JP2014090413A - ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに機密に接続するための技術を提供する。
【解決手段】ネットワーク・データを光信号としてエンコードするステップと、第２の機器１２から光信号を発するステップとにより、任意の要求されるネットワーク関連データを伝送することにより、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに第１の機器１０を接続させる。また、第１の機器の感光部２０において光信号を受信するステップと、光信号をデコードして、ネットワーク関連データを取り出すステップと、第１の機器から、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続するために、ネットワーク関連データを伝送するステップとを含む。
【選択図】図１

Description

Ｗｉ−Ｆｉとも呼ばれるワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を通じてインターネットに接続される機器がますます増えている。このような機器はネットワーク・インターフェース・コントローラを介してワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続される。通常、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク内において複数の機器が接続されてインターネットにアクセスする。異なるセキュリティ対策およびシステムが用いられ、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークへのアクセスを制限し、無許可のユーザによるワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークへのアクセスを予防する。

ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークは、少なくとも１つのより小さなまたはより大きな領域をカバーするワイヤレス・アクセス・ポイントを備える。ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークはＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：サービスセット識別子）という名前で識別される。ワイヤレス・アクセス・ポイントはマスターとして機能し、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ：基本サービスセット）内の全ての機器または全ての局を制御する。局は、ＳＳＩＤを明示的に指定した後にＢＳＳに加わることができるだけである。別のネットワーク・セキュリティ基準には、ＷＥＰ（Ｗｉｒｅｄ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｐｒｉｖａｃｙ）およびより高性能のＷＰＡ（Ｗｉ−Ｆｉ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ）などがある。これらの基準では、局またはクライアントがネットワークに参加するときに秘密の、パスワードまたはパスフレーズを用いることが要求される。全てのクライアントが同じパスワードを共有する。局またはクライアントは通常、コンピュータまたは携帯電話もしくはスマートフォン等のコンピュータのような装置である。

２つの機器間における機密情報の伝送には、無線周波数信号（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の代わりに光を用いることによってよりセキュアに行うことができる。無線通信があまり適していない場合に、赤外線（ＩＲ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｌｉｇｈｔ[Ｒａｙ]）が多くの用途で使用されている。携帯電話と基地局間などの２つの機器間でのワイヤレス接続において交換される機密情報は、常に第三者による傍受のリスクがある。

国際公開第９９／４１８７６号公報 英国特許公開公報ＧＢ２４２７１０１号

特許文献１には、暗号化情報等の機密情報の交換のためにまず２つの機器間で赤外線リンクを確立することにより、このようなリスクを最小化するシステムが開示されている。後に続く通信、例えばＲＦを通じた上記２つの機器間の通信は、暗号により保護されるという利点がある。

同様のシステムが特許文献２において開示されており、上記公開公報によれば、第１の端末から第２の端末に赤外線信号を送信することにより識別情報を要求および交換し、第１の端末と第２の端末間のワイヤレス通信リンクが確立される。そして、識別情報が用いられ、上記第１の端末と第２の端末間のＲＦリンクが確立される。

さらに、他のタイプの機器もより頻繁にワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークおよびインターネットに接続される。このような機器には、データ収集機器、温度センサ、およびリモート・コントロール機器だけではなく、複数の他のタイプの機器も含まれる。これらのタイプの機器には通常、要求されるネットワーク・データを入力するためのディスプレイおよびキーボードは含まれず、該ネットワーク・データには、少なくともＳＳＩＤおよびパスワードまたはパスフレーズなどが含まれる。

これらの場合における標準の手順では、ケーブル、典型的にはＵＳＢケーブルを、機器に装着して機器をＰＣ等のコンピュータ（パーソナルコンピュータ）に接続し、コンピュータからネットワーク・データを機器に入力および伝送させる。その後、ケーブルを取り外すことができる。そして、機器はＷｉ−Ｆｉに接続可能となり、システムが稼働する。機器がその後別のＷｉ−Ｆｉネットワークに接続される場合は、ケーブルとＰＣの手順を繰り返す必要がある。

Ｗｉ−Ｆｉ回路およびＷｉ−Ｆｉルータの製造業者にとっての別の手法は、ケーブル接続を使用する必要がない手順を可能とすることである。この手順は、Ｗｉ−Ｆｉ設定の異なるモードに入り、および最初にポイントツーポイントのＷｉ−Ｆｉ接続（アドホック接続）を開始することにより可能とされ、例えば、スマートフォンと機器間においてネットワーク・データがスマートフォンに入力され、その後にアドホック接続を介して機器に伝送される。機器はその後、受信したデータを用いてネットワークに接続する。

コンピュータおよびケーブルの使用は、多くのユーザにとって非常に煩わしい技術的なアプローチである。異なるプラットフォームおよび異なるバージョンのプラットフォームは、相応のソフトウェア開発リソースを必要とする。スマートフォンに想定される使用は複雑であり、セキュリティ面では、スマートフォン上でアプリケーションを実行する可能性が制限される。Ｗｉ−Ｆｉ設定の数ステップを変更する必要があり、これによりほとんどのユーザにとって問題となり得る。さらに、機器はより複雑で、特別に適合するＷｉ−Ｆｉチップおよびソフトウェアを必要とすることになる。

本発明の目的は、従来技術のスマートフォン、タブレットまたは同様の機器等の第２の機器を設定機器として用いて、第１の機器をＷｉ−Ｆｉ等のワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続することを促進することである。要求される任意のネットワーク・データは、最初は第２の機器に記憶される。要求されるネットワーク・データはアプリケーションを通じてユーザによって手入力することが可能であり、または、前の段階で第２の機器に伝送されているようにしてもよい。

第１の機器は任意のタイプの電子ユニットとすることができ、例えば、データ収集機器、温度センサ、電源プラグ、重量計測器、もしくは種々のタイプのリモート・コントロール機器、または任意の他の同様の機器などでもよい。本発明の種々の実施形態では、ＬＥＤ、ランプまたは同様の手法等の内蔵型の光源を用いて、要求されるデータおよび要求される接続メッセージ内の情報を、第２の機器から第１の機器に出力する。第１の機器は感光部を備え、受信した情報を用いてワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに参加する。内蔵型の光源は、通常は懐中電灯やトーチとして用いられることが意図されてよい。

種々の実施形態において、第１の機器の感光部およびさらなる制御回路は、メッセージを受信する受信モードではアクティブである。このようなメッセージは設定コマンドで開始され、光信号として第２の機器から伝送される。設定コマンドと、通常は少なくともＳＳＩＤおよびパスワードまたはパスフレーズを備える要求されるネットワーク・データと、選択的な追加データとを受信すると、第１の機器は要求されるステップを経て、受信データに関連付けられたワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに参加することができる。

種々の実施形態において、第２の機器は複数の伝送セッションにおいて自動的にメッセージを出力して、確実にメッセージ全体が受信されるようにする。メッセージ全体が受信された後、第１の機器はアクノリッジ信号またはフィードバック信号を出力する。出力される信号は、ビープ音等の音声信号、光信号、またはディスプレイが利用可能であればディスプレイ上へのシンボル表示とすることができる。

受信モードにある時、第１の機器は、例えばボタンを押下または同様の動作により、ユーザによって起動される必要はない。第１の機器をワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続することを意図しているユーザは、第２の機器をイネーブルにして接続メッセージの伝送を開始さえすればよい。機器間の光信号の伝送を促進するために、第２の機器は第１の機器に関連した位置決めが必要としてもよい。接続メッセージには、伝送中に取り込まれたかもしれない不測のエラーを検出するために、チェックサムまたは第２の機器により追加される同様の情報セクションが含まれてもよい。チェックサムは、第１の機器により用いられて、受信された接続メッセージを評価し、メッセージがエラーを含まないことを確実にするものである。

第２の機器の別の実施形態では、異なる処理能力、異なる光源のプロパティを有することができ、そして速度制御およびタイミング制御を、異なる状況において異ならせることができる。従って、第１の機器に第２の機器の現在の状態を測定させて該状況に適合させる、同期処理およびタイミング処理を含むことにより、修正された機能が実現可能となる。種々の実施形態において、このような同期処理およびタイミング処理は各伝送セッション中に実行される。

上述および他の利点ならびに本発明の目的が得られるような様式を容易に理解できるようにするために、添付の図面において例示される具体的な実施形態を参照して、上記で簡単に説明した本発明について、より具体的な説明が提供される。

これらの図面は本発明の典型的な実施形態のみを描くものであり、従って本発明の範囲を制限するものとはみなされないことを理解した上で、本発明は、添付の図面を使用して追加的な特性および詳細と共に記載かつ説明される。
本発明における概略斜視図である。 本発明の一実施形態において配置される第１の機器および第２の機器の基本機能ブロックを示す概略図である。 本発明の一実施形態における、第１の機器と第２の機器の間の伝送セッションで用いられるタイミング・シーケンスを示す図である。

図１に示す実施形態において、第１の機器１０は電源プラグで構成される。第２の機器１２は、裏側に発光ダイオード１４等の光源と、表側に従来技術のディスプレイ（図示せず）を有するスマートフォンとして示される。発光ダイオードはレンズ１６と並んで配置され、カメラ機器の一部を形成する。第１の機器の別の例は、図１に示すように、１８で図示される重量計測器がある。

第１の機器１０、１８には、第１の機器の光源が発する光を感知する光検出器等の感光部２０が設けられる。感光部２０は、図１に示されるように第１の機器の視認可能な部分に配置される。種々の実施形態において、感光部２０は常にイネーブルにされ、第２の機器１２の光源１４から伝送される光信号を受信可能であるようにする。このような実施形態において、ユーザは、第１の機器上の任意のボタンを押下し、任意の手順を行うことにより、第１の機器を任意の要求されるネットワーク関連データでプログラムされる状態にする必要はない。

種々の実施形態において、光源は白熱灯、発光ダイオード（半導体、有機または高分子）または同様の機器などの機器とすることができる。感光部は、フォトトランジスタ、フォトレジスタ、フォトダイオード、または任意の同様の機器等とすることができる。光源と感光部の動作可能な任意の組み合わせは、本発明に従って使用することができる。

第１の機器１０は、図１におけるネットワーク・アクセス・ポイント２２で示されるワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに参加することが意図される。実施形態に示されるように、電源プラグは、従来技術の様式で電源コンセント（図示せず）に接続される。第１の機器１０の電子回路は、図２を参照すると、感光部２０、デコーダ２１、記憶部２３、および、ワイヤレス・アダプタ２６等のネットワーク・インターフェース・コントローラを備える。また、第１の機器の他の実施形態、例えば計測器１８等にも、同様または同一の感光部２０が含まれる。第１の機器１０にはまた、アンテナ（図示せず）も含まれる。ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続された後、第１の機器１０と、スマートフォン１２または従来技術のコンピュータ機器２４等の他のクライアントとの間において、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークを通じて、またはネットワーク・アクセス・ポイント２２を通じて、通信を確立することができる。インターネットアクセスも利用可能である。

ここで、第１の機器１０をワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続するための手順について、図１および図２を参照して説明する。第２の機器１２はメモリ１３を備え、メモリ１３にはワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続するために要求されるネットワーク・データが記憶される。要求されるネットワーク・データは、ユーザが手入力するか、またはコンピュータ２４等の別の機器から伝送させることができる。ユーザは、例えば、スマートフォンのアプリケーションを開始するなどにより、第２の機器において伝送手順を起動させる。種々の実施形態において、伝送手順には、要求されるネットワーク・データを第２の機器に入力するステップも含まれる。

伝送手順には、第２の機器の発光部１４を起動すること、および該要求されるネットワーク・データを光信号にエンコードすることが含まれる。第２の機器１２は第１の機器１０の近傍に、または少なくともユーザが第１の機器１０も第２の機器１２も視認可能な場所に置くことが好ましい。スマートフォンまたは同様の機器を備える本発明の実施形態において、スマートフォンで実行されるアプリケーションには「撮影」するステップを含んでいてもよい。このアプリケーションは、ユーザに対して、撮影が行われるかのようにスマートフォンを第１の機器に向けるよう表示する。その結果、第１の機器１０は、第２の機器１２の発光部１４から発光される光に対して露出されることになる。

種々の実施形態において、第２の機器１２は、第１の機器１０により受信されると受信ステップを開始するプログラミング命令を最初に伝送する。なお、第１の機器１０は継続して受信モードにしておくことができ、第２の機器１２の発光部からの光信号としてエンコードされたメッセージを受信することが可能であることに留意されたい。通常は、第１の機器１０の手動によるステップも、第１の機器１０の起動も要求されない。第２の機器は、接続手順に適合するアプリケーションまたはソフトウェアを実行するプロセッサ３２と、発光部１４に動作可能に接続されるエンコーダ３４を備える。エンコーダ３４の特定のまたは全ての機能が、プロセッサ３２において実行されるソフトウェアにより実装されてもよい。

プログラミング命令の伝送後、第２の機器１２は要求されるネットワーク・データを伝送するが、要求されるネットワーク・データには通常、ＳＳＩＤ、パスワードまたはパスフレーズ、および選択的な追加データが含まれ全てが光信号としてエンコードされる。種々の実施形態において、このような追加データには、暗号鍵、追加的な機器のプロパティおよび他の設定情報が含まれていてもよく、このような追加データには、伝送を終了させ、第１の機器１０が入力データは正しいと評価できるように保証するチェックサムが続く。通常、この段階ではアクノリッジ信号は送信されないが、これは第２の機器１２と第１の機器１０の間に無線通信の経路が開通していないからである。種々の実施形態において、第１の機器１０には、ラウドスピーカまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）等の出力部２８が設けられ、これらを使用して、プログラミング命令が適切に受信されたというフィードバックまたはアクノリッジ信号をユーザに対して出力する。

ＳＳＩＤおよびパスワードまたはパスフレーズを受信し、受信した情報を選択的に記憶部２３に記憶した後、第１の機器１０は、ワイヤレス・アダプタ２６を用いてワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークまたはＷｉ−Ｆｉに接続する。種々の実施形態において、第１の機器１０の手段およびモジュールが制御ユニット３０により制御される。通常、制御ユニット３０は該ワイヤレス・アダプタ２６を制御するための制御プログラムを実行して、ローカル・エリア・ネットワークまたはＷｉ−Ｆｉに該ネットワーク・アクセス・ポイント２２を通じて接続する。第１の機器がＷｉ−Ｆｉに接続されると、第２の機器１２を含む他の機器によって、通常のルーチンに従い第１の機器へのインターネットを通じたアクセスが可能となる。

第１の機器の感光部２０は、周辺光を含む入射光に基づいて信号を連続的に生成する。信号を用いて、現在の条件に従って閾値を設定し、第２の機器１２からの光信号に対する感度を修正することができる。

上記に提示した５〜２５ｃｍ程度の短い距離で動作する光信号に基づく通信リンクは、非常に安全である。このような距離では、部外者がメッセージを傍受してセキュアな秘密情報を取得することは非常に困難であろう。第１の機器と第２の機器の近接により各々離れた機器の接続も促進されるが、これはユーザがほとんどのアプリケーションにおいて一度に１つの機器だけを視野に入れているからである。

第２の機器から第１の機器へのメッセージ伝送で使用される適切なメッセージ形式の実施形態が、図３に示される。上部はタイミング・シーケンスを示し、下部は光信号パルスを示す。メッセージは複数のパルスで開始するが、該複数のパルスは２つの連続する光パルスの立ち上がりエッジの間の時間間隔として測定される、一定のパルス間隔ｔを有する。図３に示される実施形態において、１０個の連続するパルスが同期プリアンブル・シーケンスＳＰとして伝送される。このようなパルス・シーケンスが第１の機器１０によって検出されると、周辺光と関連してボーレートおよび信号調の閾値の基本設定を行うことができる。このように、さらなるパルスの検出が改善される。

同期プリアンブル・シーケンスＳＰに、メッセージの開始を示すスタート・ビットＳが続く。図示される実施形態において、スタート・ビットは連続する２つのパルス間の２ｔ長の間隔として符号化される。そして、図３の下部に示されるように、８ビットデータが続くが、該８ビットデータは連続する２つのパルス間に「１」が１ｔ長の間隔として符号化され、１．５ｔ長の間隔として「０」が符号化される。最初のワードは「１１１１００００」である。そして、任意の数の８ビットワードにより形成されるメッセージが続く（図示せず）。２ｔ長の新しいスタート・ビットＳの後に最後の８データビットワード、この場合は「０１０１０１０１」が続き、メッセージの終了を示すストップ・ビットＥが後に続く。第２の機器１２から送信されたメッセージは、少なくとも２回繰り返され、確実に第１の機器１０により完全なメッセージが取得され、デコードされるようにすることが望ましい。

第１の機器１０によって完全なプログラミング命令が受信されデコードされると、制御ユニット３０は受信されたメッセージの設定データと、記憶部２３に既に記憶されている設定データとを比較する。設定データが同一である場合は、変更は行われない。第１の機器は、出力部２８からの光または音声の信号の出力により、受信した設定メッセージの受信確認をする。

図３に示されるように、完全なメッセージは同期プリアンブル・シーケンスＳＰと、スタート・ビットＳと、ワードデータと、さらにスタート・ビットＳおよびデータワードのセットを備える。ストップ・ビットＥによりフル・メッセージは終了する。メッセージの形式では、メッセージの長さまたはそれに含まれるワード数またはバイト数に対して任意の制限が設定されない。メッセージ伝送の改善は、例えばＣＲＣ１６形式においては２つの最後のデータワードとしてチェックサムを追加することにより達成される。チェックサムは、メッセージに含まれる全てのデータに基づいて計算される。

スマートフォンを第２の機器１２として使用するプログラミング・シーケンスは下記のステップを含むことができる。
１）スマートフォンにおいてＷｉ−Ｆｉ設定アプリケーションを開始する。
２）以前に使用されたネットワークとして、またはワイヤレス・ローカル・エリアネットワークのＳＳＩＤを入力することにより、利用可能なネットワークのリストからＷｉ−Ｆｉネットワークを選択する。
３）関連付けられたパスワードを使用するか、またはパスワードを手入力する。
４）第１の機器に関連付けられた選択的なデータをネットワークまたはスマートフォンに入力するか、または使用する。
５）メッセージの伝送を開始して、ユーザによってまたはタイムアウトによって中断されるまで繰り返す。
６）第１の機器の近接または第１の機器に向けられるスマートフォンを保持することによって、伝送速度を修正する。
７）第１の機器からのアクノリッジ信号の出力を待つ。
８）アクノリッジ信号を受信した後、プログラミング・シーケンスの伝送を中断する。
９）確立されたＷｉ−Ｆｉおよびインターネット接続を通じて第２の機器とのさらなる通信を実行する。

本発明における特定の例示の実施形態が特に説明されたが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、種々の他の実施形態への変更は、当業者にとって容易に明らかであろうことが理解されるであろう。従って、添付された特許請求の範囲が明細書の記載に制限することを意図するものではなく、むしろ特許請求の範囲が、本発明が属する分野における当業者にとって明らかである、本発明の全ての均等物を包含するものとして解釈されることを意図するものである。

Claims (12)

1. 任意の要求されるネットワーク関連データを伝送することにより、ネットワーク・アクセス・ポイント（２２）を通じて利用可能なワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに、第１の機器（１０）を接続するための方法であって、
   前記ネットワーク・データを光信号としてエンコードするステップと、
   第２の機器（１２）から前記光信号を発するステップと、
   前記第１の機器（１０）の感光部（２０）で前記光信号を受信するステップと、
   前記光信号をデコードして、前記ネットワーク関連データを取り出すステップと、
   前記第１の機器（１０）から、前記ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続するために前記ネットワーク・アクセス・ポイント（２２）に、前記ネットワーク関連データを無線信号として伝送するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記エンコードするステップは、
   前記第２の機器の発光部（１４）をスイッチオンし、前記発光部（１４）をスイッチオフし、再度前記発光部（１４）をスイッチオンして、２つの光パルスを形成することにより、前記ネットワーク・データのワードの一部として情報ビット生成するステップであって、前記パルス間の期間が情報ビットを示すステップであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ネットワーク関連データを含む完全なメッセージが受信された時に、前記第１の機器（１０）からアクノリッジ信号を出力するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記アクノリッジ信号が検出されるまで、前記ネットワーク関連データを前記第２の機器（１２）から繰り返し伝送するステップをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 同期プリアンブル・シーケンス（ＳＰ）を生成する光信号を最初に発するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記同期プリアンブル・シーケンス（ＳＰ）は、
   パルス間の等しい時間間隔で伝送される複数の連続する光パルスであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークへの接続を促進するシステムであって、
   ａ）第１の機器（１０）は、
   光信号を感知する感光部（２０）と、
   知覚された光信号をデコードしてネットワーク関連データを抽出するデコーダ（２１）と、
   前記デコーダ（２１）に動作可能に接続され、前記ネットワーク関連データを伝送することによりネットワーク・アクセス・ポイント（２２）を通じてワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークに接続されるように配置されるネットワーク・インターフェース・コントローラ（２６）とを備え、
   ｂ）第２の機器（１２）は、
   前記ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークへの接続のために要求されるネットワーク関連データを記憶するメモリ（１３）と、
   前記ネットワーク関連データを光信号にエンコードするエンコーダ（３４）と、
   前記光信号を発する発光部（１４）とを備えることを特徴とするシステム。
8. 前記第２の機器（１２）は、携帯電話またはタブレットであることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１の機器（１０）は、前記デコーダ（２１）と、前記ネットワーク関連データがデコードされた時に出力信号を生成するための出力部（２８）とに動作可能に接続される制御ユニット（３０）を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のシステム。
10. 前記第１の機器の前記感光部（２０）は、周辺光の条件を測定するように配置されることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のシステム。
11. 前記第１の機器（１０）は、前記ネットワーク・アクセス・ポイント（２２）を通じてワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークへの接続を確立するための、前記ネットワーク・インターフェース・コントローラ（２６）に動作可能に接続される制御ユニット（３０）を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のシステム。
12. スマートフォンまたはタブレットの発光ダイオードが発光部（１４）を形成することを特徴とする請求項８に記載のシステム。

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