ES2444277A2 - Sistema y método de manejo de fallos en una red de acceso radio - Google Patents
Sistema y método de manejo de fallos en una red de acceso radioInfo
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Abstract
Sistema y método de manejo de fallos en una red de acceso radio.#Un método y un sistema de manejo de fallos en una red (1) de acceso radio que minimiza el tiempo de recuperación cuando un nodo central (3) falla almacenando la información de encaminamiento del nodo central (3) y, siempre que dicho nodo central (3) falle, cargando la información de encaminamiento en un nodo auxiliar (4) con la misma configuración de hardware y software que el nodo central (3). El tráfico recibido en el nodo central (3) se encamina luego al nodo auxiliar (4) a través de una conexión (5) física que es transparente a la red (1) de acceso radio. La cantidad de información de encaminamiento requerida por este sistema es mínima, y por tanto el tiempo de recuperación se reduce enormemente.
Description
Sistema y método de manejo de fallos en una red de acceso radio
La presente invención se refiere a redes de acceso radio y, más particularmente, a la recuperación de fallos en tales redes.
Antecedentes de la invención – técnica relacionada
En las redes de acceso radio (RAN) modernas, los nodos centrales atienden enormes cantidades de tráfico procedente de los elementos de radio conectados a la RAN. Sin embargo, en el caso de un fallo de un nodo central, es necesario redirigir todo el tráfico entrante a otros nodos centrales con el fin de restaurar el servicio de
15 la red.
La solución tradicional para este problema es usar un grupo de nodos centrales. Por ejemplo, en un sistema global para comunicaciones móviles (GSM) o una red de acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA), el grupo de nodos es un grupo de nodos de soporte de servicio de radio por paquetes general (GPRS) de servicio (SGSN). Un grupo de nodos es una recopilación de nodos configurados para dar servicio a cualquier parte común de una red radio, denominada área de servicio de grupo. El área de servicio de grupo consiste en varias áreas de encaminamiento (RA) a las que dan servicio controladores de estación base (BSC) o controladores de red radio (RNC) en una red radio de GSM o WCDMA, respectivamente. Las áreas de servicio de grupo de servicio de BSC y RNC están conectadas de manera lógica a todos los SGSN que les dan servicio.
25 Los SGSN en un grupo comparten la carga de todas las estaciones móviles (MS) en el área de servicio de grupo. Siempre que una MS permanezca en el área de servicio de grupo, está normalmente unida a un SGSN. Si un SGSN pasa a no estar disponible, el BSC o el RNC encamina de nuevo la señalización y la carga útil para las MS a las que da servicio a otro SGSN en el grupo de SGSN.
En caso de fallo de un SGSN, es necesario reubicar todo el tráfico atendido por el SGSN que falla a otros SGSN del grupo.
Como ejemplo particular, el documento WO 2009/077002 A1 presenta un aparato para recuperarse de un fallo
35 de nodo en el que cada nodo envía periódicamente una señal de latido (heartbeat) para demostrar su correcta operación al resto de nodos en un grupo de nodos. Cuando el resto de los nodos no recibe la señal de latido, el aparato se activa como proxy de grupo hacia el nodo de red.
Sin embargo, reubicar el tráfico en un grupo de nodos cuando uno de los nodos falla presenta dos problemas principales:
- -
- redirigir el tráfico implica reconfigurar los nodos involucrados, requiriendo normalmente cargar grandes archivos de copia de seguridad generados por el nodo que falla. El tiempo de transmisión y de carga de estos archivos grandes ralentiza el proceso de recuperación, aumentando la cantidad de tiempo durante la que la red no puede
45 funcionar apropiadamente.
- -
- si la cantidad de tráfico manejado por el nodo antes de su fallo es mayor que la capacidad libre de los nodos funcionales restantes, no todo el tráfico entrante puede atenderse correctamente, dando como resultado conexiones fallidas a los elementos conectados a la red.
Como consecuencia, existe la necesidad de un método y un sistema que puedan manejar el fallo de un nodo central, proporcionando servicio a la totalidad de tráfico entrante, y reduciendo el tiempo requerido para recuperar una operatividad completa.
La presente invención soluciona los problemas mencionados anteriormente dando a conocer un método y un sistema de manejo de fallos en una red de acceso radio con un nodo de contingencia dedicado y transferencia de datos reducida para restaurar la operación de la red.
En un primer aspecto de la presente invención, se presenta un método de manejo de fallos en una red de acceso radio (RAN). A la red de acceso radio le da servicio al menos un nodo central, que está conectado a un nodo auxiliar con las mismas características de hardware. Mientras el nodo central está funcionando apropiadamente, no se encamina tráfico procedente de la RAN al nodo auxiliar, que permanece inactivo. Sin embargo, si el nodo
65 central falla y no puede encaminar correctamente todo el tráfico entrante, dicho tráfico se encamina al nodo auxiliar a través de una conexión física que es transparente a los dispositivos conectados a la RAN.
Con el fin de que el nodo auxiliar pueda manejar el tráfico entrante apropiadamente, siempre que el nodo central falle, toda su información de encaminamiento se carga en el nodo auxiliar. Ya que el hardware y software del nodo auxiliar están en conformidad con el hardware y software del nodo central, preferiblemente, tanto el nodo
5 central como el nodo auxiliar comparten las mismas características de hardware y software, en lugar de grandes archivos de copia de seguridad, sólo es necesario enviar la información de encaminamiento desde el nodo central al nodo auxiliar. Reduciendo la cantidad de datos necesarios para reanudar la operación de la red, se reduce enormemente la cantidad de tiempo durante la que la RAN está inoperativa.
Hay dos opciones preferidas con el fin de enviar la información de encaminamiento desde el nodo central al nodo auxiliar:
- -
- Enviar la información de encaminamiento siempre que el nodo central falle. Esta transmisión se realiza a través
del mismo canal (conexión física) a través del que se transmite el tráfico entrante en caso de fallo del nodo 15 central.
- -
- Enviar la información periódicamente a un servidor externo, en el que se almacena la última versión de la información de encaminamiento y puede recuperarse por el nodo auxiliar en caso de fallo del nodo central.
Con el fin de reducir la cantidad de datos transferidos y el tiempo necesario para reanudar la operación de la red, es necesario que tanto el nodo central como el nodo auxiliar operen con la misma configuración de software. Para este requisito se presentan dos opciones preferidas:
- -
- Si el nodo auxiliar actúa como nodo de contingencia para un único nodo central, o si actúa como nodo de
25 contingencia para múltiples nodos centrales con la misma configuración de software, dicha configuración de software se carga de manera permanente en el nodo auxiliar.
- -
- Si el nodo auxiliar actúa como nodo de contingencia para múltiples nodos centrales con diferentes versiones de software, se almacenan todas las versiones de software y, en caso de fallo de un nodo central, el nodo auxiliar carga la versión de software particular usada por el nodo central que ha fallado.
En un segundo aspecto de la presente invención, se presenta un sistema que implementa el método de la invención. El sistema comprende al menos un nodo central, un nodo auxiliar y, preferiblemente, un servidor externo. El nodo auxiliar se conecta al nodo (o nodos) central(es) previsto(s) para la sustitución en caso de una
35 contingencia, y tiene preferiblemente la misma configuración de hardware. El hardware y software del nodo auxiliar están en conformidad con el hardware y software del nodo central conectado. En caso de que actúe como nodo de contingencia para múltiples nodos centrales, es necesario que todos los nodos centrales o bien tengan la misma configuración de hardware, o bien tengan configuraciones de hardware que pueden operar sin distinción desde la perspectiva del software y del sistema operativo.
El nodo central, mientras funciona apropiadamente, está configurado para atender todo el tráfico entrante de la red, sin enviar nada de ese tráfico al nodo auxiliar. La información de encaminamiento necesaria para atender dicho tráfico se envía mediante el nodo central de modo que, en caso de fallo, el tráfico entrante se encamina al nodo auxiliar. Ya que el nodo auxiliar tiene la misma configuración de hardware y software, y usa la información
45 de encaminamiento enviada por el nodo central, la conexión entre el nodo central y el nodo auxiliar es transparente a la RAN.
En caso de un fallo parcial o completo del nodo central, el nodo auxiliar está configurado para cargar la información de encaminamiento enviada por el nodo central, y para atender todo el tráfico entrante dirigido al nodo central y reencaminado al nodo auxiliar por el nodo central. Preferiblemente, con el fin de cargar la información de encaminamiento, dicha información puede o bien enviarse directamente a través de la comunicación física con el nodo central, o bien enviarse al servidor externo, y luego recuperarse de dicho servidor por el nodo auxiliar.
55 También preferiblemente, se presentan dos opciones con respecto a la configuración de software del nodo auxiliar:
- -
- Si el nodo auxiliar está conectado a un único nodo central, o si está conectado a múltiples nodos centrales con la misma configuración de software, el nodo auxiliar se configura de manera permanente con dicha configuración de software.
- -
- Si el nodo auxiliar está conectado a múltiples nodos centrales con diferentes versiones de software, se almacenan todas las versiones de software y, en caso de fallo de un nodo central, el nodo auxiliar se configura para cargar la versión de software particular usada por el nodo central que ha fallado.
65 Tanto el método como el sistema de la invención se aplican preferiblemente a las siguientes redes: - Una red de voz de servicio de radio por paquetes general (GPRS). Por consiguiente, tanto el nodo central como el nodo auxiliar son nodos de soporte de GPRS de servicio (SGSN). En este caso, la información de encaminamiento transferida es uno o más archivos que contienen los puntos de control usados para encaminar
5 el tráfico entrante en el nodo central.
- -
- Una red móvil de comunicación de datos. En este caso, por consiguiente, tanto el nodo central como el nodo auxiliar son estaciones de conmutación móviles (MSS). En este caso, la información de encaminamiento transferida es uno o más archivos que contienen la información de protocolo de Internet (IP) usada para encaminar el tráfico entrante en el nodo central.
Ventajosamente, con el presente método y sistema, se reduce enormemente la cantidad de tiempo durante la cual la red está inoperativa cuando un nodo central falla. Adicionalmente, usando un nodo auxiliar que sólo se usa para contingencias en la red, siempre puede atender todo el tráfico entrante, mientras que en soluciones con
15 nodos en grupo, todos los nodos ya están dando servicio a la red y por tanto pueden sobrecargarse si el tráfico derivado desde los nodos que fallan supera sus recursos libres.
Éstas y otras ventajas resultarán evidentes a la luz de la descripción detallada de la invención.
Con el propósito de ayudar al entendimiento de las características de la invención, según una realización práctica preferida de la misma y con el fin de complementar esta descripción, se adjuntan las siguientes figuras como parte integral de la misma, que tiene un carácter ilustrativo y no limitativo:
25 La figura 1 muestra un esquema de una realización particular del sistema de la invención, así como una red en la que se aplica.
La figura 2 presenta un esquema de una segunda realización del sistema de la invención, así como una red en la que se aplica.
Los contenidos definidos en esta descripción detallada se proporcionan para ayudar a entender totalmente la
35 invención. Por consiguiente, los expertos habituales en la técnica reconocerán que puede realizarse una variación, cambios y modificaciones de las realizaciones descritas en el presente documento sin apartarse del alcance y el espíritu de la invención.
Obsérvese que en este texto, la expresión “comprende” y sus derivaciones (tal como “que comprende”, etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estas expresiones no deben interpretarse como que excluyen la posibilidad de que lo que se describe y se define pueda incluir más elementos, etapas, etc.
Obsérvese también que la siguiente descripción considera el caso particular de un nodo auxiliar conectado a un único nodo central. Sin embargo, la presente invención puede aplicarse a un nodo auxiliar conectado a múltiples
45 nodos centrales. En ese caso, el nodo auxiliar actúa como sustitución para el primer nodo central que falla, cargando la información de encaminamiento de dicho nodo central que falla.
La figura 1 muestra un esquema de una realización particular del sistema de la invención y una red 1 de acceso radio a la que se aplica. Por consiguiente, el sistema implementa una realización particular del método de la invención tal como se describe en el presente documento.
La RAN 1 proporciona servicio a una pluralidad de elementos 2 de radio a través de un nodo central 3 . El nodo central 3 está conectado a un nodo auxiliar 4 a través de una conexión 5. Adicionalmente, tanto el nodo central 3 como el nodo auxiliar 4 están conectados a un servidor 6 externo.
55 Tanto el nodo central 3 como el nodo auxiliar 4 tienen o bien la misma configuración de hardware, o bien configuraciones de hardware compatibles que no implican ninguna diferencia en los niveles de software y encaminamiento. Por ejemplo, el nodo central 3 y el nodo auxiliar 4 tienen el mismo tipo de placas, aunque el número de placas puede ser diferente y el sistema puede trabajar proporcionando un nodo auxiliar 4 con menos placas que el nodo central 3. En caso de fallo del nodo central 3, es necesario que la configuración de software de tanto el nodo central 3 como el nodo auxiliar 4 sea la misma. Es decir, el nodo auxiliar 4 estará en conformidad con el nodo central 3 al mismo nivel de software. Por este motivo, el nodo auxiliar 4 puede o bien configurarse de manera permanente con el mismo software que el nodo central 3, o bien recuperar la versión de software apropiada de un grupo de versiones disponibles entre los nodos 3 centrales conectados al nodo auxiliar
65 4 . Dicho grupo de versiones puede almacenarse en el nodo auxiliar 4, o en el servidor 6 externo.
Durante la operación normal del nodo central 3, el nodo central 3 atiende todo el tráfico entrante de la RAN 1. Es decir, no se redirige tráfico al nodo auxiliar 4 mientras el nodo central 3 funciona apropiadamente. Sin embargo, la conexión 5 entre el nodo central 3 y el nodo auxiliar 4 presenta suficiente banda ancha para transferir todo el tráfico entrante en el nodo central 3 en caso de fallo.
5 En caso de fallo del nodo central 3, la información de encaminamiento del nodo central 3 se carga en el nodo auxiliar 4 , y todo el tráfico se redirige al nodo auxiliar 4 a través de la conexión 5. Esta redirección es transparente a la RAN 1, que todavía guía su tráfico al nodo central 3.
10 La información de encaminamiento puede o bien enviarse por el nodo central 3 directamente al nodo auxiliar 4 siempre que el nodo central 3 falle, o bien puede almacenarse periódicamente en el servidor 6 externo y recuperarse por el nodo auxiliar 4 en caso de fallo.
Obsérvese que la información de encaminamiento cargada por el nodo auxiliar 4 sólo contiene información de
15 encaminamiento que va a usarse por el mismo software y hardware. Es decir, la información de encaminamiento no es un archivo de copia de seguridad completo como en los sistemas de manejo de fallos tradicionales. Suponiendo que no hay ningún cambio en el hardware y software, se reduce enormemente la cantidad de datos que se transfieren, puesto que sólo es necesario que contenga la información de encaminamiento particular de los elementos 2 de radio conectados a la RAN 1. De esta manera, la operación de RAN 1 puede restaurarse en
20 un tiempo mucho más corto.
La figura 2 muestra otra realización del sistema de la invención, en la que los elementos 2 de radio están conectados al nodo central 3 a través de su primer conjunto de conexiones 7 a través de la RAN 1. Cuando el nodo central 3 falla, y ya no puede proporcionar servicio a los elementos 2 de radio, la configuración de dicho 25 nodo central 3 se carga en el nodo auxiliar 4. Luego se establece un segundo conjunto de conexiones 8 entre los elementos 2 de radio y el nodo auxiliar 4, modificando su información de encaminamiento, y sin modificación de los canales físicos. El nodo auxiliar 4 está ubicado preferiblemente en la misma ubicación física que el servidor 6 externo para facilitar la transferencia de datos entre ellos, minimizando así los efectos del fallo en la RAN 1. El servidor 6 externo también está conectado a la RAN 1, y almacena la configuración e información de
30 encaminamiento del nodo central 3.
Se presenta una implementación particular para el caso en el que la RAN 1 es una red de GPRS. Por consiguiente, el nodo central 3 y el nodo auxiliar 4 son nodos de SGSN. En este caso, mientras que las soluciones tradicionales usan enormes archivos de copia de seguridad, la presente invención sólo carga en el
35 nodo auxiliar 4 los datos correspondientes a la configuración de encaminamiento del nodo central de SGSN.
La configuración de encaminamiento, también conocida como puntos de control, es normalmente una carpeta que contiene los archivos de configuración necesarios para que el software encamine correctamente todo el tráfico entrante. Ya que tanto el nodo central 3 como el nodo auxiliar 4 comparten la misma configuración de
40 hardware y software, se reduce la cantidad de datos de configuración transferidos. El tiempo de recuperación se reduce así de horas al intervalo de minutos.
Los archivos de copia de seguridad tradicionales comprenden toda la información siguiente:
45 - Puntos de control: configuración específica del nodo con propósitos de encaminamiento.
- -
- Información de software: sistema operativo, versión de lanzamiento del nodo, etc.
- -
- Información de hardware: distribución de tarjeta, etc.
50 Por el contrario, la presente invención sólo requiere la transferencia de los puntos de control, ya que se garantiza que la información de hardware y software del nodo central 3 ya está cargada en el nodo auxiliar 4.
Obsérvese que un SGSN puede contener diferentes versiones de lanzamiento del nodo, y activar una versión de 55 lanzamiento específica cuando se requiera.
Se presenta una segunda implementación particular para el caso en el que la RAN 1 es una red de datos de IP a la que da servicio un nodo central 3 que es una estación de conmutación móvil MSS. Por consiguiente, los elementos de radio comprenden la estructura clásica de controladores de red radio (RNC), controladores de
60 estación base (BSC), registro de posición base (HLR), puntos de transferencia de señal (STP), etc. Dicha estructura proporciona servicio a una pluralidad de dispositivos de usuario, y se atiende por la MSS central.
El nodo auxiliar también es por tanto una MSS, y la conexión 5 entre la MSS central y el nodo auxiliar 4 se realiza mediante tunelización de IP a través de una única conexión. Esta conexión 5 es por tanto transparente a
65 la RAN 1.
Ya que la MSS auxiliar está reservada para contingencias y no maneja nada de tráfico durante la operación normal de la MSS central, la operación de la red tras el fallo no presenta complejidad adicional, tal como una nueva integración de BSC/RNC, reajustar a escala la interfaz de nodo central-red radio, etc.
Además, ya que la MSS auxiliar comprende la misma configuración de hardware y software que la MSS central, sólo se transfiere a la MSS auxiliar la configuración de MSS específica relativa a la información de encaminamiento de IP, reduciendo enormemente el tiempo de recuperación en comparación con el sistema que usa archivos de copia de seguridad completos que comprenden también la información de hardware y software.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1. Método de manejo de fallos en una red (1) de acceso radio a la que da servicio al menos un nodocentral (3), comprendiendo el método: 5
- -
- conectar al menos un nodo central (3) a un nodo (4) auxiliar;
- -
- enviar información de encaminamiento del al menos un nodo central (3); estando dicha información adaptada para encaminar todo el tráfico atendido por el nodo central (3) con el nodo auxiliar (4) conectado;
- -
- si el al menos un nodo central (3) está libre de fallos:
- -
- impedir que cualquier tráfico procedente de la red (1) de acceso radio se encamine al nodo (4) 15 auxiliar;
- -
- si el al menos un nodo central (3) falla:
- -
- cargar en el nodo auxiliar (4) la información de encaminamiento enviada por el al menos un nodo central (3);
- -
- encaminar todo el tráfico procedente de la red (1) de acceso radio recibido en el nodo central (3) al nodo (4) auxiliar, a través de una conexión (5) física entre el nodo central (3) y el nodo auxiliar (4) transparente a la red (1) de acceso radio;
- -
- encaminar en el nodo auxiliar (4) todo el tráfico recibido en el nodo central (3) usando la información de encaminamiento cargada.
-
- 2.
- Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de enviar información de encaminamiento comprende además enviar la información de encaminamiento a través de la conexión (5) física entre el nodo central (3) y el nodo auxiliar (4) siempre que el nodo central (3) falle.
-
- 3.
- Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de enviar información de encaminamiento
comprende además: 35- -
- almacenar periódicamente la información de encaminamiento en un servidor (6) externo;
y en el que la etapa de cargar la información de encaminamiento en el nodo auxiliar (4) comprende además:- -
- recuperar la información de encaminamiento desde el servidor (6) externo.
- 4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nodo auxiliar (4) estáconfigurado para tener la misma configuración de software que el nodo central (3). 45
- 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo el método además, si el nodo central (3) falla:
- -
- cargar en el nodo auxiliar (4) un software de una pluralidad de versiones de software, siendo el software cargado el mismo software usado en el nodo central (3).
- 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la red (1) de acceso radio es una red de acceso radio de voz, el nodo central (3) y el nodo auxiliar (4) son nodos de soporte de servicio de radio por paquetes general de servicio, y la información de encaminamiento es una pluralidad de puntos55 de control del nodo central (3).
-
- 7.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la red (1) de acceso radio es una red de acceso radio de datos, el nodo central (3) y el nodo auxiliar (4) son nodos de centro de conmutación móvil, y la información de encaminamiento es información de encaminamiento de protocolo de Internet.
-
- 8.
- Sistema de manejo de fallos en una red (1) de acceso radio que comprende al menos un nodo central
(3) configurado para dar servicio a la red (1) de acceso radio, y un nodo auxiliar (4) conectado al almenos un nodo central (3), y teniendo el nodo auxiliar (4) la misma configuración de hardware y 65 software que el al menos un nodo central (3), estando configurado el al menos un nodo central (3) para: - enviar información de encaminamiento del al menos un nodo central (3); estando dicha información adaptada para encaminar todo el tráfico atendido por el nodo central (3), con el nodo auxiliar (4) conectado;5 - si el al menos un nodo central (3) está libre de fallos, impedir que cualquier tráfico procedente de la red(1) de acceso radio se encamine al nodo (4) auxiliar;- -
- si el al menos un nodo central (3) falla, encaminar todo el tráfico procedente de la red (1) de acceso
radio desde el nodo central (3) al nodo auxiliar (4) a través de una conexión (5) física entre el nodo 10 central (3) y el nodo auxiliar (4) transparente a la red (1) de acceso radio;y en el que el nodo auxiliar (4) está configurado para, si el al menos un nodo central (3) falla:- -
- cargar en el nodo auxiliar (4) la información de encaminamiento enviada por el al menos un nodo 15 central (3);
- -
- y encaminar en el nodo auxiliar (4) todo el tráfico recibido en el nodo central (3) usando la información de encaminamiento cargada.
20 9. Sistema según la reivindicación 8, en el que el nodo central (3) está configurado además para enviar la información de encaminamiento a través de la conexión (5) física entre el nodo central (3) y el nodo auxiliar (4) siempre que el nodo central (3) falle. - 10. Sistema según la reivindicación 8, que comprende además un servidor (6) externo, y en el que el nodo25 central (3) está configurado además para almacenar periódicamente la información de encaminamiento en el servidor (6) externo; y el nodo auxiliar (4) está configurado además para recuperar la información de encaminamiento desde el servidor (6) externo.
- 11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que el nodo auxiliar (4) tiene hardware y 30 software en conformidad con el hardware y software del al menos un nodo central (3).
- 12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el nodo auxiliar (4) está configurado además para tener la misma configuración de software que el nodo central (3).35 13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el nodo auxiliar (4) está configurado además para, si el nodo central (3) falla, cargar en el nodo auxiliar (4) una versión de software de una pluralidad de versiones de software, siendo la versión de software cargada la misma versión de software usada en el nodo central (3).40 14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que la red (1) de acceso radio es una red de acceso radio de voz, el nodo central (3) y el nodo auxiliar (4) son nodos de soporte de servicio de radio por paquetes general de servicio, y la información de encaminamiento es una pluralidad de puntos de control del nodo central (3).45 15. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que la red (1) de acceso radio es una red de acceso radio de datos, el nodo central (3) y el nodo auxiliar (4) son nodos de centro de conmutación móvil, y la información de encaminamiento es información de encaminamiento de protocolo de Internet.
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