CN108900363B - 调整局域网工作状态的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种调整局域网工作状态的方法、装置及系统；其中，该方法应用于边缘计算设备，该设备分别与云端服务器及局域网通信连接，该方法包括：接收局域网发送的实时数据；根据实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常；如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；该决策逻辑模型根据局域网的工作参数及控制参数建立。本发明提升了决策的实时性和准确性，提高了对局域网工作状态的调整效率。

Description

调整局域网工作状态的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信及智能制造技术领域，尤其是涉及一种调整局域网工作状态的方法、装置及系统。

背景技术

随着工业4.0相关技术的发展，IT(Information Technology，信息技术)与OT(Operational Technology，运营技术)的融合越来越紧密。OT指对企业的各类终端、流程和事件进行监控或控制的软硬件技术，主要包括数据采集和自动控制技术。OT技术既包括硬件设施如机器人、电机、阀门、数控机床等，也包括对这些设施进行控制的各种软件技术。

现有技术多采用局域网、边缘层及云端的连接形式。边缘层(也可称为边缘计算设备)是指靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台。由于边缘计算设备的计算能力有限，通常采用在云端对局域网的上传的数据进行处理并进行相应的决策，从而调整局域网的工作状态，然而该方式导致决策实时性较差，效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种调整局域网工作状态的方法、装置及系统，以提升决策的实时性，提高对局域网工作状态的调整效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种调整局域网工作状态的方法，该方法应用于边缘计算设备，该设备分别与云端服务器及局域网通信连接，该方法包括：接收局域网发送的实时数据；根据实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常；如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；该决策逻辑模型根据局域网的工作参数及控制参数建立。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述调整局域网的工作状态的步骤之后，该方法还包括：将实时数据发送至云端服务器，以使云端服务器根据实时数据更新动态基线模型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：接收云端服务器发送的决策逻辑模型；该决策逻辑模型预先由上述云端服务器建立和更新。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述动态基线模型包括局域网的工作参数的阈值范围；该阈值范围包括工作参数的上限及下限；上述根据实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常的步骤，包括：根据预先设定的工作参数，在实时数据中提取工作参数对应的运行期数值；将工作参数对应的运行期数值与动态基线模型中的，该工作参数的阈值范围进行比较；如果运行期数值在阈值范围内，确定局域网处于正常工作状态；如果运行期数值超出阈值范围，确定局域网处于异常工作状态。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令的步骤，包括：根据阈值范围及当前工作参数的运行期数值，计算得到异常值；将异常值输入至决策逻辑模型，得到决策指令。

第二方面，本发明实施例还提供一种调整局域网工作状态的装置，该装置设置于边缘计算设备，该设备分别与云端服务器及局域网通信连接，该装置包括：数据接收模块，用于接收局域网发送的实时数据；工作状态判断模块，用于根据实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常；决策指令确定模块，用于如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；该决策逻辑模型根据局域网的工作参数及控制参数建立。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：决策逻辑模型接收模块，用于接收云端服务器发送的决策逻辑模型；该决策逻辑模型预先由云端服务器建立和更新。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述动态基线模型包括局域网的工作参数的阈值范围；阈值范围包括工作参数的上限及下限；上述工作状态判断模块还用于：根据预先设定的工作参数，在实时数据中提取工作参数对应的运行期数值；将工作参数对应的运行期数值与动态基线模型中的，该工作参数的阈值范围进行比较；如果运行期数值在阈值范围内，确定局域网处于正常工作状态；如果运行期数值超出阈值范围，确定局域网处于异常工作状态。

第三方面，本发明实施例还提供一种调整局域网工作状态的系统，包括边缘计算设备、云端服务器及局域网；上述装置设置于边缘计算设备中。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，上述边缘计算设备包括虚拟设备。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种调整局域网工作状态的方法、装置及系统；接收局域网发送的实时数据后，根据该实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常；如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；该方式提升了决策的实时性，提高了对局域网工作状态的调整效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种调整局域网工作状态的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种调整局域网工作状态的方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的设备与动态基线模型进行比较的数据图；

图4为本发明实施例提供的一种调整局域网工作状态的装置的结构示意图；

图5为为本发明实施例提供的一种调整局域网工作状态的系统的结构示意图；

图6为为本发明实施例提供的另一种调整局域网工作状态的系统中，内网、边缘层及云端的交互示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前，现有的调整局域网工作状态调整方式中决策的及时性较差，导致工作效率较低；基于此，本发明实施例提供了一种调整局域网工作状态的方法、装置及系统，可以应用于物联网或其他局域网与云端的组成的网络。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种调整局域网工作状态的方法进行详细介绍。

参见图1所示的一种调整局域网工作状态的方法的流程图，该方法应用于边缘计算设备，该设备分别与云端服务器及局域网通信连接，该方法包括以下步骤：

步骤S100，接收局域网发送的实时数据。

上述局域网可以为基于Modbus通讯协议(一种应用于工业现场的总线协议),OPC-UA(Object Linking and Embedding for Process Control-Unified Architecture，用于过程控制的对象链接与嵌入的统一框架)协议,TSN(Time Sensitive Network，时间敏感网络)协议等协议建立的的工业局域网，主要由多个设备的通信模块连接而成，对应地，实时数据可以为某个或多个设备的工作参数，如温度、单位时间的产量、运行速度等；上述局域网也可以为基于TCP/IP协议建立的局域网，即由多个计算机连接而成的网络，此时，接收到的实时数据可以为该局域网络的工作参数，如某一通道的数据流量，某个网址的访问量等。

步骤S102，根据实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常。

动态基线一般为通过历史数据得到的，由于数据的不断变化，该动态基线会产生改变；上述历史数据可以为单个设备或者多个设备，甚至整个生产线的数据，时间维度也可以为多种，如几分钟、几小时等等；对应地为根据不同维度的历史数据，通过算法或者机器学习的方法获得的动态基线模型的衡量标准也不同；动态基线模型可以包括待监测的工作参数的平均值、上限及下限；当局域网的当前状态参数超过了动态基线模型中相应参数的上限或下限的时候，则判断局域网处于异常的工作状态，如当待测的参数为某个设备的温度时，由于设备的温度与工作时长相关，比较当前的温度数据与通过历史上该时刻该设备的温度数据确定的基线模型，当当前温度超出温度上限或下限时，则判断该设备处于非正常状态。

步骤S104，如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；该决策逻辑模型根据局域网的工作参数及控制参数建立。

上述决策逻辑模型可以为在边缘计算设备中预先建立的，也可以为云端服务器发送至边缘计算设备中的；由于边缘计算设备的计算能力有限，当决策逻辑模型较为复杂时，通常通过云端服务器根据局域网的工作参数及控制参数建立或更新后，发送至边缘计算设备中。当判断当前局域网处于非正常工作状态的时候，可以将当前状态与正常状态的偏差值发送至决策逻辑模型，从而生成决策指令；该决策指令可以为发出警告等警示性指令，也可以为对工作参数进行调整或停止运行等执行性指令，如上述当设备温度过高时，计算当前设备温度与温度上限的差值，根据差值及散热设备的散热能力，确定散热设备的工作功率，从而生成调整散热设备的工作功率的决策指令，以对设备进行散射，防止设备温度过高产生损坏。

本发明实施例提供了一种调整局域网工作状态的方法；接收局域网发送的实时数据后，根据该实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常；如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；该方法提升了决策的实时性，提高了对局域网工作状态的调整效率。

本发明实施利还提供了调整局域网工作状态的方法，该方法在图1所示的方法基础上实现，其流程图如图2所示；该方法包括以下步骤：

步骤S200，接收局域网发送的实时数据。

步骤S202，根据预先设定的工作参数，在实时数据中提取工作参数对应的运行期数值；通常，该实时数据可以包含多种工作参数，而一个动态基线模型通常对应一个工作参数，因此需要在实时数据中提取相应的工作参数的运行期数值。

步骤S204，将工作参数对应的运行期数值与动态基线模型中的，该工作参数的阈值范围进行比较，判断运行期数值是否在阈值范围内；如果是，则执行步骤206；如果否则执行步骤208；具体地，该动态基线模型可以通过主成分分析(PCA，principal componentsanalysis)及最小二乘支持向量回归机的方法建立而成；也可以通过神经网络对历史数据学习的方法建立而成；可以根据待分析的工作参数的特点，选择动态基线模型的建立方法；该模型包括局域网的工作参数的阈值范围；该阈值范围包括工作参数的上限及下限；将运行期数值分别与工作参数的上限及下限比较，从而判断运行期数值是否在阈值范围内；以某一设备的某参数与动态基线模型进行比较为例，其数据图如图3所示，时间范围为7月1日上午12点至7月7日上午12点，灰色部分为阈值范围，深灰色曲线为当前数据，由图中可知在7月2日下午10点左右时，当前数据超出了阈值范围，即产生了critical violation(关键违规)；当动态基线模型分析的工作参数通常为随时间变化的，当该参数具有周期性特点的时候，得到的动态基线模型也呈周期性，如图3所示。

步骤S206，如果运行期数值在阈值范围内，确定局域网处于正常工作状态。

步骤S208，如果运行期数值超出阈值范围，确定局域网处于异常工作状态。

步骤S210，根据阈值范围及当前工作参数的运行期数值，计算得到异常值；如当某一网络通道的当前数据流量高于动态基线模型对应的数据流量上限时，计算当前数据流量与数据流量上限的差值作为异常值。

步骤S212，将异常值输入至决策逻辑模型，得到决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；如数据流量的异常值输入至决策逻辑模型，可以得到调整该通道容量的决策指令，以使该通道正常工作。

进一步地，在上述调整局域网的工作状态的步骤之后，将实时数据发送至云端服务器，以使云端服务器根据实时数据更新动态基线模型。

此外，上述决策逻辑模型是预先由云端服务器建立和更新的；当新的决策逻辑模型被建立起来，或由于局域网的工作参数和控制参数产生变化更新决策逻辑模型，或由于算法优化而更新决策逻辑模型之后，还需要接收云端服务器发送的决策逻辑模型，以对决策逻辑模型进行存储或更新。对于由设备的通信模块建立的局域网，该决策逻辑模型可以为反馈控制方法，如上述实施例所述的设备温度控制；对于由计算机建立的局域网，该决策逻辑模型输出的指令为对异常现象的解决方法。

该方法通过判断局域网的工作参数是否在动态基线模型的阈值范围内，并根据异常值生成决策指令，实现了对局域网工作状态的调整；该方法实时性及准确性较高，从而提高了对局域网工作状态的调整效率。

对应于上述实施例，本发明实施例还提供一种调整局域网工作状态的装置，该装置设置于边缘计算设备，该设备分别与云端服务器及局域网通信连接；该装置的结构示意图如图4所示，包括：数据接收模块400，用于接收局域网发送的实时数据；工作状态判断模块402，用于根据实时数据，以及云端服务器发送的动态基线模型，判断局域网的工作状态是否正常；决策指令确定模块404，用于如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将指令发送至局域网，以调整局域网的工作状态；该决策逻辑模型根据局域网的工作参数及控制参数建立。

具体地，上述装置还包括决策逻辑模型接收模块，用于接收云端服务器发送的决策逻辑模型；该决策逻辑模型预先由云端服务器建立和更新。

具体地，上述动态基线模型包括局域网的工作参数的阈值范围；阈值范围包括工作参数的上限及下限；上述工作状态判断模块还用于：根据预先设定的工作参数，在实时数据中提取工作参数对应的运行期数值；将工作参数对应的运行期数值与动态基线模型中的，该工作参数的阈值范围进行比较；如果运行期数值在阈值范围内，确定局域网处于正常工作状态；如果运行期数值超出阈值范围，确定局域网处于异常工作状态。

本发明实施例提供的调整局域网工作状态的装置，与上述实施例提供的调整局域网工作状态的方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

对应于上述实施例，本发明实施例还提供一种调整局域网工作状态的系统，其结构示意图如图5所示，包括边缘计算设备50、云端服务器51及局域网52；上述装置设置于边缘计算设备中。

其中，上述边缘计算设备可以为虚拟设备；该虚拟设备可以设置于局域网的计算机中，不需要添加新的设备。

本发明实施例提供的调整局域网工作状态的系统，与上述实施例提供的调整局域网工作状态的方法及装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施里还提供了另一种调整局域网工作状态的系统，该系统在图5所示的系统的基础上实现，包括设备层(相当于由设备连接而成的局域网)或内网(相当于局域网)、边缘层(相当于上述边缘计算设备)及(相当于上述云端服务器)。该系统的各个部分交互示意图如图6所示，具体工作过程如下：

(1)设备层将机器设备数据发送并存储在云端；设备层也可将该数据先发送至边缘层，再由边缘层发送至云端。

(2)云端利用强大的计算资源，计算出一系类动态baseline(基线)的结果；其中，该baseline模型计算对应的海量数据范围会包括很多维度，从小到大可以是：某台设备历史数据，某个产线上这一类数据，某个工厂这一类型的数据，甚至这个细分行业的这一类的数据；其时间维度也会包括很多，从小到大可以是：每秒或每几秒，每分钟或每几分钟，每小时或每几个小时，每天或每几天，每周或每几周，每月或每几月，每年或每几年等等；随着数据和时间的推移，动态baseline的结果也会不断调整。

(3)云端将baseline的数据在尽可能短的时间内同步到边缘层；其中，同步模式可以是从云端推或者从边缘层拉。

(3)边缘层接收到动态baseline的结果后，依据该结果对内网设备或信息系统通过设备层传来的数据进行计算；如果检测到问题(相当于上述当前数据超出动态基线模型的阈值范围)，会通过包含决策逻辑的决策系统来进行对应的决策；其中，决策的表现形式可以是推送建议或者直接对现场设备进行实时控制，还可以是与信息系统对接的行为，例如发送邮件，触发工作流，创建service request(服务请求)等等；决策逻辑需要从云端同步到边缘层，边缘层根据决策逻辑生成决策系统，以实现决策的智能化。

具体地，边缘层的设备，通常可以是一个带边缘计算功能的路由，如家庭中心路由，或者一台能连通内网的计算机、现场设备对应智能电子产品等。

为了保持决策的精准性，在baseline模型更新的过程中，需要在尽量短的时间内将云端的baseline模型推送或由Edge(边缘)层拉取更新模型。

进一步地，该系统还可以根据需求包含更多逻辑层；上述动态baseline模型也可以为图形或三维识别训练结果模型，将该模型发送至Edge层，则Edge层可以实现图形或三维识别并进行决策的功能。

本发明实施例所提供的调整局域网工作状态的方法、装置以及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种调整局域网工作状态的方法，其特征在于，所述方法应用于边缘计算设备，所述设备分别与云端服务器及局域网通信连接，所述方法包括：

接收所述局域网发送的实时数据；

根据所述实时数据，以及所述云端服务器发送的动态基线模型，判断所述局域网的工作状态是否正常；

如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将所述指令发送至局域网，以调整所述局域网的工作状态；所述决策逻辑模型根据所述局域网的工作参数及控制参数建立；

所述调整所述局域网的工作状态的步骤之后，所述方法还包括：

将所述实时数据发送至所述云端服务器，以使所述云端服务器根据所述实时数据更新所述动态基线模型；所述动态基线模型由所述云端服务器根据所述局域网的工作参数的历史数据，通过机器学习的方式建立。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述云端服务器发送的决策逻辑模型；所述决策逻辑模型预先由所述云端服务器建立和更新。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态基线模型包括所述局域网的工作参数的阈值范围；所述阈值范围包括所述工作参数的上限及下限；

所述根据所述实时数据，以及所述云端服务器发送的动态基线模型，判断所述局域网的工作状态是否正常的步骤，包括：

根据预先设定的工作参数，在所述实时数据中提取所述工作参数对应的运行期数值；

将所述工作参数对应的运行期数值与所述动态基线模型中的所述工作参数的阈值范围进行比较；

如果所述运行期数值在所述阈值范围内，确定所述局域网处于正常工作状态；

如果所述运行期数值超出所述阈值范围，确定所述局域网处于异常工作状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令的步骤，包括：

根据所述阈值范围及当前工作参数的运行期数值，计算得到异常值；

将所述异常值输入至所述决策逻辑模型，得到决策指令。

5.一种调整局域网工作状态的装置，其特征在于，所述装置设置于边缘计算设备，所述设备分别与云端服务器及局域网通信连接，所述装置包括：

数据接收模块，用于接收所述局域网发送的实时数据；

工作状态判断模块，用于根据所述实时数据，以及所述云端服务器发送的动态基线模型，判断所述局域网的工作状态是否正常；

决策指令确定模块，用于如果否，根据预先存储的决策逻辑模型确定决策指令，将所述指令发送至局域网，以调整所述局域网的工作状态；所述决策逻辑模型根据所述局域网的工作参数及控制参数建立；

所述装置还包括：

实时数据发送模块，用于将所述实时数据发送至所述云端服务器，以使所述云端服务器根据所述实时数据更新所述动态基线模型；所述动态基线模型由所述云端服务器根据所述局域网的工作参数的历史数据，通过机器学习的方式建立。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

决策逻辑模型接收模块，用于接收所述云端服务器发送的决策逻辑模型；所述决策逻辑模型预先由所述云端服务器建立和更新。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述动态基线模型包括所述局域网的工作参数的阈值范围；所述阈值范围包括所述工作参数的上限及下限；

所述工作状态判断模块还用于：

根据预先设定的工作参数，在所述实时数据中提取所述工作参数对应的运行期数值；

将所述工作参数对应的运行期数值与所述动态基线模型中的所述工作参数的阈值范围进行比较；

如果所述运行期数值在所述阈值范围内，确定所述局域网处于正常工作状态；

如果所述运行期数值超出所述阈值范围，确定所述局域网处于异常工作状态。

8.一种调整局域网工作状态的系统，其特征在于，包括边缘计算设备、云端服务器及局域网；权利要求5-7任一项所述装置设置于所述边缘计算设备中。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述边缘计算设备包括虚拟设备。

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