LTE是基于OFDMA技术、由3GPP组织制定的全球通用标准,包括FDD和TDD两种模式用于成对频谱和非成对频谱。LTE-TDD,国内亦称TD-LTE,即 Time Division Long Term Evolution(分时长期演进),由3GPP组织涵盖的全球各大企业及运营商共同制定,LTE标准中的FDD和TDD两个模式实质上是相同的,两个模式间只存在较小的差异,相似度达90%。[1] TDD即时分双工(Time Division Duplexing),是移动通信技术使用的双工技术之一,与FDD频分双工相对应。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术,FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TD-SCDMA是CDMA(码分多址)技术,TD-LTE是OFDM(正交频分复用)技术。两者从编解码、帧格式、空口、信令,到网络架构,都不一样。
发展历程
abel-module="para" style="text-transform: none; background-color: rgb(255,255,255); text-indent: 2em; letter-spacing: normal; zoom: 1; font: 14px/24px arial, 宋体, sans-serif; word-wrap: break-word; white-space: normal; margin-bottom: 15px; color: rgb(51,51,51); word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px">早在2004年11月份3GPP魁北克的会议上,3GPP决定开始3G系统的长期演进(Long Term Evolution)的研究项目。世界主要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式,开始形成对LTE系统的初步需求:
作为一种先进的技术,LTE需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率,并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进,为使用户能够获得“Always Online”的体验,需要降低控制和用户平面的时延。该系统必须能够和现有系统(2G/2.5G/3G)共存在无线接入网(RAN)侧,将由CDMA技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰的OFDM(正交频分调制)技术。OFDM技术源于20世纪60年代,其后不断完善和发展,90年代后随着信号处理技术的发展,在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高支持高效自适应调度等优点,是公认的未来4G储备技术。 为进一步提高频谱效率,MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE的必选技术。MIMO技术利用多天线系统的空间信道特性,能同时传输多个数据流,从而有效提高数据速率和频谱效率。为了降低控制和用户平面的时延,满足低时延(控制面延迟小于100ms,用户面时延小于 5ms)的要求,NodeB-RNC-CN的结构必须得到简化,RNC作为物理实体将不复存在,NodeB将具有RNC的部分功能,成为 eNodeB,eNodeB间通过X2接口进行网状互联,接入到CN中。这种系统的变化必将影响到网络架构的改变,SAE(系统架构的演进)也在进行中, 3GPP同时也在为RAN/CN的平滑演进进行规划。
在2005年6月在法国召开的3GPP会议上,以大唐移动为龙头,联合国内厂家,提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案,在同年11月,在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案。
到2006年6月,LTE的可行性研究阶段基本结束,规范制定阶段开始启动。
在2007年9月,3GPP RAN37次会议上,几家国际运营商联合提出了支持TYPE2的TDD帧结构,同年11月在济州工作组会议上通过了LTE TDD融合技术提案,基于TD的帧结构统一了延续已有标准的两种TDD(TD-SCDMALCR/HCR)模式。在RAN 38次全会上融合帧结构方案获得通过,被正式写入3GPP标准中。
2013年4月,爱立信向中国移动成功演示了TD-LTE上行单用户MIMO技术,该技术是LTE Advanced的关键技术之一,标志着爱立信成为首个在商用平台上支持TD-LTE上行单用户MIMO技术的厂商。
在芯片领域,美国高通公司于2010年11月开始参与中国工信部2.3GHz频谱试验,并与中国的OEM厂商合作,在2011年加入中国移动的2.6GHz频谱大规模试验。而在上海世博会期间,美国高通公司还联手中国移动及合作伙伴作出LTE TDD产品演示。
TDD-LTE系统具有如下特点:
1.灵活支持1.4,3,5,10,15,20MHz带宽;
2.下行使用OFDMA,最高速率达到100Mbits/s,满足高速数据传输的要求;
3.上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA(单载波频分复用),在保证系统性能的同时能有效降低峰均比(PAPR),减小终端发射功率,延长使用时间,上行最大速率达到50Mbits/s;
4.充分利用信道对称性等TDD的特性,在简化系统设计的同时提高系统性能;
5.系统的高层总体上与FDD系统保持一致;
6.将智能天线与MIMO技术相结合,提高系统在不同应用场景的性能;
7.应用智能天线技术降低小区间干扰,提高小区边缘用户的服务质量;
8.进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度,保证系统吞吐量和服务质量。
Axxia处理器集成L1-L3 Quantenna QSR1000 4x4 IEEE802.11ac Wi-Fi和SAI Technology L1-L3 cellular /LTE,支持LTE和Wi-Fi在企业网络中的无缝集成。
TD-LTE技术的优缺点:
优点:
1.频谱利用率高TD一个载频1.6M W一个载频10M
2.对功控要求低TD 0~200MZ W 1500MZ
3.采用了智能天线和联合测试引入了所谓的空中分级,但效果如何还待验证
4.避免了呼吸效应TD不同业务对覆盖区域的大小影响较小,易于网络规划
缺点:
1.同步要求高 TD需要GPS同步,同步的准确程度影响整个系统是否正常工作
2.码资源受限TD 只有16个码,远远少于业务需求所需要的码数量
3.干扰问题上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰
4.移动速度慢TD 120KM/H W 500KM/H
技术特点
TD-LTE作为通信产业变革期的重要机遇,主要包含三大特点:
1.包含大量中国的专利,由中国主导,同时得到了广泛国际支持,成为了国际标准;
2.上网速度快,能够达到TD-SCDMA技术的几十倍,使无处不在的高速上网成为可能;
3.产业发展速度快,与其他国际移动宽带技术基本实现了同步发展,代表着当今世界移动通信产业的最先进水平。
早在2004年11月份3GPP魁北克的会议上,3GPP决定开始3G系统的长期演进(Long Term Evolution)的研究项目。世界主要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式,开始形成对LTE系统的初步需求:
作为一种先进的技术,LTE需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率,并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进,同时为使用户能够获得“Always Online”的体验,需要降低控制和用户平面的时延。该系统必须能够和现有系统(2G/2.5G/3G)共存。
在无线接入网(RAN)侧,将由CDMA技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰,并且频谱利用率更为高效的 OFDM(正交频分调制)技术。OFDM技术源于20世纪60年代,其后不断完善和发展,90年代后随着信号处理技术的发展,在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高、支持高效自适应调度等优点,是公认的未来4G储备技术。
为进一步提高频谱效率,MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE的必选技术。MIMO技术利用多天线系统的空间信道特性,能同时传输多个数据流,从而有效提高数据速率和频谱效率。
为了降低控制和用户平面的时延,满足低时延(控制面延迟小于100ms,用户面时延小于 5ms)的要求,目前的NodeB-RNC-CN的结构必须得到简化,RNC作为物理实体将不复存在,NodeB将具有RNC的部分功能,成为 eNodeB,eNodeB间通过X2接口进行网状互联,接入到CN中。这种系统的变化必将影响到网络架构的改变,SAE(系统架构的演进)也在进行中, 3GPP同时也在为RAN/CN的平滑演进进行规划。
作为LTE的需求,TDD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。
在2005年6月在法国召开的3GPP会议上,以大唐移动为龙头,联合国内厂家,提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案,在同年11月,在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案。
到2006年6月,LTE的可行性研究阶段基本结束,规范制定阶段开始启动。
在2007年9月,3GPP RAN37次会议上,几家国际运营商联合提出了支持TYPE2的TDD帧结构,同年11月在济州工作组会议上通过了LTE TDD融合技术提案,基于TD的帧结构统一了延续已有标准的两种TDD(TD-SCDMA LCR/HCR)模式。在RAN 38次全会上融合帧结构方案获得通过,被正式写入3GPP标准中。
国内发展
中国工信部于2013年12月4日向中国移动通信集团公司、中国电信集团公司和中国联合网络通信集团有限公司颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(TD-LTE)”经营许可。中国移动获得130MHz频谱资源,分别为1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz;中国联通获得40MHz频谱资源,分别为2300-2320 MHz、2555-2575 MHz;中国电信获得40MHz频谱资源,分别为2370-2390 MHz、2635-2655 MHz。
中国移动
中国移动TD-LTE规模试验网部署项目采取“6+1”方案,将投资15亿人民币建网覆盖上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个省市,每个城市将部署约200个基站;并在北京建TD-LTE演示网。
中国移动广东公司在广州、深圳两地同时启动TD-LTE用户体验。
2012年8月7日,随着国内TD-LTE扩大规模试验网工作的深入,作为工信部确定的首批6个TD-LTE试点城市之一,广州移动拟在原计划建设规模的基础上,进一步扩大了TD-LTE试验网络的建设规模。广州TD-LTE网络最新上报规模已从最初规划3100个站点增加到3700个站点左右,占2012年国内13城市总建设规模20000个站点的18.5%,计划2012年底完成网络建设。
2012年11月,中国移动招标采购网公布了TD-LTE规模试验多模多频测试终端采购结果,此次数据卡、Mifi、国际漫游型Mifi、CPE、CSFB手机、多模双待单卡智能手机6大类终端产品总计招标34700部,包括华为、中兴通讯、上海贝尔、国民技术等15个厂家中标。
中国移动总经理李跃介绍,此次招标主要是为了配合中国移动在杭州、广州、深圳等13座城市的TD-LTE扩大规模试验。根据中国移动规划,到2014年,中国移动TD-LTE基站将达到35万个,还将同步推出15款商用水平的多模数据终端和3款手机。
中国电信
中国电信在4G技术选择上,更加倾向采用成本较低的FDD网络,若日后4G牌照需要规定使用TDD网络,中国电信会考虑向中国移动租用网络,甚至与其他具备TDD技术的运营商共同建造运营网络。
中国电信董事长王晓初在2013年接受采访时曾说:“如果是因为成本问题,根本无需考虑TD-LTE。如果是工信部发了TD-LTE牌照,中国电信想都别想,只有硬着头皮上。”3G向4G的升级,电信EVDO制式不支持向FDD和TD-LTE平滑过渡,全部的4G网络建设都要从零起步,压力巨大。先发TD-LTE牌照,对于电信来说较为不利。2014年2月14日,中国电信宣布全国百余城市4G商用,推出4G数据卡服务。
中国联通
2014年3月,中国联通总经理陆益民则表示,将于3月18日正式开启在25个城市的4G网络服务商用,此外联通还会同时推出多款最新定制的终端产品。
相对于中国移动和中国电信而言,中国联通推出4G服务相对容易,因为中国联通的3G制式是WCDMA,从技术角度而言很容易直接升级到4G。
并且,中国联通在2012年已经开始启动42Mbps网络升级,尤其是广东联通,截止2013年10月,广东21个地市的3G网络已经全部升级至42Mbps,而截至2013年底,联通全国大部分城市3G网络已升级到42Mbps网络。
业内预计,中国联通一旦开始4G商用,其步伐将比中国移动快,因为联通3G网络升级4G网络在很多地方仅需要软件升级,而联通3G网络全国已达40万个,大部分可直接升级4G,联通4G在商用城市数量、信号覆盖等方面后来居上也不稀奇,正因为此,陆益民提出到2014年底4G商用4G商用城市可增至300个。
另外,联通的3G用户数量和质量更佳,根据中国联通刚刚公布的2013年财报,2013年移动业务继续快速发展,全年实现移动服务收入1557.7亿元,同比增长20%。其中,公司3G业务发展规模实现新的突破,服务收入对移动收入的贡献达到59.5%,规模达到927.2亿元,同比增长50.2%,成为公司第一收入来源。
香港商用
由中国主导的4G国际移动通信标准术TD-LTE将在2012年12月率先在香港正式商用,该网采取LTE TDD/FDD融合组网方式,运营将提供高速移动数据业务为主。香港TD-LTE的商用是亚太地区首个双
模LTE网,这也意味着我国将正式拉开进入4G时代的序幕。
中国移动一直是国内TD-LTE技术的主导者。据了解,早在2012年年初,中国移动便已开始筹划在香港进行LTE TDD/FDD融合组网。首先是获取频谱,于是2月,中国移动斥资1.7亿港元成功在香港购得2330MHz-2360MHz共计30MHz的TDD频段。
随后中国移动香港有限公司宣布,在港正式推出4G服务,为客户提供高速移动数据业务,最高下载速率可达100Mbps。当时也推出了4G的相关合约套餐。中国移动香港公司董事长林振辉当时表示,此次推出为FDD LTE制式,并计划於今年底推出TD-LTE制式。(此前2009年2月,中国移动香港就竞得了FDD-LTE频谱)
作为同时拥有LTE TDD和FDD的运营商,建设一张LTE双模融合网络就成为最自然的选择。
2012年后几个月,中国移动在香港开展FDD LTE移动数据业务的同时,依据ITU的3GPP标准计划推出TD-LTE网络,与现有的FDD LTE网络形成互补。7月19日,中国移动TD-LTE项目在香港地区正式落地,在设备商的招标中,中兴、爱立信以各占50%份额的形式,为中国移动在香港建设FDD LTE及TD-LTE无缝双制式融合网络,初期基站数量超1000个左右。
之后,中移动便开始组织设备商、芯片商开始网络测试。中兴、爱立信、创意视讯共同完成了业界在商用网络下的TD-LTE/LTE FDD重定向测试,为香港首个商用TD-LTE/LTEFDD双模网络扫除了最后障碍。
据腾讯科技从香港方面人士获悉,下月18日左右中国移动香港有限公司将宣布TD-LTE的正式商用,初期与FDD LTE制式商用时相同,仅提供高速移动数据业务,用户语音通话、短信等功能仍依靠现有2G、3G网络。
覆盖方面,根据中国移动香港公司LTE网络建设计划,到年底,实现4G LTE网络室外覆盖可达现有GSM网络的100%覆盖水平,室内覆盖可达80%水平。
终端方面,在香港上市的4G终端中涵盖了手机、上网卡、无线上网猫(MiFi终端)。其中,手机主要以三星、HTC、LG品牌为主,如三星GalaxyS II LTE、HTC One XL LTE和LG Optimus True HD LTE。其余两类终端主要是以华为、中兴为主。不过大多终端仅支持FDD LTE制式,支持双模LTE的还相对较少。
据了解华为、中兴,如今都已推出了支持双模LTE的上网卡和无线上网猫,如华为多模E398上网卡,中兴多模MF820S2上网卡和MF91S上网猫,后者产品即将在香港上市。
据上述香港人士透露,中国移动香港公司已准备好了相关终端,TD-LTE正式商用后,将推出相关数据套餐业务,如今还在制定之中。之前FDD LTE在香港商用时,推出了流量分别为188港币500MB、298港币1GB及398港币无限量的三类套餐计划。且该套餐可以实现香港和内地数据流量共享,香港用户漫游内地的数据流量可计入包月之内。TD-LTE的套餐将有可能参照FDD LTE的模式。
作用
香港TD-LTE的商用是中国移动第一个正式商用的TD-LTE网络,这对备受瞩目的中国内地TD-LTE规模试验形成了强烈的示范效应。
在香港已有四家运营商开始运营4G,分别是中国移动、CSL(香港移动)、PCCW(电讯盈科)以及3HK(和记电讯旗下运营商),与后三个不同的是,中国移动运营的是一张双模的4G网,即LTE TDD/FDD融合服务。
从技术上而言,在视频流媒体、交互Web等下行流占据绝对优势的4G网络时代,TDD高容量、非对称的优势将逐步显现,尤其在FDD资源日趋紧张的情况下,推动LTE TDD/FDD融合组网将成为必然趋势。
从全球范围来看,LTE TDD/FDD融合组网已经成为全球移动宽带的重要演进方向。据了解,欧洲Hi3G公司在瑞典和丹麦部署并商用了TDD/FDD LTE融合网络;日本软银在已经商用TD-LTE的基础上,已于启动FDD LTE商用网建设,从而开始融合组网经营;欧洲的Vodafone和E-Plus等公司也都同时拥有TDD和FDD频率,并开通了融合测试网络。
对于中移动而言,TD-LTE率先在香港商用最重要的意义是希望借此来推动内地TD-LTE尽快商用。由于中国内地市场LTE牌照的不确定性,中移动必须借此证明,TD-LTE的技术和市场的成熟能力,以及其所具备的实际运营能力。
而香港与内地在通讯网络服务运营流程体制上有所不同,并不受牌照限制,只要具备资质的上市公司合法竞拍到频谱,铺好相关网络及准备好支持终端产品,即可宣布提供服务。
香港某分析师对腾讯科技表示,“中移动的TD-LTE香港商用后,相关终端产品、应用必须跟的上 ,这是价值体现最明显、也是市场反应最快的环节,需第一时间向内地释放一个利好的信号。”
其次,在TD-SCDMA的3G时代,由于经营不善,中移动并没有获得行业太好的口碑,所以中国移动意欲通过TD-LTE走出3G窘境。
而留给中移动的时间已经非常紧迫。此前的运营数据显示,中移动在3G市场的占有率已跌至38%,这一比例为45%。有分析人士指出,在TD-LTE商用服务前,中移动的3G市场份额将可能会继续下滑,从而导致ARPU值和利润率的下滑。因为,中移动此次在香港的TD-LTE商用必须成功。
还有,中国移动也希望借此在香港变身为主流运营商。之前中移动商用FDD LTE时,推出了只要398港币的无限上网套餐、免收内地漫游费等措施令CSL、数码通等本地巨头已叫苦不迭。
林振辉此前在接受媒体采访时也表示,公司采用激进的市场竞争策略,目的就是在竞争激烈和用户口味尖端的香港市场上,赚取更多的成功经验。
中移动的决心令TD-LTE前景被看好。Ouvm预测到2016年,TD-LTE将占据全部LTE连接数的25%,而Infonetics 2012Q1的报告中则预测,到2016年,按照设备销售收入来算,TDD与FDD的占比接近70%。
瑞银人士认为,中移动已经与主管部门达成默契,在牌照发放前,通过扩大规模试验来实现预商用。而中移动选择在市场竞争充分的香港率先上马TD-LTE商用网,既是将其作为探索TD-LTE运营的试验田,也是大规模上马TD-LTE的预告片。而这一预告片中的另一个关键词FDD/TDD融合,亦被视作意味深长。
国际情况
LTE是通用标准分为FDD-LTE和TDD-LTE两种模式,中移动采用的是TDD-LTE,也就是所说的TD-LTE,国际上大多数国家采用FDD-LTE制式。FDD-LTE已成为世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。全球有285个运营商在超过93个国家部署FDD 4G网络。
瑞典LTE站点
2010年5月25日,爱立信和瑞典运营商TeliaSonera在斯德哥尔摩启动全球首个LTE(FDD-LTE)商用站点,标志着在实现移动数字高速公路方面迈出了重要一步。
作为瑞典的主要运营商,TeliaSonera致力于升级网络,为用户提供更高的速率、更丰富的业务,让用户即使在移动状态中也能享受高速流畅的网络连接。为此,斯德哥尔摩,商用时间为2010年。根据协议,爱立信向TeliaSonera提供的FDD-LTE系统包括全新RBS6000系列的LTE无线基站、演进分组核心网、包含了Redback公司SmartEdge1200路由器和最新EDA多址接入聚集交换机的移动回程链路解决方案。此外,爱立信不仅负责网络实施及运行初期的网络管理工作,还将与TeliaSonera长期合作,以共同推动用户使用LTE移动宽带。
就在全球经济尚未走出低谷的时候,TeliaSonera宣布部署全球首个LTE商用站点。作为2010年正式启动的商用网络中的一部分,该站点的启动毫无疑问为全球LTE的发展提供了良好的范本,该站点的揭幕表明LTE不再遥不可及,而是已经成为了现实。
日本LTE牌照
日本正式发放LTE牌照,计划2011年投入使用
2009年5月7日日本总务省发放了4个LTE牌照。日本几大移动运营商NTT Docomo、软银移动、KDDI和e-Mobile公司没有悬念地都获得了LTE牌照。日本在以无线宽带为标志的4G时代将采用业界统一的LTE标准,这将有助于LTE的迅逐普及。正是基于这种考虑,日本总务省发布了4个LTE牌照,日本三大通信运营商NTT Docomo、软银、KDDI和新兴的通信运营商e-Mobile公司都可公平地获得开展LTE的频段。
日本最大的移动运营商NTT DoCoMo计划在今后5年投资3000至4000亿日元,建设LTE基站和骨干通信网。来年开通业务。软银移动将投资1200亿日元于设备,计划于2011年至2012年提供业务。日本e- Mobile公司计划至2013年的设备投资总额为3000亿日元,其将于2011年开通业务。KDDI将于2012年提供业务。其投资额为1000多亿日元。
有关专家指出,日本政府之所以及早发放LTE牌照,是着眼于在全球领先部署4G。按照日本政府的计划,5年后LTE将覆盖日本50%的人口。
美国LTE商用
由Verizon Communications与沃达丰公司共同组建的Verizon Wireless公司已经选定爱立信与阿尔卡特朗讯作为首要网络供应商,支持其在美国启动LTE网络部署。此前,Verizon已与沃达丰携手在美国及欧洲进行业界领先的LTE网络试验。这两家入选的设备厂商将为Verizon Wireless部署网络基础设施,使其能够自2010年起率先在美国推出商用FDD-LTE服务。
此外,Verizon还宣布选定诺基亚西门子通信与阿尔卡特朗讯作为其IP多媒体子系统(IMS)网络的核心供应商。无论采用何种接入技术,该系统均可实现丰富的多媒体应用。IMS将在Verizon服务架构的演进过程中扮演核心技术的角色。Verizon计划在其无线和固定宽带网络上提供基于IMS的IP融合应用和服务。LTE将成为采用IMS技术的重要无线接入网之一。Verizon Wireless在进行LTE网络建设并提供商用服务的同时,也将扩展其FiOS光网络。这是持续一致和相互补充的发展战略,着眼于宽带市场的未来发展。
事实上,早在2011年,Verizon就选用了高通公司的SnapdragonMSM8655™处理器以及MDM9600™LTE调制解调器芯片组并使用在各种新型连接终端上,从而充分利用VerizonWireless的4G LTE移动宽带网络。
宽带业务
在全球1700多家拥有WiMAX频谱资源的授权运营商中,约有470家拥有50MHz或更宽的带宽,考虑使用WiMAX提供长期能盈利的宽带服务,美国、日本、韩国、意大利、沙特、俄罗斯、台湾等地区的运营商都已经或者计划推出基于WiMAX的无线宽带服务。
预计到09年年底,全球排名靠前的22家WiMAX运营商的用户数量将有望从124万升到250万,到2010年年底,用户数量将接近400万。在这些用户中,有很大一部分将来自可能在2010年转换到WiMAX的一些大型专有网络用户,如Clearwire公司在美国的网络。但是,在Maravedis调查的22家WiMAX运营商中,有42%的公司正在考虑部署LTE网络,这对WiMAX的发展很不利。
在2009年到2010年期间,WiMAX阵营将面临经济压力,许多新兴移动运营商对WiMAX的资本投资将会放缓,其中包括3.5GHz频段的大多数运营商,他们会将其主要精力放在最有利可图的市场部分———寻找可靠性连接的企业客户。不过,尽管受到投资方面的困扰,新兴市场仍将是驱动WiMAX增长的核心,许多厂商认为拉丁美洲和亚洲是最具吸引力的地区。
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