KR100934074B1 - 알피알프로토콜이 탑재된 이더넷 기반의 광전송 장치 및광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이더넷 기반의 광전송 장치 및 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크에 관한 것으로, 외부 링으로부터 수신되는 광신호를 이더넷 신호로 변환하거나, RPR 기능이 첨가된 이더넷 신호를 광신호로 변환하는 광이더넷 변환부를 포함하고, 상기 광이더넷 변환부에 의해 변환된 이더넷 신호를 프로토콜 규정에 따라 링 절체 및 보호 동작을 처리하는 신호 처리부를 포함하며, 상기 신호 처리부에 의해 입력된 이더넷 신호에서 링 처리 관련 프로토콜을 제어하는 인터페이스부를 포함한다. 그리고, 상기 인터페이스부의 이더넷 신호에 첨부되는 다양한 전송신호를 먹싱 또는 디먹싱하는 스위칭부를 포함하고, 상기 스위칭부에 의해 수신되는 이더넷 신호를 현장신호로 변환시키는 신호 변환부를 포함하는 광전송장치로 구성된다. 본 발명에 의하면, RPR기술의 탑재와 이더넷 인터페이스를 기반으로 ethernet, Serial, TDM 등의 다양한 종류의 종속신호를 수용함이 가능하고 WLAN, PLC, Zigbee, CDMA 등의 옵션화된 인터페이스를 수용할 수 있음으로 인해 향후 RTU(단말장치)의 인터페이스에 제한받지 않는 다양한 전력부가서비스를 초고속으로 중단 없이 전송이 가능하다.

RPR, 광전송장치, 이더넷, 링 프로텍션, Ieee802.17

Description

알피알프로토콜이 탑재된 이더넷 기반의 광전송 장치 및 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크{light transmission equipment for Ethernet in RPR protocol and Ring Network using thereof}

본 발명은 Metro Ethernet에 필수적인 장애 회복성 패킷링(Resilient Packet Ring;이하 RPR) 기술의 탑재와 이더넷기반 인터페이스를 기반으로 다양한 종류의 종속신호를 수용하고, 향후 단말장치의 인터페이스에 제한받지 않는 다양한 부가서비스를 기가비트급으로 중단없이 전송 가능한 이더넷 기반의 광전송 장치 및 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크에 관한 것이다.

광 전송 장치 시스템에 구현되는 외부 데이터 수집용 인터페이스는 다양한 단말장치의 인터페이스를 모두 수용하며, 전력 IT에 특화된 점과 배전지능화시스템 고유의 단말장치 간의 1:1 통신을 통한 고장점 탐지, 전력품질측정, 디지털 배전기기의 측정 데이터 등을 송수신하기 위해 넓은 전송대역폭과 빠른 전송속도를 포함해야한다.

그러나, 현재 배전자동화시스템 기반의 통신망은 하나의 링(Ring)을 30개의 노드들이 ADD(Add/Drop)방식으로 분할사용하여 노드당 64Kbps정도의 대역을 할당하고, 10Mbps급의 광모뎀을 이용한 링 방식을 사용하므로 대역폭과 전송속도가 부족한 문제점이 있다.

또한, 링 프로토콜 방식으로 코어 2중화 방식을 구현하여 전송용(Working) 및 예비망(Proection)의 송수신 총 4회선을 사용하지만 평상시 전송용 2회선에만 트래픽이 사용되므로 전송효율에 있어서 효율적이지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 이더넷에 의한 링 구조에 RPR기술 도입과 함께 ethernet, Serial, E1/T1/DS3 전송, 실시간 영상 및 음성 압축전송, PLC, CDMA, WLAN, Zigbee 등 다양한 형식의 데이터를 통합하여 하나의 Ethernet체계로 변환한 뒤 1.25Gbps의 링에 고속으로 전송하는 이더넷 기반의 광전송 장치 및 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명은 다양한 장치의 상태를 모니터링 할 수 있는 소프트웨어를 탑재하여 보다 강화된 감시기능을 통해 여러 장치의 효율적 관리와 링 하부의 단말장치 프로토콜을 분석하여 진단을 함으로써 유지보수에 획기적인 편리성을 향상시키는 이더넷 기반의 광전송 장치 및 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이더넷 기반의 광전송 장치 및 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크에 있어서, 이더넷 기반의 링에 연결된 하나 이상의 노드에 광전송장치를 접속하여, 이더넷 기반에서 데이터를 처리하여 현장의 사용신호로 변환하여 전송한다.

본 발명에서 상기 광전송장치는 외부 링으로부터 수신되는 두 방향의 입력신 호를 전기적 신호로 변환하여 병렬신호로 변환하여 전송하는 광 이더넷 변환부를 포함하고, 상기 광이더넷 변환부에 의해 수신된 병렬 입력 신호를 프로토콜 규정에 따라 링 절체 및 보호 동작을 처리하는 신호 처리부를 포함한다. 그리고, 상기 신호 처리부에 의해 입력된 이더넷 신호에서 링 처리 관련 프로토콜을 제어하고, 입력되는 신호의 직렬 및 병렬을 제어하는 인터페이스부를 포함하고, 상기 인터페이스부에 의해 전송되는 신호를 계기와 연결하고, 하위단에서 접속되는 이더넷 신호를 하나로 묶어주는 백플랜(BACKPLANE) 역활을 하는 스위칭부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 하위단에서 발생하는 다양한 신호를 이더넷 신호로 변환하는 신호변환부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 하위단에서 발생하는 신호는 시리얼 신호, 전력선 통신(PLC) 신호, T1/E1, DS3, OC-3, 영상신호 및 오디오 신호를 엠펙(MPEC)으로 압축한 신호 및 접점신호 중 선택되는 하나 또는 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 신호 처리부는 IEEE 802.17 RPR 규정을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 신호 처리부는 전체 시스템 운용 및 서버 컴퓨터와 연동되는 프로세서를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 인터페이스부는 상기 신호 처리부에 의해 입력된 이더넷 신호에서 링관련 프로토콜을 제거하고, 병렬신호를 직렬신호로 변환하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 인터페이스부는 상기 스위칭부에 의해 입력된 직렬신호를 병렬신호로 변환하고, 링처리 프로토콜을 추가하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 인터페이스부(130)는 옵션으로 첨부되는 확장 보드의 다양한 이더넷 전송신호를 먹싱(MUXING) 및 디먹싱(DEMUXING)하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 광파장이 다른 하나 이상의 광신호를 수신하여 통합하는 광합파기를 포함하고, 상기 광합파기와 접속하고, 하나 이상의 노드와 연결되며 IEEE802.17 RPR에서 제공하는 표준화된 동작에 따라 송신되는 신호를 노드로 전달하는 링을 포함한다. 그리고, 상기 노드에 연결되고 수신되는 광신호를 분배하는 광분파기를 포함하고, 상기 광분파기에 연결되며 이더넷 인터페이스를 기반으로 상기 수신되는 신호를 현장의 사용신호로 변환하여 전송하는 광전송장치를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 링은 외부링과 내부링을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 외부링의 데이터 흐름 방향은 상기 내부링의 데이터 흐름 방향과 반대인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 노드는 64개 이상 256개 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 이더넷 방식으로 링을 구현함에 따라 네트워크가 단순화되며, RPR방식을 사용함에 따라 초고속으로 중단없이 데이터를 전송하는 효과가 있다.

그리고, 각 노드의 상태를 실시간으로 알 수 있어서 광 Fiber 성능이 완전히 저하되기 전에 선로교체를 하여 유지보수 기능이 강화되어 비용이 절감 및 선로 노후화에 따른 통신단절을 방지하는 효과가 있다.

게다가, 다양한 종속신호를 직렬 이더넷 신호로 바꾸어 전송함에 따라 다양한 부가서비스를 효율적으로 전송하는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 전송장치의 구성도이다.

도 1 을 참조하면, 상기 광 전송장치(100)는 광이더넷 변환부(110), 신호 처리부(120), 인터페이스부(130), 스위칭부(140) 및 신호 변환부(150)를 포함한다.

상기 광 전송장치(100)는 링 토폴로지를 구성하는 링에 연결되며, 상기 광이더넷 변환부(110)는 상기 외부 링으로부터 수신되는 두 방향(west, east)에서 수신되는 입력신호 즉, 광신호를 처리한다.

그리고, 상기 광으로 입력된 신호를 전기적인 신호로 변환한 뒤, 신호의 분 석 및 처리가 용이하도록 직렬로 입력되는 입력신호를 병렬로 변환하여 상기 신호 처리부(120)로 전송한다.

상기 신호 처리부(120)는 프로세서(122)와 메모리(124)를 포함하여 실제적으로 입력된 이더넷 신호 즉, 상기 광이더넷에서 변환된 병렬 입력신호를 분석하여 RPR 처리동작을 IEEE 802.17 프로토콜 규정에 맞도록 처리한다.

상기 프로세서(122)는 전체적인 시스템의 운용, 서버 PC와의 연동을 처리하며, 상기 메모리(124)는 상기 신호 처리부(120)의 링 보호 및 절체 기능에 따라 처리되는 이더넷 입력 신호가 저장된다.

상기 인터페이스부(130)는 상기 신호 처리부(120)에 의해 처리된 신호를 수신하여 신호에서 링 관련 프로토콜을 제거하고, 병렬신호를 직렬신호로 변환한 후 원래의 이더넷 신호로 변환한다.

또한, 상기 스위칭부(140)에 의해 수신된 직렬 이더넷 신호를 다시 병렬형태로 변환하고 링 처리 프로토콜을 추가하여 상기 신호 처리부(120)로 전송한다.

즉, 상기 인터페이스부(130)는 원래의 이더넷 신호에 링관련 프로토콜을 추가 및 삭제하는 기능을 한다.

상기 스위칭부(140)는 옵션으로 첨부되는 확장 보드의 다양한 이더넷 전송신호를 먹싱(MUXING) 및 디먹싱(DEMUXING)하여 직렬신호로 변환하며, 이때, 상기 확장보드는 백플랜(BACKPLANE)의 형태로 구성된다.

기존에 사용한 PIC 버스, VME 버스방식은 병렬로 모든 백플랜에 삽입되는 확장보드로 신호를 주고받아야 하므로 많은 정보가 전송되기에는 어려움이 있었는데, 본 발명에서는 그 부분을 직렬 이더넷 신호로 바꾸어 사용함에 따라 기존의 병렬버스 방식보다는 구조가 간단하고 안전하여 장치의 간편성, 확정성 및 경제성이 향상된다.

상기 스위칭부(140)는 하위단에서 확장보드에 의해 전송되는 이더넷 신호들을 하나로 묶어서 상기 인터페이스부(130)로 전송한다.

상기 신호 변환부(130)는 상기 하위단에서 발생하는 다양한 신호를 이더넷 신호로 변환한다.

상기 하위단에서 발생하는 신호는 시리얼 신호, 전력선 통신, T1/E1, DS3, OC-3, 영상신호 및 오디오 신호를 MPEG으로 압축한 신호 및 접점신호 등을 포함하며, 이런 모든 신호를 이더넷 신호로 변환하여 RPR 기능이 있는 전송시스템에 탑재하여 링으로 동작하는데 이상이 없도록 구성하여 다양한 현장신호를 전송한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷 기반의 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크를 나타낸 도면이다.

도 2 를 참조하면, 광합/분파기(200), 외부링(210), 내부링(220) 및 광전송장치(100)를 포함한다.

상기 광합/분파기(200)는 광파장이 다른 신호를 통합하여 하나의 링으로 수신하는 것으로 바람직하게는 현재 1310nm 파장과 1550nm 파장 모두를 전송하는 광 합파기의 역할과, 노드에 연결되어 수신되는 광신호를 각 광전송장치로 분배하여 전송하는 광 분파기의 역할을 실행한다.

상기 외부링(210) 및 내부링(220)은 상기 광합파기(200)와 접속되며 다수의 노드와 연결되어, 상기 광합파기(200)에 의해 수신되는 신호 상기 노드로 전송한다.

상기 노드는 64개 이상 256개 이상으로 구성되어 상기 두개의 링(210, 220)에 동시에 연결된다.

상기 외부링(210)과 내부링(220)은 IEEE802.17 RPR에서 제공하는 표준화된 동작과 특징을 기초로 하여 각기 단반향 링크로 서로 다른 데이터 흐름 방향을 갖는다.

이에 따라, 두 개의 링(210, 220) 중의 어느 하나를 이용하더라도 데이터가 목적지 노드까지 전송할 수 있으며, 두 개의 링 중 최단 경로를 선택하여 전송된다. 또한, 멀티 캐스트나 브로트 캐스팅 방식일 경우에는 두 링에 동시에 데이터를 전송할 수 있다.

상기 광전송장치(100)는 상기 광분파기(200)에 연결되고, RPR기술을 사용하며 이더넷 기반의 인터페이스를 통해 다양한 종류의 종속신호를 수용하고, 상기 광분파기에 의해 수신된 신호를 처리하여 각 현장의 사용신호로 변환하여 초고속으로 중단없이 전송한다.

상기 광전송장치(100)의 자세한 내용은 상기의 도 1 을 참조한다.

본 발명에 의하면 기존 SONET/SDH 체계는 복잡한 프로토콜 구성 및 신호 동기 문제 등으로 인해 링 노드 증가의 한계를 극복하기 위해 패킷 단위로 움직이는 이더넷 체계를 활용하여 하나의 링에서 처리할 수 있는 노드를 증가하였으며, 링과 링의 연결이 가능한 복수의 링에서 동작 가능하도록 하였다.

또한, 다양한 원격 루프백(loopback) 기능을 통해 원격진단 기능을 추가하였다. 원격진단 기능에 관한 자세한 내용은 하기의 도 3 을 참조한다.

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격 진단 기능의 RPR블럭의 loopback test를 나타낸 도면이다.

도 3a 를 참조하면, 노드의 입출력부까지만 진단하며, 도 3b 는 노드장치의 시스템까지 포함하여 loopback 테스트를 하는 것으로, 원격에서 부분별로 나누어 테스트하는 경우 센터에서 이상 진단을 보다 원할하게 할 수 있다.

도 3c 및 도 3d 를 참조하면, 단말장치에서 광전송장치의 입출력까지 loopback 테스트를 하여 전체적인 점검을 할 수 있다.

이때, 사용되는 RPR 기술은 정상 동작시 east 혹은 west 두 개의 방향으로 데이터를 전송할 수 있으며 수신 노드까지 최단경로를 갖는 링을 선택하여 데이터를 전송한다. 그리고, 노드나 링크에 장애가 발생하면 이를 검출하고 이에 따른 일련의 보호과정을 수행하여 우회 경로로 계속적인 서비스를 제공한다.

상기 RPR 기술은 Resiliency, Bandwidth Fairness, Traffic control, Multicast, Broadcast, Ring Protection 등이 있다.

도 4 은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 링 토폴로지 네트워크의 Maintenance 기능을 나타낸 도면으로써, 링 상의 노드(420)에 연결되는 장치의 모든 NMS(400) 정보를 무선 랜을 이용해 전송할 수 있는 기능을 포함한다.

도 4 을 참조하면, 어떤 특정 링 상에서 그 장치에 대한 장치 이력, Maintenance이력, 장치상태뿐만 아니라 그 노드(420)를 통해 다른 특정 노드(420) 의 장치 이력, Maintenance이력, 장치상태 등을 원격에서 모니터링 할 수 있으므로 유지보수 업무의 효율성을 증가시킨다.

광 전송장치의 상기 NMS(400)는 상기 광 전송장치의 모든 기능을 분석할 뿐만 아니라 분석된 정보를 상위로 올려주는 게이트웨이 기능을 포함함에 따라, 상기 노드(420)에 연결된 단말에 대한 정보를 상위단으로 업로드 함으로써 상위단에서 하위 단말을 직접 컨트롤(410)할 수 있다.

본 발명에 따르면 예비 통신 수단으로 광케이블 절단 등 주선로가 이상이 발생하였을 경우 디지털 무선 TRS를 이용하여 긴급 NMS신호를 전송하여 어떠한 경우에도 링 네트워크의 상태를 모니터링 할 수 있다.

그리고, 링의 노드(420)에 설치된 광 전송장치의 상태 모니터링 뿐만 아니라 상기 광 전송장치와 통신하는 단말에 장착되는 장치의 프로토콜을 분석해 그 장치에 대한 모니터링까지 겸하여 시스템의 전체적인 유지보수에 편리성을 제공한다.

이에 따라, 상기 노드(420)에 여러 종류의 장치들이 혼합되어 있는 구조일 경우에는 Maintenance가 발생할 경우에도 광전송장치 상에서 단말에 있는 장치들의 이상까지 모니터링 하여 유지 및 보수한다.

본 발명에 의하면, 광 전송장치의 구성요소인 광 이더넷 변환부는 온도, 광파워, 전류 등의 변화를 측정하여 NMS를 통해 관리자에게 전달함으로 각 노드의 환경상태를 원격에서 진단할 수 있을 뿐만 아니라 장기적인 DB자료로 활용하여 광파이버의 노화, 장치주변 운용 환경을 미리 관찰할 수 있다.

그리고, 이더넷 스위칭부는 백플랜을 이더넷과 시리얼 데이터를 조합하여 단 말 정보의 전달은 이더넷으로, 백플랜에 삽입된 장치의 상태정보는 시리얼 방식으로 이원화하여 전달함에 따라 이더넷 프로토콜을 고속직렬방식으로 단말정보를 전송할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 단말의 정보를 상위단으로 전송하는 이더넷 버스, 각 카드의 상태 및 이력정보를 전송하는 시리얼 버스, 각 카드의 착탈 유무를 알려주는 GPIO로 3원화 되어있어서, 안정성, 효율성, 저가화를 동시에 구현할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 전송장치의 구성도.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷 기반의 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크를 나타낸 도면.

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격 진단 기능의 RPR블럭의 loopback test를 나타낸 도면.

도 4 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 링 토폴로지 네트워크의 MAintenance 기능을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 광 전송장치 110 : 광이더넷 변환부

120 : 신호 처리부 122 : 프로세서

124 : 메모리 130 : 인터페이스부

140 : 스위칭부 150 : 신호 변환부

200 : 광합/분파기 210 : 외부링

220 : 내부링 400 : NMS 410 : 주 컨트롤 420 : 노드

Claims (12)

1. 외부 링으로부터 수신되는 입력신호를 전기적 신호로 변환하여 병렬신호로 변환하여 전송하는 광 이더넷 변환부;

   상기 광이더넷 변환부에 의해 수신된 병렬 입력 신호를 IEEE 802.17의 RPR 프로토콜 규정에 따라 상기 입력 신호를 처리하고, 링 절체 및 보호 동작을 제어하는 신호 처리부;

   상기 신호 처리부에 의해 입력된 이더넷 신호에서 링 처리 관련 프로토콜을 제어하고, 입력되는 신호의 직렬 및 병렬을 제어하는 인터페이스부; 및

   하위단에서 접속되는 이더넷 신호를 하나로 묶어서 상기 인터페이스부로 전송하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반의 광전송 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하위단에서 발생하는 다양한 신호를 이더넷 신호로 변환하는 신호변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반의 광전송 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 하위단에서 발생하는 신호는 시리얼 신호, 전력선 통신(PLC) 신호, T1/E1, DS3, OC-3, 영상신호 및 오디오 신호를 엠펙(MPEC)으로 압축한 신호 및 접점신호 중 선택되는 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이더넷 기반의 광전송 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호 처리부는 전체 시스템 운용 및 서버 컴퓨터와 연동되는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반의 광전송 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 인터페이스부는 상기 신호 처리부에 의해 입력된 이더넷 신호에서 링관련 프로토콜을 제거하고, 병렬신호를 직렬신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반의 광전송 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 인터페이스부는 상기 스위칭부에 의해 입력된 직렬신호를 병렬신호로 변환하고, 링처리 프로토콜을 추가하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반의 광전송 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 인터페이스부(130)는 옵션으로 첨부되는 확장 보드의 다양한 이더넷 전송신호를 먹싱(MUXING) 및 디먹싱(DEMUXING)하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반의 광전송 장치.
9. 광파장이 다른 하나 이상의 신호를 수신하여 다중화하는 광합파기;

   상기 광합파기와 접속하고, 하나 이상의 노드와 연결되며 IEEE 802.17 RPR에서 요구하는 표준화된 동작에 따라 송신되는 신호를 노드로 전달하는 링;

   상기 노드에 연결되고 수신되는 광신호를 광파장에 따라 분배하는 광분파기; 및

   상기 광분파기에 연결되며 이더넷 인터페이스를 기반으로 상기 수신되는 신호를 현장의 사용신호로 변환하여 전송하는 광전송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 링은 외부링과 내부링을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 외부링의 데이터 흐름 방향은 상기 내부링의 데이터 흐름 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 노드는 64개 이상 256개 이하인 것을 특징으로 하는 광전송장치가 설치되는 링 구조 네트워크.

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