JP5571238B1 - データ配信装置、データ配信装置の制御方法及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】配信データのブロックデータ単位の送信処理の完了を確実に把握する。
【解決手段】実施形態のデータ配信装置は、外部コントローラからの送信指示に基づいて、所定のデータブロック単位で配信対象データをストレージ装置から読み出すためのコマンドを前記ストレージ装置に対して発行し、ストレージ装置から読み出されたデータブロックに含まれる配信対象データを前記通信ネットワークを介して送出するに際して、処理中断部は、送信指示に対応する配信対象データの送信が完了した場合に、外部コントーラに通知される完了通知を外部コントローラが処理できない状態を検出した場合にコマンドの発行処理あるいは配信対象データの送出処理の少なくとも一方を中断する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、データ配信装置、データ配信装置の制御方法及び制御プログラムに関する。

ネットワークの広帯域化と、テレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン等のネットワーク対応情報機器の普及と、により、インターネットに代表されるＩＰネットワークを介した映像配信サービスが数多く提供されている。
このような状況下において、例えば、ビデオ配信装置として機能するビデオ配信サーバのデータ転送処理を効率化する技術として、ダイレクトストレージアクセス（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔｏｒａｇｅ Ａｃｃｅｓｓ）（以下、ＤＳＡと称する）制御技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このＤＳＡ制御技術を用いたストレージ（ＨＤＤまたはＳＳＤ）の読み出し処理と、ネットワーク処理を専用ハードウェアで行うことにより、ストレージ内に記憶されるデータである映像コンテンツをサーバのＭＰＵやメモリ、バスを介さずに直接ＩＰネットワークに配信することで、ＭＰＵの負荷を低減でき、メモリやバスの性能に依存することなく多数のユーザへ映像コンテンツを配信可能となっていた。

ここで、ストレージに対するファイルシステム処理はオペレーティングシステム（ＯＳ）によって行われる。このファイルシステム処理では、データはエクステントと呼ばれる可変長の連続した記憶領域の単位で管理されている。

そして、ファイルに対応するエクステントがストレージ装置（ディスク）のどこに記録されているかを示す、エクステント情報をオペレーティングシステムがＤＳＡ部に渡すことにより、以降のストレージ読み出し処理と、ネットワーク処理をハードウェア処理して通信ネットワークを介して映像コンテンツをユーザ端末装置へと送信する。

特開２０１２−２４２９６１号公報

ところで、上述したＤＳＡ制御技術においては、ＭＰＵ（ソフトウェア）から一度エクステント情報と送信開始指示を受けると、当該エクステントを送りきるまで、自動でデータの読み出し、有効データの抽出、ネットワーク処理部への出力を続ける。その際に当該エクステントを送りきったことを、ＭＰＵ（ソフトウェア）に伝えるために完了通知を行う。このとき、ＭＰＵ（ソフトウェア）が何かしらの処理によりビジー状態であると、完了通知を受け取れなくなる。

このため、完了通知を一時的に格納するバッファを設け、一時的なＭＰＵ（ソフトウェア）のビジー状態に対応するようにしていたが、いくつものエクステントを並列に送信処理している場合には、バッファの容量を超えて完了通知がなされ、より古い完了通知が上書きされて、結局は、どのエクステントの送信処理が完了したのかが分からなくなってしまうおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、配信データのブロックデータ単位の送信処理の完了を確実に把握することが可能なデータ配信装置、データ配信装置の制御方法及び制御プログラムを提供することにある。

実施形態のデータ配信装置は、ユーザからの視聴要求に基づいて、配信対象データをストレージ装置から読み出し、通信ネットワークを介して送信指示に基づくデータ配信先に送信するデータ配信装置である。

データ配信装置のコマンド発行部は、送信指示に基づいて、所定のデータブロック単位で配信対象データをストレージ装置から読み出すためのコマンドをストレージ装置に対して発行する。
一方、ネットワーク処理部は、読出コマンドに基づいてストレージ装置から読み出されたデータブロックに含まれる配信対象データを通信ネットワークを介して送出する。

これらの処理と並行して、処理中段部は、送信指示に対応する配信対象データの送信が完了した場合に外部コントーラに通知される、完了通知を外部コントローラが処理できない状態を検出した場合に、コマンドの発行処理あるいは配信対象データの送出処理の少なくとも一方を中断する。

図１は、実施形態のビデオ配信システムの概要構成ブロック図である。 図２は、データ転送装置及びホストコントローラの概要構成説明図である。 図３は、実施形態のデータ転送装置の処理フローチャートである。

次に実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のデータ配信システムとしてのビデオ配信システムの概要構成ブロック図である。
ビデオ配信システム１０は、大別すると、配信対象データである映像コンテンツ（データ）としてのビデオを配信するビデオ配信サーバ１１と、ビデオ配信サーバ１１とＩＰネットワーク１２を介して接続される複数のユーザ端末装置１３−１〜１３−３と、を備えている。

ここで、ＩＰネットワーク１２としては、イーサネット（登録商標）、有線ＬＡＮ等の有線通信ネットワークあるいは無線ＬＡＮ等の無線通信ネットワークとして交際されている。

ビデオ配信サーバ１１は、大別すると、データ転送装置２１と、外部コントローラとしてのホストコントローラ（ＭＰＵ）２２と、各種制御用データを格納したメモリ２３と、それぞれ映像コンテンツ（データ）等の配信対象データを格納した複数のストレージ装置２４と、データ転送装置２１とホストコントローラ２２とをつなぐバス（たとえば、ＰＣＩバス）２５と、を備えている。

ここで、データ転送装置２１と、複数のストレージ装置２４と、は、例えば、ＳＡＴＡインタフェース等を介して並列にデータ転送可能に構成され、ＲＡＩＤ構成のストライピング等により高速データ転送が可能な構成とされている。

図２は、データ転送装置及びホストコントローラの概要構成説明図である。
データ転送装置２１は、大別すると、ストレージ装置から映像コンテンツをエクステント（ブロックデータ）単位で読み出し、エクステントから後述する無効データを除いた有効データを送信データとして抽出するＤＳＡ部３１と、ＤＳＡ部３１が抽出した送信データをパケット化してＩＰネットワーク１２を介してユーザ端末装置１３−１〜１３−３に送出するネットワーク処理部３２と、を備えている。

ＤＳＡ部３１は、エクステント送信指示に対応するエクステントをストレージ装置２４から読み出すためのコマンドを発行するコマンド発行部３１Ａと、読み出したエクステントから送信データを抽出する送信データ抽出部３１Ｂと、エクステント送信指示に対応する送信データの送信が完了した場合に送信完了通知を行う完了通知部３１Ｃと、エクステント送信指示に対応する配信対象データの送信が完了した場合にホストコントローラ２２に通知される、完了通知をホストコントローラ２２が処理できない状態を検出した場合にコマンドの発行処理及び有効データである送信データの送出処理を中断する処理中断部３１Ｄと、を備えている。

ホストコントローラ２２は、ビデオ配信サーバ１１全体の制御を行う。ホストコントローラ２２は、ソフトウェアで実行する主な処理部として、エクステント情報を取得するエクステント情報取得部４１、取得したエクステント情報に基づいてエクステント送信指示を行うエクステント送信指示部４２と、データ転送装置２１がエクステント送信指示に基づいてＩＰネットワーク１２を介して当該エクステント送信指示に対応するエクステント（映像コンテンツの一部または全部）の送信を完了した場合に送信される送信完了通知を一時的に格納するリングバッファ等として構成された完了通知バッファ４３と、を備えている。

ストレージ装置２４は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＤメモリカード等として構成され、映像コンテンツ（映像コンテンツファイル）は、エクステント単位で格納されている。すなわち、一の映像コンテンツは、一または複数のエクステントとしてストレージ装置２４に格納されている。

ストレージ装置２４上のある記憶領域には、映像コンテンツがどの記憶領域に格納されているのかを示すマッピング情報を含むメタデータ（メタデータ自体は、対応する映像コンテンツ（配信対象データ：ファイルデータ）に関する様々な情報を含む）が、映像コンテンツデータと併せて記憶されている。そこで、ホストコントローラ２２のエクステント情報取得部は、ストレージ装置２４から映像コンテンツ（配信対象データ：ファイルデータ）を読み出す際は、まずこのメタデータを読み出し、読み出したそれを解析し、所望のファイルデータが実際にどのブロックに記憶されているかを表すエクステント情報を取得する。

ここで、エクステント情報としては、映像コンテンツ（データ）がどこに格納されているかを特定出来れば、表現形式はなんでもよく、例えば、映像コンテンツ（データ）が格納されているバイト位置をオフセットと長さで示すようにしたり、始端バイト位置と終端バイト位置等で表したりしてもよい。

そして、ホストコントローラ２２のエクステント送信指示部は、取得したエクステント情報に従って、映像コンテンツを取得し、ＩＰネットワーク１２を介して送信するようにエクステント送信指示を行うそのエクステントマップ情報に従ってブロックデータを読み出し、必要部分だけを抽出して所望の映像コンテンツ（配信対象データ：ファイルデータ）を得る。

この場合において、一の映像コンテンツに対応するエクステントの一部には、映像コンテンツデータとしては意味のない無効データが含まれていることがある。例えば、一のエクステントの容量が１メガバイトである場合に、映像コンテンツデータの容量が７６８キロバイトである場合には、残りの２５６キロバイトは、無効データ（映像コンテンツデータに含まれない）となっている。同様に１２８０キロバイトの容量を有する一のコンテンツデータに対応するエクステントが三つであり、各エクステントが、５１２キロバイトの容量を有する場合には、最後のエクステントのうち、２５６キロバイトは無効データである。

ネットワーク処理部３２は、ＤＳＡ部３１の送信データ抽出部３１Ｂが読み出したエクステントから抽出した送信データをＩＰネットワーク１２へ送信するに先立って格納するバッファ部３２Ａを備えている。

次に実施形態の動作を説明する。
まず、ＩＰネットワーク１２を介してユーザ端末装置１３−１〜１３−３のいずれかから映像コンテンツの配信が要求された場合には、ホストコントローラ２２のエクステント情報取得部４１は、ストレージ装置２４から映像コンテンツ（配信対象データ：ファイルデータ）を読み出す際は、まずこのメタデータを読み出し、読み出したそれを解析し、所望のファイルデータが実際にどのブロックに記憶されているかを表すエクステント情報を取得する。

これにより、ホストコントローラ２２は、映像コンテンツがどの記憶領域に格納されているのかを示すマッピング情報を含むメタデータをストレージ装置２４上のある記憶領域から取得する。
これにより、ホストコントローラ２２のエクステント送信指示部４２は、当該映像コンテンツに対応するエクステントの送信をデータ転送装置２１に対して指示するためにエクステント送信指示を行う。

図３は、実施形態のデータ転送装置の処理フローチャートである。
この場合において、ネットワーク処理部３２のバッファ部３２Ａは、当該時点で映像コンテンツの配信を要求している全てのユーザ端末装置（たとえば、ユーザ端末装置１３−１及びユーザ端末装置１３−３）にバッファ領域を個別に割り当てている。

そこで、ＤＳＡ部３１は、エクステント送信指示がなされると、ネットワーク処理部３２のバッファ部３２Ａを参照し、該当ユーザに対応するバッファ部３２のバッファ領域の空きを確認する（ステップＳ１１）。
続いてＤＳＡ部３１は、バッファの空きが対応するユーザ端末装置への映像コンテンツの送信が可能な所定量以上空いているか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の判別において、バッファが送信可能な所定量以上空いていない場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ＤＳＡ部３１は、処理を再びステップＳ１１に移行して待機状態となる。

ステップＳ１２の判別において、バッファが送信可能な所定量以上空いている場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ＤＳＡ部３１は、今回送信する分だけエクステント情報を更新する（ステップＳ１３）。

すなわち、新たに送信対象となる映像コンテンツを構成している一又は複数のエクステントのうち、実際に送信対象とするエクステント情報を更新する。
続いて、ＤＳＡ部３１のコマンド発行部３１Ａは、対応するストレージ装置２４に対してデータ読出コマンドを発行する（ステップＳ１４）。

次にＤＳＡ部３１は、ストレージ装置２４から映像コンテンツの一部または全部をエクステントとして読み出し、送信データ抽出部３１Ｂに読み出したエクステントを引き渡す（ステップＳ１５）。
続いて、ＤＳＡ部３１は、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。

具体的には、ＤＳＡ部３１は、完了通知部３１Ｃを介して、ホストコントローラ２２の完了通知バッファ４３が書込可能な状態であるか否かを判別する。
すなわち、ホストコントローラ２２の完了通知バッファ４３の残容量に基づいて、完了通知バッファ４３の残容量が実効的に零になった場合には、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態であり、完了通知を処理できない状態であると判別することとなる。

ステップＳ１６の判別において、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態である場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、ＤＳＡ部３１の処理中断部３１Ｄは、コマンド発行部３１Ａを制御し、コマンド発行を中断させて、エクステントの読み出しを停止する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１６の判別において、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態では無い場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ＤＳＡ部３１の送信データ抽出部３１Ｂは、読み出されたエクステントから送信データ（有効データ：実効的な配信対象データ）を抽出する（ステップＳ１８）。そして抽出された送信データは、該当ユーザに対応するバッファ部３２Ａのバッファ領域に書き込まれ、ネットワーク処理部に３２により、順次ＩＰネットワーク１２を介して対応するユーザ端末装置に送信されることとなる。

続いて、ＤＳＡ部３１は、再びホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態であるか否かを判別する（ステップＳ１９）。
ステップＳ１９の判別において、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態である場合には（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、ＤＳＡ部３１の処理中断部３１Ｄは、送信データ抽出部３１Ｂを制御し、送信データの抽出及びネットワーク処理部３２のバッファ部３２Ａの所定のバッファ領域への出力を停止する（ステップＳ２０）。

ステップＳ１９の判別において、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態では無い場合には（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ＤＳＡ部３１のコマンド発行部３１Ａは、処理していないエクステントがあるか否かを判別する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１の判別において、未だ処理していないエクステントがある場合には（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、処理を再びステップＳ１１に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。

ステップＳ２１の判別において、処理していないエクステントが無い場合には（ステップＳ２１；Ｎｏ）、ＤＳＡ部３１の完了通知部３１Ｃは、完了通知を発行する（ステップＳ２２）。
続いて、ＤＳＡ部３１は、再びホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３の判別において、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態である場合には（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、ＤＳＡ部３１の完了通知部３１Ｃは、発行した完了通知をそのまま保持し、ホストコントローラ２２の完了通知バッファ４３への書込を停止する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２３の判別において、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）がビジー状態では無い場合には（ステップＳ２３；Ｎｏ）、ＤＳＡ部３１の完了通知部３１Ｃは、発行した完了通知を、ホストコントローラ２２の完了通知バッファに書き込んで処理を終了する（ステップＳ２５）。

以上の説明のように、本実施形態によれば、ハードウェアとして構成されたＤＳＡ部３１からの完了通知をホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）が受け取れない状態になった際に、それ以上の完了通知を発行させないように、ストレージ装置２４からの映像コンテンツの読出処理及びネットワーク処理部への出力処理の少なくとも一方を中断し、ホストコントローラ２２（上で動いているソフトウェア）のビジー状態が終了し、完了通知の処理が可能（あるいは、受け取りが可能）となったら、ストレージ装置２４からの映像コンテンツの読出処理及びネットワーク処理部への出力処理を再開させるので、エクステントの処理の進捗と、完了通知と、を不一致させることなく映像コンテンツ（配信対象データ：ファイルデータ）の送信を確実に継続することができる。

以上の説明は、エクステント単位でデータを取り扱うファイルシステムの場合について述べたが、ブロック（クラスタ）単位でデータを取り扱うファイルシステムであっても同様に適用が可能である。より詳細には、ブロック（クラスタ）単位でデータを取り扱うファイルシステムの場合は、エクステントの代わりにブロック（クラスタ）情報を取得し、ブロック送信指示を行うことになるが、これもエクステントの特殊な場合（一つのエクステントの長さを５１２バイトに固定したもの）とみなせば同様に扱える。

以上の説明においては、データ配信装置としてビデオ配信サーバを例として説明したが、パーソナルコンピュータ、専用ＬＳＩ、またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のネットワークストレージ、あるいはＶＯＤ（Ｖｉｄｅｏ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）サーバ、Ｗｅｂサーバ等としてデータ配信装置を構成し、配信するデータ（配信対象データ）は映像コンテンツ（データ）に限られるものではなく、様々なディジタルデータを対象とすることも可能である。

本実施形態のデータ配信装置は、ＭＰＵ（ＣＰＵ）などの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成とすることも可能である。

本実施形態のデータ配信装置で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態のデータ配信装置で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のデータ配信装置で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態のデータ配信装置の制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ ビデオ配信システム（データ配信システム）
１１ ビデオ配信サーバ（データ配信装置）
１２ ＩＰネットワーク
１３−１〜１３−３ ユーザ端末装置
２１ データ転送装置
２２ ホストコントローラ
２３ メモリ
２４ ストレージ装置
２５ バス
３１ ＤＳＡ部
３１Ａ コマンド発行部
３１Ｂ 送信データ抽出部
３１Ｃ 完了通知部
３１Ｄ 処理中断部
３２ ネットワーク処理部
３２Ａ バッファ部
４１ エクステント情報取得部
４２ エクステント送信指示部
４３ 完了通知バッファ

Claims (8)

1. 外部コントローラからの送信指示に基づいて、配信対象データをストレージ装置から読み出し、通信ネットワークを介して前記送信指示に基づくデータ配信先に送信するデータ配信装置において、
   前記送信指示に基づいて、所定のデータブロック単位で前記配信対象データを前記ストレージ装置から読み出すためのコマンドを前記ストレージ装置に対して発行するコマンド発行部と、
   前記読出コマンドに基づいて前記ストレージ装置から読み出されたデータブロックに含まれる配信対象データを前記通信ネットワークを介して送出するネットワーク処理部と、
   前記送信指示に対応する配信対象データの送信が完了した場合に前記外部コントーラに通知される、完了通知を前記外部コントローラが処理できない状態を検出した場合にコマンドの発行処理あるいは配信対象データの送出処理の少なくとも一方を中断する処理中断部と、
   を備えたデータ配信装置。
2. 前記処理中断部は、完了通知を前記外部コントローラが処理可能な状態となった場合に、前記コマンドの発行処理及び前記有効データの送出処理を再開する、
   請求項１記載のデータ配信装置。
3. 前記読出コマンドに基づいて前記ストレージ装置から読み出されたデータブロックに含まれるデータのうち、前記送信指示に対応する送信すべき前記配信対象データとしての有効データを抽出し、前記ネットワーク処理部に出力する送信データ抽出部を備えた、
   請求項１又は請求項２記載のデータ配信装置。
4. 前記送信指示に対応する前記配信対象データの送信が完了した場合に、完了通知を前記外部コントローラに対して送出する完了通知部を備えた、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のデータ配信装置。
5. 前記処理中断部は、前記外部コントローラの完了通知バッファの残容量に基づいて前記外部コントローラが処理できない状態を判別する、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のデータ配信装置。
6. 前記処理中断部は、前記外部コントローラの完了通知バッファの残容量が実効的に零になった場合に前記外部コントローラが処理できない状態と判別する、
   請求項５記載のデータ配信装置。
7. 外部コントローラからの送信指示に基づいて、配信対象データをストレージ装置から読み出し、通信ネットワークを介して前記送信指示に基づくデータ配信先に送信するデータ配信装置において実行される制御方法であって、
   前記送信指示に基づいて、所定のデータブロック単位で前記配信対象データを前記ストレージ装置から読み出すためのコマンドを前記ストレージ装置に対して発行する過程と、
   前記読出コマンドに基づいて前記ストレージ装置から読み出されたデータブロックに含まれる配信対象データを前記通信ネットワークを介して送出する過程と、
   前記送信指示に対応する配信対象データの送信が完了した場合に前記外部コントーラに通知される、完了通知を前記外部コントローラが処理できない状態を検出した場合にコマンドの発行処理あるいは配信対象データの送出処理の少なくとも一方を中断する過程と、
   を備えた制御方法。
8. 外部コントローラからの送信指示に基づいて、配信対象データをストレージ装置から読み出し、通信ネットワークを介して前記送信指示に基づくデータ配信先に送信するデータ配信装置をコンピュータにより制御する制御プログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記送信指示に基づいて、所定のデータブロック単位で前記配信対象データを前記ストレージ装置から読み出すためのコマンドを前記ストレージ装置に対して発行するコマンド発行手段と、
   前記読出コマンドに基づいて前記ストレージ装置から読み出されたデータブロックに含まれる配信対象データを前記通信ネットワークを介して送出するネットワーク処理手段と、
   前記送信指示に対応する配信対象データの送信が完了した場合に前記外部コントーラに通知される、完了通知を前記外部コントローラが処理できない状態を検出した場合にコマンドの発行処理あるいは配信対象データの送出処理の少なくとも一方を中断する処理中断手段と、
   して機能させる制御プログラム。

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