CN115209247A - 基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统和寻址方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统和寻址方法，基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，包括多个互相连接的一体化设备，一体化设备包括：中间站单元、光开关模块、光交叉矩阵模块、多个第一通信端口模块和多个第二通信端口模块，实现自动控制管理。

Description

基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统和寻址方法

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别涉及一种基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统和寻址方法。

背景技术

光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。

然而现有的光纤网络为光纤通信的物理介质层，存在光纤通道固定化的问题，当光纤通道出现故障需要人工或者第三方设备进行通信线路切换，不能自动控制管理。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统和寻址方法，能够解决当光纤通道出现故障需要人工或者第三方设备进行通信线路切换，不能自动控制管理的问题。

根据本发明第一方面实施例的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，包括多个互相连接的一体化设备，所述一体化设备，包括：中间站单元，所述中间站单元包括控制模块和光通信模块，所述控制模块的输出端电性连接所述光通信模块的控制端，所述光通信模块用于发送和接收注册问询光脉冲、监测识别光脉冲、光路由寻址光脉冲和光通信光脉冲；光开关模块，所述控制模块的输出端电性连接所述光开关模块的控制端，所述光通信模块连接光开关模块；光交叉矩阵模块，所述控制模块的输出端电性连接所述光交叉矩阵模块的控制端以用于控制关交叉矩阵模块进行光端口切换；多个第一通信端口模块，所述第一通信端口模块包括第一耦合器、第一光纤和第一端口，所述光开关模块的一端和所述光交叉矩阵模块的一端皆与所述第一耦合器的一端连接，所述第一耦合器的另一端通过所述第一光纤连接所述第一端口，所述第一光纤带有光纤编码，所述第一端口用于连接其他的所述一体化设备的所述第一端口；多个第二通信端口模块，所述第二通信端口模块包括第二耦合器、第二光纤和第二端口，所述光开关模块的另一端和所述光交叉矩阵模块的另一端皆与所述第二耦合器的一端连接，所述第二耦合器的另一端连接所述第二端口，所述第二光纤带有光纤编码，所述第二端口用于连接通信设备。

根据本发明第一方面实施例的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，至少具有如下有益效果：

通过光通信模块发送注册问询光脉冲、监测识别光脉冲和光路由寻址光脉冲，对各个第一端口对应的光纤编码进行识别，自动寻址并汇构建路由表，通信设备再根据路由表优选路由发送光通信光脉冲给目标通信设备，持续切换光开关并检测各个第一端口的光信号强弱，当两个相邻的一体化设备的光通信模块都没有采集到光信号，则认为两个相邻的一体化设备对应的路由中断，一体化设备自动根据路由表重新优选路由并自动寻址，发送光通信光脉冲，无需通过人工或者第三方设备进行通信线路切换，实现自动控制管理。

根据本发明的一些实施例，所述光通信模块包括光信号发射模块、光信号接收模块和环形器，所述控制模块的输出端电性连接所述光信号发射模块的控制端，所述光信号发射模块的输出端电性连接所述环形器的第一连接端口，所述环形器的第二连接端口连接所述光开关模块，所述环形器的第三连接端口连接所述光信号接收模块的输入端，所述光信号接收模块的输出端电性连接所述控制模块的输入端。

根据本发明的一些实施例，所述光信号发射模块包括光源和第一SOA，所述控制模块的输出端分别电性连接所述光源和所述第一SOA的控制端，所述光源的输出端连接所述第一SOA的输入端，所述第一SOA的输出端连接所述环形器的第一连接端口。

根据本发明的一些实施例，所述光信号发射模块为脉冲光源，所述控制模块的输出端电性连接所述脉冲光源的控制端，所述脉冲光源的输出端连接所述环形器的第一连接端口。

根据本发明的一些实施例，所述光信号接收模块包括光谱模块和第二SOA，所述环形器的第三连接端口连接所述第二SOA的输入端，所述第二SOA的输出端连接所述光谱模块的输入端，所述光谱模块的输出端电性连接所述控制模块的输入端。

根据本发明的一些实施例，至少有一个所述一体化设备的所述光信号接收模块包括所述光谱模块和所述第二SOA，所述光信号接收模块包括AD转换器和APD，所述环形器的第三连接端口连接所述APD的输入端，所述APD的输出端电性连接所述AD转换器的输入端，所述AD转换器的输出端电性连接所述控制模块的输入端。

根据本发明第二方面实施例的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络的寻址方法，包括：

一体化设备向下一级一体化设备发送注册问询光脉冲，下一级一体化设备接收注册问询光脉冲后回应相应的注册问询光脉冲，若一体化设备的光通信模块接收到注册问询光脉冲则认为该条通信路径连通；

一体化设备的光通信模块下一级一体化设备发送监测识别光脉冲，识别下一级的光纤编码，以和下一级的光纤编码作为地址码构建地址路由表；

一体化设备根据地址路由表向下一级一体化设备发送光路由寻址光脉冲，下一级一体化设备对光交叉矩阵模块进行光端口切换，下一级一体化设备向再下一级一体化设备发送监测识别光脉冲，识别再下一级一体化设备的光纤编码，依此逐级完成地址路由表构建，一体化设备将地址路由表发送给的通信设备并通过光路由寻址光脉冲将地址路由表发送给所有一体化设备；

通信设备将基本信息通过光路由寻址光脉冲发送给一体化设备，一体化设备将基本信息添加至地址路由表并通过光路由寻址光脉冲发送给所有一体化设备；

通信设备根据地址路由表查找目标通信设备的地址码，确定光信号传输链路，光通讯设备向一体化设备发送光路由寻址光脉冲，一体化设备根据路由表切换光交叉矩阵模块切换光端口并指向对应的第一端口，并发送光路由寻址脉冲至下一级一体化设备，依次完成全链路切换；

通信设备根据路由发送光通信光脉冲给目标通信设备；

当两个相邻的一体化设备都没有采集到光信号，则认为两个相邻的一体化设备对应的通信路径中断，一体化设备根据路由表重新优选路由，发送光通信光脉冲；

一体化设备持续切换光开关检测各个第一端口的光信号强弱，对路由进行监测。

根据本发明第二方面实施例的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络的寻址方法，至少具有如下有益效果：

通过光通信模块发送注册问询光脉冲、监测识别光脉冲和光路由寻址光脉冲，对各个第一端口对应的光纤编码进行识别，自动寻址并汇构建路由表，通信设备再根据路由表优选路由发送光通信光脉冲给目标通信设备，持续切换光开关并检测各个第一端口的光信号强弱，当两个相邻的一体化设备的光通信模块都没有采集到光信号，则认为两个相邻的一体化设备对应的路由中断，一体化设备自动根据路由表重新优选路由并自动寻址，发送光通信光脉冲，无需通过人工或者第三方设备进行通信线路切换，实现自动控制管理。

根据本发明的一些实施例，其特征在于：所述光通信光脉冲的高电平和低电平的脉冲宽度相同。

根据本发明的一些实施例，其特征在于：所述监测识别光脉冲的高电平脉冲宽度大于所述光通信光脉冲的高电平脉冲宽度。

根据本发明的一些实施例，其特征在于：所述光路由寻址光脉冲的高电平脉冲宽度介于所述光通信光脉冲和所述监测识别光脉冲的高电平脉冲宽度之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明的自组网光纤网络系统的示意图；

图2为本发明的一体化设备的示意图；

图3为本发明的中间站单元的示意图a；

图4为本发明的中间站单元的示意图b；

图5为本发明的光通信光脉冲的时序图；

图6为本发明的监测识别光脉冲的时序图；

图7为本发明的光路由寻址光脉冲的时序图；

图8为本发明的注册问询光脉冲的时序图。

附图标号：

一体化设备100；

中间站单元110；控制模块111；脉冲光源112；环形器113；AD转换器114；APD115；光源116；第一SOA117；光谱模块118；第二SOA119；

光开关模块120；光交叉矩阵模块130；

第一通信端口模块140；第一耦合器141；第一光纤142；第一端口143；

第二通信端口模块150；第二耦合器151；第二光纤152；第二端口153；

通信设备200。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，本发明第一方面实施例的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，包括多个互相连接的一体化设备100，参照图2所示，一体化设备100包括：中间站单元110、光开关模块120、光交叉矩阵模块130、多个第一通信端口模块140和多个第二通信端口模块150，中间站单元110包括控制模块111和光通信模块，控制模块111的输出端电性连接光通信模块的控制端，光通信模块发送和接收注册问询光脉冲、监测识别光脉冲、光路由寻址光脉冲和光通信光脉冲，控制模块111的输出端电性连接光开关模块120的控制端，光通信模块连接光开关模块120，控制模块111的输出端电性连接光交叉矩阵模块130的控制端以用于控制关交叉矩阵模块进行光端口切换，第一通信端口模块140包括第一耦合器141、第一光纤142和第一端口143，光开关模块120的一端和光交叉矩阵模块130的一端皆与第一耦合器141的一端连接，第一耦合器141的另一端通过第一光纤142连接第一端口143，第一光纤142带有光纤编码，第一端口143连接其他的一体化设备100的第一端口143，第二通信端口模块150包括第二耦合器151、第二光纤152和第二端口153，光开关模块120的另一端和光交叉矩阵模块130的另一端皆与第二耦合器151的一端连接，第二耦合器151的另一端连接第二端口153，第二光纤152带有光纤编码，第二端口153连接通信设备200。

通过光通信模块发送注册问询光脉冲、监测识别光脉冲和光路由寻址光脉冲，对各个第一端口143对应的光纤编码进行识别，自动寻址并汇构建路由表，通信设备200再根据路由表优选路由发送光通信光脉冲给目标通信设备200，持续切换光开关并检测各个第一端口143的光信号强弱，当两个相邻的一体化设备100的光通信模块都没有采集到光信号，则认为两个相邻的一体化设备100对应的通信路径中断，一体化设备100自动根据路由表重新优选路由并自动寻址，发送光通信光脉冲，无需通过人工或者第三方设备进行通信线路切换，实现自动控制管理，并且实现识别、监测、控制、通信一体化，提高了通信时效性和通信效率，降低了能耗。一体化设备100的第一端口143和第二端口153均可以连接光通信设备200或其他一体化设备100，组网灵活。光纤编码、一体站设备所对应的光波波长区间与通信设备200的光波波长区间不一致，利用耦合器能实现其合并和分离。光纤编码为不同中心波长的反射的组合，还可以采用反射介质间间隔距离组合实现。

光通信模块包括光信号发射模块、光信号接收模块和环形器113，控制模块111的输出端电性连接光信号发射模块的控制端，光信号发射模块的输出端电性连接环形器113的第一连接端口，环形器113的第二连接端口连接光开关模块120，环形器113的第三连接端口连接光信号接收模块的输入端，光信号接收模块的输出端电性连接控制模块111的输入端。

参照图3所示，光信号发射模块包括光源116和第一SOA117，控制模块111的输出端分别电性连接光源116和第一SOA117的控制端，光源116的输出端连接第一SOA117的输入端，第一SOA117的输出端连接环形器113的第一连接端口，控制模块111控制光源116和第一SOA117发送不同的光信号。参照图4所示，光信号发射模块还可以为脉冲光源112，控制模块111的输出端电性连接脉冲光源112的控制端，脉冲光源112的输出端连接环形器113的第一连接端口，控制模块111控制脉冲光源112发送不同的光信号。

参照图3所示，光信号接收模块包括光谱模块118和第二SOA119，环形器113的第三连接端口连接第二SOA119的输入端，第二SOA119的输出端连接光谱模块118的输入端，光谱模块118的输出端电性连接控制模块111的输入端。参照图4所示，光信号接收模块还可以采用AD转换器114和APD115，环形器113的第三连接端口连接APD115的输入端，APD115的输出端电性连接AD转换器114的输入端，AD转换器114的输出端电性连接控制模块111的输入端。APD115可以识别光信号的光强和脉冲宽度，光谱模块118可以识别光信号的光波波长和脉冲宽度。一体化设备100的光信号接收模块在采用AD转换器114和APD115时，至少需要保证有一台一体化设备100的光信号接收模块采用光谱模块118和第二SOA119来对光纤编码进行识别，再发送给其他一体化设备100。

本发明第二方面实施例的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络的寻址方法，包括以下步骤：

S100、一体化设备100向下一级一体化设备100发送注册问询光脉冲，下一级一体化设备100接收注册问询光脉冲后回应相应的注册问询光脉冲，若一体化设备100的光通信模块接收到注册问询光脉冲则认为该条通信路径连通；

S200、一体化设备100的光通信模块下一级一体化设备100发送监测识别光脉冲，识别下一级的光纤编码，以和下一级的光纤编码作为地址码构建地址路由表；

S300、一体化设备100根据地址路由表向下一级一体化设备100发送光路由寻址光脉冲，光路由寻址光脉冲编组要求一体化设备100的光矩阵进行逐一切换的命令，下一级一体化设备100对光交叉矩阵模块130进行光端口切换，下一级一体化设备100向再下一级一体化设备100发送监测识别光脉冲，识别再下一级一体化设备100的光纤编码，依此逐级完成地址路由表构建，一体化设备100将地址路由表发送给的通信设备200并通过光路由寻址光脉冲将地址路由表发送给所有一体化设备100；

S400、通信设备200将基本信息通过光路由寻址光脉冲发送给一体化设备100，一体化设备100将基本信息添加至地址路由表并通过光路由寻址光脉冲发送给所有一体化设备100；

S500、通信设备200根据地址路由表查找目标通信设备200的地址码，确定光信号传输链路，光通讯设备向一体化设备100发送光路由寻址光脉冲，该光路由寻址光脉冲包括目标通信设备200的地址码，一体化设备100根据路由表切换光交叉矩阵模块130切换光端口并指向对应的第一端口143，并发送光路由寻址脉冲至下一级一体化设备100，依次完成全链路切换，一体化设备100发送光路由寻址光脉冲，该光路由寻址光脉冲包含发送端和目标端光纤编码信息，以告知该路由路径上的所有一体化设备100路由已经构建完成，一体化设备100通过光通信模块对该路由进行测量确认路由路径中所有一体化设备100地址码，并将地址码给通信设备200。可以不用发送光路由寻址光脉冲告知该路由路径上的所有一体化设备100路由已经完成，光纤通信设备200默认等待一定时间后路由构建完成；

S600、通信设备200根据路由发送光通信光脉冲给目标通信设备200；

S700、当两个相邻的一体化设备100都没有采集到光信号，则认为两个相邻的一体化设备100对应的通信路径中断，一体化设备100根据路由表重新优选路由，发送光通信光脉冲；

S800、一体化设备100持续切换光开关检测各个第一端口143的光信号强弱，对路由进行监测。

通过光通信模块发送注册问询光脉冲、监测识别光脉冲和光路由寻址光脉冲，对各个第一端口143对应的光纤编码进行识别，自动寻址并汇构建路由表，通信设备200再根据路由表优选路由发送光通信光脉冲给目标通信设备200，持续切换光开关并检测各个第一端口143的光信号强弱，当两个相邻的一体化设备100的光通信模块都没有采集到光信号，则认为两个相邻的一体化设备100对应的路由中断，一体化设备100自动根据路由表重新优选路由并自动寻址，发送光通信光脉冲，无需通过人工或者第三方设备进行通信线路切换，实现自动控制管理。

参照图5所示，光通信光脉冲的高电平和低电平的脉冲宽度相同，利用低电平进行多进制数据编组。参照图6所示，监测识别光脉冲的高电平脉冲宽度大于光通信光脉冲的高电平脉冲宽度。参照图7所示，光路由寻址光脉冲的高电平脉冲宽度介于光通信光脉冲和监测识别光脉冲的高电平脉冲宽度之间，以此识别光通信光脉冲、监测识别光脉冲和光路由寻址光脉冲。参照图8所示，图8为注册问询光脉冲的时序图。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，其特征在于，包括多个互相连接的一体化设备(100)，所述一体化设备(100)包括：

中间站单元(110)，所述中间站单元(110)包括控制模块(111)和光通信模块，所述控制模块(111)的输出端电性连接所述光通信模块的控制端，所述光通信模块用于发送和接收注册问询光脉冲、监测识别光脉冲、光路由寻址光脉冲和光通信光脉冲；

光开关模块(120)，所述控制模块(111)的输出端电性连接所述光开关模块(120)的控制端，所述光通信模块连接光开关模块(120)；

光交叉矩阵模块(130)，所述控制模块(111)的输出端电性连接所述光交叉矩阵模块(130)的控制端以用于控制关交叉矩阵模块进行光端口切换；

多个第一通信端口模块(140)，所述第一通信端口模块(140)包括第一耦合器(141)、第一光纤(142)和第一端口(143)，所述光开关模块(120)的一端和所述光交叉矩阵模块(130)的一端皆与所述第一耦合器(141)的一端连接，所述第一耦合器(141)的另一端通过所述第一光纤(142)连接所述第一端口(143)，所述第一光纤(142)带有光纤编码，所述第一端口(143)用于连接其他的所述一体化设备(100)的所述第一端口(143)；

多个第二通信端口模块(150)，所述第二通信端口模块(150)包括第二耦合器(151)、第二光纤(152)和第二端口(153)，所述光开关模块(120)的另一端和所述光交叉矩阵模块(130)的另一端皆与所述第二耦合器(151)的一端连接，所述第二耦合器(151)的另一端连接所述第二端口(153)，所述第二光纤(152)带有光纤编码，所述第二端口(153)用于连接通信设备(200)。

2.根据权利要求1所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，其特征在于：所述光通信模块包括光信号发射模块、光信号接收模块和环形器(113)，所述控制模块(111)的输出端电性连接所述光信号发射模块的控制端，所述光信号发射模块的输出端连接所述环形器(113)的第一连接端口，所述环形器(113)的第二连接端口连接光开关模块(120)，所述环形器(113)的第三连接端口连接所述光信号接收模块的输入端，所述光信号接收模块的输出端电性连接所述控制模块(111)的输入端。

3.根据权利要求2所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，其特征在于：所述光信号发射模块包括光源(116)和第一SOA(117)，所述控制模块(111)的输出端分别电性连接所述光源(116)和所述第一SOA(117)的控制端，所述光源(116)的输出端连接所述第一SOA(117)的输入端，所述第一SOA(117)的输出端连接所述环形器(113)的第一连接端口。

4.根据权利要求2所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，其特征在于：所述光信号发射模块为脉冲光源(112)，所述控制模块(111)的输出端电性连接所述脉冲光源(112)的控制端，所述脉冲光源(112)的输出端连接所述环形器(113)的第一连接端口。

5.根据权利要求2所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，其特征在于：所述光信号接收模块包括光谱模块(118)和第二SOA(119)，所述环形器(113)的第三连接端口连接所述第二SOA(119)的输入端，所述第二SOA(119)的输出端连接所述光谱模块(118)的输入端，所述光谱模块(118)的输出端电性连接所述控制模块(111)的输入端。

6.根据权利要求5所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络系统，其特征在于：至少有一个所述一体化设备(100)的所述光信号接收模块包括所述光谱模块(118)和所述第二SOA(119)，所述光信号接收模块还包括AD转换器(114)和APD(115)，所述环形器(113)的第三连接端口连接所述APD(115)的输入端，所述APD(115)的输出端电性连接所述AD转换器(114)的输入端，所述AD转换器(114)的输出端电性连接所述控制模块(111)的输入端。

7.基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络的寻址方法，其特征在于，包括：

一体化设备(100)向下一级一体化设备(100)发送注册问询光脉冲，下一级一体化设备(100)接收注册问询光脉冲后回应相应的注册问询光脉冲，若一体化设备(100)的光通信模块接收到注册问询光脉冲则认为该条通信路径连通；

一体化设备(100)的光通信模块下一级一体化设备(100)发送监测识别光脉冲，识别下一级的光纤编码，以和下一级的光纤编码作为地址码构建地址路由表；

一体化设备(100)根据地址路由表向下一级一体化设备(100)发送光路由寻址光脉冲，下一级一体化设备(100)对光交叉矩阵模块(130)进行光端口切换，下一级一体化设备(100)向再下一级一体化设备(100)发送监测识别光脉冲，识别再下一级一体化设备(100)的光纤编码，依此逐级完成地址路由表构建，一体化设备(100)将地址路由表发送给的通信设备(200)并通过光路由寻址光脉冲将地址路由表发送给所有一体化设备(100)；

通信设备(200)将基本信息通过光路由寻址光脉冲发送给一体化设备(100)，一体化设备(100)将基本信息添加至地址路由表并通过光路由寻址光脉冲发送给所有一体化设备(100)；

通信设备(200)根据地址路由表查找目标通信设备(200)的地址码，确定光信号传输链路，光通讯设备向一体化设备(100)发送光路由寻址光脉冲，一体化设备(100)根据路由表切换光交叉矩阵模块(130)切换光端口并指向对应的第一端口(143)，并发送光路由寻址脉冲至下一级一体化设备(100)，依次完成全链路切换；

通信设备(200)根据路由发送光通信光脉冲给目标通信设备(200)；

当两个相邻的一体化设备(100)都没有采集到光信号，则认为两个相邻的一体化设备(100)对应的通信路径中断，一体化设备(100)根据路由表重新优选路由，发送光通信光脉冲；

一体化设备(100)持续切换光开关检测各个第一端口(143)的光信号强弱，对路由进行监测。

8.根据权利要求7所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络的寻址方法，其特征在于：所述光通信光脉冲的高电平和低电平的脉冲宽度相同。

9.根据权利要求8所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络的寻址方法，其特征在于：所述监测识别光脉冲的高电平脉冲宽度大于所述光通信光脉冲的高电平脉冲宽度。

10.根据权利要求9所述的基于光纤编码可寻址的自组网光纤网络的寻址方法，其特征在于：所述光路由寻址光脉冲的高电平脉冲宽度介于所述光通信光脉冲和所述监测识别光脉冲的高电平脉冲宽度之间。

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