CN101272346B - 一种对报文进行流量监管的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对报文进行流量监管的方法和装置，属于通信领域。所述方法包括：在令牌桶中设置透支令牌；接收报文，获取所述报文的长度；当所述报文的长度大于所述令牌桶的桶深时，判断所述令牌桶的透支令牌是否透支，如果判断结果为所述令牌桶的透支令牌未透支，则从所述令牌桶中获取所述透支令牌；根据从所述令牌桶中所获取的令牌转发所述报文，所述获取的令牌至少包含所述透支令牌，并与所述报文长度相对应。所述装置包括：设置模块、接收模块、获取模块和转发模块。本发明通过对令牌桶采用了透支令牌的设计，当接收到报文时，在令牌桶中的正令牌不够或没有令牌时，报文也可以被有条件地正常转发。

Description

一种对报文进行流量监管的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种对报文进行流量监管的方法和装置。

背景技术

由于网络资源的有限性，为了均衡网络的负载，对于ISP(Internet Service Provider，因特网业务提供者)而言，有必要对用户送入网络中的流量与负载进行控制，通常的做法是采用流量监管(Policing)的方式对于接入某一网络的流量进行监管和控制。所谓流量监管是指限制进入某一网络的某一连接的数据流量与突发，其典型作用就是通过监督进入网络的某一流量的规格，将其限制在一个允许的范围之内，若某个连接的报文流量过大，就丢弃报文，或重新设置该报文的优先级(比如限制HTTP(Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议)报文不能占用超过50％的网络带宽)，以保护网络资源和运营商的利益不受损害。

目前，流量监管在具体实现时广泛采用令牌桶(Token Bucket)机制。所谓令牌桶机制是指：令牌桶按设定的速率向桶中放入令牌，同时令牌桶有设定的容量(即桶深)，当桶中令牌的令牌数量超出桶深，则令牌桶中的令牌数量就不再增加。使用令牌桶处理报文时，如果令牌桶中有足够的令牌可以用来发送报文(通常一个字节对应获取一个令牌)，报文可以被转发，同时，令牌桶中的令牌数量按报文的长度做相应的减少。当令牌桶中的令牌少到报文不能再发送时，则无法获取到令牌的报文被丢弃。其中，令牌桶机制又可以分为单令牌桶实现和双令牌桶实现，详见如下：

参见图1，提供了单令牌桶示意图，其中，初始时的令牌桶中的BS(Bucket Size，令牌数)为用户设定的数量；当令牌桶中的令牌小于设定的BS时，令牌桶就以IR(Information Rate，信息速率)往令牌桶中注入令牌。如果报文一次性从令牌桶中取得足够令牌，则报文被标记为符合(Conformant)，否则报文被标记为不符合(Non-Conformant)，其中，符合的报文被允许通过、继续转发；不符合的报文被丢弃。采用单令牌桶机制实现流量监管，如果转发的报文的长度大于了设置的BS，则会导致大于桶深的报文被丢弃；并且如果同时存在两条报文流，其中，这两条报文流除了报文长度不同，其它的特征都相同时，如果小报文(长度较小)的流量大于了令牌桶注桶速率IR时，会导致大报文由于没有机会获取令牌，因而无法从令牌桶中取得足够的令牌进行发送，进而导致该大报文被丢弃。

参见图2，提供了双令牌桶示意图，初始时的两个令牌桶(C桶和P桶)中的令牌数为设定的令牌数，当两个桶中的令牌数小于设定的值时，两个桶分别以CIR(Committed Information Rate，约定信息速率)和PIR(Peak Information Rate，峰值信息速率)的速率往令牌桶中放入令牌(通常，PIR大于CIR)；两个令牌桶对报文的处理之后，对报文标记颜色。当对报文进行转发处理时，根据报文的被标记的颜色对报文采取丢弃或通过的相应处理。其中，采用令牌桶对报文进行颜色的标记时，存在两种模式：

1)COLOR-AWARE(色感)模式：如果输入报文为红色或者报文长度大于PBS，则标记为红色；如果输入报文为黄色或者报文长度大于CBS，则标记为黄色；否则，则标记为绿色；

2)COLOR-BLIND(色盲)模式：如果输入报文长度大于PBS，则标记为红色；如果输入报文长度大于CBS，则标记为黄色；否则标记为绿色。

但是采用双令牌桶机制实现流量监管，如果C桶的CBS(Committed Burst Size，约定突发尺寸)和PBS(Peak Burst Size，峰值突发尺寸)设置的尺寸小于需要转发的报文长度时，由于报文无法从令牌桶中获取足够的令牌，导致这些长度大于桶深的报文被丢弃。

发明内容

为了解决当令牌桶中的令牌不足或者没有令牌时，同样也能够实现报文的有条件的正常转发，本发明实施例提供了一种对报文进行流量监管的方法和装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种对报文进行流量监管的方法，所述方法包括：

在令牌桶中设置透支令牌；

接收报文，获取所述报文的长度；

当所述报文的长度大于所述令牌桶的桶深时，判断所述令牌桶的透支令牌是否透支，如果判断结果为所述令牌桶的透支令牌未透支，则从所述令牌桶中获取所述透支令牌；

根据从所述令牌桶中所获取的令牌转发所述报文，所述获取的令牌至少包含所述透支令牌，并与所述报文长度相对应。

另一方面，提供了一种对报文进行流量监管的装置，所述装置包括：

设置模块，用于在令牌桶中设置透支令牌；

接收模块，用于接收报文，获取所述报文的长度；

获取模块，用于当所述报文的长度大于所述令牌桶的桶深时，判断所述令牌桶的透支令牌是否透支，如果判断结果为所述令牌桶的透支令牌未透支，则从所述令牌桶中获取所述透支令牌；

转发模块，用于根据从所述令牌桶中所获取的令牌转发所述报文，所述令牌至少包含所述透支令牌，并与所述报文长度相对应。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过对令牌桶采用了透支令牌的设计，当接收到报文时，在令牌桶中的正令牌不够或没有令牌时，报文也可以被有条件地正常转发。

附图说明

图1是现有技术提供的单令牌桶示意图；

图2是现有技术提供的双令牌桶示意图；

图3是本发明实施例1提供的对报文进行流量监管的方法流程图；

图4是本发明实施例1提供的单令牌桶转发流程示意图；

图5是本发明实施例2提供的对报文进行流量监管的方法流程图；

图6是本发明实施例2提供的双令牌桶转发流程示意图；

图7是本发明实施例3提供的对报文进行流量监管的装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供的技术方案通过对令牌桶设置最大透支额度，从而有效地克服了现有技术存在的转发缺陷，其中，本发明实施例提供的对报文进行流量监管的方法内容如下：在令牌桶中设置透支令牌；接收报文，获取报文的长度；当报文的长度大于令牌桶的桶深时，判断令牌桶的透支令牌是否透支，如果判断结果为令牌桶的透支令牌未透支，则从令牌桶中获取透支令牌；根据从令牌桶中所获取的令牌转发报文，获取的令牌至少包含透支令牌，并与报文长度相对应。

其中，可以根据令牌桶可转发报文的长度，设置令牌桶中的透支令牌，设置的透支令牌的额度等于可转发报文的长度，上述透支令牌的额度即为最大透支令牌数，从而保证了网络中最大的报文能够得到转发。相应地，当为令牌桶设置了透支令牌后，便存在了两类令牌：正令牌(即现有技术中所述的普通令牌)和透支令牌。

采用上述本发明实施例提供的对报文进行流量监管的方法，通过对令牌桶采用了透支令牌的设计，当接收到报文时，在令牌桶中的令牌不够或没有令牌时，报文也可以被有条件地正常转发。

为了详细对本发明实施例提供的技术方案进行说明，下面分别针对流量监管中常见采用单令牌桶和双令牌桶的情况为例，详见如下各实施例。

实施例1

参见图3，本发明实施例提供了一种对报文进行流量监管的方法，本实施例以从单令牌桶获取令牌为例进行说明，详见内容如下：

101：根据令牌桶的可转发报文的最大长度，设置令牌桶的最大透支额度。

其中，将该令牌桶的可转发报文的最大长度设置为自身的令牌最大透支额度，例如，该令牌桶可转发报文的最大长度为10240字节，则该令牌桶的最大透支额度为10240字节。当为令牌桶设置了可透支令牌时，相应地，令牌桶中令牌的数量的值BL(tj)可以为负数，为负数时，表示已经透支使用了设置的透支令牌，于是，对于令牌桶而言，存在两类令牌：正令牌和透支令牌，正令牌即普通的令牌，而透支令牌则代表是在该令牌桶的设置的透支额度范围之内的那些令牌。

102：当接收到报文后，判断令牌桶中的是否存在正令牌，如果是，则执行步骤103，否则，执行步骤106。

其中，当接收到报文后，相应地，获取该报文的长度。

103：判断令牌桶中的存在的正令牌数是否满足报文的长度，如果是，则执行步骤104；否则，执行步骤105。

104：报文获取到相应的正令牌数后，将报文标记为符合Conformant。

其中，由于报文的长度和令牌数是对应的关系，当该单令牌桶中存在的正令牌数满足该报文长度时，例如，报文的长度为20字节，该单令牌桶中存在30字节正令牌，相应地，获取该30字节正令牌中的20字节，并将报文标记为符合Conformant。

105：报文获取存在的正令牌数，不够的那部分令牌数则从设置的透支令牌中获取，然后将报文标记为不符合Conformant。

其中，在本步骤中对于不够的那部分令牌则从设置的透支令牌中获取，具体为，从单令牌桶的透支令牌中获取不够的那部分令牌，而在向透支令牌获取不够的这部分令牌时，需要再次判断是否超过令牌桶中所设透支令牌的最大额度，如果超过，则将报文标记为不符合Non-conformant；如果未超过，则执行将报文获取存在的正令牌数，不够的那部分令牌数则从设置的透支令牌中获取，然后将报文标记为Conformant。例如，报文的长度为100字节，该单令牌桶的正令牌为60字节，当设置的透支令牌的最大额度为20字节时，则将该报文标记为不符合Non-conformant当设置的透支令牌的最大额度为80字节时，则根据该报文的长度100字节，获取单令牌桶中的正令牌60字节后，向透支令牌获取不足的40字节。

其中，例如收到的转发报文的长度为100字节，假设一个字节报文需要获取一个令牌，此时令牌桶中的正令牌数为60个，令牌数不满足报文的长度，则剩余的40字节的报文从预设的透支令牌中获取，即从透支令牌中获取到40个透支令牌，从而满足了转发报文可以获取到满足其转发长度的令牌数，相应地，当该转发报文获取令牌后，令牌桶中的正令牌数减到0，同时透支令牌数减少的相应的数值(即减少40)。

106：判断令牌桶的透支令牌是否透支，如果是，则执行步骤107；否则，执行步骤108。

107：将报文标记为不符合non-Conformant，结束。

108：根据报文的长度，从令牌桶的透支令牌数获取相应的透支令牌数，并将报文标记为符合Conformant，结束。

相应地，在后续的对报文的进行处理的环节，就可根据报文的标记结果对报文进行处理。

参见图4，本发明实施例提供了单令牌桶的转发流程示意图，当报文标记为符合Conformant表示允许该报文通过(即被正常转发)，否则，当报文被标记为non-Conformant表示将该报文丢弃。

当采用本发明实施例提供的对报文进行流量监管的方法，当存在两条报文流，且小报文的流量大于等于令牌桶注令牌的速率时，可以使得大报文仍然有机会从透支令牌中获取到透支令牌，根据获取的透支令牌实现转发，从而有效避免了大报文一直处于“饿死”状态而得不到转发的问题。

本发明实施例提供的对报文进行流量监管的方法，通过为单令牌桶配置透支令牌，使得长度大于桶深的报文能够获取到相应的令牌，实现报文转发。

实施例2

参见图5，本发明实施例提供了一种对报文进行流量监管的方法，本实施例以从双令牌桶(C桶和P桶)获取令牌为例，且以双令牌桶为色感模式为例进行说明，详见内容如下：

201：根据各令牌桶的可转发报文的最大长度，分别设置C令牌桶和P令牌桶的最大透支额度。

其中，在设置C令牌桶和P令牌桶的最大透支额度时，其值可以相同也可以不同，例如，C令牌桶和P令牌桶可转发报文的最大长度都为10240字节，则C令牌桶和P令牌桶的最大透支额度均为10240字节。

202：接收报文，判断是否P令牌桶中的令牌数的值已经为负值或接收到的报文颜色为红色，如果是，则执行步骤206；否则，执行步骤203；

其中，当P令牌桶中的令牌数的值已经为负值说明已经透支了P令牌桶设置的透支令牌数，在P令牌桶中的令牌数恢复到正值之前不允许再进行透支使用。

203：判断是否C令牌桶中的令牌数的值已经为负值或者接收到的报文颜色为黄色，如果是，则执行步骤204；否则，执行步骤205；

其中，同理当C令牌桶中的令牌数的值已经为负值说明已经透支了C令牌桶设置的透支令牌数，在C令牌桶中的令牌数恢复到正值之前不允许再进行透支使用。

204：将报文标记为黄色，同时C令牌桶的令牌不减少，P令牌桶中的令牌数减少相应的报文长度值，如果此时P令牌桶中的正令牌不够时，则相应的使用P桶的透支令牌，结束。

205：获取C令牌桶中的相应的令牌，并将报文标记为绿色。如果C令牌桶中的正令牌数不够时，则使用设置的透支令牌，结束。

该步骤205，获取了C令牌桶中的相应令牌数，C令牌桶中的令牌进行了相应的减少，为了避免流量监管中出现的报文突发流量，同时将P令牌桶中减少相应的报文长度值。

206；将报文标记为红色，同时，C令牌桶和P令牌桶中的令牌数均不减少，结束。

相应地，在对报文的转发处理环节，就可以根据报文被令牌桶标记的颜色，对报文进行处理，参见图6，本发明实施例提供了双令牌桶的转发流程示意图，当报文被标记了绿色时，执行直接通过(即被正常转发)；而对标记了红色或者黄色的报文，如果报文的动作是转发，则进行转发，如果报文的动作为丢弃，则执行丢弃。

本发明实施例提供的获取令牌的方法，当采用双令牌桶实现流量监管时，通过为双令牌桶配置透支令牌，当转发报文的长度大于C桶的桶深CBS或P桶的桶深PBS时，报文仍然能够成功获取到令牌，从而实现转发，有效地解决了报文得不到令牌而处于“饿死”状态、得不到转发的问题。

实施例3

参见图7，本发明实施例提供了一种对报文进行流量监管的装置，装置包括：

设置模块，用于在令牌桶中设置透支令牌；

接收模块，用于接收报文，获取报文的长度；

获取模块，用于当报文的长度大于令牌桶的桶深时，判断令牌桶的透支令牌是否透支，如果判断结果为令牌桶的透支令牌未透支，则从令牌桶中获取透支令牌；

转发模块，用于根据从令牌桶中所获取的令牌转发报文，令牌至少包含透支令牌，并与报文长度相对应。

在流量监管时，常见的有采用单令牌桶机制和双令牌桶机制，下面针对上述单令牌桶和双令牌桶的情况分别进行说明：

1)在单令牌桶的情况下，相应地，本发明实施例提供的对报文进行流量监管的装置具体包括：

设置模块，用于根据单令牌桶可转发报文的长度，设置透支令牌；设置的透支令牌的额度等于可转发报文的长度。

接收模块，用于接收报文，获取报文的长度；

获取模块，用于如果令牌桶中的存在正令牌且存在的正令牌数满足报文的长度，则获取相应的正令牌，并将报文标记为符合；如果令牌桶中存在的正令牌不满足报文的长度，则根据报文的长度，获取存在的正令牌并获取令牌桶的透支令牌，获取的令牌与报文长度相对应，并将报文标记为符合；如果令牌桶中不存在正令牌且未透支令牌桶的透支令牌，则获取令牌桶的透支令牌，并将报文标记为符合；如果令牌桶的不存在正令牌，且透支了令牌桶的透支令牌，则将报文标记为不符合。

处理模块，用于根据获取模块的标记结果，处理报文。当标记为符合时，转发报文；当标记为不符合时，丢弃报文。

2)在具有C令牌桶和P令牌桶组成的双令牌桶的情况下，本发明实施例提供的对报文进行流量监管的装置具体包括：

设置模块，用于根据C令牌桶和P令牌桶各自可转发报文的长度，分别设置C令牌桶和P令牌桶的透支令牌；，设置的透支令牌的额度等于各自可转发报文的长度。

接收模块，用于接收报文，获取报文的长度；

获取模块，用于如果透支了P令牌桶中的透支令牌，则将报文标记为红色；否则，如果透支了C令牌桶中的透支令牌，则获取P令牌桶的令牌，并将报文标记为黄色；否则，获取C令牌桶的令牌，并将报文标记为绿色；且根据向C令牌桶获取的令牌数，减少P令牌桶中的令牌数；

处理模块，用于根据获取模块的标记结果，处理报文。其中，当报文的标记为绿色时，转发报文；否则，当报文的动作为转发，转发报文，当报文的动作为丢弃，丢弃报文。

其中，上述获取模块具体可以包括：

第一获取单元，用于如果透支了P令牌桶中的透支令牌，则将报文标记为红色

第二获取单元，用于如果透支了C令牌桶中的透支令牌，判断P令牌桶中的正令牌是否满足报文的长度，如果是，获取正令牌；否则，根据报文的长度，获取正令牌后并获取P令牌桶的透支令牌，获取的令牌与报文长度相对应；

第三获取单元，用于判断C令牌桶中的正令牌是否满足报文的长度，如果是，获取正令牌；否则，根据报文的长度，获取正令牌后并获取C令牌桶的透支令牌，获取的令牌与报文长度相对应。

当该双令牌桶工作在色感模式时，相应地，本发明实施例提供的对报文进行流量监管的装置中的获取模块还用于：

如果接收到的报文为红色，则将报文标记为红色；否则，如果接收到的报文为黄色，则获取P令牌桶的令牌，并将报文标记为黄色；否则，获取C令牌桶的令牌，并将报文标记为绿色；且根据向C令牌桶获取的令牌数，减少P令牌桶中的令牌数。

本发明实施例提供的对报文进行流量监管的装置，通过对令牌桶采用了透支令牌的设计，当接收到报文时，在令牌桶中的正令牌不够或没有令牌时，报文也可以被有条件地正常转发。例如，由于报文可以从透支令牌中获取透支令牌，从而解决了对于两条长度不一样的报文流，如果小报文的流量大于了令牌桶注入令牌的速率造成大报文因为得不到令牌被标记为Non-Conformant或红色，大报文被转发处理流程丢弃的问题；以及当配置的令牌桶桶深小于报文的长度时，报文由于无法从令牌桶中获取令牌，导致被令牌桶标记为Non-Conformant或者红色时，被转发处理流程丢弃的问题。

本领域技术人员可以获知，采用透支令牌的思想，不但可以应用于令牌桶中，还可以应用于所有数据通信中对数据流进行限速的场合。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用以限制本发明，对于本技术领域的普通技术人员来说，凡在不脱离本发明原理的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对报文进行流量监管的方法，其特征在于，所述方法具体为：

根据C令牌桶和P令牌桶各自可转发报文的长度，分别设置所述C令牌桶和P令牌桶的透支令牌，所述透支令牌是指所述令牌桶设置的透支额度范围内的令牌；所述设置的透支额度等于所述C令牌桶和P令牌桶各自可转发报文的长度；

接收报文，获取所述报文的长度；

如果透支了所述P令牌桶中的透支令牌，则将所述报文标记为红色；如果未透支所述P令牌桶中的透支令牌，且如果透支了所述C令牌桶中的透支令牌，则获取所述P令牌桶的令牌，并将报文标记为黄色；如果未透支所述P令牌桶中的透支令牌，且如果未透支所述C令牌桶中的透支令牌，获取所述C令牌桶的令牌，并将所述报文标记为绿色，并根据从所述C令牌桶获取的令牌数，减少所述P令牌桶中的令牌数；

根据报文的标记，对所述报文进行处理，当所述报文的标记为绿色时，转发所述报文；当所述报文的标记不为绿色且当所述报文的动作为转发时，转发所述报文；当所述报文的标记不为绿色且当所述报文的动作为丢弃时，丢弃所述报文。

2.如权利要求1所述的对报文进行流量监管的方法，其特征在于，所述获取所述P令牌桶的令牌，具体为：

判断所述P令牌桶中的正令牌是否满足所述报文的长度，如果是，获取所述正令牌；否则，根据所述报文的长度，获取所述正令牌后并获取所述P令牌桶的透支令牌，获取的正令牌和透支令牌的总数与所述报文长度相对应，所述正令牌为普通的令牌。

3.如权利要求1所述的对报文进行流量监管的方法，其特征在于，所述获取所述C令牌桶的令牌，具体为：

判断所述C令牌桶中的正令牌是否满足所述报文的长度，如果是，获取所述正令牌；否则，根据所述报文的长度，获取所述正令牌后并获取所述C令牌桶的透支令牌，获取的正令牌和透支令牌的总数与所述报文长度相对应，所述正令牌为普通的令牌。

4.如权利要求1所述的对报文进行流量监管的方法，其特征在于，所述透支了所述P令牌桶中的透支令牌，还可以为：

所述接收到的报文为红色。

5.如权利要求1所述的对报文进行流量监管的方法，其特征在于，所述透支了所述C令牌桶中的透支令牌，还可以为：

所述接收到的报文为黄色。

6.一种对报文进行流量监管的装置，其特征在于，所述装置具体包括：

设置模块，用于根据C令牌桶和P令牌桶各自可转发报文的长度，分别设置所述C令牌桶和P令牌桶的透支令牌，所述透支令牌是指所述令牌桶设置的透支额度范围内的令牌；所述设置的透支额度等于所述C令牌桶和P令牌桶各自可转发报文的长度；

接收模块，用于接收报文，获取所述报文的长度；

获取模块，用于如果透支了所述P令牌桶中的透支令牌，则将所述报文标记为红色；如果未透支所述P令牌桶中的透支令牌，且如果透支了所述C令牌桶中的透支令牌，则获取所述P令牌桶的令牌，并将报文标记为黄色；如果未透支所述P令牌桶中的透支令牌，且如果未透支所述C令牌桶中的透支令牌，则获取所述C令牌桶的令牌，并将所述报文标记为绿色，且根据从所述C令牌桶获取的令牌数，减少所述P令牌桶中的令牌数；

处理模块，用于根据所述获取模块的标记结果，处理所述报文，当所述报文的标记为绿色时，转发所述报文；当所述报文的标记不为绿色且当所述报文的动作为转发时，转发所述报文；当所述报文的标记不为绿色且当所述报文的动作为丢弃时，丢弃所述报文。

7.如权利要求6所述所述的对报文进行流量监管的装置，其特征在于，所述获取模块具体包括：

第一获取单元，用于如果透支了所述P令牌桶中的透支令牌，则将所述报文标记为红色；

第二获取单元，用于如果透支了所述C令牌桶中的透支令牌，判断所述P令牌桶中的正令牌是否满足所述报文的长度，如果是，获取所述正令牌；否则，根据所述报文的长度，获取所述正令牌后并获取所述P令牌桶的透支令牌，所述获取的正令牌和透支令牌的总数与所述报文长度相对应，所述正令牌为普通的令牌；

第三获取单元，用于判断所述C令牌桶中的正令牌是否满足所述报文的长度，如果是，获取所述正令牌；否则，根据所述报文的长度，获取所述正令牌后并获取所述C令牌桶的透支令牌，所述获取的正令牌和透支令牌的总数与所述报文长度相对应。

8.如权利要求6所述的对报文进行流量监管的装置，其特征在于，所述获取模块还用于：

如果所述接收到的报文为红色，则将所述报文标记为红色；如果所述接收到的报文不为红色，且如果所述接收到的报文为黄色，则获取所述P令牌桶的令牌，并将报文标记为黄色；如果所述接收到的报文不为红色，且如果所述接收到的报文不为黄色，则获取所述C令牌桶的令牌，并将所述报文标记为绿色，且根据从所述C令牌桶获取的令牌数，减少所述P令牌桶中的令牌数。

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