CN1856986A - 识别在宽带网中的故障的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于识别宽带网,特别是ADSL网的接入部分的用户线路上影响业务的状态的系统。测量单元提供有助于识别设计性能的关于线路的信息。获取来自用户线路上的调制解调器、表示实际性能的信息,并将该信息与预定值进行比较。偏差用于识别影响业务的状态,然后,根据偏差的性质,识别该线路上的影响业务的状态的类型。物理测量值用于识别用户线路的长度。通过MIB获取调制解调器的信息,而且可以确定线路上的位负载。通过将实际位负载与对相应测量长度的线路期望的位负载进行比较,识别干扰源。
Description
技术领域
本专利申请一般地涉及宽带网,具体地说,涉及识别网络中的故障。
背景技术
最近几年,宽带网得到了广泛使用。许多企业和家庭都有了宽带网络连接。宽带网的两种常用类型是ADSL和有线网。
在这些宽带网中,单个用户一般通过接入网连接到网络中。在ADSL网中,实际上,接入网通常通过最初用于窄带语音电话的铜双绞线实现。这些导线以电缆束方式从中心局发出,每条导线都通过网络业务区的邻区(neighborhood)或者其他部分。从电缆抽出导线,以连接到业务区内的各家庭或办公室。中心局的装置连接到宽带网的其余部分,而且可以将来自网络的信号路由选择到特定用户线路上。在ADSL网中,该装置被称为数字用户线路访问复用器(DSLAM)。
尽管有线网由不同的硬件实现,但原理相同。宽带网包括许多接入网,通过这些接入网,用户与网络相连。在特定邻区中的用户通过公共电缆连接到相邻路由器。使用IP寻址发送有线网上的信息,同时,每个用户都有自己的IP地址。这样,作为“虚拟”用户线路的一部分,每个用户都可以接收指向它的信息。
网络的接入部分传统上是服务提供商最难维护的网络部分之一。网络服务提供商可以为无数用户提供业务。用户群通过各种不同的接入网访问网络。因此,必须维护许多接入网。此外,接入网实际上分布的区域很广,使接入网面临严重的潜在故障或干扰。此外,接入网在地理上的分散也使识别和定位可能将影响向网络用户提供业务的状态的费用昂贵而且困难。
在此,ADSL网将用作宽带网的例子。然而,存在有线网和其他类型的宽带网,而且存在的问题与ADSL网中遇到的问题类似。
ADSL接入网内某些影响业务的状态是线路上的物理问题引起的。例如,如果在线路上存在桥式分接头和阻抗失衡,则可能降低通过线路传输数据的速率。同样,噪声源或干扰源也可能影响性能。一个这种干扰源是来自承载其他类型业务的电缆束中的线路的串扰。我们预测,由于政府法规强制本地电话运营公司使他们的网络对任意想使用他们的电信公司开放,所以存在更多承载业务的电缆束中的线路干扰ADSL业务的情况。
希望网络操作员能够快速识别影响业务的状态,包括干扰。
发明内容
考虑到上述背景技术,一个目的是提供一种用于检测接入网中影响业务的状态的有效方法。
如果有与每条用户线路相连的调制解调器,则在网络中可以实现上述目的和其他目的。来自调制解调器的信息用于识别线路上影响业务的状态。在一个实施例中,来自调制解调器的信息与通过测量线路上电特性获取的信息组合在一起,以识别影响业务的状态。在另一个实施例中,来自调制解调器的信息将数据传输速率描述为频率的函数。
附图说明
没有按比例绘制附图。在附图中,利用同样的标号在不同图中表示各个相同部件或者近似相同的部件。为了清楚起见,可能在每个图没有标记每个部件。附图中:
图1是示出现有技术接入网的略图;
图2是更详细示出图1所示接入网的一部分的略图;
图3A至3D是有助于理解本发明实施例操作的一系列曲线图;以及
图4是示出本发明优选实施例采用的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的应用并不局限于下面描述或者在附图中示出的结构细节和部件排列。本发明可以有其他实施例,而且可以以不同方式实施或者实现本发明。此外,在此使用的词语和术语是为了叙述的目的,而不应该被看作限制性的。在此使用“包括”,“包含”,或“具有”,“含有”,“涉及”以及在此它们的变型意在包括其后列出的项目及其等效物以及其他项目。
图1示出宽带网的接入网100。在所示的例子中,宽带网是ADSL网。在ADSL网中,接入网通常使用与用于递送电话业务的物理线路相同的物理线路。在图1中,示例性地示出了这些线路,用户线路1121至1124。显然,接入网有许多用户线路,但是为了简洁起见,仅示出四条。
用户线路112将用户驻地1141……1144连接到交换机110。在图1所示的例子中,用户驻地1141-1143仅接收普通老式电话业务(POTS)。但是,用户驻地1144接收宽带数据业务。
交换机110与窄带网152相连。交换机110使通过窄带网152传送的电话呼叫路由选择到正确用户线路。
网络还包括测量单元116。测量单元116通过交换机110连接到任意用户线路1121-1124。在本技术邻域内公知,测量单元116可以测量用户线路上的电特性。适当测量单元的例子是伊利诺斯州的迪尔菲尔德的泰拉丁公司出售的Celerity产品。
测量单元116将数据送到服务中心118。服务中心118可以是网络操作员操作的呼叫中心。尽管图1示出位于一位置的服务中心118,但是应该明白,服务中心118可以包括分布在网络中的许多计算机。作为一种选择,利用诸如网络运行中心的另一个网络设施的一部分实现服务中心118。
通过用户线路1124,将宽带业务送到用户驻地1144。因此,用户线路1124的中心端连接到宽带网150。通过DSLAM 160构成该连接。
返回图2,图2示出到用户线路1124的连接的附加细节。图2示出用户驻地1144包括用于通过宽带网发送和接收数字数据的装置282。在传统设备中,装置282可以是个人计算机。
用户驻地1144包括驻地分离器268。分离器268包括与传统电话284相连的低通滤波器270。分离器268还包括与网络终端装置260相连的高通滤波器272。分离器268保证诸如用于承载电话业务的低频信号路由选择到电话284,而保证诸如用于承载宽带数据的高频信号路由选择到网络终端装置260。
网络终端装置260有时被称为调制解调器。它包括收发信机单元262。在此,术语“调制解调器”通常用于指用于将信息发送到接入网,或者从接入网接收信息,以在用户与宽带网之间建立通信的装置。
网络终端装置260还可以包括用于执行动态信道分配的电路系统,例如,复用器264。例如,ADSL调制解调器可以在2个ATM信道之间分配数据,以支持双等待时间(例如,快速和交错)模式。然而,这种单元对于实施本发明不是必需的。
网络终端260还包括物理连接266,在此,该物理连接连到家庭网(home network)280。物理连接的特定类型取决于驻地内连接到网络上的装置的类型。
在线路的中心侧,存在相应中心局分离器218。分离器218包括低通滤波器220和高通滤波器222。低通滤波器220连接到交换机110。低通滤波器220使交换机110与用户线路1124之间低频声音信号通过。高通滤波器222使DSLAM 160与用户线路1124之间的高频信号通过。
DSLAM 160包括相应收发信机212。它还包括与复用器264类似的装置复用装置214。DSLAM 160还包括到宽带网150的物理连接216。
在操作过程中,从网络150到驻地1144的宽带信息通过DSLAM160,然后,在收发信机单元212被编码。该信息通过用户线路1124,它被网络终端260内的收发单元266接收。然后,将信息变换为在家庭网280内可以使用的形式。同样,来自用户终端282的信息通过家庭网280,到达收发信机262。收发信机262将信息设置为可以通过用户线路1124发送到DSLAM内的收发信机单元212的形式。收发信机212接收信息,然后,允许DSLAM 160使它处于可以通过宽带网150发送的格式。
当来自宽带网150的信息通过用户线路1124送到用户终端282时,可以说接入网以下游方向提供数据。相反,当在用户终端282产生信息,然后,通过用户线路1124送到DSLAM 160时,可以说该接入网以上游方向工作。在ADSL网中,以上游方向传递信息的速率比以下游方向传递信息的速率低。
图2示出连接到网络管理系统290的DSLAM 160。网络管理系统290将命令送到DSLAM 160,以配置它,从而在网络中正确工作。此外,DSLAM 160捕获关于网络接入部分的性能的数据。可以将该信息传送到网络管理系统290。
图3A至3D示出了有助于理解本发明的优选实施例的曲线图。图3A是沿一个轴示出频率的曲线图。另一个轴示出每音调位数。在ADSL系统中,频率的范围用于在收发信机212与262之间发送信息。该频率的范围被划分为多个频段(frequency bin)。在使用过程中,在每个频段内,传输分离的载波信号。频段,或者该频段内的的载波信号有时指“音调”。
为了传送信息,调制该载波。调制后的载波信号可以呈现离散数量的调制状态中的一种。然而,不需要每个载波具有同样数量的调制状态。
在训练序列期间,确定每个频段内的调制状态数。当收发信机262和收发信机212最初建立通信时,它们检查训练序列。训练序列的目的是为了确定确保可靠通信每个频段中的载波可以具有的调制状态的最大数量。
通过改变载波信号的某些特性,产生不同的调制状态。在ADSL系统中,通过改变载波的振幅和相位,产生调制状态。每个调制状态对应于载波信号的振幅和相位的特定组合。
当载波具有许多调制状态时,每个调制状态看起来与许多其他调制状态类似。因此,在发送信号时,即使该信号小失真,也可能导致接收方的收发信机错误地识别信号的调制状态。为减少错误识别发送的信息,对于失真的音调,减少调制状态数。
载波的调制状态数表示在发送数据时的一个间隔内,可以以该频段发送信息的位数。例如,当存在两个调制状态时,可以发送一位信息。如果采用四个调制状态,则可以发送两位,等等。图3A示出每个音调的调制状态数(以位为单位)的曲线。对于某个通信链路,例如,用户线路1124,该曲线表示所谓的“位密度”。可以看出,频率不同,每音调位数不同。点310表示以该音调发送较多位的频率。相反,点314表示以该音调发送较少位数的频率。点310对应于存在小失真或噪声的音调。点314表示存在较多失真或噪声的音调。
图3B、3C和3D示出在不同状态下呈现的位密度的类似曲线。图3A和3B表示一般不受外部干扰的线路。然而,与图3A相比,图3B所示的图形表示较长线路上的位密度图形。长线路比短线路使载波信号衰减更多。对于较高频率的载波,衰减最明显。因为衰减载波降低接收器区分相似调制状态的能力,所以在较长线路上,每个载波可以具有较少的调制状态。因此,尤其是在高频,较长线路上的位密度较低。
图3C示出与图3A所示相同,但是根据存在的干扰源确定位密度的线路。作为例子,图3C是当在与用户线路1124相同的电缆束中存在空闲T1电路时,线路位密度的曲线。图3C所示位密度图形与图3A所示位密度图形非常相似。然而,图3C所示位密度图形在点314存在下降。在该例子中,点314表示包含772kHz的频段。该下落是空闲T1电路导致的干扰的特性。
图3D示出与图3B所示相同的线路。然而,图3D所示的曲线是由存在的干扰源导致的。可以看出,图3D所示的图形基本上保留了图3B所示的图形。然而,尤其是在高频,干扰源降低了位密度。
我们发现不同的干扰源对用户线路的位密度产生不同的影响。我们还观察到,干扰源的特定影响取决于线路的长度。如下所述,我们已利用这种认识开发了一种可以识别是否存在干扰源以及干扰的性质的技术。
回到图4,图4示出我们的技术的优选实施例。在优选实施例中,在服务中心118的计算机上实现图4所示的过程。然而,执行该过程的特定方式对于本发明并不重要,而且可以有许多变换例。在实际应用中,用于执行该过程的特定数据处理装备取决于计划如何使用结果。
图4示出在其中估计线路长度的步骤410开始的处理过程。应当明白,许多处理步骤都是可以的,但是为了清楚起见,没有示出它们。例如,测量单元116可以用于执行传统的金属故障分析。泰拉丁出售的Celerity系统可以执行金属故障分析,例如,在线路上发现短路,开路,交叉以及阻抗失衡。根据测量单元116确定的线路状态,需要或最好首先修理线路。作为一种选择,可在步骤412采用测量线路的电特性,以改变基准数据的选择。
在所示的实施例中,从测量单元116获取的测量值仅用于估计线路长度。本申请人于2002年6月20日提交的、标题为“System andMethod for Pre-qualification of Telephone Lines for DSL Service Using anAverage Loop Loss”的、序列号为10/176,014的当前未决专利申请描述了一种用于估计特别是在ADSL环境下使用的线路长度的方法,在此引用该专利申请供参考。然而,估计线路长度的替换方式也是可以的。通过测量线路电容,可以简单估算线路长度。作为一种选择,无需根据线路的测量值估计线路长度。在某些情况下,在安装线路时,网络操作员已经记录了每条用户线路模式的长度。根据安装记录估计线路长度不是当前的优选实施例,因为这种记录通常不准确。
作为又一个变换例,可以根据来自DSLAM 160的信息估计线路长度。在收发信机212和262通过线路1124来回发送信息时,它们可以测量每个信号被线路衰减的量。由于线路上的衰减通常与其长度有关,所以该衰减信息还可以用于估计线路的长度。利用网络管理系统290从DSLAM 160获取关于线路衰减的信息。如果来自DSLAM 160的衰减信息用于估计线路长度,最好使用上行链路的衰减进行该计算。我们观察到,与下行链路相比,对于上行链路,至少利用某些DSLAM测量的线路长度与衰减之间的关系更线性。
确定利用某一DSLAM 160测量的衰减与线路的长度之间的关系的简单方式是利用测试仪器进行一系列实验测量。优选对许多不同种类的DSLAM确定关系。如果在步骤410使用DSLAM数据估计线路的长度,则可以对安装在所测试的用户线路1124上的特定类型的DSLAM160的存储数据进行访问。
一旦估计了线路长度,该处理过程就进入步骤412。在步骤412,选择基准参数数据。在图4所示的实施例中,被分析的参数是线路的位密度图形。如图3A和3B所示,线路的位密度取决于线路的长度。因此,选择表示估计长度的线路的正确基准数据集。作为基准,该数据应该表示没有干扰的线路。在优选实施例中,基准数据被作为“库”450存储在服务中心118的计算机内。
该处理过程进入步骤414。在步骤414,确定在测试线路的相应参数。在此,从DSLAM 160获取关于在测试线路的信息。如图1所示,DSLAM 160具有被示为MIB 452的接口,通过该接口,网络管理系统290从DSLAM 160获取信息。
如今普遍使用的网络是依照标准实现的。标准定义了每个网络单元必须实现的接口。这样,正在建立网络的人就可以用不同货源制造的部件组装网络,但是在该网络中,这些单元将始终在一起工作。标准接口还可以使不同的网络单元轻而易举地实现交互。例如,通过MIB452,服务中心118内的计算机可以轻而易举地访问关于DSLAM的操作的参数。
标准定义了通过接口必须能够获得的最少信息。许多装备的制造商通过接口实现其他特性。例如,根据ADSL标准的一部分,图3中绘制的位密度不是通过MIB 452必须能够获得的信息。然而,DSLAM的某些制造商使该信息能够通过选装接口获得。最广泛使用的DSLAM之一是Alcatel的ASAM系列。关于图3绘制的位密度的信息能够通过到ASAM系列DSLAM的TL1接口获得。
一旦获取在测试线路的参数数据,该处理过程进入步骤416。在步骤416,识别干扰图形。在优选实施例中,通过将在测试线路的参数与基准数据进行比较,确定干扰图形。在其中在测试线路的位密度比基准低的频段,该差别可归因于干扰源。单元460表示该差别图形。在此,利用曲线图示出单元460。优选利用在执行步骤416的计算机的存储器内的数据集,实现单元460。该数据集可用包括表示利用单元460绘制的曲线上的点的一系列点。然而,可用采用用于表示单元460的曲线图中绘制的信息任意方便方法。
在步骤418,报告对收集数据的分析结果。结果的形式取决于计划如何使用所获得的信息。可以以简单形式报告诸如在460绘制的干扰图形。然而,不一定以曲线图的形式报告该结果。例如,步骤418可以仅报告在测试线路上是否存在干扰源。通过识别其中实际测量的参数不同于基准参数的大量频段,或者其中测量的参数与基准参数之间有显著偏差的频段,可以执行该确定过程。在当前设想的实施例中,在写入执行步骤418的程序之前,在实验室设置的控制状态下,利用实验,确定构成显著差别的差别程度。
作为可以在步骤418报告的结果的又一个例子,结果可以包括对当前干扰源类型的报告。如上结合图3所述,空闲T1电路产生的干扰导致在干扰图形中大约772kHz的频率产生尖峰。不同类型的干扰源产生不同的干扰图形。通过使获取的干扰图形与利用已知的干扰类型产生的干扰图形匹配,可以识别特定干扰源。在当前的优选实施例中,在编程步骤418之前,确定与特定干扰源相关的干扰图形。根据实际研究和维修线路时搜集的、说明存在干扰问题的数据,或者根据在实验室进行的对其附加了干扰的线路进行的测量,可以识别干扰图形。在一个实施例中,干扰图形是具体表示不同DSLAM对相同干扰源做出不同响应的调制解调器,而且编程步骤418,以匹配测量的干扰图形,从而得知根据在测试线路上的DSLAM和/或者DSLAM—调制解调器对获取的干扰图形。
另一个可以被识别的干扰源的例子是在1.024MHz附近导致性能下降的E1干扰者,或者在0到392kHz范围内导致性能下降的HDSL。
应该明白,图4将识别干扰的处理过程示为其中将测量值与基准进行比较以产生差信号的多步处理过程。然后,对差信号进行分析,以寻找干扰源的图形特性。为了有助于理解本发明,结合图4分别说明各步骤。然而,应该明白,可以以其他顺序,执行该处理过程,或者将各保证组合在一起。例如,线路库450可以含有包括干扰源的不同长度的线路的参数数据。在这种情况下,不计算测量的参数与选择的库450中基准参数之一的差别,该分析步骤基于在库450中找到的、与测量的参数数据最匹配的基准参数数据。作为识别信号中的特定图形的方法,在本技术领域内已知基于互相关分析信号,而且基于互相关分析信号用于根据参数识别干扰源。
此外,应该明白,分析信号不需要包括分析所有频率。某些干扰源对有限频率范围内的发送有影响。在识别这些干扰源是否存在时,通过寻找表示仅在该频率范围之内的干扰的图形,可以简化分析。
此外,应该明白,分析不必须是曲线图。为了有助于理解本发明的原理操作,以部分曲线图的形式表示线路库450和干扰图形460。利用一组规则或数据表,可以进行比较。关于产生干扰的空闲T1电路的例子,规则的形式是:如果包括772kHz的频段内的位数少于该基准的位数的40%,则表示是个空闲T1电路。更一般地说,如果在确定的频率范围内线路的性能参数低于某些阈值,则可以识别某些干扰源。
结合ADSL网,对本发明进行了说明。在此描述的处理过程并不局限于用于这种网络。例如,有线网还包括位于接入网的中心位置与用户通信的调制解调器。这些调制解调器还包括用于提供网络管理信息的接口。以与通过DSLAM 160的MIB 452获取信息的方式相同的方式,可以从有线调制解调器获取关于有线网内的接入网的运行的参数。
因此,尽管已经描述本发明的至少一个实施例的几个方面,但是,显然,本技术领域内的技术人员可以轻而易举地设想各种变更,修改和改进。例如,上面描述了在步骤412根据线路长度选择基准数据。然而,任意可获得的信息都可以用于选择该基准数据。例如,测量的阻抗失衡或者故障的桥式分接头可以驱动选择基准数据。在这种情况下,基准库450包括具有不同长度和不同物理特征的线路表示。这种变更、修改和改进意在作为该公开的一部分,而且意在包括在本发明的实质范围内。
作为另一个例子,描述了通过在DMT系统内获取每音调比特率,分析线路的性能。然而,利用其他每音调信息也可以进行相应分析。其他DMT参数可以用于进行该分析。或许,在使用多种DMT参数时,可以对服务中心内的计算机进行编程,以进行分析。使用的特定分析取决于从在测试接入网的调制解调器可以轻而易举地获取哪个DMT参数。利用调制解调器可以获取的其他DMT参数的例子包括每音调信噪比和每音调衰减。
因此,上面的描述和附图仅作为例子。
Claims (27)
1.一种识别在网络的接入部分中影响业务的状态的方法,通过所述的网络的接入部分,利用在到各个用户的连接的中心点设置的调制解调器和在到各个用户的连接的远程点设置的调制解调器,多个用户与中心点相连,该方法包括:
a)获取用户线路的电特性的测量值;
b)从连接到该用户线路的调制解调器获取关于用户线路的性能的信息;
c)利用测量的电特性和从调制解调器获取的信息,识别影响业务的状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其中用户线路包括承载DSL业务的电话线。
3.根据权利要求2所述的方法,其中DSL业务是ADSL。
4.根据权利要求1所述的方法,其中用户线路包括利用有线系统的本地回路内的连接建立的虚拟线路。
5.根据权利要求1所述的方法,其中利用调制解调器的MIB接口获取调制解调器信息。
6.根据权利要求1所述的方法,其中测量的电特性用于确定基准,而通过将调制解调器信息与该基准进行比较,识别影响业务的状态。
7.根据权利要求6所述的方法,其中电测量值表示用户线路的长度。
8.根据权利要求7所述的方法,其中调制解调器信息提供位负载,而且从包括不同长度的线路的位负载的集中选择基准。
9.根据权利要求1所述的方法,其中影响业务的状态是干扰源。
10.根据权利要求1所述的方法,其中测量的电特性用于选择表示不存在影响业务的状态的线路的基准。
11.根据权利要求1所述的方法,该方法还包括报告识别影响业务的状态的结果。
12.根据权利要求11所述的方法,其中报告包括报告在该用户线路上是否存在干扰源。
13.根据权利要求11所述的方法,其中报告包括报告存在的干扰源的类型。
14.根据权利要求11所述的方法,其中报告是基准参数集与在用户线路上测量的参数之间的差值的曲线图。
15.根据权利要求1所述的方法,其中通过对多个音调进行调制,位于中心点的调制解调器和位于远程点的调制解调器通信信息,而且关于用户线路的性能的信息包括多个关于用户线路的性能的每音调信息,每条信息对应于一个音调。
16.根据权利要求15所述的方法,其中识别影响业务的状态包括将每音调性能信息与基准每音调信息进行比较。
17.一种识别在网络的接入部分中影响业务的状态的方法,通过所述的网络的接入部分,利用在到各个用户的连接的中心点设置的调制解调器和在到各个用户的连接的远程点设置的调制解调器,多个用户与中心点相连,该方法包括:
a)从与用户线路相连的调制解调器获取关于作为用户线路的频率的函数的数据传输速率的信息;
b)对关于作为频率的函数的传输速率的数据进行分析,以确定它是否含有表示影响业务的状态的图形;以及
c)在识别与该影响业务的状态相关的图形时,识别用户线路上的影响业务的状态。
18.根据权利要求17所述的方法,其中同样影响业务的状态的图形对于不同长度的用户线路不同。
19.根据权利要求17所述的方法,该方法还包括确定用户线路的长度,而且选择表示影响业务的状态的图形包括根据该线路的长度选择图形。
20.根据权利要求17所述的方法,其中用户线路是ADSL线路,而且根据从与该用户线路相连的调制解调器获取的上行衰减,估计该ADSL线路的长度。
21.根据权利要求17所述的方法,其中影响业务的状态是干扰。
22.根据权利要求21所述的方法,该方法还包括识别干扰源。
23.根据权利要求17所述的方法,其中用户线路是ADSL线路,而且从一组状态中选择影响业务的状态,所述一组状态包括在同一个电缆束内包括空闲T1电路的状态。
24.一种识别在网络的接入部分中影响业务的状态的方法,通过所述的网络的接入部分,利用通过调制多个音调进行通信的在到各个用户的连接的中心点设置的调制解调器和在到各个用户的连接的远程点设置的调制解调器,多个用户与中心点相连,该方法包括:
a)从与用户线路相连的调制解调器获取分别表示多个音调每个音调的性能的每音调信息;
b)对作为频率的函数的每音调信息进行分析,以确定它是否含有表示影响业务的状态的图形;以及
c)在识别与该影响业务的状态相关的图形时,识别用户线路上的影响业务的状态。
25.根据权利要求24所述的方法,其中每音调信息是每音调的比特率。
26.根据权利要求24所述的方法,其中每音调信息是每个音调的信噪比。
27.根据权利要求24所述的方法,其中每音调信息是每个音调的衰减。
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