JP5272917B2 - 無線通信システム、端末装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、端末装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システム、端末装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法に関する。
無線通信システムに関する従来技術として、例えば、呼設定時、無線端末からデュプレッシングモード決定因子を受信し、受信されたモード決定因子を利用して逆方向モードを時分割デュプレッシングモード、または周波数分割デュプレッシングモードに設定し、設定されたモードに対する逆方向チャネル及び順方向伝送のための時分割デュプレッシングモードを設定して無線端末と通信を遂行する基地局を含む無線通信システムが開示される(例えば、以下の特許文献1)。
また、通信チャネル認識部により、基地局の無線エリア内のインフラストラクチャ通信を妨害しないインフラストラクチャ通信チャネルを認識し、該インフラストラクチャ通信チャネルを通信チャネル転用制御部によりアドホック通信に転用するよう、切り替えスイッチ1‐3で切り替える移動通信装置等も開示される(例えば、以下の特許文献2)。
特開2004‐236322号公報 特開2008‐17317号公報
しかし、上述の特許文献1に記載されたものは各基地局の位置が固定されているため各通信エリアの位置は固定である。また、特許文献2に記載されたものについて、端末間通信用のリソースが近距離用と遠距離用で分割される点は開示されていない。
端末間通信は各通信エリアが固定ではなく変動する。したがって、ある通信エリアの隣接する通信エリアに同じ周波数帯域を使用する通信エリアが移動する場合もある。かかる場合、異なる通信エリアの端末間で干渉が発生し、干渉を受けた端末の送信電力が増大する場合がある。
そこで、本発明の一目的は、端末装置の電力増加を防止できるようにした無線通信システム、端末装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法を提供することにある。
一態様によれば、第1及び第2の端末装置間で無線通信を行う無線通信システムにおいて前記第1及び第2の端末装置は、周波数領域及び時間領域を有する無線フレームが周波数領域または時間領域で少なくとも第1及び第2のゾーンに分割され、前記第1及び第2の端末装置間の距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられ、割り当てられた前記無線リソースを用いて夫々前記第2及び第1の端末装置と無線通信を行う処理部を夫々備える。
端末装置の電力増加を防止できるようにした無線通信システム、端末装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法を提供することができる。
図1は無線通信システムの構成例を示す図である。 図2は端末装置の構成例を示す図である。 図3はゾーン割り当て例を示す図である。 図4はゾーン割り当て例と無線通信システムの構成例とを示す図である。 図5は動作例を示すフローチャートである。 図6は端末装置の構成例を示す図である。 図7は動作例を示すフローチャートである。 図8はゾーン割り当て例を示す図である。 図9はゾーン割り当て例と無線通信システムの構成例とを示す図である。 図10はゾーン割り当て例と無線通信システムの構成例を示す図である。 図11はゾーン割り当て例と無線通信システムの構成例を示す図である。 図12はゾーン割り当て例と無線通信システムの構成例を示す図である。 図13はゾーン割り当て例と無線通信システムの構成例を示す図である。
本発明を実施するための形態について以下説明する。
図1は無線通信システム1の構成例を示す図である。無線通信システム1は、複数の端末装置(以下、端末)10‐1〜10‐8を備える。各端末10‐1〜10‐8は通信エリアにおいて他の端末10‐1〜10‐8と無線通信を行うことができ、図1に示す例では、端末10‐1〜10‐6はエリアA内、端末10‐7〜10‐8はエリアB内において、それぞれ互いに無線通信可能である。各エリア内には、例えば親端末が配置される。例えば、エリアAにおいて端末10‐5が親端末であり、エリアBにおいて端末10‐8が親端末である。各エリアは、例えば各親端末10‐5,10‐8の通信可能範囲を示す。各端末10‐1〜10‐8は基地局を介さずに互いに無線通信(以下、「端末間通信」)を行うことができる。
図2は端末10の構成例を示す図である。端末10は、アンテナ11と、受信アンプ12と、RF部13と、ベースバンド(BB)処理部14と、GPS(Global Positioning System)アンテナ16と、距離測定部17と、ゾーン割り当て判定部18とを備える。
アンテナ11は、他の端末へ無線信号を送信し、他の端末から送信された無線信号を受信する。
受信アンプ12は、アンテナ11で受信した無線信号を増幅する。
RF部13は、受信アンプ12から出力された無線信号に対して受信電力等を制御し受信信号としてベースバンド処理部14に出力する。また、RF部13は、ベースバンド処理部14から出力された送信信号に対して送信電力等を制御して無線信号として送信アンプ15に出力する。
ベースバンド処理部14は、制御信号等に基づいてRF部13から出力された受信信号を復調と復号等の処理を行い、受信データを出力する。また、ベースバンド処理部14は、入力された送信データに対して、制御信号等に基づいて符号化と変調等の処理を行い、送信信号を出力する。さらに、ベースバンド処理部14は、受信信号に位置情報が含まれる場合、当該位置情報を距離測定部17に出力する。
送信アンプ15は、RF部13から出力された無線信号を増幅してアンテナ11に出力する。
GPSアンテナ16は、衛星等から送信された信号を受信し、距離測定部17に出力する。
距離測定部17は、GPSアンテナ16から出力された受信信号に基づいて端末10の位置を測定する。また、距離測定部17は、ベースバンド処理部14から出力された位置情報、GPSアンテナ16から受信信号等に基づいて、端末間通信を行う2つの端末の距離が「遠距離」または「近距離」か、を判定し、判定結果をゾーン割り当て判定部18に出力する。距離の判定は、例えば、2つの端末の位置情報から2つの端末間の距離を演算し、当該距離が閾値以上のとき「遠距離」、そうでないとき「近距離」と判定する。
ゾーン割り当て判定部18は、距離測定部17からの判定結果に基づいて、無線リソースにおいてどのゾーンを割り当てるかの判定を行い、端末間通信を行う2つの端末にゾーン内の無線リソースを割り当てる。割り当てられたリソース情報は、ベースバンド処理部14に出力される。また、ゾーン割り当て判定部18は、距離測定部17から出力された端末10の位置情報をベースバンド処理部14に出力することもできる。
図3はゾーン割り当ての例を示す図である。無線フレーム(またはマップ情報)は例えば時間領域及び周波数領域に無線リソースを有する。図3に示す例は、無線フレームが近距離通信用ゾーンと遠距離通信用ゾーンの2つのゾーンに時間領域で分割される例である。端末間通信で使用される無線フレームは、近距離通信と遠距離通信とで同じ周波数帯域が割り当てられた場合でも、異なるタイミングで使用される。
図4は無線通信システム1における割り当て例を示す図である。通信エリアAの端末10‐3,10‐4間と、端末10‐5,10‐6間、及び通信エリアBの端末10‐7,10‐8間は、無線フレーム内の近距離通信用ゾーンのそれぞれ異なる無線リソースが割り当てられる。また、端末10‐1,10‐2間は、遠距離通信用ゾーンの無線リソースが割り当てられる。
このようなゾーン割り当ては、例えば親端末で行われる。図4の例では、端末10‐1,10‐2間で端末間通信が行われるとき、親端末10‐5でゾーン割り当てが行われる。また、端末間通信を行う2つの端末10‐1,10‐2のうちいずれかが親端末のときも、当該親端末においてゾーン割り当てが行われる。詳細は後述する。なお、親端末となる端末10は、例えば予め決められているものとする。
次に動作を説明する。図5は端末10における動作例を示すフローチャートである。端末10は、通信を開始すると(S10)、エリアへの登録処理を行う(S11)。端末10は、例えば親端末に対してエリアへの登録処理を行う。図4の例では、端末10‐1,10‐2間で端末間通信が行われるとき、各端末10‐1,10‐2は親端末10‐5に対してエリアへの登録処理を行う。端末10‐2が親端末のとき、端末10‐1は親端末10‐2に対してエリアへの登録処理を行う。
例えば、親端末10‐5は報知情報を定期的に送信し、端末10‐1,10‐2は親端末10‐5から送信される報知情報を受信する。報知情報は親端末10‐5を識別する情報を含み、端末10‐1,10‐2は当該識別情報を用いて親端末10‐5に対してエリア登録要求を送信する。親端末10‐5は、エリア登録要求に対するエリア登録許可通知を端末10‐1,10‐2に送信する。エリア登録要求は、例えば共通(制御)チャネルを用いて送信される。
例えば、親端末10‐5のベースバンド処理部14は定期的に報知情報を生成し、RF部13等を介して送信する。また、親端末10‐5のベースバンド処理部14はエリア登録要求を受信すると、エリア登録許可通知を出力する。一方、端末10‐1,10‐2のベースバンド処理部14は、RF部13等を介して報知情報を受信すると、エリア登録要求を作成し、親端末10‐5に送信する。なお、親端末10‐5はエリアへの登録処理を行わなくてもよい。
次いで、端末10は、通信相手先の電波を捕捉し距離を測定する(S12)。例えば、端末間通信を行う2つの端末10‐1,10‐2は互いに通信開始要求を送信することで、通信相手先の電波を捕捉する。そして、各端末10‐1,10‐2は自端末の位置を測定する。
例えば、各端末10‐1,10‐2のベースバンド処理部14は、通信開始要求を作成し、RF部13等を介して通信相手先に送信する。各端末10‐1,10‐2のベースバンド処理部14は、RF部13等を介して通信開始要求を受信すると、距離測定部17に距離測定を指示する。各端末10‐1,10‐2の距離測定部17は自端末の位置を測定し、測定された位置情報はベースバンド処理部14等を介して親端末10‐5に送信される。親端末10‐5の距離測定部17はベースバンド処理部14等を介して2つの位置情報を受信し、「近距離」または「遠距離」を測定する。例えば、端末10‐2が親端末のとき、親端末10‐2の距離測定部17はGPSアンテナ16からの自端末10‐2の位置情報と、ベースバンド処理部14等を介して端末10‐1から受信した位置情報とから距離を測定する。
次いで、端末10は、測定結果に基づいてゾーン割り当てを行う(S13)。例えば、親端末10‐5のゾーン割り当て判定部18が距離測定部17からの判定結果に基づいて、各ゾーン内の無線リソースを割り当てる。割り当てられたリソース情報(または無線フレーム情報、あるいはマップ情報)は、例えば、ベースバンド処理部14等を介して端末間通信を行う各端末10‐1,10‐2に送信される。また、端末10‐2が親端末のとき、端末10‐2のベースバンド処理部14はリソース情報を保持し、さらにRF部13等を介して端末10‐1に当該リソース情報を送信する。以上により、端末間通信を行う2つの端末10‐1,10‐2間においてリソース情報が共有される。
次いで、端末10はリソース情報に基づいて端末間通信を行う(S14)。例えば、2つの端末10‐1,10‐2の各ベースバンド処理部14は、リソース情報を保持し、当該情報に従った周波数及び時間を用いてデータ等を送信する。
そして、一連の処理が終了する(S15)。
例えば、図4の例では、端末10‐1,10‐2間は遠距離通信用の無線リソースを用いて端末間通信を行い、端末10‐3,10‐4間は近距離通信用の無線リソースを用いて端末間通信を行う。従って、端末10‐1,10‐2間と、端末間10‐3,10‐4間との間では異なる無線リソースを用いているため干渉を回避できる。また、端末10‐1,10‐2間と、異なる無線エリアの端末10‐6,10‐7間とについても、異なる無線リソースを用いているため、干渉を回避できる。
このように、本無線通信システム1は、無線フレームを近距離用と遠距離用の2つのゾーンに分割して割り当てるため、干渉の発生を回避することができ、端末10の電力増加を防止できる。
また、本無線通信システム1は、予め2つのゾーンに分割された無線フレームから無線リソースが割り当てられるため、端末間通信を行うごとに無線フレームから個別にリソースを割り当てる場合と比較して、無線リソースの有効活用化を図ることもできる。
なお、図4の例で、異なるエリアで同じゾーン(近距離通信用または遠距離通信用)を使用する場合、各ゾーン内でエリアごとに異なる無線リソースが使用されることが望ましい。このため、例えば、各エリアの親端末に対して、各ゾーン内で割り当て可能な無線リソースが予め決められていてもよい。
また、上述した例において、端末10に送信されるリソース情報、測定した位置情報、エリア登録要求等は、例えば、共通(制御)チャネルを利用して(または制御信号として)送信される。例えば図3においていずれかの領域が共通チャネル用のリソース領域となる。
次に他の実施例について説明する。図6は端末10の他の構成例を示す図である。例えば、端末10が端末間通信を行う端末10‐1,10‐2のとき、各端末10‐1,10‐2のベースバンド処理部14は通信相手先の受信信号(例えば、通信要求信号、パイロット信号など)に基づいて各々電波強度を測定する。測定した電波強度は、RF部13等を介して親端末10‐5に送信される。親端末10‐5のベースバンド処理部14は各端末10‐1,10‐2から送信された電波強度を距離測定部17に出力する。距離測定部17は、例えば、受信電波強度がともに閾値以上のとき「近距離」、そうでないとき「遠距離」と判定し、判定結果を出力する。ゾーン割り当て判定部18は、判定結果に基づいてゾーンの割り当て等を行う。
図7は他の動作例を示すフローチャートである。図7に示す例は、端末間通信を行っているときに、一定期間ごとに端末間の距離が測定され(S16)、変化があれば(S17でYes)、再びゾーンの割り当てを行う(S13)。S16の処理は、例えばS12と同様に、端末10がGPSにより位置を測定し、測定した位置情報を親端末に送信し、親端末は変化した位置情報に基づいて距離を測定する。なお、距離に変化がない場合(S17でNo)、ゾーンの再割り当てを行うことなく、無線通信を継続する(S14)。
図8〜図11はゾーン割り当ての他の例をそれぞれ示す図である。図8は、無線フレームが遠距離用と近距離用の2つのゾーンに周波数領域で分割される例を示す。図9は、かかるゾーン割り当てを用いた無線通信システム1の例を示す図である。同図に示すように、「近距離通信用ゾーン」は、端末10‐3,10‐4間と、端末10‐5,10‐6間、及び端末10‐7,10‐8間に割り当てられ、「遠距離通信用ゾーン」は、端末10‐1,10‐2間に割り当てられる。例えば、端末10‐1,10‐2間と端末10‐7,10‐8間は、異なる周波数領域のリソースが割り当てられるため、2つの通信間で干渉の発生が防止でき、端末10の電力増加を防止できる。この場合も、各ゾーン内において、各エリアで異なるリソースが割り当てられるように予め親端末間で異なる割り当て領域が決められていてもよい。なお、周波数方向で異なるゾーンに分割した割り当て(例えば図8)は、時間方向で異なるゾーンに分割した割り当て(例えば図3)と比較して、時間領域のリソースが多く、瞬間的な送信電力を低くすることができる。
図10も他のゾーン割り当て例等を示す図である。図10の例は、無線リソースが時間領域で2つのゾーンに分割されるが、各ゾーンは周波数領域で複数のリソースに分割され、分割された各リソースを端末間通信に割り当てる例である。この場合も、例えば、端末10‐1,10‐2間と端末10‐7,10‐8間とで異なる時間領域のリソースが使用されるため、2つの端末間通信は干渉の発生を防止でき、端末10‐1等は電力増加を防止できる。また、本例は、時間方向で異なるゾーンに分割した場合(例えば図3)と比較して、時間領域のリソースが多く、瞬間的な送信電力を低くすることができる。
図11は他のゾーン割り当て例等を示す図である。図11に示す例は、無線リソースが時間領域で2つのゾーンに分割され、各ゾーン内で、周波数領域と時間領域の両方に分割される例である。図11に示す例も、例えば、端末10‐1,10‐2間と端末10‐7,10‐8間とで異なる時間領域のリソースが使用され、2つの通信間における干渉の発生が防止できる。よって、端末10‐1等の電力増加を防止できる。
図10及び図11の例は、2つのゾーンが時間領域で分割される例を示しているが、2つのゾーンが周波数領域で分割される例(図8)においても実施できる。例えば、無線フレームが周波数領域で2つのゾーンに分割され、さらに各ゾーン内が時間領域に分割され、分割された無線リソースが割り当てられてもよい(例えば、図12)。また、無線フレームが周波数領域で2つのゾーンに分割され、さらに各ゾーン内が時間領域及び周波数領域で分割され、分割されたリソースが割り当てられてもよい(例えば、図13)。
上述したいずれの例も、無線フレームが「近距離通信用」と「遠距離通信用」の2つのゾーンに分割される例について説明した。例えば、「中距離通信用」が追加され無線フレームが3つの領域に分割されてもよい。この場合、例えば親端末の距離測定部17は「遠距離」、「近距離」、または「中距離」のいずれかを判定し、ゾーン割り当て判定部18はその判定結果に基づいてリソースを割り当てることができる。さらに、無線リソースが4つ以上の領域に分割されもよい。
また、上述した例において、親端末が端末間の距離を測定し、「遠距離」または「近距離」を判定し、さらにリソース割り当てを行うようにした。例えば、親端末に代わり基地局装置がかかる判定等を行うようにしてもよい。基地局装置は例えばゾーン割り当て判定部18と、距離判定を行う距離測定部17とを備え、端末10は位置情報を基地局装置に送信し、ゾーン割り当て判定部18によりリソース情報が端末10に送信されるようにすることもできる。また、エリアへの登録処理(S11)も基地局装置で行われてもよい。
以上、まとめると付記のようになる。
(付記1)
第1及び第2の端末装置間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記第1及び第2の端末装置は、
周波数領域及び時間領域を有する無線フレームが周波数領域または時間領域で少なくとも第1及び第2のゾーンに分割され、前記第1及び第2の端末装置間の距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられ、割り当てられた前記無線リソースを用いて夫々前記第2及び第1の端末装置と無線通信を行う処理部、を夫々備えることを特徴とする無線通信システム。
(付記2)
前記処理部は、前記無線フレームが前記時間領域で前記第1及び第2のゾーンに分割されたとき、前記第1または第2のゾーン内において、さらに前記時間領域または前記周波数領域で分割された前記無線リソースが割り当てられることを特徴とする付記1記載の無線通信システム。
(付記3)
前記処理部は、前記無線フレームが前記時間領域で前記第1及び第2のゾーンに分割されたとき、前記第1または第2のゾーン内において、さらに前記時間領域及び前記周波数領域で分割された前記無線リソースが割り当てられることを特徴とする付記1記載の無線通信システム。
(付記4)
前記処理部は、前記無線フレームが前記周波数領域で前記第1及び第2のゾーンに分割されたとき、前記第1または第2のゾーン内において、さらに前記時間領域または前記周波数領域で分割された前記無線リソースが割り当てられることを特徴とする付記1記載の無線通信システム。
(付記5)
前記処理部は、前記無線フレームが前記周波数領域で前記第1及び第2のゾーンに分割されたとき、前記第1または第2のゾーン内において、さらに前記時間領域及び前記周波数領域で分割された前記無線リソースが割り当てられることを特徴とする付記1記載の無線通信システム。
(付記6)
前記第1の端末装置は、前記第1及び第2の端末装置間の距離を測定する距離測定部と、測定された前記距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースを割り当てる割り当て部と、割り当てられた前記無線リソースを前記第2の端末装置に送信する送信部とを備えることを特徴とする付記1記載の無線通信システム。
(付記7)
前記第2の端末装置は、前記第1の端末装置の位置を測定する第2の距離測定部と、測定した前記位置を前記第1の端末装置に送信する送信部とを備え、
前記第1の距離測定部は、前記第1の端末装置の位置を測定し、測定した前記第1の端末装置の位置と、送信された前記第2の端末装置の位置とに基づいて、前記距離を測定することを特徴とする付記2記載の無線通信システム。
(付記8)
さらに、第3の端末装置を備え、
前記第1及び第2の端末装置は、夫々前記第1及び第2の端末装置の位置を測定する第1及び第2の距離測定部と、測定した前記位置を前記第3の端末装置に送信する第1及び第2の送信部とを夫々備え、
前記第3の端末装置は、送信された前記第1及び第2の端末装置の位置に基づいて前記第1及び第2の端末装置の距離を測定する第3の距離測定部と、測定された前記距離に応じて前記第1または前記第2のゾーン内の無線リソースを割り当てる割り当て部と、割り当てられた前記無線リソースを前記第1及び第2の端末装置に送信する第3の送信部を備えることを特徴とする付記1記載の無線通信システム。
(付記9)
前記各処理部は、前記距離に替え前記第1及び前記第2の端末装置の受信電波強度に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられることを特徴とする付記1記載の無線通信システム。
(付記10)
他の端末装置と無線通信を行う端末装置において、
周波数領域及び時間領域を有する無線フレームが周波数領域または時間領域で少なくとも第1及び第2のゾーンに分割され、前記他の端末装置との距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられ、割り当てられた前記無線リソースを用いて前記他の端末装置と無線通信を行う処理部
を備えることを特徴とする端末装置。
(付記11)
第1及び第2の端末装置間で無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第1及び第2の端末装置は、周波数領域及び時間領域を有する無線フレームが周波数領域または時間領域で少なくとも第1及び第2のゾーンに分割され、前記第1及び第2の端末装置間の距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられ、
割り当てられた前記無線リソースを用いて夫々前記第2及び第1の端末装置と無線通信を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
1:無線通信システム
10(10‐1〜10‐8):端末装置(端末)
11:アンテナ 12:受信アンプ
13:RF部 14:ベースバンド処理部(BB処理部)
15:送信アンプ 16:GPSアンテナ
17:距離測定部 18:ゾーン割り当て判定部

Claims (6)

  1. 第1及び第2の端末装置間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、
    前記第1及び第2の端末装置は、
    周波数領域及び時間領域を有する無線フレームが周波数領域または時間領域で少なくとも第1及び第2のゾーンに分割され、前記第1及び第2の端末装置間において第3の端末装置を介することなく通信が行われる場合における当該第1及び第2の端末装置間の距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられ、割り当てられた前記無線リソースを用いて夫々前記第2及び第1の端末装置と無線通信を行う処理部、を夫々備えることを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記各処理部は、前記無線フレームが前記時間領域で前記第1及び第2のゾーンに分割されたとき、前記第1または第2のゾーン内において、さらに前記時間領域または前記周波数領域で分割された前記無線リソースが割り当てられることを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  3. 前記処理部は、前記無線フレームが前記周波数領域で前記第1及び第2のゾーンに分割されたとき、前記第1または第2のゾーン内において、さらに前記時間領域または前記周波数領域で分割された前記無線リソースが割り当てられることを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  4. 前記各処理部は、前記距離に替え前記第1及び前記第2の端末装置の受信電波強度に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられることを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  5. 他の端末装置と無線通信を行う端末装置において、
    周波数領域及び時間領域を有する無線フレームが周波数領域または時間領域で少なくとも第1及び第2のゾーンに分割され、前記他の端末装置に対して第3の端末装置を介することなく通信が行われる場合における当該他の端末装置との距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられ、割り当てられた前記無線リソースを用いて前記他の端末装置と無線通信を行う処理部
    を備えることを特徴とする端末装置。
  6. 第1及び第2の端末装置間で無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記第1及び第2の端末装置は、周波数領域及び時間領域を有する無線フレームが周波数領域または時間領域で少なくとも第1及び第2のゾーンに分割され、前記第1及び第2の端末装置間において第3の端末装置を介することなく通信が行われる場合における当該第1及び第2の端末装置間の距離に応じて前記第1または第2のゾーン内の無線リソースが割り当てられ、
    割り当てられた前記無線リソースを用いて夫々前記第2及び第1の端末装置と無線通信を行う
    ことを特徴とする無線通信方法。
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