CN1282371C - 一种在gsm复杂网络中小区评估的方法 - Google Patents

Abstract

一种在GSM复杂网络中小区评估的方法，其主要步骤包括a)基站与移动终端共同完成测量报告，并按一定规律周期性的上报给基站控制器；b)基站控制器对该测量报告进行处理，包括储存和平均；c)所述基站控制器对服务小区及其邻近小区的吸引程度参数值进行计算和存储；d)所述基站控制器比较各邻近小区和服务小区的吸引程度参数值；e)所述基站控制器在执行切换程序时根据各邻近小区的吸引程度参数值进行优选排序，找出最优切换目标小区；f)所述基站控制器控制所述移动终端执行切换程序，如切换成功则在新的信道上重新开始本方法，否则继续在原有信道上执行上述过程。本发明方法切换参数合理，从而提高了GSM网络的运行质量。

Description

一种在GSM复杂网络中小区评估的方法

技术领域

本发明涉及一种GSM网络中信道切换时小区评估的方法，尤其是，涉及在GSM的复杂网络中对服务小区及其邻近小区评估优先等级的方法。

背景技术

目前在GSM通讯网络中基站控制器BSC在选择切换目标小区的时候，邻近小区的功率预算参数PBGT是主要的排序依据，也就是说邻近小区的PBGT参数越高，优先级越大。这种方法在单频单层的网络中还是比较合理的，但是随着GSM网络容量的逐渐增加，网络结构也日趋复杂，多层网，双频网等各种复杂的网络形式开始出现，这使得原来的依据PBGT来评估切换目标小区的方法不再适用，理由如下：

功率预算PBGT是通过以下方式得到：

PBGT(n)＝min(MS_TXPWR_MAX，P)-Av_Rxlev_DL_S-PWR_C_D-(Min(MS_TXPWR_MAX(n)，P(n))-Av_Rxlev_DL(n))    (I)

其中的参数含义如下：

MS_TXPWR_MAX：MS在服务小区中允许的最大功率

MS_TXPWR_MAX(n)：MS在邻近小区n中允许的最大功率

Av_Rxlev_DL S：服务小区下行场强平均值

Av_Rxlev_DL(n)：邻近小区n下行场强平均值

PWR_C_D：动态功率控制值

P：MS在服务小区的功率能力

P(n)：MS在相邻小区n的功率能力

当移动终端MS在单频单层网络中移动的时候，因为移动终端MS的最大功率能力相同(为了简化问题，假设MS_TXPWR_MAX＜＝P，就是说上行最大功率依据移动终端MS的功率能力来定)，而且基站的发射功率相同，也就是说：

BS_TXPWR_MAX＝BS_TXPWR_MAX(n)

MS_TXPWR_MAX＝MS_TXPWR_MAX(n)

P＝P(n)

所以上述功率预算式(I)就成了：

PBGT(n)＝Av_Rxlev_DL(n)-(Av_Rxlev_DL_S+PWR_C_D)    (II)

可见PBGT值实际上是邻近小区的下行功率和本服务小区下行功率(经过动态功率补偿以后)之间的差值。一个邻近小区下行功率越大，PBGT也越大。在单频单层网络中，为了追求最大的覆盖效果，基站和移动终端的发射功率一般相等，所以对于一个移动终端来说，一个小区的下行场强高，也就意味着该小区到该移动终端的路径损失少，因为移动终端的最大发射功率也相等，上行的功率预算自然也会比较高，所以优选PBGT大的小区是合理的。

但是在复杂网络中，基站和终端的最大发射功率并不相等，存在着各种不同的基站来组成各种蜂窝***，例如宏蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝等等，这些基站的发射功率有很大的差别，宏蜂窝的基站发射功率可以达到40W，而微微蜂窝的发生功率可能只有0.5W，相差19db。而在一个由不同频段基站组成的双频甚至多频网络中，移动终端MS处在不同频段的时候，发射功率有很大的区别。比如，MS工作在900M频段一般的发射功率有2W，而在1800M频段却只有1W，相差3db。在这种情况下，下行场强高的小区，并不意味着到该小区的路径损失小；即使路径损失相同，因为终端的最大发射功率不同，上行场强也可能会不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GSM复杂网络中小区评估的方法，针对日益复杂的GSM网络，本发明提出的评估小区的方法同时考虑了终端和基站的发射功率对于上行链路和下行链路的影响，通过基站控制器对基站和移动终端提供的测量报告中计算出的服务小区及其邻近小区的吸引程度参数CHARM值，对各小区的优先等级进行判断，从而提高了切换时候目标小区选择的合理性。

本发明的技术方案如下：

一种在GSM复杂网络中小区评估的方法，所述GSM网络包括移动交换机，基站控制器，基站以及移动终端，所述基站控制器管理无线信道资源的分配，实现正在通讯的移动终端在两个小区之间的信道切换，所述方法包括以下步骤：

a)所述基站与所述移动终端共同完成测量报告，并按一定规律周期性的上报给所述基站控制器；

b)所述基站控制器对所述测量报告进行处理，包括储存和平均；

c)所述基站控制器对服务小区及其邻近小区的吸引程度参数值进行计算和存储；

d)所述基站控制器比较各邻近小区和服务小区的吸引程度参数值，如有邻近小区的吸引程度参数值高于本服务小区，则触发切换程序切换到该邻近小区；否则判断是否有其他切换原因，如没有则等待新的测量报告，自步骤b)重新开始；

e)所述基站控制器在执行切换程序时根据各邻近小区的吸引程度参数值进行优选排序，找出最优切换目标小区；

f)所述基站控制器控制所述移动终端执行切换程序，如切换成功则在新的信道上重新开始本方法，否则继续在原有信道上执行上述过程。

所述的方法，其中，所述基站控制器对所述吸引程度参数值CHARM定义为：

    CHARM(k)＝0.5*min(MS_TXPWR_MAX(k)，P(k))

       -(0.5*BS_TXPWR_MAX(k)-Av_Rxlev_DL(k))

MS_TXPWR_MAX(k)表示终端在小区k专用信道上允许的最大发射功率；

P(k)表示终端在小区k的频段下最大发射功率能力；

BS_TXPWR_MAX(k)表示小区k的最大发射功率；

Av_Rxlev_DL(k)表示终端测量得到的小区k的下行场强的平均值；

所述服务小区的Av_Rxlev_DL(0)＝Av_Rxlev_DL_S+PWR_C_D，即，

所述服务小区的下行场强需要考虑动态功率控制的补偿；

PWR_C_D表示服务小区动态功率控制值。

所述的方法，其中，所述小区k的k值范围为0＝＜k＜＝64，即，最多允许有64个邻近小区。

所述的方法，其中，所述基站控制器在计算所述CHARM值前，先从所述测量报告的数据区中取最新的下行场强的平均值。

所述的方法，其中，所述服务小区与所述邻近小区的比较步骤如下：

该邻近小区在最近的N个CHARM值中，如果有P个值比服务小区的相应CHARM值高预定的db值，则该邻近小区为更好小区。

所述的方法，其中，所述各邻近小区之间的比较步骤如下：

如果第一邻近小区的最新CHARM值大于第二邻近小区的CHARM值，则所述第一邻近小区优于所述第二邻近小区。

所述的方法，其中，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的下行场强较所述第二邻近小区高而上行场强较所述第二邻近小区低时，比较下行所高出的场强与上行所低出的场强，前者高时，所述第一邻近小区优先程度高；相反，所述第一邻近小区的优先程度低；相等时，所述第一、第二邻近小区优先程度相等。

所述的方法，其中，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的上、下行场强都较所述第二邻近小区高时，所述第一邻近小区优先程度高。

所述的方法，其中，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的上/下行场强较所述第二邻近小区高时，而其下/上行场强与所述第二邻近小区相等时，所述第一邻近小区优先程度高。

所述的方法，其中，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的上、下行场强都与所述第二邻近小区相等时，该第一、第二邻近小区优先程度相同。

本发明提供的一种GSM复杂网络中小区评估的方法，针对GSM网络中用户的逐渐增加情况下，由于在原有的单频单层的网络逐渐向多层多频等复杂网络过渡以扩大网络的容量时，移动终端在不同小区之间的切换次数将大大增加，本发明提出的方法使得基站控制器BSC能够在众多切换目标小区中优选出切换的最优目标小区，提高了切换的合理性，从而提高了GSM网络的运行质量。

附图说明

图1为本发明的GSM复杂网络中小区评估的方法中的CHARM值在切换中的应用步骤流程图；

图2为本发明方法中单频双层网络中两个不同层次小区的重叠覆盖示意图；

图3为本发明方法中双频单层网络中两个不同频段的小区重叠覆盖示意图；

图4示出本发明方法中双频双层网络中的两个不同频段和层次小区重叠覆盖示意图。

具体实施方式

以下将对本发明方法具体实施例进行详细描述。

GSM网络，主要包括移动交换机MSC，基站控制器BSC，基站BTS和移动终端MS，其中基站控制器BSC的主要任务是对无线信道资源的分配进行管理，其中一项很重要的内容是完成对正在通讯的移动终端MS在两个小区之间进行信道的切换，该切换依靠由基站BTS和移动终端MS共同完成的测量报告来完成，对所述测量报告的处理和切换判决都是在所述基站控制器BSC内完成的。所述基站BTS和所述移动终端MS都按照一定的规律周期性地上报所述测量报告，该测量报告中包括服务小区上、下行的场强和误码率以及邻近小区的下行场强。其在切换中的应用步骤，如图1所示的，具体描述如下：

1，所述基站控制器BSC在每次测量报告上报过来的时候，首先对该测量报告进行处理，包括存储和平均，其中测量报告至少包括所述服务小区的测量报告以及邻近小区的下行场强的数据。

2，所述基站控制器对每个小区，包括服务小区和邻近小区，对其吸引程度参数CHARM值进行计算和存储，该吸引程度参CHARM值(以下简称CHARM值)的定义如后说明；计算CHARM值的前提是各个小区的下行场强的平均值已经存在。

3，所述基站控制器将各个邻近小区的CHARM值分别和服务小区的进行比较，如果有邻近小区的CHARM值高于服务小区的，则表明有更好的小区存在，该基站控制器触发切换程序，转到第5步操作。

4，否则即判断是否存在其他的切换原因，例如可能是服务小区本身的上下行链路不再满足通讯要求，如果不存在任何其他切换原因，则等待新的测量报告，然后从重新开始对测量报告进行处理。

5，所述基站控制器根据各个更好的邻近小区的CHRAM值进行优选排序，找出做为最优切换目标的邻近小区。

6，所述基站控制器控制所述移动终端执行切换程序，如果切换成功，则在新的信道上重新开始本发明过程，否则，在原有信道上继续本发明过程。

上述本发明方法的切换程序第三步的主要内容是比较邻近小区和服务小区优劣，以找到比本服务小区更好而第五步是比较各个已经上报的邻近小区之间的优先程度。而比较的过程都是基于第二步中计算得到的参数CHARM值，显然，切换程序的合理性取决于CHARM值的合理性。

本发明方法中的吸引程度参数CHARM值表示在一次通讯过程中，包括服务小区和邻近小区在内的各个小区对于终端的吸引程度，这个参数的定义如下：

CHARM(k)＝0.5*min(MS_TXPWR_MAX(k)，P(k))

       -(0.5*BS_TXPWR_MAX(k)-Av_Rxlev_DL(k))

而且有：

1，0＝＜k＜＝64，即，最多允许有64个邻近小区；

2，服务小区的Av_Rxlev_DL(0)＝Av_ Rxlev_DL_S+PWR_C_D，即，服务小区的下行场强需要考虑动态功率控制的补偿；

并且其中参数定义如下：

√MS_TXPWR_MAX(k)表示终端在小区k专用信道上允许的最大发射功率；

√P(k)表示终端在小区k的频段下最大发射功率能力；

√BS_TXPWR_MAX(k)表示小区k的最大发射功率；

√Av_Rxlev_DL(k)表示终端测量得到的小区k的下行场强的平均值，对于服务小区，需要根据动态功率控制进行补偿，因为其他邻近小区测量的都是广播控制信道BCCH的发射功率；

√PWR_C_D表示服务小区动态功率控制值；

该CHARM值有以下三个特征：

1，移动终端MS认为两个小区优先程度相同的地方，他们的CHARM值相等；

2，对于具体某个小区来说，不论是服务小区还是邻近小区，其CHARM值随下行场强的变化而发生相同的变化；

3，服务小区和邻近小区以及邻近小区之间存在可比性。

需要说明的是：当一个移动终端在通讯的时候，其中的测量到的小区，比如小区A，即第一邻近小区，和另外一个小区B即第二邻近小区相比，上下行场强之间的关系决定了该小区对移动终端来说的优先程度：

	上行高	上行低	上行相等
				下行高	高	1	高
下行低	2	低	低
				下行相等	高	低	相同

上述表格中除情况1和2无法直接判断外，都可以直接清楚的判断两个小区之间优先等级。

当所述小区A的上、下行场强都较所述小区B高时，所述小区A优先程度高。

当所述小区A的上/下行场强较所述小区B高时，而其下/上行场强与所述第二邻近小区相等时，所述小区A优先程度高。

当所述小区A的上、下行场强都与所述小区B相等时，该小区A和小区B优先程度相同。

所述小区A和小区B的比较可以对换，其结果如上所述，不再赘述。

以下加以说明情况1和情况2时的优先等级判断：

情况1：设小区A下行所高出的场强为U(db)，下行所低的场强D为(db)，那么当U大于D的时候，小区A的优先程度高；如果U小于D那么小区A优先程度低；如果相等，那么优先程度相同。

情况2：设小区A上行所高出的场强为U(db)，下行所低的场强为D(db)，那么当U大于D的时候，小区A的优先程度高；如果U小于D那么小区A优先程度低；如果相等，那么优先程度相同。

所述CHARM值提供了在某次通讯过程中，移动终端对服务小区和邻近小区优先程度的评估，如果把每个邻近小区减去服务小区的CHARM值，那么就得到一个类似PBGT的结果，表示邻近小区比服务小区在上下行链路上功率预算高或者低的程度。显然，CHARM值的这种表示方法并不影响邻近小区和服务小区以及邻近小区之间优先程度的比较，而是形式更加简洁。

当邻近小区和服务小区之间进行比较时采用以下形式：

√某个邻近小区在最近的N个CHARM值中，如果有P个值比服务小区相应的CHARM值高CHARM_THRESHOLD个db，那么该邻近小区为更好小区。

说明：其中N＞＝P＞＝1。CHARM_THRESHOLD是在数据库中事先规定的阈值，其范围规定在(-30，30)db，取值一般大于0。如果允许取负值，表明允许终端从一个较好的服务小区切换到一个相对较差的邻近小区中。

当邻近小区相互之间进行比较时采用以下形式：

√如果邻近小区A最新的CHARM值大于邻近小区B最新的CHARM值，那么A优于B。

说明：按照这种规则，就很容易通过通用的比较算法得到几个邻近小区中最优的邻近小区。

所述CHARM值利用各个小区的下行场强，并且考虑了移动终端和基站的最大发射功率，使得上述的小区优先程度得到量化的表示，而且某个小区的CHARM值的变化规律和该小区的下行场强的变化规律一致，所以表示直观。

所述CHARM值的评估方法由所述基站控制器BSC内的应用进程完成，由于每个基站的发射功率是事先已知的，而移动终端在各个频段的最大发射功率能力(来自移动终端上报的CLASSMARK2/3)以及各个小区在业务信道上最大发射功率也是已知的，所以每个小区的CHARM值只要在该小区的下行场强的平均值存在的前提下就可以计算。

某个小区的CHARM值的计算过程如下：

1，从数据区中取最新的下行场强的平均值；

2，按照上述CHARM值的定义计算最新的值。

所述服务小区和邻近小区以及邻近小区之间优先程度的比较只有在各自CHARM值存在前提下才可以进行。

本发明方法的一较佳实施例中，如图2所示的，为在单频双层网络中两个不同层次小区的重叠覆盖示意图，图中小区1和小区2的频段相同，所以移动终端在两个小区的最大发射功率MS_TXPWR_MAX相同；而小区1所在基站的发射功率比小区2所在的基站功率小DP(db)；这样根据CHARM值的定义，平衡点B在A点和C点中间。

本发明方法的另一较佳实施例中，如图3所示的，为在双频单层网络中两个不同频段的小区重叠覆盖示意图，图中小区1属于900M，小区2属于1800M，移动终端在小区1的最大发射功率MS_TXPWR_MAX大出DM(db)；而小区1所在基站的发射功率和小区2所在的基站功率相等；这样根据CHARM值的定义，平衡点B在A点和C点中间。

在本发明方法的再一较佳实施例中，如图4所示的，是在双频双层网络中，双频双层网络是目前工程中使用的复杂网络，其中小区1是1800M频段，小区2是900M频段。所述移动终端在小区2中的最大发射功率高出DM(db)，而小区2所在基站的最大发射功率比小区1所在基站的最大发射功率高DP(db)。

在所述移动终端的一次通话过程开始的时候，所述基站控制器BSC的应用进程为本次通讯建立一个通讯上下文，其中包括服务小区和邻近小区的测量报告数据，包括：

√所述移动终端在该小区所在频段专用信道上的最大发射功率(单位dbm)，指终端在该频段功率能力P和小区允许的最大功率MS_TXPWR_MAX之间的最小值。

√该小区的广播信道(BCCH)的最大发射功率(单位dbm)。

√最新下行场强数据(单位dbm)。

√最新计算得到的下行场强的平均值(单位dbm)。

√最新计算得到的CHARM值(单位dbm)。

其中基站的最大功率事先是已知的；各个小区在专用信道上的允许的最大发射功率也是已知的；而移动终端在各个频段的功率能力可以从该移动终端提供的CLASSMARK2/3消息中得到。所以静态的参数总是可以得到，只要一次写入就可以了，其他的参数则需要根据周期性上报的测量报告中的数据来更新。

按照本发明方法中提出的切换程序的方法，在所述移动终端通讯开始以后，所述基站控制器存储和计算各个小区下行场强的平均值，然后根据下行场强平均值，计算出各个小区的CHARM值；对各个邻近小区和本服务小区的CHARM值进行比较可以得出本次测量报告周期中是否有更好小区存在。如果有更好小区或者没有更好小区但是由于其他原因触发了切换，那么再根据各个邻近小区的CHARM值进行比较和排序，就得到最优的切换目标小区。

在两个CHARM值比较的时候，首先要计算差值，然后根据差值的大小来确定比较的结果。

从CHARM值的定义出发，可以很容易得到图4中小区1和小区2在某点的CHARM值以及两者的差值：

CHARM(1)＝0.5*min(MS_TXPWR_MAX(1)，P(1))

          -(0.5*BS_TXPWR_MAX(1)-Av_Rxlev_DL(1))

CHARM(2)＝0.5*min(MS_TXPWR_MAX(2)，P(2))

          -(0.5*BS_TXPWR_MAX(2)-Av_Rxlev_DL(2))

CHARM(1)-CHARM(2)＝0.5*(DP-DM)+Av_Rxlev_DL(1)-Av_Rxlev_DL(2)

则如图4中所示的本发明方法中的CHARM值平衡点，也就是CHARM(1)＝CHARM(2)的地方取决于基站的功率差别和手机的功率差别。如果DP＝DM，A点就是平衡点；如果DP＞DM，那么两个小区CHARM值相等的地方肯定在靠近小区2的地方，例如如图4中所示的B2点，这是因为小区2的基站功率比较大，所以覆盖范围就会比较大。相同场强的地方距离变大，路损增大，使得所述移动终端在GSM900频段的功率优势不足于补偿路损的增加，所以平衡点反而向小区2靠近；相反，如果DP＜DM，那么平衡点应该在靠近小区1的一个地方，比如在如图4中B1点。

在非平衡点的地方，如在小区1和平衡点之间，小区1的CHARM值大，小区1的优先程度高，而在小区2和平衡点之间，小区2的CHARM值大，小区2的优先程度高。

如果其中一个小区，比如小区1，是服务小区，那么在各个邻近小区和服务小区比较以后，可以得到是否存在更好小区的结论；如果两个都是邻近小区，那么在进行两两比较以后可以得到最优的邻近小区，在得到最优的邻近小区后即可执行本发明方法的切换程序，完成向最优的邻近小区的切换，切换参数简洁而且合理。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述本发明的具体实施例的描述进行等同的改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1、一种在GSM复杂网络中小区评估的方法，所述GSM网络包括移动交换中心，基站控制器，基站以及移动终端，所述基站控制器管理无线信道资源的分配，实现正在通讯的移动终端在两个小区之间的信道切换，所述复杂网络是多层网络或双频网络，所述方法包括以下步骤：

a)所述基站与所述移动终端共同完成测量报告，并按一定规律周期性的上报给所述基站控制器；

b)所述基站控制器对所述测量报告进行处理，包括储存和平均；

c)所述基站控制器对服务小区及其邻近小区的吸引程度参数值进行计算和存储；所述基站控制器对所述吸引程度参数值CHARM定义为：

CHARM(k)＝0.5*min(MS_TXPWR_MAX(k)，P(k))

  -(0.5*BS_TXPWR_MAX(k)-Av_Rxlev_DL(k))

MS_TXPWR_MAX(k)表示终端在邻近或服务小区k专用信道上允许的最大发射功率；

P(k)表示终端在邻近或服务小区k的频段下最大发射功率能力；

BS_TXPWR_MAX(k)表示邻近或服务小区k的最大发射功率；

Av_Rxlev_DL(k)表示终端测量得到的邻近或服务小区k的下行场强的平均值；

所述服务小区的Av_Rxlev_DL(0)＝Av_Rxlev_DL_S+PWR_C_D，即，所述服务小区的下行场强需要考虑动态功率控制的补偿；

PWR_C_D表示服务小区动态功率控制值；

d)所述基站控制器比较各邻近小区和服务小区的吸引程度参数值，当有邻近小区的吸引程度参数值高于本服务小区时，则触发切换程序切换到该邻近小区；否则判断是否有其他切换原因，如没有则等待新的测量报告，自步骤b)重新开始；

e)所述基站控制器在执行切换程序时根据各邻近小区的吸引程度参数值对各邻近小区进行比较，进行优选排序，找出最优切换目标小区；

f)所述基站控制器控制所述移动终端执行切换程序，如切换成功则在新的信道上重新开始本方法，否则继续在原有信道上执行上述过程。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述邻近小区k的k值范围为0＝＜k＜＝64，即，最多允许有64个邻近小区。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站控制器在计算所述吸引程度参数CHARM值前，先从所述测量报告的数据区中取最新的下行场强的平均值。

4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务小区与所述邻近小区的比较步骤如下：

该邻近小区在最近的N个CHARM值中，当有P个值比服务小区的相应吸引程度参数CHARM值高预定的db值时，则该邻近小区为更好小区。

5、根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述各邻近小区之间的比较步骤如下：

如果第一邻近小区的最新吸引程度参数CHARM值大于第二邻近小区的吸引程度参数CHARM值，则所述第一邻近小区优于所述第二邻近小区。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的下行场强较所述第二邻近小区高而上行场强较所述第二邻近小区低时，比较下行所高出的场强与上行所低出的场强，前者高时，所述第一邻近小区优先程度高；相反，所述第一邻近小区的优先程度低；相等时，所述第一、第二邻近小区优先程度相等。

7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的上、下行场强都较所述第二邻近小区高时，所述第一邻近小区优先程度高。

8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的上/下行场强较所述第二邻近小区高时，而其下/上行场强与所述第二邻近小区相等时，所述第一邻近小区优先程度高。

9、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述各邻近小区之间的比较步骤还包括：

当所述第一邻近小区的上、下行场强都与所述第二邻近小区相等时，该第一、第二邻近小区优先程度相同。

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