KR100786991B1 - 세션 개시 프로토콜 재전송 방법 - Google Patents
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Abstract
세션 개시 프로토콜을 통해 무선 유닛(10)과 통신하는 네트워크 서버(35)에 있어서, 재전송 방법(50)은 먼저 모바일 유닛이 응답(54) 가능한 시간에 기초하여 타이머를 세트한다. 그리고 나서 상기 네트워크 서버는 응답(56)을 대기한다. 사용되고 있는 상기 종류의 모바일 유닛의 타이머 설정이 종료하면(64), 원 SIP 요청의 재전송이 일어난다(68). 선택적으로, 대기하는 모드들은 선형 모드 및 지수 모드를 포함한다(74).
네트워크 서버, 재전송 방법, 선형 모드, 세션 개시 프로토콜, 모바일 유닛
Description
본 발명은 패킷 데이터 통신 시스템들에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 네트워크와 사용자 간의 통신의 재시도들에 기초한 세션 개시 프로토콜(Session Initiation Protocol)에 관한 것이다.
인터넷 프로토콜(IP;Internet Protocol)을 통한 세션 개시 프로토콜(SIP;Session Initiation Protocol)은 무선 또는 모바일 사용자들에게 음성을 포함한 서비스들을 제공하기 위해 패킷 데이터 네트워크들에 일반적으로 이용된다. 세션 개시 프로토콜은 서버와 모바일 유닛 간의 시도된 통신을 재시도하기 위해 특정 방법론을 제공한다(SIP 인바이트 요청(SIP invite request)).
전송 프로토콜로서 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol : UDP)을 이용할 때, SIP는 네트워크들 간 및, 상기 네트워크와 사용자 간의 믿을 수 있는 전송들을 보장하기 위하여 재전송 요청 과정들을 채용한다. 현재 SIP는 지수적으로 증가하는 재전송 시간 기간을 제공한다. 다시 말하면, 메시지를 재전송하기 전에 SIP 프로토콜은 약 0.5초 동안 대기한다. 재전송 및 각 연속적인 재전송을 위하여, SIP 프로토콜은 상기 시간 간격을 2배로 한다. 예를 들면, 메시지의 제 2의 재전송 전에 최초의 전송으로부터 원래의 0.5초 대기는 1초로 2배가 될 수 있다. 그리고 나서 응답이 수신되거나 최종 응답 타임아웃 조건이 일어날 때까지 재전송 시간 기간은 연속적으로 2배가 될 수 있다.
SIP가 코드 분할 다중 접속(CDMA:Code Division Multiple Access) 시스템과 같은 무선 시스템에 대해 사용될 때, 모바일 사용자가 아이들(idle) 또는 휴면 상태(dormant state)에 있을 수 있고 무선 인터페이스(무선)를 통하여 접속되어야 하므로, 응답 시간들은 전형적으로 커진다. 이러한 모바일 사용자들에 대하여 초기 인바이트 메시지 또는 재시도 메시지들 중 몇몇에 대한 접속 및 응답이 표준 SIP 응답 타이머들에 의해 예측된 시간 이내에 일어나지 않을 매우 높은 가능성이 있다. 그 결과 더 많은 재시도 전송들이 무선 인터페이스를 통하여 일어날 것이다.
따라서, 적용가능한 인터페이스 환경에 맞추어서 상기 시스템 및 네트워크를 통한 트래픽을 낮추는 재전송 방법을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인터넷 프로토콜 기반 패킷 데이터 통신 시스템의 블록도.
도 2는 종래 기술에 따른 SIP 인바이트 요청 및 후속 재시도들의 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 SIP 인바이트 재전송 방법의 흐름도.
도 1을 참조하면, 무선 패킷 데이터 통신 시스템의 블록도가 도시된다. 이 시스템은 세션 개시 프로토콜(SIP;Session Initiation Protocol) 기반 통신 시스템이다. 도 1에 도시된 통신 시스템은 CDMA(Code Division Multiple Access)로 구현되지만, 본 발명은 GSM(Global System Mobile), GPRS(GSM Packet Radio Service), 또는 iDEN 통신 시스템들에 마찬가지로 적용할 수 있다. CDMA 유형의 통신 시스템들은 IS-95, UMTS(Universal Mobile Telephone Service) 및 다른 CDMA 변형들을 포함한다. 통신 시스템(100)은 네트워크 서버(35) 및 도시되지 않은 다른 네트워크들에 연결되어 있는 모바일 유닛(10)을 포함하는 것으로 도시된다. 모바일 유닛(10)은 무선 링크(12)를 통해 기지국(15)에 연결된다. 일반적으로 모바일 유닛(10)은 통신 시스템(100)에 의해 서비스될 수 있는 임의의 클라이언트일 수 있다. 기지국(15)은 또한 패킷 처리기(packet control function;PCF)(20)에 연결된다. 패킷 처리기(20)는 특히 모바일 유닛(10)에 인터넷 프로토콜 트래픽을 위한 큐잉 포인트(queuing point)로서 동작할 수 있다. 이 큐잉은 모바일 유닛이 네트워크에 접속될 필요가 있을 때 일어난다.
패킷 데이터 스위치 노드(PDSN;packet data switch node)(25)는 코어 인터넷 프로토콜 네트워크의 일부분을 형성한다. 그것은 PCF(20)에 연결되고 인터넷 프로토콜 네트워크(30)에 연결된다. 이 시스템은 모바일 유닛으로 IP를 확장하고 SIP 표준 RFC3261에서 규정된 세션 개시 프로토콜을 지원한다.
인터넷 프로토콜 네트워크(30)는 네트워크 서버(35)에 연결된다. 네트워크 서버(35)는 필요에 따라 다른 네트워크들 및 다른 서버들에 연결된다. 이 다른 네트워크들 및 서버들은 도시되지 않았다.
모바일 유닛(10)과 통신을 시작하기 위해 네트워크 서버(35)에서는, SIP 인바이트 요청이 IP 네트워크(30), PDSN(25), PCF(25)를 통하여 무선 링크(12)를 통해 모바일 유닛(10)에 무선으로 전송되는 기지국(15)에 전송된다. 기지국(15)과 모바일 유닛(10) 사이에 무선 링크(12)를 확립하는 것은 약간의 시간이 걸릴 수 있다. 전형적인 시간은 호가 활성화되지 않은 모바일 유닛에 대해서는 3초에서 4초의 범위에 있을 수 있다.
네트워크 서버(35)로부터 모바일 유닛(10)으로 SIP 인바이트의 전송이 도 2에 개략적으로 도시된다. 도 2는 종래기술을 설명한다. 도 2는 표준 IETE RFC3261에 기초한 네트워크 서버(35)와 모바일 유닛(10) 간의 다양한 SIP 기반 메시지들의 흐름을 나타낸다. SIP 인바이트 요청(40)의 메시지 흐름은 오른쪽에서 왼쪽으로, 즉 네트워크 서버(35)로부터 모바일 유닛(10)으로 도시된다. 전형적인 메시지 전송의 타이밍은 도 2에서 초 단위로 위로부터 아래로 아래쪽을 향하여 도시된다. 시간 0(zero)에서, 네트워크 서버는 SIP 인바이트 요청(40)을 IP 네트워크(30)를 통해, PDSN(25)을 통해 패킷 처리기(20)로 전송한다. 패킷 처리기(20)는 트래픽의 큐잉을 준비한다. 이것은 무선 시스템으로 알려져 있기 때문에, SIP 인바이트를 현재 접속되어있지 않은 모바일 유닛에 전송하는 것은 무가치한 일일 것이다. 그 결과 PCF는 모바일 유닛이 연결될 때까지 SIP 인바이트 요청를 큐잉한다.
또한, PCF(20)는 모바일 유닛(10)과 통신하기를 원한다는 것을 기지국(15)에 표시한다. 기지국(15)은 그 후에 모바일 유닛(10)과 통신 링크(12)를 확립하기 위해 노력한다. 경과된 시간은 점선 부분에서 SIP 인바이트 요청의 아래쪽 방향의 부 분으로서 도시된다. SIP 인바이트 요청가 PCF(20)에 의하여 최종적으로 전송되기 전에, 접속 승인(connection acknowledgment)이 수신되어야만 한다. 모바일 유닛(10)이 기지국(15)에 접속된 후에, SIP 인바이트 메시지는 네트워크 서버(35)가 SIP 인바이트 요청를 보냈을 때의 원래 시간 0으로부터 3초 이상 일 수 있는 시간에 모바일 유닛(10)에 의해 수신된다. 모바일 유닛(10)은 그리고 나서 네트워크 서버(35)에 SIP 프로토콜에 의해 요구되는 응답을 하기 시작한다. 다양한 상황들에 기초하여, 그것은 SIP 1XX-6XX 유형의 메시지(45)를 응답한다. 이 메시지는 원래 SIP 인바이트 요청이 시간 0에서 전송된 후 약 4초 후에 네트워크 서버(35)에 의해 전형적으로 수신될 수 있다.
SIP 표준 RFC3261에 따르면, SIP 프로토콜 장치(arrangement)는 네트워크 서버(35)가 모바일 유닛(10)으로부터 응답을 수신하지 못했기 때문에 재시도들을 할 것이다. 이 표준 SIP 프로토콜은 원 SIP 인바이트 후 약 0.5초가 지나면 전형적으로 재시도를 요구한다. 그 결과 네트워크 서버(35)는 시간=0.5초에 SIP 인바이트 요청(41)의 재시도를 재전송한다. 모바일 유닛(10)에 필요한 접속이 확립되지 않고 네트워크 서버(35)로 승인되지 않았기 때문에, 이 제 1의 재시도 SIP 인바이트 요청(41)은 PCF(20)에 의해 다시 큐잉된다.
다음으로 표준 SIP 재전송 프로토콜은 다시 재시도하기 전에 이전의 재시도보다 2배의 시간을 대기할 것을 요구한다. 그러므로, 원래의 SIP 인바이트로부터 시간=1.5초 후에, 제 2의 재시도 SIP 인바이트 요청(42)이 네트워크 서버(35)에 의해 만들어진다. 다시, 그것은 IP 네트워크(30), PDSN(25)를 통하여 전송되고, 모바 일 유닛(10)이 아직 접속되지 않거나 활성화 되지 않았으므로 PCF(20)에 의하여 큐잉된다.
SIP 표준 프로토콜에 따르면 간격(interval)이 이전의 재시도 간격의 2배이기 때문에, 시간 3.5초(2초 지연 또는 1초인 이전 지연의 2배)에서 제 3의 재시도 SIP 인바이트 요청(43)이 네트워크 서버(35)에 의해 전송되고 이전의 SIP 인바이트 요청들(40-42) 각각에 유사하게 PCF(20)에 의해 큐잉된다. 모바일 유닛(10)이 기지국(15)을 통해 접속상태로 되면, 상기 SIP 인바이트들, 원 SIP 인바이트(40) 및 재시도 SIP 인바이트들(41-43) 각각에 응답하기 시작한다. SIP 1XX-6XX 응답(45)은 SIP 인바이트 요청(40)의 수신 결과로서 생성되었다. 유사하게, SIP 인바이트 1XX-6XX 응답들(46-48)은 재시도 SIP 인바이트들(41-43)에 대응한다.
도 2로부터 알 수 있는 것과 같이, SIP 응답들(SIP 1XX-6XX 메시지들(45-48))은 원 SIP 인바이트 요청이 전송된 후 4초에서 5.5초 사이에 네트워크 서버(35)에 수신되기 시작한다. 모든 시간들은 근사치이고 최소의 다른 네트워크 트래픽 및 적절한 네트워크 트래픽 기술에 기초한다는 것을 주목해야 한다. 실질적인 네트워크 트래픽이 존재한다면, 이 시간들은 더 지연될 수도 있을 것이다. 도 1에서 보인 무선 패킷 데이터 시스템(100)의 경우에서 알 수 있는 것과 같이, 표준 SIP 프로토콜 RFC3261은 불량한 호 처리 성능을 대비한다. 다시 말하면, SIP 인바이트 재시도들(41-43) 및 그들의 응답들 1XX-6XX(46-48)는 전혀 필요로 되지 않을 수 있다. 네트워크를 통해 전후로 전송된 이 메시지들은 또한 네트워크 트래픽을 로드하고 네트워크가 최적의 방식으로 동작하는 것은 방해한다. 또한, 이 네트워크 로딩은 다수의 모바일 사용자들에 대해 여러 배 증가할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 개선된 재전송 SIP 인바이트 요청 방법(50)의 흐름도가 도시된다. 상기 방법이 개시되고 블록(52)으로 들어간다. 블록(52)은 최초의 SIP 인바이트 요청을 종래 기술에 의해 행해진 것처럼 모바일 유닛(10)에 전송한다. 다음으로, 블록(54)은 초기 재시도의 시간과 같게 타이머 A를 세트한다. 이 시간은 시스템의 유형에 기초하여 세트될 수 있고 시스템 특정이다. 예를 들면, 무선 시스템에서 이 시간은 모바일 유닛이 접속되어 응답을 시작하는 전형적인 시간인 3.5초보다 더 큰 시간이 세트될 수 있다. 또한, 블록(54)은 타이머 A를 기동시키고 표시기 K를 0으로 세트한다. K는 예를 들면, 네트워크 서버(35)의 소프트웨어 메모리 또는 하드웨어 래치(hardware latch)에 저장되고, 재전송 카운터를 나타낸다. 다시 말하면, K는 행해진 초기의 SIP 인바이트에 대한 재전송 시도들의 수를 나타낸다.
그리고 나서, 네트워크 서버(35)는 모바일 유닛(10)으로부터 응답 또는 타이머 A의 지시기의 타임아웃 대기를 시작한다(블록(56)).
응답 또는 타임아웃이 검출되면, 블록(58)으로 들어간다. 블록(58)은 발생한 응답 또는 타임아웃의 유형을 결정한다. 유형 1XX의 SIP 응답이 수신되면, 블록(58)은 SIP 1XX 경로를 통해 블록(60)으로 컨트롤을 넘긴다. 이것은 모바일 유닛(10)에 의한 시기적절한 가응답(provisional response)에 대응하고 그 결과 블록(60)이 재시도 타이머인 타이머 A를 멈추게 한다. 그리고 나서, 블록(60)은 다른 SIP 응답 또는 타임아웃을 대기하기 위하여 블록(56)으로 컨트롤을 넘긴다.
SIP 2XX-6XX 유형 메시지가 SIP 응답으로서 수신되면, 블록(58)은 SIP 2XX- 6XX 경로를 통해 블록(62)으로 컨트롤을 넘긴다. SIP 2XX-6XX 메시지는 성공적 최종 응답 또는 잘못(fault) 또는 오류(error)와 같은 회복불능의 조건을 나타낸다. 블록(62)은 재시도 타이머인 타이머 A를 멈추게 한다. 다음으로, 최종 응답이 수신되었으므로, 블록(62)은 재시도 방법을 종료한다. 제어 시스템은 그리고 나서 블록(52)에서 제 1의 SIP 인바이트를 보낸 애플리케이션에 따라 응답을 처리한다. 전형적으로 이것은 다른 SIP 메시지들의 전송 또는 오류 조건으로부터의 회복을 포함할 수 있다.
재시도 타이머인 타이머 A가 종료되면, 블록(64)은 타이머 A 종료 경로를 통해 블록(64)으로 컨트롤을 넘긴다. 블록(64)은 재전송 카운터 K를 1씩 증분시킨다. 다음으로, 블록(66)은 재전송 카운터 K가 재전송 시도들의 최대 수보다 큰 지 여부를 결정한다. K가 네트워크 오퍼레이터에 의해 선택된 재전송 시도들의 최대 수보다 크다면, 블록(66)은 "예(yes)" 경로를 통해 프로세스를 종료하도록 컨트롤을 전송한다. 제어 시스템은 그리고 나서 블록(52)에서 제 1의 SIP 인바이트를 보낸 애플리케이션에 따라 응답을 처리한다.
타이머 A가 초기 재전송 시간으로 처음에 세트되었기 때문에, 이 초기 재시도 또는 재전송 시간은 시스템 오퍼레이터로 하여금 SIP 거동들이 모바일 유닛과 같은 타겟 유닛으로부터 예상된 응답과 일치하는 것을 보장하게 한다. 다시 말하면, 재시도 전의 초기 시간은 네트워크의 특징과 일치하도록 세트될 수 있다. 그러므로, 타이머 A는 네트워크의 실제 응답 시간들에 대응하도록 시스템 오퍼레이터에 의해 설계된 가변 파라미터이다. 그 결과, 초기 SIP 인바이트 메시지들의 많은 재 시도 또는 재전송이 네트워크로부터 제거된다. 예를 들면, 재전송 SIP 인바이트 메시지들(41-43)은 이 방법에 의해 네트워크 서버(35)에 의해 전송된 것으로부터 각각 제거될 것이다. 또한, 응답들(46-48)은 네트워크를 통해 모바일 유닛(10)에서 네트워크 서버(35)로 다시 전송된 것으로부터 제거될 것이다. 잘못이 없는 전형적인 거동의 방법에서는 SIP 인바이트(40) 및 SIP 1XX 응답(45)만이 네트워크를 통해 전송될 것이다. 재전송들(41-43) 및 그들의 대응하는 응답들(46-48)은 발생하지 않을 것이다.
다음으로, 재전송 카운터가 재전송들의 최대 수보다 작거나 같다고 블록(66)이 결정하면, 블록(66)은 "아니오(no)" 경로를 통해 블록(68)으로 컨트롤을 넘긴다. 이것은 치명적이지 않은 오류이고 잃은 데이터 패킷등에 기인한 단순 재시도 또는 재전송이기 때문에, SIP 인바이트의 재전송은 성공적인 SIP 세션 확립 확률을 증가시킨다. 블록(68)은 사용자에게 SIP 요청을 재전송한다.
다음으로, 블록(70)은 재전송 모드가 모드 1 또는 모드 2인지의 여부를 결정한다. 모드 1에서 전형적인 값은 타이머 A로 세트된다. 이것은 표준 SIP 초기 재시도 값(T1으로 알려진) 또는 약간의 근소한 변화와 같은 값일 수 있다. 블록(70)은 모드 1 경로를 통해 블록(72)으로 컨트롤을 넘긴다. 블록(72)은 위에서 언급한 것처럼 시간 T1으로 타이머 A를 세트한다. 블록(72)은 그리고 나서 응답 대기를 시작하기 위하여 블록(56)으로 컨트롤을 넘긴다.
재전송 모드가 모드 2라면, 블록(70)은 모드 2 경로를 통해 블록(74)으로 컨트롤을 넘긴다. 블록(74)은 2의 K 제곱에 재전송 카운터의 기본 시간 값 T1을 곱한 값으로 타이머 A를 세트한다. 사실상, 이것은 각 후속 전송 대기 시간을 2배로 한다. 블록(74)은 그리고 나서 SIP 응답 또는 타임아웃을 기다리기 위해 블록(56)으로 컨트롤을 넘긴다.
도 3은 단지 선형 또는 지수의 재전송 타이머들을 나타내지만, 어떤 다른 함수들이 후속의 재전송을 규정하기 위해 이용될 수 있다. 이 함수는 하기 형식의 n 차원 다항식으로서 근사화될 수 있다:
t1 = a0 + a1*K + a2*K^2 + a3*K^3 ...... an*K^n
여기서 a0, a1, a2, .... an은 최적화된 계수들이다. 선형의 경우에는 a0는 T1과 동일하고 모든 다른 계수들은 0이며, 지수의 경우에는 지수 함수의 대응 테일러 전개이다.
특별한 조건들 하에서 타이머 A에 대해 블록(54)에 의해 세트된 초기의 재시도 또는 재전송 값을 다이내믹하게 조정하는데 유리할 수도 있다. 따라서, 초기의 재시도 또는 재전송 시간은 시스템 오퍼레이터가 얻은 측정 데이터의 통계적 분석에 기초하여 다이내믹하게 조정된다. 비록 4초가 예로서 위에서 처음에 추천되었지만, 상기 시간은 관측된 트래픽 흐름에 의존하여 변할 수 있고 심지어 트래픽 피크들을 설명하기 위해 다이내믹하게 조정될 수 있다.
예를 들면, 통신 시스템들은 SIP 인바이트 요청들 및 SIP 시도 응답들(SIP trying responses) 사이의 평균시간에 관한 통계 자료를 전형적으로 수집한다. 상기 시스템은 응답들이 전형적으로 수신될 때의 약 90%의 값까지 초기의 재시도 또는 재전송 타이머인 타이머 A를 세트할 수 있다.
위의 설명으로부터 알 수 있듯이, 본 SIP 재전송 방법은 메시지 재전송의 최적의 사용을 가능하게 하고 재전송 메시지들을 위한 대역폭 이용을 최소화한다. 이것은 호 처리 성능의 최적화; 값비싼 무선 인터페이스 자원들의 효율적 사용을 낳고, 인터넷 및 무선 제품들(wireless products) 및 서비스들의 통합(convergence)을 촉진하고; 세션 개시 프로토콜 서비스들을 무선 서비스들로 효율적으로 확장시킨다.
본 발명은 메시지들의 전송을 재시도하는 것이 너무 이른지를 결정한다. 재시도 전송을 하기 전에 무선 타겟이 수신 및 응답할 수 있는 가능성이 클 때까지 상기 시스템은 대기한다. 그 결과, 과다한 재시도 메시지들 및 그들의 최종 응답 메시지들이 이 시스템에 의하여 억제된다. 상당한 단 대 단 시스템(end-to-end system) 처리가 줄어든다. 또한, 이 시스템은 과다한 재시도 메시지들을 위한 처리 시간의 사용 대신에 더 많은 호 처리 능력을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시되고, 상세하게 설명되었음에도 불구하고, 본 발명의 정신 또는 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 행해질 수 있음은 당업자들에게 매우 명백할 것이다.
Claims (10)
- 세션 개시 프로토콜(Session Initiation Protocol : SIP) 기반 통신 시스템에서 서버 및 모바일 유닛을 위한 메시지 재전송 방법에 있어서,상기 서버에 의해 SIP 메시지를 상기 모바일 유닛으로 전송하는 단계;모바일 유닛 유형, 네트워크 유형 및 상기 모바일 유닛 유형에 의한 응답 가능한 시간에 기초하여 타이머를 상기 서버에 의해 세팅하는 단계; 및상기 SIP 메시지를 재전송하기 전에 상기 타이머가 종료될 때까지 상기 서버에 의해 대기하는 단계를 포함하는, 메시지 재전송 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 통신 시스템은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : CDMA) 유형의 통신 시스템인, 메시지 재전송 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 통신 시스템은 이동 통신 세계화 시스템(Global System Mobile : GSM)인, 메시지 재전송 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 통신 시스템은 iDEN 통신 시스템인, 메시지 재전송 방법.
- 제 1 항에 있어서, 타이머를 상기 서버에 의해 세팅하는 상기 단계는 상기 타이머를 기동시키는 단계를 포함하는, 메시지 재전송 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 타이머를 상기 서버에 의해 세팅하는 상기 단계는 재전송 카운터를 0(zero)으로 세팅하는 단계를 포함하는, 메시지 재전송 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 모바일 유닛으로부터 응답을 상기 서버에 의해 결정하는 단계; 및상기 타이머의 종료에 기초하여 상기 모바일 유닛에 의해 응답의 부족을 상기 서버에 의해 결정하는 단계를 더 포함하는, 메시지 재전송 방법.
- 제 7 항에 있어서, SIP 1XX 응답이 상기 서버에 의해 결정되면,상기 타이머를 정지시키는 단계; 및상기 서버에 의해 대기하는 상기 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는, 메시지 재전송 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 서버에 의해 결정된 상기 응답이 SIP 2XX-6XX 메시지인 경우,상기 타이머를 정지시키는 단계; 및상기 메시지 재전송 방법을 종료하는 단계를 더 포함하는, 메시지 재전송 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 타이머가 종료되는 경우, 상기 재전송 카운터를 하나씩 증분시키는 단계를 더 포함하는, 메시지 전송 방법.
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