JP2006020240A - 帯域制御方法、加入者収容装置、宅内終端装置、およびユーザ端末 - Google Patents
帯域制御方法、加入者収容装置、宅内終端装置、およびユーザ端末 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ONUが、OLTによって割当てられたLLIDに対するユーザ端末の数の上限値を越えた数のユーザ端末を収容した場合でも、帯域をユーザに公平に割り当てることができる帯域制御方法を得ること。
【解決手段】OLTが、自装置に接続する複数のONUに割当てたLLID毎に帯域を割当てる際に、予め定められたONU2に収容するユーザ端末の最大収容数分の帯域を上限として、ONUに収容されているユーザ端末の数に応じた帯域を各ONUに割当て、ONUは、OLTに割当てられた帯域を自装置が収容するユーザ端末の数で分割して各ユーザ端末6に割当てる。
【選択図】 図6
【解決手段】OLTが、自装置に接続する複数のONUに割当てたLLID毎に帯域を割当てる際に、予め定められたONU2に収容するユーザ端末の最大収容数分の帯域を上限として、ONUに収容されているユーザ端末の数に応じた帯域を各ONUに割当て、ONUは、OLTに割当てられた帯域を自装置が収容するユーザ端末の数で分割して各ユーザ端末6に割当てる。
【選択図】 図6
Description
本発明は、光通信システムの帯域制御に関するものであり、特に、PON(Passive Optical Network)システムにおいて各ユーザ端末に割当てる帯域を制御する帯域制御方法に関するものである。
Gigabit Ethernet(登録商標)−PONシステム(以下、GE−PONシステムとする)は、特にIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.3の標準化活動により制定されつつある。GE−PONシステムは、局側に設置する加入者収容装置(OLT:Optical Line Termination)に対して複数の宅内終端装置(ONU:Optical Network Unit)を、光カプラと光ファイバとを用いて1対多で接続する光受動型ネットワークである。OLTとONUとの間の主データはイーサネット(登録商標)フレーム(以下、レイヤ2フレームとする)が用いられ、IEEE802.3ah定められるMPCP(Multi-Point MAC Control Protocol)によって帯域制御などが管理される。
IEEE802.3ahでは、ONUに対して割り当てたLLID(Logical Link ID)毎に帯域制御を行い、ONUに対して契約しているユーザの帯域制御をOTLで管理し、OLTがONUにレポート要求を行ったときに、ONUはOLTに対してLLID毎に上り帯域を要求する。OLTは、自装置が管理する各ONUからの上り帯域の要求にしたがって全てのONUの上り帯域を管理して上りのデータのタイミングを制御する。
IEEE802.3ah
しかしながら、上記従来技術の帯域制御は、OLTがONUに割当てたLLID毎に上り帯域を要求するようにしているので、LLID以上の帯域管理が行えないという問題があった。すなわち、ONUに多数のユーザを収容した場合、LLIDの割り当て数までしかユーザの帯域を管理することができないという問題があった。
この発明は上記に鑑みてなされたもので、ONUが、OLTによって割当てられたLLIDに対するユーザ端末の数の上限値を越えた数のユーザ端末を収容した場合でも、帯域をユーザに公平に割り当てることができる帯域制御方法を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる帯域制御方法は、複数のユーザ端末を収容する複数の宅内終端装置と、これら宅内終端装置毎の帯域を管理する加入者収容装置とを有する通信システムの前記複数のユーザ端末に対する帯域制御方法であって、前記ユーザ端末は、前記宅内終端装置に自端末を識別するための端末識別情報を含む登録情報を前記宅内終端装置に送信し、前記宅内終端装置は、前記登録情報に含まれる端末識別情報によって自装置が収容する前記複数のユーザ端末を管理し、自装置が管理するユーザ端末の数および前記端末識別情報を含む登録数変更要求を前記加入者収容装置に送信し、前記加入者収容装置から割当てられた帯域を自装置が管理するユーザ端末の数に分割して各ユーザ端末に割当て、前記加入者収容装置は、前記登録数変更要求によって通知されたユーザ端末の数および前記端末識別情報に基づいて自装置に接続される前記複数の宅内終端装置と、これら宅内終端装置が収容するユーザ端末とを管理し、前記複数の宅内終端装置毎に予め定められたユーザ端末の最大収容数分の帯域を上限として、前記宅内終端装置に収容されているユーザ端末の数に応じた帯域を前記複数の宅内終端装置に割当てること、を特徴とする。
この発明にかかる帯域制御方法によれば、加入者収容装置が、自装置に接続する複数の宅内終端装置毎に帯域を割当てる際に、予め定められた宅内終端装置に収容するユーザ端末の最大収容数分の帯域を上限として、宅内終端装置に収容されているユーザ端末の数に応じた帯域を各宅内終端装置に割当て、宅内終端装置は、加入者収容装置に割当てられた帯域を自装置が収容するユーザ端末の数で分割して各ユーザ端末に割当てるようにしているので、宅内終端装置が収容するユーザ端末の数が最大収容数を越えた場合でも、加入者収容装置が宅内終端装置に割当てる帯域を変更することなく、宅内終端装置が収容するユーザ端末に対して公平に帯域を割当てることができる。
以下に、この発明にかかる帯域制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1〜図7を用いてこの発明の実施の形態を説明する。図1は、この発明にかかる本実施の形態の帯域制御方法が適用されるGE−PONによる通信システムの構成を示す図である。図1に示した通信システムは、無線LAN(Local Area Network)やハブなどで構成される端末終端装置5を介して複数(この場合は3台)のユーザ端末6を収容する宅内終端装置(以下、ONUとする)2と、局側に設置される加入者収容装置(以下、OLTとする)1とが光伝送路(光ファイバ3およびスターカプラなどの光受動素子4)によって接続されている。この通信システムが扱うフレーム(ユーザ端末6が送受信するユーザフレーム、およびOLT1とONU2との間の制御フレーム)は、イーサネット(登録商標)フレームであるレイヤ2フレームである。
OLT1は、帯域制御などを行うメッセージプロトコルであるMPCP処理を行うMPCP制御部11と、自装置に接続されているONU2の登録情報や認証情報などを管理する認証サーバ12と、ONU2に割り当てたLLID毎に上り帯域(ONU2からOLT1への通信帯域)を管理する上り帯域制御部13と、登録または認証が完了したユーザ端末6からのユーザフレームのみを出力するパケットフィルタ14と、MPCP制御部11がONU2のMPCP制御部21と制御フレーム(MPCPメッセージ)による通信を行っている時に受信したユーザパケットを一時保持するパケットバッファ15と、光伝送のPON区間の信号を制御するPDS(Passive Double Star)終端部10とを備えている。
ONU2は、上り光伝送の信号を制御するPDS終端部20と、OLT1から受信したMPCPメッセージの処理を行うMPCP制御部21と、OLT1に登録認証されたユーザ端末6に対してOLT1によって割り当てられた帯域を公平に分割して割り当てる上り帯域制御部22と、ユーザ端末6から受信した上りユーザフレームをバッファするパケットバッファ23と、自装置に接続されているユーザ端末6の認証情報や、自装置の登録情報、自装置の認証情報などを管理する認証情報管理部24と、認証されていないユーザ端末6へのユーザフレームや、自装置宛ではないユーザフレームを廃棄するパケットフィルタ25と、認証情報管理部24から入力される認証制御情報、およびパケットフィルタ25を介してMPCP制御部21から入力される認証状態通知に基づいて、登録要求通知および登録可否通知を生成するデータ多重部26とを備えている。
ユーザ端末6は、一般的な端末機能に加えて、自端末を識別するためのIDや識別情報など含む登録情報をONU2に通知する認証情報通知制御部60を備えている。
つぎに、図2〜図7を参照して、この発明にかかる帯域制御方法が適用される通信システムの動作を説明する。
まず、図2のシーケンス図を参照して、ユーザ端末6をOLT1に登録するユーザ登録認証処理の動作を説明する。ユーザ登録認証処理は、OLT1のMPCP制御部11と、ONU2のMPCP制御部21とが制御メッセージによる通信を行なって実行される。
ユーザ端末6の認証情報通知制御部60は、IDやMACアドレス、IPアドレスなど自端末を識別するための端末識別情報を含む登録情報をONU2に送信して、自端末の登録を要求する。
OLT1のMPCP制御部11は、予め定められた周期毎にONU2およびONU2に接続されているユーザ端末6が登録されているか否かを確認するGateメッセージをONU2に送信する。図3は、OLT1のMPCP制御部11が送信するGateメッセージを示している。Gateメッセージは、IEEE802.3ahによって規定されるGATE MPCPDUフレームであり、宛先アドレス(Destination Address)、送信元アドレス(Source Address)、長さ/タイプ(Length/Type)、OPコード(Opcode)、タイムスタンプ(Timestamp)、グランツ番号/フラグ(Number of grants/Flags)、グランツに対応する開始時間および長さ(Grant#1 Start Time,Grant#1 Length, Grant#2 Start Time,Grant#2 Length, Grant#3 Start Time,Grant#3 Length, Grant#4 Start Time,Grant#4 Length)、シンクタイム(Sync Time)、パッド/リザーブ(Pad/Reserved)、およびFCS(Frame Check Sequence)で構成される。
Gateメッセージを受信すると、ONU2のMPCP制御部21は、登録数更新要求(Register Request)をOLT1に送信する。図4は、ONU2のMPCP制御部21が送信する登録数更新要求の制御メッセージを示している。登録数更新要求の制御メッセージは、IEEE802.3ahによって規定されるRETIGSTER_REQ MPCPDUフレームであり、宛先アドレス(Destination Address)、送信元アドレス(Source Address)、長さ/タイプ(Length/Type)、OPコード(Opcode)、タイムスタンプ(Timestamp)、フラグ(Flags)、ペンディング・グランツ(Pending grants)、パッド/リザーブ(Pad/Reserved)、およびFCS(Frame Check Sequence)で構成される。
ONU2のMPCP制御部21は、図4に示した登録数更新要求の制御メッセージのパッド/リザーブにユーザ端末6の登録情報、および認証情報管理部24によって管理されている登録認証済みのユーザ端末6の数を設定してOLT1に送信する。MPCP制御部21は、周期的に受信するGateメッセージの間にユーザ端末6から登録の要求を受けた場合には、登録数更新要求の制御メッセージのフラグに登録要求として受信した登録情報、および登録認証済みのユーザ端末6の数を設定し、登録の要求を受けていない場合には、登録認証済みのユーザ端末6の数のみをフラグに設定する。
ONU2のMPCP制御部21は、OTL1に対して登録数更新要求の制御メッセージを送信してユーザ端末6の登録要求を行ったことを認証情報管理部24に通知する。認証情報管理部24は、登録要求を行ったことを通知する認証制御情報をデータ多重部26に通知する。データ多重部26は、認証制御情報に基づいて登録要求通知を生成してユーザ端末6に送信する。これにより、ユーザ端末6の認証情報通知制御部60は、自端末が送信した登録情報が受け付けられたことを認識する。
一方、登録数更新要求の制御メッセージを受信したOLT1のMPCP制御部11は、登録数更新要求の制御メッセージのフラグに設定されている登録情報に含まれる端末識別情報、登録認証済みのユーザ端末6の数、登録数更新要求の制御メッセージの送信元であるONU2を識別するためのLLIDなどを含む登録数通知を認証サーバ12に通知する。
OLT1の認証サーバ12は、登録数通知に基づいて登録を要求しているユーザ端末6を認証するか否かを決定する。具体的には、認証サーバ12は、ONU2に付与したLLIDに対応付けて、契約時に定められたONU2に接続するユーザ端末6の最大収容数や1台のユーザ端末6に割当てる帯域容量(最大帯域容量、最低帯域容量など)、登録済みユーザ端末の数、ユーザ端末6の端末識別情報、認証・非認証などが登録される登録管理情報テーブルを記憶している。認証サーバ12は、登録数通知に含まれるLLIDに対応する最大収容数と登録済みユーザ端末の数とを比較する。最大収容数が登録済みユーザ端末の数より小さい場合にはユーザ端末6を認証可能であるので、認証サーバ12は、登録管理情報にユーザ端末6の識別情報を認証済みとして追加し、登録済みユーザ端末の台数を加算して、登録管理情報テーブルを更新する。最大収容数と登録済みユーザ端末の数とが等しい場合にはユーザ端末6を認証することはできないので、認証サーバ12は、登録管理情報にユーザ端末6の識別情報を非認証として追加して登録管理情報テーブルを更新する。
認証サーバ12は、登録数通知によって通知されたユーザ端末6を認証したか否か、すなわち、後述するLLIDに割り当てる帯域を決定する際の端末として登録した(登録認証した)か否かを示す情報を含む登録可否通知をMPCP制御部11に通知する。
OLT1のMPCP制御部11は、登録可否通知の情報を含む登録可否情報(Register)の制御メッセージをONU2に送信する。図5は、OLT1のMPCP制御部11が送信する登録可否情報の制御メッセージを示している。登録可否情報の制御メッセージは、IEEE802.3ahによって規定されるフレームであるREGISTER MPCPDUフレームであり、宛先アドレス(Destination Address)、送信元アドレス(Source Address)、長さ/タイプ(Length/Type)、OPコード(Opcode)、タイムスタンプ(Timestamp)、アサインポート(Assigned Port)、フラグ(Flags)、シンクタイム(Sync Time)、エコー・ペンディング・グランツ(Echoed Pending grants)、パッド/リザーブ(Pad/Reserved)、およびFCSで構成される。
OLT1のMPCP制御部11は、図5に示した登録可否情報の制御メッセージのフラグに登録認証したか否かを示す登録可否情報を設定してONU2に送信する。
ONU2のMPCP制御部21は、受信した登録可否情報の制御メッセージのフラグの登録可否情報を認証情報管理部24に通知する。
認証情報管理部24は、自装置に接続されているユーザ端末6の識別情報に対応付けてOLT1に登録認証されているか否かを示す登録認証情報テーブルを記憶している。認証情報管理部24は、登録可否情報に基づいてユーザ端末6の識別情報に対応付けてユーザ端末6がOLT1に登録認証されたか否かの情報を追加して登録認証情報テーブルを更新する。
ONU2のMPCP制御部21は、登録可否情報に基づいてユーザ端末6がOLT1に登録認証されたか否かを示す認証状態通知を生成して、パケットフィルタ25を介してデータ多重部26に出力する。データ多重部26は、認証状態通知から登録可否通知を生成してユーザ端末6に送信する。これにより、ユーザ端末6は自端末がOLT1に登録認証されたか否かを認識する。
つぎに、OLT1がONU2に帯域を割り当てる帯域割当処理の動作を説明する。Gateメッセージを送信するタイミングになると、MPCP制御部11は、ONU2に割り当てる帯域を決定する帯域決定指示を上り帯域制御部13に出力する。
OLT1の上り帯域制御部13は、認証サーバ12の登録管理情報テーブルに登録されている帯域容量と登録済みユーザ端末6の数からONU2に割り当てる帯域を算出する。ここでは、1台のユーザ端末6に割当てる帯域容量が登録されているので、ONU2に割当てる割当帯域は、「登録済みユーザ端末の台数×1台のユーザ端末6に割当てる帯域容量」で算出することができる。登録認証処理で説明したように、登録済みユーザ端末の数は、最大でもONU2が収容可能なユーザ端末6の最大収容数となっているので、ONU2への割当帯域は、ONU2に割り当て可能な帯域容量を越えることはない。上り帯域制御部13は、算出した帯域をMPCP制御部11に通知する。
OLT1のMPCP制御部11は、上り帯域制御部13によって算出された割当帯域をGateメッセージに含ませてONU2に送信する。
ONU2のMPCP制御部21は、Gateメッセージに含まれた割当帯域を上り帯域制御部22に通知する。上り帯域制御部22は、通知された割当帯域を記憶する。
つぎに、図6のフローチャートを参照して、ユーザ端末6から受信した上りユーザフレーム(レイヤ2フレーム)をONU2がOLT1に送信する動作を説明する。パケットバッファ23は、端末終端装置5を介してユーザ端末6からのパケットを受信して蓄積する。
認証情報管理部24は、パケットバッファ23に蓄積されたユーザフレームから端末識別情報を抽出する(ステップS100)。認証情報管理部24は、抽出した端末識別情報を検索キーとして登録情報テーブルを検索してパケットバッファ23に蓄積されたユーザフレームがOLT1に登録済みのユーザ端末6からのユーザフレームであるか否かを判定してパケットバッファ23に通知する(ステップS110)。認証情報管理部24は、登録済みのユーザ端末6の台数を分割数として上り帯域制御部22に通知する(ステップS120)。
パケットバッファ23は、認証情報管理部24から登録済みと判定されたユーザフレームを蓄積している場合には、送信すべきユーザフレームがあることを上り帯域制御部22に通知する(ステップS130)。
上り帯域制御部22は、OLT1から割り当てられた帯域を認証情報管理部24から通知された分割数で分割して自装置が管理するユーザ端末6それぞれに割り当てる帯域を決定する(ステップS140)。上り帯域制御部22は、パケットバッファ23に蓄積されている同一ユーザ端末6からのフレームを、決定した帯域に相当する分だけ読み出して、MPCP制御部21、PDS終端部20を介して出力する(ステップS150)。
OLT1のパケットフィルタ14は、認証サーバ12に登録または認証されたユーザ端末6からのユーザフレームのみを出力する。
つぎに、図7のフローチャートを参照して、OLT1から受信したユーザ端末6へのユーザフレームをONU2がユーザ端末6に送信する動作を説明する。OLT1のパケットバッファ15は、受信したユーザフレームが認証サーバ12に登録されているユーザ端末6宛のユーザフレームであるか否かを判定し、登録されているユーザ端末6宛のユーザフレームのみをMPCP制御部11、PDS終端部10を介して送信する。
パケットフィルタ25は、PDS終端部20、MPCP制御部21を介して受信したユーザフレームを蓄積する(ステップS200)。認証情報管理部24は、パケットフィルタ25に蓄積されたユーザフレームから端末識別情報を抽出する(ステップS210)。認証情報管理部24は、抽出した端末識別情報を検索キーとして登録情報テーブルを検索してパケットフィルタ25に蓄積されたユーザフレームがOLT1に登録済みのユーザ端末6宛のユーザフレームであるか否かを判定する(ステップS220)。
登録済みユーザ端末6宛のユーザフレームの場合、認証情報管理部24は、送信許可通知をパケットフィルタ25に出力する(ステップS230)。送信許可通知を受けると、パケットフィルタ25は蓄積したユーザフレームをデータ多重部26を介して送信する(ステップS240)。送信したユーザフレームは、端末終端装置5を介してユーザ端末6に到着する。
一方、登録済みユーザ端末6宛のユーザフレームではない場合、認証情報管理部24は、廃棄通知をパケットフィルタ25に出力する(ステップS250)。廃棄通知を受けると、パケットフィルタ25は蓄積したユーザフレームを廃棄する(ステップS260)。
このようにこの実施の形態では、OLT1が、自装置に接続する複数のONU2に割当てたLLID毎に帯域を割当てる際に、予め定められたONU2に収容するユーザ端末6の最大収容数分の帯域を上限として、ONU2に収容されているユーザ端末6の数に応じた帯域を各ONU2に割当て、ONU2は、OLT1に割当てられた帯域を自装置が収容するユーザ端末6の数で分割して各ユーザ端末6に割当てるようにしているので、ONU2が収容するユーザ端末6の数が最大収容数を越えた場合でも、OLT1がLLID毎に割当てる帯域を変更することなく、ONU2が収容するユーザ端末6に対して公平に帯域を割当てることができ、個々のユーザ端末6に対して帯域保証を行なったサービスを提供することができる。
以上のように、この発明にかかる帯域制御方法は、イーサネット(登録商標)PONシステムに有用であり、特に、宅内終端装置に最大収容数を越えた数のユーザ端末を接続した場合の帯域制御に適している。
1 OLT
2 ONU
3 光ファイバ
4 光受動素子
5 端末終端装置
6 ユーザ端末
10,20 PDS終端部
11,21 MPCP制御部
12 認証サーバ
13,22 上り帯域制御部
14,25 パケットフィルタ
15,23 パケットバッファ
24 認証情報管理部
26 データ多重部
60 認証情報通知制御部
2 ONU
3 光ファイバ
4 光受動素子
5 端末終端装置
6 ユーザ端末
10,20 PDS終端部
11,21 MPCP制御部
12 認証サーバ
13,22 上り帯域制御部
14,25 パケットフィルタ
15,23 パケットバッファ
24 認証情報管理部
26 データ多重部
60 認証情報通知制御部
Claims (7)
- 複数のユーザ端末を収容する複数の宅内終端装置と、これら宅内終端装置毎の帯域を管理する加入者収容装置とを有する通信システムの前記複数のユーザ端末に対する帯域制御方法であって、
前記ユーザ端末は、
前記宅内終端装置に自端末を識別するための端末識別情報を含む登録情報を前記宅内終端装置に送信し、
前記宅内終端装置は、
前記登録情報に含まれる端末識別情報によって自装置が収容する前記複数のユーザ端末を管理し、自装置が管理するユーザ端末の数および前記端末識別情報を含む登録数変更要求を前記加入者収容装置に送信し、前記加入者収容装置から割当てられた帯域を自装置が管理するユーザ端末の数に分割して各ユーザ端末に割当て、
前記加入者収容装置は、
前記登録数変更要求によって通知されたユーザ端末の数および前記端末識別情報に基づいて自装置に接続される前記複数の宅内終端装置と、これら宅内終端装置が収容するユーザ端末とを管理し、前記複数の宅内終端装置毎に予め定められたユーザ端末の最大収容数分の帯域を上限として、前記宅内終端装置に収容されているユーザ端末の数に応じた帯域を前記複数の宅内終端装置に割当てること、
を特徴とする帯域制御方法。 - 前記加入者収容装置は、
予め定められている最大帯域容量または最低帯域容量に基づいて前記宅内終端装置が収容するユーザ端末の数に応じた帯域を前記複数の宅内終端装置に割当てること、
を特徴とする請求項1に記載の帯域制御方法。 - 前記通信システムとしてIEEE802.3ah標準準拠または準ずるイーサネット(登録商標)−PONシステムを用いることを特徴とする請求項1または2に記載の帯域制御方法。
- 加入者収容装置から割当てられた帯域を自装置が収容する複数のユーザ端末に割当てる宅内終端装置において、
前記複数のユーザ端末から送信される登録情報に含まれるユーザ端末を識別するための端末識別情報を用いて前記複数のユーザ端末を管理する認証情報管理部と、
この認証情報管理部によって管理されるユーザ端末の数および前記端末識別情報を含む登録数変更要求を前記加入者収容装置に送信するMPDP制御部と、
前記加入者収容装置から割当てられた帯域を前記認証情報管理部によって管理されるユーザ端末の数に分割して前記複数のユーザ端末に割当てる上り帯域制御部と、
を備えることを特徴とする宅内終端装置。 - 複数のユーザ端末を収容する宅内終端装置毎に帯域を割当てる加入者収容装置において、
前記複数のユーザ端末の数および前記複数のユーザ端末を識別するための端末識別情報を含む登録数変更要求に基づいて、自装置に接続される前記複数の宅内終端装置と、これら宅内終端装置が収容するユーザ端末とを管理する認証サーバと、
前記複数の宅内終端装置毎に予め定められたユーザ端末の最大収容数分の帯域を上限として、前記認証サーバによって管理されるユーザ端末の数に応じた帯域を前記複数の宅内終端装置に割当てる上り帯域制御部と、
この上り帯域制御部によって割当てられた帯域の情報を前記複数の宅内終端装置に送信するとともに、前記登録数変更要求を前記複数の宅内終端装置から受信するMPCP制御部と、
を備えることを特徴とする加入者収容装置。 - 前記上り帯域制御部は、
予め定められている最大帯域容量または最低帯域容量に基づいて前記宅内終端装置に収容されているユーザ端末の数に応じた帯域を前記複数の宅内終端装置に割当てること、
を特徴とする請求項5に記載の加入者収容装置。 - 加入者収容装置に接続される宅内終端装置に収容されるユーザ端末において、
自端末を識別するための端末識別情報を含む登録情報を前記宅内終端装置に送信する認証情報通知部、
を備えることを特徴とするユーザ端末。
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JP2004198376A JP2006020240A (ja) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | 帯域制御方法、加入者収容装置、宅内終端装置、およびユーザ端末 |
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ID=35794029
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