JP2007318432A - ネットワーク端末位置情報取得方法およびシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】アクセスポイントの機種に依存することなくネットワークに接続されている端末の位置情報を取得することができるネットワーク端末位置情報取得方法およびシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】アクセスポイントを含む端末機器と位置情報管理サーバとをスイッチングハブを介して接続されたネットワークを構築しておく。前記スイッチングハブに設けられMACアドレスと対応ポートに基づく経路情報の記憶手段とを有し、前記位置情報管理サーバには各スイッチングハブのポートとこれに接続されるスイッチングハブ若しくはアクセスポイントや端末機器の位置情報とを紐付けした記憶手段を設ける。
【選択図】図1

Description

本発明はネットワーク端末位置情報取得方法およびシステムに係り、特にLAN環境における無線接続あるいは有線接続された端末の位置情報を取得するための方法とこれを利用したシステムに関する。
最近、インターネットなどの公衆ネットワークや、小規模エリア内における通信ネットワークにおいて、有線接続された端末から他の端末にアクセスして情報を入手することや、あるいはLANの一部または全部のLAN領域に無線LANを構築し、この無線LANサービスエリア内を移動しながらでもネットワークへの接続により情報が入手できる環境となっている。このようなLAN環境においては、使用端末機器を通して使用者の作業位置をタイムリーに確認したり、使用者が移動無線端末を持ち歩いて移動している場合の特定エリア内の出入監視を行ったり、あるいは入退室管理や勤怠管理システムに応用するために、LAN端末機器の位置情報を取得したい場合がある。
従来、この種の技術として、特許文献1に記載のものが知られている。この技術は、SNMP(Simple Network Management Protocol)を利用したものである。管理対象となる機器に常駐するエージェントと、管理する側の機器(監視サーバ)上のマネージャで構成され、それぞれの機器が持つ管理情報ベース(MIB)ファイルにより管理対象機器の状態を判断するようになっており、マネージャの要求とエージェントの通知により管理情報を取得するようになっている。上記文献1に記載の技術は,MIBファイルにMACアドレスを持ち、アクセスポイントが移動端末との接続を確認したときに、アクセスポイントの設置場所や移動端末のMACアドレスを位置管理サーバに通知し(トラップ方式)、あるいは位置管理サーバが定期的に全アクセスポイントに接続状態にある移動端末を問合せ、アクセスポイントを通じて同様のデータを取得し(ポーリング方式)、データベース上の端末データに位置情報を記録するようにしたものである。
特開2004−88440号公報
上記特許文献1に記載された従来の技術では、アクセスポイントからSNMPを利用して情報を取得する。しかしながら、SNMPにより情報を取得できるアクセスポイントとなる機器は市販品では限られており、SNMP対応の移動端末機器でなければ位置情報を取得できない欠点がある。また、当該文献開示の技術は、無線LAN端末機器の位置情報を取得できるのみであり、ノートパソコンなどの携帯型ではあるが有線でLAN接続される端末機器の位置情報を取得することができないという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に着目し、アクセスポイントの機種に依存することなくネットワークに接続されている端末の位置情報を取得することができるネットワーク端末位置情報取得方法およびシステムを提供することを目的とする。第2には、無線LAN接続端末のみならず、有線LAN接続端末の位置情報を取得することができるネットワーク端末位置情報取得方法およびシステムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るネットワーク端末位置情報取得方法は、スイッチングハブを介して構築されたネットワークに接続される端末機器の位置情報取得方法であって、予め前記スイッチングハブのポートとこれに接続されるスイッチングハブないしはアクセスポイント、端末機器の位置情報とを紐付けしたテーブルを準備しておき、位置情報管理サーバにより上流側スイッチングハブのメモリからポートとこれに接続されている機器のMACアドレスからなる経路情報を読み取る作業を順次下流側スイッチングハブに向けて行い、各ポートに接続されている機器を順次追跡して前記テーブルと照合させることにより端末機器の現在位置を割り出すことを特徴としている。
この場合、位置情報管理サーバから端末機器へインターネットプロトコル(IP)信号を送信させるとともに前記端末機器から応答パケットを前記位置情報管理サーバに返却することにより途中経路のスイッチングハブの経路情報を更新させるようにすればよい。
更に、具体的には、スイッチングハブを介して構築されたネットワークに接続されている端末機器の位置情報取得方法であって、予め前記スイッチングハブのポートとこれに接続されるスイッチングハブないしはアクセスポイント、端末機器の位置情報とを紐付けしたテーブルを準備しておき、位置情報管理サーバから端末機器へARPその他のインターネットプロトコルを送信させるとともに、前記端末機器から応答パケットを前記位置情報管理サーバに返却することにより途中経路のスイッチングハブのポートに対するMACアドレスを記録した経路情報を更新させ、位置情報管理サーバに近い上流側スイッチングハブのメモリからポートとこれに接続されているアクセスポイントや端末機器のMACアドレスからなる経路情報を読み取る作業を順次下流側スイッチングハブに向けて行い、各ポートに接続されている機器を順次追跡して前記テーブルと照合させることにより端末機器の現在位置を割り出すことを特徴とするネットワーク端末位置情報取得方法として構成すればよい。
本発明に係るネットワークにおける端末位置情報取得システムは、アクセスポイントを含む端末機器と位置情報管理サーバとをスイッチングハブを介して接続されたネットワークを構築し、前記スイッチングハブに設けられMACアドレスと対応ポートに基づく経路情報の記憶手段とを有し、前記位置情報管理サーバには各スイッチングハブのポートとこれに接続されるスイッチングハブ若しくはアクセスポイントや端末機器の位置情報とを紐付けした記憶手段と、前記位置情報管理サーバの直近の上位スイッチングハブから下位スイッチングハブに向けて順次前記経路情報を取得してアクセスポイントや端末機器の位置を前記紐付け記憶手段から割り出して記憶する管理手段を備えてなることを特徴としている。
この場合、インターネットプロトコル信号の応答パケットによりスイッチングハブのMACアドレスを更新する経路情報更新手段を備えた構成とすることが望ましい。
上記構成によれば、アクセスポイントの機種が様々混在していても機種によって位置情報を取得できなくなることはない。また、無線接続された端末機器のみならず、有線接続された端末機器であってもその位置情報を取得することができるので、特定エリア内の出入監視を行ったり、あるいは入退室管理や勤怠管理システムに応用することができる。
以下に本発明に係るネットワーク端末位置情報取得方法およびシステムの実施形態を、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図1は、実施形態に係るネットワーク端末位置情報取得システムの構成図を示し、図2は同システムにおけるLAN環境でのMACテーブルの学習説明図を示している。
図2に示しているように、このネットワーク端末位置情報取得システムは、アクセスポイントを含む端末機器と位置情報管理サーバとをスイッチングハブを介して構築されたネットワークを対象としている。すなわち、ネットワーク10の伝送路12と伝送路12の接続点や交点にパケットの中継転送を行うスイッチングハブSW(SW1〜SWn)が多段に設けられており、終端のスイッチングハブSWのポートに有線でコンピュータPC(PC1〜PCn)や、アクセスポイントAP(AP1〜APn)が接続されている。アクセスポイントAPは無線により移動端末と通信接続されるようになっている。
前記スイッチングハブSWは、レイヤ2で動作するネットワークデバイスであり、同様にレイヤ2で動作するデバイスとしてブリッジとスイッチの基本動作は同じである。ただし、ブリッジがソフトウェアで処理するのに対して、スイッチングハブSWはASIC(Application Specific Integrated Circuit)によるハードウェアで高速に処理する。さらにポート密度(1つのデバイスに存在するポート数)が高く、ネットワークトラフィックをより詳細に制御することができる。このようなスイッチングハブは2つの動作、すなわち、フォワーディングとフィルタリングを行う。前者のフォワーディングは、受信フレームを受信ポート以外の対応するポートへコピーして転送する。後者のフィルタリングは、受信フレームをルールにしたがって廃棄する。
このようなスイッチングハブSWのフォワーディング動作は次の通りである。
1.受信フレームの送信元MACアドレスと受信ポートの対応を記録する。
2.受信フレームの宛先MACアドレスに対応したポートからフレームを送出する。
3.受信フレームの宛先MACアドレスに対応したポートが受信ポートだった場合、廃棄する。
4.受信フレームの宛先MACアドレスに対応したポートがない場合、あるいはマルチキャストやブロードキャストの場合は、受信ポート以外の全ポートから送出する。
スイッチングハブSWはアドレスとポートの対応表(アドレステーブル)を記録するため、CAM(Content Addressable Memory)と呼ばれるメモリを搭載している。CAMは高速にアクセスできるメモリでフォワーディングの中核を担う。また、宛先がCAMにない、またはマルチキャストやブロードキャストの場合、受信ポート以外の全ポートに送出する。この動作はフラッディング(Flooding)と呼ばれている。
したがって、スイッチングハブSWは受信したパケットの送信先アドレスと内部のアドレステーブルを照合し、送信先の端末がつながっているポートのみパケットを送出することができる。各ポート間で1対1の通信を行うため、ある1対のポート間で通信している最中でも、他のポート間で自由に通信することができる。
スイッチングハブSWにはMACアドレスと対応ポートに基づく経路情報(アドレステーブル)の記憶手段とを有している。すなわち、スイッチングハブSWのメモリには、図3に示すMACテーブル情報14が記録されており、当該スイッチングハブSWの持つ複数のポートに接続された端末機器(スイッチングハブを含む)のMACアドレスが順次記録されるようになっている。このメモリには常に最新のパケットが転送されたときに、転送ポート番号と当該ポートに接続されている転送先の接続端末のMACアドレスが時系列的に順次書き込まれるようになっており、同一の転送ポートには常に最新の転送先MACアドレスが入力される。
また、ネットワーク10には、上述した端末機器PC、ACの位置情報を管理するためのサーバ100が接続されている。この位置情報管理サーバ100は、各スイッチングハブSWのポートとこれに接続されるスイッチングハブSW若しくは端末機器PC、ACの位置情報とを紐付けした記憶手段を有しているとともに、前記位置情報管理サーバの直近の上位スイッチングハブSW1から下位スイッチングハブSWnに向けて順次前記経路情報を取得して端末機器PC、ACの位置を前記紐付け記憶手段から割り出して記憶する管理手段を備えている。すなわち、図1に示しているように、位置情報管理サーバ100は、端末機器PC、ACの位置情報を取得するための位置情報調査コンポーネント102を備え、これにはMACアドレス取得部104、端末生存確認部106、位置情報更新部108、位置情報管理部110が備えられ、更に位置情報管理データベース112が設けられている。
まず、前記位置情報管理データベース112は、図4(1)〜(3)に示すスイッチ情報マスタテーブル114、位置情報マスタテーブル116、端末情報マスタテーブル118を格納している記憶手段を備えている。スイッチ情報マスタテーブル114には、スイッチングハブSWのIPアドレスと設置場所が規定されている。また、端末情報マスタテーブル118は、各スイッチングハブSW同士の接続関係を規定したもので、各スイッチングハブSWにおけるポートに接続されているスイッチングハブSWとの関係、並びに端末機器が直接ポート接続されている終端スイッチングハブSWの場合には、有線接続されている端末機器PC、ACの位置情報も規定されている。そして、端末情報マスタテーブル118には、端末機器名とそのMACアドレス、IPアドレス、現在位置情報の関係を一覧テーブルとして記録したものである。したがって、スイッチングハブSW自体の位置情報はスイッチ情報マスタテーブル114から明らかであり、それらのポートに有線接続されているスイッチングハブSWの接続ポートや端末機器の位置情報は位置情報マスタテーブル116から明らかであるため、スイッチポートと設置位置情報が紐付けられる。
終端スイッチングハブSWの各ポートに接続している端末機器のMACアドレスはそのメモリ上のMACテーブル情報14(図3)によって記録されているので、アドレス解決を図ることができれば、転送ポート番号を辿って、位置情報マスタテーブル116、スイッチ情報マスタテーブル114を参照して、最終的に図4(3)に示すような端末情報マスタテーブル118を生成することができる。
本実施形態では、位置情報調査コンポーネント102における位置情報管理部110が統括制御をしており、位置情報管理データベース112とデータ送受信を行いつつ、図5に示しているように、MACテーブルを各スイッチングハブから取得する(ステップ10)とともに、位置情報管理データベース112からスイッチ情報マスタテーブル114、位置情報マスタテーブル116、端末情報マスタテーブル118のデータを読み込む(ステップ20)。そして、ネットワーク10上の端末機器の生存確認を行いつつ、それらからの応答パケットにより各スイッチングハブSWのMACテーブルを更新させ、この更新データを読み取って位置情報を更新するようにしている(ステップ30)。この更新処理を各端末機器ごとに繰り返して(ステップ40)、全ての位置情報を更新すると位置情報取得処理が終了する。
上記位置情報管理部110は、MACテーブル情報14を取得するために、MACアドレス取得部104に命令を出力し、これを受けてMACアドレス取得部104は、位置情報管理データベース112からスイッチ一覧を読み込むとともに、アドレス解決プロトコルとしてのSNMP信号を利用して各スイッチングハブSWからMACテーブルを取得するようにしている。スイッチングハブSWはSNMPに対応しているため、SNMPによってポート情報と転送先のMACアドレスの情報を取得でき、このハブポートに接続されているアクセスポイントAPや移動端末機器がSNMPに対応していなくても問題はない。
また、端末生存確認部106は、端末機器が通信エリア内に存在するのかどうかという確認の役割のほかに、通信経路の確立という役割も兼ねているもので、定期的にPING、TCP、ARPなどのアドレス解決プロトコル信号を送信し、端末機器からの応答を求めるものである。端末機器からの応答パケットにより、端末機器が移動している場合、スイッチポートに対するMACアドレスが更新されて通信経路が確立する。
特に移動端末機器のために、位置情報管理部110は、位置情報更新部108に最新の経路情報を取得して変更があれば位置情報を更新するように指令する。この更新部108による位置情報更新処理フローチャートを図6に示す。更新処理開始命令が入ると、まず、端末機器の生存確認処理が行われる(ステップ100)。これは基本的には位置情報管理サーバ100、特に端末生存確認部106によりARP信号を送信することによって行う。生存確認信号としてはPingやTCP信号など、他のアドレス解決プロトコルを用いて行うこともできる。ARPパケットは対象端末機器のIPアドレスを付してブロードキャストで送信される。対象端末機器から応答パケットが応答されるか否かの判定を行い(ステップ110)、応答がなければ「ネットワーク圏外」との情報を採用し(ステップ112)、「圏外」とする位置情報をデータベースの端末情報マスタテーブル118に書き込んで(ステップ114)、処理を終了する。一方、対象端末機器のLANスイッチが入っていれば、当該端末機器は位置情報管理サーバ100に向けて応答パケットを返信する。例えば、図2に示しているように、端末機器が移動端末(例えばIP電話機)120であれば、これがアクセスしているアクセスポイントAP1が接続されているスイッチングハブSW2のMACテーブル情報14の転送ポート番号2に対して移動端末120のMACアドレス(例えばaaa)を最新情報として書き込む。そして、発信元である位置情報管理サーバ100に向かう経路上のスイッチングハブSW1のポート2にはスイッチングハブSW2のポート2が接続されているので、このポート2に対して同様に転送パケットから移動端末120のMACアドレスが最新情報として書き込まれる。これによって移動端末120と位置情報管理サーバ100間の通信経路が確立する。各スイッチングハブSWのMACテーブルを取得し、移動端末120の接続ポート位置この場合ではスイッチングハブSW2のポート2の位置情報(この場合にはポート2に接続されているアクセスポイントAP1の位置情報)とを照合し、移動端末120は現在会議室に位置していると認識することができる。
このようにして対象端末機器がネットワークの通信エリア内に存在するという確認が得られたならば、位置情報管理サーバ100の直近のスイッチングハブSW1について、MACテーブル調査を行う(ステップ120)。上記の移動端末120に対する位置検出の例では、スイッチングハブSW1のポート2に移動端末120のMACアドレス「aaa」が記録されている。次いで、当該ポート2に転送先としてスイッチングハブSWが接続されているかどうかを調査して判別する(ステップ122、124)。スイッチングハブSWが存在していれば、更に転送先スイッチングハブSWのMACテーブルを調査し(ステップ126)、ステップ122に戻り、同様にMACテーブルを取得する。このような一連の処理は、順次下流側のスイッチングハブSWについて行われ、MACアドレス取得部104により、最終的に対象の端末機器に到達するまで繰り返される。
ところで、移動端末120が移動することによって、アクセスポイントAP1のアクセス圏外から出て、別のアクセスポイントAP3との通信エリア内に入ったとき、生存確認のためのARPに対する応答パケットにより、この移動端末120から位置情報管理サーバ100に到る経路上のスイッチングハブSW4、SW3、SW1の転送ポート情報が書き換わり、特に位置情報管理サーバ100の直近のスイッチングハブSW1のポート3にMACアドレス「aaa」が書き加わることになる。MACアドレス取得部104は常に最新のテーブルを取得するように設定されており、従前のポート2とMACアドレス[aaa]とのデータ列より時間的に最新のデータ列(ポート3とMACアドレス「aaa」)が採用されるものとなっている。このため、移動端末120の最新位置は伝送路の分岐点におけるスイッチングハブSWのMACテーブルを変更するので、更新処理に際しては位置情報管理サーバ100に近い側の上流側スイッチングハブSWから端末機器に近い下流側スイッチングハブに向けて、順次MACテーブルを取得する作業が必須である。
スイッチングハブSWの最下流側のMACテーブルを取得した後、位置情報管理データベース112の端末情報マスタテーブル118から位置情報を取得し(ステップ128)、マスタに対象端末機器の位置情報が記録されているかどうかの照合が行われる(ステップ130)。登録位置と同じであればそのまま位置情報マスタテーブル116の位置情報を採用し(ステップ132)、登録位置と異なれば、当該スイッチングハブSWの位置を採用し(ステップ134)、スイッチ情報マスタテーブル114、位置情報マスタテーブル116とのデータ照合により、現在位置を割り出し、端末情報マスタテーブル118のデータを書き込むのである(ステップ114)。
このようなことから、本実施形態では、スイッチングハブSWを介してネットワーク10を構築しておき、スイッチングハブSWのポートに接続された端末機器の位置を、当該ポートとその位置情報とのテーブルから読み込み、同時にスイッチングハブの転送ポート位置とMACアドレスとの関係を記載したテーブルを取得し、これらを照合することによって端末機器の位置情報を割り出すことができる。スイッチングハブSWが多段であれば、位置情報検出サーバ100に近いスイッチングハブ側からMACテーブルを取得することによって、間違いのない最新の端末機器の位置情報を求めることができる。この実施形態では移動端末120が移動した場合の位置情報取得について図面を参照して説明したが、移動端末120に限らず、携帯型のノートパソコンを移動したような場合でも同じように位置情報をチェックすることができる。すなわち、本発明では、有線接続に限らず有線接続されている端末機器の位置情報を獲得することができるのである。
なお、図8には、単独のスイッチングハブSWを用いて組まれたネットワークの位置情報取得方法の基本構成例を示している。位置情報管理サーバ100はスイッチングハブSWのポートの1つ(ポート1)に接続されており、内部の位置情報管理データベース112に位置情報マスタを記憶格納している。これはスイッチポートに接続されている端末(移動端末AやBと通信されるアクセスポイントやノート型パソコン)が設置されている位置情報をポートに関連付けて格納しておく。一方、スイッチングハブSWはMACテーブルを有し、各ポートに接続されている端末のMACアドレスをポート情報ともに記憶している。移動端末A,Bが移動によってアクセスポイントが変更すると、アクセスポイントに接続しているポートのMACアドレスが変更になるので、これをARP信号などのアドレス確認プロトコルでチェックした上で、位置情報管理サーバ100はSNMPを利用してMACテーブルを取得する。そして、MACテーブルの転送ポート番号を媒介として位置情報マスタから位置情報を割り出し、MACアドレスに該当する端末機器の位置情報として採用するのである。
このように、無線接続された端末機器のみならず、有線接続された端末機器の位置情報も取得できるので、勤怠管理になどにも応用することができる。また、アクセスポイントがSNMPに対応していなくても、スイッチングハブSWのメモリ部分のMACテーブルデータを採用しているので、汎用性の広い端末位置情報システムを構築することができる。更に、業務用のネットワークスイッチの多くはSNMP対応して種類も豊富であるので、低コストでネットワーク端末位置の情報を取得できるシステムとすることができる。
本発明は、固定端末や移動端末を備えたネットワークを構築する産業に適用することができる。
本発明に係るネットワーク端末位置情報取得システム構成図である。 本発明に係るネットワーク端末位置情報取得システムにおけるMACテーブルの学習説明図である。 スイッチングハブのメモリ上のデータテーブルである。 本発明に係るネットワーク端末位置情報取得システムにおけるデータベースを構成するテーブルである。 本発明に係るネットワーク端末位置情報取得方法の処理フローチャートである。 同位置情報更新処理フローチャートである。 本発明に係るネットワーク端末位置情報取得システムにおける移動端末の移動時における位置情報取得の説明図である。 単独のスイッチングハブSWを用いて組まれたネットワークの位置情報取得システムの基本構成例を示す図である。
符号の説明
SW(SW1〜SWn)………スイッチングハブ、PC(PC1〜PCn)………コンピュータ、AP(AP1〜APn)………アクセスポイント、10………ネットワーク、12………伝送路、14………MACテーブル情報、100………位置情報管理サーバ、102………位置情報調査コンポーネント、104………MACアドレス取得部、106………端末生存確認部、108………位置情報更新部、110………位置情報管理部、112………位置情報管理データベース、114………スイッチ情報マスタテーブル、116………位置情報マスタテーブル、118………端末情報マスタテーブル、120………移動端末(IP電話機)。

Claims (5)

  1. スイッチングハブを介して構築されたネットワークに接続される端末機器の位置情報取得方法であって、
    予め前記スイッチングハブのポートとこれに接続されるスイッチングハブないしはアクセスポイント、端末機器の位置情報とを紐付けしたテーブルを準備しておき、
    位置情報管理サーバにより上流側スイッチングハブのメモリからポートとこれに接続されている機器のMACアドレスからなる経路情報を読み取る作業を順次下流側スイッチングハブに向けて行い、
    各ポートに接続されている機器を順次追跡して前記テーブルと照合させることにより端末機器の現在位置を割り出すことを特徴とするネットワーク端末位置情報取得方法。
  2. 位置情報管理サーバから端末機器へインターネットプロトコル(IP)信号を送信させるとともに前記端末機器から応答パケットを前記位置情報管理サーバに返却することにより途中経路のスイッチングハブの経路情報を更新させることを特徴とする請求項1記載のネットワーク端末位置情報取得方法。
  3. スイッチングハブを介して構築されたネットワークに接続されている端末機器の位置情報取得方法であって、
    予め前記スイッチングハブのポートとこれに接続されるスイッチングハブないしはアクセスポイント、端末機器の位置情報とを紐付けしたテーブルを準備しておき、
    位置情報管理サーバから端末機器へARPその他のインターネットプロトコルを送信させるとともに、前記端末機器から応答パケットを前記位置情報管理サーバに返却することにより途中経路のスイッチングハブのポートに対するMACアドレスを記録した経路情報を更新させ、
    位置情報管理サーバに近い上流側スイッチングハブのメモリからポートとこれに接続されているアクセスポイントや端末機器のMACアドレスからなる経路情報を読み取る作業を順次下流側スイッチングハブに向けて行い、
    各ポートに接続されている機器を順次追跡して前記テーブルと照合させることにより端末機器の現在位置を割り出すことを特徴とするネットワーク端末位置情報取得方法。
  4. アクセスポイントを含む端末機器と位置情報管理サーバとをスイッチングハブを介して接続されたネットワークを構築し、前記スイッチングハブに設けられMACアドレスと対応ポートに基づく経路情報の記憶手段とを有し、前記位置情報管理サーバには各スイッチングハブのポートとこれに接続されるスイッチングハブ若しくはアクセスポイントや端末機器の位置情報とを紐付けした記憶手段と、前記位置情報管理サーバの直近の上位スイッチングハブから下位スイッチングハブに向けて順次前記経路情報を取得してアクセスポイントや端末機器の位置を前記紐付け記憶手段から割り出して記憶する管理手段を備えてなることを特徴とするネットワーク端末位置情報取得システム。
  5. インターネットプロトコル信号の応答パケットによりスイッチングハブのMACアドレスを更新する経路情報更新手段を備えていることを特徴とする請求項4記載のネットワーク端末位置情報取得システム。
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