ES2297514T3 - Establecimiento y retransmision de conexion en una red ad hoc domotica. - Google Patents

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Abstract

Un método de comunicación que utiliza ondas de radio entre un primer punto de comunicación (AX) y un segundo punto de comunicación (BX), a través de como mucho un punto auxiliar de comunicación (RX), los puntos de comunicación (AX, BX y RX) perteneciendo a una misma red de domótica para el control remoto de equipamiento que proporciona comodidad y/o seguridad en un edificio, en el que se observa usualmente una regla "escuchar antes de transmitir" (LBT) mediante un punto de la red antes de comunicar, caracterizado porque el punto auxiliar de comunicación (RX) solo se utiliza si no es posible la comunicación entre el primer punto de comunicación (AX) y el segundo punto de comunicación (BX), y porque, en tal caso, este comprende primero una primera sesión de comunicación de tipo punto a punto, entre el primer punto de comunicación (AX) y el punto intermedio de comunicación (RX), y después una segunda sesión de comunicación de tipo punto a multipunto, entre el punto intermedio de comunicación (RX) por un lado, y el primer punto de comunicación (AX) y el segundo punto de comunicación (BX) por otro lado, observándose una regla de "escuchar antes de transmitir" (LBT) antes de la primera sesión de comunicación y antes de la segunda sesión de comunicación, mientras que durante la segunda sesión de comunicación las informaciones son intercambiadas, entre el primer punto de comunicación (AX) y el segundo punto de comunicación (BX), a través del punto auxiliar de comunicación (RX) mediante el uso de una misma frecuencia y sin el uso de una regla de "escuchar antes de transmitir" (LBT).

Description

Establecimiento y retransmisión de conexión en una red ad hoc domótica.
La presente invención está relacionada con un método de comunicación acorde con el preámbulo de la reivindicación 1. La invención de también atañe al uso de un método de comunicación tal que cree conexiones duraderas, y atañe a una red de domótica que utiliza ondas de radio, que comprende al menos tres puntos de comunicación provistos con transceptores de señales de radio, como se reivindica respectivamente en las reivindicaciones 6 y 7.
Tal método puede utilizarse en concreto para controlar elementos de protección solar, apantallamiento, cierre, ventilación o iluminación.
En semejante instalación, uno o más transmisores de órdenes deben comunicar con uno o más receptores de órdenes. La conexión entre estos transmisores de órdenes y estos receptores de órdenes es bidireccional. Los diferentes transmisores de órdenes y receptores de órdenes son transceptores de señales de comunicación. Estos constituyen nodos de la red de domótica.
Cuando la información transferida se transforma utilizando ondas de radio, pueden surgir ciertos problemas. Por un lado el alcance de los transmisores puede ser insuficiente, y por otro lado puede haber distorsión local entre los nodos. Para solucionar estos problemas, un método conocido es utilizar repetidores. Un repetidor puede consistir en un dispositivo dedicado a llevar a cabo una sola función, la de recibir información desde un punto de origen y transmitirla a un punto de destino. Sin embargo puede también llevar a cabo otras funciones. Por ejemplo puede ser un transmisor de órdenes (capaz de generar órdenes de control), o puede ser un receptor de órdenes conectado a un elemento del equipamiento, que interpreta tales órdenes y las ejecuta. El repetidor constituye un nodo en la red de comunicaciones.
La patente de EE.UU. 2002/0044042 o la aplicación 01/78 307, describen el funcionamiento de un nodo de comunicación que lleva a cabo una función repetidora y otra función. La patente de EE.UU. 6 529 498 también describe, en el campo general de las redes, un método para generar tablas de enrutamiento en una comunicación punto a multipunto. Los documentos del estado del arte tales como la patente de EE.UU. 6 549 783 o la patente de EE.UU. 6 539 025, se refieren principalmente a los campos de las redes de telecomunicaciones.
Para simplificar la tarea de los instaladores y para permitir el uso de transceptores de muy corto alcance, el objetivo para la comunicación entre puntos remotos la vivienda, ha sido efectuarla mediante repetición múltiple cuando sea apropiado. El circuito de comunicación entre un primer punto, por ejemplo un transmisor de órdenes, y un segundo punto, por ejemplo un receptor de órdenes, pasa entonces en cascada a través de uno o más repetidores. La lista de repetidores involucrados en cada conexión está registrada en una o más tablas de enrutamiento. La tabla de enrutamiento se define de forma manual o automática, como parte de la instalación de un proceso de "descubrimiento", que puede ser repetido sobre cada cambio de configuración de la instalación (configurando nuevos nodos en la red de comunicaciones). En algunos casos el enrutamiento es dinámico; un proceso de descubrimiento para encontrar el trayecto más apropiado es iniciado entonces sobre cada nueva comunicación. Estos aspectos son detallados en la aplicación de EE.UU. 6 529 498, o en la publicación IEEE 802.15.4.
La aplicación de patente WO 02/078272 describe un método de comunicación en una red que comprende elementos fijos y elementos móviles. En esta red, antes de transmitir datos a un receptor, un transmisor verifica si el receptor está dentro de su alcance. Si el receptor no está dentro del alcance del transmisor, este transmisor envía datos con una lista de repetidores a través de los cuales han de fluir los datos.
También es conocido, a partir del documento de EE.UU. 2002/176399, un sistema de comunicaciones LAN inalámbrico que comprende una pluralidad de dispositivos de radio LAN que transmiten, reciben y encaminan mensajes. Las radios que están dentro del alcance de cada una de las otras, envían mensajes directamente a cada una de las otras. Las radios que no están dentro del alcance extraen información de la ruta o utilizan protocolos de enrutamiento por multidifusión.
La multiplicación del número de repetidores da lugar a un incremento en el tiempo de ocupación del espectro de radio. Esta desventaja aumenta más en el caso de enrutamiento dinámico.
Además, las regulaciones (por ejemplo ERC 70-03) necesitan que, tal como a menudo se lleva a cabo en las redes, todos los puntos de la red cumplan una regla de escuchar antes de transmitir (LBT, Listen Before Transmit), antes de efectuar la comunicación. Esta regla se utiliza, por ejemplo, para asegurar que la frecuencia de transmisión escogida está definitivamente libre antes de la transmisión, siendo necesario determinar un silencio de radio durante al menos un periodo determinado TD, por ejemplo 5 milisegundos. La aplicación de esta regla "LBT" prolonga considerablemente el tiempo entre la generación de una orden de control mediante un transmisor de órdenes, y su ejecución mediante un elemento de equipamiento al que esta es enviada, cuando, debido a la congestión en la red, son necesarios diversos intentos para qué cada repetidor acceda a una frecuencia disponible. Si esto alcanza varios segundos, este tiempo sigue siendo insignificante cuando implica, por ejemplo, una transmisión de datos entre una cámara digital y un ordenador. Por otra parte, para el control remoto de un elemento del equipamiento eléctrico en un edificio, el usuario de un transmisor de órdenes debería ser capaz de recibir de forma sustancialmente instantánea (en no más de unas pocas décimas de segundo) la señal de retorno procedente del receptor de órdenes remoto, asociado con el equipamiento.
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El funcionamiento de la tecnología Bluetooth es conocido a partir de la publicación "BLUETOOTH 1.1: Connect Without Cables", segunda edición (diciembre de 2001). Esta tecnología permite que un transmisor (principal I) de una primera picored (red de dispositivos informáticos sobre Bluetooth) transmita datos a un receptor (principal II o subordinado) de una segunda picored, a través de un tercer elemento que pertenece a las dos picoredes y es un subordinado de ambas redes informáticas, o es subordinado en la primera picored y principal en la segunda picored. Esta tecnología utiliza una regla de tipo "escuchar antes de transmitir".
En la red Bluetooth, las transferencias de datos entre principales y subordinados se producen durante un barrido de varias posibles frecuencias, de acuerdo con una secuencia pseudo aleatoria, estando esta secuencia definida por datos transmitidos desde el principal a los subordinados. La tecnología Bluetooth se utiliza para conectar varios dispositivos móviles. La movilidad de los dispositivos hace necesario a menudo definir las conexiones mutuas, mediante picoredes que se constituyen de forma dinámica.
Durante un procedimiento de descubrimiento de dispositivos, que permite añadir uno o varios dispositivos nuevos en una picored, las interferencias entre los dispositivos que responden a una consulta transmitida por un principal no son evitadas por una regla "escuchar antes de transmitir", sino por el uso de un período de escalonamiento aleatorio entre la consulta y la respuesta a esta consulta.
En una red dispersa, al menos un dispositivo pertenece simultáneamente a dos picoredes. Debido a su constitución dinámica, puede mezclarse dos picoredes. En tal caso, se evita la mayoría de las interferencias mediante escanear secuencias de las frecuencias que son diferentes para cada picored. Si se utiliza simultáneamente la misma frecuencia mediante un dispositivo de la primera picored y un dispositivo de la segunda picored, un procedimiento planifica una etapa posterior de retransmisión de los datos que pueden no haber sido recibidos debido a interferencia.
En una picored, dos dispositivos subordinados solo pueden intercambiar datos a través del principal de la picored, incluso si estos dos dispositivos subordinados están mutuamente dentro de sus alcances. Esta multiplicación del número de repetidores da lugar a un incremento en el tiempo de ocupación del espectro de radio.
El objetivo de la invención es implementar un método de comunicación que proporcione una solución a este problema, y proporcione mejoras sobre los métodos conocidos del arte previo.
En concreto, la invención propone un método de control que es de fácil implementación y, a la vez que cumple con la regla "LBT", resuelve los problemas de ocupación del espectro de radio y reduce el retardo entre la generación de una orden de control mediante un transmisor de órdenes, y su ejecución mediante un elemento del equipamiento al que aquella se ha enviado.
El método acorde con la invención está caracterizado por la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
Mediante las reivindicaciones dependientes 2 a 5, se define varias realizaciones del método.
El método de comunicación puede ser utilizado para la creación de una conexión duradera entre el primer punto de comunicación y el segundo punto de comunicación, como se define en la reivindicación 6.
La red de domótica acorde con la invención, está caracterizada porque cada uno de los puntos de comunicación comprende medios de software para implementar el método de comunicación, tal como se define en la reivindicación 7.
El dibujo anexo representa, a modo de ejemplo, una red para implementar el método acorde con la invención.
El único dibujo es un diagrama de una red semejante.
La red 1 mostrada en el único dibujo comprende tres puntos de comunicación: un punto transmisor de órdenes AX, un punto receptor de órdenes BX y por repetidor intermedio RX. Estos diferentes puntos de comunicación presentan medios de transmisión de señales de radio y medios de recepción, mediante los que pueden comunicar forma bidireccional. Estos medios pueden utilizar una técnica de espectro expandido con agilidad de frecuencia, o con variación por saltos en la frecuencia. Cada punto comprende además una unidad de procesamiento, tal como un microcontrolador y una memoria que contiene programas para la implementación del método acorde con la invención.
El transmisor de órdenes AX comprende, por ejemplo, medios de generación de órdenes de control, y se utiliza para controlar de forma remota un elemento del equipo eléctrico. Puede comprender un teclado numérico con teclas de control y una pantalla de monitorización. Una trama transmitida por el transmisor de órdenes AX contiene la dirección del receptor previsto para tal trama, y un mensaje compuesto por datos órdenes de control.
El receptor de órdenes BX está, por ejemplo, concebido para controlar un elemento del equipamiento de la red de domótica, en función de órdenes de control generadas por un transmisor de órdenes AX. El receptor de órdenes BX comprende además una unidad de control. El elemento del equipo de la red de domótica es, por ejemplo, un dispositivo de protección solar, una persiana enrollable, una aleta de ventilación o un dispositivo de iluminación. El receptor de órdenes BX puede también estar conectado a uno o más sensores de comodidad, o de seguridad, del edificio (alarmas, detectores de presencia, etc.).
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Por su parte, el repetidor RX comprende una memoria en la que almacena la información que recibe, antes de enviarla.
Los diferentes puntos de comunicación AX, BX, RX pueden además llevar a cabo otras funciones que no son necesarias para explicar el principio operativo del método de comunicación. Por ejemplo, cada uno de los puntos puede llevar a cabo una función de generación y transmisión de órdenes, y/o una función de repetidor y/o una función de receptor de órdenes.
A continuación se describe una implementación del método acorde con la invención, con referencia a la figura 1.
Se asume que en una fase de configuración de la red, el transmisor de órdenes AX ha conocido las direcciones del repetidor RX y del receptor de órdenes BX, y que el transmisor de órdenes AX sabe que no puede alcanzar el receptor de órdenes BX de forma directa mediante una comunicación punto a punto representada por una flecha punteada denominada S0. Por otra parte, se asume que el transmisor de órdenes AX sabe que puede alcanzar el receptor de órdenes BX mediante utilizar el repetidor RX como repetidor de comunicaciones.
Si la comunicación entre el primer punto de comunicación AX y el segundo punto de comunicación BX es posible, los puntos AX y BX intercambian datos directamente.
También se asume que el transmisor de órdenes AX debe comunicar datos u órdenes MSG al receptor de órdenes BX.
En una primera etapa, después de aplicar la regla "LBT" para verificar que el canal de transmisión que prevé utilizar está libre, el transmisor de órdenes AX abre una primera sesión de comunicación S1 en el modo punto a punto PTP, con el repetidor RX. La trama transmitida por el transmisor AX contiene la dirección del repetidor RX y una petición de ayuda. El transmisor de órdenes AX cierra la sesión S1 cuando ha recibido un acuse de recepción de la petición, desde el repetidor RX.
En una segunda etapa el repetidor RX aplica, a su vez, la regla "LBT" para verificar que el canal de transmisión que prevé utilizar está libre, y abre una segunda sesión de comunicación S2 en modo punto a multipunto PTMP, por una parte con el transmisor de órdenes AX y por otra parte con el receptor de órdenes BX.
En una primera etapa secundaria S21, el repetidor RX busca la información desde el transmisor de órdenes AX relativa al contenido del mensaje a ser transmitido, y relativa al recipiente que tiene que alcanzar. Como respuesta, el transmisor le envía el contenido del mensaje MSG y la dirección o el identificador del recipiente, el receptor BX.
En una segunda etapa secundaria S22, el repetidor RX transmite al receptor de órdenes BX el contenido del mensaje MSG que ha recibido desde el transmisor de órdenes AX, indicando la fuente del mensaje. Después, el repetidor de órdenes RX recibe desde el receptor de órdenes BX al menos un acuse de recibo pero también, cuando sea apropiado, un mensaje de respuesta tal como una respuesta directa a una petición de autenticación.
Las etapas secundarias S21 y S22 se repiten tantas veces como sea necesario, por ejemplo en el caso de un diálogo para la autenticación del transmisor de órdenes AX mediante el receptor de órdenes BX. El repetidor RX mantiene el control de la duración de estos intercambios que no requieren ninguna otra aplicación de la regla "LBT", toda vez que entre las transmisiones de trama se observa un retardo siempre menor que la duración TD. Durante estos intercambios, como es conocido en el estado del arte, los diferentes puntos de comunicación concernidos pueden transmitir tramas de espera, si la unidad de control a la que están conectados no está lista para suministrar los datos requeridos (por ejemplo, en el caso de un cálculo de autenticación).
En una última etapa secundaria S23, el repetidor RX transmite al transmisor de órdenes AX, procedente de un receptor de órdenes BX, al menos un acuse de recibo de la ejecución con éxito de la orden transmitida.
Después, el repetidor RX cierra la segunda sesión S2.
El método descrito permite que la regla "LBT" sea aplicada una vez menos que la más corta de las sucesiones de sesiones directas en modo punto a punto; esto significa que una primera sesión de comunicación en modo punto a punto entre el transmisor de órdenes AX y el repetidor RX necesita una primera aplicación de la regla "LBT", después una segunda sesión de comunicación en modo punto a punto entre el repetidor RX y el receptor de órdenes BX requiere una segunda aplicación de la regla "LBT", y finalmente una tercera sesión de comunicación en modo punto a punto entre el repetidor RX y el transmisor de órdenes AX requiere una tercera aplicación de la regla "LBT".
La implementación del método acorde con la invención incrementa su valor según se incrementa el número de intercambios. Sin embargo, incluso cuando se limita al caso de una sola transmisión desde el transmisor de órdenes AX al receptor de órdenes BX, y una respuesta desde el receptor de órdenes BX al transmisor de órdenes AX, la mínima reducción es de tres aplicaciones de la regla "LBT", a dos aplicaciones de la regla "LBT".
Puede disponerse que durante la primera sesión de petición de ayuda S1, el transmisor de órdenes AX transmita directamente al repetidor RX, de una sola vez la petición de ayuda, el contenido del mensaje MSG a ser transmitido y la dirección del recipiente BX. Entonces es omitida la etapa S21. Este modo de implementación requiere que el protocolo de transmisión contemple un formato de trama que contenga, tanto un identificador del receptor repetidor como un identificador del receptor final. Por otra parte, se puede demostrar que es menos ventajoso que el modo anterior de implementación, que el volumen de datos a ser transmitido requiera de varios intercambios, debido a que entonces implica una considerable capacidad de memoria tampón en el repetidor RX.
Durante la primera sesión de comunicación de petición de ayuda S1, puede también contemplarse que el transmisor de órdenes AX transmita en ese momento al repetidor RX, al menos la dirección del receptor. Así, cuando el repetidor abre la sesión de comunicación S2 en modo punto a multipunto, puede entonces comenzar a establecer una comunicación con el receptor de órdenes BX sin transmisión de datos e, inmediatamente después de verificar la posibilidad de comunicar con el receptor de órdenes BX, el repetidor RX interroga al transmisor de órdenes AX de forma que este último puede transmitirle el contenido del mensaje MSG.
Así, para la implementación rápida del método es necesario que el repetidor RX ya sea conocido para el transmisor de órdenes AX, como el repetidor que puede acceder al receptor de órdenes BX. Esto puede tenerse como resultado de aprendizaje, bien por instalación o por el uso periódico de un proceso de descubrimiento. Por ejemplo, en una red mayor que la que se describe, que contenga varios potenciales repetidores para enviar un mensaje desde un punto a otro, cada potencial repetidor puede listar la totalidad de los receptores de órdenes dentro de su alcance, con el índice de calidad de transmisión, y cada transmisión de órdenes puede consultar a todos los potenciales repetidores y conocer así, si es necesario, el repetidor más capaz de satisfacer una conexión dada.
Además, el receptor de órdenes BX debe ser capaz de ejecutar las órdenes de control transmitidas por el transmisor de órdenes AX. Esto requiere un procedimiento de apareamiento. Por ejemplo, el receptor de órdenes BX puede, mediante un botón, ponerse en un modo concreto de aprendizaje que le capacita para registrar una clave de autenticación concreta originada en el transmisor de órdenes AX. Este procedimiento de apareamiento puede llevarse a cabo a través del repetidor RX, si el receptor de órdenes BX no está dentro del alcance del transmisor de órdenes AX.
Es posible que el transmisor de órdenes AX conozca varios repetidores, bien para alcanzar diferentes receptores de órdenes o para alcanzar el mismo receptor de órdenes. En este caso, la sesión S1 se dirige al repetidor para el que el transmisor de órdenes AX sabe que tiene la mejor velocidad de transmisión hasta el receptor de órdenes al que hay que llegar. Si no hay respuesta por alguna razón, la sesión se dirige a un repetidor suplente. En este caso es preferible utilizar una primera sesión de comunicación S1 de tipo punto a multipunto.
Finalmente, el método aplica del mismo modo si el punto de comunicación AX es, como se ha descrito, un transmisor de órdenes que desea comunicar con un punto de comunicación BX que pertenece un receptor de órdenes, o si se tiene el caso inverso.
La invención puede ser utilizada para reemplazar una comunicación punto a multipunto, entre un punto de comunicación AX y:
-
puntos de comunicación BX y CX que pueden ser alcanzados a través de un punto RX1,
-
un punto de comunicación DX que puede ser alcanzados a través de un punto RX2,
-
puntos de comunicación EX, FX y GX dentro del alcance del punto AX mediante:
-
una sesión de comunicación punto a multipunto PTMP abierta y cerrada por el punto AX, y que permite intercambios entre el punto AX y los puntos EX, FX, GX,
-
una sesión de comunicación punto a multipunto PTP abierta y cerrada por el punto AX, e invocando el punto RX1,
-
una sesión de comunicación punto a multipunto PTMP abierta y cerrada por el punto RX1, y que permite intercambios entre el punto RX1 y dos puntos AX, BX, CX,
-
una sesión de comunicación punto a punto PTP abierta y cerrada por el punto AX y que interroga al punto RX2,
-
una sesión de comunicación punto a multipunto PTMP abierta y cerrada por el punto RX2, permitiendo intercambios entre el punto RX2 y los puntos AX, DX.
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Referencias citadas en la descripción
La lista de referencias citadas por el solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Incluso aunque se ha tomado especial cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este respecto.
Documentos de patente citados en la descripción
\bullet US 20020044042 A [0005]
\bullet WO 0178307 A [0005]
\bullet US 6529498 B [0005] [0006]
\bullet US 6549783 B [0005]
\bullet US 6539025 B [0005]
\bullet WO 02078272 A [0007]
\bullet US 2002176399 A [0008]
Bibliografía no de patentes citada en la descripción
\bullet BLUETOOTH 1.1: Connect Without Cables. Diciembre de 2001 [0011]

Claims (7)

1. Un método de comunicación que utiliza ondas de radio entre un primer punto de comunicación (AX) y un segundo punto de comunicación (BX), a través de como mucho un punto auxiliar de comunicación (RX), los puntos de comunicación (AX, BX y RX) perteneciendo a una misma red de domótica para el control remoto de equipamiento que proporciona comodidad y/o seguridad en un edificio, en el que se observa usualmente una regla "escuchar antes de transmitir" (LBT) mediante un punto de la red antes de comunicar, caracterizado porque el punto auxiliar de comunicación (RX) solo se utiliza si no es posible la comunicación entre el primer punto de comunicación (AX) y el segundo punto de comunicación (BX), y porque, en tal caso, este comprende primero una primera sesión de comunicación de tipo punto a punto, entre el primer punto de comunicación (AX) y el punto intermedio de comunicación (RX), y después una segunda sesión de comunicación de tipo punto a multipunto, entre el punto intermedio de comunicación (RX) por un lado, y el primer punto de comunicación (AX) y el segundo punto de comunicación (BX) por otro lado, observándose una regla de "escuchar antes de transmitir" (LBT) antes de la primera sesión de comunicación y antes de la segunda sesión de comunicación, mientras que durante la segunda sesión de comunicación las informaciones son intercambiadas, entre el primer punto de comunicación (AX) y el segundo punto de comunicación (BX), a través del punto auxiliar de comunicación (RX) mediante el uso de una misma frecuencia y sin el uso de una regla de "escuchar antes de transmitir" (LBT).
2. El método de comunicación como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque en la primera sesión de comunicación, el primer punto de comunicación (AX) envía una petición de ayuda al punto intermedio de comunicación (RX).
3. El método de comunicación como el reivindicado en la reivindicación 2, caracterizado porque la petición de ayuda comprende la dirección del segundo punto de comunicación (BX) y/o el contenido del mensaje (MSG) a ser transmitido.
4. El método de comunicación como el reivindicado en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en una etapa preliminar el primer punto de comunicación (AX) toma conocimiento de que el punto intermedio de comunicación (RX) es un medio mediante el que puede comunicar con el segundo punto de comunicación (BX).
5. El método de comunicación como el reivindicado en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el punto intermedio de comunicación (RX) es identificado como siendo un medio de acceso al segundo punto de comunicación (BX), durante un procedimiento de descubrimiento.
6. Uso del método de comunicación como se reivindica en una de las reivindicaciones precedentes, para la creación de una conexión duradera entre el primer punto de comunicación (AX) y el segundo punto de comunicación (BX).
7. Una red de domótica que utiliza ondas de radio, que comprende al menos tres puntos de comunicación (AX, BX, RX) provistos con transceptores de señales de radio, caracterizada porque cada uno de los puntos de comunicación (AX, BX, RX) comprende medios de software para implementar el método de comunicación que se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 5.
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