JP2023141510A - モバイルコアネットワークのログ依存関係判別装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】同一イベントに対して多くのシスログが異なるノードから同時多発的に発生するネットワーク環境において、各シスログ間の依存関係をAI/MLへの適用前に解析する。【解決手段】ログ解析ノード20は、各NFが出力する多数のシスログを解析してシスログ間の依存関係を判別する。AI/ML実施ノード30は、シスログ間の依存関係を用いてネットワーク運用の自動化の各種判別・将来予測を実施する。ログ解析ノード20において、ログ取得部201は、5GCから各NFが出力するシスログを受信する。接続性管理部202は、5GCからNF間の接続関係を受信する。ログ解析部203は、受信したシスログの依存関係を解析する。NF接続管理DB204は、NF間の接続関係を保存する。ログ管理DB205は、5GCから受信したシスログを保存する。イベント管理DB206は、NF間で連鎖するイベントの依存関係を保存する。【選択図】図1
Description
本発明は、モバイルコアネットワークにおけるログの依存関係を解析、判別する装置、方法及びプログラムに係り、特に、同一イベントに対して多くのシスログが異なるノードから同時多発的に発生するネットワーク環境において、各シスログ間の依存関係をAI/MLへの適用前に解析することでAI/MLの学習モデル構築における計算量を削減できるモバイルコアネットワークのログ依存関係判別装置、方法及びプログラムに関する。
システムログ(以下、シスログとする)はコンピューターシステムが何らかのイベントの処理を実行したことを示すテキストデータであり、ネットワーク運用において日々多数の目的で利用されている。
近年では、シスログデータを用い、AI(人工知能)/ ML(機械学習)技術によりネットワークにおける異常検知等のネットワーク運用を自動化する試みが進められている。非特許文献1には、発生したシスログから障害同士の関連度を分類する技術が開示されている。
Identifying linked incidents in large-scale online service systems https://dl.acm.org/doi/10.1145/3368089.3409768
モバイルネットワークにおいてユーザー認証、課金、パケット転送を実施するコアネットワーク(5Gでは5GC)では、内部でクラウドネイティブ アーキテクチャを採用する。そのため、認証、モビリティ管理などの機能毎にファンクションが別れており、同一のイベントに対して複数のノード・ファンクションが連鎖的に多数のシスログを発生させることがある。
例えば、あるイベントに対して5個のノードが合計100個のシスログを発生される場合、100個のシスログを1個1個、AI/MLにて学習・判定・分類と一連の処理を実施する必要があるため、無駄な計算コストや精度の劣化が懸念される。
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、同一イベントに対して多くのシスログが異なるノードから同時多発的に発生するネットワーク環境において、各シスログ間の依存関係をAI/MLへの適用前に解析することで、AI/MLの効率的な計算及び高精度なネットワーク運用を実現するモバイルコアネットワークのログ依存関係判別装置、方法及びプログラムを提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、モバイルコアネットワークを構成する各ネットワークファンクション(NF)が出力するシスログの依存関係を判別するログ依存関係判別装置において、以下の構成を具備した点に特徴がある。
(1) 各ネットワークファンクション間の接続関係を判別する手段と、各シスログのイベント間の依存関係を判別する手段と、前記接続関係及びイベント間の依存関係に基づいて各シスログの依存関係を判別する手段とを具備した。
(2) 各ネットワークファンクションが他のネットワークファンクションへ接続する際にNRFへ問い合わせを行った履歴情報を管理する手段を具備し、前記接続関係を判別する手段は、前記履歴情報に基づいて各ネットワークファンクション間の接続関係を判別するようにした。
(3) 3GPPで規定されたモバイルコアネットワーク内部のネットワークファンクション間の通信フローの流れに基づいて各シスログのイベント間の依存関係を静的に保存する手段を具備し、前記イベント間の依存関係を判別する手段は、前記静的に保存したイベント間の依存関係に基づいて各シスログのイベント間の依存関係を判別するようにした。
(4) 前記各シスログの依存関係を判別する手段は、モバイルコアネットワークが所定の期間内に出力した各シスログのうちイベントの発生時刻が最も古いシスログ及び次に古いシスログのペアに注目し、前記最も古いシスログを出力したネットワークファンクションと次に古いシスログを出力したネットワークファンクションとの間に前記接続関係があり、かつ当該最も古いシスログのイベントと次に古いシスログのイベントとの間に前記依存関係にあるか否かを解析し、前記接続関係及びイベント間の依存関係があるシスログのペアにシスログ間の依存関係があると判断することを、前記注目するシスログのペアを前記シスログ間の依存関係があると判断された前記次に古いシスログと更に次に古いシスログとのペアに切り替えながら繰り返し、シスログの依存関係が連鎖した一連のシスログに共通のIDを付するようにした。
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) モバイルコアネットワークの多数のNFから発生する多数のシスログの依存関係を動的に判別することで、ネットワーク運用の自動化に用いるAI/MLの学習モデル構築における計算量の削減を期待できる。
(2) モバイルコアネットワークの多数のNFから発生する多数のシスログの依存関係を動的に判別することで、人間の運用者に対してログ間の依存関係の可視化が可能となり、障害解析や状態確認の実施が容易となる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るログ依存関係判別システムの主要部の構成を示した機能ブロック図であり、監視対象のモバイルネットワークである5Gコアネットワーク10(5GC)、本発明を適用したログ解析ノード20及びAI/ML実施ノード30を、ネットワークで相互に接続して構成される。
5GCはTS 23.501で規定されるように複数のノードで構成され、各ノードはネットワークファンクション(以下、NF:Network Function)と呼ばれる。5GCは複数の物理サーバを組み合わせて構成され、本実施形態ではNRF,AUSF,NSSF及びNEFの各NFを含むサーバSV1、AMF及びSMFの各NFを含むサーバSV2、並びにPCF及びUDMの各NFを含むサーバSV2で構成されている。
ログ解析ノード20は、各NFが出力する多数のシスログを解析してシスログ間の依存関係を判別し、判別結果をAI/ML実施ノード30へ提供する。AI/ML実施ノード30は、提供されたシスログ間の依存関係を用いてネットワーク運用の自動化の各種判定・将来予測を実施する。
ログ解析ノード20は、ログ取得部201,接続性管理部202,ログ解析部203,NF接続管理DB204,ログ管理DB205及びイベント管理DB206を主要な構成とする。
ログ取得部201は、5GCから各NFが出力するシスログを受信する。接続性管理部202は、5GCからNF間の接続関係を受信する。ログ解析部203は、受信したシスログ間の依存関係を解析する。NF接続管理DB204は、前記接続性管理部202が5GCから受信したNF間の接続関係を保存する。ログ管理DB205は、前記ログ取得部201が5GCから受信したシスログを保存する。イベント管理DB206は、NF間で連鎖するイベントの依存関係を保存する。
このようなログ解析ノード20は、CPU,ROM,RAM,バス,インタフェース等を備えた少なくとも一台の汎用のコンピュータやサーバに各機能を実現するアプリケーション(プログラム)を実装することで構成できる。あるいはアプリケーションの一部をハードウェア化またはソフトウェア化した専用機や単能機としても構成できる。
図2は、ログ解析ノード20の各構成が協調動作することで各シスログを解析し、その依存関係を判別する手順を示したシーケンスフローである。時刻t1では、正常動作時の5GCからログ解析ノード20の接続性管理部202へNF間の接続関係が送信される。
5GCは、図3のシーケンス図に示すように、あるNF1(ID=a)が他のNF2(ID=b)に接続したい場合にNRF (Network function Repository Function) に一度問い合わせを行い、NF2として適切なノードを検索する機構を有する。
本実施形態では、この仕組みを利用してNF間の接続関係を把握するためにNRFが検索履歴を保存し、この検索履歴をログ解析ノード20へ送信することで接続性管理部202がNF間の接続関係を把握する。図3の例では、NF1(ID=a)からNF2(ID=b)への接続が存在する旨の接続関係が接続性管理部202へ送信される。
時刻t2では、接続性管理部202が前記5GCのNRFから受信したNF間の接続関係を、接続性情報としてNF接続管理DB204へ登録する。図4は、前記NRFの検索履歴に基づいて接続性管理部202が管理する各NF間の接続性情報の例を示した図である。
5GCはクラウドネイティブ アーキテクチャを採用し、NFを複数のVMやコンテナで構築する構成となるため、種別が同一のNFが複数存在する。そのため、本実施形態では各NFがその種別及びIDによって一意に識別され、接続関係にあるNFの組み合わせが接続性管理部202に登録される。
その後、時刻t3において5GCにノードダウン等の障害が発生し、その影響を受けたNFのシスログが変化すると、当該シスログが5GCからログ解析ノード20のログ取得部201へ送信される。例えば、図5に示した5GCの例でAMFがノードダウンすると、AUSF,NRF及びSMFを含む多数のNFにおいてシスログが変化する。図6,7,8はそれぞれ、前記AMFのノードダウンを契機にAUSF,NRF及びSMFのシスログが変化する例を示した図である。
時刻t4では、ログ取得部201が5GCから受信した各NFで発生したシスログをログ管理DB205で保存する。図9は、ログ管理DB205に保存されるシスログの例を示した図であり、各シスログが、(1) 発生日時、(2) NF種別、(3) NF ID及び(4) イベント情報で構成される。
本実施形態では、シスログ間の依存関係の判別後に付与される、(5)イベントラベル及び(6)イベントIDの各レコードも実質的に確保されている。ただし、時刻t3において5GCからシスログを受信した時点では判別が終了していないため、各シスログの(5)イベントラベル及び(6)イベントIDのレコードは未だ情報が入っていない状態となる。
時刻t5では、ログ解析部203がログ管理DB205から、依存関係の解析を実施していないシスログを取得する。ここでは、前記(5)イベントラベル及び(6)イベントIDが空欄のシスログが全て取得される。
時刻t6では、ログ解析部203がNF接続管理DB204から前記NF間の接続性情報(図4)を取得する。時刻t7では、ログ解析部203がイベント管理DB206からシスログのイベント間の依存関係を取得する。
図10は、シスログの各イベント間の依存関係の例を示した図である。モバイルコアネットワーク内でのNF間の通信フローは3GPPによって詳細に規定されている(TS23.502)。本実施形態では、シスログのイベント間の依存関係、すなわち、あるNFにおいてあるイベントが発生した後に、あるNFであるイベントが発生するという依存関係を、3GPPの標準に則って予め構築する。
図10は、UE接続(ユーザ端末(UE)がインターネット通信の許可を事業者に要求する行為)においてAMFでEvent 1が発生した後にAUSFでEvent 2が発生し、次いでUDMでEvent 3が発生するというイベント間の依存関係の例、及びPDU接続(サーバやラックなどの設備を電力配分装置(PDU)に接続する行為)においてAMFでEvent 4が発生した後にSMFでEvent 5が発生し、次いでPCFでEvent 6が発生し、次いでSMFでEvent 7が発生するというイベント間の依存関係の例を示している。なお、本実施形態ではイベント間の各依存関係に、各イベントを識別するためのイベントラベル(UE接続、PDU接続など)が予め付与される。
時刻t8では、ログ解析部203が前記取得した情報に基づいてシスログ間の依存関係を判別する。本実施形態では、時刻t5~t7において取得したシスログ、NF間の接続関係及びイベント間の依存関係を解析することで各シスログの依存関係が判別される。
図11は、前記ログ解析部203がシスログ間の依存関係を解析して判別する手順を示したフローチャートであり、ステップS1では、シスログの依存関係を一時保存する一時保存配列が初期化される。ステップS2では、前記(5) イベントラベル及び(6) イベントIDが空欄のシスログの有無が判別される。このようなシスログが存在すればステップS3へ進む。
ステップS3では、前記「イベントラベル」及び「イベントID」が空欄のシスログをその発生時刻の古い順にソートし、一番古いシスログを取り出して一時保存配列に保存する。ステップS4では、次に古いシスログが取り出される。
ステップS5では、前記一番古いシスログ及び次に古いシスログのペアに注目し、一番古いシスログのNFと次に古いシスログのNFとが接続関係にあるか否かが前記接続性情報に基づいて判断される。
各NFが接続関係にあればステップS6へ進み、前記一番古いシスログのイベントと次に古いシスログのイベントとの間に依存関係にあるか否かが、前記イベント間の依存関係に基づいて判断される。
各イベント間に依存関係があれば、前記一番古いシスログと次に古いシスログとの間に依存関係があると判断してステップS7へ進み、前記次に古いシスログが一時保存配列に追加保存される。ステップS8では、前記シスログ間に依存関係があると判断されたペアのうち前記次に古いシスログが該当するイベントの依存関係における最後のシスログであるか否かが判断される。
最後のシスログでなければステップS4へ戻り、前記注目するシスログのペアを前記シスログ間に依存関係があると判断された前記次に古いシスログと更に次に古いシスログとのペアに切り替えながら、前記接続関係及びイベント間の依存関係に基づいてシスログ間依存関係を判別することが繰り返される。
これに対して、前記次に古いシスログが該当するイベントの依存関係における最後のシスログであると判断されるとステップS9へ進む。ステップS9では図12に示すように、一時保存配列に保存されている、シスログの依存関係が連鎖した一連のシスログに共通のイベントIDが付され、更に各シスログにユニークなイベントラベルが付される。当該一時保存配列は時刻t9でログ管理DB205へ保存される。
本実施形態では、前記NF間の接続関係及びイベント間の依存関が成立したシスログ同士に同じイベントIDが付与されるので、図示の例では、時刻T1,T3,T6の各シスログが当該順序で依存関係にあり、時刻T2,T4,T5,T7の各シスログが当該順序で依存関係にあることが判る。
そして、上記の実施形態によれば、ネットワーク運用の自動化に用いるAI/MLの学習モデル構築における計算量を削減できるのみならず、ネットワーク運用を自動化した際の障害解析や状態確認の実施が容易となるので、地理的あるいは経済的な格差を超えて多くの人々にネットワーク運用の自動化による利益を提供できるようになる。その結果、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、包括的で持続可能な産業化を推進する」や目標11「都市を包摂的、安全、レジリエントかつ持続可能にする」に貢献することが可能となる。
10…5Gコアネットワーク(5GC),20…ログ解析ノード,30…AI/ML実施ノード,201…ログ取得部,202…接続性管理部,203…ログ解析部,204…NF接続管理DB,205…ログ管理DB,206…イベント管理DB
Claims (8)
- モバイルコアネットワークを構成する各ネットワークファンクション(NF)が出力するシスログの依存関係を判別するログ依存関係判別装置において、
各ネットワークファンクション間の接続関係を判別する手段と、
各シスログのイベント間の依存関係を判別する手段と、
前記接続関係及びイベント間の依存関係に基づいて各シスログの依存関係を判別する手段とを具備したことを特徴とするモバイルコアネットワークのログ依存関係判別装置。 - 各ネットワークファンクションが他のネットワークファンクションへ接続する際にNRFへ問い合わせを行った履歴情報を管理する手段を具備し、
前記接続関係を判別する手段は、前記履歴情報に基づいて各ネットワークファンクション間の接続関係を判別することを特徴とする請求項1に記載のモバイルコアネットワークのログ依存関係判別装置。 - 3GPPで規定されたモバイルコアネットワーク内部のネットワークファンクション間の通信フローの流れに基づいて各シスログのイベント間の依存関係を静的に保存する手段を具備し、
前記イベント間の依存関係を判別する手段は、前記静的に保存したイベント間の依存関係に基づいて各シスログのイベント間の依存関係を判別することを特徴とする請求項2に記載のモバイルコアネットワークのログ依存関係判別装置。 - 前記各シスログの依存関係を判別する手段は、
モバイルコアネットワークが所定の期間内に出力した各シスログのうちイベントの発生時刻が最も古いシスログ及び次に古いシスログのペアに注目し、
前記最も古いシスログを出力したネットワークファンクションと次に古いシスログを出力したネットワークファンクションとの間に前記接続関係があり、かつ当該最も古いシスログのイベントと次に古いシスログのイベントとの間に前記依存関係にあるか否かを解析し、
前記接続関係及びイベント間の依存関係があるシスログのペアにシスログ間の依存関係があると判断することを、前記注目するシスログのペアを前記シスログ間の依存関係があると判断された前記次に古いシスログと更に次に古いシスログとのペアに切り替えながら繰り返し、
シスログの依存関係が連鎖した一連のシスログに共通のIDを付することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のモバイルコアネットワークのログ依存関係判別装置。 - モバイルコアネットワークを構成する各ネットワークファンクション(NF)が出力するシスログの依存関係をコンピュータが判別するログ依存関係判別方法において、
各ネットワークファンクション間の接続関係を判別し、
各シスログのイベント間の依存関係を判別し、
前記接続関係及びイベント間の依存関係に基づいて各シスログの依存関係を判別することを特徴とするモバイルコアネットワークのログ依存関係判別方法。 - 前記各シスログの依存関係を判別する際に、
モバイルコアネットワークが所定の期間内に出力した各シスログのうちイベントの発生時刻が最も古いシスログ及び次に古いシスログのペアに注目し、
前記最も古いシスログを出力したネットワークファンクションと次に古いシスログを出力したネットワークファンクションとの間に前記接続関係があり、かつ当該最も古いシスログのイベントと次に古いシスログのイベントとの間に前記依存関係にあるか否かを解析し、
前記接続関係及びイベント間の依存関係があるシスログのペアにシスログ間の依存関係があると判断することを、前記注目するシスログのペアを前記シスログ間の依存関係があると判断された前記次に古いシスログと更に次に古いシスログとのペアに切り替えながら繰り返し、
シスログの依存関係が連鎖した一連のシスログに共通のIDを付することを特徴とする請求項5に記載のモバイルコアネットワークのログ依存関係判別方法。 - モバイルコアネットワークを構成する各ネットワークファンクション(NF)が出力するシスログの依存関係を判別するログ依存関係判別プログラムにおいて、
各ネットワークファンクション間の接続関係を判別する手順と、
各シスログのイベント間の依存関係を判別する手順と、
前記接続関係及びイベント間の依存関係に基づいて各シスログの依存関係を判別する手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とするモバイルコアネットワークのログ依存関係判別プログラム。 - 前記各シスログの依存関係を判別する手順では、
モバイルコアネットワークが所定の期間内に出力した各シスログのうちイベントの発生時刻が最も古いシスログ及び次に古いシスログのペアに注目し、
前記最も古いシスログを出力したネットワークファンクションと次に古いシスログを出力したネットワークファンクションとの間に前記接続関係があり、かつ当該最も古いシスログのイベントと次に古いシスログのイベントとの間に前記依存関係にあるか否かを解析し、
前記接続関係及びイベント間の依存関係があるシスログのペアにシスログ間の依存関係があると判断することを、前記注目するシスログのペアを前記シスログ間の依存関係があると判断された前記次に古いシスログと更に次に古いシスログとのペアに切り替えながら繰り返し、
シスログの依存関係が連鎖した一連のシスログに共通のIDを付することを特徴とする請求項7に記載のモバイルコアネットワークのログ依存関係判別プログラム。
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