Des chercheurs, des résultats, des avancées. Simplifier le calcul hautes performances dans l enseignement supérieur et la recherche
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- Stéphane Dumais
- il y a 6 ans
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1 Des chercheurs, des résultats, des avancées Simplifier le calcul hautes performances dans l enseignement supérieur et la recherche Présentation 4 Noeuds Cluster de 16 noeuds Cluster de 32 noeuds Cluster smp à mémoire Partagée
2 Présentation Faciliter la découverte en accélérant la recherche En termes de services de qualité technologique, la solution proposée par Dell était la meilleure. Dell a su nous proposer une solution clés en main de calcul hautes performances. Domingo Ortiz Professeur d informatique Université de Cordoue Dell fait figure de leader dans le domaine des supercalculateurs universitaires : le Centre pour l innovation de l université de Cambridge, l University College de Londres et l université Stanford exploitent nos systèmes de calcul hautes performances (HPC), et le Laboratoire national de Lawrence Livermore utilise quant à lui l un de nos systèmes Hyperion. Nous utilisons toutes nos connaissances et notre expérience en la matière pour vous aider à accélérer vos recherches en déployant des solutions de calcul hautes performances à un tarif tout à fait abordable à l échelle d un pôle de recherche. En outre, pour vous permettre de vous concentrer sur vos recherches, nous nous efforçons de concevoir des clusters simples à déployer et à administrer. En guise de présentation, ce guide explique en quoi nous avons simplifié les solutions HPC et offre différents exemples de configurations, conçues pour faciliter l acquisition d un cluster pour un service, qu il s agisse d un modèle d entrée de gamme composé de quatre nœuds ou de modèles plus complexes dotés de 16 ou 32 nœuds. 3
3 Simplifier le calcul hautes performances dans l enseignement supérieur et la recherche Besoins Simplicité de déploiement et utilisation d une puissance de calcul pour être compétitif Simplicité à tous les niveaux Réponses de l équipe HPC Dell Solutions HPC simplifiées capables de répondre à vos besoins en puissance de calcul Architectures de référence, composées d éléments standard pré-intégrés et pré-testés, associées aux niveaux de service dont vous avez besoin Solutions HPC clés en main Vitesse, évolutivité, simplicité Une puissance de calcul bien maîtrisée permet de travailler mieux et plus rapidement, tout en réduisant les coûts. Les résultats sont plus rapides et les découvertes plus nombreuses. La technologie et les applications ne doivent être qu un outil. Cependant, plus vous faites confiance à votre système informatique, plus vous pouvez vous concentrer sur les projets et les résultats. Les opérations de déploiement, d administration et de maintenance se doivent d être simples et les systèmes doivent pouvoir évoluer parallèlement à vos besoins. Ils doivent tout simplement fonctionner sans que vous ayez à vous en préoccuper. Chez Dell, nous nous engageons à faciliter la découverte et à accélérer la recherche en proposant aux chercheurs et aux scientifiques les meilleurs systèmes de calcul disponibles. Nous mettons l accent sur les plateformes, les partenaires, l intégration et la facilité d utilisation pour concevoir des solutions rapides, évolutives et simples. Notre système s articule autour d une infrastructure HPC modulaire empilable, qui exploite des composants matériels et logiciels standard et d autres produits offrant ce qui se fait de mieux en la matière. Le système HPC de Dell vous permet d atteindre le niveau de performances et d évolutivité requis par les applications les plus exigeantes, pour une fraction du coût des systèmes propriétaires. Gagnez en confiance grâce au programme Intel Cluster Ready Dell et Intel travaillent ensemble pour concevoir des clusters à processeurs Intel testés et certifiés, offrant aux applications validées plus de stabilité et de portabilité, à travers un empilement de solutions interopérables. Ce programme permet aux organisations de déployer des solutions de calcul hautes performances en toute confiance, en étant certaines de réduire les risques et le coût total de possession, et de profiter de niveaux de service optimaux sur toute la durée de vie du cluster. Investissement sécurisé Complexité d administration des clusters Évolutivité rapide *intel.com/go/cluster Processeurs x86, systèmes d exploitation et interconnexions standards, architectures de référence, standards ouverts Architectures de référence pré-intégrées et pré-testées, certifiées Intel Cluster Ready Performances HPC exploitant les dernières technologies et les meilleures pratiques Des systèmes évolutifs à mémoire partagée Dell et ScaleMP travaillent ensemble pour proposer des systèmes évolutifs à mémoire partagée. vsmp Foundation, le logiciel d agrégation de ScaleMP, crée une seule et unique machine à mémoire partagée virtuelle équipée de plusieurs processeurs (SMP), en agrégeant plusieurs serveurs Dell PowerEdge lames ou en rack. La machine virtuelle ainsi obtenue peut exploiter jusqu à 192 cœurs de calcul et 2,3 To de mémoire vive sur 16 serveurs/ lames double socket, tout en n exécutant qu un seul système d exploitation (Linux). En termes de performances, cette solution SMP rivalise avec les solutions propriétaires conventionnelles et propose une autre approche, permettant d accéder à plus de puissance de calcul pour un coût moindre. 4 5
4 Simplifier le calcul hautes performances à tous les niveaux Nos solutions HPC départementales visent avant tout à permettre aux organisations d exploiter une puissance de calcul maximale dans les limites de leur budget. Pour ce faire, nous simplifions les opérations d acquisition, de mise en œuvre et de maintenance des différents composants de l infrastructure HPC sur toute sa durée de vie. Nos clients savent qu ils peuvent compter sur nous et nous sommes leur seul et unique interlocuteur. Configurations validées Grâce à des méthodologies éprouvées, les consultants Dell ont réussi à concevoir des solutions clés en main préconfigurées à 4 (48 cœurs), 16 (192 cœurs) ou 32 nœuds (384 cœurs), toutes entièrement vérifiées par l équipe Dell Solutions Engineering. En faisant appel à nous, vous êtes certain que chaque solution sera capable d atteindre les niveaux de performances et de fiabilité définis, tout en vous laissant la possibilité d ajouter ou de retirer des nœuds à volonté, en fonction de vos besoins. Pour chaque déploiement, les ingénieurs de conception HPC analysent les types de calculs que le cluster HPC devra réaliser et vérifient que l empilement matériel proposé constitue la solution optimale dans cet environnement spécifique. Une approche intégrée Les serveurs Dell PowerEdge à processeurs Intel constituent le noyau central d un large éventail de solutions HPC Dell jouant le rôle de nœuds SMP, de tête de cluster et de nœuds de calcul. Nos solutions HPC s appuient sur des empilements de solutions étroitement intégrées, testées et configurées pour les environnements Linux et Microsoft Windows. Nous associons les meilleures technologies en matière de serveur et de stockage aux principaux composants middleware Open Source et propriétaires du marché, pour proposer des plateformes sophistiquées, évolutives et simples d administration, présentant un excellent rapport performances/prix. Dotées des nouveaux processeurs Intel Xeon 5600, nos solutions de calcul hautes performances offrent des performances énergétiques optimales pour un large éventail d applications HPC. En exploitant des fonctions de performances dynamiques, elles améliorent de façon significative la bande passante mémoire et le rendement énergétique, afin de créer, simuler, analyser et afficher toujours plus de données, plus rapidement qu avant. Services d implémentation Lors de l implémentation des solutions HPC, nos ingénieurs s efforcent de comprendre votre environnement informatique, en termes de besoins fonctionnels, techniques et opérationnels. Les solutions Dell s appuient sur des architectures validées existantes exploitant les meilleures pratiques. Que vous optiez pour une solution pré-configurée ou que vous utilisiez une solution existante comme base de départ pour la conception d une infrastructure personnalisée, nous réduisons considérablement le temps de conseil et d implémentation, ainsi que les coûts nécessaires pour répondre à tous vos besoins. Les services d implémentation HPC de Dell incluent : Gestion intégrale du projet, jusqu à la mise en place Calendrier détaillé et documentation de conception avec échéances Configuration et installation du matériel Implémentation du matériel, du réseau de stockage SAN et de la couche logicielle de gestion de cluster HPC Orientation produit, permettant de familiariser les utilisateurs avec le matériel, les logiciels et les ressources d implémentation Services Premium disponibles par l intermédiaire de ScaleMP, pour l ajustement de la configuration du système, l analyse des performances et l optimisation des applications hautes performances Différents systèmes d exploitation Vous pouvez choisir votre environnement parmi les principaux systèmes d exploitation du marché, dont les produits de cluster Red Hat Enterprise Linux ou Microsoft Windows, qui offrent des fonctions prêtes à l emploi capables d améliorer votre productivité et de réduire la complexité de votre installation.. Services de support HPC Le service Dell ProSupport centralise toutes les demandes d assistance liées au matériel ou aux systèmes d exploitation et facilite le traitement rapide et efficace de tous les problèmes. ProSupport offre à votre organisation le niveau de service dont elle a besoin et vous permet de profiter du service d intervention rapide, qui offre aux clients formés et expérimentés la possibilité de créer leurs propres tickets de support, de démarrer le cycle de maintenance et même d organiser l envoi de pièces de rechange. Financement En louant votre infrastructure au lieu de l acheter, vous pouvez simplifier vos opérations d acquisition, de gestion, de remplacement et de débarras des outils technologiques sur lesquels vos recherches s appuient. Les services financiers Dell peuvent vous aider à acquérir à moindre coût la technologie dont vous avez besoin, en transformant les lourds investissements informatiques en échéances étalées sur une durée plus ou moins longue. 6 7
5 Cluster de 4 nœuds La complexité et le coût de l acquisition, du déploiement et de l administration d un cluster dissuadent bon nombre d organisations de déployer un HPC pour un groupe de travail ou un service. En exploitant nos connaissances et notre expérience en matière de supercalculateurs, nous avons mis au point une solution HPC d entrée de gamme répondant à leurs besoins. Pour faciliter la comparaison des différentes solutions HPC disponibles, nous détaillons ci-dessous et dans les pages suivantes les résultats des tests de performances, les configurations validées et les composants de plusieurs de ces solutions. Cette solution est également disponible avec la solution de virtualisation de ScaleMP, qui permet de centraliser l administration du cluster et de disposer ainsi d un unique système d exploitation, d un système de stockage centralisé et d outils d administration d infrastructure transparents. Structure InfiniBand requise. Pour plus d informations, voir la section SMP. Nœuds subordonnés...4 Processeurs...8 Cœurs Commutateur ethernet... 1 Nœud maître... 1 La solution HPC de Dell était 16% moins chère que la solution concurrente, tout en offrant des performances de tout premier plan. Les économies ainsi réalisées nous ont permis d ajouter des serveurs lames supplémentaires, de l espace de stockage et du matériel réseau à notre commande et d optimiser notre infrastructure de façon bien plus importante que prévu. 4 Noeuds Giuseppe Marrucci Directeur du centre des services informatiques Université de Naples 8 9
6 Configuration validée Pour un cluster HPC de 4 nœuds Solution clés en main Écran LCD 1U 17 pouces clavier et souris Commutateur PowerConnect comprenant l interconnexion d applications Poweredge R710 Nœud principal/nœud maître et serveur de fichiers NFS PowerEdge R410 nœuds de calcul Notre exemple de cluster de quatre nœuds s articule autour de nœuds de calcul Dell PowerEdge R410. Ces nœuds sont équipés de deux processeurs puissants et à haute efficacité énergétique, des modèles Intel Xeon L5640 à six cœurs, qui offrent une fréquence de 2,26 GHz, et de 24 Go de mémoire principale (6 x 4 Go). Pour les applications parallèles utilisant plusieurs nœuds de calcul, une interconnexion Gigabit Ethernet est fournie, afin de garantir une transmission adéquate des messages pour un large éventail d applications parallèles. Un réseau Ethernet séparé a été configuré à des fins d administration. Le nœud maître et le serveur de fichiers NFS sont hébergés sur un serveur Dell PowerEdge R710 (2U) avec serveur de fichiers NFS, équipé de 48 Go (12 x 4 Go) de mémoire principale et de 4 To de stockage de masse RAID 5, auxquels les nœuds de calcul accèdent par le biais du protocole NFS. Un écran LCD 1U rétractable, un clavier et une souris viennent compléter ce cluster autonome et performant. Le prix comprend l installation complète par Dell dans un rack 24 pouces (également inclus). Le système d exploitation est au choix du client (Linux ou Microsoft Cluster Server). L approche de Dell et Intel en matière d efficacité énergétique Les serveurs Dell PowerEdge, qui exploitent la toute récente technologie Intel Xeon 32 nm et l architecture Intel Core, sont conçus pour délivrer des performances et un rendement énergétique optimaux. En choisissant un système certifié Intel Cluster Ready et des applications Intel Cluster Ready, vous pouvez profiter de l efficacité énergétique et de l intelligence des processeurs Intel Xeon Avec Intel Cluster Ready, vous êtes certain que votre équipement et vos logiciels HPC fonctionneront en parfaite harmonie dès leur installation. Pour plus d informations sur les autres solutions de cluster Dell, contactez votre ingénieur commercial Dell ou visitez dell.com/hpc 10 11
7 Cluster de 16 nœuds Pour les départements exécutant de nombreuses applications parallèles et nécessitant plus de puissance de calcul, nous avons conçu et validé un cluster de 16 nœuds exploitant les tout nouveaux serveurs lames Dell. Pour faciliter la comparaison des différentes solutions HPC disponibles, nous détaillons ci-dessous et dans les pages suivantes les résultats des tests de performances, les configurations validées et les composants de plusieurs de ces solutions. Cette solution est également disponible avec la solution de virtualisation de ScaleMP, qui permet de centraliser l administration du cluster et de disposer ainsi d un unique système d exploitation, d un système de stockage centralisé et d outils d administration d infrastructure transparents. Structure InfiniBand requise. Pour plus d informations, voir la section SMP Nœuds subordonnés...16 Processeurs...32 Cœurs Commutateur ethernet... 1 Nœud maître... 1 Dell nous a aidés à créer un environnement HPC durable que nous pouvons faire évoluer à moindre coût, sans nous soucier de l encombrement de la salle de serveurs. Cluster de 16 noeuds Domingo Ortiz Boyer Professeur d informatique Université de Cordoue 12 13
8 Configuration validée Pour un cluster hpc de 16 nœuds Solution clés en main Écran LCD 1U 17 pouces Clavier et souris Commutateur PowerConnect pour les fonctions d administration et de serveur de fichiers PowerEdge R710 Nœud principal/nœud maître Châssis M1000e avec 16 serveurs M610 et commutateur QDR Infiniband Notre exemple de cluster à 192 cœurs (16 nœuds) s appuie sur notre tout nouveau modèle de référence en matière de serveur lame, le PowerEdge M610. Ce châssis M1000e contient 16 lames M610 et un commutateur QDR Infiniband, chaque lame étant équipée de deux processeurs Intel Xeon L5640 à six cœurs offrant une fréquence de 2,26 GHz, et de 24 Go (6 x 4 Go) de mémoire principale. Pour les applications parallèles utilisant plusieurs nœuds de calcul, une interconnexion Gigabit Ethernet est fournie, afin de garantir une transmission adéquate des messages pour un large éventail d applications parallèles. Un réseau Ethernet séparé a été configuré à des fins d administration. Cette configuration extrêmement compacte (192 cœurs dans un châssis 10U) bénéficie de ce qui se fait de mieux en matière d alimentation électrique et nécessite très peu de câblage externe. Le nœud maître et le serveur de fichiers NFS sont hébergés sur un serveur Dell PowerEdge R710 (2U) équipé de 72 Go (18 x 4 Go) de mémoire principale et de 8 To de stockage de masse, auxquels les nœuds de calcul accèdent par le biais du protocole NFS. Un écran LCD 1U rétractable, un clavier et une souris viennent compléter ce cluster autonome et performant. Le prix comprend l installation complète par Dell dans un rack 24 pouces (également inclus). Le système d exploitation est au choix du client (Linux ou Microsoft Cluster Server). L approche de Dell et Intel en matière d efficacité énergétique Les serveurs Dell PowerEdge, qui exploitent la toute récente technologie Intel Xeon 32 nm et l architecture Intel Core, sont conçus pour délivrer des performances et un rendement énergétique optimaux. En choisissant un système certifié Intel Cluster Ready et des applications Intel Cluster Ready, vous pouvez profiter de l efficacité énergétique et de l intelligence des processeurs Intel Xeon Avec Intel Cluster Ready, vous êtes certain que votre équipement et vos logiciels HPC fonctionneront en parfaite harmonie dès leur installation. Pour plus d informations sur les autres solutions de cluster Dell, contactez votre ingénieur commercial Dell ou visitez dell.com/hpc 14 15
9 Cluster de 32 nœuds Pour les services nécessitant des fonctions supplémentaires de transmissions de messages pour un large éventail d applications parallèles, nous avons conçu et validé un cluster de 32 nœuds exploitant les serveurs évolutifs PowerEdge R610 et R710 à processeurs Intel. Pour faciliter la comparaison des différentes solutions HPC disponibles, nous détaillons ci-dessous et dans les pages suivantes les résultats des tests de performances, les configurations validées et les composants de plusieurs de ces solutions. Cette solution est également disponible avec la solution de virtualisation de ScaleMP, qui permet de centraliser l administration du cluster et de disposer ainsi d un unique système d exploitation, d un système de stockage centralisé et d outils d administration d infrastructure transparents. Structure InfiniBand requise. Pour plus d informations, voir la section SMP. Nœuds subordonnés...32 Processeurs Cœurs Commutateur ethernet... 1 Nœud maître... 1 Les serveurs lames Dell à processeurs Intel Xeon contribuent à réduire les coûts d électricité et de refroidissement de près de 20%. Dr. Achim Gelessus Directeur du laboratoire CLAMV de la Jacobs University de Brême Cluster de 32 noeuds 16 17
10 Configuration validée Solution clés en main Écran LCD 1U 17 pouces Clavier et souris Commutateur PowerConnect comprenant l interconnexion d applications PowerEdge R710 Nœud principal/nœud maître 2 Châssis M1000 chacun étant composé de 32 serveurs M610 Notre exemple de cluster à 256 cœurs (32 nœuds) s appuie sur notre tout nouveau modèle de référence en matière de serveur lame, le PowerEdge M610. Ce châssis M1000e contient 32 lames M610, chaque lame étant équipée de deux processeurs Intel Xeon L5640 à six cœurs, offrant une fréquence de 2,26 GHz, et de 24 Go (6 x 4 Go) de mémoire principale. Pour les applications parallèles utilisant plusieurs nœuds de calcul, une interconnexion Gigabit Ethernet est fournie, afin de garantir une transmission adéquate des messages pour un large éventail d applications parallèles. Un réseau Fast Ethernet séparé a été configuré à des fins d administration. Cette configuration extrêmement compacte (384 cœurs dans un châssis 20U) bénéficie de ce qui se fait de mieux en matière d alimentation électrique et nécessite très peu de câblage externe. Le nœud maître et le serveur de fichiers NFS sont hébergés sur un serveur Dell PowerEdge R710 2U équipé de 72 Go (18 x 4 Go) de mémoire principale et de 20 To de stockage de masse, auxquels les nœuds de calcul accèdent par le biais du protocole NFS. Un écran LCD 1U rétractable, un clavier et une souris viennent compléter ce cluster autonome et performant. Le prix comprend l installation complète par Dell dans un rack 42 pouces (également inclus). Le système d exploitation est au choix du client (Linux ou Microsoft Cluster Server). L approche de Dell et Intel en matière d efficacité énergétique Les serveurs Dell PowerEdge, qui exploitent la toute récente technologie Intel Xeon 32 nm et l architecture Intel Core, sont conçus pour délivrer des performances et un rendement énergétique optimaux. En choisissant un système certifié Intel Cluster Ready et des applications Intel Cluster Ready, vous pouvez profiter de l efficacité énergétique et de l intelligence des processeurs Intel Xeon Avec Intel Cluster Ready, vous êtes certain que votre équipement et vos logiciels HPC fonctionneront en parfaite harmonie dès leur installation. Pour plus d informations sur les autres solutions de cluster Dell, contactez votre ingénieur commercial Dell ou visitez dell.com/hpc 18 19
11 Cluster SMP de 4 à 32 sockets à mémoire virtuelle partagée Pour les services nécessitant de grandes quantités de mémoire, OpenMP et d autres applications «SMP», Dell et ScaleMP ont conçu des solutions flexibles et évolutives exploitant les serveurs en rack Dell PowerEdge R610 et R710, ou des lames M610 et M710. S appuyant sur un seul et unique système d exploitation (Linux), les systèmes offrent d excellentes performances, à un tarif inférieur à celui des systèmes à mémoire partagée conventionnels, tout en simplifiant la programmation, la mise en œuvre et l administration. Cette solution constitue également une bonne alternative aux clusters pour les organisations ne disposant pas de personnel informatique spécialisé en administration de clusters. Processeurs...4 à 32 Cœurs...24 à 192 Mémoire vive (mémoire partagée)...2.3to E/s internes rapides...9to Téraflops (maximum) tflops Flux openmp stream(*)...445,869 Mb/s (*) Bande passante mémoire OpenMP STREAM. Triple configuration Intel Xeon x5570 2,93 GHz, DIMM 1066 MHz (**)Maximum théorique basé sur Intel Xeon X5680, 3.3GHz. Nous devions nous associer à un partenaire stratégique reconnu, fiable, responsable et compétent... C est pourquoi nous avons choisi Dell. Kathy Austin Vice-présidente adjointe Texas Tech University Cluster smp à mémoire Partagée
12 Exemple de configuration Solution clés en main Écran LCD 1U 17 pouces Clavier et souris Châssis M1000 équipé de 2 à 16 serveurs M610 ou de 2 à 8 serveurs M710 (logiciel ScaleMP vsmp Foundation) Remarque: ScaleMP vsmp Foundation prend en charge les serveurs en rack (R410, R610 et R710) et les serveurs lames (châssis M1000 équipé de 2 à 16 serveurs M610 ou de 2 à 8 serveurs M710) dans le cadre de configurations exploitant de 2 à 16 serveurs agrégés. Voir les autres sections du présent document. S appuyant sur des serveurs lames ou en rack Dell PowerEdge équipés de deux puissants processeurs Intel à six cœurs, les systèmes SMP virtuels peuvent exploiter jusqu à 192 cœurs, 2,3 To de mémoire partagée et 9 To d espace de stockage interne rapide. Le tout s appuie sur un seul et unique système d exploitation (Linux). Particulièrement adaptés aux applications multithread, aux applications OpenMP et aux simulations nécessitant de grandes quantités de mémoire, ces systèmes offrent de meilleures performances que les systèmes à mémoire partagée propriétaires. Flexibles, ces systèmes permettent également d exécuter des applications distribuées par le biais d interfaces MPI (Message Passing Interface) en bénéficiant du même niveau de performances que les clusters conventionnels. Les SMP virtuels constituent également une bonne alternative aux clusters dans les installations plus petites, en masquant en partie leur complexité. La configuration des systèmes peut comprendre des fonds de panier redondants, pour offrir une meilleure disponibilité, plus de performances, et prendre en charge le partitionnement. Conçues tout spécialement pour les applications de calcul hautes performances, ces solutions sont particulièrement adaptées à l ingénierie assistée par ordinateur, aux sciences de la vie, aux sciences des matériaux, aux simulations numériques et de recherche scientifique, à l imagerie médicale et à la CAO électronique L approche de Dell et Intel en matière d efficacité énergétique Les serveurs Dell PowerEdge, qui exploitent la toute récente technologie Intel Xeon 32 nm et l architecture Intel Core, sont conçus pour délivrer des performances et un rendement énergétique optimaux. En choisissant un système certifié Intel Cluster Ready et des applications Intel Cluster Ready, vous pouvez profiter de l efficacité énergétique et de l intelligence des processeurs Intel Xeon Avec Intel Cluster Ready, vous êtes certain que votre équipement et vos logiciels HPC fonctionneront en parfaite harmonie dès leur installation. Pour plus d informations sur les autres solutions de cluster Dell, contactez votre ingénieur commercial Dell ou visitez dell.com/hpc 22 23
13 Pour en savoir plus, rendez-vous sur dell.ch/fr/ recherche 2010 Dell Corporation Limited. Intel, le logo Intel, Intel Weon, Intel Core sont des marques déposées par Intel corporation. ScaleMP, le logo ScaleMP sont des marques déposées par ScaleMP corporation. Dell renonce à tout titre de propriété sur les marques ou noms de produits appartenant à des tiers auxquels il serait fait référence. Intel et le logo Intel sont des marques ou des marques déposées d Intel Corporation ou de ses filiales aux États-Unis et dans d autres pays. Dell SA, 29 route de l Aéroport, Case postale 216, 1215 Genève 15.
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