CN101615954B - 一种pon系统中的光纤保护方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PON系统中的光纤保护方法和OLT设备。应用于至少包括两台光线路终端OLT设备的PON网络中，每台OLT设备均具有一光发送口和光接收口，该方法包括：第一OLT设备检测其光接收口是否接收到第二OLT设备的光发送口发送的光；第一OLT设备在接收到第二OLT设备的光发送口发送的光时，控制自身设备上光发送口开始发光；否则控制自身设备上光发送口停止发光。通过使用本发明，当一台OLT设备发生故障时，其他OLT设备可以快速进行业务恢复，该过程中不涉及报文交互，业务恢复速度快且实现简单。

Description

一种PON系统中的光纤保护方法和设备

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种PON系统中的光纤保护方法和设备。

背景技术

互联网的兴起，尤其是多媒体业务的发展，导致了人们对带宽的需求日渐增长。传统的铜缆接入技术在面对这种情况时显得力不从心，已经很难适应高接入带宽的需求。基于光纤的接入技术具有高带宽、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点，能适应目前和未来业务发展对带宽的需求，是接入网的主要实现技术。在各种光纤接入技术中，PON(Passive OpticalNetwork，无源光网络)由于其易维护、高带宽、低成本等优点成为光接入技术中的佼佼者。EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)和GPON(Gigabit-capable Passive Optical Networks，千兆比特无源光网络)是PON技术中的两个最具吸引力的成员，越来越成为运营商搭建FTTH(FiberTo The Home，光纤到户)、FTTB(Fiber To The Building，光纤到大楼)等光接入网络所采取的系统结构。

随着宽带接入网业务的增加以及PON系统的大量运营商应用，尤其是一些重要客户组网的需要，PON系统的电信级可靠性变得非常重要。在接入系统中也不例外，PON系统P2MP(Point to Multi-Point，点到多点)的特点决定从OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)到分光器之间的干路光纤非常重要，一旦故障将影响下面批量用户中断业务。ONU(Optical Network Unit，光网络单元)根据FTTH/FTTB等应用也有多种形态，MDU(Multi-DwellingUnit，多用户单元)类型ONU负责接入大量用户，其上行链路连通性也需要得到充分保护。光纤铺设在室外，只能通过冗余备份方式来保护。

在单OLT设备上实现光纤备份的方法有多种，但是如果这台设备出现故障，仍然会导致业务中断。所以还需要实现跨OLT设备的备份。从系统健壮性角度考虑，不同OLT设备不会共享同样的主干光纤，所以跨设备的备份方法也必然具有光纤备份功能。

现有技术中提供了一种基于集中控制方式的跨设备光纤备份的方法。其示意图如图1所示，两台OLT设备(交换机A和交换机B)通过集中控制方式实现备份，其中一台OLT设备作为主设备，另外一台OLT设备作为从设备。

其实现跨设备光纤备份的工作原理如下：

主从设备均正常的情况下，主从两台设备上所有光口的开关由主设备控制；主设备需要保证互为备份的两个光口，同时只能有一个打开；当主设备出现故障后，从设备升级为主设备。

两台OLT设备间的通信报文交互过程如下：

(1)为了使主从设备之间知道对方是否正常工作，主设备需要定期主动向从设备发送握手报文，并由从设备进行回应。如果从设备到达某个时间阈值时没有收到主设备的握手报文，则从设备认为主设备故障。如果主设备到达某个时间阈值时没有收到从设备的回应，则主设备认为从设备故障。

(2)主设备向从设备下发打开或者关闭某个光模块的命令，从设备回应执行结果。

(3)从设备如果发现某个光口的状态变化或者主干光纤出现故障，要及时向主设备汇报。

现有技术中存在问题在于：

如果主设备发现光纤出现故障，需要通过发送控制报文打开从设备的光口；如果从设备发现光纤出现故障，同样需要向主设备发送报文。也就是说，出现故障后，两台设备之间至少有一次报文交互，导致处理时间变长。同时对于主从设备之间的报文交互，两台设备之间必须有可靠、快速的通信链路。这会带来网络一些规划和部署上的挑战。如果通信链路无法保障，会导致整个备份系统瘫痪。另外，由于通信协议的复杂度较高，很难在包括2台以上OLT设备的系统中使用。

发明内容

本发明提供一种PON系统中的光纤保护方法和设备，用于实现主用OLT设备发生故障时业务的快速恢复。

本发明提供了一种无源光网络PON系统中的光纤保护方法，应用于至少包括两台光线路终端OLT设备的PON网络中，每台OLT设备均具有一光发送口和光接收口，其中第一OLT设备的光发送口与所述第二OLT设备的光接收口通过第一光纤连接，所述第一OLT设备的光接收口与所述第二OLT设备的光发送口通过第二光纤连接；所述方法包括：

所述第一OLT设备检测其光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；

所述第一OLT设备在接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时，控制自身设备上光发送口停止发光；否则控制自身设备上光发送口开始发光。

其中，所述第一光纤、第二光纤和光网络单元ONU连接。

其中，所述第一光纤、第二光纤和ONU连接的方法具体为：所述第一光纤和第二光纤同时经过分线盒和所述ONU连接，所述分线盒将第一光纤或第二光纤中的光发送到与所述分线盒连接的ONU。

其中，所述分线盒中包括三个1∶2分光器，所述第一光纤与第二光纤分别与一个不均分分光器相连，经过不均分分光器后得到的分支分别与ONU侧的均分分光器连接。

其中，还包括：所述第一OLT设备控制自身设备上光发送口开始发光后，若检测到其光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光，则控制自身设备上光发送口停止发光，判断发生了碰撞并累加碰撞计数，并在等待时间后，再次检测其光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；所述等待时间为随机时间或根据碰撞次数确定。

其中，所述第一OLT设备控制自身设备上光发送口开始发光后，若检测到其光接收口未接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；或

所述第一OLT设备控制自身设备上光发送口停止发光后，若检测到其光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；

所述第一OLT设备将所述碰撞次数置0。

其中，所述光发送口为OLT口，所述光接收口为GE口。

本发明还提供了一种OLT设备，作为第一OLT设备应用于至少包括两台OLT设备的PON网络中，每台OLT设备均具有一光发送口和光接收口，其中第一OLT设备的光发送口与所述第二OLT设备的光接收口通过第一光纤连接，所述第一OLT设备的光接收口与所述第二OLT设备的光发送口通过第二光纤连接；所述第一OLT设备包括：

光发送口，用于通过所述第一光纤向外发光；

光接收口，用于通过所述第二光纤接收光；

光接收口检测单元，用于检测所述光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；

光发送口控制单元，用于在所述光接收口检测单元判断接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时，控制所述光发送口停止发光；否则控制所述光发送口开始发光。

其中，还包括：

碰撞检测单元，用于在所述光发送口控制单元控制所述光发送口开始发光后，若所述光接收口检测单元判断检测到所述光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光，则控制自身设备上光发送口停止发光，判断发生了碰撞并累加碰撞计数；并在等待时间后，通知所述光接收口检测单元再次检测所述光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；所述等待时间为随机时间或根据碰撞次数确定。

其中，所述碰撞检测单元还用于：

当所述光发送口控制单元控制所述光发送口开始发光后，所述光接收口检测单元检测到所述光接收口未接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；或当所述光发送口控制单元控制所述光发送口停止发光后，所述光接收口检测单元检测到所述光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；

将所述碰撞次数置0。

其中，所述第一光纤、第二光纤和光网络单元ONU连接。

其中，所述第一光纤、第二光纤和ONU连接的方法具体为：所述第一光纤和第二光纤同时经过分线盒和所述ONU连接，所述分线盒将第一光纤或第二光纤中的光发送到与所述分线盒连接的ONU。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

当一台OLT设备发生故障时，其他OLT设备可以快速进行业务恢复，该过程中不涉及报文交互，业务恢复速度快且实现简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中基于集中控制方式的跨设备光纤备份的示意图；

图2是本发明中提供的PON系统中的光纤保护方法流程图；

图3是本发明应用场景中双设备环网组网环境示意图；

图4是本发明应用场景中使用的分线盒的结构示意图；

图5是本发明应用场景中双设备环网组网环境下光纤保护工作方式的示意图；

图6是本发明应用场景中切换和冲突处理的流程图；

图7是本发明中提供的OLT设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种PON系统中的光纤保护方法，应用于至少包括两台光线路终端OLT设备的PON网络中，每台OLT设备均具有一光发送口和光接收口，其中第一OLT设备的光发送口与第二OLT设备的光接收口通过第一光纤连接，第一OLT设备的光接收口与第二OLT设备的光发送口通过第二光纤连接；该方法如图2所示，包括：

步骤s201、第一OLT设备检测其光接收口是否接收到第二OLT设备的光发送口发送的光；

步骤s202、第一OLT设备在接收到第二OLT设备的光发送口发送的光时，控制自身设备上光发送口停止发光；否则控制自身设备上光发送口开始发光。

以下结合一个具体的应用场景，描述本发明的具体实施方式。

本发明中的光纤保护方法应用于分布式的OLT设备，分布式是指相互备份的多台OLT之间可以独立决策自身光口的开启与关闭，每一OLT设备不需要基于OLT设备间交互的通信报文决策自身光口的开关。为了方便描述，以下的应用场景中以双设备环网保护为例进行描述。可以理解的是，本发明提出的方法，可以应用于多于2台的设备进行的组网场景。

本发明应用场景中的双设备组网环境如图2所示，在交换设备上既有OLTPON接口，又有普通的GE光口。与OLT相连的光模块类型为1000BASE_PX_D_SFP，为OLT PON口，作为光发送口用于ONU接入；光纤末端，箭头所指的光模块类型为单纤双向光模块(RX＝1490nm，TX＝1310nm)，为GE光口，作为光接收口用于对OLT下行光的检测。

从两个OLT光模块接出两条光纤，在实际组网时可以位于同一条光缆中，箭头方向表示光纤走向。两条光纤环路是闭合的，方向相反，且都是从OLTPON接口出发，到GE光口终结。

对于交换机A和交换机B，并不要求直接相连，因为其处于一个网络之中，因此在逻辑上连通即可。

在光缆上，分布着一些分线盒，其作用是使ONU在两个方向的光纤上都能与OLT正常通信。分线盒的一种可用结构如图4所示，分线盒内有三个1∶2分光器，其中包括两个不均分分光器和一个均分分光器。两条主干光纤接不均分分光器，分别引出一路分支，汇合到ONU侧的均分分光器。在分线盒的两条主干光纤不同时有光的情况下，ONU可与处于正常工作状态的OLT通信。

分线盒中，两条主干光纤上的分光器的分光比可根据组网的实际应用情况进行调用。如果采用5∶95的分光比，ONU一侧的实际接收分光比为5％×50％＝2.5％，在不考虑插损的情况下，光功率衰减为10×lg0.025＝-16.02dB。主干光纤的输出分光比为95％，光功率衰减为10×lg0.95＝-0.22dB。ONU要求的最小光功能大约为-24dBm，分线盒在ONU处的衰减相对较大，组网时还要注意适当调节。

以下以对于其中一路光纤如逆时针方向光纤1环路的分析为例，描述本发明的具体实施方法。光纤1从交换机A的OLT3/0/1口接出，经过四个分线盒，到达交换机B的GE 2/1/1。单纤双向光模块的接收光波长为1490nm，与ONU光模块的接收波长相同，可以用于检测来自交换机A的OLT3/0/1的下行光。同时，为了不干扰ONU的上行光，需要设置单纤双向光模块的tx_disable寄存器，关闭其向外发光功能。

光路正常时，交换机A的OLT3/0/1下行常发光，在交换机B的GE 2/1/1单纤双向光模块处，可以一直检测到有光。当光路上任一环节出现断路时，单纤双向光模块B/GE2/1/1接收不到光，产生los(丢失)信号，并以中断的形式上报给交换机B的CPU(Center Processing Unit，中央处理单元)。软件可以在微秒级的时间内，接收到光纤断路消息，并打开交换机B的OLT2/0/1的光模块。

如果这时光纤2的顺时针环路是正常的，那么交换机A的GE3/1/1会收到光。交换机A判断为光纤1的环路故障，需要切换到光纤2的环路。于是，交换机关闭OLT/3/0/1的光模块，整个跨设备环网从光纤1的环路顺利切换到光纤2的环路。

如果光纤2的顺时针环路也是有断裂的，那么交换机A的GE/3/1/1收不到光。这时，交换机A的OLT3/0/1和交换机B的OLT2/0/1均发光。交换机A的OLT/3/0/1负责接入光纤1的环路中断裂点左侧的ONU，交换机B的OLT/2/0/1负责接入光纤2的环路中断裂点右侧的ONU，仍然能够最大可能的接入一些ONU。

以下描述考虑一种巧合情况，即A、B两台设备同时启动，然后同时开始发光。因为会同时在GE口检测到光，然后同时关闭OLT光模块的发光。如果不引入随机量，两台设备将始终出现这样的碰撞，导致网络不可用。因此需要引入基于随机量的冲突检测的方法进行处理。

本发明应用场景中，设备执行的切换和冲突处理的具体处理流程如图6所示，步骤如下：

步骤s601、系统初始化，将碰撞次数置0。

步骤s602、获取等待时间并等待；该等待时间可以为随机时间，或根据碰撞次数获取；当碰撞次数为0时，等待时间为0。

步骤s603、判断GE口是否收到光，是则进行步骤s607，否则进行步骤s604。

步骤s604、处于主用状态，开启OLT光模块发光。

步骤s605、判断GE口是否收到光，是则进行步骤s609，否则进行步骤s606。

步骤s606、处于主用状态，开启OLT光模块发光；将碰撞次数置0；进行步骤s603。

步骤s607、处于备用状态，关闭OLT光模块发光；将碰撞次数置0；进行步骤s603。

步骤s608、处于备用状态，关闭OLT光模块发光；对碰撞次数进行累加；进行步骤s602。

上述流程的步骤s602中，以碰撞次数作为参数的随机等待时间算法可以有多种。比如指数随机退避算法，线形随机退避算法等。在较佳实施方式中，可以需要确保当碰撞次数为0时，等待时间为0。这样可以加快系统启动的业务恢复时间和光纤切换的反应速度。

可以理解的是，本发明中提供的方法可以扩展到多台OLT设备的组网。比如可以再引入一台交换机D。将D/OLT1/0/1与B/OLT/1/0/1组成一个环网。所以，一台OLT设备可以参与多台OLT设备的环网组网，而不局限于2台OLT设备之间进行备份。

本发明提供的方法中，当一台OLT设备发生故障时，其他OLT设备可以快速进行业务恢复，该过程中不涉及报文交互，业务恢复速度快且实现简单。与单设备光纤备份方案相比，提高了系统健壮性。当一台设备出现故障时，系统仍然可以正常运行。与现有技术中跨设备集中式的控制方案相比，本发明中的多个OLT设备之间因为不需要报文交互，所以切换速度很快，可以做到微秒级别的业务恢复；也容易规划多台设备之间的光纤备份。在现有的PON系统中实施本发明提供的上述方法时，软硬件的实现复杂度小，目前的OLT设备硬件不需要做任何改动，软件也只要做很小的修改即可支持此方采用共享介质访问方法对环网光纤进行抢占使用，不需要开发备份设备间的通信协议，减少了开发工作量。

本发明还提供一种OLT设备，作为第一OLT设备应用于至少包括两台OLT设备的PON网络中，每台OLT设备均具有一光发送口10和光接收口20，其中第一OLT设备的光发送口10与第二OLT设备的光接收口20通过第一光纤连接，第一OLT设备的光接收口20与第二OLT设备的光发送口10通过第二光纤连接；如图7所示，该OLT设备包括：光发送口10、光接收口20、光发送口控制单元30以及光接收口检测单元40。其中：

光发送口10，用于通过第一光纤向外发光，具体可以为OLT口；

光接收口20，用于通过第二光纤接收光，具体可以为GE口；

光发送口控制单元30，用于在光接收口检测单元40判断接收到第二OLT设备的光发送口10发送的光时，控制光发送口10停止发光；否则控制光发送口10开始发光；

光接收口检测单元40，用于检测光接收口20是否接收到第二OLT设备的光发送口10发送的光。

该OLT设备还可以包括：碰撞检测单元50，用于在光发送口控制单元30控制光发送口10开始发光后，若光接收口检测单元40判断检测到光接收口20接收到第二OLT设备的光发送口10发送的光，则判断发生了碰撞并累加碰撞计数；并在等待时间后，通知光接收口检测单元40再次检测光接收口20是否接收到第二OLT设备的光发送口10发送的光；等待时间为随机时间或根据碰撞次数确定。

碰撞检测单元50还用于：

当光发送口控制单元30控制光发送口10开始发光后，光接收口检测单元40检测到光接收口20未接收到第二OLT设备的光发送口10发送的光时；或当光发送口控制单元30控制光发送口10停止发光后，光接收口检测单元40检测到光接收口20接收到第二OLT设备的光发送口10发送的光时；将碰撞次数置0。

在现有的PON系统中使用本发明提供的OLT设备时，当一台OLT设备发生故障时，其他OLT设备可以快速进行业务恢复，该过程中不涉及报文交互，业务恢复速度快且实现简单。与单设备光纤备份方案相比，提高了系统健壮性。当一台设备出现故障时，系统仍然可以正常运行。与现有技术中跨设备集中式的控制方案相比，本发明中的多个OLT设备之间因为不需要报文交互，所以切换速度很快，可以做到微秒级别的业务恢复；也容易规划多台设备之间的光纤备份。在现有的PON系统中实施本发明提供的上述方法时，软硬件的实现复杂度小，目前的OLT设备硬件不需要做任何改动，软件也只要做很小的修改即可支持此方采用共享介质访问方法对环网光纤进行抢占使用，不需要开发备份间设备的通信协议，减少了开发工作量。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的单元或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的单元可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

Claims (12)

1.一种无源光网络PON系统中的光纤保护方法，其特征在于，应用于至少包括两台光线路终端OLT设备的PON网络中，每台OLT设备均具有一光发送口和光接收口，其中第一OLT设备的光发送口与第二OLT设备的光接收口通过第一光纤连接，所述第一OLT设备的光接收口与所述第二OLT设备的光发送口通过第二光纤连接；所述方法包括：

所述第一OLT设备检测其光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；

所述第一OLT设备在接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时，控制自身设备上光发送口停止发光；否则控制自身设备上光发送口开始发光。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光纤、第二光纤和光网络单元ONU连接。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一光纤、第二光纤和ONU连接的方法具体为：所述第一光纤和第二光纤同时经过分线盒和所述ONU连接，所述分线盒将第一光纤或第二光纤中的光发送到与所述分线盒连接的ONU。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分线盒中包括三个1∶2分光器，所述第一光纤与第二光纤分别与一个不均分分光器相连，经过不均分分光器后得到的分支分别与ONU侧的均分分光器连接。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第一OLT设备控制自身设备上光发送口开始发光后，若检测到其光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光，则控制自身设备上光发送口停止发光，判断发生了碰撞并累加碰撞计数，并在等待时间后，再次检测其光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；所述等待时间为随机时间或根据碰撞次数确定。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述第一OLT设备控制自身设备上光发送口开始发光后，若检测到其光接收口未接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；或 

所述第一OLT设备控制自身设备上光发送口停止发光后，若检测到其光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；

所述第一OLT设备将所述碰撞次数置0。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述光发送口为OLT口，所述光接收口为GE口。

8.一种OLT设备，其特征在于，作为第一OLT设备应用于至少包括两台OLT设备的PON网络中，每台OLT设备均具有一光发送口和光接收口，其中第一OLT设备的光发送口与第二OLT设备的光接收口通过第一光纤连接，所述第一OLT设备的光接收口与所述第二OLT设备的光发送口通过第二光纤连接；所述第一OLT设备包括：

光发送口，用于通过所述第一光纤向外发光；

光接收口，用于通过所述第二光纤接收光；

光接收口检测单元，用于检测所述光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；

光发送口控制单元，用于在所述光接收口检测单元判断接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时，控制所述光发送口停止发光；否则控制所述光发送口开始发光。

9.如权利要求8所述的OLT设备，其特征在于，还包括：

碰撞检测单元，用于在所述光发送口控制单元控制所述光发送口开始发光后，若所述光接收口检测单元判断检测到所述光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光，则控制自身设备上光发送口停止发光，判断发生了碰撞并累加碰撞计数；并在等待时间后，通知所述光接收口检测单元再次检测所述光接收口是否接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光；所述等待时间为随机时间或根据碰撞次数确定。

10.如权利要求9所述的OLT设备，其特征在于，所述碰撞检测单元还用于：

当所述光发送口控制单元控制所述光发送口开始发光后，所述光接收口检测单元检测到所述光接收口未接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；或当所述光发送口控制单元控制所述光发送口停止发光后，所述光接收口检测单元检测到所述光接收口接收到所述第二OLT设备的光发送口发送的光时；

将所述碰撞次数置0。

11.如权利要求8至10中任一项所述的OLT设备，其特征在于，所述第一光纤、第二光纤和光网络单元ONU连接。

12.如权利要求11所述的OLT设备，其特征在于，所述第一光纤、第二光纤和ONU连接的方法具体为：所述第一光纤和第二光纤同时经过分线盒和所述ONU连接，所述分线盒将第一光纤或第二光纤中的光发送到与所述分线盒连接的ONU。 

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