JP2005260608A - Receiving unit, portable communication terminal and decoding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受信信号の受信系列に対して、受信系列に含まれる信頼度情報を用いて誤り訂正を行いつつ復号結果を出力する受信ユニット、携帯通信端末及び復号方法に関する。 The present invention relates to a reception unit, a mobile communication terminal, and a decoding method for outputting a decoding result while performing error correction on a reception sequence of a reception signal using reliability information included in the reception sequence.
近年における移動体通信にあっては、送信側で情報信号を符号化し、これを受信側にて復号することによって誤り訂正を行うことが可能となり、この誤り訂正の方式として種々の開発及び実用化がなされている。この誤り訂正を行うに際し、信号対雑音比、若しくはEb/N0(Eb:1ビットあたりの電力,N0:1Hzあたりの雑音電力)が、低くなった場合に、所定の誤り率で情報信号を復調できるかが、無線通信の信頼性において重要となる。かかる誤り訂正の理論的限界を裏付ける定理として、シャノンの定理があり、このシャノンの限界に漸近的に近づける符号としてターボ符号がある(例えば、非特許文献1)。 In recent mobile communications, it is possible to perform error correction by encoding an information signal on the transmitting side and decoding it on the receiving side, and various developments and practical applications of this error correction method Has been made. When performing this error correction, if the signal-to-noise ratio or Eb / N0 (Eb: power per bit, noise power per N0: 1 Hz) becomes low, the information signal is demodulated at a predetermined error rate. Whether this is possible is important in the reliability of wireless communication. There is Shannon's theorem as a theorem to support the theoretical limit of error correction, and there is a turbo code as a code that asymptotically approaches the Shannon limit (for example, Non-Patent Document 1).
このターボ符号では、情報系列を2つの符号器にそれぞれ入力し、各々パリティビット列を生成する。このとき、一方の符号器には情報系列をそのまま入力し、他方の符号器には、インターリーバで順序を並べ替えて入力する。そして、これら2つのパリティビット列を、単純に多重化するか、あるいは間引き(puncturing)しつつ多重化し、さらに情報系列と多重化して通信路に送出する。 In this turbo code, an information sequence is input to two encoders, respectively, and a parity bit string is generated. At this time, the information sequence is input as it is to one encoder, and the other encoder is input with the order rearranged by an interleaver. Then, these two parity bit strings are simply multiplexed or multiplexed while being punctured, and further multiplexed with an information sequence and transmitted to the communication path.
一方、上述したターボ符号に対応したターボ復号器では、まず、受信系列を受け取り、第1の復号器により復号処理を行い、情報シンボルの復号結果とその信頼度情報を取得する。そして、インターリーバで並び替えられた第1の復号器からの信頼度情報及び受信系列を用いて第2の復号器により復号処理を行い、復号処理により得られた信頼度情報をデインターリーバで並び替えた後、第1の復号器へ送る。2回目以降の繰り返しでは、第1の復号器で、受信系列と、第2の復号器からの信頼度情報とに基づき復号処理を実行する。この処理を所定回数繰り返した後、最終判定を行い出力する。 On the other hand, in the turbo decoder corresponding to the above-described turbo code, first, the received sequence is received, the first decoder performs decoding processing, and the decoding result of the information symbol and its reliability information are acquired. Then, the second decoder performs decoding processing using the reliability information and the reception sequence from the first decoder rearranged by the interleaver, and the reliability information obtained by the decoding processing is converted by the deinterleaver. After rearrangement, it is sent to the first decoder. In the second and subsequent iterations, the first decoder performs a decoding process based on the received sequence and the reliability information from the second decoder. After this process is repeated a predetermined number of times, a final determination is made and output.
そして、上述したターボ復号器のハードウェア化を行う場合、回路規模、消費電流、復号処理時間を考慮して、例えば、32bit演算から8bit演算に制限するなど、演算語長を制限するのが通常である。
しかしながら、上記ターボ復号器において、演算語長は短くすればするほど、回路規模の縮小や消費電力の低減、復号処理時間の短縮化を図ることができる反面、演算語長を小さく設定しすぎると、誤り訂正の効率が低下し所望の復号特性を得ることが困難になる。したがって、ハードウェア化を行う場合、これら処理時間と復号特性とのバランスを検討する必要がある。 However, in the turbo decoder, as the operation word length is shortened, the circuit scale can be reduced, the power consumption can be reduced, and the decoding processing time can be shortened. On the other hand, if the operation word length is set too small. As a result, the efficiency of error correction decreases and it becomes difficult to obtain desired decoding characteristics. Therefore, when implementing hardware, it is necessary to consider the balance between the processing time and the decoding characteristics.
その一方で、 受信環境が劣悪のときには、演算語長を大きめに設定しても、十分な誤り訂正の効果が得られず復号特性が限界が生じ、受信環境によらず一律な演算語長でハードウェア化を行うと、消費電流、復号処理時間の面で、効率が悪くなるという問題がある。 On the other hand, when the reception environment is inferior, even if the operation word length is set to a large value, the effect of sufficient error correction cannot be obtained and the decoding characteristics are limited, and the operation word length is uniform regardless of the reception environment. When hardware is used, there is a problem that the efficiency is reduced in terms of current consumption and decoding processing time.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、受信品質に応じて、符号化における演算語長を可変とすることによって、受信環境が劣悪なときに復号性能を大きく損なうことなく、消費電力や復号処理時間を低減することのできる受信ユニット、携帯通信端末及び復号方法を提供することをその課題とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and by varying the operation word length in encoding according to the reception quality, without greatly impairing the decoding performance when the reception environment is poor, It is an object of the present invention to provide a receiving unit, a mobile communication terminal, and a decoding method that can reduce power consumption and decoding processing time.
上記課題を解決するために、本発明は、受信信号の復号に際し、受信品質推定部において受信信号の受信品質を推定し、演算語長調節部において受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定して、受信信号を受信系列として出力し、ターボ復号器において前記受信系列を復号し、信頼度情報と受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力する。 In order to solve the above problems, the present invention estimates the reception quality of a received signal in a reception quality estimation unit when decoding a received signal, and sets the operation word length when the reception quality is good in an operation word length adjustment unit. If the reception quality is poor, the operation word length is set short, the reception signal is output as a reception sequence, the reception sequence is decoded by the turbo decoder, and there is an error depending on the reliability information and the reception sequence. Correction is performed a predetermined number of times, and the decoding result is output.
このような本発明によれば、受信環境が劣悪のときには演算語長を短く設定し、処理速度の高速化により復号特性の向上を図り、受信環境が良好なときには、演算語長を長く設定し、誤り訂正の効率化による復号特性の向上を図ることができる。 According to the present invention, the operation word length is set short when the reception environment is poor, the decoding characteristic is improved by increasing the processing speed, and the operation word length is set long when the reception environment is good. Thus, the decoding characteristics can be improved by improving the efficiency of error correction.
なお、本発明では、受信信号に含まれる制御信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、受信信号に含まれる情報信号のSIR(希望波対干渉波電力比)から受信品質を推定することが好ましい。この場合には、送信電力が既知の制御信号(パイロット信号)を用いて、受信品質を推定することができ、より正確な受信品質の推定が可能となる。 In the present invention, the reception quality is estimated from the SIR (desired wave to interference wave power ratio) of the information signal included in the received signal based on the received power of the control signal and the received power of the noise signal included in the received signal. It is preferable. In this case, it is possible to estimate the reception quality using a control signal (pilot signal) whose transmission power is known, and it is possible to estimate the reception quality more accurately.
以上説明したように本発明によれば、受信信号を復号する際に、復号により取得される信頼度情報と受信系列とにより誤り訂正を所定回数行うターボ復号において、受信品質に応じ、符号化における演算語長を可変とすることによって、受信環境が劣悪なときに復号性能を大きく損なうことなく、消費電力や復号処理時間を低減することができる。 As described above, according to the present invention, when decoding a received signal, in turbo decoding in which error correction is performed a predetermined number of times based on reliability information acquired by decoding and a received sequence, in the encoding according to the reception quality. By making the operation word length variable, it is possible to reduce power consumption and decoding processing time without greatly degrading decoding performance when the reception environment is poor.
(通信システムの構成)
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明に係る受信ユニット及び通信端末装置を、図1(a)に示す通信システムに適用した場合を例に説明する。図1(a)は、本実施形態に係る通信システムの全体構成を示すブロック図である。
(Configuration of communication system)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case where the receiving unit and the communication terminal device according to the present invention are applied to the communication system shown in FIG. 1A will be described as an example. FIG. 1A is a block diagram showing an overall configuration of a communication system according to the present embodiment.
図1(a)に示すように、本実施形態に係る通信システムでは、送信側の通信端末1と、受信側の通信端末2とを備えており、ここでは、通信端末1において符号化された情報信号D1を、通信端末2において受信し、情報信号D3として復号する。
As shown in FIG. 1 (a), the communication system according to the present embodiment includes a communication terminal 1 on the transmission side and a
通信端末1は、送信系のモジュールとして情報信号D1を符号化するターボ符号化部101と、符号化された信号を変調する変調器102と、変調された信号にパイロット信号D2を多重化する多重器103と、多重化された信号を送信する送信部100とを備えている。
The communication terminal 1 includes a
図2(a)は、上記ターボ符号化部101の構成を示すブロック図である。同図に示すように、入力された情報信号D1は、符号器101bへ入力されて符号化される。一方、入力された情報信号D1の他方は、インターリーブ回路101aにより所定サイズでインターリーブされ、それから符号器101cにおいて符号化される。なお、ここで、符号器101cと符号器101cにおける符号化とは、組織的畳符号(n1,k)による符号化である。
FIG. 2A is a block diagram showing a configuration of the
これら各符号器101b及び101cからの出力は切替器101dに入力され、この切替器101dにおいて、インターリーブ回路101aに対応して交互に切り替えられて出力される。さらにこの切替器101dからの出力は、並/直変換器101eに入力され、無符号化ビット(入力情報のビット)と、符号化ビットの切り替え(並列/直列変換)が行われ、符号器出力として出力される。
The outputs from the
一方、図1(a)に示すように、通信端末2は、受信系のモジュールとして、受信信号を受信する受信部200と、この受信された信号を復調する復調器201と、復調信号を所定の演算語長に切り出すノーマライザ202と、ターボ復号を行い情報信号D3を出力するターボ復号器203と、受信信号のSIR(希望波対干渉波電力比)を推定する受信SIR推定部204とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 1A, the
図2(b)は、ターボ復号器203の構成を示すブロック図である。ターボ復号器203は、受信系列を復号し、復号により取得される信頼度情報と受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力する復号器である。ターボ復号器203では、同図に示すように、入力信号が直/並変換器203aで直列/並列変換され、MAP復号器203b及び203dへ入力される。MAP復号器203bの一方の出力はインターリーブ回路203cに入力され、通信端末1側における符号化の際のインターリーブに対応したデータ長でソートが行われ、MAP復号器203dに入力される。
FIG. 2B is a block diagram showing the configuration of the
MAP復号器203dでは、これらの信号が復号され、デインターリーブ回路203fでインターリーブと逆の並び替え処理を受けて復号出力として出力される。一方、MAP復号器203dの出力の一部は、デインターリーブ回路203eでインターリーブと逆の並び替えが施され、信頼度情報としてMAP復号器203bに入力される。この操作を必要回数繰り返す。
In the MAP decoder 203d, these signals are decoded, subjected to a rearrangement process reverse to interleaving in the
ここでMAP復号について説明する。送信側で符号化を行い、符号語wjを送信したときに、受信側で正しく復号するためには、受信語yが符号語wjの復号領域Rjに入る場合である。したがって、この場合の正しい復号の確立Pcは、各符号語が送られる確立をP(wj)とすると、
となる。
Here, MAP decoding will be described. When encoding is performed on the transmission side and the code word wj is transmitted, in order to correctly decode on the reception side, the received word y enters the decoding region Rj of the code word wj. Accordingly, the establishment Pc of correct decoding in this case is P (wj) where the establishment that each codeword is sent is P (wj)
It becomes.
上式において、結合確立(wj,y)=P(wj)・P(y|wj)が最大になるようにする。すなわち、ある与えられた受信語yに対し条件付確立P(y|wj)を最大とする符号語が送られたと判断する。条件付確立P(y|wj)は、事後確率と呼び、この確率を最大とする符号語が送られたと推定する復号を最大事後確率復号(maximaum a posteriori probability decoding:MAP符号)という。このアルゴリズムについては、例えば、文献「L.R.Bahl,J.Cocke,F.Jelinek,and J.Raviv,:"Optimal decoding of linear codes for minimizingsymbolerror rate,''IEEE Trans.Inform.Theory,Vol.IT-20,pp.284-287,1974」に詳細に述べられている。 In the above equation, the connection establishment (wj, y) = P (wj) · P (y | wj) is maximized. That is, it is determined that a code word that maximizes conditional establishment P (y | wj) is sent for a given received word y. Conditional establishment P (y | wj) is called a posteriori probability, and decoding that estimates that a codeword that maximizes this probability has been sent is called maximum a posteriori probability decoding (MAP code). Regarding this algorithm, for example, the document “LRBahl, J. Cocke, F. Jelinek, and J. Raviv ,:” Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate, ”IEEE Trans. Inform. Theory, Vol. IT-20. , pp.284-287, 1974 ”.
ターボ復号器203への入力信号として、"The Log-Lkelihood Ratios(以下、LLR)"が用いられることについては、文献「C.Berrou,A.Glavieux and Member, IEEE: "NEAR Optimum Error Correcting Coding And Decoding: Turbo-Codes'',Proc.of IEEE' October, 1996, Vol.44, NO.10, pp.1261-1271」で述べられており、LLRは、以下のように定義されている。
また、AWGN Channelにおいて、数2は、以下のように定義される。
なお、上式において、Esは、1シンボル(ターボ符号化後の1bit)あたりのエネルギーであり、N0は、1Hzあたりの雑音電力である。 In the above equation, Es is energy per symbol (1 bit after turbo coding), and N0 is noise power per 1 Hz.
前記ノーマライザ202は、復調器201により復調された受信信号を、前記受信SIR推定部204により推定された受信SIRに応じた演算語長で、受信系列として出力する演算語長調節部であり、本実施形態では、図1(b)に示すような、受信SIRと演算語長とを関連付けるルックアップテーブルT1を備えており、受信SIR推定部204により推定された受信SIRに応じて演算語長を切り替える。すなわち、受信SIR推定部204により推定された受信SIRについて、ルックアップテーブルT1参照し、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定する。
The
ルックアップテーブルT1は、図1(b)に示すように、受信SIRが0〜4の場合、演算語長は4bitに設定され、受信SIRが4〜8dBの場合、演算語長は6bitに設定され、受信SIRが8dB以上の場合、演算語長は8bitに設定される。このルックアップテーブルT1は、通信システムにおいて要求されているパフォーマンスに応じて、任意に変えることが可能である。 In the lookup table T1, as shown in FIG. 1B, when the reception SIR is 0 to 4, the operation word length is set to 4 bits, and when the reception SIR is 4 to 8 dB, the operation word length is set to 6 bits. When the received SIR is 8 dB or more, the operation word length is set to 8 bits. This lookup table T1 can be arbitrarily changed according to the performance required in the communication system.
受信SIR推定部204は、受信信号に対して、通信路で生じたSN比の劣化度合いを推定するモジュールである。ここで、受信SIR推定部204の動作について詳述する。なお、ここでは、情報信号D1がDSCHにマッピングされているものとする。
The reception
まず、数4により、CPICH(Pilot channel)のRSCPを算出する。
次いで、数5により、CPICH ISCPを算出する。
そして、CPICH_SN比を算出する。なお、ここでは、CPICH_RSCPは、信号成分の電力に相当し、CPICH_ISCPは干渉成分の電力に相当するので、次式により、CPICHのSN比が求まる。
次に、DSCH_SN比(=受信SIR)を算出する。
(通信システムの動作)
以上説明した本実施形態に係る通信システムの動作について説明する。まず、通信端末1において、情報信号D1をターボ符号化部101により符号化し、符号化された信号を変調器102により変調し、この変調された信号にパイロット信号D2を、多重器103により多重化し、この多重化された信号を送信部100により、通信路を通じて通信端末2に対して送信する。そして、送信された信号を通信端末2において受信する。係る通信端末2における処理を図3に示す。
(Operation of communication system)
The operation of the communication system according to the present embodiment described above will be described. First, in the communication terminal 1, the information signal D1 is encoded by the
通信端末2において信号が受信されると(S101)、受信された信号は、復調器201に入力され復調されるとともに、受信SIR推定部204にも入力される。受信SIR推定部204では、受信信号に含まれるパイロット信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、受信信号に含まれる情報信号D1の受信SIRが推定される(S102)。
When a signal is received at the communication terminal 2 (S101), the received signal is input to the
そして、推定された受信SIRについて、ノーマライザ202でルックアップテーブルT1が参照され(S103)、受信品質に応じた演算語長が設定される(ステップS104〜S106)。すなわち、ノーマライザ202は、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、この設定された演算語長により受信信号を受信系列としてターボ復号器203に出力する。ターボ復号器203では、ノーマライザ202で調整された演算語長をもって受信系列を復号し、復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力する(S108)。
Then, with respect to the estimated reception SIR, the
(本実施形態による効果)
以上説明したように本実施形態によれば、受信信号をターボ復号器により復号する際に、受信SIR等の受信品質に応じ、符号化における演算語長を可変とすることによって、受信環境が劣悪なときに復号性能を大きく損なうことなく、消費電力や復号処理時間を低減することができる。
(Effects of this embodiment)
As described above, according to the present embodiment, when the received signal is decoded by the turbo decoder, the reception environment is inferior by making the operation word length in the encoding variable according to the reception quality such as the reception SIR. In such a case, the power consumption and the decoding processing time can be reduced without significantly degrading the decoding performance.
すなわち、図4に示すように、演算語長とBLER(ブロックエラー率)特性との関係において、受信SIRが劣悪であるとき(Eb/N0が小さいとき)は、演算語長による特性さは小さく、受信SIRが良好であるとき(Eb/N0が大きいとき)は、演算語長による特性差が大きい。したがって、本実施形態によれば、受信SIRが低いときに演算語長を短く設定し、受信SIRが高いとき演算語長を長く設定することによって、大きなBLER特性を招くことなく、ターボ復号器の消費電流削減、復号処理時間の短縮化を実現することができる。 That is, as shown in FIG. 4, when the received SIR is inferior (when Eb / N0 is small) in the relationship between the arithmetic word length and the BLER (block error rate) characteristic, the characteristic due to the arithmetic word length is small. When the reception SIR is good (when Eb / N0 is large), the characteristic difference due to the operation word length is large. Therefore, according to the present embodiment, the operation word length is set short when the reception SIR is low, and the operation word length is set long when the reception SIR is high, so that the turbo decoder does not incur a large BLER characteristic. It is possible to reduce current consumption and shorten the decoding processing time.
なお、本実施形態では、受信信号に含まれるパイロット信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、受信信号に含まれる情報信号のSIR(希望波対干渉波電力比)から受信品質を推定するため、送信電力が既知の制御信号(パイロット信号)を用いて、受信品質を推定することができ、より正確な受信品質の推定が可能となる。 In the present embodiment, the reception quality is estimated from the SIR (desired wave to interference wave power ratio) of the information signal included in the reception signal based on the reception power of the pilot signal and the noise signal included in the reception signal. Therefore, it is possible to estimate the reception quality using a control signal (pilot signal) whose transmission power is known, and it is possible to estimate the reception quality more accurately.
D1 情報信号、D2 パイロット信号、D3 情報信号、T1 ルックアップテーブル、1,2 通信端末、100 送信部、101 ターボ符号化部、101a インターリーブ回路、101b,101c 符号器、101d 切替器、101e 並/直変換器、102 変調器、103 多重器、200 受信部、201 復調器、202 ノーマライザ、203 ターボ復号器、203a 直/並変換器、203b MAP復号器、203c インターリーブ回路、203d MAP復号器、203e,203f デインターリーブ回路、204 受信SIR推定部
D1 information signal, D2 pilot signal, D3 information signal, T1 lookup table, 1, 2 communication terminal, 100 transmitter, 101 turbo encoder, 101a interleave circuit, 101b, 101c encoder, 101d switch, 101e parallel / Direct converter, 102 modulator, 103 multiplexer, 200 receiver, 201 demodulator, 202 normalizer, 203 turbo decoder, 203a direct / parallel converter, 203b MAP decoder, 203c interleave circuit, 203d MAP decoder, 203e , 203f Deinterleave circuit, 204 reception SIR estimation unit
Claims (6)
前記受信品質推定部による推定結果に基づいて、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、前記受信信号を受信系列として出力する演算語長調節部と、
前記演算語長切部から出力された前記受信系列を復号し、該復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力するターボ復号器と
を備えることを特徴とする受信ユニット。 A reception quality estimation unit for estimating the reception quality of the received signal;
Based on the estimation result by the reception quality estimation unit, the operation word length is set long when the reception quality is good, the operation word length is set short when the reception quality is bad, and the reception signal is received An arithmetic word length adjustment unit that outputs as
A turbo decoder that decodes the received sequence output from the arithmetic word length cut unit, performs error correction a predetermined number of times using the reliability information acquired by the decoding and the received sequence, and outputs a decoding result A receiving unit characterized by that.
受信信号の受信品質を推定する受信品質推定部と、
前記受信品質推定部による推定結果に基づいて、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、前記受信信号を受信系列として出力する演算語長調節部と、
前記演算語長切部から出力された前記受信系列を復号し、該復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力するターボ復号器と
を備えることを特徴とする携帯通信端末。 A reception demodulator that receives a radio signal, demodulates it, and outputs it as a received signal;
A reception quality estimation unit for estimating the reception quality of the received signal;
Based on the estimation result by the reception quality estimation unit, the operation word length is set long when the reception quality is good, the operation word length is set short when the reception quality is bad, and the reception signal is received An arithmetic word length adjustment unit that outputs as
A turbo decoder that decodes the received sequence output from the arithmetic word length cut unit, performs error correction a predetermined number of times using the reliability information acquired by the decoding and the received sequence, and outputs a decoding result A mobile communication terminal characterized by the above.
演算語長調節部において、前記ステップ(1)による推定結果に応じ、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、前記受信信号を受信系列として出力するステップ(2)と、
ターボ復号器において、前記ステップ(2)により出力された前記受信系列を復号し、該復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力するステップ(3)と
を備えることを特徴とする復号方法。 In the reception quality estimation unit, the step (1) of estimating the reception quality of the received signal,
In the operation word length adjustment unit, according to the estimation result in the step (1), when the reception quality is good, set the operation word length long, and when the reception quality is bad, set the operation word length short, Outputting the received signal as a received sequence (2);
In the turbo decoder, decoding the received sequence output in the step (2), performing error correction a predetermined number of times with the reliability information acquired by the decoding and the received sequence, and outputting a decoding result ( And 3) a decoding method.
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US8959421B2 (en) | 2010-05-21 | 2015-02-17 | Nec Corporation | Decoding device and decoding order control method |
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2004
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Legal Events
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