CN101465850B - 对用于发送sip答复消息的接口的控制 - Google Patents

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Abstract

一种通信客户端(C)，包括用于向通信服务器(S)的第一接口发送按照SIP协议的信令消息(M)的至少一个发送接口。所述客户端和服务器通过通信网络(N1)连接。本发明的通信客户端的创新之处在于，它适于将关于所述通信服务器发送其答复信令消息(R)所使用的接口的指示插入所述信令消息中。

Description

对用于发送SIP答复消息的接口的控制
技术领域
本发明涉及实现数据通信网络上的多媒体会话的建立的信令，其涉及IETF(互联网工程任务组)的RFC 3261中定义的SIP(会话邀请协议)协议。
背景技术
图1示出了实现SIP协议的简化结构。例如终端的两个通信单元C和S经由通信网络N彼此相连。它们可以连接到中间通信单元，称作PC和PS。
假设单元C想要与通信单元S建立通信会话。为此，它发送信令消息m至与它相连的代理服务器PC。这个第一消息通常是“Invite”SIP消息。
它然后在到达中间单元PS之前可以由一组图中未显示的中间单元传送，通信单元S与中间单元PS相连。这个信令消息m然后被递送给这个接收方单元S。
第一个通信单元C称作“客户端”而第二个称作“服务器”，但是这些都是功能术语，即通信单元根据情形而担任的角色。客户端是发送信令消息至服务器并等待来自服务器的响应的单元。
通信客户端和服务器可以是通信终端，如图1的例子那样，但是它们也可以是应用服务器或信令服务器，例如在IMS(IP多媒体子系统)结构中实现CSCF(呼叫会话控制功能)的服务器。
SIP信令消息包括用以确保其在通信网络中的路由的多个报头，以及使得双方能建立多媒体会话的信息。
这些报头是指示这个信令消息的发送和接收接口的报头。
“接口”是指一对IP地址(IPv4或IPv6)和端口号。单个通信单元可以具有多个接口。如果它属于多个通信网络则它可以具有多个IP地址。
图2示出了这种情形。
两个通信单元C和S经由两个通信网络N1和N2而被连接。客户端C因而具有两个IP地址，即分别用于网络N1和N2的HC1和HC2。同样，服务器具有两个IP地址，即分别用于网络N1和N2的HS1和HS2。
这些单元中的每一个都具有多个端口：客户端C包括端口PC1，PC2，PC3，PC4，PC5，PC6，而服务器S包括端口PS1，PS2，PS3，PS4，PS5，PS6。
只要客户端C发送信令消息M，它就在报头中指示了服务器S的标识符。这个标识符可以是将由中间单元转换的逻辑地址，或者可以直接是地址或物理接口(即端口可以被指定或不被指定)。它还指示了它发送消息所用的端口，以及它希望接收答复所用的接口。这两个接口可以是相同的，也可以是不同的。
在图2的例子中，信令消息M从接口HC1/PC2被发送到接口HS1/PS2，并且指定希望答复到达接口HC1/PC3。服务器S用答复信令消息R来响应，该消息从接口HS1/PS3被发送，由期望的接口HC1/PC3接收。
然而，客户端C可能没有指定它希望服务器向它发送答复消息R所用的接口。它确定使用哪个输出接口的方式取决于实现。
然而，在一些情形中，使用一个接口而不是另一个被证明确实是必要的。例如，如果NAT(网络地址转换)地址转换设备位于客户端C和服务器S之间，或者如果例如IPsec的安全通信协议被用来传输信令消息，则这就是必要的。
因此，需要为通信客户端提供一种用于检查关于服务器使用哪个接口来答复信令消息的判定的机制。
本发明的目的是解决上述缺陷。
发明内容
本发明的第一目的是一种通信客户端，其包括用于发送按照SIP协议的信令消息至通信服务器的第一接口的至少一个发送接口。所述客户端和服务器通过通信网络连接。本发明的客户端的特征在于，其适于将关于所述通信服务器发送其答复信令消息所用的接口的指示插入信令消息中。
在本发明的一个实施例中，所述指示包含所述通信服务器发送其答复信令消息所使用的地址。
这个指示也可以包括用于指定当选择地址来发送其答复信令响应时该通信服务器要遵循的行为的保留字。
这个保留字可以从至少包括下列保留字的一个组中选择：
-指定要使用的地址与第一接口的地址相同的保留字；
-指定要使用的地址必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定要使用的地址的语义标准的保留字。
所述指示还可以包括所述通信服务器发送其答复信令消息所用的端口号。
当选择用于发送其答复信令消息的端口号时，这个指示也可以包含指定通信服务器要遵循的行为的保留字。
这个保留字可以从至少包括下列保留字的一个组中选择：
-指定要使用的端口号与第一接口的端口号相同的保留字；
-指定要使用的端口号必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定要使用的端口号的语义标准的保留字。
同样，在使得通信客户端能够检查对服务器答复信令消息所使用的传输协议的判定中出现了问题。
所述通信客户端可以被设计成插入关于服务器发送其答复信令消息所使用的协议的第二指示。
这个第二指示可以与接口相关的指示一起被发送，也可以单独被发送。
所述指示和/或第二指示可以例如被插入“Via”报头。
本发明的另一目的是通信服务器，该通信服务器包括用于从通信网络接收进入信令消息的至少一个接口，以及用于发送答复信令消息的第二接口。
所述服务器的特征在于，还被设计成基于包含于进入信令消息内的指示来确定第二接口。
所述指示可以包含与第二接口对应的地址，或指明了针对选择对应于第二接口的地址所执行的行为的保留字。
在后一情形中，保留字可以从至少包括下列保留字的一个组中选择：
-指定所述地址与第一接口的地址相同的保留字；
-指定所述地址必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定所述地址的语义标准的保留字。
所述指示也可以包含对应于该第二接口的端口号。
它可以包含指定针对选择对应于第二接口的端口号所执行的行为的保留字。
这个保留字可以从至少包括下列保留字的一个组中选出：
-指定要使用的端口号与第一接口的端口号相同的保留字；
-指定要使用的端口号必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定要使用的端口号的语义标准的保留字。
所述服务器还可以被设计成基于包含于进入信令消息中的第二指示来确定针对发送答复信令消息所使用的协议。
所述指示和/或所述第二指示可以被插入“Via”报头中。
本发明的另一目的是一种用于在通过通信网络连接的客户端和服务器之间传送信令消息的方法，该方法包括所述客户端发送信令消息至所述服务器的第一步骤，以及所述服务器从接口发送答复消息至该客户端的第二步骤。
所述方法的特征在于，所述客户端在第一步骤之前将指示插入所述信令消息中，以及所述服务器在所述第二步骤之前基于所述指示来确定接口。
本发明的另一目的是一种通信终端，该通信终端被设计成如上文所述的通信客户端或通信服务器。
本发明的另一目的是一种包括至少一个这种终端的通信网络。
所述通信服务器和/或通信客户端可以是一种实现按照IMS结构的规范的CSCF功能的单元。
本发明的另一目的是一种通信设备，其被设计成当它接收由TCP协议承载且去往位于地址转换设备后面的第二通信设备的进入信令消息时，向该第二设备发送使用UDP协议且包含指示的信令消息，其中所述指示指定了所述第二设备必须利用TCP协议发送答复至所述通信设备，并且在收到所述答复消息后发送这个进入信令消息。
应当指出，这种指示添加完全与RFC 3261定义的SIP协议相容。它还与RFC 3581定义的SIP协议的扩展相容，RFC 3581的标题为“Anextension to the Session Initiation Protocol(SIP)for Symmetric ResponseRouting”。这个RFC定义了附加参数，即与服务器用来接收信令消息所使用的接口有关的“rport”和“received”。它们因而是与关于服务器要使用的接口的指示不相同的参数。RFC 3581的这个指示和参数可以在信令消息中共存，或者可以分别使用。
附图说明
参考附图，通过阅读下面的描述，本发明及其优点将变得更加明显。
上文提及的图1示出了使得通信服务器和客户端能够相互通信的简化结构；
上文也提及的图2示出了客户端和服务器之间的通信，它们每个都具有多个通信接口；
图3至5示出了三个本发明机制的应用；
图6示出了本发明方法针对地址转换设备穿越问题的使用。
具体实施方式
符合SIP协议的信令消息包含多个报头。
“From”、“To”和“Contact”报头涉及发送和接收信令消息的单元。在图1所示实例中，假设发送单元是客户端C，而接收单元是单元S。
例如代理服务器PC和PS的每个中间单元将报头“Via”添加至所发送的信令消息。
这个“Via”报头由此使之能够标记由信令消息在网络内所采取的路径。答复消息可以利用该“Via”报头采用反方向的相同路径。以这种方式穿过的每个中间单元删除与它本身有关的“Via”报头。
在图2中，通信客户端C是信令消息M的发送方。它例如可以是通信终端，或更一般地是UAC(用户代理客户端)或应用服务器等。
它也是“SIP代理”中间单元。
同样，通信服务器S可以是信令消息的接收方，并且可以是终端、应用服务器、信令服务器等。
它也可以担任“SIP代理”中间单元的角色。
对于IMS(IP多媒体子系统)结构，这些通信单元可以是实现CSCF(呼叫会话控制功能)功能的信令单元。
需要提醒的是，术语“客户端”和“服务器”用在发送信令消息的上下文中。同一通信单元可以同时担任客户端和服务器的角色。例如，终端在发送邀请消息以发起与另一方的通信会话时可以是客户端，而当接收到来自另一终端的邀请消息时变成服务器。
这些定义符合IETF的RFC 3261中第6段的内容。通信客户端C包括至少一个用于通过通信网络N1发送信令消息M至服务器S的发送接口。
当客户端C发送信令消息M时，它插入“Via”报头。如果它不是消息发送方而是作为中间单元，则它将这个报头添加至已经存在的“Via”报头的列表中。
这个报头指示用于发送消息的传输协议，并且标识了客户端希望用来接收答复的接口。
这个“Via”报头包括多个参数，一些参数是强制性的而其他是可选的。
基于RFC 3261给出的例子，“Via”报头可以是下面的形式：
Via：SIP/2.0/UDP erlang.bell-telephone.com:5060；
branch＝z9hG4bKa7c6a8dlze；。
参数“erlang.bell-telephone.com:5060”分别代表客户端C的地址和它希望用来接收答复的端口。参数“SIP/2.0/UDP”分别确定了所用SIP协议的版本和用来在客户端和服务器之间传送信令消息的传输协议。
在图2的例子中，这种“Via”报头可以具有这样的值：
Via：SIP/2.0/UDP HC1:PC3；branch＝z9hG4bKa7c6a8dlze；。
根据本发明，客户端还可以被设计成插入关于服务器(即接收信令消息的网络单元)用来发送其答复信令消息的接口的指示。
这个接口可以在服务器仅拥有一个IP地址时由端口来确定，或者当其具有多个IP地址时由IP地址/端口对来确定。
因此，所述指示可以包括两个部分：一部分关于IP地址(网络接口)，另一部分关于端口。
所述指示因而可以包含地址，特别是IP(互联网协议)地址，或逻辑地址，例如符合SIP协议的URI(统一资源标识符)。
它也可以包含端口号。
所述指示的不同部分可以通过关键字来引入。作为例子，关键字“rpathHost”和“rpathPort”可以被用来分别引入地址相关的部分和端口相关的部分。
在图2的例子中，一个可能的“Via”报头可以是：Via：SIP/2.0/UDP HC1:PC3；branch＝z9hG4bKa7c6a8dlze；rpathHost＝HS1；rpathPort＝PS3；。
这两个部分可以包含保留字而不是地址标识符或端口号。这个保留字指定了通信服务器为选择发送其答复信令消息所用的接口(即地址和/或端口)而执行的行为。
这种保留字可以指定要使用的地址或端口与服务器接收消息所用的一样。
它可以指定要使用的地址或端口必须被随机确定。
它也可以指示用于确定要使用的地址或端口的语义标准。
当服务器拥有多个地址时，当然可以只为地址相关的部分、或只为端口相关的部分、或者为二者而使用这种保留字。在后一情形中，保留字对于地址和端口可以相同或不同。
此外，通信客户端可以被设计成插入关于服务器发送其答复信令消息所用的协议的第二指示。
这个指示可以是协议标识符。这个标识符可以是以下可用传输协议之一的标识符：TCP、UDP等。
这个指示也可以是保留字而不是协议标识符。这个保留字指定了通信服务器在选择发送其答复响应消息所使用的协议时所执行的行为。
这种保留字可以指定要使用的协议与用于信令消息M的相同。它可以指定要使用的协议必须被随机确定。它也可以指示用于确定使用哪个协议的语义标准。
图3、4和5示出了服务器的按照指示所指定的各种不同的动作。在这些例子中，为了使得说明更清楚，客户端UAC和服务器UAS仅具有一个地址。
在这种情况下，接口的概念与端口组合。关于传输协议的第二指示不讨论。然而，说明必须被概括从而也应用于服务器UAS具有多个地址的情形，并且对传输协议做必要的修正。
在图3、4和5的所有这些例子中，客户端UAC发送信令消息M至服务器UAS的端口5060。其IP地址是192.168.0.1。
在图3所示情况下，“Via”报头因而可以是：
Via：SIP/2.0/UDP 192.168.0.1:5060；rpathPort＝incoming；。
词语“进入”在这个例子中是指定客户端UAC请求服务器UAS从与它接收消息M相同的端口发送答复消息R的保留字。服务器UAS因而通过使用这个保留字而确定了发送端口，并且因而从端口5060发送答复消息R。
这种行为可以在NAT(网络地址转换器)地址转换设备或防火墙被置于服务器UAS和客户端UAC之间时被请求。这些设备仅允许业务在对应于确定事务的情况下被发送。一旦事务已经被接受，相应的业务就可以穿过所述设备，但是任何其他消息都被拒绝。因此，答复信令消息R被地址转换设备看成属于与信令消息M相同的事务是很重要的。因此，实质上它采用相同的路径：相同地址和相同端口。
保留字“进入”因而被用来确保答复消息实际上采用相同的路径，并且它因此能够穿过这些类型的设备。
在图4所示的情形中，“Via”报头因而可以是：
Via：SIP/2.0/UDP 192.168.0.1:5060；rpathPort＝any。
这个保留字“any”指定了客户端UAC请求服务器UAS随机确定发送答复R的端口。在这个例子中，服务器UAS随机选择端口4567来发送答复消息R至客户端UAC的端口5060。
这使得客户端UAC能够具有关于服务器使用保留路径的预先知识，例如针对IPSEC是安全的路径。
也可以设想服务器行为的其他模型也可以被客户端请求。例如，可以设想客户端可以请求服务器使用的端口与接收端口不同。
保留字也可以指示用于确定要使用的端口的语义标准。这个语义标准可以例如是请求特定端口的机制。
这种机制可以是RFC 2401中定义的IPsec(互联网协议安全)。这个例子由图5示出。一个可能的“Via”报头如下：
Via：SIP/2.0/UDP 192.168.0.1:5060；rpathPort＝ipsec；。
保留字可以是“IPSEC”，并且接收包括这种保留字的消息M的服务器UAS确定哪个端口与这个IPsec机制关联，并且从这个端口发送答复消息R，如IPSEC协议规范中所要求的那样。
本发明的这个示例性实施例解决了到目前为止还没有很好地解决的技术问题。已知技术包括在UAS服务器中(因此可能地在实现SIP协议的任何设备中)实现附加软件装置以分析进入信令消息并确定是否需要IPSEC机制。如果是，则服务器UAS使用关联于IPSEC的端口。
这个解决方案因而要求添加软件装置，该软件装置产生了在处理SIP信令消息方面的负担。
在这种情况下，本发明使之能够避开这些软件装置，并且仅要求设备知道IPSEC机制。
也可以设置对应于其他语义标准的其他保留字。例如，某些保留字可以对应于业务类型(像“VoIP”、“即时消息传送”等)，由此使得数据流能够被分类。这种实施例使之能够容易地进行控制或创建关于仅在端口看到的数据流的统计。例如，可能出问题的流可以通过关闭相应端口而被中断。
同样，第二指示使之能够指定必须由通信服务器使用的传输协议。
通信客户端因而可以被设计成将关于服务器发送其答复信令消息所用的协议的这个第二指示插入信令消息中。通信服务器同样可以被设计成基于包含于进入信令消息中的这个第二指示来确定发送答复信令消息所用的协议。
这个第二指示可以由关键字来引入，例如“rpathTransport”，并且可以包括协议标识符(TCP、UDP等)或指定服务器要执行的行为的保留字。
这些保留字可以类似于针对第一指示使用的保留字。
另一个保留字(例如“nochange”)可以指示答复消息将由与初始信令消息所使用的相同的协议来承载。特别地，在协议是UDP的情况下，保留字“nochange”指示了UDP传输协议将被用于答复消息，即使这个答复消息的长度超出了阈值(通常是1300字节)，在该阈值之上的SIP消息传输通常转换成TCP。
第二指示的使用因而使之能够避开默认的机制并且强加了指定的行为。
本发明还使之能够以相关方式解决NAT地址转换设备穿越和/或防火墙穿越的问题，
图6示出了本发明针对所述目的的一个实施例。
地址转换设备NAT定义了一个空间或专用网络PRI，以及公共空间PUB。
位于专用网络PRI中的设备A在不太严格的意义上来说具有任何公共地址。为了与公共网络(或经由公共网络的中间单元与其他专业网络)通信，它们必须通过NAT地址转换设备发送它们的消息。这个设备动态地为它们分配公共地址，并且对外出消息进行必要的修改以便用动态分配的公共地址来替代专用地址。
NAT设备保存专用地址与公共地址之间的绑定，从而能够路由来自公共网络的消息。这些消息实际上仅包含设备A的公共地址，因为专用地址是未知的并且在专用网PRI外部是没有意义的。相反，这个由NAT设备动态分配的公共地址不允许消息在专用网PRI中被路由。NAT设备使用保存的绑定来执行反向地址转换，并且用专用地址代替公共地址。
然而，这些绑定具有临时的值。
在TCP(传输控制协议)内，一旦从上一个TCP连接消息起经过一个特定的时间段，绑定就被NAT设备删除。
此外，通过除更新剩余时间之外无任何理由地发送消息来人工保持TCP连接开放可能带来损害。在实际中，TCP连接需要每一方中的资源，并且一旦设备必须管理大量TCP连接就会出现部署问题。
通常，NAT地址转换设备也实现防火墙，该防火墙禁止来自位于公共区域PUB的设备B的TCP连接。这个设备B仅通过在设备A发起下创建的现有TCP连接来发送由TCP协议承载的消息至位于专用区域PRI中的设备A。
如上文所述，SIP协议可以由各种不同的协议承载，但是TCP协议所具有的各种优点使得它对于某些应用和情形而言是不可或缺的。
因此，在之前不存在任何TCP连接的情况下设备B希望发送由TCP协议承载的SIP信令消息至设备A时，会出现问题。
例如，这是设备B是“SIP代理”中间信令单元的情况。例如，它可以是P-CSCF(代理-呼叫会话控制功能)单元。
这个单元接收去往设备A的邀请消息。这个邀请消息通常是SIP“Invite”消息，其目的是邀请设备接受与邀请消息发送方(图中未显示)进行通信会话。假设这个TCP邀请消息由TCP协议承载，并且必须利用这个TCP协议而被发送到被叫方。
设备B然后向设备A发送信令消息M。
为了穿过NAT地址转换设备，它利用UDP(用户数据报协议)协议发送这个消息M，其不需要连接。
在这个消息内，它插入指定设备A必须利用TCP协议作为传输协议来发送答复的指示。在本发明一个实施例中，它插入参数“rpathTransport＝TCP”至“Via”报头中。
担任UAS服务器的设备B发送答复消息R至担任UAC客户端的设备A。
这个答复消息R创建两个设备之间的TCP连接。
一旦答复消息R已经被接收，设备B就发送之前收到的邀请消息MI。
这个邀请消息MI可以利用TCP协议被发送，因为连接已经由答复消息R打开了。
本发明因而使之能够利用与针对原始消息所使用的、不允许“Via”报头的协议不同的传输协议来请求答复，因为它指定了原始消息协议和答复所请求的协议二者。
本发明因而使之能够解决利用TCP向位于NAT后面的设备传送SIP邀请消息的问题。

Claims (22)

1.一种通信客户端(C)，包括用于将按照SIP协议的信令消息(M)发送给通信服务器(s)的第一接口的至少一个发送接口，所述客户端和所述服务器经由通信网络(N1)相互连接，其特征在于，所述通信客户端被设计成将关于所述通信服务器发送其答复信令消息(R)所使用的接口的指示插入所述信令消息中，并且所述通信客户端被进一步设计成将关于所述通信服务器发送其答复信令消息所使用的协议的指示插入所述信令消息中。
2.根据权利要求1所述的通信客户端，其中，所述指示包含所述通信服务器发送其答复信令消息所使用的地址。
3.根据权利要求1所述的通信客户端，其中，所述指示包括指定所述通信服务器为了选择发送其答复信令消息所使用的地址所执行的行为的保留字。
4.根据权利要求3所述的通信客户端，其中，所述保留字是从至少包括以下保留字的一个组中选出的：
-指定要使用的所述地址与所述第一接口的地址相同的保留字；
-指定要使用的所述地址必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定要使用的所述地址的语义标准的保留字。
5.根据前述权利要求之一所述的通信客户端，其中，所述指示包含所述通信服务器发送其答复信令消息所使用的端口号。
6.根据权利要求5所述的通信客户端，其中，所述指示包含指定所述通信服务器为了选择发送其答复信令消息所使用的端口号所执行的行为的保留字。
7.根据权利要求6所述的通信客户端，其中，所述保留字是从至少包括以下保留字的一个组中选出的：
-指定要使用的所述端口号与所述第一接口的端口号相同的保留字；
-指定要使用的所述端口号必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定要使用的所述端口号的语义标准的保留字。
8.根据权利要求1至4之一所述的通信客户端，其中，所述指示被插入“Via”报头中。
9.一种通信服务器(S)，包括用于接收来自通信网络(N1)的进入信令消息(M)的至少一个接口，以及用于发送答复信令消息的第二接口，其特征在于，所述通信服务器被设计成基于包含于所述进入信令消息(M)中的指示来确定所述第二接口，并且，所述通信服务器还被设计成基于包含于所述进入信令消息(M)中的第二指示来确定发送所述答复信令消息所使用的协议。
10.根据权利要求9所述的通信服务器，其中，所述指示包含对应于所述第二接口的地址。
11.根据权利要求9所述的通信服务器，其中，所述指示包含指定为了选择对应于所述第二接口的地址所执行的行为的保留字。
12.根据权利要求11所述的通信服务器，其中，所述保留字是从至少包括以下保留字的一个组中选出的：
-指定所述地址与所述第一接口的地址相同的保留字；
-指定所述地址必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定所述地址的语义标准的保留字。
13.根据权利要求9至12之一所述的通信服务器，其中，所述指示包含对应于所述第二接口的端口号。
14.根据权利要求13所述的通信服务器，其中，所述指示包含指定为了选择对应于所述第二接口的端口号所执行的行为的保留字。
15.根据权利要求14所述的通信服务器，其中，所述保留字是从至少包括以下保留字的一个组中选出的：
-指定所述端口号与所述第一接口的端口号相同的保留字；
-指定所述端口号必须被随机确定的保留字；
-指示用于确定所述端口号的语义标准的保留字。
16.根据权利要求9至12之一所述的通信服务器，其中，所述指示被插入“Via”报头中。
17.一种被设计成实现根据权利要求1至8之一所述的通信客户端和/或根据权利要求9至16之一所述的通信服务器的通信终端。
18.一种包括至少一个根据权利要求17的终端的通信网络。
19.根据权利要求18所述的通信网络，其中，所述通信服务器和/或所述通信客户端是实现按照IMS结构规范的CSCF功能的单元。
20.一种通信设备(B)，其被设计成当它接收由TCP协议承载且去往位于地址转换设备(NAT)后面的第二通信设备(A)的进入信令消息(MI)时，它向所述第二设备发送使用UDP协议且包含关于所述第二设备(A)发送答复(R)至所述通信设备所使用的接口的指示的信令消息(M)，并且在接收所述答复消息之后发送所述进入信令消息(MI)，所述指示指定了所述答复必须使用TCP协议。
21.一种包含根据权利要求20的通信设备的通信系统，其中，所述第二设备是根据权利要求9或16的服务器。
22.根据权利要求21所述的通信系统，其中，所述指示被插入“Via”报头。
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