KR100848243B1 - 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템 - Google Patents

모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템

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Abstract

본 발명은 모뎀을 이용하여 무선 송신 장치와 무선 수신 장치간에 트래픽 신호의 송수신 동기를 확보할 수 있도록 한 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 내부 기준 클럭 주기를 일정 배율로 분주한 후에 제1모뎀을 통해 변조하여 얻은 모뎀 신호와 트래픽 신호를 혼합하여 전달하는 무선 송신 장치와; 상기 무선 송신 장치로부터 전달되는 신호인 트래픽 신호와 모뎀 신호가 혼합된 신호 대역을 송신 주파수 환경에 맞는 특정 주파수 대역으로 상향 변환하여 안테나를 통해 송출하는 상향 변환 모듈과; 상기 상향 변환 모듈로부터 송출되는 특정 주파수 대역의 신호를 안테나를 통해 수신한 후에 수신된 특정 주파수 대역의 신호를 내부 환경에 맞는 주파수 대역 신호로 하향 변환하여 전달하는 하향 변환 모듈과; 상기 하향 변환 모듈로부터 전달되는 신호로부터 모뎀 신호와 트래픽 신호를 분리한 후에 분리된 모뎀 신호를 제2모뎀을 통해 복조하고 복조된 신호를 기반으로 상기 트래픽 신호 처리를 위한 내부 기준 클럭의 주기를 조정하여 송수신동기를 확보하는 무선 수신 장치를 포함하는 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템을 구현함으로써, 무선 송신 장치와 무선 수신 장치간의 동기 유지를 위해 종래에 별도의 파일롯 신호 분석 방식을 이용하는 경우와 비교하여 모뎀 추가를 통한 간단한 회로 구현만으로 정확한 송수신 동기를 확보할 수 있게 되며, 또한 종래에 GPS를 이용한 동기 복구 방식을 이용하는 경우와 비교하여 저렴한 비용으로 정확한 송수신 동기를 확보할 수 있게 된다.

Description

모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템{Microwave Repeter System With Sychronazing Modem}
본 발명은 무선 중계 시스템에 관한 것으로, 특히 모뎀을 이용하여 무선 송신 장치와 무선 수신 장치간에 트래픽 신호의 송수신 동기를 확보할 수 있도록 한 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 무선 중계 시스템에서 송신 장치와 수신 장치가 특성이 같지 않은 기준 클럭(Reference Clock)을 사용하는 경우 품질 열화가 발생하므로 두 장치간에는 상호 동기가 유지되어야 하며, 이렇게 송신 장치의 입력 주파수와 수신 장치의 출력 주파수를 동일하게 유지하기 위해서는 동기 확보를 위한 기준 클럭(Reference Clock)이 필요하다.
일례로서, 종래의 무선 중계 시스템을 개략적으로 설명하면, 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 송신 장치(11)(예컨대, 도너 RF 모듈)와 무선 수신 장치(12)(예컨대, 리모트 RF 모듈)로 구비하여 이루어지는데, 무선 송신 장치(11)와 무선 수신 장치(12)에는 주파수 변환을 이용하여 원하는 대역의 주파수 전송 및 타사 대역 신호 억압을 위한 기저대역 전환 기능을 수행하는 주파수 혼합기(Mixer)가 사용된다. 무선 송신 장치(11)의 제1주파수 변환부(11-1)는 안테나 등으로 입력되는 서비스 신호에 대해 타 대역 신호의 영향을 최소화하기 위해 서비스 신호를 중간 주파수(IF) 대역으로 변환하는 역할(시스템 특성에 따라 생략될 수도 있음)을 하며, 제2주파수 변환부(11-2)는 무선으로 연결되는 무선 송신 장치(11)에서 무선 구간의 사용 주파수 대역으로 주파수 변환하는 역할을 한다. 무선 수신 장치(12)의 제3주파수 변환부(12-1)는 안테나를 통해 무선 구간에서 입력되는 서비스 신호에 대해 타 대역 신호의 영향을 최소화하기 위해 서비스 신호를 중간 주파수 대역으로 변환하는 역할(시스템 특성에 따라 생략될 수도 있음)을 하며, 제4주파수 변환부(12-2)는 무선으로 연결되는 무선 수신 장치(12)에서 무선 구간의 서비스 주파수 대역으로 주파수 변환하는 역할을 한다.
이러한 종래의 무선 중계 시스템에서 각 주파수 변환부(11-1, 11-2)가 정확한 주파수 변환을 수행하기 위해서는 무선 송신 장치(11)와 무선 수신 장치(12)에 각각 로컬 주파수가 필요하며, 로컬 주파수를 발생하는 로컬 주파수 발생기(Local Oscillator)는 기준 클럭 발생기(11-3, 12-3)에 의해 발생되는 기준 클럭(Reference Clock)을 필요로 한다.
그리고, 종래의 11GHz 대역 마이크로파(Microwave) 중계 시스템에서는 무선 송신 장치와 무선 수신 장치간의 동기 유지를 위해 필요한 기준 클럭을 제공하기 위해서 별도의 파일롯(Pilot) 신호를 전달하여 그 파일롯 신호를 분석하는 방식을 이용하거나, 또는 GPS(Global Positioning System)를 이용한 동기 복구(Clock Recovery) 방식을 이용하고 있다.
하지만, 전술한 GPS를 이용한 동기 복구 방식은 정확한 동기는 가능하지만 구현하는데 많은 비용이 소모되는 단점이 있으며, 파일롯을 이용한 동기 방식은 파일롯 신호 분석을 위해 복잡한 회로가 필요하다는 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 모뎀 동기를 이용하여 무선 중계 시스템의 송수신 동기를 확보하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 모뎀 동기를 이용하여 무선 중계 시스템의 송수신 동기를 확보함으로써, 종래에 별도의 파일롯 신호 분석 방식을 이용하는 경우와 비교하여 모뎀 추가를 통한 간단한 회로 구현만으로 정확한 송수신 동기를 확보할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 모뎀 동기를 이용하여 무선 중계 시스템의 송수신 동기를 확보함으로써, 종래에 GPS를 이용한 동기 복구 방식을 이용하는 경우와 비교하여 저렴한 비용으로 정확한 송수신 동기를 확보할 수 있도록 하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 내부 기준 클럭 주기를 일정 배율로 분주한 후에 제1모뎀을 통해 변조하여 얻은 모뎀 신호와 트래픽 신호를 혼합하여 전달하는 무선 송신 장치와; 상기 무선 송신 장치로부터 전달되는 신호인 트래픽 신호와 모뎀 신호가 혼합된 신호 대역을 송신 주파수 환경에 맞는 특정 주파수 대역으로 상향 변환하여 안테나를 통해 송출하는 상향 변환 모듈과; 상기 상향 변환 모듈로부터 송출되는 특정 주파수 대역의 신호를 안테나를 통해 수신한 후에 수신된 특정 주파수 대역의 신호를 내부 환경에 맞는 주파수 대역 신호로 하향 변환하여 전달하는 하향 변환 모듈과; 상기 하향 변환 모듈로부터 전달되는 신호로부터 모뎀 신호와 트래픽 신호를 분리한 후에 분리된 모뎀 신호를 제2모뎀을 통해 복조하고 복조된 신호를 기반으로 상기 트래픽 신호 처리를 위한 내부 기준 클럭의 주기를 조정하여 송수신동기를 확보하는 무선 수신 장치를 포함하는 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템을 구현하는데 있다.
여기서, 상기 무선 송신 장치는, 내부 기준 클럭을 발생시키는 제1기준 클럭 발생부와; 상기 제1기준 클럭 발생부에서 발생된 기준 클럭의 주기를 분석하여 모뎀에서 사용되는 일정 배율의 주기로 분주해서 전달하는 송신 제어부와; 상기 송신 제어부로부터 전달되는 일정 배율의 주기 신호를 변조하고 변조된 모뎀 신호를 출력하는 제1모뎀과; 무선 수신 장치 측으로 송출할 트래픽 신호와 상기 제1모뎀에서 출력되는 모뎀 신호를 혼합하여 상향 변환 모듈로 전달하는 신호 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 상향 변환 모듈은, 트래픽 신호와 모뎀 신호가 혼합된 신호 대역을 11GHz 대역으로 상향 변환하여 안테나를 통해 송출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무선 수신 장치는, 내부 기준 클럭을 발생시키는 제2기준 클럭 발생부와; 하향 변환 모듈로부터 전달되는 신호에서 모뎀 신호와 트래픽 신호를 분리하여 전달하는 신호 분배부와; 상기 신호 분배부로부터 전달되는 모뎀 신호를 복조하여 전달하는 제2모뎀과; 상기 제2기준 클럭 발생부에서 발생된 기준 클럭의 주기를 무선 송신 장치 측과 동일하게 일정 배율의 주기로 조정한 후에 배율 조정된 기준 클럭의 주기와 상기 제2모뎀에 의해 복조된 신호 주기를 비교하여 그 차이만큼 상기 제2기준 클럭 발생부의 기준 클럭 발생을 조정하여 상기 무선 송신 장치 측과 동일한 기준 클럭 주기를 확보하는 수신 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 무선 중계 시스템의 무선 송신 장치와 무선 수신 장치간의 동기 유지에 필요한 기준 클럭을 제공하기 위해 모뎀 신호를 이용한 방식을 구현하였는데, 무선 송신 장치는 기준 클럭 주기와 비례되는 신호를 모뎀을 이용하여 무선 수신 장치로 전달하고, 무선 수신 장치는 무선 송신 장치로부터 수신되는 신호를 모뎀에서 알고 있는 배율로 계산하여 무선 수신 장치의 기준 클럭 주기와 배율 조정된 주기를 맞춤으로써, 무선 송신 장치와 무선 수신 장치간의 동기 유지가 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템은 첨부한 도면 도 2에 도시한 바와 같이, 무선 송신 장치(20)와, 상향 변환 모듈(30)과, 하향 변환 모듈(40) 및 무선 수신 장치(50)를 구비하여 이루어진다.
무선 송신 장치(20)는 장치 내에서 사용되는 내부 기준 클럭의 주기를 일정 배율로 분주한 후에 제1모뎀(25)을 통해 변조하여 얻은 모뎀 신호와 트래픽 신호를 혼합하여 상향 변환 모듈(30)로 전달하는 역할을 하는데, 이를 위한 무선 송신 장치(20)는 제1주파수 변환부(21)와, 제2주파수 변환부(22)와, 제1기준 클럭 발생부(23)와, 제1기준 클럭 발생부(23)에서 발생된 기준 클럭의 주기를 분석하여 모뎀에서 사용되는 일정 배율의 주기(또는 송신 제어부(24) 자신이 제어할 수 있는 일정 배율의 주기)로 분주해서 제1모뎀(25)으로 전달하는 송신 제어부(24)와, 송신 제어부(24)로부터 전달되는 일정 배율의 주기 신호를 변조(Modulation)하고 변조된 모뎀 신호를 출력하는 제1모뎀(25)과, 제2주파수 변환부(22)에서 출력되는 트래픽 신호와 제1모뎀(25)에서 출력되는 모뎀 신호를 혼합(Combining)하여 상향 변환 모듈(30)로 전달하는 신호 혼합부(26)를 포함한다.
상향 변환 모듈(30)은 무선 송신 장치(20)의 신호 혼합부(26)로부터 전달되는 신호 즉, 트래픽 신호와 모뎀 신호가 혼합된 신호 대역을 중계 시스템의 송신 주파수 환경에 맞는 특정 주파수 대역(예컨대, 11GHz)으로 상향 변환(Up Converting)하여 안테나를 통해 무선 수신 장치(50) 측으로 송출하는 역할을 한다.
하향 변환 모듈(40)은 안테나를 통해 수신되는 특정 주파수 대역의 신호를 본래의 주파수 대역 신호 즉, 송수신 장치 내부 환경에 맞는 주파수 대역 신호로 하향 변환(Down Converting)하여 무선 수신 장치(50)로 전달하는 역할을 한다.
무선 수신 장치(50)는 하향 변환 모듈(40)로부터 전달되는 신호로부터 모뎀 신호와 트래픽 신호를 분리한 후에 분리된 모뎀 신호를 제2모뎀(55)을 통해 복조(Demodulation)하고 복조된 신호를 기반으로 무선 송신 장치(20) 측과 동일 주기가 되도록 해당 트래픽 신호 처리를 위한 내부 기준 클럭의 주기를 조정하여 송수신 동기를 확보하는 역할을 하는데, 이를 위한 무선 수신 장치(50)는 제3주파수 변환부(51)와, 제4주파수 변환부(52)와, 제2기준 클럭 발생부(53)와, 하향 변환 모듈(40)로부터 전달되는 신호에서 모뎀 신호를 분리하여 제2모뎀(55)으로 전달하고 트래픽 신호를 제3주파수 변환부(51)로 전달하는 신호 분배부(54)와, 신호 분배부(54)로부터 전달되는 모뎀 신호를 복조하여 수신 제어부(56)로 전달하는 제2모뎀(55)과, 제2기준 클럭 발생부(53)에서 발생된 기준 클럭의 주기를 무선 송신 장치(20) 측과 동일하게 일정 배율의 주기로 조정한 후에 배율 조정된 기준 클럭의 주기와 제2모뎀(55)에 의해 복조된 신호 주기를 비교하여 그 차이만큼 제2기준 클럭 발생부(53)의 기준 클럭 발생을 조정하여 무선 송신 장치(20) 측과 동일한 기준 클럭 주기를 확보하는 수신 제어부(56)를 포함한다.
상술한 구성을 기반으로 한 본 발명에 따른 무선 중계 시스템의 송수신 동기 절차를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 무선 송신 장치(20)의 제1주파수 변환부(21) 및 제2주파수 변환부(22)는 제1기준 클럭 발생부(23)로부터 발생되는 기준 클럭의 주기에 동기를 맞추어 무선 수신 장치(50) 측으로 전송할 트래픽 신호에 대한 주파수 변환 처리를 수행하게 된다.
이때, 송신 제어부(24)는 제1기준 클럭 발생부(23)에 의해 발생된 기준 클럭의 주기를 모뎀에서 사용되는 일정 배율의 주기로 분주하여 제1모뎀(25)으로 전달하게 되고, 제1모뎀(25)은 송신 제어부(24)로부터 전달되는 일정 배율의 주기 신호를 변조한 후에 변조된 모뎀 신호를 출력하게 된다. 참고로, 송신 제어부(24)는 기준 클럭의 주기를 모뎀에서 사용되는 일정 배율의 주기로 분주하는데 있어, 첨부한 도면 도 3에 예시한 바와 같이 분주(도 3은 송신 제어부(24)에서 기준 클럭을 10MHz라고 가정할 때 그것에 대한 '1sec=[Ref.(10MHz)]/(10*106)'을 적용하여 송신 제어부(24)가 제어 가능한 분주만큼 제1모뎀(25)의 변조를 제어할 수 있음을 표현한 도면)할 수 있게 된다.
그리고, 무선 송신 장치(20)의 신호 혼합부(26)는 제2주파수 변환부(22)에서 출력되는 트래픽 신호와 제1모뎀(25)에서 출력되는 모뎀 신호를 혼합하여 상향 변환 모듈(30)로 전달하게 된다.
그러면, 상향 변환 모듈(30)은 무선 송신 장치(20)의 신호 혼합부(26)로부터 전달되는 신호 즉, 트래픽 신호와 모뎀 신호가 혼합된 신호 대역을 무선 중계 시스템의 송신 주파수 환경에 맞는 특정 주파수 대역, 예컨대 11GHz 대역으로 상향 변환한 후에 안테나를 통해 무선 수신 장치(50) 측으로 송출하게 된다.
이에, 무선 수신 장치(50) 측의 하향 변환 모듈(40)은 안테나를 통해 특정 주파수 대역의 신호를 수신하게 되면, 수신된 특정 주파수 대역, 예컨대 11GHz 대역의 신호를 무선 수신 장치(50) 내부 환경에 맞는 주파수 대역 신호로 하향 변환하여 무선 수신 장치(50)로 전달하게 된다.
이때, 무선 수신 장치(50)의 신호 분배부(54)는 하향 변환 모듈(40)로부터 전달되는 신호에서 모뎀 신호를 분리하여 제2모뎀(55)으로 전달하게 되고, 이와 동시에 모뎀 신호가 분리된 트래픽 신호를 제3주파수 변환부(51)로 전달하게 된다.
이후, 신호 분배부(54)로부터 모뎀 신호를 전달받은 제2모뎀(55)에서 그 모뎀 신호를 복조하여 수신 제어부(56)로 전달하게 되면, 수신 제어부(56)는 제2기준 클럭 발생부(53)에 의해 발생된 기준 클럭의 주기를 무선 송신 장치(20) 측과 동일하게 모뎀에서 사용되는 일정 배율의 주기로 조정한 후, 배율 조정된 기준 클럭의 주기와 제2모뎀(55)에 의해 복조된 신호 주기를 비교하여 그 차이만큼 제2기준 클럭 발생부(53)의 기준 클럭 발생을 조정함으로써 무선 송신 장치(20) 측과 동일한 기준 클럭 주기를 확보하게 된다.
그리고, 무선 수신 장치(50)의 제3주파수 변환부(51) 및 제4주파수 변환부(52)는 제2기준 클럭 발생부(53)에서 발생된 기준 클럭의 주기 즉, 수신 제어부(56)에 의해 무선 송신 장치(20) 측과 동일하게 조정된 기준 클럭 주기에 동기를 맞추어 신호 분배부(24)로부터 전달되는 트래픽 신호(즉, 수신 트래픽 신호)를 무선 구간의 서비스 주파수 대역으로 주파수 변환 처리하게 된다. 이로써, 무선 중계 시스템을 구성하는 무선 송신 장치(20)와 무선 수신 장치(50)간에 트래픽 전송 동기를 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있는데, 예를 들어, 상술한 실시예에서는 제1모뎀(25)에서 출력되는 모뎀 신호의 혼합 위치는 무선 송신 장치(20)의 출력단에, 신호 분배 위치는 무선 수신 장치(50)의 입력단에 위치하고 있는 것으로 설명하고 있으나, 이와 반대로 제1모뎀(25)에서 출력되는 모뎀 신호의 혼합 위치를 무선 송신 장치(20)의 입력단에 위치시키거나, 신호 분배 위치를 무선 수신 장치(50)의 출력단에 위치시킬 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 모뎀 동기를 이용하여 무선 중계 시스템의 송수신 동기를 확보함으로써, 무선 송신 장치와 무선 수신 장치간의 동기 유지를 위해 종래에 별도의 파일롯 신호 분석 방식을 이용하는 경우와 비교하여 모뎀 추가를 통한 간단한 회로 구현만으로 정확한 송수신 동기를 확보할 수 있게 되며, 또한 종래에 GPS를 이용한 동기 복구 방식을 이용하는 경우와 비교하여 저렴한 비용으로 정확한 송수신 동기를 확보할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 무선 중계 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템을 도시한 도면.
도 3은 도 2에 있어, 제어부에서 기준 클럭의 주기를 일정 배율의 주기로 분주하는 것을 예시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 무선 송신 장치 21 : 제1주파수 변환부
22 : 제2주파수 변환부 23 : 제1기준 클럭 발생부
24 : 송신 제어부 25 : 제1모뎀
26 : 신호 혼합부 30 : 상향 변환 모듈
40 : 하향 변환 모듈 50 : 무선 수신 장치
51 : 제3주파수 변환부 52 : 제4주파수 변환부
53 : 제2기준 클럭 발생부 54 : 신호 분배부
55 : 제2모뎀 56 : 수신 제어부

Claims (4)

  1. 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템에 있어서,
    내부 기준 클럭 주기를 일정 배율로 분주한 후에 제1모뎀을 통해 변조하여 얻은 모뎀 신호와 트래픽 신호를 혼합하여 전달하는 무선 송신 장치와;
    상기 무선 송신 장치로부터 전달되는 신호인 트래픽 신호와 모뎀 신호가 혼합된 신호 대역을 송신 주파수 환경에 맞는 특정 주파수 대역으로 상향 변환하여 안테나를 통해 송출하는 상향 변환 모듈과;
    상기 상향 변환 모듈로부터 송출되는 특정 주파수 대역의 신호를 안테나를 통해 수신한 후에 수신된 특정 주파수 대역의 신호를 내부 환경에 맞는 주파수 대역 신호로 하향 변환하여 전달하는 하향 변환 모듈과;
    상기 하향 변환 모듈로부터 전달되는 신호로부터 모뎀 신호와 트래픽 신호를 분리한 후에 분리된 모뎀 신호를 제2모뎀을 통해 복조하고 복조된 신호를 기반으로 상기 트래픽 신호 처리를 위한 내부 기준 클럭의 주기를 조정하여 송수신동기를 확보하는 무선 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 송신 장치는, 내부 기준 클럭을 발생시키는 제1기준 클럭 발생부와;
    상기 제1기준 클럭 발생부에서 발생된 기준 클럭의 주기를 분석하여 모뎀에서 사용되는 일정 배율의 주기로 분주해서 전달하는 송신 제어부와;
    상기 송신 제어부로부터 전달되는 일정 배율의 주기 신호를 변조하고 변조된 모뎀 신호를 출력하는 제1모뎀과;
    무선 수신 장치 측으로 송출할 트래픽 신호와 상기 제1모뎀에서 출력되는 모뎀 신호를 혼합하여 상향 변환 모듈로 전달하는 신호 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상향 변환 모듈은, 트래픽 신호와 모뎀 신호가 혼합된 신호 대역을 11GHz 대역으로 상향 변환하여 안테나를 통해 송출하는 것을 특징으로 하는 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 수신 장치는, 내부 기준 클럭을 발생시키는 제2기준 클럭 발생부와;
    하향 변환 모듈로부터 전달되는 신호에서 모뎀 신호와 트래픽 신호를 분리하여 전달하는 신호 분배부와;
    상기 신호 분배부로부터 전달되는 모뎀 신호를 복조하여 전달하는 제2모뎀과;
    상기 제2기준 클럭 발생부에서 발생된 기준 클럭의 주기를 무선 송신 장치 측과 동일하게 일정 배율의 주기로 조정한 후에 배율 조정된 기준 클럭의 주기와 상기 제2모뎀에 의해 복조된 신호 주기를 비교하여 그 차이만큼 상기 제2기준 클럭 발생부의 기준 클럭 발생을 조정하여 상기 무선 송신 장치 측과 동일한 기준 클럭 주기를 확보하는 수신 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모뎀 동기를 이용한 무선 중계 시스템.
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