JP6106977B2 - 光伝送システム、及び光伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、光伝送システム、受信側装置、及び光伝送方法に関し、特に、運用経路と冗長経路のそれぞれで同一の情報を有する光信号を送受信する技術に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex）伝送システムの冗長構成は、波長分割多重伝送システムを主として運用するための運用トランスポンダと、それとは別に予備として冗長化するための冗長トランポンダとから構成される冗長構成を組む１：１構成や、運用パスと冗長パスとから構成される冗長構成を組み、運用パスにおいて異常が発生した場合に、光スイッチによって運用パスから冗長パスへの切り替えが可能な１＋１構成がある。

しかしながら、これらの構成は、運用トランスポンダとは別に冗長トランスポンダを用意する必要や、運用パスから冗長パスへ切り替えるための光スイッチを用意する必要があるため、冗長構成を組むためにはコストが高くなってしまうという問題がある。また、運用トランスポンダから冗長トランスポンダへの切り替え処理や、運用パスから冗長パスへの切り替え処理などの複雑な処理も必要となってしまうという問題もある。

ここで、特許文献１及び特許文献２にも、波長分割多重伝送に関する冗長構成のシステムが開示されている。しかしながら、いずれの特許文献に開示のシステムも、冗長トランスポンダ、光スイッチ、又は光カプラ等の部品が必要となるため、依然として、コストが高くなってしまうという問題がある。また、それらの切り替えるための複雑な処理も必要となってしまうという問題もある。すなわち、後述する本願発明のように、ローカルセレクション機能を有効利用することによって、そのような問題を解決する技術を開示したものではない。

国際公開第２０１０−０４４１５４号 特開２０１０−０５６８９９号公報

上述したように、波長分割多重伝送システムにおいては、冗長構成を構築する場合に、システムが複雑となり、コストが高くなってしまっているという課題がある。

本発明の目的は、上述したような課題を解決するために、光信号を伝送するシステムにおいて、冗長構成を構築した場合であっても、システムを簡素にし、コストを低減することができる光伝送システム、受信側装置、及び光伝送方法を提供することである。

本発明の第１の態様にかかる光伝送システムは、運用経路へ第１の光信号を送信する運用経路送信部及び冗長経路へ前記第１の光信号と同一の情報を有する異なる波長の第２の光信号を送信する冗長経路送信部を含む光送信装置と、前記光送信装置から送信された第１の光信号又は第２の光信号と同じ波長の局発光を干渉させることにより前記第１の光信号又は前記第２の光信号の波長を選択する機能を有するローカルセレクション機能部、前記ローカルセレクション機能部において選択する波長を設定する経路設定制御部及び前記ローカルセレクション機能部で選択された波長の第１の光信号又は第２の光信号を受信する受信部を含む光受信装置と、を備えるものである。

本発明の第２の態様にかかる受信側装置は、光送信装置から運用経路を介して送信される第１の光信号、又は、前記光送信装置から冗長経路を介して送信され、前記第１の光信号と同一の内容を示す異なる波長の第２の光信号と同じ波長の局発光を干渉させることにより前記第１の光信号又は前記第２の光信号の波長を選択する機能を有するローカルセレクション機能部と、前記ローカルセレクション機能部において選択する波長を設定する経路設定制御部と、前記ローカルセレクション機能部で選択された波長の第１の光信号又は第２の光信号を受信する受信部と、を備えるものである。

本発明の第３の態様にかかる光伝送方法は、運用経路へ第１の光信号を送信する運用経路送信部及び冗長経路へ前記第１の光信号と同一の情報を有する異なる波長の第２の光信号を送信するステップと、前記第１の光信号又は第２の光信号のうち、選択する光信号の波長を設定するステップと、前記設定された波長の局発光を干渉させることにより、前記送信された第１の光信号又は第２の光信号の波長を選択するステップと、前記選択された波長の第１の光信号又は第２の光信号を受信するステップと、を備えるものである。

上述した本発明の各態様によれば、光信号を伝送するシステムにおいて、冗長構成を構築した場合であっても、システムを簡素にし、コストを低減することができる光伝送システム、受信側装置、及び光伝送方法を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの構成図である。 本発明の実施の形態にかかるトランスポンダの構成図である。 本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの動作を示すフローチャートである。 １：１構成の波長分割多重伝送システムの構成図である。 １＋１構成の波長分割多重伝送システムの構成図である。 本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの概要となる光伝送システムの構成図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの構成図である。

波長分割多重伝送システムは、Ｔｘトランスポンダ１−０〜１−Ｎ、ＷＳＳ（波長選択スイッチ：Wavelength Selective Switch）２、３、及びＲｘトランスポンダ４−０〜４−Ｎを有する。ここで、Ｎは、任意の正整数である。

なお、以下、Ｔｘトランスポンダ１−０〜１−Ｎのそれぞれを、総じて「Ｔｘトランスポンダ１」とも呼び、Ｒｘトランスポンダ４−０〜４−Ｎのそれぞれを、総じて「Ｒｘトランスポンダ４」とも呼ぶ。また、Ｔｘトランスポンダ１−０〜１−Ｎから運用パスを介して伝送される光信号（波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎ）のそれぞれを、総じて「運用パス用の光信号」とも呼び、Ｔｘトランスポンダ４−０〜４−Ｎから運用パスを介して伝送される光信号（波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎ）のそれぞれを、総じて「冗長パス用の光信号」とも呼ぶ。

Ｔｘトランスポンダ１は、運用パス用の光信号と冗長パス用の光信号を、対向するトランスポンダ４に送信する。すなわち、Ｔｘトランスポンダ１−ｋが送信した運用パス用の光信号（波長λｎ＋ｋ）及び冗長パス用の光信号（波長λｍ＋ｋ）は、Ｔｘトランスポンダ１−ｋに対向するトランスポンダ４−ｋによって受信されることになる。なお、ｋは、０〜Ｎのいずれかを示す。

なお、同一のＴｘトランスポンダ１から送信される運用パス用の光信号と冗長パス用の光信号は、同一の情報を有し、かつ波長の異なる光信号となる。すなわち、Ｔｘトランスポンダ１からＲｘトランスポンダ４に光信号を伝送するパスは、冗長化されており、運用パスで光信号を伝送できなくなった場合であっても、冗長パスを介して光信号を伝送することが可能である。Ｔｘトランスポンダ１は、運用パス用の光信号と冗長パス用の光信号をトランスポンダ４に送信する場合、それぞれの光信号をＷＳＳ２に出力する。

ＷＳＳ２は、Ｔｘトランスポンダ１−０〜１−Ｎから出力された複数の光信号のうち、任意の波長数（ＣＨ数）の波長を選択して、選択した波長の光信号を波長多重して、任意の出力ポート（運用パス又は冗長パス）に出力する。具体的には、ＷＳＳ２は、Ｔｘトランスポンダ１−０〜１−Ｎから出力された運用パス用の光信号（波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎ）及び冗長パス用の光信号（波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎ）のうち、運用パス用の光信号（波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎ）を選択して運用パスに出力し、冗長パス用の光信号（波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎ）を選択して冗長パスに出力する。これによって、運用パス用の光信号（波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎ）が、波長多重されて運用パスを介してＷＳＳ３に送信され、冗長パス用の光信号（波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎ）が、波長多重されて冗長パスを介してＷＳＳ３に送信される。

ＷＳＳ３は、ＷＳＳ２から運用パスを介して送信された運用パス用の光信号（波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎ）、及び、ＷＳＳ２から冗長パスを介して送信された冗長パス用の光信号（波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎ）を受信する。ＷＳＳ３は、受信した複数の光信号を波長分割して、任意の波長数（ＣＨ数）の波長の光信号を、任意の出力ポート（各Ｒｘトランスポンダ４−０〜４−Ｎ）に出力する。具体的には、ＷＳＳ３は、Ｔｘトランスポンダ１−ｋが送信した運用パス用の光信号（波長λｎ＋ｋ）及び冗長パス用の光信号（波長λｍ＋ｋ）を、Ｔｘトランスポンダ１−ｋに対向するトランスポンダ４−ｋに出力する。これによって、Ｔｘトランスポンダ１−ｋが送信した運用パス用の光信号（波長λｎ＋ｋ）及び冗長パス用の光信号（波長λｍ＋ｋ）が、Ｔｘトランスポンダ１−ｋに対向するトランスポンダ４−ｋによって受信される。

Ｒｘトランスポンダ４は、デジタルコヒーレント技術にて実現されるローカルセレクション機能を有するトランスポンダである。Ｒｘトランスポンダ４は、ローカルセレクション機能によって、ＷＳＳ３から出力された運用パス用の光信号と冗長パス用の光信号のうち、いずれかと同じ波長の局発光を干渉させることにより、その波長の光信号を選択して受信する。

続いて、図２を参照して、本発明の実施の形態にかかるトランスポンダ１、４の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかるトランスポンダ１、４の構成図である。

Ｔｘトランスポンダ１は、運用パス送信部１１及び冗長パス送信部１２を有する。

運用パス送信部１１は、Ｒｘトランスポンダ４に送信する運用パス用の光信号を生成し、ＷＳＳ２に出力する。

冗長パス送信部１２は、Ｒｘトランスポンダ４に送信する冗長パス用の光信号を生成し、ＷＳＳ２に出力する。冗長パス送信部１２が生成する冗長パス用の光信号は、運用パス送信部１１が生成する運用パス用の光信号とは、同一の情報を有するが、波長が異なる。

Ｒｘトランスポンダ４は、ローカルセレクション機能部４１、受信信号処理機能部４２、及びパス設定制御回路４３を有する。

ローカルセレクション機能部４１は、デジタルコヒーレント技術におけるローカルセレクション機能によって、複数の波長（光信号）から所望の波長（光信号）を選択する。ローカルセレクション機能部４１は、ＷＳＳ３から出力された光信号（運用パス用の光信号及び冗長パス用の光信号）に対して、受信対象の光信号（運用パス用の光信号又は冗長パス用の光信号）と同じ波長の局発光を干渉させることで、受信対象の光信号を選択する。

受信信号処理機能部４２は、ローカルセレクション機能部４１によって選択された光信号を受信する。受信信号処理機能部４２は、ＷＳＳ３から出力された光信号に、受信対象の光信号（運用パス用の光信号又は冗長パス用の光信号）と同じ波長の局発光が干渉された光信号を、受信対象の光信号として受信する。

パス設定制御回路４３は、運用パス用の光信号及び冗長パス用の光信号のうち、いずれかの光信号を受信対象として選択するようにローカルセレクション機能部４１を制御する。具体的には、パス設定制御回路４３は、運用パスにおいて異常（光ファイバ断による信号不通等）が発生した場合、運用パスに代えて冗長パスを介して送信される冗長パス用の光信号を選択するように、ローカルセレクション機能部４１において選択する波長（局発光の波長）を、冗長パス用の光信号の波長に変更する。なお、運用パスにおける異常は、一般的に考え得る方法であれば、どのような方法によって検出するようにしてもよい。例えば、一定時間、運用パス用の光信号が検出されなかった場合に、異常と判断するようにしてもよい。パス設定制御回路４３は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって実現してもよい。

続いて、図３を参照して、本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの動作を示すフローチャートである。

図３は、図１に示す波長分割多重伝送システムにおいて、運用パスが異常となった場合におけるＲｘトランスポンダ４の動作を示している。ここで、前提として、運用パス用の光信号の波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎと、冗長パス用の光信号の波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎは、波長テーブルによって予め決められている。例えば、ＷＳＳ３及びＲｘトランスポンダ４−０〜４−Ｎを有する受信側装置において、波長テーブルが予め格納される記憶装置を有するようにする。波長テーブルは、運用パス用の光信号の波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎと、冗長パス用の光信号の波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎとを示す情報となる。なお、波長テーブルにおいては、例えば、運用パス用の光信号の波長λｎ＋０〜λｎ＋Ｎと冗長パス用の光信号の波長λｍ＋０〜λｍ＋Ｎとを、全波長数の前半と後半とで分けて定義するようにしてもよく、奇数と偶数とで分けて定義するようにしてもよい。

Ｒｘトランスポンダ４は、運用パスにおける信号不通等の異常の発生を監視する。Ｒｘトランスポンダ４は、運用パスの異常を検出した場合、その内部でパスの切り替えを要求するパス切り替え要求信号を生成し、パス設定制御回路４３に出力する（ステップＳ１）。

パス設定制御回路４３は、パス切り替え要求信号を監視しており、Ｒｘトランスポンダ４内部におけるパス切り替え要求信号の出力を検出したときに、ローカルセレクション機能部４１において選択する波長の切り替えを指示する切り替え指示信号をローカルセレクション機能部４１に出力する（ステップＳ２）。すなわち、切り替え指示信号は、ローカルセレクション機能部４１において選択する波長を、運用パス用の光信号の波長から冗長パス用の光信号の波長に切り替えるように指示する信号となる。

ローカルセレクション機能部４１は、パス設定制御回路４３からの切り替え指示信号の出力に応じて、ローカルセレクション機能部４１内にあるローカルオシレータの波長を運用パス用の光信号の波長から冗長パス用の光信号の波長に変更する（ステップＳ３）。すなわち、ローカルセレクション機能部４１は、ローカルオシレータによって生成する局発光の波長を、運用パス用の光信号の波長から冗長パス用の光信号の波長に変更する。具体的には、ローカルセレクション機能部４１は、波長テーブルのうち、自Ｒｘトランスポンダ４に対応する運用パス用の光信号の波長又は冗長パス用の光信号の波長を参照することで、参照先の波長の局発光を生成する。ローカルセレクション機能部４１は、切り替え指示信号に応じて、波長テーブルにおける参照先を、運用パス用の光信号の波長から、冗長パス用の光信号の波長に変更することで、ローカルオシレータによって生成される局発光の波長を、冗長パス用の光信号の波長に変更する。

ローカルセレクション機能部４１は、波長の変更後に、波長の変更設定が完了したことを通知する設定完了通知信号をパス設定制御回路１３に出力する（ステップＳ４）。この波長の変更設定の完了によって、パス切り替えが完了する（ステップＳ５）。

これによれば、Ｒｘトランスポンダ４の受信信号処理機能部４２は、異常が発生した運用パスに代えて冗長パスによって、運用パスと同一の情報を有する光信号を受信して、運用を継続することが可能となる。

続いて、本実施の形態の効果について説明する。ここで、本発明の実施の形態の効果を明確にするために、１：１構成の波長分割多重伝送システムと１＋１構成の波長分割多重伝送システムのそれぞれについて、その構成及び問題点について説明した後で、本実施の形態の効果について説明する。

まず、図４を参照して、１：１構成の波長分割多重伝送システムについて説明する。図４は、１：１構成の波長分割多重伝送システムの構成図である。

１：１構成の冗長構成では、図４に示すように、運用パス用のトランスポンダと冗長パス用のトランスポンダをそれぞれ用意する必要があるため、冗長構成をとらない場合と比較して、倍のコストが必要となる。また、運用パスから冗長パスへのパス切り替えを行う場合に、ＴｘトランスポンダとＲｘトランスポンダの両方で切り替え処理を実施する必要があるため、複雑なシステム処理が必要となる。例えば、運用パスの異常を検出したＲｘトランスポンダから、Ｔｘトランスポンダに運用パスの異常の検出を通知して、Ｔｘトランスポンダにおいてもパス切り替えのための処理を実施する必要がある。

続いて、図５を参照して、１＋１構成の波長分割多重伝送システムについて説明する。図５は、１＋１構成の波長分割多重伝送システムの構成図である。

１＋１構成の冗長構成では、図５に示すように、光信号を運用パスと冗長パスのそれぞれに分けて伝送するための光カプラ（「ＣＰＬ」と図示）と、運用パスの光信号と冗長パスの光信号のうち、いずれかの光信号を選択するための光スイッチ（「光ＳＷ」と図示）とを用意する必要がある。そのため、冗長構成をとらない場合と比較してコストが光カプラと光スイッチの分だけ高くなってしまう。また、運用パスから冗長パスへのパス切り替えを行う場合に、光スイッチの切り替え処理を実施する必要があるため、複雑なシステム処理が必要となる。さらに、光カプラで光信号を光学的に分けて伝送するようにしているため、冗長構成をとらない場合と比較して光パワーが弱く、長距離の伝送が困難となってしまう。

これらの構成に対して、本実施の形態では、上述したような問題を、デジタルコヒーレント技術におけるローカルセレクション機能を、冗長構成における切り替えに用いることで解決した。本実施の形態では、送信側にて、同一の情報を有し、かつ波長の異なる運用パス用と冗長パス用の両方の光信号を生成し、それぞれの光信号を運用パスと冗長パスの異なる伝送路を介して伝送し、受信部にて、ローカルセレクション機能部で運用パスの光信号と冗長パスの光信号のいずれかを選択して受信するようにしている。

この構成によれば、以下に説明するような効果を奏することができる。

パスの切り替えを受信側のＲｘトランスポンダのみで完結することができるため、送信側に運用パスの異常の検出（パスの切り替え指示）を通知する等の複雑な処理が不要となる。また、受信側のＲｘトランスポンダのみでパスの切り替えを実施することができるため、冗長用のトランスポンダ、光カプラ、及び光スイッチ等を用意する必要がなくなり、コストを削減することができる。すなわち、光信号を伝送するシステムにおいて、冗長構成を構築した場合であっても、システムを簡素にし、コストを低減することができる。

また、本実施の形態では、運用パスによって伝送する運用パス用の光信号の波長と、冗長パスによって伝送する冗長パス用の光信号の波長とを、波長テーブルで管理するようにしている。これによれば、光信号の波長の重複定義を防止することができる。

続いて、図６を参照して、本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの概要となる光伝送システムの構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムの概要となる光伝送システムの構成図である。上述した本実施の形態にかかる波長分割多重伝送システムは、その概要構成として、図６に示す光伝送システムのように捉えることもできる。

光伝送システムは、光送信装置８及び光受信装置９を有する。光送信装置８は、運用経路送信部８１及び冗長経路送信部８２を有する。光受信装置９は、ローカルセレクション機能部９１、経路設定制御部９２、及び受信部９３を有する。なお、光送信装置８は、Ｔｘトランスポンダ１に対応し、光受信装置９は、Ｒｘトランスポンダ４に対応する。

運用経路送信部８１は、運用経路へ第１の光信号を送信する。なお、運用経路送信部８１は、運用パス送信部１１に対応する。

冗長経路送信部８２は、冗長経路へ第１の光信号と同一の情報を有する異なる波長の第２の光信号を送信する。なお、冗長経路送信部８２は、冗長パス送信部に対応する。

ローカルセレクション機能部９１は、光送信装置８から送信された第１の光信号又は第２の光信号と同じ波長の局発光を干渉させることにより第１の光信号又は第２の光信号の波長を選択する機能を有する。なお、ローカルセレクション機能部９１は、ローカルセレクション機能部４１に対応する。

経路設定制御部９２は、ローカルセレクション機能部９１において選択する波長を設定する。経路設定制御部９２は、パス設定制御回路４３に対応する。

受信部９３は、ローカルセレクション機能部９１で選択された波長の第１の光信号又は第２の光信号を受信する。なお、受信部９３は、受信信号処理機能部４２に対応する。

以上に説明した光伝送システムの構成によれば、運用経路において異常が発生した場合に、経路設定制御部９２において、選択する波長として冗長経路を経由する第２の光信号の波長を設定するのみで、運用を継続することが可能となる。すなわち、光受信装置９における波長の設定のみで、パスを冗長化した冗長構成における運用を実現することができる。そのため、光信号を伝送するシステムにおいて、冗長構成を構築した場合であっても、システムを簡素にし、コストを低減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ Ｔｘトランスポンダ
２、３ ＷＳＳ
４ Ｒｘトランスポンダ
８ 光送信装置
９ 光受信装置
１１ 運用パス送信部
１２ 冗長パス送信部
４１、９１ ローカルセレクション機能部
４２ 受信信号処理機能部
４３ パス設定制御回路
８１ 運用経路送信部
８２ 冗長経路送信部
９２ 受信部
９３ 経路設定制御部

Claims (7)

1. 第１の光信号を出力する運用経路送信部及び前記第１の光信号と同一の情報を有する異なる波長の第２の光信号を出力する冗長経路送信部を含む光送信装置と、
   前記第１の光信号を運用経路へ送信し、かつ前記第２の光信号を冗長経路へ送信する第１の波長選択スイッチと、
   前記第１の光信号又は前記第２の光信号と同じ波長の局発光を干渉させることにより前記第１の光信号又は前記第２の光信号の波長を選択する機能を有するローカルセレクション機能部、前記ローカルセレクション機能部において選択する波長を設定する経路設定制御部及び前記ローカルセレクション機能部で選択された波長の第１の光信号又は第２の光信号を受信する受信部を含む光受信装置と、
   前記運用経路を介して送信された前記第１の光信号を入力し、かつ前記冗長経路を介して送信された前記第２の光信号を入力し、前記第１の光信号及び前記第２の光信号を前記光受信装置に出力する第２の波長選択スイッチとを、
   を備える光伝送システム。
2. 前記経路設定制御部は、前記運用経路における異常を監視し、前記運用経路における異常を検出した場合に、前記ローカルセレクション機能部において選択する波長として、前記第２の光信号の波長を設定する、
   請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記光伝送システムは、前記光送信装置及び前記光受信装置を複数備え、
   前記複数の光受信装置のそれぞれは、前記複数の光送信装置のそれぞれに対応し、対応する光送信装置から送信された第１の光信号又は第２の光信号を受信する、
   請求項１又は２に記載の光伝送システム。
4. 前記第１の波長選択スイッチは、前記複数の光送信システムから送信された複数の第１の光信号を波長多重して前記運用経路に送信するとともに、前記複数の光送信システムから送信された第２の光信号を波長多重して前記冗長経路に送信し、
   前記第２の波長選択スイッチは、前記運用経路を介して送信された複数の第１の光信号を波長分割して前記複数の光受信装置のそれぞれに出力するとともに、前記冗長経路を介して送信された複数の第２の光信号を波長分割して前記複数の光受信装置のそれぞれに出力する、
   請求項３に記載の光伝送システム。
5. 前記光伝送システムは、さらに、前記複数の光受信装置のそれぞれに波長分割されて出力される第１の光信号及び第２の光信号の波長を示す波長情報が格納される記憶部を備え、
   前記ローカルセレクション機能部は、前記記憶部に格納された波長情報に基づいて、前記第１の光信号又は前記第２の光信号の波長を特定する、
   請求項４に記載の光伝送システム。
6. 前記光送信装置及び前記光受信装置のそれぞれは、トランスポンダである、
   請求項４又は５に記載の光伝送システム。
7. 第１の波長選択スイッチを用いて、運用経路へ第１の光信号を送信し、かつ、冗長経路へ前記第１の光信号と同一の情報を有する異なる波長の第２の光信号を送信するステップと、
   第２の波長選択スイッチを用いて、前記運用経路を介して送信された第１の光信号、及び前記冗長経路を介して送信された第２の光信号を受信するステップと、
   前記第１の光信号又は第２の光信号のうち、選択する光信号の波長を設定するステップと、
   前記設定された波長の局発光を干渉させることにより、前記第２の波長選択スイッチを用いて受信された第１の光信号及び第２の光信号の何れか一方の波長を選択するステップと、
   を備える光伝送方法

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