原标题:OCS引发闪存方式新变

非易失性快捷存储器协议(NVMe)定义了一种通过PCIe总线访问混合硬盘驱动器(SSD)的新办法,并且预计在未来几年内将会呈指数级拉长,与历史观协议(如SATA协议)比较,其更高的天性和较低的延迟具有一定的优势。

固态存储不仅仅改变着存储工业,那种技能正在影响着全部电脑领域。大家已经看到闪存已经完全改观了消费电子领域,在大概每2个品类的开支电子装备代替旋转磁盘驱动器。

直接以来,西部数据最引以为豪的都以教条主义硬盘产品,其业界老大的地位毋庸置疑。而多年来随着混合硬盘的火速发展,就像势头已经压过了教条主义硬盘,比较之下西部数据在SSD方面则很少发声。

闪存领域的技艺与制品变化,向来都揪着存储人的心。

NVMe帮衬的积存基础设备不仅能够拿到广大的布局,而且近年来正值进入数据基本领域,日常那个数量主导仍在应用古板的教条硬盘(HDD)和混合硬盘(SSD)。而NVMe协议已经改为新一代数据基本存储的代表。为了驾驭那种衍变,回看存储技术的开拓进取进程,并检查在由该协议转换的一对新的行使工作负荷是十分最主要的。

这种热情同样正在向数据基本拉开。数据库管理员、系统管理员和使用系统的主人已经开端察觉到固态存储和它所带来的益处。他们看到了固态存储在性质和能耗方面的优势,但在支撑公司级应用的耐久性上仍抱有思疑。可是,存储工业正在提议新的闪存控制器,那种控制器可以提高廉价闪存介质的使用寿命和本性,以便在合营社级应用环境中替代昂贵的集团级闪存介质。

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澳门金沙4787.com官网 ,【澳门金沙4787.com官网】今后数量主导存储变革的代办,固态存储技术影响着整个电脑世界。——题记

在过去的几十年中,数据存储坚守了一种恍若于数据测算的情势,那种形式从中央主机系统布局中前进出来,演变成分布式的客户机/服务器系统布局。然后,又再次来到到由虚拟化驱动的中心架设,然后重临由基于Web和云计算的应用程序驱动的分布式架构。存储技术又在直接连接的介质和分布式存储区域互连网(SAN)之间摇摆不定,通过互相和串行接口使用SCSI命令集和SATA/SAS协议在CPU和存储介质之间物理位移数据。

SSD的一流应用措施
混合硬盘SSD)提供了一种替代古板硬盘HDD)的卓有功效的、更快的解决方案。采纳适用存储的第二步,就是要简明应用程序的储存品质需求。这些要求将会控制是固态存储依旧传统的硬盘存储是进一步切合、尤其的经济的缓解方案。

近些年,在巴黎国际会议中央设立的ODCC
二零一六开放数据中央峰会希捷推动了新星的公司级混合硬盘产品,其中重特大体积60TB的混合硬盘更是成为了“影星”。据精晓,希捷流行推出的出品包罗:8TB
Nytro XP7200 NVMe混合硬盘、60TB SAS 混合硬盘和2TB Nytro XM1440 M.2
NVMe混合硬盘等在内的混合硬盘,以及包涵8TB存档硬盘、公司级硬盘和10TB氦气3.5英寸集团级海量盘等商行级古板硬盘产品。

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作者们从相对简便易行的事例出手,稳步延伸到复杂的意况。SSD已经出席的一块领域是数量基本的台式机电脑。台式机电脑的SSD可以提供快速的运转和全面的习性,并且可以通晓增添电池待机时间,因为内置的SSD所用度的电能非凡小。一些应用程序,像字处理、大图像文档、宏表格、数据库以及录制等,在行使了SSD的状态下,其响应速度极度快。台式机之间的公文复制速度也不行快。所以,使用混合硬盘的效能不仅显示在应用程序的性格提高上。

其余,在大会现场西部数据还出示了NVMe Over
Fabrics存储系统技术,该技能可已毕百万级的读写操作(IOPS),为主应用程序提供极低的仓储延迟。该技术演示将动用于西部数据NVMe固态硬盘、存储系统及软件方面。

用户在闪存应用方面更为常见,从前对于闪存的软件与硬件的一块优化照旧存在必然的搦战然则,随着开放通道SSD的面世,一切都拿到新的改动。

趁着基于闪存技术的混合硬盘(SSD)的面世,古板的SATA/SAS标准协议就像是有点落后,但其当年的起来是因为它们经过了推行表达,包容且无缝集成到存活系统中。随着时光的延迟,尽管与数量访问请求和收据相关的长日子的习性延迟,SATA协议依旧是最常见且资产效应最高的接口标准。硬盘驱动器那一个延迟是有情可原的,因为磁格式须求磁盘旋转和寻道导致延迟,但对于利用内存单元(相对于磁盘旋转和寻道)的依照闪存的SSD,SATA协议的推迟是不行承受的。最后,因为SATA标准协议更新太慢,不能在依照闪存的贮存系统的利用中贯彻混合硬盘(SSD)的满贯优势。

用在台式PC机上也足以博得同样的裨益。例如,使用固态存储运营电脑,是一种拾分简单且廉价的升官品质的法子。在台式电脑上用SSD作为运转盘,通过I/O的加速,能够增添一台旧机器的使用寿命。那对旧的笔记本电脑也适用,只要你有合适的SSD接口。

依照客户须求提供更丰盛的出品

绽放通道SSD即Open Channel
SSD,简称OCS
,那是一种格外的固态硬盘,它不在驱动器的固件中完结闪存翻译层(FTL),而是将物理固态存储的保管任务转交到电脑的操作系统。

SATA协议的这个限制使PCI
Express(PCIe)成为存储介质将来的逻辑接口,同时也依据为SATA/SAS标准设计的历史观SCSI软件栈。PCIe插槽直接连接到CPU(提供类似内存的拜访),并在一个较小的软件堆栈运转(参见图1),PCIe接口可以削减数量传输延迟,同时伸张古板SATA/SAS的带宽。即使PCIe接口是通向正确方向迈出的一步,但各种SSD硬盘都亟待自个儿的专有驱动程序,由于缺乏标准,那增添了复杂和不包容性,由此为SSD厂商开展了越多的付出工作。由此,NVMe协议应运而生。

加紧数据库的操作
其它索要升级品质或降低存储访问延时的应用程序,都是3个用到固态存储技术的好地方。例如,许多数据库操作实际都以一组由许多小的央求组成的组合,像表扫描和询问操作,这个请求会按梯次执行,2个请求的输出结果是另1个呼吁的输入。最终结出会在富有的伏乞都完结后回来给应用程序。在那种情形下,固态存储的应用会鲜明滑坡延时更快的运作),给应用程序带来巨大的例外的全体品质和用户感受。

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OCS如此设计,在用户实际应用上更能表明出SSD性能,完成更加多处境的快捷配置。然则,本质上OCS还是依照Host-Based架构,只是OCS完毕了一些管理控制与品质上的新进步。只是那样的前进,正好适用现行的用户作答公有云与大数据的进化急需。

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最好的店铺级硬盘驱动器对于每一种请求的平分寻道时间约为2飞秒,而且由于数据尊敬的原因,并不是各样存储系统都会接纳高速缓存的。所以,即使可以博得和硬盘驱动器相同的质量,使用SSD会提供更好的完整延时,因为它们根本未曾寻道时间。设想在运营大量数据库交易的情状下,各种I/O都赶上集团级硬盘的寻道延迟;再想象一下,同样多量犬牙交错的数据库操作,没有寻道延迟,更快的存储设备,你会意识那就是为啥SSD在用于数据库应用时是如此之好。

西部数据科学和技术闪存产品市镇营销与生态系统解决方案老总托尼 Afshary

越来越分析OCS的实际上设计思路与贯彻的价值,针对应用程序的干活负荷优化,在共享设备上有了切实的拉长。接纳新一代NAND芯片也提供了更快、更简便易行的认证,对于NAND运转也如出一辙提供了更快捷的简化设计,用户的闪存应用性能自然特别收益。

图1 SATA和SAS SSD与PCIe SSD的软件堆栈的可比

SSD分层
由固体存储技术得到的习性,并不囿于于数据库应用。那就是干吗大家看到了缓存和支行化解方案需求的加码。半数以上服务器——无论是单独的要么集群的——都因为有多量的使用作业而压力很大,每台服务器都有两样的劳碌时刻和空闲时间。假若你把富有数据都放在固态存储上,那您就不必要考虑缓存和支行技术了;但假使您的数据基本,就像是一大半数据基本同样,一大半当下应用的数量都封存在价值观的转动硬盘驱动器上,就应有考虑那种技术。

从西部数据近来的显现来看就好像SSD的方式更胜,谈到HDD和SSD的升华,西部数据科学技术闪存产品市场营销与生态系统消除方案老板托尼Afshary表示:大家所做的一切都以依照市集的需求回应的,我们并没有观察古板机械硬盘有市集放缓的现象,因为明天用户数据量是十三分大的,仅靠SSD远远不够。客户看到西部数据在混合硬盘上的出品是充裕特出,所以他们也愿意西部数据做出好的SSD。

怀有广大好处,OCS自然会吸引存储业界的爱戴。在那前面,二零一八年头,采纳本人定制的高品质控制器AliFSC,Alibaba生产的OCS,即Alibaba
Open Channel SSD(AOC SSD)
就已在阿里多少主导初叶测试了。

非易失性存储器(NVME)是依照NAND闪存的混合硬盘(SSD)的标准协议和驱动程序。NVMe的接口由行业超过的蕴藏,互连网和服务器供应商(NVMexpress.org)的开放行业联盟开发,进步了依据PCIe的服务器和SSD的非易失性的贮存质量,并消除SCSI命令栈和直接连接存储(DAS)与历史观HDD接口相关的瓶颈。它是固态介质特有的奇特调整的I/O架构,能够去除古板的HDD接口障碍。在概念上,只需求五个驱动程序能够让逐个SSD符合标准。

动用SSD分层技术,用户可以操纵哪些时候怎么着数据放置在混合硬盘上。分层可以手工执行,也得以依赖主机或存储控制器上的机动分层软件推行。分层技术会在适合的光阴把特定的热门数据迁移到SSD层,同时,在方便的时光再把它们迁移回低速的磁盘层。如若分段是手工执行的,那么管理员必须不停地观看I/O活动,以决定哪一天搬迁哪多少个文件或数额。你不得不人工跟踪你系统中种种文件的拜访频率,从而依照那个访问显然曾几何时把那一个多少迁入迁出SSD层。对于各样不一致层面的种类,手工执行大约是不容许做到的任务,那就必要活动分层软件了。利用电动分层软件,文件和数目标拜访意况会被机关地跟踪,数据迁移按照用户定义的方针,在预约的年华执行。分层技术的应用,使那多少个数据现已搬迁到较快层级的利用收益,且质量的升迁是立即而明确的。即便您有多少个利用,必要进步质量,而却一筹莫展取舍或然尚牛时间去验证,哪些应用必要进步品质),自动分层消除方案是一个好的抉择。借使你只有一个施用希望从分层技术中收益,你就不要求活动分层软件了。而多数有着几十、上百甚至是上千采用系统的数额大旨都可使用那种技能得到更高的习性。

那是客户的需求,并不是持有市场都亟待新的SSD。有时候古板硬盘HDD可以解决广大难点,可是客户也有那种新的渴求,西部数据希望无论是客户有如何的须求,无论是做云、OEM照旧IT最后用户,都给他俩提供一个他们所急需的出品,所以未来才会开展到SSD。

其它,在根据NVMe的OCS产品立异队容中,闪存专业厂商也特意体贴。比如二〇一二年树立的宝存科学和技术在二零一八年八月美利坚合营国加州Santa
Clara(圣Clara)的Flash Memory
Summit全世界闪存峰会上专业公布了祥和的Open-Channel
SSD产品,外型为2.5寸物理盘,接济标准U.2接口,同时也支撑半高半长AIC形态,单盘/卡最高容积近来可达7.68TB

NVMe包容的混合硬盘(SSD)可以提供高达10倍的按照SATA协议的SSD的读取质量,从而在更少的设施上运维更严俊的应用程序工作负荷,并使物理硬件的体量更小。最初用于高品质和大体量负荷(溢价费用)的依照NVMe的固态硬盘(SSD)今后得以在头里为基于SATA标准的SSD预留的多寡主导的其余世界服务,并且还创办了被广大利用的计算和存储的融合。

固态缓存技术
其它一种技术叫做SSD缓存技术。数据缓存到SSD中是由主机软件或存储控制器决定的,那种技术会把数据复制一份到SSD缓存中,无需从用户和行使软件所显然的本来面目地点迁移数据。缓存技术极度不难管理,因为兼具的主宰都以由缓存软件或控制器做出的。缓存技术把热点数据调入缓存进行走访以加速应用程序的访问,品质随着更加多的数额进入缓存而逐年得以升任。我们把那种逐步的天性进步叫做“热身”只怕“爬升”,其发出会遍地几分钟或数小时,那倚重于设备和I/O操作的数目。依据设备的分裂,缓存的数目可以使只读的或读写均可的。SSD缓存技术沿用了不少与内存缓存技术,甚至是总括机内部缓存技术一样的缓存算法。有个别SSD缓存化解方案不仅仅缓存那一个明明的热点数据,而且还会预先获取其临近数据,缓存软件认为根据其I/O方式,那有的数码也会化为热门。一大半缓存化解方案让管理员决定如何文件或卷可以进入缓存使质量提高,所以您可以清除某个特定的多寡以防备其阻塞缓存。假若您觉得一大半要么有所的应用程序都能赢得质量的进步,你就活该考虑动用SSD缓存技术了。

希捷具备集团级基因

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NVMe和机械硬盘

利用分支和缓存技术,SSD能够使越来越多容积得到质量的升高。对于那二种方案,你必须总计出要求多少的SSD容积。在半数以上场所下,认为只须要总磁盘存储空间的3%或至多十分一的SSD容积既可拿到属性的明朗升高。

西部数据的营业所级SSD已经相当平稳了,因为许多客户对于把团结集团数量放在SSD上业已感觉格外放心。事实上在卖家级SSD上希捷比其它商家做的更好,因为在企业级市场上西部数据经营的历史已经不短了,过去这个硬盘,那几个囤积方案都以和OEM和云供应商同盟很多年的结果,所以客户会越来越看重希捷,因为集团的基因、公司文化十一分适合在小卖部级墟市发展SSD。

随着Alibaba等互连网巨头与正规存储厂商的有助于,让OCS开放通道固态盘的换代应用得到了空前的惹事生非。

NVMe协议将PCIe闪存存储增添到新的级别。它是特意针对非易失性固态存储架构优化的。它具有精简的内存接口,命令集和队列设计,相当适合当今的杜撰操作系统。其它,它直接连接到CPU(通过PCIe总线,)可简化存储设备堆栈,并提供比古板SATA/SAS协议更快的性质。因而,全部首要的服务器创造商都达成了对依照NVMe的U.2机械硬盘(2.5英寸格式)的支撑,那使其出货量增进,并将便捷当先SATA混合硬盘。

SSD的数据压缩
缩减技术是别的三个因为固态存储技术得到新面貌的话题。因为SSD技术一般比传统硬盘技术进一步高昂,在只关心每GB的价位的状态下,进步SSD技术所牵动的功效的一种办法就是在把多少存放到SSD以前进行数据压缩,因而而消耗更少的SSD宝贵的空间能源。方今,随着电脑品质的升级,开销一些附加的CPU处理能力开展数据压缩,然后再囤积在较便捷的存储设备,从而使得全数品质的升官。那就要求考虑减少是爆发在主机上或许时有发生在储存系统上。有些存储已经可以进行削减了,数据在进入存储系统的时候立刻开展削减处理,全部的缓存、SSD或磁盘设备只可以见到压缩后的多少,那样就可以占据更少的容积了。

新产品品质、体量双买卖两旺

同等是小心开放通道固态盘立异天地,各家也有各家的杀手锏。对此正式闪存厂商来说,基于NVMe的Open-Channel
SSD产品,更为强调3D TLC NAND
Flash技术,尤其是莫大定制的合营社级ASIC控制器。集团级ASIC控制器的中度定制,对SSD质量与平稳的突显影响颇大。

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除此以外1个缓解方案,上边已经提及,就是全闪存阵列。那将变得越发广泛,大的仓储厂商二〇一八年始于跟进由一些初创公司所指引的大势。大家完全能够期待看到从大的储存厂商在当年颁发其闪存阵列。很大概在不久的明日,全闪存阵列会怀有当今硬盘驱动器系统一样的进步成效,包涵像自动精简配置,重复数据删除和越多的事物。

出品方面,2TB Nytro XM1440 M.2
NVMe固态硬盘专为加速集团数目读取速度而规划,为读取密集型应用和交集使用举行了优化,存储密度是在在此之前的M.2
NVMe环境下的两倍,每沃特t功耗下可提供高达每秒30,000次的读写操作(IOPS),以细小耗能达成了高水准的测算质量,升高存储密度同时降低数据主导的储存空间占用量及财富消耗;西部数据60TB
SAS固态硬盘的存储密度是目前新一代固态硬盘的2倍,体积则是当前最大容积的4倍,拔取单一主控设计,提供近期闪存产品最低的每GB费用。

如前文所述,阿里OCS采纳的是AliFSC闪存控制器,那么宝存科学技术应用了什么人家的闪存控制器呢?就是上边那款中度定制的集团级ASIC控制器。

表1 典型SSD硬盘的接口规范

8TB Nytro XP7200 NVMe
固态硬盘配备了2个用于进行高速数据传输的PCIe接口、七个处理能力为同类硬盘4倍的独自控制器,可以满意当下数据主导在应对数据增加时还是可以快捷访问和拍卖多少的超大规模需要。

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表1来得了利用超过的西部数据SSD硬盘(括号内)举行相比较的SATA,SAS,PCIe和NVMe的SSD介质的特出规格。基于NVMe标准的SSD硬盘可提供最佳的IOPS(每秒I/O操作),带宽品质以及最高容积范围。

在那个强大的产品组合下,创设了西部数据全新的SSD集团级存储阵营,大家得以看到更高品质、更大体积都早已被西部数据所刷新,足见其强劲的技术实力。SSD将成为今后商户级市集不可或缺的显要组成部分,更大体积的产品正在向我们走来!

在针对集团级和数目中央级PCIe NVMe SSD主控制器中,慧荣Silicon
Motion的SM2270控制器一经推出就备受业界关怀。SM2270的封装尺寸仅21×20分米,最大特征就是单芯片内置了两个A索罗德M
Cortex-猎豹CS65双核处理器,将前端直接整合在芯片内部,完成了足以帮助PCI-E 3.0
x8的更宽前端。

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表2 SATA与PCIe与NVMe的品质相比较

除此以外,作者看看I/O路径优化方面,Host
FTL可以一直得到到底层每块NAND的处境,直接决定总体I/O路径,完毕完全的I/O隔离,因而那就更有益应用程序控制I/O路径完成更佳的属性,实际表现出来的Open
Channel SSD读品质会更高。

表2比较了依据其高级主机控制器接口(AHCI)与PCIe协议和NVMe标准的SATA协议的显要特性

既是读质量更高,那么就更适用于大数量场景下集团用户、互连网用户、云厂商的应用。借助OCS可以协理用户查询读取数据的快慢就更快了,那样可以加快大数据挖掘、分析和观察的进度,提高大数目处理的功用。

数量主题的NVMe与SATA

今后依照用户对于云、大数量等领域的须要暴增,OCS所带来的补益一定会掀起闪存情势出现新的变通。

与SATA协议比较,NVMe协议提供更好的带宽和IOPS质量,同时添加较低的延迟。它还足以为主存储设备提供可增添性,而尚未电池帮助的RAID或HBA卡的本钱或复杂。使用基于NVMe的储存与基于SATA的储存的优势涵盖了各样办事负荷,如以下的商讨所示。

其余,值得关心的是:在合营社级用户最为关注的闪存盘/卡的推迟、掉电爱慕和寿命方面,闪存专业厂商推出的Open-Channel
SSD也拥有更高的统筹,那也是依照用户短时间的采纳带来的结果。(Aming)回到网易,查看越来越多

(1)古板的店堂数据库工作负荷

权利编辑:

为了协理扩张数据库,并幸免服务器蔓延或硬件能源利用率不高,Microsoft SQL
Server,Oracle DB和Oracle
MySQL可以采取SATA协议的12倍的NVMe带宽,其延期降低2/4。例如,具有SATA存储器的单个数据库服务器受到SATA设备质量的I/O等待条件的限制。结果是系统操作较慢。二个广阔的解决方案是买卖另一台服务器并分担工作负荷,或将一台服务器分配给后端库存,另一台服务器将其分配到订单输入中。可是那些种情形下,都必要五个软件许可证。

运用NVMe混合硬盘(SSD)替换基于SATA协议的SSD或HDD可以将I/O等待时间裁减六分之三,从而使数据库工作负荷能够在单个服务器上运维,并且只须求2个软件许可证。单个大旨数据库应用程序大概费用数万新币,而不少软件许可证只怕占全部拥有资产(TCO)和总运转花费(TOC)的6/10之上。然则,NVMe提供了交互式商业智能(BI)工作负荷所需的带宽和质量,以及接济诸如联机事务处理(OLTP)等事务性工作负荷的参天IOPS。

(2)内存数据库的做事负荷

Apache
斯Parker和别的内存数据库(IMDB)应用程序(器重主内存进行数量存储)通过持久存储的贮存组件更改和扫描数据集,那些数据集的范畴一般大于组合的集群存储器。在那种情形下,逐个NVMeSSD提供的较高带宽足以以CPU速度提供DRAM内存重载和相关数据扫描。

在采取SATA协议的景况下,须求RAID0配置中的多少个驱动器,在平均故障间隔时间(MTBF)和重建时间里面创建挑衅。在七个磁盘RAID0系统中的单一故障意味着节点总是失效,必须再一次加载;但是,重新加载节点会将受影响的系统内置“降级方式”中,大概更糟的是在一点一滴重建节点时,可能让它们截止运营。

(3)物联网工作负荷

NVMe也格外适合整合各类数据源,特别是从较新的工业物联网(IoT)工作负荷爆发的数据源。例如,三个工厂可以将数千个传感器以每秒数千次将数据传输到NoSQL数据库(如Mongo
DB或Cassandra),每秒数百kB。NVMe的高等级带宽对于将那么些财富集成到数据库中是任重(英文名:rèn zhòng)而道远的,同时提供充裕的带宽和IOPS来推行分析。

物联网设备(例如自主驾驶小车,无人机,工厂/农场机械和装置,以及监控视频机)也收集大量的数码。依据调研机构Gartner集团的商讨,到后年,每辆车子的连日和独立汽车数量流量大概达成280PB,即每年2.8亿GB。有效处理那个数据的绝无仅有形式是因此车载(An on-board)闪存存储和装有NVMe设备的路边网关。但是,就算采取那种基础设备,多量自主驾驶的“车队”也急需将处理后的数额推送到云端进行仓储和分析,从而开创了一个多少海啸,由此须求经过精简的NVMe堆栈完毕带宽,IOPS和低顺延。

(4)机器学习的劳作负荷

机械学习可以有效地利用基于NVMe的设备,尤其是快要援助直接内存访问(DMA)扩大,使有些硬件子系统能够单独于CPU访问主系统内存。那种访问使得CPU不仅可以更快地读取数据,而且可以更快地实践更高优先级的职务,例如馈送图形处理单元(GPU)阵列。SATA接口具有较低的GPU利用率,因为数量从三个SATA驱动器传送到DRAM内存,然后接纳主机CPU进入GPU。那一个历程会造成质量上的差异,尤其是当GPU阵列数据不足时。

最终的思念

正如人们过去所体会的推测和仓储架构的萎缩和流动一样,人们正在经历多少大旨的另一波转变。不过,与过去的协议不一致,NVMe作为集中化和分散化之间的大桥,提供了原先不可见的灵活性和挑选。因此,人们须要随时关切NVMe将透过测算的现在拓展导航,从而完成强大而多效益的连串,并将其当作数据基本变革代理人的相应的身价。

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