DE3107410C2 - Schaltungsanordnung zum Austauschen von Daten zwischen Datenverarbeitungsanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nachrichtenübermittlungseinrichtung mit Seriell/Parallel-Zeichenumsetzung, die z.B. in einer Bildschirmtext-Zentrale (BTx-Z) verwendet werden kann und die eine mikroprozessorgesteuerte Kommunikationsschaltung (BLE) aufweist, welche den Datenaustausch zwischen einer internen und einer externen Datenverarbeitungsanlage (LM, BCP bzw. LSM, BCP ↑x) steuert. Zwecks Übermittlung großer Mengen von Nachrichten weisen die internen Datenverarbeitungsanlage (LM, BCP; LSM, BCP ↑x) und die Kommunikationsschaltung (BLE) einen gemeinsamen Speicher (BME) auf, und der Datenaustausch zwischen dem gemeinsamen Speicher einerseits sowie der Zentralsteuerung (BCP) der internen Datenverarbeitungsanlage (LM, LSM) und der Mikroprozessorsteuerung (CTRL) der Kommunikationsschaltung (BLE) andererseits erfolgt über eine gemeinsame Direktzugriffschaltung (DMAL).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Austauschen von Daten zwischen einer ersten, den Datenaustausch veranlassenden Datenverarbeitungsanlage, die eine Zentralsteuerung, eine Datensammelleitung sowie einen Datenspeicher aufweist, und mindestens einer zweiten Datenverarbeitungsanlage, wobei die erste Datenverarbeitungsanlage mindestens mit einer den Datenaustausch steuernden und eine Seriell/Parallel-Wandlung durchführenden Kommunikationsschaltung versehen ist, welche eine Mikroprozessorsteuerung enthält.

Eine bekannte Schaltungsanordnung (vgl. W. Kobitzsch; Mikroprozessoren, Aufbau und Wirkungsweise, Teil 1, Oldenbourg-Verlag, 1977, S. 168 und 169) zum Austauschen von Daten zwischen Peripheriegeräten und einem den Datenaustausch veranlassenden Mikroprozessor weist einen Speicher, einen Datenbus und eine Direktzugriffsschaltung (DMA-Interface) auf. Dabei steuert die Direktzugriffsschaltung alle zur Adressierung, zum Datenaustausch und zur Kontrolle des Speichers notwendigen Abläufe. Der Datenaustausch zwischen dem Speicher und den Peripheriegerälen läuft ohne Beteiligung des Mikroprozessors ab. Hierzu wird entweder während des Datenaustausche der Mikroprozessor über ein externes Signal angehalten oder mit einem verlangsamten Takt ohne der Möglichkeit des Zugriffs auf den Speicher betrieben. Darüber hinaus ist es bekannt (vgl. W. Diehl, Mikroprozessoren und Mikrocomputer, Vogel-Verlag Würzburg. 1977. S. 13. 14. 81 —87 und 91), daß in einem Speicher sowohl Daten als auch auszuführende Anweisungen abgespeichert werden. Es kann auch ein Datenaustausch zwischen zwei Mikroprozessoranordnungen erfolgen, wobei der Zugriff über die Direktzugriffsschaltung auf den Speicher einer Anordnung erlaubt ist Ferner kann die den Datenaustausch steuernde Direktzugriffsschaltung selbst mikroprogrammgesteuert sein. Hierzu und zur Anpassung an Ein-/Ausgabe-Schnittsteilen werden sogenannte UART-Bausteine oder programmierbare Interface-Bausteine, PIA genannt, eingesetzt Diesen müssen dann jeweils für einen entsprechenden Anwendungsfall mir vorgegebenen Daten und Steueranweisungen programmiert werden.

Eine wertere bekannte Schaltungsanordnung (DE-OS 28 13 383), die als Datensende/empfangs-Einrichtung bezeichnet wird, dient dazu, den Datenaustausch zwischen zwei kommunizierenden Datenverarbeitungsanlagen, einer sogenannten internen und einer externen Datenverarbeitungsanlage, zu verbessern. Dabei weist die interne Datenverarbeitungsanlage einen eigenen Datenspeicher auf, aus dem die auszutauschenden Daten beim Senden ausgelesen und in den die Daten beim Empfangen eingeschrieben werden. Der Datenaustausch wird von einem Datenübertragungsprozessor gesteuert, der ebenfalls einen als Datenpuffer bezeichneten Datenspeicher aufweist. Die auszutauschenden Daten müssen also in einem Datenpuffer zwischengespeichert werden.

Bildschirm text ist bekanntlich ein Informations- und Kommuiiikationssystem, bei dem zur Übermittlung von Nachrichten das Fernsprechnetz mit benutzt wird. Teilnehmer, die einen Telefonanschluß und ein Fernsehgerät besitzen, können über das Fernsprechnetz von einer Bildschirmtext-Zentrale Nachrichten abrufen (vgl. zum Beispiel DE-PS 28 50 252). Von einer Bildschinntext-Zentrale werden große Mengen von Nachrichten und Daten über das Fernsprechnetz und über verschiedene Datennetze ausgesendet und empfangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Schaltungs- und Zeitaufwand einen Austausch großer Datenmengen derart durchzuführen, daß eine Konzentration des Datenflusses in Richtung auf die erste Datenverarbeitungsanlage ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordnung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Da die erste Datenverarbeitungsanlage — im Falle einer Bildschirmtext-Zentrale die Leitungsmodule oder -submodule für das Femsprech- und das leitungs\ ermittelte Datexnetz oder für das paketvermittelte Datexnetz — sowie die Kommunikationssteuerung — im Falle der Bildschirmtext-Zentrale die sogenannte Eingabebaugruppe des Leitungsmoduls oder die sogenannte Ausgabebaugruppe des Leitungssubmoduls — über ein und dieselbe Direktzugriffsschaltung zu dem gemeinsamen Datenspeicher zugreifen, zeichnet sich die erlin-

dungsgemäße Schaltungsanordnung durch eine vorteilhafte Verringerung des Schaltungsaufwands aus. Außerdem wird eine Konzentration des Datenflusses in Richtung auf die erste Datenverarbeitungsanlage ermöglicht. Die für den Speicherzugriff benötigten Schaltungseinrichtungen werden zweifach· ausgenutzt: zum einen für die Kommunikationssteuerung und zum anderen für die Nachrichtenauswertung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 zwei jeweils mehrere erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen enthaltende Fernmeldenetz-Anschlußeinheiten in einer Bildschirmtext-Zentrale,

F i g. 2 einen gedoppelten Leitungsmodul für die Anschlußeinheit nach F i g. 1.

F i g. 3 einen Leitungssubmodul für die Anschlußeinheit nach F i g. 1 und

F i g. 4 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung des Leitungsmoduls nach F i g. 2.

Aus F i g. 1 ist der Teil einer Bildschirmtext-Zentrale BTx-Z ersichtlich, der zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist. Eine zentrale Verbindungseinheit ZVE. die die Verbindungen innerhalb der Bildsehirmtext-Zentrale BTx-Z herstellt und den Daten- und Signalaustausch zwischen den einzelnen Funktionseinheiten der Bildschirmtext-Zentrale BTx-Z durchführt, ist über ein zweifaches Bussystem, das einen Kommandobus KB und einen Informationsbus IB enthält, mit in der Zeichnung nicht dargestellten zentralen Funktionseinheiten sowie mit einer Anschlußeinheit AE-FE/Diür das Fernsprech- und Daiex- oder leitungsvermittelte Datennetz und mit einer Anschlußeinheit AE-DPV für das Datenpakenermittlungs- oder paketvermittelte Datennetz \ orbunden.

Die Anschlußeinheit AE-FE/D enthält bis zu maximal zehn parallele Leitungsmodule LM-FE/D. die eine teil-/entrale Funktionsebene bilden, und jeweils bis zu 16 einem Leitungsmodul zugeordnete Leitungssubmodule

LSMQ LSM 15. die eine dezentrale Funktionsebene

darstellen. Die Leitungsmodule LM sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich, aus Gründen der Ausfallsicherhcit jeweils doppelt vorhanden (LMa, LMb)- Die Leimngssubmodule LSM sind nicht verdoppelt, da ohnehin für jeden Leitungsmodul LM mindestens zwei zueinander parallele Leitungssubmodule LSM vorhanden sind und da ein Ausfall einzelner Fernsprechverbindungen zugelassen werden kann.

Innerhalb der Funktionen der Bildschirmtext-Zentrale BT\-Z führen die Leitungsmodule LM durch: verarbeitungsoriemierte Funktionen der Kommunikationssteuerung, das Identifizieren von Aufgaben, das Verteilen von Auftragen an zentrale Funktionseinheiten, das Führen der Kommunikation mit der Anschlußeinheit AE-DPV. das Führen der Verbindungsdaten, das t'rfassen der Gebühren für die Teilnehmer und das Weiterleiten eingegebener Mitteilungen an andere Zentralen BTx-Z.

Für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung stellen ein Leitungsmodul LM-FE/D. der Leitungssubmodul LSM. ein noch zu erwähnender Leitungsmodul LM- DPV und ein Leitungssubmodul LSM-D jeweils die ersic oder die zweite Datenverarbeitungsanlage dar. Dabei ist die Bezeichnung erste oder zweite Datenverarbeitungsanlage jeweils entsprechend der Richtung des D;itenflusses zu sehen.

Die l.eitungssubmodule LSMO LSM 15 steuern

die Sdniittsiellenleitungen zu Modems oder Datenübertragungseinrichtungen MD 1 MD 16. durch die die

Zentrale BTx-Z an das Fernsprech- und an das Datexnetz angeschlossen ist, und führen ein-/ausgabeorien-

tierte Funktionen der Kommunikationssteuerung durch.

Die Anschlußeinheit für das Datenpaketvermittlungsnetz AE-DPV organisiert die Nachrichtenübermittlung von und zu anderen Bildschirmtext-Zentralen sowie ggf.

zu einer Dienstverwaltungs-Zentrale und zu externen Rechnern.

Über das paketvermittelte Datennetz werden die

ίο Nachrichten nach dem Prinzip der -virtuellen Verbindung übermittelt. An dieses Netz ist die Bildschirmtext-Zentrale BTx-Z über Modems oder Datenübertragungseinrichtungen MD 21 bis MD 24 angeschlossen.
Die Anschlußeinheit AE-DPV hat folgende Hauptfunktionen: das Organisieren des Datenaustausches über die Anschlußleitungen in Form von Datenübertragungsblöcken, das Organisieren des Datenaustausches über die virtuellen Verbindungen in Form von Paketen und das Verteilen der empfangenen Nachrichten an die Funktionseinheiten der Bildschirmtext-Zentrale BTx-Z in Form von Nachrichtenblöcken.

Die Anschlußeinheit AE-DPV enthält einen gedoppelten Leitungsmodul LM-DPV. der die teilzentrale Funktionsebene darstellt, und pro Leitungsmodul vier Leitungssubmodule LSM-D i bis LSM-DA. die die dezentrale Funktionsebene bilden.

Der aus F i g. 2 ersichtliche Leitungsmodul ist gedoppelt, d. h. er enthält zwei Einzelmodnle LM_A- und LMb- FE/D, die über jeweils eine Rechnerkopplungsschaltung BLK mit dem anderen Teilmodul verbunden sind. Über diese Rechnerkopplungsschaltung BLK werden die Daten des in Reserve stehenden Leitungsmoduls LM* oder LMb laufend aktualisiert, so daß bei einem Ausfall des aktiven Leitungsmoduls die Reserveeinheit deren Funktion übernehmen kann.

jeder Leitungsmodul LM enthält bis zu vier Kommunikationsschaltungen BLE, die die Kommunikation zwischen dem Leitungsmodul LM und jeweils bis zu vier zugeordneten Leitungssubmodulen LSMO LSM3:

LSM4 LSM7;oder LSMS LSMiI; LSM 12

LSM 15, steuern. Die Kommunikationsschaltung BLE führt außerdem die Seriell/Parallel-Wandlung des Datenflusses zwischen der Peripherie und den zentralen Baugruppen des Leitungsmoduk LM durch. Die Kommunikationsschaltung ßLEkann somit als intelligentes. d. h. mikroprozessorgesteuertes interface im Leitungsmodul LM bezeichnet werden.

Der Leitungsmodul LM enthält außerdem eine Zentralsteuerung BCP, die als 16-bit-iMikroprozessor ausgeführt ist, und die auch die übergeordnete Steuerung für die vier zugeordneten programmierten Schnittstellenbausteine oder Leitungssubmodule LSM darstellt. Die Zentralsteuerung BCP fragt nacheinander die vier Leitungssubmodule LSM ab und übernimmt Daten, die per direktem Speicherzugriff (vgl. auch F i g. 4 und zugehörige Beschreibung) von oder zu der parallelen Schnittstelle übermittelt werden.

Der Zentralsteuerung SCP ist ein Datenspeicher BMEzugeordnet, der den zentnlen. d. h. für einen Leitungsmodul LM und die bis zu vier zugeordneten Kommunikationsschaltungen BLE gemeinsamen Speicher darstellt. Der Anschluß des Kommandobusses KB und des Informationsbusses IB und damit die Verbindung mit der zentralen Verbindungseinheit ZVE erfolgt über zwei Schnittstellen oder Ausgabeschaltungen BLR/T des Leitungsmoduls LM.

Die vorstehend genannten Schaltungsteile des Leitungsmoduls LM sind untereinander durch eine Daten-

Sammelleitung DAS verbunden.

Der aus Fig.3 ersichtliche Leitungssubmodul LSM enthält eine oder zwei Eingabeschaltungen BSE, die die Kommunikation /.wischendem Leitungssubmodul LSM und jeweils bis zu acht zugeordneten Modems MD vornehmen.

Der Leitungssubmodul LSM enthält außerdem eine Zentralsteuerung BCP*, die als 16-Bit-Mikroprozessor ausgeführt ist. Der Zentralsteuerung BCP* ist ein Speicher BME* und eine Busabschlußbaugruppe SSS zügeordnet.

Die Verbindung zu den redundant geschalteten Leitungsmodulen LMa oder LMn erfolgt über eine — als Ausgabeschaltung verwendete — Kommunikationsschaltung BLE'.

Die genannten Schaltungstci'c des Leitungsrnoduls LSM sind untereinander durch eine Datensammelleitung DAS* verbunden.

Einzelheiten der Kommunikationsschaltung SLEsind aus Fig.4 ersichtlich. Die strichpunktierte Linie A-A stellt die Schnittstelle zu den Leitungssubmodulen

LSMO LSM 3, LSM 4 LSM 7, LSM 8

LSMlI oder LSM 12 LSM 15 dar, während die

strichpunktierte Linie B-B die Schnittstelle zu der Zentralsteuerung BCP und dem gemeinsamen Datenspeieher SMEdarstellt.

Über Signal- und Datenleitungen SDL 1 gelangt der Datenfluß von den Leitungssubmodulen LSMzu Sende- und Empfangsgeräten oder Transceivern TRO,..., TR 3

bzw. TR4 TR7. TR8 TRIi, TR 12 TR 15

und von dort zu den jeweils einem Leitungssubmodul

JLSMO LSM3 bzw. LSM 4 LSM7, LSM8, ....

LSM11. LSM12 LSM15 fest zugeordneten

t/S4/?r-Bausteinen USARTO USART3 bzw.

USARTA USART7. USART8 USARTU,

USART\2 USART15. Diese USART-Bausteine

führen die Dialogübertragung, die Übertragungsfehlererkennung und die Seriell/Parallel-Wandlung durch.

Die jeweils maximal vier USART-Bausteine einer Kommunikationsschaltung BLE werden durch einen Controller oder Mikroprozessorsteuerung CTRL gesteuert, die das Abtasten, die Kommunikation und die Übertragungsfehlerauswertung bestimmt und eine Datenflußkonzentration in Richtung auf die zentrale Funktionsebene bewirkt.

Die Datenübertragung zwischen einem Leitungsmodul LM und einem Leitungssubmodul LSM in Richtung auf das Fernsprech- und Datexnetz erfolgt isosynchron oder asynchron, während sie in Richtung auf das Datenpaketvermittlungsnetz isosynchron durchgeführt wird.

Die Kommunikationsschaltung BLE enthält außerdem einen Ubei iiägüngsiaküender UTS mit einer Signalleitung IDE sowie mit je zu einem der zugeordneten Leitungssubmodule LSM führenden Übertragungstaktleitungen UT. die zum Aufsynchronisieren der in dem Leitungssubmodul für das Datenpaketvermittlungsnetz LSM-DPV vorhandenen USART-Bausteine benötigt werden, um die isosynchrone Übertragung durchzuführen. Die Signalleitung IDE dient zur Freigabe der Datenübertragung.

Da an der Schnittstelle des Leitungsmoduls LM-FE/D zu den Leitungssubmodulen LSM eine Kommunikationsschaltung BLE vier Leitungssubmodule LSM bedient, sind für die für einen Leitungsmodul LM maximal vorgesehenen 16 Leitungssubmodule LSM vier Kornmunikationsschaltungen BLE erforderlich. An der Schnittstelle des Leitungsmoduls LM-DPV zu den Leitungssubmodulen LSM-D dagegen bedient eine Kommunikationsschaltung SLf zwei Leitungssubmoilulc. so daß ebenfalls zwei Kommunikationsschaltungen BLE erforderlich sind.

Pro Kommunikationsschaltung SLf wird die Schnittstelle aus 57 unidirektionalen Leitungen gebildet, wobei pro Leitungssubmodul sieben Leitungen SDL 1 und außerdem die Signalleitung /Df vorhanden sind.

Als Steuerungs- und Überwachungsorgan dient die Mikroprozessorsteuerung CTRL, die als 16-Bit-Mikroprozessor ausgebildet ist und im Minimum-Mode betrieben wird. Die erforderlichen Takte werden \on der Zentralsteuerung BCP in dem Leitungsmodul LM übe: Taktleitungen PCLK und SYCgeliefert.

Eine Direktzugriffsschaltung DMAL. die über elf Steuer- und Datenleitungen SDL 2 mit der Zentralsteuerung BCP und dem gemeinsamen Datenspeicher BME verbunden ist, ermöglicht den direkten Zugriff /u dem Datenspeicher BME sowohl der Zentralsteuerung SCP des Leitungsmoduls LMaIs auch der Mikroprozessorsteuerung CTRL der Kommunikationsschaltung BLE. Dadurch wird der für die Kommunikationssteuerung und für die Nachrichtenauswertung erforderliche Hardware- oder Schaltungsaufwand verringert, die Schaltungseinrichtungen werden zweifach ausgenutzt Entsprechendes gilt für den Zugriff zu dem Speicher BME* des Leitungssubmoduls LSM durch die Zentralsteuerung BCP" und durch die Mikroprozessorsteuerung der Kommunikationsschaltung BLE*.

Eine Prioritätsentscheidungsschaltung PRL der Direktzugriffsschaltung DMAL hat die Aufgabe, die Reihenfolge der DMA-Zugriffe der verschiedenen Kommunikationsschaltungen BLEzu dem gemeinsamen Datenspeicher BME nach fest vorgegebenen Prioritäten festzulegen. Sie muß außerdem gewährleisten, daß alle DMA-berechtigten Baugruppen bei Bedarf einen DMA-Zugriff bekommen, und daß keine DMA-Anfragen durch Überbelegung der höherpriorisierten Baugruppen verlorengehen. Ein DMA-Zugriff von einer niedriger priorisierten Baugruppe darf nicht unterbrochen werden.

Die Kommunikation zwischen der Kommunikationsschaltung BLE und der Zentralsteuerung BCP erfolgt nach einem symmetrischen Auftragspufferverfahren, und zwar sowohl in Schreib- als auch in Lcscrichtung nach dem Prinzip des sog. Briefkastenfüllens und -leerens, wobei zwischen der Kommunikationsschaltung SLf und der Zentralsteuerung BCP keine Zeitmarken vereinbart werden. Eine Überschneidung zwischen Einschreiben und Lesen aus demselben Briefkasten-Speicher ist durch die Direktzugriffsschaltung DMAL ausgeschlossen. Diese als Auftragspuffer bezeichneten Briefkasten-Speicher enthalten Befehle. Ergebni«? und ggf. Parameter. Kennzeichen oder Flags geben Aufschluß über die Aktualität des Befehls und somit über die Verfügbarkeit des jeweiligen Auftragspuffers. Physikalisch liegen die Auftragspuffer im Datenspeicher BME

Wie bereits erwähnt, ist die Kommunikationsschaltung SLf hinsichtlich ihrer Taktversorgung von der Zentralsteuerung BCPabhängig, da der Takt- und Baudratengenerator CLK und die Direktzugriffsschaltung DMAL ihren Takt von der Zentralsteuerung SCPerhalten.

Die einzelnen Schaltungsteile der Kommunikationsschaitung SLf sind untereinander durch einen Steuerbus SB, durch einen Adreßbus AB 1 und durch einen Datenbus DB1 verbunden.

Außer den bereits erwähnten Takt- und Signalleitun-

gen enthält die Schnittstelle B-B einen 16-adrigen Datenbus DB 2. einen 20-adrigen Adreßbus AB2. eine Freigabe-Ausgangssignalleitung BHE, eine Schreibsignal-Ausgangsleitung A 10, eine Rückstelleitung RES und eine Freigabesignalleitung ID. die in der aus F i g. 4 5 ersichtlichen Weise an ein Datenbus-Interface-BID, ein Adreßbus-Interface BIA und an ein Rest-Decoder DEC angeschlossen sind.

Der Aufbau der Ausgabeschaltung BLE* des Leitiingssubmoduls LSM (Fig. 3) entspricht dem Aufbau 10 der Kommunikationsschaltung BLE(Fig.4) des Leitiingssubmoduls LSM.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Austauschen von Daten zwischen einer ersten, den Datenaustausch veranlassenden Datenverarbeitungsanlage, die eine Zentralsteuerung, eine Datensammelleitung sowie einen Datenspeicher aufweist, und mindestens einer zweiten Datenverarbeitungsanlage, wobei die erste Datenverarbeitungsanlage mindestens mit einer den Datenaustausch steuernden und eine Seriell/Parallel-Wandlung durchführenden Kommnnikationsschaltung versehen ist, welche eine Mikroprozessorsteuerung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Datenverarbeitungsanlage (LM) mit mehreren Kommunikationsschaltungen (BLE) versehen ist, an die jeweils mindestens eine zweite Datenverarbeitungsanlage (LSMO,.., LSM 15) angeschlossen ist. daß der Datenspeicher (BME) der ersten Datenverarbeitungsanlage (LM) als gemeinsamer Speicher für die mit den zweiten Datenverarbeitungsanlagen (LSAiO, .., LSM15) auszutauschenden Daten und die durchzuführenden Anweisungen vorgesehen ist, und daß einerseits die Zentralsteuerung (BCP) der ersten Datenverarbeitungsanlage (LM) und andererseits sämtliche Kommunikationsschaltungen (BLE) über die Datensammelleitung (DAS) und jeweils eine Direktzugriffsschaltung (DMAL) Zugriff zu dem gemeinsamen Speicher haben, in den sämtliche auszutauschende Daten ein- und ausgelesen werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Direktzugriffschaltung (DMAL) eine fest verdrahtete Prioritätsentscheidungsschaltung (PRL) enthält, durch die die Reihenfolge der Zugriffe verschiedener Kommunikationsschaltungen (BLE) zu dem gemeinsamen Datenspeicher (BME) bestimmt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Kornmunikationsschaltung (BLE) durchzuführende Sericll/Parallel-Wandlung an einer von der Mikroprozessorsteuerung (CTRL) gesteuerten Busschnittstelle (USA K 77 erfolgt.

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