CN102404206A - 入队处理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种入队处理方法及设备。该方法包括：接收请求入队的报文；确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，或者，确定队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数时，根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文；确定不丢弃所述报文时，将所述报文加入所述队列。分布均匀的多个流同时进入一个队列情况下，本发明实施例在队列当前临近于拥塞状态时开始随机丢弃等待入队的报文，使得每条流进入队列的概率相同，从而队列内各个流的分布趋于均匀。

Description

入队处理方法及设备

技术领域

本发明实施例涉及计算机技术，尤其涉及一种入队处理方法及设备。

背景技术

拥塞避免是在网络发生拥塞时，按照某种丢弃策略丢弃报文，以避免拥塞的发生。队列尾丢弃(Tail-Drop，简称TD)是一种常用的被动式拥塞避免机制。传统的交换机通常都使用队列尾丢弃避免拥塞。现有队列尾丢弃的基本方法是，队列的当前深度超过队列的尾丢弃阈值(Tail-DropThreshold，简称TDTH)时将当前正准备入队的报文丢弃掉，即缓存报文数目超过队列允许缓存的最大数目时将当前正准备入队的报文论丢弃掉。

入队前均匀分布的多条流按顺序进入同一队列时，若入队带宽大于出队带宽，队列会处于拥塞状态，从而流到达时因队列的当前深度超过队列的尾丢弃阈值而被丢弃。每条流入队的概率取决于流到达队列的时刻和出队时刻的相对关系。而对于入队前均匀分布的多条流，入队时流分布规律固定，相应地流到达队列的时刻和出队时刻的相对关系也是固定的。从而会导致部分流每次到达时，队列的深度都没有超过队列的尾丢弃阈值而被加入队列；而其它流每次到达时都会因队列的深度超过队列的尾丢弃阈值而不能入队，即有的流的入队概率大于其它流的入队概率。因此，按队列尾丢弃方法处理多条流入同一个队列时，在队列拥塞的情况下，会产生入队后流间分布不均匀的现象。

发明内容

本发明实施例提供一种入队处理方法及设备，用以解决现有技术中多条流入同一个队列时，在队列拥塞的情况下会产生入队后流间分布不均匀的缺陷。

本发明实施例提供一种入队处理方法，包括：

接收请求加入队列的报文；

确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，或者，确定队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数时，根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文；所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数为所述队列允许缓存报文的总空间数与所述队列中已占用的空间数的差值，所述空闲空间阈值为开始随机丢弃报文时队列的空闲空间数，所述已占用空间阈值为队列允许缓存报文的总空间数与空闲空间阈值的差值；

确定不丢弃所述报文时，将所述报文加入所述队列。

本发明实施例提供一种入队处理设备，包括：

接收模块，用于接收请求加入队列的报文；

空间判断模块，用于判断所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数是否大于零且小于等于空闲空间阈值，或者，判断队列中已占用空间的空间数是否大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数；

随机丢弃判断模块，用于确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，或者，确定队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数时，根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文；所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数为所述队列允许缓存报文的总空间数与所述队列中已占用的空间数的差值；所述空闲空间阈值为开始随机丢弃报文时队列的空闲空间数，所述已占用空间阈值为队列允许缓存报文的总空间数与空闲空间阈值的差值；

入队模块，用于确定不丢弃所述报文时，将所述报文加入所述队列。。

本发明实施例提供的入队处理方法及设备，通过比较队列中当前允许缓存报文的空闲空间数和空闲空间阈值，或比较队列中已占用空间的空间数和该队列的已占用空间阈值，确定队列当前是否临近于拥塞状态。确定队列当前临近于拥塞状态时，为避免队列进入拥塞状态，随机丢弃当前等待入队的报文。分布均匀的多个流同时进入一个队列情况下，由于入队时流分布规律固定，流到达队列的时刻和出队时刻的相对关系也是固定的，在队列当前临近于拥塞状态时开始随机丢弃等待入队的报文，可避免有的流每次请求加入队列时都会被丢弃而有的流每次请求加入队列时都会被加入队列的现象，使得每条流进入队列的概率相同，从而队列内各个流的分布趋于均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种入队处理方法流程图；

图2A为本发明实施例提供的另一种入队处理方法流程图；

图2B为本发明实施例提供的又一种入队处理方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种入队处理设备实施例结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种入队处理设备实施例结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种入队处理设备实施例结构示意图；

图6为本发明实施例提供的再一种入队处理设备实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

将本发明实施例提供的入队处理方法应用于电信设备入网测试，可在多条流同时进入一个队列时，使入队后各流的分布趋于均匀。另外，本发明实施例提供的入队处理方法还可解决现网拥塞时微观上同一端口听多个用户数据流不均匀的问题，提升用户QoS体验。以下实施例中的入队处理设备可以使用现场可编程门阵列(FPGA)或者专用集成电路(ASIC)实现，也可以使用软件实现。

图1为本发明实施例提供的一种入队处理方法流程图。如图1所示，本实施例包括：

步骤11：入队处理设备接收请求加入队列的报文。

步骤12：入队处理设备确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，或者，确定队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数时，根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃当前请求入队的报文。其中，队列中当前允许缓存报文的空闲空间数为队列允许缓存报文的总空间数与队列中已占用的空间数的差值，已占用空间阈值为队列允许缓存报文的总空间数与空闲空间阈值的差值。

步骤13：在确定不丢弃当前请求入队的报文时，入队处理设备将当前请求入队的报文加入队列。

当前允许缓存报文的空闲空间数可通过计算队列允许缓存报文的总空间数与队列中已占用空间的空间数的差值得到。允许缓存报文的总空间数即为现有TD方法中TDTH，TDTH小于队列缓存的总空间数。队列中已占用空间的空间数表示当前队列缓存空间的实际占用数即当前队列的深度，也可理解为队列中已缓存的报文数，用CQDP表示队列中已占用空间的空间数。

在接收到请求入队的报文时，一种入队处理方法是，首先计算队列中当前允许缓存报文的空闲空间数(TDTH-CQDP)。空闲空间阈值N为开始随机丢弃报文时队列的空闲空间数。然后，通过比较队列中当前允许缓存报文的空闲空间数和空闲空间阈值，可确定队列当前是否临近于拥塞状态或是否已处于拥塞状态。

队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，确定队列当前临近于拥塞状态。为避免队列进入拥塞状态，通过随机数确定是否丢弃当前等待入队的报文。即在队列临近于拥塞状态时，随机丢弃当前请求入队的报文。

队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于空闲空间阈值时，确定队列当前还没有临近拥塞状态，确定不丢弃当前请求入队的报文，将当前请求入队的报文加入所述队列。所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数等于零时，表明队列已没有空闲空间，确定队列当前已处于拥塞状态，确定丢弃当前请求入队的报文。

接收到请求入队的报文时，另一种入队处理方法是，将队列中已占用空间的空间数与该队列的已占用空间阈值进行比较，以确定队列当前是否临近于拥塞状态或是否已处于拥塞状态。其中，已占用空间阈值为队列允许缓存报文的总空间数与空闲空间阈值的差值。如果队列中已占用空间的空间数小于已占用空间阈值，确定队列当前还没有临近拥塞状态，确定不丢弃当前请求入队的报文，将当前请求入队的报文加入所述队列；如果等于队列允许缓存报文的总空间数，表明队列已没有空闲空间，则确定队列当前已处于拥塞状态，确定丢弃当前请求入队的报文；如果队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数，确定队列当前临近于拥塞状态。为避免队列进入拥塞状态，通过随机数确定是否丢弃当前等待入队的报文。即在队列临近于拥塞状态时，随机丢弃当前请求入队的报文。队列中已占用空间的空间数与队列允许缓存报文的总空间数。

本发明实施例提供的入队处理方法，通过比较队列中当前允许缓存报文的空闲空间数和空闲空间阈值，或比较队列中已占用空间的空间数和该队列的已占用空间阈值，确定队列当前是否临近于拥塞状态。确定队列当前临近于拥塞状态时，为避免队列进入拥塞状态，随机丢弃当前等待入队的报文。分布均匀的多个流同时进入一个队列情况下，由于入队时流分布规律固定，流到达队列的时刻和出队时刻的相对关系也是固定的，在队列当前临近于拥塞状态时开始随机丢弃等待入队的报文，可避免有的流每次请求加入队列时都会被丢弃而有的流每次请求加入队列时都会被加入队列的现象，使得每条流进入队列的概率相同，从而队列内各个流的分布趋于均匀。

图2A为本发明实施例提供的另一种入队处理方法流程图。本实施例通过比较队列中当前允许缓存报文的空闲空间数和空闲空间阈值，确定队列当前是否临近于拥塞状态或是否已处于拥塞状态，如图2A所示，本实施例包括：

步骤21：接收请求入队的报文。

步骤22：计算队列中当前允许缓存报文的空闲空间数(TDTH-CQDP)。

步骤23：判断队列中当前允许缓存报文的空闲空间数是否等于零。若是执行步骤27，否则执行步骤24。

队列中当前允许缓存报文的空闲空间数等于零，确定队列当前已处于拥塞状态，丢弃请求入队的报文。

步骤24：判断队列中当前允许缓存报文的空闲空间数是否小于等于空闲空间阈值N。若是执行步骤25，否则执行步骤28。

空闲空间阈值为开始随机丢弃报文时队列的空闲空间数。可根据具体需求设定空闲空间阈值。队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于空闲空间阈值，确定队列当前剩余的允许缓存报文的空闲还较多，还没有临近拥塞状态，因此将上述报文加入队列。

队列中当前允许缓存报文的空闲空间数小于等于空闲空间阈值，确定队列当前临近拥塞状态，以下通过随机数确定是否丢弃上述报文。

步骤25：通过随机数产生器产生随机数，根据所述随机数发生器当前产生的随机数和所述随机数发生器的随机周期，确定产生随机数的随机概率。

步骤26：判断随机概率是否达到预设丢弃概率。若是执行步骤27，否则执行步骤28。

若所述随机概率达到预设丢弃概率，丢弃请求入队的报文。若所述随机概率未达到预设丢弃概率，将请求入队的报文加入队列。

步骤27：丢弃当前请求入队的报文。

步骤28：将当前请求入队的报文加入队列。

例如，随机数产生器可产生的随机数为“1到255”之间的任一整数，随机数产生器的随机周期为256，预设丢弃概率为50％。在确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数小于等于空闲空间阈值时，启动该随机数产生器产生一随机数。若产生的随机数为100，随机概率(随机概率＝随机数/随机周期)为(100/256)×100％，即随机概率小于50％，因此随机概率未达到预设丢弃概率，将上述报文加入队列。空闲空间阈值建议值为1，预设丢弃概率建议值为50％。

根据不同的应用场景，配置空闲空间阈值N、预设丢弃概率P和随机数产生器的种子，从而达到更好的入队效果。例如，在测试场景下有K条流入同一个队列，那么配置空闲空间阈值N＝1，预设丢弃概率P＝1/K，在队列将满时，每条流有相同的机会入队，从而达到均匀的目的。又例如：在网络应用中可根据网络规划某端口某队列的用户数，配置N和P。

另外，通过随机数确定是否丢弃上述报文时，还可采用以下方法：首先配置一个预设丢弃随机数，该预设丢弃随机数等于预设随机周期×预设丢弃概率。如图2B所示，在步骤24之后包括：

步骤29：启动随机数产生器产生一随机数。

步骤210：判断随机数发生器当前产生的随机数是否达到预设丢弃随机数。若是，则执行步骤27，否则执行步骤28。

在确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数小于等于空闲空间阈值时，启动该随机数产生器产生一随机数。若随机数产生器产生的随机数达到预设丢弃随机数，确定丢弃当前请求入队的报文。若随机数产生器产生的随机数未达到预设丢弃随机数，将当前请求入队的报文加入队列。

例如，随机数产生器可产生的随机数为“1到255”之间的任一整数，预设随机周期为256，预设随机丢弃数为50％。预设丢弃随机数为256×50％＝128。若产生的随机数为100，100小于128，即随机数未达到预设随机丢弃数，将当前请求入队的报文加入队列。

如果通过队列中已占用空间的空间数判断队列是否临近拥塞状态，上具体队列处理过程如下：接收到请求入队的报文时，首先判断队列中已占用空间的空间数是否等于队列允许缓存报文的总空间数，如果是，则丢弃当前请求队列的报文。否则，进一步判断队列中已占用空间的空间数是否小于等于该队列的已占用空间阈值。如果队列中已占用空间的空间数大于该队列的已占用空间阈值，则将当前请求入队的报文加入队列。如果队列中已占用空间的空间数小于等于该队列的已占用空间阈值，则通过随机数产生器产生随机数，根据所述随机数发生器当前产生的随机数和所述随机数发生器的随机周期，确定产生随机数的随机概率。若所述随机概率达到预设丢弃概率，丢弃请求入队的报文。若所述随机概率未达到预设丢弃概率，将请求入队的报文加入队列。在队列中已占用空间的空间数小于等于该队列的已占用空间阈值时，也可采用以下方法处理：启动该随机数产生器产生一随机数。若随机数产生器产生的随机数达到预设丢弃随机数，确定丢弃当前请求入队的报文。若随机数产生器产生的随机数未达到预设丢弃随机数，将当前请求入队的报文加入队列。

图3为本发明实施例提供的一种入队处理设备结构示意图。如图3所示，本实施例包括：

接收模块31，用于接收请求加入队列的报文。

空间判断模块32，用于接收模块31接收到请求加入队列的报文后，判断所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数是否大于零且小于等于空闲空间阈值，或者，判断队列中已占用空间的空间数是否大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数。

随机丢弃判断模块33，用于空间判断模块32确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，或者，确定队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数时，根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文；所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数为所述队列允许缓存报文的总空间数与所述队列中已占用的空间数的差值；所述空闲空间阈值为开始随机丢弃报文时队列的空闲空间数，所述已占用空间阈值为队列允许缓存报文的总空间数与空闲空间阈值的差值。

入队模块34，用于随机丢弃判断模块33确定不丢弃所述报文时，将所述报文加入所述队列。

进一步，如图4所示，还包括：确定模块35。

确定模块35，用于空间判断模块32确定所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于空闲空间阈值时，或者，所述队列中已占用空间的空间数小于所述已占用空间阈值时，确定不丢弃所述报文，将所述报文加入所述队列。

入队模块34，还用于确定模块35确定不丢弃所述报文时，将所述报文加入所述队列。

上述各模块的工作机理可参见图1对应实施例中描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供的入队处理设备，通过比较队列中当前允许缓存报文的空闲空间数和空闲空间阈值，确定队列当前是否临近于拥塞状态。确定队列当前临近于拥塞状态。为避免队列进入拥塞状态，随机丢弃当前等待入队的报文。分布均匀的多个流同时进入一个队列情况下，由于入队时流分布规律固定，流到达队列的时刻和出队时刻的相对关系也是固定的，在队列当前临近于拥塞状态时开始随机丢弃等待入队的报文，可避免有的流每次请求加入队列时都会被丢弃而有的流每次请求加入队列时都会被加入队列的现象，使得每条流进入队列的概率相同，从而队列内各个流的分布趋于均匀。

图5为本发明实施例提供的又一种入队处理设备结构示意图。如图5所示，在图3或图4基础上，随机丢弃判断模块33包括：随机概率确定单元331、丢弃概率判断单元332和第一随机丢弃确定单元333。

随机概率确定单元331，用于根据所述随机数发生器当前产生的随机数和所述随机数发生器的随机周期，确定产生所述随机数的随机概率。

丢弃概率判断单元332，用于判断随机概率确定单元331确定的所述随机概率是否达到预设丢弃概率。

第一随机丢弃确定单元333，用于若丢弃概率判断单元332确定所述随机概率达到预设丢弃概率，确定丢弃所述报文；若丢弃概率判断单元332确定所述随机概率未达到预设丢弃概率，确定不丢弃所述报文。

本实施例将随机数产生器产生一随机数的随机概率与预设随机丢弃概率进行比较，确定是否丢弃当前请求加入队列的报文。上述各模块的工作机理可参见图2A对应实施例中描述，在此不再赘述。

图6为本发明实施例提供的再一种入队处理设备结构示意图。如图6所示，在图3或图4基础上，随机丢弃判断模块33包括：随机丢弃数判断单元334和第二随机丢弃确定单元335。

随机丢弃数判断单元334，用于判断所述随机数发生器当前产生的随机数达到预设随机丢弃数。

第二随机丢弃确定单元335，用于若随机丢弃数判断单元334确定所述随机数发生器当前产生的随机数达到预设随机丢弃数，确定丢弃所述报文；若随机丢弃数判断单元334确定所述随机数发生器当前产生的随机数未达到预设随机丢弃数，确定不丢弃所述报文。

本实施例将随机数产生器产生一随机数的随机概率与预设随机数进行比较，确定是否丢弃当前请求加入队列的报文。上述各模块的工作机理可参见图2B对应实施例中描述，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种入队处理方法，其特征在于，包括：

接收请求加入队列的报文；

确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，或者，确定队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数时，根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文；所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数为所述队列允许缓存报文的总空间数与所述队列中已占用的空间数的差值，所述空闲空间阈值为开始随机丢弃报文时队列的空闲空间数，所述已占用空间阈值为队列允许缓存报文的总空间数与空闲空间阈值的差值；

确定不丢弃所述报文时，将所述报文加入所述队列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收请求加入队列的报文之后，还包括：

所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于空闲空间阈值时，确定不丢弃所述报文，将所述报文加入所述队列；或者，

所述队列中已占用空间的空间数小于所述已占用空间阈值时，确定不丢弃所述报文，将所述报文加入所述队列。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文包括：

根据所述随机数发生器当前产生的随机数和所述随机数发生器的随机周期，确定产生所述随机数的随机概率；

若所述随机概率达到预设丢弃概率，确定丢弃所述报文；

若所述随机概率未达到预设丢弃概率，确定不丢弃所述报文。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文包括：

判断所述随机数发生器当前产生的随机数达到预设随机丢弃数；

若所述随机数发生器当前产生的随机数达到所述预设随机丢弃数，确定丢弃所述报文；

若所述随机数发生器当前产生的随机数未达到所述预设随机丢弃数，确定不丢弃所述报文。

5.一种入队处理设备，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收请求加入队列的报文；

空间判断模块，用于判断所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数是否大于零且小于等于空闲空间阈值，或者，判断队列中已占用空间的空间数是否大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数；

随机丢弃判断模块，用于确定队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于零且小于等于空闲空间阈值时，或者，确定队列中已占用空间的空间数大于等于已占用空间阈值且小于队列允许缓存报文的总空间数时，根据随机数发生器当前产生的随机数判断是否丢弃所述报文；所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数为所述队列允许缓存报文的总空间数与所述队列中已占用的空间数的差值；所述空闲空间阈值为开始随机丢弃报文时队列的空闲空间数，所述已占用空间阈值为队列允许缓存报文的总空间数与空闲空间阈值的差值；

入队模块，用于确定不丢弃所述报文时，将所述报文加入所述队列。

6.根据权利要求5所述入队处理设备，其特征在于，还包括：

确定模块，用于所述队列中当前允许缓存报文的空闲空间数大于空闲空间阈值时，或者，所述队列中已占用空间的空间数小于所述已占用空间阈值时，确定不丢弃所述报文，将所述报文加入所述队列。

7.根据权利要求5或6所述入队处理设备，其特征在于，所述随机丢弃判断模块包括：

随机概率确定单元，用于根据所述随机数发生器当前产生的随机数和所述随机数发生器的随机周期，确定产生所述随机数的随机概率；

丢弃概率判断单元，用于判断所述随机概率是否达到预设丢弃概率；

第一随机丢弃确定单元，用于若所述随机概率达到预设丢弃概率，确定丢弃所述报文；若所述随机概率未达到预设丢弃概率，确定不丢弃所述报文。

8.根据权利要求5或6所述入队处理设备，其特征在于，所述随机丢弃判断模块包括：

随机丢弃数判断单元，用于判断所述随机数发生器当前产生的随机数达到预设随机丢弃数；

第二随机丢弃确定单元，用于若所述随机数发生器当前产生的随机数达到预设随机丢弃数，确定丢弃所述报文；若所述随机数发生器当前产生的随机数未达到预设随机丢弃数，确定不丢弃所述报文。

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