KR20010047624A - Backplane system with a point-to-point bus architecture - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 백 플랜 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백 플랜 시스템상에 존재하는 모든 기능 블록들의 효과적인 데이터 송수신을 위한 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a back plan system, and more particularly to a back plan system having a point-to-point structure for the effective data transmission and reception of all functional blocks present on the back plan system.
일반적으로 백 플랜(Back plane)은 독립된 기능을 갖는 각 모듈들이 탈착 가능하게 실장되는 일종의 메인 보드(Main board)를 가르키는 용어이다.In general, a back plane is a term for a kind of main board in which modules having independent functions are detachably mounted.
도 1은 일반적인 버스 공유 구조를 갖는 백 플랜 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for describing a back plan system having a general bus sharing structure.
도 1을 참조하면, 각 기능부(10)들은 네트워크를 통한 통신을 네트워크 카드인 버스 드라이버(20)에 전적으로 의존하는 형태의 네트워크인 버스(30)를 통해 서로 공유하는 구조로 이루어진다.Referring to FIG. 1, each of the functional units 10 has a structure in which communication through a network is shared with each other through a bus 30, which is a network in a form completely dependent on the bus driver 20, which is a network card.
보다 상세히는, 각 기능부(10)들은 하나의 버스(30)를 통해 서로 공유하는 구조로 이루어져 신호 중계 기능과 핫 스웝(Hot swap)시 신호 집적도를 보정하기 위한 버스 드라이버를 통해 하나의 버스에 연결되어 데이터, 어드레스, 제어 신호들을 송수신한다. 이때 핫 스웝은 백 플랜 시스템상에서 일정 기능을 수행하는 단위 모듈을 교체하고자할 때 백 플랜 시스템으로 인가되는 전원을 오프시키지 않고 해당 단위 모듈을 교체할 수 있는 기능이다.In more detail, each of the functional units 10 is configured to be shared with each other through a single bus 30 to be connected to one bus through a bus driver for correcting a signal relay function and signal density during hot swap. It is connected to send and receive data, address and control signals. In this case, when hot swap is to replace a unit module performing a certain function on the back plan system, the unit module may be replaced without turning off the power applied to the back plan system.
그러나, 이러한 종래의 공유 버스 구조를 갖는 백 플랜 시스템에서는 각각의 기능 블록들과 하나의 버스와의 사이에 각각의 버스 드라이버가 존재하므로 이 버스 드라이버를 구성하기 위한 비용이 증가한다는 문제점이 있다.However, in the conventional back plan system having a shared bus structure, there is a problem in that the cost for configuring the bus driver increases because each bus driver exists between each functional block and one bus.
또한 각 신호에 대한 전원선들이 버스 상에 혼합되어 존재하고 있어 백 플랜 구조 시스템들의 일반적인 사항인 핫-스웝(Hot-swap) 기능 구현시 버스상의 신호들에 대한 집적도(Integraty)들을 보장하기 어렵고 또 구현하기가 용이하지 않다는 문제점이 있다.In addition, the power lines for each signal are mixed on the bus, so it is difficult to guarantee the integrity of the signals on the bus when implementing the hot-swap function, which is common in back plan structure systems. The problem is that it is not easy to implement.
또한 하나의 버스를 공유하고 있는 백 플랜 시스템 구조이므로 하나의 버스 사용에 대한 버스 중재 기능을 거쳐야 하는 단점이 있었다.In addition, there is a disadvantage of having to go through the bus arbitration function for the use of one bus because it is a back plan system structure sharing one bus.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 백 플랜 시스템상에 존재하는 모든 기능 블록들의 효과적인 데이터 송수신을 위해 백 플랜 버스상의 신호들에 대한 집적도를 보장할 수 있는 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to ensure the integration of signals on the back plan bus for effective data transmission and reception of all functional blocks present in the back plan system. It is to provide a back plan system having a point-to-point structure.
도 1은 일반적인 버스 공유 구조를 갖는 백 플랜 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for describing a back plan system having a general bus sharing structure.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템의 블럭도이다.2 is a block diagram of a back plan system having a point-to-point structure according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 기능부 20 : 버스 드라이버10: functional part 20: bus driver
30 : 공유 버스 110, 120, ..., 1N0 : 기능유니트30: shared bus 110, 120, ..., 1N0: function unit
100 : 기능부 200 : 메시지 가공부100: function unit 200: message processing unit
300 : 점대점 버스 210, 220, ... 2N0 : 메시지 가공유니트300: Point-to-point bus 210, 220, ... 2N0: Message processing unit
212, 222, ..., 2N2 : 패킷처리부212, 222, ..., 2N2: Packet processing unit
상기한 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템은,Back plan system having a point-to-point structure according to one feature for realizing the above object,
적어도 하나 이상의 기능유니트를 포함하여, 다른 기능유니트와의 통신을 위한 메시지를 송수신하는 기능부;A functional unit including at least one functional unit to transmit / receive a message for communication with another functional unit;
상기 기능부의 제1 기능유니트로부터 제공되는 메시지를 이더넷 패킷 포맷 메시지로 변환하여 제1 라인을 통해 상기 제1 기능유니트와는 상이한 제2 기능유니트에 송신하고, 제2 라인을 통해 수신되는 이더넷 패킷 포맷 데이터를 메시지로 변환하여 상기 제1 기능유니트에 출력하는 적어도 하나 이상의 메시지 가공부; 및Converts the message provided from the first functional unit of the functional unit into an Ethernet packet format message, and transmits it to a second functional unit different from the first functional unit through a first line, and receives the Ethernet packet format received through the second line. At least one message processing unit for converting data into a message and outputting the message to the first functional unit; And
상기 제1 및 제2 라인을 통해 상기 메시지 가공부에 각각 연결되어 상기 이더넷 패킷 포맷 데이터를 송수신하는 점대점 방식의 버스를 포함한다.And a point-to-point bus connected to the message processing unit through the first and second lines to transmit and receive the Ethernet packet format data.
이러한 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템에 의하면, 백 플랜 시스템상의 버스 구조를 고속 통신용 디바이스 구조로 구성하므로써 핫 스웝(Hot swap)시 발생되는 순간적인 충격에 의한 신호들의 집적도를 보장할 수 있다.According to the back plan system having such a point-to-point structure, the bus structure on the back plan system is configured as a device structure for high-speed communication, thereby ensuring the integration of signals due to instantaneous shock generated during hot swap.
그러면, 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 관해 설명하기로 한다.Then, embodiments will be described so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템의 블럭도이다.2 is a block diagram of a back plan system having a point-to-point structure according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템은 복수의 기능유니트(110, 120, ..., 및 1N0)를 포함하는 기능부(100), 상기 기능유니트에 각각 연결되어 메시지를 가공하는 메시지 가공부(200) 및 점대점 버스(Point-To-Point BUS)(300)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the back plan system having a point-to-point structure according to an embodiment of the present invention includes a functional unit 100 including a plurality of functional units 110, 120,..., And 1N0. It includes a message processing unit 200 and a point-to-point bus (300) that is connected to each functional unit to process a message.
기능부(100)는 제1 내지 제N 기능유니트(110, 120, ..., 및 1N0)로 이루어져, 기능부(100)에 형성된 기능유니트는 상기 기능유니트와는 상이한 기능유니트와의 통신을 수행한다.The functional unit 100 includes first to Nth functional units 110, 120,..., And 1N0, and the functional unit formed in the functional unit 100 communicates with a functional unit different from the functional unit. Perform.
메시지 가공부(200)는 제1 내지 제N 메시지 가공유니트(210, 220, ..., 및 2N0)로 이루어지고, 메시지 가공유니트들의 각각은 패킷처리부 및 물리계층부를 포함하여, 기능부(100)와 점대점 버스(300)와의 사이에서 메시지를 이더넷 패킷 포맷 데이터로 변환하거나, 또는 그 역순으로 이더넷 패킷 포맷 데이터를 메시지로 변환한다.The message processing unit 200 includes first to N-th message processing units 210, 220,..., And 2N0, and each of the message processing units includes a packet processing unit and a physical layer unit. ) And the point-to-point bus 300 convert the message into the Ethernet packet format data, or vice versa, converts the Ethernet packet format data into the message.
예를 들어, 제1 메시지 가공유니트(210)의 제1 패킷처리부(212)는 제1 기능유니트(110)에 연결되어, 제1 기능유니트(110)와는 상이한 기능유니트, 예를 들어 제2 기능유니트(120)에 데이터 송신시, 제1 기능유니트(110)로부터 통신을 위한 메세지를 제공받아 패킷 처리하여 데이터 패킷을 출력하고, 제2 기능유니트(120)로부터 데이터 패킷 수신시 입력되는 데이터 패킷을 메시지로 변환하여 제1 기능유니트(110)에 출력한다.For example, the first packet processing unit 212 of the first message processing unit 210 is connected to the first functional unit 110, and is different from the first functional unit 110, for example, a second function. When data is transmitted to the unit 120, a message for communication is received from the first functional unit 110, the packet is processed to output a data packet, and the data packet input when the data packet is received from the second functional unit 120. The message is converted into a message and output to the first functional unit 110.
이때 각각의 패킷처리부(212, 222, ..., 및 2N2)는 네셔널 세미컨덕터(National Semiconductor)사에서 제공하는 DP83932나 DP83916 칩을 이용하거나, 100Base-MAC 칩이나, 1000Base-MAC 칩을 이용한다.At this time, each packet processor 212, 222, ..., and 2N2 uses a DP83932 or DP83916 chip provided by National Semiconductor, or uses a 100Base-MAC chip or a 1000Base-MAC chip.
또한 물리계층부(220)는 제2 기능유니트(120)에 데이터 송신시 제1 패킷처리부(210)로부터 제공되는 데이터 패킷을 물리계층용 데이터 패킷으로 변환하여 제1 라인(Tx1)을 통해 점대점 버스(300)에 출력하고, 제2 기능부(120)로부터 제2 라인(Rx1)을 통해 데이터 패킷 수신시 입력되는 물리계층용 데이터 패킷을 데이터 패킷으로 변환하여 제1 패킷처리부(212)에 출력한다. 이때 각각의 물리계층부(214, 224, ..., 및 2N4)는 고속 통신용 디바이스로 1000Base-CX PHY 칩이나, 100Base-TX PHY 칩을 이용한다.In addition, the physical layer unit 220 converts a data packet provided from the first packet processing unit 210 into a physical layer data packet when transmitting data to the second functional unit 120 through a first line Tx1. Output to the bus 300, and converts the physical layer data packet input when receiving the data packet from the second functional unit 120 through the second line (Rx1) into a data packet and outputs it to the first packet processing unit 212 do. In this case, each physical layer unit 214, 224, ..., and 2N4 uses a 1000Base-CX PHY chip or a 100Base-TX PHY chip as a high-speed communication device.
이상에서 설명한 바와 같이, 백 플랜 버스 상에 존재하는 모든 기능 블럭들은 자신들만의 고유한 통신 통로를 갖고 데이터를 주고받는데, 이때 사용되는 데이터 구조는 물리계층부의 구조에 따라 IEEE802.3 100Base-TX 또는 1000Base-CX 패킷 형태로 주고 받을 수 있다.As described above, all functional blocks existing on the back plan bus have their own communication paths, and the data is used. The data structure used is IEEE802.3 100Base-TX or Send and receive in the form of 1000Base-CX packets.
상기한 IEEE802.3 100Base-TX 또는 1000Base-CX 패킷에 대해 간략히 살펴본다.The IEEE802.3 100Base-TX or 1000Base-CX packet will be briefly described.
IOS(International Organization for Standardization)가 레퍼런스 모델(Reference Model)을 만드는 동안 또 다른 기구인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)도 네트워크 인터페이스 카드와 물리적인 접속에 관한 표준안을 작성했다. 즉 네트워크 인터페이스 카드에 의해서 물리적으로 데이터가 전송되는 방법에 관한 프로젝트의 결과인 802 규약을 발표하였다.While the International Organization for Standardization (IOS) created the Reference Model, another organization, the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), also drafted standards for network interface cards and physical connections. The 802 protocol, the result of a project on how data is physically transmitted by a network interface card, was released.
이 표준안은 총 12개의 항목으로 구성되어 있는데, 이중에서 IEEE802.3은 반송파감지 다중억세스/충돌검사, CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)라고 불리는 LAN에 대한 새로운 표준을 정의하고 있으며, 이 규정은 100Mbps와 1000Mbps 이더넷까지 포함하도록 확장되었다.The standard consists of 12 items, among which IEEE802.3 defines a new standard for LANs called Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA / CD). This provision has been extended to include 100Mbps and 1000Mbps Ethernet.
일반적으로 이더넷은 CSMA/CD 방식을 사용하는 근거리 통신망(LAN)의 한 종류로 미국의 제록스사에 의해 개발되었다. 전통적인 이더넷은 버스 타입의 디자인 위에서 10Mbps의 전송 속도를 공유하는 기술로서 각 스테이션들은 허브, 리피터 등을 통해 물리적으로 버스에 연결되어 있다.In general, Ethernet is a type of local area network (LAN) using CSMA / CD, which was developed by Xerox, USA. Traditional Ethernet is a technology that shares a 10Mbps transfer rate over a bus-type design, with each station physically connected to the bus through a hub, repeater, and so on.
이러한 CSMA/CD 방식의 데이터 전송은 데이터를 보내는 컴퓨터가 전송전에 케이블 상의 데이터를 검사하고, 데이터가 없는 경우 데이터를 보내고, 데이터가 전송중이면 대기하는 방식이다. 만일 두 대 또는 여러 대가 동시에 데이터를 전송한 경우는 데이터 충돌을 감지하고, 각각의 컴퓨터는 임의의 시간 동안 대기를 하여 다시 전송을 시작하게 된다. CSMA/CD 방식은 데이터 전송이 빠르고 특별한 장치가 필요없기 때문에 이더넷의 네트워크에서 사용된다.In the CSMA / CD data transmission, a computer sending data checks data on a cable before transmission, sends data if there is no data, and waits if data is being transmitted. If two or more send data at the same time, it detects a data collision, and each computer waits for a certain amount of time and starts sending again. CSMA / CD is used in Ethernet networks because data transfer is fast and no special equipment is required.
이처럼 이더넷은 기본적으로 CSMA/CD라는 분산 제어형 프로토콜을 사용하므로 주어진 대역폭을 사용자가 공유하여 사용자가 많을 때 전송 속도가 저하되는 단점이 있으나, 시스템의 안정성이 높다는 장점이 있다.As Ethernet basically uses a distributed control protocol called CSMA / CD, there is a disadvantage in that transmission speed decreases when there are many users by sharing a given bandwidth, but it has the advantage of high system stability.
이러한 이더넷은 구성 요소로 볼 때, 스위치(허브 포함)와 네트워크 인터페이스 카드(NIC; Network Interface Card)로 구성되며, 속도에 따라서는 10Mbps, 100Mbps 고속 이더넷, 기가비트 이더넷으로 구분된다.The Ethernet is composed of a switch (including a hub) and a network interface card (NIC). The speed is divided into 10 Mbps, 100 Mbps Fast Ethernet, and Gigabit Ethernet.
1983년 표준이 제정된 이래로 이더넷은 LAN분야에서 광범위하게 사용되어 오늘날에는 근거리 통신망에서 가장 널리 쓰이는 기술이 되었다. 특히 한국의 경우는 대부분의 조직에서 근거리 통신망으로 이더넷을 사용하고 있다. 이렇게 이더넷이 LAN 시장의 대표적인 형태가 된 데에는 전송 속도가 10Mbps에 불과하였으나, 이후에 100Mbps 고속화 기술로 발전되었으며, 최근에는 1Gbps급까지 상용화되었다.Since the enactment of the standard in 1983, Ethernet has been widely used in the LAN field, making it the most widely used technology in local area networks today. In Korea, in particular, most organizations use Ethernet as their local area network. Although Ethernet has become a typical form of LAN market, the transmission speed was only 10Mbps, but since then, it has been developed to 100Mbps high speed technology and recently commercialized up to 1Gbps.
이더넷의 고속 데이터 전송을 위해 100Mbps 방식을 사용할 수 있는데 그중 100Base T 방식은 4쌍의 3, 4, 5종 UTP를 사용하는 100BaseT4, 2쌍의 5종 UTP를 사용하는 100BaseTX, 두가닥의 광섬유 케이블을 사용하는 100BaseFX로 분류할 수 있다.100Mbps can be used for high-speed data transmission of Ethernet, among which 100BaseT uses 100BaseT4 using 4 pairs of 3, 4 and 5 UTP, 100BaseTX using 2 pairs of 5 UTP, and two fiber optic cables. It can be classified as 100BaseFX used.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 점대점 구조를 갖는 백 플랜 시스템의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the back plan system having a point-to-point structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 백 플랜 시스템의 동작의 일 예로서 제1 기능유니트(110)에서 다른 기능유니트(120)(여기서는 제2 기능유니트라 함.)로 메시지의 송신시를 그 예로 설명하면 다음과 같다.An example of the operation of the back plan system according to the present invention will be described below when the message is transmitted from the first functional unit 110 to another functional unit 120 (here, referred to as a second functional unit). .
제1 기능유니트(110)로부터 출력된 통신하고자 하는 메시지는 제1 메시지 가공유니트(210)의 제1 패킷처리부(212)에 제공되고, 제1 패킷처리부(212)에 제공된 메시지 데이터는 데이터 패킷으로 변환되어 제1 물리계층부(214)에 제공된다.The message to be communicated output from the first functional unit 110 is provided to the first packet processing unit 212 of the first message processing unit 210, and the message data provided to the first packet processing unit 212 is a data packet. The transform is provided to the first physical layer unit 214.
제1 물리계층부(214)에 제공된 데이터 패킷은 이더넷 패킷 포맷 데이터로 변환되어 제1 라인을 통해 점대점 버스(300)를 통해 해당 기능유니트측에 제공된다.The data packet provided to the first physical layer unit 214 is converted into Ethernet packet format data and provided to the functional unit side through the point-to-point bus 300 through the first line.
일반적으로 물리계층(Physical layer)은 OSI 레퍼런스 모델의 최하단부를 차지하는 계층이고, 바로 위에 위치하는 계층인 데이터 링크 계층으로부터 데이터 프레임을 받아 데이터의 구조 및 내용을 한 비트씩 전기 신호나 광신호로 바꾸어 송신하는 역할을 담당한다. 비트 단위로 데이터를 송수신하기 때문에 '0'과 '1' 밖에는 인식할 수 없으며, 들어오는 데이터 스트림을 받아서 데이터 링크층에 전달하는 역할도 한다.In general, the physical layer is the lowest layer of the OSI reference model. The physical layer receives a data frame from the data link layer, a layer located directly above, and converts the structure and contents of the data into electric signals or optical signals bit by bit. It plays a role. Since data is transmitted and received in bits, only '0' and '1' can be recognized. It also receives an incoming data stream and delivers it to the data link layer.
그러면, 본 발명에 따른 백 플랜 시스템의 동작의 다른 예로서 다른 기능유니트(여기서는 제2 기능유니트(120)라 함.)에서 제1 기능유니트(110)로 메시지를 수신할 때를 설명한다.Next, another example of the operation of the back plan system according to the present invention will be described when receiving a message from the first functional unit 110 from another functional unit (here referred to as the second functional unit 120).
먼저 제2 라인(Rx1)을 통해 점대점 버스(300)로부터 이더넷 패킷 포맷 데이터를 제공받는 경우에 이더넷 패킷 포캣 데이터는 제1 메시지 가공유니트(210)의 물리계층부(214)를 통해 데이터 패킷으로 변환되고, 변환된 데이터 패킷은 제1 패킷처리부(212)에 제공된다.First, when Ethernet packet format data is provided from the point-to-point bus 300 through the second line Rx1, the Ethernet packet format data is converted into a data packet through the physical layer unit 214 of the first message processing unit 210. The converted and converted data packet is provided to the first packet processing unit 212.
제1 패킷처리부(212)에 제공된 데이터 패킷은 메시지로 변환되어 제1 기능유니트(110)에 제공된다.The data packet provided to the first packet processing unit 212 is converted into a message and provided to the first functional unit 110.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 백 플랜 시스템상에 존재하는 모든 기능 블럭들의 효과적인 데이터 송수신을 위해 백 플랜 시스템상의 버스 구조를 IEEE802.3 100BASE-TX 패킷 구조로 구성하여 핫-스웝 기능 수행시 발생되는 순간적인 충격에 의한 신호들의 집적도를 확실히 보장할 수 있다.As described above, the present invention configures a bus structure on the back plan system as an IEEE802.3 100BASE-TX packet structure for effective data transmission and reception of all functional blocks existing on the back plan system. It is possible to ensure the integration of the signals due to the severe shock.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 백 플랜 버스의 구조를 이더넷 패킷 포맷인 전송 데이터와 수신 데이터로 구현하여 버스상의 모든 기능 블록들을 점대점으로 연결하므로써, 기능 블럭들의 동작은 단순히 이더넷 100BASE-TX 상의 링크 및 액티버티로 이루어져 핫 스웝 기능 구현시 발생될 수 있는 순간적인 충격에 의한 버스상의 신호 집적도를 확실히 보호하면서 순간적인 노이즈로부터 보호할 수 있다.As described above, according to the present invention, the structure of the back plan bus is implemented by transmitting data and receiving data, which are Ethernet packet formats, to connect all functional blocks on the bus point-to-point, so that the operation of the functional blocks is simply performed on the Ethernet 100BASE-TX. It consists of links and activities to protect against instantaneous noise while reliably protecting signal density on the bus due to momentary shocks that can occur during hot-switching.
또한 백 플랜 버스 상에 존재하는 모든 기능 블럭들은 자신들만의 고유한 통신 통로를 갖고 있으므로 백 플랜 시스템을 통한 데이터 전송시 버스 점유를 위한 별도의 로직없이 구현할 수 있다.In addition, every functional block on the back plan bus has its own unique communication path, so it can be implemented without additional logic to occupy the bus when transferring data through the back plan system.
또한 데이터 송수신시 발생될 수 있는 에러에 대한 자동 복구가 IEEE802.3 규격에 의해 보장되며, 백 플랜 시스템상에서 채널간의 데이터 손실을 소프트웨어적으로 관리할 수 있다.In addition, automatic recovery of errors that may occur during data transmission and reception is guaranteed by the IEEE802.3 standard, and software loss management between channels can be managed in the back plan system.
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