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root/radiance/ray/src/rt/ambient.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.14 by greg, Tue Nov 3 21:29:52 1992 UTC vs.
Revision 2.27 by greg, Sat Apr 29 10:51:28 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1995 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 6 | Line 6 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
6  
7   /*
8   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
9 – *
10 – *     5/9/86
9   */
10  
11   #include  "ray.h"
# Line 29 | Line 27 | typedef struct ambtree {
27  
28   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
29  
30 + extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
31 +
32   #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33   OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
34  
# Line 38 | Line 38 | double minarad;                /* minimum ambient radius */
38   static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
39  
40   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
41 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
42  
43 + #ifndef SORT_THRESH
44 + #ifdef BIGMEM
45 + #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
46 + #else
47 + #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
48 + #endif
49 + #endif
50 + #ifndef SORT_INTVL
51 + #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH*8)
52 + #endif
53 +
54 + static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
55 + static unsigned int  nambvals = 0;      /* number of stored ambient values */
56 + static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
57 + static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
58 +
59 + #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
60 +        /*
61 +         * Track access times unless we are sharing ambient values
62 +         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
63 +         * claiming our own memory (copy on write).
64 +         */
65 + #define tracktime       (shm_boundary == NULL || ambfp == NULL)
66 + #define checksort()     if (ambclock > lastsort+sortintvl && \
67 +                        nambvals > SORT_THRESH) sortambvals(0)
68 +
69   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
70  
71   #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
72  
46 – #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
47 –
73   extern long  ftell(), lseek();
74 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), ambsync();
74 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
75 > static AMBVAL  *avstore();
76 > #ifdef  F_SETLKW
77 > static  aflock();
78 > #endif
79  
80  
81   setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
82   int  ar;
83   {
84 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
85                                                  /* set min & max radii */
86          if (ar <= 0) {
87 <                minarad = 0.0;
87 >                minarad = 0;
88                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
89          } else {
90                  minarad = thescene.cusize / ar;
91 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
91 >                maxarad = 16 * minarad;                 /* heuristic */
92                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
93                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
94          }
95 <        if (maxarad <= FTINY)
96 <                maxarad = .001;
95 >        if (minarad <= FTINY)
96 >                minarad = 10*FTINY;
97 >        if (maxarad <= minarad)
98 >                maxarad = 64 * minarad;
99   }
100  
101  
102 + setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
103 + double  newa;
104 + {
105 +        static double  oldambacc = -1.0;
106 +
107 +        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
108 +        if (oldambacc < -FTINY)
109 +                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
110 +        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
111 +                return;                 /* insignificant -- don't bother */
112 +        if (ambacc <= FTINY)
113 +                return;                 /* cannot build new tree */
114 +                                        /* else need to rebuild tree */
115 +        sortambvals(1);
116 +        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
117 + }
118 +
119 +
120   setambient(afile)                       /* initialize calculation */
121   char  *afile;
122   {
# Line 74 | Line 124 | char  *afile;
124          AMBVAL  amb;
125                                                  /* init ambient limits */
126          setambres(ambres);
127 +        setambacc(ambacc);
128 +        if (afile == NULL)
129 +                return;
130 +        if (ambacc <= FTINY) {
131 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
132 +                                afile);
133 +                error(WARNING, errmsg);
134 +                return;
135 +        }
136                                                  /* open ambient file */
137 <        if (afile != NULL)
138 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
139 <                        initambfile(0);
140 <                        headlen = ftell(ambfp);
141 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
142 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
143 <                                                thescene.cusize);
144 <                                                        /* align */
145 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
146 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
147 <                        initambfile(1);
148 <                else {
149 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
150 <                                        afile);
151 <                        error(SYSTEM, errmsg);
93 <                }
137 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
138 >                initambfile(0);
139 >                headlen = ftell(ambfp);
140 >                while (readambval(&amb, ambfp))
141 >                        avinsert(avstore(&amb));
142 >                                                /* align */
143 >                fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
144 >        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
145 >                initambfile(1);
146 >        else {
147 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
148 >                error(SYSTEM, errmsg);
149 >        }
150 >        nunflshed++;    /* lie */
151 >        ambsync();
152   }
153  
154  
# Line 141 | Line 199 | register RAY  *r;
199                          goto dumbamb;
200                  return;
201          }
202 +                                                /* resort memory? */
203 +        checksort();
204                                                  /* get ambient value */
205          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
206          d = sumambient(acol, r, rdepth,
# Line 176 | Line 236 | double s;
236                                          /* do this node */
237          wsum = 0.0;
238          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
239 +                if (tracktime)
240 +                        av->latick = ambclock++;
241                  /*
242                   *  Ambient level test.
243                   */
244 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
244 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
245 >                        break;
246 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
247                          continue;
248                  /*
249                   *  Ambient radius test.
# Line 306 | Line 370 | int  creat;
370   {
371          extern char  *progname, *octname, VersionID[];
372  
373 + #ifdef  F_SETLKW
374 +        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
375 + #endif
376   #ifdef MSDOS
377          setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
378   #endif
379 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
379 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
380          if (creat) {                    /* new file */
381 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
382                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
383                                  progname, colval(ambval,RED),
384                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
# Line 322 | Line 390 | int  creat;
390                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
391                  putc('\n', ambfp);
392                  putambmagic(ambfp);
325 –                fflush(ambfp);
326 – #ifndef  NIX
327 –                sync();                 /* protect against NFS buffering */
328 – #endif
393          } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
394                  error(USER, "bad ambient file");
395   }
# Line 335 | Line 399 | static
399   avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
400   AMBVAL  *av;
401   {
402 <        static int  nunflshed = 0;
339 <
340 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
402 >        avinsert(avstore(av));
403          if (ambfp == NULL)
404                  return;
405          if (writambval(av, ambfp) < 0)
406                  goto writerr;
407 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
407 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
408                  if (ambsync() == EOF)
409                          goto writerr;
348 –                nunflshed = 0;
349 –        }
410          return;
411   writerr:
412          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
413   }
414  
415  
416 + static AMBVAL *
417 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
418 + register AMBVAL  *aval;
419 + {
420 +        register AMBVAL  *av;
421 +
422 +        if ((av = newambval()) == NULL)
423 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
424 +        copystruct(av, aval);
425 +        av->latick = ambclock;
426 +        av->next = NULL;
427 +        nambvals++;
428 +        return(av);
429 + }
430 +
431 +
432 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
433 +
434 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
435 +
436 +
437   static
438 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
439 < AMBVAL  *aval;
359 < register AMBTREE  *at;
360 < FVECT  c0;
361 < double  s;
438 > AMBTREE *
439 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
440   {
441 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
442 +
443 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
444 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
445 +                if (atfreelist == NULL)
446 +                        return(NULL);
447 +                                        /* link new free list */
448 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
449 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
450 +                        atp->kid = atp + 8;
451 +                atp->kid = NULL;
452 +        }
453 +        atp = atfreelist;
454 +        atfreelist = atp->kid;
455 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
456 +        return(atp);
457 + }
458 +
459 +
460 + static
461 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
462 + AMBTREE  *atp;
463 + {
464 +        atp->kid = atfreelist;
465 +        atfreelist = atp;
466 + }
467 +
468 +
469 + static
470 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
471 + register AMBVAL  *av;
472 + {
473 +        register AMBTREE  *at;
474 +        register AMBVAL  *ap;
475 +        AMBVAL  avh;
476          FVECT  ck0;
477 +        double  s;
478          int  branch;
365 –        register AMBVAL  *av;
479          register int  i;
480  
481 <        if ((av = newambval()) == NULL)
482 <                goto memerr;
483 <        copystruct(av, aval);
484 <        VCOPY(ck0, c0);
481 >        if (av->rad <= FTINY)
482 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
483 >        at = &atrunk;
484 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
485 >        s = thescene.cusize;
486          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
487                  if (at->kid == NULL)
488                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
489 <                                goto memerr;
489 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
490                  s *= 0.5;
491                  branch = 0;
492                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 382 | Line 496 | double s;
496                          }
497                  at = at->kid + branch;
498          }
499 <        av->next = at->alist;
500 <        at->alist = av;
501 <        return;
502 < memerr:
503 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
499 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
500 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
501 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
502 >                        break;
503 >        av->next = ap->next;
504 >        ap->next = av;
505 >        at->alist = avh.next;
506   }
507  
508  
509 < #ifdef  NIX
509 > static
510 > unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
511 > register AMBTREE  *at;
512 > int     (*f)();
513 > {
514 >        register AMBVAL  *av;
515 >        register int  i;
516 >                                        /* transfer values at this node */
517 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
518 >                at->alist = av->next;
519 >                (*f)(av);
520 >        }
521 >        if (at->kid == NULL)
522 >                return;
523 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
524 >                unloadatree(at->kid+i, f);
525 >        freeambtree(at->kid);
526 >        at->kid = NULL;
527 > }
528  
529 +
530 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
531 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
532 +
533 +
534   static
535 < ambsync()                       /* flush ambient file */
535 > av2list(av)
536 > AMBVAL  *av;
537   {
538 <        return(fflush(ambfp));
538 > #ifdef DEBUG
539 >        if (i_avlist >= nambvals)
540 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
541 > #endif
542 >        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
543 >        i_avlist++;
544   }
545  
546 +
547 + static int
548 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
549 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
550 + {
551 +        return((**avp2).latick - (**avp1).latick);
552 + }
553 +
554 +
555 + static int
556 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
557 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
558 + {
559 +        return(*avp1 - *avp2);
560 + }
561 +
562 +
563 + #ifdef DEBUG
564 + static int
565 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
566 + AMBVAL  *avaddr;
567 + {
568 +        register AMBVAL  **avlpp;
569 +
570 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
571 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
572 +        if (avlpp == NULL)
573 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
574 +        return(avlpp - avlist2);
575 + }
576   #else
577 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
578 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
579 + #endif
580  
403 – #include  <sys/types.h>
404 – #include  <sys/stat.h>
581  
582   static
583 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
584 + int     always;
585 + {
586 +        AMBTREE  oldatrunk;
587 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
588 +        register int    i, j;
589 +        /*
590 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
591 +         * in VM systems by improving reference locality.
592 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
593 +         * values in memory in order of most recently to least
594 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
595 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
596 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
597 +         *      Since we expect our values to need sorting less
598 +         * frequently as the process continues, we double our
599 +         * waiting interval after each call.
600 +         *      This routine is also called by setambacc() with
601 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
602 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
603 +         */
604 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
605 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
606 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
607 +        } else
608 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
609 +        if (avlist2 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
610 +                if (avlist1 != NULL)
611 +                        free((char *)avlist1);
612 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
613 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
614 +                        atrunk.alist = NULL;
615 +                        atrunk.kid = NULL;
616 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
617 +                }
618 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
619 +                /*
620 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
621 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
622 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
623 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
624 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
625 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
626 +                 */
627 + #ifdef DEBUG
628 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values...", nambvals);
629 +                eputs(errmsg);
630 + #endif
631 +                i_avlist = 0;
632 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
633 + #ifdef DEBUG
634 +                if (i_avlist < nambvals)
635 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
636 + #endif
637 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
638 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
639 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
640 +                        if (avlist1[i] == NULL)
641 +                                continue;
642 +                        tap = avlist2[i];
643 +                        copystruct(&tav, tap);
644 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
645 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
646 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
647 +                                avinsert(avlist2[j]);
648 +                                avlist1[j] = NULL;
649 +                        }
650 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
651 +                        avinsert(avlist2[j]);
652 +                        avlist1[j] = NULL;
653 +                }
654 +                free((char *)avlist1);
655 +                free((char *)avlist2);
656 +                if (sortintvl < SORT_INTVL<<6)
657 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
658 + #ifdef DEBUG
659 +                eputs("done\n");
660 + #endif
661 +        }
662 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
663 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
664 +        lastsort = ambclock;
665 + }
666 +
667 +
668 + #ifdef  F_SETLKW
669 +
670 + static
671 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
672 + int  typ;
673 + {
674 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
675 +
676 +        fls.l_type = typ;
677 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
678 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
679 + }
680 +
681 +
682 + int
683   ambsync()                       /* synchronize ambient file */
684   {
685          static FILE  *ambinp = NULL;
686 <        struct flock  fls;
687 <        struct stat  sts;
412 < #define flen    sts.st_size
686 >        static long  lastpos = -1;
687 >        long  flen;
688          AMBVAL  avs;
414 –        long  lastpos;
689          register int  n;
690 +
691 +        if (nunflshed == 0)
692 +                return(0);
693 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
694 +                goto syncend;
695                                  /* gain exclusive access */
696 <        fls.l_type = F_WRLCK;
418 <        fls.l_whence = 0;
419 <        fls.l_start = 0L;
420 <        fls.l_len = 0L;
421 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
422 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
696 >        aflock(F_WRLCK);
697                                  /* see if file has grown */
698 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);  /* get previous position */
699 <        if (fstat(fileno(ambfp), &sts) < 0)     /* get current length */
700 <                error(SYSTEM, "cannot stat ambient file");
701 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
428 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate file */
698 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
699 >                goto seekerr;
700 >        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
701 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
702                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
703                          if (ambinp == NULL)
704                                  error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
705                  }
706 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
706 >                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
707 >                        goto seekerr;
708 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
709                          readambval(&avs, ambinp);
710 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
711 <                }                               /* moves shared file pointer */
712 <                if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* alignment */
713 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
710 >                        avinsert(avstore(&avs));
711 >                        n -= AMBVALSIZ;
712 >                }
713 >                /*** seek always as safety measure
714 >                if (n) ***/                     /* alignment */
715 >                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
716 >                                goto seekerr;
717          }
718 + #ifdef  DEBUG
719 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
720 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
721 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
722 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
723 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
724 +        }
725 + #endif
726 + syncend:
727          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
728 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
729 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
728 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
729 >                goto seekerr;
730 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
731 >        nunflshed = 0;
732          return(n);
733 + seekerr:
734 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
735 + }
736 +
737 + #else
738 +
739 + int
740 + ambsync()                       /* flush ambient file */
741 + {
742 +        if (nunflshed == 0)
743 +                return(0);
744 +        nunflshed = 0;
745 +        return(fflush(ambfp));
746   }
747  
748   #endif

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