CN101277214A - 一种管理刀片式服务器的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管理刀片式服务器的方法：建立管理闭环链路，检测和设置管理闭环链路上刀片式服务器的管理模块的身份ID地址，采用轮询机制获取管理闭环链路上刀片式服务器的监控状态信息，接收用户发出的控制命令后参考监控状态信息执行控制命令。同时还公开了一种管理刀片式服务器的系统，包括用户管理器、多台刀片式服务器和集中管理器。通过本发明为用户提供了布线简洁、设备成本投入少、单一IP管理的具有高可靠性的刀片式服务器管理解决方案。

Description

一种管理刀片式服务器的方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机服务器管理领域，尤其涉及一种管理刀片式服务器的方法及系统。

背景技术

刀片式服务器是一种更高可用高密度机架结构的服务器平台，其中每一块服务器刀片实际上就是一块系统主板，类似一台台可独立工作的服务器，在这种模式下，每一个主板可以通过本地硬盘启动自己的操作系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。而另一方面，刀片式服务器也可以用系统软件集合成一个服务器集群，在集群模式下，所有的主板都可连接起来提供高速的网络环境，并共享资源，为相同的用户群提供服务，同时由于每块服务器刀片都支持热插拔，所以系统可以轻松地进行替换。这些服务器可共用系统背板、冗余电源、冗余风扇、网络端口、光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标，一个机箱对外就是一台服务器，而且多个服务器刀片机箱还可以级联，形成更大的集群系统。

目前，刀片式服务器大多都是模块化的结构，图1为现有技术中刀片式服务器内部模块示意图，图中包括服务器刀片101、管理模块(MM，ManagementModule)102、交换模块103、风扇模块104和电源模块105。其中，管理模块102用于管理整台刀片式服务器，包括对内部服务器刀片中的数据进行监控，实现键盘、显示器、鼠标(KVM，Keyboard Video Module)管理以及对交换模块103的管理。交换模块103用于使刀片式服务器与外部网络建立连接。风扇模块104用于刀片式服务器的散热。电源模块105为刀片式服务器提供电源。

对于管理一台或者几台刀片式服务器，可以通过刀片式服务器自带的管理模块的网络管理接口进行管理。但是，在高性能计算、数据管理中心、电信等应用中，用户往往需要多台刀片式服务器，并将这些刀片式服务器放置在一个或者多个机柜中，组成服务器机群。因此，如何对这些刀片式服务器的进行管理，成为用户必须解决的首要问题。

现有的刀片式服务器管理方案是采用以太网(Ethernet)网络，通过刀片式服务器管理模块上的以太网接口，将所有的刀片式服务器的网络管理接口连接到网络交换机上，再通过一台管理服务器对这些刀片式服务器进行管理。具体参见图2所示，图2为现有技术中刀片式服务器管理结构图，包括管理服务器201、网络交换机202、第一机柜203、第二机柜204，第一机柜203包括第一刀片式服务器2031、第二刀片式服务器2032、第三刀片式服务器2033，第二机柜204包括第一刀片式服务器2041、第二刀片式服务器2042、第三刀片式服务器2043，在第一机柜203中，第一刀片式服务器2031包括第一管理模块20311和第二管理模块20312，第二刀片式服务器2032包括第一管理模块20321和第二管理模块20322，第三刀片式服务器2033包括第一管理模块20331和第二管理模块20332。在第二机柜204中，第一刀片式服务器2041包括第一管理模块20411和第二管理模块20412，第二刀片式服务器2042包括第一管理模块20421和第二管理模块20422，第三刀片式服务器2043包括第一管理模块20431和第二管理模块20432。

另外，在每台刀片式服务器的管理模块中设有KVM管理接口，多台刀片式服务器通过各自的KVM管理接口实现KVM管理。对于有些刀片式服务器，其KVM管理接口和网络管理接口共用一个以太网接口，用于实现基于网络的KVM管理。

现有的刀片式服务器管理方案在管理大量的刀片式服务器时，存在以下缺点：

连线多，每台刀片式服务器都要通过网线连接到交换机，如管理128台刀片式服务器就需要256条网线，大量的网线造成在机房内布线的难度增加，出现线路故障时，难以进行故障的查找和排除。

需要多台网络交换机，增加了管理设备成本，当管理的刀片式服务器数量很多时，就需要配置更多的交换机，如管理128台刀片式服务器，需要使用8台32口的交换机。

需要单独的管理服务器，通过配置单独的管理服务器和管理软件对每台刀片式服务器进行管理，监控刀片式服务器的状态和KVM的管理；

管理服务器需要配置的每台刀片式服务器的网际协议(IP)地址，对于基于以太网的刀片式服务器管理，需要在管理服务器上配置每台刀片式服务器管理模块的IP地址，然后通过相应的管理软件轮询这些管理模块来监控每台刀片式服务器的状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种管理刀片式服务器的方法及系统，该方法及系统为用户提供了一套布线简洁、设备成本投入少、单一IP管理的具有高可靠性的刀片式服务器管理解决方案。

本发明提供了一种管理刀片式服务器的系统，包括多台刀片式服务器，每台刀片式服务器包括至少两个管理模块，其特征在于，该系统进一步包括用户管理器和集中管理器，集中管理器进一步包括通信模块，通信模块包括至少两对端口；

用户管理器与集中管理器连接，集中管理器中的通信模块的每对端口中的第一端口顺序连接每台刀片式服务器中的一个管理模块后连接至该对端口的第二端口；

用户管理器发出控制命令，集中管理器中的通信模块接收该控制命令，通信模块将该控制命令转发给刀片式服务器并获取刀片式服务器的信息，对刀片式服务器进行管理。

该系统进一步包括网络控制模块，该网络控制模块位于用户管理器和集中管理器之间，用于接收一个或一个以上用户管理器发出的控制命令，并将控制命令转发给集中管理器。

该系统所述集中管理器进一步包括存储器，该存储器用于存储刀片式服务器的信息和数据。

该系统所述集中管理器进一步包括网络模块，用于对刀片式服务器进行基于网际协议IP的键盘、显示器、鼠标KVM管理和嵌入式网页Web页面管理。

该系统所述集中管理器进一步包括KVM处理模块，用于对刀片式服务器进行KVM管理。

该系统所述集中管理器进一步包括微处理器，用于控制存储器、网络模块、KVM处理模块和通信模块。

本发明还提供了一种管理刀片式服务器的方法，包括以下步骤：

a)建立管理闭环链路；

b)检测和设置管理闭环链路上刀片式服务器的管理模块的身份ID地址；

c)采用轮询机制获取管理闭环链路上刀片式服务器的监控状态信息；

d)判断是否接收到用户发出的控制命令，如果是，执行控制命令，将执行结果返回给用户；否则，返回步骤b)。

该方法步骤a)所述管理闭环链路包括集中管理器和多台刀片式服务器，在集中管理器中设置至少两对端口，在每台刀片式服务器中设置至少两个管理模块；每路信号依次经过集中管理器其中一对端口中的第一端口、每台刀片式服务器的一个管理模块后，到达该对端口的第二端口，形成所述的管理闭环链路；

该方法步骤c)所述轮询机制为集中管理器从其中一对端口中的第一端口发出查询命令，检测该对端口的第二端口是否收到该查询命令，如果是，确定该管理闭环链路连接完好，集中管理器从该对端口的第一端口或第二端口发出轮询命令，对该管理闭环链路中的刀片式服务器进行轮询访问，该管理闭环链路中的刀片式服务器对轮询命令发出响应，集中管理器存储轮询访问获得的刀片式服务器监控状态信息；否则，确定该管理闭环链路为开路，集中管理器从该对端口的第一端口或第二端口发出轮询命令，对已处于开路状态的管理闭环链路中的刀片式服务器进行轮询访问，查询处于开路状态的管理闭环链路中的刀片式服务器是否对轮询命令发出响应，如果是，集中管理器存储轮询访问获得的刀片式服务器监控状态信息；否则，启用另一对端口所在的管理闭环链路，后续操作与该管理闭环链路上的操作相同。

该方法中集中管理器可同时对多个管理闭环链路上的刀片式服务器进行轮询访问。

该方法步骤b)和步骤c)之间进一步包括：检测刀片式服务器的在线状态，当检测到管理闭环链路中添加了刀片式服务器或者删除了刀片式服务器时，将返回步骤b)，重新设置整个闭环链路中每台刀片式服务器中管理模块的ID地址。

该方法所述管理闭环链路中的集中管理器与刀片式服务器的通信方式为基于RS-485串口协议的通信方式或者基于控制器局域网络CAN总线协议的通信方式。

本发明所述的管理刀片式服务器的方法，通过建立多个管理闭环链路，实现对刀片式服务器的冗余管理，解决了因管理闭环链路上某台刀片式服务器出现故障造成无法对其它刀片式服务器进行管理的缺陷，进而大大提高了刀片式服务器管理的可靠性。

本发明所述的管理刀片式服务器的系统，系统内部连线简单，采用集中管理器管理所有的刀片式服务器，集中管理器支持嵌入式Web页面管理，只需为集中管理器分配一个IP地址，就可实现对刀片式服务器的远程管理。

附图说明

图1为现有技术中刀片式服务器内部模块示意图；

图2为现有技术中实现刀片式服务器管理的系统结构图；

图3为本发明中实现刀片式服务器管理的系统结构图；

图4为本发明中集中管理器硬件结构图；

图5为本发明中集中管理器实现刀片式服务器管理的流程图；

图6为本发明中集中管理器轮询访问刀片式服务器的流程图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。

本发明中实现刀片式服务器管理的系统结构图参见图3所示，图中包括用户管理器301，网络控制模块302，集中管理器303，机柜304，机柜305。机柜304包括第一刀片式服务器3041，第二刀片式服务器3042，第三刀片式服务器3043。在机柜304中，第一刀片式服务器3041包括第一管理模块30411，第二管理模块30412；第二刀片式服务器3042包括第一管理模块30421，第二管理模块30422；第三刀片式服务器3043包括第一管理模块30431，第二管理模块30432。机柜305包括第一刀片式服务器3051，第二刀片式服务器3052，第三刀片式服务器3053。在机柜305中，第一刀片式服务器3051包括第一管理模块30511，第二管理模块30512；第二刀片式服务器3052包括第一管理模块30521，第二管理模块30522；第三刀片式服务器3043包括第一管理模块30531，第二管理模块30532。

用户管理器301用于发出控制命令，如需要对刀片式服务器进行KVM管理的控制命令或者对刀片式服务器进行开机或关机的命令。本发明中的用户管理器301与现有技术中的管理服务器区别在于，现有技术中的管理服务器由于需要直接对与其连接的多台刀片式服务器进行管理，因此必须具备非常强大的硬件资源和处理运行能力，而本发明中的用户管理器301可以是一台普通的计算机。

网络控制模块302用于接收用户管理器301发出的控制命令，并以基于以太网的通讯方式将控制命令转发给集中管理器303。

集中管理器303用于对机柜304和机柜305中的刀片式服务器进行管理，包括对刀片式服务器进行KVM管理和实时监控管理，以及根据用户管理器301发出的控制命令对刀片式服务器的管理。

机柜304和机柜305中的每台刀片式服务器中的两个管理模块，都负责各自所属的刀片式服务器中的服务器刀片的管理，在功能实现上完全相同，只不过，在实际应用过程中，用户可以选择两个管理模块中的一个作为主管理模块，另一个作为从管理模块，当主管理模块出现故障不能正常工作时，从管理模块自动代替主管理模块执行工作，从而实现两个管理模块间的冗余。另外，管理模块中分别设有两个可以支持菊花链连接的网络接口，一般采用RJ45接口，通过该网络接口实现刀片式服务器之间、刀片式服务器与集中管理器之间的连接。

图3为本发明中实现刀片式服务器管理的系统结构图，图3中，用户管理器301依次与网络控制模块302、集中管理器303顺序连接，集中管理器303与机柜304、305的连接包括两条闭环链路，闭环链路AB和闭环链路CD。

闭环链路AB为从集中管理器303的端口A经过机柜304、305中的每台刀片式服务器后到达集中管理器303的端口B，具体包括，集中管理器303的端口A与机柜304中的第一刀片式服务器3041的第一管理模块30411相连接；在机柜304中，第一刀片式服务器3041的第一管理模块30411通过网络接口与第二刀片式服务器3042的第一管理模块30421相连接，第二刀片式服务器3042的第一管理模块30421通过网络接口与第三刀片式服务器3043的第一管理模块30431相连接；机柜304中的第三刀片式服务器3043的第一管理模块30431通过网络接口与机柜305中的第三刀片式服务器3053的第一管理模块30531相连接；在机柜305中，第三刀片式服务器3053的第一管理模块30531通过网络接口与第二刀片式服务器3052的第一管理模块30521相连接，第二刀片式服务器3052的第一管理模块30521通过网络接口与第一刀片式服务器3051的第一管理模块30511相连接。第一刀片式服务器3051的第一管理模块30511与集中管理器303的端口B相连接。

闭环链路CD为从集中管理器303的端口C经过机柜304、305中的每台刀片式服务器后到达集中管理器303的端口D，具体包括，集中管理器303的端口C与机柜304中的第一刀片式服务器3041的第二管理模块30412相连接；在机柜304中，第一刀片式服务器3041的第二管理模块30412通过网络接口与第二刀片式服务器3042的第二管理模块30422相连接，第二刀片式服务器3042的第二管理模块30422通过网络接口与第三刀片式服务器3043的第二管理模块30432相连接；机柜304中的第三刀片式服务器3043的第二管理模块30432通过网络接口与机柜305中的第三刀片式服务器3053的第二管理模块30532相连接；在机柜305中，第三刀片式服务器3053的第二管理模块30532通过网络接口与第二刀片式服务器3052的第二管理模块30522相连接，第二刀片式服务器3052的第二管理模块30522通过网络接口与第一刀片式服务器3051的第二管理模块30512相连接。第一刀片式服务器3051的第二管理模块30512与集中管理器303的端口D相连接。

在闭环链路AB中，连接了每台服务器的第一管理模块，而在闭环链路CD中，连接了每台服务器的第二管理模块。由于刀片式服务器中的第一管理模块与第二管理模块互为冗余，因此，闭环链路AB与闭环链路CD也互为冗余，当闭环链路AB出现故障不能正常工作时，闭环链路CD将代替闭环链路AB工作。另外，对于闭环链路AB和闭环链路CD，当链路上因一处或多处出现故障而使闭环链路变成了开环链路时，只要刀片服务器还处于集中管理器端口A、B、C和D中任意一个端口所连接的链路上，则集中管理器就可以通过该端口实现对该刀片服务器的管理。

闭环链路AB和闭环链路CD中所有连接线都采用5类线缆(CAT5)，该线一共有4对双绞线，其中3对双绞线用于差分传输KVM信号，另外1对用于集中管理器303与机柜304和机柜305中的每台刀片式服务器之间的通信，该通信传输的信号可以是基于RS-485串口协议或者控制器局域网络(CAN，Controller Area Network)总线协议的信号。本发明优先使用基于RS-485串口协议的通信信号，通过该信号，实现集中管理器与刀片式服务器中的管理模块之间的通信，从而将获取的刀片式服务器的监控数据存储到集中管理器中。另外，用户可以通过集中管理器控制刀片式服务器中的管理模块，进而实现对每台刀片式服务器的管理。

图4为本发明中集中管理器的内部硬件结构图，图中包括微处理器401、存储器402、网络模块403、KVM管理模块404和通信模块405。

微处理器401作为集中管理器的核心，用于控制存储器402、网络模块403、KVM处理模块404和通信模块405。

存储器402用于保存刀片式服务器的监控状态信息和数据。

网络模块403用于对刀片式服务器进行基于网际协议的KVM管理和嵌入式Web页面管理，远程用户通过以太网访问集中管理器进行刀片式服务器的管理。由于集中管理器与用户管理器之间采用以太网连接，而与服务器之间采用基于RS-485串口协议或CAN总线协议的连接，因此，用户可以通过一个IP地址来管理所有闭环链路中的刀片式服务器，而不再需要为每一台刀片式服务器都配置一个IP地址。

KVM处理模块404用于实现对刀片式服务器的KVM管理。

通信模块405用于与刀片式服务器进行通信，获取刀片式服务器的信息和转发用户的控制命令。

图5为本发明中集中管理器实现刀片式服务器管理的流程图，集中管理器上电，进行初始化自动检测，自动检测成功后，进行刀片式服务器管理模块的ID地址检测与设置，然后实时检测刀片式服务器的在线状态，通过轮询机制获取每台刀片式服务器的监控状态，并将监控状态信息保存在其内部的存储器中，执行用户命令。

具体实施步骤如下：

步骤501：集中管理器上电，进行初始化自动检测。

集中管理器检测内部各个模块的状态是否正常，以及闭环链路中各台服务器的管理模块是否正常工作。

步骤502：集中管理器检测和设置刀片式服务器管理模块的身份(ID，identity)地址。

每台刀片式服务器的管理模块都有一个可以设置和修改的ID地址，该ID地址一般设为16位(bit)，集中管理器和管理模块之间的通信通过该ID地址进行识别，该ID地址可以通过集中管理器进行设置和修改。集中管理器在初始化时自动检测过程中，如果发现管理模块的ID地址存在冲突，则对冲突的地址进行修改。另外，用户可以根据刀片式服务器的位置重新确定管理模块的ID地址。

步骤503：集中管理器实时检测刀片式服务器的在线状态。

集中管理器实时对管理闭环链路中的各台刀片式服务器的状态进行检测。如果在管理闭环链路中添加了刀片式服务器或者删除了刀片式服务器，集中管理器将返回步骤502，重新设置整个闭环链路中每台刀片式服务器中管理模块的ID地址。另外，在完成执行用户发出的控制命令后，集中管理器也需要重新检测刀片式服务器的在线状态。

步骤504：集中管理器通过轮询机制获取刀片式服务器的监控状态信息，并将监控状态信息保存到集中管理器的存储器中。

图6为本发明中集中管理器轮询访问刀片式服务器的流程图，

步骤5041至步骤5042：集中管理器从端口A发出查询命令，检测端口B是否收到该查询命令，如果是，则进入步骤5043；否则，进入步骤5044。

步骤5043：确定闭环链路AB连接完好，集中管理器从端口A或端口B发出轮询命令，对闭环链路AB中的刀片式服务器进行轮询访问，进入步骤5045。

步骤5044：确定闭环链路AB开路，集中管理器从端口A或端口B发出轮询命令，对已处于开路状态的闭环链路AB中的刀片式服务器进行轮询访问，进入步骤5046。

步骤5045：查询闭环链路AB中的刀片式服务器是否对轮询命令发出响应，如果是，进入步骤5047；否则，进入步骤5048。

步骤5046：查询处于开路状态的闭环链路AB中的刀片式服务器是否对轮询命令发出响应，如果是，进入步骤5047；否则，进入步骤5049。

步骤5047：集中管理器存储轮询访问获得的刀片式服务器监控状态信息。

步骤5048：集中管理器确定闭环链路AB中的刀片式服务器发生故障。

步骤5049：启用闭环链路CD。

集中管理器从端口C发送查询命令，后续步骤与在闭环链路AB上的操作步骤一致。

上述集中管理器通过轮询机制获取每台刀片式服务器的监控状态过程中，对于闭环链路AB，集中管理器也可以从端口B发出查询命令，检测端口A是否收到该查询命令；对于闭环链路CD，集中管理器也可以从端口D发出查询命令，检测端口C是否收到该查询命令。另外，集中管理器可以同时对闭环链路AB和闭环链路CD上的刀片式服务器进行轮询访问。

步骤505、506：集中管理器判断是否接收到用户发出的控制命令，如果是，则执行该控制命令；否则，返回步骤502。

集中管理器接收到用户发出的控制命令，如用户需要对刀片式服务器进行KVM管理，或者对刀片式服务器进行开机或关机，此时，将停止对刀片式服务器的轮询访问，执行控制命令，并将命令执行结果返回给用户。在执行控制命令过程中，集中管理器将查询其内部存储器存储的刀片式服务器的状态信息。

本发明具体实施例中描述了用户通过集中管理器和刀片式服务器建立闭环链路AB和闭环链路CD，实现对2台机柜中的6台刀片式服务器的管理，当然，用户可以根据实际情况，在集中管理器上设置更多的端口，建立更多的管理闭环链路，从而实现对更多刀片式服务器的管理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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. 一种管理刀片式服务器的系统，包括多台刀片式服务器，每台刀片式服务器包括至少两个管理模块，其特征在于，该系统进一步包括用户管理器和集中管理器，集中管理器进一步包括通信模块，通信模块包括至少两对端口；

用户管理器与集中管理器连接，集中管理器中的通信模块的每对端口中的第一端口顺序连接每台刀片式服务器中的一个管理模块后连接至该对端口的第二端口；

用户管理器发出控制命令，集中管理器中的通信模块接收该控制命令，通信模块将该控制命令转发给刀片式服务器并获取刀片式服务器的信息，对刀片式服务器进行管理。

2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括网络控制模块，该网络控制模块位于用户管理器和集中管理器之间，用于接收一个或一个以上用户管理器发出的控制命令，并将控制命令转发给集中管理器。

3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集中管理器进一步包括存储器，该存储器用于存储刀片式服务器的信息和数据。

4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述集中管理器进一步包括网络模块，用于对刀片式服务器进行基于网际协议IP的键盘、显示器、鼠标KVM管理和嵌入式网页Web页面管理。

5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述集中管理器进一步包括KVM处理模块，用于对刀片式服务器进行KVM管理。

6. 根据权利要求5任意一项所述的系统，其特征在于，所述集中管理器进一步包括微处理器，用于控制存储器、网络模块、KVM处理模块和通信模块。

7. 一种管理刀片式服务器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)建立管理闭环链路；

b)检测和设置管理闭环链路上刀片式服务器的管理模块的身份ID地址；

c)采用轮询机制获取管理闭环链路上刀片式服务器的监控状态信息；

d)判断是否接收到用户发出的控制命令，如果是，执行控制命令，将执行结果返回给用户；否则，返回步骤b)。

8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

步骤a)所述管理闭环链路包括集中管理器和多台刀片式服务器，在集中管理器中设置至少两对端口，在每台刀片式服务器中设置至少两个管理模块；每路信号依次经过集中管理器其中一对端口中的第一端口、每台刀片式服务器的一个管理模块后，到达该对端口的第二端口，形成所述的管理闭环链路；

步骤c)所述轮询机制为集中管理器从其中一对端口中的第一端口发出查询命令，检测该对端口的第二端口是否收到该查询命令，如果是，确定该管理闭环链路连接完好，集中管理器从该对端口的第一端口或第二端口发出轮询命令，对该管理闭环链路中的刀片式服务器进行轮询访问，该管理闭环链路中的刀片式服务器对轮询命令发出响应，集中管理器存储轮询访问获得的刀片式服务器监控状态信息；否则，确定该管理闭环链路为开路，集中管理器从该对端口的第一端口或第二端口发出轮询命令，对已处于开路状态的管理闭环链路中的刀片式服务器进行轮询访问，查询处于开路状态的管理闭环链路中的刀片式服务器是否对轮询命令发出响应，如果是，集中管理器存储轮询访问获得的刀片式服务器监控状态信息；否则，启用另一对端口所在的管理闭环链路，后续操作与该管理闭环链路上的操作相同。

9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法中集中管理器可同时对多个管理闭环链路上的刀片式服务器进行轮询访问。

10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤b)和步骤c)之间进一步包括：检测刀片式服务器的在线状态，当检测到管理闭环链路中添加了刀片式服务器或者删除了刀片式服务器时，将返回步骤b)，重新设置整个闭环链路中每台刀片式服务器中管理模块的ID地址。

11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述管理闭环链路中的集中管理器与刀片式服务器的通信方式为基于RS-485串口协议的通信方式或者基于控制器局域网络CAN总线协议的通信方式。

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