KR100212576B1 - 페이징송신기에서 주파수 및 온도 변환에 따른 무선신호 전력제어방법 - Google Patents

페이징송신기에서 주파수 및 온도 변환에 따른 무선신호 전력제어방법 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:
페이징송신기에서 주파수 및 온도 변화에 따른 무선신호 전력제어방법
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:
넓은 대역의 주파수범위(10MHz 이상) 및 넓은 온도 범위(-30∼+60℃)에 걸쳐 페이징 송신기가 사용되는 경우에도 페이징 송신기에서 송출되는 RF신호의 전력이 일정하게 유지되도록 제어한다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:
본 발명은 페이징 송신기에서 송출되는 RF신호에 대한 주파수 및 온도에 따른 전력오차를 검출한 후 이를 보상하여 페이징 송신기의 송출전력을 일정하게 유지하도록 하는 제어를 수행한다.
라. 발명의 중요한 용도:
페이징 송신기의 전력제어

Description

페이징송신기에서 주파수 및 온도 변화에 따른 무선신호 전력 제어방법{METHOD FOR CONTROLING TRANSMITING POWER OF RADIO SIGNAL IN ACCORDANCE WITH VARIATION OF FREQUENCE AND TENPERATAS IN PAGING TRANS MITTER}
본 발명은 페이징 송수신기의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 페이징 송신기 에서 무선(RF: Radio Frequency)신호 송출시 발생될 수 있는 무선신호의 전력레벨의 변동을 일정하게 유지하도록 제어하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 페이징 송신기의 일반적인 블록 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 페이징 송신기의 송신전력(이하 전력이라 약칭함) 제어는 일반적으로 하기와 같이 이루어진다. 도 1을 참조하면, 변조부 2에서 변조된 송신신호는 전력증폭기(power amplifier unit) 4에서 전력 증폭된 후 안테나 10을 통하여 송출된다. 상기 전력증폭부 4와 안테나 10 사이에는 페이징 송신기의 최종단에서 출력되는 RF신호의 전력(power)을 검출하기 위한 전력검출부(power detect unit) 6이 있다. 상기 전력검출기 6에서는 전력증폭기 4에서 출력되는 RF신호의 전력을 검출하여 그에 대응한 직류 전압 즉, 전력검출전압(Power Detect Voltage) PDV를 제어부(main control unit) 8로 인가한다. 또한 상기 전력검출기 6에서는 전력증폭기 4에서 검출되는 현재 온도에 대응한 직류전압 즉, 온도검출전압(Temperature Detect Voltage) TDV를 제어부 8로 인가한다. 상기 전력검출부 6에서 제어부 8로 인가되는 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV는 제어부 8내의 A/D변환기(anlog to digital converter)로 전달되며, A/D변환기에서는 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV를 각각 디지털데이타로 변환하여 내부의 프로세서로 인가한다.
이에 따라 내부의 프로세서는 도 2와 같은 동작을 수행한다. 도 2는 페이징 송신기에서 종래기술의 RF전력 제어 동작의 수행 흐름도이다. 제어부 8의 내부에 있는 프로세서는 RF신호가 출력중인지를 100단계에서 체크하고, 출력중이면 전력검출부 6에서부터 인가되는 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV를 디지털데이타로 검출하게 된다. 그후 프로세서는 102단계로 진행하여 디지털 데이타인 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV를 분석하고 이를 근거로 메모리에 있는 매칭테이블(Matching Table)에서 현재의 RF신호 출력시의 전력값 및 온도를 찾아 운용자에게 표시해 준다. 그후 104단계에서 RF신호의 전력에 대응되는 값인 전력검출전압 PDV(현재의 전력데이타임)와 운용전력으로 미리 설정되어진 전력데이타를 비교하게 된다. 만약에 현재의 전력 데이타가 운용 전력 데이타와 차이가 날 경우 프로세서는 차이가 보정되도록 전력제어전압(Power Control Voltage) PCV의 값을 높이거나 낮추어 전력증폭부 4에 인가한다(106단계 또는 108단계). 상기 제어부 8은 내부에 있는 D/A변환기를 통해 상기 전력제어전압 PCV를 출력한다. 운용전력이 현재의 전력보다 클 경우에는 제어부 8의 내부프로세서는 106단계와 같이 전력제어전압 PCV를 높이고, 운용전력이 현재의 전력보다 낮을 경우에는 108단계와 같이 전력제어전압 PCV를 낮춘다. 이렇게 되면 송신기 최종단에서 출력되는 RF신호의 전력은 전력제어전압 PCV에 비례하여 높아지거나 낮아지게 된다. 그러면, 제어부 8로 인가되는 전력검출전압 PDV도 변하게되며, 프로세서는 상기 전력검출전압 PDV의 디지털 데이타와 운용 전력데이타가 동일하게 될 때까지 도 2의 100단계 내지 108단계의 동작을 반복 수행한다.
상기와 같이 종래기술의 페이징 송신기에서 RF신호의 전력을 제어하는 방법은 페이징 송신기가 상온에서 좁은대역의 주파수범위에서 동작할 경우에는 그 RF신호의 전력을 용이하게 제어할 수 있다. 그러나 페이징 송신기가 넓은 대역의 주파수범위(10MHz 이상) 및 넓은 온도 범위(-30∼+60℃)에 걸쳐 사용되는 경우, 더욱 구체적으로는 상기 상온 및 좁은 대역의 주파수 범위를 벗어나는 온도범위 및 주파수 범위의 경우에는 페이징 송신기의 전력 제어값은 실제 계측기(power meter) 상에 나타내는 계측기 지시치와 큰 오차를 가지게 되므로 문제가 된다.
하기 표 1∼표 3은 이러한 오차가 있음을 설명하기 위한 도표이다. 제시된 표 1은 주파수 변화시 제어부 지시치와 계측기 지시치를 나타내며, 표 2는 온도 변화시 제어부 지시치와 계측기 지시치를 나타낸다. 또한 표 3은 주파수 및 온도 변화시 제어부 지시치와 계측기 지시치를 나타낸다. 표 1 내지 표 3을 참조하면, 제어부 지시치와 계측기 지시치가 넓은 대역의 주파수범위(10MHz 이상)의 주파수 변화 및 넓은 온도 범위(-30∼+60℃)의 온도변화시 차이가 발생함을 알 수 있다.
계측기지시치제어부지시치 928Mhz[상온] 936Mhz[상온] 944Mhz[상온]
300watt 293 300 305
290watt 285 291 295
280watt 275 280 283
270watt 263 269 273
260watt 253 260 265
250watt 245 250 255
계측기지시치제어부지시치 고온[936MHz] 상온[936MHz] 저온[936MHz]
300watt 270 300 330
290watt 261 291 321
280watt 250 280 310
270watt 243 269 303
260watt 233 260 291
250watt 225 250 281
계측기지시치제어부지시치 928MHz,고온 936MHz,상온 944MHz,저온
300watt 263 300 335
290watt 256 291 328
280watt 245 280 313
270watt 236 269 306
260watt 225 260 298
250watt 220 250 288
그리고 도 4에서는 이에 대한 비교 특성을 도면으로 나타내었다.
따라서 본 발명의 목적은 넓은 대역의 주파수범위(10MHz 이상) 및 넓은 온도 범위(-30∼+60℃)에 걸쳐 사용되는 경우에도 페이징 송신기에서 전력되는 RF신호의 전력이 일정하게 유지되도록 제어하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 페이징 송신기에서 전력되는 RF신호의 주파수 및 온도에 따른 오차를 검출한 후 이를 보상하여 페이징 송신기의 전력을 일정하게 유지하도록 하는 제어 방법을 제공함에 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기지국에서 송출되는 무선(RF)신호의 전력검출 전압에 대응되는 전력 값 및 상기 무선신호 송출시 온도검출전압에 대응한 온도값을 맵핑하고 있는 매칭테이블을 구비하며, 넓은 동작 온도 범위와 넓은 대역의 주파수에 걸쳐 사용되는 페이징 송신기에서의 무선신호 전력제어 방법에 있어서, 상기 무선신호 송출시 상기 무선신호의 전력에 상응된 전압을 검출하여 상기 매칭테이블에서 상기 무선신호 송출에 대한 전력값 및 온도값을 찾아내어 운용자에게 표시하는 과정과, 상기 송출되는 무선신호의 주파수와 온도를 분석하고, 상기 넓은 주파수 대역내 저역,중역,고역의 주파수 범위에 따라 운용전력과 실제 전력간의 전력오차가 미리 계산된 제1오프셋값과 넓은 동작온도범위내 저온,중역,고온의 온도범위에 따라 운용전력과 실제 전력간의 전력오차가 미리 계산된 제2오프셋값을 이용하여 상기 전력값을 보정한 RF신호의 최종전력값 데이타를 계산하는 과정과, 상기 계산된 최종전력값 데이타를 현재의 운용전력 데이터와 비교하여 상기 송출되는 RF신호의 전력 제어를 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 페이징 송신기의 블록 구성도.
도 2는 페이징 송신기에서 종래기술의 RF신호 전력제어 동작의 수행 흐름도.
도 3은 페이징 송신기에서 본 발명의 실시예에 따른 주파수 및 온도별 RF신호 전력제어 동작의 수행 흐름도.
도 4는 페이징 송신기에서 종래기술에 따른 주파수 및 온도별의 RF신호 전력에 대한 제어부 지시치와 계측기 지시치의 비교 특성도.
도 5는 페이징 송신기에서 본 발명의 실시예에 따른 주파수 및 온도별의 RF신호 전력에 대한 제어부 지시치와 계측기 지시치의 비교 특성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서는 도 1의 일반적인 페이징 송신기의 블록 구성을 이용하고 있음을 이해하여야 한다. 본 발명에서는 기본적으로 페이징 송신기에서 출력되는 RF신호의 검출을 바탕으로 RF신호의 전력에 대한 제어가 이루어진다. 따라서 검출되어진 RF신호의 주파수 및 온도에 따라 어느 정도의 전력오차가 발생되는가를 분석해야한다. 이때 분석결과를 전기한 표 3을 참조하여 살펴보면, 넓은대역의 주파수범위(10MHz이상) 및 넓은 온도범위(-30∼+60℃)중 높은 주파수 및 저온에서 그리고 낮은 주파수 및 고온에서 전력오차가 많이 발생됨을 알 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 페이징 송신기에서 출력되는 RF신호의 전력을 검출한 후, 주파수 및 온도에 따른 실제 RF신호의 전력 값과 페이징 송신기의 운용전력의 차이가 발생되는 경우 이를 보상하여 RF신호의 전력을 제어하도록 한다.
전기한 표 1과 표 2에서 보여주고 있듯이 주파수 및 온도에 따른 차이는 일정한 비율로 형성되며 따라서 각각의 경우에 오프셋(offset)은 다음과 같은 방법(1)(2)(3)으로 구할 수 있다.
방법(1)
- 가장 이상적인(ideal) 경우는 운용 전력(제어부 지시치)과 송출전력(계측기(Power Meter) 지시치)가 동일한 것이므로 제어부의 지시치인 운용전력의 평균을 기준(reference)값로 삼을 수 있다.
따라서 기준 값은 (300+290+280+270+260+250)/6 = 275와트(Watt) 이다.
방법(2)
- 주파수에 대한 오프셋은 상기 기준 값과 각 주파수별 계측기지시치 평균값간의 차로 구할 수 있다.
928MHz에서의 계측기지시치 평균값이, (293+285+275+263+253+245)/6 = 268와트(Watt)이므로 평균오차(즉, 오프셋)는 268 - 275 = -7와트(watt)이고,
944MHz에서의 계측기지시치 평균값이, (305+295+283+277+265+255)/6 = 280와트(Watt)이므로 평균오차(즉, 오프셋)는 280 - 275 = +5와트(Watt)가 된다.
방법(3)
- 온도에 대한 오프셋은 기준 값과 각 온도별 계측기지시치 평균값 간의 차로 구할 수 있다.
고온에서의 계측기지시치 평균값이, (270+261+250+243+233+225)/6 =247와트(Watt)이므로 평균오차(즉, 오프셋)는 247 - 275 = -28와트(Watt)이고,
저온에서의 계측기지시치 평균값이, (330+321+310+303+291+281)/6 = 306 이므로 평균오차(즉, 오프셋)는 306 - 275 = +31와트(Watt)가 된다.
도 3은 페이징 송신기에서 본 발명의 실시예에 따라 주파수 및 온도별 RF전력을 제어하는 동작 흐름도이다.
지금 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 설명한다. 전력검출부 6에서 제어부 8로 인가되는 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV는 제어부(Main Control Unit) 8내의 A/D변환기로 전달되며, A/D변환기에서는 상기 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV을 디지털데이타로 변환하여 내부의 프로세서에 인가하게 된다. 제어부 8의 내부에 있는 프로세서는 RF신호가 출력중인지를 300단계에서 체크하고, 출력중이면 전력검출부 6에서부터 인가되는 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV를 디지털데이타로 검출하게 된다. 그후 프로세서는 302단계로 진행하여 디지털 데이타인 전력검출전압 PDV 및 온도검출전압 TDV를 분석하고 이를 근거로 메모리에 있는 매칭테이블(Matching Table)에서 현재의 RF신호 출력시의 전력값 및 온도를 찾아 운용자에게 표시해 준다.
그후 도 3의 304단계에서 현재 출력(송출)되는 RF신호의 주파수가 높은 주파수인지 낮은 주파수인지 아니면 그 중간의 주파수인지를 판단한다. 만약 낮은 주파수(예컨대, 928MHz)이면 306단계로 진행하여, 방법(2)에서 구한 낮은 주파수에 대한 오프셋(=-7와트)을 적용하고, 만약 높은 주파수(944MHz)이면 310단계로 진행하여 상기와 같은 방법(2)에서 구한 높은 주파수에 대한 오프셋(=+5와트)을 적용한다. 만약 그 중간의 주파수(예컨대, 936MHz)이면 308단계에 표시한 바와 같이 주파수 오프셋을 적용하지 않는다. 그후 프로세서는 312단계로 진행하여 현재의 출력(송출)되는 RF신호의 온도가 고온인지 저온인지 아니면 상온인지를 판단한다. 만약 저온이면 314단계로 진행하여, 방법(3)에서 구한 저온에 대한 오프셋(=+31와트)을 적용하고, 만약 고온이면 318단계로 진행하여 상기와 같이 방법(3)에서 고온에 대한 오프셋(=-28와트)을 적용한다. 만약 상온이면 316단계에 표시한 바와 같이 온도오프셋을 적용하지 않는다.
그런 다음 프로세서는 320단계로 진행하여 구해진 주파수 및 온도에 대한 오프셋을 적용하여 최종전력데이타를 계산한다. 상기 구해진 주파수 및 온도에 대한 오프셋을 적용하여 최종전력데이타를 계산하는 일예는 하기 실질적인 전력제어 동작 설명에서 구체적으로 후술될 것이다.
그후 322단계로 진행하여 계산된 현재 RF신호의 전력 즉, 최종전력 데이타를 운용전력의 데이타와 비교하게 된다. 만약 주파수 및 온도에 대한 오프셋을 적용해서 계산된 현재 전력 데이타가 운용전력 데이타와 차이가 날 경우 프로세서는 전력증폭부 4에 공급하고 있는 전력제어전압(Power Control Voltage) PCV를 높여주거나 낮추어 주게된다. 즉, 운용전력이 계산된 현재의 전력보다 클 경우에는 도 3b의 324단계와 같이 전력제어전압 PCV를 높이고, 운용전력이 현재의 전력보다 낮을 경우에는 도 3b의 326단계와 같이 전력제어전압 PCV를 낮춘다. 이렇게 되면 송신기 최종단의 전력은 전력제어전압 PCV에 비례하여 높아지거나 낮아지게 된다. 그러면, 제어부 8로 인가되는 전력검출전압 PDV 또한 변하게되며, 프로세서는 상기 전력검출전압 PDV에 대한 최종전력데이타와 운용 전력값이 동일하게 될 때까지 루프를 돌며 상기와 같은 작업을 반복하게 된다.
방법(1)∼(3)에서 구한 오프셋를 적용하여 실질적인 RF신호의 전력제어 동작을 일예로 설명하면 하기와 같다.
먼저『928MHz, 고온』에서 제어부 8의 지시치가 300와트일 경우에 다음과 같은 순서의 RF신호 전력제어(Power control)를 실시 할 수 있다. 제어부 8내의 프로세서는 현재 상태가 RF신호가 출력(송출)중이면 전력검출부 6을 통하여 들어오는 전력검출전압(Power Detect Voltage) PDV 및 온도검출전압 TDV를 메모리상에 위치하고 있는 매칭테이블을 통하여 RF신호의 전력과 온도를 찾아 운용자에게 표시하여준다. 또한, 프로세서는 현재 페이징송신기에서 출력되는 RF신호의 주파수가, 어느 범위(낮은 주파수 범위[928MHz대역], 높은 주파수 범위[944MHz대역], 중간 주파수 범위[936MHz대역])에 속하는 주파수인지를 판단한다. 상기 일예에서 주파수가 928MHz대역에 위치하므로 주파수 오프셋은 -7와트이다. 다음으로 프로세서는 현재 페이징송신기의 온도를 비교하게 된다. 상기 일예에서 페이징송신기의 온도가 고온이므로 온도 오프셋은 -28와트이다. 따라서 전체 오프셋은 -35와트[=(-7)+(-28)]가 된다. 이는 현재 RF신호의 전력에 대해 제어부 8에서 판단한 최종전력데이타가 265와트(=300-35)임을 의미한다. 따라서 프로세서는 전력제어전압 PCV를 높여 제어부 8의 지시치인 300와트가 되도록한다. 이렇게 전력제어되면 계측기(Power Meter)의 최종전력은 263와트(표 3참조)에서 35와트가 증가한 298와트가 된다.
다른 일예로서『944MHz,저온』에서 제어부 8의 지시치가 300와트일 경우에 대해서도 전기한 방식을 적용하면 +36와트(=5+31)의 오프셋을 가지게 되며 이는 현재 전력에 대한 제어부 8에서 판단한 최종전력데이타가 336와트(=300+36)임을 의미한다. 따라서 프로세서는 전력제어전압 PCV를 낮추어 제어부 8의 지시치인 300와트가 되도록한다. 이렇게 전력제어되면 계측기(Power Meter)의 최종전력은 335와트(표 3참조)에서 36와트가 감소한 299와트가 된다.
상기 방법에 의한 적용치는 하기의 표 4로 나타낼 수 있다. 하기 표 4에서는 본 발명의 실시예에 따라 주파수 및 온도에 차이를 고려하여 페이징송신기의 전력제어를 함에 따라 나타나는 결과를 보여주고 있다. 표 4를 참조하여 보면, 최대 오차가 ±2%의 범위내에 있음을 알수 있다. 또한 도 5에서는 이에 대한 비교특성을 보여주고 있다.
계측기지시치 제어부지시치 928MHz,고온 936MHz,상온 944MHz,저온
300Watt 298 300 299
290Watt 291 291 290
280Watt 280 280 277
270Watt 271 269 270
260Watt 261 260 260
250Watt 255 250 250
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구의 범위와 특허청구의 범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 페이징 시스템에서 하나의 페이징 송신기를 이용하여 넓은 대역의 동작 온도 범위와 넓은 대역의 주파수를 선택하여 RF신호를 송출하는 경우 온도 및 주파수의 변화에 대하여 안정된 RF 전력을 얻을 수 있다. 또한 페이징 터미널과의 연동이 되는 경우, 원격에서 멀리 떨어진 기지국에 위치한 페이징 송신기의 RF전력을 제어할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

  1. 기지국에서 송출되는 무선(RF)신호의 전력검출 전압에 대응되는 전력 값 및 상기 무선신호 송출시 온도검출전압에 대응한 온도값을 맵핑하고 있는 매칭테이블을 구비하며, 넓은 동작 온도 범위와 넓은 대역의 주파수에 걸쳐 사용되는 페이징 송신기에서의 무선신호 전력제어 방법에 있어서,
    상기 무선신호 송출시 상기 무선신호의 전력에 상응된 전압을 검출하여 상기 매칭테이블에서 상기 무선신호 송출에 대한 전력값 및 온도값을 찾아내어 운용자에게 표시하는 과정과,
    상기 송출되는 무선신호의 주파수와 온도를 분석하고, 상기 넓은 주파수 대역내 저역,중역,고역의 주파수 범위에 따라 운용전력과 실제 전력간의 전력오차가 미리 계산된 제1오프셋값과 넓은 동작온도범위내 저온,중역,고온의 온도범위에 따라 운용전력과 실제 전력간의 전력오차가 미리 계산된 제2오프셋값을 이용하여 상기 전력값을 보정한 RF신호의 최종전력값 데이타를 계산하는 과정과,
    상기 계산된 최종전력값 데이타를 현재의 운용전력 데이터와 비교하여 상기 송출되는 RF신호의 전력 제어를 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1오프셋값은 상기 페이징송신기의 운용전력들의 평균을 기준값으로 삼고, 상기 기준값에서 상기 저역 및 고역의 주파수범위의 실제전력들의 평균값을 뺀값 임을 특징으로 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2오프셋값은 상기 페이징송신기의 운용전력들의 평균을 기준값으로 삼고, 상기 기준값에서 각 저온 및 고온의 온도범위의 실제전력들의 평균값을 뺀값임을 특징으로 제어방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 저역의 주파수범위가 928MHz의 주파수대역일 경우 상기 제1오프셋값은 -7와트임을 특징으로 하는 제어방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 고역의 주파수범위가 944MHz의 주파수대역일 경우 상기 제1오프셋값은 +5와트임을 특징으로 하는 제어방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 고온의 온도범위일 경우 상기 제2오프셋값은 -28와트임을 특징으로 하는 제어방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 저온의 온도범위일 경우 상기 제2오프셋값은 +31와트임을 특징으로 하는 제어방법.
  8. 넓은 동작 온도 범위와 넓은 대역의 주파수에 걸쳐 사용되는 페이징 송신기에서의 무선(RF)신호 전력제어 방법에 있어서,
    상기 넓은 동작온도 범위중 온도별 전력오차에 대한 제1보상치와 넓은 대역의 주파수들 중 주파수별 전력오차에 대한 제2보상치를 계산하여 저장해 놓는 과정과,
    상기 페이징 송신기에서 출력되는 무선신호의 주파수 및 온도에 따른 오차를 검출한 후 상기 제1,제2보상치를 이용하여 상기 무선신호의 전력을 보상하여 상기 페이징 송신기의 전력을 일정하게 유지하도록 제어하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 제어방법.
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