(57)【要約】【課題】  無線通信の不感地帯を低コストでしかも少ない作業で解消できる無線通信システムを提供する。【解決手段】  本発明の無線通信システムは、公衆回線と接続された第１の無線基地局と、公衆回線と接続されていない第２の無線基地局と、第１及び第２の無線基地局の少なくとも一方のアンテナとして作用する漏洩伝送路とを有する。第１の無線基地局に係る無線通信エリアと第２の無線基地局に係る無線通信エリアとは重複する部分を持つ。第２の無線基地局の無線通信エリア内に無線通信端末が位置したとき、第１の無線基地局と第２の無線基地局とのリピータ機能による基地局間通信を利用して、無線通信端末は公衆回線と通信する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
公衆回線と接続された、リピータ機能を搭載した第１の無線基地局と、
公衆回線と接続されていない、リピータ機能を搭載した第２の無線基地局と、
前記第１及び第２の無線基地局の少なくとも一方のアンテナとして作用する漏洩伝送路とを有し、
前記第１の無線基地局に係る無線通信エリアと、前記第２の無線基地局に係る無線通信エリアとが重複する部分を持つように、前記第１及び第２の無線基地局が設置され、
前記第２の無線基地局の無線通信エリア内に、無線通信を行う無線通信端末が位置したときに、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局とのリピータ機能による基地局間通信を利用して、前記無線通信端末と前記公衆回線との通信を可能とする
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の無線基地局が共に、アンテナとして作用する漏洩伝送路を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の無線基地局からの前記漏洩伝送路と、前記第２の無線基地局からの前記漏洩伝送路とが、長手方向について一部区間を重複させ、前記第１の無線基地局からの前記漏洩伝送路と前記第２の無線基地局からの前記漏洩伝送路との前記重複区間での間隔を、通信周波数の半波長程度にしていることを特徴とした請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１の無線基地局からの前記漏洩伝送路と、前記第２の無線基地局からの前記漏洩伝送路との輻射角度が等しく、前記第１の無線基地局からの前記漏洩伝送路の終端への方向と、前記第２の無線基地局からの前記漏洩伝送路の終端への方向とが略１８０度異なることを特徴とした請求項２又は３に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は漏洩伝送路を用いた無線通信システムに関し、例えば、トンネルや地下街において、無線通信端末を公衆網に接続させる無線通信システムに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
地下街やトンネルにおいて、無線通信の不感地帯を特定して解消する作業を軽減する手段として、漏洩ケーブルをアンテナとして利用する無線通信システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、漏洩ケーブルの伝送損失が大きいために、漏洩ケーブルを距離的に長く敷設することができなかった問題を解決する手段として、無線伝送したい信号を光信号へ変換して光ファイバに伝送させ、所望の位置で電気信号に変換して漏洩ケーブルに入力することにより、伝送損失を軽減する方法が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７３８６２
【特許文献２】特開２００２−３１４４６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、周波数が高いほど漏洩ケーブルの伝送損失は大きくなり、特許文献１に記載の従来技術は、十分な通信性能を確保しながら、長距離に渡って無線通信エリアを確保することが難しいといった課題があった。漏洩ケーブルのケーブル径を太くして伝送損失を小さくすることにより、上記課題を解消することは可能であるが、径が太い漏洩ケーブルは取扱いにくく、設置作業などの労力が増大するといった新たな課題を生じる。また、径を太い漏洩ケーブルを適用すると、ケーブル自体の単価が上がるため、コストがかさむといった課題も生じる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の従来技術は、光信号と電気信号を変換するコンバータを多数使用する必要があり、また、光ファイバを長距離にわたって敷設する必要があるため、コストがかさむといった課題を有する。
【０００６】
そのため、無線通信の不感地帯を低コストでしかも少ない作業で解消することができる無線通信システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無線通信システムは、（１）公衆回線と接続された、リピータ機能を搭載した第１の無線基地局と、（２）公衆回線と接続されていない、リピータ機能を搭載した第２の無線基地局と、（３）前記第１及び第２の無線基地局の少なくとも一方のアンテナとして作用する漏洩伝送路とを有し、（４）前記第１の無線基地局に係る無線通信エリアと、前記第２の無線基地局に係る無線通信エリアとが重複する部分を持つように、前記第１及び第２の無線基地局が設置され、（５）前記第２の無線基地局の無線通信エリア内に、無線通信を行う無線通信端末が位置したときに、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局とのリピータ機能による基地局間通信を利用して、前記無線通信端末と前記公衆回線との通信を可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも一方がアンテナとして作用する漏洩伝送路を有する第１の無線基地局及び第２の無線基地局間の基地局間通信を利用して、無線通信端末が公衆回線と通信し得るようにしたので、無線通信の不感地帯を低コストでしかも少ない作業で解消することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による無線通信システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係る無線通信システム１００の概略構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。
【００１１】
第１の実施形態に係る無線通信システムは、トンネル内の無線通信端末が公衆ＩＰ網を利用し得るようにしたものである。ここで、道路用や列車用のトンネルに限定されず、他のトンネルであっても良く、例えば、ガス管、電話線、電力供給線、上下水道管などを通すようなインフラ用のトンネルであっても良い。以下では、トンネルがインフラ用のトンネルであるとして説明する。
【００１２】
なお、第１の実施形態に係る無線通信システム１００が、トンネル内の無線通信端末を通信可能とするものであるので、トンネルの全長が長いような場合には、図１に示すトンネル内構成の単位ユニットが、トンネルの長手方向に繰り返し設けられる。
【００１３】
図１において、第１の実施形態に係る無線通信システム１００は、公衆ＩＰ網１、基地制御局２（２−１、２−２）、第１の無線基地局３Ａ（３Ａ−１〜３Ａ−４）、第２の無線基地局３Ｂ、漏洩伝送路４Ａ（４Ａ−１〜４Ａ−４）、ダイポールアンテナ６、無線通信端末９を有している。
【００１４】
基地制御局２−１、２−２はそれぞれ、例えば、トンネルの換気口や螺旋階段など（以下、まとめて換気口と呼ぶ）の、トンネルから出た箇所の地上部分に設置され、ＦＴＴＨやＡＤＳＬなどを利用して公衆ＩＰ網１に接続されるものである。各基地制御局２−１、２−２はそれぞれ、１又は複数の第１の無線基地局３Ａ−１、３Ａ−２、３Ａ−３、３Ａ−４を収容し、第１の無線基地局３Ａ−１、３Ａ−２、３Ａ−３、３Ａ−４と公衆ＩＰ１側との接続を制御するものである。各基地制御局２−１、２−２は、例えば、移動電話システムにおける基地局を収容している上位局に相当するものである。
【００１５】
第１の無線基地局３Ａ−１、３Ａ−２、３Ａ−３、３Ａ−４はそれぞれ、設置や保守が容易なように、例えば、トンネル内部の換気口付近に設置され、光ファイバなどを利用して対応する基地制御局２−１、２−２と接続され、公衆ＩＰ網１に繋がったサブネットワークを形成する。第１の無線基地局３Ａ−１、３Ａ−２、３Ａ−３、３Ａ−４にはそれぞれ、アンテナとして漏洩伝送路４Ａ−１、４Ａ−２、４Ａ−３、４Ａ−４が接続されている。
【００１６】
基地制御局２−１に接続されている第１の無線基地局３Ａ−１及び３Ａ−２は近接して設けられ、これら第１の無線基地局３Ａ−１及び３Ａ−２に接続されている漏洩伝送路４Ａ−１及び４Ａ−２は、先端が逆方向になるように敷設され、これら漏洩伝送路４Ａ−１及び４Ａ−２によって無線通信エリア５−１が構築される。同様に、基地制御局２−２に接続されている第１の無線基地局３Ａ−３及び３Ａ−４は近接して設けられ、これら第１の無線基地局３Ａ−３及び３Ａ−４に接続されている漏洩伝送路４Ａ−３及び４Ａ−４は、先端が逆方向になるように敷設され、これら漏洩伝送路４Ａ−３及び４Ａ−４によって無線通信エリア５−２が構築される。
【００１７】
コストや作業の容易性を考慮して、第１の無線基地局３Ａ−１〜３Ａ−４に漏洩伝送路４Ａ−１〜４Ａ−４を接続する方式の場合、不感エリア８が生じることが多い。
【００１８】
インフラ用のトンネルの場合には、人や車両、列車が頻繁に行き交うトンネルと異なり、保守員がたまに保守、確認作業にくるものであり、そのため、当該無線通信システム１００にかかる費用を抑える必要がある。そのため、漏洩伝送路４として、市販されている平均的なものを適用することが考えられる（例えば、漏洩伝送路での伝送能力を考慮すると、基端から先端までの距離が２５０ｍ程度）。また、インフラ用のトンネルの場合には、人や車両、列車が頻繁に行き交うトンネルでないため、換気口の設置間隔が長いものとなっている（例えば、６００ｍ程度）。そのため、換気口の設置間隔に対し、漏洩伝送路４Ａ−１〜４Ａ−４により、構築される無線通信エリア５−１、５−２（の長さ）が換気口の設置間隔の半分に満たないことも多く、漏洩伝送路４Ａ−１〜４Ａ−４による無線通信エリア５−１、５−２では不感エリア８が生じることもある。
【００１９】
第１の実施形態では、漏洩伝送路以外の一般的なアンテナ（ここではダイポールアンテナ６とする）を利用する第２の無線基地局３Ｂを不感エリア８に設置し、無線基地局３Ｂの無線通信エリア７によって、上述した不感エリア８をカバーする。
【００２０】
なお、第２の無線基地局３Ｂの無線通信エリア７が不感エリア８をカバーし、無線通信エリア５−１、５−２と重複する無線通信エリアを持つように、第２の無線基地局３Ｂの能力や設置場所を決めれば良く、第１の実施形態の場合、第２の無線基地局３Ｂは、基地制御局２−１、２−２と接続されていない。例えば、第２の無線基地局３Ｂは、不感エリア８が生じるような無線通信端末９に比較し、送信電力が大きく、かつ、受信感度も大きいものである。
【００２１】
第２の無線基地局３Ｂ及び第１の無線基地局３Ａ−１〜３Ａ−４は、いわゆるリピータ機能（ＷＤＳ；Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）を有するものであり、第２の無線基地局３Ｂは、第１の無線基地局（図１の配置であれば、３Ａ−２若しくは３Ａ−３）との間で、既知の基地局（アクセスポイント）間通信方式に従って、無線通信を実行するものである。第２の無線基地局３Ｂとしては、例えば、市販されているリピータ機能を有するアクセスポイント装置を適用することができる。
【００２２】
次に、無線通信端末９との通信動作について説明する。なお、無線通信端末９は電話端末に限られるものではなく、ＰＤＡなどの情報処理端末であっても良い。
【００２３】
無線通信端末９が、漏洩伝送路４Ａ−１〜４Ａ−４によって形成されている、第１の無線基地局３Ａ−１〜３Ａ−４の無線通信エリア５−１、５−２に位置しているときには、いずれかの第１の無線基地局３Ａ−１〜３Ａ−４と無線通信を行う。第１の無線基地局３Ａ−１〜３Ａ−４は、基地制御局２−１、２−２経由で、公衆ＩＰ網１へ繋がっているため、無線通信端末９は、公衆ＩＰ網１側と通信することができる。
【００２４】
一方、無線通信端末９が、不感エリア８をカバーする、第２の無線基地局３Ｂの無線通信エリア７に位置しているときには、第２の無線基地局３Ｂと通信を行う。第２の無線基地局３Ｂは、基地局間通信機能（リピート機能）を有し、自己の無線通信エリア７が、第１の無線基地局３Ａ−２、３Ａ−３の無線通信エリア５−１、５−２と重複する通信エリアを持つため、リピータとして機能し、無線通信端末９からの通信信号をそのまま、第１の無線基地局３Ａ−２、３Ａ−３へ伝え、第１の無線基地局３Ａ−２、３Ａ−３からの通信信号をそのまま、無線通信端末９へ伝える。その結果、無線通信端末９は、第２の無線基地局３Ｂが基地制御局２−１、２−２に接続されていなくても、公衆ＩＰ網１側と通信することができる。
【００２５】
第１の実施形態によれば、第２の無線基地局３Ｂを設けたことにより、公衆ＩＰ網１と接続されている基地制御局２に収容されている第１の無線基地局３Ａの無線通信エリア、言い換えると、無線通信端末９が通信可能なエリアを広げることができる。
【００２６】
このエリア拡大に際し、従来のように、漏洩ケーブルのケーブル径を太くする必要がなく、ケーブル単価を抑えることができ、また、設置作業を容易にすることができる。また、従来のように、光ファイバや光信号と電気信号を変換するコンバータを多数使用する必要がなく、費用を抑えることができる。
【００２７】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による無線通信システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図２は、第２の実施形態に係る無線通信システム１００Ａの概略構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図であり、上述した第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【００２９】
第２の実施形態の無線通信システム１００Ａは、第１の無線基地局３Ａ−１〜３Ａ−４に漏洩伝送路４Ａ−１〜４Ａ−４を接続しても形成される不感エリア８をカバーする構成が、上述した第１の実施形態のものと異なっている。
【００３０】
第２の実施形態に係る無線通信システム１００Ａにおいては、ダイポールアンテナ６を有する第２の無線基地局３Ｂに代え、不感エリア８をカバーするために、アンテナとして機能する漏洩伝送路４Ｂ−１、４Ｂ−２を有する第２の無線基地局３Ｂ−１、３Ｂ−２を備えている。第２の無線基地局３Ｂ−１及び３Ｂ−２の無線通信エリア５−３は、不感エリア８をカバーしている。
【００３１】
第２の無線基地局３Ｂ−１及び３Ｂ−２はそれぞれ、概ね第１の無線基地局３Ａ−２及び３Ａ−３の中間位置に設けられている。第２の無線基地局３Ｂ−１からの漏洩伝送路４Ｂ−１は、第１の無線基地局３Ａ−２の方に向かって延びており、漏洩伝送路４Ｂ−１の先端部分は、第１の無線基地局３Ａ−２からの漏洩伝送路４Ａ−２の先端部分と近接している。一方、第２の無線基地局３Ｂ−２からの漏洩伝送路４Ｂ−２は、第１の無線基地局３Ａ−３の方に向かって延びており、漏洩伝送路４Ｂ−２の先端部分は、第１の無線基地局３Ａ−３からの漏洩伝送路４Ａ−３の先端部分と近接している。
【００３２】
無線通信端末９が、不感エリア８をカバーする、第２の無線基地局３Ｂ−１、３Ｂ−２の無線通信エリア８に位置しているときには、漏洩伝送路４Ｂ−１又は４Ｂ−２を介して第２の無線基地局３Ｂ−１又は３Ｂ−２と通信を行う。第２の無線基地局３Ｂ−１又は３Ｂ−２は、基地局間通信機能（リピート機能）を有し、自己からの漏洩伝送路４Ｂ−１又は４Ｂ−２と、第１の無線基地局３Ａ−２又は３Ａ−３からの漏洩伝送路４Ａ−２又はＡＢ−３とが信号を授受するため、リピータとして機能し、無線通信端末９からの通信信号をそのまま、第１の無線基地局３Ａ−２又は３Ａ−３へ伝え、第１の無線基地局３Ａ−２又は３Ａ−３からの通信信号をそのまま、無線通信端末９へ伝える。その結果、無線通信端末９は、第２の無線基地局３Ｂ−１又は３Ｂ−２が基地制御局２−１、２−２に接続されていなくても、公衆ＩＰ網１側と通信することができる。
【００３３】
次に、図３を用いて、不感エリア８をカバーするための、無線基地局と漏洩伝送路の設置方法について説明する。図３は、図２における第２の無線基地局３Ｂ−１及び漏洩伝送路４Ｂ−１と、第１の無線基地局３Ａ−２及び漏洩伝送路４Ａ−２の設置方法を示している。
【００３４】
漏洩伝送路４Ａ−２と漏洩伝送路４Ｂ−１とは、それぞれが寄与している無線通信エリア５−１と無線通信エリア５−３とが確実に重複エリアを持つように、その先端部分が重複区間（ｂ＞０）となるように設置する。漏洩伝送路４Ａ−２と漏洩伝送路４Ｂ−１との設置間隔ａは、通信周波数の半波長程度（ａ≒λ/２）とする。このような間隔に選定したのは、無線基地局間通信を行うために、漏洩伝送路４Ａ−２と漏洩伝送路４Ｂ−１との間の自由空間での伝搬損失を少なくするために間隔ａを狭くすることが良好であるが、一方、設置間隔ａが狭すぎると、金属で作られた漏洩伝送路の外部導体が放射スロットの側に置かれた状況となり、漏洩伝送路の伝送特性が悪化すると共に、互いの漏洩伝送路から放射された電波が強く干渉し通信品質を劣化させるためである。
【００３５】
図４は、２本の漏洩伝送路の間隔ａを０とした場合と、３λ／４（＝０．７５λ）とした場合とにおける、漏洩伝送路から１ｍだけ離れた場所での受信レベルを示すグラフである。間隔ａが０の場合には、間隔ａが３λ／４の場合に比較し、受信レベルの変動が大きく、干渉の影響を強く受け、安定した通信を行えないことが分かる。
【００３６】
図５は、２本の漏洩伝送路の間隔と、空間相関係数との関係を示すグラフである。通信環境によって異なるが、相関（干渉）と漏洩伝送路の間隔について、図５に示すグラフが良く知られている。相関係数が０．７程度以下であれば、通信に支障がないと言われており、図５から、０．３λ以上間隔をあけることが好ましいことが分かる。
【００３７】
以上のような観点から、漏洩伝送路４Ａ−２と漏洩伝送路４Ｂ−１との設置間隔ａが通信周波数の半波長程度（ａ≒λ/２）とすることが好ましいことが分かる。
【００３８】
次に、図６を用いて、漏洩伝送路間で信号を授受するための、漏洩伝送路の設置と輻射角度について説明する。
【００３９】
図６に示すように、漏洩伝送路４Ａ−２や漏洩伝送路４Ｂ−１の輻射方向１０は、長手方向に垂直な方向ではなく、垂直な方向から、一方の端部に向けて傾斜している方向である。
【００４０】
漏洩伝送路４Ａ−２と漏洩伝送路４Ｂ−１として、輻射角度θが同じものを用いる。第１の無線基地局３Ａ−２からの漏洩伝送路４Ａ−２は、その輻射方向が漏洩伝送路４Ｂ−１に向かうように設置し、逆に、第２の無線基地局３Ｂ−１からの漏洩伝送路４Ｂ−１は、その輻射方向が漏洩伝送路４Ａ−２に向かうように設置する。すなわち、無線基地局から漏洩伝送路の終端への方向を、漏洩伝送路４Ａ−２と漏洩伝送路４Ｂ−１とで１８０度反転させ、輻射方向１０を合わせる。このようにすることにより、電波の入射、放射を効率良く行うことができ、基地局間通信（リピート機能による通信）を安定して行うことができる。
【００４１】
第２の実施形態によっても、第２の無線基地局３Ｂ−１、３Ｂ−２を設けたことにより、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。不感エリア８が長いような場合には、第１の実施形態より好ましいものである。
【００４２】
（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【００４３】
上記第１の実施形態では、第１の無線基地局３Ａのアンテナが漏洩伝送路であって第２の無線基地局３Ｂのアンテナが一般的なアンテナ（例えば、ダイポールアンテナ、ロッドアンテナ、ループアンテナ、八木アンテナなど）であるものを示し、上記第２の実施形態では、第１及び第２の無線基地局３Ａ及び３Ｂのアンテナが共に漏洩伝送路であるものを示したが、図７に示すように、第１の無線基地局３Ａのアンテナが一般的なアンテナであって第２の無線基地局３Ｂのアンテナが漏洩伝送路であるようにしても良い。要は、トンネルの長手方向に無線通信エリアをできるだけ確保できるように、第１及び第２の無線基地局３Ａ及び３Ｂのアンテナの少なくとも一方に、漏洩伝送路を適用していれば良い。
【００４４】
上記各実施形態においては、無線基地局に、漏洩同軸ケーブル（漏洩伝送路）を１本接続する単一型を示したが、グレーティング型、分岐型、分岐グレーティング型などによる接続であっても良い。トンネルの形状（例えば分岐）などに合わせて、各位置の無線基地局で接続の形式を変えるようにしても良い。
【００４５】
また、上記実施形態では、本発明の無線通信システムを、インフラ用のトンネル内の無線通信端末が通信し得るように適用したものを示したが、他の種類のトンネルや地下街などに対しても、本発明の無線通信システムを適用することができる。
【００４６】
さらに、上記各実施形態においては、公衆回線が公衆ＩＰ網であるものを示したが、公衆回線の種類は問われないものである。なお、公衆回線によっては、基地制御局２を介することなく、無線基地局が公衆回線に接続されていても良い。また、通信事業者においては、一般に開放されていない専用回線を用いても良い。この明細書において、「公衆回線」とは任意の者（契約を前提としている場合を含む）がアクセス可能な公衆に開放しているネットワークを言い、その事業者が公共的な団体に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施形態に係る無線通信システムの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。
【図２】第２の実施形態に係る無線通信システムの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。
【図３】第２の実施形態における、不感エリアをカバーするための、無線基地局と漏洩伝送路の設置方法の説明図である。
【図４】２本の漏洩伝送路間の間隔による受信感度の相違を示すグラフである。
【図５】２本の漏洩伝送路の間隔と、空間相関係数（干渉量に対応する）との関係を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態における各漏洩伝送路の輻射方向の説明図である。
【図７】他の実施形態に係る無線通信システムの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…公衆ＩＰ網、２、２−１、２−２…基地制御局、３Ａ、３Ａ−１〜３Ａ−６…第１の無線基地局、３Ｂ、３Ｂ−１、３Ｂ−２…第２の無線基地局、４Ａ、４Ａ−１〜４Ａ−４、４Ｂ−１、４Ｂ−２…漏洩伝送路、６、６Ａ−１、６Ａ−２…ダイポールアンテナ、９…無線通信端末、１００、１００Ａ、１００Ｂ…無線通信システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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