KR100505129B1 - 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을위한 새로운 거리 측정 방법 - Google Patents

수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을위한 새로운 거리 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표준화에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창(window)의 개설 문제를 해결하도록 하는 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법에 관한 것이다. 본 발명은 전체 거리측정과정에 있어서 등화 지연 측정 시에 발생되는 충돌을 막기 위해 개설되는 창의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 표준에서 정의된 광 가입자망 유닛의 일련번호를 획득하지 못한 채 거리측정을 시작할 경우 광 가입자망 유닛의 일련번호 획득을 위해 이진 트리 메커니즘을 진행될 때 충돌을 피하기 위해 개설되는 창의 크기를 줄일 수 있다. 이 제안된 방법은 추가적인 하드웨어가 필요 없고, 표준화에 규정된 거리측정방법을 지키면서 효율적이면서도, 설치기사가 필요 없이 전화국측 광종단장치가 자동적으로 선 할당 등화 지연을 성취하여 창의 크기를 줄일 수 있다. 서비스제공자가 광 분배 망을 설계할 때에 광 가입자망 유닛과 광 분배기의 위치를 줄여서 잘 포설할 경우 효율은 더 낳아질 수 있다. 표준화에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창의 개설의 문제를 전화국측 광종단장치가 자동적으로 해결할 수 있는 방법을 제안함으로써 불필요한 인력낭비를 줄일 수 있다.

Description

수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법{RANGING METHOD FOR ACQUIRING PRE-ASSIGNED EQUALIZATION DELAY IN PASSIVE OPTICAL NETWORK}
본 발명은 수동 광가입자망(Passive Optical Network : PON)에서 자동적인 선 할당 등화 지연(pre-assigned equalization delay) 측정을 위한 새로운 거리측정 방법에 관한 것으로, 특히, 표준화에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창(window)의 개설 문제를 해결하도록 하는 거리측정 방법에 관한 것이다.
전세계의 통신망은 크게 핵심 망, 가입자 망, 접속 망의 세 가지 형태로 구분되어 발전해 왔다. 근래에 기업가입자의 통신수요 뿐만 아니라 개별 가정 가입자의 데이터통신에 대한 수요가 폭발적으로 증가함에 따라, 가입자 액세스 망에서 광 대역이고 다양한 서비스를 지원해 줄 수 있는 통신시스템의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 따라서, 국간 핵심 망에 제한적으로 사용되던 광통신이 가입자 액세스 망까지 내려와 설치 및 포설되어 사용되고 있다. 가입자 액세스 망의 궁극적 목표는 가정까지 광 케이블(optical cable)을 공급하여 광 대역의 서비스를 지원해 주는 것이다. 하지만, 가입자 망에 있어서는 가격이 상대적으로 민감하게 작용하므로 저 가격의 시스템의 구성이 무엇보다도 중요하다. 그래서, 가입자 액세스 망에서는 능동 광 소자의 사용을 배제하고 유지보수와 설치비가 상대적으로 저렴한 수동 광 소자들만으로 수동 광가입자망을 구성하는 연구가 계속적으로 진행되고 있다.
가입자 액세스 망은 다양한 사용자의 욕구를 충족시키기 위하여 낮은 전송률에서 높은 전송률까지 대역폭을 지원할 수 있어야 하며, 다양한 서비스의 질(Quality of Service : QoS)을 보장할 수 있어야 한다. 그래서, 비동기식 전달 모드(Asynchronous Transfer Mode : ATM) 기술이 수동 광 소자 망 기술과 연계되어 비동기식 전달 모드-수동 광가입자망 기술이 등장하게 되었다. 이 비동기식 전달 모드-수동 광가입자망 기술은 저렴한 비용으로 다양한 멀티미디어 서비스를 가입자에게 지원해 줄 수 있는 방안으로 국제표준화기구의 표준인 ITU-T/FSAN의 983.1과 983.2 등에서 표준화되고 있다.
수동 광가입자망은 링(ring), 스타(star) 그리고 트리(tree) 형태로 구성되어 질 수 있는 데, 표준에서 서비스 접점(service node)의 하나의 전화국측 광종단장치(Optical Line Termination : OLT)에 사용자 접점의 여러 개 광 가입자망 유닛(Optical Network Unit : ONU)을 연결하기 위해 트리 형태를 가질 것을 권고하고 있다. 그러므로, 광 분배 망(Optical Distribution Network : ODN)은 광 케이블과 광 분배기(optical splitter)를 이용하여 트리 형태로 구성된다. 여기서, 전송매체를 각 사용자에게 분배하기 위해 시 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access : TDMA) 방식을 사용한다.
광 분배 망에서 시 분할 다중 접속 방식이 순조롭게 이루어지기 위해서는 전화국측 광종단장치가 각 광 가입자망 유닛의 거리를 측정하여 등화 지연을 할당함으로써 광 가입자망 유닛이 가상적으로 같은 위치에 있을 수 있게 하는 과정이 필요하다. 이 과정이 거리측정 과정이다.
종래의 거리측정 방법으로는 확산 스펙트럼(spread spectrum)을 이용하는 방법과 저 주파, 저 전력 신호를 이용하여 반사 위상을 이용하여 얻는 방법(A. Fellegara, Asymmetrical bi-directional system architecture for digital ranging in TDMA, 4th Electronics Letters vol.32, Jan 1996, pp 51~52. Van Heginingen P, Mosch T., Van Oyen A., D'Ascoli L., de Blok K., and Solina P., Out of band ranging method for ATM over PON access systems Proc. ECOC' 94, Firenze, Italy, 1994, pp. 271~274.) 등이 있다. 그리고, 표준에서 제시하고 있는 디지털 비동기식 전달 모드 셀(cells)의 왕복 전송을 통해 지연시간을 측정하는 방법(ITU 983.1) 등이 있다.
디지털 셀 왕복 전송의 방식을 채택하고, 여기서 발생되는 창의 문제를 해결하기 위해서 선 할당 등화 지연에 대한 정보를 획득하기 위해 설치기사가 위치정보를 거리측정을 할 때마다 전화국측 광종단장치에 알려 주도록 하는 방법( K.W. Hwang, H. Chung, J.H. Kim, S.H. Go, S.C. Gwon: A study for the Ranging Protocol in ATM-PON 10th Joint Conference on Communication & information, May 2000, pp907~910. J.H. Kim, S.H. Go A study on the algorithm for Transmission Convergence Layer of ATM-PON Photonics Conference, Nov 2000, pp135~136.)도 있다.
이와 같은 종래의 기술에 있어서, 확산 스펙트럼 방식과 저전력, 저주파수 신호를 이용하는 방법은 추가적인 하드웨어가 필요하고 부가적인 신호처리 방법을 필요로 한다. 특히 확산 스펙트럼 방식은 구현이 복잡하고 획득된 위치정보의 정확성이 떨어진다.
표준에서 채택하고 있는 거리측정방법은 거리측정을 위한 디지털 비동기식 전달 모드 셀을 전화국측 광종단장치가 광 가입자망 유닛에게 보내주고 전화국측 광종단장치가 출발시간을 기억한다. 이 후, 광 가입자망 유닛에서 그 셀을 수신하게 되면 그것에 응답을 위한 고정된 시간이 지난 후, 응답 셀을 광 가입자망 유닛이 전화국측 광종단장치에게 보낸다. 따라서, 전화국측 광종단장치가 도착한 셀의 시간과 출발할 때의 시간을 비교하여 전화국측 광종단장치와 광 가입자망 유닛 사이의 거리를 측정하게 된다. 이 방법은 광 분배 망의 광 케이블 안에 기존의 통신을 위해 사용되는 트래픽 셀이 있는 경우 아직 거리가 측정되지 않는 새로운 광 가입자망 유닛의 거리측정용 셀과 다른 광 가입자망 유닛의 통신용 셀이 충돌을 일으킬 수 있다. 그래서, 이 충돌을 막기 위해 거리측정을 하는 동안 기존에 통신하고 있는 광 가입자망 유닛이 일시적으로 통신을 하지 못하도록 전화국측 광종단장치가 모든 광 가입자망 유닛에게 조치를 취하게 된다. 이 통신이 정지되는 시간을 창이라고 한다. 이 창의 크기는 광 가입자망 유닛과 전화국측 광종단장치 사이의 거리에 대한 모호성에 의해 발생되며, 표준에서는 광 가입자망 유닛이 약 20km 내의 임의의 위치에 있을 수 있으므로 위치의 모호성이 20km가 되고, 한 번의 지연측정 당 73셀 (약 21msec)이상의 통신정지시간을 가지게 된다. 이는 서비스 품질에 나쁜 영향을 미치며, 광 가입자망 유닛에도 데이터를 저장하기 위해 큰 버퍼(buffer)를 필요로 한다. 그러므로, 창의 크기를 줄일 필요가 있고, 표준에서는 선 할당 등화 지연(어느 정도의 광 가입자망 유닛 위치 정보를 통해서 전화국측 광종단장치가 모호성을 줄이도록 정하고 있음)을 전화국측 광종단장치가 광 가입자망 유닛에 알려줌으로써 창의 크기를 줄일 수 있다고 하고 있으나, 선 할당 등화 지연의 획득 방법은 제시되지 않고 있다.
설치 기사에 의존하는 방식은 거리측정이 발생할 때마다, 설치기사를 필요로 하기 때문에, 전원이 다시 켜질 때마다 설치기사를 필요로 하므로 불필요한 인력의 낭비가 발생한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 표준화에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창의 개설 문제를 전화국측 광종단장치가 자동적으로 해결하도록 하는 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각각 다수의 광 가입자 유닛이 선택적으로 접속되는 다수의 광 분배기와, 각 광 분배기를 통해 선택적으로 접속되어 상기 각 광 가입자 유닛에 통신 서비스를 제고하는 이산형 광 분배망에서 선 할당 등화 지연을 위한 거리를 측정하는 방법에 있어서, 상기 각 광 분배기의 위치 및 종류에 따라 각 광 분배기의 가지에 포함되는 광 가입자 유닛들에 일련번호 마스크를 각각 부여하여 그룹화하는 단계와, 상기 그룹화된 일련번호 마스크를 갖는 각 광 분배기의 위치 및 종류를 상기 광 종단장치에 등록하는 단계와, 거리 측정을 필요로 하는 특정 광 가입자망 유닛의 일련번호 마스크와 대응하는 광 분배기의 위치 정보를 대응시켜 선 할당 등화 지연값을 획득하는 단계를 포함하는 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서 제안하는 선 할당 등화 지연 획득 방법을 개략적으로 보면, 먼저 전화국측 광종단장치에서 광 가입자망 유닛 사이에 위치하는 광 분배기의 위치와 종류에 따라 광 분배기의 각 가지에 포함되는 광 가입자망 유닛들의 일련번호를 그룹화 한다. 이 후, 특정 광 가입자망 유닛 일련번호 마스크와 특정 광 분배기의 위치정보를 대응시켜 선 할당 등화 지연값을 획득한다. 상기 가지는 나무 등의 가지를 의미한다.
예로, 전화국측 광종단장치와 각 광 가입자망 유닛사이의 각각의 거리가 다르기 때문에, 전화국측 광종단장치와 광 가입자망 유닛의 위치에 대한 모호성이 발생한다. 전화국측 광종단장치와 광 가입자망 유닛의 거리차는 광 분배기 이전까지는 발생하지 않는다. 즉, 광 분배기 다음의 거리차가 광 분배 망 내의 거리차를 좌우한다. 그러므로, 광 분배 망은 망 운영자에 의해 포설되고, 망 운영자는 기본적으로 광 분배기의 종류(1 X 2, 1 X 4, 1 X 32 등등) 및 광 분배기의 위치에 따라 광 가입자망 유닛의 일련번호를 그룹화 한다.
도 1은 집중형 광 분배 망을 나타낸 블록도로, 전화국측 광종단장치(10)는 다수의 광 가입자망 유닛(14 내지 24)과 광 분배기(12)를 통해 접속된다.
동 도면에 있어서, 예시적인 64 개의 광 가입자망 유닛(14 내지 24)은 광 분배기(12)와 몇 미터(meter) 이내에 집중되어 있기 때문에, 가상적으로 하나의 포인트(point)로 간주할 수 있다. 주로 주거 밀집 지역과 아파트 단지가 이 형태에 속할 것이다. 이 경우는 하나의 그룹으로 비교적 정확한 광 분배기(12)의 위치를 설치자가 알 수 있기 때문에, 광 분배기(12)의 위치와 전화국측 광종단장치(10)까지의 거리 지연 시간을 선 할당 등화 지연 Te로 잡고 모든 광 가입자망 유닛의 일련번호를 포함할 수 있는 도 2와 같은 광 가입자 망 유닛 일련번호 마스크를 광 분배기(12)의 위치정보와 대응시켜 전화국측 광종단장치(10)에 할당하면 된다. 그리고 광 분배기(12)와 광 가입자망 유닛(14 내지 24) 사이의 거리를 통해서 창을 개설하면 된다. 여기서, 64 개의 광 가입자망 유닛(14 내지 24)을 커버하기 위해서 최소 6 비트[= 비트, N 개의 광 가입자망 유닛을 커버하기 위해서는 () 비트]가 필요하다. 이 6 비트는 64 개의 광 가입자망 유닛이 하나의 광 분배기(12) 뒤에 존재하므로 돈케어(don't care)로 처리하여야 한다. 최상위 2 비트는 마스크 형태로 사용하면 된다.
여기서 De는 선 할당 등화 지연 거리가 되고 선 할당 등화 지연 Te와의 관계식은,
이다. 여기서 c 는 빛의 속도이고, n은 광 케이블의 굴절률, T20km 은 광 케이블 20km를 전송하는 데 걸리는 시간이 된다.
도 3은 본 발명에 따른 이산형 광 분배 망으로, 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 전화국측 광종단장치(28)는 다수의 광 가입자망 유닛(38, 40, 48 내지 54)과 광 분배기(30 내지 36, 42 내지 46)를 통해 접속된다.
동 도면에 있어서, 64 개의 광 가입자망 유닛(38, 40, 48 내지 54)과 연결되어 있는 다수의 광 분배기(30 내지 36, 42 내지 46)가 여러 지점에서 흩어져 광 분배 망에 분포하는 경우로, 여러 가지 변수가 나타날 수 있다. 그 중에서 가장 기본적인 De는 전화국측 광종단장치(28)에서 가장 가까운 첫 번째 광 분배기(30)까지의 위치를 파악함으로써 첫째 광 분배기(30)까지의 거리를 De(1)로 잡아주면 된다. 그 다음의 각 광 분배기도 각 광 분배기간의 길이를 파악함으로써 각 De를 통해 Te들을 알아낼 수 있다.
여기서, 도 4와 같은 광 가입자망 유닛 일련번호 마스크 유효 비트 수와 돈케어의 수는 해당 광 분배기의 전력 분할 가지 수 즉, 특정 광 분배기의 광 가입자망 유닛 쪽의 뒤에 설치될 수 있는 광 가입자망 유닛의 개수와 상관 있다. 하나의 특정 광 분배기 즉, 큰 가지를 형성하는 광 분배기가 상위 그룹이 되고 이 광 분배기는 비교적 낮은 위치 정보를 가지며 광 가입자망 유닛 일련번호 마스크의 더 작은 유효 비트를 가진다. 그리고, 상위그룹의 광 분배기의 유효 숫자를 포함하여 더 많은 유효 숫자를 가진 하위 그룹의 광 분배기보다 더 정확한 위치 정보를 제공한다. 그러므로 최하위 광 분배기의 가지 수()와 돈케어 비트 수()와의 관계는,
이다.
수동 소자가 광 분배 망에 분포되는 과정에, 각각의 광 분배기에 대응되는 De(n) (또는Te(n))들을 각각 광 가입자망 유닛 일련번호 마스크와 각기 대응시켜 전화국측 광종단장치(10)에 할당하여 기억시킴으로 거리측정과정에서 등록된 광 가입자망 유닛 일련번호 마스크 중에서 해당 일련번호 또는 일련번호 마스크가 전송될 때 대응되는 업스트림-오버헤드 메시지(upstream_overhead message)에 Te 값을 지정하여 보내거나 획득된 위치 정보를 통해서 모호성을 줄여서 창을 개설하면 된다.
도 5는 도 3에 도시된 각 전화국측 광종단장치(28) 내부 처리 시간에 따라 각 광 분배기의 위치 정보를 모르는 경우와 획득했을 때의 효율을 나타낸 도면이다.
동 도면에 있어서, 일련번호 획득과정을 거칠 필요가 없을 경우에 표준에서 정의된 거리측정 방법을 통하여 위치정보를 얻지 못했을 경우와 광 분배기의 위치정보(10km, 20km, 30km)를 얻었을 경우에 대하여 채널의 사용 효율은 도 5와 같다. 이때, 지연측정 실패 확률은 0이고 광 가입자망 유닛의 셀 응답 시간은 7 내지 9 셀 시간 중 임의의 시간을 나타낸다. 1 셀 시간은 약 2.9us이다.
도 6 내지 도 8은 도 3에 도시된 각 전화국측 광종단장치(28) 내부 처리 시간과 같은 시간에 거리측정을 요구하는 광 가입자망 유닛 개수에 따라 각 광 분배기의 위치 정보를 모를 때와 획득했을 때의 효율을 나타낸 도면이다.
동 도면에 있어서, 일련번호 획득과정이 필요하여 이진 트리 메카니즘을 거친 경우, 표준에서 정의된 거리측정 방법을 통하여 위치정보를 얻지 못했을 경우(도 6)와 광 분배기의 위치정보(10km(도 7), 30km(도 8))를 얻었을 경우에 대하여 채널의 사용 효율은 도 6 내지 도 8과 같다. 이때, 지연측정 실패 확률은 0이고 광 가입자망 유닛의 셀 응답 시간은 7 내지 9 셀 시간 중에 임의의 시간을 가진다.
상기 도 5에서는 30km의 위치정보를 획득하면 위치정보를 획득하지 못한 경우에 비해 약 9 내지 19% 정도의 효율이 향상되고, 상기 도 6과 도 8에서는 30km의 위치정보를 획득하면 획득하지 못한 경우에 비해 약 13 내지 34% 정도의 효율이 향상됨을 알 수 있다.
도 7은 선 할당 등화 지연 10km를 아는 경우의 효율을 나타낸 도면이도, 도 8은 선 할당 등화 지연 30km를 아는 경우의 효율을 나타낸 도면이다.
상술한 도 5 내지 도 8에 기재된 "Efficiency"란 전체 거리측정시간 중에 각 광 가입자망 유닛이 데이터를 전송할 수 없는 창 개설 시간을 제외한 데이터 전송 가능시간을 의미한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전체 거리측정과정에 있어서 등화 지연 측정 시에 발생되는 충돌을 막기 위해 개설되는 창의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 표준에서 정의된 광 가입자망 유닛의 일련번호를 획득하지 못한 채 거리측정을 시작할 경우 광 가입자망 유닛의 일련번호 획득을 위해 이진 트리 메커니즘을 진행될 때 충돌을 피하기 위해 개설되는 창의 크기를 줄일 수 있다. 이 제안된 방법은 추가적인 하드웨어가 필요 없고, 표준화에 규정된 거리측정방법을 지키면서 효율적이면서도, 설치기사가 필요 없이 전화국측 광종단장치가 자동적으로 선 할당 등화 지연을 성취하여 창의 크기를 줄일 수 있다. 서비스제공자가 광 분배 망을 설계할 때에 광 가입자망 유닛과 광 분배기의 위치를 줄여서 잘 포설할 경우 효율은 더 낳아질 수 있다. 표준화에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창의 개설의 문제를 전화국측 광종단장치가 자동적으로 해결할 수 있는 방법을 제안함으로써 불필요한 인력낭비를 줄일 수 있다.
도 1은 집중형 광 분배 망을 나타낸 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 집중형 광 분배 망에서 광 분배기의 위치정보에 대응되는 일련번호 마스크를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 이산형 광 분배 망으로, 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법의 일 실시예를 나타낸 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 이산형 광 분배 망에서 각 광 분배기의 위치정보와 대응되는 일련번호 마스크들을 나타낸 도면,
도 5는 도 3에 도시된 각 전화국측 광종단장치 내부 처리 시간에 따라 각 광 분배기의 위치 정보를 모르는 경우와 획득했을 때의 효율을 나타낸 도면,
도 6은 도 3에 도시된 각 전화국측 광종단장치 내부 처리 시간과 같은 시간에 거리측정을 요구하는 광 가입자망 유닛 개수에 따라 각 광 분배기의 위치 정보를 모를 때의 효율을 나타낸 도면,
도 7은 선 할당 등화 지연 10km를 아는 경우의 효율을 나타낸 도면,
도 8은 선 할당 등화 지연 30km를 아는 경우의 효율을 나타낸 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10, 28 : 전화국측 광종단장치
12, 30, 32, 34, 36, 42, 44, 46 : 광 분배기
14, 16, 18, 20, 22, 24, 38, 40, 48, 50, 52, 54 : 광 가입자망 유닛

Claims (3)

  1. 각각 다수의 광 가입자 유닛이 선택적으로 접속되는 다수의 광 분배기와, 각 광 분배기를 통해 선택적으로 접속되어 상기 각 광 가입자 유닛에 통신 서비스를 제고하는 이산형 광 분배망에서 선 할당 등화 지연을 위한 거리를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 각 광 분배기의 위치 및 종류에 따라 각 광 분배기의 가지에 포함되는 광 가입자 유닛들에 일련번호 마스크를 각각 부여하여 그룹화하는 단계와,
    상기 그룹화된 일련번호 마스크를 갖는 각 광 분배기의 위치 및 종류를 상기 광 종단장치에 등록하는 단계와,
    거리 측정을 필요로 하는 특정 광 가입자망 유닛의 일련번호 마스크와 대응하는 광 분배기의 위치 정보를 대응시켜 선 할당 등화 지연값을 획득하는 단계
    를 포함하는 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광 분배기 중 큰 가지를 형성하는 광 분배기는 상위 그룹이 되어 비교적 낮은 위치 정보를 가지며, 광 가입자망 유닛 일련번호 마스크의 더 작은 유효 비트를 가지는 것을 특징으로 하는 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가지 형태로 접속된 다수의 광 분배기 중에 최하위 광 분배기의 가지 수()와 돈케어 비트 수()와의 관계는, ""인 것을 특징으로 하는 수동 광가입자망에서 자동적인 선 할당 등화 지연 측정을 위한 새로운 거리측정 방법.
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