KR970002715B1 - Network resources management method for real time cac in the atm switch - Google Patents

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Abstract

A network resourcemanagement method for dcotrolling the real time connection grant in the ATM where find the needful band using the traffic character of the cell level about each service, the requested quality of the service, and the maximum number of the concurrency virtual channel connection, and decrease the calling loss rate in accordance with changing the band of the appropriate virtual path in case that the calling loss of the specific service increases.

Description

에이. 티. 엠(ATM) 교환 시스템에서 실시간 연결수락제어를 위한 망자원 관리 방법a. tea. Network Resource Management Method for Real-time Connection Acceptance Control in ATM Switching System

제 1 도는 가상 경로의 활용 방안으로 서비스 요구품질(QOS)과 VPI(Virtual Path Identifier)의 연결 예시도,1 is a diagram illustrating a connection between a quality of service (QOS) and a virtual path identifier (VPI) as a method of utilizing a virtual path.

제 2 도는 본 발명이 적용되는 ATM 교환 시스템의 해당 하드웨어 구성 블럭도,2 is a block diagram of a corresponding hardware configuration of an ATM switching system to which the present invention is applied;

제 3 도는 본 발명의 실시간 연결수락제어(CAC)를 위한 일실시예의 망자원 관리 처리 흐름도,3 is a network resource management processing flow diagram of an embodiment for real-time connection acceptance control (CAC) of the present invention;

제 4 도는 본 발명의 실시간 연결수락제어(CAC)를 위한 다른 실시예의 망자원 관리 처리 흐름도.4 is a network resource management processing flow diagram of another embodiment for real-time connection acceptance control (CAC) of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

21 : 망자원 관리 블럭 22 : 연결 수락 제어 블럭21: network resource management block 22: connection admission control block

23 : 서비스 등급 분석 블럭23: service grade analysis block

본 발명은 비동기 전달방식(ATM:Asynchronous Transfer Mode)(이하, ATM이라 칭함)에 의한 광대역 종합정보통신망에서 실시간 연결수락제어를 하기위한 ATM 교환 시스템에서 실시간 연결수락제어를 위한 망자원 관리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a network resource management method for real-time connection acceptance control in an ATM switching system for real-time connection acceptance control in a broadband integrated telecommunication network using an Asynchronous Transfer Mode (ATM). will be.

일반적으로 비동기 전달방식(이하, ATM이라 칭함)이 갖는 대역 할당방법은 유연성, 망자원의 효율적인 활용, 서비스 수용의 용이성과 같은 장점이 있어, ATM이 종합정보통신망(Broadband Integrated Services Digital Network; 이하 B-ISDN이라 칭함) 구축을 위한 최적 기술로 인식되고 있다.In general, the bandwidth allocation method of the asynchronous delivery method (hereinafter referred to as ATM) has advantages such as flexibility, efficient utilization of network resources, and ease of service acceptance.As a result, ATM is a Broadband Integrated Services Digital Network (B). It is recognized as an optimal technology for building.

그러나 음성, 데이타 그리고 비디오와 같이 소요 대역이나 서비스 요구품질(QOS : Quality of Service)이 다른 광범위한 서비스들이 망자원을 공유하여야 하고 고속의 셀 전송 특성 때문에, 망 차원에서의 폭주 상태가 발생할 수 있고 예측할 수 없는 트래픽의 변화로 인한 셀 전송 지연 및 셀 손실이 발생할 수도 있다.However, a wide range of services with different required bandwidths or quality of service (QOS) such as voice, data, and video must share network resources and because of the high-speed cell transmission characteristics, congestion at the network level can occur and be unpredictable. Cell transmission delays and cell loss may occur due to unforeseen traffic changes.

따라서 사용자가 요구하는 통화 품질을 충족시키고 망 자원을 효과적으로 공유하기 위해서는 호/연결 설정단계나 정보 전송단계에서 연결수락제어(CAC : Connection Admission Control)같은 망자원의 형성과 할당에 관련된 제어기능을 수행하는 망자원 관리(NRM : Network Resource Management)가 필요한데, 연결수락제어(CAC)는 요구한 호/연결에 대하여 수락 여부를 결정하기 위하여 호 설정단계, 호 재협상 단계에서 망자원의 상태를 이용하여 요구하는 호의 트래픽 파라미터와 서비스 특성을 분석하여 호의 수락여부 결정을 수행하며 호 허용시에는 UNI/NNI(User Network Interface/Network Node Interface)측의 정보전송 VPI/VCI(Virtual Path Identifier/Virtual Connection Identifier)와 대역을 할당하는 것이다.Therefore, in order to meet the call quality required by the user and to effectively share network resources, control functions related to the formation and allocation of network resources such as connection admission control (CAC) are performed at the call / connection establishment stage or information transmission stage. Network Resource Management (NRM) is required, and Connection Acceptance Control (CAC) uses the status of network resources in the call establishment and call renegotiation phases to determine whether to accept the requested call / connection. The traffic parameters and service characteristics of the call are analyzed to determine whether the call is accepted.When the call is allowed, the information transfer VPI / VCI (Virtual Path Identifier / Virtual Connection Identifier) and the UNI / NNI (User Network Interface / Network Node Interface) Allocating bands

이처럼 연결수락제어(CAC)는 호 설정단계에서 요구 호에 대한 대역과 VPI/VCI를 할당해야 하는데, 다양한 소요대역과 서비스 요구품질(QOS)를 요구하는 B-ISDN 서비스에 대하여 실시간으로 호의 수락여부를 판정하기가 어렵고, 더우기 통계적 다중화 효과를 고려하는 경우 가상대역(Virtual Bandwidth)을 계산하는데 시간지연이 일어날 수 있다.As such, the connection admission control (CAC) must allocate bands and VPI / VCIs for the required calls in the call setup phase, and accept the call in real time for B-ISDN services requiring various required bands and quality of service requirements (QOS). It is difficult to determine, and moreover, time delay may occur in calculating the virtual bandwidth when considering the statistical multiplexing effect.

따라서 종래에는 망자원 관리방법으로 완전 공유(CS : Complete Sharing)와 완전 분할(CP : Complete Patition)구조가 있는데, 완전 공유(CS) 구조는 트래픽의 로드(load)가 그다지 크지 않을때 대역 이용률의 관점에서 이상적인 성능을 얻을 수 있지만, 트래픽의 로드가 매우 크게 되면 적은 대역을 필요로 하는 서비스가 큰 대역을 차지하여 큰 대역을 필요로 하는 서비스가 공동 대역에 액세스하는 기회를 빼앗게되는 역 피킹정렬(reverse pecking order) 현상이 일어나 큰 대역 서비스의 호 손실율이 증가되어 서비스 요구품질(QOS)의 저하가 발생한다. 또한, 완전 분할(CP) 구조는 트래픽의 로드가 매우 클때에도 큰 대역을 필요로 하는 서비스에 대해 좋은 성능을 보장할 수 있지만 트래픽 로드가 변화하여 초기의 트래픽 로드 상태와 다르게 될 때 대역 이용률이 저하되고 트래픽 변동에 효과적으로 대응할 수 없는 문제점이 있었다.Therefore, in the conventional network resource management method, there are CS (Complete Sharing) and CP (Complete Patition) structures, and the CS scheme has a high bandwidth utilization rate when traffic load is not very large. From the point of view of ideal performance, but with very heavy traffic, reverse peaking sorts, where a service that requires less bandwidth occupies a larger band, and a service that requires a larger band takes away access to the common band. (reverse pecking order) occurs and the call loss rate of a large band service is increased, resulting in a decrease in quality of service (QOS). In addition, a fully split (CP) architecture can guarantee good performance for services that require large bands even when the traffic load is very high, but degrades bandwidth utilization when the traffic load changes and becomes different from the initial traffic load state. And there was a problem that can not effectively respond to traffic fluctuations.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 각 서비스별 셀 레벨의 트래픽 특성과 서비스 요구품질(QOS), 그리고 가상채널 레벨에서 구한 동시 최대 가상채널 연결수를 이용하여 필요한 대역을 구하고, 특정 서비스의 호 손실율이 증가하는 경우에 해당 가상경로의 대역을 변경시켜 호 손실율을 감소시키는 ATM 교환 시스템에서 실시간 연결수락제어를 위한 망자원 관리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the problems of the prior art as described above, the band required by using the traffic characteristics and quality of service (QOS) of the cell level for each service, and the maximum number of simultaneous virtual channel connections obtained at the virtual channel level The purpose is to provide a network resource management method for real-time connection acceptance control in an ATM switching system that reduces the call loss rate by changing the bandwidth of the virtual path when the call loss rate of a specific service increases.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 망자원 형성 및 할당과 관련된 제어기능을 수행하는 망자원 관리 블럭과, 호 설정 및 호 재협상을 수행하는 연결 수락 제어 블럭과, 요구되는 호의 서비스 요구품질(QOS)등급을 분석하는 서비스 등급 분석 블럭을 ATM 교환기에 구형하여 가상경로의 장점을 이용하는 망자원 관리 방법에 있어서, 서비스의 요구율과 호 점유시간이 서비스의 서비스 요구품질(QOS) 및 호 손실율을 만족하도록 호 클래스의 서비스 요구품질(QOS) 등급에 따라 설정된 가상경로에서 최대 가상채널 연결수 및 대역을 결정하는 망자원 관리의 초기값이 로딩(loading)된후, 요구 호의 서비스 및 서비스 요구품질 등급을 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계 수행후, 요구 호의 서비스 요구품질(QOS)등급이 명기되지 않은 서비스 요구품질(Unspecified QOS)등급인 경우에 선택한 가상경로의 여유 대역을 확인하여 대역을 할당하는 제2단계와, 상기 할당된 대역의 해당 가상경로에서 현재 사용하지 않고 있는 VCI(Virtual Connection Indentifier)값을 선택하여 요구 호에 할당하고 가상채널 연결을 승인한 후, 가상경로별 연결 수락 제어 관리표를 갱신하고 종료하는 제3단계와, 상기 제1단계 수행후, 요구 호의 서비스 요구품질(QOS)등급이 명기된 서비스 요구품질(Specified QOS)등급인 경우에는 분류된 서비스 등급중 어느 서비스에 해당하는지 판단하고 VPI(Virtual Path Interface)를 결정하는 제4단계와, 상기 제4단계 수행 후, 선택한 가상경로에 요구 호를 만족시킬 수 있는 여유 대역이 존재하는지 확인하여 여유 대역이 존재하지 않으면 상기 제2단계로 분기하고 여유 대역이 존재하면 상기 제3단계로 분기하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 또한, 요구 호의 서비스 요구품질(QOS)등급이 명기된 서비스 요구품질(Specified QOS)등급인 경우에는 선택한 가상경로에 여유 대역이 존재하는지 판단한 후, 선택한 가상경로에 요구 호를 만족시킬 수 있는 여유 대역이 존재하지 않으면 가상경로 대역을 변경하여 할당하고 상기 제8단계로 분기하며, 여유 대역이 존재하면 바로 상기 제8단계로 분기하는 제10단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a network resource management block for performing control functions related to network resource formation and allocation, a connection admission control block for performing call setup and call renegotiation, and a required call quality of service (QOS). In the network resource management method that utilizes the advantages of virtual paths by constructing a service grade analysis block that analyzes the class at an ATM switch, the call request rate and call occupancy time satisfy the service request quality (QOS) and call loss rate of the service. After the initial value of network resource management that determines the maximum number of virtual channel connections and bands in the virtual path set according to the class of service quality of service (QOS) class is loaded, the service and quality of service quality of the request call is determined. After performing the first step and the first step, the unspecified QOS level is not specified. In this case, the second step of allocating a band by checking a free band of the selected virtual path and selecting a VCI (Virtual Connection Indentifier) value which is not currently used in the corresponding virtual path of the allocated band is assigned to the request call and virtually allocated. After approving the channel connection, the third step of updating and terminating the connection admission control management table for each virtual path, and after performing the first step, the service quality of service (QOS) specifying the service quality of service (QOS) level of the request call. In the case of a grade, a fourth step of determining which service is classified among the classified service classes and determining a virtual path interface (VPI); and after performing the fourth step, a spare band that can satisfy a request call in a selected virtual path Checking whether there is a free band; if there is no free band, branching to the second step; and if there is a free band, including a fifth step of branching to the third step; In addition, in the case of the specified QOS level, the service call quality is determined in the selected virtual path after satisfying the request call in the selected virtual path. If there is no spare band available, the virtual path band may be changed and allocated and branched to the eighth step. If there is a spare band, the tenth step may be immediately branched to the eighth step.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

제 1 도는 가상 경로의 활용 방안으로 서비스 요구품질(QOS)과 VPI(Virtual Path Identifier)의 연결 예시도이다.1 is a diagram illustrating a connection between a quality of service (QOS) and a virtual path identifier (VPI) as a method of utilizing a virtual path.

도면에 도시된 바와 같이 가상 경로의 활용 방안은 ATM 포럼(forum)의 서비스 요구품질(QOS)등급을 참조하여 가상 경로와 연관시켜, VPI=0에는 시그날링(Signalling)용 가상경로를, VPI=1에는 서비스 요구품질(QOS) 클래스0 가상경로를, VPI=2에는 서비스 요구품질(QOS) 클래스1 가상경로를, VPI=3에는 서비스 요구품질(QOS) 클래스2 가상경로를, VPI=4에는 서비스 요구품질(QOS) 클래스3 가상경로를, VPI=5에는 서비스 요구품질(QOS) 클래스4 가상경로를 할당하여 VPI 및 대역 할당을 용이하게 할 수 있다.As shown in the figure, the utilization method of the virtual path is related to the virtual path by referring to the quality of service (QOS) grade of the ATM forum, and the virtual path for signaling is defined as VPI = 0, and VPI = QOS class 0 virtual path is 1 for VPI = 2, QOS class 1 virtual path is VPI = 2, QOS class 2 virtual path is VPI 3, and VPI is 4 QOS class 3 virtual paths and VPI = 5 can be assigned to VOS class 4 virtual paths to facilitate VPI and band allocation.

본 발명에서 이용되는 가상경로(VP)는 B-ISDN에서 트래픽 제어와 망자원 관리의 중요한 부분으로 연결수락제어의 단순화, 서로 다른 서비스 요구품질을 요구하는 트래픽 타입의 분리에 의한 우선순위 제어의 구현, 트래픽 제어구조의 동작을 위한 효과적인 메시지 분배, 그리고 가상 경로 연결(VPC:Virtual Path Connection)에 대역을 예약하여 가상 채널 연결(VCC:Virtual Channel Connection) 설정을 위해 필요한 처리량을 감소하도록 한다.The virtual path (VP) used in the present invention is an important part of traffic control and network resource management in B-ISDN, which simplifies connection acceptance control and implements priority control by separating traffic types requiring different service quality requirements. In addition, efficient message distribution for the operation of the traffic control scheme, and bandwidth reservation for the virtual path connection (VPC), reduces the throughput required for establishing the virtual channel connection (VCC).

여기서 가상 경로별로 연결 수락 가능한 연결수와 현재 사용중인 연결수만을 관리하여 연결의 설정 및 해제에 따라 단지 가감 계산만으로 연결 수락 제어를 할 수 있도록 다음과 같은 가상경로별 연결수락 제어 관리표를 사용한다.Here, the connection acceptance control management table for each virtual path is used to manage only the number of connections that can accept the connection and the number of connections currently in use by the virtual path so that the connection acceptance control can be performed only by the calculation of the connection according to the establishment and release of the connection.

[경로별 연결 수락 제어 관리표] [Connection Admission Control Management Table by Path]

Claims (4)

망자원 형성 및 할당과 관련된 제어기능을 수행하는 망자원 관리 블럭(21)과, 호 설정 및 재협상을 수행하는 연결 수락 제어 블럭(22)과, 요구되는 호의 서비스 요구품질(QOS) 등급을 분석하는 서비스 등급분석 블럭(23)을 구비한 ATM 교환기에 적용되는 가상경로를 이용한 망자원 관리 방법에 있어서, 서비스의 요구율과 호 점유시간이 서비스의 서비스 요구품질(QOS) 및 호 손실율을 만족하도록 호 클래스의 서비스 요구품질(QOS) 등급에 따라 설정된 가상경로에서 최대 가상채널 연결 수 및 대역을 결정하는 망자원 관리의 초기값이 로딩(loading)된 후, 요구 호의 서비스 및 서비스 요구품질 등급을 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계 수행 후, 요구 호의 서비스 요구품질(QOS) 등급이 명기되지 않은 서비스 요구품질(Unspecified QOS) 등급인 경우에 선택한 가상경로의 여유 대역 확인하여 대역을 할당하는 제2단계와, 상기 할당된 대역의 해당 가상경로에서 현재 사용하지 않고 있는 VCI(Virtual Connection Indentifier) 값을 선택하여 요구호에 할당하고, 가상채널 연결을 승인한 후, 가상경로별 연결 수락 제어 관리표를 갱신하고 종료하는 제3단계와, 상기 제1단계 수행후, 요구 호의 서비스 요구품질(QOS) 등급이 명기된 서비스 요구품질(Specified QOS) 등급인 경우에는 분류된 서비스 등급중 어느 서비스에 해당하는지 판단하고 VPI(Virtual Path Interface)를 결정하는 제4단계와, 상기 제4단계 수행후, 선택한 가상경로에 요구 호를 만족시킬 수 있는 여유 대역이 존재하는지 확인하여 여유 대역이 존재하지 않으면 상기 제2단계로 분기하고 여유 대역이 존재하면 상기 제3단계로 분기하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ATM 교환 시스템에서 실시간 연결수락 제어를 위한 망자원 관리 방법.A network resource management block 21 for performing control functions related to network resource formation and allocation, a connection admission control block 22 for performing call setup and renegotiation, and a quality of service (QOS) grade of a required call are analyzed. In the network resource management method using a virtual path applied to an ATM switch having a service grade analysis block (23), a call class such that the request rate and call occupancy time of the service satisfy the service request quality (QOS) and call loss rate of the service. After the initial value of the network resource management that determines the maximum number of virtual channel connections and the band in the virtual path set according to the quality of service requirements of the QOS is loaded, the service and quality of service requirements of the request call is determined. After performing the first step and the first step, the selected virtual path of the selected call path when the service request quality (QOS) level of the request call is an unspecified QOS level. A second step of allocating a band by checking a reserved band, selecting a VCI (Virtual Connection Indentifier) value that is not currently used in the corresponding virtual path of the allocated band, assigning it to a request, and approving a virtual channel connection. In the third step of updating and terminating the connection admission control management table for each virtual path, and after performing the first step, if the quality of service requested (QOS) of the request call is a specified quality of service (QOS) specified The fourth step of determining which service among the service classes and determining a virtual path interface (VPI), and after performing the fourth step, checks whether there is a spare band that satisfies the request call in the selected virtual path. And a fifth step of branching to the second step if there is no band, and branching to the third step if a spare band exists. Network resource management method for real-time connection acceptance control in system. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단계에서의 대역할당은, 해당 가상경로에 통계적 다중화 효과를 고려하지 않고 요구 호의 각 가상채널에 분리한 자원을 할당하는 피크 셀 레이트(peak cell rate)로 대역을 할당하는 것을 특징으로 하는 ATM 교환 시스템에서 실시간 연결수락제어를 위한 망자원 관리 방법.2. The method of claim 1, wherein the band allocation in the second step allocates a band at a peak cell rate for allocating a resource allocated to each virtual channel of a request call without considering statistical multiplexing effects. Network resource management method for real-time connection acceptance control in an ATM switching system characterized by allocating. 망자원 형성 및 할당과 관련된 제어기능을 수행하는 망자원 관리 블럭(21)과, 호 설정 및 호 재협상을 수행하는 연결 수락 제어 블럭(22)과, 요구되는 호의 서비스 요구품질(QOS) 등급을 분석하는 서비스 등급 분석 블럭(23)을 구비한 ATM 교환기에 적용되는 가상경로를 이용한 망자원 관리 방법에 있어서, 서비스의 요구율과 호 점유시간이 서비스의 서비스 요구품질(QOS) 및 호 손실율을 만족하도록 호 클래스의 서비스 요구품질(QOS) 등급에 따라 설정된 가상경로에서 최대 가상채널 연결 수 및 대역을 결정하는 망자원 관리의 초기값이 로딩(loading)된 후, 요구 호의 서비스 및 서비스 요구품질 등급을 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계 수행 후, 요구 호의 서비스 요구품질(QOS) 등급이 명기되지 않은 서비스 요구품질(Unspecified QOS)등급인 경우에 선택한 가상경로의 여유 대역을 확인하여 대역을 할당하는 제2단계와, 상기 할당된 대역의 해당 가상경로에서 현재 사용하지 않고 있는 VCI(Virtual Connection Indentifer)값을 선택하여 요구 호에 할당하고 가상채널 연결을 승인한 후, 가상경로 연결 수락 제어 관리표를 갱신하고 종료하는 제3단계와, 상기 제1단계 수행후, 요구 호의 서비스 요구품질(QOS) 등급이 명기된 서비스 요구품질(Sapecified QOS) 등급인 경우에는 분류된 서비스 등급중 어느 서비스에 해당하는지 판단하고 VPI(Virtual Path Interface)를 결정하여 선택한 가상경로에 여유 대역이 존재하는지 판단하는 4단계와, 상기 제4단계 수행후, 선택한 가상경로에 요구 호를 만족시킬 수 있는 여유 대역이 존재하지 않으면 새로운 가상경로에 대역 재할당이 가능한지 확인하여 연결 수락 제어관리 테이블을 갱신하고 대역할당 한 후, 상기 제3단계로 분기하며, 여유 대역이 존재하면 바로 상기 제3단계로 분기하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ATM 교환 시크템 실시간 연결수락제어를 위한 망자원 관리방법.Analyze the network resource management block 21 that performs control functions related to network resource formation and allocation, the connection admission control block 22 that performs call establishment and call renegotiation, and the quality of service required quality (QOS) of the call. In the network resource management method using a virtual path applied to an ATM switch having a service grade analysis block 23, the call request rate and call occupancy time satisfy the service request quality (QOS) and call loss rate of the service. After the initial value of network resource management, which determines the maximum number of virtual channel connections and bands in the virtual path set according to the class of service quality of service (QOS), is loaded, the service and quality of service requirements of the request call are determined. The virtual path selected when the service request quality (QOS) level of the request call is an unspecified QOS level after performing the first step and the first step. After the second step of allocating the band by checking the free band, and selecting the VCI (Virtual Connection Indentifer) value that is not currently used in the corresponding virtual path of the allocated band to assign to the request call, and to approve the virtual channel connection A third step of updating and terminating the virtual path connection admission control management table; and if the service quality of service (QOS) level of the request call is a specified quality of service quality (Sapecified QOS) level after performing the first step, Determining which service is among the classes and determining the virtual path interface (VPI) to determine whether there is a free band in the selected virtual path, and after performing the fourth step, the request call can be satisfied for the selected virtual path. If there are no free bands available, update the connection admission control management table and check if the band can be reallocated to the new virtual path. , The first branches to step 3, when the free bandwidth exists managed network resources for the directly above the ATM exchange system seeking a real-time connection, characterized in that it comprises a fifth step of branches to step 3, admission control method. 제 3 항에 있어서, 제2단계에서의 대역할당은, 해당 가상경로에 통계적 다중화 효과를 고려하지 않고 요구 호의 각 가상채널에 분리한 자원을 할당하는 피크 셀 레이트(peak cell rate)로 대역을 할당하는 것을 특징으로 하는 ATM 교환 시스템에서 실시간 연결수락제어를 위한 망자원 관리 방법.4. The method of claim 3, wherein the band allocation in the second step allocates a band at a peak cell rate for allocating a resource allocated to each virtual channel of a request call without considering a statistical multiplexing effect on the corresponding virtual path. Network resource management method for real-time connection acceptance control in an ATM switching system characterized in that the.
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