CN108449776B - 网络路径规划方法、节点设备及计算机存储介质 - Google Patents

网络路径规划方法、节点设备及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络路径规划方法，应用于紫外光无线网络，该方法包括：发送用于获取网络中节点的直系亲属信息的广播消息，所述直系亲属信息包括该节点及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息；接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息；根据每一节点的直系亲属信息生成网络拓扑；根据所述网络拓扑规划出到达目标节点的跳数最少的网络路径。本发明还提供一种节点设备及计算机可读存储介质。本发明提供的网络路径规划方法、节点设备及计算机可读存储介质能够解决紫外光网络中距离相对比较大的两个节点之间的信息交换需要通过多个中继节点时的路径规划问题。

Description

网络路径规划方法、节点设备及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种网络路径规划方法及节点设备。
背景技术
紫外光通信是利用大气散射进行信息传输的一种新型通信方式，分为视距和非视距两种通信方式。视距要求发射接收端对准，两者之间不能有障碍物存在。非视距方式下，紫外光通过大气分子和颗粒的散射到达接收端，接收端接收到一定数目的紫外光子，就可以实现非视距通信。
非视距紫外光通信具有抗干扰能力强、保密性好以及全方位通信等优点，可作为一种新型的军事通信系统，广泛应用于海陆空三军专用局域军事保密通信。但由于紫外光衰减较大，传输距离有限，导致了通信的覆盖范围较小，因此紫外光无线网络中距离相对比较大的两个节点之间的信息交换需要通过多个中继节点。然而现有的无线通信网络中的大部分路径规划方法并不适用与紫外光无线网络。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种网络路径规划方法及节点设备，提供解决紫外光无线网络中距离相对比较大的两个节点之间的信息交换需要通过多个中继节点时的路径规划问题。
首先，为实现上述目的，本发明提出一种网络路径规划方法，该方法包括步骤：
发送用于获取网络中节点的直系亲属信息的广播消息，所述直系亲属信息包括该节点及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息；接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息；根据每一节点的直系亲属信息生成网络拓扑；根据所述网络拓扑规划出到达目标节点的跳数最少的网络路径。
可选地，所述广播消息包括：编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息。
可选地，所述回传消息包括：第二控制命令信息、第二中继节点信息以及节点直系亲属信息。
可选地，所述第一控制命令信息用于控制接收到所述广播消息的节点在接收到广播消息后将该节点的标识信息写入到所述第一中继节点信息后进行继续广播；以及将该节点的节点标识信息及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息写入到预设的回传消息的节点直系亲属信息，并将所述广播消息中的第一中继节点信息写入到所述回传消息的第二中继节点信息，然后进行回传。
可选地，所述将该节点的节点标识信息及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息写入到预设的回传消息的节点直系亲属信息的步骤还包括：在预设的第一时间阈值进行获取与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息，当超过所述第一时间阈值，则不再获取与该节点具有连线关系的其他节点的标识信息，而是将已获取的与该节点具有连线关系的其他节点写入到预设的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息。
可选地，所述接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息的步骤还包括：在预设的第二时间阈值进行接受回传消息，当超过所述第二时间阈值，则不再接收回传消息，而是将已接收到的所有回传消息做后续的处理。
可选地，所述第一控制命令信息还用于控制接收到所述广播消息的节点记录所述广播消息的编号，然后在后续接收到相同编号的广播消息时，不进行继续广播和回传。
可选地，所述第二控制命令信息用于控制接收到所述回传消息的节点根据所述第二中继节点信息中的选择上一中继节点进行回传。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种节点设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的网络路径规划程序，所述网络路径规划程序被所述处理器执行时实现如上述的网络路径规划方法的步骤。
进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有网络路径规划程序，所述网络路径规划程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上述的网络路径规划方法的步骤。
相较于现有技术，本发明所提出的网络路径规划方法、节点设备及计算机可读存储介质，可以提供解决紫外光无线网络中距离相对比较大的两个节点之间的信息交换需要通过多个中继节点时的路径规划问题。
附图说明
图1是本发明实施例一可选的应用环境示意图；
图2是图1中节点设备一可选的硬件架构的示意图；
图3是本发明网络路径规划程序第一实施例的程序模块示意图；
图4是本发明网络路径规划方法一实施例的流程示意图。
附图标记：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参阅图1所示，是本发明实施例一可选的应用环境示意图。
本发明可应用于包括，但不仅限于紫外光无线通信网络。在本实施例中，应用的环境为包括紫外光无线网络，该紫外光无线网络包括多个节点设备10。所述节点设备10可以是移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、导航装置、车载装置或者移动基站等等的可移动设备，以及诸如服务器和基站台等等的固定终端。
参阅图2所示，是图1中所述节点设备10一可选的硬件架构的示意图。本实施例中，所述节点设备10可包括，但不仅限于，可通过有线方式或者无线方式相互通信连接存储器11、处理器12、发射端13和接收端14。需要指出的是，图2仅示出了具有组件11-14的节点设备10，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器11可以是所述节点设备10的内部存储单元，例如所述节点设备10的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器11也可以是所述节点设备10的外部存储设备，例如所述节点设备10上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，所述存储器11还可以既包括所述节点设备10的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器11通常用于存储安装于所述节点设备10的操作系统和各类应用软件，例如路径规划程序200的程序代码等。此外，所述存储器11还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
所述处理器12在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器12通常用于控制所述节点设备10的总体操作，例如执行与所述移动终端1进行数据交互或者通信相关的控制和处理等。本实施例中，所述处理器12用于运行所述存储器11中存储的程序代码或者处理数据，例如运行所述路径规划程序200等。
所述发送端13包括但不限于包括：将电信号调制成光信号的调制单元，加密单元，信号增益或者放大单元。所述发送端13通常用于将所述节点设备10需要发送的信息进行编码调制，并以光信号的形式发射出去。
所述接收端14包括但不限于包括：信号增益或者放大单元，将光信号调制成电信号的解调单元，解密单元。所述接收端14通常用于将其他的节点设备发送的光信号进行解调和解码从而获得原始信息。
本实施例中，当所述节点设备10内安装并运行有网络路径规划程序200时，当所述网络路径规划程序200运行时，所述节点设备10可以通过发送用于获取网络中节点的直系亲属信息的广播消息，然后接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息，再根据每一节点的直系亲属信息生成网络拓扑，最后根据所述网络拓扑规划出到达目标节点的跳数最少的网络路径，这样实现紫外光无线网络的路径规划。
至此，己经详细介绍了本发明实施例的应用环境和相关设备的硬件结构和功能。下面，将基于上述应用环境和相关设备，提出本发明的各个实施例。
首先，本发明提出一种网络路径规划程序200。
参阅图3所示，是本发明网络路径规划程序200第一实施例的程序模块图。
本实施例中，所述网络路径规划程序200包括一系列的存储于存储器11上的计算机程序指令，当该计算机程序指令被处理器12执行时，可以实现本发明各实施例的网络路径规划操作。在一些实施例中，基于该计算机程序指令各部分所实现的特定的操作，所述网络路径规划程序200可以被划分为一个或多个模块。例如，在图3中，所述网络路径规划程序200可以被分割成发送模块201、接收模块202、生成模块203和规划模块204。其中：
所述发送模块201，用于发送用于获取网络中节点的直系亲属信息的广播消息，所述直系亲属信息包括该节点及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息。
具体地，所述发送模块201根据预设的格式发送包括有编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息的广播消息。所述预设的格式，可以认为是紫外光无线网络中规定的广播帧格式，或者兼容的现有无线通信网络协议的广播帧格式。其中，所述发送模块201还会在所述广播消息中增加编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息。增加的方法可以在所述广播消息对应的广播帧的预留位中设置对应于所述编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息的数据位。
所述第一控制命令信息用于控制接收到所述广播消息的节点在接收到广播消息后将该节点的标识信息写入到所述第一中继节点信息后进行继续广播。与此同时，所述第一控制命令信息还用于控制接收到所述广播消息的节点将该节点的节点标识信息及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息写入到预设的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息，及将所述广播消息中的第一中继节点信息写入到所述回传消息作为第二中继节点信息，并将所述回传消息进行回传。其中，所述收到所述广播消息的节点获取与该节点具有连线关系的其他节点的标识信息时，会在预设的第一时间阈值进行，当超过所述第一时间阈值，则不再获取与该节点具有连线关系的其他节点的标识信息，而是将已获取的与该节点具有连线关系的其他节点写入到预设的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息。
所述第一控制命令信息还用于控制接收到所述广播消息的节点记录所述广播消息的所述编号，然后在后续接收到相同编号的广播消息时，不进行继续广播和回传。
参阅图1所示，由于紫外光无线网络中的各个节点的信号覆盖范围均是比较短，因此图1中示出的虚线箭头为各个节点能够连线到的其他节点。例如，节点1需要向节点9传输信息时，则节点1首先发出广播消息，其中编号为M，第一中继节点信息包含了节点1的信息。然后只有节点3和节点4接收到所述广播消息。
对于节点3：节点1发送的所述广播消息中的第一控制命令信息控制节点3在接收到广播消息后将节点3的标识信息写入到所述广播消息中的第一中继节点信息后进行继续广播，此时第一中继节点信息中包括节点1和节点3。同时，第一控制命令信息还控制节点3将节点3的节点标识信息及与节点3具有连线关系的节点4的节点标识信息写入到预设格式的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息，并将所述广播消息中的第一中继节点信息写入到所述回传消息作为第二中继节点信息，然后将所述回传消息进行回传。
这里要说明的是，回传消息的预设的格式，也可以认为是紫外光无线网络中规定的广播帧格式，或者兼容的现有无线通信网络协议的广播帧格式，但是回传消息预先设置有直系亲属信息，第二中继节点信息和第二控制命令信息。其中，第二控制命令信息则是控制接收到该回传消息之后，根据所述第二中继节点信息中记录的中继节点的顺序反向传送。在本实施例中，节点4根据第二中继节点信息中记录的节点1，则会将回传消息传递给节点1。而1对1的消息传送，与广播消息传送的方式一样，差异之处在于定向接收，即通过加密控制只有第二中继节点信息中的节点才有权限接收该消息，具体可以参考现有的无线通信中的1对1通信。
对于节点4：节点1发送的所述广播消息中的第一控制命令信息控制节点4在接收到广播消息后将节点4的标识信息写入到所述广播消息中的第一中继节点信息后进行继续广播，此时第一中继节点信息中包括节点1和节点4。同时，第一控制命令信息还控制节点4将节点4的节点标识信息及与节点4具有连线关系的节点3、节点2、节点5和节点6的节点标识信息写入到预设格式的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息，并将所述广播消息中的第一中继节点信息写入到所述回传消息作为第二中继节点信息，然后将所述回传消息进行回传。
也就是说，节点1的广播消息，发送到节点3和节点4之后，节点3和节点4会根据第一控制命令信息，将自身的节点信息更新到第一中继节点信息后继续将该广播消息进行继续广播。当然，所述广播消息中的第一控制命令消息还用于控制接收到所述广播消息的节点记录所述广播消息的所述编号，然后在后续接收到相同编号的广播消息时，不进行继续广播和回传。在本实施例中，节点3将广播消息继续广播到节点4，节点4由于已经接收到所述广播消息，并记录了编号M，因此就不会对节点3继续广播出来的编号M的广播消息进行继续广播和回传了。同理，节点3也不会对节点4继续广播出来的编号M的广播消息进行继续广播和回传了。
而节点4继续广播的所述广播消息则会被节点2、节点5和节点6接收到，然后所述第一控制命令信息继续控制节点2、节点5和节点6重复节点3和节点4的操作。以此方式，该紫外光无线网络中的所有节点都能接收到编号M的所述广播消息，并会将包含自身节点及与自身节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息的直系亲属信息的回传消息回传到节点1。
所述接收模块202，用于接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息。在本实施例中，所述发送模块201发送用于获取网络中每一节点的包括该节点及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息的直系亲属信息的广播消息之后，网络中的每一节点均会对应于所述广播消息进行回传，所述接收模块202则会接收每一节点的回传消息。
值得注意的是，所述接收模块202在接收其他节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息时，会在预设的第二时间阈值进行，当超过所述第二时间阈值，则不再接收回传消息，而是将已接收到的所有回传消息做后续的处理。
所述生成模块203，用于根据每一节点的直系亲属信息生成网络拓扑。
具体地，所述接收模块202接收到每一节点的回传消息之后，所述生成模块203根据所有的回传消息中的每一个节点的直系亲属信息生成网络拓扑。在本实施例中，当紫外光无线网络中的节点1接收到所有节点的回传消息之后，根据所有节点的直系亲属信息将每一个节点与其他节点的连线关系统计出来，从而以表格或者图示的形式生成一个网络拓扑。例如，节点1在发送广播消息时，并不知道如图1所示的网络拓扑，但是通过每一个节点的回传消息中的直系亲属关系，可以生成如图1中所示的包括每个节点与其他节点连线关系的网络拓扑。
所述规划模块204，用于根据所述网络拓扑规划出到达目标节点的跳数最少的网络路径。
具体地，所示规划模块204根据生成的所述网络拓扑，可以直接统计出任意一个节点到其他任一节点的所有通路路径，因此就可以在所有的通路路径中选择最优路径。在本实施例中，例如节点1需要发送信息至目标节点9，因此所述规划模块204根据生成的如图1所示的网络拓扑之后，可以统计出最少跳数的的网络路径为：节点1--节点4--节点6--节点9，然后所述节点1再根据规划出来的所述网络路径进行数据传输。
通过上述程序模块201-204，本发明所提出的网络路径规划程序200可以通过获取网络中的其他节点的自身节点及与自身节点具连线关系的其他节点信息，从而生成一个网络拓扑，再根据网络拓扑规划出一个最佳的传输网络路径，实现再紫外光无线网络中的路径最优规划。
此外，本发明还提出一种网络路径规划方法。
参阅图4所示，是本发明网络路径规划方法一实施例的流程示意图。在本实施例中，根据不同的需求，图4所示的流程图中的步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以省略。
步骤S500，发送用于获取网络中节点的直系亲属信息的广播消息，所述直系亲属信息包括该节点及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息。
具体地，所述广播消息为包括有编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息的预设的格式广播消息。所述预设的格式，可以认为是紫外光无线网络中规定的广播帧格式，或者兼容的现有无线通信网络协议的广播帧格式。其中，所述广播消息中预先增加有编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息。增加的方法可以在所述广播消息对应的广播帧的预留位中设置对应于所述编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息的数据位。
所述第一控制命令信息用于控制接收到所述广播消息的节点在接收到广播消息后将该节点的标识信息写入到所述第一中继节点信息后进行继续广播。与此同时，所述第一控制命令信息还用于控制接收到所述广播消息的节点将该节点的节点标识信息及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息写入到预设的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息，及将所述广播消息中的第一中继节点信息写入到所述回传消息作为第二中继节点信息，并将所述回传消息进行回传。
其中，所述收到所述广播消息的节点获取与该节点具有连线关系的其他节点的标识信息时，会在预设的第一时间阈值进行，当超过所述第一时间阈值，则不再获取与该节点具有连线关系的其他节点的标识信息，而是将已获取的与该节点具有连线关系的其他节点写入到预设的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息。
所述第一控制命令信息还用于控制接收到所述广播消息的节点记录所述广播消息的所述编号，然后在后续接收到相同编号的广播消息时，不进行继续广播和回传。
这里要说明的是，回传消息的预设的格式，也可以认为是紫外光无线网络中规定的广播帧格式，或者兼容的现有无线通信网络协议的广播帧格式，但是回传消息预先设置有直系亲属信息，第二中继节点信息和第二控制命令信息。其中，第二控制命令信息则是控制接收到该回传消息之后，根据所述第二中继节点信息中记录的中继节点的顺序反向传送。
步骤S502，接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息。而每一个节点的回传消息则包括有每一个节点的自身节点及与该节点具连线关系的其他节点的信息。
值得注意的是，在接收其他节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息时，会在预设的第二时间阈值进行，当超过所述第二时间阈值，则不再接收回传消息，而是将已接收到的所有回传消息做后续的处理。
步骤S504，根据每一节点的直系亲属信息生成网络拓扑。
具体地，在接收到紫外光无线网络中的所有节点的包含自身节点及与自身节点具连线关系的其他节点的节点信息之后，则可以统计出整个紫外光无线网络中的任意一个节点与其他连线节点的关系，因此可以根据所有节点的直系亲属信息将每一个节点与其他节点的连线关系统计出来，从而以表格或者图示的形式生成一个网络拓扑。
步骤S506，根据所述网络拓扑规划出到达目标节点的跳数最少的网络路径。
具体地，根据步骤S504生成的所述网络拓扑，可以直接统计出任意一个节点到其他任一节点的所有通路路径，因此就可以在所有的通路路径中选择最优路径，即跳数最少的网络路径。
也就是说，本实施例所提出的网络路径规划方法，可以通过获取网络中的其他节点的自身节点及与自身节点具连线关系的其他节点信息，从而生成一个网络拓扑，再根据网络拓扑规划出一个最佳的传输网络路径，实现再紫外光无线网络中的路径最优规划。
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。
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上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种网络路径规划方法，应用于紫外光无线网络中的节点设备，其特征在于，所述方法包括步骤：发送用于获取网络中节点的直系亲属信息的广播消息，所述直系亲属信息包括该节点及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息；
接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息；
根据每一节点的直系亲属信息生成网络拓扑；
根据所述网络拓扑规划出到达目标节点的跳数最少的网络路径；
所述广播消息包括：编号信息、第一控制命令信息以及第一中继节点信息；
所述回传消息包括：第二控制命令信息、第二中继节点信息以及节点直系亲属信息；
所述第一控制命令信息用于：控制接收到所述广播消息的节点在接收到广播消息后将该节点的标识信息写入到所述第一中继节点信息后进行继续广播；以及将该节点的节点标识信息及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息写入到预设的回传消息的节点直系亲属信息，并将所述广播消息中的第一中继节点信息写入到所述回传消息的第二中继节点信息，然后进行回传；
所述将该节点的节点标识信息及与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息写入到预设的回传消息的节点直系亲属信息的步骤还包括：在预设的第一时间阈值进行获取与该节点具有连线关系的其他节点的节点标识信息，当超过所述第一时间阈值，则不再获取与该节点具有连线关系的其他节点的标识信息，而是将已获取的与该节点具有连线关系的其他节点写入到预设的回传消息作为回传消息的节点直系亲属信息；
所述第一控制命令信息还用于：控制接收到所述广播消息的节点记录所述广播消息的编号，然后在后续接收到相同编号的广播消息时，不进行继续广播和回传；
所述第二控制命令信息用于：控制接收到所述回传消息的节点根据所述第二中继节点信息中的选择上一中继节点进行回传。
2.如权利要求1所述的网络路径规划方法，其特征在于，所述接收任一节点的包含该节点的直系亲属信息的回传消息的步骤还包括：在预设的第二时间阈值进行接受回传消息，当超过所述第二时间阈值，则不再接收回传消息，而是将已接收到的所有回传消息做后续的处理。
3.一种节点设备，应用于无线网络，其特征在于，所述节点设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的网络路径规划程序，所述网络路径规划程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述的网络路径规划方法的步骤。
4.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有网络路径规划程序，所述网络路径规划程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-2中任一项所述的网络路径规划方法的步骤。
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