Filecoin 入门手册——华夏飞乐

第一章 filecoin基础知识
1. IPFS和filecoin的区别？
Filecoin和IPFS两者都是由同一家公司Protocol Labs创建的，其创始人都是Juan Benet。IPFS是协议，相当于“区块链技术”；filecoin是典型应用，相当于bitcoin。
IPFS(Inter-Planetary File System)即星际文件系统，是一种基于内容寻址、分布式、点对点新型超媒体传输协议，它集合了DHT(分布式哈希表)、BitTorrent传输技术、Git版本控制和自验证文件系统等技术，目标是取代传统Http的超本文传输协议。IPFS是一种点到点的分布式文件系统，不是项目名称，也不是代币名称，所以IPFS不能挖矿。除了Filecoin以外，IPFS协议上还搭建了众多去中心化的项目，如Akasha、OpenBazaar、
Filecoin是一个去分布式存储网络，是IPFS的激励层。Filecoin提出了激励机制，使用时空证明去挖矿，以此来奖励存储矿工贡献出自己的带宽和硬盘并提供更好质量的存储服务，同时在检索市场激励网络较好或响应性能较好的矿工获取检索奖励。
2. Filecoin的分发
总量20亿，60年挖完，每个区块都减少一此，大约6年产量减半一次。
PFS（Filecoin）在2017年8月份募集到了2.5亿美金，而这次Token Sale仅仅只出售10%的代币（2亿个），ico时市值25亿美金。ICO成本: 预售阶段 0.75美元, 正式阶段 1.3到5美元。
矿工：70%，通过区块奖励的方式线性释放，每6年减半；
团队：15%，作为协议实验室团队的研发及运营费用，按6年线性释放；
投资人：10%，分配给参与私募与公募的投资者，按6-36个月线性释放；
基金会：5%，作为长期社区建设，网络管理等费用，按6年线性释放；

每个区块约30秒，第一年平均每个区块产量为(153+137)/2=145个。
第一年，每天产币数量约为145*1440/2=41.76万个，第一年总产币数量约为1.5亿个。

（每年挖矿产量线性表）
3. Filecoin挖矿和bitcoin挖矿的区别 
比特币挖矿要求矿机提供更多运算能力，属于算力挖矿。优点是没有网速要求和软件要求， 配置快， 缺点是：耗电量大，噪音大, 要放在电费低的偏远矿场, 回本周期300天左右。机器除了挖比特币，没有其他收益和作用。
Filecoin挖矿，是根据矿工提供有效存储，来爆区块奖励，属于存力挖矿。它不需要专用芯片，但是挖矿复杂度高，网络带宽要求大，有抵押机制，回本周期短。 矿机本身属于高性能服务器， 有非常高的残值价值，可以调整来挖所有存力挖矿的项目。
4. Filecoin区块链和bitcoin区块链的区别？
Bitcion的区块链永远保留最长链，短的那条链会被其他矿工抛弃。比特币每十分钟出一道题，最先计算出答案的节点获得区块，但是有时候会出现这样的情况：A和B节点同时解题成功，然后马上向全网广播，由于网络原因，全网上的节点会存在一个不同步的问题，有些矿工会先收到A的消息，有些矿工会先收到B的消息，A和B都能通过矿工们的区块校验，这个时候就会产生暂时的分叉。比特币怎么来处理分叉？它让矿工节点继续在两条链上继续挖矿，一旦其中有条链的高度成为全网最长，那么这条链就会胜出成为主链。主链的确认会在6个区块内完成，确认了主链后，其它链就成了废弃链，链上的区块就成孤块。
Filecoin中，矿工只要能在45秒的出块时间内，自行完成Election PoST(选举时空证明)就能获得打包权，所以会出现同一轮中产生多个区块的现象，这些区块都是经过认证的合法区块，如果丢弃的话很不环保。为了减少资源浪费和降低分叉风险，Filecoin对同一区块高度的块实施打包策略，叫做TipSet。一个Tip，就是一个区块；一个TipSet，就是多个区块信息的集合。这些区块拥有同一个父亲区块，所谓的TipSet，就是同一个区块的多个子区块，因此，Filecoin又可以看成是一个TipSets组成的链。

这里又有一个问题，如果多个节点打包，形成多个TipSet时怎么办，Filecoin会赋予提供更多存储算力的区块以权重，因为它的核心是存储网络。随着时间的流逝，矿工会聚集在权重最大的链上来创造价值，而权重小的链将成为孤块。Filecoin通过计算TipSet的重量（权重）来确定“主链”， 重量与总算力以及TipSet中相关联区块的个数有关，最重的链总算力最大，被证明的存储最多，反映了矿工做的工作最多。这样有个好处，由于TipSet要求严格，所有的块都必须来自相同的祖（父）块，并且在相同的高度被开采，因此在分叉的情况下，该链可以实现“快速收敛”。

Filecoin采用的是（EC）预期共识，在固定的出块时间内，每一轮预期产生多个有效区块。那么这个数值设定为多少合适呢？如果这个数值是1，那么就会有很大几率会出现空块。长时间出空块，向网络提交的消息无法被打包到区块中，会影响交易的处理速度。假设你发送了一条转账的消息，正常情况下一个区块45s后就会到账，如果连续出了两个空块，需要45s×3后才能到账。大家都知道，比特币的交易必须在6个区块以后才能被确认，每个区块10分钟，所以比特币交易最快的确认时间也要在60分钟，是不是很慢？很影响效率。
为了少出空块，保证消息传递的及时性，在目前的测试网中，每一轮预期出块的数值是5。也就是说预期每一轮产生5个领导人，但是实际还达不到5，有时候是5，有时候是2，有时候是空块，平均下来每轮大概是3个左右。理想的情况下，平均每轮应该是4-5左右，这里还有改进空间。

所以我们可以看到，在现在的测试网上，每一个出块区间获得区块奖励的节点数量一般在1-6之间。比如这张图上，5个色块就代表在这一轮里打包了5个块，3个色块就代表这一轮打包了3个块，每个块平分这一轮的奖励。
5. Filecoin共识机制
比特币是最简单的工作量证明(POW).
Filecoin采用的是预期共识(EC)，而且用复制证明（PoRep）和时空证明（PoSt）来保证EC共识机制的运行。
Expected Consensus（预期共识），是每一轮里面选举出来一名或者多名矿工来创建新的block，矿工赢得选举的可能性跟矿工当前的有效存储成比例。Filecoin把矿工在网络中的当前存储数据相对于整个网络的存储比例转化为矿工投票权（voting power of the miner）。
复制证明（Proof-of-Replication-PoRep）是矿工要向系统证明自己确实存储了用户所需要的数据。而不是临时从其它节点或源头获取的数据，这个证明是系统为了防止女巫攻击所设定的一个指标。除此之外，还可以防止外源攻击和生成攻击。
时空证明（Proof-of-Spacetime-PoSt）是矿工要向系统证明自己不仅存储了用户的数据，而且在某一段时间内一直都存储了用户的数据。这是矿工向系统证明数据存储有效性和稳定性的一个指标。
6. Filecoin挖矿的角色：存储矿工与检索矿工
在Filecoin网络体系里，存在两种矿工类型，分别为存储矿工与检索矿工。Filecoin的奖励机制是建立在存储矿工、检索矿工与用户的交互上的。我们可以把存储矿工和检索矿工简单的理解为Filecoin系统的“打工者”，FIL币是他们辛勤劳动后所得的“工资”，用户是Filecoin系统的“消费者”。
存储矿工的收益：
存储矿工的收益由三部分构成，分别为新币发放收益，存储收益和区块收益。其中的新币发放收益与区块收益是在Filecoin的共识机制监督下获得的。
检索矿工的收益：
检索矿工的收益模式相对而言比较单一，他们不参与Filecoin的共识机制，不能获取新币分发收益。只能为用户的检索订单提供服务，并从中获得交易代币。但随着IPFS建设的越来越大，Filecoin的使用规模越来越广，检索订单的数量会呈现递增趋势，矿工的检索收益也会越来越大。此外，为一些热门文件和高下载量文件提供下载服务的检索矿工收益也会更多，检索矿工的收益与IPFS系统中的数据下载量成正比关系。
7. Filecoin激励机制
矿工的收益主要来自三个方面，第一个是区块奖励，也就是我们所说的爆块；第二个是存储的收益；第三个是检索的收益。在网络的初期是区块奖励为主，后期随着存储的需求增长，存储和检索的收益会越来越多。通过挖矿产生的Fil币总共有14亿枚。
Filecoin存储矿工根据其存储能力获得块奖励。存储能力是Filecoin存储矿工为网络提供多少有用存储的度量。从较高的层次上讲，矿工通过接受客户的文件，公开承诺将其存储一段时间并反复证明它们实际上正在随时间存储来获得存储能力。
在Filecoin经济体系里，检索矿工和存储矿工的收益构成是完全不同的，在Filecoin经济体系中矿工共有四种收益模式：
▎1、新币发放收益
存储矿工和检索矿工通过投入存储设备和带宽服务来获取Filecoin新币。这属于早期挖矿红利。
▎2、存储收益
存储矿工通过抵押一部分代币向网络提供可供出售的存储空间，存储空间被用户购买后，可获取用户支付的交易费用。
▎3、检索收益
检索矿工向网络提供数据检索服务，销售自己的网络带宽，通过找寻用户所需下载的数据进行交易，获取用户支付的数据下载费用。
▎4、区块链收益
存储矿工争取新的区块可获得两种收益。一种是打包区块所产生的的新币；另一种是区块内所有交易包含的交易费用。
8. Filecoin不仅仅是“硬盘挖矿”？
除了硬盘外，filecoin挖矿，电脑的各种硬件也是不可少的。
硬盘：
预期共识在理论上是谁的存力占比大，谁的出块率就高，但现实中，由于受到网络拓扑、磁盘性能以及GPU等硬件因素的制约，有效存力和出块率并不是完全对等的关系。增加有效存力只需要完成封存并生成复制证明，这个难度不大。但是爆块是需要在45秒内完成时空证明的，这个难度就大大增加了。所以我们看到有些节点存力增加很快，但是出块效率却不高。
CPU在Filecoin挖矿中主要有以下几个作用：
文件切片，大的文件拆分成小文件
密封时会用到CPU，类似数据打包
复制证明共识机制需要用到CPU，需要计算哈希值等
运算一些基础的程序
GPU的作用(直接影响出块效率)
在复制证明中，有个过程要进行“零知识证明”的计算。这个过程用GPU可以加速计算，但是如果CPU足够强大，那么加GPU的意义不大。
在时空证明中，Filecoin项目增加了“选举证明（election post）”这个指标。在每一个区块周期（Lotus测试网是45S），每个矿工根据自己的存力都可能获得一张选票，并被选中，被选中的矿工需要在不到45S时间内快速计算出“时空证明（PoSt）”并提交到链上，完成这个过程才能获得区块奖励，否则就和区块奖励绝缘了。而提交时空证明靠的就是GPU的算力。
内存在Filecoin挖矿中主要的作用：
密封文件时，临时存储密封的文件
运行挖矿程序各环节，计算数据缓存使用
网络、电力在Filecoin挖矿中主要的作用：
如果没有网络，光有硬盘也没用。挖矿的天花板取决于网络，即便做大矿场也好，做散户也好，网络是大家的天花板。
做大矿场的话，甚至需要在不同的城市去建不同的矿场，拿不同的网络资源。
filecoin需要保证24小时连续在线，如果掉线可能会被扣除抵押的币，虽然耗电量不大，但是电力的稳定性也是必然要保证的。
24小时不间断挖币，硬盘寿命5年左右，而里面的芯片，主板，内存，电源都是可以超过10年以上的寿命。正常情况下，一台矿机最少能持续工作3年。
9. 硬件配置外，影响Filecoin挖矿的因素？

算法优化：Filecoin原生代码有很多可以改进的地方，所以有技术的团队会对代码进行优化，提升封存和零知识证明速度，从而提升爆块率。
软件支持：在Filecoin市场体系中，涉及到一些经济行为，比如提交订单，接收订单，如何管理钱包，以及机器交付后如何管理机器和矿场等等，这都需要管理软件来支持。
网络运维：单独一台矿机拿到手里是没什么用的，只有把所有的硬件联网，协同作战才能发挥出机器的最大性能。这里涉及到机房、网络拓扑、网络交换硬件配置、系统稳定性测试、阵列升级、故障排除等等，这一块主要是在交付以后，所以是否有一支技术扎实的运维团队非常重要。
第二章 filecoin矿业
1. Filecoin挖矿发展简史
1) Filecoin代码开源前
Filecoin在2017年完成了资金募集，但是直到2019年2月13日，才完成第一个版本的代码开源。
代码开源之前，其实并没有人真正知道Filecoin挖矿到底需要的是什么样的机器和配置。但是又因为Filecoin挖矿的概念，实在是太吸引人了，不到市场上去卖一波机器收割一下智商税，实在对不起cx圈的资源。于是大家都拍脑袋想象，既然是做云储存的，那肯定是外挂很多硬盘就行。
于是市场上出现了大量所谓的IPFS/Filecoin矿机，披着服务品的外壳，包装着一些低配置的主板、cpu，挂上几个二手硬盘。500块钱的组装成本，硬是卖到了5000元甚至几万元。
那个时间段出来的很多厂商或者销售团队，目前已经是处于跑路状态。当然，也有一些的厂商，把机器直接转型，去挖其他币种了。不管什么样配置的机器，总有可以挖的——实在找不到项目，也可以创造出项目。
2) 代码开源后
2019年年2月初，Filecoin终于公布了代码。
代码开源后，很多人发现了一个事实，Filecoin的挖矿，不仅仅是有硬盘就可以了，还要花费大量的时间在CPU做计算，内存也不能不小，把数据封装(seal)成Filecoin指定的格式，要耗费差不多一个小时。
这产生了了一个很严重的问题：以前卖出去的低配置机器，基本上是要报废了。因为没有办法做数据封装Seal，做了不封装，就上不了Filecoin的区块链链。但是Filecoin挖矿的概念，实在是太吸引人了，不到市场上去卖一波机器收割一下智商税，实在对不起cx圈的资源，机器还是要继续卖的。于是，大量厂商，继续造Filecoin矿机，这次聪明一点了，CPU不行，就配置高一点，内存不够，就加内存，这时16GB内存的矿机开始出现。再后来，一些人到市场上去购买二手专业服务器，重装组装一下，换个壳，贴个牌，又是新的矿机。
这个阶段，大家就认识到了，光靠硬盘容量是不行的，硬盘容量上去了，但是数据封装数据太慢，网络太慢，也是徒劳。而且有了机器，把Filecoin跑起来，甚至就是简单的编译和运行，都不是一件容易的事情。如果要跑得更好，更稳定，竟然需要自己去修改代码。这些都需要大量的研发资源，以及技术沉淀。于是，人们意识到，软件、运维、持续不断地迭代，比硬件更重要。这时候又逐渐淘汰掉了一些纯粹靠忽悠靠骗的厂商。
官方的算力排行榜也开始出现。各路厂商在营销方面的手段也升级了，从纯宣传自己技术强，慢慢演变到说自己可以上榜。于是出现了很多“第一名”，甚至有厂商，冒用别人的矿机，说“第一名”是他的。
3) 矿机还要增配GPU
2019年11月底，协议实验室提出，为了区块链主网的安全，下一个版本的算法中会支持GPU算法，也就是说 Filecoin 确认将使用一个或多个 GPU 方案，预计将在下个开发版本中启用, Filecoin 一直在升级和改进证明模式。而且Filecoin内部测试使用的是NVIDIA的2080ti的显卡。
GPU的使用，主要是因为引入了两个重大的变更，对硬件的配置需求也急剧增加，GPU从选配几乎变成了标配：
在出块的时候，采用了选举证明（Election PoSt）。为了在一个区块高度内完成（最好是半个区块内就要完成），协议实验室建议使用GPU。当然，如果你的CPU真的很强劲的话，也可以不使用。而且因为担心小容量扇区不安全，所以主网上线的时候，仅支持32GiB的扇区。
这个变化在社区炸开了锅，新的矿机标准又要重装升级一遍了。至少128GiB内存，加上多核心的CPU，再来一块NVIDIA的2080ti显卡。虽然因为项目主网还没上线，就开始意淫造机器导致踏坑无数，但毕竟不是自己的钱。而且Filecoin挖矿的概念，实在是太吸引人了，不到市场上去卖一波机器收割一下智商税，实在对不起cx圈的资源，机器还是要继续卖的。矿机继续组装打包贴牌，然后售卖。
4) 集群挖矿步入眼帘
2019年12月中旬，Filecoin测试网终于上线了。测试网上线后，带来了更大的变化，大家开始发现集群挖矿模式可能才是效益最大化的模式。于是社区在积极讨论单机挖矿和集群挖矿谁更好，是多个机器用不同的账号，去抵抗惩罚机制的能力更强，还是靠集群迅速积累算力提高出块速度。
每个厂商都有自己的不同版本的集群，而且通过优化，在很大程度降低了对GPU的依赖性，做到只有参与挖矿出块做时空证明的机器，才配置GPU。
当然，也还有厂家通过组装更高端的硬件设备，继续提升单台设备的算力增长率。算力变多了，成本也变高了，性价比？卖单台机器肯定比卖集群好卖啊！Filecoin挖矿的概念，还是是太吸引人了，必须得到市场上去卖一波机器收割一下智商税。
5) AMD的CPU比INTEL的好？
虽然协议实验室借口新冠病毒导致Filecoin测试网第二阶段和主网推迟，但是代码还是在持续的更新，并且不断做一些调整和变化。
其中一个较大的变化是，复制证明的pre_commit阶段，winSDR算法改成了SDR。简而言之，就是把原来需要并行计算的算法，换成了只能单cpu做串行计算。白话文意思就是，原来十个人可以在同一时间内一起干活，现在只能一个人做完，接着下一个人才可以继续做。这是不更加耗费时间吗？是的，就是为了更加耗费时间，但是区块链主网的安全性提高了。
这样封装一个32GB的区块，就需要很长的时间，所有的硬件都在活生生地耗着。那能不能同时多做几个任务，但是封装数据要消耗大量内存，能不能减少一下内存的消耗？
在SDR过程中，需要用到SHA256算法，如果可以不依赖于新的硬件，就可以给它加速，可以解决一些问题。恰好AMD的CPU有一个SHA的扩展，可以很好地解决这个问题，但是INTEL的CPU却没有相关扩展。主网不是还没上线嘛，把这个扩展加上就行。
INTEL的市场占有率最近几年，一直都比AMD要高，那些卖了装有INTEL的CPU矿机厂家，又要吐血了。
6) 主网上线前，改为NSE算法?
PoREP算法，从window SDR改成SDR，时间并不长。新的PoREP算法NSE已经在酝酿中。NSE算法的全称：Narrow Stacked Expander PoRep。
PoREP的NSE算法，是SDR算法的另外一种尝试。尝试降低单个处理的数据大小(window)，尝试不采用节点的前后依赖（layer的计算可以并行），加大单层的依赖，加大layer的层数。整个算法底层还是采用sha256算法。NSE算法可以理解为安全性和性能之间平衡的一种尝试。
协议实验室在2020年5月29日称，主网上线时，暂时不使用新的NSE算法。社区对NSE算法的担忧，主要是怕又要更新相应的硬件设备。但是目前所用的硬件配置已经比较高的，需要继续升级硬件的概率不是很大，否则大量硬件会被抛弃，会引来社区的强烈不满。
2. Filecoin什么机器不能买？
“家庭挖矿一体机”系列。把主板、CPU、GPU、硬盘等一系列硬件整合到一个主机里面，几百块钱的成本，卖几千块钱。这些设备，基本上都是不能使用的。IPFS/Filecoin矿机挖矿对配置的要求很高，并不是一般的机器配置就可以挖的。
二手硬件组装系列。此类IPFS/Filecoin矿机的硬件主要来自于二手市场，8T硬盘整机96T的机型往往是重灾区，堪称老年机。另外，Filecoin团队在2020年初增强了 GPU在挖矿过程中的作用，这类矿机机箱很多都没有设置GPU位置，根本无法完成挖矿过程。主网上线后，这种矿机厂商大概率会消失，投资者也会因为无法出币，大量投诉相关销售机器的厂商。
带模式系列。这一类模式的IPFS/Filecoin矿机公司最多。引导投资者认为高配机卖高价为了赚取暴利，低配机不出币。通过上级拉下级，多级分销，每一层都拿很高的利润。实际上做的却是高价卖低配置机器的事情。
一机多挖系列。有些矿商因为囤积了大量的硬件无法出手，主网一延再延，矿机的硬件在不断迭代，眼看矿机不能适配Filecoin主网挖矿的需求，便寻求另外一种方式促进销售。目前从市场上来看主要是做另外一个和Filecoin有关的项目，拿着Filecoin的白皮书，删删改改，摇身变成自己的新项目。加上对挖出来的代币在交易所做所谓的“市值管理”，美其名曰一机多挖，双向收割，这个玩法一般比前几种更具备吸引力。
IPFS矿机毕竟不是比特币矿机，只需要算力强就行，它是需要靠有效的存力加硬盘存储才能出币。那么市面的IPFS矿机硬盘存满后，该怎么办呢？
IPFS矿机因为配置的显卡和CPU质量都很高，即使三年后挖矿是不能挖了，但也有很高的残留价值，市面公司如何帮您处理这个问题？
3. 矿机性能的主要指标是什么？
两方面来衡量矿机的性能。
矿机在单位时间内封存数据的能力。Filecoin是一个用于存储的区块链，我们要封存客户提交的数据，必须经过一个特定的过程，叫做precommit和commit。这里面用到业界一些现成的算法，比如SDR和zk-SNARK，都是需要消耗计算资源的。这些计算资源由CPU和GPU提供，我们要解决的是如何搭配各个组件，让整机性能发挥到最大，在最短的时间内封存最多的数据。单位时间内封存的数据越多，有效存力的增长速度就越快。有效存力的增长速度越快，就越能提高存力占比。在Filecoin预期共识下，存力占比越高，理论上拿到区块奖励的概率也越高。
有效存力转化为区块奖励的效率。有了有效存力还不够，如何把有效存力转化为区块奖励？这才是更应该关注的。假如把封存数据比作在干活，那么产币就是领工资。我们打100份工，就该领100份工资，有些节点没法解决网络I/O的瓶颈，存了数据干了活却拿不到应得的工资，那么它没拿到的币就会被别人拿走。所以我们可以看到，有的节点存力很高，但出块率却不高，证明这些节点的存力并没有转化为区块奖励，被浪费了。
从这两个方面，我们可以得出一个矿机投入产出比的计算公式：
每万元每小时有效存力×单位存力出块率
即使是同样的价格，节点越多，性价比也不一定越高。因为如果CPU、GPU、内存等存在较大差异，同一个节点，其算力累积的速度可能差几十倍。
同样配置的硬件，销售价格也可能不一样。因为软件优化是决定FIL产出的核心因素。同样的硬件，运行的代码不一样，对硬件的优化可能存在天壤之别，在稳定性方面也各有差异。
4. Filecoin矿机厂商
从2018年年初开始，就有各种Filecoin矿机生产品牌，但是很多都是类传销性质。购买的矿机，实际上是一堆废铁。而且衍生出大量销售“IPFS矿机”的骗局，如下面两个新闻报道
案例1：2019年2月，“中原硅谷创新科技产业园”（河南链鑫科技有限公司）制造的IPFS矿机骗局，被媒体曝光。据第一财经报道，郑州警方调查发现，仅5个月时间内，该公司就向数千人销售了30多万台“蜗牛星际服务器”，总涉案金额高达20亿元。
案例2：2019年4月，“华叶区块链”的IPFS传销矿机骗局被媒体曝光。该公司打着“矿机直销”的名义，通过线上洗脑模式，欺骗大叔大妈去拉人头，发展下线。被骗几十万的人不在少数。
Filecoin矿机厂商，可能是两三百家之多，质量参差不齐，以下是部分公司：
时空云、1475、天茹、原力区、星际大陆、萤火虫、赛畅、点存科技、蛮牛、星际联盟、正舵者、悟空云+储讯、星际联盟、点对点科技、滨合云智、西安灵动、云储科技…
第三章 filecoin期货
目前在交易的Filecoin并不是我们平常意义的数字资产，它只是一个期货产品的期货，在其中隐藏着极大的风险。主网没上线前，没有任何一枚Filecoin是实际存在的。
当时参与ICO的投资人相当于从Filecoin官方购买了一些Filecoin的期货，然后某些投资人把这些Filecoin的期货放到交易所上再次以期货的形式进行交易。
目前Gate.io，LBank和比特股内盘上的Filecoin期货交易都没有提供相应的原始期货出让者和交易所之间签订的期货出让协议。所以目前大家购买的Filecoin期货存在非常巨大的风险，只能依靠交易所和原始期货出让人的个人信用。

 
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