原标题:量子总括离商业化不太远了,那多亏创业者们想要的

姓名:何承勇

谷歌量子人工智能实验室的 Masoud Mohseni、Peter Read、哈特mut
Neven及其同事规划了通向终极量子机器的投资蓝图

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谷歌(谷歌(Google))于自身合法博客上发布,开源量子总结软件OpenFermion。这是继开源tensorflow、caffe等深度学习开发框架后,又3遍新动作。

学号:16050510005

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量子总结短期以来被大多数人觉得是将使用于长时间未来的技巧,不过出于一种对“非完美能力”的新认知不断觉醒,量子总计实际投入商业化运用的那天突然变得不那么远了。

谷歌(谷歌(Google))表示,本次开放的是OpenFermion的源代码,可供用户免费应用,化学家和材质学家能够使用谷歌(谷歌)软件改编算法和方程,使之能在量子计算机上运营。

转载自:

谷歌量子人工智能实验室的 Masoud Mohseni、彼得 Read、哈特mut
Neven及其同事规划了通往终极量子机器的投资蓝图。

一家Berkeley的信用合作社 Rigetti 明天公布了一款看似于亚马逊云服务 AWS
的档次,叫做量子云服务 (Quantum Cloud
Service)。如今十多名初叶用户包罗了来自生物科学技术和化学领域的合营社,它们都梦想借助量子技术商讨复杂的积极分子结构、从而拉动新药物的研究开发。

“我们目的在于此次的支配能支持建立以OpenFermion为正规的社区,从而让化学模拟能在量子计算机上开始展览演算。”谷歌(谷歌(Google))在博文里写到。

【嵌牛导读】:就在上年六月二1十日,作者国发出了社会风气首颗量子卫星“墨子号”,“量子”两字开首被人们熟习。而在当年本土时间五月215日,谷歌(谷歌)开源量子计算源代码。

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即使近年来在混合计算种类中量子总计部分的能力还不够强、而且不难犯错,可是它登时就要“丰裕好”以至于能够帮忙守旧总计机比过去表现得更好。以此里程碑被称呼量子优势,Rigetti
认为量子优势将在 6 到 36 个月的年月内实现。

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【嵌牛鼻子】:谷歌、量子技术

谷歌的低温恒温器在 10mK 温度下运作量子处理器

还有,“丰裕好”并不意味量子总结能够在结尾总括结果上显现得同守旧总计机一样准确,可是在特定领域它“丰盛好”的优势是路人皆知的。

谷歌(谷歌)开源的做法也是量子总结机世界如今的大势。IBM、英特尔、微软绵绵D-Wave等营业所都曾发表开放自己的量子计算平台,使之能拉动量子总计的商业化运作。

【嵌牛提问】:“量子”技术与价值观总计机技术相比较,强在哪些方面?

从量子纠缠到与大分子化学反应,不能运用守旧二进制总计机有效描述的社会风气特色有无数。消除这一难题的主意,正如物史学家Richard Feynman
在30年前发现到的,正是应用量子处理器,那种电脑并且混合了观念状态,恰如物质所做的那么。可是,那样的量子机器投入使用前须要战胜重重技术阻碍,个中包蕴误差控制以及基于编码消息的量子状态运维保真度的升级换代。

比如说规划新的化学合成物时,量子计算机能够依样画葫芦理论上也许成员的具备原子和其电子的也许地点。或许在财政和经济领域,从
100
个投资标的中选出最佳的投资组合时,量子计算机能够效仿整个组合的或是结果。

OpenFermion这款软件蕴涵有二个算法库,能在量子总结机上效仿电子的相互成效。那对于化学和素材科学领域十三分首要,因为OpenFermion能够扶持科学家将化学分子模拟实验和材质描述为量子计算机能够知道的编制程序方式。从前,科学家必须与规范的量子统计机软件开发者合营,编写大批量软件代码,才能在量子总括机上效仿电子间的相互成效。

【嵌牛正文】:

人类正在构建终极量子计算机:多个得以忍受误差和谬误,解决任何难点的量子总计机。理论上讲,那样一台由很多量子比特结合的大型总计机为核心的机械要比普通电脑更快,总括能力至少超过10
年。更正错误要求冗余,量子比特的数码须求庞大扩充。例如,1 天时间内对
3000 位数举行因式分解是经典计算机难以胜任的,而那也亟需
1亿个量子比特开始展览测算,而且那是在每 100,000 个操作中只有 一个量子位出错的前提下。近期,大家还未曾组建出具有数1二个量子位的量子处理器的能力。

那几个领域都不那么追求“完美能力”或许“精确结果”。在几十亿的或是结果中,得不到最佳的结果也不主要,第3好、第壹好的结果都曾经“足够好”了。正是由于那样的体味以及特定领域对非精确结果的包容性,量子总括的商业化使用恐怕真正会神速赶到。

此外,OpenFermion还是能直接改编多少个最盛行的历史观模拟器——Psi4和PySCF。值得说的还有,OpenFermion可匹配数种不一样的量子总计机,个中囊括谷歌、Rigetti和IBM开发的机型。

七月,谷歌(谷歌)量子AI实验室化学家在《自然》杂志上发布作品建议:量子总括领域即将迎来历史性的里程碑,小型的量子计算机会在5年内日趋兴起。7月,美利坚同盟军表露的《二〇一六-2045年新生科技(science and technology)趋势报告》量子总计机的洋洋技巧壁垒已经上马被逐一攻克,在将来的5-15年里,世界也许出现一款有实用意义的量子总结机。

关于量子总结的保守观点使得投资者认为那项技艺只可以在远期获得回报。但我们以为,假使这么些小装置在现在5年内出现,短时间回报也持有只怕,尽管它们不大概校对全体谬误。

现今,为了加快成立出量子优势的真正应用产品,Rigetti
正在约请用户申请系统的免费使用权,并为第三个达到规定的标准目的的组设了 100
万新币奖金。Rigetti
代表:大家注意商业化运用,因为毕竟那是这家公司存在的案由。

除了谷歌(谷歌)外,量子总结机初创集团Rigetti也参与了这一次的软件开发。谷歌在博文中意味,在软件开发进度中,特拉维夫联邦理管理高校、U.S.LawrenceBerkeley国家实验室、亚拉巴马高校、斯坦福高校、清华大学、达特茅斯大学和美国国家航空航天局提供了援救。

走向实用化,量子总括离商业化不太远了。越是多的商行觉得处理某个关键义务时用量子计算机会快上几百万倍。软银新确立的Vison基金准备投资量子计算;IBM、微软也在发力;还有在那个圈子较盛名的创业公司D-Wave
Systems都主张这套系统。到近年来截止,量子总计机还尚未用在别的商务活动中。

理论保险的不够并不要紧碍成功。结合了量子和经典方法的启发式混合方法可以支撑有力的前途利用。神经网络在机器学习地点的近日功成名就正是一个很好的事例。在上世纪90
时期,训练深度神经网络的电脑还不设有,有着强清远论基础的
convex方法(以富含明显最小消除决方案的函数为根基)在这一天地甚是流行。明天,那个方式并不适用于深度学习。神经网路的基础算法很难改变,不过,多亏了Moore定律,大家收获了有个别令人称奇的里程碑式的新成果。

Rigetti 已经获得了 1.195 亿英镑融资,投资人包罗了Andreessen
Horowitz。回到网易,查看更多

比较守旧总括机,量子计算机的最大分别在于:古板总括机只可以遵照时间顺序三个个地缓解难点,而量子总结机却能够同时缓解多少个难题。

量子技术正在将人类带上新的高峰度。近年来,谷歌(谷歌(Google))开端科学实验室、AI斟酌人口经过网络连接到量子总计机,并加快商酌怎么样将品种改为工作。谷歌的对象是鼓励大家为新技术开发工具、应用,最后将它成为更快、更强大的云计算服务。

一般地,即使前日并未证据证明非完美量子机器能够测算的丰盛快以解决实际难点,但状态大概在变更。模拟和数字量子硬件的规模、保真度和可控性正在稳步进步。大家测度在几年内,基于CMOS(互补金属氧化学物理半导体收音机,complementary
metal oxide–semiconductor)技术的可控量子系统推行一定任务的进程就会超越守旧总计机。

责编:

观念计算机应用的演算规则是二进制,用0和1记下音信情形。但量子总结机由量子状态来叙述新闻,根据量子的风味它能够而且代表多样情景,并同时开始展览叠加运算,由此具有更高速的运算格局。

据媒体获得的一份谷歌(Google)幻灯片演示稿展现:谷歌(谷歌(Google))的量子硬件已全然揭破,包括其名为“胚胎量子数据主导”(Embryonic
quantum data
center)的新实验室。而另二个幻灯片则展现了“ProjectQ”项目标连带新闻。
(注:ProjectQ是在Python中实现的量子总括的开源软件框架,它同意用户选择强劲而直观的语法在Python中落到实处其量子程序。作为一个开源项目,指标是砥砺开发者为量子总括机编写代码。)

今日关于早期量子总计装置,我们建议了两个有效的商业化使用:量子模拟、量子扶助优化和量子采集样品。这一个世界内的更快总计速度将在人工智能、金融和诊治方面形成商业化优势。

出于量子计算机处理能力比当下古板一级计算机高多少个数据级。因而,许四人以为,量子总结机将成功以前被认为是不容许落成的职分,例如模拟化学催化剂、建立一流复杂系统的模子、破解加密密码等。但现今,那个合作社支付的量子计算机处理能力不够强大或不够标准,在运维大部分职分时不足以超越守旧总结机。

量子总计机(马耳他语:quantum
computer)是一种选拔量子逻辑进行通用计算的设施,通过叠加原理和量子纠缠等次原子粒子的特色来达成对数码的编码和决定。守旧总结机的半导体收音机是靠控制集成都电子通信工程大学路来记录及运算新闻,而量子总结机则可望控制原子或小分子的景况,记录和平运动算音讯。

量子计算机的上进不仅须求多学科互动,而且亟需教育界和业界紧凑合作。成立丰富可信、可控、商业化的安装须求硬件水平的升级。化解现行硬件限制的实在难题亟待启发式量子算法。

与常见电脑相比较,量子计算机不仅速度超快,而且能一举成功复杂得多的难题。澳门金沙4787.com官网,一九九三年,Bell实验室的专家Peter·秀尔(PeterShor)注解量子总结机能做出离散对数运算,而且速度远胜古板电脑。因为量子不像半导体收音机只可以记录0与1,能够同时意味着二种动静,假诺把半导体比喻成单一乐器,量子计算机就如交响乐团,二遍运算能够拍卖种种分歧处境。3个40比特的量子计算机,就能在不短期内解开10二十五人处理器花上数十年消除的标题。

三大生意前景

这种通过改变原子和其它细小粒子的做事格局消除了过多处理器如今没有化解的难点,但当下量子总结技巧仍备受争议。纵然如此,谷歌和IBM企图将那种技术商业化的做法直接促使了云总计市集新一轮的比赛。

假使有个别管用的技巧发展成为切实,新兴的量子处理器将有或许胜任以下几类职务,并在今后几年内全数商业价值:

马里兰Madison分校高校量子计算研讨人口Peter-迈克马洪(PeterMcMahon)认为“谷歌(Google)正在搭建量子硬件,同时软件也应用一对一开放的心态。今后的有个别时间点,谷歌就会让量子总计改为真正的云计算服务”。

量子模拟。对化学反应和资料实行建立模型是量子总结最有恐怕的一个应用。研讨者能够在微型计算机中研商数百万的候选而不用再消费数年,投入数亿的欧元营造和意志少量材质。不管指标是用以飞机的更强的高分子材质,用于汽车的更管用的触媒转换器,用于太阳电池的更好素材,更好的农学品还是更透气的纤维,更快的觉察途径将会拉动巨大价值。

LawrenceMoore国家实验室(Lawrence Livermore National
Laboratory)物经济学家Jonathan-杜波依斯(Jonathan
杜波依斯)则以为,谷歌(谷歌)脚下的安插比较明晰,就是想让政党和商讨人士可防止费应用这一技巧。可是谷歌发言人没有对此进行回答。但是像类似提供早起免费应用技巧的做法很适合谷歌(谷歌)云的长久战略。

测算材质发现早已是四个十分的大的家产。量子总计将为它拉动根本的更动:从质量和描述到多少和预测。化学反应率对成员能量极其敏感,且横跨的界定已大于经典总结机的拍卖能力。若是稳健的算法成为切实,也许无需尽量的量子错误修正就足以做到质感模拟的天职。例如,已知的算法(例如量子力学变分总结的法子)有可能不需求量子位错误决定。

2015年,谷歌(Google)揭露说它准备开发量子总结机,能与存活超级总括机连镳并轸,大概更好。曾豪言那套系统在前年年初事先就会注解本身的“霸权”。本年7月份,谷歌已生产一块芯片,名叫Cloud
TPU,它以付费服务的花样租给客户以及免费提要求一部分学术钻探人士动用。这次被网友暴光光的幻灯片,谷歌(谷歌)另行重复了这一预测。

很多样商业模型能够提供量子模拟器。实验室能够允许付费访问。总括机公司得以出任顾问。一些专营商恐怕会换换股权,以换取量子支持的突破并带来更新材料的升高。

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量子援救(Quantum-assisted)优化。在大体、社科和各行业有着涉及量化总括的教程中,最宗旨也是最费劲的猜测职责就是优化。那么些优化难题很难用常规总计机化解。因为算法只好减缓地遍历全数数学上也许的化解方案,而美好的解决方案也许潜藏在难以克服的测算障碍今后。最广大经典的算法便是使用计算学方法(如热能分布/thermal energy
distributions)来「越」过这么些障碍。大家觉得那种经典项目标采集样品(classical sampling)能通过引入量子现象的偶然(如量子隧道,穿过障碍传递量子新闻)达到进步的法力,从而找到大概很少见但13分高性能的消除方案。

Cloud TPU

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与普通电脑相比较,量子计算机不仅速度超快,而且能化解复杂得多的题材。从理论上讲,量子总括在加密下边很有前途,与存活机器相比较,它能够让数据传输更安全,同时量子机器能够小幅度回落计算时间,大大降低云服务价格。

那几个芯片唯有 6x6mm 的尺寸,控制 6 个量子比特

可是量子总括机的体量更宏大,须要特殊珍重,比如深度冷冻等难点,并不是兼备店铺都得以购置或许放进公司协调的数量基本,因而,近期用户能选择更好的行使办法正是透过网络租用;另一方面,其快速的演算功效将升高云服务的竞争优势,尽管根据秒钟租用,这一优势将会小幅度的下跌云服务的得力价格。那样,谷歌(谷歌)就可扭转如今的云服务产品滑坡于亚马逊(亚马逊(Amazon))、微软的态势。

诸如:推荐系统和广告竞价策略须要动用最优化的算法为消费者提供最及时有效的音信。基于量子总计和日常电脑的搅和形式得以增强此类任务在不少世界中的服务质量。物流公司得以用新的法子每一日优化他们的日程安插,安排和制品分配,医疗诊断也将变得尤其便捷准确。在新架构的协理下,科技(science and technology)公司如谷歌、微软、亚马逊和

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Instagram 提供的摸索或制品推荐介绍品质都会能够加强。

多年来,谷歌(Google)投入了汪洋小时、人力和金钱开发量子计算机。对于量子总括机的商业化前景,谷歌(谷歌)代表:保守推断,量子总括的投资者估量只可以在漫长获得回报。但随着小型的量子总结机会在5年内日趋兴起,长期的回报照旧是有大概的。

量子采集样品。从可能率分布中抽样的点子广泛应用与总结和机器学习世界。理论上,理想的量子电路能够比常见电脑更快地对更大约率分布范围举行采集样品。大家的盘算证明,尽管是争执小电路的高保真量子门(7×
7 量子比特,深度 25)也足以对经典架构不能够触及的可能率分布进行取样。

还要,谷歌(谷歌)提出了最初量子总括最管用的多个商业用途:量子模拟,量子帮衬优化和量子采集样品。选取那些技能,能够让材质、金融、保健等行业从中受益。以材质学应用为例,通过量子总结进行建立模型,研商人士能够从数百万候选质地中选出更强的飞行器聚合物材质,更便捷的太阳电池材质,更好的药品或更透气的面料。这一个发现都有着伟大的商业价值。

实则,从浅量子电路中对概率分布实行采集样品恐怕是「量子霸权」的一大例证——这一术语是由理论物经济学家
JohnPreskill创立的,用以描述量子处理器能在长期内做到鲜明的数学职责的能力。此类义务正是是经典架构的一级计算机(如小编国的神威·东湖之光)也无能为力在点滴的岁月内到位。大家相信在未来的几年里,注明量子霸权的尝试就会产出。

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量子采集样品的私人住房应用是机械学习中的推理和方式识别。为了推进学界和产业界的迈入,谷歌(谷歌(Google))陈设开放云计算接口,向开发者们提供接触量子计算的火候。

代表性技术

技能阻碍

实在,量子总计的商业使用场景早已悄然开启。IBM11月已表露:二零一七年将生产满世界率先个商业化(收费的)量子计算云服务——IBM
Q。该新种类能够为中外的斟酌职员服务,处理守旧电脑不能够化解的错综复杂总计,成为今后培养和练习量子总结市镇的最首要。

量子总计近来偏离商业化还有一段距离,一些技艺挑战必须得以消除。量子总括机硬件供给扩充规模以与方今的微处理器硬件竞争,而当前架构的处理器已经在Moore定律之下发展了数十年。量子比特殊需求要量子相干性以多变量子纠缠,这一定于经典总括机供给有增益的结晶管。如何落实科普和相干性是量子总括机连串面临的最大挑衅。这一个题材即便在辩论上也是难以解决的,因为量子新闻不可能被复制,而量子总计机中的子系统相互纠缠,那造成全体规划都要以全局的角度来切磋。

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咱俩觉得超导量子比特是量子总计机最有前景的花样。基于专业集成都电子通信工程高校路和非凡技术,那种架构相对而言不难被创设和掌控。那种框架结构已经存在多样分歧的一成不变量子处理器了,它们得以满意分化的天职须求。以前,10量子比特的高保真系统现已研制成功,那也表明了匪夷所思情势的动向。

实质上采纳

同时,一些新的技巧正在帮助超导量子总结消除扩充性的题材,如超导撞击禁锢(superconducting
bump bonds),那是一种含有音信处理单元和和控制电路的双层架构。最近,一千量子比特的「量子退火」原型机已经进去商用,那一个机器是效仿量子处理器,可为找到有个别职务的最优消除方案提供便利。

在毫无多长期,量子创业公司像多如牛毛般冒出尖头来。软银已新成立的Vison基金来准备投资量子总括,方今也有几家较为盛名的家创业公司,如D-Wave
Systems、Rigetti Computing等。Rigetti
Computing为量子总结机开发设备和软件,已获得6900多万英镑的融通资金,集团创办者查德·里格蒂(ChadRigetti),以为今后,量子总结技术今后跟AI一样能够。

此时此刻还不圆满的量子总结机还亟需获得越多创新。浅量子电路要求更高的栅极保真度和越来越多稳定性以限制去相关。量子退火机器则须求在连接性,控制精度和血脉相通时间方面取得立异。其余,大家最后要求的仍是三个力所能及取代量子退火的方案。

附量子总结的迈入进度:

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二零一一年三月D-Wave
系统集团评释NASA和谷歌(Google)共同约定了一台使用512量子位的D-Wave
Two量子总计机。

谷歌(谷歌(Google))运用发射电波频率和微波电子装备创建可增添的控制硬件

二〇一一年四月,谷歌(Google)和NASA在密苏里的量子人工智能实验室公布D-Wave Two。

经济贸易机会

二零一一年3月,中国科技高校潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息公司的陆朝阳、刘乃乐研讨小组,在列国上第二回成功完成用量子总计机求解线性方程组的试行。同年发现了社会风气上稳定度最高量子内部存储器,建构实用量子总括机更进一步。

五个新技巧能够经过两种办法加入市场升级工作:即扩大利润、降低引入新技巧或降低基础生产设施的投资。在数字化时期,引入一种新技巧能够导致指数级的影响:固然只会升级产品1%
的品质,同样能补助集团在用户量或净利润上带来压倒性的增高。那正是「超新星效应」,它在市面包车型客车竞争、发光度和功能上起着至关心爱慕要的意义。

二〇一六年3月,IBM在量子运算上获得两项主体突破,开发出四量子位原型电路(Four
Quantum Bit Circuit),成为今后10年量子计算机基础。

假若早期量子总结设备只要能给前些天的盘算速度或功率提高一丝丝,早期选拔量子总计的店堂将会取得一点都不小的盈利。其竞争对手也会面临着很高的进去壁垒才能提供平等品质的服务或产品,那也因为只有些大家才能编写量子算法,集团也供给比较长的时日来计划新算法。对那种垄断(disruptions)最为开放的商海是多消息(information-rich)和数字化的集镇,并且还波及到依靠于广大变量的商业贸易挑衅。那种开放性市集就有如金融服务、健康医疗、物流和数码解析。

二零一五年十二月,新南威尔士高校首度使用硅制作出量子闸。

合营社索要审视本人的须要和必要才能制定商业案例。需要分析能够用以下措施来评估:首先须求鲜明「最小可行性产品」,因为早期量子创新仅仅只是凭借着宗旨特征参预商场。然后评估该量子立异是否涸泽而渔集镇现有的要求(拟合产品和商场)、产品商业化所急需的日子(上架速度)和市集的反应(业务跟踪)。

二零一五年十一月,U.S.A.内布拉斯加大学高校市分校发明世界上率先台由5量子比特结合的可编制程序量子总括机。

比如,破解加密(平日媒体宣称为数字化量子总括机的「杀手级应用」)就在市面契合度方面得分不高。只怕该利用某一天会被免疫量子攻击的密码系统所淘汰。并且超越四分之一独资公司对破解加密系统并不感兴趣。相比较之下,证券投资组合优化微风险管理供给立刻的数目报告,而那一个供给都能从量子强化模型(quantum-enhancedmodels)中收益。越发便捷的量子化学(quantum-chemistry)总计将革命制药的发展、催化转化器(catalytic converters)、太阳电池和肥料。

二〇一七年五月,中科院公布创建出世界首台超太早期经典总括机的光量子计算机,研究开发了10比特超导量子线路样品,通过高精度脉冲控制和全局纠缠操作,成功落实了脚下世界上最大数据的超导量子比特多体纯纠缠,并通过层析度量方法完整地描写了十比特量子态。

量子接济(Quantum-assisted)优化和测算技术能提升新技术型机器学习和人造智能体系。那几个种类不但能拉长对可再生财富发电机的保管,还是能够升官遥感卫星和最初预警系统的的工效。这个技术还拉动对在线商品和劳务的动态定价、仓库自动化及活动开车汽车。

初稿作者:IT外交家

而在供给侧,集团还将经过评估他们团伙和技能的身分来分别定位自身。量子总结的开拓学者与集团家须要共同坐班。或者那一点很具挑衅性,因为学术的激励平常和初创文化或工业界并不平等。

战略同盟伙伴关系一般能支援公司横空出世。为了抓住危机投资,卓绝的量子产品应该是持有少量本金的商业形式,其创制费用低廉并能很醒目地接济客户创设价值。通过云端,将经典求解器(solvers)应用到总结职分,并在急需的时候调用量子处理器,公司就能从使用现有的云数据基本取得收益。

下一步

量子总计机领域极快就会油不过生发生性的技艺突破。但新硬件技术需求的对应算法能不可能及时出现还有待探索。但随着量子总计机变得实用化,对其举行越发优化的算法必将慢慢进入人们的视野。

在下一个十年里,学界、产业界以及国家实验室会齐心协力开发新的量子总结模拟情势和量子机器学习算法。谷歌(谷歌)安插在这一进程中经过提供根据云端的量子处理器服务,为贫乏必需财力、专业力量和设施的开发者提供扶助。

正文版权及所表明看法,归小编(Masoud Mohseni)全部

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