CN1271242A - 支持多个寻呼信道环境下的集中器 - Google Patents
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Abstract
检测一种寻呼信号,这里寻呼信号预定给一个具有寻呼信道频率的移动电话,该频率不同于与集中器相关联的寻呼信道频率。通过将这样的BS-MT寻呼消息包括在基站到集中器(BS-C)寻呼消息中,基站发射一个基站到移动电话(BS-MT)的寻呼消息。BS-MT寻呼消息包括一个消息部分和一个移动电话标识符部分,其中移动电话标识符部分指示BS-MT寻呼消息所给的移动电话,用于指示BS-C预定给的集中器。BS-C寻呼消息经过与预定集中器相关联的频率f1的寻呼信道发射。
Description
本发明一般涉及无线通讯系统,尤其涉及寻呼在无线通讯系统中的移动电话。
无线通讯系统的容量被各种因素限制,其中包括基站总的发射功率。图1描述了一个无线通讯系统10,该系统包括与多个移动电话(MT)14-j通讯的至少一个基站(BS)12,这里j=1,…,n。BS 12经过一个或多个下行链路信道发射信号16-j到MT 14-j。每个信号16-j具有一个相关联的发射功率电平Pj,其中功率电平Pj的值取决于各种因素,包括距离和由建筑物引起的干扰。BS 12的发射功率PBS等于Pj的和,即PBS=
。然而,PBS不能超过与BS 12相关联的最大发射功率电平Pmax,即PBS≤Pmax。这样,能够与BS 12同时通讯的移动电话14-j的数量(即容量)受Pmax限制。
见图2,假定与BS 12通讯的一些移动电话在建筑物27中。BS 12发射信号20-k到MT 14-k,其中每个信号20-k具有一个相关联的发射功率电平Pk,这里k=n+1,…,m。在这种情况下,BS 12的发射功率PBS等于Pj与Pk的和,即PBS=
。然而,因为移动电话14-k是室内的,所以在MT 14-k和BS 12之间的干扰电平(由于建筑物27的存在)比MT 14-j和BS 12之间的大。这样,移动电话14-k以一个可接收信号电平接收信号20-k所需的功率电平Pk将很可能比移动电话12-j以一个可接收信号电平接收信号16-j所需的功率电平Pj高一些,即Pk很可能大于Pj。因为MT 14-k使用了更多的BS 12的发射功率资源,所以能够与BS 12同时通讯的移动电话的数量减少。
一种增加图2中描述情况的容量的方法是使用这里称为集中器的装置。图2a说明一个加入了集中器25的无线通讯系统,集中器(concentrator)25是一种具有基站功能的装置。特别地,集中器25被配置使用频率f2与建筑物27中的移动电话如MT 14-k通讯,并且使用频率f1与基站12通讯。从BS 12到MT 14-k或者反过来从MT 14-k到BS 12的任何传输经过集中器25。例如,BS 12经过频率f1的一个通讯信道发射一个具有预定给MT 14-k消息的信号给集中器25。一旦接收到信号,集中器25解调该消息,并且重新调制该消息经过频率f2的一个通讯信道重新传输到MT 14-k,其中从BS 12发射到集中器25的信号被以功率电平Pc发射。有益的是,从集中器25发射到BS 12的频率f1信号相关联的发射功率Pc比从MT 14-k直接发射到BS 12的频率f1信号相关联的发射功率Pk要小一些(因为信号在到达集中器之前不会受到建筑物27的干扰)。这样,BS 12的总的发射功率PBS等于Pj的和加上mPc,这里m-n-1相应于经过集中器25与BS 12通讯的建筑物27内移动电话的数量,即PBS=
当BS 12想要寻呼一个移动电话时,BS 12使用与该移动电话相关联的频率f1的寻呼信道发射一个寻呼信号。每个移动电话仅仅与来自频率f1的一组寻呼信道的一个寻呼信道相关联。这样,不同的移动电话可以与频率f1的不同的寻呼信道相关联。集中器25为了检测预定给建筑物27内MT 14-k的不同频率f1的寻呼信道上的寻呼信号(并且接着在频率f2的寻呼信道上重新发射),集中器25需要能够至少监控与移动电话14-k相关联的所有寻呼信道。然而,集中器一般仅仅能够监控频率f1的单个寻呼信道。这样,除非与寻呼信号预定给的移动电话相关联的寻呼信道和集中器25监控的(或相关联的)寻呼信道相同,寻呼信号将不被集中器25检测(并且将不被重新发射到预定的移动电话)。因此,集中器需要检测与集中器相关联频率f1的寻呼信道不同的、预定给具有一个频率f1的相关联寻呼信道的移动电话的寻呼信号。
本发明提供一种方法和设备,用于检测与集中器相关联的频率f1的寻呼信道不同的、预定给具有一个相关联频率f1的寻呼信道的移动电话的寻呼信号。本发明使用与集中器相关联的频率f1的寻呼信道,发送寻呼信号到与频率f1的集中器寻呼信道不同的、具有一个频率f1的相关联寻呼信道的移动电话。在一个实施例中,基站通过将这样的BS-MT寻呼消息包括在基站到集中器(BS-C)寻呼消息中来发射一个基站到移动电话(BS-MT)的寻呼消息。BS-MT寻呼消息包括一个消息部分和一个移动电话标识符部分,其中移动电话标识符部分指示BS-MT寻呼消息预定给的移动电话。BS-C寻呼消息包括MT寻呼消息和用于指示BS-C预定给集中器的集中器标识符部分。BS-C寻呼消息经过与预定集中器相关联的频率f1的寻呼信道发射(即经过该集中器,移动电话连接到基站)。预定集中器通过监控频率f1上它的相关联寻呼信道来检测BS-C寻呼消息,该BS-C寻呼消息具有表示集中器的集中器标识符部分。一旦检测到它的BS-C寻呼消息,集中器从BS-C消息分析BS-MT寻呼消息,并且使用被移动电话监控的频率f2的寻呼信道发射BS-MT寻呼消息到预定的移动电话。
在一个实施例中,基站使用一个位置登记器(registry)来确定频率f1上的寻呼信道,经过该频率信道发送一个BS-MT寻呼消息到移动电话,其中位置登记器包括表示移动电话是否经过集中器连接到基站的信息,如果是可应用的,则是集中器标识符和与该集中器相关联的寻呼信道的指示。如果预定移动电话经过一个集中器连接到基站,则基站在该寻呼信道上发送一个具有BS-MT寻呼消息的BS-C寻呼消息之前,使用位置登记器来确定与该集中器相关联的频率f1的寻呼信道。
根据下面的描述、附加权利要求书和附图将能够很好地理解本发明的特性、方面和优点,其中
图1描述了一个无线通讯系统,该系统包括与多个移动电话通讯的至少一个基站;
图2描述一个图1的无线通讯系统,这里一些移动电话是室内的;
图2a描述一个图2的无线通讯系统,其中加入了一个集中器;
图3描述一个本发明使用的无线通讯系统;
图4描述一个说明本发明登记过程的流程图;
图5描述一个说明本发明寻呼过程的流程图;
图6描述一个用于BS-MT寻呼消息数据结构的实施例;以及
图7描述一个用于集中器消息的数据结构的实施例。
图3描述一个本发明使用的无线通讯系统30。无线通讯系统30至少包括一个基站32,多个室外移动电话34-j,多个室内移动电话34-k和至少一个集中器38,其中集中器38是一个具有基站功能的装置,j=1,…,n而k=n+1,…,m。MT 34-j和34-k使用频率f1与BS 32通讯,并且使用频率f2与集中器38通讯。集中器38使用频率f1与基站32通讯。为了说明的目的,所示集中器38安装在建筑物40的顶端,并且被配置使用频率f2与建筑物40中的移动电话如MT 34-k通讯,使用频率f1与基站32通讯。在一个实施例中,频率f1与频率f2相同。在另一个实施例中,频率f1与频率f2不相同。在第三个实施例中,频率f1是任何无线工作频率,如与蜂窝式PCS或ISM相关联的频率,而频率f2不是无线工作频率。注意频率f2和f1包括上行链路和下行链路频率。
为了使用基站32的服务,移动电话34-j和34-k需要首先登记在基站32上。图4描述了说明本发明登记过程的流程图400。在步骤405,当一个移动电话加电时,它首先搜索用于从集中器38发射的信号的频率f2。在步骤410,如果移动电话例如MT 34-k检测到一个频率f2信号,则移动电话使用一个频率f2的通讯信道发射一个集中器登记信号(CRS)到集中器38,其中集中器登记信号包括第一组移动电话信息,如移动电话标识号码(MIN),它是唯一的移动电话标识符。在步骤415和420,集中器38使用第一组移动电话信息将移动电话登记在一个集中器登记器上,使用频率f2的寻呼信道发射一个校验信号到移动电话,使用频率f1的接入信道将集中器到基站(C-BS)登记信号发射到BS 32,这里校验信号指示给移动电话它已经登记在集中器,C-BS登记信号包括至少第一组移动电话信息和集中器信息,如集中器标识号码或一些其他集中器标识符部分。注意本发明不应该限制于频率f1和f2上的寻呼和接入信道。其他通讯信道也可以使用。
在步骤425,一旦接收到校验信号,移动电话将知道它已经登记在集中器38上,因此将知道使用频率f2在集中器38和BS 12(经过集中器38)上接收和发射信号。在步骤430,一旦接收到来自集中器38的C-BS登记信号,基站32使用C-BS登记信号中的移动电话和集中器信息将移动电话(与包含在C-BS登记信号中的移动电话信息相关联)登记在一个位置登记器中,如将移动电话与集中器联系起来的住地或访问者位置登记器或一些其他位置登记器。注意在这种情况下位置登记器应该指示出移动电话和集中器38之间的联系。
在步骤435,集中器38周期性地检查以确定是否该移动电话仍然在集中器38的范围内。在步骤440,如果该移动电话不再在集中器的范围内,则该移动电话被从集中器登记器中除去,并且经过频率f1的接入信道一个信号发射到BS 32,一个更新的C-BS登记信号指示BS 32在它的位置登记器中未登记该移动电话。
在步骤445,如果移动电话不能检测到频率f2的信号,则移动电话搜索用于从基站32发射的信号的频率f1。如果移动电话没有检测到频率f1信号,则移动电话不能获得接入到无线通讯系统30的系统。在步骤450,如果移动电话例如MT 34-j检测到频率f1信号,则移动电话使用频率f1发射一个移动电话到基站(MT-BS)的登记信号到基站32,其中MT-BS登记信号包括第二组移动电话信息,如MIN。注意第一和第二组移动电话信息可以是相同的、重叠的或不同的。在步骤455,一旦接收到来自移动电话的MT-BS登记信号,基站32使用第二组移动电话信息将移动电话(与包含在MT-BS登记信号中的移动电话信息相关联)登记在位置登记器上。
一旦移动电话登记在BS 32的位置登记器,BS 32就可以使用频率f1的多个寻呼信道中的一个寻呼移动电话。BS 32直接地或间接地经过与寻呼信号预定的移动电话相关联的寻呼信道通过发射寻呼信号来寻呼移动电话。图5描述了说明本发明寻呼过程的流程图500。在步骤505,BS 32具有一个寻呼要发送到移动电话。在步骤510,BS 32检查位置登记器看看是否该移动电话已经被登记。在步骤515,如果BS 32确定该移动电话还没有被登记,则BS 32不做任何事情。在步骤520,如果该移动电话已经被登记,则BS 32使用位置登记器来确定是否该移动电话与集中器相关联。如果移动电话经过集中器38登记在BS 32则重新呼叫移动电话和集中器38之间在位置登记器中指示的联系。
在步骤525和530,如果移动电话例如MT 34-j与集中器无关,则在用BS-MT寻呼信号寻呼移动电话之前BS 32确定哪个频率f1的寻呼信道与移动电话相关联。寻呼信道能够以各种方式与一个移动电话相关联。一种这样的方式涉及使用MIN和公知的寻呼信道散列算法,如在码分多址标准中定义的寻呼信道散列算法。例如,寻呼信道散列算法将输出MIN的最后位数,该位数将指示与移动电话相关联的寻呼信道。注意移动电话将仅仅监控频率f1上它相关联寻呼信道的寻呼。在一个实施例中,BS-MT寻呼信号包括一个包含MIN的BS-MT寻呼消息和一个寻呼信号预定给的移动电话的消息。图6描述了一个用于BS-MT寻呼消息的可能的数据结构60。
在步骤535,移动电话对于预定给它(例如MIN指示的)的BS-MT寻呼信号,通过搜索频率f1上它的相关联寻呼信道来检测BS-MT寻呼消息。在步骤540,移动电话可以经过频率f1上接入信道通过发射一个MT-BS寻呼响应信号而响应,其中MT-BS寻呼响应包括移动电话信息,如MIN和适当的响应信息。
在步骤545和550,如果移动电话例如MT 34-k与集中器相关联,则BS 32在经过该寻呼信道发射一个基站到集中器(BS-C)寻呼信号到移动电话之前,确定频率f1的寻呼信道与集中器相关联。在一个实施例中,BS-C寻呼信号包括一个具有集中器标识号码的集中器消息和一个封装消息,其中封装消息包括一个或多个具有MIN和用于一个或多个寻呼信号最后预定移动电话的消息的BS-MT寻呼消息。图7描述一个用于集中器消息的可能的数据结构70。注意集中器消息实质上是BS-MT寻呼消息和附加到它的集中器标识符部分。
寻呼信道能够以各种方式与一个集中器联系起来。一种这样的方式涉及预先将寻呼信道联系到集中器,或者使用集中器标识号码和寻呼信道散列算法。例如,当集中器投入运行时一个类别分配给集中器,其中每个类别具有一个相关联的寻呼信道。总的类别的数量限制在七个或更少(对于一个三位的值),其中七的值相应于一个基站的最大寻呼信道数。当多个集中器位于一个基站的覆盖区域内时,集中器的类别分配应该平衡七个类别中服务的集中器的数量。特别地,在这个例子中,当服务中少于七个集中器时,每个集中器应该被分配一个不同的类别。如果服务中多于七个集中器时,则可以使用下面的方程式分配类别:
第i个集中器的类别=((i-1)mod N)+1方程式(1)
这里N是可用于与一个类别相关联的总的寻呼信道数,而不必是一个基站总的寻呼信道数。
注意每个集中器最好仅具有一个与它相关联的频率f1寻呼信道。这限制了集中器必需搜索的寻呼信道的数量(当搜索预定给集中器的寻呼时)。在另一个实施例中,集中器可以被配置来搜索许多寻呼信道。在这个实施例中,集中器可以确定哪个寻呼信道与在它集中器登记器中的移动电话,并且对于预定给这些移动电话的寻呼搜索所有这样的寻呼信道。
在另一个实施例中,位置登记器还为一个移动电话指示寻呼信道,其中如果移动电话与一个集中器或移动电话的相关联寻呼信道相关联,则指示的寻呼信道是一个集中器的寻呼信道。这样,在这个实施例中,步骤520被省去,步骤525到550被修改。
在步骤555,集中器38通过对于预定给它的BS-C寻呼信号搜索它相关联的寻呼信道来检测BS-C寻呼信号(例如,由集中器标识号码指示的)。在步骤560,集中器38解调来自BS-C寻呼信号的集中器消息。在步骤565到575,集中器38从集中器消息分析封装消息,调制封装的消息到频率f2的寻呼信道,在频率f2寻呼信道上发射调制的封装消息作为集中器到移动电话(C-MT)寻呼信号。注意集中器38可以使用它的集中器登记器来检查是否封装消息预定给的移动电话仍然在集中器38的范围内。如果移动电话不再被登记,则集中器38不做任何关于消息的事情,并且经过一个频率f1的接入信道提供给BS 32一个更新的C-BS登记信号,指示BS 32在它的位置登记器未登记该移动电话。
登记在集中器38的移动电话最好使用一个相同的寻呼信道。如果不是这样,则集中器38从封装消息分析每个单独的BS-MT寻呼消息,确定与每个BS-MT寻呼消息(它可以在集中器登记器中指示)相关联的频率f2的寻呼信道,调制每个BS-MT寻呼消息到频率f2的它适当的寻呼信道,并且发射调制的BS-MT寻呼消息。
在步骤580,移动电话对于预定给它(例如,由MIN指示的)的C-MT寻呼信号通过搜索频率f2的一个寻呼信道(或它相关联的寻呼信道)来检测C-MT寻呼信号。在步骤585,移动电话可以通过在频率f2的接入信道发射一个移动电话到集中器(MT-C)寻呼响应信号来响应,其中MT-C寻呼响应信号包括一个具有移动电话信息如MIN的MT-BS消息,以及一个对于BS-C消息的适当的响应消息。在步骤590,集中器38解调来自MT-C寻呼响应信号的MT-BS消息,调制MT-BS消息到频率f1的一个接入信道,并且发射调制的MT-BS消息作为C-BS信号。
本发明包括七个分配寻呼信道的可能方案。这里描述了五个方案,但这不应该被认为限制本发明在这五个方案中。其他的方案也是可能的。在第一方案中,所有的寻呼信道可以用于寻呼移动电话和集中器。用于集中器j分配的寻呼信道[R1]如下式计算:
R1=((J-1)mod N)+1方程式(2)
这里N是总的支持寻呼信道的数量而J是集中器的类别。
在第二方案中,一组寻呼信道专用于集中器。用于集中器j分配的寻呼信道[R2]如下式计算:
R2=((J-1)mod M)+N+1 方程式(3)
这里N≥1是可用于普通移动电话的寻呼信道的数量,不包括那些连接到集中器的,M≥1是仅仅专用于集中器的寻呼信道的数量,而J是集中器的类别。
在第三个方案中,只有一个选择的寻呼信道子集可用于集中器。用于集中器j分配的寻呼信道[R3]用下面的函数计算:
R3=((J-1)mod K)+偏移量+1方程式(4)
这里K≥1是集中器可得到的寻呼信道的数量,偏移量≥0是偏移主要寻呼信道的偏移数量,这里集中器可得到的第一寻呼信道驻留,而J是集中器的类别。
注意第三种方案表示对于集中器的静态寻呼信道选择的一般情况。比较起来,第一种方案是第三种方案的一种特殊情况。在第一种方案中,只有支持的寻呼信道可用于集中器,并且这些信道也被普通移动终端共享。这样,K=N,而偏移量=0。第二种方案也是第三种方案的特殊情况。在第二种方案中,一组M个寻呼信道专用于集中器,但是这组是在可用于普通移动终端的支持的寻呼信道的范围以外。因此K=M,而偏移量=N。
在第四种方案中,本发明使用一个周期性修改的参数,以在时间上平均系统支持寻呼信道的负载为目的来分配寻呼信道。这个参数可以取决于共同的系统时间,并且由基站和移动终端同步地监控。因此,对于引起寻呼信道重新选择的情况不需要另外的外部同步。在第四种方案的实施例中,用于集中器j分配的寻呼信道[R4]用下面的函数计算:
R4=(((J-1)+[t/2T+1])mod K)+偏移量+1 方程式(5)
参数t表示以216 80毫秒寻呼时隙为单位或者近似2.73分钟为单位的绝对系统时间。根据当前标准TIA/EIA/95-B和TIA/EIA/IS-2000,这个单位表示最大可允许寻呼时隙周期。同时,它表示用于集中器重新选择寻呼信道的最小间隔的一半。参数2T+1表示以最大可允许寻呼时隙周期为单位的间隔长度,用于集中器重新选择寻呼信道。T的值根据工作环境可以从0到15变化。例如,当T=0时,重新选择间隔等于最大可允许寻呼周期的2倍,或者5.46分钟;当T=15时,重新选择间隔是最大的,等于无穷大,并且寻呼信道重新选择变得与系统时间无关,因此适合第三种方案。简单地说,第四种方案表示对于静态和动态工作环境的寻呼信道选择的一般情况。
在第五种方案中,本发明定义集中器类别J与一个表示集中器类别的32位“标识”的特定值I的联系。这个32位值I可以如下产生:
I=(C1×J+C2)
这里C1和C2是任何预选的28位随机数。
接着I由基站和集中器使用以代替如在当前标准TIA/EIA/95-B和TIA/EIA/IS-2000中用于CDMA信道和寻呼信道时隙的散列选择定义的移动台IMSI的32个最低有效位。
希望作为永久加电装置的集中器不必保存电池电源,因此将不以时隙模式工作。由于不监控所有的寻呼信道时隙,所以基站可以在任何寻呼信道时隙与组合在集中器的任何单独的移动电话通讯。另一方面,组合在集中器的所有移动电话可以具有相同的时隙周期系数,因此使用对于散列的I标识将产生相同的寻呼信道时隙。因此,组合在集中器的所有移动电话将监控相同的寻呼信道时隙。当不是这种情况时,集中器可以监控与组合在集中器中移动终端的单独标识相关联的所有寻呼信道时隙。
第五种方案也可以用于寻呼信道的选择来代替方案1到4,然而,对于支持寻呼信道范围以外的集中器分配专用寻呼信道的原有的灵活性将失去。
所有上面的方案都基于集中器类别J的分配。在一种替换中,这个值在登记时必须从住地位置登记器(HLR)传递到访问者位置登记器(VLR)。HLR将需要保持单独的移动终端标识(IMSI)与特定的集中器类别J的联系。在另一种替换中,值J可以在显式和隐式登记期间经过空中接口由集中器传递到基站。在这种情况下HLR不需要保持J值。在这两种情况下,当VLR登记记录被创建时,限制于最大3位的J值另外存储在移动终端IMSI。当服务系统需要与一个单独的移动终端通讯时,它要求用于这个移动终端的VLR记录并且接收由集中器监控的用于获得工作频率、寻呼信道号码和寻呼信道时隙的J的值。
在一个实施例中,集中器38包括若干个用于发射和接收来自BS32和移动电话34-k的信号的天线、一个用于调制和解调频率f1和f2信号的调制器/解调器、一个用于多路复用和去多路复用到通讯信道的信号或消息的多路复用器/去多路复用器,以及一个与计算机存储器相关联并且被编程以创建和保持集中器登记器的处理器。集中器也可以具有用于实现各种基站功能的其他软件和硬件。
这里参照某些实施例描述了本发明。其他实施例也是可能的。例如,集中器38可以经过有线接口(代替空中接口)连接到基站32。另一方面,集中器38也可以经过一个有线或无线接口连接到另一种类别型的通讯装置,如电话、另一个集中器或一个PBX系统。在PBX例子中,集中器38使用一个电话号码或一些其他类别型的标识符寻呼连接到PBX系统的电话。因此,本发明不应该限制于这里描述的实施例。
Claims (18)
1.一种用于寻呼移动电话的方法,包括步骤:
确定与一个集中器相关联的第一通讯信道,经过该信道发射一个消息到通讯装置;以及
经过第一通讯信道发射消息到集中器。
2.如权利要求1所述的方法,其中该消息包括一个移动标识号码和一个用于通讯装置的子消息。
3.如权利要求1所述的方法,包括步骤:
在发射消息之前将一个集中器标识号码加到该消息中。
4.如权利要求1所述的方法,其中使用将通讯装置与集中器联系起来的位置登记器确定寻呼信道。
5.如权利要求4所述的方法,其中使用一种寻呼信道散列算法确定寻呼信道。
6.如权利要求4所述的方法,其中使用集中器类别确定寻呼信道。
7.如权利要求1所述的方法,包括另外的步骤:
将集中器与通讯装置在登记器中联系起来。
8.如权利要求1所述的方法,包括另外的步骤:
接收消息;以及
经过第二通讯信道重新发射接收的消息。
9.如权利要求8所述的方法,其中第一通讯信道使用频率f1而第二通讯信道使用频率f2。
10.如权利要求8所述的方法,其中频率f1和频率f2是相同的。
11.如权利要求8所述的方法,其中频率f1和频率f2是不同的。
12.如权利要求1所述的方法,包括另外的步骤:
接收将通讯装置与集中器联系起来的信息。
13.一个集中器,包括:
经过频率f1的通讯信道与基站通讯的装置;
经过频率f2的通讯信道与通讯装置通讯的装置;以及
一个用于存储与通讯装置相关联信息的集中器登记器。
14.如权利要求13所述的集中器,其中该通讯装置是一个通讯装置。
15.如权利要求13所述的集中器,其中该通讯装置是一个PBX系统。
16.一种用于寻呼通讯装置的方法,包括步骤:
对于具有指示集中器的第一标识符的第一消息,监控与集中器相关联的频率f1的第一通讯信道;
如果检测到第一消息则经过频率f2的第二通讯信道发射第二消息,其中第二消息具有一个指示一个通讯装置的第二标识符,该第二消息预定给该通讯装置。
17.如权利要求16所述的方法,其中第一消息还包括第二标识符。
18.如权利要求17所述的方法,包括另外的步骤:
在发射第二消息之前从第一消息分析第二消息。
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