳輸電路和衛(wèi)星通信網(wǎng)，光傳輸電路主要依托長(zhǎng)途干線光纜。衛(wèi)星通信網(wǎng)采用頻分多址和載波預(yù)分配技術(shù)體制，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以星形為主。業(yè)務(wù)承載層統(tǒng)一采用TCP/IP技術(shù)體制，利用IP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)接入和綜合傳輸。承載網(wǎng)底層采用預(yù)設(shè)置靜態(tài)路由完成廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。業(yè)務(wù)層提供試驗(yàn)任務(wù)指揮調(diào)度、任務(wù)數(shù)據(jù)及任務(wù)圖像等各類業(yè)務(wù)應(yīng)用。通信安全保密采用網(wǎng)絡(luò)加密、防火墻及入侵檢測(cè)等手段，實(shí)現(xiàn)各類節(jié)點(diǎn)和傳輸網(wǎng)的安全防護(hù)。通信網(wǎng)絡(luò)管理利用SNMP協(xié)議，完成通信系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

2.2現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)時(shí)生存能力分析

航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的生存能力主要從機(jī)動(dòng)性、抗毀性、抗干擾、反偵察以及通信保密5個(gè)方面進(jìn)行分析。

（1）機(jī)動(dòng)性

航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的通信手段一般為固定設(shè)置，而信息化作戰(zhàn)背景下，機(jī)動(dòng)通信的內(nèi)涵及范圍已由傳統(tǒng)的車載非動(dòng)中通通信擴(kuò)展到遠(yuǎn)距離、高機(jī)動(dòng)性情況下也可保持通信的不間斷。因此，試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有通信能力距離戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的快速機(jī)動(dòng)、動(dòng)中通信的要求還有差距，需要加強(qiáng)。

（2）抗毀性

航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)基本無(wú)隱蔽設(shè)施且一般在城鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村人員密集區(qū)域集中設(shè)置。由于手段單一、目標(biāo)易暴露，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，對(duì)抗軍事打擊的能力不足。雖然部分節(jié)點(diǎn)對(duì)外通信具備冗余，但由于采用預(yù)設(shè)置靜態(tài)路由策略，導(dǎo)致在部分節(jié)點(diǎn)或電路失效時(shí)網(wǎng)絡(luò)頑存自愈能力不足。

（3）抗干擾

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，信息傳輸很大程度依賴無(wú)線通信，無(wú)線通信在惡劣電磁環(huán)境中的生存能力決定著信息系統(tǒng)在戰(zhàn)時(shí)的生存能力。目前，航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離通信手段主要采用國(guó)防光纜干線網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)，現(xiàn)有傳輸技術(shù)均未考慮戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下抗干擾通信的要求，技術(shù)體制也未采用軍事抗干擾通信技術(shù)，不具備抗干擾通信能力。

（4）反偵察

反偵察技術(shù)的關(guān)鍵在于基帶信號(hào)抗破譯和射頻信號(hào)抗截獲。目前，航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的基帶信號(hào)采用了信息加密手段，但是射頻信號(hào)的抗截獲技術(shù)尚未加以應(yīng)用，成為反偵察能力的一道短板。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，信息一旦遭遇截獲，破譯風(fēng)險(xiǎn)較大。

（5）通信保密

航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)目前已在局域網(wǎng)出口處部署了密碼設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)需要遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密，密碼設(shè)備的密鑰是動(dòng)態(tài)分發(fā)，基本滿足信息保密需求，但病毒防范和入侵防范能力不足。

面對(duì)日益嚴(yán)峻的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)，現(xiàn)有航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)在極端情況下的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力較為薄弱，固定通信設(shè)施目標(biāo)明顯，機(jī)動(dòng)通信能力薄弱，戰(zhàn)時(shí)易遭受敵方攻擊；衛(wèi)星通信等無(wú)線通信手段中技術(shù)體制未采取有效抗干擾、反偵察等電子防御手段，通信信號(hào)易被干擾和截獲；承載層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，傳輸隱蔽性不夠，反偵察能力較弱；網(wǎng)絡(luò)路由多為靜態(tài)設(shè)置，自愈能力和資源動(dòng)態(tài)調(diào)配能力不足。因此，通信系統(tǒng)在極端條件下的生存能力薄弱，需進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，構(gòu)建面向戰(zhàn)時(shí)的航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)，提高航天科研試驗(yàn)系統(tǒng)在多重威脅條件下的生存能力。

3航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1信息網(wǎng)絡(luò)生存能力提升要素

信息網(wǎng)絡(luò)生存能力整體提升的重要前提是信息節(jié)點(diǎn)無(wú)單點(diǎn)故障。因此，通過(guò)利用隱形化、分散化和小型化的通信設(shè)施提高系統(tǒng)抗毀頑存能力，利用地下、山區(qū)等各類掩體，結(jié)合小型通信設(shè)施和分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。對(duì)于中心級(jí)信息節(jié)點(diǎn)，采用異地綜合備份、設(shè)置地下陣地等方式提升抗毀性；對(duì)于分布在各地的小型信息節(jié)點(diǎn)，采用機(jī)動(dòng)載體等方式提升抗毀頑存能力。在此基礎(chǔ)上，從信息系統(tǒng)體系架構(gòu)角度進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的生存效能。

3.1.1傳送層

航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大、組網(wǎng)類型多，需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景綜合部署光纖通信、衛(wèi)星通信、微波散射通信、短波通信及流星余跡通信等多種傳輸手段，不同傳輸手段相互備份，以增強(qiáng)體系的生存能力。

（1）光纖通信

光纖通信傳輸損耗低、抗干擾性能好，可作為航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的主要傳輸手段之一。光纖通信的主要問(wèn)題是線路易受人為破壞、機(jī)動(dòng)靈活性較差、傳輸節(jié)點(diǎn)和環(huán)節(jié)多以及可控性不夠。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，一方面需通過(guò)地埋光纜方式與地下陣地相配合，增加隱蔽性；另一方面，需多層級(jí)、多地域構(gòu)建光纖自愈環(huán)網(wǎng)，增加抗毀性。

（2）衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信作為航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的另一主要傳輸手段，在各級(jí)節(jié)點(diǎn)之間建立直達(dá)路由，與光纖通信相互備份和補(bǔ)充，增強(qiáng)傳輸可靠性。

衛(wèi)星通信的最大問(wèn)題是易被偵測(cè)和干擾。為此，充分采用軍用衛(wèi)星通信技術(shù)體制滿足戰(zhàn)時(shí)通信要求，利用FH/DS-TDMA技術(shù)用于機(jī)動(dòng)情況下的中高速數(shù)據(jù)抗干擾通信，利用窄帶CDMA技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的隱蔽抗干擾通信。在分散布設(shè)的機(jī)動(dòng)點(diǎn)位裝載Ku/Ka頻段動(dòng)中通、抗干擾衛(wèi)星通信系統(tǒng)，采用相控陣天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)隱蔽抗干擾通信以及系統(tǒng)小型化、快速機(jī)動(dòng)。

（3）微波散射通信

微波散射通信技術(shù)受地理地形等環(huán)境條件制約小、傳輸距離遠(yuǎn)以及抗毀抗擾能力強(qiáng)，在美、俄等國(guó)一直受到軍事通信重視。在航天信息網(wǎng)絡(luò)中，將其補(bǔ)充為備份傳輸手段，實(shí)現(xiàn)超視距通信或者接入國(guó)防通信干線進(jìn)行通信，可以大幅提高系統(tǒng)的可靠性和通信能力。

（4）短波通信

短波通信成本低廉、機(jī)動(dòng)靈活及抗毀性強(qiáng)，雖然通信容量受限，但航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)可將短波通信網(wǎng)作為獨(dú)立網(wǎng)系，保障極端條件下最低限度應(yīng)急通信?？偛俊⒒馗鞴?jié)點(diǎn)通過(guò)短波通信互聯(lián)組成短波主站網(wǎng)，測(cè)站為短波通信網(wǎng)用戶節(jié)點(diǎn)，根據(jù)需要接入短波主站網(wǎng)主站節(jié)點(diǎn)。

3.1.2承載層

現(xiàn)階段，承載網(wǎng)絡(luò)急需提升網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)時(shí)感知、網(wǎng)絡(luò)快速自愈和快速收斂三方面的能力：①盡可能采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)承載層組網(wǎng)；②網(wǎng)絡(luò)控制信息適時(shí)調(diào)整為帶外方式，建立獨(dú)立、可靠的網(wǎng)絡(luò)控制信息傳輸信道；③在保持目前承載層雙平面、多路由組網(wǎng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、調(diào)整路由策略，由靜態(tài)路由向動(dòng)態(tài)路由轉(zhuǎn)變，由預(yù)先設(shè)置向面向服務(wù)的動(dòng)態(tài)設(shè)置模式轉(zhuǎn)變。

3.1.3網(wǎng)絡(luò)管理

沿用目前航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)所采用的集中控制的分級(jí)分布式管理體制，完成系統(tǒng)規(guī)劃、資源分配及網(wǎng)絡(luò)的控制與管理。設(shè)置總部一級(jí)網(wǎng)管中心、基地二級(jí)網(wǎng)管中心和測(cè)站三級(jí)網(wǎng)管模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的三級(jí)管理。根據(jù)需要，網(wǎng)管系統(tǒng)可扁平化為一級(jí)網(wǎng)管中心和三級(jí)網(wǎng)管模塊的兩級(jí)管理架構(gòu)。

3.1.4安全與保密

采用覆蓋應(yīng)用、承載及傳輸?shù)榷鄬用婢C合立體的安全防護(hù)體系增強(qiáng)信息網(wǎng)絡(luò)安全的保密性能。對(duì)于IP業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的安全，繼續(xù)采用信息過(guò)濾技術(shù)建立訪問(wèn)規(guī)則，拒絕非法數(shù)據(jù)訪問(wèn)；使用入侵檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)入侵攻擊；采用VPN技術(shù)建立安全隧道進(jìn)行可信通信。網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用自主可控操作系統(tǒng)，建立安全管理機(jī)制、身份認(rèn)證機(jī)制、訪問(wèn)控制機(jī)制及覆蓋信息傳輸、網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)的安全防護(hù)體系。

3.2架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，在確保信息節(jié)點(diǎn)和通信設(shè)施隱形化、分散化和小型化部署的基礎(chǔ)上，通過(guò)在信息網(wǎng)絡(luò)的傳輸、承載、運(yùn)維管理及安全保密等多層分別部署不同技術(shù)手段，可達(dá)到增強(qiáng)航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)時(shí)生存能力的總體目標(biāo)，面向戰(zhàn)時(shí)航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)如圖2所示。

3.2.2新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

①隱蔽性和機(jī)動(dòng)性增強(qiáng)：對(duì)于總部和中心節(jié)點(diǎn)采用異地綜合備份及設(shè)置地下陣地等方式提升隱蔽性，增強(qiáng)抗毀能力，對(duì)于分散的小型節(jié)點(diǎn)采用機(jī)動(dòng)方式，裝載抗干擾和隱蔽通信手段提升抗毀頑存能力。

②高可用性：利用光纖通信、抗干擾和隱蔽衛(wèi)星通信、微波散射通信及短波通信等多種傳輸層技術(shù)，具備有線和無(wú)線傳輸方式相結(jié)合、高速和保底手段按需切換的傳輸能力，實(shí)現(xiàn)不間斷通信。

③快速重構(gòu)和按需重組能力增強(qiáng)：通過(guò)采用自主產(chǎn)權(quán)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息綜合承載和交換，通過(guò)采用雙平面組網(wǎng)、多路由融合及動(dòng)態(tài)路由組網(wǎng)等方式，提高路由和網(wǎng)絡(luò)自愈能力。

④平時(shí)、戰(zhàn)時(shí)一體化組網(wǎng)：兼顧航天試驗(yàn)信息系統(tǒng)平時(shí)大容量和高速率的傳輸要求以及戰(zhàn)時(shí)抗干擾、機(jī)動(dòng)性和隱蔽化傳輸要求，實(shí)現(xiàn)平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)相結(jié)合的一體化組網(wǎng)模式。

⑤網(wǎng)管系統(tǒng)抗毀頑存性增強(qiáng)：采用集中控制下的分級(jí)分布式管理體制，利用帶外傳輸模式增強(qiáng)網(wǎng)管信息流程設(shè)計(jì)的完備性，提高網(wǎng)管系統(tǒng)的抗毀頑存能力。

⑥抗截獲、防破譯和防入侵能力提高：采用信息加密、信息過(guò)濾、網(wǎng)絡(luò)隔離、主機(jī)可信及身份鑒權(quán)等多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)有手段、用戶身份有認(rèn)證、用戶行為有審計(jì)和輸入輸出有管控的網(wǎng)絡(luò)安全保密系統(tǒng)。

4結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍事衛(wèi)星的依賴程度，決定了在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)必然成為敵方攻擊的重要目標(biāo)。因此，構(gòu)建滿足戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境要求的航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)，切實(shí)保障戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下信息實(shí)時(shí)、有效的傳輸是迫切和有必要的。文章提出的在航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)體系中，通過(guò)采用多種傳輸技術(shù)相互備份、多路由組網(wǎng)及物理隱蔽等技術(shù)保障其抗毀性；通過(guò)小型化和機(jī)動(dòng)設(shè)備提高機(jī)動(dòng)性；通過(guò)擴(kuò)、跳頻抗干擾技術(shù)增強(qiáng)抗干擾性和抗截獲性；通過(guò)信息加密、信息過(guò)濾、主機(jī)可信及身份鑒權(quán)等多種措施保障其通信保密性；整體提高了通信系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的生存能力，對(duì)于后續(xù)航天試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有一定的借鑒意義。

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