KR101095578B1 - 이종 manet간의 자동 주소 설정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MANET(Mobile Ad hoc Network)을 연동성을 갖는 노드를 포함하도록 구성하고 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 가진 이종 MANET간의 데이터 통신을 위한 자동 주소 설정이 가능하도록 한 것으로, 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 갖는 MANET(Mobile Ad hoc Network)들의 통신을 위한 병합 과정에서,어느 하나의 MANET을 이루는 노드가 게이트 역할을 하는 연동 노드와 DAD(Duplicate Address Detection)를 수행하는 단계;다른 하나의 MANET을 이루는 노드에서 요청이 있는 경우에만 상기 어느 하나의 MANET을 이루는 노드에서 Prefix 정보를 상기 다른 하나의 MANET을 이루는 노드로 전송하는 단계;를 포함한다.
MANET, Prefix 정보, DAD(Duplicate Address Detection), 데이터 전달 프로토콜

Description

이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법{Method for address auto configuration between MANETs of different transport protocols}
본 발명은 MANET(Mobile Ad hoc Network)에 관한 것으로, 구체적으로 연동성을 갖는 노드가 포함되는 MANET을 구성하고 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 가진 이종 MANET간의 데이터 통신을 위한 자동 주소 설정이 가능하도록 한 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법에 관한 것이다.
Ad hoc Network는 기반구조(Infrastructure)를 사용하지 않고 이동노드들이 무선 인터페이스를 사용해 자율적으로 구성되는 네트워크로 최근 유비쿼터스 생활환경을 구축하기 위한 USN(Ubiquitous Sensor Network)에서 사용하기 좋은 기술이다.
USN을 구성하는 유비쿼터스 노드들은 그 종류와 수가 매우 다양하고 많을 것으로 예상되며, 이러한 노드들은 대부분 이동성을 가지고 있어 언제 어디서나 자유롭게 Ad hoc Network를 구성하고 구성된 네트워크 내에서 통신이 가능하다.
현재 IETF와 여러 연구소에서는 네트워크를 구성하는 노드들의 이동성을 고려하여 노드들간 Ad hoc Network를 구성하고 네트워크 유지 및 관리를 위한 MANET 이 연구되고 있다.
MANET은 이동성을 가진 노드들끼리 Ad hoc Network를 자율적으로 구성하고 서로 통신할 수 있는 네트워크로 MANET을 구성하는 이동노드들은 컴퓨팅 기능을 가진 호스트로 다른 노드와 통신하기 위한 라우터로 동작 할 수 있어야 한다.
그러므로 MANET을 구성하는 노드들의 이동성으로 인해 네트워크의 토폴로지가 다이나믹하게 변화함으로써 네트워크의 병합과 분리가 빈번히 발생한다. 이러한 MANET의 병합이나 분리가 발생할 경우 기존에 가지고 있던 주소의 유일성을 보장할 수 없어 주소 중복이 발생 할 수 있다.
또한, MANET은 기본적으로 동일한 데이터 전달 프로토콜을 가진 노드들끼리 네트워크를 구성하지만, 노드의 이동성 때문에 데이터 전달 프로토콜이 서로 다른 노드와의 네트워킹을 필요로 하고 또한 그렇게 구성할 경우 네트워크의 유용성이 증대된다.
그러나 이러한 이종 MANET간 네트워크를 구성할 경우 이종 MANET간의 성공적인 데이터 전달 통신을 위해서는 각 이동 노드들의 이미 설정된 주소의 충돌여부를 감지하고 해결하여야 한다.
IETF의 워킹그룹 Autoconf 을 포함한 여러 연구기관에서 주소 설정 및 충돌 감지 문제를 해결하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이미 제안된 DHCP(Dynamic Host configuration protocol), IPv6 SAA(Stateless Address Auto-configuration)등은 서버나 전용 라우터가 있어야 하거나 이동성을 가진 노드들로 이루어져 병합이나 분리가 빈번히 발생하는 MANET에서는 적합하지 않다.
이하에서 종래 기술의 주소 자동 설정에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 Strong DAD 주소 중복 탐지 과정을 나타낸 구성도이고, 도 2는 Weak DAD에 의한 주소 충돌 해결 과정을 나타낸 구성도이다.
주소 자동 설정 기법은 크게 “주소 정보를 유지하는(stateful) 기법”과 “주소 정보를 유지하지 않는(stateless) 기법”으로 나눌 수 있다.
유선망에서 사용하는 방식인 DHCP는 주소 정보를 유지하는 stateful 기법으로 네트워크에 접속하는 모든 노드의 IP는 특정한 DHCP 서버에 의해 할당되는 방식으로 DHCP 서버가 유일성이 보장되는 IP를 보유하고 있다가 새로운 노드가 네트워크에 접속할 때 유일한 IP를 할당해 주는 방법이다.
이 기법은 DHCP 서버가 모든 주소를 관리하므로 주소의 중복 할당으로 인한 충돌이 발생하지 않는다. 하지만 이동성을 가진 노드들로 구성되는 MANET에서는 노드들의 이동이 빈번히 일어나기 때문에 특정한 DHCP 서버에 지속적으로 접속하기 어려우며 MANET은 기반구조를 사용하지 않는 Ad hoc 구조이므로 특정 DHCP 서버를 관리하기도 어렵다.
또 다른 주소 자동 설정 기법인 IPv6 SAA는 주소 정보를 유지하지 않는 stateless 기법으로 유선망에서 사용되어지는 기법이다.
SAA는 특정한 중앙의 주소 관리 서버가 없는 상황에서도 호스트들이 서로 통신할 수 있게 하는 것과 시스템 관리자 측의 수동설정을 최대한 피하는 것을 목표로 만들어진 기법으로 노드가 스스로 주소를 생성함으로써 특정한 서버가 필요 없는 장점을 가진다.
SAA는 노드 자신이 새로운 네트워크로 이동하였다는 것을 인지하면 IID(Interface IDentifier)를 이용하여 링크 로컬 주소를 생성하고 그 주소에 대한 유일성을 검증하기 위해 주소 중복 탐지 기법인 DAD(Duplicate Address Detection)을 수행한다.
DAD는 노드가 생성한 주소에 대해 노드가 속해 있는 네트워크상에서 유일한 주소인지를 확인하는 기법으로 이 기법은 NDP(Neighbor discovery protocol)의 NS(Neighbor Solicitation)와 NA(Neighbor Advertisement)를 통해 DAD를 수행한다.
해당노드는 스스로 주소를 생성하고 DAD 탐색 메시지를 전송한 후 일정시간 기다린다. 만약 DAD 탐색 메시지를 수신한 이웃노드가 DAD 탐색의 대상 필드에 지정된 주소를 이미 소유하고 있을 경우 NA를 멀티캐스트를 통해 주소 중복을 알린다.
그러면 DAD를 수행하는 노드는 자신이 생성한 주소가 유일한 주소가 아님을 알게 되어 새로운 주소를 생성하여 다시 DAD를 수행한다. 이는 네트워크상의 모든 노드들을 대상으로 수행되는데 만약 임시 주소가 충돌하게 되면 DAD를 다시 수행해야 하므로 주소 설정시간이 길어질 수 있으며 그에 따른 노드의 오버헤드뿐만 아니라 네트워크상의 트래픽을 증가시켜 네트워크의 성능을 저하시키는 단점이 있다.
또한, MANET의 크기를 알 수 없어 주소 설정 시간이 길어 질수가 있으며 MANET의 특성으로 인한 망의 병합과 분리가 자주 발생하므로 기존의 SAA 방식은 MANET에 적용하기 어렵다.
IPv6 SAA에서 DAD를 MANET에 적용하기 위해 다양한 방법의 DAD가 제안되었는 데, 대표적인 방법으로는 Strong DAD와 Weak DAD가 있다.
Strong DAD는 도 1에서와 같이 정해진 시간 내에 MANET 안에 주소 중복이 있는지를 발견하기 위해 홉 수와 DAD 제어 메시지의 타이머를 사용하는 기법이다.
AREQ(Address Request) 메시지에 임의로 선택한 주소를 설정하여 자신이 속한 MANET 내의 모든 노드들에게 브로드케스트하고 Strong DAD timer가 종료될 때까지 AREP(Address reply)메시지를 기다리고 만약 AREP 메시지를 수신하면 Strong DAD를 다시 수행한다. 하지만 이 Strong DAD 역시 MANET의 분리와 병합에 대해 고려하지 않았으며 DAD 제어 메시지 홉 수의 범위 밖에 있는 노드들에서 주소 중복이 발생하는지 알 수 없다.
이와같은 Strong DAD의 문제점인 MANET의 분리와 병합에 의한 주소 충돌을 감지하기 위해 제안된 기법이 Weak DAD이다.
Weak DAD는 도 2에서와 같이, IP 주소와 Key를 사용하여 망의 분리와 병합에 의한 주소 충돌을 감지하였다.
Weak DAD는 라우팅 제어 패킷 즉 route discovery 메세지나 hello 메시지에 Key 값을 추가하여 송신하고 MANET의 각 노드들은 라우팅 제어 메시지를 수신했을 때 자신의 주소와 라우팅 제어 메시지의 발신자 주소는 같지만 Key값이 서로 다를 경우 주소 중복임을 알 수 있다. 하지만 Weak DAD 역시 Key 값을 저장하기 위한 확장으로 인해 프로토콜의 오버헤드가 발생한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, MANET을 구성하는 이동노드들이 컴퓨팅 기능을 가진 호스트로 다른 노드와 통신하기 위한 라우터로 동작 할 수 있도록 하기 위한 주소 설정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 연동성을 갖는 노드가 포함되는 MANET을 구성하고 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 가진 이종 MANET간의 데이터 통신을 위한 자동 주소 설정이 가능하도록 한 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 이종 MANET간의 자동 주소 설정시에 발생하는 오버헤드에 의해 네트워크의 성능 저하가 일어나는 것을 막을 수 있도록 한 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전달 계층의 연동성을 갖는 연동 노드를 통하여 이종 MANET간의 통신이 가능하도록 하여 다양한 통신 방식을 하드웨어 변경 없이 소프트웨어 업그레이드만으로 멀티모드, 멀티 밴드, 멀티기능의 무선시스템 구현을 가능하게 하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법은 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 갖는 MANET(Mobile Ad hoc Network)들의 통신을 위한 병합 과정에서,어느 하나의 MANET을 이루는 노드가 게이 트 역할을 하는 연동 노드와 DAD(Duplicate Address Detection)를 수행하는 단계;다른 하나의 MANET을 이루는 노드에서 요청이 있는 경우에만 상기 어느 하나의 MANET을 이루는 노드에서 Prefix 정보를 상기 다른 하나의 MANET을 이루는 노드로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법은 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 갖는 제 1,2 MANET(Mobile Ad hoc Network)들의 통신을 위한 병합 과정에서,연동노드가 Hello 메시지를 통해 새로운 노드(Node1)와 그 노드(Node1)가 속해 있는 제 1 MANET을 감지하는 단계;상기 연동노드로부터 Prefix 정보를 받은 노드(Node1)가 새로운 주소를 생성하는 단계;연동노드를 통하여 상기 제 1 MANET을 상대로 Weak DAD를 수행하는 단계;제 2 MANET의 노드(Node2)들은 자신이 상기 제 1 MANET으로 통신을 해야 할 경우 Prefix 정보를 알고 있는 상기 노드(Node1)에게 Prefix 정보를 요청하여 받아 새로운 주소를 생성하는 단계;상기 노드(Node1)와 노드(Node2) 사이에 Weak DAD를 수행하고 데이터 통신을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연동노드를 통하여 상기 제 1 MANET을 상대로 Weak DAD를 수행하는 단계 이후에,상기 노드(Node1)가 이웃 노드(Node2)들에게 Hello 메시지를 통해 자신이 Prefix정보를 알고 있는 노드임을 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 MANET을 이루는 노드(Node1)는,상기 노드(Node2)로부터 Prefix 정보 요청이 있는 경우에만 상기 Prefix 정보를 노드(Node2)로 전송하는 것 을 특징으로 한다.
그리고 상기 연동 노드는, 전달계층의 연동성을 갖는 SDR(Software Defined Radio) 노드인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, SDR기술에 기반한 연동노드를 이용하여 MANET에서 데이터 전달 프로토콜이 서로 다른 노드와의 네트워킹을 구성하는 것에 의해 이종 MANET간의 통신을 가능하게 한다.
둘째, Prefix 정보를 요구가 있을 때 만 전송하는 On-demand 방식의 자동 주소 설정 방식으로 오버헤드 발생, 네트워크상의 트래픽 증가 문제를 해결한다.
셋째, 전달 계층의 연동성을 갖는 연동 노드를 통하여 이종 MANET간의 통신이 가능하도록 하여 다양한 통신 방식을 하드웨어 변경 없이 소프트웨어 업그레이드만으로 멀티모드, 멀티 밴드, 멀티기능의 무선시스템 구현이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 3은 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법을 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 연동 노드를 포함하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법을 나타낸 구성도이다.
그리고 도 5는 본 발명에 따른 이종 MANET간의 자동 주소 설정 동작의 진행 흐름도이다.
본 발명은 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 가진 이종 MANET간의 데이터 통신을 위한 자동 주소 설정 방법에 관한 것으로, SDR기술에 기반한 연동노드를 이용하여 MANET에서 데이터 전달 프로토콜이 서로 다른 노드와의 네트워킹을 구성하는 것에 의해 이종 MANET간의 통신을 가능하게 한 것이다.
MANET은 기반구조를 사용하지 않고 이동노드들이 무선 인터페이스를 사용해 자율적으로 구성되는 USN 등에서 사용하기 좋은 네트워킹 기술로, 데이터 전달 방식이 다른 MANET이 서로 병합하여 통신이 이루어져야할 필요가 있고, 이를 위해서는 전달계층이 서로 다른 이종 MANET간에 주소설정이 자동으로 이루어져야한다.
본 발명은 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 가진 이종 MANET간의 데이터 통신을 위하여 SDR(Software Defined Radio)과 같은 전달계층의 연동성을 갖는 연동노드를 고려한다.
SDR은 AM, FM, DMB, GSM, GPRS, CDMA2000, WCDMA, HSDPA, Wibro, WLAN등의 다양한 통신 방식을 하드웨어 변경 없이 소프트웨어 업그레이드만으로 멀티모드, 멀티 밴드, 멀티기능의 무선시스템 구현을 가능하게 하는 기술로 하나의 플랫폼에서 다양한 통신방식들을 사용자의 요구 및 망 관리자에 의해 실시간으로 동작할 수 있다.
본 발명은 이러한 SDR기술에 기반한 연동노드를 이용하여 MANET에서 데이터 전달 프로토콜이 서로 다른 노드와의 네트워킹을 구성한다. 이와 같은 연동노드가 포함된 MANET에서는 연동노드를 통하여 데이터 전달 프로토콜이 다른 즉, 이종 MANET간의 전달 통신이 이루어진다.
연동노드를 포함하는 이종 MANET간 자동 주소 설정 방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 IPv6 SAA기법을 기본으로 하여 DAD를 수행하면서 발생하는 오버헤드, 네트워크상의 트래픽이 증가하는 문제점을 개선시키기 위해 이미 제안되어진 Strong DAD, Weak DAD의 사용과 함께 이종 MANET간 통신을 위한 자동 주소 설정 방법에 관한 것이다.
도 3은 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 가지는 두개의 MANET #1,2이 병합될 수 있는 과정을 나타낸 것이다.
도 3에서 MANET#1,2를 구성하는 각각의 노드들은 MANET 내부에서 사용 할 수 있는 유일한 주소가 이미 설정되어져 있어 각 MANET에서는 다른 노드들과 통신 가능한 상태이다.
이와 같이 서로의 독립된 MANET이 병합되어 두 MANET간 통신이 이루어지려면 각 MANET을 이루고 있는 노드들은 자신의 네트워크 내부에서뿐만 아니라 상대방의 네트워크에서도 사용가능한 유일한 주소가 설정되어져야한다.
Ruffino에 의해 제안된 방식에서는 게이트웨이가 Prefix 정보를 라우팅 메시 지에 삽입하여 전체 네트워크에 브로드캐스팅하도록 되어 있는데, 이는 주소 설정초기에 필요이상의 네트워크 오버헤드를 발생시키는 문제점이 있다.
본 발명에서는 이러한 오버헤드를 줄이기 위해 Prefix 정보를 요구가 있을 때만 전송하는 On-demand 방식의 자동 주소 설정 방법을 사용한다.
도 4는 연동노드를 포함하는 이종 MANET간 병합 과정을 나타낸 것이다.
도 4에서와 같이 연동노드 기능을 가지는 노드를 포함한 서로 다른 데이터 전달 특성을 가진 MANET이 병합되었을 때 연동노드는 게이트웨이 역할을 하게 된다.
먼저 연동노드는 Hello 메시지를 통해 새로운 일반노드#1과 그 노드가 속해 있는 MANET#2을 감지하게 된다.(S501)
그 후 연동노드는 자신의 네트워크에서 사용하던 Prefix 정보를 새로운 일반노드#1에게 전달하고(S502), Prefix 정보를 얻은 일반노드#1는 새로운 Prefix를 이용하여 새로운 주소를 생성한다.(S503)
그리고 연동노드를 통하여 MANET#1을 상대로 Weak DAD를 수행한다.(S504)
그 후 일반노드#1은 자신의 이웃 노드들에게 Hello 메시지를 통해 자신이 Prefix정보를 알고 있는 노드임을 알려준다.(S505)
일반노드#1의 Hello 메시지를 받은 이웃 노드들은 자신의 이웃 노드들에게 역시 Hello 메시지를 통해 일반노드#1이 Prefix 정보를 알고 있는 노드임을 알려준다.(S505-1)
그 후 MANET#2의 일반노드#1을 제외한 나머지 노드들은 자신이 MANET#1로 통 신을 해야 할 경우 Prefix 정보를 알고 있는 일반노드#1에게 Prefix를 요청하여(S506) Prefix 정보를 받아(S507) 새로운 주소를 생성한다.(S508)
Weak DAD를 수행하고(S509), DAD 완료되면(S510) 데이터 통신을 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 연동노드를 포함하는 이종 MANET간 자동 주소 설정 방법은 망의 분리와 병합, 네트워크의 성능을 고려한 것으로, On-demand 방식으로 Prefix를 요청하고 주소 설정을 함으로써 네트워크에 발생할 수 있는 순간 오버헤드량을 줄일 수 있다.
또한, SDR과 같은 기술에 기반한 전달계층의 연동성을 제공할 수 있는 연동노드를 사용함으로써 다양한 종류의 무선통신 기술을 가진 노드들과의 통신이 가능하게 되어 거대한 네트워크를 구성할 수 있도록 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 Strong DAD 주소 중복 탐지 과정을 나타낸 구성도
도 2는 Weak DAD에 의한 주소 충돌 해결 과정을 나타낸 구성도
도 3은 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법을 나타낸 구성도
도 4는 본 발명에 따른 연동 노드를 포함하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법을 나타낸 구성도
도 5는 본 발명에 따른 이종 MANET간의 자동 주소 설정 동작의 진행 흐름도

Claims (5)

  1. 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 갖는 MANET(Mobile Ad hoc Network)들의 통신을 위한 병합 과정에서,
    어느 하나의 MANET을 이루는 노드가, 전달계층의 연동성을 갖는 SDR(Software Defined Radio) 노드로써 게이트 역할을 하는 연동 노드와 노드가 속해 있는 네트워크상에서 유일한 주소인지를 확인하는 DAD(Duplicate Address Detection)를 수행하는 단계;
    다른 하나의 MANET을 이루는 노드에서 요청이 있는 경우에만 상기 어느 하나의 MANET을 이루는 노드에서 Prefix 정보를 상기 다른 하나의 MANET을 이루는 노드로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법.
  2. 서로 다른 데이터 전달 프로토콜을 갖는 제 1,2 MANET(Mobile Ad hoc Network)들의 통신을 위한 병합 과정에서,
    연동노드가 Hello 메시지를 통해 새로운 노드(Node1)와 그 노드(Node1)가 속해 있는 제 1 MANET을 감지하는 단계;
    상기 연동노드로부터 Prefix 정보를 받은 노드(Node1)가 새로운 주소를 생성하는 단계;
    연동노드를 통하여 상기 제 1 MANET을 상대로 Weak DAD를 수행하는 단계;
    제 2 MANET의 노드(Node2)들은 자신이 상기 제 1 MANET으로 통신을 해야 할 경우 Prefix 정보를 알고 있는 상기 노드(Node1)에게 Prefix 정보를 요청하여 받아 새로운 주소를 생성하는 단계;
    상기 노드(Node1)와 노드(Node2) 사이에 Weak DAD를 수행하고 데이터 통신을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 연동노드를 통하여 상기 제 1 MANET을 상대로 Weak DAD를 수행하는 단계 이후에,
    상기 노드(Node1)가 이웃 노드(Node2)들에게 Hello 메시지를 통해 자신이 Prefix정보를 알고 있는 노드임을 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 MANET을 이루는 노드(Node1)는,
    상기 노드(Node2)로부터 Prefix 정보 요청이 있는 경우에만 상기 Prefix 정보를 노드(Node2)로 전송하는 것을 특징으로 하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 연동 노드는,
    전달계층의 연동성을 갖는 SDR(Software Defined Radio) 노드인 것을 특징으로 하는 이종 MANET간의 자동 주소 설정 방법.
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