KR19990088502A - 소스코더를선택하기위한송수신기및그송수신기에서실행하는방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력에 음성 신호를 수신하고 출력 신호를 주어진 출력 속도로 발생시키는 무선 신호 송수신기에 관한 것으로, 상기 음성 신호는 수신 가능 왜곡비(an acceptable distortion ratio)가 유지되는 동안 희망하는 출력 속도를 얻기 위하여 상기 입력 신호를 충분히 압축하기 위한 소스 코딩(source coding)을 받게 되는 무선 신호 송수신기에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 이용 가능한 코더(coder)로부터 최적의 코더를 선택함으로써 음성 신호의 전송 품질과 전송 속도의 절충점을 개선하는 것이다. 이러한 목적을 위하여, 송수신기는 코더의 출력 신호의 왜곡을 측정하기 위한 측정 수단과 상기 추정된 왜곡(the estimated distortion)을 설정값과 비교하고 상기 측정된 왜곡을 위하여 최적의 코더를 유도하기 위한 체크 수단(check means)을 포함한다.
Description
본 발명은, 송신부 -송신부는 입력에서 음성 신호 즉 원 신호(original signal)를 수신함- 와 수신부를 포함하는 디지털 신호 송수신기에 관한 것으로,
상기 음성 신호를 압축하고 측정 가능한 왜곡이 있는 압축 신호를 주어진 출력 속도로 전송하기 위해 다수의 소스 코더를 포함하는 소스 코더 수단과,
상기 다수의 코더로부터 소스 코더를 선택하기 위한 수단을 포함하는 디지털 신호 송수신기에 관한 것이다.
또한 본 발명은 전화 장치와 디지털 원격 통신 시스템에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은,
음성 신호 즉 원 신호를 수신하는 수신 단계와,
상기 음성 신호를 압축하고 측정 가능한 왜곡이 있는 압축 신호를 주어진 출력 속도로 전송하는 소스 코딩 단계와, 및
상기 소스 코딩 단계를 실시하기 위해 다수의 코더로부터 소스 코더를 선택하기 위한 선택 단계를 포함하는 디지털 신호 전송 방법에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 소스 디코딩 단계를 포함하는 디지털 신호 수신 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 이동 통신 세계화 시스템(GSM: Global System for Mobile communications), 개인용 통신 서비스(PCS1900: Personal Communications System), 개인 휴대 통신 시스템(PHS: Personal Handyphone System), 시분할 다중 접속(TDMA: Time-Division Multiple Access), 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code-Division Multiple Access), 광대역 코드 분할 다중 접속(WBCDMA: WideBand CDMA), 미래 공중 이동 통신 시스템(UMTS: Universal Mobile Telecommunications System) 등 디지털 원격 통신 표준에 따른 임의의 셀룰러 단말기 동작에 특히 적용된다.
제 08237711A호로 발행된 일본 특허 초록은 전송되는 음성 신호의 품질을 향상시키기 위하여, 서문에서 한정된 유형의 송수신기를 기술한다. 이러한 목적을 위한, 송수신기는 이용 가능 분류 목록으로부터 연속적으로 선택된 소스 코더의 분류 성능을 유용 신호에서 직접 테스트하기 위한 수단과 상기 원 신호에 가장 가까운 코딩된 신호만을 전송하기 위하여 원 신호와 각각의 출력 신호를 비교하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 소스 코딩을 포함하는 디지털 원격 통신 장치에서 음성 신호의 전송 품질과 통신 수단의 용량 사이의 절충점을 최적화시키기 위한 더 저렴한 방법을 제안한다.
이러한 목적을 위하여, 서문에서 한정된 유형의 장치가 제공되고, 상기 선택 수단은 상기 압축 신호의 왜곡의 추정치를 형성하기 위한 계산 수단과, 이 추정값을 설정값과 비교하고 이 비교의 결과에 따라 소스 코더를 선택하기 위한 체크 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이리하여, 각 원 신호는 동일한 코더 분류가 고수되는 동안, 최적 코더가 선택되기 전에 소스 코딩 테스트만을 받게 된다.
본 발명의 중요한 특징에 따라, 수신부는 상기 소스 코더와 호환 가능한 다수의 디코더와 상기 체크 수단에 의하여 선택된 소스 코더와 호환 가능한 다수의 디코더로부터 자동적으로 선택하기 위하여 상기 체크 수단과 상호 동작하는 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 특정한 실시예에 따라, 소스 코더는 내부 잔류 에러 신호를 전송하고 상기 계산 수단은 상기 왜곡을 추정하기 위해 상기 에러 신호를 사용한다.
다른 실시예에 따라, 계산 수단은 상기 압축 신호에 기초한 디코딩된 신호를 발생하기 위한 소스 코더 수단과 상호 동작하는 인버스 소스 디코더와, 잔류 에러 신호를 발생하기 위하여 원 신호와 디코딩된 신호를 비교하기 위한 수단과, 및 상기 추정치를 유도하기 위하여 잔류 에러 신호를 처리하기 위한 수단을 포함한다.
서문에서 한정된 유형의 전송 방법이 제공되는데, 상기 선택 단계는 압축 신호의 왜곡의 추정치를 형성하기 위한 계산 하부 단계(a calculation sub-step)와, 상기 추정치와 설정값을 비교하고 상기 비교 결과의 함수로서 소스 코더를 선택하기 위한 체크 하부 단계(a check sub-step)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 본 발명은 전술한 유형의 전송 방법을 통하여 압축 신호를 디코딩하기 위하여 서문에서 한정된 유형의 수신 방법을 제공하는데, 상기 수신 방법은 상기 선택된 소스 코더의 함수로서 다수의 이용 가능한 디코더로부터 하나의 디코더를 자동적으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 측면과 다른 측면은 명백하고 이제부터 기술되는 실시예를 참조로 하여 제한되지 않는 예로써 밝혀질 것이다.
도 1은 종래의 디지털 전송기의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 송수신기의 송신부의 블록도.
도 3은 도 2에서 개략적으로 도시된 송신부의 제 1 실시예.
도 4는 도 2에서 개략적으로 도시된 송신부의 제 2 실시예.
도 5는 본 발명에 따른 송신 방법의 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 디지털 통신 시스템의 일례.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 소스 11 : 소스 코더
12 : 채널 코더 13 : 다중화기
14 : 변조기 21 : 계산 블록
23 : 체크 블록 31, 33, 34, 35 : 계산 장치
60, 61 : 무선 기지국 63, 64 : 이동 전화
스펙트럼을 확장하지 않는, GSM 시스템을 위한 디지털 송신기의 일반적 구조가 도 1에 도시된다. 이 디지털 송신기는 소스(10), 소스 코더(11)(COD), 채널 코더(12), 다중화기(13), 복조기(14)(MOD), 신호를 무선 주파수(RF)와 안테나(16)에 교차시키기 위한 장치(15)를 포함한다.
소스(10)에서 송신되는 신호(S)는 예를 들어 음성과 같은 아날로그이어서 디지털화되어야 하는 신호이거나, 시그널링(signaling) 신호와 같은 바로 디지털 신호이다. 여기에서 송신 품질이 개선되어야 하는 음성 신호의 관심사가 주어진다. 이 신호는 송신되는 데이터의 양을 최소화하기 위하여 소스 코더(11)에 의해 수행되는 소스 코딩이라 불리는 코딩을 받는다.
거기에는 펄스 코드 변조(PCM)나 합성 분해 코딩(synthesis analysis coding)과 같은 여러 소스 코딩 방법이 있다. 제 1방법은 300과 3400Hz 사이에 있는 <<전화기 대역>> 이라고 불리는 대역의 (나이키스트 판정법에 따라 존재하는 가장 높은 주파수의 두 배보다 약간 더 높은 ) 8kHz에서 샘플링을 수행한다. 각 샘플은 8비트로 코딩된다. 8*8 = 64k 비트의 속도로 얻어진다. GSM 형에서 실제로 사용되는 제 2 방법은 음성 신호의 선형 예측 코딩(LPC: Linear Predictive Coding) 분석법의 도움으로 음성을 발생시키는 모델을 사용한다. 이런 유형의 코더와 여러 변형을 사용함으로써, 예를 들어, 최대 속도 GSM 코더를 위한 초당 13k비트와 같은 PCM 코딩에 의하여 얻어진 속도보다 충분히 아래에 있는 속도가 얻어진다.
이렇게 코딩된 신호는 채널 코더(channel coder)로 불리는 제 2 코더(12)에 의하여 처리되는데, 채널 코더의 목적은 전송 에러의 위험을 줄이기 위하여, 전송되는 기호 순서(symbol sequence)에 여분의 것을 부가하는 것이다. 그후 다중화기(13)는 전송을 위해 사용되는 다중 억세스의 유형에 따라 여러 가지 이용 가능한 논리 채널 사이에 코딩된 데이터를 정형화하고 다중화한다. 예를 들어, 시간 분할 다중화 시스템에 대해서, 물리적 채널은 제한된 시간 슬롯(slot)만을 점유한다. 이렇게 코딩된 데이터의 블록은 무선 채널 상에 시간 간격 내로 삽입되는 하부 블록으로 재분할되어진다.
일단 다중화가 실현되면, 변조기(14)는 기호 순서를 변조한다. 이 동작은 채널에 의하여 디지털 기호 순서를 송신되는 신호로 변환하는 것으로 이루어진다. 그후 이 신호는 선택된 변조 유형에 따라 파형으로 변환된다. 이 변조는 필터링되어야 하는 이웃 채널에서 발생하는 오버플로우를 일으킨다. 결과적으로 적절한 장치(15)는 신호가 안테나(16)를 통하여 무선 파동으로 전송되기 전에 신호를 무선 주파수(RF), 다시말해 채널의 반송파 주파수로 교차시킨다.
또한 수신기가 일반적으로 종래의 모양을 가지고 있기 때문에, 해당 분야에서의 당업자라면 지금 기술되는 송신기의 모양으로부터 그 구조를 쉽게 유도할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 전송 장치는 도 2에 도시된다. 도 1에 있는 동일한 블록은 동일한 참조 번호를 갖는다. 계산 블록(21)과 체크 블록(23)이 종래의 전송 체인에 부가되어 있다. 계산 블록(21)은 소스 코더(11)의 출력 신호의 왜곡의 추정치를 만들기 위한 측정 수단을 포함한다. 소스 코더 블록(11)은 체크 블록(23)에 의해 선택될 수 있는 여러 가지 코더를 포함한다. 이러한 목적을 위해, 체크 블록(23)은 왜곡의 추정치를 장치의 메모리 테이블에 저장된 임계값과 비교하고 비교의 결과에 따라 소스 코더 블록(11)에서 이용 가능한 코더로부터 소스 코더를 선택한다.
여러 가지 코더가 예를 들어 증가하는 정밀도 순서로, 다시 말해, 증가하는 출력 속도 순으로 참조될 수 있다. 이 경우에, 높은 참조 임계값(또는 낮은 참조 임계값)이 왜곡의 추정치에 대해 도달될 때, 체크 블록은 정확도의 면에서 조금 나은(또는 조금 나쁜) 이용 가능 코더를 자동적으로 선택한다.
그후 체크 블록(23)은 코더를 전환하기 위하여 네트워크에 요청을 하고 새로우며 더 나은 적용 코더를 효과적으로 선택하기 이전에 동의를 얻기 위하여 대기하고 있다. 네트워크가 거절하는 경우에, 이전의 코더가 유지된다. 사실상, 2 개의 통신 회선(communication parties), 여기에서는 무선 전화기와 네트워크는 호환 가능한 코더와 디코더를 사용하는 것이 필요하다.
어떤 네트워크는 데이터의 디코딩으로 처리됨이 없이 이동 전화에서 이동 전화로 디지털 메시지를 전송한다. 이 경우에, 이동 전화의 수신기는 이동 전화의 통화 회선(parties)으로 불리는 송신기에서 전송되는 메시지를 디코딩할 수 있는 디코더를 사용하여야 한다. 그러므로, 본 발명은 송수신기의 송신기에서 소스 코더의 선택이 수신기에서 호환 가능한 디코더의 선택을 자동적으로 트리거하는 것을 제공한다.
도 3은 소스 코더(11)의 출력 신호의 왜곡을 추정하기 위하여 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 이 실시예에 따라, 원 음성 신호(S)와 소스 코더(11)에서 코딩되는 신호 사이의 감산(31)이 시행되고 그 후 전송 신호와 코딩 신호 사이의 에러를 나타내는 에러 신호(e)를 얻기 위하여 인버스 디코더(33)에 의하여 디코딩된다. 그후 이 에러(e)는 지각 필터(34)에 의하여 필터링되고 에너지 계산 블록(35)은 이 에러 에너지를 계산한다. 계산 장치(31 + 33 + 34 + 35)의 출력에서 이 추정치(E)가 체크 블록(23)에 의하여 처리될 코더(11)에 의하여 야기된 왜곡의 추정치(E)가 얻어진다.
도 4는 소스 코더의 출력에 신호의 왜곡을 추정하기 위하여 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 이 실시예에 따라, 소스 코더(11)는 데이터를 유도하기 위하여 억세스되어 질수 있는 내부 잔류 에러(ER)를 소유한다. 그후 이 잔류 에러는 지각 필터(41)에 의하여 필터링된다(이 필터는 GSM 형 EFR06.60 에 따른 무선 전화기의 전송 체인에 이미 존재한다). 그후 필터링된 에러의 에너지는 체크 블록(23)에 소스 코더(11)에 의하여 야기된 신호의 왜곡의 추정치(E)를 공급하기 위하여 에너지 계산 장치(43)에 의하여 계산된다.
본 발명에 따른 방법이 도 5에 도시된다. 본 방법은 K0 단계에서 K7 단계를 포함한다. 단계(K0)는 소스 코더에 의하여 음성 신호(S)의 수신을 나타낸다. 그후 신호(S)는 더블 코딩 단계(K1), 즉 전송 신호를 압축하기 위한 소스 코딩 단계 및 전송 에러에 대하여 전송 신호를 보호하기 위한 채널 코딩 단계를 받는다. 단계(K2)에서 추정치(E)는 음성 코더에 의하여 원 신호에서 야기된 왜곡으로 만들어진다. 이 추정치(E)는 예를 들어 도 3 및 도 4에 대하여 기술된 방법 중 하나에 따라 만들어질 수 있다. 이 방법은 추정치 왜곡(E)를 설정값과 비교하는 하부 단계(K3)를 포함하는 체크 단계에까지 연속되고, 그뒤에 송신기에 존재하는 코더로부터 이 추정치의 함수로서 하나의 코더를 선택하기 위하여 결정 하부 단계(K4)가 따라온다. 소스 코더의 선택이 이루어지면, 체크 블록은 무선 전화기 네트워크를 통하여 이 선택이 유효한가를 검증한다. 단계(K5)는 이전 코더를 선택된 코더로 교체할 것인가 및 네트워크로부터 응답을 기다릴 것인가의 여부를 네트워크에 묻는, 네트워크에 요청하는 단계를 포함한다. 만약 이 응답이 예(K6)라면, 앞서 선택된 코더는 송신기에서 이전의 코더를 교체하고, 만약 아니다(K7)라면, 이전 코더는 유지된다.
본 방법은 데이터 프레임당 한번 수행되는 것이 바람직하다. 그러나, 만약 네트워크나 통화 회선으로 불리는 이동 전화의 수신기가 디코더에까지 선택을 남겨주지 않는다(예를 들어 수신기가 하나의 디코더만을 소유하거나 속도가 수용 가능하지 않다)면, 본 방법은 접속당 또는 통신 회선당 한번만 수행될 것이다.
도 6은 예를 들어 GSM 형의 셀룰러 무선 통신 시스템을 나타낸다. 그러나, 본 발명은 음성 신호의 소스 코딩이 이루어지는 모든 디지털 통신 시스템에서 시행될 수 있다.
도 6에서 개략적으로 도시된 시스템은 GSM 네트워크(62)에 연결된 2 개의 무선 기지국(60, 61)과, 또한 이 기지국(60, 61)과 그 네트워크(62)를 통하여 GSM 네트워크의 무선 유효 범위를 나타내는 유효 범위(65) 내의 무선 채널에 의하여 서로 통신할 수 있는 2 개의 이동 전화(63, 64)를 포함한다. 이 기지국(60, 61)은 GSM 네트워크(62)와 이동 전화(63 및 64) 사이의 무선 인터페이스를 실현한다.
종래의 GSM 형은 메시지가 수신 이동 전화에 송신되기 이전에 전송 이동 전화에 의하여 코딩되고 전송되는 메시지의 네트워크에 의한 디코딩을 제공한다. 이렇게 이동 전화에 위치된 이 소스 코더 수단은 네트워크에 의해 사용된 디코더 수단과 호환 가능 하여야 한다.
특히 종래의 GSM 형에 해당하는 특정한 실시예에 따라, 이동 전화(63)의 송신부는 방금 기술되어진 바와 같은 소스 코더를 선택한 후에 송신 단부에서 지금 선택된 소스 코더에 네트워크의 디코더 수단을 적용할 것인가를 네트워크에 묻는 요청을 네트워크(60, 61, 62)에 보내야 한다. 이리하여 확인 메시지가 수신될 때, 이동 전화(63)의 송신부는 코더를 효과적으로 전환할 수 있다.
그러나, 네트워크가 이동 전화에 의하여 코딩되는 메시지의 디코딩에 영향을 미치지 않고, 메시지를 전송하는데 영향을 미치는 경우를 위하여, 다른 실시예가 제공된다.
2 개의 이동 전화 사이의 접속에서, 예를 들어 이동 전화(63)인 음성 메시지 전송 이동 전화와, 예를 들어 이동 전화(64)인 수신 이동 전화는 구별된다. 본 발명에 따라, 이동 전화(63)는 소스 코더를 선택하나, 이 소스 코더를 사용하기 위한 권한에 대하여 네트워크에 요청하는 대신에 이동 전화는 네트워크를 통하여 신호 메시지의 형태로 이동 전화 수신기(64)에 요청한다. 만약 네트워크가 전송 단부에서 코딩된 메시지를 디코드하지 않는 경우에는, 그 임무는 수신 이동 전화(64)에 달려 있다. 그러므로, 수신 이동 전화(64)의 수신부는 전송 단부에서 사용되는 소스 코더와 호환 가능한 디코더를 선택하는 수단을 가져야만 한다. 이 수단은 송신부의 소스 코더와 호환 가능한 다수의 디코더와, 송신 이동 전화의 요청으로 다수의 디코더로부터 호환 가능한 디코더를 자동적으로 선택하기 위한 제어 수단을 포함한다.
또한 2 개의 이동 전화 사이의 통신 대칭성을 주기 위하여, 각 이동 전화는 동일한 코더와 동일한 디코더를 사용하는 것이 제공되는데, 이것은 필수 사항은 아니다. 실제로, 통신은 한 방향에서 코딩/디코딩하는 하나의 유형을 사용하고 다른 방향에서는 다른 유형의 하나를 사용할 수 있다. 시스템을 동질화하기 위하여, 본 발명은 이동 전화의 수신부가 송신 단부에 있는 이전에 선택된 코더와 호환 가능한 디코더를 자동적으로 선택하는 것을 제공한다. 이러한 목적을 위하여, 수신부는 상기 소스 코더와 호환 가능한 다수의 디코더와, 송신 단부에서 선택된 소스 코더와 호환 가능한 디코더를 다수의 디코더로부터 자동적으로 선택하기 위하여 송신부의 체크 수단과 상호 작동하는 제어 수단을 포함한다.
Claims (10)
- 송신부 -상기 송신부는 원 신호(original signal)라고 불리는 음성 신호를 입력에 수신함- 와 수신부를 포함하고,상기 음성 신호를 압축하고 측정 가능한 왜곡을 갖는 압축 신호를 주어진 출력 속도로 전송하기 위해 다수의 전송 코더를 포함하는 소스 코더 수단과,상기 다수의 코더로부터 소스 코더를 선택하기 위한 수단을 포함하는 디지털 신호 송수신기에 있어서,상기 선택 수단은 상기 압축 신호의 상기 왜곡의 추정치를 형성하기 위한 계산 수단과,상기 추정치를 설정값과 비교하고 상기 비교의 결과에 따라 소스 코더를 선택하기 위한 체크 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 송수신기.
- 제 1항에 있어서, 내부 잔류 에러 신호를 전송하는 상기 소스 코더를 가지는디지털 신호 송수신기로서, 상기 계산 수단은 상기 왜곡을 추정하기 위하여 상기 에러 신호를 사용하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 송수신기.
- 제 1항에 있어서, 상기 계산 수단은 상기 압축 신호에 기초한 디코딩된 신호를 발생하기 위한 상기 소스 코더 수단과 상호 동작하는 인버스 소스 디코더 수단과,잔류 에러 신호를 발생하기 위하여 상기 디코딩 신호를 상기 원 신호와 비교하기 위한 수단과,상기 추정치를 유도하기 위하여 상기 잔류 에러 신호를 처리하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 송수신기.
- 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신부는 상기 소스 코더와 호환 가능한 다수의 디코더를 포함하는데, 상기 송수신기는 상기 체크 수단에 의하여 선택된 상기 소스 코더와 호환 가능한 디코더를 상기 다수의 디코더로부터 자동적으로 선택하기 위하여 상기 체크 수단과 상호 동작하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 송수신기.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 송수신기를 포함하는 전화 장비에 있어서,디지털 원격 통신 규격에 순응하는 것을 특징으로 하는 전화 장비.
- 디지털 원격 통신 시스템에 있어서,음성 신호를 전화 장비로 교환하기 위한 청구항 5항에 따른 디지털 원격 통신 시스템.
- 원 신호라고 불리는 음성 신호를 수신하는 수신 단계와,상기 음성 신호를 압축하고 측정 가능한 왜곡을 갖는 압축 신호를 주어진 속도로 전송하는 소스 코딩 단계와, 및상기 소스 코딩 단계를 실현하기 위하여 다수의 코더로부터 소스 코더를 선택하는 선택 단계를 포함하는 디지털 신호 전송 방법에 있어서,선택 단계는 상기 압축 신호의 상기 왜곡의 추정치를 형성하기 위한 계산 하부 단계와,상기 추정치를 설정값과 비교하고 상기 비교의 결과의 함수로서 소스 코더를 선택하기 위한 체크 하부 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 전송 방법.
- 제 7항에 있어서, 내부 잔류 에러 신호를 전송하는 상기 소스 코더를 가지는디지털 신호 전송 방법으로서, 상기 내부 에러 신호는 상기 압축 신호의 상기 왜곡을 추정하기 위하여 상기 계산 하부 단계에서 사용되는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 전송 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 계산 하부 단계는 상기 압축 신호에 기초한 디코딩된 신호를 발생하기 위한 인버스 디코딩 단계와,잔류 에러를 얻기 위하여 상기 원 음성 신호를 상기 디코딩된 신호와 비교하는 단계와,상기 추정치를 얻기 위하여 상기 잔류 에러를 처리하는 단계를 포함하는 디지털 신호 송신 방법.
- 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 전송 방법을 통하여 압축 신호를 디코딩 하기 위한 소스 디코딩 단계를 포함하는 디지털 신호 수신 방법에 있어서,상기 선택된 소스 코더의 함수로서 이용 가능한 다수의 디코더로부터 하나의 디코더를 자동적으로 선택하는 자동 선택 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 수신 방법.
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