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    • 专利摘要:
    本案係為一種網路位址自動分配方法，步驟包含(1)產生網路位址請求封包；(2)取得媒體存取控制位址；(3)取得至少一網路交換器之網路位址轉發表；(4)使用媒體存取控制位址分析至少一網路位址轉發表，而取得網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號；(5)動態主機設定協定伺服器(a)分配一個未使用之網路位址給網路設備，或(b)依據網路設備所電性連接之網路交換器及其埠編號，將其在網路位址分配表所預設之網路位址分配給網路設備；(6)將媒體存取控制位址或/及分配的網路位址記錄在網路位址分配表中的網路交換器及其埠之編號之對應欄位。
    公开号:TW201316739A
    申请号:TW100136312
    申请日:2011-10-06
    公开日:2013-04-16
    发明作者:Ben-Chiao Jai
    申请人:Delta Electronics Inc；
    IPC主号:H04L61-00
    专利说明:
    網路位址自動分配方法及其所適用之資料中心
    本案係關於一種網路位址分配方法，尤指一種具定位功能之網路位址自動分配方法及其所適用之資料中心。
    隨著電腦科技的進步與網際網路的快速發展，藉由網際網路提供的服務或功能也愈來愈多，因此，由多台電腦或伺服器(server)所組成的雲端運算之資料中心(data center)亦快速增加，資料中心為了在網際網路上不中斷地提供更多的服務或功能，資料中心必需可以適時地增加、移除或更換資料中心的電腦或伺服器，使資料中心可以依據日益競爭的網際網路環境有效率地且適時地調整資料中心的電腦或伺服器的放置。
    資料中心的所有電腦或伺服器之間皆使用網路的連結(link)或連接進行資料的傳遞，依網際網路協定(Internet Protocol)的運作方式，每一台電腦或伺服器皆需要取得一個的網際網路協定位址(IP address)才可以正常地藉由網路傳遞資料，目前，資料中心會使用動態主機設定協定伺服器(DHCP server)自動地分配網際網路協定位址(網路位址)給每一台電腦或伺服器，使每一台電腦或伺服器快速地取得一個的網際網路協定位址。
    然而，傳統動態主機設定協定伺服器(DHCP server)只依據目前網際網路協定位址的使用狀況及可用(剩餘)的網際網路協定位址進行分配，雖然，每一台電腦或伺服器皆取得一個的網際網路協定位址，使其在網路(域)空間(network domain)可以明確地藉由該網際網路協定位址辯識其身份，但每一台電腦或伺服器所使用的網際網路協定位址與其在資料中心實際的放置處沒有對應關係。
    當用以管理資料中心運作的管理程式發現其中一台電腦或伺服器因硬體故障而無法正常運作時，管理程式會通知維護人員進行維修，由於維護人員無法藉由該故障伺服器的網際網路協定位址得知或辦識該故障伺服器在資料中心實際的放置處，只能依靠技術能力較高的維修人員在伺服器數量眾多的資料中心，例如數千台甚至上萬台，藉由逐台檢測的方式找尋該台故障的伺服器，非常費時且需要較高的人力成本。
    因此，如何發展一種網路位址自動分配方法及其所適用之資料中心，實為目前迫切需要解決之問題。
    本案之目的為提供一種具定位功能之網路位址自動分配方法及其所適用之資料中心，資料中心的網路位址(網際網路協定位址)分配係依據各網路設備(伺服器)的放置處自動地動態分配，當管理程式發現有網路設備發生故障而無法正常運作時，不用依靠技術能力較高的維修人員在網路設備數量眾多的資料中心利用逐台檢測的費時方式找尋該台故障的網路設備，管理程式及維修人員可以輕易地且快速地藉由該故障網路設備的網路位址得知或辦識該故障網路設備在資料中心實際的放置處，可以大大地降低人力成本及維護人員的技術門檻。
    為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種具定位功能之網路位址自動分配方法，其步驟包含：(1)網路設備產生包含媒體存取控制位址之網路位址請求封包，且經由網路交換器傳送至動態主機設定協定伺服器；(2)動態主機設定協定伺服器解析網路位址請求封包而取得媒體存取控制位址；(3)動態主機設定協定伺服器取得至少一網路交換器之網路位址轉發表；(4)動態主機設定協定伺服器使用媒體存取控制位址分析至少一網路位址轉發表，而取得網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號；(5)動態主機設定協定伺服器(a)分配一個未使用之網路位址給網路設備，或(b)依據網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號，將其在網路位址分配表所預設之網路位址分配給網路設備；以及(6)動態主機設定協定伺服器將媒體存取控制位址或/及分配的網路位址記錄在網路位址分配表中的網路交換器及其埠之編號之對應欄位；其中，依據網路位址在網路設備位置表以及網路位址分配表中辦識網路設備之位置。
    為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種具網路位址自動分配功能之資料中心，該資料中心包含：複數個網路交換器；複數個網路設備；動態主機設定協定伺服器；以及複數個機架，每一個機架至少放置一個網路交換器及網路設備，且彼此間藉由複數個資料傳輸線相互電性連接而構成區域網路；其中，動態主機設定協定伺服器與網路交換器相通訊且執行網路位址自動分配方法，其步驟包含：(1)接收且解析網路位址請求封包而取得提出網路位址分配要求之網路設備之媒體存取控制位址；(2)取得至少一網路交換器之網路位址轉發表；(3)使用該媒體存取控制位址分析該至少一網路位址轉發表，而取得該網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號；以及(4)分配一個未使用之網路位址給該網路設備，或(依據該網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號，將其在網路位址分配表所預設之網路位址分配給該網路設備；以及(5)將該媒體存取控制位址或/及分配的該網路位址記錄在網路位址分配表中的該網路交換器及其埠之編號之對應欄位；其中，依據網路位址在網路設備位置表以及網路位址分配表中辦識網路設備之位置。
    體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，然其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。
    請參閱第1圖，其係為本案之一實施例之資料中心之設備實體配置示意圖。如第1圖所示，於本實施例中，資料中心1的放置空間為多層(雙層)的建築結構空間，且複數個機架A11~A54,B11~B54(rack)分別放置在第一層與第二層的建築結構空間內，其在各層建築結構空間中以陣列方式排列或放置，並依放置處對應編號為A11~A54,B11~B54，但不以此為限，其中，每一個機架中放置的網路設備(未圖示)，例如網路交換器(network switch)或伺服器(server)，彼此間藉由複數個資料傳輸線12，例如乙太網路線(Ethernet line)或光纖網路線，相互電性連接而構成區域網路(LAN)，使機架A11~A54,B11~B54中放置的網路設備彼此可以互相傳遞數位資料，同時提供網際網路(Internet)的各類網路服務，例如網頁伺服器(Web-server)或檔案傳輸協定伺服器(FTP server)。
    由於，資料中心1的機架數目眾多且會隨著使用者需求而變化，其中機架內放置的網路設備可以是但不限為網路交換器或/及伺服器，以下將例舉三個機架A11,A12,B13且放置的網路設備為伺服器來說明本案技術及運作原理，但不以此為限。請參閱第2圖並配合第1圖，其中第2圖係為本案之一實施例之具網路位址自動分配功能之資料中心系統架構示意圖。如第2圖所示，資料中心1包含：複數個網路交換器W11~W13、複數個伺服器1101~1306(網路設備)、動態主機設定協定伺服器21(DHCP server)以及複數個機架A11,A12,B13，該複數個伺服器1101~1306分別放置在對應的機架A11,A12,B13，每一個機架至少放置一個網路交換器，於本實例中，第一~第三網路交換器W11~W13分別放置在第一~第三機架A11,A12,B13的第一容置空間A110,A120,B130，每一個機架A11,A12,B13各自放置六個伺服器，但不以此為限。
    於本實施例中，動態主機設定協定伺服器21與第一~第三網路交換器W11~W13彼此間藉由資料傳輸線，例如乙太網路線或光纖網路線，相互電性連接與通訊而構成第一區域網路22，且依據各伺服器1101~1306(網路設備)的放置處分配網際網路協定位址(IP address)給對應的伺服器，使第一~第三機架A11,A12,B13中放置的伺服器1101~1306彼此可以互相傳遞數位資料，同時提供網際網路25的各類網路服務，例如網頁伺服器或檔案傳輸協定伺服器。其中，每一個機架A11,A12,B13中的網路交換器W11~W13各自包含複數個埠(port)，且各網路交換器的埠與伺服器(網路設備)間的電性連接關係會依據動態主機設定協定伺服器21內記錄之網際位址(網際網路協定位址)分配策略(或分配表)進行電性連接。
    於本實施例中，第一機架A11內的第一~第六伺服器1101~1106由上而下依序放置在第一機架A11的第二~第七容置空間A111~A116，且第一網路交換器W11的第一~第六埠W111~W116分別與放置在第一機架A11內的第一~第六伺服器1101~1106對應電性連接，但不以此為限。相似地，第二機架A12內的第一~第六伺服器1201~1206由上而下依序放置在第二機架A12的第二~第七容置空間A121~A126，且第二網路交換器W12的第一~第六埠W121~W126分別與放置在第二機架A12內的第一~第六伺服器1201~1206對應電性連接。第三機架B13內的第一~第六伺服器1301~1306由上而下依序放置在第三機架B13的第二~第七容置空間B131~B136，且第三網路交換器W13的第一~第六埠W131~W136分別與放置在第三機架B13內的第一~第六伺服器1301~1306對應電性連接。
    於本實施例中，資料中心1更包含：防火牆23(firewall)及路由器24(router)，設置於第一區域網路22與網際網路25之間，其中，防火牆23依據一些預先設定的網路安全規則，來管制進/出第一區域網路22與網際網路25之間的資料封包(data packet)，即藉由分析、過濾以及管制進/出第一區域網路22與網際網路25間的資料封包達到資料中心1之系統網路(第一區域網路22)的控管及安全性保護。路由器24的主要功能為負責第一區域網路22與網際網路25間的封包轉遞(IP forwarding)，運作時，路由器24依據內部的路由表(route table)及資料封包的目的地，指示正確的方向，並計算評估最便捷有效率的路徑來傳輸資料封包，也就是說路由器24會為資料封包做最佳化的工作，找出最適當的路徑。
    請參閱第1表與第2表，其中第1表係為本案之一實施例之網路設備(伺服器)位置表，而第2表係為本案之一實施例之網路位址分配表，如第1表與第2表所示之網路設備(伺服器)位置表及網路位址分配表可以但不限儲存在動態主機設定協定伺服器21，網路設備(伺服器)位置表中記錄了每一個網路交換器的埠及其所電性連接之網路設備(伺服器)之位置彼此間之對應關係，而網路位址分配表中記錄了每一個網路交換器的埠、其所電性連接之網路設備(伺服器)之網路位址與媒體存取控制位址(media access control address, MAC address)彼此間之對應關係。於本實施例中，在設計及建置資料中心1時，工程人員只需要依據第1表所記錄之放置方式及電性連接方式進行各個網路交換器W11~W13與伺服器(網路設備)1101~1306的設置及彼此間的電性連接。

    第1表

    第2表
    舉例而言，伺服器1101放置在資料中心1的第二層建築結構空間的第一排的第一列的第一個機架A11中的第二個容置空間A111，且與該第一個機架A11中的第一網路交換器W11的第一埠W111電性連接，相似地，伺服器1305放置在資料中心1的第一層建築結構空間的第一排的第三列的第三個機架B13中的第六個容置空間B135，且與該第三個機架B13中的第三網路交換器W13的第五埠W135電性連接。
    請參閱第3圖並配合第1~2圖以及第1~2表，其中第3圖係為本案之一實施例之網路位址自動分配方法之步驟流程示意圖。如第3圖所示，於步驟S31中，因伺服器1101~1306的更換、系統啟動、重置或其他運作需求而使伺服器1101~1306需要取得網路位址(IP address)時，伺服器1101~1306會產生包含媒體存取控制位址(MAC address)之網路位址請求封包(IP request packet)，且經由對應的網路交換器W11~W13及其所對應的埠W111~W136傳送至動態主機設定協定伺服器21，以要求動態主機設定協定伺服器21分配網路位址。
    於步驟S32中，動態主機設定協定伺服器21解析接收的網路位址請求封包，而取得提出網路位址分配要求之伺服器1101~1306之媒體存取控制位址。於步驟S33中，動態主機設定協定伺服器21藉由簡單網路管理協議(SNMP)功能或其它網路管理功能取得該複數個網路交換器W11~W13中之網路位址轉發表(address forwarding table, AFT)。
    於步驟S34中，由於網路位址轉發表(AFT)記錄了網路交換器的每一個埠進/出的資料封包中所包含的媒體存取控制位址，因此，動態主機設定協定伺服器21可以使用網路位址請求封包內之媒體存取控制位址分析該複數個網路交換器W11~W13中之網路位址轉發表，而取得提出網路位址分配要求之伺服器1101~1306(即發送網路位址請求封包之伺服器)所電性連接之網路交換器及其埠之編號。
    於步驟S35中，動態主機設定協定伺服器21(a)分配一個未使用之網路位址(IP address)給提出網路位址分配要求之伺服器1101~1306，或(b)依據提出網路位址分配要求之伺服器1101~1306所電性連接之網路交換器及其埠編號，將其在網路位址分配表(第2表)所預設之網路位址分配給該伺服器。於步驟S36中，動態主機設定協定伺服器21再分配網路位址後，會將分配的網路位址或/及提出網路位址分配要求之伺服器1101~1306之媒體存取控制位址記錄在網路位址分配表(第2表)中的該網路交換器及其埠之編號之對應欄位。
    舉例而言，請參閱第4圖並配合第1~3圖以及第1~2表，其中第4圖係為本案之一實施例之具網路位址自動分配方法之資料中心系統架構與步驟流程示意圖。如第3圖所示，於步驟S31中，因伺服器1306的更換、系統啟動、重置或其他運作需求而使伺服器1306需要取得網路位址(IP address)時，伺服器1306會產生包含第一媒體存取控制位址MAC1之網路位址請求封包P1，且經由第三網路交換器W13的第六埠W136傳送至動態主機設定協定伺服器21，以要求動態主機設定協定伺服器21分配網路位址。
    於本實施例中，於步驟S32中，動態主機設定協定伺服器21解析接收的網路位址請求封包P1而取得該伺服器1306之第一媒體存取控制位址MAC1。於步驟S33中，動態主機設定協定伺服器21藉由簡單網路管理協議(SNMP)功能取得第三網路交換器W13中之第三網路位址轉發表AFT3。於步驟S34中，由於網路位址請求封包P1是經由第三網路交換器W13的第六埠W136傳送至動態主機設定協定伺服器21，因此在第三網路位址轉發表AFT3中會記錄具有第一媒體存取控制位址MAC1之網路位址請求封包P1是經由第三網路交換器W13的第六埠W136傳遞等資訊，當動態主機設定協定伺服器21使用第一媒體存取控制位址MAC1分析第三網路位址轉發表AFT3時，可以藉此辦識出該伺服器1306係電性連接於第三網路交換器W13之第六埠W136。
    於本實施例中，於步驟S35中，動態主機設定協定伺服器21(a)分配一個未使用之網路位址(192.168.0.26)給該伺服器1306，或(b)依據該伺服器1306所電性連接之第三網路交換器W13及其第六埠編號W136，將其在網路位址分配表(第2表)所預設之網路位址(192.168.0.26)分配給該伺服器1306。於步驟S36中，動態主機設定協定伺服器21再分配網路位址後，會將分配的網路位址(192.168.0.26)或/及該伺服器1306之第一媒體存取控制位址MAC1，例如00-16-EC-E9-FF-A7，記錄在網路位址分配表(第2表)中的第三網路交換器W13之第六埠之對應欄位。
    請參閱第3表並配合第1~2表，其中第3表係為本案之另一實施例之網路位址分配表。如第3表所示，在所有伺服器1101~1306依據上述方法取得網路位址(IP address)後，網路位址分配表中會記錄所有已經分配的網路位址(192.168.0.1~192.168.0.26)、其對應的媒體存取控制位址MAC1~MAC18、其對應電性連接之網路交換器W11~W13以及其埠之編號。當用以管理資料中心運作的管理程式(未圖示)發現資料中心1中有網路設備(伺服器1101~1306)發生故障而無法正常運作時，管理程式除了會通知維護人員進行維修外，維護人員或管理程式更可以依據故障之網路設備之網路位址(IP address)在網路設備(伺服器)位置表以及網路位址分配表中快速地取得故障網路設備(伺服器1101~1306)之位置，進而達到定位功能。

    第3表
    綜上所述，本案之資料中心的網路位址分配係依據各網路設備(伺服器)的放置處自動地動態分配，當管理程式發現有網路設備發生故障而無法正常運作時，不用依靠技術能力較高的維修人員在網路設備數量眾多的資料中心利用逐台檢測的費時方式找尋該台故障的網路設備，管理程式或/及維修人員可以輕易地且快速地藉由該故障網路設備的網路位址得知或辦識該故障網路設備在資料中心實際的放置處，進而達到定位功能，可以大大地降低人力成本及維護人員的技術門檻。
    此外，本案技術係使用簡單網路管理協議(SNMP)功能或其它網路管理功能取得各個網路交換器之網路位址轉發表(AFT)進而辦識出每一個網路設備(伺服器)所對應電性連接之網路交換器及其埠之編號，在網路設備為請求分配網路位址(IP address)所產生的網路位址請求封包中不需要包含其所對應電性連接之網路交換器及其埠之編號等資料，為現行網路設備(伺服器及網路交換器)的運作方式，故本案技術只需要藉由修改動態主機設定協定伺服器的程式，同時建立或調整網路設備位置表以及網路位址分配表，即可以輕易地應用在現行的網路設備及資料中心，以較低的成本實現。
    縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
    1．．．資料中心
    A11~A54,B11~B54．．．機櫃
    A110~A116．．．第一機櫃的第一~第七容置空間
    A120~A126．．．第二機櫃的第一~第七容置空間
    B130~B136．．．第三機櫃的第一~第七容置空間
    W11~W13．．．第一~第三網路交換器
    W111~W116．．．第一網路交換器的第一~第六埠
    W121~W126．．．第二網路交換器的第一~第六埠
    W131~W136．．．第三網路交換器的第一~第六埠
    MAC1~MAC18．．．第一~第十八媒體存取控制位址
    S31~S36．．．網路位址自動分配方法之步驟
    1101~1306．．．伺服器
    21．．．動態主機設定協定伺服器
    23．．．防火牆
    24．．．路由器
    P1．．．網路位址請求封包
    AFT1~AFT3．．．第一~第三網路位址轉發表
    第1圖：係為本案之一實施例之資料中心之設備實體配置示意圖。
    第2圖：係為本案之一實施例之具網路位址自動分配功能之資料中心系統架構示意圖。
    第3圖：係為本案之一實施例之網路位址自動分配方法之步驟流程示意圖。
    第4圖：係為本案之一實施例之具網路位址自動分配功能之資料中心系統架構與步驟流程示意圖。
    S31~S36．．．網路位址自動分配方法之步驟
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] 一種網路位址自動分配方法，其步驟包含：(1)一網路設備產生包含具媒體存取控制位址之一網路位址請求封包，且經由一網路交換器傳送至一動態主機設定協定伺服器；(2)該動態主機設定協定伺服器解析該網路位址請求封包而取得其媒體存取控制位址；(3)該動態主機設定協定伺服器取得至少一網路交換器之一網路位址轉發表；(4)該動態主機設定協定伺服器使用該媒體存取控制位址分析該至少一網路位址轉發表，而取得該網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號；(5)該動態主機設定協定伺服器(a)分配一個未使用之一網路位址給該網路設備，或(b)依據該網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號，將其在一網路位址分配表所預設之網路位址分配給該網路設備；以及(6)該動態主機設定協定伺服器將該媒體存取控制位址或/及分配的該網路位址記錄在該網路位址分配表中的該網路交換器及其埠之編號之對應欄位；其中，依據該網路位址在一網路設備位置表以及該網路位址分配表中辦識該網路設備之位置。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之網路位址自動分配方法，其中該步驟(3)：該動態主機設定協定伺服器係藉由一簡單網路管理協議功能取得該至少一網路位址轉發表。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之網路位址自動分配方法，其中該網路設備位置表中記錄每一個網路交換器的埠及其所電性連接之網路設備之位置彼此間之對應關係，該網路設備位置表及該網路位址分配表儲存在該動態主機設定協定伺服器。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之網路位址自動分配方法，其中該網路設備為網路交換器或/及伺服器。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述之網路位址自動分配方法，其中該伺服器為一網頁伺服器或一檔案傳輸協定伺服器。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之網路位址自動分配方法，適用於一資料中心，且該資料中心包含：複數個網路交換器、複數個網路設備、該動態主機設定協定伺服器以及複數個機架，且彼此間藉由複數個資料傳輸線相互電性連接而構成一區域網路，使彼此可以互相傳遞數位資料，其中每一個機架至少放置一個網路交換器及網路設備。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之網路位址自動分配方法，其中該資料中心更包含：一防火牆及一路由器，設置於該區域網路與一網際網路之間。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述之網路位址自動分配方法，其中該資料傳輸線為一乙太網路線或一光纖網路線。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之網路位址自動分配方法，其中一管理程式依據該網路位址在該網路設備位置表以及該網路位址分配表中辦識該網路設備之位置。
    [10] 一種具網路位址自動分配功能之資料中心，包含：複數個網路交換器；複數個網路設備；一動態主機設定協定伺服器；以及複數個機架，每一個機架至少放置一個網路交換器及網路設備，且彼此間藉由複數個資料傳輸線相互電性連接而構成一區域網路；其中，該動態主機設定協定伺服器與該網路交換器相通訊且執行一網路位址自動分配方法，其步驟包含：(1)接收且解析一網路位址請求封包而取得提出網路位址分配要求之一網路設備之一媒體存取控制位址；(2)取得至少一網路交換器之一網路位址轉發表；(3)使用該媒體存取控制位址分析該至少一網路位址轉發表，而取得該網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號；(4)分配一個未使用之一網路位址給該網路設備，或依據該網路設備所電性連接之網路交換器及其埠之編號，將其在一網路位址分配表所預設之網路位址分配給該網路設備；以及(5)將該媒體存取控制位址或/及分配的該網路位址記錄在該網路位址分配表中的該網路交換器及其埠之編號之對應欄位；其中，依據該網路位址在一網路設備位置表以及該網路位址分配表中辦識該網路設備之位置。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之具網路位址自動分配功能之資料中心，其中該動態主機設定協定伺服器係藉由一簡單網路管理協議功能取得該至少一網路位址轉發表。
    [12] 如申請專利範圍第10項所述之具網路位址自動分配功能之資料中心，其中該網路設備位置表中記錄每一個網路交換器的埠及其所電性連接之網路設備之位置彼此間之對應關係，該網路設備位置表及該網路位址分配表儲存在該動態主機設定協定伺服器。
    [13] 如申請專利範圍第10項所述之具網路位址自動分配功能之資料中心，其中該網路設備為網路交換器或/及伺服器。
    [14] 如申請專利範圍第10項所述之具網路位址自動分配功能之資料中心，其中該資料中心更包含：一防火牆及一路由器，設置於該區域網路與一網際網路之間。
    [15] 如申請專利範圍第10項所述之具網路位址自動分配功能之資料中心，其中一管理程式依據該網路位址在該網路設備位置表以及該網路位址分配表中辦識該網路設備之位置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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