JP4500589B2 - Network equipment - Google Patents
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Description
本発明はネットワーク装置に関し、IPパケットやレイヤ2フレーム等を伝送するネットワークにおいて、イーサネット(登録商標)回線による1+1冗長切替制御に適用して好適なるものである。 The present invention relates to a network device, and is suitably applied to 1 + 1 redundancy switching control using an Ethernet (registered trademark) line in a network that transmits IP packets, layer 2 frames, and the like.
パケット・ベースのネットワークでは障害時におけるネットワークの堅牢性を上げるために回線の1+1冗長構成を採用する場合がある。1+1冗長構成は、SONET/SDH網のOC−n(n=3,12,48,192等)に限らず、ファースト(10/100Mbps)、ギガビット(1Gbps)、10ギガビット(10Gbps)の各イーサネット(登録商標)回線で使用される場合が多い。 A packet-based network may employ a 1 + 1 redundant configuration of lines in order to increase network robustness in the event of a failure. The 1 + 1 redundancy configuration is not limited to the SONET / SDH network OC-n (n = 3, 12, 48, 192, etc.), but each Ethernet (first (10/100 Mbps), gigabit (1 Gbps), 10 gigabit (10 Gbps) Ethernet ( Often used on registered lines.
従来の1+1冗長切替方式は、LOS(Loss of Signal)、LD(Link Down)、受信フレームエラー廃棄数等の回線障害(回線エラー)に対する救済処理にとどまっていた(特許文献1)。
ところで、実際のパケット伝送装置におけるインタフェース(IF)カードでは、1枚のIFカード内に複数の回線(ポート)を収容すると共に、その内の一部のポートのみが1+1冗長構成として使用されており、残りのポートは個別の独立したポートとして使用されている。このため、受信局側で1+1回線を収容する現用側カードと予備側カードでは、各カード中の残りのポートがそれぞれに独立した異なるトラフィックを受信することになり、そのトラフィック量も現用側カードと予備側カードとでは異なることになる。従って、現用側カードと予備側カードでは輻輳状態が異なっており、予備側カードでは輻輳が発生していない場合でも、現用側カードではトラフィック輻輳によりフレーム廃棄が発生し、無駄にフレーム廃棄を発生させているケースがある。以下、これを図に従って具体的に説明する。 By the way, in an interface (IF) card in an actual packet transmission apparatus, a plurality of lines (ports) are accommodated in one IF card, and only some of the ports are used as a 1 + 1 redundant configuration. The remaining ports are used as separate and independent ports. For this reason, in the working side card and the backup side card that accommodates 1 + 1 lines on the receiving station side, the remaining ports in each card receive different independent traffic, and the amount of traffic is also different from that of the working side card. This is different from the backup card. Therefore, the congestion state is different between the working card and the backup card, and even if there is no congestion on the backup card, the working card generates a frame discard due to traffic congestion, causing unnecessary frame discard. There are cases. Hereinafter, this will be specifically described with reference to the drawings.
図4は1+1回線を収容するネットワークのスパニング(STP)ツリー変化を示しており、図4(A)はネットワーク上に障害が無い場合を示している。図において、B局は4枚のIFカードC1〜C4を備えており、各カードはそれぞれ8つのポートを収容可能である。更に、E局とB極の間は1+1冗長回線で接続されており、リンクL1aはIFカードC3のポート1に収容され、またリンクL1bはIFカードC4のポート1に収容されている。 FIG. 4 shows a spanning (STP) tree change of a network accommodating 1 + 1 lines, and FIG. 4A shows a case where there is no failure on the network. In the figure, the B station includes four IF cards C1 to C4, and each card can accommodate eight ports. Further, the E station and the B pole are connected by a 1 + 1 redundant line, the link L1a is accommodated in the port 1 of the IF card C3, and the link L1b is accommodated in the port 1 of the IF card C4.
更に図4(A)では、IFカードC3,C4の各残りのポート5〜8に収容されているネットワークのSTPツリーを太線で示している。IFカードC3のポート5〜8はA局に接続するリンクL5を収容しており、IFカードC4のポート5〜8はD局に接続するリンクL4を収容している。ネットワーク上に障害が無い状態では、A−B極間の通信はリンクL2,L3,L4を介して行われるように設定されており、そのトラフィックはIFカードC4によって処理される。
Further, in FIG. 4A, the STP tree of the network accommodated in each of the
この状態で、今、1+1回線のリンクL1aが現用側(W)、リンクL1bが予備側(P)であるとすると、現用リンクL1aを収容するIFカードC3では、リンクL5が予
備(点線で示す)に設定されており、これらを収容するポートP5〜P8等における通信トラフィック量が比較的少ないため、カード全体としては輻輳状態にない。
In this state, assuming that the link L1a of the 1 + 1 line is the working side (W) and the link L1b is the protection side (P), in the IF card C3 that accommodates the working link L1a, the link L5 is reserved (indicated by a dotted line). ) And the amount of communication traffic in the ports P5 to P8 and the like that accommodate them is relatively small, so the card as a whole is not congested.
図4(B)はリンクL4で回線障害が発生した場合を示しており、かつこの図は該回線障害を回避した後のSTPツリーの再構築結果を示している。この状態では、A局等との通信は、上記のリンクL2,L3,L4に代えて、リンクL5(実線で示す)を収容するIFカードC3のポート5〜8を介して行われることになり、このため、B局のIFカードC3ではトラフィック量が急増し、トラフィック輻輳によるフレーム廃棄が発生する可能性がある。
FIG. 4B shows a case where a line failure has occurred in the link L4, and this figure shows the result of rebuilding the STP tree after avoiding the line failure. In this state, communication with the A station or the like is performed via the
通常、STPツリーはネットワークにて収容されるドメイン(顧客)毎に別々のツリーが構成・管理されていると共に、STPツリーの変更はドメイン毎に独立して行われるため、1+1回線をツリーに持つ顧客は、他の顧客のSTPツリーの変化による影響を受けてしまい、サービスが低下する事が考えれられる。 Normally, a separate tree is configured and managed for each domain (customer) accommodated in the network, and the STP tree is changed independently for each domain, so the tree has 1 + 1 lines. The customer may be affected by a change in the STP tree of another customer, and the service may be deteriorated.
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、複数ポートを収容する2つのIFカードに1+1冗長回線をそれぞれ収容した場合に、現用側の回線障害時のみならず、カード内のトラフィック量の急増に対しても迅速に救済可能なネットワーク装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the object of the present invention is that when a 1 + 1 redundant line is accommodated in each of two IF cards accommodating a plurality of ports, only when a working line failure occurs. In addition, the present invention is to provide a network device that can quickly relieve against a sudden increase in the amount of traffic in a card.
上記の課題は例えば図1の構成により解決される。即ち、本発明(1)のネットワーク装置は、複数のポートを収容するインタフェース部20であって、複数の入力ポートIP1〜IPmより所定の出力ポートOPに転送される受信フレームをバッファにキューイングすることによりトラフィックの輻輳を吸収可能な前記複数のポートに共通の輻輳吸収バッファ24を備えるものと、2つのインタフェース部201,202にそれぞれを収容された1+1冗長回線の切替制御を行う制御部10であって、現用回線Wを収容するインタフェース部201の輻輳吸収バッファが所定の輻輳状態を検出したことにより予備回線Pへの切替制御を行うもの、とを備える。
The above problem is solved by the configuration of FIG. In other words, the network device of the present invention (1) is an interface unit 20 that accommodates a plurality of ports, and queues received frames transferred from a plurality of input ports IP 1 to IP m to a predetermined output port OP. Switching control of the 1 + 1 redundant line accommodated in each of the two interfaces 20 1 and 20 2 and the one having the common
本発明(1)によれば、各複数ポートを収容する2つのインタフェース部201,202に1+1冗長回線をそれぞれ収容した場合に、従来のような現用回線の回線障害時のみならず、現用回線を収容するインタフェース部201のトラフィック(即ち、共通のリソース)が輻輳した場合でも予備回線に切り替える構成により、トラフィック輻輳時の高速救済が可能となると共に、ネットワークの信頼性及び伝送効率が向上する。 According to the present invention (1), each multiple-port two to accommodate the interface unit 20 1, 20 2 to 1 + 1 redundancy line in case that houses respectively, not only when the line failure as in the prior art working lines, working the interface unit 20 1 for accommodating the circuit traffic (i.e., common resources) the configuration switching to the protection line even when congested, it becomes possible to high-speed relief during traffic congestion, improve reliability and transmission efficiency of the network To do.
本発明(2)では、上記本発明(1)において、制御部10は、現用回線の回線障害(回線エラー)が存在しない場合にのみ、前記輻輳検出に基づく切替制御を行う。従って、従来の回線エラー時の救済能力をそのままに保ちながら、1+1回線の伝送効率を向上する事が可能となる。
In the present invention (2), in the present invention (1), the
本発明(3)では、上記本発明(1)又は(2)において、輻輳吸収バッファは、トラフィックの優先度に応じた複数の廃棄プロファイルに従って各対応するトラフィックのフレーム廃棄制御を行うと共に、制御部は、特定の優先度のトラフィックについて所定の輻輳状態を検出したことにより予備回線への切替制御を行う。従って、特定の優先度(好ましくは高い優先度)のトラフィックの輻輳状態を優先的に救済できる。 In the present invention (3), in the present invention (1) or (2), the congestion absorption buffer performs frame discard control of each corresponding traffic according to a plurality of discard profiles according to the priority of the traffic, and a control unit Performs switching control to a protection line when a predetermined congestion state is detected for traffic of a specific priority. Therefore, it is possible to preferentially relieve the congestion state of traffic having a specific priority (preferably high priority).
本発明(4)では、上記本発明(1)又は(3)において、輻輳吸収バッファは、現用回線のトラフィックによるバッファ占有率を検出すると共に、制御部は、前記検出されたバッファ占有率が所定以下であることにより予備回線への切替制御を行う。 In the present invention (4), in the present invention (1) or (3), the congestion absorption buffer detects the buffer occupancy rate due to traffic on the working line, and the control unit determines that the detected buffer occupancy rate is predetermined. The switching control to the protection line is performed by the following.
現用側インタフェース部の輻輳の主原因が1+1現用回線側にある場合は、これを単に1+1予備回線側に切り替えても、輻輳の主原因が予備側に移るだけである。そこで、本発明(4)では、現用側輻輳吸収バッファにおける1+1現用回線トラフィックのバッファ占有率が所定以下であることにより予備回線への切替制御を行うこととしている。従って、1+1回線のみならず、これらを含む両インタフェース部(ネットワーク)の伝送効率が向上する。 When the main cause of congestion in the working side interface unit is on the 1 + 1 working line side, the main cause of congestion is shifted to the protection side even if this is simply switched to the 1 + 1 working line side. Therefore, in the present invention (4), the switching control to the protection line is performed when the buffer occupation ratio of the 1 + 1 work line traffic in the working side congestion absorption buffer is not more than a predetermined value. Accordingly, not only the 1 + 1 line but also the transmission efficiency of both interface units (networks) including these lines is improved.
本発明(5)では、上記本発明(1)又は(4)において、輻輳吸収バッファは、トラフィックの輻輳フレーム廃棄率に基づき輻輳状態を検出するための第1の閾値と、非輻輳状態を検出するための前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を備え、制御部は、現用側回線のトラフィックの輻輳フレーム廃棄率が第1の閾値を超え、かつ予備回線のトラフィックの輻輳フレーム廃棄率が第2の閾値を下回っていることにより予備回線への切替制御を行う。従って、トラフィック量がダイナミックに変化するようなネットワークにおいて、現用/予備の切替制御がバタついてしまうのを有効に回避できる。 In the present invention (5), in the above-mentioned present invention (1) or (4), the congestion absorption buffer detects a first threshold value for detecting a congestion state based on a traffic congestion frame discard rate and a non-congestion state. The controller has a second threshold value smaller than the first threshold value, and the control unit has a congestion frame discard rate of traffic on the working line exceeding the first threshold value and a congestion frame discard rate of traffic on the protection line Is below the second threshold value, switching control to the protection line is performed. Therefore, it is possible to effectively prevent the working / standby switching control from fluttering in a network in which the traffic volume changes dynamically.
以上述べた如く本発明によれば、従来のような1+1回線障害時の救済手段のみならず、インタフェース部におけるトラフィック量の増加に対する高速救済手段をも提供できるため、1+1回線を含むネットワークの伝送効率を向上させる事が可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide not only remedy means at the time of 1 + 1 line failure as in the prior art, but also high-speed remedy means for an increase in traffic volume in the interface unit. Can be improved.
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図1は実施の形態による1+1冗長切替方式の構成を示す図で、上記図4で述べたネットワーク構成への適用例を示している。但し、図はネットワーク中のある送信局50と受信局100の間に設けられた1+1冗長切替に係る構成を主に示している。また、受信局100内ではm個の入力ポートIP1〜IPmと、これらにおける受信フレームが転送・多重される出力ポートOPとの関係を詳細に示している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals denote the same or corresponding parts throughout the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the 1 + 1 redundancy switching system according to the embodiment, and shows an application example to the network configuration described in FIG. However, the figure mainly shows a configuration relating to 1 + 1 redundancy switching provided between a certain transmitting
送信局50において、511,512はイーサフレーム(IPパケットを内挿)を送信するラインカード(LC)であり、本実施の形態では1+1冗長回線に同一内容のフレームを送信するものとする。
In the transmitting
受信局100において、201〜20nはイーサネット(登録商標)回線を終端するIFカード、211〜21mは各入力ポートIP1〜IPmにおける受信光信号を電気信号に変換すると共に、光信号遮断(LOS:Loss of Signal)の状態を検出して出力可能な光電変換回路(O/E)、22は各ポートのイーサフレームを終端すると共に、リンクダウン(LD:Link Down)や受信フレームのエラー廃棄数を検出して出力可能な物理インタフェース(PHY)、23は1+1回線の受信パケットを現用/予備の設定に従って出力ポートに転送/停止させるパケットフォワーディング部(FWD)、24はトラフィック輻輳時における出力ポートOPへのパケットをその優先度やサービス品質(QoS)に従ってバッファに別々にキューイングし、かつ必要なら破棄すると共に、1+1トラフィックによるバッファの使用率を測定して出力可能な輻輳吸収バッファ(BUF)、25は回線障害(LOS,LD,フレームエラー廃棄数等)や輻輳フレーム廃棄率等からなる1+1回線の切替トリガ情報を収集して後述のCPUカード10に通知すると共に、CPUカード10からの切替命令に従って1+1回線の切替制御を行う1+1切替トリガ制御部、10は各IFカードからの切替トリガ情報を監視すると共に、回線切替の必要有無の判定及び切替制御を行うCPUカード、11はCPUカード10と各IFカード201〜20nとの間を接続するバスラインである。
In the
係る構成により、送信局50と受信局100との間を1+1冗長回線L1a,L1bで接続すると共に、他の残りの回線については上記図4で述べたと同様に独立した回線で使用されている。以下、1+1冗長回線の切替制御の動作を主に説明する。この場合に、輻輳吸収バッファ24は、好ましくは、優先度やサービス品質の異なるトラフィックのアクティブキュー管理を、例えば公知のWRED(Weighted Random Early Drop)方式により別々に行う。
With this configuration, the
図3(A)にWRED(Weighted Random Early Drop)方式による輻輳廃棄プロファイルを示す。横軸は輻輳吸収バッファ24のキュー占有率、縦軸は輻輳によるフレーム廃棄率である。図は同一のIFカード内に混在するトラフィックの優先度に対応した2つの輻輳廃棄プロファイルを示しており、P1は優先度の高いトラフィックに対する廃棄プロファイル、P2は優先度の低いトラフィックに対する廃棄プロファイルである。
FIG. 3A shows a congestion discard profile according to the WRED (Weighted Random Early Drop) method. The horizontal axis represents the queue occupation rate of the
本実施の形態では、プロファイルP1,P2による輻輳フレーム廃棄率を別々に監視することにより、低優先トラフィックが主となった輻輳状態と、高優先トラフィックが主となった輻輳状態とを区別する事ができ、好ましくは、高優先トラフィックの輻輳廃棄率を1+1切替トリガに連携させる事により、高優先トラフィックが主となる輻輳状態を優先的に救済可能となる。 In the present embodiment, the congestion frame discard rates according to the profiles P1 and P2 are separately monitored to distinguish between a congestion state mainly composed of low priority traffic and a congestion state mainly composed of high priority traffic. Preferably, by linking the congestion discard rate of the high priority traffic with the 1 + 1 switching trigger, it is possible to preferentially relieve the congestion state mainly composed of the high priority traffic.
図3(B)に輻輳/非輻輳検出のヒシテリス特性を示す。横軸は時間t、縦軸は例えば上記の輻輳廃棄プロファイルP1によって管理されるパケットのフレーム廃棄率である。各IFカード20(即ち、輻輳吸収バッファ24)におけるフレーム廃棄率は時間経過と共に図示の如くダイナミックに変化する。予め、所定間隔をあけて2つの閾値TH1,TH2(<TH1)を設定しておくと共に、フレーム廃棄率が閾値TH1を超えたことにより輻輳状態を検出し、該フレーム廃棄率が所定閾値TH2を下回ったことにより非輻輳状態を検出する。これにより、ネットワークの輻輳状態がダイナミックに変化しても、不必要な回線切替によるバタツキを有効に回避できる。 FIG. 3B shows the hysteresis characteristics of congestion / non-congestion detection. The horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents, for example, the frame discard rate of packets managed by the congestion discard profile P1. The frame discard rate in each IF card 20 (that is, the congestion absorbing buffer 24) changes dynamically as time passes as shown in the figure. Two threshold values TH1 and TH2 (<TH1) are set in advance at predetermined intervals, and a congestion state is detected when the frame discard rate exceeds the threshold value TH1, and the frame discard rate is set to the predetermined threshold value TH2. A non-congested state is detected by falling below. Thereby, even if the congestion state of the network changes dynamically, it is possible to effectively avoid the flutter caused by unnecessary line switching.
図2は実施の形態による1+1冗長切替処理のフローチャートで、CPUカード10において実行される。この処理には定期的に入力する。ステップS11では切替トリガ情報に基づき現用側の回線障害(LOS,LD又は受信フレームエラー廃棄数による障害)か否かを判別すると共に、回線障害の場合は、ステップS12に進み、公知の回線障害に基づく1+1切替処理を行って後、この処理を抜ける。従って、従来の回線エラー時の救済能力をそのままに保てる。
FIG. 2 is a flowchart of the 1 + 1 redundancy switching process according to the embodiment, which is executed in the
また上記ステップS11の判別で回線障害でない場合は、更にステップS13で現用回線の輻輳フレーム廃棄率が閾値TH1を超えているか否かを判別する。このように、回線障害に基づく切替トリガが存在しない場合にのみ、輻輳有無の状態を判定することにより、従来の回線エラー時の救済能力を保ちながら、1+1回線の伝送効率を向上する事が可能となる。但し、輻輳フレーム廃棄率が閾値TH1を超えていない場合はこの処理を抜ける。 If the line failure is not determined in step S11, it is further determined in step S13 whether or not the congestion frame discard rate of the working line exceeds the threshold value TH1. In this way, it is possible to improve the transmission efficiency of 1 + 1 lines while maintaining the conventional ability to recover from line errors by determining the presence or absence of congestion only when there is no switching trigger based on a line failure. It becomes. However, if the congestion frame discard rate does not exceed the threshold value TH1, this process is exited.
また、超えている場合は更にステップS14で輻輳吸収バッファの1+1トラフィックによる使用率が閾値th1を下回っているか否かを判別し、下回っている場合はステップS15に進む。1+1トラフィック自体の増加による輻輳状態では、現用から予備に切替たとしても、カード内輻輳はそのまま予備側カードに遷移するのみであり、切替する意味がない。本実施の形態では1+1トラフィックが主要因の輻輳状態ではない時にのみ切替処理を可能とする構成により、他の回線のトラフィック急増によるフレーム廃棄を有効に回避できる。但し、1+1トラフィックによる使用率が閾値th1を下回っていない場合はこの処理を抜ける。 If exceeded, it is further determined in step S14 whether or not the usage rate of the congestion absorbing buffer by 1 + 1 traffic is below the threshold th1, and if it is below, the process proceeds to step S15. In a congestion state due to an increase in 1 + 1 traffic itself, even if switching from working to backup, intra-card congestion just transitions to the backup card as it is, and there is no point in switching. In the present embodiment, the configuration that enables the switching process only when the 1 + 1 traffic is not the main congested state can effectively avoid the frame discard due to the rapid increase of traffic on other lines. However, if the usage rate due to 1 + 1 traffic is not less than the threshold th1, this process is exited.
また、下回っている場合は、更にステップS15で予備側の輻輳フレーム廃棄率が所定閾値TH2を下回っているか否かを判別し、下回っていない場合はこの処理を抜ける。また下回っている場合はステップS16で1+1回線を予備側に切り替え、この処理を抜ける。従って、ネットワークのトラフィック量がダイナミックに変化する状況下でも、切替のバタツキを有効に回避できる。 If it is lower, it is further determined in step S15 whether or not the congestion frame discard rate on the spare side is lower than the predetermined threshold value TH2. If it is lower, the 1 + 1 line is switched to the backup side in step S16, and this process is exited. Therefore, even when the amount of network traffic changes dynamically, switching flapping can be effectively avoided.
以上を図1の状態で具体的に説明すると、1+1回線を現用側L1aから予備側L1bに切り替える条件は、現用側カード201の輻輳フレーム廃棄率が所定閾値TH1を超えており、かつその際の現用側輻輳吸収バッファ24における1+1トラフィックの使用率が所定閾値th1を下回っており、かつその際の予備側の輻輳フレーム廃棄率が所定閾値TH2を下回っていること、である。このように、予備カード側では輻輳は発生していないため、予備カード側へ切替ることにより、1+1回線上のトラフィックの伝送効率を向上させる事が可能となる。
To explain specifically with the state of FIG. 1 or more, the conditions for switching the 1 + 1 line from the use side L1a to the backup L1b are use side card 20 1 Congestion frame loss rate exceeds the predetermined threshold value TH1, and when the That is, the usage rate of 1 + 1 traffic in the current-side
なお、上記実施の形態では1+1冗長回線の切替制御への適用例を述べたが、これに限らない。本発明はn+1冗長回線の切替制御にも適用できる。
また、上記本発明に好適なる実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
In the above embodiment, the application example to the switching control of the 1 + 1 redundant line has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to switching control of n + 1 redundant lines.
Further, although the preferred embodiment of the present invention has been described, it goes without saying that various changes in the configuration, processing, and combination of each part can be made without departing from the spirit of the present invention.
10 CPUカード
11 バスライン
201〜20n IFカード
211〜21m 光電変換回路(O/E)
22 物理インタフェース(PHY)
23 パケットフォワーディング部(FWD)
24 輻輳吸収バッファ(BUF)
25 1+1切替トリガ制御部
50 送信局
511,512 ラインカード(LC)
100 受信局
10
22 Physical interface (PHY)
23 Packet forwarding part (FWD)
24 Congestion Absorption Buffer (BUF)
25 1 + 1 switching
100 receiving stations
Claims (5)
2つのインタフェース部にそれぞれを収容された1+1冗長回線の切替制御を行う制御部であって、現用回線を収容するインタフェース部の輻輳吸収バッファが所定の輻輳状態を検出したことにより予備回線への切替制御を行うもの、とを備えることを特徴とするネットワーク装置。 An interface unit that accommodates a plurality of ports, and a congestion common to the plurality of ports that can absorb traffic congestion by queuing received frames transferred from a plurality of input ports to a predetermined output port in a buffer With an absorption buffer;
A control unit that performs switching control of 1 + 1 redundant lines accommodated in two interface units, respectively, and switches to a protection line when the congestion absorption buffer of the interface unit accommodating the working line detects a predetermined congestion state. A network device comprising: a device that performs control.
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