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Im IT-Sektor wird „AOC“ häufig als Bezeichnung für aktive optische Kabel verwendet. Ähnlich wie bei unseren Direct-Attach-Kupferkabeln (DAC) halten wir es für wichtig, die grundlegende Frage zu klären: „Was ist ein AOC?“ Wir bei Fibermart engagieren uns für die Wissensvermittlung und haben, obwohl vielen Lesern dieses Thema bekannt ist, einen kurzen Leitfaden zur besseren Verständlichkeit erstellt.
Was genau ist ein AOC oder aktives optisches Kabel?
Aktive optische Kabel (AOCs) sind Glasfaser-Patchkabel mit integrierten optischen Transceivern an beiden Enden. Durch die elektrooptische Wandlung an beiden Enden verbessern AOCs die Übertragungsgeschwindigkeit und -reichweite und gewährleisten gleichzeitig die Kompatibilität mit Standard-Schnittstellen. Die im folgenden Diagramm dargestellte Architektur von AOC-Kabeln integriert aktive elektrische und optische Komponenten zur Verstärkung und zum Empfang von Glasfasersignalen. Dieses Design hat AOCs als führende Verkabelungslösung in Rechenzentren etabliert.
Der Markt bietet aktuell eine vielfältige Auswahl an AOCs (Array On-Board-Converters) für 10G/40G/100G-Anwendungen, darunter unter anderem 10G SFP+ AOC, 25G SFP28 AOC, 40G QSFP+ AOC, 56G QSFP+ AOC, 40G QSFP+ auf 4x SFP+ Breakout AOC, 40G QSFP+ auf 8x LC Breakout AOC, 100G QSFP28 AOC, 100G QSFP28 auf 4x SFP28 Breakout AOC und 120G CXP AOC. Diese AOC-Module werden häufig für die Datenkommunikation über kurze Distanzen und die Verbindung von Geräten über mehrere Kanäle eingesetzt, beispielsweise für Rack- und Regalverbindungen sowie für Speichergeräte, Hubs, Switches, Router und Server.
Eine leicht verständliche Methode, die Unterschiede zwischen AOC-, Glasfaser- und Kupferkabeln zu verstehen
Kupferkabel: Überträgt elektrische Signale, ist aber über größere Entfernungen anfällig für Signaldämpfung und elektromagnetische Störungen (EMI).
Glasfaserkabel: Überträgt Daten mittels Lichtimpulsen und bietet Immunität gegen elektromagnetische Störungen sowie minimalen Signalverlust, selbst über Entfernungen von mehreren Kilometern.
Aktives optisches Kabel (AOC): Eine vollständig integrierte Plug-and-Play-Lösung, die optische Fasern und integrierte Transceiver (elektrisch-optische Wandler) in jedem Stecker integriert und so die sofortige Betriebsbereitschaft ohne die Notwendigkeit separater Transceiver gewährleistet.
Was ist ein Breakout-AOC-Kabel?
AOCs umfassen auch Breakout-Konfigurationen und bieten dadurch erhebliche Vorteile im Netzwerkdesign. Beispielsweise wird QSFP+ in 40-GbE-Netzwerken und QSFP28 in 100-GbE-Netzwerken eingesetzt; das „Q“ steht für Quad-Channel-Architektur. Ein QSFP+-Anschluss ermöglicht somit den Anschluss von vier SFP+-Kanälen. Bei einer Übertragungsrate von 10 Gbit/s für SFP+ wird die Rate von 40 Gbit/s für QSFP+ durch die Bündelung von vier 10-Gbit/s-Kanälen erreicht. Dieses Prinzip gilt auch für SFP28 und QSFP28. Eine gängige Implementierungsstrategie nutzt die hohe Packungsdichte von QSFP+/QSFP28 für Breakout-Verbindungen zu mehreren Geräten mit niedrigerer Geschwindigkeit. Ein typisches Beispiel ist die Verbindung eines QSFP28-Ports (100-GbE) zu vier SFP28-Ports (25-GbE).
Es ist wichtig zu wissen, dass die Breakout-Funktionalität nicht von allen Netzwerkgeräten, einschließlich Switches, Routern, Netzwerkkarten, Servern und Speichergeräten, universell unterstützt wird. Obwohl sie weit verbreitet ist, gibt es Ausnahmen. Beispielsweise ist der HPE 620QSFP28 4x 25GbE Single-Port-QSFP28-Ethernet-Adapter speziell für die Nutzung seines QSFP28/QSFP+-Ports mit DAC/AOC-Kabeln oder als vier unabhängige Verbindungen ausgelegt.
In dieser Konfiguration arbeitet die Netzwerkkarte trotz des einzelnen physischen Ports als vier separate 25GbE-Schnittstellen anstatt als eine einzige 100GbE-Schnittstelle.
Der Hauptvorteil von Breakout-AOCs liegt in ihrer Fähigkeit, optische Signale direkt im Glasfaserkabel aufzuteilen, wodurch externe optische Splitter überflüssig werden. Diese Reduzierung zusätzlicher Komponenten ist ein wesentlicher wirtschaftlicher Faktor für die zunehmende Verbreitung von AOCs.
Vorteile der Wahl von AOCs
Aktive optische Kabel (AOCs) begegnen kritischen Herausforderungen der modernen Konnektivität und haben sich aufgrund folgender Eigenschaften als überlegene Lösung für Hochleistungsanwendungen etabliert:
Überragende Bandbreite und Datenübertragungsraten: AOCs eignen sich ideal für anspruchsvolle Anwendungen wie 4K/8K-Videostreaming, Rechenzentrumsverbindungen und High-Performance-Computing (HPC). Sie unterstützen nahtlos Industriestandards wie HDMI 2.1, DisplayPort 2.0, USB 4.0 und InfiniBand.
Erweiterte Übertragungsdistanzen: Im Gegensatz zu passiven Kupferkabeln, die bei der Hochgeschwindigkeitssignalübertragung ab einer Entfernung von 3 Metern an ihre Grenzen stoßen, ermöglichen AOCs eine zuverlässige Datenübertragung mit maximaler Bandbreite über Entfernungen von 100 Metern oder mehr ohne Signalbeeinträchtigung.
Geringeres Gewicht und höhere Flexibilität: Durch die Verwendung von Glasfasern sind die Kabel im Vergleich zu Kupferkabeln deutlich dünner und leichter. Dies vereinfacht die Kabelverlegung und -verwaltung, insbesondere in beengten Räumen wie Serverschränken.
Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMI): Dank der lichtbasierten Übertragung sind AOCs von Natur aus immun gegen elektromagnetische Störungen. Dies gewährleistet eine stabile und fehlerfreie Verbindung, selbst in elektromagnetisch stark frequentierten Umgebungen.
Verbesserte Datensicherheit: Da Glasfasern keine Strahlung abgeben, bieten sie ein hohes Maß an Sicherheit und sind daher extrem schwer abzufangen. Diese Eigenschaft ist entscheidend für die sichere Implementierung von Rechenzentren.
Warum sollte man sich für AOC und nicht für DAC oder ein Transceiver-Modul entscheiden?
Um dem steigenden Bedarf an höherer Geschwindigkeit und Leistung bei 10/40/100G-Übertragungen gerecht zu werden, stehen verschiedene Lösungen zur Verfügung. In diesem Abschnitt werden die spezifischen Vorteile aktiver optischer Kabel (AOCs) anhand eines Vergleichs mit Direct-Attach-Kabeln (DACs) und Glasfaser-Transceivern erläutert.
Aus den Daten lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:
AOCs zeichnen sich durch ein geringeres Gewicht und einen kleineren Biegeradius aus, was ein verbessertes Kabelmanagement in Umgebungen mit hoher Packungsdichte ermöglicht.
Der reduzierte Durchmesser der AOC-Kabel optimiert die Raumausnutzung und verbessert den Luftstrom, wodurch ein besseres Wärmemanagement in dicht gepackten Systemen ermöglicht wird.
AOCs bieten gegenüber DACs deutliche Vorteile, insbesondere bei Anwendungen, die Übertragungsdistanzen von mehr als 15 Metern erfordern.
Die hohe Dielektrizitätskonstante der in AOCs verwendeten optischen Fasern sorgt für eine außergewöhnliche Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMI).
AOCs stellen eine kostengünstige und vielseitige Direktverbindungslösung für Kurzstrecken-Verbindungssysteme (≤ 100 m) dar.
Die werkseitige Vorkonfektionierung der AOC-Steckverbinder erhöht deren Robustheit und reduziert das Risiko von Beschädigungen durch häufiges Ein- und Ausstecken im Routinebetrieb. Darüber hinaus weisen AOCs im Vergleich zu herkömmlichen Transceivern eine höhere Zuverlässigkeit auf.
Wie werden AOC-Kabel in Rechenzentren eingesetzt?
Aktive optische Kabel (AOCs) bieten deutliche Leistungsvorteile gegenüber herkömmlichen Kupferkabeln und sind daher eine attraktive Option für moderne Rechenzentrumsarchitekturen. Führende Hyperscale-Rechenzentrumsbetreiber setzen zunehmend auf AOCs anstelle von Kupferlösungen für 10G/25G-Server- und 40G/100G-Switch-Netzwerke. AOCs stellen eine kostenoptimierte Lösung für die Verbindung von Top-of-Rack-Switches (ToR) mit End-of-Row-Aggregations-Switches dar. Darüber hinaus erweitern AOCs die Konnektivität zwischen ToR-Switches und Speichersubsystemen über die Reichweitenbeschränkungen von Direct-Attach-Copper-Kabeln (DAC) hinaus, die typischerweise auf 3–7 Meter begrenzt sind. Die folgenden Szenarien veranschaulichen typische AOC-Implementierungsmodelle:
Szenario 1: Direkte Switch-zu-Switch-Verbindung
Ein einzelnes AOC-Kabel stellt eine direkte Verbindung zwischen zwei Switches her.
Szenario 2: Intra- und Inter-Rack-Konnektivität über verzweigte AOCs
Verzweigte AOC-Kabel bieten eine kostengünstige Möglichkeit, Geräte innerhalb und zwischen benachbarten Racks zu verbinden. Beispielsweise kann ein 40GbE QSFP+-auf-vier-SFP+-AOC-Kabel einen 40G-QSFP+-Port eines Switches mit vier 10G-SFP+-Ports eines anderen Switches verbinden.
Szenario 3: Übertragung über größere Entfernungen
Für Verbindungen zwischen Switches über große Entfernungen empfiehlt sich eine Lösung mit Singlemode-Patchkabeln, optisch-elektrisch-optischen (OEO-)Wandlern und AOC-Kabeln. Dieser Ansatz ermöglicht die nahtlose Integration unterschiedlicher Fasertypen durch die Umwandlung von Multimode- in Singlemode-Fasern.
Wichtige Faktoren für die Auswahl geeigneter AOC-Kabel
Bei der Beschaffung aktiver optischer Kabel (AOCs) müssen mehrere Schlüsselfaktoren sorgfältig berücksichtigt werden:
Datenrate:
AOC-Kabel ermöglichen Datenübertragungsraten von bis zu 120 Gbit/s, darunter 10 Gbit/s, 25 Gbit/s, 40 Gbit/s, 100 Gbit/s und 120 Gbit/s. Dadurch werden die Verbindungsgeschwindigkeiten für Speicher-, Datenverarbeitungs- und Hochleistungsrechneranwendungen deutlich erhöht. Rechenzentrumsleiter bevorzugen häufig 40G-AOC-Verbindungen aufgrund ihrer Kosteneffizienz und Plug-and-Play-Funktionalität.
Kabellänge
AOCs (Auxiliary Overhead Converse) wurden entwickelt, um die Reichweitenbeschränkungen von Kupferkabeln zu minimieren. Sie werden typischerweise in Rechenzentren mit Verbindungslängen von 1 bis 100 Metern eingesetzt. Die Wahl der richtigen Kabellänge ist daher entscheidend für ein effektives Kabelmanagement. Zu kurze Kabel können die Organisation und Zugänglichkeit beeinträchtigen.
Zuverlässigkeit
Mit steigenden Datenraten sinkt die Fehlertoleranz, was die Bedeutung von Zuverlässigkeit unterstreicht. Die integrierten elektronischen Komponenten in AOC-Transceivern stellen eine potenzielle Fehlerquelle dar. Daher ist es ratsam, einen Lieferanten zu wählen, der umfassende Testergebnisse zur Validierung der Produktzuverlässigkeit liefern kann. Fibermart bietet 100 % kompatible und geprüfte AOC-Kabel für Ihr Hochleistungsrechenzentrum und Ihre Netzwerke.
Preis- und Lieferantenauswahl
Etablierte Marken wie Cisco und Juniper Networks bieten zwar AOCs an, ihre Produkte sind jedoch oft proprietär und teuer. Viele IT-Experten greifen daher auf optische Module von Drittanbietern zurück, da diese eine kostengünstigere Alternative darstellen.
Marktüberlegungen
Der Markt für adaptive Betriebselektronik (AOC) bietet vielfältige Optionen. Mit stetig steigenden Datenübertragungsraten gewinnen Stromverbrauch und Wärmeentwicklung zunehmend an Bedeutung. Rechenzentrumsbetreiber, die ihre CO₂-Emissionen und Energiekosten senken möchten, profitieren besonders von energieeffizienten AOC-Lösungen.
Wichtigste Anwendungsgebiete von aktiven optischen Kabeln (AOCs)
Rechenzentren : AOCs werden überwiegend in Rechenzentren eingesetzt, um Verbindungen mit hoher Bandbreite zwischen Serverracks und Serverreihen herzustellen. Sie unterstützen Protokolle wie Ethernet, InfiniBand und Fibre Channel.
Hochauflösende Audio- und Videosysteme sowie Heimkinoanlagen : AOCs erfüllen die Anforderungen von Gamern und AV-Profis und ermöglichen die Übertragung von hochauflösendem 8K-Video und HiFi-Audio von Spielkonsolen oder PCs auf Anzeigegeräte über größere Entfernungen.
Digital Signage Networks : AOCs ermöglichen die Vernetzung von Mediengeräten und Displays in weitläufigen Umgebungen wie Flughäfen, Einkaufszentren und Stadien.
Cloud Computing und High-Performance Computing (HPC) : AOCs ermöglichen ultraschnelle Kommunikationsverbindungen zwischen Rechenclustern und Speicherinfrastruktur.
Fibermart AOC Kabelkategorie
10G SFP+ AOC-Kabel
Das 10G SFP+ AOC-Glasfaserkabel ist eine bewährte Lösung für 10-Gigabit-Netzwerkverbindungen und bietet zuverlässige Verbindungen von 1 Meter bis über 100 Meter. Es integriert SFP+ -Glasfasermodule an beiden Enden und überträgt Daten über Multimode-Faser. Damit stellt es eine leichtere, energieeffizientere und elektromagnetisch störungsfreie Hochleistungsalternative zu Kupferkabeln für Kurzstreckenverbindungen zwischen Servern und Switches oder zwischen Switches dar. Es wird häufig für Downlink-Verbindungen von Top-of-Rack (ToR)-Switches in Rechenzentren eingesetzt.
40G QSFP+ AOC-Kabel
Die 40G QSFP+ AOC-Lösungen (Active Optical Cable) sind Kernlösungen, die für die vielfältigen Hochgeschwindigkeits-Verbindungsanforderungen von Rechenzentren entwickelt wurden. Diese Serie umfasst im Wesentlichen drei Haupttypen:
Das 40G QSFP+ Breakout AOC teilt einen einzelnen QSFP+-Port an einem Ende in vier SFP+-Ports auf und ermöglicht so die flexible Aufteilung von Ports mit hoher Bandbreite in mehrere unabhängige 10G-Kanäle. Es ist für die effiziente Verbindung zwischen Top-of-Rack-Switches und mehreren Servern optimiert;
Standard 40G QSFP+ AOC bietet eine vollständige QSFP+ zu QSFP+ Direktverbindung an beiden Enden und nutzt parallele optische Technologie, um eine stabile 40-Gbit/s-Punkt-zu-Punkt-Übertragung bis zu 100 Metern zu erreichen. Dadurch eignet es sich ideal als Backbone-Verbindung für Verbindungen zwischen Switches oder Verbindungen mit Hochleistungsservern.
Der 40G QSFP+ zu LC AOC dient als Brücke zur Integration neuer und bestehender Systeme. Sein einzigartiges Design wandelt das Signal des QSFP+-Ports in vier standardmäßige Duplex-LC-Schnittstellen um und ermöglicht so die nahtlose Anbindung an bestehende SFP+-Glasfasergeräte und Verkabelungsinfrastruktur. Dieses umfassende Produktportfolio bildet die Grundlage für die Verkabelung von Rechenzentren, die von 10G auf 40G und darüber hinaus aufrüsten. Durch die Erhöhung der Portdichte, die Sicherstellung der Signalqualität und die Ermöglichung eines reibungslosen Übergangs unterstützt es die Implementierung von Netzwerkarchitekturen mit hoher Bandbreite, hoher Flexibilität und hohem ROI.
25G/50G SFP56 AOC-Kabel
Das 25G/50G SFP56 AOC-Glasfaserkabel ist für die neue Generation von Rechenzentren mit 25G- und 50G-Datenraten ausgelegt. Die SFP56-Gehäuse unterstützen Single-Channel-Geschwindigkeiten von 25G oder 50G und bieten eine kostengünstige Single-Channel-Lösung für Serverzugriffe und Leaf-Spine-Netzwerkarchitekturen. Es bietet eine höhere Portdichte und Bandbreite als 10G SFP+ bei gleichzeitig ähnlich niedrigem Stromverbrauch und einfacher Installation. Damit zählt es zu den gängigsten Optionen für die Modernisierung von Cloud-Rechenzentren.
100G QSFP28 Kabel
Das 100G QSFP28 AOC ist derzeit der Standard für 100G-Verbindungen in Rechenzentren. Es nutzt das QSFP28-Gehäuse und erreicht eine Gesamtbandbreite von 100 Gbit/s durch vier parallele 25-Gbit/s-Glasfasern. Dieses Kabel wird häufig für die Verbindung zwischen Core-Switches, die Vernetzung von High-Performance-Computing-Clustern und Speichernetzwerken eingesetzt. Seine effektive Übertragungsdistanz deckt die meisten Anwendungsfälle ab – von Verbindungen innerhalb eines Racks bis hin zu Verbindungen zwischen Racks – und es ist in der Regel abwärtskompatibel mit 40G QSFP+-Ports.
200G QSFP56 AOC-Kabel
Der 200G QSFP56 AOC repräsentiert die nächste Generation der Hochgeschwindigkeits-Verbindungstechnologie und erreicht eine Gesamtbandbreite von 200 Gbit/s innerhalb des QSFP-Gehäuses durch vier 50-Gbit/s-Kanäle (PAM4-Modulation). Er wird primär in Hyperscale-Rechenzentren und Hochleistungsrechnerumgebungen eingesetzt, um den extrem hohen Durchsatzanforderungen von KI/ML-Workloads gerecht zu werden und bietet eine wichtige Übergangs- oder Verzweigungslösung für den Aufbau von 400G-Netzwerken.
400G QSFP-DD OSFP AOC-Kabel
Das 400G-AOC (Active Optical Cable) ist eine Kerntechnologie für Hochgeschwindigkeitsverbindungen der nächsten Generation in Rechenzentren. Es nutzt leistungsstarke Gehäuse wie QSFP-DD oder OSFP und erreicht eine Gesamtbandbreite von 400 Gbit/s durch 8-Kanal-50G-PAM4-Technologie. Es wurde speziell für die Anforderungen von KI-Training im großen Maßstab, die Verbindung von Core-Layer-Switching-Geräten in Hyperscale-Cloud-Rechenzentren und High-Performance-Computing-Backbone-Netzwerken entwickelt. Diese Lösung bietet eine beispiellose Bandbreitendichte über ein einziges Kabel, überwindet bestehende Netzwerkengpässe und dient als kritische Infrastruktur für den Aufbau schnellerer und flacherer Rechenzentrumsarchitekturen.
800G OSFP QSFP-DD AOC-Kabel
Das 800G AOC (Active Optical Cable) repräsentiert den neuesten Stand der optischen Verbindungstechnologie. Es nutzt fortschrittliche Gehäuse wie OSFP oder QSFP-DD800 und erreicht eine Gesamtbandbreite von 800 Gbit/s durch 8-Kanal-100G-PAM4-Technologie. Dies stellt extrem hohe Anforderungen an Chips, Stromverbrauch und Wärmeableitung. Es ist primär für die ultimativen internen Verbindungen von KI-Superclustern der nächsten Generation und Supercomputing-Zentren der Spitzenklasse vorgesehen und verbindet High-End-Switching-Geräte und GPU-Cluster. Diese Lösung bietet einen klaren technologischen Entwicklungspfad für das kontinuierliche exponentielle Wachstum des Datenverkehrs und ist eine Kernverbindungstechnologie, die zukünftige, größere und komplexere Anforderungen an die Rechenleistung erfüllt.
Abschluss
Aktive optische Kabel (AOCs) stellen eine bahnbrechende Weiterentwicklung der Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen dar und schließen die Lücke zwischen den Reichweitenbeschränkungen von Kupferkabeln und der einfachen Schnittstelle herkömmlicher optischer Systeme. Durch die Integration von Transceivern direkt in eine Plug-and-Play-Kabelbaugruppe bieten AOCs die hohe Bandbreite, die große Reichweite, die Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen und die physikalischen Vorteile von Glasfasern bei gleichzeitiger direkter Kompatibilität mit Standard-Elektroanschlüssen.
Ihre Rolle wird in modernen Rechenzentren, Hochleistungsrechnern und fortschrittlichen AV-Systemen, wo Geschwindigkeit, Dichte und Zuverlässigkeit höchste Priorität haben, immer wichtiger. Im Vergleich zu DACs oder diskreten Transceiver-Modulen bieten AOCs ein überzeugendes Verhältnis von Leistung, Verwaltbarkeit und Kosteneffizienz für Kurz- bis Mittelstreckenverbindungen.
Mit den stetig steigenden Datenraten durch Technologien wie 400G und darüber hinaus gewinnt die Bedeutung effizienter und hochpräziser Verbindungen weiter an Bedeutung. Die Auswahl des passenden AOC (Area Overhead Coordinate) – unter Berücksichtigung von Datenrate, Länge, Zuverlässigkeit und Lieferantensupport – ist entscheidend für den Aufbau einer skalierbaren und ausfallsicheren Infrastruktur. Wir bei Fibermart bieten Ihnen nicht nur diese fortschrittlichen Verkabelungslösungen, sondern auch die nötige Transparenz und Beratung für deren effektive Implementierung. So unterstützen wir unsere Kunden dabei, die Herausforderungen der Konnektivität von heute und morgen zu meistern.
Häufig gestellte Fragen
Worin unterscheiden sich aktive optische Kabel von herkömmlichen Glasfaserkabeln?
Aktive optische Kabel enthalten interne Chips. Diese Chips wandeln elektrische Energie in Lichtenergie um und umgekehrt. Herkömmliche Glasfaserkabel besitzen diese Chips nicht. Aktive optische Kabel sind einfacher zu installieren und übertragen Daten schneller als herkömmliche Glasfaserkabel.
Welche Geräte können über aktive optische Kabel verbunden werden?
Sie können diese Kabel verwenden, um Server, Switches und Router zu verbinden. Auch Fernseher und Spielekonsolen unterstützen diese Kabel. Die meisten neuen Geräte mit QSFP-, SFP- oder HDMI-Anschlüssen sind mit diesen Kabeln kompatibel. Prüfen Sie die Kompatibilität in der Bedienungsanleitung Ihres Geräts.
Worauf sollten Sie vor dem Kauf aktiver optischer Kabel achten?
Prüfen Sie, welchen Steckertyp Ihr Gerät verwendet. Ermitteln Sie die benötigte Übertragungsgeschwindigkeit und Kabellänge. Stellen Sie sicher, dass das Kabel zu den Anschlüssen Ihres Geräts passt. Wählen Sie Kabel mit Energiesparfunktionen. Achten Sie auf die Kompatibilität mit Standards wie QSFP-DD oder SFP-DD.
Welche Probleme können aktive optische Kabel lösen?
Aktive optische Kabel ermöglichen eine schnelle Datenübertragung. Im Vergleich zu Kupferkabeln verbrauchen sie weniger Strom und weisen geringere Signalverluste auf. Aktive optische Kabel eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Kupferkabel zu sperrig oder zu langsam sind.
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