CN106131889A - 一种数据发送信道的确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种数据发送信道的确定方法及装置,应用于通信站点,方法包括:在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道;根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度;根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率;在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值;如果否,将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。应用本发明实施例可以提高信道选择的效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别涉及一种数据发送信道的确定方法及装置。
背景技术
现有的通信体系建立时,通信体系一般包括多种系统的多个通信站点,而且不同系统的通信站点之间缺乏有效的协作机制,通信站点就会随机选择一个信道作为通信站点的工作信道,就会使得出现多个通信站点选择同一个信道,导致信道选择冲突,多个通信站点共用一个信道会产生依赖该信道的信号之间的干扰的问题。
为了解决信号之间的干扰问题,现有技术通过基于能量检测的频谱感知方法是通信站点根据接收到的工作信道的信号的能量大小来判断工作信道是否繁忙,如果判断结果为该信道繁忙,则随机选择除已选择的信道之外的信道进行判断,直至找到一个空闲的信道为止。
基于能量检测的频谱感知方法虽然可以选择其他信道代替繁忙的信道,但是在通信体系建立时,大量通信站点都会检测到当前数据发送信道处于信道繁忙状态,即发生了信道选择冲突。检测到信道繁忙的通信站点都会随机选择除已选择的信道之外的信道作为下一数据发送周期的当前数据发送信道。因此,在通信体系建立到稳定数据传输状态的时间内发生较多次数的信道选择冲突,导致信道选择的效率较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种数据发送信道的确定方法及装置,以提高信道选择的效率。
为达到上述目的,本发明实施例公开了一种数据发送信道的确定方法,应用于通信站点,所述方法包括:
在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道;
根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度;
根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率;
在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值;
如果否,将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
较佳的,所述其他信道,包括:
所述当前数据发送周期内,所述通信站点随机选择的、除所述当前数据发送信道之外的至少一个信道。
较佳的,所述根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,包括:
根据公式确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,其中,
η为信道的繁忙度;Nbusy_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;Nlisten_i为在当前数据发送周期内,信道i被监听的次数;
所述监听结果包含信道繁忙的次数和信道被监听的次数。
较佳的,所述根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率,包括:
根据公式确定所述当前数据发送信道的利用率,其中,
γ为所述当前数据发送信道的利用率;Ttrans为所述通信站点利用所述当前数据发送信道发送数据的时长;Ts为所述数据发送周期的时长。
较佳的,所述方法还包括:
在所述利用率不小于预设阈值的情况下,将所述当前数据发送信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
为实现上述目的,本发明实施例还提供了一种数据发送信道的确定装置,应用于通信站点,所述装置包括监听模块、第一确定模块、第二确定模块、判断模块和第三确定模块,其中,
所述监听模块,用于在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道;
所述第一确定模块,用于根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度;
所述第二确定模块,用于根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率;
所述判断模块,用于在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值;
所述第三确定模块,用于在所述判断模块判断结果为否的情况下,将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
较佳的,所述其他信道为,
所述当前数据发送周期内,所述通信站点随机选择的、除所述当前数据发送信道之外的至少一个信道。
较佳的,所述第一确定模块,具体用于:
根据公式确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,其中,
η为信道的繁忙度;Nbusy_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;Nlisten_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;
所述监听结果包含信道繁忙的次数和信道被监听的次数。
较佳的,所述第二确定模块,具体用于:
根据公式确定所述当前数据发送信道的利用率,其中,
γ为所述当前数据发送信道的利用率;Ttrans为所述通信站点利用所述当前数据发送信道发送数据的时长;Ts为所述数据发送周期的时长。
较佳的,所述装置还包括第四确定模块,用于在所述利用率不小于预设阈值的情况下,将所述当前数据发送信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
本发明实施例提供了一种数据发送信道的确定方法及装置,应用于通信站点,所述方法包括:在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道;根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度;根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率;在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值;如果否,将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
应用本发明实施例,提高了通信站点选择空闲信道的概率,从而降低了在应急通信体系建立时到稳定传输状态的时间内发生信道选择冲突的次数,进而提高了信道选择的效率。
当然,实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种数据发送信道的确定方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种数据发送信道的确定方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的一种数据发送信道的确定装置的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的另一种数据发送信道的确定装置的结构示意图;
图5为对现有技术和本发明实施例进行仿真得到的关于信道冲突次数的结果示意图;
图6为对现有技术和本发明实施例进行仿真得到的关于从系统建立到稳定传输过程的时长的结果示意图;
图7为轻负载场景下两种信道选择方式的平均信道冲突次数与时间关系的示意图;
图8为重负载场景下两种信道选择方式的平均信道冲突次数与时间关系的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术问题,本发明实施例提供了一种数据发送信道的确定方法及装置。下面先对一种数据发送信道的确定方法进行介绍。
需要说明的是,本发明实施例优选应用于通信站点。
图1为本发明实施例提供的一种数据发送信道的确定方法的流程示意图,包括:
S101:在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道。
通常情况下,数据发送信道也被称之为工作信道,除所述当前数据发送信道之外的其他信道也被称之为候选信道或补充信道,数据发送周期也被称之为信道选择周期。
通信站点在第一个数据发送周期内,随机确定一个信道为第一个数据发送周期的数据发送信道。
当前数据发送周期内,通信站点的当前数据发送信道为上一数据发送周期确定的数据发送信道,其他信道为随机选择的至少一个除当前数据发送信道之外的信道。
应急通信体系一般是指,在出现自然的或人为的突发性紧急情况时,包括重要节假日、重要会议等通信需求骤增时,综合利用各种通信资源,保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法,是一种具有暂时性的、为应对自然或人为紧急情况而提供的特殊通信体系。
假设,应急通信体系包含10个通信站点和12个信道,其中,10个通信站点分别标记为A通信站点、B通信站点、C通信站点、D通信站点、E通信站点、F通信站点、G通信站点、H通信站点、I通信站点和J通信站点;12个信道分别标记为1#信道、2#信道、3#信道、4#信道、5#信道、6#信道、7#信道、8#信道、9#信道、10#信道、11#信道和12#信道。
通常情况下,通信站点在半双工状态进行信道监听,其中,半双工状态为通信站点不能同时进行数据发送和信道监听。
通信站点在数据发送周期内采用基于能量检测的频谱感知方法监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道,其中基于能量检测的频谱感知方法监听信道为现有技术,本发明实施例在此不对其进行赘述。
下面以A通信站点为例对S101步骤进行详细说明。
假设,确定数据发送周期为10秒,当前数据发送周期内,A通信站点的当前数据发送信道为1#信道,其他信道为2#信道、3#信道、4#信道和5#信道。
在当前数据发送周期10秒内,当A通信站点处于半双工状态时,采用基于能量检测的频谱感知方法监听1#信道、2#信道、3#信道、4#信道和5#信道。
S102:根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度。
具体的,可以根据公式确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,其中,
η为信道的繁忙度;Nbusy_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;Nlisten_i为在当前数据发送周期内,信道i被监听的次数;
所述监听结果包含信道繁忙的次数和信道被监听的次数。
在实际应用中,假设A通信站点在当前数据发送周期内,监听了2#信道、3#信道、4#信道和5#信道各8次,其中2#信道7次繁忙、3#信道5次繁忙、4#信道4次繁忙和5#信道1次繁忙。
计算出2#信道的繁忙度=7/8=87.5%,同理,3#信道、4#信道和5#信道的繁忙度,结果分别为:62.5%、50%、12.5%。
S103:根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率。
具体的,可以根据公式确定所述当前数据发送信道的利用率,其中,
γ为所述当前数据发送信道的利用率;Ttrans为所述通信站点利用所述当前数据发送信道发送数据的时长;Ts为所述数据发送周期的时长。
在实际应用中,假设A通信站点利用1#信道在当前数据发送周期内进行了时长为7.5秒的数据发送。
计算出1#信道的利用率=7.5秒/10秒=75%。
S104:在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值,如果否,执行S105。
假设预设阈值为80%。A通信站点在当前数据发送周期结束时,判断S103步骤的结果75%小于预设阈值80%,即判断结果为否,执行S105步骤。
S105:将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
具体的,在实际应用中,根据S102步骤中的繁忙度计算结果,确定针对A通信站点的繁忙度表,繁忙度表中包括,2#信道、3#信道、4#信道和5#信道的繁忙度分别为87.5%、62.5%、50%和12.5%。
A通信站点根据各其他信道的繁忙度对各其他信道进行排序,生成其他信道的优先级列表,确定各其他信道的优先级,其中,其他信道的优先级与该信道的繁忙度成反比,即繁忙度越高的其他信道的优先级越低,繁忙度越低的其他信道的优先级越高,优先级由“0”到“4”设置。因此,根据5#信道的优先级为0、4#信道的优先级为1、3#信道的优先级为2、2#信道的优先级为3。
将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道,即,将当前优先级最高的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。A通信站点根据5#信道的优先级为0,确定5#信道的优先级最高,将5#信道的优先级确定为下一个数据发送周期内的数据发送信道。
根据上述通信场景,在通信系统建立时,将12个信道分配给10个通信站点,以使这10个通信站点分别占据这12个信道中相互不同的10个信道。
下面就应用现有技术和本发明实施例,产生的信道冲突的通信站点选择到空闲通信站点的概率进行计算。
假设某状态有12个信道,10个通信站点,其中有n个通信站点冲突,其中,当n取1~10的整数。根据概率论,可以得出以下公式:
应用现有技术时,冲突通信站点采用随机选择可以选到空闲信道的概率为:
应用本发明实施例时,冲突通信站点采用本专利的选择方式可以选到空闲信道的概率为:
显然,当n取1~10的整数时,P2>P1。
例如,当n为5时,P1为0.58,P2为0.95,即P2>P1。
另外,根据上述通信场景,按照Cluster模型做100次随机撒点,以对现有技术和本发明实施例在轻负载和重负载情况下的工作过程进行仿真,其中,将所有通信站点选择的信道没有冲突情况产生的状态视为稳定传输状态,视第一次到达此稳定传输状态的时间为信道选择时延。仿真得到在通信系统建立时,到通信系统进行稳定的数据传输的时间内,信道选择冲突的次数。
仿真从10个通信站点各自随机占用一个信道开始,直到10个通信站点选择了10个不同的信道结束。
其中,仿真参数如表1所示:
表1
在仿真中将每次出现多于一个站点选择同一信道的情况记为一次信道选择冲突,统计仿真中出现信道选择冲突的总次数。
图5为对现有技术和本发明实施例进行仿真得到的关于信道冲突次数的结果示意图。其中,多信道监听为本发明实施例的关于信道冲突次数的结果,随机选择为现有技术的关于信道冲突次数的结果。由图5可见,在轻、重负载的场景下,应用本发明实施例的信道选择冲突的平均次数,分别只有应用现有技术方式的0.1258/0.214=58.6%和0.115/0.436=26.4%。大幅度地避免了信道选择冲突的产生。
图6为对现有技术和本发明实施例进行仿真得到的关于从系统建立到稳定传输过程的时长的结果示意图。其中,多信道监听为本发明实施例的传输过程的时长,随机选择为现有技术的传输过程的时长。由图6可见,应用本发明实施例,在轻、重负载的情况下,分别平均只需7.501和6.081个信道选择周期即可完成信道选择,稳定地进行数据传输。相比于现有技术在信道选择时延上分别有了(10.5-7.501)/7.501=28.6%和(19.9-6.081)/19.9=69.4%的减少。
图7为利用现有技术和本发明实施例进行轻负载条件下的信道选择的仿真结果示意图,图8为利用现有技术和本发明实施例进行重负载条件下的信道选择的仿真结果示意图。其中,多信道监听为本发明实施例的信道选择,随机选择为现有技术的信道选择。由图7和图8可见,应用本发明实施例产生的信道冲突平均次数小于应用现有技术产生的信道冲突平均次数,并且,在相同条件下,通信站点应用本发明实施例,可以先于应用现有技术更快的到达稳定传输状态,减少了信道选择时延。
根据仿真结果我们可以看出,在轻负载和重负载场景下,应用本发明实施例可以较应用现有技术有较为明显的信道选择冲突次数的减少,提高了信道选择效率。尤其在在重负载场景下,应用本发明实施例可以较应用现有技术的信道选择效率的提升更加明显。
应用本发明图1所示实施例,提高了通信站点选择空闲信道的概率,从而降低了在应急通信体系建立时到稳定传输状态的时间内发生信道选择冲突的次数,进而提高了信道选择的效率。
图2为本发明实施例提供的另一种数据发送信道的确定方法的流程示意图。本发明图2所示实施例在图1所示实施例的基础上,增加S106:将所述当前数据发送信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
具体的,在实际应用中,假设预设阈值为70%。A通信站点在当前数据发送周期结束时,判断S103步骤的结果75%不小于预设阈值70%,即判断结果为是,将所述当前数据发送信道确1#信道确定为下一个数据发送周期的数据发送信道。
应用本发明图2所示实施例,在当前数据发送信道的利用率较高的情况,确定当前数据发送信道为下一数据发送周期的数据发送信道,使各个系统的通信站点都可以在一个较高利用率的信道进行数据的发送,较高的信道利用率意味着,当前通信站点在当前数据发送信道的工作状况良好,而且,通信系统中的通信站点不必频繁的更换当前数据发送信道,保证了系统的高可靠性。
与上述方法实施例相对应,图3为本发明实施例提供的一种数据发送信道的确定装置,应用于通信站点,包括监听模块201、第一确定模块202、第二确定模块203、判断模块204和第三确定模块205,其中,
监听模块201,用于在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道。
所述其他信道为所述当前数据发送周期内,所述通信站点随机选择的、除所述当前发送传输信道之外的至少一个信道。
第一确定模块202,用于根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度。
在实际应用中,第一确定模块202,具体用于:
根据公式确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,其中,
η为信道的繁忙度;Nbusy_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;Nlisten_i为在当前数据发送周期内,信道i被监听的次数;
所述监听结果包含信道繁忙的次数和信道被监听的次数。
第二确定模块203,用于根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率。
在实际应用中,第二确定模块203,具体用于:
根据公式确定所述当前数据发送信道的利用率,其中,
γ为所述当前数据发送信道的利用率;Ttrans为所述通信站点利用所述当前数据发送信道发送数据的时长;Ts为所述数据发送周期的时长。
判断模块204,用于在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值。
第三确定模块205,用于在所述判断模块204判断结果为否的情况下,将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
应用本发明图3所示实施例,提高了通信站点选择空闲信道的概率,从而降低了在应急通信体系建立时到稳定传输状态的时间内发生信道选择冲突的次数,进而提高了信道选择的效率。
图4为本发明实施例提供的另一种数据发送信道的确定装置的结构示意图。本发明图4所示实施例在图3所示实施例的基础上增加第四确定模块206,用于在判断模块204判断结果为是的情况下,将所述当前数据发送信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
应用本发明图4所示实施例,在当前数据发送信道的利用率较高的情况,确定当前数据发送信道为下一数据发送周期的数据发送信道,使各个系统的通信站点都可以在一个较高利用率的信道进行数据的发送,较高的信道利用率意味着,当前通信站点在当前数据发送信道的工况良好,而且,通信系统中的通信站点不必频繁的更换当前数据发送信道,保证了系统的高可靠性。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中,这里所称得的存储介质,如:ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种数据发送信道的确定方法,应用于通信站点,其特征在于,所述方法包括:
在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道;
根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度;
根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率;
在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值;
如果否,将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述其他信道,包括:
所述当前数据发送周期内,所述通信站点随机选择的、除所述当前数据发送信道之外的至少一个信道。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,包括:
根据公式确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,其中,
η为信道的繁忙度;Nbusy_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;Nlisten_i为在当前数据发送周期内,信道i被监听的次数;
所述监听结果中包含信道繁忙的次数和信道被监听的次数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率,包括:
根据公式确定所述当前数据发送信道的利用率,其中,
γ为所述当前数据发送信道的利用率;Ttrans为所述通信站点利用所述当前数据发送信道发送数据的时长;Ts为数据发送周期的时长。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述利用率不小于预设阈值的情况下,将所述当前数据发送信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
6.一种数据发送信道的确定装置,应用于通信站点,其特征在于,所述装置包括:监听模块、第一确定模块、第二确定模块、判断模块和第三确定模块,其中,
所述监听模块,用于在当前数据发送周期内,监听当前数据发送信道以及除所述当前数据发送信道之外的其他信道;
所述第一确定模块,用于根据监听所述其他信道的监听结果,确定所述其他信道中每一信道的繁忙度;
所述第二确定模块,用于根据监听所述当前数据发送信道的监听结果,确定所述当前数据发送信道的利用率;
所述判断模块,用于在所述当前数据发送周期结束时,判断所述利用率是否不小于预设阈值;
所述第三确定模块,用于在所述判断模块判断结果为否的情况下,将当前繁忙度最低的信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述其他信道,包括:
所述当前数据发送周期内,所述通信站点随机选择的、除所述当前数据发送信道之外的至少一个信道。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一确定模块,具体用于:
根据公式确定所述其他信道中每一信道的繁忙度,其中,
η为信道的繁忙度;Nbusy_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;Nlisten_i为在当前数据发送周期内,信道i繁忙的次数;所述监听结果包含信道繁忙的次数和信道被监听的次数。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第二确定模块,具体用于:
根据公式确定所述当前数据发送信道的利用率,其中,
γ为所述当前数据发送信道的利用率;Ttrans为所述通信站点利用所述当前数据发送信道发送数据的时长;Ts为所述数据发送周期的时长。
10.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:第四确定模块,用于在所述判断模块判断结果为是的情况下,将所述当前数据发送信道确定为下一数据发送周期的数据发送信道。
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