JP3123440B2 - 無線通信システムのチャネル選択方法 - Google Patents
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Description
のチャネル選択方法に関し、特に複数の無線局が通信を
行う無線通信システムのチャネル選択方法に関する。
信システムにおいては、そのサービスエリアを複数の基
地局によりカバーし、干渉妨害の発生しない基地局間で
は同一周波数チャネルを繰り返し利用することによって
周波数の有効利用を図っている。このような方式はセル
ラー方式と呼ばれている。セルラーシステムにおいて
は、基地局と移動局が通信を開始するときに、その基地
局で未使用のチャネルの所望波電力帯干渉波電力比(C
arrier to co−channel Inte
rference ratio、以下「C/I」とい
う)を測定し、干渉波電力が小さく所要のC/Iを越え
るチャネルを選択する。特開平3−174827号公報
におけるチャネル割り当て方法のように、通常は所望波
電力(C)は通信チャネルとは別に確保された制御チャ
ネルの受信電力を測定することによって得られ、干渉波
電力(I)は選択しようとする通信用チャネルの受信電
力を測定することによって得ている。
d IEEE802.11,P802.11D2.0,
Wireless LAN Medium Acces
sContorol and Physical La
yer Specifications)に示されてい
るような無線パケット通信システムにおいては、1つの
無線リンクは有線網に接続された1台の基地局と複数台
の移動局によって共有されている。チャネルは伝搬環境
と通信トラヒックの予測に基づいて、各基地局に固定的
に割り振られている。移動局は自局が属する無線リンク
で用いるチャネルを手動で設定するか、基地局より常時
または定期的に送信されている制御信号を基に設定され
ている。また、基地局の出力は固定されているため、サ
ービスエリアの広さも固定されている。
無線通信システムにおいては、チャネルの選択のために
通信用チャネル以外に制御用のチャネル、もしくは定期
的な制御信号の送信を必要とし、周波数を有効に利用で
きない。
通信システムにおいては、チャネルは各基地局に固定的
に割り振られていた。そのため、複数台の基地局を設置
することを考える場合、どの基地局でどのチャネルを使
用するかというチャネル配置設計を予め行う必要があ
り、自動的に行うことはできなかった。また、通信状態
によって基地局の出力を動的に変更するということがで
きないので、必要以上の送信電力で通信をすることがあ
り、他の無線局における干渉波電力が大きくなるという
問題がある。
るチャネル選択方法において、動的にチャネルの選択を
行う際に、定常的または定期的な制御信号の送出を必要
とせず、無線チャネルを有効に利用することのできるチ
ャネル選択方法を提供することにある。
ルは、それぞれの局が自局のおかれた無線環境と確立し
たい無線リンクの形態によって動的に選択する。定常的
または定期的に送信される制御信号は用いず、制御信号
は各局が必要と判断したときのみ送信される。
され、単一もしくは複数の無線局がひとつの無線リンク
を形成し、ひとつの無線リンクを形成する各無線局は単
一のチャネルを共有し、各無線局は同一チャネルを使用
している他の無線局が通信を行っていないと判断した場
合に自局の通信を行う無線通信システムのチャネル選択
方法において、各無線局がチャネルを選択する際に、通
信を行いたい無線局が通信チャネルの状態を調べ、新た
な無線リンクを確立したい場合には他の無線局が使用し
ていないと判断されるチャネルを選択し、既存の無線リ
ンクに接続したい場合には他の無線局が使用していると
判断されるチャネルを選択することを特徴とする無線通
信システムのチャネル選択方法である。
を行いたい無線局が通信チャネルの状態を調べる際に、
他の無線局が各チャネルを用いて通信するパケットを受
信することによってチャネルの使用状態を判断すること
を特徴とする無線通信システムのチャネル選択方法であ
る。
いて、通信を行いたい無線局が通信チャネルの状態を調
べる際に、前記制御パケットを送信しその制御パケット
に対する他の無線局からの応答に基づいてそのチャネル
の使用状態を判断することを特徴とする無線通信システ
ムのチャネル選択方法である。
を行いたい無線局が送信した制御パケットを受信した無
線局が応答制御パケットを送信することを特徴とする無
線通信システムのチャネル選択方法である。
を行いたい無線局が送信した制御パケットを受信した無
線局は、他の無線局が送信する応答制御パケットを受信
したならば応答制御パケットを送信しないことを特徴と
する無線通信システムのチャネル選択方法である。
を行いたい無線局が送信した制御パケットを受信した無
線局のうち特定の無線局のみが応答制御パケットを送信
することを特徴とする無線通信システムのチャネル選択
方法である。
を行いたい無線局が、予めすべての無線局に共通に決め
られた順序に従って通信チャネルの状態を調べ、そのチ
ャネルが選択可能な状態であれば選択し、選択可能でな
いならば次の順序のチャネルの状態を調べていくことを
特徴とする無線通信システムのチャネル選択方法であ
る。
を行いたい無線局が、通常は予めすべての無線局に共通
に決められた順序に従って通信チャネルの状態を調べ、
独立したネットワークを構築する場合には上記順序の逆
の順序で通信チャネルの状態を調べ、そのチャネルが選
択可能な状態であれば選択し、選択可能でないならば次
の順序のチャネルの状態を調べていくことを特徴とする
無線通信システムのチャネル選択方法である。
線局が自局のパケット送信時にパケットの送信電力の情
報を付加し、パケットを送信する無線局はパケット送信
時にまず最大の送信電力でパケットの送信を行ない、そ
の後、相手の無線局からのパケットを受信した際に、前
記受信パケットの自局における受信電力と前記受信パケ
ットの送信電力情報をもとに自局のパケットの送信電力
を決めることを特徴とする無線通信システムのチャネル
選択方法である。
無線局が自局のパケット送信時にパケットの送信電力を
情報を付加し、パケットを送信する無線局は、パケット
送信時までに送信先の無線局からの受信パケットが存在
するならば前記受信パケットの自局における受信電力と
前記パケットの送信電力情報を基に自局のパケットの送
信電力を決め、パケット送信時までに送信先の無線局か
らの受信パケットが存在しない場合には自局のパケット
の送信電力を最大送信電力とすることを特徴とする無線
通信システムのチャネル選択方法である。
する。
な実施の形態を示す。
た基地局1、2ほか複数の基地局、移動局3、4、5、
6ほか複数の移動局から構成される。移動局3、4ほか
複数の移動局は基地局1に接続して通信を行い、移動局
5、6ほか複数の移動局は基地局2に接続して通信を行
なう。基地局は、システムに与えられた複数のチャネル
の中から、一つのチャネルを自局が用いるチャネルとし
て選択し使用する。基地局1は移動局3、4ほか、自局
に接続する複数の移動局と選択した単一のチャネルを用
いて通信を行い、移動局3、4ほか、基地局1に接続す
る複数の移動局が互いに通信を行う場合には、基地局1
が選択したチャネルを用いて通信を行う。同様に、基地
局2は移動局5、6ほか、自局に接続する複数の移動局
と選択した単一のチャネルを用いて通信を行い、移動局
5、6ほか、基地局2に接続する複数の移動局が互いに
通信を行う場合には、基地局2が選択したチャネルを用
いて通信を行う。ここで、基地局1が選択したチャネル
と基地局2が選択したチャネルが同一のチャネルであっ
てもよい。各無線局はパケットの送信を行なう際にパケ
ットの送信電力を付加情報として送信する。
る手順の例である。
はなく、新たに無線リンクを確立する必要があるので、
他の無線局が使用していないチャネルを選択する。基地
局はチャネルを選択する際に、まず任意のチャネルを選
択し(A−1)、そのチャネルの使用状態を調べ(A−
2)、他の無線局がそのチャネルを使用しているかどう
かを判断する(A−3)。他の無線局がそのチャネルを
使っていないと判断された場合にはそのチャネルを使用
し(A−4)、そのチャネルが他の無線局で使用されて
いると判断される場合には別のチャネルを選択し(A−
5)、そのチャネルの使用状況を調べることを繰り返
す。
番を、すべてのセルで共通にした場合の例である。
ャネルには0から(N−1)までの番号をつけるものと
する。基地局はまずチャネル0を選択し(B−1)、チ
ャネルの使用状態を調べ(B−3)、他の無線局がその
チャネルを使用しているかどうかを判断する(B−
4)。他の無線局がそのチャネルを使っていないと判断
された場合にはそのチャネルを使用し(B−5)、その
チャネルが他の無線局で使用されていると判断される場
合には、i=i+1として次のチャネルを選択し(B−
6)、すべてのチャネルを調べ終っていないならば(B
−2)、チャネルのチャネルの使用状況を調べることを
繰り返す。このほかに、すべてのチャネルを調べてから
使用可能なチャネルの中から使用するチャネルを選択す
るという方法も考えられる。
ネルの選択手順の例である。
続する全ての移動局は基地局が選択したチャネルを共有
して通信を行なうので、移動局が基地局に接続する際
は、移動局は接続先の無線リンクが用いるチャネルを選
択して、既存の無線リンクに接続する必要があるので、
移動局はチャネルを選択する際に、まず任意のチャネル
を選択し(C−1)、そのチャネルの使用状況を調べ
(C−2)、他の無線局がそのチャネルを使用している
かどうかを判断する(C−3)。他の無線局がそのチャ
ネルを使用していると判断された場合にはそのチャネル
を使用し(C−4)、他の無線局がそのチャネルを使用
していないと判断された場合には別のチャネルを選択し
(C−5)、選択したチャネルの使用状況を調べること
を繰り返す。
番を、図3に示す基地局における順番と同じにした場合
の例である。
1)、チャネルの使用状態を調べ(D−3)、他の無線
局がそのチャネルを使用しているかどうかを判断する
(D−4)。他の無線局がそのチャネルを使っていると
判断された場合にはそのチャネルを使用し(D−5)、
そのチャネルが他の無線局で使用されていないと判断さ
れる場合には、i=i+1として次のチャネルを選択し
(D−6)、すべてのチャネルを調べ終っていないなら
ば(D−2)、チャネルの使用状況を調べることを繰り
返す。このほかに、すべてのチャネルを調べてから使用
可能なチャネルの中から使用するチャネルを選択すると
いう方法も考えられる。
調べる部分に関する手順の例である。
信を一定時間だけ待つ(E−1)。一定時間内にパケッ
トを受信した場合には(E−2)、そのパケットの受信
品質を調べ(E−3)、受信レベルが第1のレベル以上
である場合にはそのチャネルは使用中であると判断し
(E−4)、第1のレベル以上でない場合には再びパケ
ットの受信に戻る。一定時間経過しても(E−5)、第
1のレベル以上の受信品質のパケットが受信できないと
きにはそのチャネルは未使用と判断する(E−6)。こ
の手順により実際の各チャネルの使用状況を判断するこ
とができる。
べる手順を行う際に、チャネルを調べる無線局が応答要
求パケットを送信し、その応答要求パケットを受信した
無線局が応答パケットを送信する機能を加えた場合の応
答要求パケットの送信局と応答パケットの送信局それぞ
れにおける手順である。
順である。
他の無線局に対して応答要求パケットを送信する(F−
1)。その後、チャネル上を流れるパケットの受信を一
定時間だけ待つ(F−2)。一定時間内にパケットを受
信した場合には(F−3)、そのパケットの受信品質を
調べ(F−4)、受信レベルが第1のレベル以上である
場合には(F−5)そのチャネルは使用中であると判断
し(F−6)、第1のレベル以上でない場合には再びパ
ケットの受信に戻る。一定時間経過しても(F−7)、
第1のレベル以上の受信品質のパケットを受信できない
ときにはそのチャネルは未使用と判断する(F−8)。
ける手順である。
−1)、応答パケットを送信する(G−2)。
じる他局の送信パケットの受信を待つのではなく、自局
が送信したパケットへの応答を受信すればよいので、実
際の各チャネルの使用状況を判断する際に必要な時間を
短縮することができる。
ける別な手順である。
に(H−1)、自局が基地局ならば(H−2)、応答パ
ケットを送信する(H−3)。これにより、応答パケッ
トを受信した移動局は自局がその基地局に接続できるか
どうかの判断を行うことができる。
おける別な手順である。
に(I−1)、その応答要求パケットに対する他の局の
応答パケットを受信していないならば(I−2)、応答
パケットを送信する(I−3)。これにより、応答パケ
ットを受信した無線局のうち応答パケットを送信するの
は1つの局のみになり、チャネル上を流れる応答パケッ
トを減らすことができる。
送信電力制御手順である。
加しているものとする。パケットを送信するときには、
無線局は一定時間内に送信先の無線局からのパケットを
受信しているかどうかを判断し(J−1)、受信してい
ないならば最大電力で送信し(J−2)、受信している
ならばその受信パケットに付加された送信電力と同じ電
力で送信を行う(J−3)。この手順により、無線局間
での通信を保ちながら、送信する無線局における送信電
力を抑えることができる。
に送信電力制御を行う場合の別な手順である。
について、その無線局に対する送信電力のテーブルPt
(I)を持つものとする。このテーブルの初期値は最大
の送信電力であるとする。ここで、Iは通信を行う相手
無線局に一意に振られた番号とする。各無線局はパケッ
トを受信した場合に(K−1)、受信したパケットの受
信電力Pr1とそのパケットの送信電力Pt1を基にそ
のパケットの伝搬損失L1をL1=Pt1−Pr1とし
て計算し(K−2)、通信に必要な最低限の受信電力で
ある所要受信電力Phを基に、そのパケットの送信元の
無線局Iに対する送信電力をPt(I)=Ph+L1と
する(K−3)。これにより、各無線局間の伝搬損失に
基づいて、無線局間の通信を保ちつつ、送信電力を必要
最小限に抑えることができる。
の実施形態を示す。
基地局を含まない、移動局8、9、10ほか複数の移動
局のみで構成される。このような構成においては、まず
任意の移動局が親局となりチャネルの選択を行う。その
後、親局の選択したチャネルを用いて子局と呼ばれる親
局以外の移動局は通信を行う。親局においてはチャネル
選択の際に新しい無線リンクを確立したいので、他の無
線局において使用されていないチャネルを選択し使用す
る。子局はチャネル選択の際に、他の無線局が使用して
いるチャネルの中から親局が使用しているチャネルを選
択し使用する。
たネットワークを構成する場合には、第1の実施形態に
おいて基地局が行っていた制御は親局が行う。これによ
り、基地局が存在しないネットワークにおいても制御チ
ャネルを用いず、動的にチャネルを選択することができ
る。
の実施形態を示す。
態が混在している形態である。この構成は、複数の基地
局11、12と、複数の無線局13、14、15、1
6、17、18、19によって構成される。
トワークと、基地局が存在しないネットワークが混在す
る状況でも、第1の実施形態や第2の実施形態と同様
に、基地局、移動局ともに使用するチャネルを動的に選
択する。
局におけるチャネル選択が図3に示した手順で行われて
いるときの、移動局が新規の独立したネットワークを構
築する場合の手順の例を示す。
に、最初にチャネルの状態を調べるチャネルをi=N−
1とし(L−1)、そのチャネルの使用状態を調べ(L
−3)、他の無線局がそのチャネルを使用しているかど
うかを判断する(L−4)。他の無線局がそのチャネル
を使っていないと判断された場合にはそのチャネルを使
用し(L−5)、そのチャネルが他の無線局で使用され
ていると判断される場合には、i=i−1として次のチ
ャネルを選択し(L−6)、すべてのチャネルを調べ終
ってないならば(L−2)、チャネルの使用状況を調べ
ることを繰り返す。この手順により、移動局が独立した
ネットワークを構築する際に、基地局を含むネットワー
クとは互いに影響しないチャネルを選択する頻度が高く
なる。
となく、動的に無線局が使用するチャネルを選択でき、
送信電力も抑えることができるため、チャネルの利用効
率を上げることができる。また、予めチャネル配置を設
計する必要がなくなる。移動局のみで構成されるネット
ワークを構築する場合にも、自動的にチャネルの選択を
行うことができる。
ックなどを予測してチャネル配置設計を行う必要がなく
なり、実際の伝搬環境や通信トラヒックに応じて自動的
にチャネル配置を行うことが可能となる。
ルや定期的な制御信号の送信が必要なくなり、無線資源
を節約することが可能となる。
て、不必要な制御信号が送信されるのを防ぎつつ、チャ
ネル選択を行うことができる。
応じて、動的に選択するチャネルを変更することができ
る。
の状態に基づいてチャネルの選択を行うことができる。
態を調べる際に、他の無線局どうしが通信を行うのを待
つ必要がなくなり、各チャネルの通信状態を調べる時間
を短縮することが可能となる。
局がそのチャネルを選択した際に影響を受けるすべての
無線局からの応答を受けることができ、影響を与えるす
べての局の情報に基づいてチャネルを選択することが可
能となる。
局はそのチャネルが使われているかどうかを判断するこ
とができ、且つ他の無線局からの応答パケットを減らす
ことが可能となる。
のみが応答パケットを送信することとなり、無駄な応答
パケットを減らすこことが可能となる。
ネルが多くの無線局で使われるようになり、チャネル選
択時に調べるチャネル数を減らすことが可能となる。
ルが多くの無線局で使われるようになるので、既存のネ
ットワークに接続する場合にはチャネルの選択に必要な
時間を減らすことができる。また、独立したネットワー
クを構築する場合には、あまり使われていないチャネル
から調べることにより、使用可能なチャネルを見つける
までに調べるチャネル数を減らすことも可能となる。
電力でパケットを送信することが可能となる。
の図である。
のセルで共通にした場合の例の図である。
手順の例の図である。
示す基地局における順番と同じにした場合の例の図であ
る。
関する手順の例の図である。
る。
図である。
順の図である。
手順の図である。
御手順の図である。
御を行う場合の別な手順の図である。
ャネル選択が図3に示した手順で行われているときの、
移動局が新規の独立したネットワークを構築する場合の
手順の例を示す図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 複数の無線局によって構成され、単一も
しくは複数の無線局がひとつの無線リンクを形成し、ひ
とつの無線リンクを形成する各無線局は単一のチャネル
を共有し、各無線局は同一チャネルを使用している他の
無線局が通信を行っていないと判断した場合に自局の通
信を行う無線通信システムのチャネル選択方法におい
て、 各無線局がチャネルを選択する際に、通信を行いたい無
線局が通信チャネルの状態を調べ、新たな無線リンクを
確立したい場合には他の無線局が使用していないと判断
されるチャネルを選択し、既存の無線リンクに接続した
い場合には他の無線局が使用していると判断されるチャ
ネルを選択することを特徴とする無線通信システムのチ
ャネル選択方法。 - 【請求項2】 通信を行いたい無線局が通信チャネルの
状態を調べる際に、他の無線局が各チャネルを用いて通
信するパケットを受信することによってチャネルの使用
状態を判断することを特徴とする請求項1に記載の無線
通信システムのチャネル選択方法。 - 【請求項3】 通信を行いたい無線局が通信チャネルの
状態を調べる際に、前記制御パケットを送信しその制御
パケットに対する他の無線局からの応答に基づいてその
チャネルの使用状態を判断することを特徴とする請求項
1または2に記載の無線通信システムのチャネル選択方
法。 - 【請求項4】 通信を行いたい無線局が送信した制御パ
ケットを受信した無線局が応答制御パケットを送信する
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信システムの
チャネル選択方法。 - 【請求項5】 通信を行いたい無線局が送信した制御パ
ケットを受信した無線局は、他の無線局が送信する応答
制御パケットを受信したならば応答制御パケットを送信
しないことを特徴とする請求項3に記載の無線通信シス
テムのチャネル選択方法。 - 【請求項6】 通信を行いたい無線局が送信した制御パ
ケットを受信した無線局のうち特定の無線局のみが応答
制御パケットを送信することを特徴とする請求項3に記
載の無線通信システムのチャネル選択方法。 - 【請求項7】 通信を行いたい無線局が、予めすべての
無線局に共通に決められた順序に従って通信チャネルの
状態を調べ、そのチャネルが選択可能な状態であれば選
択し、選択可能でないならば次の順序のチャネルの状態
を調べていくことを特徴とする請求項1に記載の無線通
信システムのチャネル選択方法。 - 【請求項8】 通信を行いたい無線局が、通常は予めす
べての無線局に共通に決められた順序に従って通信チャ
ネルの状態を調べ、独立したネットワークを構築する場
合には上記順序の逆の順序で通信チャネルの状態を調
べ、そのチャネルが選択可能な状態であれば選択し、選
択可能でないならば次の順序のチャネルの状態を調べて
いくことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システ
ムのチャネル選択方法。 - 【請求項9】 各無線局が自局のパケット送信時にパケ
ットの送信電力の情報を付加し、パケットを送信する無
線局はパケット送信時にまず最大の送信電力でパケット
の送信を行ない、その後、相手の無線局からのパケット
を受信した際に、前記受信パケットの自局における受信
電力と前記受信パケットの送信電力情報をもとに自局の
パケットの送信電力を決めることを特徴とする請求項1
に記載の無線通信システムのチャネル選択方法。 - 【請求項10】 各無線局が自局のパケット送信時にパ
ケットの送信電力情報を付加し、パケットを送信する無
線局は、パケット送信時までに送信先の無線局からの受
信パケットが存在するならば前記受信パケットの自局に
おける受信電力と前記パケットの送信電力情報を基に自
局のパケットの送信電力を決め、パケット送信時までに
送信先の無線局からの受信パケットが存在しない場合に
は自局のパケットの送信電力を最大送信電力とすること
を特徴とする請求項1に記載の無線通信システムのチャ
ネル選択方法。 - 【請求項11】 複数の無線局によって構成され、単一
もしくは複数の無線局がひとつの無線リンクを形成し、
ひとつの無線リンクを形成する各無線局は単一のチャネ
ルを共有し、各無線局は同一チャネルを使用している他
の無線局が通信を行っていないと判断した場合に自局の
通信を行う無線通信システムの無線局において、 チャネルを選択する際に、通信チャネルの状態を調べ、
新たな無線リンクを確 立したい場合には他の無線局が使
用していないと判断されるチャネルを選択し、既存の無
線リンクに接続したい場合には他の無線局が使用してい
ると判断されるチャネルを選択することを特徴とする無
線通信システムの無線局。 - 【請求項12】 前記通信チャネルの状態を調べる際
に、他の無線局が各チャネルを用いて通信するパケット
を受信することによってチャネルの使用状態を判断する
ことを特徴とする請求項11に記載の無線通信システム
の無線局。 - 【請求項13】 前記通信チャネルの状態を調べる際
に、前記制御パケットを送信しその制御パケットに対す
る他の無線局からの応答に基づいてそのチャネルの使用
状態を判断することを特徴とする請求項11または12
に記載の無線通信システムの無線局。 - 【請求項14】 通信を行いたい無線局が送信した制御
パケットを受信した場合、応答制御パケットを送信する
ことを特徴とする請求項13に記載の無線通信システム
の無線局。 - 【請求項15】 通信を行いたい無線局が送信した制御
パケットを受信した場合、他の無線局が送信する応答制
御パケットを受信したならば応答制御パケットを送信し
ないことを特徴とする請求項13に記載の無線通信シス
テムの無線局。 - 【請求項16】 予めすべての無線局に共通に決められ
た順序に従って通信チャネルの状態を調べ、そのチャネ
ルが選択可能な状態であれば選択し、選択可能でないな
らば次の順序のチャネルの状態を調べていくことを特徴
とする請求項11に記載の無線通信システムの無線局。 - 【請求項17】 通常は予めすべての無線局に共通に決
められた順序に従って通信チャネルの状態を調べ、独立
したネットワークを構築する場合には上記順序の逆の順
序で通信チャネルの状態を調べ、そのチャネルが選択可
能な状態であれば選択し、選択可能でないならば次の順
序のチャネルの状態を調べていくことを特徴とする請求
項11に記載の無線通信システムの無線局。 - 【請求項18】 自局のパケット送信時にパケットの送
信電力の情報を付加し、パケット送信時にまず最大の送
信電力でパケットの送信を行ない、その後、相手の無線
局からのパケットを受信した際に、前記受信パケットの
自局における 受信電力と前記受信パケットの送信電力情
報をもとに自局のパケットの送信電力を決めることを特
徴とする請求項11に記載の無線通信システムの無線
局。 - 【請求項19】 自局のパケット送信時にパケットの送
信電力を情報を付加し、パケット送信時までに送信先の
無線局からの受信パケットが存在するならば前記受信パ
ケットの自局における受信電力と前記パケットの送信電
力情報を基に自局のパケットの送信電力を決め、パケッ
ト送信時までに送信先の無線局からの受信パケットが存
在しない場合には自局のパケットの送信電力を最大送信
電力とすることを特徴とする請求項11に記載の無線通
信システムの無線局。
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