JP4894653B2 - 無線機及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線機及び無線通信方法に関する。

現在、無線機は主に業務用として様々な場面で広く利用されている。例えば、イベント設営、警備業務、建設現場等が挙げられる。また、業務用として無線機を使用する場合、１度に使用する無線機の使用台数は１００台〜２００台程度となることがある。こうした場面における無線機の使用は、同時に複数人に対して通信を行うことができるという点でメリットが大きい。また、送受信する際に行うユーザの操作が簡易であり、迅速なコミュニケーションを図ることができるという点も特徴的である。

無線機は、主としてアナログ変調やデジタル変調と呼ばれる変調方式に従って信号方式を変調させた後、電波の送受信を行うことにより相互に通信することを実現している。

アナログ変調には、例えばＦＭ（Frequency Modulation）方式がある。ＦＭ方式では、変調を受ける電波となる搬送波（キャリア）について、当該キャリアの周波数を変化させて電波を伝送する。このＦＭ方式での無線通信は、具体的にはＦＭラジオ放送、アマチュア無線、業務無線等に利用されている。

一方、デジタル変調には、例えばＦＳＫ（Frequency Shift Ｋeying）方式がある。ＦＳＫ方式では、伝送するデジタルデータが０のときにキャリアの周波数を低周波数とし、１のとき高周波数として電波を伝送する。このように、ＦＳＫ方式では２つのデジタルデータをそれぞれの周波数に合わせて情報を伝送する。なお、ＦＳＫ方式には、４つのデジタルデータ００、０１、１０、１１をそれぞれ異なる周波数に合わせて変調する４値ＦＳＫ方式があり、広く一般に利用されている。

上述のように、通信する際に用いる変調方式は無線機の種類や型式等によって必ずしも同一であるとは限らない。一般的には、旧型の無線機であればアナログ変調方式を用いており、新型の無線機であればデジタル変調方式を用いている場合が多い。このような場合には、両者は相互に通信することができないこととなってしまう。よって、例えば１００台の旧型の無線機から構成される一のグループに新型の無線機を１０台分導入することはできない。また、仮に新型の無線機を導入する場合には、１度に全ての旧型の無線機を新型の無線機へと取り替える必要があり、コスト面から好ましくない。

こうした問題を改善するため、特許文献１に記載の発明には、アナログ変調方式又はデジタル変調方式のうち、何れの変調方式を用いて送信された電波であっても受信した音声を再生可能とすることができる装置が開示されている。これにより、新旧混在した無線機で構成される一のグループであっても、新たに導入した新型の無線機で旧型の無線機から送信される電波を受信して再生することが可能となる。
特開２００２−１５８７２５号公報

しかし、特許文献１に記載の発明によれば、電波を受信した側は受信した電波に対して応答するために相手方が音声再生可能な信号方式とするべく、手動で信号方式の切り替え操作を行う必要がある。具体的には、旧型の無線機から送信されたアナログ信号方式による電波を新型（特許文献１に記載の発明）が受信し、これに対して応答する場合には送信電波をアナログ信号方式として切り替える操作が必要となる。
このようなユーザの操作は煩雑であり、簡易な操作で迅速な通信を可能とする無線機の特徴を減じることとなってしまう。

本発明の課題は、煩雑な操作を要することなく送信電波の信号方式を切り替え可能とする無線機を提供することである。

請求項１に記載の発明によれば、
デジタル通信方式又はアナログ通信方式による通信方式で電波を送受信する通信手段と、
通信指示命令の入力を行うための入力手段と、
前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式を選択する選択手段と、
前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力手段からの通信指示命令が入力された場合、前記他方の通信方式に切り替える命令を前記選択手段に出力する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記通信手段を介して電波の送受信を完了した時点を基準として所定の時間をカウントし、当該所定の時間経過後に前記通信方式を前記通信動作モードに復帰させる命令を前記選択手段に出力することを特徴とする無線機が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、
前記制御手段は、前記所定の時間経過時に前記通信手段を介して電波の送受信を行っている場合には、当該送受信を行っている通信方式を維持する命令を前記選択手段に出力し、当該送受信を完了した時点を基準として新たに前記所定の時間をカウントする無線機が提供される。
また、請求項３に記載の発明によれば、
デジタル通信方式およびアナログ通信方式の両方の通信機能を備え、デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式で電波を送受信する通信手段と、
通信指示命令の入力を行うための入力手段と、
前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方を選択する選択手段と、
前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に相手方から他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力手段からの通信指示命令が入力された場合、前記一方の通信方式を一時的に前記他方の通信方式に切り替えて電波の送受信を行う命令を前記選択手段に出力する制御手段と、
を備えた無線機が提供される。
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、
前記制御手段は、前記通信手段を介して電波の送受信を完了した時点を基準として所定の時間をカウントし、当該所定の時間経過後に前記通信方式を前記基本通信モードに復帰させる命令を前記選択手段に出力するよう動作するものである無線機が提供される。
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、
前記制御手段は、前記所定の時間経過時に前記通信手段を介して電波の送受信を行っている場合には、当該送受信を行っている通信方式を維持する命令を前記選択手段に出力し、当該送受信を完了した時点を基準として新たに前記所定の時間をカウントするよう動作するものである無線機が提供される。
また、請求項６に記載の発明によれば、
デジタル通信方式又はアナログ通信方式による通信方式で電波を送受信するステップと、
通信指示命令の入力を行うためのステップと、
前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式を選択するステップと、
前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力を行うステップにおいて通信指示命令が入力された場合、前記他方の通信方式に切り替える命令を前記選択するステップに出力するよう制御を行うステップと、を備え、
前記制御を行うステップは、前記送受信するステップを介して電波の送受信を完了した時点を基準として所定の時間をカウントし、当該所定の時間経過後に前記通信方式を前記基本通信動作モードに復帰させる命令を前記選択するステップに出力することを特徴とする無線通信方法が提供される。
また、請求項７に記載の発明によれば、
デジタル通信方式およびアナログ通信方式の両方の通信機能を備え、デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式で電波を送受信するステップと、
通信指示命令の入力を行うためのステップと、
前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方を選択するステップと、
前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に相手方から他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力手段からの通信指示命令が入力された場合、前記一方の通信方式を一時的に前記他方の通信方式に切り替えて電波の送信を行う命令を前記選択するステップに与えるよう制御を行うステップと、
を含む無線通信方法が提供される。

本発明によれば、アナログ変調方式による無線機とデジタル変調方式による無線機とが混在して構成されるグループにおいても、スムーズな通信を行うことが可能である。よって、新型無線機を１部だけ導入するといったことも可能であり、安価に新型無線機の採用を図ることができる。

以下、本発明に係る無線機の最適な実施形態の構成及び動作について、図面を用いて詳細に説明する。

まず、図１に本実施形態における無線通信システム１００の全体図を示す。
無線通信システム１００は、無線機１０、無線機２０、無線機３０によって構成される。無線機１０及び無線機２０は、同一のグループＡに属しており、無線機３０が属するグループＢとは別のグループとなる。なお、ここでいうグループは、通信する際の信号方式で区別されることとしている。グループＡではデジタル信号方式、グループＢではアナログ信号方式によって同一グループ内で相互に通信を行っている。

図２に、無線機１０の機能ブロック図を示す。
無線機１０は、通信部１、制御部２、記憶部３、入力部４、通話部５によって構成される。

通信部１は、受信部１１、復調部１２、変調部１３、送信部１４、アンテナＡＮＴによって構成される。通信部１は、無線機２０又は無線機３０から所定の周波数帯域で送信される搬送波（キャリア）をアンテナＡＮＴで受信する。受信した後、受信部１１及び復調部１２は当該キャリアを調整、検波及び増幅して制御部２へ出力する。
一方、変調部１３及び送信部１４は制御部２から出力された信号の周波数を所定の周波数に変調、増幅しアンテナＡＮＴを介してキャリアを無線機２０又は無線機３０へ送信する。

制御部２は、マイコン２１、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）信号検出部２２、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）信号符号化部２３によって構成される。また、マイコン２１はタイマ制御部２１ａを備える。

マイコン２１は、記憶部３に格納された各種制御プログラムや設定データに基づき、Ｄ／Ａ信号検出部２２及びＤ／Ａ信号符号化部２３を統括的に制御する。また、タイマ制御部２１ａは、通信部１を介して無線機２０又は無線機３０との通信が完了した時点を基準として所定の時間を計測する。所定の時間が経過した後、マイコン２１に基本通信動作モードへの切り替え命令を出力する。基本通信動作モード及び所定の時間は、記憶部３に格納された設定値、データ等に基づいて定められる。

Ｄ／Ａ信号検出部２２は、通信部１から出力された音声信号方式を検出する。なお、検出される音声信号方式はアナログ信号方式又はデジタル信号方式の何れかである。
Ｄ／Ａ信号符号化部２３は、マイコン２１の制御に基づいて送信する音声信号方式を決定する。そして、無線機２０又は無線機３０に送信する音声信号を、決定した信号方式によって変調する指示とともに変調部１３へ出力する。

記憶部３は、図示しない不揮発性メモリ等を備えて構成される。不揮発性メモリは、制御部２が実行する各種制御プログラム、設定データ等を格納する。

入力部４は、図示しない電源スイッチ、周波数選択スイッチ、周波数調整つまみ、音量つまみ等を備えて構成される。また、入力部４はＰＴＴ（Push To Talk）を備える。ＰＴＴは、無線機２０又は無線機３０へ応答する際に押下されるボタンであって、送信する音声信号の信号方式を切り替えるボタンとしても機能する。ＰＴＴを入力する際の具体例としては、無線機１０が無線機２０又は無線機３０から送信されたキャリアを受信した後、これに応答する際にユーザはＰＴＴを押下する。そして、ユーザはＰＴＴを押下した状態でマイクロフォン５３を介して音声信号の入力を行うこととなる。なお、ＰＴＴが押下された際の制御部２の制御処理については図４で後述する。

通話部５は、ＡＦ（Audio Frequency）制御部５１、スピーカ５２、マイクロフォン５３によって構成される。ＡＦ制御部５１は、制御部２から出力される音声信号を制御してスピーカ５２を介して出力する。具体的には、スピーカ５２から発せられる音声の音量、音質等の制御を行う。また、ＡＦ制御部５１は、マイクロフォン５３から入力される音声を取得して制御部２へ出力する。

以上、無線機１０が備える各構成部分について述べてきたが、無線機２０及び無線機３０についても同様の構成であるため、説明は省略する。

次に、図３〜図５を参照して、無線機１０が行う通信処理について説明する。
図３は、無線機１０がキャリアを受信した際の受信処理について示している。

制御部２は、アンテナＡＮＴを介して無線機２０又は無線機３０から送信されるキャリアを受信し、当該キャリアについて受信処理を行う（ステップＳ１）。

受信処理には、大別して、受信した信号を調整、復調、増幅等する信号処理と、処理された音声信号の信号方式を検出する検出処理とに分けられる。
信号処理は、受信部１１及び復調部１２によって行われ、受信部１１及び復調部１２はキャリアから取り出した処理済の音声信号を制御部２へと出力する。
検出処理は、制御部２によって行われ、制御部２は処理済の音声信号がデジタル又はアナログの何れの信号方式によるものかについて検出する。信号方式の検出は、例えばＦＭ方式であればアナログ波形であり、ＦＳＫ方式であればデジタル波形であるので、両波形の違いによって何れの信号方式であるかの検出が可能である。

制御部２は、受信信号方式がデジタル又はアナログの何れであるのかを検出した後、検出した信号方式が基本通信動作モードと同一であるか否かを判断する（ステップＳ２）。基本通信動作モードは、記憶部３にデフォルト設定として予め記憶されている送信信号方式である。また、当該デフォルト設定は、ユーザが入力部４を介して任意に変更可能としてもよい。

制御部２は、受信信号方式と基本通信動作モードとが同一であると判断した場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）、送信信号方式を基本通信動作モードのままにして（ステップＳ６）、受信処理の動作を終了する。

一方、制御部２は、受信信号方式と基本通信動作モードとが同一でないと判断した場合（ステップＳ２；ＮＯ）、基本通信動作モードを検出した信号方式へと一時的に切り替える処理を行う（ステップＳ３）。つまり、受信信号方式がアナログ信号方式によるものであり、基本通信動作モードがデジタル信号方式によるものである場合には、送信信号方式をアナログ信号方式によるものへと切り替える。
なお、本実施形態においては、このステップＳ３で送信信号方式の一時的な切り替え処理を行っているが、後述する送信処理において、ＰＴＴが押下された際に切り替え処理を行うこととしてもよい（図５；ステップＳ１１参照）。

制御部２は、送信信号方式を切り替えた後、所定時間のカウントを開始する（ステップＳ４）。カウントの開始は、受信処理が完了した時点とする。また、所定時間は、記憶部３が予め記憶する設定値とする。具体的には、Ｄ／Ａ信号検出部２２が受信信号方式を検出してマイコン２１が送信信号方式を一時的に切り替えると、マイコン２１のタイマ制御部２１ａが所定時間のカウントを開始する。

制御部２が所定時間をカウントしている間に、通信部１を介して再び受信処理をする場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、制御部２は処理をステップＳ１へ移行する。この際、上述した処理を経て、ステップＳ４にて新たな所定時間のカウントを開始することとなる。

一方、制御部２が所定時間をカウントしている間に、受信処理を行わない場合には（ステップＳ５；ＮＯ）、ステップＳ３で一時的に切り替えた送信信号方式を基本通信動作モードに戻して（ステップＳ６）、受信処理の動作を終了する。

ここで、図４を参照して、制御部２のタイマ制御部２１ａが行う所定時間のカウント処理について説明する。横軸（ｔ）は時間経過を示す。なお、基本動作として、タイマ制御部２１ａはキャリアの送受信完了時に所定時間のカウントを開始し、当該所定時間を経過した後に送信信号方式の切り替え指示をマイコン２１に出力することとなる。マイコン２１は、タイマ制御部２１ａからの出力を受けると、送信信号方式を基本通信動作モードとする処理を行う。

まず、タイマ制御部２１ａは、送受信完了時に所定時間Ｔのカウントを開始する（ｔ１）。そして、所定時間内にＰＴＴが押下されるか、或いは再度キャリアを受信することがなければ所定時間経過時に送信信号方式を基本通信動作モードとする（ｔ３）。

所定時間Ｔ内にＰＴＴが押下されるか、或いは再度キャリアを受信した場合（ｔ２）、通信中に所定時間が経過（ｔ３）してもマイコン２１は送信信号方式を切り替えることなく現在の送信信号方式を維持する。

他の無線機との通信が完了すると（ｔ４）、タイマ制御部２１ａはこの時点から再び所定時間のカウントを開始する。以降、ｔ５〜ｔ８の各時点において、タイマ制御部２１ａは所定時間をカウントし、マイコン２１は送信信号方式の切り替え動作をそれぞれ繰り返す。

図５に、無線機１０がキャリアを送信する際の送信処理について示す。
無線機１０は、図３で上述したように、無線機２０又は無線機３０からキャリアを受信すると受信処理を行う。これに応答するためにユーザがＰＴＴを押下すると、無線機１０は無線機２０又は無線機３０に対して音声信号の送信処理を行うこととなる。以下、送信処理について説明する。

制御部２は、ＰＴＴが押下されて送信指示命令を受信するまで待機する（ステップＳ１１）。ＰＴＴが押下され、入力部４を介して送信指示がなされると制御部２は送信処理に移行する（ステップＳ１１；ＹＥＳ）。

制御部２は、タイマ制御部２１ａがカウント中であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ここで、タイマ制御部２１ａがカウント中である場合とは、受信処理が完了してからまだ所定の時間を経過していないことを意味する。

制御部２は、タイマ制御部２１ａがカウント中でないと判断した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、送信信号方式をデフォルト設定の基本通信動作モードに決定する（ステップＳ１３）。その後、制御部２は決定したき本通信動作モードにより送信処理を行う（ステップＳ１５）。

一方、制御部２は、タイマ制御部２１ａがカウント中であると判断した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、つまり受信信号方式が基本通信動作モードと異なる場合、ステップＳ３において一時的に切り替えた信号方式を送信信号方式として決定する（ステップＳ１４）。
このような場合の具体例として、無線機１０が無線機３０へキャリアを送信する場合が想定される。グループＡではデジタル信号方式によるキャリアの送受信が行われている。よって、無線機１０は送信信号方式の基本通信動作モードはデジタル信号方式に設定されている。ここで、無線機１０が無線機３０から受信する信号はアナログ信号方式であり、無線機１０が無線機３０へ送信する信号はデジタル信号方式である。この場合、無線機１０は送信信号方式をアナログ信号方式へと切り替える決定を行う。

制御部２は、決定した送信信号方式による送信処理を行う（ステップＳ１５）。その後、制御部２はステップＳ１２においてカウントしていた所定の時間に代えて、新たに所定時間のカウントを開始する（ステップＳ１６）。ここで、制御部２が所定時間を新たにカウントすることにより、結果的にステップＳ１３、Ｓ１４において決定した送信信号方式が維持されることとなる。

制御部２は、新たにカウントを開始した所定時間内に、ＰＴＴが再び押下されると（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、処理をステップＳ１５へ移行して送信処理を行う（ステップＳ１５）。なお、この際の送信信号方式はステップＳ１３、Ｓ１４において決定した送信信号方式である。そして、このときの送信信号方式は、制御部２が新たに所定時間をカウントするまで維持されることとなる。

一方、制御部２は、新たにカウントを開始した所定時間内にＰＴＴが押下されずに当該所定時間が経過した場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、ステップＳ１４において切り替えた送信信号方式を基本通信動作モードに戻して（ステップＳ１８）、送信処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、他の無線機から送信されたキャリアを受信した際、ユーザは応答操作としてＰＴＴを押下するだけでよい。ＰＴＴの押下により、送信する信号方式を受信した信号方式と同一の信号方式へと自動的に切り替えてキャリアを送信することができる。これにより、ユーザは応答操作とは別に、信号方式の切り替え操作を行う必要はなく、迅速な通信を行うことができる。

また、通常、通信の際に用いる信号方式はデジタル又はアナログの何れか一方である。つまり、一般的に、グループＡとグループＢとが相互に通信する頻度は少ない。よって、仮にデジタル信号方式をアナログ信号方式に切り替えて送信処理を行った場合には、所定時間経過後に切り替えた送信信号方式をデフォルト設定の基本通信動作モードへと自動的に戻ることが望まれ、本実施形態では当該処理が可能である。これにより、送信信号方式を手動で何度も切り替えるといった煩雑な操作をユーザは要求されることがなく、使い勝手の向上を図ることができる。

また、デジタルとアナログとで信号方式を異にする相互通信を行っている際、キャリアを送信する度に送信信号方式を切り替える制御を行うこととすると、送信処理が煩雑となりパフォーマンスの低下に繋がってしまう。よって、１度切り替えた送信信号方式は、一連の通信が終了するまで切り替えた信号方式を維持することとすればよい。本実施形態では当該処理が可能である。これにより、パフォーマンスの低下を回避することが可能となる。

無線通信システムの一例を示す全体構成図である。 無線機の機能ブロック図である。 受信処理の動作について説明するフローチャートである。 所定時間のカウント処理について説明する図である。 送信処理の動作について説明するフローチャートである。

符号の説明

１００ 無線通信システム
１０、２０、３０ 無線機
１ 通信部
２ 制御部
３ 記憶部
４ 入力部
５ 通話部

Claims (7)

1. デジタル通信方式又はアナログ通信方式による通信方式で電波を送受信する通信手段と、
   通信指示命令の入力を行うための入力手段と、
   前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式を選択する選択手段と、
   前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力手段からの通信指示命令が入力された場合、前記他方の通信方式に切り替える命令を前記選択手段に出力する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記通信手段を介して電波の送受信を完了した時点を基準として所定の時間をカウントし、当該所定の時間経過後に前記通信方式を前記基本通信動作モードに復帰させる命令を前記選択手段に出力することを特徴とする無線機。
2. 前記制御手段は、前記所定の時間経過時に前記通信手段を介して電波の送受信を行っている場合には、当該送受信を行っている通信方式を維持する命令を前記選択手段に出力し、当該送受信を完了した時点を基準として新たに前記所定の時間をカウントする請求項１に記載の無線機。
3. デジタル通信方式およびアナログ通信方式の両方の通信機能を備え、デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式で電波を送受信する通信手段と、
   通信指示命令の入力を行うための入力手段と、
   前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方を選択する選択手段と、
   前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に相手方から他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力手段からの通信指示命令が入力された場合、前記一方の通信方式を一時的に前記他方の通信方式に切り替えて電波の送受信を行う命令を前記選択手段に出力する制御手段と、
   を備えた無線機。
4. 前記制御手段は、前記通信手段を介して電波の送受信を完了した時点を基準として所定の時間をカウントし、当該所定の時間経過後に前記通信方式を前記基本通信モードに復帰させる命令を前記選択手段に出力するよう動作するものである請求項３に記載の無線機。
5. 前記制御手段は、前記所定の時間経過時に前記通信手段を介して電波の送受信を行っている場合には、当該送受信を行っている通信方式を維持する命令を前記選択手段に出力し、当該送受信を完了した時点を基準として新たに前記所定の時間をカウントするよう動作するものである請求項４に記載の無線機。
6. デジタル通信方式又はアナログ通信方式による通信方式で電波を送受信するステップと、
   通信指示命令の入力を行うためのステップと、
   前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式を選択するステップと、
   前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力を行うステップにおいて通信指示命令が入力された場合、前記他方の通信方式に切り替える命令を前記選択するステップに出力するよう制御を行うステップと、を備え、
   前記制御を行うステップは、前記送受信するステップを介して電波の送受信を完了した時点を基準として所定の時間をカウントし、当該所定の時間経過後に前記通信方式を前記基本通信動作モードに復帰させる命令を前記選択するステップに出力することを特徴とする無線通信方法。
7. デジタル通信方式およびアナログ通信方式の両方の通信機能を備え、デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方の通信方式で電波を送受信するステップと、
   通信指示命令の入力を行うためのステップと、
   前記デジタル通信方式およびアナログ通信方式のうちの何れか一方を選択するステップと、
   前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に相手方から他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力手段からの通信指示命令が入力された場合、前記一方の通信方式を一時的に前記他方の通信方式に切り替えて電波の送信を行う命令を前記選択するステップに与えるよう制御を行うステップと、
   を含む無線通信方法。

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