CN101051859B - 降低已调制信号的峰均功率比的方法、通信网络部件及无线通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低信号的峰均功率比的方法,其中该信号包括被指定为传输给多个扇区中的一个扇区的数据,并且其中该方法包括以下步骤:从给定的无线资源集合中选择第一无线资源子集;以及从剩余的无线资源集合中分配无线资源子集给所述多个扇区中的每个扇区。每个无线资源子集与另一个无线资源子集至少近似地不相交。根据本发明的方法还包括步骤:通过将数据结合到先前已经被分配给该扇区的无线资源子集上并且通过使用所述第一无线资源子集以便降低峰均功率比来生成该信号。另一方面,本发明涉及一种通信网络部件、一种计算机程序产品和一种无线通信系统。
Description
相关申请的交叉引用
本发明基于优先申请EP 06290615.1,在此通过引用的方式包含其内容。
技术领域
本发明一般地涉及一种降低被指定为传输给多个扇区中的一个扇区的已调制信号的峰均功率比的方法。
背景技术
调制技术被普遍用于在各种通信系统中传输信号。例如,正交频分复用(OFDM)已经被用于高速无线和移动通信领域。在欧洲,它已经被标准化用于数字音频广播(DAB),使得实现了对与数据业务相结合的高质量数字音频的移动接收。OFDM还已经被采纳用于无线城域网(WMAN)和无线局域网(WLAN)以满足多媒体业务的高比特率需求,并且被正式地包括在IEEE 802.11和IEEE 802.16(WIMAX)标准中。
在OFDM系统中,数据被分成N个流,它们被独立地调制在并行密集间隔的载波频率或音频(tone)上。在上面所提及的应用中,一般使用256个或更多的音频。实际的实现使用逆快速傅立叶变换(IFFT)来生成经采样的复合时间信号版本。OFDM相比单载波调制技术而言最显著的优点是容易减轻符号间干扰和衰落,而不必借助于复杂的均衡。
然而,当来自不同音频的信号相长地(constructively)相加时,会在复合时间信号中出现较高的幅度峰值。与平均信号功率相比,这些峰值的瞬时功率较高,以及因此峰均功率比也较高。由于例如信号处理链 中的峰值功率限制的缘故,这些峰值的出现严重妨碍了实际实现,并且通常被看成使用诸如OFDM之类的调制技术的主要缺点之一。
因此,存在以下需求:对降低复合时间信号的峰均功率比的改进方法的需求,对改进的无线通信系统的需求,对通信网络部件的需求,以及对包括用于降低信号的峰均功率比的计算机可执行指令的计算机程序产品的需求。
发明内容
根据本发明的实施例,提供了一种降低被指定为传输给多个扇区中的一个扇区的信号的峰均功率比的方法,其中该方法包括从给定的无线资源(radio resource)集合中选择第一无线资源子集的步骤。根据本发明的方法还包括:从剩余的无线资源集合中分配无线资源子集给该多个扇区中的每个扇区的步骤,其中被分配给一个扇区的无线资源子集与被分配给所述多个扇区中的另一个扇区的子集至少近似地不相交;以及通过将数据和已分配给该扇区的无线资源子集相结合并通过使用第一无线资源子集以便降低峰均功率比来生成该信号的步骤,其中该数据被指定为传输给该扇区。
在本文档的上下文中,术语“扇区”一般是指地理区域。而且,术语“扇区”特别地是指无线通信网络的小区的一部分或一个子单元。例如,无线通信网络中的一个小区是由一个基站来提供服务的一个地理区域或地区。基站通常包括若干收发器。每个收发器以这样一种方式安装到基站中,使得它能够为该小区的一部分提供服务。因此,该小区被扇区化,因为相同基站的不同收发器为该小区的不同部分提供服务。
第一无线资源子集被用于降低伴随所有无线资源子集的峰均功率比。被分配给各个扇区的无线资源子集彼此间是不相交的或者彼此间至少是近似不相交的。而且,第一无线资源子集还至少近似地与所有其他无线资源子集不相交。
根据本发明的实施例,通过将数据与被分配给扇区的无线资源子集相结合来生成第一辅助信号。通过将该第一无线资源子集与辅助数据相 结合来生成第二辅助信号。通过叠加该第一辅助信号和该第二辅助信号来最终生成该信号,其中该辅助数据已经被确定为使得相对于该第一辅助信号的峰均功率比而言该信号的峰均功率比被降低或被补偿。
根据本发明的实施例,通过用数据调制被分配给扇区的无线资源子集来生成第一辅助信号,其中通过用辅助数据调制该第一无线资源子集来生成第二辅助信号,并且其中通过将该第一辅助信号与该第二辅助信号相加来生成该信号,其中该辅助数据被选择为使得相对于第一辅助信号的峰均功率比而言该信号的峰均功率比被降低。因此,通过将数据调制到无线资源子集上来将该数据和无线资源子集相结合。
数据被调制到这样的无线资源子集上,该无线资源子集先前已经被分配给该数据预定要被传输到的扇区,由此生成该第一辅助信号。通过将辅助数据调制到该第一无线资源子集上,生成该第二辅助信号。被传输给该扇区的信号对应于该第一辅助信号与该第二辅助信号的叠加。已经按如下方式选择该辅助数据:相对于该第一辅助信号的峰均功率比而言该信号的峰均功率比被降低。信号的峰均功率比的理论最佳值是“1”。实际上,对于该信号,获得的峰均功率比介于该第一辅助信号的峰均功率比与“1”之间的范围内。
如所提及的那样,第一无线资源子集是从给定的无线资源集合中选择的并被用于降低所有待传输信号的峰均功率比。原则上,每个无线资源子集的一部分可以被用于降低通过使用相应的无线资源子集而生成的信号的峰均功率比。然而,对接着被用于所有待传输信号的峰均功率比的第一无线资源子集的选择通常导致被保留用于降低峰均功率比的无线资源数量减少。因此,可以获得更多的无线资源用于递送数据。因而,使用根据本发明的方法的宽带无线接入系统的频谱效率以及该系统的范围得以增大。
根据本发明的实施例,该方法还包括发送信号给扇区的步骤。一般不可能将相邻的扇区彼此很明确地分开。因而,发送给一个扇区的信号在相邻的扇区中可能也可以被检测到。如前面所提及的那样,各个无线资源子集彼此间至少近似地不相交。然而,第一无线资源子集由所有的 无线资源子集共享,以便降低待传输信号的峰均功率比。各信号在空中的叠加,例如发送给一个扇区的信号与发送给相邻扇区的信号的叠加,将不会有负面影响,因为该第一无线资源子集不用于传送有用数据并且因此在接收机处不被解码。
根据本发明的实施例,通过使用正交频分复用(OFDM)将该数据调制到无线资源子集上,并且该第一无线资源子集被用于降低所生成信号的峰均功率比。
根据本发明的实施例,根据本发明的方法被单个基站所使用,其中该基站正为该多个扇区中的每个扇区提供服务。在本上下文中,术语“扇区”是指无线通信网络的小区的一个子单位。于是,该多个扇区组成了由该基站提供服务的小区。
根据本发明的实施例,该多个扇区涉及无线通信网络的多个小区,其中该多个小区中的每个小区由一个基站来提供服务并且每个基站使用该第一无线资源子集以便降低所传输的信号的峰均功率比。剩余无线资源的一个子集被分配给该多个扇区中的每个扇区,其中各个子集彼此间至少近似地不相交。先前已分配给一个扇区的无线资源子集被用作用于待传输给该扇区的数据的载波。该第一无线资源子集被已从剩余的无线资源集合中选出的所有无线资源子集所共享,并且还被多个基站所使用以降低待传输信号的峰均功率比。这些子载波上的信号在空中的叠加将不会有负面影响,因为该第一无线资源子集不用于传送有用数据并且因此在接收机处不被解码。
根据本发明的实施例,该多个小区是邻接的。
根据本发明的实施例,给定的无线资源集合是至少近似正交的子载波信号的集合。
根据本发明的实施例,给定的无线资源集合涉及由码分多址(CDMA)技术所使用的给定的码集合。于是,该第一无线资源子集涉及第一码子集并且每个无线资源子集涉及一个码子集。这些码子集彼此间至少近似地不相交,这意味着这些码子集彼此间是正交的或者至少是近似正交的。第一辅助信号是通过将已经用码子集中的码扩展的数据调 制到载波信号上来生成的,其中该码子集已事先被分配给该数据应该传输到的扇区。第二辅助信号是通过将已经用第一码子集中的码扩展的辅助数据调制到该载波信号上来生成的。该信号是通过将该第一辅助信号和该第二辅助信号相加来生成的,其中该辅助数据已经被选择为使得相对于第一辅助信号的峰均功率比而言该信号的峰均功率比被降低。
包括在码子集中的每个码可以由码函数gi,j(t)来表示,gi,j(t)是时间t的函数。下标i被用于表明该码函数gi,j(t)是已被分配给第i个扇区的码子集的一个元素,其中i=1,2,…,N,(对于后面的内容,假设有N个扇区)。下标j被用于使每个码子集的码函数彼此区别开。使下标j位于范围1和M之间。因此,j=1,2,…,M。因此,在码子集中存在M个不同的码函数,其中每个码函数涉及一个码。通常,从一个码子集到另一个码子集,M是变化的。因此,M是i的函数:M=M(i)。
下标i=0被用于表明涉及第一码子集中的码j=1,2,…,M(i=0)的码函数g0,j(t)(因此,在该第一码子集中存在M(i=0)个码,其中M(i=0)≥1)。为了方便,取M(i=0)等于P;M(i=0)=P。
对应于待传输的数据的时间信号可被写成di,j(t),其中i=1,2,…,N,而j=1,2,…,M(i),就如上面的情形一样。
当假定数据将被传输给i=k的扇区时,于是生成“已编码的”信号sk(t)=dk,1(t)gk,1(t)+…+dk,M(t)gk,M(t)。于是通过将该“已编码的”信号sk(t)调制到给定的载波信号上来生成该第一辅助信号。
该第一辅助信号可以被直接传输给第k个扇区,因为该数据被包括在该第一辅助信号中。然而,为了实现降低该第一辅助信号的峰均功率比,生成被加到该第一辅助信号上的第二辅助信号。
辅助数据由时间信号a0,j(t)来表示,其中j=1,2,…,P。于是生成“已编码的”辅助数据信号rk(t)=a0,1(t)g0,1(t)+…+a0,P(t)g0,P(t)。该“已编码的”辅助数据信号rk(t)接着被调制到该载波信号上,由此生成该第二辅助信号。
接着通过叠加该第一辅助信号和该第二辅助信号来生成最终被传输的信号。
根据本发明的实施例,通过使用被分配给数据应发送到的扇区的码子集中的码来扩展数据,生成第一辅助信号。通过使用该第一码子集中的码来扩展辅助数据,生成第二辅助信号。通过将该第一辅助信号与该第二辅助信号相加来生成该信号,其中该辅助数据已被选择为使得相对于该第一辅助信号的峰均功率比而言该信号的峰均功率比降低。接着,可将该信号调制到载波频率上。
另一方面,本发明涉及一种通信网络部件,其中该通信网络部件为多个扇区提供服务,并且其中该通信网络部件包括以下装置:用于从给定的无线资源集合中选择第一无线资源子集的装置;用于从剩余的无线资源集合中分配无线资源子集给该多个扇区中的每个扇区的装置,其中被分配给一个扇区的无线资源子集与被分配给该多个扇区中的另一个扇区的子集至少近似地不相交;以及用于通过将数据和被分配给该扇区的无线资源子集相结合并通过使用该第一无线资源子集以便降低信号的峰均功率比来生成信号的装置,其中该数据被指定为传输给该扇区。
根据本发明的实施例,该通信网络部件还包括以下另外的装置:用于通过将分配给该扇区的无线资源子集与该数据相结合来生成第一辅助信号的装置;用于通过将该第一无线资源子集和辅助数据相结合来生成第二辅助信号的装置;以及用于通过将该第一辅助信号与该第二辅助信号相加来生成该信号的装置,其中该辅助数据被选择为使得相对于该第一辅助信号的峰均功率比而言该信号的峰均功率比被降低。
根据本发明的实施例,该通信网络部件还包括用于发送信号的装置。
根据本发明的实施例,该通信网络部件是正交频分复用(OFDM)基站。
根据本发明的实施例,该通信网络部件被包括在通信网络中。通信网络也被表示为通信系统。该通信网络使用例如IEEE 802.16(WIMAX)标准、IEEE 802.11(WLAN)标准、DAB标准或ADSL标准。
另一方面,本发明涉及一种包括用于降低包括数据的信号的峰均功率比的计算机可执行指令的计算机程序产品,该数据被指定为传输给多 个扇区中的一个扇区,该指令适于执行以下步骤:从给定的无线资源集合中选择第一无线资源子集的步骤;从剩余的无线资源集合中分配无线资源子集给这多个扇区中的每个扇区的步骤,其中被分配给一个扇区的无线资源子集与被分配给这多个扇区中的另一个扇区的无线资源子集至少近似地不相交;以及通过将该数据和被分配给该扇区的无线资源子集相结合并通过使用该第一无线资源子集以便降低信号的峰均功率比来生成该信号的步骤。
另一方面,本发明涉及一种无线通信系统,其包括以下装置:用于从给定的无线资源集合中选择第一无线资源子集的装置;从剩余的无线资源集合中分配无线资源子集给这多个扇区中的每个扇区的装置,其中被分配给一个扇区的无线资源子集与被分配给这多个扇区中的另一个扇区的无线资源子集至少近似地不相交;通过将被指定为传输给该多个扇区中的一个扇区的数据和被分配给该扇区的无线资源子集相结合并通过使用该第一无线资源子集以便降低信号的峰均功率比来生成该信号的装置;以及用于将该信号发送到该扇区的装置。
根据本发明的实施例,该无线通信系统包括多个基站,其中每个基站为这多个扇区中的特定的扇区子集提供服务,并且其中该第一无线资源子集被用于降低指定为由这些基站中的一个基站发送的每个信号的峰均功率比。
附图说明
参考附图,将仅作为示例而更详细地描述本发明的以下优选实施例,其中:
图1是示出为多个扇区提供服务的无线通信系统的框图;
图2是描绘由根据本发明的方法所完成的基本步骤的流程图;
图3A示意性地描绘了一个无线资源集合;
图3B说明了该无线资源集合是如何被分为各个无线资源子集的;
图3C示出了以下情况:在这种情况中,在每个无线资源子集内保留某一百分比的子载波用于降低峰均功率比;
图3D示出了以下情况:在这种情况中,针对所有无线资源子集,指派相同的载波频率用于降低峰均功率比;以及
图4描绘了由一个基站提供服务的三个扇区,并且示意性地描绘了指定用于该三个扇区中的一个扇区的信号的生成。
具体实施方式
图1是一个框图100,其示意性地示出为包括扇区1 130、扇区2 132、扇区3 134和扇区4 136的多个扇区提供服务的无线通信系统102,其中被指定用于扇区1 130或扇区3 134的信号由基站1 138来传输,以及其中被指定用于扇区2 132或扇区4 136的信号由基站2 140来传输。基站138和140被包括在该无线通信系统102中。
该无线通信系统102还包括通信网络部件104。该通信网络部件104包括微处理器106、存储设备108和信号处理单元110。该信号处理单元110提供无线资源集合114。
该微处理器106执行计算机程序产品112,其中例如在该通信网络部件104启动期间从该存储设备108中加载该计算机程序产品112。该计算机程序产品112包括适于完成根据本发明的方法的计算机可执行指令。
在操作中,从由该信号处理单元110所提供的无线资源集合114中选择第一无线资源子集116。而且,诸如无线资源子集1 118、无线资源子集2 120、无线资源子集3 122和无线资源子集4 124之类的无线资源子集被分配给扇区130、132、134和136中的每个扇区。无线资源子集118、120、122和124彼此间至少近似地不相交。
例如,无线资源子集1 118被分配给扇区1 130,无线资源子集2 120被分配给扇区2 132,无线资源子集3 122被分配给扇区3 134,以及无线资源子集4 124被分配给扇区4 136。
如果数据预定为传输给一个扇区,例如如果数据126应该被传输给扇区1 130,则用该数据126对无线资源子集1 118进行调制,由此生成第一辅助信号142。这里,在图1和图4中用被圆圈所包围的“×”来 代表无线资源子集被数据所调制。该第一无线资源子集116被用于降低峰均功率比。因此,该第一无线资源子集116用辅助数据146进行调制,由此生成第二辅助信号144。接着,该第一辅助信号142和该第二辅助信号144彼此叠加,由此生成信号128。在图1以及图4中,用被圆圈所包围的加号来表明该第一辅助信号142与该第二辅助信号144的叠加。该第一无线资源子集116以这样一种方式用该辅助数据146进行调制,使得相对于该第一辅助信号142而言该信号128内的较高的峰值幅度被降低或者甚至被补偿。接着,该信号128被传递给基站1 138,其将该信号传输给扇区1 130。
如果该数据126应该被传输给扇区4,则该数据126用无线资源子集4 124进行调制,其中也使用该第一无线资源子集116以便降低峰均功率比。
无线资源集合可以是在OFDM系统中被普遍使用的密集间隔的载波频率集合。每个无线资源子集118、120、122和124彼此间至少近似地不相交。在上面所给出的例子中,虽然每个子集包括多个相邻的子载波,但是一般而言子载波无须彼此相邻。依照根据本发明的方法,所保留的一个公共的子载波子集,也即该第一无线资源子集116,在所有分段(segment)之间共享,而且剩余的子载波被分为至少近似地不相交的载波子集中,这些载波子集被用于将数据传送到各种扇区。将所保留的一个公共的子载波子集用于降低通过使用任何一个无线资源子集生成的所有信号的峰均功率比的做法意味着在扇区130至扇区136中用于传送数据以及用于降低峰均功率比所使用的载波不再是不相交的,并且意味着子集的交集是所保留的用于降低峰均功率比的子载波的集合。然而,例如由基站1 138和基站2 140传输的信号在空中的叠加不会有负面影响,因为该第一无线资源子集116将不会被接收机解码。
图2示出了描绘由根据本发明的方法所完成的基本步骤的流程图。在步骤202中,从给定的无线资源集合中选出第一无线资源子集。在步骤204中,从剩余的无线资源集合中分配无线资源子集给多个扇区中的每个扇区。被分配给一个扇区的无线资源子集与被分配给这多个扇区中 的另一个扇区的子集至少近似地不相交。在步骤206中,通过将数据和已被分配给一个扇区的无线资源子集相结合并且通过使用该第一无线资源子集以便降低所生成的信号的峰均功率比来生成该信号,其中该数据被预定为传输给该扇区。
图3A示意性地将无线资源集合302描绘成一行圆圈。这里,该无线资源集合302包括例如在OFDM中所使用的等距间隔的子载波频率的集合。每个圆圈代表一个子载波频率。每个子载波频率通过子载波索引来指引(addressed),该索引如箭头所表明的那样从左往右递增。该行圆圈是中断的。所缺失的圆圈对应于未被用于调制的DC子载波频率。
图3B说明了可以如何将无线资源集合302分为被指派为将数据传输给不同扇区的各个无线资源子集304、306和308。如可以看到的那样,无线资源子集304、306和308无需包括相邻的子载波频率。
图3C示出如下情况:在这种情况中,在每个无线资源子集内保留某一百分比的子载波用于降低峰均功率比。在无线资源子集304中,子载波频率310和312被保留用于降低峰均功率比,其由图3C中的相应的圆圈内的‘R’来表明。在无线资源子集306中,子载波频率314和316被保留用于降低峰均功率比,并且相应地在无线资源子集308中,子载波频率318和320被保留用于降低峰均功率比。
图3D示出如下情况:在这种情况中,针对所有无线资源子集304、306和308,指派相同的载波频率322和324用于降低峰均功率比。子载波频率322和324对应于第一无线资源子集。从与图3C的比较中显然可以看出,先前已被用于降低峰均功率比的子载波频率中的一些子载波频率现在被释放用于传送数据。在图3D中,这些子载波频率被用粗体线打印。作为结果,可用无线资源的量增加了,这样就得到更高的吞吐量和更好的频谱效率。
图4示意性地描绘了固定或移动无线通信系统的一个小区400的三个扇区416、418和420,并且示意性地描绘了指定用于这三个扇区中的一个扇区的信号的生成。该小区400的这三个扇区416、418和420由基站422来提供服务。
无线资源集合402被分为各个无线资源子集406、408和410,并且被分为第一无线资源子集404。
每个无线资源子集406、408和410被分配给扇区416、418、420。例如,无线资源子集406被分配给扇区416,无线资源子集408被分配给扇区418,以及无线资源子集410被分配给扇区420。
当数据412被预定为传输给一个扇区时,接着相应的无线资源子集被用作数据载波并且该第一无线资源子集404被用于降低峰值平均功率。辅助数据428被调制在该第一无线资源子集404上,使得被传输给该扇区的信号414内的峰值被补偿或降低。
例如,如果数据412应该被传输给扇区1 416,则数据412被调制在无线资源子集406上,由此生成第一辅助信号424。该第一无线资源子集404用该辅助数据428进行调制,从而生成第二辅助信号426。接着,通过叠加该第一辅助信号424和该第二辅助信号426来生成信号414。相对于承载待传输的数据的第一辅助信号424而言,信号414的峰均功率比被降低。接着,由基站422将如此产生的信号414传输给扇区1 416。
Claims (8)
1.一种降低信号的峰均功率比的方法,所述信号包括指定为传输给多个扇区中的一个扇区的数据,所述方法包括:
-从给定的无线资源集合中选择第一无线资源子集,其中所述第一无线资源子集用于在所述多个扇区的所有扇区中降低峰均功率比;
-从剩余的无线资源集合中分配无线资源子集给所述多个扇区中的每个扇区,其中被分配给一个扇区的无线资源子集与被分配给所述多个扇区中的另一个扇区的子集至少近似地不相交;
-通过将所述数据和被分配给所述扇区的无线资源子集相结合来生成第一辅助信号;
-通过将所述第一无线资源子集和辅助数据相结合来生成第二辅助信号;
-通过叠加所述第一辅助信号和所述第二辅助信号来生成所述信号,其中所述辅助数据被确定为使得相对于所述第一辅助信号的峰均功率比而言所述信号的峰均功率比被降低。
2.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括将所述信号发送给所述扇区。
3.根据权利要求1所述的方法,其中通过用所述数据调制所述被分配给所述扇区的无线资源子集来生成所述第一辅助信号,其中通过用辅助数据调制所述第一无线资源子集来生成所述第二辅助信号,以及通过将所述第一辅助信号与所述第二辅助信号相加来生成所述信号;所述辅助数据被调整为使得相对于所述第一辅助信号的峰均功率比而言所述信号的峰均功率比被降低。
4.根据权利要求1所述的方法,其中通过使用正交频分复用来将所述数据调制在所述无线资源子集上。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述给定的无线资源集合对应于码集合,其中所述第一无线资源子集对应于第一码子集,其中每个无线资源子集对应于一个码子集,其中所述码子集彼此间至少近似地不相交。
6.根据权利要求5所述的方法,其中通过用被分配给所述数据将要发送到的扇区的码子集中的码来扩展数据从而生成所述第一辅助信号,其中通过用所述第一码子集中的码来扩展辅助数据从而生成所述第二辅助信号,以及通过将所述第一辅助信号与所述第二辅助信号相加来生成所述信号,其中所述辅助数据已被选择为使得相对于所述第一辅助信号的峰均功率比而言所述信号的峰均功率比被降低。
7.一种通信网络部件,所述通信网络部件为多个扇区提供服务,所述通信网络部件包括:
-用于从给定的无线资源集合中选择第一无线资源子集的装置,其中所述第一无线资源子集用于在所述多个扇区的所有扇区中降低峰均功率比;
-用于从剩余的无线资源子集中分配无线资源子集给多个扇区中的每个扇区的装置,其中被分配给一个扇区的无线资源子集与被分配给所述多个扇区中的另一个扇区的子集至少近似地不相交;
-用于通过将所述数据与被分配给所述扇区的无线资源子集相结合来生成第一辅助信号的装置;
-用于通过将所述第一无线资源子集和辅助数据相结合来生成第二辅助信号的装置;
-用于通过叠加所述第一辅助信号和所述第二辅助信号来生成信号的装置,其中所述辅助数据被确定为使得相对于所述第一辅助信号的峰均功率比而言所述信号的峰均功率比被降低。
8.一种无线通信系统,其包括至少一个根据权利要求7所述的通信网络部件和多个基站,其中每个基站为所述多个扇区中的特定的扇区子集提供服务,并且至少两个基站使用所述第一无线资源子集以便降低所述峰均功率比。
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