CN113068223B - 基于切片信息的本地分流方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

基于切片信息的本地分流方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种基于切片信息的本地分流方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取用户终端连接到5G网络时使用的S‑NSSAI，基于该S‑NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使该分流模块在判断出该S‑NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息，在接收到该本地分流响应消息后，将与该S‑NSSAI对应的上行数据包通过该分流模块分流至边缘云，并将通过该分流模块接收到的下行数据包转发给该用户终端，从而通过基站与新增的分流模块进行切片相关信息交互，只对需要分流的切片数据进行分流，简化了分流实施过程，降低了对分流模块的性能要求，节约了分流成本，且不会影响正常用户的公网业务数据通信。

Description

基于切片信息的本地分流方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于切片信息的本地分流方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
前期垂直行业的网络部署主要以有线网络和WiFi为主，目前垂直行业对于5G网络部署有较强需求，同时对于数据安全性有较高要求，要求园区内的生产数据物理上不出园区，要将数据做本地分流。现有方案有：
方案一，通过UPF(User platform function)下沉来实现本地数据业务；方案二是通过在NG口上新增一台服务器，通过解析所有NG口上的GTP-U数据包，获取用户通信数据的IP五元组，通过IP五元组来实现本地分流；方案三是基站在无线协议栈上做修改，在无线协议栈的PDCP(Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议)层获取用户的通信数据IP五元组，如果满足本地分流的IP规则，则将其分流至本地，如果不满足本地分流的IP规则，则进行GTP-U封装发送至核心网网元，进而发送至Internet。
针对目前使用的分流技术方案：方案一中UPF下沉，其成本高，且需要异厂家的SMF(Session Management Function，会话管理功能)和UPF之间N4接口解耦，短期内难以实现；方案二通过NG接口解析所有用户的GTP-U数据包，需要对每个用户面数据包进行解析，方案较接为冗余，且对服务器处理能力有较高需求，且如果该服务器发生故障，容易导致整个网络瘫痪；方案三需要现有的基站协议栈做一定的修改，目前只能实现单基站的分流，无法满足局域区域内本地分流的业务业务连续性要求，只能实现单BBU站内本地分流业务连续性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于切片信息的本地分流方法、装置、设备及存储介质，旨在解决由于现有技术本地分流成本高、对分流服务器处理能力要求高及容易造成网络瘫痪的问题。
一方面，本发明提供一种基于切片信息的本地分流方法，所述方法包括下述步骤：
获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于所述S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使所述分流模块在判断出所述S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息；
若接收到所述本地分流响应消息，则将与所述S-NSSAI对应的上行数据包通过所述分流模块分流至边缘云，并将通过所述分流模块接收到的下行数据包转发给所述用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
优选地，所述本地分流请求包括基站标识、用户终端标识和所述S-NSSAI。
另一方面，本发明提供了一种基于切片信息的本地分流方法，所述方法包括下述步骤：
当接收到基站的本地分流请求时，判断所述本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中；
若包含于所述分流切片信息中，则返回本地分流响应消息；
将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将接收到的与所述S-NSSAI对应的下行数据包返回给所述基站，以使所述基站将所述下行数据包转发给所述用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
优选地，所述将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云的步骤，包括：
将所述上行数据包转换为满足边缘云应用需要的数据协议格式后分流至边缘云；
所述将接收到的与所述S-NSSAI对应的下行数据包返回给基站的步骤，包括：
将所述下行数据包转换为基站可识别的数据协议格式后转发给基站。
优选地，所述将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云的步骤，还包括：
基于IP五元组将所述上行数据包分流至对应的边缘云应用。
另一方面，本发明提供了一种基于切片信息的本地分流装置，其特征在于，所述装置包括：
请求发送单元，用于获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于所述S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使所述分流模块在判断出所述S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息；以及
分流执行单元，用于若接收到所述本地分流响应消息，则将与所述S-NSSAI对应的上行数据包通过所述分流模块分流至边缘云，并将通过所述分流模块接收到的下行数据包转发给所述用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
另一方面，本发明提供了一种基于切片信息的本地分流装置，其特征在于，所述装置包括：
判断单元，用于当接收到基站的本地分流请求时，判断所述本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中；
响应消息返回单元，用于若包含于所述分流切片信息中，则返回本地分流响应消息；以及
分流处理单元，用于将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将接收到的与所述S-NSSAI对应的下行数据包返回给所述基站，以使所述基站将所述下行数据包转发给所述用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
另一方面，本发明还提供了一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
另一方面，本发明还提供了一种通信系统，其特征在于，包括基站和分流模块，所述基站包含有如权利要求6所述的装置，所述分流模块包含有如权利要求7所述的装置。
另一方面，本发明还提供了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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于该S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使该分流模块在判断出该S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息，在接收到该本地分流响应消息后，将与该S-NSSAI对应的上行数据包通过该分流模块分流至边缘云，并将通过该分流模块接收到的下行数据包转发给该用户终端，从而通过基站与新增的分流模块进行切片相关信息交互，只对需要分流的切片数据进行分流，简化了分流实施过程，降低了对分流模块的性能要求，节约了分流成本，且不会影响正常用户的公网业务数据通信。
附图说明
图1A是本发明实施例一提供的基于切片信息的本地分流方法的实现流程图；
图1B是本发明实施例一提供的基于切片信息的本地分流方法的应用场景示意图；
图2是本发明实施例二提供的基于切片信息的本地分流方法的实现流程图；
图3是本发明实施例三提供的基于切片信息的本地分流装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的基于切片信息的本地分流装置的结构示意图；
图5是本发明实施例五提供的设备的结构示意图；
图6是本发明实施例六提供的通信系统的结构示意图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图1示出了本发明实施例一提供的基于切片信息的本地分流方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在步骤S101中，获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于该S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使该分流模块在判断出该S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息。
本发明实施例适用于5G通信网络的基站侧，本发明实施例的应用环境如图1B所示。在本发明实施例中，每个基站可通过PDU会话建立请求获知每个用户终端使用的S-NSSAI(single network slice selection assistance information，网络切片选择辅助信息)，基站可在发送PDU会话建立响应消息的同时，通过基站与分流模块之间独立的接口将本地分流请求发送给分流模块，即，基站新增一条本地分流请求信令发送至分流模块。优选地，本地分流请求中包含基站标识、用户终端的ID标识和S-NSSAI，以使分流模块仅对需要分流的切片数据进行处理，从而极大了降低了分流模块的性能要求。其中，分流模块可以通过置于基站中的分流板卡等硬件实现，也可以通过在5G网络中添加的独立硬件实现，还可以基于软件实现。
分流模块在接收到该本地分流请求之后，判断该本地分流请求中携带的S-NSSAI是否包含于该分流模块的分流切片信息中，若不包含于该分流切片信息中，则返回本地分流失败消息，此时，基站按照标准的3GPP要求发送数据，不进行本地分流。其中，分流切片信息可由用户预先配置，该分流切片信息可包括可进行分流的S-NSSAI以及与每个S-NSSAI对应的分流目的地址(边缘云)。
在步骤S102中，若接收到该本地分流响应消息，则将与该S-NSSAI对应的上行数据包通过该分流模块分流至边缘云，并将通过该分流模块接收到的下行数据包转发给该用户终端。
在本发明实施例中，若接收到该本地分流响应消息，则基站将与该S-NSSAI对应的上行数据包发送至该分流模块，由分流模块做GTU-U格式解析后发送给边缘云。在下行数据包发送过程中，分流模块通过已记录的上行路由路径，将下行数据包发送至基站，再由基站转发给用户终端。其中，分流模块包含用于指配使用该分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE(退出)状态的控制策略，由于使用该S-NSSAI的用户终端只存在inactive(非活跃)和active(活跃)两种状态，当用户终端处于inactive状态时，通过基站侧发送paging消息即可完成下行数据的发送。
在本发明实施例中，获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于该S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使该分流模块在判断出该S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息，若接收到该本地分流响应消息，则将与该S-NSSAI对应的上行数据包通过该分流模块分流至边缘云，并将通过该分流模块接收到的下行数据包转发给该用户终端，其中，该分流模块包含用于指配使用该分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略，从而通过基站与新增的分流模块进行切片相关信息交互，只对需要分流的切片数据进行分流，简化了分流实施过程，降低了对分流模块的性能要求，节约了分流成本，且不会影响正常用户的公网业务数据通信。
实施例二：
图2示出了本发明实施例二提供的基于切片信息的本地分流方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在步骤S201中，当接收到基站的本地分流请求时，判断该本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中。
本发明实施例适用于5G通信网络的分流模块侧，本发明实施例的应用环境如图1B所示。在本发明实施例中，每个基站可通过PDU会话建立请求获知每个用户终端使用的S-NSSAI(single network slice selection assistance information，网络切片选择辅助信息)，基站可在发送PDU会话建立响应消息的同时，通过基站与分流模块之间独立的接口将本地分流请求发送给分流模块，即，基站新增一条本地分流请求信令发送至分流模块。优选地，本地分流请求中包含基站标识、用户终端的ID标识和S-NSSAI，以使分流模块仅对需要分流的切片数据进行处理，从而极大了降低了分流模块的性能要求。其中，分流模块可以通过置于基站中的分流板卡等硬件实现，也可以通过在5G网络中添加的独立硬件实现，还可以基于软件实现。
分流模块在接收到该本地分流请求之后，判断该本地分流请求中携带的S-NSSAI是否包含于该分流模块的分流切片信息中，若不包含于该分流切片信息中，则返回本地分流失败消息，此时，基站按照标准的3GPP要求发送数据，不进行本地分流。其中，分流切片信息可由用户预先配置，该分流切片信息可包括可进行分流的S-NSSAI以及与每个S-NSSAI对应的分流目的地址(边缘云)。
在步骤S202中，若包含于该分流切片信息中，则返回本地分流响应消息。
在步骤S203中，将接收到的与该S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将接收到的与该S-NSSAI对应的下行数据包返回给该基站，以使该基站将该下行数据包转发给该用户终端。
在本发明实施例中，基站在接收到分流响应消息之后，将与该S-NSSAI对应的上行数据包发送至该分流模块，分流模块做GTU-U格式解析后发送给边缘云。在下行数据包发送过程中，分流模块通过已记录的上行路由路径，将下行数据包发送至基站，再由基站转发给用户终端。其中，分流模块包含用于指配使用该分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE(退出)状态的控制策略，由于使用该S-NSSAI的用户终端只存在inactive(非活跃)和active(活跃)两种状态，当用户终端处于inactive状态时，通过基站侧发送paging消息即可完成下行数据的发送。
优选地，在该将接收到的与该S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云时，将该上行数据包转换为满足边缘云应用需要的数据协议格式后分流至边缘云，在将接收到的与该S-NSSAI对应的下行数据包返回给基站时，将该下行数据包转换为基站可识别的数据协议格式后转发给基站，以满足与行业客户的边缘云应用做交互。具体地，分流模块可将该切片(S-NSSAI)所有GTP-U数据协议格式转换为第三方应用需要的数据格式，如层二以太网数据包，IP数据包等，以满足与行业客户的边缘云应用做交互。在下行数据包发送过程中，通过记录上行路由路径，将下行数据包格式转换成基站可识别的GTP-U数据包格式，发送至对应的用户终端。
进一步地，分流模块还可以基于切片中不同业务做进一步的分流，从而优选地，基于IP五元组将该上行数据包分流至对应的边缘云应用，以将同一切片中不同应用分流到不同的业务服务器中。
在本发明实施例中，当接收到基站的本地分流请求时，判断该本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中，若包含于该分流切片信息中，则返回本地分流响应消息，将接收到的与该S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将接收到的与该S-NSSAI对应的下行数据包返回给该基站，以使该基站将该下行数据包转发给该用户终端，其中，该分流模块包含用于指配使用该分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略，从而通过基站与新增的分流模块进行切片相关信息交互，只对需要分流的切片数据进行分流，简化了分流实施过程，降低了对分流模块的性能要求，节约了分流成本，且不会影响正常用户的公网业务数据通信。
实施例三：
图3示出了本发明实施例三提供的基于切片信息的本地分流装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：
请求发送单元31，用于获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于该S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使该分流模块在判断出该S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息；以及
分流执行单元32，用于若接收到该本地分流响应消息，则将与该S-NSSAI对应的上行数据包通过该分流模块分流至边缘云，并将通过该分流模块接收到的下行数据包转发给该用户终端，其中，该分流模块包含用于指配使用该分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
优选地，该本地分流请求包括基站标识、用户终端标识和该S-NSSAI。
在本发明实施例中，基于切片信息的本地分流装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。基于切片信息的本地分流装置的各单元的具体实施方式可参考前述方法实施例的描述，在此不再赘述。
实施例四：
图4示出了本发明实施例四提供的基于切片信息的本地分流装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：
判断单元41，用于当接收到基站的本地分流请求时，判断该本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中；
响应消息返回单元42，用于若包含于该分流切片信息中，则返回本地分流响应消息；以及
分流处理单元43，用于将接收到的与该S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将接收到的与该S-NSSAI对应的下行数据包返回给该基站，以使该基站将该下行数据包转发给该用户终端，其中，该分流模块包含用于指配使用该分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
优选地，分流处理单元还包括：
第一转换单元，用于将该上行数据包转换为满足边缘云应用需要的数据协议格式后分流至边缘云；
第二转换单元，用于将该下行数据包转换为基站可识别的数据协议格式后转发给基站。
优选地，分流处理单元还包括：
分流子单元，用于基于IP五元组将该上行数据包分流至对应的边缘云应用。
在本发明实施例中，基于切片信息的本地分流装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。基于切片信息的本地分流装置的各单元的具体实施方式可参考前述方法实施例的描述，在此不再赘述。
实施例五：
图5示出了本发明实施例五提供的设备的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本发明实施例的设备5包括处理器50、存储器51以及存储在存储器51中并可在处理器50上运行的计算机程序52。该处理器50执行计算机程序52时实现上述各方法实施例中的步骤，例如，图1所示的步骤S101至S102，又如，图2所示的步骤S201至S203。或者，处理器50执行计算机程序52时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如，图3所示单元31至32的功能，又如，图4所示单元41至43的功能。
实施例六：
图6示出了本发明实施例六提供的通信系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本发明实施例的通信系统6包括基站61和分流模块62，基站61包含有实施例三该的装置，该分流模块62包含有实施例四该的装置。
在本发明实施例中，基站获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，并基于该S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，当分流模块接收到基站的本地分流请求时，判断该本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中，若包含于该分流切片信息中，则向基站返回本地分流响应消息，基站将与该S-NSSAI对应的上行数据包发送给该分流模块，分流模块将接收到的与该S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将MEC下发的与该S-NSSAI对应的下行数据包返回给该基站，由基站转发给用户终端，其中，该分流模块包含用于指配使用该分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略，从而通过基站与新增的分流模块进行切片相关信息交互，只对需要分流的切片数据进行分流，简化了分流实施过程，降低了对分流模块的性能要求，节约了分流成本，且不会影响正常用户的公网业务数据通信。
实施例七：
在本发明实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤，例如，图1所示的步骤S101至S102，又如，图2所示的步骤S201至S203。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如，图3所示单元31至32的功能，又如，图4所示单元41至43的功能。
本发明实施例的计算机可读存储介质可以包括能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质，例如，ROM/RAM、磁盘、光盘、闪存等存储器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于切片信息的本地分流方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于所述S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使所述分流模块在判断出所述S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息；
若接收到所述本地分流响应消息，则将与所述S-NSSAI对应的上行数据包通过所述分流模块分流至边缘云，并将通过所述分流模块接收到的下行数据包转发给所述用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地分流请求包括基站标识、用户终端标识和所述S-NSSAI。
3.一种基于切片信息的本地分流方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
当接收到基站的本地分流请求时，判断所述本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中；
若包含于所述分流切片信息中，则返回本地分流响应消息；
将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将接收到的与所述S-NSSAI对应的下行数据包返回给所述基站，以使所述基站将所述下行数据包转发给用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云的步骤，包括：
将所述上行数据包转换为满足边缘云应用需要的数据协议格式后分流至边缘云；
所述将接收到的与所述S-NSSAI对应的下行数据包返回给基站的步骤，包括：
将所述下行数据包转换为基站可识别的数据协议格式后转发给基站。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云的步骤，还包括：
基于IP五元组将所述上行数据包分流至对应的边缘云应用。
6.一种基于切片信息的本地分流装置，其特征在于，所述装置包括：
请求发送单元，用于获取用户终端连接到5G网络时使用的S-NSSAI，基于所述S-NSSAI向分流模块发送本地分流请求，以使所述分流模块在判断出所述S-NSSAI包含于分流切片信息中时，返回本地分流响应消息；以及
分流执行单元，用于若接收到所述本地分流响应消息，则将与所述S-NSSAI对应的上行数据包通过所述分流模块分流至边缘云，并将通过所述分流模块接收到的下行数据包转发给所述用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
7.一种基于切片信息的本地分流装置，其特征在于，所述装置包括：
判断单元，用于当接收到基站的本地分流请求时，判断所述本地分流请求中的S-NSSAI是否包含于分流切片信息中；
响应消息返回单元，用于若包含于所述分流切片信息中，则返回本地分流响应消息；以及
分流处理单元，用于将接收到的与所述S-NSSAI对应的上行数据包分流至边缘云，将接收到的与所述S-NSSAI对应的下行数据包返回给所述基站，以使所述基站将所述下行数据包转发给用户终端，其中，所述分流模块包含用于指配使用所述分流切片信息中的S-NSSAI的用户终端不进入IDLE状态的控制策略。
8.一种基于切片信息的本地分流设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
9.一种通信系统，其特征在于，包括基站和分流模块，所述基站包含有如权利要求6所述的装置，所述分流模块包含有如权利要求7所述的装置。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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