KR100390601B1 - 전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신 장치 - Google Patents

전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전화선을 이용하여 인터넷 데이터 신호 및 전화 음성 신호를 동시에 송수신할 수 있도록 한 랜(LAN) 데이터 송수신 장치에 관한 것으로서,
보다 상세하게는 전화사업자가 기존에 전화 음성 신호 전송용으로 미리 포설한 2선식 전화 가입자망을 이용하여 랜 방식의 통신망을 구축함으로서 별도의 통신용 선로의 포설없이도 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호를 신호 속도의 감쇄없이 원거리 전송이 가능하도록 한 전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신장치에 관한 것이다.

Description

전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신 장치 {Long distance and high speed LAN data transmitter-receiver using telephone wire}
본 발명은 전화선을 이용하여 인터넷 데이터 신호 및 전화 음성 신호를 동시에 송수신할 수 있도록 한 랜(LAN) 데이터 송수신 장치에 관한 것으로서,
보다 상세하게는 전화사업자가 기존에 전화 음성 신호 전송용으로 미리 포설한 2선식 전화 가입자망을 이용하여 랜 방식의 통신망을 구축함으로서 별도의 통신용 선로를 포설하지 않고도 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호를 신호 속도의 감쇄없이 원거리 전송이 가능하도록 한 전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신장치에 관한 것이다.
일반적으로 랜(LAN: Local Area Network - 근거리 통신망)이라 함은 비교적 근거리에 위치한 컴퓨터 상호간을 연결하는 통신망으로서 컴퓨터가 대량 보급됨에 따라 사무실용 빌딩이나 공장, 연구소 또는 학교 등 비교적 근거리의 한정된 구역내에 분산적으로 설치된 여러 컴퓨터간의 정보와 자원 공유를 위하여 연결한 통신망을 말한다.
상기 랜 방식의 통신망은 연결된 각 사용자간의 정보 및 자원을 공유할 수 있도록 하고 다양한 통신장치와의 연결이 편리하다는 점과 높은 신뢰도, 확장 및 재배치가 용이한 점 및 통합적으로 정보를 처리할 수 있는 능력 등 많은 장점이 있어 근래 인터넷 서비스망과 연결하여 근거리에 위치한 여러 사용자가 동시에 인터넷을 사용할 수 있도록 하기 위한 보편적인 수단으로 사용되고 있다.
이러한 랜 방식의 통신망을 구축하기 위한 종래의 시스템은 데이터 신호의송신과 수신이 별도의 회선에서 이루어지므로 데이터를 송수신하기 위하여 4선의 신호 전송용 회선이 필요하였다.
그러므로 전화 사용을 위한 2선식 전화 음성 신호회선과는 별도로 4선식 신호 전송용 회선이 설치되므로 복잡해지는 회전 구성으로 인한 안정성 및 미관상 좋지않은 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하고자 전화 사업자가 미리 포설한 전화망을 이용하여 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호를 동시에 송수신할 수 있도록 한 방식이 제안되어 사용되고 있다.
그러나, 종래 전화망을 이용하여 인터넷 데이터 신호 및 전화 음성 신호를 동시에 송수신할 수 있도록 한 랜 방식의 시스템은 별도의 데이터 신호 전송용 회선의 추가 포설없이 전화선을 이용하여 데이터 신호를 송수신 할 수는 있지만 서비스 거리가 150m 이하로 제한되어 원거리 전송이 불가능한 단점이 있었다.
또한 상기한 바와 같은 종래 전화선을 이용한 랜 방식의 시스템은 대단지 아파트 등의 서비스 거리가 150m 이상으로 늘어나는 지역에 설치될 경우 서비스 거리를 1000m 까지 연장하기 위해 인터넷 서비스망으로부터 공급되는 10Mbps의 인터넷 데이터 신호를 2Mbps의 속도로 감속시켜 전송하는 방식이 사용되었다.
상기한 바와 같이 종래의 시스템은 인터넷 데이터 신호속도를 변환함으로서 서비스 거리는 연장시킬 수 있다 하더라도 인터넷 데이터 신호속도의 저하로 근래 인터넷 상에서 다양하게 제공되는 콘텐츠들을 사용자가 효율적으로 검색할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호를 2선의 전화선을 통해 송수신할 수 있도록 함으로서 종래 랜 방식의 통신망 구성시 발생하는 신호 전송용 선로 포설에 드는 시간적, 경제적인 부담을 없애는데 그 목적이 있다.
또한, 인터넷 서비스망으로부터 제공되는 10Mbps의 인터넷 데이터 신호를 2선식의 전화선을 이용하여 신호속도의 감쇄없이 1000m 정도의 원거리까지 전송하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 미국의 전기전자 기술협회(IEEE: Institute of Electrical and Elec tronics Engineers)의 802.3 위원회에서 규격화한 10Mbps의 신호 전송속도와 데이터를 변조하지 않고 원 상태로 전송하는 베이스밴드(Baseband)방식과 신호 전송용 회선으로 트위스티드 페어 케이블을 사용하는 10 BASE - T 신호 방식을 이용한다.
이하, 본 발명의 구성 및 동작을 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 전체 구성 블록도이며, 도 2 및 도 3은 모국장치 및 자국장치의 상세 설명 블록도이다.
도 1은 본 발명의 전체 구성 블록도
도 2는 본 발명에서 모국장치의 상세 구성도
도 3은 본 발명에서 자국장치의 상세 구성도
도 4a는 맨체스터 부호의 예시도
도 4b는 왜곡된 맨체스터 부호의 예시도
도 4c는 영 비복귀 부호의 예시도
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
100: 모국장치 110, 210: 신호 정합부
120, 220: 신호 처리부 121, 221: 신호여과기
122, 222: 송신 부호 변환기 123, 223: 송신 신호여과기
124, 224: 송신 신호증폭기 125, 225: 수신 신호증폭기
126, 226: 수신 신호여과기 127, 227: 수신 부호변환기
128, 228: 에코 제거기 129, 229: 4선/2선 신호정합기
130, 230: 신호결합 및 분기부 140: 통신용 포트
본 발명인 전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신장치는 도 1에서와 같이 소정의 장소에 설치되어 인터넷 서비스망에 접속된 스위칭 허브로부터 제공되는 인터넷 데이터 신호와 공중전화망으로부터 제공되는 전화 음성 신호를 소정의신호처리후 2선식 전화선을 통하여 데이터 신호속도의 감쇄없이 원거리의 사용자측과 데이터 신호를 송수신하기 위한 모국장치(100)와, 사용자측의 컴퓨터와 전화기에 연결되고 인터넷 데이터 신호 및 전화 데이터 신호를 시스템에서 처리할 수 있도록 소정의 신호처리후 2선식 전화선을 통하여 데이터 신호속도의 감쇄없이 원거리의 모국장치(100)와 데이터 신호를 송수신하기 위한 자국장치(200)로 구성된다.
상기 모국장치(100)는 도 2에서와 같이 스위칭 허브와 상호 교신을 위하여 신호의 조절 기능을 갖는 신호 정합부(110)와, 원거리까지 신호속도의 감쇄없이 데이터를 전송할 수 있도록 신호를 가공하기 위한 신호처리부(120)와, 서로 다른 인터넷 데이터 신호와 전화 데이터 신호를 2선식 전화선을 통해 자국장치(200)로 전송할 수 있도록 신호를 결합하는 기능과 자국장치(200)에서 전송되어 온 인터넷 데이터 신호와 전화 데이터 신호를 시스템 내부에서 처리 할 수 있도록 신호를 분리하는 기능을 갖는 신호결합 및 분기부(130)와, 다수의 사용자와 데이터 신호 송수신을 위하여 소정 수량의 통신용 포트(140)가 설치되어 구성된다.
상기 자국장치(200)는 도 3에서와 같이 컴퓨터와 전화기와의 상호 교신을 위하여 신호의 조절 기능을 갖는 신호 정합부(210)와, 원거리까지 신호속도의 감쇄없이 데이터를 전송할 수 있도록 신호를 가공하기 위한 신호처리부(220)와, 서로 다른 인터넷 데이터 신호와 전화 데이터 신호를 2선식 전화선을 통해 모국장치로 전송할 수 있도록 신호를 결합하는 기능과 모국장치에서 전송되어 온 인터넷 데이터 신호와 전화 데이터 신호를 시스템 내부에서 처리 할 수 있도록 신호를 분리하는 기능을 갖는 신호결합 및 분기부(230)로 구성된다.
상기 본 발명의 구성에서 2선식 전화선을 통하여 신호속도의 감쇄없이 데이터 신호를 원거리 전송하기 위한 핵심 구성요소인 모국장치(100)와 자국장치(200)의 신호처리부(120, 220)는 불필요한 신호 및 잡음을 제거하여 필요한 신호만 통과시킬 수 있도록 하기 위한 신호 여과기(121, 221)와, 송신할 데이터 신호의 부호를 변환하기 위한 송신 부호변환기(122, 222)와, 필요한 주파수 대역의 송신 데이터 신호만 통과할 수 있도록 하기 위한 송신 신호여과기(123, 223)와, 송신 데이터 신호를 증폭하기 위한 송신 신호증폭기(124, 224)와, 수신 데이터 신호를 증폭하기 위한 수신 신호증폭기(125, 225)와, 필요한 주파수 대역의 수신 데이터 신호만 통과할 수 있도록 하기 위한 수신 신호여과기 (126, 226)와, 수신한 데이터 신호의 부호를 변환하기 위한 수신 부호변환기(127, 227)와, 송신측 신호가 반향되어 되돌아 온 불필요한 데이터 신호를 제거하기 위한 에코 제거기(128, 228)와, 4선식 신호와 2선식 신호를 상호 정합하기 위한 4선 / 2선 신호정합기 (129, 229)로 구성되어 있다.
상기한 바와 같이 구성되어 있는 본 발명의 동작과정 및 원리에 대하여 신호의 하향 및 상향 순서에 따라 상세히 설명한다.
먼저 모국장치(100)측에서 자국장치(200)측으로의 하향신호 전송과정과 각 구성요소의 동작에 대해 설명한다.
인터넷 서비스망에 접속되어 있는 허브나 라우터 등은 10BASE - T 신호로 상호 접속되므로 모국장치(100)의 신호정합부(110)는 상기 인터넷 서비스망에 접속되어 있는 허브에서 전송되는 10BASE - T 데이터 신호를 시스템 내부에서 처리할 수있도록 정합한다.
상기 신호정합부(110)에서 정합된 신호는 신호처리부(120)의 신호 여과기(121)에서 스켈치 원리를 이용하여 불필요한 신호 및 잡음을 정류한 후 필요 신호만 통과시킨다.
상기 신호 여과기(121)에서 통과한 신호는 맨체스터 부호의 예시도인 도 4a에서와 같이 파형의 대역폭이 비교적 넓고 데이터 2진수의 '1'은 한 펄스폭을 2개로 나누어 반 구간은 양(+)의 펄스로 나머지 반 구간은 음(-)의 펄스로 구성되며 데이터 2진수 '0'은 상기 데이터 2진수 '1'과 반대로 구성하여 신호 전송하는 맨체스터(Manchester)부호 형태의 데이터이다.
상기 맨체스터 부호 형태로 외부 허브에서 모국장치(100) 내부로 전송되어 온 인터넷 데이터 신호는 전송되는 과정에서 여러가지 원인으로 인해 도 4b에서 예시한 바와 같이 신호의 왜곡 현상이 발생할 수 있으므로 신호처리부(120)의 송신 부호변환기(122)에서 도 4c에 도시한 바와 같이 디지털 데이터의 한 비트 간격 동안 전압이 항상 일정치를 유지함을 특징으로 하며 디지털 데이터가 2진수 '1'이면 항상 높은 전압을 유지하고 '0'이면 항상 낮은 전압을 유지하는 영 비복귀(NRZ: Non Return Zero)부호 형태로 데이터 신호를 변환한다.
영 비복귀 신호는 상기한 바와 같이 디지털 데이터의 한 비트 간격동안은 전압이 항상 일정치를 유지토록 하는 부호 방식이므로 부호 변환할 맨체스터 부호 형태의 데이터 신호가 왜곡된 신호라 할 지라도 각 데이터 2진수 '1'이나 '0'에 해당하는 왜곡되지 않고 순수한 형태의 영 비복귀 신호로 변환되는 것이다.
상기 영 비복귀 부호로 변환된 데이터 신호를 다시 맨체스터 부호 형태로 재변환함으로서 왜곡되거나 손상된 신호를 정형하여 원 상태의 신호로 복원시키게 되는 것이다.
상기 맨체스터 부호로 재변환된 데이터 신호를 균일하고 일정한 대역의 주파수 신호 상태로 자국장치(200)측으로 전송하기 위하여 송신 신호여과기(123)에서 약 5MHz 대역 이상의 주파수가 통과하도록 데이터 신호를 여과한다.
상기 여과된 데이터 신호는 2선식 전화선을 통해 신호속도의 감쇄없이 원거리 전송을 위하여 송신 신호증폭기(124)에서 연산 증폭기(OP-Amp: Operation Amplifier)를 사용하여 신호 증폭한 후 트랜스 등의 소자로 구성되어 있는 4선/2선 신호정합기(129)를 거치게 된다.
상기 4선식 신호를 2선식 전화선으로 전송하기 위하여 4선/2선 신호정합기(129)에서 2선식 신호로 신호를 변환하게 되는데, 이 신호 변환하는 과정에서 일부 신호가 반향되어 수신측으로 되돌아 오는 경우가 발생하게 된다.
상기 반향되어 되돌아 온 송신 신호는 수신신호 증폭기(225)에 인가된다.
상기 수신 신호증폭기(225)는 반향되어 되돌아 온 송신 신호와 자국장치(200)로부터 전송되어 온 수신신호와 겹쳐 신호의 왜곡 현상이 발생하지 않도록 차동 증폭기(Differential Amplifier)의 동상신호 제거(common-mode rejection) 원리를 이용하여 반향되어 온 불필요한 송신 신호를 제거하고, 수신신호는 왜곡되지 않도록 통과시킨다.
그리고, 상기 수신 신호증폭기(225)에서도 송신 반향 신호의 일부가 제거되지 못하고 수신측으로 전송되는 경우가 발생하게 된다.
상기 수신 신호증폭기(225)에서 일부 제거되지 못한 송신 반향 신호는 모국장치(127)의 수신 부호변환기(127)에서 반향된 송신 신호와 자국장치(200)로부터 전송되어 온 신호가 서로 구분되어 반향된 송신 신호가 검출되게 된다.
상기 검출된 수신 신호증폭기(225)에서 완전히 제거되지 못하고 반향되어 되돌아 온 일부의 송신 신호를 에코제거기(128)에서 완전히 제거하여 필요한 신호만 통과하도록 하는 것이다.
상기 2선식 신호로 정합된 인터넷 데이터 신호는 공중전화망(PSTN: Public Switched Telephone Network)에서 전송되는 전화 음성 신호를 동일한 회선을 통하여 동시에 전송할 수 있도록 신호결합 및 분기부(130)에서 신호를 결합한다.
상기 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호는 전화 및 인터넷 데이터 신호의 주파수 대역을 도시한 도 5에서와 같이 사용 주파수 대역이 다르므로 신호결합 및 분기부(130)에서 고역 통과 필터(HPF: High Pass Filter) 및 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 이용하여 신호를 결합한 후에 통신용 포트(140)를 통하여 각 사용자측의 자국장치(200)로 전송한다.
상기 모국장치(100)에서 결합되어 사용자측으로 전송되어 온 인터넷 데이터 신호 및 전화 음성 신호는 자국장치(200)의 신호결합 및 분기부(230)에서 분기되어 전화 음성 신호는 사용자측의 전화기에 인가되고 인터넷 데이터 신호는 4선/ 2선 신호정합부(229)로 전송된다.
상기 신호결합 및 분기부(230)에서 분기된 인터넷 데이터 신호는모국장치(100)에서 2선식 전화선을 통하여 신호를 전송할 수 있도록 정합된 2선식 신호이므로 자국장치(100)의 4선/2선 신호정합부(229)에서는 사용자의 컴퓨터가 인식할 수 있도록 다시 4선식 신호로 정합한다.
상기 정합된 신호는 모국장치(100)에서 신호를 증폭하여 전송한다하더라도 신호의 전송중에 신호의 손실 및 감쇄 현상이 발생할 수 있으므로 이를 보상하기 위하여 신호처리부(200)의 수신 신호증폭기(225)에서 수신된 신호를 재 증폭하여 신호 상태를 개선한다.
상기 재 증폭된 신호는 필요 대역의 주파수 신호만 통과시키기 위하여 수신 신호 여과기(226)에서 신호가 여과되게 된다.
상기 여과된 신호는 맨체스터 부호 형태의 신호이므로 상기 설명한 바와 같이 신호의 전송 도중에 여러가지 원인으로 발생할 수 있는 신호의 왜곡을 보상하여 다시 원래의 순수한 상태의 신호로 정형하기 위하여 수신 부호변환기(227)에서 다시 영 비복귀 부호 형태로 신호를 변환하고 맨체스터 부호로 신호를 재변환하는 과정을 거쳐 원래의 순수한 데이터 신호로 정형된다.
그리고, 상기 수신 부호변환기(227)는 자국장치(200)측에서 모국장치(100)측으로 신호의 상향 송신을 위하여 4선/2선 신호정합부에서 신호 정합중에 반향되어 되돌아 오는 상향 송신 신호와 상기 하향 수신 신호와 겹쳐 데이터가 왜곡되지 않도록 반향되는 상향 송신 신호를 검출하는 기능을 가진다.
상기 검출한 반향되어 되돌아 온 상향 송신 신호는 에코 제거기(128)에서 제거되고 상기 정형된 하향 수신 신호는 그대로 통과하게 된다.
상기 에코 제거기(128)를 거친 데이터 신호는 신호 정합부(210)에서 불필요한 신호 및 잡음이 제거되어 10BASE - T 신호로 사용자의 컴퓨터로 전송되는 것이다.
자국장치(200)측에서 모국장치(100)측으로의 상향신호 전송과정과 각 구성요소의 동작은 상기 설명한 하향신호의 역순으로 전송과정과 각 구성요소의 동작은 동일하지만 2선식 전화선을 통하여 신호의 송수신시에 동시 신호 송수신이 가능한 전 이중(Full duflex)방식으로 동작되도록 하기 위하여 신호 여과기(221)를 통과한 맨체스터 부호 형태의 데이터 신호를 송신 부호 변환기(222)에서 영 비복귀 부호 형태로 변환한 후 맨체스터 부호 형태로 재변환하지 않고 영 비복귀 부호 형태의 데이터 신호로 송신하게 된다.
상기 맨체스터 부호 형태의 데이터 신호는 5MHz 이상의 주파수 대역에 분포되고, 영 비복귀 부호 형태의 데이터 신호는 5MHz 이하의 주파수 대역에 분포되므로 2선식 전화선에서 동시 데이터 송수신을 하더라도 데이터가 충돌하지 않는 것이다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명은 데이터 신호전송을 위해 전화 사업자가 미리 포설한 전화선을 이용하여 데이터 신호를 송수신할 수 있도록 함으로서 종래 랜 방식으로 통신망 구성시의 신호 전송용 선로 포설에 드는 시간이 단축되고 비용이 절감되는 장점이 있다.
그리고, 신호속도의 감쇄없이 인터넷 데이터의 원거리 전송이 가능하므로 보다 폭넓은 지역에 추가 장비의 설치없이 랜 방식으로 통신망을 구축할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 신호 속도의 감쇄없이 인터넷 데이터 신호를 송수신할 수 있으므로 사용자가 웹 사이트의 다양한 콘텐츠를 신속하게 이용할 수 있도록 하는 장점이 있어 많은 사람이 보다 쉽고 편리하게 다양한 정보 검색 및 정보 전달 수단인 인터넷을 사용할 수 있도록 함으로서 인터넷 기반 산업 발전과 사용자의 정보화 확산에 기여할 수 있다.

Claims (4)

  1. 스위칭 허브와 상호 교신을 위하여 신호의 조절 기능을 갖는 신호 정합부(110)와, 원거리까지 신호속도의 감쇄없이 데이터를 전송할 수 있도록 신호를 가공하기 위한 신호처리부(120)와, 서로 다른 인터넷 데이터 신호와 전화 데이터 신호를 2선식 전화선을 통해 자국장치(200)로 전송할 수 있도록 신호를 결합하는 기능과 자국장치(200)에서 전송되어 온 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호를 시스템 내부에서 처리 할 수 있도록 신호를 분리하는 기능을 갖는 신호결합 및 분기부(130)와, 다수의 사용자와 데이터 신호 송수신을 위하여 소정 수량의 통신용 포트(140)로 이루어지고, 인터넷 서비스망에 접속된 스위칭 허브로부터 제공되는 인터넷 데이터 신호와 공중전화망으로부터 제공되는 전화 음성 신호를 소정의 신호처리 후, 2선식 전화선을 통하여 데이터 신호속도의 감쇄없이 원거리의 사용자측과 데이터 신호를 송수신하기 위한 모국장치(100)와;
    컴퓨터와 전화기와의 상호 교신을 위하여 신호의 조절 기능을 갖는 신호 정합부(210)와, 원거리까지 신호속도의 감쇄없이 데이터를 전송할 수 있도록 신호를 가공하기 위한 신호처리부(220)와, 서로 다른 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호를 2선식 전화선을 통해 모국장치로 전송할 수 있도록 신호를 결합하는 기능과 모국장치에서 전송되어 온 인터넷 데이터 신호와 전화 음성 신호를 시스템 내부에서 처리 할 수 있도록 신호를 분리하는 기능을 갖는 신호결합 및 분기부(230)로 이루어지고, 사용자측의 컴퓨터와 전화기에 연결되어 인터넷 데이터 신호 및 전화 음성 신호를 시스템에서 처리할 수 있도록 소정의 신호처리 후, 2선식 전화선을 통하여 데이터 신호속도의 감쇄없이 원거리의 모국장치(100)와 데이터 신호를 송수신하기 위한 자국장치(200)로;
    구성됨을 특징으로 하는 전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 신호처리부(120, 220)는 불필요한 신호 및 잡음을 제거하여 필요한 신호만 통과시킬 수 있도록 하기 위한 신호 여과기(121, 221)와, 송신할 데이터 신호의 부호를 변환하기 위한 송신 부호변환기(122, 222)와, 필요한 주파수 대역의 송신 데이터 신호만 통과할 수 있도록 하기 위한 송신 신호여과기(123, 223)와, 송신 데이터 신호를 증폭하기 위한 송신 신호증폭기(124, 224)와, 수신 데이터 신호를 증폭하기 위한 수신 신호증폭기(125, 225)와, 필요한 주파수 대역의 수신 데이터 신호만 통과할 수 있도록 하기 위한 수신 신호여과기 (126, 226)와, 수신한 데이터 신호의 부호를 변환하기 위한 수신 부호변환기(127, 227)와, 송신측 신호가 반향되어 되돌아 온 불필요한 데이터 신호를 제거하기 위한 에코 제거기(128, 228)와, 4선식 신호와 2선식 신호를 상호 정합하기 위한 4선/2선 신호정합기 (129, 229)로 구성됨을 특징으로 하는 전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신 장치.
KR10-2001-0007163A 2001-02-13 2001-02-13 전화선을 이용한 장거리 고속 랜 데이터 송수신 장치 KR100390601B1 (ko)

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