JP5312850B2 - Cdma通信システムにおけるソフトハンドオフのための方法および装置 - Google Patents

Cdma通信システムにおけるソフトハンドオフのための方法および装置 Download PDF

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Description

発明の分野
本発明は通信システムに関する。特に、本発明はワイドバンドコード分割多元接続(WCDMA)原理にしたがって動作する通信システムにおけるソフトハンドオフ動作のための新規で改良された方法および装置に関する。
関連技術の説明
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)はWCDMA標準規格として一般的に呼ばれるその技術仕様書の1つのバージョンを最近発行した。この刊行物は技術的によく知られており、WCDMAシステムにおける動作標準規格を記述している。この標準規格は特許に対するこの出願の時点で依然として発展している。標準規格のコピーはフランスのヴァルボンヌ、ソフィア・アンティポリス、650ルーテ・デス・ルコルズ、3GPPにコンタクトすることにより、あるいはインターネットアドレスwww.3gpp.orgでワールドワイドウェブにアクセスすることにより得ることができる。特許に対するこの出願の時点で標準規格の最新のバージョン、および同じものの以前に改訂された刊行物のすべては、参照によりここに組み込まれている。
ソフトハンドオフ動作はよく知られている。米国特許番号第5,640,414号でブラッケニーII氏らに発行された特許、および米国特許番号第5,101,501号でギルハウゼン氏らに発行された特許はともに、特許に対する本願の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれており、CDMA通信システムにおける通信でソフトハンドオフを提供する方法およびシステムを提供する。一般的に、ソフトハンドオフ動作における移動局は異なるセルから送信された複数の信号を受信して合成し、情報の全体的なデコーディングおよび復調を向上させる。ソフトハンドオフ動作に関連するセルから送信される信号は同じ情報を伝える。信号のデコーディングおよび復調後に移動局はソフト合計動作でデータメトリクスを合成して、データエネルギを加算する。結果として、情報データはより少ないエラーで受信される。
WCDMAを含むCDMAシステムでは、各セルは独特な疑似ランダム雑音(PN)シーケンスを持つ。各セルから送信されるダウンリンク信号は信号拡散関数の一部としてPNシーケンスと乗算される。移動局により受信されたダウンリンク信号は送信機により使用されたPNシーケンスにしたがって逆拡散動作を受ける。データシンボルレベルにおける逆拡散動作の結果は、ソフトハンドオフ動作に関係する他のセルにより送信された他の信号の逆拡散動作の結果と合成される。同じセルから発生されたがマルチパスにより異なる遅延で移動局に到着した信号は同じ方法で合成することができる。一般的に知られているレイク受信機が合成動作のために使用される。
ソフト合成動作を実行するときに、ソフトハンドオフに関係するセルから受信された一致シンボルを移動局が合成することが重要である。例えば、第1のセルからの特定フレームの第1のシンボルは、第2のセルからの一致シンボルの第1のシンボルと合成される必要があるなどである。移動局は各セルからのデータ信号のフレームタイミングを知る必要がある。セルタイミングが相互に非同期である可能性、PN拡散コードフレームタイミングとデータフレームタイミングとの間の可能性あるタイミングオフセット、および伝搬遅延における不確実性を含む要因のために、移動局は必ずしも各セルからのシンボルの到着タイミングを信頼してどのシンボルを合成すべきかを決定することができない。
したがって、移動局におけるソフトハンドオフ動作に関係する各セルにより送信される各ダウンリンク信号のデータフレーム時間オフセットを移動局が確実に知るための方法および装置に対する必要性がある。
発明の概要
本発明は通信システムにおける新規で改良された方法および装置に向けられており、ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定し、セルから移動局にダウンリンクデータフレーム時間オフセットを送信することにより、ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを移動局に知らせる。この方法とそれに伴う装置は移動局により測定される時間オフセット情報を受信することをさらに含むと利点がある。ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定することは移動局により測定される時間オフセットに基づく。移動局はメッセージのオフセット情報に基づいてフレーム境界のタイミングを決定することができる。移動局により送信され、ネットワークにより受信されるタイミングオフセット測定報告が新しいセルにより使用されて、フレームオフセットが見出される。いったん新しいセルがオフセットを見出すと、選択されたオフセットを移動局に信号送信する。この方法とそれに伴う装置は、測定報告メッセージを通して時間オフセットを受信することをさらに含むと利点がある。時間オフセットは移動局により測定される。測定報告メッセージは移動局により、セルを制御する基地局制御装置に少なくとも送信される。いったん移動局がアクティブセット更新メッセージを受信すると、データフレーム時間オフセット情報がタイミングブロックに提供される。各ダウンリンク信号に関係するデータフレーム時間オフセットを知ると、タイミングブロックは各ダウンリンク信号のデータフレーム境界を決定することができる。タイミングブロックはデータフレーム時間オフセットに関係するダウンリンク信号に対応するPNシーケンスタイミングを調整するので、各データフレーム中の対応するデータシンボルは合成器で正しくソフト合成される。ソフト合成動作の結果は情報を取り出すために復調器/デコーダで処理されると利点がある。
本発明の特徴、目的および効果は、同一の参照文字が全体を通して対応したものを識別している図面を考慮すると、以下に記述されている詳細な説明からさらに明らかになるであろう。
好ましい実施形態の詳細な説明
方法および装置はシリアル番号第09/345,283号を持つ“高速WCDMA捕捉のための方法および装置”と題する特許出願で説明されており、本願の譲受人にともに譲渡されており、参照によりここに組み込まれている。第09/345,283号出願はセルと移動局の同期のための方法および装置に対する説明を提供する。同期データに基づいて、移動局は移動局アップリンクデータフレームタイミングを基準とするデータフレーム時間オフセットを決定することができる。標準規格にしたがったアップリンク信号はセルからのダウンリンク信号の受信後の固定時間オフセット内で送信される。アップリンク信号時間オフセットは1024チップに固定されてもよい。移動局は観測された時間差を決定した後に、SFN−SFNメッセージとして一般に知られているメッセージを通してセルに情報を送信する。3G TS25.331v3.2.0(2000−03)文書のセクション10.3.7.90は観測された時間差メッセージに対する説明および要求を提供する。観測された時間差情報はセル測定結果メッセージ10.3.7.3に含まれる。移動局は周期的にセルに対して報告してもよい。移動局はチップ時間の単位で時間差を測定および報告する。
その基地局制御装置と接続されたセルは、測定報告メッセージでSFN番号を報告した移動局に向けられたダウンリンク物理チャネルに対してデータフレーム時間オフセットをセットする。3G TS25.221v3.2.0(2000−03)文書のセクション7およびそのサブセクションは、異なる物理チャネル間のタイミング差に対する説明を提供する。例えば、ダウンリンクに対して直接的に、アップリンクに対して間接的に、プライマリ共通制御物理チャネルをすべての物理チャネルに対するタイミング差として使用する。データおよび音声情報の通信に向けられた専用物理チャネルは、共通制御チャネルおよびパイロット物理チャネルからのデータフレーム時間オフセットでセットされる。データフレーム時間オフセットは共通制御チャネルおよびパイロット物理チャネルから256チップの倍数でセットされる。
移動局は、範囲内の各セルに対する、同期信号および共通パイロット信号のような信号の測定に基づいて報告メッセージを送信する。各報告メッセージは、アップリンクタイミングと各セルからのダウンリンクPNシーケンスフレームタイミング(すなわち、共通およびパイロットチャネルフレームタイミング)との間の時間遅延差測定値、およびSFN番号を含む。各基地局から移動局への伝搬距離は異なるかもしれない。各セルに対して移動局により測定された観測時間差は異なるかもしれない。ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、その対応する測定報告に基づいて各セルによりセットされる。各セルはその自己のタイミングで同期または非同期で動作してもよい。
図1を参照すると、例示的な状況では、セル102および103とソフトハンドオフ状況にある移動局101は2つのダウンリンク信号111および112を受信する。移動局は2つより多いセルとソフトハンドオフであってもよいが、説明を簡単にするために、2方向ハンドオフ状況を説明する。移動局101はセル102および103に受信されるべきアップリンク信号113を送信する。各セルは測定報告メッセージで報告された時間オフセット値を使用してデータフレーム時間オフセットをセットし、移動局により受信されるダウンリンク信号が、移動局から送信されるアップリンク信号から時間で約1024チップ離れるようにする。例示目的のために、例えば、アップリンク信号113は時間120で送信される。セル102はダウンリンク111を通して移動局101と通信する。セル102の共通制御チャネル時間基準が時間121の場合、セル102は時間121からのデータフレーム時間オフセット122をセットするので、伝搬遅延123を考慮に入れた後に、ダウンリンク信号111はアップリンク送信時間120から約1024チップ時間離れて到着する。
移動局101は測定報告メッセージを基地局制御装置190を含むネットワークに送信する。この基地局制御装置190はダウンリンク112と関係する時間フレームオフセット124を決定するのに必要なタイミング情報をセル103に知らせる。セル103はデータフレーム時間オフセット124をセットするので、ダウンリンク信号112の伝搬遅延に関係する伝搬遅延125を含んだ後に、アップリンク送信時間120から約1024チップ離れて移動局101にダウンリンク信号112が到着する。ダウンリンク信号111および112はしたがって移動局101において、アップリンク信号113の約1024チップ時間内に到着する。移動局101がそれぞれダウンリンク信号111および112を通して基地局102および103とソフトハンドオフ中であるときに、ソフト合成動作が実行されてもよい。
本発明の1つの実施形態では、データフレーム時間オフセット122および124は256チップ時間の増分である。PNシーケンスの開始はセル共通制御およびパイロットチャネル時間フレームの開始と一致するようにセットされる。各ダウンリンク物理チャネルはPNシーケンスで拡散される。このようなことであるから、各ダウンリンク信号は他のものから時間で少なくとも256チップだけオフセットされている。異なる移動局に対するダウンリンク信号は同じタイミングオフセットを持つことができる。
本発明の1つの実施形態では、移動局101がデータシンボルレベルでソフト合成を実行しており、各ダウンリンク信号から抽出されたデータシンボルは、他のデータフレームの同じ位置の他のデータシンボルとの有効なソフト合成動作のためにデータフレームの位置に関して識別される。各データシンボルは期間で4チップと512チップとの間である。データフレーム時間オフセットは256チップの増分である。ダウンリンク信号を通して送信されるデータシンボルは、ソフト合成動作のために移動局において識別される必要がある。移動局により報告される測定値に依存して、データフレーム時間オフセット122はセル102によりセットされ、データフレーム時間オフセット124はセル103によりセットされる。ダウンリンク信号111を通して受信されるデータシンボルS1Xはダウンリンク信号112を通して受信されるデータシンボルS2Xと合成される必要がある。移動局101がデータシンボル境界を知らない場合には、異なるダウンリンク信号のデータシンボルはそれに対応して合成されないかもしれない。異なるセルからの信号がほぼ同じ時間に移動局に到着するように、セルはデータチャネルの送信タイミングを調整しようと試みるので、移動局がする1つのことは時間的に互いに“最も近い”シンボルを合成することである。しかしながら、測定報告の時間とソフト合成動作の開始との間で伝搬時間関係が変化する可能性はソフト合成動作について移動局に曖昧さを残す。
本発明のさまざまな実施形態にしたがうと、通信システム100では、方法とこれに伴う装置は、ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定し、セルから移動局101に送信されるアクティブセット更新メッセージを通してダウンリンクデータフレーム時間オフセットを送信することにより、移動局101にダウンリンクデータフレーム時間オフセットを知らせる。この方法およびこれに伴う装置は、移動局101により測定される時間オフセット情報を受信することをさらに含む。ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定することは、移動局101により測定される時間オフセットに基づく。この方法およびこれに伴う装置は、測定報告メッセージを通して時間オフセットを受信することをさらに含む。時間オフセットは移動局101により測定される。測定報告メッセージは移動局101により少なくとも基地局制御装置190に送信される。
本発明の1つの実施形態では、移動局101は合成動作のためにデータシンボルの境界を識別した後にその内部タイミングを調整してもよい。有効な合成動作が可能である。その理由は、本発明の実施形態にしたがうと移動局101はセルにより使用されるデータフレーム時間オフセットを知っているからである。移動局101はデータシンボル境界を決定することができる。その理由はダウンリンク信号がPNシーケンスにより拡散され、このPNシーケンスの開始は共通制御チャネルおよびパイロットチャネルの開始と一致しているからである。移動局101はセルと通信している間に、進行中の同期プロセスを通してPNシーケンスの開始に関係するタイミングから導出された、共通制御チャネルおよびパイロットチャネルのタイミング境界を知る。移動局101はPNシーケンスタイミングを測定する。PNシーケンスタイミングと制御/パイロットチャネルフレームタイミングとの間の関係を知ると、移動局101がフレームタイミングを導出できるようなる。移動局101は信号からPNシーケンスを除去することによりダウンリンク信号を逆拡散する。第1のデータシンボルの境界は、PNシーケンスの開始からのデータフレーム時間オフセットの増分で時間オフセットしている。したがって、いったん移動局がデータフレーム時間オフセットを知ると、PNシーケンスタイミングに対してデータフレーム境界の位置を決定することができる。データシンボルは期間で固定されていることから、第1のデータシンボル後の後続するデータシンボルの境界は容易に決定することができる。データシンボル合成動作は逆拡散動作後に生じる。移動局はレイク受信機フィンガのデータシンボル境界を調整して、他のダウンリンク信号に割り当てられた他のフィンガから出力されているデータシンボル境界に一致させることができる。
3G TS25.331v3.2.0(2000−03)文書のセクション8.3.4は、ソフトハンドオーバー動作、さもなければソフトハンドオフ動作として知られている動作で、アクティブセット更新メッセージを発生させる手順を提供する。アクティブセット更新の目的は、ソフトハンドオフ動作に関係する移動局とさまざまなセルとの間の接続のアクティブセットを更新することである。基地局制御装置(BSC))190は手順を開始して、ダウンリンク接続を修正する。アクティブセット更新、測定報告などを含むすべてのシグナリングアクティビィティに対して、移動局はBSC190(あるいはWCDMA技術用語で無線ネットワーク制御装置(RNC)と通信している。各セルには(コーディング/デコーディング、インターリーブ/デインターリーブ、拡散/逆拡散のような)いくつかの物理レイヤ処理を行うトランシーバが含まれる。3G TS25.331v3.2.0(2000−03)文書のセクション8.5.7は情報の受信に対する一般的なアクションに対して説明を提供する。新しいセクション8.5.7.6.13が加えられてもよく、これは本発明のさまざまな実施形態にしたがって、移動局101がデータフレーム時間オフセットを受信したときに何を行うことが予想されているかについて説明している。セクション10.3.6.15にしたがうと、無線リンクに対するダウンリンクDPCH情報は、ダウンリンクに関係するデータフレーム時間オフセットを含むように修正されてもよい。データフレーム時間オフセットは1チップ時間または256チップ時間の増分で通信されてもよい。
図2を参照すると、移動局における受信機の簡単化されたブロック図が、本発明のさまざまな実施形態にしたがうソフト合成動作に対して示されている。ダウンリンク信号204および205は、(示されていない)適切なダウンコンバートおよび信号処理後に、逆拡散器202および203に入力される。各ダウンリンク信号はセルと関係していてもよい。いったんアクティブセット更新メッセージが受信されると、データフレーム時間オフセット情報がタイミングブロック201に提供される。各ダウンリンク信号に関係するデータフレーム時間オフセットを知ったときに、タイミングブロック201は各ダウンリンク信号のデータフレーム境界を決定することができる。タイミングブロック201はデータフレーム時間オフセットに関係するダウンリンク信号に対応するPNシーケンスタイミングを調整して、各データフレーム中の対応するデータシンボルが合成器210で正しくソフト合成されるようにすることができる。ソフト合成動作の結果は情報を取り出すために復調器/デコーダ220に提供される。
したがって、データシンボルレベルにおけるソフト合成動作は高い効率および正確な結果で実行される。
好ましい実施形態の先の説明は当業者が本発明を作りおよび使用できるように提供されている。これらの実施形態に対するさまざまな修正は当業者に容易に明らかになるであろう。ここに規定されている一般的な原理は発明能力を使用することなく他の実施形態に適用することができる。したがって、本発明はここに示されている実施形態に制限されることを意図しているものではなく、ここに開示されている原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲にしたがうことを意図している。
図1は、ダウンリンク信号タイミング相互間と、通信システムでソフトハンドオフ状態中の移動局と2つのセルとの間で通信されるアップリンク信号に対するダウンリンク信号タイミングのブロック図である。 図2は、本発明のさまざまな実施形態にしたがったアクティブセット更新メッセージを通して移動局に通信されるデータフレーム時間オフセットに基づいてデータシンボルの時間境界を決定する移動局の受信機の一部のブロック図である。

Claims (24)

  1. 通信システムのための方法において、
    複数の基地局からのダウンリンク送信の間の、移動局で経験するダウンリンク時間オフセットを測定することと、
    前記移動局から前記基地局のうちの少なくとも1つの基地局に前記測定された時間オフセットを通信することと、
    前記測定された時間オフセットに基づいてダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定することと、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を前記移動局に通信することとを含み、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、予め定められた数のチップの倍数であり、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、前記基地局のうちの前記少なくとも1つの基地局の共通チャネルフレームタイミングからセットされる方法。
  2. 前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を通信することは、アクティブセット更新メッセージを通信することによる請求項1記載の方法。
  3. 前記測定された時間オフセットを通信することは、測定報告メッセージを前記移動局から通信することによる請求項1記載の方法。
  4. ソフト合成動作のために、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報にしたがってデータシンボルタイミングを調整する前記移動局中の時間オフセット調整器のタイミングを調整し、対応するデータシンボルを識別することをさらに含む請求項1記載の方法。
  5. 前記対応するデータシンボルをソフト合成することをさらに含む請求項4記載の方法。
  6. 信のためのシステムにおいて、
    複数の基地局からのダウンリンク送信の間の、移動局で経験するダウンリンク時間オフセットを測定する受信機と、
    前記移動局から前記基地局のうちの少なくとも1つの基地局に前記測定された時間オフセットを通信する第1の送信機と、
    前記測定された時間オフセットに基づいて、ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定する制御装置と、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を前記移動局に通信する第2の送信機とを具備し、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、予め定められた数のチップの倍数であり、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、前記基地局のうちの前記少なくとも1つの基地局の共通チャネルフレームタイミングからセットされるシステム。
  7. 前記第2の送信機は、アクティブセット更新メッセージを通信することによって、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を通信する請求項6記載のシステム
  8. 前記第1の送信機は、前記移動局から測定報告メッセージを通信することによって、前記測定された時間オフセットを通信する請求項6記載のシステム
  9. 前記受信機は、ソフト合成動作のために、さらに、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報にしたがってデータシンボルタイミングを調整する前記移動局中の時間オフセット調整器のタイミングを調整し、対応するデータシンボルを識別する請求項6記載のシステム
  10. 前記受信機は、さらに、前記対応するデータシンボルをソフト合成する請求項9記載のシステム
  11. 通信システムのための移動局において、
    少なくとも2つの基地局からのダウンリンク送信の間の、前記移動局で経験するダウンリンク時間オフセットを測定するように構成されている受信機と、
    前記測定されたダウンリンク時間オフセットを前記少なくとも2つの基地局のうちの少なくとも1つの基地局に通信する送信機とを具備し、
    前記受信機は、前記通信された測定ダウンリンク時間オフセットに基づいて決定されるダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を受信するようにさらに構成されており、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、前記少なくとも2つの基地局のうちの前記少なくとも1つの基地局の共通チャネルフレームタイミングからセットされる移動局。
  12. ソフト合成動作のために、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報にしたがって、受信されたデータシンボルタイミングを調整し、対応するデータシンボルを識別する時間オフセット調整器をさらに具備する請求項11記載の移動局。
  13. 通信システム中の移動局のための方法において、
    少なくとも2つの基地局からのダウンリンク送信の間の、前記移動局で経験するダウンリンク時間オフセットを測定することと、
    前記測定されたダウンリンク時間オフセットを前記少なくとも2つの基地局のうちの少なくとも1つの基地局に通信することと、
    前記通信された測定ダウンリンク時間オフセットに基づいて決定されるダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を受信することとを含み、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、前記少なくとも2つの基地局のうちの前記少なくとも1つの基地局の共通チャネルフレームタイミングからセットされる方法。
  14. ソフト合成動作のために、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報にしたがって、受信されたデータシンボルタイミングを調整し、対応するデータシンボルを識別することをさらに含む請求項13記載の方法。
  15. 通信システムのための方法において、
    測定された時間オフセットに基づいて、ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定することと、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を移動局に通信することとを含み、
    前記測定された時間オフセットは、複数の基地局からのダウンリンク送信の間の、前記移動局で経験する時間オフセットであり、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、予め定められた数のチップの倍数であり、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、前記複数の基地局のうちの少なくとも1つの基地局の共通チャネルフレームタイミングからセットされる方法。
  16. 前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を通信することは、アクティブセット更新メッセージを通信することによる請求項15記載の方法。
  17. 前記測定された時間オフセットは、前記移動局から測定報告メッセージを受信することにより受信される請求項15記載の方法。
  18. 前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を前記移動局に通信することは、ソフト合成動作できるように、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報にしたがってデータシンボルタイミングを調整する前記移動局中の時間オフセット調整器のタイミングを調整し、対応するデータシンボルを識別するためである請求項15記載の方法。
  19. 前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を前記移動局に通信することは、前記対応するデータシンボルをソフト合成するためである請求項18記載の方法。
  20. 通信システムのための装置において、
    測定された時間オフセットに基づいて、ダウンリンクデータフレーム時間オフセットを決定する制御装置と、
    前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を移動局に通信する送信機とを具備し、
    前記測定された時間オフセットは、複数の基地局からのダウンリンク送信の間の、前記移動局で経験する時間オフセットであり、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、予め定められた数のチップの倍数であり、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットは、前記複数の基地局のうちの少なくとも1つの基地局の共通チャネルフレームタイミングからセットされる装置。
  21. 前記送信機は、アクティブセット更新メッセージを通信することによって、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を通信する請求項20記載の装置。
  22. 前記移動局から測定報告メッセージを受信することによって、前記測定された時間オフセットを受信する受信機をさらに具備する請求項20記載の装置。
  23. 前記送信機は、ソフト合成動作できるように、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報にしたがってデータシンボルタイミングを調整する前記移動局中の時間オフセット調整器のタイミングを調整し、対応するデータシンボルを識別するために、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を前記移動局に通信する請求項20記載の装置。
  24. 前記送信機は、前記対応するデータシンボルをソフト合成するために、前記ダウンリンクデータフレーム時間オフセットの情報を前記移動局に通信する請求項23記載の装置。
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