KR20040004357A - 장치들간에 무선 통신을 동기화시키는 방법 - Google Patents

장치들간에 무선 통신을 동기화시키는 방법 Download PDF

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KR20040004357A
KR20040004357A KR10-2003-7000027A KR20037000027A KR20040004357A KR 20040004357 A KR20040004357 A KR 20040004357A KR 20037000027 A KR20037000027 A KR 20037000027A KR 20040004357 A KR20040004357 A KR 20040004357A
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엔슈어 테크놀러지스, 인코포레이티드
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Abstract

송신기(24)를 구비하는 컴퓨터(16), 및 무선 주파수 신호들을 통하여 통신하는 적어도 하나의 주파수 변조(FM) 수신기(56)와 진폭 변조(AM) 수신기(54)를 구비하는 주변 장치(50)간에 무선 통신을 동기화시키는 방법이다. 컴퓨터(16)는 데이터(28)를 복수의 데이터 블럭(30)으로 분할하며, 데이터 블럭(30)을 복수의 주파수 채널(38)을 거쳐 소정의 범위(70)내에서 확산시키며, 신호(40)를 전송하기 위해 채널(32)중 하나는 선택한다. 결과적인 신호(40)는 데이터 블럭(30)에 부합하는 주파수를 증가 및 감소시킨다. 주변 장치(50)는 AM 수신기(54)로 제시되며 시간 주기를 측정함으로써 신호를 검출한다. 방법은 측정된 시간 주기중에 복수의 주파수 채널(38)들을 FM 수신기(56)로 주사하는 것을 특징으로 한다. 게다가, FM 수신기(56)는 신호(40) 검출에 응답하여 무선 주파수 채널(32)을 지시하는 출력 전압(66)을 생성시킨다. 주변 장치(50)는 시간 주기(64)중에 협소 범위의 주파수 채널(74)을 선택하도록 출력 전압(66)을 이용하여 컴퓨터(16)로부터의 신호(40)를 검출한다.

Description

장치들간에 무선 통신을 동기화시키는 방법{SYNCHRONIZATION OF WIRELESS COMMUNICATION BETWEEN DEVICES}
주파수 도약 확산 스펙트럼 통신 시스템은 종종 송신기를 구비하는 제 1 전자 장치, 이를 테면 컴퓨터와, 수신기를 구비하는 제 2 전자 장치, 이를 테면 PDA, 랩탑, 또는 프린터를 포함한다. 제 1 전자 장치는 데이터를 복수의 데이터 블럭들로 분할하며 데이터 블럭들의 송신을 복수의 주파수 채널을 거쳐 확산시킨다. 각각의 복수의 데이터 블럭들은 별개이며 분리된 신호로 변조된다. 송신기는 신호를 무선 주파수 채널에서 소정의 시간, 또는 체류 시간(dwell time)동안 전송한다. 체류 시간의 일부분은 송신기가 전송할 다음 주파수 채널에 대한 주파수 도약 정보를 포함한다. 송신기는 무선 주파수 채널들을 소정의 무작위(pseudo-random) 패턴으로 선택한다. 데이터를 블럭들에 그리고 무작위 무선 주파수 채널로 전송함으로써, 엉뚱한 수령인이 데이터를 차단시킬 기회가 거의 없으며, 따라서 안전한 전송을 하게 된다. 종래 기술에 기술된 다른 송신기들은 주파수 도약 정보를 신호의 부분으로서 채용하지 않으므로, 수신기가 전송의 도약을 트랙킹하고 각 도약중에 동기화시킴으로써 도약 패턴을 습득하도록 요한다. 양측 장치들은 그후 동기화시키기 위해 미지량의 시간을 소모해야 한다.
종래의 수신기들은 무선 주파수 채널들에서 전송되는 임의의 신호의 송신을 위해 복수의 무선 주파수 채널들을 모니터한다. 수신기는 신호를 검출하며 그 데이터 블럭을 변조하고 도약 정보를 수신한다. 수신기는 그후 다음 무선 주파수 채널을 선택하여 신호에 대해 모니터한다. 그러나, 이러한 수신기들은 송기기가 언제 신호를 송신할 지 또는 송신기가 복수의 무선 주파수 채널로 송신할 지를 식별하지 못한다. 그러므로, 수신기들은 신호의 검출을 위해 전원-온 상태를 유지하도록 요구된다. 게다가, 수신기의 동기화는 전범위의 주파수 채널을 모니터할 때 매우 느리다.
따라서, 송신기와 수신기가 빠르게 동기화할 수 있어서 동기화 시간을 감소시키며 전송의 안전성을 손상시킴이 없는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 개요
본 발명은 송신기를 구비하는 제 1 전자 장치와 주파수 도약 확산 스펙터럼 신호들을 거쳐 통신하는 적어도 하나의 주파수 변조(FM) 수신기와 진폭 변조(AM) 수신기를 구비하는 제 2 전자 장치간에 무선 통신을 동기화시키는 방법을 제공한다. 방법의 제 1 단계는 무선 접속을 거쳐 제 2 전자 장치로 데이터 블럭들의 전송을 위해 제 1 전자 장치에 저장된 데이터를 복수의 데이터 블럭들로 분할하는 단계이다. 그후 데이터 블럭들은 각각의 데이터 블럭들이 제 1 전자 장치와 제 2 전자 장치간에 안전한 전송 링크를 야기하기 위해 상이한 주파수 채널에 송신되도록 복수의 주파수 채널을 거쳐 확산된다. 데이터 블럭은 진폭 변조(AM) 특성을 갖는 신호를 설정하도록 무선 주파수 채널에서 변조되며 신호는 제 1 전자 장치와 제 2 전자 장치간에 접속을 설정하도록 무선 주파수 채널에서 전송된다. 방법은 AM 수신기로 AM 특성의 신호를 검출하는 단계 그리고 AM 수신기에 의해 신호의 검출을 시작하며 제 1 전자 장치와 제 2 전자 장치간에 동기화 시간을 감소시키기 위해 신호가 더 이상 검출되지 않을 때 종결하는 시간 주기를 측정하는 단계를 더 포함한다. 방법은 제 1 전자 장치가 언제 신호를 전송하는지를 제 2 전자 장치가 식별하도록 측정된 시간 주기중에 주파수 변조(FM) 수신기로 복수의 주파수 채널들을 주사하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은 FM 수신기가 더 빠르게 데이터 전송을 하는 송신기와 더 빠르게 동기화하게 한다. 우리의 작업 환경에서, 수많은 장치들은 무선 주파수를 거쳐 통신을 하며 다른 주파수 채널들을 자유롭게 하도록 데이터의 빠른 전송을 위한 필요성은 무선 통신이 효율적이기 위해 상당히 중요하다. 게다가, AM 수신기만이 주파수 채널들을 주사하는 동안 전원-온 상태로 유지하여 전원 소모를 감소시킨다.
제 1 전자 장치와 제 2 전자 장치간에 무선 통신을 동기화시키는 방법은 주파수 도약 확산 스펙트럼 통신 시스템을 이용한다.
본 발명의 다른 이점들은 하기의 상세한 설명들을 참조하여 첨부 도면들과 관련하여 고려될 때 더 잘 이해되는 것처럼 용이하게 인식될 것이다:
도 1은 신호를 진폭 변조(AM) 수신기와 주파수 변조(FM) 수신기를 구비하는 제 2 전자 장치로 전송하는 송신기를 구비하는 제 1 전송 장치의 사시도;
도 2는 신호를 AM 수신기, FM 수신기, 및 시스템 수신기를 구비하는 제 2 전자 장치로 전송하는 송신기를 구비하는 제 1 전자 장치의 사시도;
도 3은 주파수 도약 확산 스펙트럼 신호들을 거쳐 전송되는 데이터를 준비하는 송신기의 개략도;
도 4는 복수의 주파수 채널들을 거쳐 데이터 블럭들의 확산시키는 개략도; 및
도 5는 제 1 전자 장치와 제 2 전자 장치간에 통신을 동기화시키는 방법을 도시하는 흐름도.
유사 참조번호들이 몇몇 도면들을 통하여 유사 또는 부합하는 부분들을 지시하는 도면들을 참조하면, 일반적으로 통신 시스템은 도 1에서 10으로 도시되어 있다. 상기 시스템(10)은 제 1 전자 장치(12)와 제 2 전자 장치(14)간에 무선 통신을 동기화시키는 방법을 수행하도록 설계된다. 양측 장치(12, 14)는 통신하기 위해서 동기화하는데 유용한 시간만을 소비함에 따라, 본 발명은 동기화 시간을 감소시킨다.
제 1 전자 장치(12)는 컴퓨터(16)로 도시되어 있다. 상기 제 1 전자 장치(12)는 하기되는 것처럼 방법을 수행할 수 있는 임의의 장치를 포함함이 이해되어야 한다. 컴퓨터(16)는 데이터 저장부(20), 오실레이터(22), 변조기(72) 및 제 1 안테나(26)를 구비하는 송신기(24)에 연결되는 제 1 프로세서(18)를 포함한다. 상기 컴퓨터(16)는 데이터 저장부(20)에 저장된 데이터(28)를 프로세서로 전달한다. 제 1 프로세서(18)는 도 3에 도시된 것처럼 데이터(28)를 복수의 데이터블럭(30)들로 분할하며 오실레이터(22)로부터 무선 주파수 채널(32)을 선택하여 무선 주파수(RF) 반송 신호(34)를 생성시킨다. 각각의 데이터 블럭(30)들은 1과 0에 의해 표시되는 일련의 이진 코드(36)를 포함한다. 각 1과 0은 데이터 비트에 부합하며 데이터 블럭(30)은 다수의 데이터 비트들을 포함한다. 상기 오실레이터(22)는 도 5에 도시된 것처럼 제 1 프로세서(18)에 의해 요청되는 임의의 주파수를 갖는 RF 반송 신호(34)를 생성시킬 수 있다. 통상적으로, 주파수 도약을 위해 도 4에 도시된 범위(70)는 개개의 주파수 채널(32)에 부합하는 각 도약으로 제 1 프로세서(18)에 미리 예정되고 프로그래밍된다. 도 4를 참조하면, 오실레이터(22)는 제 1 주파수(f1)를 갖는 반송 신호(34)를 생성시키며, 그후 제 2 주파수(f2)로 변동시키고 그후 제 3 주파수(f3)로 변동시킨다.
제 1 프로세서(18)는 또한 도 4에 도시된 소정의 범위(70)내에서 복수의 주파수 채널(38)을 거쳐 데이터 블럭(30)들을 무작위 방식으로 확산시킨다. 바람직한 실시예에서, 소정의 범위(70)는 상한값 2.48GHz와 하한값 2.402GHz를 갖는다. 소정의 범위(70)는 상한값과 하한값간에 79개의 1MHz 채널들로 분할되며, 각 채널은 데이터를 전송하기 위해 사용된다. 데이터 블럭(30)과 반송 신호(34)는 그후 변조기(72)에서 결합되며 그 결과는 선택된 주파수에서 제 1 안테나(26)를 통하여 제 2 전자 장치(14)로 전송하기 위한 신호(40)이다. 도 3은 제 1 주파수(f1)에서 반송 신호(34)와 결합되는 제 1 데이터 블럭(42), 제 2 주파수(f2)에서 조합되는 제 2 데이터 블럭(44) 및 제 3 주파수(f3)와 조합되는 제 3 데이터 블럭(46)을 더 나타낸다. 상기 조합들로부터 형성된 결과적인 신호들은 데이터 블럭(30)의 이진수가 1일 때 증가된 주파수를 갖는다. 0의 이진수는 더 느린 주파수를 갖는 신호의 부분(48)을 생성시킨다. 데이터 블럭(30)들을 무작위 주파수 채널(38)에서 전송시킴으로써, 데이터(28)가 엉뚱한 수령인에 의해 차단되는 것을 방지한다.
제 2 전자 장치(14)는 프린터, 마우스, 또는 PDA와 같은 주변 장치(50)로 도시되어 있다. 제 2 전자 장치(14)가 하기되는 것처럼 방법을 수행할 수 있는 임의의 장치임이 이해되어야 한다. 상기 주변 장치(50)는 진폭 변조(AM) 수신기(54), 적어도 하나의 주파수 변조(FM) 수신기(56), 제 2 안테나(58), 카운터(60), 및 복조기(62)에 연결되는 제 2 프로세서(52)를 포함한다. 상기 AM 수신기(54)는 임의의 전송 신호의 검출을 위해 소정의 범위(70)의 주파수 채널(38)을 주사한다. 상기 컴퓨터(16)에 의해 전송된 신호(40)는 상기된 것처럼 FM 신호이지만, AM 수신기(54)가 소정의 범위(70)내에서 나타나는 임의의 진폭을 검출할 수 있다. AM 수신기(54)로부터의 출력은 일정한 진폭을 갖는 신호이지만, AM 수신기(54)는 어떠한 데이터(28)도 획득할 수 없다. AM 수신기(54)가 도 3의 t1에서 제시되는 것처럼 신호(40)를 검출할 때, 카운터(60)는 상기 신호(40)가 제시되는 시간 주기(64)를 측정하기 시작한다. 도 3의 t2에서 도시된 상기 시간 주기(64)는 신호(40)의 진폭이 사라지기 시작함을 AM 수신기(54)가 검출할 때 종결한다. 측정된 시간 주기(64)는 그후 제 2 프로세서(52)로 전송된다. 상기 제 2 프로세서(52)는 그후 AM 수신기(54)로 신호(40)를 검출하는 것에 응답하여 FM 수신기(56)를 켠다. AM 수신기(54)만을 작동시킴으로써, 전력 소모가 적어 진다.
상기 방법은 컴퓨터(16)가 언제 신호(40)를 전송하는지를 제 2 전자장치(14)가 식별하도록 측정된 시간 주기(64)중에 FM 수신기(56)로 복수의 주파수 채널(38)을 주사하는 것을 특징으로 한다. 상기 프로세서는 시간 주기(64)를 이용하여 FM 수신기(56)가 신호(40)에 대해 주사하도록 초기화시킨다. 상기 FM 수신기(56)는 FM 수신기(56)가 완전히 복수의 주파수 채널들을 모니터링하며 상기 신호(40)를 복조시킬 수 있도록 광대역 수신기인 것이 바람직하다. 이와 달리, 상기 FM 수신기(56)는 FM 수신기(56)가 상기 신호(40)를 검출하며 데이터(28)를 복조시키도록 협대역 수신기일 수 있다. 이러한 협대역 FM 수신기(56)는 채널 측정 모드와 데이터 획독 모드를 가질 수 있다.
바람직한 실시예에서, FM 수신기(56)는 단지 주파수 채널(32)의 추정치를 제공할 수 있으며 따라서 신호(40)를 복조시킬 수 없다. 예를 들면, FM 수신기(56)는 전범위의 주파수 채널(38)을 4개 섹션으로 분할한다. 신호를 검출하는 FM 수신기(56)는 신호가 발견되는 채널을 예측할 수 있지만, 신호의 정확한 주파수 변동을 결정할 수 없다. 즉, FM 수신기(56)는 데이터 블럭을 충분히 복원시키도록 신호(40)를 복조시킬 수 없다. 따라서, FM 수신기(56)는 측정된 시간 주기(64)중에 신호(40)를 검출하는 것에 응답하여 무선 주파수 채널(38)을 지시하는 도 5에 도시된 출력 전압(66)을 생성시킨다. 바람직한 실시예에서, 상기 출력 전압(66)을 생성시키는 것이 바람직하지만, 동일한 결과를 출력 전압(66)으로서 달성하는 다른 출력 신호들을 발생시키는 것이 예견가능하다. 상기 출력 전압(66)은 4개의 섹션에 부합한다. 예를 들면, 출력 전압(66)이 5볼트라면, 출력 전압(66)은 FM 수신기(56)에 의해 주사되는 주파수 채널의 최상위 섹션에 부합한다. 출력 전압이 0볼트라면,상기 신호는 주파수 채널(38)의 최하위 섹션에 전송된다. 상기 FM 수신기(56)는 상기 출력 전압(66)을 제 2 프로세서(52)로 전송한다.
제 2 프로세서(52)는 출력 전압(66)을 이용하여 바람직하게 협대역 수신기인, 도 2에 도시된, 시스템 수신기(68)로 협소 범위의 주파수 채널(74)들을 선택한다. 협소 범위의 주파수 채널(74)들은 시스템 수신기(68)가 그렇게 구성되기만 한다면 단일 주파수 채널을 포함한다. 협대역 수신기는 데이터 블럭(30)의 이진수(36)를 나타내는 신호의 주파수에서 매우 작은 변동을 검출할 수 있다. 제 2 프로세서(52)는 컴퓨터(16)로부터의 신호를 검출하기 위해 시간 주기(64)중에, 도 4에 도시된, 협소 범위의 주파수 채널(74)들을 주사하도록 상기 시스템 수신기(68)를 초기화시킨다. 상기 시스템 수신기(68)는 상기 섹션중에 상기 신호 전송을 예견할 수 있는지 그리고 시간 주기(64)중에 상기 전송이 발생하는지를 식별한다. 따라서, 시스템 수신기(68)는 특정 섹션에서 그러한 주파수 채널(74)들을 주사하고 신호(40)의 주파수에서 미세한 변동을 검출할 수 있다.
시스템 수신기(68)는 주파수의 변동을 복조기(62)로 전송하며 상기 복조기(62)는 상기 신호(40)로부터 이진수(36)를 추출할 수 있다. 상기 이진수(36)는 그후 제 2 프로세서(52)에 의해 처리되어 오리지날로 전송되었던 데이터 블럭(30)을 생성시키며 상기 제 2 전자 장치(14)는 제 1 전자 장치(12)에 의해 전송된 데이터(28)에 응답한다.
자명하게, 본 발명의 수많은 수정과 변형은 상기 설명에 비추어 가능하다, 상기 발명은 첨부된 청구항의 범위에 상세히 기술된것 보다도 달리 실행될 수 있으며, 종래 기술의 범위는 "특징으로 하는" 절에 진술된 신규범위에 선행한다. 신규범위는 "특징으로 하는" 절에 상세히 그리고 두드러지게 인용되도록 의도되었지만 선행기술 설명들은 본 발명이 속하는 상투적이며 잘-공지된 조합을 단순히 진술한다. 이러한 종래기술 설명은 신규범위가 그 활용을 수행하는 조합을 커버하는 것으로 해석되어야 한다. 게다가, 청구항의 참조번호들은 단순히 편의적인 것이며 제한적인 것으로서 읽혀지는 것은 아니다.

Claims (5)

  1. 송신기(24)를 구비하는 제 1 전자 장치(12), 및 무선 주파수 신호를 통하여 통신하는 적어도 하나의 주파수 변조(FM) 수신기(56)와 진폭 변조(AM) 수신기(54)를 구비하는 제 2 전자 장치(14)간에 무선 통신을 동기화시키는 방법에 있어서,
    데이터 블럭(30)들을 무선 접속을 거쳐 제 2 전자 장치(14)로 전송하기 위해 제 1 전자 장치(12)에 저장된 데이터(28)를 복수의 데이터 블럭(30)으로 분할하는 단계,
    제 1 전자 장치(12)와 제 2 전자 장치(14)간에 안전한 송신을 위해 각 데이터 블럭(30)들이 상이한 주파수 채널에 송신되도록 복수의 데이터 블럭(30)들을 복수의 주파수 채널(38)을 거쳐 확산시키는 단계,
    진폭 변조(AM) 특성을 구비하는 신호를 설정하기 위해 데이터 블럭(30)을 무선 주파수 채널(30)에서 변조시키는 단계,
    제 1 전자 장치(12)와 제 2 전자 장치(14)간에 접속을 설정하기 위해 신호(40)를 무선 주파수 채널(32)에서 전송하는 단계,
    AM 특성의 신호(40)를 AM 수신기(54)로 검출하는 단계,
    AM 수신기(54)에 의해 신호(40)의 검출을 시작하며 제 1 전자 장치(12)와 제 2 전자 장치(14)간에 동기화 시간을 감소시키기 위해 신호(40)가 더 이상 검출되지 않을 때 종결하는 시간 주기(64)를 측정하는 단계를 포함하며,
    제 1 전자 장치(12)가 언제 신호(40)를 전송하는지를 제 2 전자 장치(14)가식별하도록 측정된 시간 주기중에 복수의 주파수 채널을 주파수 변조(FM) 수신기(56)로 주사하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 측정된 시간 주기(64)중에 신호(40) 검출에 응답하여 무선 주파수 채널(32)을 지시하는 출력 전압(66)을 생성하고, 제 1 전자 장치(12)가 언제 신호(40)와 상기 신호(40)를 검출하기 위한 예정 주파수 채널을 전송하는지를 시스템 수신기(68)가 식별하도록 출력 전압(66)과 측정된 시간 주기(64)를 시스템 수신기(68)로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 시스템 수신기(68)와 데이터 블럭(30)들의 전송간에 증가된 동기화를 위해 시스템 수신기(68)로 전송된 출력 전압(66)에 부합하는 협소 범위의 주파수 채널(74)을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 측정된 시간 주기(64)중에 협소 범위의 주파수 채널(74)을 이용하여 제 1 전자 장치(12)로부터의 신호(40)를 검출하고 상기 신호(40)를 데이터 블럭(30)으로 복조시키며 상기 데이터 블럭(30)을 제 2 전자 장치(14)에서 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 송신기(24)를 구비하는 컴퓨터(16), 및 무선 주파수 신호들을 통하여 통신하는 적어도 하나의 주파수 변조(FM) 수신기(56)와 진폭 변조(AM) 수신기(54)를 구비하는 주변 장치(50)간에 무선 통신을 동기화시키는 방법에 있어서,
    데이터 블럭(30)들을 무선 접속을 거쳐 주변 장치(50)로 전송하기 위해 컴퓨터(16)에 저장된 데이터(28)를 복수의 데이터 블럭(30)으로 분할하는 단계,
    컴퓨터(16)와 주변 장치(50)간에 안전한 송신을 위해 각 데이터 블럭(30)들이 상이한 주파수 채널에 송신되도록 복수의 데이터 블럭(30)들을 복수의 주파수 채널(38)을 거쳐 확산시키는 단계,
    진폭 변조(AM) 특성을 구비하는 신호를 설정하기 위해 데이터 블럭(30)을 무선 주파수 채널(30)에서 변조시키는 단계,
    컴퓨터(16)와 주변 장치(50)간에 접속을 설정하기 위해 신호(40)를 무선 주파수 채널(32)에서 전송하는 단계,
    AM 특성의 신호(40)를 AM 수신기(54)로 검출하는 단계,
    AM 수신기(54)에 의해 신호(40)의 검출을 시작하며 컴퓨터(16)와 주변 장치(50)간에 동기화 시간을 감소시키기 위해 신호(40)가 더 이상 검출되지 않을 때 종결하는 시간 주기(64)를 측정하는 단계,
    컴퓨터(16)가 언제 신호(40)를 전송하는지를 주변 장치(50)가 식별하도록 측정된 시간 주기중에 복수의 주파수 채널을 주파수 변조(FM) 수신기(56)로 주사하는 단계,
    상기 측정된 시간 주기(64)중에 신호(40) 검출에 응답하여 무선 주파수 채널(32)을 지시하는 출력 전압(66)을 생성시키는 단계,
    상기 컴퓨터(16)가 언제 신호(40)와 상기 신호(40)를 검출하기 위해 예정 주파수 채널(32)을 전송하는지를 시스템 수신기(68)가 식별하도록 출력 전압(66)과 측정된 시간 주기(64)를 시스템 수신기(68)로 전송하는 단계,
    시스템 수신기(68)와 데이터 블럭(30)들의 전송간에 증가된 동기화를 위해 시스템 수신기(68)로부터 전송된 출력 전압(66)에 부합하는 협소 범위의 주파수 채널(74)을 선택하는 단계,
    상기 측정된 시간 주기(64)중에 협소 범위의 주파수 채널(74)을 이용하여 컴퓨터(16)로부터의 신호(40)를 검출하는 단계, 및
    상기 신호(40)를 데이터 블럭(30)으로 복족시키며 상기 데이터 블럭(30)을 주변 장치(50)에서 처리하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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