這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長光信號的技術(shù),稱為波分復(fù)用。
發(fā)展前景
WDM是一種在光域上的復(fù)用技術(shù),形成一個(gè)光層的網(wǎng)絡(luò)既“全光網(wǎng)”,將是光通訊的最高階段。建立一個(gè)以WDM和OXC(光交叉連接)為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)層,實(shí)現(xiàn)用戶端到端的全光網(wǎng)連接,用一個(gè)純粹的“全光網(wǎng)”消除光電轉(zhuǎn)換的瓶頸,將是未來的趨勢。WDM技術(shù)還是基于點(diǎn)到點(diǎn)的方式,但點(diǎn)到點(diǎn)的WDM技術(shù)作為全光網(wǎng)通訊的第一步,也是最重要的一步,它的應(yīng)用和實(shí)踐對于全光網(wǎng)的發(fā)展。
WDM(波分復(fù)用器)的發(fā)展前景相當(dāng)樂觀,這主要基于多個(gè)方面的因素。以下是對WDM發(fā)展前景的詳細(xì)分析:
一、市場需求持續(xù)增長
數(shù)據(jù)通信需求增加:隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展,全球及中國對數(shù)據(jù)通信的需求持續(xù)增長。這些技術(shù)帶來的數(shù)據(jù)傳輸量呈現(xiàn)出爆炸式增長的態(tài)勢,對光通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬和傳輸速度提出了更高要求。WDM技術(shù)以其高效、大容量的數(shù)據(jù)傳輸解決方案,將直接受益于這一趨勢,推動波分復(fù)用器市場的快速增長。
網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè):全球范圍內(nèi),尤其是中國,網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)為WDM行業(yè)提供了廣闊的市場空間。政府對信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入,如寬帶中國戰(zhàn)略和新型城鎮(zhèn)化建設(shè),為行業(yè)發(fā)展提供了有力支持。
二、技術(shù)創(chuàng)新與升級
傳輸帶寬和信道密度提升:波分復(fù)用器作為光通信領(lǐng)域的核心技術(shù)之一,其性能不斷提升,成本逐漸降低,應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。例如,多載波技術(shù)的運(yùn)用,如OFDM等,將進(jìn)一步增強(qiáng)波分復(fù)用器的性能,滿足更高速、更低延遲的傳輸需求。
新技術(shù)應(yīng)用普及:隨著新技術(shù)如400Gbps相干端口等的應(yīng)用普及,WDM系統(tǒng)的傳輸效率和性能將得到進(jìn)一步提升。這些新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用將推動WDM波分復(fù)用器市場的持續(xù)增長。
三、應(yīng)用領(lǐng)域拓展
傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò):WDM技術(shù)在傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,未來隨著網(wǎng)絡(luò)升級和擴(kuò)容的需求增加,WDM波分復(fù)用器的市場需求將持續(xù)增長。
數(shù)據(jù)中心和城域網(wǎng):隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴(kuò)大和城域網(wǎng)建設(shè)的加速,對高速、大容量 通信 網(wǎng)絡(luò)的需求不斷增加。WDM技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢在這些領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用,推動了波分復(fù)用器市場的拓展。
四、競爭格局與機(jī)遇
市場競爭激烈:WDM波分復(fù)用器行業(yè)市場競爭激烈,國內(nèi)外企業(yè)競相角逐。然而,這種競爭也促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級,為整個(gè)行業(yè)帶來了活力。
合作與競爭并存:國內(nèi)外企業(yè)相互促進(jìn),共同推進(jìn)行業(yè)發(fā)展。一方面,國內(nèi)企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展提升競爭力;另一方面,國外企業(yè)也積極進(jìn)入中國市場,尋求合作與發(fā)展機(jī)遇。
五、政策支持與投資增加
政府政策支持:政府對光通信行業(yè)的支持政策不斷出臺,為WDM波分復(fù)用器行業(yè)的發(fā)展提供了有力保障。這些政策包括資金扶持、稅收優(yōu)惠、技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)等,降低了企業(yè)的經(jīng)營成本,提高了企業(yè)的創(chuàng)新動力。
投資增加:隨著市場對WDM波分復(fù)用器需求的增加和技術(shù)創(chuàng)新的推動,越來越多的投資者開始關(guān)注這一領(lǐng)域。投資增加將進(jìn)一步推動行業(yè)的快速發(fā)展和市場規(guī)模的擴(kuò)大。
綜上所述,WDM波分復(fù)用器的發(fā)展前景相當(dāng)樂觀。在市場需求持續(xù)增長、技術(shù)創(chuàng)新與升級、應(yīng)用領(lǐng)域拓展、競爭格局與機(jī)遇以及政策支持與投資增加等多重因素的推動下,WDM波分復(fù)用器行業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展空間和更加美好的未來。
用途
DWDM能夠在同一根光纖中,把不同的波長同時(shí)進(jìn)行組合和傳輸。為了保證有效,一根光纖轉(zhuǎn)換為多個(gè)虛擬光纖。所以,如果你打算復(fù)用8個(gè)光纖載波(OC),即一根光纖中傳輸8路信號,這樣傳輸容量就將從2.5 Gb/s提高到20 Gb/s。 由于采用了DWDM技術(shù),單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量最大達(dá)到40Gb/s。隨著廠商在每根光纖中加入更多信道,每秒兆兆位的傳輸速度指日可待。
技術(shù)
波分復(fù)用技術(shù)是將一系列載有信息、但波長不同的光信號合成一束,沿著單根光纖傳輸;在接收端再用某種方法,將各個(gè)不同波長的光信號分開的通信技術(shù)。這種技術(shù)可以同時(shí)在一根光纖上傳輸多路信號,每一路信號都由某種特定波長的光來傳送,這就是一個(gè)波長信道。
WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用FDM技術(shù)。每個(gè)波長通路通過頻域的分割實(shí)現(xiàn),每個(gè)波長通路占用一段光纖的帶寬。WDM系統(tǒng)采用的波長都是不同的,也就是特定標(biāo)準(zhǔn)波長,為了區(qū)別于SDH系統(tǒng)普通波長,有時(shí)又稱為彩色光接口,而稱普通光系統(tǒng)的光接口為"白色光口"或"白光口"。
通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同,每個(gè)波長之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不同,WDM可以細(xì)分為CWDM(稀疏波分復(fù)用)和DWDM(密集波分復(fù)用)。CWDM的信道間隔為20nm,而DWDM的信道間隔從0.2nm 到1.2nm,所以相對于DWDM,CWDM稱為稀疏波分復(fù)用技術(shù)。
體系結(jié)構(gòu)
Win32設(shè)備驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)
現(xiàn)狀
由于需要支持新的業(yè)務(wù)和新的PC外部設(shè)備類型對驅(qū)動程序開發(fā)造成了新的挑戰(zhàn)。新型總線增加了設(shè)備的數(shù)量和對設(shè)備驅(qū)動程序的需求。設(shè)備上各種功能的不斷增加使驅(qū)動程序的開發(fā)變得越來越復(fù)雜。同時(shí),快速反應(yīng)的交互式應(yīng)用程序要求將軟件和硬件緊密的結(jié)合在一起。1997年,在用于Windows 95和Windows NT的統(tǒng)一的Win32驅(qū)動程序模型(WDM)有了進(jìn)一步的發(fā)展,將這些因素全部考慮在內(nèi)。WDM允許使用一個(gè)單一的驅(qū)動程序源(x86二進(jìn)制)來同時(shí)在Windows 95和Windows NT中實(shí)現(xiàn)對新的總線和新設(shè)備的支持。
目標(biāo)
WDM的關(guān)鍵目標(biāo)是通過提供一種靈活的方式來簡化驅(qū)動程序的開發(fā),使在實(shí)現(xiàn)對新硬件支持的基礎(chǔ)上減少并降低所必須開發(fā)的驅(qū)動程序的數(shù)量和復(fù)雜性。WDM還必須為即插即用和設(shè)備的電源管理提供一個(gè)通用的框架結(jié)構(gòu)。WDM是實(shí)現(xiàn)對新型設(shè)備的簡便支持和方便使用的關(guān)鍵組件。
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),WDM只能以Windows NT I/O子系統(tǒng)提供的一組通用服務(wù)為基礎(chǔ)。WDM改進(jìn)了由一組核心擴(kuò)展構(gòu)成的功能實(shí)現(xiàn)對即插即用、設(shè)備電源管理、和快速反應(yīng)I/O流的支持。除了通用的平臺服務(wù)和擴(kuò)展外,WDM還實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模塊化的、分層次類型的微型驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)。類型驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)了支持通用總線、協(xié)議、或設(shè)備類所需的功能性接口。類驅(qū)動程序的一般特性是為邏輯設(shè)備的命令設(shè)置、協(xié)議、和代碼重用所需的總線接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化提供必要的條件。WDM對標(biāo)準(zhǔn)類接口的支持減少了Windows 95和Windows NT所需的設(shè)備驅(qū)動程序的數(shù)量和復(fù)雜性。
硬件支持
微型驅(qū)動程序允許通用類驅(qū)動程序的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)對特定設(shè)備協(xié)議或物理編程接口的支持。例如,一個(gè)微型驅(qū)動程序可以被用于實(shí)現(xiàn)對IEEE 1394總線類驅(qū)動程序的擴(kuò)展,用于對特定主機(jī)控制器編程接口的支持。微型驅(qū)動程序非常易于開發(fā),因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^簡單的擴(kuò)展通用的類驅(qū)動程序接口功能來實(shí)現(xiàn)。盡管微型驅(qū)動程序設(shè)計(jì)簡便,但是重復(fù)使用微型驅(qū)動程序模塊所帶來的優(yōu)點(diǎn)也可以通過對標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備編程接口的支持來實(shí)現(xiàn)。USB主機(jī)控制器接口(OpenHCI或UHCI)就是這方面的一個(gè)例子。
模塊化的WDM體系結(jié)構(gòu)靈活統(tǒng)一的接口使操作系統(tǒng)可以動態(tài)的配置不同的設(shè)備驅(qū)動程序模塊來支持特定的設(shè)備。模塊化的WDM體系結(jié)構(gòu)靈活統(tǒng)一的接口使操作系統(tǒng)可以動態(tài)的配置不同的驅(qū)動程序模塊來支持特定的設(shè)備。一個(gè)典型的驅(qū)動程序堆棧由通用設(shè)備、協(xié)議、和用特定協(xié)議和特定總線的微型驅(qū)動程序聯(lián)接的總線類驅(qū)動程序構(gòu)成。例如,操作系統(tǒng)可以配置一個(gè)驅(qū)動程序堆棧來支持這樣一個(gè)照相機(jī),它的命令是用圖象類定義的,并且它是根據(jù)來自IEEE 1394總線類的功能控制協(xié)議(FCP)類而發(fā)表的。這種靈活性還使其可以很容易的支持一個(gè)多功能設(shè)備,僅需簡單的實(shí)現(xiàn)一個(gè)微型驅(qū)動程序?qū)⒍喙δ苡布c幾個(gè)設(shè)備類的接口相連接。動態(tài)構(gòu)造WDM驅(qū)動程序堆棧是實(shí)現(xiàn)即插即用設(shè)備支持的關(guān)鍵。
系統(tǒng)應(yīng)用
WDM服務(wù)使實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于Windows NT和Windows 95快速反應(yīng)的模型成為可能。WDM提供了多個(gè)執(zhí)行優(yōu)先級包括核心態(tài)和非核心態(tài)線程、IRQ級別、和被延緩的程序調(diào)用(DPC)。所有的WDM類和微型驅(qū)動程序都作為核心態(tài)(第0層)的特權(quán)級線程(不會被CPU調(diào)度程序中斷)執(zhí)行。32個(gè)IRQ級可以被用于區(qū)分硬件中斷服務(wù)的優(yōu)先級。對于每個(gè)中斷,DPC被排入隊(duì)列等到被啟用中斷的IRQ服務(wù)例程完成后再執(zhí)行。DPCs通過有效的減少中斷被禁止的時(shí)間,使系統(tǒng)對中斷的響應(yīng)獲得了很大的提高。對于使用多處理器的基于x86的PC系統(tǒng),在Windows NT下對中斷的支持是以Intel的多處理器規(guī)范1.4版本為基礎(chǔ)的。
軟件應(yīng)用
對于需要活動的多媒體的應(yīng)用程序,WDM在核心態(tài)提供了快速反應(yīng)的接口來處理I/O流。WDM的流接口是通過標(biāo)準(zhǔn)的WDM類接口提供出的。對于WDM,一個(gè)多媒體流完全可以用一個(gè)或多個(gè)軟件過濾器和設(shè)備驅(qū)動程序來處理。為了加速對I/O流的處理,WDM流可以直接對硬件進(jìn)行訪問,避免了由于進(jìn)行非核心態(tài)和核心態(tài)之間的轉(zhuǎn)換而造成的延遲,并且還省取了對中間I/O緩沖區(qū)的需要。
要充分利用WDM提供的優(yōu)點(diǎn),建議你使用即插即用兼容的電源管理輸入、聲音、圖形、和使用USB和IEEE 1394的存儲外圍設(shè)備。
WDM驅(qū)動程序可以在Windows NT上與現(xiàn)有的Windows NT驅(qū)動程序共存,也可以在Windows 95上與現(xiàn)有的Windows 95驅(qū)動程序共存?,F(xiàn)有的Windows NT 和Windows 95驅(qū)動程序?qū)⒗^續(xù)被支持,但是卻不能使用WDM的先進(jìn)優(yōu)點(diǎn)。由微軟提供的可擴(kuò)展的WDM類驅(qū)動程序是支持新設(shè)備的最好選擇。在開始開發(fā)一個(gè)新的WDM類驅(qū)動程序之前,硬件開發(fā)者應(yīng)當(dāng)請教微軟公司以取得對特定設(shè)備類的支持信息。一旦有可能,就采用僅編寫一次類驅(qū)動程序,然后通過使用WDM的微型驅(qū)動程序來將其擴(kuò)展成針對特定硬件接口的驅(qū)動程序的方法。
兩個(gè)波長
這種復(fù)用技術(shù)在20世紀(jì)70年代初時(shí)僅用兩個(gè)波長:1310 nm窗口一個(gè)波長,1550 nm窗口一個(gè)波長,利用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)單纖雙窗口傳輸,這是最初的波分復(fù)用的使用情況。
粗波分復(fù)用
繼在骨干網(wǎng)及長途網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用后,波分復(fù)用技術(shù)也開始在城域網(wǎng)中得到使用,主要指的是粗波分復(fù)用技術(shù)。CWDM使用1 200~1 700 nm的寬窗口,主要應(yīng)用波長在1 550 nm的系統(tǒng)中,當(dāng)然1 310 nm波長的波分復(fù)用器也在研制之中。粗波分復(fù)用(大波長間隔)器相鄰信道的間距一般≥20 nm,它的波長數(shù)目一般為4波或8波,最多16波。當(dāng)復(fù)用的信道數(shù)為16或者更少時(shí),由于CWDM系統(tǒng)采用的DFB激光器不需要冷卻,在成本、功耗要求和設(shè)備尺寸方面,CWDM系統(tǒng)比DWDM系統(tǒng)更有優(yōu)勢,CWDM越來越廣泛地被業(yè)界所接受。CWDM無需選擇成本昂貴的密集波分解復(fù)用器和“光放” EDFA,只需采用便宜的多通道激光收發(fā)器作為中繼,因而成本大大下降。如今,不少廠家已經(jīng)能夠提供具有2~8個(gè)波長的商用CWDM系統(tǒng),它適合在地理范圍不是特別大、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展不是非常快的城市使用。
密集波分復(fù)用
密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM)可以承載8~160個(gè)波長,而且隨著DWDM技術(shù)的不斷發(fā)展,其分波波數(shù)的上限值仍在不斷地增長,間隔一般 ≤1.6 nm,主要應(yīng)用于長距離傳輸系統(tǒng)。在所有的DWDM系統(tǒng)中都需要色散補(bǔ)償技術(shù)(克服多波長系統(tǒng)中的非線性失真——四波混頻現(xiàn)象)。在16波DWDM系統(tǒng)中,一般采用常規(guī)色散補(bǔ)償光纖來進(jìn)行補(bǔ)償,而在40波DWDM系統(tǒng)中,必須采用色散斜率補(bǔ)償光纖補(bǔ)償。DWDM能夠在同一根光纖中把不同的波長同時(shí)進(jìn)行組合和傳輸,為了保證有效傳輸,一根光纖轉(zhuǎn)換為多根虛擬光纖。采用DWDM技術(shù),單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量高達(dá)400 Gbit/s,隨著廠商在每根光纖中加入更多信道,每秒太位的傳輸速度指日可待。
技術(shù)水平
就現(xiàn)有WDM系統(tǒng)傳輸容量的試驗(yàn)水平來看,北電等公司的1.6Tbit/s(160(10Gbit/s)WDM系統(tǒng)已經(jīng)成功。在后來的展覽上,北電推出80(80Gbit/s的WDM系統(tǒng),總?cè)萘繛?.4Tbit/s。此外,朗訊公司采用80nm譜寬的光放大器創(chuàng)造了波長數(shù)高達(dá)1022的世界記錄。同時(shí),我們了解到一些世界著名公司現(xiàn)有的WDM系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。
在國內(nèi),WDM技術(shù)的研究和開發(fā)不僅活躍,而且進(jìn)展也十分迅速。武漢郵電科學(xué)研究院(WRI)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、郵電部五所先后進(jìn)行了傳輸實(shí)驗(yàn)或者建設(shè)試驗(yàn)工程。例如:武漢郵電科學(xué)研究院在1997年10月成功地進(jìn)行了16(2.5Gbit/s600km單向傳輸系統(tǒng),1998年10月在北京‘98國際通信展覽會上展示了32(2.5Gbit/s的WDM傳輸系統(tǒng),并且容量為40(10Gbit/s的WDM系統(tǒng)也進(jìn)行了傳輸實(shí)驗(yàn),更高技術(shù)水平的WDM系統(tǒng)正在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。
華為,愛立信,中興,烽火等廠家均有WDM相關(guān)布局,華為的WDM全球市場占有率已經(jīng)躍居第一。100G WDM 產(chǎn)品已經(jīng)正式商用,400G技術(shù)驗(yàn)證以及實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室開展測試。
機(jī)務(wù)術(shù)語
WDM:Wire Digram Manual,線路施工手冊。該手冊對飛機(jī)線路連接、布局等進(jìn)行了規(guī)定。
譯為線路圖手冊,是航空維修中的常用手冊之一,對飛機(jī)的線路做了詳細(xì)的標(biāo)識,包括導(dǎo)線清單,設(shè)備清單等10張清單和各系統(tǒng)的圖示。
和頻分復(fù)用區(qū)別
波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,簡稱WDM)和頻分復(fù)用(Frequency Division Multiplexing,簡稱FDM)是兩種常見的多路復(fù)用技術(shù),它們在信號傳輸方式和基本原理上存在一些區(qū)別。以下是對這兩種技術(shù)的詳細(xì)比較:
一、基本原理
波分復(fù)用(WDM):
原理:利用不同波長的光信號在光纖中獨(dú)立傳輸?shù)奶匦?,將多個(gè)光信號通過合適的波分復(fù)用器件合并到一個(gè)光纖中進(jìn)行傳輸。每個(gè)波長的光信號對應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的信道,從而實(shí)現(xiàn)信息的并行傳輸。
信號傳輸:在同一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長的光信號。
頻分復(fù)用(FDM):
原理:將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶(或稱子信道),每個(gè)子頻帶對應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的信道,不同信號在各自的頻率范圍內(nèi)傳輸,互不干擾。
信號傳輸:所有子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞絺鬏?,每一路信號傳輸時(shí)可不考慮傳輸時(shí)延。
二、物理本質(zhì)
波分復(fù)用(WDM):
物理特性:基于光的不同波長來劃分信道。
應(yīng)用場景:主要應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域,特別是長距離、大容量的光纖通信系統(tǒng)。由于光纖具有低損耗、高帶寬的特性,WDM技術(shù)可以充分發(fā)揮光纖的傳輸潛力,顯著提高通信容量。
頻分復(fù)用(FDM):
物理特性:基于電磁波的不同頻率來劃分信道。
應(yīng)用場景:應(yīng)用范圍較為廣泛,涵蓋了無線電通信、有線電視、電話系統(tǒng)等多種通信領(lǐng)域。例如,調(diào)頻廣播就利用了FDM技術(shù),將不同的廣播電臺分配到不同的頻率上,使用戶可以通過調(diào)節(jié)收音機(jī)的頻率來選擇不同的電臺。
三、技術(shù)特點(diǎn)
波分復(fù)用(WDM):
優(yōu)點(diǎn):
高傳輸容量:可以同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流,提高光纖的利用率。
低串?dāng)_:不同波長的光信號在光纖中獨(dú)立傳輸,互不干擾。
靈活性高:可以根據(jù)需要靈活配置光信號的波長和帶寬。
應(yīng)用實(shí)例:光纖骨干網(wǎng)絡(luò)、光傳送網(wǎng)等。
頻分復(fù)用(FDM):
優(yōu)點(diǎn):
成熟的實(shí)現(xiàn)方案:技術(shù)相對成熟,應(yīng)用廣泛。
較低的成本:適用于低速率、長距離傳輸?shù)膱鼍啊?/p>
應(yīng)用實(shí)例:有線電視、無線通信等領(lǐng)域。
四、總結(jié)
波分復(fù)用和頻分復(fù)用雖然都是多路復(fù)用技術(shù),但它們在原理、物理本質(zhì)、技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用場景上存在顯著差異。波分復(fù)用主要應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域,通過不同波長的光信號在光纖中獨(dú)立傳輸實(shí)現(xiàn)多信道復(fù)用;而頻分復(fù)用則適用于多種傳輸介質(zhì),通過不同頻率的信號在時(shí)間或空間上交錯(cuò)傳輸實(shí)現(xiàn)多信道復(fù)用。在實(shí)際應(yīng)用中,可以根據(jù)具體需求選擇合適的復(fù)用技術(shù)以提高通信系統(tǒng)的性能和效率。
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