CN101796805A - 接入网关及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种接入网关，将综合接入装置(IAD)属下的订户IP电话业务功能收容在接入网关(AGW)中，并且构成为针对每个订户择一地形成PSTN网络(3)侧的通话路径和IP网络(4)侧的通话路径，并且，在IP网络(4)侧发生故障时，自动切换到PSTN网络(4)侧的通话路径。

Description

接入网关及其应用方法
技术领域
本发明涉及接入网关(Access Gateway：AGW)，其是具备作为进入NGN(Next Generation Network：下一代网络)用核心网络的网关的功能的平台。
背景技术
近年来，由于DSL、FTTH、CATV等互联网技术的发展，宽带接入网得到了快速普及，同时使用费也降低，因此在配备始终连接到IP网络等的环境方面也得到了快速发展。由此，以IP电话为代表，正在完善使多数用户能容易地利用在IP网络上开展的各种应用的环境。
其中，从通信网络整体来看存在下述状况：由此前的以公众交换电话网(Public Switched Telephone Network：PSTN)为核心的通信网络(PSTN网络)向以IP(Internet Protocol：互联网协议)为基础的通信网络(IP网络)变化的趋势正在加快。但是，在前者的PSTN网络中，经过了很长时间才完成了多种多样的业务和应用，与后者的IP网络的业务及应用相比，还存在相当大的差异。尽管如此，该PSTN网络中的多种多样的业务和应用全部是在由现有的金属线缆构成的接入系统基础设施的基础上开发并提供的。
在这种情况下，运营商必须解决在保持现有的PSTN的业务等的同时转入NGN，即所谓的迁移(migration)问题。这种问题的解决，仅依靠单纯地在VoIP(Voice over Internet Protocol：IP电话)上开展PSTN的业务等的解决方法还不够。
近年来，已经出现了能灵活应对这种迁移请求的装置。这就是上述的接入网关(AGW)，其也被称为“Multi Service Access Node：多业务接入节点”(MSAN)。这种AGW是在各种接入技术(例如POTS(Plain OldTelephones Service：普通老式电话业务)、ISDN(Intergrated Services DigitalNetwork：综合业务数字网络)、xDSL(x Digital Subscriber Line：x数字用户线路)、PON(Passive Optical Network：无源光网络)等)的基础上，能够低成本且高效地提供PSTN与NGN双方的业务的装置，并提供也具备作为进入NGN核心网络的网关的功能的平台。
通信经营商(carrier)通过将这种AGW导入通信网络内，能够持续提供上述现有的多种多样的业务等，同时使该通信网络平滑地转入NGN，并且，能在多种上述接入技术的基础上提供新的业务或应用。
例如，通过导入这种AGW，能够在以往的PSTN的ISDN等的基础上提供语音业务，同时利用这种AGW的网关功能，与设于NGN内的软交换器(Soft Switch：SS)连接，也能提供基于金属线缆的IP电话语音业务。
另外，作为与本发明相关联的公知技术有下述“专利文献1”。在该专利文献1中公开了一种VoIP网关装置，即使在当利用IP网络与利用迂回网络时的号码体系不同的情况下，也能够将来自收容于属下的ISDN终端的呼叫从IP网络迂回到迂回网络中而使该呼叫到达通信对象。
专利文献1：日本特开2006-229303号公报
如上所述，在从PSTN网络向NGN/IP网络变化的过程中，当将核心网络的IP化与订户侧的接入网络的IP化各自的进展程度进行比较时，两者不一样，例如，属下具有综合接入装置(Integrated Access Device：IAD)的订户侧接入网络的IP化比较快。这样，在具有IP化进展较快的接入网络的区域中，要求进一步提高通信质量的用户比较多。这种要求提高的通信质量，例如是与现有的PSTN所提供的通信质量相同的高通信质量。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种接入网关，其是通过接入网络与综合接入装置(IAD)连接的接入网关(AGW)，能够实现与PSTN相同的高质量的通话。
并且，本发明的目的在于，提供一种该接入网关的应用方法。
图1是示出了在导入本发明的接入网关(AGW)时实现的通信网络整体的结构示例的图。
在图1中，参考标号1表示通信网络整体，在其中央示出了本发明的接入网关(AGW)2。除该AGW2之外，其余全部是现有的网络构成要素。该AGW2被设置在例如CO(Central Office：中央局)。
关于通信网络1内的网络本身，示出了PSTN网络3、IP网络(IP数据网络)4、接入网络(接入IP网络)5。并且，例如也示出了LAN 6。
在该LAN 6内设有前述的综合接入装置(IAD)。该IAD 7具有与和IP网络4的连接及通话相关的功能，其主要功能之一是将来自电话机等各种终端的信号进行分组化。
在来自IAD 7的IP分组中包含语音分组和数据分组，以往这些分组被直接传输给软交换器SS12。另外，图中，在接入网络5内示出的构成要素8和9分别是认证站和接入网络节点。
另一方面，根据本发明，来自IAD 7的语音分组和控制分组在本发明的接入网关(AGW)2中被暂时终结，终结之后，根据需要被切换到PSTN网络路由(3)或IP网络路由(4)(参照图中的“切换”)。在以往的AGW中，不存在将来自IAD 7侧的IP分组任意切换到IP网络侧或PSTN网络侧的结构。
其中，PSTN网络3侧的语音信号被传输给本地交换机(LocalExchange：LE)11，而IP网络4侧的语音分组被传输到软交换器(SS)12侧。
发明效果
(A)以往的IAD 7被直接收容在软交换器(SS)12中。但是，根据本发明，该IAD 7被收容在接入网关(AGW)2中。即，将用于实现IAD 7属下的订户IP电话业务的功能收容在AGW 2中。另外，在该AGW2内形成从该AGW 2向现有的PSTN网络3的连接路由。
根据这样构成的AGW 2，通常，能够根据需要在AGW 2内任意切换到以下两个路由中的任一路由：(i)经由软交换器(SS)12提供IP电话业务(IP网络路由)，或者(ii)经由本地交换机(LE)11提供PSTN的普通电话业务(PSTN网络路由)。
例如，在AGW 2的上位网络(PSTN网络3或IP网络4)中的一个网络出现故障时或者拥挤时，能够切换到另一个网络，而且能够自动进行该切换。即所谓自动重新路由功能。该功能可以以从图1中的SS 12向AGW 2通知发生了故障等、或者从LE 11向AGW 2通知发生了故障等为触发而执行。这样，可以实现通信可靠性极高的通信网络1。
(B)可以在AGW 2中细致地设定通信运营商(carrier)提供的语音通话业务的类型。例如，可以自由选择仅为PSTN网络路由的业务、仅为IP网络路由的业务、或者可以从一个路由任意切换到另一个路由的业务等。并且，可以在1台AGW中实现该选择，所以不会增加应用成本。
(C)通过在AGW 2中识别固定电话的号码体系(例如03、06)和IP电话的号码体系(例如050)，可以在呼叫对象的电话号码是固定电话的号码时，从AGW 2直接向PSTN网络3连接该呼叫，另一方面，在该电话号码是IP网络的IP地址时，将该呼叫传输到软交换器(SS)12。
另外，以往在将上述呼叫传输到前者的PSTN网络3时，通过迂回到网络网关(Network Gateway：NGW)13而将该呼叫从IP网络4传输到PSTN网络3。与此相比，在本发明中，可以不进行这种绕道，而直接与PSTN网络3连接，实现最短路由。
这样NGW 13的负荷变轻，因而实现了通信网络1整体的稳定性。
(D)尤其对进行重要通信的用户比较有益。在目前的IP电话中，有时伴随有语音的延迟或不稳定或丢失，不能保证像普通固定电话那样高的通话质量。
因此，在指示为重要通信的情况下，或者在发出紧急呼叫(110、119)等重要通信的情况下，可以在AGW 2中识别该呼叫的发生，并将该呼叫传输到通信质量更高而且稳定的PSTN网络3侧路由。并且，还能提高其呼叫成功率。
附图说明
图1是示出了在导入本发明的接入网关(AGW)时实现的通信网络整体的结构示例的图。
图2是示出了本发明的接入网关(AGW)2的概况的图。
图3是示出了本发明的一个实施例的接入网关(AGW)2的图。
图4是示出了在接入网关(AGW)2内的协议转换的图。
图5是示出了在接入网关(AGW)2内的IP地址(号码-地址)转换的一个例子的图。
图6是示出了在与接入网关(AGW)2连接时使用的物理层接口的一个例子的图。
图7是说明本发明的接入网关(AGW)2的应用方法的一个例子的图。
标号说明
1通信网络；2接入网关(AGW)；3PSTN网络；4IP网络；5接入网络；7综合接入装置(IAD)；11本地交换机(LE)；12软交换器(SS)；13网络网关(NGW)；21IAD接口(IAD/INF)；22控制信号转换功能部；23语音信号转换功能部；24IP/PSTN分配功能部：31IAD接口模块；32MEGACO堆栈模块；33MGC寄存器模块；34信令转换模块；35资源管理器模块；36RTP/RTCP模块；37DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)模块；38设置管理器模块；41TDM交换器(TDSW)；42处理器(MPU)；51协议转换表；52地址(号码)转换表。
具体实施方式
图2是示出了本发明的接入网关(AGW)2的概况的图。另外，在该图中还一并示出了与AGW 2连接且相邻的综合接入装置(IAD 7)、PSTN网络(3)侧的本地交换机(LE)11、和IP网络(4)侧的软交换器(SS)12。
该图的AGW 2首先具有接收来自IAD 7的IP分组的IAD接口(IAD/INF)21。输入到该IAD接口21的IP分组包括控制分组和语音分组。
经过了IAD接口21的控制分组被输入到控制信号转换功能部22，并在该控制信号转换功能部22处进行控制信息的转换处理。另一方面，经过了IAD接口21的语音分组被输入到语音信号转换功能部23，并在该语音信号转换功能部23处进行语音信息的转换处理。
转换处理后的上述控制信号和语音信号被输入到IP/PSTN分配功能部24，在此分别将应传输到软交换器(SS)12的IP分组分配到该SS 12侧、将应传输到本地交换机(LE)11的TDM(Time Division Multiplex：时分复用)信号分配到LE 11侧。
其中，所述控制信号转换功能部22进行以下转换：规定IAD 7和IAD接口21之间的传输控制的第1协议、与规定IP/PSTN分配功能部24和软交换器(SS)12之间的传输控制的第2协议之间的协议转换；规定IP/PSTN分配功能部24和本地交换机(LE)11之间的传输控制的第3协议、与上述第1协议之间的协议转换。
另外，所述控制信号转换功能部22还进行以下转换：在IAD 7和IAD接口21之间传输的第1IP分组的IP地址、与在IP/PSTN接口24和软交换器(SS)12之间传输的第2IP分组的IP地址之间的地址转换；在IP/PSTN接口24和本地交换机(LE)11之间传输的TDM信号的电话号码、与所述第1IP分组的IP地址之间的号码-地址转换。
另外，上述动作是针对从下位的IAD 7侧到上位网络(3、4)侧的上行控制的情况，针对与其相反的、从上位网络(3、4)侧到下位的IAD7侧的下行控制，进行与上述动作相反的控制。
图3是示出了本发明的一个实施例的接入网关(AGW)2的图。该图的结构是按照实际的装置结构，具体地示出了图2所示的AGW 2的结构的概况。
从该图中的综合接入装置(IAD)7侧观察，在AGW 2的一端设有IAD接口模块31。IAD接口模块31相当于图2中的IAD接口(IAD/INF)。来自IAD 7的IP分组通过基于例如协议H.248的VoIP链路，被输入到该模块31，并在该模块31中被分离成为控制分组和语音分组。
上述分离后的控制分组首先被输入到MEGACO堆栈模块32。由该模块32和后述的模块33、34构成图2的控制信号转换功能部22。另外，上述模块33及34与模块35一起接收来自模块38的指令。该MEGACO(Media Gateway Control：媒体网关控制)堆栈模块32进行提供IP电话业务所需的协议控制。
后面的MGC(Media Gateway Control)寄存器模块33登记IAD属下的订户的信息，同时监视该各个订户的通话状态。
上述MEGACO堆栈模块32与上述的MGC寄存器模块33和信令转换模块34协作动作。该信令转换模块34进行前述第1协议(AGW-IAD)与前述第2协议(SS-AGW)之间的协议转换、以及该第1协议与前述第3协议(LE-AGW)之间的协议转换(参照后述的图4)。
该信令转换模块34还进行前述的地址转换。即，进行AGW-IAD间的分组的IP地址与SS-AGW间的分组的IP地址之间的地址转换，以及AGW-IAD间的分组的IP地址与LE-AGW间的电话号码之间的号码-地址转换(参照后述的图5)。
另一方面，来自IAD接口模块31的上述语音分组首先被输入到RTP/RTCP模块36。由该模块36和后面叙述的模块35及37构成图2的语音信号转换功能部23。
RTP(Real-time Transport Protocol：实时传输协议)/RTCP(Real-timeControl Protocol：实时控制协议)模块36进行用于将语音分组转换成RTP分组的处理。
经过了该RTP/RTCP模块36的语音分组被输入到DSP模块37。该DSP模块37将经过了模块36的语音分组数字地转换为面向PSTN网络的TDM信号，而且，对经过了该模块36的语音分组数字地处理为面向IP网络的信号，然后发送给模块39→40→42。
在这种情况下，DSP模块37由资源管理器模块35进行管理。即，该模块35监视在AGW内建立的通话业务，同时管理DSP的资源使得不产生拥塞。
另一方面，设置管理器模块38针对IAD 7属下的订户指挥设置等的各种通话控制，并构成图2中的IP/PSTN分配功能部24的主要部分。另外，属于该分配功能部24的是TDM交换器(TDSW)41和处理器(MPU)42。根据这种模块38的功能，将实现IAD属下的订户IP电话业务的功能收容在AGW 2中。另外，这种功能以往直接收容在SS 12中。
上述的TDM交换器41按照例如V5.2等现有的协议，在与LE 11之间对TDM信号进行传输控制。另一方面，上述的处理器(MPU)42按照例如H.248等现有的协议，在与SS 11之间对IP分组进行传输控制。
另外，上述模块31～38通常分散形成在多个卡上。因此，实际上是在这些卡之间进行信号和信息的传递。ICM(Inter-Card Message：卡内消息)信号模块39和ICM模块40进行这种卡之间的传递。
如上所述，在图3中，图2所示的控制信号转换功能部22构成为至少包括：进行协议控制的MEGACO堆栈模块32；监视IAD属下的订户的通话状态的MGC寄存器模块33；以及进行协议转换和IP地址转换以及号码-地址转换的信令转换模块34。
另一方面，图2所示的语音信号转换功能部23构成为包括：将语音分组作为输入的RTP/RTCP模块36；以及将经过了模块36的语音分组数字地处理为面向LE 11侧和面向SS 12侧的信号的DSP模块37。
并且，IP/PSTN分配功能部24(图2)包括：设置管理器模块38，其针对IAD 7属下的全部订户指挥各个通话控制；TDM交换器41，其在设置管理器模块38的指挥下，按照预定的协议，与LE 11之间进行来自DSP 37的TDM信号的传输；处理器(MPU)42，其按照预定的协议与SS 12之间进行来自DSP 37的IP分组的传输。
上述处理器42在从上位的SS 12接收到发生故障等通知时，通过设置管理器模块38将当前的通话路径切换为TDM交换器41侧的通话路径。
上述TDM交换器41在从上位的LE 11侧接收到发生故障等通知时，通过设置管理器模块38将当前的通话路径切换为处理器42侧的通话路径。
在形成至PSTN的路由时，首先，通过MEGACO堆栈模块32建立IAD 7与MGC寄存器模块33之间的链路，在该模块32与TDM交换器41之间进行控制信号的协议转换、例如H2.48-ICM-V5.2，建立LE 11-IAD 7之间的信令。
另一方面，关于语音信号，通过IAD接口模块31-RTP/RTCP模块36-TDM交换器41，将语音分组转换为TDM信号，并建立与LE 11之间的通话路径。
另一方面，在形成至IP网络的路由时，首先，通过MEGACO堆栈模块32建立IAD 7与MGC寄存器模块33之间的链路，通过设置管理器模块38→处理器(MPU)42的路由，对SS 12进行订户的登记，建立SS12与IAD 7之间的信令。
另一方面，关于语音分组，经由处理器42传输到SS 12，建立IAD 7与SS 12之间的通话路径。
图4是示出了接入网关(AGW)2内的协议转换的图。该图中的参考标号51表示协议转换表。可以在信令转换模块34(图2)内形成该转换表51。根据该图的示例，某个IAD 7使用协议H.248，其它IAD 7使用SIP，但是，表51也可以应对其它的MGCP或H.323等。
并且，对于LE 11，除前述的V5.2之外，也可以应对V5.1或内部规范(Propriety Protocol)。
另一方面，对于SS 12，除前述的H.248之外，也可以应对MGCP、SIP、H.323等。
图5是示出了在接入网关(AGW)2内的IP地址(号码-地址)转换的一个例子的图。该图中的标号52表示地址(号码)转换表。可以在信令转换模块34(图2)内形成该转换表52，通过与监视输入地址和输入电话号码的、前述的设置管理器模块38(图2)协作来实现。如图所示，LE 11的号码与IP地址之间例如以层3(L3)的地址为中介来建立一对一的对应关系。
图6是示出了在采用本发明的接入网关(AGW)2时所使用的物理层接口的一个例子的图。如该图所示，AGW 2与SS 12之间的物理层接口可以使用和与IAD 7之间的物理层接口相同的IP/Ethernet(注册商标)。另一方面，可以使用E1或STM-1作为LE 11与AGW 2之间的物理层接口。
以上说明了即使在IP通信时也能根据需要来确保PSTN的通信质量的AGW 2，如果扩大应用范围，则可以通过该AGW 2实现各种业务的应用。
图7是用于说明本发明的接入网关(AGW)2的应用方法的一例的图。通过使用该AGW 2，通信运营商可以向IAD订户提供各种业务，即业务类型0～业务类型3。
业务类型0以VoIP通信为主体(○)，根据需要也能进行PSTN主叫(△)，
业务类型1只能进行VoIP通信，
业务类型2以PSTN通信为主体(○)，根据需要也能进行VoIP主叫(△)，
业务类型3只能进行PSTN通信。
可以对设置管理器模块38(图3)设定以上业务类型。
能够实现上述应用的本发明的AGW的发明，也可以掌握为AGW的应用方法的发明。该方法的步骤包括：
1)将实现配置在订户侧的IAD 7属下的订户IP电话业务的功能收容在AGW 2中，
2)使得作为所述订户IP电话业务，能够择一地形成经由LE 11的与PSTN网络3的通话路径、和经由SS 12的与IP网络4的通话路径，
3)为了形成上述两个通话路径，进行IAD 7与AGW 2间的协议、和AGW 2与LE 11或SS 12间的协议之间的协议转换，
4)为了形成上述两个通话路径，进行在IAD 7与AGW 2之间传输的IP分组的地址、和在AGW 2与LE 11或SS 12之间传输的通话信号的电话号码或IP地址之间的号码-地址转换。
并且，还包括以下步骤：
5)在AGW 2中监视在SS 12侧是否发生故障等，
6)当在AGW 2中判定为发生所述故障等时，将与所述IP网络4之间形成的通话路径切换到与所述LE 11侧的通话路径。

Claims (11)

1.一种接入网关，其特征在于，所述接入网关具有：
IAD接口，其从综合接入装置(IAD)接收由控制分组和语音分组构成的IP分组；
控制信号转换功能部，其将来自所述IAD接口的所述控制分组作为输入，进行控制信息的转换；
语音信号转换功能部，其将来自所述IAD接口的所述语音分组作为输入，进行语音信息的转换；和
分配功能部，其将所述转换后的控制信息和所述转换后的语音信息作为输入，将所述IP分组分配给IP网络侧的软交换器(SS)和PSTN侧的本地交换机(LE)中的任一方。
2.根据权利要求1所述的接入网关，其特征在于，所述控制信号转换功能部进行以下转换：
规定所述IP分组的传输控制的第1协议、与规定从所述分配功能部向所述软交换器(SS)的传输控制的第2协议之间的协议转换；
所述第1协议、与规定从所述分配功能部向所述本地交换机(LE)的传输控制的第3协议之间的协议转换；
在所述综合接入装置(LAD)侧传输的所述IP分组的IP地址、与在所述软交换器(SS)侧传输的所述IP分组的IP地址之间的地址转换；和
在所述综合接入装置(IAD)侧传输的所述IP分组的IP地址、与在所述本地交换机(LE)侧传输的TDM信号的电话号码之间的号码一地址转换。
3.根据权利要求2所述的接入网关，其特征在于，所述第1协议包括H.248、MGCP、SIP、H.323中的任一个协议，所述第2协议包括H.248、MGCP、SIP、H.323中的任一个协议，
所述第3协议包括V5.1、V5.2、内部规范协议中的任一个协议。
4.根据权利要求2所述的接入网关，其特征在于，所述控制信号转换功能部具有：
IAD接口模块，其与所述综合接入装置(IAD)连接；
MEGACO堆栈模块，其与该LAD接口模块连接，并进行IP电话业务用的协议控制；
MGC(媒体网关控制器)寄存器模块，其与该MEGACO堆栈模块连接，并登记所述综合接入装置(IAD)属下的订户信息，而且监视该订户的通话状态；和
信令转换模块，其与所述MEGACO堆栈模块连接，并进行所述协议转换和所述地址转换。
5.根据权利要求2所述的接入网关，其特征在于，所述语音信号转换功能部具有：
IAD接口模块，其与所述综合接入装置(IAD)连接；
RTP/RTCP模块，其与该IAD接口模块连接，并将所述IP分组转换成RTP分组；
DSP模块，其将来自该RTP/RTCP模块的输出分组作为输入，将其数字地处理成为面向所述本地交换机(LE)的TDM信号，此外，将所述输出分组作为输入，将其数字地处理成为面向所述软交换器(SS)的IP分组信号；和
资源管理器模块，其管理该DSP模块的资源。
6.根据权利要求5所述的接入网关，其特征在于，所述接入网关具有：
处理器，其按照所述第2协议，将来自所述DSP模块的输出数字信号传输到所述软交换器(SS)；和
TDM交换器，其按照所述第3协议，将来自所述DSP模块的输出数字信号传输到所述本地交换机(LE)。
7.根据权利要求6所述的接入网关，其特征在于，所述分配功能部由所述处理器和TDM交换器及设置管理器模块构成，所述设置管理器模块对所述综合接入装置(IAD)属下的订户管理其通话控制，并控制来自所述处理器和TDM交换器的所述IP分组及TDM信号的发布。
8.根据权利要求7所述的接入网关，其特征在于，所述处理器在从所述软交换器(SS)接收到发生故障等的通知时，通过所述设置管理器模块，将当前的通话路径切换到所述TDM交换器侧，
所述TDM交换器在从所述本地交换机(LE)接收到发生故障等的通知时，通过所述设置管理器模块，将当前的通话路径切换到所述处理器侧。
9.一种接入网关的应用方法，其特征在于，
将实现综合接入装置(IAD)属下的订户IP通话业务的功能收容在接入网关(AGW)中，
择一地切换经由所述软交换器(SS)的与IP网络的通话路径、和经由所述本地交换机(LE)的与PSTN网络的通话路径中的任一路径，所述与IP网络的通话路径是作为所述订户IP电话业务而提供的通话，
为了形成所述两个通话路径，进行在与所述综合接入装置(IAD)之间使用的协议、和在与所述软交换器(SS)之间使用的协议、或者在与所述本地交换机(LE)之间使用的协议之间的协议转换，
为了形成所述两个通话路径，进行在与所述综合接入装置(IAD)之间传输的IP分组的IP地址、和在与所述软交换器(SS)之间传输的IP分组的IP地址、或者在与所述本地交换机(LE)之间传输的TDM信号的电话号码之间的地址转换。
10.根据权利要求9所述的接入网关的应用方法，其特征在于，监视在所述软交换器(SS)侧是否发生故障等，
在判定发生所述故障等时，将在与所述软交换器(SS)之间形成的所述通话路径切换到所述本地交换机(LE)侧的通话路径。
11.根据权利要求11所述的接入网关的应用方法，其特征在于，所述应用方法选择性地提供以下业务：
第1通信业务，其以与所述IP网络的IP通信作为主体，还允许与所述PSTN网络的PSTN通信；
第2通信业务，其仅限于与所述IP网络的IP通信；
第3通信业务，其以与所述PSTN网络的PSTN通信作为主体，还允许与所述IP网络的IP通信；和
第4通信业务，其仅限于与所述PSTN网络的PSTN通信。
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