CN1094839A - 一次写入型信息记录媒体及其格式化和写读的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种一次写入型信息记录媒体具有包括区段 (500)的记录格式。每个区段包括x个p比特帧 (510)，每帧包含一个f比特同步信号区(512)和一个 d比特数据区(514)。至少一个x比特的信息组的每 个比特(a、b、c、…n)被分配给x个帧(510)的每一个 数据区(514)，在该信息组中一个v比特的纠错码已 加到u比特数据上。这使得一次写入型信息记录媒 体具有增加的数据存储效率和对脉冲串差错有效的 纠错能力是可能的。

Description

本发明涉及一次写入型信息记录媒体如光存储卡。具体地讲，本发明针对能以增长的存储效率来格式化一次写入型信息记录媒体且具有校正脉冲串差错的能力的方法和设备，针对按上述格式进行格式化的一次写入型信息记录媒体，还针对用以写入数据或从这样的一次写入型信息记录媒体读出数据的方法和装置。

现已提出在一个信息记录媒体上记录数据时应从经济观点增加数据记录密度需求。可是，在数据记录密度增加时会使再生数据中出现的差错增加，这是由于例如记录媒体中的缺陷造成的。

一般地讲，为了减少再生数据中的差错，在数据记录操作期间需将一个纠错码加到该数据上以便执行差错校正。在再生的数据中典型地有两种不同类型的差错，即，随机出现的随机差错和以连续的方式出现的脉冲串差错。一旦出现脉冲串差错，因其含有大的连续差错很难被校正。

为使差错校正可行，在一具常规的信息记录系统中进行交错（interleaving），即，将一系列数据再细分为很多数据段，然后将其分配到记录媒体中。在这种情况下，即使因记录媒体上的缺陷而出现位置上连续的差错，而该差错在再生的数据中是不连续的，因而这些差错可作为随机差错被校正。

图1用图解表示常规的交错技术的一个例子。按常规交错方法，先排列272个“一帧和比特的同步信号”（简称“同步信号”），例如每个同步信号包括8比特并以符号“F”表示，如图1所示。随后，272个比特的信息组“a”、272个比特的信息组“b”、272个比特的信息组“c”、…、272个比特的信息组“n”彼此并行安排，如图1所示。第一个272比特信息组“a”包含由a1、a2、…a190组成为的190比特数据和由a191、a192、…、a272组成的82比特纠错码。类似地，第二个272个比特的信息组“b”包含由b1至b190组成的190比特数据和由b191到b272组成的82比特纠错码，第三个272个比特的信息组“c”包含由c1至c190组成的190比特数据和由c191至c272组成的82比特纠错码。同样地，最后的272个比特的信息组“n”包含由n1至n190组成的190比特数据和由m191至n272组成的82比特纠错码。

按上述方法安排的8比特同步信号和多个信息组按图3所示的箭头方向按如下方式被读出：依序从同步信号F进行读操作，第一信息组“a”的第一比特a1，第二信息“b”的第一比特“b1”，第三信息组“c”的第一比特c1，直到最后信息组“n”的第一比特n1;然后，依序从同步信号F进行读操作，第一信息组“a”的第二比特a2，第二信息组“b”的第二比特b2，第三信息组“c”的第二比特c2，直到最后信息组“n”的第二比特n2。在这个读的方法中，直到最后信息组“n”的第272比特n272的信息组被读出，然后它们被重新安排为一个比特流，如在图2中所示的。常规地，这种再安排的比特流被记录在信息记录媒体上。

如图2中所示的从同步信号“F”开始直到a1到n272的比特流被称为一个“区段”（sector）。在具有上述记录格式的常规记录媒体中，交错处理的数量变得越大（即，信息组的数量变得越大），则相对于脉冲串差错可进行的差错校正越多。但是，增加交错处理的数量要求较长的区段。由于各种数据长度通常被记录在单个区段中，在短小数据的情况下，长的区段可能包含无用的存储容量。现在考虑具有三个信息组的短数据被存储入一个长（大的）区段中的情况。如图3所示，即使从F、a1、b1、c1、F、a2、b2、c2、…、直到F、a272、b272、C272和（8+273）×3比特的数据被记录在这个大区段中，相当大的区段部分仍然作为“无记录的部分”。此外，如果第四信息组d1、d2、…、d272被另外地记录入这个大区段中，虽然比特“d1”应该起始地插入在上述比特C1和同步信号F之间，由于比特C1和同步信号F是相连的，这个比特“d1”在c1和F之间不能被中断。类似地，第4信息组的第二比特“d2”在比特C2和同步信号F之间不能被中断。

虽然在可重写型信息记录媒体的情况下一个区段的整个部分可被重写，但是在一次写入型消息记录媒体的情况下附加记录变得特别困难。此外，将信息附加写入无记录部分将减少纠错能力，如与在这个记录媒体的全部帧在开始时是交错存储的情况相比的话。这是因为单个区段在这种情况下被分为两组以上，因此交错过程的总数减少了。

正如前面叙述的，常规的数据记录媒体提供一个折衷问题，因为如果一个区段设定长了，则无用的来记录部分增加了，因此记录效率降低，而如果一个区段设定短了，则减少纠错能力。

鉴此，本发明的一个目的是提供一种适合于纠错的记录格式而且能够增加存储效率的一次写入型信息记录媒体。

本发明的另一个目的是提供一种能够格式化一次写入型记录媒体且同时优化存储效率并改进纠错能力的方法和设备。

本发明的又一个目的是提供一种数据写/读装置，它能够写入数据和从一次写入型记录媒体读出数据，同时优化存储效率并改进纠错能力。

根据本发明的第一方面，这里提供一种具有格式的一次写入型信息记录媒体，它包含很多区段，每个区段包含x个p比特帧，每帧包括：

一个f比特同步信号区;和

一个d比特数据区;

其中x、p、f、和d都是正整数。

根据本发明的第二方面，通过在一次写入型记录媒体上形成多个区段，提供一种格式化一次写入型记录媒体的方法，每个区段包括x个p特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，该方法包括以下步骤：

将x个同步信号写入一个由d比特数据区分开的位置，接着从在该区段的开始位置的第一同步信号开始的前面的同步信号;

其中x、p、f和d都是正整数。

根据本发明的第三方面，这里提供一种数据写入一次写入型记录媒体的方法，该记录媒体具有包含区段的一个格式，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区的一个d比特数据区，该方法包括：

一个存储器存储步骤，至少一个x比特的信息组存入一个存储器，在该信息组一个v比特纠错码已加到u比特数据中;和

一个数据写入步骤，将从该存储器读出的信息组的各个比特写入x个帧的数据区中;

其中x、p、f、d、u和v都是正整数。

根据本发明的第四方面，这里提供一种从具有包含区段的格式的一次写入型记录媒体读出数据的方法，每个区段包括x个p比特帧，每个帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，该数据记录方法包括：

从x个帧的数据区读出的x个数据存入一个存储器的步骤;

从存储在该存储器中的x个数据中以单个比特为单位读出信息的步骤;和

串行地连接所读出的信息以构成一个x比特的信息组的步骤;

其中x、p、f和d是都正整数。

根据本发明的第五方面，这里提供一种格式化装置，通过在一次写入型记录媒体上形成多个区段来格式化一次写入型记录媒体，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，该格式化装置包括：

一个ROM（只读存储器），其内预先存储一个程序，以在该格式化装置接通电源时执行该格式化装置的初始化过程。

一个输入装置，用于输入一个格式的指令;

同步信号写装置，根据输入的格式指令将x个同步信号写一个由d比特数据区分开的位置，接着从在该区段的开始位置的第一同步信号开始的前面的同步信号;和

输出装置，在格式操作已完成之后输出一个完整的格式;

其中x、p、f和d都是正整数。

根据本发明的第六方面，这里提供一种数据写入装置，用于将数据写入具有包括区段格式的一次写入型记录媒体中，每个区段x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，该数据写入装置包括：

一个ROM（只读存储器），其内预先存储一个程序，当该数据写入装置接通电源时执行该数据写入装置的初始化过程;

一个存储器，用于存储至少一个x比特信息组，其中一个v比特的纠错码已加到u比特数据上;

数据写入装置，将从该存储器读出的信息组的各个比特写入x个帧的数据区;和

输出装置，在数据已经写入之后输出一个完整的数据写入操作;

其中x、p、f、d、u、和v都是正整数。

根据本发明的第七方面，这里提供一种数据读出装置，从具有包括区段格式的一次写入型记录媒体中读出数据，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，该数据读出装置包括：

一个ROM（只读存储器），其内预先存储一个程序，当该数据读出装置接通电源时执行该数据读出装置的初始化过程;

一个存储器，存储从x个帧的数据区读出的x个数据;和

读出装置，以单个比特为单位从存储在该存储器中的x个数据读出信息;

其中x、p、f和d都是正整数。

只是同步信号以预定的间隔被记录，而数据是在各个同步信号之后逐个比特地顺序记录，因此分散了数据串。因此，即使数据的数量最小的，对于脉冲串差错可取得较高的纠错能力。

下面结合附图描述本发明的实施例，这将有助于理解本发明的上述目的和其它的目的、效果，特性和优点。

图1示出常规的交错过程的示意图;

图2示出常规区段结构的例子;

图3示出常规区段结构的另一例子;

图4示出本发明在的一次写入型信息记录媒体的记录格式中帧和区段安排的例子;

图5示出图4所示的一次写入型信息记录媒体的记录格式中帧和区段安排的另例子;

图6示出硬件方框图，图示本发明的一个格式化装置和一个数据读出/写入装置的第一实施例;

图7示出说明根据本发明的第一格式化装置和第一数据读出/写入装置中所执行的格式化操作的流程图;

图8示出图7所示的装置所使用的控制器中的一个存储器的存储变换图;

图9示出图8所示的存储器的处理电路的方框图;

图10A和10B示出划痕光存储器卡的示例图;和

图11示出硬件方框图，图示本发明的一个格式化装置和数据读出/写入装置的第二实施例。

现在参见附图，详细地叙述本发明的各种优选实施例。

图4示出本发明采用的记录格式的具体例子，如在这个图中所示的，通过连续地安排272个48比特帧（通常是x个具有48比特的帧）构成单个区段。48比特（通常是p比特）的帧包含放置在前导部分的一个8比特（通常是f比特）同步信号“F”，和接在同步信号“F”后面的最大40比特（通常p-f比特）的数据和一个纠错码。换句话说，一个区段由48×272比特（通常是px比特）构成的。

数据与纠错码被记录在这样一个存储区，亦即该存储区的容量为单个信息组的比特长度的整数倍，这里的整数是1-40。单个信息组包括190比特（通常是u比特）数据和一个82比特（通常是v比特）纠错码。

当该数据短的时，如图5中所示，包括三个信息组，例如同步信号“F”和三个比特“a1”、“b1”、“c1”被记录在帧1中。类似地，同步信号“F”和三个比特“a2”、“b2”、“c2”被记录在帧2中，最后同步信号“F”和三个比特“a272”、“b272”、“c272”被记录在帧272中。正如从图5可看到的，在这些272帧的每帧中留下了附加的可写入的无记录部分。当一个信息组4被附加写入时，第四信息组的比特“d1”被附加地写入在帧1中的比特c1之后，它已经有同步信号“F”。类似地，第四信息组的其它比特“d2”、“d3”、…、“d272”依序写入先前的比特“c2”、“c3”、…、“c272”之后。

图6示出本发明用于对图4的上述一次写入型记录媒体格式化的装置的硬件安排第一实施例的方框图。图6所示的格式化装置中，标号602表示一个CPU（中央处理单元），用于控制这个格式化装置的整个安排。标号604表示一个ROM（只读存储器），用于预先存储一个程序，在该格式化装置接通电源（未示出）接通时执行初始化过程。标号606表示一个RAM（随机存取存储器），在该程序的操作期间暂存所需的数据。标号608表示一个输入装置，用于输入格式操作的指令，例如键盘，鼠标器和通信设备。标号614表示用于一次写入型信息记录媒体的一个驱动器，它格式化该一次写入型信息记录媒体，和用于写入数据到这个记录媒体及从这个记录媒体读出数据。标号610是一个输出装置，用于向用户例如CRT（阴极射线管）、LCD（液晶示示器）和通信设备输出信息。标号612表示一个控制器，响应从该CPU602发出的指令用于控制一次写入型信息记录媒体的驱动器614。

现在参见图7的流程图，叙述图6所示的格式化装置的格式化操作过程。在这个流程图的第一步S702，由格式化装置输入格式化操作指令。然后，在步骤S704，CPU602经过控制器612判断一次写入型信息记录媒体是否已插入驱动器614。如果一次写入型信息记录媒体没有插入驱动器614，在步骤S706将这个状态提供给输出装置610，然后过程终止。另一方面，当一次写入型信息记录媒体插入驱动器614时，CPU602指示控制器612移动驱动器614的驱动头到一个预定的轨道（S708）。接着，第一个f比特同步信号“F”写入在该启示媒体的这个轨迹上的第一区段的开始位置（S710）。此外，第二个f比特同步信号“F”被写入到这样的位置上，亦即它与第一个f比特同步信号F相邻并且由一个p比特数据区（S712）分开。重复同步信号F的写操作，直到同步信号F都写入已被格式的这个区段中全部（X个）帧为止（S714）。

当x个同步信号F已写入这个区段时，另外的x同步信号F将类似地写入下一个区段（从S710至S714）。CPU602作为单个区段处理从第一同步信号的开始位置到第x个同步信号后的p比特数据的结束位置。请注意，区段号或类似号可写入各个区段的开始位置。当CPU602确认x个同步信号F已写入这个轨迹内的所有区段时（S750），CPU602进行进一步判断所有需要的轨迹是否都已格式化了（S760）。当所有需要的轨迹都还没有格式化时，在CPU602的控制下，驱动器640的驱动头转移到下一个轨迹以开始这个轨迹的格式化操作（S780至S750）。相反地，当所有这些需要的轨迹都已格式化时，这个过程的操作完成（S760）。

现在参见图8和9，该图示出本发明的数据读/写装置及读/写上述的一次写入型信息记录媒体的方法的实施例。这个数据读/写装置的硬件方框图与上述的图6中所示的格式化装置的硬件方框图相同。但是应该指出，为了提高数据读和写的速度，可在该数据读/写装置的控制器612中使用具有相应于单个轨迹的存储容量的一个数据存储器和一个存储处理电路，下面将详细地叙述。

图8表示一个存储器的存储变换，该存储器存储包含在单个轨迹中的数据。在该行（水平）方向的一个码字由272比特组成的，而在列（垂直）方向安排40个码字，一个码字包括190比特数据和一个82比特纠错码。图9是示于图8中的具有该存储变换的存储器处理电路的方框图。这个存储器处理电路使用一个光存储器卡作为一次写入型信息记录媒体进行记录和再生操作。

首先，叙述数据记录操作。编码器901产生纠错码，使得从CPU602发送的数据有纠错码，然后以图8中所示的形式存入存储器902。例如，图8所示的行“a”（a1至a272）以下列方式存储入存储器902：首先，开关906连接到“a”侧，和从CPU602发送的数据依序存入该存储器902的行“a”，作为比特a1、a2、a3、…、a190。此后，开关906连接到“b”侧，而由编码器901产生的82比特纠错码提供给存储器902的比特a191-a272。

对于存储器902的剩余的行“b”至“n”，上面说明的操作是连续和重复地进行的，使得纠错码和所有的行“a”至“n”的数据都存储入存储器902。然后，以图8的形式已经存储在存储器902中的数据以在图8中所示的重直方向从这个存储器中被重现，并由编码器903编码为可在光存储器卡上记录的数据形式。这些需要行的数据与同步信号一起被存储在光存储器卡中。

接着，现在说明从光存储器卡的数据再生操作，在光存储器卡中的数据已由上述记录操作存储了。从该光存储器卡读出的数据由解码器904解码为数字信号。该数字信号垂直方向存储入存储器902，以使该数据信号根据图8的存储变换进行安排。随后，该数据从存储器902在水平方向重现并且加到解码器905，而解码器905根据纠错方法处理该数据。因此，已纠错的数据作为再生的数据被送到CPU602。

上述数据记录/再生方法可获得有效的纠错，不仅在光存储器卡908中划痕10a是如图10A所示的均匀分布时（在这个情况下，即使在常规的记录格式也进行纠错），而且在划痕10a是在如图10B中所示的一个地方集中地进行时。特别是，在一个短区段的情况下与常规的纠错方法比较其纠错能力大大地增加了。

实施例2：

图11示出本发明的格式化装置和数据输入/输出装置的硬件安排的第二实施例的方框图。如在这个图中所表示的，第二实施例包括与SCSI或SASI相符的一个主接口1120，它可用以作为一个输入装置和一个输出装置，替代第一实施例的格式化装置和数据输入/输出装置的输入装置608和输出装置610。此外，控制器612的全部或一部分功能可由CPU1102、ROM1104和RAM1106代替。另外，控制器612可放置在一次写入型记录媒体驱动器1114与CPU1102之间。另一个可替代方案，与LAX（局域网）、WAN（广域网）或者公用网的通信接口可代替主接口1120，使得该接口用作输入装置和输出装置。

如前面详细说明的，根据本发明，对该帧的比特存储效率可增加。而且，可选择大容量的区段。因此，可改善数据记录效率和纠错能力。此外，数据可附加地写在一个区段上而不要划分它。

本发明已对于优选的实施例进行详细地叙述了，本领域的技术人员从前面的叙述可清楚知道，在不脱离本发明的较广泛范围内可进行改变和修改，因此本发明想要在所附的权利要求书中覆盖在本发明的真正精神内的所有这些改变和修改。

Claims (18)

1、一种一次写入型信息记录媒体，具有包括区段的格式，每个段包括x个p比特帧，其特征在于，每帧包括：

一个f比特同步信号区和

一个d比特数据区

其中x、p、f和d都是正整数。

2、根据权利要求1的一次写入型信息记录媒体，其特征在于，包括：

一个数据记录格式，一个x比特信息组的各个比特被分配到所述x个帧的所述数据区，在x比特信息组中一个v比特的纠错码已加到u比特数据中，

其中x、p、f、d、u和v都是正整数。

3、一种通过在一次写入型记录媒体上形成多个区段来格式化一次写入型记录媒体的方法，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，该方其特征在于包括以下步骤：

将x个所述同步信号写入一个由d比特数据区分开的、接在从该区段开始位置的第一同步信号开始的先面同步信号之后的位置上，

其中x、p、f、和d都是正整数。

4、一种用于将数据写入具有包括区段格式的一次写入型记录媒体的方法，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

一个存储器存储步骤，将至少一个x比特信息组存储入一个存储器，在该x比特信息组中一个v比特纠错码已加到u比特数据上;和

一个数据写入步骤，将从所述存储器读出的所述信息组的各个比特写入所述x个帧的所述数据区，

其中x、p、f、d、u和v都是正整数。

5、根据权利要求4的数据写入方法，其特征在于：

所述存储器存储步骤包括将所述至少一个信息组存储到多个存储器中的一个步骤;和

所述数据写入步骤包括将每个信息组的第n比特写入第n帧的一个步骤，

其中x、p、f、d、u和v都是正整数。

6、一种从具有包括区段的格式的一次写入型记录媒体读出数据的方法，每个区段包括x个比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，其特征在于，所述数据读出方法包括以下步骤：

从所述x个帧的所述数据区读出的x个数据存入一个存储器的步骤;

从存储在所述存储器中的所述x个数据中以单个比特为单元读出信息的步骤;和

连续地连接所读出的信息以构成一个x比特信息组的步骤，

其中x、p、f、和d都是正整数。

7、一种格式化装置，通过在一次写入型记录媒体上形成多个区段来格式化一个一次写入型记录媒体，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，其特征在于所述装置包括：

一个ROM（只读存储器），预先存储一个程序，当所述格式化装置接通电源时执行所述格式化装置的初始化过程;

用于输入一个格式指令的输入装置;

同步信号写入装置，根据所述输入的格式指令，用于将x个所述同步信号写入到一个由d比特数据区分开的、接在从该区段开始位置的第一同步信号开始的先前同步信号之后的位置上;和

输出装置，在所述格式操作已经完成之后，输出一个完整的所述格式;

其中x、p、f和d都是正整数。

8、一种数据写入装置，用于将数据写入具有包括区段的格式的一个一次写入型记录媒体中，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，其特征在于，所述数据写入装置包括：

一个ROM（只读存储器），预先存储一个程序，在所述数据写入设备源接通时执行所述数据写入装置的初始化过程;

一个存储器，存储至少一个x比特信息组，在该信息组中一个v比特的纠错码已加到u比特数据;

数据写入装置，将从所述存储器读出的所述信息组的各个比特写入所述x个帧的所述数据区;和

输出装置，在所述数据已写入之后，输出一个完整的所述数据写入操作，

其中x、p、f、d、u和v都是正整数。

9、根据权利要求8的数据写入装置，其特征在于：

所述存储器具有能够存储多个信息组的存储容量;和

所述数据写入装置包括一个用于将存储在所述存储器中所述多个信息组的每个信息组的第n比特写入第n帧的装置，

其中x、p、f、d、u和v都是正整数。

10、一种数据读出装置，用于从具有包括区段的格式的一次写入型记录媒中读出数据，每个区段包括x个p比特帧，每帧包含一个f比特同步信号区和一个d比特数据区，其特征在于所述数据读出装置包括：

一个ROM（只读存储器），预先存储一个程序，在所述数据读出装置接通电源时执行所述数据读出装置的初始化过程;

一个存储器，用于存储从x个帧的所述数据区读出的x个数据;和

读出装置，用于从存储在所述存储器中的所述x个数据中以单个比特为单位读出信息，

其中x、p、f、和d是正整数。

11、根据权利要求1的一次写入型信息记录媒体，其特征在于：

每个所述区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所述比特数“p”选择为48;

同步信号的所述比特数“f”选择为8;和

数据区的所述比特数“d”选择为40。

12、根据权利要求2的一次写入型信息记录媒体;其特征在于：

每个所述区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所述比特数“p”选择为48;

同步信号区的所述比特数“f”选择为8;

数据区的所述比特数“d”选择为40;

数据的所述比特数“u”选择为190;和

纠错码的所述比特数“v”选择为82。

13、根据权利要求3的格式化方法，其特征在于：

每个所述区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所述比特数“p”选择为48;

同步信号区的所述比特数“f”选择为8;和

数据区的所述比特数“d”选择为40。

14、根据权利要求4的写入方法，其特征在于：

每个区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所述比特数“p”选择为48;

同步信号区的所述比特数“f”选择为8;

数据区的所述比特数“d”选择为49;

数据的所述比特数“u”选择为190;

所述纠错码的所述比特数“v”选择为82。

15、根据权利要求6的读出方法，其特征在于：

每个所述区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所述比特数“p”选择为48;

同步信号区的所述比特数“f”选择为8;和

数据区的所述比特数“d”选择为40。

16、根据权利要求7的格式化装置，其特征在于：

每个所述区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所述比特数“p”选择为48;

同步信号区的所述比特数“f”选择为8;和

数据区的所述比特数“d”选择为40。

17、根据权利要求8的写入装置，其特征在于：

每个区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所述比特数“p”选择为48;

同步信号区的所述比特数“f”选择为8;

数据区的所述比特数“d”选择为49;

数据的所述比特数“u”选择为190;和

所述的所述比特数“v”选择为82。

18、根据权利要求10的读出装置，其特征在于：

每个所述区段的所述帧数“x”选择为272;

帧的所比特数“p”选择为48;

同步信号区的所述比特数“f”选择为8;和

数据区的所述比特数“d”选择为40。

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