CN109347765B - 一种ds-te环境中单ct、多ctlsp混合部署的带宽资源抢占方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DS‑TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占方法，该方法用于在同时部署单CTLSP和多CTLSP的环境中进行资源抢占，环境中使用的带宽约束模型为MAM模型。本发明的实施流程包括：首先，定义了一个抢占代价函数,然后根据最小化抢占代价的原则选取需要抢占的LSP组的集合，再在抢占总代价最小化的前提下，提出一种优先抢占策略，首要关注多CTLSP抢占代价和带宽浪费问题，最大程度避免了本CT发生资源抢占时对其他CT业务流量产生的影响，以及因抢占造成的带宽浪费问题，提高了网络稳定性和带宽利用率。

Description

一种DS-TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占 方法

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，尤其涉及一种在多协议标签交换流量工程(MPLS-TE)中部署MAM带宽模型时，单CT与多CT LSP混合部署时的带宽资源抢占方法。

背景技术：

传统的路由器选择最短的路径作为路由，不考虑带宽等因素，这样，即使某条路径发生拥塞，也不会将流量切换到其他的路径上。支持区分服务的MPLS流量工程(DS-TE)结合了Diffserv良好的可扩展性和MPLS流量工程的有效路由策略。DS-TE具有区分服务的良好扩展性，能够支持多种服务类型，且DS-TE也具备流量工程能力，能够有效地配置网络资源，提高网络资源利用率，因此DS-TE被认为是多业务网络中保证Qos并优化资源利用的较优解决方案。目前，基于IP/MPLS技术建设多业务融合承载网络已经被通信界认同，多协议标签交换(MPLS)技术作为IP骨干网络的核心技术己经被国内外多数运营商所部署。

IETF工作组提出的相关草案对MAM模型进行了扩展，令一条LSP可以承载来自多个业务类型(CT0～CT7)的流量，从定标和可管理性的角度看，网络中LSP数量的减少是非常重要的。且在DS-TE框架中，资源抢占策略是带宽预留和管理问题的一种重要策略，当一条新的LSP的建立请求到达时，如果未被预留的带宽小于申请的带宽，则需要进行抢占。为了使抢占代价最小化，目前已经商用的抢占算法中，主要考虑三个方面的因素：抢占的带宽、抢占的优先级和抢占的LSP的数量，但在部署了多CTLSP的环境下，现有技术会存在以下问题：

(1)在某个CT发生带宽抢占时，会抢占多CT LSP，造成对其他CT流量的影响，导致网络不稳定；

(2)抢占的带宽超出需要值很多，造成带宽浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DS-TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种在DS-TE环境的MAM带宽约束模型下，单CT与多CT标签交换路径混合配置并发生带宽抢占时的抢占方法，该方法包括：

在一个部署了单CT及多CT标签交换路径的DS-TE环境中，设在链路1上出现一个新的LSP创建请求，设其请求的CT类型为X，且当前链路1上的剩余带宽无法满足当前请求创建的LSP的带宽需求，需要抢占低优先级的LSP的带宽，设需抢占带宽大小为B_pre，其抢占步骤包括：

步骤一：对链路中所有保持优先级低于新建LSP建立优先级的LSP，按照带宽大小进行分类，将b(k)≥B_pre的LSP放入集合L₁中，将b(k)＜B_pre的LSP放入集合L₂。

(1-1)假设链路中存在新的LSP建立请求，其请求带宽为B_req，设其请求的CT类型为X(0≤X≤7)，且当前链路的可用带宽B_AW＜B_req，则此时需要发生LSP抢占，实际需要抢占带宽为B_pre＝B_req-B_AW。

(1-2)对链路中所有保持优先级低于新建LSP建立优先级的LSP按照其携带的X业务类型的带宽大小进行划分，若b(x)≥B_pre，将该LSP放入集合L₁；若b(x)＜B_pre，将该LSP放入集合L₂；此时集合L₁和L₂中可能包含0或多条LSP，且均可能包含多CT LSP。

步骤二：遍历集合L₁中的LSP，计算其抢占代价，选取抢占代价最小的LSP，设为l₁，记录其抢占代价H(l_{1_min})。

(2-1)改进了抢占优化函数，增加了抢占的标签交换路径为多CT标签交换路径时的带宽影响及多CT影响因子，其抢占代价函数定义如下：

其中，α、β、γ和δ是运营商可设置的四个权值，可以根据网络实际需求对权值进行配置；y(k)为被抢占LSP的优先级抢占代价，取y(k)＝8-p(k)，p(k)为第k条LSP的优先级；b(k_i)为第k条LSP中ct_i(0≤i≤7)业务类型的已预留带宽，

为抢占第k条LSP的带宽抢占代价；B_pre为建立新的LSP时需要抢占的带宽大小。m(k)-1为抢占第k条LSP的多CTLSP抢占代价，m(k)为第k条LSP所携带不同CT类型的数量。m(k)＞1表明此时抢占LSP为多CTLSP，抢占时会影响其他业务类型流量，若m(k)＝1表明此时抢占LSP为单CTLSP，没有多CTLSP抢占代价。

(2-2)根据改进的抢占代价函数，计算集合L₁中具有最小抢占代价的LSP，并标记为l₁。

A.对集合L₁中的LSP按照带宽从大到小的顺序进行编号1……k……m，m为自然数，且1≤k≤m；

B.再遍历集合L₁中所有LSP，根据抢占代价函数，即公式(2-1)，计算出m条LSP的各自的抢占代价，并在遍历过程中标记具有最小的抢占代价的LSP，设为l₁，并记录其最小抢占代价为H(l_{1_min})。

步骤三：遍历集合L₂中的LSP(设集合L₂中有n条LSP)，确定能满足带宽抢占要求的最小LSP数量r_min，每次从中选取任意r_min(1＜r_min≤n)条LSP计算其带宽和，若

计算其抢占代价和H(l_{2_min})，集合L₂中存在多个满足上述带宽需求的LSP组合，选取抢占代价最小的LSP组进行标记，设为l₂。

(3-1)对集合L₂中的LSP按照带宽从大到小的顺序进行编号1……k……n，n为自然数，且1≤k≤n；

(3-2)首先确定能使X业务类型带宽和满足其带宽抢占要求的最小LSP数量r_min(2≤r_min≤n)，从集合L₂任意选取r_min条LSP，这样的组合共有

种，并对每一个满足带宽需求的具有r_min个LSP的组合根据公式(2-1)计算其抢占代价，设具有最小抢占代价的LSP组合为l₂(含有r_min条LSP)，并记录其最小抢占代价为H(l_{2_min})；

(3-3)根据步骤四比较结果选择性进行步骤3-3，令r_min＝r_min+1，任意选取r_min条LSP计算其抢占代价，计算

种LSP组合的抢占代价，并记录其最小抢占代价，覆盖步骤三中最小抢占代价H(l_{2_min})的值。

步骤四：比较抢占代价H(l_{1_min})和H(l_{2_min})，根据优先抢占策略，选取具有最小抢占代价的LSP进行抢占。

(4-1)比较两次的抢占代价H(l_{1_min})和H(l_{2_min})，如果H(l_{1_min})＞H(l_{2_min})，则抢占集合L₂中标记的LSP组，退出算法；否则进入步骤(4-2)；

(4-2)若H(l_{1_min})＝H(l_{2_min})，根据优先抢占策略，首先优先抢占多CTLSP抢占代价小的LSP组，若多CTLSP抢占代价相同，则优先抢占带宽抢占代价小的LSP组，若带宽抢占代价相同，则优先抢占优先级抢占代价小的LSP，若优先级抢占代价相同，则优先抢占LSP数目抢占代价小的LSP组。

A.计算集合L₁中被标记LSP l₁的多CTLSP抢占代价：m₁＝δ(m(l₁)-1)；计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的多CTLSP抢占代价：

若m₁＜m₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若m₁＞m₂，选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。若m₁＝m₂，则进入步骤B。

B.计算集合L₁中被标记LSP l₁的带宽抢占代价：

计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的带宽抢占代价：

若b₁＜b₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若b₁＞b₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。b₁＝b₂，则进入步骤C。

C.计算集合L₁中被标记LSP l₁的优先级抢占代价：y₁＝αy(l₁)，若l₁的优先级为p，则y(l₁)＝8-p；计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的优先级抢占代价：y₂＝αy(l₂)，对l₂中r_min条LSP的优先级集合为

则

若y₁＜y₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若y₁＞y₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。若y₁＝y₂，则进入步骤D。

D.计算集合L₁中被标记LSP l₁的LSP数目抢占代价：

计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的LSP数目抢占代价：

若c₁＜c₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若c₁＞c₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。c₁＝c₂，则进行随机抢占，抢占l₁或l₂中的LSP组。

(4-3)若H(l_{1_min})＜H(l_{2_min})，则返回步骤三中的步骤(3-3)。

本发明的优点在于：该种DS-TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占方法在同时部署单CTLSP和多CTLSP的环境中进行资源抢占，环境中使用的带宽约束模型为MAM模型。本发明的实施流程包括：首先，定义了一个抢占代价函数，然后根据最小化抢占代价的原则选取需要抢占的LSP组的集合，再在抢占总代价最小化的前提下，提出一种优先抢占策略，首要关注多CTLSP抢占代价和带宽浪费问题，最大程度避免了本CT发生资源抢占时对其他CT业务流量产生的影响，以及因抢占造成的带宽浪费问题，提高了网络稳定性和带宽利用率。

附图说明

图1为本发明的带宽抢占方法具体实现流程图。

图2为优先抢占策略流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图2所示，一种DS-TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占方法，在一个部署了单CT及多CT标签交换路径的DS-TE环境中，设在链路1上出现一个新的LSP创建请求，设其请求的CT类型为X，且当前链路1上的剩余带宽无法满足当前请求创建的LSP的带宽需求，需要抢占低优先级的LSP的带宽，设需抢占带宽大小为B_pre，其抢占步骤包括：

步骤一：对链路中所有保持优先级低于新建LSP建立优先级的LSP，按照带宽大小进行分类，将b(k)≥B_pre的LSP放入集合L₁中，将b(k)＜B_pre的LSP放入集合L₂；

(1-1)假设链路中存在新的LSP建立请求，其请求带宽为B_raq，设其请求的CT类型为X(0≤X≤7)，且当前链路的可用带宽B_AW＜B_req，则此时需要发生LSP抢占，实际需要抢占带宽为B_pre＝B_req-B_AW；

(1-2)对链路中所有保持优先级低于新建LSP建立优先级的LSP按照其携带的X业务类型的带宽大小进行划分，若b(x)≥B_pre，将该LSP放入集合L₁；若b(x)＜B_pre，将该LSP放入集合L₂；此时集合L₁和L₂中可能包含0或多条LSP，且均可能包含多CT LSP。

步骤二：遍历集合L₁中的LSP，计算其抢占代价，选取抢占代价最小的LSP，设为l₁，记录其抢占代价H(l_{1_min})；所述步骤二包括：

(2-1)改进了抢占优化函数，增加了抢占的标签交换路径为多CT标签交换路径时的带宽影响及多CT影响因子，其抢占代价函数定义如下：

其中，α、β、γ和δ是运营商可设置的四个权值，可以根据网络实际需求对权值进行配置；y(k)为被抢占LSP的优先级抢占代价，取y(k)＝8-p(k)，p(k)为第k条LSP的优先级；b(k_i)为第k条LSP中ct_i(0≤i≤7)业务类型的已预留带宽，

为抢占第k条LSP的带宽抢占代价；B_pre为建立新的LSP时需要抢占的带宽大小；m(k)-1为抢占第k条LSP的多CTLSP抢占代价，m(k)为第k条LSP所携带不同CT类型的数量。m(k)＞1表明此时抢占LSP为多CTLSP，抢占时会影响其他业务类型流量，若m(k)＝1表明此时抢占LSP为单CTLSP，没有多CTLSP抢占代价；

(2-2)根据改进的抢占代价函数，计算集合L₁中具有最小抢占代价的LSP，并标记为l₁；

A.对集合L₁中的LSP按照带宽从大到小的顺序进行编号1……k……m，m为自然数，且1≤k≤m；

B.再遍历集合L₁中所有LSP，根据抢占代价函数，即公式(2-1)，计算出m条LSP的各自的抢占代价，并在遍历过程中标记具有最小的抢占代价的LSP，设为l₁，并记录其最小抢占代价为H(l_{1_min})；

步骤三：遍历集合L₂中的LSP(设集合L₂中有n条LSP)，确定能满足带宽抢占要求的最小LSP数量r_min，每次从中选取任意r_min(1＜r_min≤n)条LSP计算其带宽和，若

计算其抢占代价和H(l_{2_min})，集合L₂中存在多个满足上述带宽需求的LSP组合，选取抢占代价最小的LSP组进行标记，设为l₂；所述步骤三包括：

(3-1)对集合L₂中的LSP按照带宽从大到小的顺序进行编号1……k……n，n为自然数，且1≤k≤n；

(3-2)首先确定能使X业务类型带宽和满足其带宽抢占要求的最小LSP数量r_min(2≤r_min≤n)，从集合L₂任意选取r_min条LSP，这样的组合共有

种，并对每一个满足带宽需求的具有r_min条LSP的组合根据公式(2-1)计算其抢占代价，设具有最小抢占代价的LSP组合为l₂(含有r_min条LSP)，并记录其最小抢占代价为H(l_{2_min})；

(3-3)根据比较结果选择性进行步骤(3-3)，令r_min＝r_min+1，任意选取r_min条LSP计算其抢占代价，计算

种LSP组合的抢占代价，并记录其最小抢占代价，覆盖步骤(3-2)中最小抢占代价H(l_{2_min})的值；

步骤四：比较抢占代价H(l_{1_min})和H(l_{2_min})，根据优先抢占策略，选取具有最小抢占代价的LSP进行抢占，所述步骤四包括：

(4-1)比较两状的抢占代价H(l_{1_min})和H(l_{2_min})，如果H(l_{1_min})＞H(l_{2_min})，则抢占集合L₂中标记的LSP组，退出算法；否则进入(4-2)；步骤(4-2)包括以下步骤：

A.计算集合L₁中被标记LSP l₁的多CTLSP抢占代价：m₁＝δ(m(l₁)-1)；计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的多CTLSP抢占代价：

若m₁＜m₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若m₁＞m₂，选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。若m₁＝m₂，则进入步骤B；

B.计算集合L₁中被标记LSP l₁的带宽抢占代价：

计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的带宽抢占代价：

若b₁＜b₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若b₁＞b₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。b₁＝b₂，则进入步骤C；

C.计算集合L₁中被标记LSP l₁的优先级抢占代价：y₁＝αy(l₁)，若l₁的优先级为p，则y(l₁)＝8-p；计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的优先级抢占代价：y₂＝αy(l₂)，对l₂中r_min条LSP的优先级集合为

则

若y₁＜y₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若y₁＞y₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。若y₁＝y₂，则进入步骤D；

D.计算集合L₁中被标记LSP l₁的LSP数目抢占代价：

计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的LSP数目抢占代价：

若c₁＜c₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若c₁＞c₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占。c₁＝c₂，则进行随机抢占，抢占l₁或l₂中的LSP组；

(4-2)若H(l_{1_min})＝H(l_{2_min})，根据优先抢占策略，首先优先抢占多CTLSP抢占代价小的LSP组，若多CTLSP抢占代价相同，则优先抢占带宽抢占代价小的LSP组，若带宽抢占代价相同，则优先抢占优先级抢占代价小的LSP，若优先级抢占代价相同，则优先抢占LSP数目抢占代价小的LSP组；

(4-3)若H(l_{1_min})＜H(l_{2_min})，则返回步骤三中的步骤(3-3)。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (3)

1.一种DS-TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占方法，其特征在于，在一个部署了单CT及多CT标签交换路径的DS-TE环境中，设在链路1上出现一个新的LSP创建请求，设其请求的CT类型为X，且当前链路1上的剩余带宽无法满足当前请求创建的LSP的带宽需求，需要抢占低优先级的LSP的带宽，设需抢占带宽大小为B_pre，其抢占步骤包括：

步骤一：对链路中所有保持优先级低于新建LSP建立优先级的LSP，按照带宽大小进行分类，将b(k)≥B_pre的LSP放入集合L₁中，将b(k)＜B_pre的LSP放入集合L₂；

步骤二：遍历集合L₁中的LSP，计算其抢占代价，选取抢占代价最小的LSP，设为l₁，记录其抢占代价H(l_{1_min})；

步骤三：遍历集合L₂中的LSP，设集合L₂中有n条LSP，确定能满足带宽抢占要求的最小LSP数量r_min，每次从中选取任意r_min条LSP计算其带宽和，其中，1＜r_min≤n，若

计算其抢占代价和H(l_{2_min})，集合L₂中存在多个满足上述带宽需求的LSP组合，选取抢占代价最小的LSP组进行标记，设为l₂；

步骤四：比较抢占代价H(l_{1_min})和H(l_{2_min})，根据优先抢占策略，选取具有最小抢占代价的LSP进行抢占；

所述步骤一包括：

(1-1)假设链路中存在新的LSP建立请求，其请求带宽为B_req，设其请求的CT类型为X，0≤X≤7，且当前链路的可用带宽B_AW＜B_req，则此时需要发生LSP抢占，实际需要抢占带宽为B_pre＝B_req-B_AW；

(1-2)对链路中所有保持优先级低于新建LSP建立优先级的LSP按照其携带的X业务类型的带宽大小进行划分，若b(x)≥B_pre，将该LSP放入集合L₁；若b(x)＜B_pre，将该LSP放入集合L₂；此时集合L₁和L₂中可能包含0或多条LSP，且均可能包含多CT LSP；

所述步骤二包括：

(2-1)改进了抢占优化函数，增加了抢占的标签交换路径为多CT标签交换路径时的带宽影响及多CT影响因子，其抢占代价函数定义如下：

其中，α、β、γ和δ是运营商可设置的四个权值，可以根据网络实际需求对权值进行配置；y(k)为被抢占LSP的优先级抢占代价，取y(k)＝8-p(k)，p(k)为第k条LSP的优先级；b(k_i)为第k条LSP中ct_i(0≤i≤7)业务类型的已预留带宽，

为抢占第k条LSP的带宽抢占代价；B_pre为建立新的LSP时需要抢占的带宽大小；m(k)-1为抢占第k条LSP的多CTLSP抢占代价，m(k)为第k条LSP所携带不同CT类型的数量，m(k)＞1表明此时抢占LSP为多CTLSP，抢占时会影响其他业务类型流量，若m(k)＝1表明此时抢占LSP为单CTLSP，没有多CTLSP抢占代价；

(2-2)根据改进的抢占代价函数，计算集合L₁中具有最小抢占代价的LSP，并标记为l₁；

A.对集合L₁中的LSP按照带宽从大到小的顺序进行编号1……k……m，m为自然数，且1≤k≤m；

B.再遍历集合L₁中所有LSP，根据抢占代价函数，即公式(2-1)，计算出m条LSP的各自的抢占代价，并在遍历过程中标记具有最小的抢占代价的LSP，设为l₁，并记录其最小抢占代价为H(l_{1_min})。

2.根据权利要求1所述的一种DS-TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占方法，其特征在于：所述步骤三包括：

(3-1)对集合L₂中的LSP按照带宽从大到小的顺序进行编号1……k……n，n为自然数，且1≤k≤n；

(3-2)首先确定能使X业务类型带宽和满足其带宽抢占要求的最小LSP数量r_min(2≤r_min≤n)，从集合L₂任意选取r_min条LSP，这样的组合共有

种，并对每一个满足带宽需求的具有r_min条LSP的组合根据公式(2-1)计算其抢占代价，设具有最小抢占代价的LSP组合为l₂，含有r_min条LSP，并记录其最小抢占代价为H(l_{2_min})；

(3-3)根据步骤四的比较结果选择性进行步骤(3-3)，令r_min＝r_min+1，任意选取r_min条LSP计算其抢占代价，计算

种LSP组合的抢占代价，并记录其最小抢占代价，覆盖步骤(3-2)中最小抢占代价H(l_{2_min})的值；

所述步骤四包括：

(4-1)比较两次的抢占代价H(l_{1_min})和H(l_{2_min})，如果H(l_{1_min})＞H(l_{2_min})，则抢占集合L₂中标记的LSP组，退出算法；否则进入(4-2)；

(4-2)若H(l_{1_min})＝H(l_{2_min})，根据优先抢占策略，首先优先抢占多CTLSP抢占代价小的LSP组，若多CTLSP抢占代价相同，则优先抢占带宽抢占代价小的LSP组，若带宽抢占代价相同，则优先抢占优先级抢占代价小的LSP，若优先级抢占代价相同，则优先抢占LSP数目抢占代价小的LSP组；

(4-3)若H(l_{1_min})＜H(l_{2_min})，则返回步骤三中的步骤(3-3)。

3.根据权利要求2所述的一种DS-TE环境中单CT、多CTLSP混合部署的带宽资源抢占方法，其特征在于：所述步骤(4-2)包括以下步骤：

A.计算集合L₁中被标记LSP l₁的多CTLSP抢占代价：m₁＝δ(m(l₁)-1)；计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的多CTLSP抢占代价：

若m₁＜m₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若m₁＞m₂，选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占；若m₁＝m₂，则进入步骤B；

B.计算集合L₁中被标记LSP l₁的带宽抢占代价：

计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的带宽抢占代价：

若b₁＜b₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若b₁＞b₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占；b₁＝b₂，则进入步骤C；

C.计算集合L₁中被标记LSP l₁的优先级抢占代价：y₁＝αy(l₁)，若l₁的优先级为p，则y(l₁)＝8-p；计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的优先级抢占代价：y₂＝αy(l₂)，对l₂中r_min条LSP的优先级集合为

则

若y₁＜y₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若y₁＞y₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占；若y₁＝y₂，则进入步骤D；

D .计算集合L₁中被标记LSP l₁的LSP数目抢占代价：

计算集合L₂中被标记的LSP组l₂的LSP数目抢占代价：

若c₁＜c₂，选择集合L₁中被标记的单个LSP进行抢占；若c₁＞c₂选择集合L₂中被标记的LSP组进行抢占；c₁＝c₂，则进行随机抢占，抢占l₁或l₂中的LSP组。

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