TWI328198B - Gpu context switching system - Google Patents
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Description
L328198 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於電腦技術，且特別有關於圖形處理器 之内部資料切換系統。
【先前技術J 圖形處理器被設計以繪製二維(2-dimensional，2D)或三 鲁維（3-dimensiona卜3D)。在一電腦裝置中，當一應用程式 請求圖形處理器之資源時，圖形處理器之驅動程式接收應 用程式之晴求以計算圖形處理器所需之暫存器設定值，再 . 寫至該圖形處理器。圖形處理器須根據對應上述應用程式 之完整的暫存器設定值以正確地繪製影像。驅動程式持有 的一分圖形處理器暫存器設定值之最新版本，以下稱為晶 片影像檔（chip image)。舉例來說，第i圖之驅動程式134 持有對應一應用程式131之晶片影像檔136。在由同一應 參用程式m發出不同繪圖請求時，僅需將晶片影像檔134 中基於每一請求需更新的部分暫存器設定值計算出來，再 傳送給圖形處理器120之暫存器122，不需傳送完整的晶 片影像檔。 在多工作業系統的環境下，當不同應用程式（例如應用 程式131-133)競相使用圖形處理器12〇之資源時，驅動程 式134需要為取得其資源的每一應用程式產生完整的晶片 影，擔，並傳送至圖形處理器12〇。由於晶片影像稽:資 料量頗大，從驅動程式134傳送至圖形處理器12〇時便會
Client's Docket No.： VIT06-0029 TT's Docket No： 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 6 ^28198 142及北橋晶片u 2) 源時，此情形則更加 佔用其二者間通道(包含匯流排140、 的頻寬。越多程式競爭_處理器資 劇。 ' 【發明内容】 畀鑑於此 部資料切換系統 模组。上述討步 盗、圖形記憶體以及驅動
絡制-童 Η 處理器根據其中的複數暫存器之設定值以 =至，器以前，暫時儲= : = = ί =式接收一第-_時，根據上述= 生對應上述第—應用程式的二 值，並將上述複數暫存器之^值_ 之设定 接收-第組接則 數暫存器之設定;:上^ 錄，其中上述第1用程:不;記憶體成為-第-備份記 4弟一應用私式不同於上述第—應 另外，本發明另一實施例提供圖形處理;之=。 切換糸統，包含圖形處理器、圖形記憶體以及=貧料 上述圖形處理器包含第一暫存器群組及第二2組。 組。上述第—暫存器群組為有效暫存器群組群 理器根據上述有效暫存器群組之設定值以繪制一以圖形處 像。上述圖形記憶體用以在上述數位化影數=化影 器以前，暫時儲存上述數位化影像。 明至—顯示 5-12-20
Client's Docket No.: VIT06-0029 TT’s Docket No: 0608-A40779twf_doc/Joseph/2005- 7 1328198 边驅動模組用以驅動上述圖 ^ 拉組從-第-應用程式接收—第—^虽上述驅動 上述設定值寫至上述二定值，並將 當上述驅動模組接著從一第二；用存器鮮組。 求時，保留上述第—暫存：’接收-第二繪圖請
㈣’其中上述第二應'用程式不同於上述第一應用第;： /另外’本發明實施例提供目形處理n之㈣資料 糸統，包含圖形處理器、_記憶體以及_模组。= 圖=處理③根據其中的複數暫存器之設定值以㈣—數= 化影像。上述圖形記憶體用以在上述數位化影像輪出至— 顯二器以前，暫時儲存上述數位化影像。上述驅動模組用 以驅動上述圖形處理器，並指導上述圖形處理器儲存上述 複數暫存器之設定值的一第一備份記錄於上述圖形記^ 體。 Φ 【實施方式】 以下說明是本發明的較佳實施例。其目的是要舉例說 明本發明一般性的原則，不應視為本發明之限制，本發明 之範圍當以申請專利範圍所界定者為準。 凊參照第2圖，其係依據本發明之一實施例所緣示的 圖形處理器之内部資料切換系統2〇〇，該内部資料切換系 統200包含圖形處理器220、圖形記憶體（video RAM，簡 稱VRAM)240以及驅動模組234。 圖形處理器220用以繪製二維或三維的數位化影像。
Client's Docket No.: VTT06-0029 TT's Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 8 1328198 驅動模組234可以由電腦程式實作，用以驅動圖形處理器 220。圖形處理器220包含複數暫存器（regjster)222，並根 據上述複數暫存器222之設定值以繪製數位化影像。圖形 5己憶體240在上述數位化影像被輸出至顯示器25〇以前， 用以暫時儲存上述數位化影像。 典型上，圖形記憶體240可以與圖形處理器22〇 一起 5又置於一顯示器配接卡（display adapter)上。值得注意的 _ 是，圖形處理器220可以儲存複數暫存器222之設定值於 圖形記憶體240，也可以從圖形記憶體24〇載入上述設定 值。驅動模組234則可以負責配置用來儲存上述設定值之 . 記憶體位置，以及找到將從圖形記憶體240被載入複數暫 存器222之設定值的記憶體位置。 凊參照第3圖，其中顯示圖形處理器之内部資料切換 系統200之運作方式流程圖。 起初驅動模組234未服務任何應用程式。驅動模組234 鲁 ^從應用程式131接收一第一繪圖請求時(步驟S2)，則提 供服務給應用程式131(步驟S4)。驅動模組234根據應用 程式131之請求以驅動圖形處理器22〇進行繪圖。在步驟 S4中，驅動模組234根據上述第一繪圖請求產生對應於應 用程式131之完整的暫存器設定值作為晶片影像檔236， 即所有暫存器222之設定值（步驟S6) ’並將上述設定值寫 至圖形處理器220之複數暫存器222(步驟S8)，藉以驅動 圖开> 處理器220。寫入新的設定值至所有暫存器222的動 作以下稱為完整更新（full update)，而寫入新的設定值至部
Client's Docket No.： VIT06-0029 TT's Docket No： 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 I328198 存器222的動作以下稱為部分更新(partiai叩如⑹。驅 動模組234及圖形處理器22〇是第一次服務應用程式 Ul @所以步驟S8是一次完整更新操作。 1田驅動模組234接著從另一應用程式（例如應用程式 接收一第二繪圖請求時（步驟S10)，指導圖形處理器 22〇原始複數暫存器222之設定值寫入於圖形記憶體獨 成為第一備份記錄（例如第2圖中對應於應用程式131的 • f份記錄2 41)(步驟S12)。舉例來說，當驅動模組2 3 4接著 從應用耘式132接收一第二繪圖請求時，圖形處理器 儲存對應於應用程式⑶的完整暫存器設定值於圖形記憶 體220成為備份記錄241。備份記錄241對應於應用程式 131 〇 驅動模組234接著判定發出上述第二繪圖請求的應用 程式是否有對應的備份記錄被儲存於圖形記憶體24〇〜(步 驟S14)。如有，驅動模組234將該應用程式對應的備份^ • 錄載入複數暫存器222(步驟S16)。如否，則直接執行步驟 S24以服務該應用程式。 乂 由於驅動模組234目前是第一次服務應用裎式ι32， 所以圖形記憶體240中無對應的備份記錄，而驅動模組234 直接執行步驟S24以服務應用程式132。在步驟S24中， 驅動模組234根據應用程式132的繪圖請求以產生對應於 應用程式132的所有複數暫存器222之完整設定值，;為 晶片影像檔236(步驟S26) ’並將晶片影像檔236寫至圖形 處理器220之複數暫存器222(步驟S28)。驅動模組234及
Client's Docket No.: VIT06-0029 TT's Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 L328198 圖形處理器220是第一次服務應用程式132，所以此寫入 步驟也是一次完整更新操作。 驅動模組234也可以在必要的時候備份對應於應用程 式132的複數暫存器222之設定值。舉例來說，當驅動模 組234接著從另一應用程式接收一第三繪圖請求時（步驟 S10)，指導圖形處理器220儲存複數暫存器222之設定值 於上述圖形記憶體240成為對應於應用程式〗32的備份記 錄242(步驟S12)。備份記錄241及242可以是未經編碼的 •晶片影像檔。 當發出上述第三繪圖請求的應用程式又為應用程式 131時’驅動模組234判別出其所對應的備份記錄241已 儲存於圖形記憶體240，於是從中找到該備份記錄241並 回復該備份記錄241至複數暫存器222(步驟S16)。換言 之，驅動模組234指導圖形處理器220從備份記錄241中 取得對應於應用程式131的複數暫存器222之設定值，並 鲁 將取得之設定值寫至圖形處理器220之複數暫存器222。 由於圖形處理器220已經從圖形記憶體240取得對應 於應用程式131之暫存器設定值，驅動模組234不需要為 應用程式131對複數暫存器222作完整更新，而直接執行 步驟S18。當驅動模組234接收上述第三繪圖請求時，服 務發出上述第三請求之應用程式（步驟S18)，根據上述第三 繪圖請求以產生複數暫存器222 —部分之新設定值（步驟 S20)，並將上述部分之新設定值寫入至複數暫存器222之 中的該部分暫存器（步驟S22)。藉此以節省驅動模組234
Client’s Docket No，： VIT06-0029 TT9s Docket No: 〇608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 11 與圖：處理器220之間的通道頻寬。 當驅動模組234接 請求時，指導圖形處理琴 ^用程式接收一第四繪圖 的暫存器料值於憶體f =應於應用程式131的 動模組234可以直接冊^ 成為備份記錄243。驅 覆寫備份記錄24卜“或以備份記錄243 的圖？係依據本發明之另-實施例所繪示 系7 ^内H料城系統彻，該内部資料切換 組、、、4〇〇包含圖形處理器42Q、圖形記憶體㈣及驅動模 °除了以下特別說明的以外，本實施例之各實體的 及特徵可以參照上述實施例之對應部分。第4圖之驅 模組434用以驅動圖形處理器42〇。圖形處理器侧包 含暫存器群組422 & 424，其中—者為有效暫存器群組。 圖形處理器420起初以暫存器群組4U為有效暫存器群 組，並根據其十之設定值以繪製數位化影像。圖形記憶體 240用以在上述數位化影像輸出至一顯示器以前，暫時儲 存上述數位化影像。 參照第5圖，起初驅動模組434未服務任何應用程式。 當驅動模組434從一應用程式丨31接收一第一繪圖請求時 (步驟S102)，服務應用程式131(步驟S104) ’包含根據上 述第一繪圖請求產生對應於應用程式131的設定值作為晶 片影像檔436(步驟S106)，並將上述設定值（晶片影像檔436) 寫至圖形處理器420之有效暫存器群組，即暫存器群組 422(步驟 S108)。
Client's Docket No.: VIT06-0029 TT’s Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 12 當驅動模組434接著從另 叫接收一第二綠圖請求時(步驟=，式〉例如應用程式 420儲存暫存器群組422 〜 ，礼導圖形處理器 241)於圖形記憶體240(步驟的備份記錄（即備分記錄 之另-暫存器群組（例如暫存\並設定圖形處理器420 組(步驟sm)。藉此以伴° _、，且424)為有效暫存器群 , π )猎此保留暫存器群組422中的#定& 因此’最近執行的應用程式所對廄…？中的。又疋值。 存於-組暫存ϋ群組中 存群权值可以保 二備刀_241及241八皆對應於應用⑶。 •轉，434接著判定發出上述第二綠 對應的備份記錄被⑴儲存於另-暫存器群組 二庫=^組Μ、（2)儲存於圖形記憶體240，或者(3) 錄，驟sl4〇)。如果是情況⑴有對應備 儲存於另—暫存1如暫存器群組424)，既缺 ΠΓ 420在步驟S122已將有效暫存器群組切換為； 另暫存器群組(例如暫存器群組42句，便可直接利用直中 的設定，以在步驟S180中繪製數位影像。 八 如果是情況（2)有對應備份記錄儲存於圖形記憶體 240，驅動模組434找到該應用程式對應的備份記錄⑼驟 S160) ’並將s亥應用程式對應的備份記錄载入有效暫存器群 組(例如暫存II群組424)(步驟S16…如果是情況(3)沒有 對應的備分記錄，則驅動模組434直接執行步驟S24〇。 由於驅動模組434目前是第一次服務應用程式132, 所以暫存器群組424及圖形記憶體240中無對應的備份記
Client's Docket No.: VIT06-0029 TT's Docket No： 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 13 1328198 二直接執行步驟 洽圄妓、戈以彦㈣庙驅動模組434根據應用程^ 132的 ί= =ΐ、於應用程式132的暫存器群組424之 凡整汉 作為晶片影像檔436(步驟S26〇)， 影像播436寫至圖形處理器42❶之暫存器群板驟 及圖形處理器42G是第1«_ 釭， 匕寫入步驟也是一次完整更新操作。 二也可以在必要的時候備份對應於應用程 ，•且43 #料另—應肺式接收—第三纟會 snow旨導圖形處理器·儲存暫存器群多且似之設^值 成為對應於應用程式132‘份記 錄24‘驟S12G) ’並歧有圖形處理器42〇 器群組（例如暫存器群組422)為有效 臀存 S122)，藉此保留暫存器群組42 斋群組（步驟 242A。 叹疋值，即備分記錄 當發出上述第三繪圖請求的應用程 時’驅動模組434判別其對應的備份記錄已;存^ = 群組422及圖形記憶體24〇 (步驟Sl4〇)。 σ 已存有備分記錄241Α’所以不需要從_記憶體。2。2入2 備分記錄241 ’而直接執行步驟S18()以服務該應用 由於圖形處理器420已經從暫存器群組4 料庫 於應用程式m之暫存器設定值，驅動模組434不^= 應用程式131對暫存器群組422 #完整更新。當驅動2
Client's Docket No.: VIT06-0029 TT’s Docket No: 0608-A40779twf_d〇c/Joseph/2005-12-20 1328198 434接著從應用程式131接收上述第三繪圖請求時，根據 上述第三繪圖請求以產生暫存器群組422 —部分之新設定 值（步驟S200)，並將上述部分之新設定值寫入至暫存器群 組422之中的該部分暫存器（步驟S220)。藉此以節省驅動 模組434與圖形處理器420之間的通道頻寬。 應用程式132為上一個被服務的應用程式，其對應的 暫存器設定值被保留於暫存器群組424。圖形處理器420 必須有切換有效暫存器群組之功能。須要了解的是，圖形 處理器也可以具有多個暫存器群組以作為儲存設定值的快 取記憶體。在此情況下，其驅動模組可以保留一份應用程 式與對應備份記錄的資料。當驅動模組要繼續服務一應用 程式，判別其對應備份記錄所有暫存器群組，再設定該暫 存器群組為有效暫存器群組。 總之，上述圖形處理器之内部資料切換系統中，圖形 處理器儲存其暫存器設定值的於上述圖形記憶體，其對應 一應用程式。當要再次服務該應用程式時，也可以從上述 圖形記憶體中回復該設定值。圖形處理器也可以具有多個 暫存器群組，設定其中一者為有效暫存器群組，其它的暫 存器群組作為儲存設定值的快取記憶體。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Client's Docket No.: VIT06-0029 TT^ Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 1328198 【圖式簡單說明】 第1圖顯示一傳統電腦系統之示意圖； 第2圖顯示圖形處理器之内部資料切換系統之結構方 塊圖； 第3圖顯示上述系統之運作流程圖； 第4圖顯示圖形處理器之内部資料切換系統之結構方 塊圖；以及 第5圖顯示上述系統之運作流程圖。 【主要元件符號說明】 110〜中央處理器；112〜北橋晶片；120〜圖形處理器； 122〜暫存器；131-133〜應用程式；134〜驅動程式；136〜晶 片影像檔；140及142〜匯流排；200〜圖形處理器之内部資 料切換系統；220〜圖形處理器；222〜複數暫存器；234〜驅 動模組；236〜晶片影像檔；240〜圖形記憶體；241-243〜備 份記錄；241A-242A〜備份記錄；250〜顯示器；400〜圖形處 • 理器之内部資料切換系統；420〜圖形處理器；422〜暫存器 群組；424〜暫存器群組；434〜驅動模組；436〜晶片影像檔。
Client's Docket No.: VIT06-0029 TT's Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 16
Claims (1)
1328198 十、申請專利範圍： 1. -種圖形處理器之内部資料切換 -圖形處理器，包含複數暫存器、，包含： 存器之設定值以繪製一數位化影像； '’艮據上述複數暫 一圖形記憶體，用以在上述數位 器以前，暫時儲存上述數位化影像；〜像輪出至一顯示 -驅動模組’用以驅動上述
應用程式接收-第—繪圖請求時，根據上=當從一第一 並將上述複數暫存 ^暫存，當上述驅動模組接著從―第二㈣程式接收 時’指導上述圖形處理器儲存上述複數暫 存η。之汉疋值於上述圖形記憶體成為—第一 中上述第二應用程式不同於上述第-應用程式。77 ° 2. 如申請專利範圍第i項所述的圖形處理器之内部資 料切換系統，其中，當上述驅動模組從上述第二應用程式 接收到上述第二繪圖請求時，根據上述第二繪圖請求產生 對應上述第二應用程式的上述複數暫存器之設定值，並將 對應上述第二應用程式的上述複數暫存器之設定值寫至上 述圖形處理器之上述複數暫存器，當上述驅動模組接著從 一第三應用程式接收一第三繪圖請求時，指導上述圖形處 理器儲存對應上述第二應用程式的上述複數暫存器之設定 值於上述圖形記憶體成為一第二備份記錄，其中上述第二 應用程式不同於上述第三應用程式。 Client's Docket No.： VIT06-0029 TT's Docket No： 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 3. 如申凊專利範圍第2 料切換系統，其令， 、—述的圖形處理器之内部資 程式時’上述驅動模上ς應用程式為上述第一應用 份記錄，並且指導上，圖形記憶體找到上述第一備 取得對應上述第器從上述第1份記錄中 並將上述第-應用程式的複數暫存器之設定值， 述圖形處理器之上述複數暫^數暫存器之設定值寫至上 4, 如申請專利範圍第3項 料切換系統，其中，卷μ、.項斤述的圖形處理器之内部資 求時，根據上述第三二=動模組接收上述第三綠圖請 分之新設定值，並將上过:以產生上述複數暫存器-部 暫存器之上述部分迹部分之新設定值寫入至上述複數 5·如申請專利範圍第 料切換系統，盆中，〜所34的圖形處理器之内部資 理器儲存對應上述第二莫組接著指導上述圖形處 值於上述圖形記憶體成二上述複數暫存器之設定 一備份記錄。 ，’、’苐一備伤纪錄時，删除上述第 料切6換制圖形處理器之内部資 7 相形處理㈣轉製三維影像。 •一種圖形處理器之内部資料切換系統，包含： 形處理益’包含第一暫存器群組及第二暫存器 、’且中上述第-暫存II群組為有效暫存轉組: 形處理器根據上述有效暫存’、 a圖 化影像； $仔謂組之吹疋值以緣製一數位 Client's Docket No.: VIT06-0029 TT^ Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 18 一圖形記憶體，用以在上 "以前’暫時儲存上述數位化3位化影像輪出至—顯示 述圖形處理器，當從一第一 ;生對應上述第-二::定:據上述第1圖請求 上述_處_之上述 並將上述設定值寫 組接荖外 ^暫存斋群组，卷μ、+、 =者從1二應用程式魏 田上述驅動模 4第二暫存n群組為上述有圖請求時，設定上 述第-暫存器群組之設定值，作：：：組，藉此以保留上 上述第二應用程式不同於上述第二份記錄’其中 :切換系統，其中，當上述驅動斤 接收上述第二_請求時，更指導上 ^二應用程式 述第一暫存器群組之設定值之^形處理器儲存上 記憶體。 弟—備份記錄於上述圖形 料切換項所述的圖形處理器之内部資 第==其根據上述第二綠圖請求產生對A 二暫存器群組，上述圖形處理器根據第 以進行數位化影像繪製。 存-群組 暫存器 10.如申請專利範圍第9項所述的 料切換系統，其中，當上述驅動模組接著從上述 程式接收-第三_請求時，上述驅_組判別上 群組是否有上述第-應用程式對應的上述第—備份 Client's Docket No.: VIT06-0029 TT*s Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 1328198 記錄，當上述第一暫存器群組有上述第一備份記錄時，設 定上述第一暫存器群組為上述有效暫存器群組。 11. 如申請專利範圍第10項所述的圖形處理器之内部 資料切換系統，其中，上述驅動模組根據上述第三繪圖請 求產生上述第一暫存器群組之一部分暫存器的設定值，以 寫入上述第一暫存器群組之上述部分暫存器，上述圖形處 理器根據上述第一暫存器群組中的設定值以進行數位化影 像繪製。 12. 如申請專利範圍第10項所述的圖形處理器之内部 資料切換系統，其中，當上述第一暫存器群組無上述第一 備份記錄時，上述驅動模組設定上述第一暫存器群組為上 述有效暫存器群組，從上述圖形記憶體中取得上述第二備 份記錄，將上述第二備份記錄載入至上述第一暫存器群組。 13. 如申請專利範圍第7項所述的圖形處理器之内部資 料切換系統，其中，上述圖形處理器用以繪製三維影像。 14. 一種圖形處理器之内部資料切換系統，包含： 一圖形處理器，包含複數暫存器，並根據上述複數暫 存器之設定值以繪製一數位化影像； 一圖形記憶體，用以在上述數位化影像輸出至一顯示 器以前，暫時儲存上述數位化影像； 一驅動模組，用以驅動上述圖形處理器，並指導上述 圖形處理器儲存上述複數暫存器之設定值的一第一備份記 錄於上述圖形記憶體。 15. 如申請專利範圍第14項所述的圖形處理器之内部 Client's Docket No.: VIT06-0029 TT5s Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 20 上328198 資料切換系統，i中， 資二=專：圍上第15 程式時，上述Η开,卢述動模組暫停服務庙 形記憶體。攻㈣處理器健存上述第—備份記錄:=圖用 資料專:Γ上第二Γ述的圖形處理器之” 用程式時，上述圖形處理器從繼續服務上述第1 —備份記錄至上述複數暫存器。相^憶體回復上述第 18·如申請專利範圍第17 ，切換系統’其中，在上述圖形處==理器之内部 2理器根據上述第一應用程式後’上述圖 歿暫存器之部分暫存器。 "明求以更新上述 19·如申請專利範圍第15瑁郎·、+·^ 資料切換系統，其中，上述圖形處理理器之内部 體，上述驅動模組指導上述圖形處理块取記憶 器之設定值的上述第二備份記錄於上述子^复數暫存 2。·如申請專利範圍第19項所述 貧料切換系統，其中’上述驅動模組回復上述第^内部 錄至上述圖形處理器的上述複數暫存器。 備伤圮 21.如申請專利範圍第2G項所述的圖形處理器之 貝料切換系統，其中’上述驅動模組暫停服務—第—鹿用户 Client's Docket No.: VIT06-0029 TT*s Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-I2-20 21 1328198 程式時，上述圖形處理器儲存上述第一備份記錄於上述圖 形記憶體，以及保留上述第二備份記錄於上述快取記憶體。 22. 如申請專利範圍第21項所述的圖形處理器之内部 資料切換系統，其中，上述驅動模組繼續服務上述第一應 用程式時，判別上述快取記憶體中是否存有上述第二備份 記錄，如是，回復上述第二備份記錄至上述圖形處理器的 上述複數暫存器。 23. 如申請專利範圍第22項所述的圖形處理器之内部 • 資料切換系統，其中，當上述快取記憶體無上述第二備份 記錄，從上述圖形記憶體中取得上述第一備份記錄，回復 上述第一備份記錄至上述圖形處理器的上述複數暫存器。
Client’s Docket No·: VIT06-0029 TT^s Docket No: 0608-A40779twf.doc/Joseph/2005-12-20 22
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