DE2262933B2

DE2262933B2 - Verfahren zur Übertragung verschiedenartiger Nachrichtensignale in einem Zeitmultiplexübertragungssystem

Info

Publication number: DE2262933B2
Application number: DE19722262933
Authority: DE
Inventors: Rupert Dipl.-Ing. 7900 Ulm Hildenbrand; Klaus Dieter Dr.-Ing. 7913 Senden Schenkel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2262933A1; DE2262933C3

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung verschiedenartiger Nachrichtensignale in einem Zeitmultiplexübertragungssystem, bei dem der Zeitmultiplexrahmen in m Unterrahmen und jeder Unterrahmen in u Zeitschlitze unterteilt wird.

Stand der Technik

Sollen digitale Nachrichtensignale sehr unterschiedlicher Bandbreite in einem Zeitmultiplexübertragungssystem übertragen werden, so gibt es hierfür einige bekannte Möglichkeiten.

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1. Man teilt zunächst die digitalen Nachrichtensignale in geeignete Impulsgeschwindigkeitsklassen auf und teilt diesen Klassen jeweils eine bestimmte Anzahl von Zeitschlitzen des Zeitmultiplexrahmens fest zu. In einem speziellen Ausführungsbeispiel wurden dabei einem Fernsprechsignal ein Zeitschlitz, einem Tonrundfunksignal 5 Zeitschlitze und einem Farbfernsehsignal 1086 Zeitschlitze jeweils innerhalb der für die entsprechende Klasse reservierten Rahmenabschnitte zugeordnet (H. Geißler: »Zur Planung einer PCM-System-Hierarchie«NTZ-Report8)

2. Anstelle einer festen Zuordnung eines gegebenen Rahmenabschnitts an eine Signalklasse kann in einem Start-Stop-Verfahren das gerade vorliegende Signal in direktem zeitlichen Anschluß an ein anderes Signal übertragen werden, indem ein Nachrichtenblock, dessen Länge der Bandbreite des Signals entspricht, zwischen ein Start- und ein Stop-Wort eingeschlossen ist (L A. Self: »Party line working for telegraph and data«, Conf. on Switching Techniques for Telecommunications Networks, 1969, London, S. 337-341). Eine Modifikation dieses Verfahrens ergibt sich dadurch, daß im Start-Wort die Länge des nachfolgenden Nachrichtenblocks angegeben wird und dadurch das Stop-Wort entfallen kann.

3. Daten mit jeweils verschiedener Übertragungsbandbreite werden nach einer vorher festgesetzten Ordnung vielfachgeschaltet Die Ordnung besteht darin, daß der Zeitmultiplexrahmen in m Unterrahmen und jeder Unterrahmen in u Zeitschlitze unterteilt ist (DE-OS 19 54 187).

Den bekannten Möglichkeiten haften gravierende Nachteile an. Im ersten Fall kann nur eine vorgegebene Anzahl von Signalen einer Klasse übertragen werden, selbst wenn die Zeitschlitzbereiche der anderen Signalklassen nicht voll ausgenutzt sind, da sich diese den einzelnen Klassen zugeordneten Bereiche nicht dem augenblicklichen Bedarf anpassen. Auch im zweiten Fall kann eine volle Ausnutzung der Systemkapazität nur selten erreicht werden, da durch die Hintereinanderschaltung von Nachrichtenblöcken unterschiedlicher Länge nach dem Auflösen einzelner Nachrichtenverbindungen Lücken unterschiedlicher Länge entstehen, die nicht immer der Blocklänge neuer Nachrichtenverbindungen entsprechen. Insbesondere bei Nachrichtenübertragungssystemen nach dem Vielfachzugriffprinzip entstehen dabei eine Reihe erheblicher Probieme.

Im dritten Fall erfordert die Belegung der Zeitschlitze so, daß nicht sichergestellt ist, daß Breitbandsignale in den ihnen zugeordneten Zeitschlitzen des Hauptrahmens durchweg freie Zeitschlitze in den Unterrahmen antreffen, so daß die dort belegten Zeitschlitze erst durch ein aufwendiges Umrangieren der Information auf einen anderen freien Zeitschlitz freigeschaltet werden müssen. Zur Vermeidung von Übertragungsfehlern erfordert das Umrangieren eine synchrone Dual-parallel-Übertragung und einen aufwendigen Informationsaustausch mittels Kontrollsignalen zwischen der Sende- und Empfangsseite.

Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, mit dem eine dem jeweiligen Verkehrsaufkommen der einzelnen Signalklassen angepaßte Belegung der Zeitschlitze eines Zeitmultiplexübertragungssystems in einfacher Weise erreicht wird, die Übertragungskapazität voll genutzt wird und der Aufwand für die Zwischenspeicherung von Nachrichtenblöcken zwischen dem Anliefern durch die Signalquelle und dem Übertragen sowie für die Speicherung

der Zeitschlitznummern für die Übertragung breitbandiger Signale möglichst klein ist

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch Signale so erfolgt, daß zunächst jeweils der /-te Zeitschlitz der Unterrahmen belegt wird und erst wenn in allen Unterrahmen eines Zeitmultiplex-Rahmens der Me Zeitschlitz belegt ist ein benachbarter Zeitschlitz der Unterrahmen zusätzlich belegt wird. ι ο

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.

Vorteile

Durch das erfindungsgemäße Verfahren der Zeitplatzzuweisung existieren keine starren Grenzen in der den einzelnen Signalklassen zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität sondern es erfolgt eine flexible Anpassung an den Verkehr mit der Möglichkeit, die Systemkapazität vollständig auszunutzen. Die Kennzeichnung der für eine Verbindung benutzten Zeitschlitze erfordert nur einen geringen Speicherbedarf. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Vielfachzugriffsystem verwendbar, bei dem nicht mehr von einer zentralen Steuerung eine Zeitschlitzzuteilung oder eine Sendeaufforderung erfolgt, sondern vielmehr jeder Teilnehmer selbsttätig die für die Übertragung seiner Nachricht erforderlichen Zeiuchlitze belegt

Erfordert beispielsweise ein Signal mehr als einen jo Zeitschlitz je Zeitmultiplexrahmen, so werden, wenn dii erforderliche· Anzahl von Zeitschlitzen der gleichen Schlitznummer in Unterrahmen mit vorgegebenem Abstand belegt werden, Adressenbits eingespart.

Wird die Erfindung gemäß dem Anspruch 3 J5 ausgebildet ist der Speicherbedarf für die Zwischenspeicherung, insbesondere von Fernsehsignalen, nur gering und sowohl die Realisierung als auch das Aufsuchen freier Zeitschlitze mit nur geringem Platz- und Kostenaufwand verbunden.

Werden für eine beidseitige Nachrichtenübertragung einander fest zugeordnete Zeitschlitze belegt, innerhalb deren der eine Zeitschlitz für die eine und der andere Zeitschlitz für die andere Übertragungsrichtung vorgesehen ist, so wird zusätzlich Speicherplatz zur Kennzeichnung des Zeitschlitzes des antwortenden Teilnehmers eingespart.

Die Bereitstellung von einerseits fest zugeordneten und andererseits frei verfügbaren Zeitschlitzen ermöglicht ein kurzzeitiges Auffinden freier Zeitplätze und das Freihalten von für die Allgemeinheit wichtigen Nachrichtenkanälen.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieis näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 Hauptrahmen mit m Unterrahmen,

F i g. 2 Belegungsschema eines Hauptrahmens mit Unterrahmen durch die verschiedenen Signalgruppen gemäß der Erfindung, bo

F i g. 3 Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Prüf- und Steuerimpulsen für das Aufsuchen und Belegen eines freien Zeitschlitzes.

Sollen in einem Zeitmultiplexsystem Nachrichten verschiedener Bandbreiten übertragen werden, so erscheint es sinnvoll, die Rahmenfrequenz und die Zeitschlitzgröße an die Klasse der häufigsten Nachrichtensignale, z. B. Fernsprechen, anzupassen. Signale größerer Bandbreite lassen sich dann durch Belegung mehrerer Zeitschlitze eines Rahmens und mehrere Signale entsprechend geringerer Bandbreite lassen sich gemeinsam in einem dafür vorgesehenen Zeitschlitz übertragen. Die optimale Anpassung der hierfür jeweils zur Verfügung gestellten Übertragungskapazität an die Bandbreite jeder dieser Signalklassen ist in der Regel mit nicht geringem Aufwand verbunden.

Ausgehend von dem häufigsten Nachrichtensignal, dem Fernsprechsignal mit 64 kbit/s sollen daher zur Erläuterung der Erfindung nur 3 weitere Gruppen mit folgenden maximalen Übertragungsraten betrachtet werden

1) Langsame Datenübertragung, beispielsweise Fernschreiben

-L kbit/s K = 2,3,4
AT

2) Hochgeschwindigkeitsübertragung zwischen Rechenzentren

1- 64 kbit/s /=23,4

3) Fernsehbildübertragung

m ■ 64kbit/s m = 100...300

(m ist das Bandbreitenverhältnis des Fernsehsignals zum Fernsprechsignal)

Diese vier Gruppen sollen nun gemäß der Aufgabe der Erfindung so in dem Nachrichtensystem zusammengefaßt werden, daß, ohne eine vorgegebene Beschränkung für eine dieser Gruppen, jede nach Bedarf die Kapazität des Übertragungskanals in einfacher Weise belegt. Hierzu wird, wie aus der DE-OS 19 54187 bekannt ist, der Zeitmultiplexrahmen —,im folgenden Hauptrahmen genannt — in m Unterrahtnen und jeder Unterrahmen in u Zeitschlitze unterteilt Die Belegung des Hauptrahmens durch Signale erfolgt nun gemäß der Erfindung so, daß zunächst jeweils der /-te Zeitschlitz der Unterrahmen belegt wird und erst, wenn in allen Unterrahmen eines Hauptrahmens der £te Zeitschlitz belegt ist, ein benachbarter Zeitschlitz der.Unterrahmen zusätzlich belegt wird. Geht man von einem 8-Bit-PCM-Wort für Fernsprechen (Abtastfrequenz 8 kHz) aus, so

ο ^l

wird die Rahmenfrequenz /* = — kHz gewählt Man

/c

führt nun weiterhin m Unterrahmen ein, deren Frequenz m · fR ist Ein Zeitschlitz muß so groß sei& daß er einen K · 8 Bit großen Nachrichtenblock aufnehmen kann.

In F i g. 1 ist ein in m Unterrahmen aufgeteilter Hauptrahmen gezeigt Jeder dieser^Unterrahmen besteht aus u Zeitschlitzen. -^

Der geringste Aufwand an Speicherkapazität im Teilnehmergerät bei günstigster Integration der verschiedenen Signalgruppen wird durch das in Fig.2 gezeigte Belegungsschema erreicht γ

In F i g. 2 sind die m Unterrahmen eines Hauptrahmens, die alle gleiche Längen aufweisen, getrennt und untereinander dargestellt so daß Zeitschlitze mit innerhalb der Unterrahmen gleicher Zeittchlitznummer untereinander zu stehen kommen. Jeweils K ■ 8 Bit bilden einen Zeitschlitz, zwei Zeitschlitze einen Doppelzeitschlitz, Zeitschlitze einen Unterrahmen und m Untvirrahmen den üblichen Hauptrahmen.

Für eine Fernsprechverbindung Fv wird ein Doppelzeitschlitz belegt, wobei der rufende Teilnehmer der ersten, der gerufene Teilnehmer den zweiten Zeitschlitz

innerhalb dieses Doppelzeitschiitzes für die Nachrichtenübertragung benutzt. Beispielsweise belegt die erste Fernsprechverbindung in Fig. 2 im (n + r+1)-ten Unterrahmen den ersten Doppelzeitschlitz.

Bei einer Fernsehverbindung FSV zwischen zwei Teilnehmern wird in jedem Unterrahmen des Hauptrahmens jeweils derselbe Doppelzeitschlitz belegt. Hier is! jeweils der erste der beiden Zeitschlitze jedes Unterrahmens wieder für den einen Teilnehmer, der zweite Zeitschlitz für den anderen Teilnehmer einer Verbindung bestimmt. Beispielsweise belegt die erste Fernsehverbindung in F i g. 2 den a-ten Doppelzeitplatz der Unterrahmen 1 bis m.

Eine Verbindung mit schneller Datenübertragung oder eine Fernsprechkonferenzverbindung KO V belegt in aufeinanderfolgenden Unterrahmen jeweils dieselben Doppelzeitschlitze, wobei die Zahl der benötigten Unterrahmen einerseits durch den Wert / und andererseits durch die Betriebsart (Simplex- oder Duplex-Betrieb) oder durch die Zahl der Konferenzteilnehmer bestimmt ist. Beispielsweise belegt die erste Fernsprechkonferenzverbindung in Fig.2 innerhalb des zweiten Doppelzeitschiitzes die Unterrahmen (n+r+2)bis(m—2).

Die langsame Datenübertragung LDV belegt pro Datenkanal nur zwei Bits eines Zeitschlitzes. Das erste Bit ist dabei eine »Belegungsanzeige« für den eigentlichen Datenkanal, der durch das nächste Bit gegeben ist Damit können K · 8 Datenkanäle in einem Doppelzeitschlitz untergebracht werden. Beispielsweise

A' · 8
belegt in Fig.2 die 1. Datenübertragung Bits des

ersten Zeitschlitzes des (n+ l)-ten Unterrahmens.

Dieses Belegungsschema ermöglicht einen, den momentanen Bedürfnissen angepaßten flexiblen Zugriff der verschiedenen Gruppen zu den Zeitschlitzen eines Hauptrahmens. Dazu ist beispielsweise folgende aus Fig.2 ersichtliche Strategie beim Verbindungsaufbau vorteilhaft:

Der jeweils erste Doppelzeitschlitz der η ersten Unterrahmen wird für allgemeine Dienste ÖND — das sind allgemeine Nachrichten, die für jeden angeschlossenen Teilnehmer bestimmt sind, wie z. B. Rundfunk, Uhrzeit — fest reserviert. Die jeweils ersten Doppelzeitschlitze der nächsten r Unterrahmen sind vorzugsweise für die Datenübertragung, beispielsweise LDVin F i g. 2, bestimmt.

Die Fernsprechübertragung FV beginnt im Normalfall also im ersten Doppelzeitschlitz des (n+r+ l)-ten Unterrahmens. Die Fernsprechverbindungen belegen nun zunächst den jeweils ersten Doppelzeitschlitz aller folgenden Unterrahmen, dann, wenn nötig, den jeweils zweiten Doppelzeitschlitz sämtlicher Unterrahmen usw. Damit ist sichergestellt, daß praktisch alle Unterrahmen gleichmäßig von ihrem Anfang her belegt werden.

Die öffentlichen Fernsehverbindungen ÖTV belegen die Unterrahmen von deren letztem Doppelzeitschlitz her zur Mitte. Diesen schließen sich die Fernsehverbindungen fSVzwischen jeweils zwei Teilnehmern an.

Die Grenze zwischen Fernseh- und Fernsprechbelegungen ergibt sich ausschließlich durch das Verkehrsaufkommen. Sind durch Femsprech-, Fernseh- oder schnelle Datenverbindungen sämtliche Zeitschlitze der Unterrahmen belegt, so kann eine weitere Fernsprechverbindung im ersten Doppelzeitschlitz des (n+r)-ten Unterrahmens aufgebaut werden, sofern dort keine Datenübertragung stattfindet. Ebenso kann, bei übergroßem Datenverkehr der erste Doppelzertschlitz des (77+r+1)-ten Unterrahmens für die langsame Datenübertragung genutzt werden, wenn dort keine Fernsprechverbindung aufgebaut ist. Durch diese Strategie belegen genau m Fernsprechverbindungen die Zeitschlitze einer Fernsehverbindung und durch die Belegung der Unterrahmen von beiden Enden her kann die vorhandene Übertragungskapazität beliebig für die Übertragung von langsamen Daten, schnellen Daten, Fernsprechsignalen und Fernsehsignalen verwendet werden. Der Zugriff erfolgt dabei völlig selbsttätig und regelt sich durch das jeweilige Verkehrsaufkommen.

In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, die für eine Prüfschaltung die Impulse zum Belegen der Doppelzeitschlitze gemäß der Erfindung liefert. Die Anordnung enthält 3 hintereinander geschaltete Binärzähler 203,204 und 205, deren erster 203 und letzter 205 jeweils bis u/2, also bis zur Anzahl der Doppelzeitschlitze eines Unterrahmens, zählen, und deren mittlerer Zähler bis m, also bis zur Anzahl der Unterrahmen eines Hauptrahmens, zählt. Die sich entsprechenden Binärausgänge der Zähler 203 und 205 sind jeweils mit den beiden Eingängen von Äquivalenzschaltungen 206 verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen eines UND-Gliedes 207 zusammengeschaltet sind, welches einen I mpuls B abgeben kann.

Die Binärausgänge des ersten und zweiten Zählers 203 und 204 führen ebenso wie die entsprechenden Binärausgänge gleichstelliger Binärspeicher 201 und 202 einerseits zu jeweils einer Äquivalenzschaltung 216, und andererseits jeweils zu einer Übertragungseinheit aus beispielsweise einer Vielzahl von UND-Glieder 13, deren jeweiliger erster Eingang mit den jeweiligen Binärausgängen der Zähler 203 und 204 verbunden ist deren Ausgang jeweils mit den den Binärausgängen der Zähler 203 und 204 entsprechenden Binäreingängen der Speicher 201 und 202 verbunden ist und deren zweiter Eingang gemeinsam von einem Setzimpuls S beeinflußt wird.

Die Ausgänge der Äquivalenzschaltungen 216 sind mit den Eingängen eines UND-Gliedes 217 verbunden, dessen Ausgang einen Impuls A abgeben kann.

Da es sich um ein binäres System handelt sind für den Speicher 201 und die Zähler 203 und 205 je

S₅= 1 + ent Id (u/2)

Stellen und ebensoviele Äquivalenzschaltungen 206 erforderlich.

Für den Speicher 202 und den Zähler 204 genügen je

s_m = 1 + ent Id m

Stellen und je s_s+s_m Äquivalenzschaltungen 216 und UND-Glieder 13.

Die Anordnung steuert das Abfragen der Doppelzeitschlitze von dem Men Doppelzeitschlitz des Ar-ten Unterrahmens auf den Aten Doppelzeitschlitz des (k+ l)-ten Unterrahmens usw. und schließlich vom /-ten Doppelzeitschlitz des jn-ten Unterrahmens auf den (i+ l)-ten Doppelzeitschlitz des ersten Unterrahmens, wie es beispielsweise für das Aufsuchen eines freien Zeitschlitzes beim Aufbau einer Fernsprechverbindung notwendig ist

Die Aii>eitsweise~dieser Anordnung zum Aufsuchen eines freien Doppelzehschlitzes ist folgende:

Dem Zähler 203 wird ein Taktimpuls T, und zwar in diesem Beispiel mit der halben Zeitschlitztaktfreqnenz zugeführt. Steht der Zähler 205 auf dem Zählerstand »0«, so verursacht jeder Doppelzertschlitz mit der Zehschlrtznummer »0«, d.h. Zählerstand »0« des

Zählers 203, eine Koinzidenz und damit einen Ausgangsimpuls B. Nach u ■ m/2 Takten ist der gesamte Hauptrahmen einmal durchlaufen und die Zähler 203 und 204 sind am Ende ihres Zählbereiches angelangt. Die nun auf den Zähler 205 übertragene »1« bewirkt, daß nunmehr jeder Doppelzeitschlitz mit der Zeitschlitznummer 1 eines Unterrahmens eine Koinzidenz verursacht und damit einen Ausgangsimpuls B hervorruft. Nachdem die Doppelzeitschlitze mit der Zeitschlitznummer 1 der m Unterrahmen je einen Ausgangsimpuls B verursachten, werden beim dritten Durchlauf Ausgangsimpulse B jeweils bei jedem Doppelzeitschlitz der Zeitschlitznummer 2 abgegeben usw.

Der Impuls B steuert eine Prüfschaltung, die beim Finden eines leeren und für den Teilnehmer zum Belegen erlaubten Doppelzeitschlitzes einen Setzimpuls S an die Anordnung gemäß F i g. 3 abgibt Dieser Setzimpuls bewirkt über die UND-Glieder 13 ein Einschreiben des den freien Doppelzeitschlitz kennzeichnenden Zählerstandes der Zähler 203 und 204 in die Speicher 201 und 202 und damit ein Belegen dieses Doppelzeitschlitzes des Hauptrahmens.

Solange die laufende Nummer des Doppelzeitschlitzes in den Speichern 201 und 202 enthalten ist, wird jeweils beim Durchlaufen des entsprechenden Doppelzeitschlitzes im Hauptrahmen Koinzidenz durch die Koinzidenzschaltung, bestehend aus den Äquivalenzschaltungen 216 und dem UND-Glied 217, gemeldet, und ein Ausgangsimpuls A bei dem nunmehr vom rufenden Teilnehmer belegten Doppelzeitschlitz abgegeben. Dieser Ausgangsimpuls A bewirkt beispielsweise das Auslesen des zwischengespeicherten Nachrichtensignals des Teilnehmers, das nun jeweils während der entsprechenden Dauer, beispielsweise während der Dauer eines Zeitschlitzes, gesendet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

ί. Verfahren zur Übertragung verschiedenartiger Nachrichtensignale in einem Zeitmultiplexübertragungssystem, bei dem der Zeitmultiplexrahmen in m Unterrahmen und jeder Unterrahmen in ü Zeitschlitze unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch Signale derart erfolgt, daß zunächst jeweils der /-te Zeitschlitz der Unterrahmen belegt wird und erst wenn in allen Unterrahmen eines Zeitmultiplexrahmens der /-te Zeitschlitz belegt ist, ein benachbarter Zeitschlitz der Unterrahmen zusätzlich belegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Signal, welches zur Übertragung mehr als einen Zeitschlitz je Zeitmultiplexrahmen benötigt, die erforderliche Anzahl von Zeitschlitzen der gleichen Schlitznummer in den Unterrahmen mit vorgegebenem Abstand belegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch breitbandige Signale, welche Zeitschlitze mit gleicher Zeitschlitznummer in vielen Unterrahmen belegen, von einem Ende der Unterrahmen her zur Mitte der Unterrahmen mit fortschreitender Zahl der übertragenen breitbandigen Signale und die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch schmalbandige Signale vom anderen Ende der Unterrahmen her zur Mitte der Unterrahmen mit fortschreitender Zahl der übertragenen Schmalbandsignale erfolgt und daß keine feste Grenze innerhalb der Unterrahmen zwischen den Signalklassen vorhanden ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine beidseitige Nachrichtenübertragung einander fest zugeordnete Zeitschlitze belegt werden, innerhalb deren der eine Zeitschlitz für die eine und der andere Zeitschlitz für die andere Übertragungsrichtung vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß fest zugeordnete und frei verfügbare Zeitschlitze vorgesehen sind.

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