KR101358134B1 - 네트워크 자원들의 보다 효율적인 사용을 위해 구성된 공중-인터페이스 엔코더 패킷들을 이용한 무선 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 애플리케이션 흐름(AF)에 속한 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 일 측면에서, 각각의 EP들은 단지 하나의 AF에 전용되는 페이로드를 전달하도록 2 이상의 엔코더 패킷들(EP들)의 페이로드 비트들에 데이터를 맵핑하는 단계를 포함한다. 제 2 측면에서, 상술한 상기 맵핑은 수신기에서 반전된다.
AF, EP, 페이로드 비트, 전송기, 수신기, 맵핑

Description

네트워크 자원들의 보다 효율적인 사용을 위해 구성된 공중-인터페이스 엔코더 패킷들을 이용한 무선 통신 방법{Wireless communication method with air-interface encoder packets configured for more efficient use of network resources}
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은 2007년 2월 5일에 출원된 PCT 출원 US 2007/003181의 임시 출원 번호 제60/774,347호(2006년 2월 17일에 제출됨)의 우선권을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 패킷-기반 무선 통신에 관한 것이다.
예를 들어, 셀룰러와 같은 통상적인 무선 시스템에서, 기지국(BS들)과 모바일국(MS들)은 공중 인터페이스를 통해 서로 통신한다. 각각의 BS는 MS들의 세트를 제어하고, BS로부터 각 MS로의 순방향 링크(FL)를 통해 MS들의 세트와 통신하며, 각 MS로부터 MS로의 역방향 링크(RL)를 통해 MS들의 세트로부터의 통신을 듣는다. 이하 논의의 목적에 대해, 데이터 흐름은 양방향일 수 있고, 이에 따라 각 BS와 각 MS은 데이터의 전송기 및 수신기로서 기능할 수 있다.
전송기 및 수신기간의 공중 인터페이스를 통한 데이터 흐름은 엔코더 패킷들(EP들)의 형태를 취할 수 있다. 전송될 데이터는 초기에 페이로드 비트들의 형 태로 제공된다. EP는 코딩 스킴을 적용함으로써 페이로드 비트들로부터 유도된 비트들의 세트이고, 통상적으로 전송기 및 수신기간의 링크에 응용가능한 제어 기능들에 관련된 비트들을 추가로 부가한다. 코딩 스킴에 따라, 코딩 규칙은 페이로드 비트들을 (보다 다수의)코딩된 비트들에 맵핑함으로써 리던던시(redundancy)를 부가하도록 적용될 수 있다.
그 후, 적절한 변조 스킴은 EP 비트들을 공중 인터페이스를 통해 전송하기에 적절한 심볼들로 변환하는데 사용된다. 잘 알려진 변조 스킴들의 몇몇 예들로는 BPSK(binary phase shift keying), QPSK(quarternary phase shift keying), QAM(quadrature amplitude modulation)이 있다. 다른 변조 스킴들은 심볼 당, 즉 채널 사용 당 전송되는 비트들의 수가 다르게 되는 원인이 된다. 결과적으로, 일정한 변조 스킴들은 신호 대 잡음 및 간섭 비(SINR)와 같은 소정의 채널 조건들에 대해 다른 것들보다 더 잘 작동할 수 있다 .
일반적으로 쓰루풋(throughput), 즉 전송기 및 수신기간의 단위 시간 당 전송되는 비트들의 수를 가능한 한 최적화시키면서, EP의 신뢰성 있는 수신을 추구하는 것이 바람직하다. 이들 두 성능 측정들의 유리한 조합은 제한 없이 이하 중 임의의 것과 같은 기술을 통해 추구될 수 있다:
위에서 언급한 바와 같이 보다 신뢰할 수 있는 수신을 이끄는 리던던시를 부가하기 위해 코딩하는 것;
변조 스킴을 전송기와 수신기간의 공중 인터페이스 링크의 SINR과 같은 특성들에 일치시키는 것;
수신 신뢰도가 적어도 대략 전송 전력에 비례할 것이기 때문에, 간섭과 같은 공중 인터페이스 채널 손상들을 극복하기에 충분한 전력으로 EP를 전송하는 것; 및
예를 들어, 수신기에 의한 통지를 수신하면 실패한(예를 들어, 에러있는) EP 전송들을 반복하는 것; 일반적으로 성공적인 EP 수신의 가능성은 재전송들의 수에 따라 증가한다.
EP에 포함된 제어 정보는 수신기가 에러 검출을 허용하게, 즉 EP의 페이로드 비트가 성공적으로 수신되었는지 여부를 수신기가 알 수 있게 한다. 에러 검출의 하나의 잘 알려진 방법에 따라, 전송기는 전송된 페이로드 비트들을 입력으로서 사용하여 함수값을 계산한다. 그 후, 함수값은 EP내의 제어 정보 부분을 전달하도록 지정된 부분에서 전달된다.
EP의 수신시에, 수신기는 디코딩된 페이로드 비트들을 입력으로서 사용하여 동일한 함수값을 계산한다. 그 후, 수신기는 EP의 제어 부분에서 전달된 값과 국부적으로 계산된 값을 비교한다. 값들이 일치하면, 수신기는 페이로드 비트들이 정확히 디코딩되었음을 인지한다.
이하의 논의에서, 에러 검출을 위해 EP내에 임베딩된 제어 정보를 우리는 에러 검출 지시자(EDI)로 언급할 것이다. EDI의 특정 예는 잘 알려진 에러 검출 코드(EDC)이다.
이하, 본원은 사용자 애플리케이션 흐름들을 지원하도록 전송기와 수신기간의 주요 쟁점이 되는 통신이 논의될 것이다. 즉, EP들에 의해 전달되는 페이로드 비트들은 사용자 애플리케이션으로부터 유래된다. "사용자 애플리케이션(user application)"은 인터넷 기반 비디오, VoIP 또는 임의의 다양한 데이터 및 멀티미디어 서비스들과 같이 패킷-기반 통신 서비스를 규정, 인에이블 및 구현하는 소프트웨어 명령들 밑 프로토콜들을 의미한다. 예를 들어, 사용자는, MS와 BS간의 통신이 보이스 오버 IP(VoIP) 및 사용자가 웹사이트로부터 비디오 애플리케이션 흐름들을 다운로드하는 것을 지원하는 경우 MS를 통해 멀티미디어 웹사이트에 액세스할 수 있다.
애플리케이션 흐름(AF)은, 예를 들어, 예를 들어, 품질의 기준에 따라 또는 특정 품질의 기준에 따라 수용가능한 사용자 경험을 제공하도록 해당 애플리케이션 흐름을 충족시킬 수 있는 일부 파라미터들을 명기하는 QoS(Quality-of-Service) 요건들에 의해 특화될 수 있다. 예를 들어, 흐름에 대한 QoS 파라미터들은 전송기로부터 수신기로 이동시에 흐름 패킷들이 지연될 수 있는 최대량, 만족 사용자 경험에 대응할 최소 평균 쓰루풋, 즉 단위 시간당 전송기로부터 수신기로 송신되는 흐름 비트들의 수를 포함할 수 있다.
AF 비트들이 EP들을 통해 전송기로부터 수신기에 전달될 수 있기 때문에, AF와 연관된 QoS는 AF 비트들이 EP 페이로드 비트들에 맵핑되는 방식에 적어도 부분적으로 의존한다. 또한, 코딩 스킴들, 변조 스킴들 EP 전송 전력, 및 AF를 전달하는 EP들의 다른 파라미터들에 부분적으로 의존할 것이다. 예를 들어, AF가 타이트한 지연 요건(tight delay requirement)을 가진 경우, 해당 AF를 전달하는 EP 또는 EP들은 매우 적은 전송 시도들내에 성공적으로 수신되어야 한다. 다시 말해 이는 고 리던던시, 고 전송 전력 등을 가진 코드들이 신뢰할 수 있는 수신을 확인하기 위해 필요로 될 수 있음을 암시한다.
AF 비트들을 EP 페이로드 비트들로 맵핑하기 위해서, 적어도 일부의 현행 네트워크들이 몇몇 고유의 AF들로부터의 비트들을 공통 EP로 맵핑시키는 방식을 따른다. 그러면, EP 특성들은 EP가 전달하도록 의도된 각각의 AF들에 적용하는 몇몇 QoS 요건들 중 가장 엄격한 요건을 충족시키도록 설정된다. 예를 들어, 이러한 EP에 대한 전송 전력은 몇몇의 AF들 간의 가장 엄격한(즉, 최저) 지연 요건에 기초하여 설정될 수 있다.
이러한 방식의 한가지 단점은 일부 AF들에 적용하는 덜 엄격한 Qos 요건들을 고려하는데 실패하여, 전송 자원들을 낭비할 수 있다는 것이다. 예를 들어, EP의 전송 전력을 몇몇 QoS 요건들 중 가장 엄격한 것으로 설정하는 것은 이러한 요건들을 대상으로 하는 AF의 요건들을 충족할 것이지만, 보다 나은 성능이 요구되는 다른 AF들을 전달하기 위한 자원들을 소비하게 할 것이다. 예를 들어, 충분한 전송 전력 이상의 전송 전력으로 전달되는 일부 AF들이 있을 수 있다.
우리는 EP 특성들을 특정 AF들의 QoS 요건들에 맞추는 방식으로 AF 비트들을 전송된 EP들에 맵핑하는 방법을 고안하였다.
일 측면에서, 본 발명은 이러한 맵핑을 수반한다. 특정 실시예들에서, 본 발명은 또한 이러한 맵핑에 관해 전송기와 수신기를 동기화하는 시그널링 스킴을 수반한다.
제 2 측면에서, 본 발명은 할당된 대역폭에 대한 공중 인터페이스 채널 조건들을 이용하여 쓰루풋을 개선하도록 설계된 EP 전송 스킴을 수반한다. 이러한 스킴에 따라, 링크에 할당된 대역폭은 상이한, 동시에 전송된 EP들에 각각 할당된 직교의 세그먼트들로 분해된다.
도 1은 각각이 본원에 기술된 방법들 중 한 예에 따라 각각의 애플리케션 흐름(AF)과 관련된 2개의 엔코더 패킷들(EP들)의 동시 전송을 예시하는 개념적 블록도이다. 마찬가지로, 임의의 수의 EP들이 동시에 전송될 수 있는데; 본 도면에서 도시된 2개는 제한이 아닌 이해를 위한 것으로 해석되어야 한다.
도 2는 하나의 AF가 본원에 기술된 방법들의 부가적인 예에 따라 구획되는 3개의 엔코더 패킷들(EP들)의 동시 전송을 예시하는 개념적 블록도이다. 마찬가지로, 임의의 수의 EP들이 동시에 전송될 수 있는데; 본 도면에서 도시된 3개는 제한이 아닌 이해를 위한 것으로 해석되어야 한다.
1. 다중 AF들의 맵핑
본 발명의 제 1 양상에 따라, 2개 이상의 AF들 각각으로부터의 비트들이 고유의 EP들의 페이로드 비트들에 맵핑되고, 그 후 전송기 밑 수신기간의 링크를 통해 동시에 전송된다. 예를 들어, 도 1을 참조하여, AF1 및 AF2라 표기된 2개의 AF들이 도면에서 EP1 및 EP2라 표기된 각각의 EP들(15,25)에 맵핑된다. AF1로부터의 비트들은 EP1에 대한 페이로드 비트들을 계산하기 위한 입력이고, EP1에 대한 EDI는 AF1 페이로드 비트들을 사용하여 산술된다. 유사하게, AF2로부터의 비트들은 EP2에 대한 페이로드 비트들을 계산하기 위한 입력이고, EP2에 대한 EDI는 AF2 페이로드 비트들을 사용하여 산술된다. 그 후, EP1 및 EP2는 동시에 전송된다(도면의 블록 30).
1(a). 대역폭 분해
링크에 대해 할당된 대역폭이 직교 세그먼트들로 분해되게 하는 공중 인터페이스 기술을 사용하는 시스템에서, 다중 EP들은 할당된 대역폭의 고유의, 상호 직교의 서브-대역들(40,50)을 통해 전송된다. 유리하게, 각 서브-대역의 크기는 할당되는 EP의 크기에 비례하게 된다. 즉, 링크에 할당된 대역폭은 복수의 직교-서브-대역들로 구획되며, 이들 각각의 크기는 전달되는 EP들의 크기에 비례한다. 동일한 심볼 전송 인터벌내에서, EP들 모두는 병렬로, 각각이 그 크기에 대응하는 서브-대역을 통해 전송된다. 서브-대역이 연속하는 대역폭으로 구성될 필요가 없다는 것에 주의해야 한다. 즉, EP는 다른 목적을 위해 지정된 스펙트럼의 부분들에 의해 분리된 불연속 서브대역들로 구성되는 서브-대역을 통해 전송될 수 있다.
지정된 엔티티는 할당된 대역폭이 구획되는 서브-대역들의 수 및 크기들을 결정할 것이다. 이 결정은 통상적으로 전송기의 다양한 AF 버퍼들의 상태에 기초하여 전송기에서 이루어질 것이다. 각 서브-대역이 EP를 전달할 수 있기 때문에, 수신기는 EP들을 수신 및 디코딩할 수 있도록 구획(partition)에 대해 알 필요가 있다. 그러므로, 전송기는 수신기에 대역폭 구획을 시그널링해야 한다. 이는 예를 들어, 이하에 따라 행해질 수 있다:
AF를 전달하는 EP들을 전송하기 이전에, 전송기는 할당된 대역폭을 통해 전 송할 EP들의 수를 시그널링한다.
전송기가 EP들을 전달하기 위해 사용될 할당된 대역폭의 단편, 즉 할당된 대역폭의 직교 구획을 구성하는 각 서브-대역들의 크기들을 시그널링한다. 또한, 각 서브-대역에 대해, 전송기는 서브-대역을 구성하는 대역폭 자원의 위치들을 또한 시그널링한다.
이 시그널링을 위해 필요로 되는 자원들을 추가적으로 감소시키기 위해, 가능한 구획들의 세트가 미리 결정되어 전송기 및 수신기에 알려질 수 있다. 이 경우에, 전송기가 예를 들어, 인덱스와 같이 어느 구획이 선택되었는지를 식별하는 정보를 전송하는데 충분하다.
서브-대역들이 연속 대역폭으로 구성하는 경우에, 이하의 단순한 절차가 이용될 수 있다:
이를테면, N개의 EP들이 할당된 대역폭을 통해 전송되고, 대역폭이 N개의 서브-대역들로 구획되고, 여기서 서브-대역 1은 할당된 대역폭의 F1%를 연속으로 차지하고, 서브-대역 2는 F2%를 연속으로 차지하고,...,서브-대역 N은 FN%를 연속으로 차지한다. 그러면, 전송기는 수신기에 각각의 단편들(F1,F2,...,FN)을 통신한다.
1(a)(i) 특정 공중-인터페이스 기술들. 구체적으로, OFDM(직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 및 MC-CDMA(다중-캐리어 코드 분할 다중 액세스)는 할당된 링크 대역폭이 복수의 할당된 서브-캐리어들을 포함할 수 있고, 각각의 이러한 서브-캐리어가 다른 서브-캐리어들 각각에 대해 주파수면에서 직교인 공중-인터페이스 기술들 의 예들이다. 따라서, 할당된 서브-캐리어들의 세트는 서브-세트들로 구획될 수 있으며, 여기서 각 서브세트에서 서브-캐리어들의 수는 그 서브세트를 통해 전송될 EP의 크기에 적어도 대략적으로는 비례한다. OFDM 및 MC-CDMA 서브캐리어들의 직교성(orthogonality)에 의해, 각각의 EP들은 동시에 전송될 수 있다.
예를 들어, 전송기는 서브-캐리어들의 수(예를 들어, 총 할당된 서브-캐리어들의 퍼센테이지) 및 할당된 대역폭내의 그들의 위치들을 나타내는 시그널 정보를 전송할 수 있다. 이들은 EP들이 전달되는 서브세트들을 구성한다. 구체적으로, 서브-대역들은 연속 서브-캐리어들로 구성될 수 있다.
1(b) 분해 불가능 대역폭
일부의 공중-인터페이스 기술들은 할당된 대역폭이 분해되는 것을 허용하지 않는다. 이러한 공중-인터페이스 기술을 사용하는 시스템에서, 다중 EP들 각각의 다른 EP들과 동시에 전체 할당된 대역폭을 통해 전송될 것이다.
이러한 경우에, 전송기는 전송될 고유의 EP들의 수를 수신기에 시그널링할 것이고, 그들이 동일한 대역폭을 차지하고 있음에도 불구하고 각각의 EP들이 구별될 수 있게 특성들을 식별할 것이다.
코드 분할 다중 액세스(CDMA)는 전송이 전체 시스템 대역폭을 차지하는 공중-인터페이스 기술의 일 예이다. CDMA에서, 다른 직교 코드들이 각각의 전송들을 변조하는데 사용되고, 이에 의해 수신기에서 그들을 서로 구획 수 있게 한다. 본 방법이 CDMA 링크에 적용되면, 각각의 AF들에 속한 다중 EP들은, 각각이 전체 시스템 대역폭을 사용하지만 각각의 EP가 고유의 코드를 사용하여, 동시에 전송된다.
잘 알려진 다중코드 전송은 하나의 EP내에 몇몇 코드들을 연결함으로써 데이터 레이트를 증가시키는데 사용될 수 있다는 것에 주의하여야 한다.
전송기는 전송될 EP들의 수를 통신하고, 사용되는 각 코드들을 식별할 수도 있다. 대안으로, 코드들은 미리 결정된 스킴에 따라 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 전송기가 코드 할당들을 명시적으로 나타내는 것이 불필요할 수 있다.
1(c) EP 특성들의 설정
사용된 대역폭 보단 EP 특성(즉, 변조 스킴, 코딩 스킴, 전송 전력등과 같은 특성)이 관련 EP에 의해 전달되는 AF의 QoS 요건들, 전달되는 AF의 비트들의 수, 전송 대역폭상의 공중-인터페이스 채널 조건들에 기초하여 설정될 수 있다.
EP가 총 할당 대역폭보다 적은 서브-대역을 통해 전송될 경우, EP 특성(특정 AP를 전달하기 위한)은 관련 서브-대역을 통해 관찰되는 공중 인터페이스 채널 조건들에 따라 추가로 설정될 수 있다.
시그널링 자원의 사용을 최소화하기 위해, 일반적으로 이전의 시도들이 실패했던 EP들의 재전송은 첫번째 전송과 동일한 서브-대역들상에서 발생하도록 하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 시그널링 자원들이 보존될 필요가 없는 경우, 서브-대역들을 재할당하는 능력이 유리할 수 있다.
2. 하나의 AF 에서 다중 EP 들로의 구획
각 서브-대역들에서 다중 EP들의 동시 전송이 전체 쓰루풋을 개선하기 위해 공중-인터페이스 채널의 기존의 조건들에 적응될 수 있다. 즉, 각 EP의 특성들은 할당된 특정 서브-대역을 기술하는 조건들에 적응될 수 있다. 구체적으로, 하나의 AF는 다수의 동시에 전송된 EP들 사이에서 구획될 수 있다. 이하, 우리는 사용자가 다중 EP들 사이에서 구획되는 하나의 AF를 가진 경우에 대해 논의할 것이다. 부가적인 AF들은 동시에 전송된 부가적인 EP들 사이에서 구획될 수 있다. 도 2를 참조하여 이루어지는 이하의 논의에서, 우리는 명료함을 위해 단지 하나의 AF(60)가 상술된 방식으로 구획되는 것으로 가정할 것이다.
전송기는 할당된 대역폭을 거친 공중 인터페이스 채널의 지식에 기초하여,할당된 대역폭을 직교의 서브-대역들(71-73)로 구획한다. 공중 인터페이스 채널 조건들이 서브-대역을 거쳐 유사하게 되도록 구획될 것이다.
구체적으로, 상술한 OFDM 및 MC-CDMA에서, 전송기는 할당된 서브-캐리어들의 세트를 서브-캐리어들의 서브세트들로 구획한다.
개별 EP(81,82,83)이 서브-대역들(71-73) 각각을 통해 병렬로 전송된다. EP특성은 EP가 전송된 서브-대역상의 공중 인터페이스 채널 조건과 일치된다.
EP 전송에 앞서, 전송기는 전송될 EP들의 수를 수신기에 시그널링하고, 각 EP들이 전송될 대역폭의 부분들을 식별한다.
구체적으로, OFDM 및 MC-CDMA의 경우, 전송기는 EP들의 수 및 각각 전송될 서브-캐리어들의 서브세트를 전송한다.
시그널링 자원을 보존하기 위해, 이전의 시도들이 실패했던 EP들의 재전송은 첫번째 전송과 동일한 서브-대역들상에서 발생하도록 하는 것이 유리하다.
공중 인터페이스 채널 조건들의 상세한 지식을 전송기가 가지지 못한 경우(또는 시그널링 자원을 최소화하기 위해), 전송기는 할당된 대역폭을 다수의 균등 한 크기의 직교 서브-대역들로 나눈다. 이 경우에, 전송기는 임의의 서브-대역의 크기 뿐만 아니라 서브-대역들의 수를 전송할 수 있다(EP 전송 이전에). 또한, 이 경우에, EP 특성들은 모든 서브-대역들에 동일하게 되도록 설정될 수 있다.
3. 수신기
수신기에서, 전송기로부터의 시그널링 메시지들은 디코딩되어 인입하는 EP 전송들을 해석하기 위해 사용될 것이다. 구체적으로, 관련 주파수 서브-대역들 또는 코드 채널들이 식별될 것이고 수신기는 이 서브-대역들 또는 코드 채널들을 통해 EP들을 수신하도록 적절히 구성된다.

Claims (28)

  1. 적어도 2개의 애플리케이션 흐름(Application Flow; AF)들에 속한 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    전송기에서, 각각의 엔코더 패킷(Encoder Packet; EP)이 단지 하나의 AF에 전용되는 페이로드를 전달하도록 상기 데이터를 복수의 상기 엔코더 패킷(EP)들의 페이로드 비트(payload bit)들에 맵핑하는 단계; 및
    상기 복수의 EP들을 복수의 서브 채널들을 통해 동시에 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 맵핑하는 단계는 적어도 하나의 상기 AF들에 속하는 상기 데이터를 2개 이상의 상기 동시에 전송된 EP들 상으로 분할하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시에 전송된 EP들은, 전송에 앞서 각각의 상호 직교의 스프레딩 코드들로 변조되는, 데이터 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시에 전송된 EP들은 각각의 고유한 주파수 서브-대역들을 통해 전송되는, 데이터 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 상기 서브-대역의 대역폭은 상기 서브-대역으로 전송되는 상기 EP의 크기에 비례하는, 데이터 전송 방법.
  5. 적어도 2개의 애플리케이션 흐름(AF)들에 속하는 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    수신기에서, 복수의 서브채널들로부터 복수의 엔코더 패킷(EP)들을 동시에 수신하는 단계로서, 상기 EP들 각각은 단지 하나의 AF에 전용된 페이로드를 전달하는, 상기 수신하는 단계; 및
    상기 EP들의 페이로드 비트들로부터 상기 데이터를 디-맵핑(de-mapping)하는 단계를 포함하고,
    상기 디-맵핑하는 단계는 2개 이상의 동시에 전송된 상기 EP들의 조합으로부터 적어도 하나의 상기 AF들에 속하는 상기 데이터를 복구하는 단계를 포함하는, 데이터 수신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 동시에 수신된 EP들은 각각의 상호 직교의 스프레딩 코드들로부터 복조되는, 데이터 수신 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 동시에 수신된 EP들은 각각의 고유한 주파수 서브-대역들을 통해 수신되는, 데이터 수신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 상기 서브-대역의 대역폭은 상기 서브-대역으로 전송되는 상기 EP의 크기에 비례하는, 데이터 수신 방법.
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  10. 삭제
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