CN100531209C - 一种实现主备状态同步的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现主备状态同步的方法和系统，该系统包括：第一备份组中主备切换后的主用设备和第二备份组中未切换的备用设备，所述主用设备和备用设备中分别包括虚拟路由冗余协议控制单元和同步触发单元。该方法包括：第一备份组中切换后的主用设备构造携带该主用设备标识和主用状态信息的报文，并将所构造的报文发送至与其直接相连的第二备份组中的备用设备；该第二备份组中的备用设备根据所接收到报文中携带的主用设备标识和主用状态信息，将自身切换为第二备份组中的主用设备。本发明实现了软交换设备组成的备份组与交换机组成的备份组之间主备状态的同步，避免了数据流向错误，从而大大优化了网络性能。

Description

一种实现主备状态同步的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术，特别是涉及一种在不同备份组之间实现主备状态同步的方法和系统。

背景技术

为了向用户终端提供可靠的业务保护，IETF制定了虚拟路由器冗余协议(VRRP)技术。VRRP技术应用于作为静态配置缺省网关上的第三层交换机和路由器上，为依赖缺省网关进行广域网接入或访问其它局域网网域的终端系统提供了更快、更有效的冗余容错能力。目前，VRRP技术已不再仅仅局限于路由器上的使用，而是逐步引入到大规模的交换网，以实现高可靠性的第三层交换的冗余备份。

当采用VRRP技术时，网络侧的多个设备组成一个虚拟的设备组，称之为备份组，在备份组内只有一个设备作为主用设备，其它设备则作为备用设备，并且，在任何时刻，只有主用设备负责与网络中的其它设备进行数据交互。

在备份组内部，当主用设备正常工作时，主用设备会周期性地向备用设备发送一个VRRP报文，这样，如果备份组内的备用设备定时接收到VRRP报文则可确定主用设备未发生故障，而如果备份组内的备用设备长时间未接收到VRRP报文时则可确定主用设备发生故障。此时，各备用设备根据每个备用设备优先级的大小来重新确定一个主用设备，如果优先级相同，则比较各备用设备的IP地址，将IP地址大的备用设备设置为主用设备，由该重新确定的主用设备负责与网络中的其它设备进行数据交互。

由以上描述可以看出，在现有技术中，在备份组内部能够通过VRRP报文来维护各设备的主备状态，保证备份组正常工作。然而目前却缺乏保证不同备份组之间同步进行主备切换的有效方法，这样，则会使各备份组之间的连接关系出错，从而导致数据流向错误。

以下通过一个实例来说明备份组之间主备状态不同步所导致的数据流向错误问题。

图1是软交换设备组成的备份组与交换机组成的备份组之间的连接关系示意图。参见图1，在软交换设备组成的备份组和交换机组成的备份组均正常工作时，是由主用软交换设备即软交换设备1与主用交换机即交换机1直接相连，备用软交换设备即软交换设备2与备用交换机即交换机2直接相连。在进行数据传输时，由主用交换机接收数据，并由该主用交换机将接收到的数据发送至主用软交换设备。

图2是在现有技术中软交换设备组成的备份组进行主备切换后与交换机组成的备份组之间的连接关系示意图。参见图1和图2，比如，在正常工作情况下，两个备份组的连接关系如图1所示。在软交换设备组成的备份组中，当作为主用软交换设备的软交换设备1发生故障后，备份组内部进行主备切换，由软交换设备1作为备用软交换设备，由软交换设备2作为主用软交换设备，切换后两个备份组的连接关系如图2所示。参见图2，由于软交换设备组成的备份组中发生了主备切换，而交换机组成的备份组中却未同步进行主备切换，这样，则导致主用交换机即交换机1与备用软交换设备即软交换设备1进行相连，当主用交换机即交换机1接收到数据后，便会将该数据发送至备用软交换设备即软交换设备1，由于在备份组中只能由主用软交换设备即软交换设备2来接收和处理数据，因此，则导致了数据流向错误，极大地降低了网络侧的业务性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现主备状态同步的方法，本发明的另一目的在于提供一种实现主备状态同步的系统，以保证不同备份组之间实现主备状态同步，避免数据流向错误。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现主备状态同步的方法，该方法包括：

A、当第一备份组进行主备切换后，第一备份组中切换后的主用设备构造携带该主用设备标识和主用状态信息的报文，并将所构造的报文发送至与其直接相连的第二备份组中未切换的备用设备；

B、该第二备份组中未切换的备用设备从所接收到的报文中获取主用设备标识和主用状态信息，并根据所获取的主用设备标识和主用状态信息将自身切换为第二备份组中的主用设备。

在步骤A中，所述构造携带主用设备标识和主用状态信息报文的步骤包括：第一备份组中切换后的主用设备构造携带主用设备标识和主用状态信息的操作管理和维护协议的报文。

该方法进一步包括：在操作管理和维护协议报文中增加特定的域；

在步骤A中，所述构造携带主用设备标识和主用状态信息的操作管理和维护协议的报文的步骤包括：第一备份组中切换后的主用设备在现有的操作管理和维护协议报文中所增加的特定域上写入所述主用设备标识和主用状态信息；

在步骤B中，所述获取主用设备标识和主用状态信息的步骤包括：第二备份组中未切换的备用设备从所接收到操作管理和维护协议报文中所增加的特定域上获取主用设备标识和主用状态信息。

所述在操作管理和维护协议报文中增加特定域的步骤进一步包括：将所增加的特定域划分为信息类型子域、信息长度子域和信息取值子域；

在步骤A中，所述在特定域上写入主用设备标识和主用状态信息的步骤包括：第一备份组中切换后的主用设备在所增加特定域的信息取值子域上写入所述主用设备的标识和主用状态信息；

在步骤A中，所述在特定域上写入主用设备标识和主用状态信息的步骤进一步包括：第一备份组中切换后的主用设备在所增加特定域的信息类型子域上写入第一备份组的标识，并在信息长度子域上写入所述特定域在当前操作管理和维护协议报文中所占用的长度；

在步骤B中，所述获取主用设备标识和主用状态信息的步骤包括：第二备份组中未切换的备用设备根据操作管理和维护协议报文中的信息长度子域上写入的长度信息，从信息取值子域上获取主用设备标识和主用状态信息；

在步骤B中，所述获取主用设备标识和主用状态信息的步骤进一步包括：第二备份组中未切换的备用设备根据操作管理和维护协议报文中的信息长度子域上写入的长度信息，从信息类型子域上获取第一备份组的标识；

在步骤B中，所述第二备份组中未切换的备用设备进一步根据所获取的第一备份组的标识将自身切换为第二备份组中的主用设备。

在步骤B中，所述备用设备将自身切换为主用设备的步骤包括：所述第二备份组中的备用设备将自身的优先级调整为第二备份组中的最高优先级，并将自身设置为主用设备，然后通过虚拟路由冗余协议报文将自身的最高优先级信息发送至第二备份组中的其它设备，第二备份组中的其它设备根据虚拟路由冗余协议报文中携带的最高优先级信息将自身切换为第二备份组中的备用设备。

所述第一备份组为软交换设备组成的备份组；所述第二备份组为交换机组成的备份组。

所述第一备份组为交换机组成的备份组；所述第二备份组为软交换设备组成的备份组。

一种实现主备状态同步的系统，该系统包括：第一备份组中主备切换后的主用设备和第二备份组中未切换的备用设备，所述第一备份组中主备切换后的主用设备和第二备份组中未切换的备用设备中均分别包括虚拟路由冗余协议控制单元和同步触发单元，并且，

所述主备切换后主用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(A1)，用于在监测到切换完成时，将自身所在的主用设备的标识和主用状态信息发送至所述主备切换后主用设备中的同步触发单元(A2)；

所述主备切换后主用设备中的同步触发单元(A2)，用于接收所述主备切换后主用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(A1)发来的主用设备的标识和主用状态信息，并构造携带主备切换后主用设备标识和主用状态信息的报文，将所构造的报文发送至与其直接相连的第二备份组中未切换备用设备中的同步触发单元(B1)；

所述未切换备用设备中的同步触发单元(B1)，用于接收携带所述主用设备标识和主用状态信息的报文，从所接收到的报文中获取所述主用设备的标识和主用状态信息，并将所获取的主用设备标识和主用状态信息发送至自身所在的未切换备用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(B2)；

所述未切换备用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(B2)，用于根据接收到的主用设备的标识和主用状态信息，将自身所在的第二备份组中未切换的备用设备切换为第二备份组中的主用设备。

所述主备切换后主用设备中的同步触发单元(A2)，用于构造携带所述主用设备标识和主用状态信息的操作管理和维护协议报文，将所构造的操作管理和维护协议报文发送至与其直接相连的第二备份组中未切换备用设备中的同步触发单元(B1)；

所述未切换备用设备中的同步触发单元(B1)，用于从接收到的操作管理和维护协议报文中获取所述主用设备的标识和主用状态信息。

所述第一备份组和第二备份组均为：由支持虚拟路由冗余协议的任意一种网络设备所组成的备份组。

所述第一备份组为软交换设备组成的备份组，所述第二备份组为交换机组成的备份组；

或者，所述第一备份组为交换机组成的备份组，所述第二备份组为软交换设备组成的备份组。

由此可见，在本发明中，不同备份组之间能够通过报文比如操作管理和维护(OAM)协议报文的交互，来实现主备状态的同步，避免了数据流向错误，大大优化了网络性能。另外，本发明可以利用OAM协议报文来实现主备状态的同步，而OAM协议报文作为低速率协议报文不会影响到用户的数据流，并且占有的带宽非常有限，通常情况下对链路不会产生大的影响，并可以运行于任何支持以太协议的实体之上，因此，使得本发明具有极强的实用性。

附图说明

图1是软交换设备组成的备份组与交换机组成的备份组之间的连接关系示意图。

图2是在现有技术中软交换设备组成的备份组进行主备切换后与交换机组成的备份组之间的连接关系示意图。

图3是本发明系统的结构示意图。

图4是在本发明实施例中本发明系统的结构示意图。

图5是本发明实施例的流程图。

图6是在本发明实施例中所构造的OAM协议报文的示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种实现主备状态同步的方法，其核心思想是：当第一备份组进行主备切换后，第一备份组中切换后的主用设备构造携带该主用设备标识和主用状态信息的报文，并将所构造的报文发送至与其直接相连的第二备份组中未切换的备用设备；第二备份组中未切换的备用设备根据接收到的携带主用设备标识和主用状态信息的报文将自身切换为第二备份组中的主用设备。

其中，第一备份组中切换后的主用设备所构造并发送至第二备份组中备用设备的报文可以是本发明自定义的报文，也可以利用现有的报文来实现。比如，利用现有的OAM协议报文来实现。

图3是本发明系统的结构示意图。参见图3，本发明还提出了一种实现主备状态同步的系统，该系统包括：第一备份组中主备切换后的主用设备300A和第二备份组中未切换的备用设备300B，所述第一备份组中的主用设备300A和第二备份组中的备用设备300B中分别包括虚拟路由冗余协议控制单元和同步触发单元，并且，

主用设备300A中的虚拟路由冗余协议控制单元301，用于在监测到切换完成时，将主用设备300A的标识和主用状态信息发送至主用设备300A中的同步触发单元302；

同步触发单元302，用于接收虚拟路由冗余协议控制单元301发来的主用设备300A的标识和主用状态信息，并构造携带主用设备300A的标识和主用状态信息的报文，将所构造的报文发送至与其直接相连的第二备份组备用设备300B中的同步触发单元303；

同步触发单元303，用于接收携带主用设备300A的标识和主用状态信息的报文，并将该报文中携带的主用设备300A的标识和主用状态信息发送至备用设备300B中的虚拟路由冗余协议控制单元304；

虚拟路由冗余协议控制单元304，用于根据接收到的主用设备300A的标识和主用状态信息，将自身所在的备用设备300B切换为第二备份组中的主用设备。

在本发明中，所述第一备份组和第二备份组均为：由支持VRRP协议的任意一种网络设备所组成的备份组。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

在以下的实施例中，以软交换设备组成的备份组作为所述的第一备份组且交换机组成的备份组作为所述的第二备份组为例，来说明本发明的具体实现过程。此时，所述的切换后的主用设备为切换后的主用软交换设备，所述的未切换后的备用设备为未切换的备用交换机。

图4是在本发明实施例中本发明系统的结构示意图。图5是本发明实施例的流程图。参见图4和图5，在软交换设备组成的备份组中，原主用软交换设备发生故障，使得软交换设备组成的备份组中的一个备用软交换设备切换为该备份组中的主用设备，即主用软交换设备，此时，为了使交换机组成的备份组也能够同时进行主备切换，实现主备状态同步，本发明的具体处理过程包括以下步骤：

步骤501：在切换后的主用软交换设备中，当虚拟路由冗余协议控制单元301监测到切换完成时，将切换后主用软交换设备的标识和主用状态信息发送至同步触发单元302。

这里，虚拟路由冗余协议控制单元301还可以进一步将切换后主用软交换设备所在备份组的标识发送至同步触发单元302。

步骤502：在切换后的主用软交换设备中，同步触发单元302接收到主用软交换设备的标识和主用状态信息后，构造携带该主用软交换设备标识和主用状态信息的报文。

这里，同步触发单元302所构造的报文可以是本发明自定义的协议报文，也可以是利用现有的协议报文来实现。

当利用现有的协议报文来实现时，由于现有的OAM协议具有诸多优点，包括：OAM协议是位于数据链路层的一种协议，在数据链路层中处于MAC层或MAC CONTROL层的上面，不会影响到以太网的其他层次；并且，OAM协议报文作为低速率协议报文不会影响到用户的数据流，并且占有的带宽非常有限，通常情况下对链路不会产生大的影响；可以运行于任何支持以太协议的实体之上。因此，较佳地，在本步骤中，切换后主用软交换设备中的同步触发单元302可以构造携带切换后主用软交换设备标识和主用状态信息的OAM协议报文，其具体实现过程为：预先在现有的OAM协议报文中增加特定的域，并使用所增加的特定域来携带切换后主用软交换设备的标识和主用状态信息。其中，在现有的OAM协议报文中增加特定的域时，可以是在参数Information TLV#3中增加该特定的域。

图6是在本发明实施例中所构造的OAM协议报文的示意图。参见图6，比如，本发明可以预先在OAM协议报文的参数Information TLV#3中增加一个特定的域，所增加的特定域又可以进一步区分为3个子域，分别为信息类型(SubInformation Type)子域、信息长度(SubInformation Length)子域和信息取值(SubInformation Value)子域。在本步骤中，在构造OAM协议报文时，如果同步触发单元302接收到的信息中进一步包括切换后主用软交换设备所在备份组的信息，则同步触发单元302可在所增加的子域SubInformation Type中写入切换后主用软交换设备所在备份组的信息，从而表示该OAM协议报文的发送源，比如，当SubInformation Type的取值为0X00时，表示当前的OAM协议报文是由软交换设备组成的备份组向交换机组成备份组所发送的报文；同步触发单元302在所增加的子域SubInformation Length中写入所述特定域在当前OAM协议报文中所占用的长度；同步触发单元302在所增加的子域SubInformation Value中写入切换后主用软交换设备的标识和该主用软交换设备的主用状态信息。所构造的OAM协议报文中的其它参数和现有的OAM协议报文中的参数相同，比如，所构造的OAM协议报文中目的MAC地址即参数Destination Address的取值为01-80-c2-00-00-02，参数的取值Subtype为0x03，参数Code的取值为0x00表示为OAM连接报文等。

步骤503：同步触发单元302将所构造的报文发送至与其直接相连的未切换备用交换机中的同步触发单元303。

这里，由于软交换设备组成的备份组已进行了切换，而交换机组成的备份组还未进行切换，所以此时与切换后主用软交换设备中的同步触发单元302直接相连的是未切换备用交换机中的同步触发单元303，也就是说，在本步骤中，同步触发单元302可以将所构造的报文发送至未切换备用交换机中的同步触发单元303。

步骤504：同步触发单元303接收到报文后，获取报文中携带的切换后主用软交换设备标识和主用状态信息。

这里，比如，同步触发单元303接收到的报文为携带切换后主用软交换设备标识和主用状态信息的OAM协议报文，则同步触发单元303获取报文中携带的切换后主用软交换设备标识和主用状态信息的过程包括：同步触发单元303根据OAM协议报文中SubInformation Length子域上写入的长度信息，从SubInformation Value子域上获取主用设备标识和主用状态信息。并且，在本步骤中，同步触发单元303还可从OAM协议报文中的SubInformation Type子域上获取软交换设备组成备份组的标识。

步骤505：同步触发单元303将所获取的切换后主用软交换设备标识和主用状态信息发送至未切换备用交换机中的虚拟路由冗余协议控制单元304。

这里，同步触发单元303还可将所获取的软交换设备组成备份组的标识发送至虚拟路由冗余协议控制单元304。

步骤506：虚拟路由冗余协议控制单元304根据接收到的切换后主用软交换设备标识和主用状态信息，将自身所在的备用交换机切换为交换机组成备份组中的主用交换机。

这里，虚拟路由冗余协议控制单元304可以进一步根据接收到的软交换设备组成备份组的标识来识别出切换后主用软交换设备，从而执行将自身所在的备用交换机切换为交换机组成备份组中的主用交换机的过程。

在本步骤中，虚拟路由冗余协议控制单元304将自身所在的备用交换机切换为主用交换机的过程为现有技术，可简单描述为：虚拟路由冗余协议控制单元304将自身所在备用交换机的优先级调整为交换机组成备份组中的最高优先级，并将自身所在的备用交换机设置为主用交换机，然后通过VRRP报文将自身的最高优先级信息发送至交换机组成备份组中的其它设备，该其它设备根据VRRP报文中携带的最高优先级信息将自身切换为交换机组成备份组中的备用交换机。

在上述实施例中，是由软交换设备组成的备份组作为本发明所述的第一备份组，即首先进行主备切换的备份组，并由交换机组成的备份组作为本发明所述的第二备份组，即同步进行主备切换的备份组。在本发明的其它实施例中，也可以由交换机组成的备份组作为所述的第一备份组，并由软交换设备组成的备份组作为第二备份组，或者，由网络中支持VRRP协议的其它设备组成的备份组来分别作为第一备份组和第二备份组，其实现备份组之间主备状态同步的过程与上述实施例所述过程的原理完全相同。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1、一种实现主备状态同步的方法，其特征在于，该方法包括：

A、当第一备份组进行主备切换后，第一备份组中切换后的主用设备构造携带该主用设备标识和主用状态信息的报文，并将所构造的报文发送至与其直接相连的第二备份组中未切换的备用设备；

B、该第二备份组中未切换的备用设备从所接收到的报文中获取主用设备标识和主用状态信息，并根据所获取的主用设备标识和主用状态信息将自身切换为第二备份组中的主用设备。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述构造携带主用设备标识和主用状态信息报文的步骤包括：第一备份组中切换后的主用设备构造携带主用设备标识和主用状态信息的操作管理和维护协议的报文。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在操作管理和维护协议报文中增加特定的域；

在步骤A中，所述构造携带主用设备标识和主用状态信息的操作管理和维护协议的报文的步骤包括：第一备份组中切换后的主用设备在现有的操作管理和维护协议报文中所增加的特定域上写入所述主用设备标识和主用状态信息；

在步骤B中，所述获取主用设备标识和主用状态信息的步骤包括：第二备份组中未切换的备用设备从所接收到操作管理和维护协议报文中所增加的特定域上获取主用设备标识和主用状态信息。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在操作管理和维护协议报文中增加特定域的步骤进一步包括：将所增加的特定域划分为信息类型子域、信息长度子域和信息取值子域；

在步骤A中，所述在特定域上写入主用设备标识和主用状态信息的步骤包括：第一备份组中切换后的主用设备在所增加特定域的信息取值子域上写入所述主用设备的标识和主用状态信息；

在步骤A中，所述在特定域上写入主用设备标识和主用状态信息的步骤进一步包括：第一备份组中切换后的主用设备在所增加特定域的信息类型子域上写入第一备份组的标识，并在信息长度子域上写入所述特定域在当前操作管理和维护协议报文中所占用的长度；

在步骤B中，所述获取主用设备标识和主用状态信息的步骤包括：第二备份组中未切换的备用设备根据操作管理和维护协议报文中的信息长度子域上写入的长度信息，从信息取值子域上获取主用设备标识和主用状态信息；

在步骤B中，所述获取主用设备标识和主用状态信息的步骤进一步包括：第二备份组中未切换的备用设备根据操作管理和维护协议报文中的信息长度子域上写入的长度信息，从信息类型子域上获取第一备份组的标识；

在步骤B中，所述第二备份组中未切换的备用设备进一步根据所获取的第一备份组的标识将自身切换为第二备份组中的主用设备。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述备用设备将自身切换为主用设备的步骤包括：所述第二备份组中的备用设备将自身的优先级调整为第二备份组中的最高优先级，并将自身设置为主用设备，然后通过虚拟路由冗余协议报文将自身的最高优先级信息发送至第二备份组中的其它设备，第二备份组中的其它设备根据虚拟路由冗余协议报文中携带的最高优先级信息将自身切换为第二备份组中的备用设备。

6、根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一备份组为软交换设备组成的备份组；所述第二备份组为交换机组成的备份组。

7、根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一备份组为交换机组成的备份组；所述第二备份组为软交换设备组成的备份组。

8、一种实现主备状态同步的系统，其特征在于，该系统包括：第一备份组中主备切换后的主用设备和第二备份组中未切换的备用设备，所述第一备份组中主备切换后的主用设备和第二备份组中未切换的备用设备中均分别包括虚拟路由冗余协议控制单元和同步触发单元，并且，

所述主备切换后主用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(A1)，用于在监测到切换完成时，将自身所在的主用设备的标识和主用状态信息发送至所述主备切换后主用设备中的同步触发单元(A2)；

所述主备切换后主用设备中的同步触发单元(A2)，用于接收所述主备切换后主用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(A1)发来的主用设备的标识和主用状态信息，并构造携带主备切换后主用设备标识和主用状态信息的报文，将所构造的报文发送至与其直接相连的第二备份组中未切换备用设备中的同步触发单元(B1)；

所述未切换备用设备中的同步触发单元(B1)，用于接收携带所述主用设备标识和主用状态信息的报文，从所接收到的报文中获取所述主用设备的标识和主用状态信息，并将所获取的主用设备标识和主用状态信息发送至自身所在的未切换备用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(B2)；

所述未切换备用设备中的虚拟路由冗余协议控制单元(B2)，用于根据接收到的主用设备的标识和主用状态信息，将自身所在的第二备份组中未切换的备用设备切换为第二备份组中的主用设备。

9、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述主备切换后主用设备中的同步触发单元(A2)，用于构造携带所述主用设备标识和主用状态信息的操作管理和维护协议报文，将所构造的操作管理和维护协议报文发送至与其直接相连的第二备份组中未切换备用设备中的同步触发单元(B1)；

所述未切换备用设备中的同步触发单元(B1)，用于从接收到的操作管理和维护协议报文中获取所述主用设备的标识和主用状态信息。

10、根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述第一备份组和第二备份组均为：由支持虚拟路由冗余协议的任意一种网络设备所组成的备份组。

11、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一备份组为软交换设备组成的备份组，所述第二备份组为交换机组成的备份组；

或者，所述第一备份组为交换机组成的备份组，所述第二备份组为软交换设备组成的备份组。

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