JP2003264563A - コンテンション方式媒体アクセスを用いるネットワークにおける無線リンクのアダプテーション方法 - Google Patents

コンテンション方式媒体アクセスを用いるネットワークにおける無線リンクのアダプテーション方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コンテンション方式媒体アクセス
機構を使用する通信ネットワークにおける無線リンクア
ダプテーション方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、第2の端末によって送信され
たデータの第1の端末による受信を試験するため、第2
の端末から第1の端末への送信に影響を与えるパラメー
タ値をセットし、第1の端末において、第2の端末から
第1の端末への所定の応答を起こすための第2の端末へ
のメッセージを生成する。所定の応答は、第1の端末が
事前に分かっている内容を含み、事前に分かっている時
間に第1の端末によって受信され、予めセットされたパ
ラメータ値によって定義された条件に応じて受信され
る。第1の端末において、所定の応答に基づいて品質規
準値が評価される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンテンション方
式の媒体アクセス機構を使用するIEEE 802.11準拠ネッ
トワークのようなネットワークにおける無線リンクのパ
ラメータを試験し修正する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ワイヤレス・ネットワークにおいて、無
線リンクを用いて通信する2台の装置は、夫々の伝送パ
ラメータを動的に設定する必要がある。このようなパラ
メータの中には、特に、発信者のアクティブ・アンテナ
・セクタ、又は、マルチセクタ・アンテナの場合には素
子が含まれる。その他の考慮されるパラメータは、チャ
ネル符号化の選択と変調の選択を含む物理モードであ
る。
【0003】適切なパラメータの選択は、無線リンクの
ロバスト性(頑強さ)と全体性能に直接的な影響を与え
る。
【0004】2001年10月10日にThomson Licens
ing S.A.により出願され、発明の名称が"Methods and d
evices for radio link adaptation"である特許文献1
には、ETSI BRAN HiperLAN 2に基づくワイヤレス・ネッ
トワークのような集中ネットワークにおいて無線リンク
評価を実行するため適合した方法及び装置が記載されて
いる。この特許文献1では、受信側移動端末は、既知の
送信側移動端末に、識別されたコネクションを介して、
かつ、所定の伝送パラメータを用いて、所定の試験デー
タの送信をさせる。
【0005】例えば、IEEE 802.11規格に基づくネット
ワークのような他のネットワークは、少なくともある種
のネットワークコンフィギュレーションの場合に、集中
コントローラを欠く。分散協調ファンクション(DC
F)モードと呼ばれるモードでは、IEEE 802.11は、無
線媒体へのアクセスを調節するため、キャリア検知媒体
アクセス−衝突回避(CSMA−CA)機構を実現す
る。この機構によれば、送信しようとする移動端末は、
媒体が使用中であるかどうか(即ち、別の移動端末が送
信中(ビジー)であるかどうか)を媒体に問い合わせる
手順と、最小アイドル期間後に限り送信が許可される手
順と、媒体が使用中である場合に、使用中期間の終了を
待ち、最小アイドル期間を待ち、ランダム・バックオフ
期間に入り、その後、送信を試みる手順と、を実行す
る。
【特許文献1】欧州特許出願第01402592.8号
明細書
【発明が解決しようとする課題】結果として、移動端末
は、一般的に、データフレームを送信する移動端末の識
別情報が事前に通知されない。伝送状態が悪いとき、受
信側移動端末は、どの移動端末からデータが送信された
かを知ることができない。このため、無線リンク評価プ
ロセスは、一層困難になる。
【0006】本発明は、コンテンション方式媒体アクセ
ス機構を使用する通信ネットワークにおいて無線リンク
を適合させる方法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも第
1の端末及び第2の端末を具備し、CSMA/CA機構
のようなコンテンション方式媒体アクセス機構を使用す
る通信ネットワークにおける無線リンクを適合させる、
無線リンクアダプテーション方法であって、第2の端末
によって送信されたデータの第1の端末による受信を試
験するため、第2の端末から第1の端末への送信に影響
を与えるパラメータ値をセットする手順と、第1の端末
において、第2の端末から第1の端末への所定の応答を
起こすための第2の端末へのメッセージを生成する手順
と、を有し、所定の応答は、第1の端末が事前に分かっ
ている内容を含み、事前に分かっている時間に第1の端
末によって受信され、所定の応答は、予めセットされた
パラメータ値によって定義された条件に応じて受信さ
れ、第1の端末において、所定の応答に基づいて品質規
準値を評価する手順を更に有する。
【0008】本発明は、第1の端末が、無線リンク評価
が実行されるべき相手側の第2の端末と、無線リンク評
価が実行されるべき時間を決定できるようにする。試験
(測定)自体は、第2の端末による所定のデータの送信
を正確な時間に始動させ、次に、第1の端末によって受
信されたデータを評価することによって達成される。こ
の始動は、仮想キャリア検知機構を用いて実現される。
【0009】尚、パラメータ値をセットする手順は、あ
る種のパラメータについては、メッセージを生成する手
順の後に実行されることに注意すべきである。例えば、
パラメータがアンテナ素子である場合、この素子は、メ
ッセージの送信中又は送信後であり、しかし、所定の応
答の受信前にアクティブ(動作状態)にさせられる。
【0010】記載されている実施例によれば、所定の応
答は肯定応答(アクノリッジ)パケットである。
【0011】記載されている実施例によれば、ネットワ
ークは、IEEE 802.11準拠ネットワークである。
【0012】第1の実施例によれば、メッセージは、パ
ケット送信要求を含み、ペイロードデータを含まない。
【0013】第1の実施例によれば、パラメータは、ア
ンテナセクタ、素子、及び/又は、データレートであ
る。
【0014】第2の実施例によれば、メッセージは、ヌ
ル・ファンクション型のデータパケットである。
【0015】第2の実施例によれば、パラメータは、物
理モード、及び/又は、アンテナセクタ若しくは素子、
及び/又は、データレートである。
【0016】第1の実施例及び第2の実施例の変形版の
実施例によれば、第1の端末は、フラグメントモード
で、第2の端末へメッセージを送信する。このフラグメ
ントモードでは、単一のバーストでメッセージのフラグ
メントを送信し、各フラグメントが第2の端末によって
肯定応答され、パラメータ値が肯定応答と肯定応答の間
で変更される。
【0017】本発明のその他の特徴並びに効果は、添付
図面と共に説明される本発明の実施例の記載によって明
らかにされる。
【0018】
【発明の実施の形態】第1の実施例は、主として、受信
側端末の空間ダイバーシチアンテナ用のアンテナ素子又
は連続アンテナセクタを変化させるときの無線リンクの
評価に着目している。第2の実施例は、物理モードの単
独の変化、或いは、物理モードの変化とアンテナ素子の
変化の両方に着目する。勿論、その他のパラメータ(例
えば、自動利得制御ゲイン、周波数オフセットなど)も
変化し、本発明は上述のパラメータに限定されない。
【0019】本実施例は、IEEE 802.11規格及びその様
々な改良版に準拠したネットワークに基づいている。IE
EE 802.11に関する詳細な情報は、IEEEから入手可能で
ある。
【0020】以下では、評価処理を開始する端末は、受
信側端末、又は、測定用端末と呼ばれ、一方、データの
送信を要求される端末は、送信側端末、又は、想定対象
端末と呼ばれる。
【0021】IEEE 802.11は、(物理キャリア検知に対
して)仮想キャリア検知と呼ばれる媒体アクセス機構を
提案する。仮想キャリア検知機構は、CSMA/CA機
構の発展型である。仮想キャリア検知の一実施形態は、
RTS/CTS機構とも呼ばれる。ここで、RTSは、
Request To Send(送信要求)を表し、CTSは、Clear
To Send(送信可)を表す。後述するように、RTS及
びCTSは、この機構で使用される二つの短い制御パケ
ットの名称である。RTS/CTS機構の使用は任意的
であるが、この機構は、測定用端末に、送信側端末から
肯定応答フレーム(ACKフレーム)を巧く受信できな
い、若しくは、肯定応答を全く受信できない場合に、第
3の端末によって送信されたデータとの衝突(干渉)が
原因ではないことを確信させる。
【0022】RTS/CTS機構は、差し迫った送信の
ため指定された量の時間を媒体に確保(予約)すること
ができる。図1には、移動端末MT1と、移動端末MT
2と、移動端末MT3とを含むネットワークが示されて
いる。動作中リンクが移動端末MT1と移動端末MT2
の間に存在する。このリンクは、例えば、移動端末MT
2から移動端末MT1へ映像ストリームを送信するため
使用される。
【0023】移動端末MT2から移動端末MT1へ至る
リンクを試験する目的のため、移動端末MT1がRTS
/CTS機構を使用して移動端末MT2への送信を予約
しようとする場合を考える。移動端末MT1は、最初
に、媒体の最小アイドル時間DIFS(DIFSは分散
フレーム間スペース(Distributed InterFrame Space)を
表す)の経過後に、RTSパケットを移動端末MT2へ
送信する。このRTSパケットは、送信元アドレス(M
T1)と、宛先アドレス(MT2)と、トランザクショ
ンの所要時間(即ち、パケットの送信と関連した肯定応
答に要する時間)とを含む。媒体が空いている場合、移
動端末MT2は、CTSパケットを用いて応答する。こ
のCTSパケットは、移動端末MT2のアドレスと、R
TSパケットに格納されている所要時間からCTSパケ
ットの所要時間を差し引いた所要時間と、を含む。
【0024】RTSパケット及び/又はCTSパケット
を受信する全ての移動端末は、一定の期間に亘って、仮
想キャリア検知指標という名前のパラメータ(ネットワ
ーク割当ベクトルNAV)をセットする。この標識は、
物理キャリア検知と組み合わせて端末(例えば、移動端
末MT3)によって使用される。媒体は、媒体上で動作
状態である機構が見つからない場合に限り、アイドル状
態(待機状態)であるとみなされるので、媒体は、(デ
ータの送信用の)移動端末MT1及び(データの肯定応
答用の)移動端末MT2を除いて、使用できない。
【0025】移動端末MT1がCTSパケットを受信す
ると、移動端末MT1はデータフレームを送信する。こ
のデータフレームは、ACKフレームを使用して、移動
端末MT2によって肯定応答(承認)される。別のDI
FS期間が(フラグメントモードがしよう去れない限
り)後に続く。
【0026】RTS、CTS、ACK及びデータフレー
ムは、SIFSと呼ばれるアイドル期間によって分離さ
れる。SISFは、短いフレーム間スペース(Short Int
erFrame Space)を表す。
【0027】本発明によれば、この機構は、移動端末M
T1と移動端末MT2の間で無線リンクを試験するため
使用される。データフィールドの内容は重要ではなく、
試験中には使用されない。好ましくは、データフィール
ドのペイロードは、RTS/CTS/データフレーム/
ACK系列の長さを短縮するため、空(データ・ヌル・
ファンクション)であり、これにより、試験に要する帯
域幅の量が削減される。RTSパケット内の所要時間フ
ィールドは、CTSの長さと、空データパケットと、肯
定応答と、それらのSIFS間隔とを示す。
【0028】無線リンクの品質試験は、移動端末MT2
から受信されたACKフレームに関して移動端末MT1
によって実行される。移動端末MT1は、RTSフレー
ムを使用して移動端末MT2を選択したので、ACKフ
レームの送信元が分かる。移動端末MT1は、CTSフ
レーム、データフレーム、及び、SIFS間隔の所要時
間を知ることにより、このフィールドを受信する予定の
時間が分かる。測定用端末が他の受信器の設定を試験す
るためCTSを使用する場合、CTSフレームは使用さ
れない。CTSフレームが正確に受信されない(或い
は、全く受信されない)場合、想定用端末は、RTSを
送信したときの衝突又はCTSを受信したときの衝突が
原因であるかどうか、或いは、受信器の設定が悪いこと
が原因であるかどうか、を判定できない。CTSフレー
ムを使用して試験を行うことは可能であるが、上述のよ
うに、ACKフレームの方が好ましい。
【0029】表1には、ACKフレームのフォーマット
が記載されている。
【表1】 移動端末MT1は、全てのフィールドの内容を事前に知
っているので、エラーを容易にテストすることができ
る。本実施例によって使用される品質規準は、受信信号
電力である。変形された実施例の場合、この規準は、受
信信号電力の合計であり、2001年2月6日にTHOMSO
N Licensing SAの名で出願された仏国特許出願第011
5892号明細書に記載された標識が加えられ、OFD
M変調信号の個別の搬送波の測定結果に基づいている。
【0030】本実施例によれば、各測定用端末は、無線
リンク評価処理に関係したパラメータを保持するテーブ
ルを組み込む。本実施例によれば、端末のテーブルに
は、測定対象の端末毎に、以下のデータ、即ち、(a)
測定対象端末の媒体アクセス制御(MAC)番号と、
(b)現在使用中のアンテナ素子及び無線リンク品質規
準値(例えば、ビット誤り率推定量、電力レベル推定
量、あるは、幾つかの規準値を組み合わせる関数の値)
と、任意的に、(c)次の試験対象のアンテナ素子と、
(d)直前に判明した周波数オフセット、直前に判明し
たAGCレベルなどの受信機能に有用なその他のパラメ
ータと、が収容されている。
【0031】最後の項目は、厳密な意味ではアンテナダ
イバーシチに関係しないが、正しい受信パラメータのセ
ットアップ速度の改善に寄与する。
【0032】ある特定の端末に対するテーブルの内容
は、受信側端末が正確に測定を実行したときに更新され
る。
【0033】移動端末MT1が移動端末MT2との入力
リンクを測定するために行うステップは以下の通りであ
る。
【0034】ステップ1:現在有効なアンテナ素子の識
別情報及び品質規準値が読み出され、レジスタに保存さ
れる。
【0035】ステップ2:移動端末MT1は上述のよう
にRTSフレームを送信する。
【0036】ステップ3:移動端末MT1は、移動端末
MT2によって送信されたCTSフレームを待機する。
【0037】ステップ4:移動端末MT1は、データ・
ヌル・パケットを移動端末MT2へ送信し、試験対象の
アンテナ素子を選択する。
【0038】ステップ5:移動端末MT1は、移動端末
MT2によって送信されるべきACKフレームを待機す
る(移動端末MT1はデータフレームを送信しな
い。)。
【0039】ステップ6:移動端末MT1は、ACKに
基づいて品質規準を評価する。
【0040】ステップ7:移動端末MT1は、品質規準
をレジスタに保存された品質規準値と比較する。品質規
準の方が高い場合、新しいアンテナ素子識別情報及び品
質規準値がステップ8で記憶される。
【0041】ステップ9:全てのアンテナ素子の試験が
終了するまで、ステップ2からステップ7を繰り返す。
【0042】ステップ10及び最後のステップ:移動端
末MT1は、動作中リンクのため使用されたアンテナ素
子を変更すべきかどうかを検証する。変更すべき場合に
は、必要なステップが実行され、テーブルが更新され
る。
【0043】以上の処理は図2に示されている。
【0044】測定は、既存の動作中リンクが妨害される
ことなく実行可能である。勿論、この処理は、使用され
るべき正しいパラメータ値を事前に決定するため、測定
用端末との間に動作中リンクを持たない端末を測定する
ためにも実行できる。単一の測定の期間と、ネットワー
クの帯域幅が与えられた場合、大量のネットワークリソ
ースを消費することなく、受信器1台当たりに100H
zの周波数で合理的に測定を実行することができる。
【0045】第1の実施例では、RTS/CTS機構
は、測定対象端末からの肯定応答を生成するため使用さ
れる。IEEE 802.11の場合、CTSフレームの物理モー
ドの選択は、RTS/CTS機構の枠内に制限される
(他のタイプのネットワークの場合に同様であるとは限
らない。)。実際には、BPSK 1/2のような非常
にロバスト性(頑強性)の高いモードが使用される。し
かし、データフレーム又はACKフレームのデータレー
トは、RTS/CTSデータレートとは無関係に、自由
に選択することが可能である。
【0046】第2の実施例は、媒体を要求するためにR
TS/CTS機構を使用するのではなく、移動端末MT
1によって送信された空のデータパケットに応じて準備
された移動端末MT2の肯定応答を使用する。物理モー
ドに関する制約はない。空のデータパケットは、タイプ
フィールドが「ヌル・ファンクション」と一致するデー
タパケット、即ち、ペイロードを含まないデータパケッ
トである。RTS/CTSパケットを使用しないことに
よって、一部の帯域幅(QPSK 1/2モードで10
0μ秒を表現するRTSフレーム及びCTSフレーム)
が節約される。
【0047】種々のアンテナ素子を試験するため移動端
末MT1によって実行される方法は図3のフローチャー
トに示されている。このフローチャートは、アンテナ素
子、物理モード、或いは、その他のパラメータであろう
と任意の可変パラメータを使用する測定に適用可能であ
る。
【0048】ステップA:動作中のリンクで現在使用中
のパラメータ値(もしあれば)、並びに、対応した品質
規準値は、読み出される。2個の値がレジスタに保存さ
れる。
【0049】ステップB:試験対象のパラメータが選択
され、セットされ、DIFS期間の後、ヌル・ファンク
ション・データフレームが移動端末MT1によって移動
端末MT2へ送信される。変更されるべきパラメータ
が、受信側で修正されるべきパラメータ(例えば、受信
側アンテナ素子、受信側周波数オフセットなど)だけで
ある場合、ACKフレームの受信後であれば、ヌル・フ
ァンクション・データフレームの送信中又は送信後にセ
ットしてもよい。受信側で修正されるべきぱあらメータ
が、送信側端末でACKフレームを適切に作成するため
に分かっていなければならないパラメータであるなら
ば、この変更は、ヌル・ファンクション・データフレー
ムの送信前に実施しなければならない。なぜならば、こ
のフレームは、変更されたパラメータ値に関する情報を
収容するからである。
【0050】ステップC:移動端末MT1は、移動端末
MT2によって送信されたACKフレームを待機する。
【0051】ステップD:移動端末MT1は、品質規準
値を評価する。
【0052】ステップE:移動端末MT1は、規準値が
レジスタに保持されているものよりも優れているかどう
かを試験する。残りのステップは、図2のステップと同
じである。
【0053】図3に示された方法は、数種類のパラメー
タを同時に試験する場合には、再帰的に実行してもよ
い。その場合、動作中リンクに対するパラメータ値は、
このようなパラメータ値の最もより総合的な組み合わせ
が見つけられたときに限り変更される。
【0054】次に、第2の実施例の変形例を説明する。
この変形実施例は、IEEE 802.11規格によって提案され
たフラグメント化機構を利用する。この機構によれば、
移動端末MT1は、DCF媒体アクセス手続の1回の呼
び出しを使用して、数個のデータパケットをバーストと
して送信することを要求する。この変形実施例によれ
ば、ACKフレームは、品質規準値を評価するために使
用されるが、アンテナセクタ又はアンテナ素子は、各A
CKフレームの前に変更される。物理モードは全てのフ
ラグメント及びACKフレームに対して同一でなければ
ならないが、RTS/CTS機構の場合とは逆に、物理
モードは自由に選択できる。フラグメント間でアンテナ
セクタを変更するためフラグメント化機構を用いること
は、第1の実施例にも適用可能である。
【0055】上述のいかなる実施例の場合でも、計測用
処理によって占有される帯域幅は、(例えば、BPSK
1/2からQPSK 1/2へ、或いは、QPSK
1/2から16QAM 1/2へ)変調を変更すること
によって補償され得る。
【0056】本発明の第1の実施例又は第2の実施例に
よる計測用処理は、様々なイベントによって起動するこ
とが可能である。これらのイベントから非限定的に列挙
された例には、 (a)受信信号の電力レベルが閾値を下回るとき (b)所与の端末からの入力向き伝送がより頑強にされ
たとき(例えば、サービスの中断を避けるため、等時性
ストリームを伝送するとき) (c)所与の端末から所定数のパケットを受信したのち
が含まれる。
【0057】計測レートは、例えば、以下に非限定的に
列挙した事項の関数である。 (a)チャネルダイナミックス。100Hzの周波数
は、一般的に、人が移動する環境では十分であるとみな
される。 (b)物理モードの感度。一部のモードは、ある種のチ
ャネル特性に関して、他の物理モードよりも高感度であ
ることが分かっている(例えば、ビタビ冗長3/4の物
理モードは、チャネル形状ファクタn関して、1/2の
冗長性よりも高感度である。 (c)ネットワークの負荷。計測のため使用される帯域
幅を減少させることは、この帯域幅を他の目的のため使
用するために要求される。 (d)計測対象のリンク上の平均ビットレート。あまり
使用されないリンクは、頻繁に使用されるリンクよりも
注目される可能性が低い(したがって、計測の頻度が低
い)。
【0058】一般的に、計測を完全に定期的に実施する
必要はないので、計測は、端末によってバックグラウン
ドタスクとして実行し、正規の伝送を優先させてもよ
い。
【0059】有利的には、本発明の実施例によるコネク
ションパラメータの調整は、既存の動作中のコネクショ
ン、特に、映像ストリームを搬送中のコネクションを妨
害しない。更に、チャネル特性は時間と共に変化し、予
測できない時点で伝送コネクションパラメータの再調整
が必要になり、これらの特性の評価はいつでも実施可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による処理中のメッセージ交換
を示すネットワークの構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例による方法のフローチャ
ートである。
【図3】本発明の第2の実施例による方法のフローチャ
ートである。
【符号の説明】
MT1,MT2,MT3 移動端末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルノー ドール フランス国 35000 レンヌ リュ・イ ヴ・メイユ 7 (72)発明者 ルドヴィック ジャンヌ フランス国 35200 レンヌ スクワル・ ド・セテュバル 11 (72)発明者 パトリック フォンテーヌ フランス国 35700 レンヌ リュ・フラ ンソワ・デュアン 8 (72)発明者 パトリック ロペス フランス国 35450 リブレ・シャンジョ ン リュ・ピエール・デュ・コロンビエル 30−3 Fターム(参考) 5K033 AA05 CA07 CB04 DA17 DB20 EA03 EA06 5K034 AA16 DD02 EE03 HH11 NN26 5K042 AA06 CA02 CA13 DA13 DA17 DA19 EA02 EA09 EA10 FA11 GA02 JA02 LA11 LA13 MA04 NA04 5K067 AA23 BB02 CC08 CC24 DD23 DD24 DD45 GG01 GG11 KK03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも第1の端末及び第2の端末を
    具備し、CSMA/CA機構のようなコンテンション方
    式媒体アクセス機構を使用する通信ネットワークにおけ
    る無線リンクを適合させる方法であって、 第2の端末によって送信されたデータの第1の端末によ
    る受信を試験するため、 第2の端末から第1の端末への送信に影響を与えるパラ
    メータ値をセットし、 第1の端末において、第2の端末から第1の端末への所
    定の応答を起こす第2の端末へのメッセージを生成し、 所定の応答は、第1の端末が事前に分かっている内容を
    含み、事前に分かっている時間に第1の端末によって受
    信され、 所定の応答は、予めセットされたパラメータ値によって
    定義された条件に応じて受信され、 第1の端末において、所定の応答に基づいて品質規準値
    を評価する、ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 所定の応答は肯定応答パケットである、
    請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 通信ネットワークは、IEEE 802.11に準
    拠したネットワークである、請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 メッセージは、送信要求パケットを含
    み、ペイロードデータを含まない、請求項3記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 パラメータは、アンテナセクタと、アン
    テナ素子と、データレートのうちの少なくとも一つであ
    る、請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 メッセージは、ヌル・ファンクション型
    のデータパケットを含む、請求項3記載の方法。
  7. 【請求項7】 パラメータは、物理モードと、アンテナ
    セクタと、アンテナ素子と、データレートのうちの少な
    くとも一つである、請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 第1の端末は、フラグメントモードで第
    2の端末へメッセージを送信し、 フラグメントモードでは、メッセージのフラグメントが
    単一のバーストで送信され、 各パラメータ値は肯定応答の間で変化する、請求項6又
    は7記載の方法。
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