CN114189452A - 基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法，包括：解析时间敏感网络传输节点的门控制列表数据，生成待调整的传输资源模型；分析低优先级流量、预测机制、高优先级流量对流量传输时间槽的影响；根据所述影响调整所述待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。通过上述方法，对时间敏感网络中的难以理解的流量调度信息进行处理，为建模人员生成易懂的资源模型，大大方便了时间敏感网络的验证分析效率。

Description

基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法

技术领域

本发明涉及以太网和网络演算技术领域，特别涉及一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法。

背景技术

在工业控制等对数据传输实时性有严格要求的领域，随着对数据实时性需求的进一步提高，科学家们提出了时间敏感网络的标准。在时间敏感网络中，通过时间触发的方式结合网络的门控制列表对网络中的流量进行调度传输。

但是，在流量传输的过程中，流量严格按照门控制列表所分布的时间窗口进行传输，但是并不是在时间窗口的范围内就可以传输了，它仍然会受到其它因素的影响，包括低优先级流量的影响、预测机制的影响、高优先级流量的影响，因此，结合上述影响因素，构建准确的面向时间敏感网络的传输资源模型，在时间敏感网络的性能分析中具有重要的意义。

发明内容

本公开实施例提供了一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

第一方面，本公开实施例提供了一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法，包括：

解析时间敏感网络传输节点的门控制列表数据，生成待调整的传输资源模型；

分析低优先级流量、预测机制、高优先级流量对流量传输时间槽的影响；

根据影响调整待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

进一步地，门控制列表数据，包括：

流量传输时间槽周期、流量传输链路、流量优先级以及流量时间槽。

进一步地，根据影响调整待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型，包括：

根据低优先级流量的影响调整待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型；

根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型；

根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

进一步地，根据低优先级流量的影响调整待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型，包括：

将门控制列表数据中存在的低优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到第一传输资源模型。

进一步地，根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型，包括：

分析传输时间槽的剩余时间窗口是否能够满足流量的传输；

当能够满足流量传输时，则继续传输；

当不能够满足流量传输时，则停止流量传输并等待下一个时间窗口；

得到第二传输资源模型。

进一步地，根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型，包括：

将门控制列表数据中存在的高优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到构建完成的传输资源模型。

第二方面，本公开实施例提供了一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建装置，包括：

解析模块，用于解析时间敏感网络传输节点的门控制列表数据，生成待调整的传输资源模型；

分析模块，用于分析低优先级流量、预测机制、高优先级流量对流量传输时间槽的影响；

构建模块，用于根据影响调整待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

进一步地，门控制列表数据，包括：

流量传输时间槽周期、流量传输链路、流量优先级以及流量时间槽。

进一步地，构建模块，包括：

第一构建单元，用于根据低优先级流量的影响调整待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型；

第二构建单元，用于根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型；

第三构建单元，用于根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

进一步地，第一构建单元，包括：

用于将门控制列表数据中存在的低优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到第一传输资源模型。

进一步地，第二构建单元，包括：

用于分析传输时间槽的剩余时间窗口是否能够满足流量的传输；

当能够满足流量传输时，则继续传输；

当不能够满足流量传输时，则停止流量传输并等待下一个时间窗口；

得到第二传输资源模型。

进一步地，第三构建单元，包括：

用于将门控制列表数据中存在的高优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到构建完成的传输资源模型。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的目的是提供一种面向时间敏感网络传输节点的传输资源模型构建方法，可以对时间敏感网络中每个传输节点的资源模型进行建模，分析节点的门控制列表数据，同时分析门控制列表数据中每个时间槽所受的影响，包括低优先级流量的影响、预测机制的影响和高优先级流量的影响三个方面，最后结合影响因素生成准确的网络的传输资源模型，对时间敏感网络中的难以理解的流量调度信息进行处理，为建模人员生成易懂的传输资源模型，大大方便了时间敏感网络的验证分析效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法的流程示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种基于时间敏感网络的传输资源模型生成的示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建装置的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种构建模块的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或一个以上实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

实施例一：

本公开实施例提供了一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法，图1是根据一示例性实施例示出的一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法的流程示意图；

如图1所示，一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法，包括：

步骤S101、解析时间敏感网络传输节点的门控制列表数据，生成待调整的传输资源模型；

通常，在时间敏感网络中，通过时间触发的方式结合网络的门控制列表对网络中的流量进行调度传输。时间敏感网络中的流量分为可调度流量和不可调度流量，可调度流量指的可根据时间实时调度的流量，可调度流量被优先级过滤器分配入对应的缓冲队列，同样，不可调度流量被分配入剩下的优先级队列。在每一个优先级队列之后都跟随着一个门结构，这个门结构拥有“开”和“关”两个状态来控制队列流量的传输，门的状态实际上是由时间敏感网络的门控制列表来控制的，只有当门是开状态的时候，对应队列的流量才可以输出到下一个节点，门控制列表严格地根据可调度流量和不可调度流量把传输周期分成不同时间槽。

具体地，首先解析时间敏感网络的传输节点的门控制列表数据，门控制列表数据来源于真实的时间敏感网络的传输节点，包括：流量传输时间槽周期、流量传输链路、流量优先级以及流量时间槽。通过对上述门控制列表数据的解析，我们可以构建没有其他因素影响的待调整的传输资源模型，构建的方法使用网络演算的方法，类似于时分多址的分析方式，得到时间敏感网络的最小服务曲线和最大服务曲线，它们分别表示理想情况下网络的最小传输能力和最大传输能力。

通过上述方法，可以构建没有其他因素影响的待调整的传输资源模型。

步骤S102、分析低优先级流量、预测机制、高优先级流量对流量传输时间槽的影响；

图2是根据一示例性实施例示出的一种基于时间敏感网络的传输资源模型生成的示意图。

如图2所示，

表示低优先级流量，

表示目标优先级流量，

表示高优先级流量，阴影部分表示其他优先级流量或者预测机制的影响而造成的传输窗口的减小，折线为求得的服务曲线，表示在其他优先级和预测机制的影响下，时间敏感网络的传输能力。

通常，在流量传输的过程中，流量严格按照门控制列表所分布的时间窗口进行传输。但是并不是在时间窗口的范围内就可以传输了，它仍然会受到其它因素的影响，包括低优先级流量的影响、预测机制的影响、高优先级流量的影响，其中，预测机制的影响在每个时间窗口都存在。

具体地，分析低优先级流量对流量传输时间槽的影响，针对当前所分析的目标优先级缓冲队列，考虑和它相比低优先级流量对流量传输时间槽的影响，从图2中我们可以看出，目标流量开始传输时，低优先级流量还未完成传输，时间敏感网络中低优先级流量继续完成传输，目标流量的传输才可以进行。因此低优先级流量对目标流量的传输是存在影响的。在实际分析中，我们需要分析出由低优先级流量所影响的最大可能下的大小；分析预测机制对流量传输时间槽的影响，同样，从图2中我们可以看出，每个时间窗口的结束阶段，都会存在着一段受影响的长度，这就是预测机制所带来的影响。在时间敏感网络中，每个优先级队列拥有着独立的传输时间槽，流量的传输不能超过各自的传输范围，特别在传输窗口的末尾，倘若一个超长的流量帧开始传输，并且在接下来的时间槽内不能完成传输的过程，那么它就会和其它优先级的时间槽发生冲突。预测机制的方案便很好地解决了解决这个问题，预测机制中提出保护带的概念，并通过保护带有效地减轻这些损失，通过这种解决方案，我们在传输前检查剩余的传输时间是否能够满足流量的传输，如果可以用于传输的时间长度满足要求，则正常传输，否则停止，并等待下一个该优先级的时间槽到来；分析高优先级流量对流量传输时间槽的影响，从图2中我们可以看出，高优先级流量对目标流量的抢占时绝对的。在流量传输的过程中，当高优先级流量开始等待传输，一旦满足对当前传输流量的抢占条件，便会进行抢占，这会大大增加目标流量的延迟。

通过上述方法，可以分析出低优先级流量、预测机制、高优先级流量对流量传输时间槽的影响。

步骤S103、根据影响调整待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

具体地，根据低优先级流量的影响调整待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型，分析低优先级流量对流量传输时间槽的影响，针对当前所分析的目标优先级缓冲队列，考虑和它相比低优先级流量对流量传输时间槽的影响，从图2中我们可以看出，目标流量开始传输时，低优先级流量还未完成传输，时间敏感网络中低优先级流量继续完成传输，目标流量的传输才可以进行。根据上述影响，分析在门控制列表中存在的低优先级流量与目标优先级流量存在覆盖的情况，并将门控制列表数据中存在的低优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到第一传输资源模型。

根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型，分析预测机制对流量传输时间槽的影响，同样，从图2中我们可以看出，每个时间窗口的结束阶段，都会存在着一段受影响的长度，这就是预测机制所带来的影响。在时间敏感网络中，每个优先级队列拥有着独立的传输时间槽，流量的传输不能超过各自的传输范围，特别在传输窗口的末尾，倘若一个超长的流量帧开始传输，并且在接下来的时间槽内不能完成传输的过程，那么它就会和其它优先级的时间槽发生冲突。预测机制的方案便很好地解决了解决这个问题，预测机制中提出保护带的概念，并通过保护带有效地减轻这些损失，通过这种解决方案，我们在传输前检查剩余的传输时间是否能够满足流量的传输，如果可以用于传输的时间长度满足要求，则正常传输，否则停止，并等待下一个该优先级的时间槽到来，得到第二传输资源模型。

根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。从图2中我们可以看出，高优先级流量对目标流量的抢占时绝对的。在流量传输的过程中，当高优先级流量开始等待传输，一旦满足对当前传输流量的抢占条件，便会进行抢占，这会大大增加目标流量的延迟，根据上述影响，分析在门控制列表中存在的高优先级流量与目标优先级流量存在覆盖的情况，并将门控制列表数据中存在的高优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到构建完成的资源模型。

在一些可选地实施例中，综合分析上述三种情况的影响，在低优先级流量所造成的开始阶段的延时和高优先级造成的开始阶段的延时取最大值，预测机制在关闭阶段造成的影响和高优先级流量在关闭阶段造成的影响取最小值，我们便可以得到实际的传输窗口的打开和关闭的时间。

图2是根据一示例性实施例示出的一种基于时间敏感网络的传输资源模型生成的示意图。

如图2所示，

表示低优先级流量，

表示目标优先级流量，

表示高优先级流量，阴影部分表示其他优先级流量或者预测机制的影响而造成的传输窗口的减小，折线为求得的服务曲线，表示在其他优先级和预测机制的影响下，时间敏感网络的传输能力。

通过上述方法，可以结合影响因素，生成更加准确的传输资源模型，在时间敏感网络的性能分析中能够发挥积极的作用。

进一步地，门控制列表数据，包括：

流量传输时间槽周期、流量传输链路、流量优先级以及流量时间槽。

进一步地，根据影响调整待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型，包括：

根据低优先级流量的影响调整待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型；

根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型；

根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

进一步地，根据低优先级流量的影响调整待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型，包括：

将门控制列表数据中存在的低优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到第一传输资源模型。

分析低优先级流量对流量传输时间槽的影响，针对当前所分析的目标优先级缓冲队列，考虑和它相比低优先级流量对流量传输时间槽的影响，从图2中我们可以看出，目标流量开始传输时，低优先级流量还未完成传输，时间敏感网络中低优先级流量继续完成传输，目标流量的传输才可以进行。根据上述影响，分析在门控制列表中存在的低优先级流量与目标优先级流量存在覆盖的情况，并将门控制列表数据中存在的低优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到第一传输资源模型。

进一步地，根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型，包括：

分析传输时间槽的剩余时间窗口是否能够满足流量的传输；

当能够满足流量传输时，则继续传输；

当不能够满足流量传输时，则停止流量传输并等待下一个时间窗口；

得到第二传输资源模型。

根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型，分析预测机制对流量传输时间槽的影响，同样，从图2中我们可以看出，每个时间窗口的结束阶段，都会存在着一段受影响的长度，这就是预测机制所带来的影响。在时间敏感网络中，每个优先级队列拥有着独立的传输时间槽，流量的传输不能超过各自的传输范围，特别在传输窗口的末尾，倘若一个超长的流量帧开始传输，并且在接下来的时间槽内不能完成传输的过程，那么它就会和其它优先级的时间槽发生冲突。预测机制的方案便很好地解决了解决这个问题，预测机制中提出保护带的概念，并通过保护带有效地减轻这些损失，通过这种解决方案，我们在传输前检查剩余的传输时间是否能够满足流量的传输，如果可以用于传输的时间长度满足要求，则正常传输，否则停止，并等待下一个该优先级的时间槽到来，得到第二传输资源模型。

进一步地，根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型，包括：

将门控制列表数据中存在的高优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到构建完成的传输资源模型。

根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。从图2中我们可以看出，高优先级流量对目标流量的抢占是绝对的。在流量传输的过程中，当高优先级流量开始等待传输，一旦满足对当前传输流量的抢占条件，便会进行抢占，这会大大增加目标流量的延迟，根据上述影响，分析在门控制列表中存在的高优先级流量与目标优先级流量存在覆盖的情况，并将门控制列表数据中存在的高优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到构建完成的资源模型。

实施例二：

本公开实施例提供了一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建装置，图3是根据一示例性实施例示出的一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建装置的结构示意图。

如图3所示，一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建装置，包括：

S301解析模块，用于解析时间敏感网络传输节点的门控制列表数据，生成待调整的传输资源模型；

S302分析模块，用于分析低优先级流量、预测机制、高优先级流量对流量传输时间槽的影响；

S303构建模块，用于根据影响调整待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

进一步地，门控制列表数据，包括：

流量传输时间槽周期、流量传输链路、流量优先级以及流量时间槽。

图4是根据一示例性实施例示出的一种构建模块的结构示意图。

如图4所示，构建模块，包括：

S303-1第一构建单元，用于根据低优先级流量的影响调整待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型；

S303-2第二构建单元，用于根据预测机制的影响调整第一传输资源模型，得到第二传输资源模型；

S303-3第三构建单元，用于根据高优先级流量的影响调整第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

进一步地，第一构建单元，包括：

用于将门控制列表数据中存在的低优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到第一传输资源模型。

进一步地，第二构建单元，包括：

用于分析传输时间槽的剩余时间窗口是否能够满足流量的传输；

当能够满足流量传输时，则继续传输；

当不能够满足流量传输时，则停止流量传输并等待下一个时间窗口；

得到第二传输资源模型。

进一步地，第三构建单元，包括：

用于将门控制列表数据中存在的高优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到构建完成的传输资源模型。

本公开实施例提供的基于时间敏感网络的传输资源模型构建装置，执行上述实施例提供的传输资源模型构建方法，在此不再详细阐述。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的系统、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一根或多根，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的系统解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的步骤进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一根或多根设备中。可以把实施例中的步骤或步骤或组件组合成一个步骤或步骤或组件，以及此外可以把它们分成多个步骤或子步骤或子组件。除了这样的特征和/或过程或者步骤中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何系统或者设备的所有过程或步骤进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件步骤实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的系统的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的步骤权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于时间敏感网络的传输资源模型构建方法，其特征在于，包括：

解析时间敏感网络传输节点的门控制列表数据，生成待调整的传输资源模型；

分析低优先级流量、预测机制、高优先级流量对流量传输时间槽的影响；

根据所述影响调整所述待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述门控制列表数据，包括：

流量传输时间槽周期、流量传输链路、流量优先级以及流量时间槽。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述影响调整所述待调整的传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型，包括：

根据低优先级流量的影响调整所述待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型；

根据预测机制的影响调整所述第一传输资源模型，得到第二传输资源模型；

根据高优先级流量的影响调整所述第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据低优先级流量的影响调整所述待调整的传输资源模型，得到第一传输资源模型，包括：

将门控制列表数据中存在的低优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到第一传输资源模型。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预测机制的影响调整所述第一传输资源模型，得到第二传输资源模型，包括：

分析传输时间槽的剩余时间窗口是否能够满足流量的传输；

当能够满足流量传输时，则继续传输；

当不能够满足流量传输时，则停止流量传输并等待下一个时间窗口；

得到第二传输资源模型。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据高优先级流量的影响调整所述第二传输资源模型，得到构建完成的传输资源模型，包括：

将门控制列表数据中存在的高优先级流量与目标优先级流量覆盖的部分删除，得到构建完成的传输资源模型。

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