JP5030878B2 - 衛星管制システム及び衛星管制装置 - Google Patents

Description

この発明は、衛星管制装置と人工衛星がベースバンド装置経由でデータを送受信する衛星管制システムと、主系のベースバンド装置と従系のベースバンド装置を切り替える衛星管制装置とに関するものである。

例えば、以下の特許文献１に開示されている衛星管制システムでは、衛星管制装置が衛星管制局に設置されているベースバンド装置経由で、制御コマンドを人工衛星に送信する一方、人工衛星から送信されたテレメトリデータをベースバンド装置経由で受信して、人工衛星の監視制御を実施する衛星管制方式を採用している。
ここで、ベースバンド装置は、衛星管制装置から送信された制御コマンドを変調して人工衛星に送信する一方、人工衛星から送信されたテレメトリデータを復調して衛星管制装置に送信する処理を実施するものであり、衛星管制装置と人工衛星間のデータの橋渡しを行っている。

なお、以下の特許文献１に開示されている衛星管制システムでは、衛星管制装置とベースバンド装置の組が複数実装されており、現在使用中のベースバンド装置に異常が発生すると、オペレータが手動で操作して、使用する衛星管制装置とベースバンド装置の組を切り替えるようにしている。

特開２００３−１８２６９７号公報（段落番号［０００８］から［００１３］、図１）

従来の衛星管制システムは以上のように構成されているので、現在使用中のベースバンド装置に異常が発生しても、他のベースバンド装置を使用して、制御コマンドやテレメトリデータの伝送を継続することができるが、オペレータが手動で操作しなければ、使用するベースバンド装置を切り替えることができない。このため、オペレータが異常の発生を確認して、ベースバンド装置の切替操作を完了するまでの間、制御コマンドやテレメトリデータの伝送が中断してしまうなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、オペレータが手動で操作することなく、使用するベースバンド装置を切り替えることができるようにして、データ伝送等の中断を回避することができる衛星管制システムを得ることを目的とする。
また、この発明は、主系のベースバンド装置と従系のベースバンド装置を切り替えることができる衛星管制装置を得ることを目的とする。

この発明に係る衛星管制システムは、主系及び従系のベースバンド装置が共通に使用するポートとして、衛星管制装置から送信されるデータの種類別に固有のポートが用意されることで、データの種類別に主系のベースバンド装置と衛星管制装置間にセッションが接続されており、衛星管制装置が、アプリケーション層で主系のベースバンド装置の異常を検出しベースバンド装置の切替指令を出力すると、セッション層で、主系のベースバンド装置と衛星管制装置間のセッションを切断しベースバンド装置からの応答の待機状態とし、セッション層で、データの種類別に従系のベースバンド装置と衛星管制装置間にセッションを接続するようにしたものである。

この発明によれば、主系及び従系のベースバンド装置が共通に使用するポートとして、衛星管制装置から送信されるデータの種類別に固有のポートが用意されることで、データの種類別に主系のベースバンド装置と衛星管制装置間にセッションが接続されており、衛星管制装置が、アプリケーション層で主系のベースバンド装置の異常を検出しベースバンド装置の切替指令を出力すると、セッション層で、主系のベースバンド装置と衛星管制装置間のセッションを切断しベースバンド装置からの上記応答の待機状態とし、セッション層で、データの種類別に従系のベースバンド装置と衛星管制装置間にセッションを接続するように構成したので、オペレータが手動で操作することなく、使用するベースバンド装置を切り替えることができるようになり、その結果、データ伝送等の中断を回避することができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による衛星管制システムを示す構成図であり、図において、衛星管制装置１はデータの種類（例えば、テレメトリ、コマンド、監視、制御、レンジング、イベント）別に主系のベースバンド装置２Ａとの間にセッション６Ａが接続されており、データをセッション６Ａ及び主系のベースバンド装置２Ａ経由で人工衛星４に送信する一方、人工衛星４から主系のベースバンド装置２Ａ及びセッション６Ａ経由で、上記データに対する応答を受信する処理を実施する。
また、衛星管制装置１は主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出すると、主系のベースバンド装置２Ａとの間のセッション６Ａを切断して、上記データの種類別に従系のベースバンド装置２Ｂとの間にセッション６Ｂを接続する処理を実施する。

主系のベースバンド装置２Ａはデータの種類別に衛星管制装置１との間にセッション６Ａが接続されており、衛星管制装置１から送信されたデータをセッション６Ａを通じて受信すると、そのデータを変調してＲＦ／ＩＦ信号経路５に出力することにより、そのデータを人工衛星４に送信する一方、人工衛星４から送信された上記データに対する応答を受信すると、その応答を復調してセッション６Ａに出力することにより、その応答を衛星管制装置１に送信する処理を実施する。

従系のベースバンド装置２Ｂは主系のベースバンド装置２Ａに異常が発生したときに使用される予備のベースバンド装置であり、衛星管制装置１により主系のベースバンド装置２Ａの異常が検出されて、衛星管制装置１との間にセッション６Ｂが接続されたのち、衛星管制装置１から送信されたデータをセッション６Ｂを通じて受信すると、そのデータを変調してＲＦ／ＩＦ信号経路５に出力することにより、そのデータを人工衛星４に送信する一方、人工衛星４から送信された上記データに対する応答を受信すると、その応答を復調してセッション６Ｂに出力することにより、その応答を衛星管制装置１に送信する処理を実施する。

アンテナ３は主系のベースバンド装置２Ａ又は従系のベースバンド装置２Ｂにより変調されたデータである変調信号を人工衛星４に送信する一方、人工衛星４から送信された上記データに対する応答である変調信号を受信して、その変調信号を主系のベースバンド装置２Ａ又は従系のベースバンド装置２Ｂに出力する。
人工衛星４は衛星管制装置１から送信されたデータを受信すると、そのデータに対する応答を送信する処理を実施する。

図２はデータの種類（テレメトリ、コマンド、監視、制御、レンジング、イベント）別に衛星管制装置１と主系のベースバンド装置２Ａ間に接続されているセッション６Ａを示す説明図である。

図３はこの発明の実施の形態１による衛星管制システムの衛星管制装置１を示す構成図であり、図において、コマンド作成部１１は後述する衛星管制用アプリケーション（図４を参照）によって動作が制御される処理部であり、コマンド作成許可部１５からコマンドの作成許可を受けると、人工衛星４に送信するデータとして、コマンドを作成する処理を実施する。
コマンド送信部１２は衛星管制用アプリケーションによって動作が制御される処理部であり、コマンド作成部１１により作成されたコマンドをセッション管理部１３に出力する処理を実施する。

セッション管理部１３は衛星管制用アプリケーションによって動作が制御される処理部であり、コマンド送信部１２から出力されたコマンドを規定のセッション（図２の例では、セッション６Ａにおけるコマンド用のセッション）に出力することにより、そのコマンドを主系のベースバンド装置２Ａに送信し、その後、主系のベースバンド装置２Ａから送信される当該コマンドに対する応答の待ち状態になり、そのコマンドに対する応答を受信すると、その応答を応答処理部１４に出力する処理を実施する。
また、セッション管理部１３は後述するベースバンド装置監視制御用アプリケーション（図４を参照）によっても動作が制御される処理部であり、異常検出部１６により主系のベースバンド装置２Ａの異常が検出されると、ベースバンド装置の切替指令を切替処理部１７に出力する処理を実施する。

応答処理部１４は衛星管制用アプリケーションによって動作が制御される処理部であり、コマンド送信部１２からコマンドが出力されるとタイマーを起動し、そのタイマーの値が規定値に到達する前にセッション管理部１３により応答が受信されると、タイマーを停止して、応答が受信された旨をコマンド作成許可部１５に通知し、そのタイマーの値が規定値に到達しても、セッション管理部１３により応答が受信されない場合、運用の停止処理を実施する（セッション管理部１３によるコマンドの送信処理や応答の受信処理を停止させる）。
コマンド作成許可部１５は衛星管制用アプリケーションによって動作が制御される処理部であり、応答処理部１４から応答が受信された旨の通知を受けると、次のコマンドの作成許可をコマンド作成部１１に出力する処理を実施する。

異常検出部１６はベースバンド装置監視制御用アプリケーションによって動作が制御される処理部であり、主系のベースバンド装置２Ａの監視情報を確認して、主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出する処理を実施する。なお、異常検出部１６は異常検出手段を構成している。
切替処理部１７はベースバンド装置監視制御用アプリケーションによって動作が制御される処理部であり、セッション管理部１３からベースバンド装置の切替指令を受けると、主系のベースバンド装置２Ａと接続されているセッション６Ａを切断するとともに、データの種類別に従系のベースバンド装置２Ｂとの間にセッション６Ｂを接続する処理を実施する。
なお、セッション管理部１３及び切替処理部１７からセッション切断手段とセッション接続手段が構成されている。

図４は衛星管制用アプリケーション及びベースバンド装置監視制御用アプリケーションにおけるデータの送受信や監視制御を示す説明図である。
図５は衛星管制用アプリケーションによる衛星管制装置１の処理内容を示すフローチャートである。
また、図６はベースバンド装置監視制御用アプリケーションによる衛星管制装置１の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
衛星管制装置１とベースバンド装置２Ａ，２Ｂとの接続は、ＴＣＰ／ＩＰの接続を基本とするＬＡＮ接続であり、ベースバンド装置２Ａ，２Ｂが共通に使用するポートとして、衛星管制装置１から送信されるデータの種類別に固有のＴＣＰ固定ポートが用意されている。
データの種類別に固有のＴＣＰ固定ポートが用意されていることにより、図２に示すように、衛星管制装置１と主系のベースバンド装置２Ａの間には、データの種類別にセッション６Ａが接続されている。
図２の例では、テレメトリ用のセッション、コマンド用のセッション、監視用のセッション、制御用のセッション、レンジング用のセッション、イベント用のセッションが接続されている。

最初に、衛星管制装置１及びベースバンド装置２Ａ，２Ｂ等の処理内容を簡単に説明する。処理内容の詳細は後述する。
衛星管制装置１は、主系のベースバンド装置２Ａとの間にセッション６Ａが接続されている状態のとき、データを人工衛星４に送信する場合、そのデータをセッション６Ａに出力することにより、そのデータを主系のベースバンド装置２Ａに送信する。
なお、データが例えば「コマンド」であれば、セッション６Ａにおけるコマンド用のセッションに出力し、データが例えば「制御」であれば、セッション６Ａにおける制御用のセッションに出力する。

主系のベースバンド装置２Ａは、衛星管制装置１からセッション６Ａを通じてデータを受信すると、そのデータを変調してＲＦ／ＩＦ信号経路５に出力する。
これにより、そのデータの変調信号がアンテナ３から放射されて、そのデータの変調信号が人工衛星４に送信される。

人工衛星４は、データの変調信号を受信すると、その変調信号を復調してデータの内容を把握し、そのデータの内容に対応する処理を実施する（例えば、人工衛星４の姿勢を傾ける処理や、データの観測処理など実施する）。
人工衛星４は、そのデータに対する応答（例えば、姿勢の傾斜角や観測結果を示すデータ）を示す変調信号を送信する。

主系のベースバンド装置２Ａは、アンテナ３が人工衛星４から送信された変調信号を受信すると、その変調信号を取得して復調する。
主系のベースバンド装置２Ａは、送信データに対する応答を示す復調信号をセッション６に出力することにより、送信データに対する応答を衛星管制装置１に送信する。
なお、応答が例えば「テレメトリ」であれば、セッション６Ａにおけるテレメトリ用のセッションに出力し、応答が例えば「監視」であれば、セッション６Ａにおける監視用のセッションに出力する。

衛星管制装置１は、主系のベースバンド装置２Ａから送信データに対する応答を受信すると、次のデータを送信する処理を実施する。
また、衛星管制装置１は、主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出する処理を実施し、主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出すると、そのベースバンド装置２Ａとの間に接続されているセッション６を切断し、そのベースバンド装置２Ｂとの間にセッション６Ｂを接続する処理を実施する。
これにより、主系のベースバンド装置２Ａに異常が発生しても、オペレータが切替操作を実施することなく、ベースバンド装置２Ｂを使用することが可能になり、データの送受信を継続して実施することができる。

次に、衛星管制装置１及びベースバンド装置２Ａ，２Ｂ等の処理内容を具体的に説明する。
ここでは、衛星管制装置１がデータとして、「コマンド」を人工衛星４に送信する例を説明する。
衛星管制装置１がコマンドを送信する際の処理内容は衛星管制用アプリケーションによって制御され（図５を参照）、衛星管制装置１が主系のベースバンド装置２Ａからベースバンド装置２Ｂに切り替える際の処理内容はベースバンド装置監視制御用アプリケーションによって制御される（図６を参照）。

まず、衛星管制装置１のコマンド作成部１１は、コマンド作成許可部１５からコマンドの作成許可を受けると、人工衛星４に送信するデータとして、コマンドを作成する（図５のステップＳＴ１）。
衛星管制装置１のコマンド送信部１２は、コマンド作成部１１がコマンドを作成すると、そのコマンドをセッション管理部１３に出力する（ステップＳＴ２）。
なお、コマンド送信部１２は、後述するように、応答処理部１４がコマンド送信のリトライ指令を受けると、先に出力したコマンドをセッション管理部１３に再出力する。

衛星管制装置１のセッション管理部１３は、コマンド送信部１２からコマンドを受けると、そのコマンドを規定のセッション（セッション６Ａにおけるコマンド用のセッション）に出力することにより、そのコマンドを主系のベースバンド装置２Ａに送信し、その後、主系のベースバンド装置２Ａから当該コマンドに対する応答が返信されるまで待機状態になる（ステップＳＴ３）。
なお、セッション管理部１３は、コマンドを送信する際、データの種類別に割り当てられているセッションを使用するようにしているので、送信先であるベースバンド装置２Ａを特に認識することなく（送信先がベースバンド装置２Ａであるのか、ベースバンド装置２Ｂであるのかを確認することなく）、コマンドを送信することができる。
因みに、コマンド作成部１１及びコマンド送信部１２はアプリケーション層での動作となるが、セッション管理部１３はセッション層での動作となる。

主系のベースバンド装置２Ａは、衛星管制装置１のセッション管理部１３からセッション６Ａを通じてコマンドを受信すると、そのコマンドを変調してＲＦ／ＩＦ信号経路５に出力する。
これにより、そのコマンドの変調信号がアンテナ３から放射されて、そのコマンドの変調信号が人工衛星４に送信される。

人工衛星４は、コマンドの変調信号を受信すると、その変調信号を復調してコマンドの内容を把握し、そのコマンドの内容に対応する処理を実施する（例えば、人工衛星４の姿勢を傾ける処理や、データの観測処理など実施する）。
人工衛星４は、そのコマンドに対する応答（例えば、姿勢の傾斜角や観測結果を示すデータ）を示す変調信号を送信する。

主系のベースバンド装置２Ａは、アンテナ３が人工衛星４から送信された変調信号を受信すると、その変調信号を取得して復調する。
主系のベースバンド装置２Ａは、コマンドに対する応答を示す復調信号をセッション６に出力することにより、コマンドに対する応答を衛星管制装置１に送信する。
なお、応答が例えば「テレメトリ」であれば、セッション６Ａにおけるテレメトリ用のセッションに出力し、応答が例えば「監視」であれば、セッション６Ａにおける監視用のセッションに出力する。

衛星管制装置１のセッション管理部１３は、主系のベースバンド装置２Ａからコマンドに対する応答が返信されてくると、そのコマンドに対する応答を受信し、その応答を応答処理部１４に出力する。

衛星管制装置１の応答処理部１４は、コマンド送信部１２からコマンドがセッション管理部１３に出力されるとタイマーを起動する。
応答処理部１４は、セッション管理部１３によりコマンドに対する応答が受信されたか否かを監視し（ステップＳＴ４）、コマンドに対する応答が受信された場合には、タイマーを停止して、応答が受信された旨をコマンド作成許可部１５に通知する。
一方、コマンドに対する応答が受信されていない場合には、そのタイマーの値が規定値に到達しているか否かを判定する。即ち、コマンド送信部１２からコマンドが出力されたのち、時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ５）。

応答処理部１４は、コマンド送信部１２からコマンドが出力されたのち、時間Ｔ１が経過していなければ、再度、セッション管理部１３によりコマンドに対する応答が受信されたか否かを監視する（ステップＳＴ４）。
一方、コマンド送信部１２からコマンドが出力されたのち、時間Ｔ１が経過していれば、既にコマンドの送信回数が規定のリトライ回数に到達しているか否か判定する（ステップＳＴ６）。

応答処理部１４は、コマンドの送信回数が規定のリトライ回数に到達していなければ、コマンド送信のリトライ指令をコマンド送信部１２に出力する。
これにより、コマンド送信部１２は、先に出力したコマンドをセッション管理部１３に再出力する。
応答処理部１４は、コマンドの送信回数が規定のリトライ回数に到達している場合、
運用の停止処理を実施する。即ち、セッション管理部１３によるコマンドの送信処理や応答の受信処理を停止させる（ステップＳＴ７）。
コマンド作成許可部１５は、ステップＳＴ４の処理で、応答処理部１４から応答が受信された旨の通知を受けると、次のコマンドの作成許可をコマンド作成部１１に出力する（ステップＳＴ８）。

衛星管制装置１の異常検出部１６は、セッション管理部１３に管理されているベースバンド装置２Ａ，２Ｂに対する接続セッション情報を参照する。
ここで、接続セッション情報は、衛星管制装置１とセッションが接続されているベースバンド装置がベースバンド装置２Ａであるのか、ベースバンド装置２Ｂであるのかを識別することができる情報であり、また、どのデータの種別に対してセッションが接続されているかを識別することができる情報である。
具体的には、現在、衛星管制装置１とセッションが接続されているベースバンド装置のＩＰアドレス、現在使用されていない待機状態のベースバンド装置のＩＰアドレス、データの種類別に用意されている固有のＴＣＰ固定ポートのポート番号などが記録されている情報である。

異常検出部１６は、接続セッション情報を参照して、現在、衛星管制装置１とセッションが接続されているベースバンド装置がベースバンド装置２Ａであることを特定すると、主系のベースバンド装置２Ａからセッション６を通じて監視情報を収集し、その監視情報を確認する（図６のステップＳＴ１１）。
異常検出部１６は、例えば、主系のベースバンド装置２Ａの監視情報に異常が発生している旨の情報が含まれていれば、主系のベースバンド装置２Ａに異常が発生していると判断し、異常が発生している旨の情報が含まれていなければ、主系のベースバンド装置２Ａに異常が発生していないと判断する（ステップＳＴ１２）。

衛星管制装置１のセッション管理部１３は、異常検出部１６が主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出しなければ、衛星管制装置１とベースバンド装置２Ａ間に接続されているセッション６Ａを維持する（ステップＳＴ１３）。
セッション管理部１３は、異常検出部１６が主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出すると、管理している接続セッション情報を参照して、切替先のベースバンド装置である従系のベースバンド装置２ＢのＩＰアドレスと、データの種類別に用意されている固有のＴＣＰ固定ポートのポート番号を確認する。
そして、セッション管理部１３は、ベースバンド装置の切替指令（切替指令には、従系のベースバンド装置２ＢのＩＰアドレスと、ＴＣＰ固定ポートのポート番号とが含まれている）を切替処理部１７に出力する。

衛星管制装置１の切替処理部１７は、セッション管理部１３からベースバンド装置の切替指令を受けると、ベースバンド装置の切替処理を実施する（ステップＳＴ１５）。
即ち、切替処理部１７は、現在、主系のベースバンド装置２Ａと接続されているセッション６Ａを切断する。
また、切替処理部１７は、ベースバンド装置の切替指令に含まれている従系のベースバンド装置２ＢのＩＰアドレスとＴＣＰ固定ポートのポート番号を参照して、従系のベースバンド装置２Ｂとの間に、ＴＣＰ固定ポート毎にセッション６Ｂを接続する。即ち、データの種類別にセッションを接続する。
なお、異常検出部１６及びセッション管理部１３はアプリケーション層での動作となるが、切替処理部１７はセッション層での動作となる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、主系及び従系のベースバンド装置２Ａ，２Ｂが共通に使用するポートとして、衛星管制装置１から送信されるデータの種類別に固有のポートが用意されることで、データの種類別に主系のベースバンド装置２Ａと衛星管制装置１間にセッションが接続されており、衛星管制装置１が主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出すると、主系のベースバンド装置２Ａと衛星管制装置１間のセッションを切断して、データの種類別に従系のベースバンド装置２Ｂと衛星管制装置１間にセッションを接続するように構成したので、オペレータが手動で操作することなく、使用するベースバンド装置を切り替えることができるようになり、その結果、データ伝送等の中断を回避することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、主系のベースバンド装置２Ａの監視情報を確認して、主系のベースバンド装置２Ａの異常を検出すると、主系のベースバンド装置２Ａとの間のセッションを切断して、データの種類別に従系のベースバンド装置２Ｂとの間にセッションを接続するように構成したので、オペレータが手動で操作することなく、自動的に使用するベースバンド装置を切り替えることができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、データを送信してから所定の応答時間が経過しても、ベースバンド装置からデータに対する応答が得られない場合、データの送信処理及び応答の受信処理を停止するように構成したので、使用するベースバンド装置を切り替えてもデータ伝送等が行えない状況下での無駄な送受信処理を止めることができる効果を奏する。

この発明の実施の形態１による衛星管制システムを示す構成図である。 データの種類（テレメトリ、コマンド、監視、制御、レンジング、イベント）別に衛星管制装置１と主系のベースバンド装置２Ａ間に接続されているセッション６Ａを示す説明図である。 この発明の実施の形態１による衛星管制システムの衛星管制装置１を示す構成図である。 衛星管制用アプリケーション及びベースバンド装置監視制御用アプリケーションにおけるデータの送受信や監視制御を示す説明図である。 衛星管制用アプリケーションによる衛星管制装置１の処理内容を示すフローチャートである。 ベースバンド装置監視制御用アプリケーションによる衛星管制装置１の処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 衛星管制装置、２Ａ 主系のベースバンド装置、２Ｂ 従系のベースバンド装置、３ アンテナ、４ 人工衛星、５ ＲＦ／ＩＦ信号経路、６Ａ セッション、６Ｂ セッション、１１ コマンド作成部、１２ コマンド送信部、１３ セッション管理部（セッション切断手段、セッション接続手段）、１４ 応答処理部、１５ コマンド作成許可部、１６ 異常検出部（異常検出手段）、１７ 切替処理部（セッション切断手段、セッション接続手段）。

Claims (3)

1. 衛星管制装置から送信されたデータを受信して、上記データを人工衛星に送信する一方、上記人工衛星から上記データに対する応答を受信して、上記応答を上記衛星管制装置に送信する主系のベースバンド装置を備えるとともに、上記主系のベースバンド装置に異常が発生したときに使用される従系のベースバンド装置を備える衛星管制システムにおいて、上記主系及び従系のベースバンド装置が共通に使用するポートとして、上記衛星管制装置から送信されるデータの種類別に固有のポートが用意されることで、上記データの種類別に上記主系のベースバンド装置と上記衛星管制装置間にセッションが接続されており、上記衛星管制装置が、アプリケーション層で上記主系のベースバンド装置の異常を検出しベースバンド装置の切替指令を出力すると、セッション層で、上記主系のベースバンド装置と上記衛星管制装置間のセッションを切断しベースバンド装置からの上記応答の待機状態とし、上記セッション層で、上記データの種類別に上記従系のベースバンド装置と上記衛星管制装置間にセッションを接続することを特徴とする衛星管制システム。
2. 上記衛星管制装置は、主系のベースバンド装置の監視情報を確認して、上記主系のベースバンド装置の異常を検出すると、上記主系のベースバンド装置との間のセッションを切断して、データの種類別に上記従系のベースバンド装置との間にセッションを接続することを特徴とする請求項１記載の衛星管制システム。
3. 上記衛星管制装置は、データを送信してから所定の応答時間が経過し上記データの送信回数が所定のリトライ回数に到達しても、ベースバンド装置から上記データに対する応答が得られない場合、データの送信処理及び応答の受信処理を停止することを特徴とする請求項１記載の衛星管制システム。

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