JP5029176B2 - 負荷分散装置及び負荷分散方法 - Google Patents

Description

本発明は、接続対象のサーバの負荷を分散させる負荷分散装置及び負荷分散方法に関する。

従来から、ドメイン名からＩＰアドレスへ変換を行うＤＮＳ（Domain Name System）サーバが知られている。ＤＮＳサーバは、端末が接続するべきサーバのドメイン名を送信すると、このドメイン名に対応するＩＰアドレスを返すサーバである。１つのドメイン名に対して複数のＩＰアドレスを関係付けておき、端末からのＩＰアドレスへの変換要求に応じる度に、異なるＩＰアドレスを返すことにより、１つのドメイン名を持つサーバへのアクセスを複数のサーバによって分散させて処理させて、サーバの負荷を分散させることが可能である。

なお、先行技術として、複数の負荷分散機間で動的通信負荷分散もしくはフェールオーバーを実現することができるネットワーク連携情報処理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１６３６８９号公報

ところで、ＤＮＳサーバを利用した負荷分散にあっては、ドメイン名からＩＰアドレスへの変換要求に対してＤＮＳサーバがクライアントに複数のＩＰアドレスを一度に返した場合、クライアントがどのＩＰアドレスのサーバに接続するかはクライアントの実装に依存する。そのため特定のサーバに優先的に接続させることを保証できない。また一度クライアントに渡された変換結果はローカルＤＮＳサーバ、クライアントのスタブリゾルバ、クライアントアプリケーションなどに格納されてしまい、一般的に短い間隔で更新されない。このような要因によりクライアントが接続する先のサーバはドメインＤＮＳの管理者が意図するようなものとすることが困難である。

ドメイン名からＩＰアドレスへの変換要求に対して単一のＩＰアドレスをクライアントに対して動的に返した場合には、クライアントが接続する先を絞ることが可能であるものの、やはり上記と同様の理由によりクライアントが接続する先のサーバはしばらくの間変更することが困難である。また単一のＩＰアドレスを返す場合、そのサーバがアクセス不能になったときにクライアントはサービスを受けることができなくなってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、接続対象のサーバの負荷分散特性を向上させることができる負荷分散装置及び負荷分散方法を提供することを目的とする。

本発明は、受信したパケットを転送するべきサーバの状態情報を取得する状態取得手段と、受信したパケットの宛先が前記サーバである場合に、前記状態情報が異常状態もしくは補正を要する状態を示すとき受信した該パケットを送信した送信元に対してリセットパケットを送信するリセット手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、端末から名前解決を要求された場合に、複数のアドレス情報を要求元の前記端末に対して送信するＤＮＳサーバをさらに備え、前記端末は、前記リセットパケットを受信した場合に、受信した複数のアドレス情報の中からパケットを送信するべき新たな宛先を選択してパケットを送信することを特徴とする。

本発明は、受信したパケットを転送するべきサーバの状態情報を取得する状態取得ステップと、受信したパケットの宛先が前記サーバである場合に、前記状態情報が異常状態もしくは補正を要する状態を示すとき受信した該パケットを送信した送信元に対してリセットパケットを送信するリセットステップとを有することを特徴とする。

本発明は、端末から名前解決を要求された場合に、複数のアドレス情報を要求元の前記端末に対して送信するアドレス送信ステップをさらに有し、前記端末は、前記リセットパケットを受信した場合に、受信した複数のアドレス情報の中からパケットを送信するべき新たな宛先を選択してパケットを送信することを特徴とする。

本発明によれば、受信したパケットを転送するべきサーバの状態情報を取得しておき、受信したパケットの宛先が状態情報を取得したサーバである場合に、取得した状態情報が異常状態もしくは補正を要する状態を示すとき受信したパケットを送信した送信元に対してリセットパケットを送信するようにしたため、動作状態が異常もしくは補正を要するときサーバに対してパケットが送信されることを防止することができ、負荷分散特性を向上させることができるという効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態による負荷分散装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、ブラウザを備えたパソコン等で構成する端末装置（以下、端末と称する）である。符号２は、名前解決処理を実行するローカルＤＮＳ（Domain Name System）サーバである。符号３、１２、４、１３は、情報提供サービス等を行うＷｅｂサーバである。符号２１〜２７は、インターネット等のコンピュータネットワーク内のルータである。符号９は、Ｗｅｂサーバ３、１２とルータ２４を接続するとともに、Ｗｅｂサーバ３、１２の負荷を分散する負荷分散装置である。符号１０は、Ｗｅｂサーバ４、１３とルータ２７を接続するとともに、Ｗｅｂサーバ４、１３の負荷を分散する負荷分散装置である。なお、端末１及びローカルＤＮＳサーバ２は、ルータ２５に接続されているものとする。

図１に示す各装置全体の動作を説明する前に、図４〜図７を参照して、各装置の詳細動作を説明する。初めに、図４を参照して、負荷分散装置９がＷｅｂサーバ３、１２から監視メッセージに対する応答を受信する詳細動作を説明する。まず、負荷分散装置９は、変数ｃｏｕｎｔｅｒに「０」を代入する（ステップＳ４１）。そして、Ｗｅｂサーバ３、１２に対して、監視メッセージを送信し（ステップＳ４２）、応答の受信を試みて（ステップＳ４３）、応答が受信できたか否かをを判定する（ステップＳ４４）。この判定の結果、応答が受信できなければ、負荷分散装置９は、タイムアウトしたか否かを判定する（ステップＳ４５）。この判定の結果、タイムアウトしていなければステップＳ４３に戻り、応答の受信を試みる。

一方、タイムアウトが発生した場合、負荷分散装置９は、変数ｃｏｕｎｔｅｒに「１」を加え（ステップＳ４６）、変数ｃｏｕｎｔｅｒが所定値ａになったか否かを判定する（ステップＳ４７）。この判定の結果、変数ｃｏｕｎｔｅｒが所定値ａになっていなければステップＳ４２に戻り、再び監視メッセージを送信する。変数ｃｏｕｎｔｅｒが所定値ａになった場合、負荷分散装置９は、変数ＲｅｓｅｔＲａｔｉｏに「１．０」を代入する（ステップＳ４８）。

ステップＳ４４の判定の結果、Ｗｅｂサーバ３、１２から応答を受信できた場合、負荷分散装置９は、補正を要するか否かを判定する（ステップＳ４９）。この判定の結果、補正を要する場合、負荷分散装置９は、変数ＲｅｓｅｔＲａｔｉｏに所定の実数値ｙを代入する（ステップＳ５０）。一方、補正が不要であれば変数ＲｅｓｅｔＲａｔｉｏに「０．０」を代入する（ステップＳ５１）。そして、負荷分散装置９は、所定時間待機して（ステップＳ５２）、ステップＳ４１に戻り、前述した処理を繰り返す。

なお、図１に示す負荷分散装置１０の詳細動作についても図４に示す動作と同様であるため、ここでは詳細な動作の説明を省略する。

次に、図５を参照して、Ｗｅｂサーバ３、１２の詳細動作を説明する。ここでは、Ｗｅｂサーバ３の動作を説明するが、Ｗｅｂサーバ１２の動作も同様である。まず、Ｗｅｂサーバ３は、負荷分散装置９から送信される監視メッセージを待つ（ステップＳ６１）。そして、監視メッセージを受信した場合、Ｗｅｂサーバ３は、負荷分散装置９に対して、状態応答を返す（ステップＳ６２）という動作を繰り返し実行する。

次に、図６を参照して、負荷分散装置９がリセットパケットを送信する詳細動作を説明する。まず、負荷分散装置９は、端末１からの接続要求の受信を試みる（ステップＳ７１）。続いて、変数ＲｅｓｅｔＲａｔｉｏの値を読み（ステップＳ７２）、ＲｅｓｅｔＲａｔｉｏの割合（確率）で１になるようにＲｅｓｅｔＦｌａｇを設定する（ステップＳ７３）。そして、ＲｅｓｅｔＦｌａｇが「１」であるか否かを判定する（ステップＳ７４）。この判定の結果、ＲｅｓｅｔＦｌａｇが「１」でなければ、接続要求をＷｅｂサーバ３へ転送する（ステップＳ７５）。一方、ＲｅｓｅｔＦｌａｇが「１」であれば、接続要求を送信した端末１に対して、リセットパケットを返す（ステップＳ７６）。そして、処理を終了して（ステップＳ７７）、ステップＳ７１へ戻り処理を繰り返す。

なお、図１に示す負荷分散装置１０の詳細動作についても図６に示す動作と同様であるため、ここでは詳細な動作の説明を省略する。

次に、図７を参照して、端末１の詳細動作を説明する。まず、端末１は、Ｗｅｂサーバ３に対して、接続要求を送信し（ステップＳ８１）、ＴＣＰパケットの受信を試みる（ステップＳ８２）。そして、ＴＣＰパケットを受信したか否かを判定し（ステップＳ８３）、受信しなければステップＳ８２に戻る。一方、ＴＣＰパケットを受信した場合、端末１は、受信したＴＣＰパケットがリセットパケットであるか否かを判定する（ステップＳ８４）。この判定の結果、リセットパケットでなければ、端末１は、通常の接続処理を行う（ステップＳ８５）。受信したＴＣＰパケットがリセットパケットであった場合、端末１は、接続先を変更して（ステップＳ８６）、ステップＳ８１に戻り、改めて接続要求を送信する。

次に、図２を参照して、図１に示す各装置全体の動作を説明する。図２は、図１に示す各装置の動作を示すシーケンス図であり、負荷分散装置９がリセットを行わない場合の動作である。まず、負荷分散装置９は、自身に接続されているＷｅｂサーバ（ここでは、Ｗｅｂサーバ３）に対して、動作状態監視メッセージを送信する（ステップＳ１）。これを受けて、Ｗｅｂサーバ３は、自身の動作状態情報を応答として返す（ステップＳ２）。この動作（ステップＳ１、Ｓ２）は、所定時間（例えば６０秒）毎に繰り返し実行する。これにより、負荷分散装置９は、所定時間毎に更新されたＷｅｂサーバ３の動作状態情報を取得することになる。一方、負荷分散装置１０は、自身に接続されているＷｅｂサーバ（ここでは、Ｗｅｂサーバ４）に対して、動作状態監視メッセージを送信する（ステップＳ３）。これを受けて、Ｗｅｂサーバ４は、自身の動作状態情報を応答として返す（ステップＳ４）。この動作（ステップＳ３、Ｓ４）は、所定時間（例えば６０秒）毎に繰り返し実行する。これにより、負荷分散装置１０は、所定時間毎に更新されたＷｅｂサーバ４の動作状態情報を取得することになる。この動作状態情報取得の動作は、図４、５に示す動作であり、Ｗｅｂサーバ３、４が情報提供サービスを行う動作と、負荷分散装置９、１０がパケットのルーティングを行う動作と並行して行う動作である。

一方、端末１のブラウザ（インターネット閲覧用ソフトウェア）は、所望のサイトに接続するために、接続するべきサイトのドメイン名をローカルＤＮＳサーバ２へ送信し、名前解決要求を行う（ステップＳ１１）。これを受けて、ローカルＤＮＳサーバ２は、この名前解決要求を負荷分散装置９へ送信する（ステップＳ１２）。この名前解決要求を受けた負荷分散装置９は、ドメイン名の名前解決を行う。このとき、名前解決を行うべきドメイン名に複数のＩＰアドレスが関係付けられている場合、負荷分散装置９は、名前解決を行うべきドメイン名に関係付けられているＩＰアドレス全てをローカルＤＮＳサーバ２へ返す（ステップＳ１３）。例えば、「ｗｗｗ．ｘｙｚ．ｃｏ．ｊｐ」というドメイン名の名前解決を行う場合、このドメイン名に「２ｘｘ．２ｙｙ．１ｚｚ．４９」、「２ｘｘ．２ｙｙ．１ｚｚ．５０」、「２ｘｘ．２ｙｙ．１ｚｚ．５１」というＩＰアドレスが関係付けられていれば、これら全てのＩＰアドレスを端末１へ返すことになる。これらのＩＰアドレスは、ローカルＤＮＳサーバ２から端末１へ転送され、端末１内に保持される（ステップＳ１４）。

次に、端末１のブラウザは、ローカルＤＮＳサーバ２から受け取ったＩＰアドレスの中から一つ選んで、そのアドレスのウェブサーバに対して、接続要求のパケットを送信する（ステップＳ１５）。このＩＰアドレスは、Ｗｅｂサーバ３のＩＰアドレスであるものとする。この接続要求パケットは、ルータ２１〜２７等を経由して、負荷分散装置９へ届くことになる。この接続要求パケットを受信した負荷分散装置９は、ＲｅｓｅｔＦｌａｇを参照して、受信した接続要求をＷｅｂサーバ３へ転送するべきか否かを判定する（図６に示すステップＳ７４）。ここでは、負荷分散装置９内のＲｅｓｅｔＦｌａｇは、「０」がセットされているものとする。この判定の結果、ＲｅｓｅｔＦｌａｇが「０」であれば、負荷分散装置９は、受信した接続要求パケットをＷｅｂサーバ３へ転送する（ステップＳ１６）。この接続要求を受信したＷｅｂサーバ３は、この接続要求パケットの送信元に対して、接続要求に対する応答パケットを送信する（ステップＳ１７）。この接続要求に対する応答パケットは、負荷分散装置９によって接続要求の送信元である端末１に転送される（ステップＳ１８）。この応答を受信した端末１は、Ｗｅｂサーバ３に対して、接続完了パケットを送信する（ステップＳ１９）。この接続完了パケットを受信した負荷分散装置９は、この接続完了パケットをＷｅｂサーバ３へ転送する（ステップＳ２０）。

次に、図３を参照して、図１に示す各装置全体の動作を説明する。図３は、図１に示す各装置の動作を示すシーケンス図であり、負荷分散装置９がリセットを行なう場合の動作である。まず、負荷分散装置９は、自身に接続されているＷｅｂサーバ（ここでは、Ｗｅｂサーバ３）に対して、動作状態監視メッセージを送信する（ステップＳ１）。これを受けて、Ｗｅｂサーバ３は、自身の動作状態情報を応答として返す（ステップＳ２）。一方、負荷分散装置１０は、自身に接続されているＷｅｂサーバ（ここでは、Ｗｅｂサーバ４）に対して、動作状態監視メッセージを送信する（ステップＳ３）。これを受けて、Ｗｅｂサーバ４は、自身の動作状態情報を応答として返す（ステップＳ４）。この動作は、図２に示すステップＳ１〜Ｓ４の動作と同一である。

一方、端末１のブラウザ（インターネット閲覧用ソフトウェア）は、所望のサイトに接続するために、接続するべきサイトのドメイン名をローカルＤＮＳサーバ２へ送信し、名前解決要求を行う（ステップＳ２１）。これを受けて、ローカルＤＮＳサーバ２は、この名前解決要求を負荷分散装置９へ送信する（ステップＳ２２）。この名前解決要求を受けた負荷分散装置９は、ドメイン名の名前解決を行う。このとき、名前解決を行うべきドメイン名に複数のＩＰアドレスが関係付けられている場合、負荷分散装置９は、名前解決を行うべきドメイン名に関係付けられているＩＰアドレス全てをローカルＤＮＳサーバ２へ返す（ステップＳ２３）。例えば、「ｗｗｗ．ｘｙｚ．ｃｏ．ｊｐ」というドメイン名の名前解決を行う場合、このドメイン名に「２ｘｘ．２ｙｙ．１ｚｚ．４９」、「２ｘｘ．２ｙｙ．１ｚｚ．５０」、「２ｘｘ．２ｙｙ．１ｚｚ．５１」というＩＰアドレスが関係付けられていれば、これら全てのＩＰアドレスを端末１へ返すことになる。これらのＩＰアドレスは、ローカルＤＮＳサーバ２から端末１へ転送され、端末１内に保持される（ステップＳ２４）。

次に、端末１のブラウザは、ローカルＤＮＳサーバ２から受け取ったＩＰアドレスの中から一つ選んで、そのアドレスのウェブサーバに対して、接続要求のパケットを送信する（ステップＳ２５）。このＩＰアドレスは、Ｗｅｂサーバ３のＩＰアドレスであるものとする。この接続要求パケットは、ルータ２１〜２７等を経由して、負荷分散装置９へ届くことになる。この接続要求パケットを受信した負荷分散装置９は、ＲｅｓｅｔＦｌａｇを参照して、受信した接続要求をＷｅｂサーバ３へ転送するべきか否かを判定する（図６に示すステップＳ７４）。ここでは、負荷分散装置９内のＲｅｓｅｔＦｌａｇは、「１」がセットされているものとする。この判定の結果、ＲｅｓｅｔＦｌａｇが「１」であれば、負荷分散装置９は、この接続要求パケットの送信元に対して、接続リセット要求パケットを送信する（ステップＳ２６）。

この接続リセット要求パケットを受信した端末１のブラウザは、ローカルＤＮＳサーバ２から受け取ったＩＰアドレスの中からさきほどとは別のアドレスを一つ選んで、このＩＰアドレスに対して、接続要求のパケットを送信する（ステップＳ２７）。このＩＰアドレスは、Ｗｅｂサーバ４のＩＰアドレスであるものとする。この接続要求パケットは、ルータ２１〜２７等を経由して、負荷分散装置１０へ届くことになる。この接続要求パケットを受信した負荷分散装置１０は、ＲｅｓｅｔＦｌａｇを参照して、受信した接続要求をＷｅｂサーバ４へ転送するべきか否かを判定する（図６に示すステップＳ７４）。ここでは、負荷分散装置１０内のＲｅｓｅｔＦｌａｇは、「０」がセットされているものとする。この判定の結果、ＲｅｓｅｔＦｌａｇが「０」であれば、負荷分散装置１０は、受信した接続要求パケットをＷｅｂサーバ４へ転送する（ステップＳ２８）。この接続要求を受信したＷｅｂサーバ４は、この接続要求パケットの送信元に対して、接続要求に対する応答パケットを送信する（ステップＳ２９）。この接続要求に対する応答パケットは、負荷分散装置１０によって接続要求の送信元である端末１に転送される（ステップＳ３０）。この応答を受信した端末１は、Ｗｅｂサーバ４に対して、接続完了パケットを送信する（ステップＳ３１）。この接続完了パケットを受信した負荷分散装置１０は、この接続完了パケットをＷｅｂサーバ４へ転送する（ステップＳ３２）。

なお、負荷分散装置１０内のＲｅｓｅｔＦｌａｇが「１」である場合、負荷分散装置１０から端末１に対して接続リセット要求パケットが送信されることになる。この場合、端末１のブラウザは、ローカルＤＮＳサーバ２から受け取ったＩＰアドレスのうち、選択されていないＩＰアドレスが存在すれば、前述した動作を繰り返し、接続するべきＩＰアドレスが存在しなければ接続できないことを端末１の表示部にエラーとして表示することになる。

また、ある端末から接続要求を受けたときに、すべての負荷分散装置で接続リセット要求パケットを送信してしまうとその端末はサービスを受けることができなくなるため最低一箇所の稼動中の負荷分散装置では接続リセット要求パケットを送信しないようにしてもよい。すなわち、データセンタ毎に集合Ｓｉを設定する（ただし、∪Ｓｉ＝Ｕ（ｆ（Ｘ）の値域集合））。受け取ったデータの一部Ｘに関して、ある関数ｆ（Ｘ）について、ｆ（Ｘ）∈Ｓｉを満たす場合、データセンタｉでは接続リセット要求パケット（ＴＣＰ ＲＳＴ）を送らないようにする。ｆ（Ｘ）は可算集合から可算有限集合への射影とする。具体的にはＳＨＡ−１などのハッシュ関数やｆ（Ｘ）＝Ｘ（つまりそのまま利用する）などがｆ（Ｘ）の候補として適用可能である。ただし、この仕組みを実際に動作させるためには、負荷分散装置間で定期的に情報をやりとりし、どのデータセンタが稼動中か否かを調べてＳｉを変化させる必要がある。

このように、負荷分散装置が、受信したパケットを転送するべきＷｅｂサーバの状態情報を取得しておき、受信したパケットの宛先が状態情報を取得したＷｅｂサーバである場合に、取得した状態情報が異常状態もしくは補正を要する状態を示すとき受信したパケットを送信した送信元に対して接続リセット要求パケットを送信するようにしたため、動作状態が異常状態もしくは補正を要する状態を示すときＷｅｂサーバに対してパケットが送信されることを防止することができ、負荷分散特性を向上させることができる。また端末とＷｅｂサーバを結ぶ通信経路上の負荷分散装置においてＷｅｂサーバの状態を監視するとともにリセットパケットを送信するようにしたため、リセットパケットを受信したときに別のＷｅｂサーバに接続する仕組みを有する端末の場合、新たな変更を加えることなく適切なＷｅｂサーバに誘導することが可能となる。

なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより負荷分散処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示す各装置における動作を示すシーケンス図である。 図１に示す各装置における動作を示すシーケンス図である。 図１に示す負荷分散装置９の動作を示すフローチャートである。 図１に示すＷｅｂサーバ３の動作を示すフローチャートである。 図１に示す負荷分散装置９の動作を示すフローチャートである。 図１に示す端末１の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・端末、２・・・ローカルＤＮＳサーバ、３、４、１２、１３・・・Ｗｅｂサーバ、９、１０・・・負荷分散装置、２１〜２７・・・ルータ

Claims (2)

1. 受信したパケットを転送するべきサーバの状態情報を取得する状態取得手段と、
   前記状態情報に基づき、リセットパケットを送信する割合を設定し、受信したパケットの宛先が前記サーバである場合に、リセットパケットを送信する割合が、前記リセットパケットを送信する割合の値になるように、前記受信した前記パケットを送信した送信元に対してリセットパケットを送信するリセット手段と、
   端末から名前解決を要求された場合に、複数のアドレス情報を要求元の前記端末に対して送信するＤＮＳサーバとを備え、
   前記端末は、前記リセットパケットを受信した場合に、受信した複数のアドレス情報の中からパケットを送信するべき新たな宛先を選択してパケットを送信することを特徴とする負荷分散装置。
2. 受信したパケットを転送するべきサーバの状態情報を取得する状態取得ステップと、
   前記状態情報に基づき、リセットパケットを送信する割合を設定し、受信したパケットの宛先が前記サーバである場合に、リセットパケットを送信する割合が、前記リセットパケットを送信する割合の値になるように、前記受信した前記パケットを送信した送信元に対してリセットパケットを送信するリセットステップと、
   端末から名前解決を要求された場合に、複数のアドレス情報を要求元の前記端末に対して送信するアドレス送信ステップとを有し、
   前記端末は、前記リセットパケットを受信した場合に、受信した複数のアドレス情報の中からパケットを送信するべき新たな宛先を選択してパケットを送信することを特徴とする負荷分散方法。

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