JP2008236431A - チャネル品質情報報告方法、基地局及びユーザ端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率的且つ柔軟的なＣＱＩ報告を実現することを目的とする。
【解決手段】 ユーザ端末から基地局にチャネル品質情報を報告するチャネル品質情報報告方法は、基地局が、ユーザ端末の情報に基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定するフォーマット決定ステップ（Ｓ１０５）；基地局が、決定されたチャネル品質情報フォーマットをユーザ端末に送信するフォーマット送信ステップ（Ｓ１０７）；ユーザ端末が、受信した前記チャネル品質情報フォーマットに基づいてチャネル品質情報を生成するチャネル品質情報生成ステップ；を有する。基地局は、所要のデータレートに基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定してもよい。また、基地局は、遅延スプレッドに基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定してもよい。また、基地局は、移動速度に基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定してもよい。
【選択図】図６

Description

本発明は、チャネル品質情報報告方法、基地局及びユーザ端末に関する。

ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）の移動通信環境において、基地局（ｅＮｏｄｅＢ）がユーザ端末（ＵＥ）に対して無線リソースをスケジューリングするときに、チャネル品質情報として、ユーザ端末から通知されたＣＱＩ（Channel Quality Indicator）を使用する。具体的には、ユーザ端末は基地局からパイロットチャネル等を受信して信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ：Signal to Interference Ratio）等の品質情報を測定し、基地局にＣＱＩをフィードバックする。基地局は、各ユーザ端末から通知されたＣＱＩを用いて、適切な無線リソースの割り当て等のスケジューリングを行う（非特許文献１参照）。

このときのＣＱＩ報告フォーマット、ＣＱＩ送信時間及びＣＱＩ報告周期は、図１に示すように一定である。すなわち、ユーザ端末は、予め決められたフォーマットで、予め決められた送信時間（TTI：Transmission Time Interval）で、予め決められた報告周期でＣＱＩを送信する。
3GPP TS 25.214, "Physical layer procedures (FDD)"

一方、３ＧＰＰ Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ ａｎｄ ＵＴＲＡＮのような次世代の移動通信環境では、基地局は、システム帯域幅を周波数領域で分割したリソースブロックをユーザ端末に割り当てることができる。このような移動通信環境では、ユーザ端末は、周波数毎のＣＱＩを定期的に基地局にフィードバックしなければならない。また、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）環境では、ユーザ端末は、基地局アンテナ毎のＣＱＩを定期的に基地局にフィードバックしなければならない。

しかし、ＣＱＩ報告における周波数方向及び時間方向の最適な細かさは、ユーザ端末のチャネル状態や移動速度に依存する。例えば、チャネル状態の変化が大きい場合には、細かくＣＱＩをフィードバックすることが望ましい。このようなチャネル状態の変化の大きいユーザ端末に合わせて、細かくＣＱＩをフィードバックするように移動通信システムで設定してしまうと、上りリンクのオーバーヘッドが増大する。一方、粗くＣＱＩをフィードバックするように移動通信システムで設定してしまうと、リンクアダプテーション（ＡＭＣ、送信電力制御）やスケジューリングに悪影響を与える。

すなわち、最適なＣＱＩ報告フォーマット（送信ビット数又はＭＣＳ（Modulation & Coding Scheme））、ＣＱＩ送信時間及びＣＱＩ報告周期は、ユーザ端末毎に変化するが、図１に示すような一定のＣＱＩ報告フォーマット、一定のＣＱＩ送信時間及び一定のＣＱＩ報告周期では、ユーザ端末毎の柔軟なＣＱＩ報告を実現することができない。

そこで本発明は、前述した問題点の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、効率的且つ柔軟的なＣＱＩ報告を実現することを目的とする。

本発明に係るチャネル品質情報報告方法は、
ユーザ端末から基地局にチャネル品質情報を報告するチャネル品質情報報告方法であって：
前記基地局が、前記ユーザ端末の情報に基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定するフォーマット決定ステップ；
前記基地局が、前記決定されたチャネル品質情報フォーマットを前記ユーザ端末に送信するフォーマット送信ステップ；
前記ユーザ端末が、受信した前記チャネル品質情報フォーマットに基づいてチャネル品質情報を生成するチャネル品質情報生成ステップ；
を有するチャネル品質情報報告方法、を特徴の１つとする。

また、本発明に係る基地局は、
ユーザ端末からチャネル品質情報を受信する基地局であって：
前記ユーザ端末の情報に基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定するチャネル品質情報フォーマット決定部；
前記決定されたチャネル品質情報フォーマットを前記ユーザ端末に送信する送信部；
前記決定されたチャネル品質情報に基づいてチャネル品質情報を受信するチャネル品質情報受信部；
を有する基地局、を特徴の１つとする。

また、本発明に係るユーザ端末は、
基地局にチャネル品質情報を送信するユーザ端末であって：
前記ユーザ端末の情報に基づいて前記基地局で決定されたチャネル品質情報フォーマットを受信する受信部；
受信した前記チャネル品質情報に基づいてチャネル品質情報を生成するチャネル品質情報生成部；
を有するユーザ端末、を特徴の１つとする。

本発明の実施例によれば、効率的且つ柔軟的なＣＱＩ報告を実現することができる。

本発明の実施例について、図面を参照して以下に説明する。

本発明の実施例では、効率的且つ柔軟なＣＱＩ報告を実現するために、ユーザ端末毎に、基地局がＣＱＩフォーマット（ＣＱＩ報告フォーマット（送信ビット数又はＭＣＳ）、ＣＱＩ送信時間、ＣＱＩ報告周期）を決定する。

図２に示すように、基地局は、通信の開始時にユーザ端末から受信した情報（データレート、データサイズ等）に基づいて、複数の候補の中からユーザ端末に最適なＣＱＩフォーマットを選択する。また、基地局は、ユーザ端末からの上りリンク受信信号から、遅延スプレッドの測定又は移動速度の推定を行い、これらを考慮してＣＱＩフォーマットを選択してもよい。

選択されたＣＱＩフォーマットは、上位レイヤシグナリングを介してユーザ端末に通知される。ユーザ端末は、選択されたＣＱＩフォーマット（指定ＣＱＩ報告フォーマット（送信ビット数又はＭＣＳ）、指定ＣＱＩ送信時間、指定ＣＱＩ報告周期）でＣＱＩを基地局に送信する。

最適なＣＱＩ報告フォーマット、ＣＱＩ送信時間及びＣＱＩ報告周期は、ユーザ端末のチャネル状態によって変化するため、本発明の実施例により、効率的且つ柔軟なＣＱＩ報告が実現できる。また、複数の候補の中からユーザ端末に最適なＣＱＩフォーマットを選択することにより、限定されたフォーマットを使って、ある程度柔軟なＣＱＩ報告ビット数に対応することができる。

＜フィードバックチャネルの構成＞
図３は、本発明の実施例に係るＣＱＩフィードバックチャネルの物理構成を示す図である。基地局は、ＣＱＩフォーマットとして、ＣＱＩ報告周期とＣＱＩ送信時間と１サブフレームで送信するビット数（又はＭＣＳ）とのうち少なくとも１つを変更することができる。ＣＱＩ報告周期とは、１回のＣＱＩ報告から次のＣＱＩ報告までの間隔であり、ＣＱＩ送信時間とは、１回のＣＱＩ報告で使用するサブフレーム数の占める時間である。なお、１サブフレームで送信するビット数を変更することは、ＭＣＳを変更することと同義である。

ＣＱＩ値は、パスロスとシャドウイングとフェージングとで決まるため、近い周波数、時間、アンテナでのＣＱＩ値はおおむね似ている（パスロスとシャドウイングはほぼ同じであるため）。このことを考慮して、以下に効率的且つ柔軟的なＣＱＩ報告を検討する。

例えば、周波数変動の大きいチャネル状態にあるユーザ端末＃１には、ＣＱＩ送信時間を長く設定し、１サブフレームで送信するビット数を大きく設定する。また、時間変動の大きいチャネル状態にあるユーザ端末＃２には、ＣＱＩ報告周期を短く設定する。

このように、ユーザ端末のチャネル状態に依存して、基地局は、ユーザ端末毎にＣＱＩフォーマット（ＣＱＩ報告フォーマット（送信ビット数又はＭＣＳ）、ＣＱＩ送信時間、ＣＱＩ報告周期）を決定する。

図４は、周波数領域のＣＱＩ報告を優先する場合のＣＱＩフィードバックチャネルの構成を示す図である。すなわち、ユーザ端末の遅延スプレッドが大きい場合（周波数方向のチャネル状態の変動が大きい場合）には、周波数領域の報告を優先する必要がある。このため、ＣＱＩフィードバックチャネルに対して、長いＣＱＩ送信時間の物理チャネルを割り当てる。更に、ＣＱＩ報告周期は長く設定される。

ユーザ端末は、１回のＣＱＩ送信時間内でＣＱＩビットを送信するときに、全てのリソースブロックの絶対測定値を報告する代わりに、システム帯域全体のＣＱＩとチャネル状態の良好な周波数帯のＣＱＩとを報告してもよい。また、システム帯域全体のＣＱＩの絶対値とこの絶対値からの差分値とを報告してもよい。図４（Ｂ１）及び（Ｂ２）には、２つのアンテナについてチャネル状態の良好な４つの周波数帯（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）のＣＱＩを、基準となる絶対値からの差分値で報告するフォーマットを示している。例えば、図４（Ｂ１）に示すように、第１アンテナの帯域全体のＣＱＩ平均値を絶対値として報告すると共に、チャネル状態の良好なものから４つを差分値で報告する。そして、第２アンテナでは、第１アンテナの絶対値からの差分値と、チャネル状態の良好なものから４つを差分値で報告する。また、図４（Ｂ２）に示すように、報告すべきＣＱＩ値の全ての平均値を基準となる絶対値として報告すると共に、ストリーム１及びストリーム２の帯域全体のＣＱＩとチャネル状態の良好な４つの周波数帯とを差分値で報告してもよい。このように絶対値と差分値とを用いることで、ＣＱＩ報告量を低減することができる。特に、帯域全体のＣＱＩと各周波数のＣＱＩが似ている場合（すなわち、各ＣＱＩ値のばらつきが小さい場合）には、図４（Ｂ１）に示す構成の方がＣＱＩ報告ビット数を低減することができる。一方、各ＣＱＩ値のばらつきが大きい場合には、図４（Ｂ２）に示す構成の方が各差分値に必要なビット数を小さくできるため、全体のＣＱＩ報告ビット数を低減することができる。なお、ＭＩＭＯ多重数が大きいほど、送信ビット数を大きくしてもよい。

上記のように決定されたフォーマットを用いて、各ユーザ端末は、１回のＣＱＩ送信時間内に送信されるＣＱＩをまとめて符号化する。すなわち、周波数方向又はＭＩＭＯ伝送の空間（又はストリーム）方向では、基準となる絶対値と、この絶対値からの差分値とを用いて報告する。ＣＱＩ値はパスロスとシャドウイングとフェージングとで決まり、近い周波数又はアンテナ間ではパスロスとシャドウイングとはほぼ同じであるため、近い周波数又はアンテナ間ではＣＱＩ値はおおむね似ている。従って、差分値を使用することで、ＣＱＩ報告数を低減して高効率なＣＱＩ報告を行うことができる。

一方、１回のＣＱＩ送信時間内でまとめてＣＱＩを符号化する。すなわち、時間方向（ＣＱＩ送信時間の間）では、当該ＣＱＩ送信時間に測定又は計算された値（前のＣＱＩ送信時間のＣＱＩ値からの差分値を用いない絶対値）を用いる。前のＣＱＩ送信時間からの差分値を用いないことで、あるＣＱＩ送信時間に受信誤りが生じた場合に、後続するＣＱＩ送信時間で誤り伝搬が生じることを防ぐことができる（前のＣＱＩ送信時間でのＣＱＩ値からの差分値で次のＣＱＩ送信時間でのＣＱＩ値を表現した場合、前のＣＱＩ送信時間のＣＱＩ値が正しく復調されない場合、前のＣＱＩ値からの差分値で表された次のＣＱＩ値にも無条件で受信誤りが生じるため）。このようにして、高品質、低遅延且つ高効率なＣＱＩ報告が実現できる。

図５は、時間領域のＣＱＩ報告を優先する場合のＣＱＩフィードバックチャネルの構成を示す図である。すなわち、ユーザ端末の移動速度が大きい場合（時間方向のチャネル状態の変動が大きい場合）には、時間領域の報告を優先する必要がある。このため、ＣＱＩフィードバックチャネルに対して、短いＣＱＩ送信時間の物理チャネルを割り当てる。更に、ＣＱＩ報告周期は短く設定される。

図４と同様に、図５には、２つのアンテナについてチャネル状態の良好な１つの周波数帯のＣＱＩを報告するフォーマットを示している。周波数方向の変動が小さい場合には、ＣＱＩを報告する周波数の数が少なくてもよいため、図５では図４に比較して基地局に報告する周波数帯が少なく設定されている。この場合にも同様に、各ＣＱＩ値のばらつきが小さい場合には、図５（Ｂ１）に示す構成の方が全体のＣＱＩ報告ビット数を低減することができ、各ＣＱＩ値のばらつきが大きい場合には、図５（Ｂ２）に示す構成の方が全体のＣＱＩ報告ビット数を低減することができる。

図４と同様に、上記のように決定されたフォーマットを用いて、各ユーザ端末は、１回のＣＱＩ送信時間内に送信されるＣＱＩをまとめて符号化する。すなわち、周波数方向又は空間（又はストリーム）方向では、差分値を用いて報告することで、ＣＱＩ報告数を低減して高効率なＣＱＩ報告を行う。更に、１回のＣＱＩ送信時間内でまとめてＣＱＩを符号化し、時間方向で誤りが伝搬されることを避ける。このようにして、高品質、低遅延且つ高効率なＣＱＩ報告が実現できる。

なお、ＡＣＫ又はＮＡＣＫのように他の制御情報と共にＣＱＩを送信する場合には、ＣＱＩの符号化ビットをパンクチャすることにより、ＮＡＣＫ又はＡＣＫ用のリソースを用意してもよい。このときに、ＡＣＫ又はＮＡＣＫとＣＱＩとはまとめて符号化される。

＜ＣＱＩ報告方法のフローチャート＞
図６は、本発明の実施例に係るＣＱＩ報告方法のフローチャートである。

ユーザ端末は、初期アクセス時に、所要のデータレート又は所望のデータサイズを基地局に通知する（Ｓ１０１）。

基地局は、ユーザ端末の上りリンク受信信号から遅延スプレッドを測定する。又は測定した遅延スプレッドを過去の他ユーザの遅延スプレッド測定値と合わせて平均化したセル内の平均遅延スプレッドを測定してもよい。また、基地局は、ユーザ端末の上りリンク受信信号からユーザ端末の移動速度を推定する（Ｓ１０３）。

基地局は、データレートが大きいほど、大きい送信ビット数（ＭＣＳ）と長いＣＱＩ送信時間と短いＣＱＩ報告周期とを許容するように、ＣＱＩフォーマットを決定する。また、遅延スプレッド（平均遅延スプレッド）が大きいほど、長いＣＱＩ送信時間と長いＣＱＩ報告周期とを許容するように、ＣＱＩフォーマットを決定する。また、移動速度が大きいほど、短いＣＱＩ送信時間と短いＣＱＩ報告周期と許容するように、ＣＱＩフォーマットを決定する。なお、基地局は、ＣＱＩ報告チャネルの容量が不足しているときは、ユーザ端末に割り当てるＣＱＩ送信時間及びＣＱＩ報告周期を制限してもよい（Ｓ１０５）。

基地局は、決定した送信ビット数（ＭＣＳ）、ＣＱＩ送信時間、ＣＱＩ報告周期をユーザ端末に通知する（Ｓ１０７）。

その後、下りリンクデータ伝送が開始される。具体的には、ユーザ端末は、決定されたフォーマットに基づいてＣＱＩを基地局に報告し、基地局は、ユーザ端末から受信したＣＱＩに基づいてスケジューリング及びリンクアダプテーションを行う。

＜基地局の構成＞
図７は、本発明の実施例に係る基地局のブロック図である。基地局１０は、ユーザ端末情報測定部１０１と、ＣＱＩフォーマット決定部１０３と、共有データチャネル生成部１０５と、ＣＱＩ受信部１０７と、スケジューリング部１０９と、多重部１１１と、送信部１１３とを有する。

ユーザ端末情報測定部１０１は、ユーザ端末の情報を測定（受信、推定）する。具体的には、通信開始時に、ユーザ端末から所要のデータレート又は所望のデータサイズを受信する。また、ユーザ端末の上りリンク受信信号から遅延スプレッドを測定する。更に、ユーザ端末の上りリンク受信信号からユーザ端末の移動速度を推定する。

ＣＱＩフォーマット決定部１０３は、ユーザ端末の情報に基づいてＣＱＩフォーマット（ＣＱＩ報告フォーマット（送信ビット数又はＭＣＳ）、ＣＱＩ送信時間、ＣＱＩ報告周期）を決定する。具体的には、所要のデータレートが大きいほど、１サブフレームで送信するビット数を大きく設定し、ＣＱＩ送信時間を長く設定し、ＣＱＩ報告周期を短く設定する。また、遅延スプレッドが大きいほど、ＣＱＩ送信時間を長く設定し、ＣＱＩ報告周期を長く設定する。更に、移動速度が大きいほど、ＣＱＩ送信時間を短く設定し、ＣＱＩ報告周期を短く設定する。ＣＱＩフォーマットは、複数の候補の中から１つを選択する。このＣＱＩフォーマットは上位レイヤの制御チャネルに割り当てられ、多重部１１１で共有データチャネルと多重され、送信部１１３からユーザ端末に送信される。

一方、ＣＱＩ受信部１０７は、ＣＱＩフォーマット決定部１０３で決定されたフォーマットに従って、ユーザ端末からＣＱＩを受信する。共有データチャネル生成部１０５は、ユーザ端末に送信する共有データチャネルを生成する。このＣＱＩを用いて、スケジューリング１０９は、ユーザ端末に送信する共有データチャネルに無線リソースを割り当てる。

＜ユーザ端末の構成＞
図８は、本発明の実施例に係るユーザ端末のブロック図である。ユーザ端末２０は、受信部２０１と、分離部２０３と、ＣＱＩフォーマット受信部２０５と、共有データチャネル処理部２０７と、ＣＱＩ生成部２０９と、送信部２１１とを有する。

受信部２０１は、基地局からの信号を受信する。受信信号は、分離部２０３で共有データチャネルと上位レイヤの制御チャネル等に分離される。共有データチャネルは、共有データチャネル処理部２０７で処理される。

ＣＱＩフォーマット受信部２０５は、上位レイヤの制御チャネルからＣＱＩフォーマットを受信する。ＣＱＩ生成部２０９は、指定されたＣＱＩフォーマット（ＣＱＩ報告フォーマット（送信ビット数又はＭＣＳ）、ＣＱＩ送信時間、ＣＱＩ報告周期）でＣＱＩを生成し、送信部２１１は、このＣＱＩをユーザ端末に送信する。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々の変更及び応用が可能である。

従来技術に係るＣＱＩフィードバック方法を示す概略図 本発明の実施例に係るＣＱＩフィードバック方法を示す概略図 本発明の実施例に係るＣＱＩフィードバックチャネルの物理構成を示す図 周波数領域のＣＱＩ報告を優先する場合のＣＱＩフィードバックチャネルの構成を示す図 時間領域のＣＱＩ報告を優先する場合のＣＱＩフィードバックチャネルの構成を示す図 本発明の実施例に係るＣＱＩ報告方法のフローチャート 本発明の実施例に係る基地局のブロック図 本発明の実施例に係るユーザ端末のブロック図

符号の説明

１０ 基地局
１０１ ユーザ端末情報測定部
１０３ ＣＱＩフォーマット決定部
１０５ 共有データチャネル生成部
１０７ ＣＱＩ受信部
１０９ スケジューリング部
１１１ 多重部
１１３ 送信部
２０ ユーザ端末
２０１ 受信部
２０３ 分離部
２０５ ＣＱＩフォーマット受信部
２０７ 共有データチャネル処理部
２０９ ＣＱＩ生成部
２１１ 送信部

Claims (12)

1. ユーザ端末から基地局にチャネル品質情報を報告するチャネル品質情報報告方法であって：
   前記基地局が、前記ユーザ端末の情報に基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定するフォーマット決定ステップ；
   前記基地局が、前記決定されたチャネル品質情報フォーマットを前記ユーザ端末に送信するフォーマット送信ステップ；
   前記ユーザ端末が、受信した前記チャネル品質情報フォーマットに基づいてチャネル品質情報を生成するチャネル品質情報生成ステップ；
   を有するチャネル品質情報報告方法。
2. 前記チャネル品質情報フォーマットは、ＣＱＩ報告周期とＣＱＩ送信時間と１サブフレームで送信するビット数とのうち少なくとも１つを有する、請求項１に記載のチャネル品質情報報告方法。
3. 前記フォーマット決定ステップは、予め決められた複数の候補の中から１つを選択する、請求項１に記載のチャネル品質情報報告方法。
4. 前記基地局が、前記ユーザ端末からの接続時に、所要のデータレートを受信する受信ステップ；
   を更に有し、
   前記フォーマット決定ステップは、前記所要のデータレートが大きいほど、１サブフレームで送信するビット数を大きく設定し、ＣＱＩ送信時間を長く設定し、ＣＱＩ報告周期を短く設定する、請求項２に記載のチャネル品質情報報告方法。
5. 前記基地局が、前記ユーザ端末から受信した信号から遅延スプレッドを測定する測定ステップ；
   を更に有し、
   前記フォーマット決定ステップは、前記遅延スプレッドが大きいほど、ＣＱＩ送信時間を長く設定し、ＣＱＩ報告周期を長く設定する、請求項２に記載のチャネル品質情報報告方法。
6. 前記基地局が、前記ユーザ端末から受信した信号から前記ユーザ端末の移動速度を推定する推定ステップ；
   を更に有し、
   前記フォーマット決定ステップは、前記移動速度が大きいほど、ＣＱＩ送信時間を短く設定し、ＣＱＩ報告周期を短く設定する、請求項２に記載のチャネル品質情報報告方法。
7. 前記チャネル品質情報生成ステップは、システム帯域全体のチャネル品質情報とチャネル状態の良好な周波数帯のチャネル品質情報とのうち少なくとも１つを生成する、請求項１に記載のチャネル品質情報報告方法。
8. 前記チャネル品質情報生成ステップは、
   周波数方向又は空間方向のチャネル品質情報を生成するときに、基準となるチャネル品質情報の絶対値と該絶対値からの差分値とで構成されるチャネル品質情報を生成し、時間方向のチャネル品質情報を生成するときに、当該ＣＱＩ送信時間で測定又は計算された値で構成されるチャネル品質情報を生成する、請求項１に記載のチャネル品質情報報告方法。
9. 前記チャネル品質情報生成ステップは、１回のＣＱＩ送信時間内に送信されるチャネル品質情報をまとめて符号化することにより、チャネル品質情報を生成する、請求項１に記載のチャネル品質情報報告方法。
10. 前記チャネル品質情報生成ステップは、ＡＣＫ又はＮＡＣＫのビットとチャネル品質情報とを同時に送信する場合に、チャネル品質情報の符号化ビットをパンクチャすることにより、チャネル品質情報を生成する、請求項１に記載のチャネル品質情報報告方法。
11. ユーザ端末からチャネル品質情報を受信する基地局であって：
    前記ユーザ端末の情報に基づいてチャネル品質情報フォーマットを決定するチャネル品質情報フォーマット決定部；
    前記決定されたチャネル品質情報フォーマットを前記ユーザ端末に送信する送信部；
    前記決定されたチャネル品質情報に基づいてチャネル品質情報を受信するチャネル品質情報受信部；
    を有する基地局。
12. 基地局にチャネル品質情報を送信するユーザ端末であって：
    前記ユーザ端末の情報に基づいて前記基地局で決定されたチャネル品質情報フォーマットを受信する受信部；
    受信した前記チャネル品質情報に基づいてチャネル品質情報を生成するチャネル品質情報生成部；
    を有するユーザ端末。

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