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技術 符号分割多重通信方法及び装置

出願人 株式会社ケンウッド
発明者 高橋正和
出願日 2000年10月6日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 2000-307645
公開日 2002年4月19日 (18年8ヶ月経過) 公開番号 2002-118536
状態 特許登録済
技術分野 交流方式デジタル伝送 時分割方式以外の多重化通信方式
主要キーワード データ応答信号 ガイドチップ 遅延幅 位相補正器 各繰返し 位相回転角 送信バンド 符号分割多重通信装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年4月19日)のものです。
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図面 (10)

課題

マルチパス環境下においてパイロット信号用の搬送波データ信号用の搬送波の周波数が異なる場合でも送信データを正確に復調可能にする。

解決手段

送信側において、対構成の完全相補系列に基づく巡回直列系列にてパイロット信号を拡散し、巡回形直列系列にて送信データ信号を拡散し、パイロット信号を拡散した信号を第1の搬送波で、送信データ信号を拡散した信号を第2の搬送波でそれぞれ周波数変調し、変調された2つの信号を加算して送信信号を生成する。一方、受信側において、受信信号から第1の局発信号に基づいて第1の受信ベースバンド信号を、第2の局発信号に基づいて第2の受信ベースバンド信号をそれぞれ復調し、第1の受信ベースバンド信号を巡回形挿入直列系列にて逆拡散パイロット応答信号及びデータ応答信号を得、パイロット応答信号にから生成した位相補正パイロット応答信号によってデータ応答信号から送信データ信号を復調する。

概要

背景

移動体通信通信方式として、符号分割多重(CDMA)通信方式が広く用いられている。符号分割多重通信方式は、周波数分割多重通信FDMA)や時分割多重通信TDMA)に比して、同一チャンネル内で多重できる信号の数を極めて多くできる利点があることから、今後も更なる普及が期待されている。

符号分割多重通信においては、完全相補系列を用いた歯状スペクトル通信方式が広く採用されている。この通信方式では、送信側で、完全相補系列の対を構成する要素系列直列接続した直列系列を生成し、直列系列の1つにパイロット信号を乗せ、他の対系列にはチップ単位遅延シフトした遅延シフト系列送信データ信号を乗せて送信する。例えば、長さが4チップで2個の系列を要素系列とする2対の完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回(0≦k≦L−1)繰返して巡回シフト系列RAmkを生成する。次いで、この巡回シフト系列を2回繰返して繰返し系列を生成する。更に、この繰返し系列の後部L−1個のチップを繰返し系列の前部外側に、ガイドチップとして付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して巡回形直列系列Gmk(ここで、mは組番号を表し0≦m≦M−1となり、kは組を構成する要素番号を表し0≦k≦L−1となる)を生成する。これを送信側においてパイロット信号p及び送信データ信号dを拡散するために用いる。この拡散された送信データ信号は周波数変調され、伝送路上へ送信される。

一方、受信側では、受信信号に対し、前記繰り返し系列の複素共役

概要

マルチパス環境下においてパイロット信号用の搬送波データ信号用の搬送波の周波数が異なる場合でも送信データを正確に復調可能にする。

送信側において、対構成の完全相補系列に基づく巡回形直列系列にてパイロット信号を拡散し、巡回形直列系列にて送信データ信号を拡散し、パイロット信号を拡散した信号を第1の搬送波で、送信データ信号を拡散した信号を第2の搬送波でそれぞれ周波数変調し、変調された2つの信号を加算して送信信号を生成する。一方、受信側において、受信信号から第1の局発信号に基づいて第1の受信ベースバンド信号を、第2の局発信号に基づいて第2の受信ベースバンド信号をそれぞれ復調し、第1の受信ベースバンド信号を巡回形挿入直列系列にて逆拡散パイロット応答信号及びデータ応答信号を得、パイロット応答信号にから生成した位相補正パイロット応答信号によってデータ応答信号から送信データ信号を復調する。

目的

従って、本発明の目的は、完全相補系列を用いた符号分割多重通信において受信装置側回路構成を簡略化することが可能な符号分割多重通信方法及び装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

完全相補系列を用いてデータ通信を行う符号分割多重通信方法において、送信側において、対構成の完全相補系列に基づいて生成される巡回直列系列によって送信データ信号拡散する手順と、前記送信データ信号を拡散した信号を所定の搬送波周波数変調する手順と、を備え、受信側において、前記所定の搬送波に対応した所定の局発信号に基づいて、受信信号から受信ベースバンド信号復調する手順と、前記受信ベースバンド信号を、巡回形挿入直列系列によって逆拡散データ応答信号を得る手順と、を備え、前記巡回形直列系列が、長さLの対構成の完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回繰返して巡回シフト系列を生成し、該巡回シフト系列を複数回繰返して繰返し系列を生成し、該繰返し系列の後部L−1個のチップを繰返し系列の前部外側に付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られ、前記巡回形零挿入直列系列が、前記繰返し系列の前部外側にL−1個の0を付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られるものであることを特徴とする符号分割多重通信方法。

請求項2

完全相補系列を用いて送受信装置間でデータ通信を行う符号分割多重通信装置において、前記送信装置は、対構成の完全相補系列に基づいて生成される巡回形直列系列によって送信データ信号を拡散する拡散手段と、前記送信データ信号を拡散した信号を所定の搬送波で周波数変調する変調手段と、を備え、前記受信装置は、前記所定の搬送波に対応した所定の局発信号に基づいて、受信信号から受信ベースバンド信号を復調する復調手段と、前記受信ベースバンド信号を、巡回形零挿入直列系列によって逆拡散しデータ応答信号を得るデータ応答信号生成手段と、を備え、前記巡回形直列系列が、長さLの対構成の完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回繰返して巡回シフト系列を生成し、該巡回シフト系列を複数回繰返して繰返し系列を生成し、該繰返し系列の後部L−1個のチップを繰返し系列の前部外側に付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られ、前記巡回形零挿入直列系列が、前記繰返し系列の前部外側にL−1個の0を付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られるものであることを特徴とする符号分割多重通信装置。

技術分野

を用いたため、完全相補系列を用いた符号分割多重通信において、その受信装置側の各系列に、遅延回路及び加算回路を備える必要がなくなる。よって、受信装置回路構成が簡略化される。

背景技術

0001

本発明は、完全相補系列パイロット支援形符号分割多重通信方法及び装置に関し、特に、送信データ復調する受信装置側において該復調のための回路構成を簡略にできる完全相補系列パイロット支援形符号分割多重通信方法及び装置に関する。

0002

移動体通信通信方式として、符号分割多重(CDMA)通信方式が広く用いられている。符号分割多重通信方式は、周波数分割多重通信(FDMA)や時分割多重通信TDMA)に比して、同一チャンネル内で多重できる信号の数を極めて多くできる利点があることから、今後も更なる普及が期待されている。

0003

符号分割多重通信においては、完全相補系列を用いた歯状スペクトル通信方式が広く採用されている。この通信方式では、送信側で、完全相補系列の対を構成する要素系列を直列接続した直列系列を生成し、直列系列の1つにパイロット信号を乗せ、他の対系列にはチップ単位遅延シフトした遅延シフト系列送信データ信号を乗せて送信する。例えば、長さが4チップで2個の系列を要素系列とする2対の完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回(0≦k≦L−1)繰返して巡回シフト系列RAmkを生成する。次いで、この巡回シフト系列を2回繰返して繰返し系列を生成する。更に、この繰返し系列の後部L−1個のチップを繰返し系列の前部外側に、ガイドチップとして付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して巡回形直列系列Gmk(ここで、mは組番号を表し0≦m≦M−1となり、kは組を構成する要素番号を表し0≦k≦L−1となる)を生成する。これを送信側においてパイロット信号p及び送信データ信号dを拡散するために用いる。この拡散された送信データ信号は周波数変調され、伝送路上へ送信される。

0004

一方、受信側では、受信信号に対し、前記繰り返し系列の複素共役

発明が解決しようとする課題

0005

図9は、従来構成における符号分割多重通信における受信装置側の機能ブロック図を示している。図に示す受信装置900において、受信信号は、受信ベースバンド生成器902に入力され、送信側の各変調周波数に対応した局発周波数でそれぞれ復調され、これによって前記巡回形直列系列Gmkで拡散された受信ベースバンド信号が得られる。この信号は、各系列において2つに分岐され、一方が、遅延回路904を介して逆拡散のための演算回路906へ、他方が直接演算回路908へ入力される。演算回路908に直接入力された受信ベースバンド信号は、それが対象とする巡回形直列系列(例えば、G00)の後部に含まれる繰り返し系列の複素共役

0006

しかしながら、従来の完全相補系列を用いた符号分割多重通信においては、前述のように、その受信装置側の各系列毎に遅延回路904及び加算回路910を装備する必要があり、その系列数が増加するに連れて、回路構成が大規模になるという問題があった。

課題を解決するための手段

0007

従って、本発明の目的は、完全相補系列を用いた符号分割多重通信において受信装置側の回路構成を簡略化することが可能な符号分割多重通信方法及び装置を提供することにある。

0008

前記目的を達成するため本発明は、完全相補系列を用いてデータ通信を行う符号分割多重通信方法において、送信側において、対構成の完全相補系列に基づいて生成される巡回形直列系列によって送信データ信号を拡散する手順と、前記送信データ信号を拡散した信号を所定の搬送波で周波数変調する手順と、を備え、受信側において、前記所定の搬送波に対応した所定の局発信号に基づいて、受信信号から受信ベースバンド信号を復調する手順と、前記受信ベースバンド信号を、巡回形挿入直列系列によって逆拡散しデータ応答信号を得る手順と、を備え、前記巡回形直列系列が、長さLの対構成の完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回繰返して巡回シフト系列を生成し、該巡回シフト系列を複数回繰返して繰返し系列を生成し、該繰返し系列の後部L−1個のチップを繰返し系列の前部外側に付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られ、前記巡回形零挿入直列系列が、前記繰返し系列の前部外側にL−1個の0を付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られるものであることを特徴とする。

0009

また、本発明は、完全相補系列を用いて送受信装置間でデータ通信を行う符号分割多重通信装置において、前記送信装置は、対構成の完全相補系列に基づいて生成される巡回形直列系列によって送信データ信号を拡散する拡散手段と、前記送信データ信号を拡散した信号を所定の搬送波で周波数変調する変調手段と、を備え、前記受信装置は、前記所定の搬送波に対応した所定の局発信号に基づいて、受信信号から受信ベースバンド信号を復調する復調手段と、前記受信ベースバンド信号を、巡回形零挿入直列系列によって逆拡散しデータ応答信号を得るデータ応答信号生成手段と、を備え、前記巡回形直列系列が、長さLの対構成の完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回繰返して巡回シフト系列を生成し、該巡回シフト系列を複数回繰返して繰返し系列を生成し、該繰返し系列の後部L−1個のチップを繰返し系列の前部外側に付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られ、前記巡回形零挿入直列系列が、前記繰返し系列の前部外側にL−1個の0を付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られるものであることを特徴とする。

0010

次に、本発明のより具体的な解決手段について説明する。本発明においては、例えば、長さがLチップでM個の系列を要素系列とするM対の完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回(0≦k≦L−1)繰返して巡回シフト系列を生成する。次いで、この巡回シフト系列をN回繰返して繰返し系列を生成する。更に、この繰返し系列の後部L−1個のチップを繰返し系列の前部外側に付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して巡回形直列系列Gmk(ここで、mは組番号を表し0≦m≦M−1となり、kは組を構成する要素番号を表し0≦k≦L−1となる)を生成する。これを送信側においてパイロット信号p及び送信データ信号dを拡散するために用いる。

0011

一方、前記繰返し系列の前部外側にL−1個の0を付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して、巡回形零挿入直列系列Zmk(ここで、mは組番号を表し0≦m≦M−1となり、kは組を構成する要素番号を表し0≦k≦L−1となる)を生成する。この巡回形零挿入直列系列Zmkの複素共役

0012

送信側では、巡回形直列系列G00にパイロット信号p=1を乗算して信号s000を得る。また、m≠0の巡回形直列系列Gmkにm≠0の送信データ信号d0mkを乗算して得られる信号を加算した信号s0mkを得る。そして信号s000と信号s0mkを加算して信号s0を得る。さらに、巡回形直列系列Gmkにn≠0の送信データ信号dnmkを乗算して得られる信号を加算して信号snを得る。信号snを次式で表す。

0013

0014

次に、信号snに搬送波信号fn(t)を乗算して加算した送信信号s(t)を得る。搬送波信号fn(t)は次式で表される。

0015

0016

ここでTcは巡回形直列系列Gmkのチップ幅である。また、

0017

0018

送信信号が複数の伝搬路伝搬し、それぞれの伝搬路で独立した遅延と位相回転および減衰が生じ、これらの影響を受けた合成信号が受信信号となる。ここで、伝搬路の遅延幅はチップTcの整数倍とし、また、(L−1)Tc以下とする。実際の遅延幅はチップ幅Tcの実数倍となるが、等化回路にて遅延幅はチップ幅Tcの整数倍に波形整形することができる。波形整形された受信信号r(t)は次式で表される。

0019

0020

ここで、aτは伝搬路の減衰係数であり、θτは伝搬路の位相回転角である。

0021

受信側では、受信信号r(t)を次式で与えられる局発信号

0022

0023

受信べースパンド信号rn(t)を巡回形零挿入系列Zmkの複素共役

0024

0025

また、パイロット応答信号以外の相関出力Cnmkはデータ応答信号となり次式で表される。

0026

0027

ただし、mod(x,y)はxをyで割ったときの剰余を示す。

0028

ここで、位相補正を行った位相補正パイロット応答信号Pnkを次式で与える。

0029

0030

位相補正パイロット応答信号Pnkとデータ応答信号Cnmkとの間には次式の関係が成り立つ。

0031

0032

よって、次式を演算することにより送信データdnmkを復調することができる。

発明を実施するための最良の形態

0033

0034

以下、図示した一実施形態に基いて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係るパイロット支援形符号分割多重通信装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図において、符号分割多重通信装置100は、後述する方法によって生成される巡回形直列系列G00〜G13を用いて、パイロット信号p及び送信データ信号d010〜d113を拡散し、送信する送信装置200、及び後述する方法によって生成される巡回形零挿入系列Z00〜Z13の複素共役

0035

送信装置200は、シリアルに入力される送信データ信号d010〜d113をパラレルに出力するシリアル/パラレル変換部202、巡回形直列系列G00及びG10〜G13を用いてパイロット信号p及び送信データ信号の一部d010〜d013を拡散する第1の乗算器群204と、巡回形直列系列G00〜G13を用いて送信データ信号の残りd100〜d113を拡散する第2の乗算器群206と、パイロット信号を拡散した信号s000と送信データ信号の一部を拡散した信号s010〜s013とを全て加算して第1の送信ベースバンド信号s0を生成する第1の加算器208と、送信データ信号の残りを拡散した信号s100〜s113を全て加算して第2の送信ベースバンド信号s1を生成する第2の加算器210と、第1の送信バンド信号s0を第1の搬送波f0(t)で周波数変調する第1の変調器212と、第2の送信バンド信号s1を第2の搬送波f1(t)で周波数変調する第2の変調器214と、前記変調された2つの信号を加算して、送信信号s(t)を生成する送信信号生成器216と、送信信号s(t)を送信するアンテナ218を備えて構成される。

0036

一方、受信装置300は、受信信号r(t)を受信するアンテナ302と、第1の局発信号

0037

次に、図2図8に従って、完全相補系列に基づいて、巡回形直列系列G00〜G13及び巡回形零挿入系列Z00〜Z13を生成する方法及び、これらの系列を用いてデータ通信を行なう手順について説明する。ここでは、長さがL=4チップで、M=2個の系列を要素系列とするM=2対で構成する完全相補系列を用いた例を説明する。用いる完全相補系列を次式に示し、その波形図2に示す。

0038

0039

ただし、+は+1を表し、−は−1を表す。

0040

前記完全相補系列の後部1チップを前部外側に移動する操作をk回(0≦k≦L−1)繰返してA00、A01、A02、A03、A10、A11、A12、A13、B00、B01、B02、B03、B10、B11、B12、B13の巡回シフト系列を生成する。これを次式に示し、その生成過程と波形を図3に示す。

0041

0042

次に、各巡回シフト系列をN=2回繰り返し、繰り返し系列RA00、RA01、RA02、RA03、RA10、RA11、RA12、RA13、RB00、RB01、RB02、RB03、RB10、RB11、RB12、RB13を生成する。これを次式に示し、その生成過程と波形を図4に示す。

0043

0044

次に、各繰り返し系列の後部3チップを前部外側に付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続し、以上により送信側で用いる巡回形直列系列G00、G01、G02、G03、G10、G11、G12、G13を生成する。これを次式に示し、生成過程と波形を図5に示す。

0045

0046

一方、各繰返し系列の前部外側に3個の0を付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続し、これによって受信側で用いる巡回形零挿入直列系列Z00、Z01、Z02、Z03、Z10、Z11、Z12、Z13を生成する。これを次式に示し、その生成過程と波形を図6に示す。

0047

0048

次に、図1に示した符号分割多重通信装置100において、前記巡回形直列系列G00〜G13及び巡回形零挿入系列Z00〜Z13を用いてデータ通信を行なう手順について説明する。

0049

送信装置200側では、第1の乗算器群204において、巡回直列系列G00にパイロット信号p=1を乗算して信号s000を得る。また、巡回直列系列をGmk、送信データをdnmkとし、G10にd010を乗じてs010を、G11にd011を乗じてs011を、G12にd012を乗じてs012を、G13にd013を乗じてs013を得る。そして、第1の加算器208においてs000、s010、s011、s012、s013を全て加算して送信べースバンド信号s0を得る。送信べースバンド信号s0の生成過程と波形を図7に示す。さらに、第2の乗算器群206において、G00にd100を乗じてs100を、G01にd101を乗じてs101を、G02にd102を乗じてs102を、G03にd103を乗じてs103を、G10にd110を乗じてs110を、G11にd111を乗じてs111を、G12にd112を乗じてs112を、G13にd113を乗じてs113を得る。第2の加算器210において、s100、s101、s102、s103、s110、s111、s112、s113を全て加算して送信べースバンド信号s1を得る。送信べースパンド信号s1の生成過程と波形を図8に示す。

0050

次に、第1の変調器212において信号s0に搬送波信号f0(t)を乗算して得た信号と、第2の変調器214において信号s1に搬送波信号f1(t)を乗算して得た信号とを、送信信号生成器216において加算して送信信号s(t)を得、これをアンテナ218より送出する。搬送波信号fn(t)は次式で表される。

0051

0052

ここでTcは巡回形直列系列Gmkのチップ幅である。また、

0053

送信信号が複数の伝搬路を伝搬し、それぞれの伝搬路で独立した遅延と位相回転および減衰が生じ、これらの影響を受けた合成信号が受信信号r(t)となり、受信アンテナから入来する。ここで、伝搬路の遅延は3Tc以下とする。実際の遅延幅はチップ幅Tcの実数倍となるが、図1にて省略した等化回路にて遅延幅はチップ幅Tcの整数倍に波形整形できる。波形整形された受信信号r(t)は次式で表される。

0054

0055

ここで、aτは伝搬路の減衰係数であり、θτは伝搬路の位相回転角である。

0056

受信装置300のアンテナ302で受信信号r(t)が受信されると、第1の受信ベースバンド生成器304で、受信信号r(t)は局発信号

0057

ここで、C000、C001、C002、C003はパイロット応答信号となる。また、C010、C011、C012、C013は一組のデータ応答信号となり、C100、C101、C102、C103は一組のデータ応答信号となり、C110、C111、C112、C113は一組のデータ応答信号となる。

0058

次に、位相補正器群316において、パイロット応答信号より位相補正パイロット応答信号Pnkが求められる。

0059

0060

位相補正パイロット応答信号Pnkは、

0061

ID=000057HE=030 WI=019 LX=0505 LY=0700
で一組となり、

0062

ID=000058HE=040 WI=029 LX=0455 LY=1150
で一組となる。

0063

図1においてWnkは位相補正角を示し、

0064

ID=000059HE=010 WI=025 LX=0475 LY=1750
となる。

0065

一方、第1の送信データ信号復調器314においては、

0066

ID=000060HE=030 WI=061 LX=0295 LY=2100
の代数演算が行なわれ、これにより、送信データd010、d011、d012、d013が復調される。また、第2の送信データ信号復調器318においては、前記位相補正パイロット応答信号Pnkを用いた、下記代数演算が行なわれる。

0067

0068

この演算により、送信データd100、d101、d102、d103が復調される。さらに、また、第2の送信データ信号復調器318においても、前記位相補正パイロット応答信号Pnkを用いた、下記代数演算が行なわれる。

0069

0070

この演算により、送信データd110、d111、d112、d113が復調される。これら各復調器で復調された送信データd010〜d113は、パラレル/シリアル変換部322に入力され、ここでシリアルデータに変換される。以上により、伝搬路で独立した遅延と位相回転および減衰による影響を受けた受信信号r(t)が、正確に元の送信データに復調される。

発明の効果

0071

以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその変更、改良等が可能であることは明らかである。本実施形態においては、パイロット信号を乗せる巡回形直列系列と、送信データ信号を乗せる巡回形直列系列を異なるものとして信号を生成し、これを送信するようにしたが、送信データ信号を乗せる巡回形直列系列に対し、パイロット信号を間欠的に重畳させて送信信号を生成しても良い。

図面の簡単な説明

0072

以上の如く本発明によれば、受信ベースバンド信号を逆拡散するために、繰り返し系列の前部外側にL−1個の0を付加し得られる対構成の要素系列を順に直列に接続して得られる巡回形零挿入直列系列Zmkの複素共役

--

0073

図1本発明に係るパイロット支援形符号分割多重通信装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
図2長さがL=4チップで、M=2個の系列を要素系列とするM=2対で構威する完全相補系列の波形を示す図である。
図3巡回シフト系列の生成過程と波形を示す図である。
図4繰り返し系列の生成過程と波形を示す図である。
図5巡回形直列系列の生成過程と波形を示す図である。
図6巡回形零挿入直列系列の生成過程と波形を示す図である。
図7送信べースパンド信号s0の生成過程と波形を示す図である。
図8送信べースパンド信号s1の生成過程と波形を示す図である。
図9従来構成における符号分割多重通信における受信装置側の機能ブロック図である。

0074

100符号分割多重通信装置
200送信装置
202シリアル/パラレル変換部
204 第1の乗算器群
206 第2の乗算器群
208 第1の加算器
210 第2の加算器
212 第1の変調器
214 第2の変調器
216送信信号生成器
218アンテナ
300受信装置
302 アンテナ
304 第1の受信ベースバンド生成器
306 第2の受信ベースバンド生成器
308パイロット応答信号生成器
310 第1のデータ応答信号生成器
312 第2のデータ応答信号生成器
314 第1の送信データ信号復調器
316位相補正器群
318 第2の送信データ信号復調器
320 第3の送信データ信号復調器
322パラレル/シリアル変換部

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