CN111052851A - 互连时增强的5g会话管理状态映射 - Google Patents
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Abstract
提出了一种在互通时5G会话管理(5GSM)状态映射的方法。对于处于PDU会话活动、PDU会话修改挂起,或PDU会话非活动挂起的5GSM状态的每个PDU会话,UE将该PDU会话映射到处于承载上下文活动的4G ESM状态的PDN连接。对于处于PDU会话非活动或PDU会话活动挂起的5GSM状态的任何其他PDU会话,UE将该PDU会话映射到处于承载上下文非活动的4G ESM状态的PDN连接。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求于2018年8月10日提交的标题为“5G***性能增强”、申请号为62/717,352的美国临时申请的优先权,其主题通过引用合并于此。
技术领域
所公开的实施例总体上涉及无线通信,并且更具体地,涉及在5G***(5G system,5GS)和演进分组***(evolved packet system,EPS)之间的***间改变期间支持5G会话管理(5G session management,5GSM)状态映射的方法。
背景技术
多年来,无线通信网络呈指数增长。长期演进(Long-Term Evolution,LTE)***因简化的网络体系结构提供高峰值数据速率、低延迟、改善的***容量以及低运营成本。LTE***(也称为4G***)还提供了对较旧的无线网络(如GSM、CDMA和通用移动电信***(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS))的无缝集成。在LTE***中,演进的通用陆地无线接入网(evolved universal terrestrial radio access network,E-UTRAN)包括与称为用户设备(user equipment,UE)的多个移动台通信的多个演进的节点B(evolved Node-B,eNodeB/eNB)。第3代合作伙伴项目(The 3rd generation partnerproject,3GPP)网络通常包括2G/3G/4G***的混合体。随着网络设计的优化,通过各种标准的演进,已经有了许多改进。下一代移动网络(Next Generation Mobile Network,NGMN)委员会已决定将未来的NGMN活动重点放在定义5G新无线电(New Radio,NR)***的端到端要求上。
在5G/NR中,协议数据单元(Protocol Data Unit,PDU)会话定义UE与提供PDU连接服务的数据网络之间的关联。每个PDU会话由PDU会话ID(PDU session ID,PSI)标识,并且可以包括多个QoS流和QoS规则。5GSM过程为UE中PDU会话处理的不同5GSM子层状态维护状态机。状态机中的PDU会话处理有五个不同的5GSM子层状态:PDU会话活动(PDU sessionactive)、PDU会话活动挂起(PDU session active pending)、PDU会话非活动(PDU sessioninactive)、PDU会话非活动挂起(PDU session inactive pending)和PDU会话修改挂起(PDU session modification pending)。
5G PDU会话建立是4G/LTE中的分组数据网络(Packet Data Network,PDN)连接(承载)过程的并行过程。每个PDN包括定义UE请求连接的PDN的接入点名称(Access PointName,APN)网络标识符,并且还可以包括定义PDN网关位于哪个公共陆地移动网络(PublicLand Mobile Network,PLMN)的APN运营商标识符。在4G/LTE中,演进的分组***(evolvedpacket system,EPS)会话管理(EPS session management,ESM)过程为UE中的EPS承载上下文处理维护用于不同的ESM子层状态的状态机。在状态机中有两种不同的ESM子层状态可用于EPS承载处理:承载上下文活动(bearer context active)和承载上下文非活动(bearercontext inactive)。
在从5GS到EPS的***间改变期间,如果PDU会话处于PDU会话非活动挂起5GSM状态,则当前技术下该PDU会话将映射到承载上下文非活动ESM状态。但是,如果未完成PDU会话释放过程,则该PDU会话可能仍然有效。因此,将有效的PDU会话映射到非活动的EPS承载会产生问题。
发明内容
提出了互通时的5GSM状态映射方法。对于处于PDU会话活动、PDU会话修改挂起,或PDU会话非活动挂起的5GSM状态的每个PDU会话,UE将该PDU会话映射到处于承载上下文活动的4G ESM状态的PDN连接。对于处于PDU会话非活动或PDU会话活动挂起的5GSM状态的任何其他PDU会话,UE将该PDU会话映射到处于承载上下文非活动的4G ESM状态的PDN连接。当UE尝试释放PDU会话时,PDU会话从PDU会话活动状态进入PDU会话非活动挂起状态。PDU会话在被PDU会话释放过程完全释放之前仍然有效。因此,如果从5GS到EPS的***间改变发生在PDU会话完全释放之前,则PDU会话的PDU会话非活动挂起状态应映射到相应PDN连接的承载上下文活动状态。
在一个实施例中,UE在5G网络中建立PDU会话,其中,所述PDU会话具有PSI。UE将PDU会话释放请求消息发送到5G网络,并从5GSM PDU会话活动状态转换到5GSM PDU会话非活动挂起状态。UE执行从5GS到4G EPS的***间改变。UE将5GSM PDU会话非活动挂起状态映射到一个或多个映射的EPS承载上下文的ESM承载上下文活动状态,使得具有PSI的PDU会话转移至4G EPS中的PDN连接。
在下面的详细描述中描述了其他实施例和优点。该发明内容部分并非旨在定义本发明。本发明由权利要求书限定。
附图说明
附图中,相同的数字表示相同的组件,示出了本发明的实施例。
图1示出了根据一个新颖方面的具有支持***间改变和会话管理(sessionmanagement,SM)状态映射的5G NR网络和4G LTE网络两者的示例性无线移动通信***。
图2示出了根据本发明的实施例的UE和基站的简化框图。
图3示出了根据本发明的实施例的用于PDU会话的5GSM状态与用于EPS承载的ESM状态之间的***间改变和状态映射的实施例。
图4示出了从5GS到EPS的***间改变之后的SM状态映射的第一实施例的序列流。
图5示出了从5GS到EPS的***间改变之后的SM状态映射的第二实施例的序列流。
图6是根据一个新颖方面的支持从5GS到EPS的会话管理状态映射的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的一些实施例,其示例在附图中示出。
图1示出了根据一个新颖性方面的具有支持***间改变和SM状态映射的5G NR网络和4G LTE网络两者的示例性无线移动通信***100。移动通信***100包括核心网络(core network,CN)120,CN 120包括用于5GS的5G核心网络(5G core network,5GCN)和用于4G LTE EPS的4G演进分组核心(evolved packet core,EPC),它们通过接入网络110与包括UE 101的多个UE通信来提供各种服务。例如,应用服务器和分组数据网络网关(packetdata network gateway,PDN GW/P-GW)属于CN120的一部分。UE 101及其服务基站(BaseStation,BS)属于无线接入网(radio access network,RAN)110的一部分,该RAN 110通过无线接入技术(radio access technology,RAT)为UE 101提供无线接入。接入和移动性管理功能(Access and Mobility Management Function,AMF)与BS通信,服务于GW和PDN GW,以用于移动通信网络100中的无线接入设备的接入和移动性管理。会话管理功能(SessionManagement Function,SMF)主要负责与解耦的数据平面进行交互,创建、更新和删除PDU的会话,并与用户平面功能(User Plane Function,UPF)管理会话上下文。UE101可以经由不同的RAT/CN配备有射频(radio frequency,RF)收发器或用于不同的应用服务的多个RF收发器。UE 101可以是智能电话、可穿戴设备、物联网(Internet of Things,IOT)设备,以及平板电脑等。
在5G/NR,PDU会话定义了UE和提供PDU连接***的数据网络之间的关联。每个PDU会话由PSI标识,并且可以包括多个QoS流和QoS规则。5GSM过程为UE中的PDU会话处理维护了不同的5GSM子层状态(每个PDU会话)的状态机。PDU会话处理有五种不同的5GSM子层状态:PDU会话活动、PDU会话活动挂起、PDU会话非活动、PDU会话非活动挂起和PDU会话修改挂起。
5G PDU会话建立是4G/LTE过程的PDN连接(承载)的并行程序。每个PDN包括定义UE请求连接的PDN的APN网络标识符,并且还可以包括定义PDN网关位于哪个PLMN的APN运营商标识符。在4G/LTE中,ESM过程为UE中的PDN连接处理维护了用于不同ESM子层状态(每一EPS承载上下文)的状态机。EPS承载处理有两种不同的ESM子层状态:承载上下文活动和承载上下文非活动。
在从5GS到EPS的***间改变期间,如果PDU会话处于PDU会话非活动挂起的5GSM状态,则当前技术下该PDU会话将映射到承载上下文非活动ESM状态(150)。但是,如果未完成PDU会话释放过程,则PDU会话可能仍然有效。因此,将有效的PDU会话映射到非活动的EPS承载会产生问题。根据一个新颖的方面,对于处于PDU会话活动、PDU会话修改挂起或PDU会话非活动挂起的5GSM状态的每个PDU会话,UE应当将该PDU会话映射到处于承载上下文活动的4G ESM状态的PDN连接。对于处于PDU会话非活动或PDU会话活动挂起的5GSM状态下的任何其他PDU会话,UE均应将此类PDU会话映射到处于承载上下文非活动的4G ESM状态的PDN连接。
在图1的示例中,在UE 101在5GS中建立PDU会话130之后,取决于不同的操作,PDU会话可以处于不同的5GSM子层状态。稍后,UE打算释放PDU会话,并且PDU会话进入PDU会话非活动挂起的5GSM状态。但是,在触发从5GS到EPS的***间改变之前,PDU会话释放过程尚未完成。如果在***间改变时PDU会话保持在非活动挂起的5GSM状态,则UE 101将该PDU会话映射到具有承载上下文活动的4G ESM状态的PDN连接,如140所示。
图2示出了根据本发明的实施例的无线设备(例如,UE 201和网络实体211)的简化框图。网络实体211可以是与MME或AMF结合的基站。网络实体211具有发送和接收无线电信号的天线215。与天线耦接的RF收发器模块214从天线215接收RF信号,将其转换为基带信号,然后将基带信号发送到处理器213。RF收发器214还转换从处理器213接收的基带信号,将基带信号转换为RF信号,并向天线215发送。处理器213处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块以执行基站211中的功能。存储器212存储程序指令和数据220以控制基站211的操作。在图2的示例中,网络实体211还包括一组控制功能模块和电路290。PDU会话/PDN连接处理电路231处理PDU会话和PDN连接的建立和修改过程。会话管理电路232维护状态机,以用于PDU会话处理的不同的5GSM子层状态,以及用于EPS承载上下文处理的不同的4G ESM子层状态。配置和控制电路233提供不同的参数以配置和控制UE。
类似地,UE 201具有存储器202、处理器203和RF收发器模块204。RF收发器204与天线205耦接,从天线205接收RF信号,将其转换为基带信号,并且将基带信号发送至处理器203。RF收发器204还将从处理器203接收到的基带信号进行转换,将其转换成RF信号,并发送到天线205。处理器203处理接收到的基带信号,并调用不同的功能模块和电路来执行UE201中的功能。存储器202存储将由处理器执行以控制UE 201的操作的数据和程序指令210。合适的处理器例如包括专用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、多个微处理器、与DSP内核关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器,专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC),文件可编程门阵列(fileprogrammable gate array,FPGA)电路和其他类型的集成电路(integrated circuit,IC)和/或状态机。与软件相关联的处理器可以用于实现和配置UE 201的特征。
UE 201还包括一组功能模块和控制电路,以执行UE 201的功能任务。协议栈260包括用于与连接到核心网络的MME或AMF实体进行通信的NAS层、用于高层配置和控制的无线电资源控制(Radio Resource Control,RRC)层、分组数据融合协议/无线电链路控制(Packet Data Convergence Protocol/Radio Link Control,PDCP/RLC)层,媒体访问控制(Media Access Control,MAC)层和物理(Physical,PHY)层。***模块和电路270可以通过软件、固件,硬件和/或其组合来实现和配置。当由处理器通过存储器中包含的程序指令来执行功能模块和电路时,功能模块和电路彼此相互作用以允许UE 201执行网络中的实施例以及功能任务和特征。在一个示例中,***模块和电路270包括:执行与网络的PDU会话/PDN连接建立和修改过程的PDU会话处理电路221、执行***内和***间切换的切换电路222、维护用于PDU会话处理的不同5GSM子层状态和用于EPS承载上下文处理的不同4G ESM子层状态的状态机的会话管理电路223,以及处理来自网络的配置和控制参数的配置和控制电路224。
图3示出了根据本发明的实施例的用于PDU会话的5GSM状态与用于EPS承载的ESM状态之间的***间改变和状态映射的实施例。5GSM过程为UE中PDU会话处理的不同5GSM子层状态维护状态机。对于每个PDU会话,UE可以在PDU会话建立和修改过程的不同阶段处于多种不同的5GSM状态。如果UE接收到PDU会话释放命令(PDU SESSION RELEASE COMMAND)消息,则UE可以从PDU会话非活动挂起状态(301)进入PDU会话非活动状态(302),如果UE接收到PDU会话释放拒绝(PDU SESSION RELEASE REJECT)消息,则UE也可以从PDU会话非活动挂起状态(301)进入PDU会话活动状态(303)。当UE发送PDU会话建立请求(PDU SESSIONESTABLISHMENT REQUEST)消息时,UE可以从PDU会话非活动状态(302)进入PDU会话活动挂起状态(304),如果UE接收到PDU会话建立拒绝(PDU SESSION ESTABLISHMENT REJECT)消息,则UE可以从PDU会话活动挂起状态(304)进入PDU会话非活动状态,如果UE接收到PDU会话建立接受(PDU SESSION ESTABLISHMENT ACCEPT)消息,则UE也可以从PDU会话活动挂起状态(304)进入PDU会话活动状态(303)。从PDU会话活动状态(303),UE可以进入其他三个状态或保持活动状态。例如,当UE发出PDU会话修改请求(PDU SESSION MODIFICATIONREQUEST)消息时,UE可以进入PDU会话修改挂起状态(305)。如果UE接收到PDU会话修改拒绝(PDU SESSION MODIFICATION REJECT)消息,则UE可以从PDU会话修改挂起状态(305)进入PDU会话非活动状态(302),如果UE接收到PDU会话修改命令(PDU SESSION MODIFICATIONCOMMAND)消息或PDU会话修改拒绝(PDU SESSION MODIFICATION REJECT)消息,则UE可以进入PDU会话活动状态(303)。
注意,该状态机未示出PDU会话和过程的所有可能的UE状态以及相关的状态事务。但是,该状态机定义了UE处于某些状态并接收或发送某些5GSM消息时的某些UE行为。例如,当UE发送PDU会话释放请求(PDU SESSION RELEASE REQUEST)消息时,UE可以从PDU会话活动状态(303)进入PDU会话非活动挂起状态(301)。PDU会话释放过程仅在UE接收到PDU会话释放命令(PDU SESSION RELEASE COMMAND)消息并进入PDU会话非活动状态(302)之后才完成。当在PDU会话释放过程中发生从5GS到EPS的***间改变时,UE可能仍处于PDU会话的PDU会话非活动挂起状态,这在***间改变后应该仍然有效。
ESM过程为UE中的PDN连接和EPS承载处理维护用于不同ESM子层状态的状态机。对于每个PDN连接,UE可以在PDN连接建立和修改过程的不同阶段处于多种不同的ESM状态。在状态机中针对PDN连接和EPS承载处理有两种不同的ESM子层状态:承载上下文活动(状态311)和承载上下文非活动(状态312)。当UE从5GS切换到EPS时,每个具有5GSM状态的PDU会话都需要映射到具有相应ESM状态的PDN连接。在图3的示例中,对于处于PDU会话活动、PDU会话修改挂起、PDU会话非活动挂起的5GSM状态的每个PDU会话,UE应将该PDU会话映射到处于承载上下文活动的4G ESM状态的PDN连接。对于处于PDU会话非活动或PDU会话活动挂起的5GSM状态的任何其他PDU会话,UE均应将此种PDU会话映射到处于承载上下文非活动的4GESM状态的PDN连接。
图4示出了从5GS到EPS的***间改变之后的SM状态映射的第一实施例的序列流。在步骤411中,UE 401在5GS中被服务,并与5GCN 402建立PDU会话。PDU会话具有PSI=a的PDU会话标识符,并且PDU会话具有PDU会话活动的5GSM子层状态。在步骤412中,UE 402发送PDU会话释放请求消息以尝试释放PDU会话,并触发PDU会话释放过程。然后,如步骤413所示,在PDU会话释放过程完成之前,PDU会话变为PDU会话非活动挂起的5GSM子层状态。如果UE 402从网络接收到PDU会话释放命令消息,则PDU会话将变为PDU会话非活动状态。如果UE402从网络接收到PDU会话释放拒绝消息,则PDU会话将变为PDU会话活动状态。
在PDU会话释放过程中,可能发生许多不同的情况(步骤414):1)网络尚未从UE接收到PDU会话释放请求消息;2)网络可以通过发送UE未接收或者尚未发送PDU会话释放拒绝请求的PDU会话释放拒绝消息来拒绝PDU会话释放请求;3)网络接收到PDU会话释放请求消息,但尚未向UE发送PDU会话释放命令消息;4)网络已经发送了PDU会话释放命令消息,但是UE还没有从网络接收到该命令消息。在上述任何情况下,PDU会话释放过程均未完成,并且PDU会话仍处于PDU会话非活动挂起状态。
同时,在完成PDU会话释放过程之前,触发从5GS到EPS的***间改变(步骤421)。可以通过网络(例如,通过切换过程或重定向过程)或通过UE本身(例如,通过小区重选过程)来触发***间改变。UE可以检测到新的服务小区仅连接到另一核心网络(例如,从5G CN到EPC),从而相应地触发***间改变过程。UE还在N1模式(用于5GS的NAS协议)和S1模式(用于EPS的NAS协议)之间改变NAS版本。在图4的实施例中,PDU会话被映射到PDN连接的具有EPS承载上下文非活动状态的一个或多个EPS承载上下文。结果,UE 401不具有用于与EPC 403的PDN连接的任何活动的EPS承载上下文,并且在相应的EPS承载上下文上的任何下行链路数据因EPS承载上下文是非活动的而失败。
图5示出了从5GS到EPS的***间改变之后的SM状态映射的第二实施例的序列流。图5的步骤511-514类似于图4的步骤411-414。在图5的实施例中,在步骤521中,在PDU会话释放过程完成之前触发从5GS到EPS的***间改变时,PDU会话被映射到PDN连接的具有EPS承载状态活动状态的一个或多个对应的EPS承载上下文。结果,UE 501通过PDN连接的活动EPS承载上下文连接到EPC 503,该PDN连接对应于具有PSI=a的原始PDU会话。
图6是根据一个新颖方面的支持从5GS到EPS的会话管理状态映射的方法的流程图。在步骤601,UE在5G网络中建立PDU会话,其中该PDU会话具有PSI。在步骤602中,UE向5G网络发送PDU会话释放请求消息,并且从5GSM PDU会话活动状态转换到5GSM PDU会话非活动挂起状态。在步骤603,UE执行从5GS到4G EPS的***间改变。在步骤604中,UE将5GSM PDU会话非活动挂起状态映射到映射的EPS承载上下文的ESM承载上下文活动状态,使得具有该PSI的该PDU会话转移到4G EPS中的PDN连接。
尽管出于指导目的已经结合某些特定实施例描述了本发明,但是本发明不限于此。因此,在不脱离权利要求书所阐述的本发明的范围的情况下,可以对所描述的实施例的各种特征进行各种修改、改编和组合。
Claims (20)
1.一种方法,包括:
在5G网络中由用户设备建立协议数据单元会话,其中所述协议数据单元会话具有协议数据单元会话标识;
向所述5G网络发送协议数据单元会话释放请求消息,并从5G会话管理协议数据单元会话活动状态转换为5G会话管理协议数据单元会话非活动挂起状态;
执行从5G***到4G演进分组***的***间改变;以及
将所述5G会话管理协议数据单元会话非活动挂起状态映射到一个或多个映射的演进分组***承载上下文的演进分组***会话管理承载上下文活动状态,以便将具有所述协议数据单元会话标识的所述协议数据单元会话转移到所述4G演进分组***中的分组数据网络连接。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在从所述5G***到所述4G演进分组***的所述***间改变之前,未完成由所述协议数据单元会话释放请求消息触发的协议数据单元会话释放过程。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述***间改变之前,所述5G网络没有接收到所述协议数据单元会话释放请求消息。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述***间改变之前,所述5G网络拒绝所述协议数据单元会话释放请求消息。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述***间改变之前,所述用户设备没有从所述5G网络接收到协议数据单元会话释放命令消息或协议数据单元会话释放拒绝消息。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户设备维护用于5G会话管理子层状态的状态机,所述5G会话管理子层状态包括:协议数据单元会话活动、协议数据单元会话非活动、协议数据单元会话活动挂起、协议数据单元会话非活动挂起,以及协议数据单元会话修改挂起。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户设备维护用于4G演进分组***会话管理子层状态的状态机,所述4G演进分组***会话管理子层状态包括:承载上下文活动和承载上下非活动。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户设备将协议数据单元会话活动、协议数据单元会话修改挂起或协议数据单元会话非活动挂起的5G会话管理状态映射到演进分组***承载上下文活动的演进分组***会话管理状态。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户设备将协议数据单元会话非活动或协议数据单元会话活动挂起的5G会话管理状态映射到演进分组***承载上下文非活动的演进分组***会话管理状态。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户设备继续通过所述4G演进分组***中的所述分组数据网络连接来发送或接收数据。
11.一种用户设备,包括:
协议数据单元会话处理电路,用于在5G网络中建立协议数据单元会话,其中所述协议数据单元会话具有协议数据单元会话标识;
发射器,用于向5G网络发送协议数据单元会话释放请求消息,并从5G会话管理协议数据单元会话活动状态转换为5G会话管理协议数据单元会话非活动挂起状态;
***间切换电路,用于执行从5G***到4G演进分组***的***间切换;以及
会话管理电路,用于将所述5G会话管理协议数据单元会话非活动挂起状态映射到一个或多个映射的演进分组***承载上下文的演进分组***会话管理承载上下文活动状态,以便将具有所述协议数据单元会话标识的所述协议数据单元会话转移到所述4G演进分组***中的分组数据网络连接。
12.根据权利要求11所述的用户设备,其特征在于,在从所述5G***到所述4G演进分组***的所述***间改变之前,未完成由所述协议数据单元会话释放请求消息触发的协议数据单元会话释放过程。
13.根据权利要求12所述的用户设备,其特征在于,在所述***间改变之前,所述5G网络没有接收到所述协议数据单元会话释放请求消息。
14.根据权利要求12所述的用户设备,其特征在于,在所述***间改变之前,所述5G网络拒绝所述协议数据单元会话释放请求消息。
15.根据权利要求12所述的用户设备,其特征在于,在所述***间改变之前,所述用户设备没有从所述5G网络接收到协议数据单元会话释放命令消息或协议数据单元会话释放拒绝消息。
16.根据权利要求11所述的用户设备,其特征在于,所述用户设备维护用于5G会话管理子层状态的状态机,所述5G会话管理子层状态包括:协议数据单元会话活动、协议数据单元会话非活动、协议数据单元会话活动挂起、协议数据单元会话非活动挂起,以及协议数据单元会话修改挂起。
17.根据权利要求11所述的用户设备,其特征在于,所述用户设备维护用于4G演进分组***会话管理子层状态的状态机,所述4G演进分组***会话管理子层状态包括:承载上下文活动和承载上下非活动。
18.根据权利要求11所述的用户设备,其特征在于,所述用户设备将协议数据单元会话活动、协议数据单元会话修改挂起或协议数据单元会话非活动挂起的5G会话管理状态映射到演进分组***承载上下文活动的演进分组***会话管理状态。
19.根据权利要求11所述的用户设备,其特征在于,所述用户设备将协议数据单元会话非活动或协议数据单元会话活动挂起的5G会话管理状态映射到演进分组***承载上下文非活动的演进分组***会话管理状态。
20.根据权利要求11所述的用户设备,其特征在于,所述用户设备继续通过所述4G演进分组***中的所述分组数据网络连接来发送或接收数据。
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