CN1965516A - 多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多载波发送装置,不管所使用的带通滤波器的衰减特性如何,都能够提高信息的传输效率。该装置中,BPF(124、126)限制发送数据的频带。填充位置计算单元(102)根据BPF(124、126)的衰减特性,决定***到发送数据中的填充比特的***位置。填充单元(103)将填充比特***到通过填充位置计算单元(102)决定出的***位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法,用于适用MC-CDMA(Multi Carrier-Code DivisionMultiple Access)方式的无线通信***中。
背景技术
对于能实现和有线通信同等的传输速率(例如,100Mbps)的无线通信方式,以往就被广泛研究。特别是,为了适应例如用于便携式电话的无线通信***的蜂窝***以及如无线LAN(Local Area Network)的热点(孤立小区)等,MC-CDMA方式受到关注,该MC-CDMA方式是组合了OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplex)方式和CDMA(Code Division Multiple Access)方式的通信方式。
下面,对基于MC-CDMA方式的以往多载波发送装置的概要加以说明。
图1A是表示以往的多载波发送装置的结构例的方框图,而图1B是表示与该多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置的结构例的方框图。该多载波发送装置10中,基于来自副载波分配控制装置11的控制信息,在多个(例如,A个)副载波中使用满足所需信道质量的B个(B为1以上且A以下的整数)的副载波(例如,参见专利文献1)。副载波分配控制装置11基于反馈信息生成有关副载波分配的控制信息,该反馈信息是有关通过多载波接收装置20的副载波配置决定装置28,作为信道质量测定的结果选择出的副载波的信息。
对于多载波发送装置10的发送功率,将相当于不被使用的副载波的发送功率分配给被使用的副载波。然后,通过傅立叶逆变换装置16对发送数据进行OFDM调制,通过保护间隔(GI)附加装置17对OFDM调制信号***GI,接着,通过复用装置18将控制信息复用于OFDM调制信号,复用后的信号被发送到多载波接收装置20。
相对于此,多载波接收装置20中,通过分离装置21分离控制信息和OFDM调制信号。然后,通过保护间隔除去装置23从OFDM调制信号除去GI,通过傅立叶变换装置24进行OFDM解调。接着,通过副载波解映射装置25基于来自副载波配置信号再现装置22的信息判定有效副载波,由此得到接收信号。这样,仅使用满足所需信道质量的副载波而进行无线通信,由此提高信息的传输效率。
另外,例如在专利文献2中公开了一种多载波发送装置,该装置使用扩频率C在频域扩频发送数据,由此将各个码元分配到C个副载波。该多载波发送装置中,将分配了一个码元的C个副载波中D个副载波的发送功率分配给剩余的(C-D)个副载波,该D个副载波是接收质量差的副载波。这样,避免相当于一个码元的所有副载波的发送全都被停止,由此保持发送比特数并高效地进行信息的传输。
【专利文献1】日本专利特开2003-158500号公报
【专利文献2】日本专利特开2003-32218号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,上述以往的多载波发送装置通常需要进行无线发送处理时用于控制泄漏到邻接信道的功率的带通滤波器,但是却没有考虑带通滤波器(BPF)的滤波特性,尤其是衰减特性带通滤波器。尽管为了实现信息的高效传输,对滤波特性加以考虑是很重要的,但是对于考虑了滤波特性的多载波发送,却没有进行充分的研究。
在此说明副载波配置和滤波特性之间的关系。图2是表示理想的副载波配置和滤波特性的图。将副载波配置到与邻接小区的界限,并使用具有理想衰减特性的滤波特性的BPF进行带限,就能将频率使用效率提高到最大限度且将传输效率提高到最大限度。然而,实现具有图2所示的滤波特性的BPF是不可能的,因此,需要考虑现实的滤波特性。例如有如图3所示的频率的使用方法,也就是,减少副载波数并在信道界限部分配置保护频带,且在保护频带内通过BPF进行带限,以控制对邻接小区的干扰。然而,根据上述方法,由于频率的使用效率受限,所以在信息传输的效率上存在一定的局限。
此外,在不能得到如图3所示的比较锐利的衰减特性的滤波特性时,为了避免泄漏到邻接信道的功率的增大,就需要如图4所示缩短高频端的截止频率和低频端的截止频率之间的间隔。此时,使用频带两端部分的副载波的CNR(Carrier to Noise Ratio)会降低,结果,有可能导致接收差错率的上升。因此,此时也并没有实现信息的高效传输。
本发明旨在提供一种多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法,不管所使用的带通滤波器的衰减特性如何,都能够提高信息的传输效率。
解决课题的方案
本发明的多载波发送装置是一种使用多个副载波将发送数据发送的多载波发送装置,该多载波发送装置的结构包括:限制单元,对发送数据的频带进行限制;决定单元,基于所述限制单元的衰减特性,决定***到发送数据中的填充比特的***位置;以及***单元,将填充比特***到决定出的***位置。
本发明的多载波接收装置的结构包括:接收单元,接收数据,该数据是从具有对发送数据的频带进行限制的限制单元的多载波发送装置使用多个副载波发送来的、在基于所述限制单元的衰减特性决定出的***位置***了填充比特的数据;特定单元,确定所述***位置;以及解填充单元,从接收到的数据中除去***在确定的***位置的填充比特。
本发明的多载波发送方法是一种在具有对发送数据的频带进行限制的限制单元的多载波发送装置中使用多个副载波将发送数据发送的多载波发送方法,该多载波发送方法包括:决定步骤,基于所述限制单元的衰减特性,决定***到发送数据中的填充比特的***位置;以及***步骤,将填充比特***到决定出的***位置。
本发明的多载波接收方法包括:接收步骤,接收数据,该数据是从具有对发送数据的频带进行限制的限制单元的多载波发送装置使用多个副载波发送来的、在基于所述限制单元的衰减特性决定出的***位置***了填充比特的数据;特定步骤,确定所述***位置;以及解填充步骤,从接收到的数据中除去***在确定的***位置的填充比特。
发明效果
根据本发明,不管所使用的带通滤波器的衰减特性如何,都能够提高信息的传输效率。
附图说明
图1A是表示以往的多载波发送装置的结构例的方框图;
图1B是表示以往的多载波接收装置的结构例的方框图;
图2是用来说明理想的副载波配置和滤波特性的图;
图3是用来说明以往的副载波配置和滤波特性的例子的图;
图4是用来说明以往的副载波配置和滤波特性的另一例子的图;
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的多载波发送装置的结构的方框图;
图6是表示本实施方式的多载波发送装置的无线发送单元的结构的方框图;
图7是表示本实施方式的多载波发送装置的发送控制单元的结构的方框图;
图8是表示通过本实施方式的多载波发送装置处理的数据的格式的图;
图9是表示本实施方式所涉及的多载波接收装置的结构的方框图;
图10是表示本实施方式的多载波接收装置的无线接收单元的结构的方框图;
图11是用来说明本实施方式的多载波发送装置的动作例的图;
图12是表示通过本实施方式的多载波发送装置的比特数计算单元计算出的填充比特数的一览表;以及
图13是用来说明本实施方式的多载波发送装置的另一动作例的图。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的MC-CDMA方式多载波发送装置的结构的方框图。图5的多载波发送装置100包括:纠错编码单元101、填充位置计算单元102、填充单元103、数字调制单元104、串并(S/P)变换单元105、复制单元106-1、...、106-NCOP、扩频单元107-1、...、107-NSPR(NSPR=NCOP)、发送控制单元108、控制信息复用单元109、IFFT(Inverse FastFourier Transform)单元110、GI***单元111、无线发送单元112、天线113以及比特数计算单元114。此外,如图6所示,无线发送单元112包括:D/A(数字模拟变换)单元121、低通滤波器(LPF)122、正交调制单元123、BPF 124、MIX单元125、BPF 126以及TxAmp单元127。此外,如图7所示,发送控制单元108包括:ON/OFF单元131以及重新配置单元132。另外,以下说明中,叙述复制单元106-1至106-NCOP时仅称为“复制单元106”,而叙述扩频单元107-1至107-NSPR时仅称为“扩频单元107”。
纠错编码单元101根据包含于控制信息中的编码率信息,对发送数据进行例如Turbo编码等纠错编码处理。在此,控制信息包括对数据进行各个处理时所需的信息,例如,表示对数据自适应地设定的编码率、扩频率和调制方式的信息,以及导频信号等。此外,输入到纠错编码单元101的数据例如具有图8所示那样的格式。图8所示的格式中,包含于一个代码中的turbo块数为NBLK,而包含于一个turbo块中的PDU(Protocol Data Unit)为NPDU。此外,一个PDU包括141个八位字节(octet)的信息,附加到每个PDU的CRC(Cyclic Redundancy Check)包括2个八位字节的信息。
比特数计算单元114根据包含于控制信息中的编码率信息、扩频率信息以及调制方式信息,计算要***到每个分组的数据中的填充比特数。在此所谓的填充比特是指在当数据量不到多载波发送装置100的使用频带时的用于补充该不足的信息。
作为决定单元的填充位置计算单元102,预先获得有关BPF 124、126的滤波特性的信息,该BPF 124、126作为限制单元用于多载波发送装置100的无线发送单元112中的无线发送处理。此外,考虑该滤波特性,计算填充比特的***位置,也就是将由比特数计算单元114计算出比特数的填充比特***到数据内的什么位置。优选的是,***位置被计算为将填充比特配置在使用频带内的多个副载波的开端或末端的至少一个端部的副载波。填充位置计算单元102将填充比特***于计算出的***位置的命令输出给填充单元103。此外,优选的是,有关根据填充比特数而唯一决定的***位置的信息,共有于填充位置计算单元102和通信对象之间。此外,优选的是,有关计算出的***位置的信息被通知给发送控制单元108。
作为***单元的填充单元103根据填充位置计算单元102的命令,将填充比特***到来自纠错编码单元101的数据。数字调制单元104根据包含于控制信息中的调制方式信息,对来自填充单元103的数据进行调制。
S/P变换单元105、复制单元106、扩频单元107的组合构成分配单元,该分配单元将经数字调制的数据分配到多载波发送装置100的使用频带内的多个副载波上。分配单元中,S/P变换单元105根据包含于控制信息中的扩频率信息,对从数字调制单元104得到的数据进行串并变换。复制单元106根据包含于控制信息中的扩频率信息,复制从S/P变换单元105得到的数据以进行数据的分配。扩频单元107根据包含于控制信息中的扩频率信息,将来自复制单元106的数据在频域扩频。此外,分配单元也可以进一步包括发送控制单元108。
发送控制单元108对从扩频单元107得到的数据进行发送控制,而发送控制将在后面叙述。优选的是,发送控制单元108在进行发送控制时,参照由填充位置计算单元102通知的有关***位置的信息。发送控制单元108中,ON/OFF单元131对每个副载波进行ON/OFF控制,重新配置单元132进行扩频码片的重新配置。将在后面详细地叙述对每个副载波的ON/OFF控制以及扩频码片的重新配置。
控制信息复用单元109将控制信息复用于来自发送控制单元108的数据。IFFT单元110对从控制信息复用单元109得到的数据进行IFFT,而进行OFDM调制。GI***单元111将GI***到从IFFT单元110得到的数据的规定位置。
无线发送单元112对从GI***单元111得到的数据进行无线发送处理。经无线发送处理的数据经过天线113被发送。
无线发送单元112中,D/A单元121对来自GI***单元111的数据进行数字模拟变换。LPF 122对来自D/A单元121的数据进行带限。正交调制单元123将来自LPF 122的数据从基带信号变换为中频信号。BPF 124具有与多载波发送装置100的使用频带相应的固有的衰减特性,对来自正交调制单元123的数据进行带限。MIX单元125对来自BPF 124的数据进行正交调制,并从中频信号变换为高频信号。BPF 126具有与多载波发送装置100的使用频带相应的固有的衰减特性,对来自MIX单元125的数据进行带限。TxAmp单元127对来自BPF 126的数据进行放大。这样,每个分组的发送信号被生成,所生成的发送信号经过天线113被发送出去。
图9表示与本实施方式的多载波发送装置100进行无线通信的多载波接收装置的结构的方框图。图9的多载波接收装置150包括:天线151、无线接收单元152、GI删除单元153、FFT单元154、控制信息分离单元155、解扩单元156-1、...、156-NDES、并串(P/S)变换单元157、数字解调单元158、解填充单元159、解填充位置计算单元160、纠错解码单元161以及比特数计算单元162。此外,如图10所示,无线接收单元152包括:LNA(Low NoiseAmplifier)171、MIX单元172、BPF 173、AGC(Automatic Gain Control)174、正交解调单元175、LPF 176以及A/D(模拟数字变换)单元177。另外,以下说明中,叙述解扩单元156-1至156-NDES时仅称为“解扩单元156”。
无线接收单元152对经过天线151接收到的数据进行无线接收处理。无线接收单元152中,LNA 171将经过天线151接收到的数据放大。MIX单元172将来自LNA 171的数据从高频信号变换成中频信号。BPF 173具有固有的滤波特性,对来自MIX单元172的数据进行带限。AGC 174调整来自BPF 173的数据的增益。正交解调单元175对来自AGC 174的数据进行正交解调,并从中频信号变换成基带信号。LPF 176对来自正交解调单元175的数据进行带限。A/D单元177对来自LPF 176的数据进行模拟数字变换。
GI删除单元153将***在来自A/D单元177的数据中的规定位置的GI删除。FFT单元154对来自GI删除单元153的数据进行FFT,以进行OFDM解调。控制信息分离单元155将复用于来自FFT单元154的数据的控制信息分离。解扩单元156根据包含于分离出的控制信息的扩频率信息,对来自控制信息分离单元155的数据进行解扩。P/S变换单元157根据包含于分离出的控制信息的扩频率信息,对来自解扩单元156的数据进行并串变换。数字解调单元158根据包含于分离出的控制信息的调制方式信息进行数字解调。
比特数计算单元162根据包含于分离出的控制信息的调制方式信息、扩频率信息以及编码率信息,计算***在接收到的数据中的填充比特数。
作为特定单元的解填充位置计算单元160,通过填充位置计算单元102预先获取有关根据填充比特数而唯一决定的***位置的信息,也就是,在填充位置计算单元102和解填充位置计算单元160之间共有***位置信息。这样,能够接收数据而不需要从多载波发送装置100得到有关填充比特的***比特数以及***位置的信息,由此消除无线传输该控制信息的必要,该数据是填充比特的***位置被决定为配置在使用频带内的多个副载波中至少一个端部的副载波上的数据。
此外,解填充位置计算单元160确定***在数据中的填充比特的***位置。也就是,在从比特数计算单元162得到填充比特数的通知的同时参照***位置信息,由此计算填充比特的删除位置。此外,将从计算出的位置删除填充比特的命令输出给解填充单元159。
解填充单元159根据解填充位置计算单元160的命令,从来自数字解调单元158的数据中删除填充比特。纠错解码单元161根据包含于分离出的控制信息的编码率信息,对来自解填充单元159的数据进行纠错解码。
下面,对具有上述结构的多载波发送装置100的动作,举出两个例子进行说明。
此外,为了易于理解两种动作说明,将以下条件作为前提。首先,设纠错编码方式采用turbo编码,而且该turbo编码依据3GPP(3rdGenerationPartnership Projects)标准。也就是说,最大块大小为5114比特,而且对编码后的数据附加12比特的尾比特。对超过5114比特的数据进行编码时,将该数据进行等分以使分割后的每个数据成为5114比特以下。1PDU=141个八位字节=1128比特,对每一个PDU附加16比特的CRC,因此编码前的发送比特成为1144(=1128+16)的倍数,而且由于turbo编码的最大块大小为5114比特,NPDU为4以下。
此外,如图11所示,设一个分组的OFDM码元数NOFDM为48,设使用频带内的副载波数NSUB为768而且代码复用数NCODE为1,设仅在频域扩频且其扩频率SF为4,设数字调制方式为QPSK(Quadrature Phase Shift keying),设纠错编码中的编码率R为。此外,NOFDM=48且NSUB=768,因此一个分组的数据中的最大发送码片数为36864(=48×768)。此外,SF=4,因此最大发送码元数为9216(=36864/4)。此外,数字调制方式为QPSK,即每一发送码元为2比特,***填充比特后的最大发送比特数为18432(=9216×2)。
此外,设所输入的数据的turbo块数NBLK为2,设每个turbo块内的PDU数NPDU为4。
顺便提及,即使在上述有关调制方式、编码率及扩频率的前提条件以外的情况下,多载波发送装置100也可以动作。每一代码的填充比特数根据各种各样的调制方式、编码率及扩频率的组合被计算。图12表示比特数计算单元114根据调制方式、编码率及扩频率计算出的每一代码的填充比特数的一览的图,该调制方式为QPSK或16QAM(Quadrature AmplitudeModulation),该编码率为或3/4,而该扩频率为1或4。
下面说明第一动作例。NPDU=4且NBLK=2的数据被输入到纠错编码单元101。此时,R=,因此纠错编码单元101输出的数据的发送比特总数为(1144×NPDU×1/R+12)×NBLK=18328比特。于是,通过比特数计算单元114计算出的填充比特数为最大发送比特数(18432比特)和发送比特总数(18328比特)之差,即104比特。该104比特的填充比特被附加到发送数据。此外,进行QPSK调制时,104比特的填充比特就相当于52个发送码元。
这样求出填充比特数之后,填充比特位置计算单元102决定填充比特的***位置。本实施方式中,设NOFDM=48。于是,本实施方式就将填充比特(104比特:52个发送码元)分割成包括96比特(48个发送码元)的第一组和包括8比特(4个发送码元)的第二组而进行处理。然后,决定填充比特的***位置,以便在分配单元进行分配处理时将属于第一组的48个发送码元的填充比特配置在使用频带内的一个端部的副载波(即,副载波#1至#4)上。此外,决定填充比特的***位置,以使在分配单元进行分配处理时将属于第二组的4个发送码元的填充比特配置在使用频带内的另一个端部的副载波(即,副载波#765至#768)上。此外,优选的是,决定填充比特的***位置,以使将属于第二组的4个发送码元分别配置在OFDM码元#1至#48中数据前端的OFDM码元#1至#4上。但是,当属于一个组的填充比特的发送码元数小于OFDM码元数时,发送码元的配置并不限于上述配置。
然后,填充比特位置计算单元102将指示填充比特的***位置的命令输入到填充单元103。填充单元103中,根据该命令将填充比特***到数据中。本实施方式中,对于分别构成前端的OFDM码元#1至#4的数据,先***2比特(1个发送码元)的填充比特,接着,隔380比特(190个发送码元)的纠错编码数据之后,再***2比特(1个发送码元)的填充比特。此外,对于OFDM码元#5至#48,先***2比特(1个发送码元)的填充比特,接着,配置382比特(191个发送码元)的纠错编码数据。
接着,数字调制单元104进行QPSK调制。经QPSK调制的一个OFDM码元中,存在192个发送码元(384比特)。然后,S/P变换单元105进行串并变换。本实施方式中设扩频率SF为4。于是,对经QPSK调制的数据保持连续的192个发送码元,从前端依序进行串并变换。经串并变换的数据的每个发送数据被复制成4个。扩频单元107将复制后的每个发送码元在频域扩频。这样,将数据分配到每个副载波#1至#768上。
通过执行上述一系列处理,能够将填充比特配置在所有OFDM码元#1至#48中的至少一个端部的副载波#1至#4上,而且,对于OFDM码元#1至#4,能够将填充比特配置在两端部分的副载波#1至#4以及#765至#768上。
接着,发送控制单元108的ON/OFF单元131对每个副载波进行发送控制。本动作例中,由于副载波#1至#4的信号仅包括填充比特,所以,使副载波#1至#4停止发送,也就是将发送振幅控制为0。由此,能够防止无用的发送功率浪费。
接着说明第二动作例。第二动作例中进行与上述第一动作例同样的处理,与第一动作例之间的不同之处在于:在分配单元进行数据分配之后,通过发送控制单元108的重新配置单元132进行扩频码片的重新配置。当在频域的扩频率SF为4以上时,重新配置单元132将构成填充比特的扩频码片等分为2个并进行重新配置,以便分别映射在两端部分的副载波上。
根据第一动作例所述的数据分配,对于OFDM码元#5至#48,使用频带的一个端部的副载波(即,副载波#768)上没有配置填充比特。于是,如图13所示,重新配置单元132将经扩频的4码片的信号(也就是,已分配在副载波#1至#4的发送码元#1)按每2码片等分,将码片#1至#2分别分配到副载波#1至#2上,并将码片#3至#4分别分配到副载波#767至#768上。当一个端部的副载波的信号由计算出的***比特的原因未仅包括填充比特时,有时会受到该副载波的CNR特性变差的影响,但通过重新配置扩频码片,能够避免根据计算出的***个数出现的CNR特性变差的影响。
这样,根据本实施方式,由于决定一个分组的发送数据中的填充比特的***位置,以使当进行发送数据的分配时配置在使用频带的至少一个端部的副载波#1至#4上,也就是即使BPF 124、126的滤波特性中有偏差,也考虑该偏差而进行多载波发送处理,因此不管滤波特性如何,都能够提高信息的传输效率。此外,由于不需要提高对所使用的BPF 124、126性能的要求,因此能够降低制造成本。
另外,根据本实施方式,由于多载波接收装置150能够接收发送数据而不需要由多载波发送装置100通知有关***比特数和***位置的信息,能够消除无线传输该信息的必要,由此实现不需要多余的无线资源和发送功率的高效的信息通信,该发送数据中,填充比特的***位置决定为至少配置在一个端部的副载波#1至#4上。
另外,本实施方式中虽然进行了频域的扩频,但是扩频方法并不限于此。本发明既可以适用于进行时域的扩频的多载波发送装置,又可以适用于进行频域及时域的二维扩频的多载波发送装置。
本说明书基于2004年5月6日提交的日本专利特愿第2004-137761号。其全部内容包含于此作为参考。
工业实用性
本发明的多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法适合用于适用MC-CDMA方式的无线通信***中。
Claims (7)
1、一种多载波发送装置,使用多个副载波将发送数据发送,该多载波发送装置包括:
限制单元,对发送数据的频带进行限制;
决定单元,基于所述限制单元的衰减特性,决定***到发送数据中的填充比特的***位置;以及
***单元,将填充比特***到决定出的***位置。
2、如权利要求1所述的多载波发送装置,进一步包括:
分配单元,将***了填充比特的发送数据分配到所述多个副载波上;其中,
所述决定单元决定填充比特的***位置,以使在进行发送数据的分配时,将***到发送数据中的填充比特配置在所述多个副载波的频带的端部的副载波上。
3、如权利要求2所述的多载波发送装置,进一步包括:
扩频单元,对***了填充比特的发送数据进行扩频,以生成扩频码片;以及
重新配置单元,将在生成的扩频码片中构成填充比特的扩频码片,重新配置在所述多个副载波的频带的两端部分的副载波上。
4、如权利要求1所述的多载波发送装置,进一步包括:
控制单元,当在所述多个副载波中的某个副载波上仅分配填充比特时,对发送数据的发送进行控制,以使该副载波不被发送。
5、一种多载波接收装置,包括:
接收单元,接收数据,该数据是从具有对发送数据的频带进行限制的限制单元的多载波发送装置使用多个副载波发送来的、在基于所述限制单元的衰减特性决定出的***位置***了填充比特的数据;
特定单元,确定所述***位置;以及
解填充单元,从接收到的数据中除去***在确定的***位置的填充比特。
6、一种多载波发送方法,在具有对发送数据的频带进行限制的限制单元的多载波发送装置中使用多个副载波将发送数据发送,包括:
决定步骤,基于所述限制单元的衰减特性,决定***到发送数据中的填充比特的***位置;以及
***步骤,将填充比特***到决定出的***位置。
7、一种多载波接收方法,包括:
接收步骤,接收数据,该数据是从具有对发送数据的频带进行限制的限制单元的多载波发送装置使用多个副载波发送来的、在基于所述限制单元的衰减特性决定出的***位置***了填充比特的数据;
特定步骤,确定所述***位置;以及
解填充步骤,从接收到的数据中除去***在确定的***位置的填充比特。
Applications Claiming Priority (2)
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