CN103108054A - 穿越中转服务器的方法以及相应的服务器、终端和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种穿越中转服务器的方法，包括：主叫端与被叫端分别获取各自的私网地址和公网地址信息；根据所获取的地址信息判断是否能够连通；如果判断结果为是，则根据所获取的地址信息建立连接；以及如果判断结果为否，所述主叫端获取中继地址信息以通过所述中继地址与所述被叫端建立连接。本申请还公开了相应的服务器、通信终端与系统。通过本申请，可以当主叫端与被叫端的私网地址和公网地址都不能连通时才收集中继地址，并能够选择出最优的中继地址。

Description

穿越中转服务器的方法以及相应的服务器、终端和系统
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种穿越中转服务器的方法、相应的服务器、终端和系统。
背景技术
为了解决IP地址日渐不足的问题，RFC 1918为私有和内部使用的网络留出了3个IP地址段(A类、B类和C类地址范围各一段)，在此范围内的地址将不被Internet主干路由。使用私有IP地址的用户将无法访问Internet。这就需要使用网络地址转换NAT(Network Address Translation)。利用NAT转换功能可以更有效地利用IP地址资源，进而解决IP地址短缺的问题。在将私有IP转换为公有IP的过程中，通常由防火墙或路由器担任IP转换的功能。
目前主要有以下四种的NAT类型：Full Cone NAT(完全圆锥型NAT)；Restricted Cone NAT(地址限制圆锥型NAT)；Port Restricted Cone NAT(端口限制圆锥型NAT)；以及Symmetric NAT(对称型NAT)。
现网中主要使用STUN(Simple Traversal of User Datagram Protocolthrough Network Address Translators；NAT的UDP简单穿越；)和TURN(Traversal Using Relay NAT；通过Relay方式穿越NAT)的方式完成NAT穿越。其中STUN的原理是告知终端其公网地址，主要应对前三种类型的NAT。而TURN是用中继的方式完成对称型NAT穿越，同时也可以用于前三种类型NAT穿越。当今还有一种技术ICE(Interactive ConnectivityEstablishment；交互式连接建立)，其综合运用STUN、TURN或SDP协议。ICE的工作原理如下：
首先主叫端会收集地址信息，包括它的私网地址、公网地址以及TURN服务器分配给它的中继地址。然后将这些收集到的地址进行优先级排序(一般来说私网地址优先级最高，公网地址其次，最后是中继地址)，并通过sip信令将这些地址信息发送给被叫端。被叫端接收到主叫端发送的地址信息后也进行地址信息收集，并对收集到的地址进行优先级排序，再用sip信令的方式发送给主叫端。接下来双方会将所得到的地址(此时主叫端和被叫端都获得了双方收集到的私网地址、公网地址以及中继地址)进行地址配对，并对这些地址对进行连通性检测，最后在连通成功的地址中选出一对当作双方媒体通信的地址。
另外，在实际的网络中由于会经常部署防火墙所以会导致客户端之间不能直接连通，例如防火墙只允许特定的协议(HTTP)、特定的端口等。这样可以通过ICE协议进行地址收集，然后进行地址连通检测，通过一个中转节点进行穿越连通。
通过ICE协议进行地址收集的过程中，可以收集私网地址、公网地址和中继地址等。其中对于中继地址的收集可能不是唯一的，可能来自同一个TURN服务器的不同端口，或者来自不同的TURN服务器。这样在进行连通性检测的时候，可能会需要大部分时间对这些中继地址进行检测，而且，很可能所选的中继地址不是最优的。
发明内容
本申请的一个实施方式公开一种穿越中转服务器的方法，包括：
主叫端与被叫端分别获取各自的私网地址和公网地址信息；
根据所获取的地址信息判断是否能够连通；
如果判断结果为是，则根据所获取的地址信息建立连接；以及
如果判断结果为否，所述主叫端获取中继地址信息以通过所述中继地址与所述被叫端建立连接。
本申请的一个实施方式公开一种TURN服务器，包括：
控制模块，以及接收所述终端发送的中继地址获取请求消息并返回中继地址。
本申请的另一个实施方式公开一种通信终端，包括：
处理模块，获取所述通信终端与对方通信终端的私网地址和公网地址信息；以及
判断模块，根据所获取地址信息判断是否能够连通；
如果判断结果为是，则所述处理模块与所述对方通信终端建立连接；
如果判断结果为否，所述处理模块获取中继地址。
本申请的另一个实施方式还公开了一种通信系统，包括：
主叫端与被叫端，分别获取各自的私网地址公网地址信息，根据所获取的地址信息判断是否能够连通，如果判断结果为是，则根据所获取的地址信息建立连接，如果判断结果为否，所述主叫端向服务器获取中继地址信息；
所述服务器，向所述主叫端返回所述中继地址。
通过本申请的实施方式，可以当主叫端与被叫端的私网地址和公网地址都不能连通时主叫端才收集中继地址，并且服务器能够选择出最优中继地址和/或中继地址排序列表，以便主叫端与被叫端建立连接。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施方式的穿越中转服务器的方法1000；
图2示出了图1所示的方法1000中的步骤S130；
图3示出了根据本申请的实施方式的穿越中转服务器的方法1000的信令流程图；
图4示出了根据本申请一个实施方式的服务器30；以及
图5示出了根据本申请一个实施方式的通信终端40。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本申请的实施方式。
图1示出了根据本申请的实施方式的穿越中转服务器的方法1000。如图1所示，在步骤S110中，主叫端与被叫端分别获取各自的私网地址和公网地址信息。然后步骤S120中，主叫端与被叫端根据所获得的地址信息进行连通检测。如果能够连通，则在步骤S140中主叫端与被叫端利用所获的私网地址和公网地址信息建立连接。如果不能够联通，则在步骤S130中，主叫端获取中继地址(relay candidate)信息。然后在步骤S140中，主叫端与被叫端利用中继地址信息建立连接。
例如，在步骤S110中，首先主叫端获取其私网地址和公网地址信息，例如主叫端向STUN/TURN服务器发送请求消息，然后STUN/TURN服务器向主叫端返回其公网地址；主叫端将获得的地址进行排序并将其私网地址和公网地址信息发送(例如通过sip信令或其他服务器转发)给被叫端；被叫端接收到主叫端发送的地址信息后也获取自己的私网地址和公网地址信息，例如被叫端向STUN/TURN服务器发送请求消息，然后STUN/TURN服务器向被叫端返回其公网地址；被叫端将获得的地址进行排序并将其私网地址和公网地址信息发送(例如通过sip信令或其他服务器转发)给主叫端。这样，主叫端和被叫端都获得了双方的私网地址和公网地址信息。
在步骤S120中，主叫端和被叫端对双方的私网地址和公网地址进行地址配对，并进行连通检测。如果连通检测成功，则在步骤S140中主叫端与被叫端利用双方的私网地址或公网地址建立连接。
如果连通检测失败，则在步骤S130中，主叫端获取中继地址信息，以通过中继地址与被叫端建立连接。
图2示出了图1所示的方法1000中的步骤S130。如图2所示，在步骤S1301中，主叫端向服务器(以下将该服务器称为管理服务器)发送中继地址获取请求消息，其中该管理服务器可为TURN服务器，其中可以存储有其他各TURN服务器的列表，将其他各TURN服务器当作中继服务器(relay server)进行管理。并且，中继地址获取请求消息中可包括主叫端与被叫端的公网地址。
然后在步骤S1302中，管理服务器选择出最优的中继地址。例如，管理服务器接收到中继地址获取请求消息，并根据其中包括的主叫端与被叫端的公网地址选择最优的中继地址。
作为一种选择，管理服务器可以通过静态方式选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表，即进行IP地址匹配以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。例如，管理服务器可以通过查询公网IP地址库，可以查询到IP地址所在的位置和ISP的名称，从而可以静态地选择一个距离主被叫双方均较近的中转节点。
作为另外一种选择，管理服务器可以通过动态方式选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表，即根据获取的主叫端与被叫端的公网地址信息探测各个中继服务器与主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，然后还可以对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。例如，管理服务器可以将候选的多个中转节点(R1、R2、R3)逐一地与主叫端(A)与被叫端(B)进行动态的通信检测，比如可以测试和统计一段时间内的时延和丢包率，比如对A-R1-B、A-R2-B以及A-R3-B分别进行检测，然后选取时延较小、丢包率较低的中转节点作为媒体的最优中转节点。然后，管理服务器将所选择的最优中继地址(即最优中转节点的地址)和/或中继地址排序列表发送给主叫端。
接着，在步骤S1303中，主叫端将最优中继地址和/或中继地址排序列表发送给被叫端以建立连接。作为一种选择，在步骤S1303中，当被叫端接收到主叫端发送的最优中继地址和/或中继地址排序列表之后可以先进行连通检测，然后再建立连接。
作为一种选择，管理服务器可以对各中继服务器进行排序，从而获得排序列表，并将该排序列表返回主叫端。主叫端将该配序列表发送给被叫端。然后主叫端与被叫端根据该配序列表进行连通测试以建立连接。
图3示出了根据本申请的实施方式的穿越中转服务器的方法1000的信令流程图，如图3所示，该方法中的管理服务器采用了动态方式来选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表，即根据获取的主叫端与被叫端的公网地址信息探测各个中继服务器与主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，然后还可以对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。首先主叫端向管理服务器发送中继地址收集请求消息；然后管理服务器获取请求消息中包含的主叫端与被叫端的公网地址，并响应于该请求消息向所管理的中继服务器发送测试消息；各中继服务器响应于测试消息分别与主叫端和被叫端进行通信从而获取TTL(Time To Live；生存时间)等信息，然后将获取的TTL信息返回给管理服务器；管理服务器对根据各中继服务器返回的TTL等信息将各中继服务器进行排序，然后将最优中继地址(最优中继服务器的地址)和/或中继服务器的排序列表返回给主叫端；主叫端将接收到的最优中继地址和/或中继地址排序列表发送给被叫端；主叫端与被叫端根据最优中继地址和/或排序列表进行连通测试以建立连接。
通过以上实施方式，将地址收集分为了两步，首先客户端仅收集私网地址和公网地址信息，然后进行连通检测；只有当连通检测失败时，主叫端才向管理服务器发送请求消息以收集中继地址。管理服务器仅进行信令的交互，管理多个用于媒体中继的TURN服务器，并且根据主叫端与被叫端的公网地址信息选择最优的中继地址然后返回主叫端。这样可从多个中继地址中选择最优的中继地址，改善QoS。
图4示出了根据本申请一个实施方式的TURN服务器40。如图3所示，该TURN服务器40包括控制模块41。控制模块41在接收到终端发送的中继地址获取请求消息后，向该终端返回中继地址。作为一种选择，控制模块41在接收到终端发送的获取公网地址请求消息后，向终端返回该终端的公网地址。该服务器40中可以存储有其他各TURN服务器的列表，将其他各TURN服务器当作中继服务器(relay server)进行管理。
如图4所示，管理服务器40还可包括比较模块42。比较模块42根据中继地址获取请求消息将各个中继服务器与终端的连通质量进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。控制模块41还用于向终端返回最优中继地址和/或中继地址排序列表。作为一种选择，中继地址获取请求消息中包括主叫端与被叫端的公网地址信息。作为一种选择，比较模块42可以通过静态方式选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表，即进行IP地址匹配以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。例如，比较模块42可以通过查询公网IP地址库，可以查询到IP地址所在的位置和ISP的名称，从而可以静态地选择一个距离主被叫双方均较近的中转节点。作为另外一种选择，比较模块42可以通过动态方式选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表，即根据获取的主叫端与被叫端的公网地址信息探测各个中继服务器与主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，然后还可以对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。例如，比较模块42可将候选的多个中转节点(R1、R2、R3)逐一地与主叫端(A)与被叫端(B)进行动态的通信检测，比如可以测试和统计一段时间内的时延和丢包率，比如对A-R1-B、A-R2-B以及A-R3-B分别进行检测，然后选取时延较小、丢包率较低的中转节点作为媒体的最优中转节点。然后，控制模块41将所得出的最优中继地址(即最优中转节点的地址)和/或中继地址排序列表发送给主叫端。
该服务器仅进行信令的交互，管理多个用于媒体中继的TURN服务器，并且根据主叫端与被叫端的公网地址信息选择最优的中继地址然后返回主叫端。
图5为根据本申请一个实施方式的通信终端50。如图5所示，通信终端50包括处理模块51和判断模块52。处理模块51，获取该通信终端与对方通信终端的私网地址和公网地址信息。判断模块52根据所获取地址信息判断是否能够连通。如果判断模块52的判断结果为是，则处理模块51与对方通信终端建立连接；如果判断模块52的判断结果为否，则处理模块51获取中继地址。
例如，通信终端50的处理模块51首先获取该通信终端50的私网地址和公网地址信息，例如向STUN/TURN服务器发送请求消息，然后接收STUN/TURN服务器返回的公网地址。处理模块51还将获得的地址进行排序并将获得的私网地址和公网地址信息发送(例如通过sip信令或其他服务器转发)给对方通信终端。处理模块51还接收对方通信终端返回的对方通信终端的私网地址和公网地址信息。判断模块52对双方通信终端的私网地址和公网地址进行地址配对，并判断是否能够连通。处理模块51还用于当连通检测成功时与对方通信终端利用双方的私网地址或公网地址建立连接；以及当连通检测失败时获取中继地址信息，以通过中继地址与对方通信终端建立连接。
处理模块51还用于当连通检测失败时，向服务器发送中继地址获取请求消息，其中，中继地址获取请求消息中可包括该通信中断50与对方通信终端的公网地址。处理模块51还用于接收服务器返回的最优的中继地址，并将最优中继地址和/或中继地址排序列表发送给对方通信终端以建立连接。作为一种选择，判断模块52还用于对最优中继地址和/或中继地址排序列表进行连通检测。
本申请的实施方式还涉及相应的通信系统。该系统可包括主叫端、被叫端和STUN/TURN服务器。在该系统中，主叫端与被叫端分别获取各自的私网地址和公网地址信息，并根据所获得的地址信息进行连通检测。如果能够连通，则主叫端与被叫端利用所获的私网地址和公网地址信息建立连接。如果不能够联通，则主叫端获取中继地址(relay candidate)信息，然后与被叫端利用中继地址信息建立连接。
例如，主叫端获取其私网地址和公网地址信息。例如主叫端向STUN/TURN服务器发送请求消息。STUN/TURN服务器向主叫端返回其公网地址；主叫端将获得的地址进行排序并将其私网地址和公网地址信息发送(例如通过sip信令或其他服务器转发)给被叫端；被叫端接收到主叫端发送的地址信息后也获取自己的私网地址和公网地址信息，例如被叫端向STUN/TURN服务器发送请求消息，STUN/TURN服务器向被叫端返回其公网地址；被叫端将获得的地址进行排序并将其私网地址和公网地址信息发送(例如通过sip信令或其他服务器转发)给主叫端。这样，主叫端和被叫端都获得了双方的私网地址和公网地址信息。
主叫端和被叫端对双方的私网地址和公网地址进行地址配对，并进行连通检测。如果连通检测成功，则主叫端与被叫端利用双方的私网地址或公网地址建立连接。如果连通检测失败，则主叫端获取中继地址信息，以通过中继地址与被叫端建立连接。
该系统还可包括服务器(以下称管理服务器)。该管理服务器可为TURN服务器，其中可以存储有其他各TURN服务器的列表，将其他各TURN服务器当作中继服务器(relay server)进行管理。管理服务器接收主叫端发送的中继地址获取请求消息。中继地址获取请求消息中可包括主叫端与被叫端的公网地址。管理服务器选择出最优的中继地址。例如，管理服务器接收到中继地址获取请求消息，并根据其中包括的主叫端与被叫端的公网地址选择最优的中继地址。
作为一种选择，管理服务器可以通过静态方式选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表，即进行IP地址匹配以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。例如，管理服务器可以通过查询公网IP地址库，可以查询到IP地址所在的位置和ISP的名称，从而可以静态地选择一个距离主被叫双方均较近的中转节点。
作为另外一种选择，管理服务器可以通过动态方式选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表，即根据获取的主叫端与被叫端的公网地址信息探测各个中继服务器与主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，然后还可以对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。例如，管理服务器可以将候选的多个中转节点(R1、R2、R3)逐一地与主叫端(A)与被叫端(B)进行动态的通信检测，比如可以测试和统计一段时间内的时延和丢包率，比如对A-R1-B、A-R2-B以及A-R3-B分别进行检测，然后选取时延较小、丢包率较低的中转节点作为媒体的最优中转节点。然后，管理服务器将所选择的最优中继地址(即最优中转节点的地址)和/或中继地址排序列表发送给主叫端。
主叫端还将最优中继地址和/或中继地址排序列表发送给被叫端以建立连接。作为一种选择，当被叫端接收到主叫端发送的最优中继地址和/或中继地址排序列表之后可以先进行连通检测，然后再建立连接。
作为一种选择，管理服务器可以对各中继服务器进行排序，从而获得排序列表，并将该排序列表返回主叫端。主叫端将该配序列表发送给被叫端。然后主叫端与被叫端根据该配序列表进行连通测试以建立连接。
以下以管理服务器采用了动态方式来选择最优中继地址和/或获得中继地址排序列表时为例进行说明。也就是管理服务器根据获取的主叫端与被叫端的公网地址信息探测各个中继服务器与主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，然后还可以对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。首先主叫端向管理服务器发送中继地址收集请求消息；然后管理服务器获取请求消息中包含的主叫端与被叫端的公网地址，并响应于该请求消息向所管理的中继服务器发送测试消息；各中继服务器响应于测试消息分别与主叫端和被叫端进行通信从而获取TTL(Time To Live；生存时间)等信息，然后将获取的TTL信息返回给管理服务器；管理服务器对根据各中继服务器返回的TTL等信息将各中继服务器进行排序，然后将最优中继地址(最优中继服务器的地址)和/或中继服务器的排序列表返回给主叫端；主叫端将接收到的最优中继地址和/或中继地址排序列表发送给被叫端；主叫端与被叫端根据最优中继地址和/或排序列表进行连通测试以建立连接。
以上所述仅为本申请的优选实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (18)

1.一种穿越中转服务器的方法，包括：
主叫端与被叫端分别获取各自的私网地址和公网地址信息；
根据所获取的地址信息判断是否能够连通；
如果判断结果为是，则根据所获取的地址信息建立连接；以及
如果判断结果为否，所述主叫端获取中继地址信息以通过所述中继地址与所述被叫端建立连接。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当判断结果为否时所述方法还包括：
所述主叫端向服务器发送中继地址获取请求消息；
所述服务器根据所接收到的中继地址获取请求消息返回中继地址信息；
所述主叫端将所接收到的中继地址信息发送给所述被叫端；以及
所述主叫端与被叫端根据所获得的中继地址信息建立连接。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述中继地址获取请求消息包括所述主叫端与被叫端的公网地址信息。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述服务器根据所接收到的中继地址获取请求消息返回中继地址信息的步骤包括：
所述服务器根据接收到中继地址获取请求消息以获取所述主叫端与被叫端的公网地址信息；
根据获取的所述主叫端与被叫端的公网地址信息进行IP地址匹配以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表；以及
返回所述最优中继地址和/或中继地址排序列表。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述服务器根据所接收到的中继地址获取请求消息返回中继地址的步骤包括：
所述服务器根据接收到中继地址获取请求消息以获取所述主叫端与被叫端的公网地址信息；
根据获取的所述主叫端与被叫端的公网地址信息探测各个中继服务器与所述主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表；以及
返回所述最优中继地址和/或中继地址排序列表。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述根据获取的所述主叫端与被叫端的公网地址信息探测各个中继服务器与所述主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表的步骤还包括：
对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表；以及
返回所述最优中继地址和/或中继地址排序列表。
7.一种TURN服务器，包括：
控制模块，接收所述终端发送的中继地址获取请求消息并返回中继地址。
8.如权利要求7所述的服务器，还包括：
比较模块，根据所述中继地址获取请求消息对各中继服务器与所述终端的连通质量进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表；以及
所述控制模块还用于向所述终端返回所述最优中继地址和/或中继地址排序列表。
9.如权利要求7所述的服务器，其中，所述中继地址获取请求消息包括主叫端与被叫端的公网地址信息；以及
比较模块还用于根据所述主叫端与被叫端的公网地址信息进行IP地址匹配以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表；或者
根据所述主叫端与被叫端的公网地址信息对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。
10.一种通信终端，包括：
处理模块，获取所述通信终端与对方通信终端的私网地址和公网地址信息；以及
判断模块，根据所获取地址信息判断是否能够连通；
如果判断结果为是，则所述处理模块与所述对方通信终端建立连接；
如果判断结果为否，所述处理模块获取中继地址信息。
11.如权利要求10所述的通信终端，当判断结果为否时，所述处理模块向服务器发送中继地址获取请求消息，接收所述服务器返回的中继地址信息，将所述中继地址信息发送给所述对方通信终端并与其建立连接。
12.如权利要求10所述的通信终端，其中，所述中继地址获取请求消息包括所述通信终端与对方通信终端的公网地址信息。
13.一种通信系统，包括：
主叫端与被叫端，分别获取各自的私网地址公网地址信息，根据所获取的地址信息判断是否能够连通，如果判断结果为是，则根据所获取的地址信息建立连接，如果判断结果为否，所述主叫端向服务器获取中继地址信息；
所述服务器，向所述主叫端返回所述中继地址。
14.如权利要求13所述的系统，其中，当判断结果为否时所述主叫端向服务器还用于向所述服务器发送中继地址获取请求消息，并接收所述服务器返回的中继地址信息，然后将所接收到的中继地址信息发送给所述被叫端，并与被叫端根据所获得的中继地址信息建立连接。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述中继地址获取请求消息包括所述主叫端与被叫端的公网地址信息。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述服务器还用于根据接收到中继地址获取请求消息以获取所述主叫端与被叫端的公网地址信息，并根据获取的公网地址信息进行IP地址匹配，确定出最优中继地址和/或中继地址排序列表。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述服务器还用于根据接收到中继地址获取请求消息以获取所述主叫端与被叫端的公网地址信息，根据获取的公网地址信息探测各个中继服务器与所述主叫端和被叫端通信的时延和/或丢包率，以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述服务器还用于对各个中继服务器的负载信息进行比较以确定最优中继地址和/或中继地址排序列表。
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