CN112333034A - 一种实现自动运维的网络架构及方法 - Google Patents

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邢喜云
董伟
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骆礼斌
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Abstract

本发明实施例公开了一种实现自动运维的网络架构及方法，采用NFV进行自动运维系统的构建，包括：网络功能虚拟化编排器(NFVO)、虚拟化网元管理单元(VNFM)、虚拟资源管理单元(VIM)、虚拟化平台(NFVI)、虚拟化网元(VNF)及网元管理系统(EMS)，其中，VNFM用于对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理，NFVO用于分别与VNFM、VIM及EMS连接，对VNFM所管理的VNF的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排，VIM用于控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理，NFVI用于在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理，EMS用于对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。这样，本发明实施例在通信网络中基于NFV构建了自动运维系统，实现了通信网络的应用和/或业务的自动运维。

Description

一种实现自动运维的网络架构及方法
技术领域
本发明涉及通信网络技术，特别涉及一种实现自动运维的网络架构及方法。
背景技术
随着信息时代的持续发展，服务的规模不断扩大和复杂度日益增加，项目和产品的运营与维护也逐渐自动化，称为自动运维。运维就是对通信网络自身、通信网络中的服务器或服务的生命周期各个阶段的运营和维护，在成本、稳定性和效率上达成一致可接受的状态。自动运维就是实现运维的自动化技术。目前，网络实现自动运维的主要方式主要有两种：
第一种方式为：针对通信网络自身设置自动运维系统
在这种方式下，首先按照通信网络的业务容量估算出需要的计算能力，然后设置具有所需计算能力的物理服务器并在其上设置自动运维系统，所述自动运维系统的设置是人工编写脚本或采用网络设置开源工具等设置的，其中部署了应用和业务，最后，运行所设置的自动运维系统，该运维系统采用集中式监控方式监控业务状态，告警触发后发送短信或邮件等方式通知运维和开发人员来排查故障，或者人为方式查阅监控。当通信网络增容时，则需要增加设置的物理服务器及对自动运维系统进行重新设置，非常繁琐且响应时间漫长，不能对自动运维系统进行动态调整，这种自动运维方式比较低效。
第二种方式为：采用云端设置自动运维系统
这种方式相比于第一种方式，将通信网络的应用及业务均在通信网络侧的云端部署。在云端可以采用虚拟机技术，按照业务容量需求设置虚拟机，在所设置的虚拟机上部署应用及业务后，运行。这种方式实现自动运维时间短，且不需购置物理服务器，费用较低。但是，当虚拟机上部署的应用及业务出现故障时，则需要人力来排查及修复，比较繁琐，这种方式使得自动运维的效率提升较大但是有限。更进一步地，也无法对自动运维系统设置的虚拟机进行动态调整，自动运维的容量扩大及缩小也不能自动进行。
综上，在通信网络中实现自动运维时，如何动态部署通信网络中的应用及业务，使得自动运维系统提高效率、降低成本及提高服务的可靠性成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种实现自动运维的网络架构，该网络架构采用网络功能虚拟化(NFV)进行自动运维系统的构建，能够动态部署通信网络中的应用及业务。
本发明实施例还提供了一种实现自动运维的方法，该方法能够基于采用NFV的自动运维系统，进行自动运维。
本发明实施例是这样实现的：
一种实现自动运维的网络架构，基于网络功能虚拟化NFV进行自动运维系统的构建，包括：网络功能虚拟化编排器NFVO、虚拟化网元管理单元VNFM、虚拟资源管理单元VIM、虚拟化平台NFVI、至少一虚拟化网元VNF及网元管理系统EMS，其中，
VNFM，用于对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理；
NFVO分别与VNFM、VIM及EMS连接，用于对VNFM所管理VNF涉及的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排；
VNF，用于在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的实例化处理，或者进行所涉及的应用和/或业务的扩缩容处理；
VIM，用于控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
NFVI，用于在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
EMS用于对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。
较佳地，所述网络架构是分层架构的，包括硬件层、虚拟层、网元层及管理层，其中，
管理层包括NFVO，用于对所述自动运维系统进行管理和编排；
网元层包括VNFM及VNF，用于在虚拟资源上将所述自动运维系统中提供的业务和/或应用涉及的网络实体虚拟化；
虚拟层包括VIM及NFVI，用于将从硬件层获取的通信网络资源进行虚拟化，得到虚拟资源；
硬件层包括通信网络的硬件设备及硬件资源，且将网络资源提供给虚拟层。
较佳地，所述至少一VNF组成一个VNF集群，所述VNF集群中的至少一VNF之间进行交互，处理一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程；
所述VNF集群至少包括VNF控制器master、数据库DB、业务控制节点SCP、系统管理节点SMP及会话初始协议网关SIPGW中的一种或多种组合，VNF master控制所述VNF中的其他VNF进行所涉及的应用和/或业务的部署、或/和进行所涉及的应用和/或业务的运维。
较佳地，所述VNF，还用于在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的自愈处理在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的缩容再扩容处理。
一种实现自动运维的方法，所述方法包括：
基于NFV构建自动运维系统，其中包括一业务和/或应用涉及的至少一VNF；
所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制下，进行一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程。
较佳地，所述包括一业务和/或应用涉及的至少一VNF组成了VNF集群，所述VNF集群中的至少一VNF之间进行交互，处理一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程，所述VNF集群包括：VNF控制器master、DB、SCP、SMP及SIPGW中的一种或多种组合，VNF master控制所述VNF中的其他VNF进行所涉及的应用和/或业务的部署、或/和进行所涉及的应用和/或业务的运维。
较佳地，所述所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制包括：
NFV还包括NFVO、VNFM、VIM、NFVI及EMS，其中，
VNFM对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理；
NFVO分别与VNFM、VIM及EMS连接，对VNFM所管理的VNF的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排；
至少一VNF，在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的实例化处理，或者进行所涉及的应用和/或业务的扩缩容处理；
VIM，控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
NFVI在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
EMS对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。
较佳地，所述基于NFV构建自动运维系统还包括：
获取通信网络的资源并将资源虚拟化后，在虚拟资源的承载下进行一业务和/或应用涉及的至少一VNF的部署及配置。
较佳地，还包括：所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制下，进行一应用和/或业务的自愈过程。
较佳地，所述方法对通信网络中的具有生命周期的业务或应用进行虚拟化的自动维护。
如上所见，本发明实施例采用NFV进行自动运维系统的构建，包括：网络功能虚拟化编排器(NFVO)、虚拟化网元管理单元(VNFM)、虚拟资源管理单元(VIM)、虚拟化平台(NFVI)、虚拟化网元(VNF)及网元管理系统(EMS)，其中，VNFM用于对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理，NFVO用于分别与VNFM、VIM及EMS连接，对VNFM所管理的VNF的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排，VIM用于控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理，NFVI用于在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理，EMS用于对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。在进行具有生命周期的应用和/或业务的实例化时，采用该基于NFV构建的自动运维系统中的虚拟网络实体之间的交互完成应用或/和业务的部署及虚拟资源的配置；在对具有生命周期的应用和/或业务进行扩缩容时，采用该基于NFV构建的自动运维系统中的虚拟网络实体之间的交互完成应用或/和业务的更新及对应的虚拟资源的再配置。这样，本发明实施例在通信网络中基于NFV构建了自动运维系统，并实现了通信网络的应用和/或业务的自动运维。
附图说明
图1为本发明实施例提供的采用NFV实现自动运维系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的采用NFV实现自动运维的方法流程图；
图3为本发明实施例提供的基于NFV构建自动运维系统完成通信网络中业务和/或应用的实例化方法流程图；
图4为本发明实施例提供的基于NFV构建自动运维系统完成通信网络中一应用和/或业务的扩缩容过程的缩容过程或自愈过程流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例为了在通信网络中实现自动运维时，动态部署通信网络中的应用和/或业务，使得自动运维系统提高小效率、降低成本及提高服务的可靠性，采用了NFV进行自动运维系统的构建，包括：NFVO、VNFM、VIM、NFVI及EMS，其中，VNFM用于对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理，NFVO用于分别与VNFM、VIM及EMS连接，对VNFM所管理的VNF的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排，VIM用于控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理，NFVI用于在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理，EMS用于对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。
更进一步地，在进行具有生命周期的应用和/或业务的实例化时，采用该基于NFV构建的自动运维系统中的虚拟网络实体之间的交互完成应用或/和业务的部署及虚拟资源的配置；在对具有生命周期的应用和/或业务进行扩缩容时，采用该基于NFV构建的自动运维系统中的虚拟网络实体之间的交互完成应用或/和业务的更新及对应的虚拟资源的再配置。
这样，本发明实施例在通信网络中基于NFV构建了自动运维系统，并实现了通信网络的应用和/或业务的自动运维。
图1为本发明实施例提供的采用NFV实现自动运维系统的结构示意图，具体包括：NFVO、VNFM、至少一VNF、VIM、NFVI及EMS，其中，
VNFM，用于对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理；
NFVO分别与VNFM、VIM及EMS连接，用于对VNFM所管理VNF涉及的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排；
至少一VNF，用于在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的实例化处理，或者进行所涉及的应用和/或业务的实例化处理；
VIM，用于控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
NFVI，用于在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
EMS用于对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。
所述系统是分层架构的，包括了硬件层、虚拟层、网元层及管理层、其中，管理层包括了NFVO，用于对整个系统进行管理和编排；网元层包括VNFM及VNF，用于在虚拟资源上将所述系统中提供的业务和/或应用涉及的网络实体虚拟化；虚拟层包括VIM及NFVI，用于将从硬件层获取的通信网络资源进行虚拟化，得到虚拟资源；硬件层包括了通信网络已有的硬件设备及硬件资源，且将网络资源提供给虚拟层。
本发明实施例提供的不同VNF组成了一个VNF集群，该VNF集群可以处理一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程，该VNF集群可以包括VNF控制器(master)、数据库(DB)、业务控制节点(SCP)、系统管理节点(SMP)及会话初始协议网关(SIPGW)等的一种或多种类型的虚拟化网络实体，这里不限制，其中，VNF master控制所述VNF中的其他VNF进行所涉及的应用和/或业务的部署、或/和进行所涉及的应用和/或业务的运维。该VNF集群可以在VNFM的管理下进行一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程，在这个过程中进行交互及处理，实现某一业务或应用的实例化或者已有业务和/或应用的扩缩容。在这里，该VNF集群还可以实现已有业务和/或应用的自愈过程。
本发明实施例提供的系统应用在通信网络中。
图2为本发明实施例提供的采用NFV实现自动运维的方法流程图，其具体步骤包括：
步骤201、基于NFV构建自动运维系统，其中包括一业务和/或应用涉及的至少一VNF；
步骤202、所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制下，进行一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程。
在该方法中，所述包括一业务和/或应用涉及的至少一VNF组成了VNF集群，所述VNF集群包括：VNF master、DB、SCP、SMP及SIPGW等的一种或多种类型的虚拟化网络实体，这里不限制，VNF master控制所述VNF中的其他VNF进行所涉及的应用和/或业务的部署、或/和进行所涉及的应用和/或业务的运维。在所述进行一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程时，该方法还包括：
所述VNF集群内的VNF之间进行交互及处理。
在该方法中，所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制包括：
NFV还包括NFVO、VNFM、VIM、NFVI及EMS，其中，
VNFM对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理；
NFVO分别与VNFM、VIM及EMS连接，对VNFM所管理的VNF的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排；
至少一VNF，在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的实例化处理，或者进行所涉及的应用和/或业务的扩缩容处理；
VIM，控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
NFVI在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
EMS对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。
在该方法中，所述基于NFV构建自动运维系统还包括：获取通信网络的资源并将资源虚拟化后，在虚拟资源的承载下进行一业务和/或应用涉及的至少一VNF的部署及配置。
在该方法中，还包括：所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制下，进行一应用和/或业务的自愈过程。
本发明实施例提供的方法应用在通信网络中，对通信网络中的具有生命周期的业务或应用进行虚拟化的自动维护。
以下举两个具体实施例对本发明实施例进行说明。
在该方法中，所述进行一应用和/或业务的实例化过程具体如3所示，图3为本发明实施例提供的基于NFV构建自动运维系统完成通信网络中业务和/或应用的实例化方法流程图，该例子以通信网络的谢绝来电例子进行举例说明，其具体步骤包括：
步骤301、NFVO接收到用户端发起的业务实例化请求；
在这里，用户端是通信网络中的用户侧实体；
步骤302、NFVO将本次业务实例化请求涉及的实例化相关信息发送给VNFM，并请求VNFM管理VNF进行该业务实例化；
步骤303、VNFM根据本次业务实例化请求涉及的实例化相关信息，解析实现业务实例化所需的虚拟化资源，将请求所需虚拟化资源发送给NFVO；
步骤304、NFVO根据所需虚拟化资源请求发送给VIM，请求VIM去分配所需虚拟化资源；
步骤305、VIM分配所需虚拟化资源完成后通知NFVO；
步骤306、NFVO通知VNFM虚拟化资源分配完成；
步骤307、VNFM在所分配的虚拟化资源上，管理至少一个VNF进行所涉及业务的部署、测试、监控及告警过程；
在这里，在业务涉及的VNF上部署业务，诸如运行SIP应用模拟SIP消息呼叫，如果呼叫结果正常则表示应用部署正常，SCP与DB连接正常，SCP与SIPGW连接正常，业务运行正常，若呼叫结果异常则表示部署异常；
步骤308、VNFM通知EMS监控和管理VNF；
步骤309、VNFM通知NFVO部署VNF完成；
步骤310、NFVO通知用户端完成了业务实例化请求；
步骤311、在业务运行过程中，VNFM监控VNF的虚拟资源、应用及业务的运行状态，并收集性能分析和告警数据；
步骤312、业务运行过程中，VNFM将性能分析、告警数据及业务运行状态定时发送给EMS。
在该方法中，所述进行一应用和/或业务的扩缩容过程或自愈过程如图4所示，图4为本发明实施例提供的基于NFV构建自动运维系统完成通信网络中一应用和/或业务的扩缩容过程的缩容过程或自愈过程流程图，该例子以通信网络的谢绝来电例子进行举例说明，其具体步骤包括：
步骤401、VNFM在VIM上定时采集虚拟资源的性能分析和告警数据；
步骤后402、VNFM在VNF上采集业务容量，并基于设置的用户策略中的对应门限进行对比，当无法匹配时，触发扩缩容过程或自愈过程；
步骤403、VNFM确定触发扩缩容或自愈过程，并发送扩缩容过程或自愈过程的请求NFVO；
在这里，如果是业务容量较大或较小到达了对应的门限，则会请求对业务进行扩容或缩容；如果是业务所采用的虚拟资源异常或业务异常，则会请求自动治愈，自动治愈实际上是对业务的缩容后再扩容；
在对业务和/或应用进行扩缩容过程或自愈过程时，对业务和/或应用的虚拟化资源进行相应调整；
步骤404～405、NFVO根据VNFM的请求与VIM交互，减少、增加或更新需求虚拟资源；
步骤406、VIM将虚拟资源变更结果发送给NFVO；
步骤407、VNFM对VNF上承载的业务进行重新配置；
在本步骤中，如果是业务或/和应用的扩容过程，就会增加扩容的VNF，并将所增加的扩容VNF加入到该业务或/和应用所涉及的VNF集群中，并自动检测该扩容的VNF运行状态；
在本步骤中，如果是业务或应用的缩容过程，就会在该业务或应用涉及的VNF集群中，将缩容涉及的VNF删除，维护更新后的该业务或应用涉及的VNF集群；
步骤408、VNFM将该业务或应用涉及的VNF更新结果发送给EMS。
从本发明实施例可以看出，本发明提供的自动运维系统支持通信网络的虚拟资源的自动部署及生命周期性的健康检查；本发明实施例提供的自动运维系统能够支持应用和/或业务的自动部署和健康检查；本发明实施例提供的自动运维系统能够支持虚拟资源、应用和/或业务的扩缩容处理，进一步支持自愈处理。因此，本发明实施例基于NFV实现了对通信网络的自动运维。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种实现自动运维的网络架构，其特征在于，基于网络功能虚拟化NFV进行自动运维系统的构建，包括：网络功能虚拟化编排器NFVO、虚拟化网元管理单元VNFM、虚拟资源管理单元VIM、虚拟化平台NFVI、至少一虚拟化网元VNF及网元管理系统EMS，其中，
VNFM，用于对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理；
NFVO分别与VNFM、VIM及EMS连接，用于对VNFM所管理VNF涉及的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排；
VNF，用于在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的实例化处理，或者进行所涉及的应用和/或业务的扩缩容处理；
VIM，用于控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
NFVI，用于在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
EMS用于对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。
2.如权利要求1所述的网络架构，其特征在于，所述网络架构是分层架构的，包括硬件层、虚拟层、网元层及管理层，其中，
管理层包括NFVO，用于对所述自动运维系统进行管理和编排；
网元层包括VNFM及VNF，用于在虚拟资源上将所述自动运维系统中提供的业务和/或应用涉及的网络实体虚拟化；
虚拟层包括VIM及NFVI，用于将从硬件层获取的通信网络资源进行虚拟化，得到虚拟资源；
硬件层包括通信网络的硬件设备及硬件资源，且将网络资源提供给虚拟层。
3.如权利要求1所述的网络架构，其特征在于，所述至少一VNF组成一个VNF集群，所述VNF集群中的至少一VNF之间进行交互，处理一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程；
所述VNF集群至少包括VNF控制器master、数据库DB、业务控制节点SCP、系统管理节点SMP及会话初始协议网关SIPGW中的一种或多种组合，VNF master控制所述VNF中的其他VNF进行所涉及的应用和/或业务的部署、或/和进行所涉及的应用和/或业务的运维。
4.如权利要求1所述的网络架构，其特征在于，所述VNF，还用于在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的自愈处理。
5.一种实现自动运维的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于NFV构建自动运维系统，其中包括一业务和/或应用涉及的至少一VNF；
所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制下，进行一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述包括一业务和/或应用涉及的至少一VNF组成了VNF集群，所述VNF集群中的至少一VNF之间进行交互，处理一应用和/或业务的实例化过程或扩缩容过程，所述VNF集群包括：VNF控制器master、DB、SCP、SMP及SIPGW中的一种或多种组合，VNF master控制所述VNF中的其他VNF进行所涉及的应用和/或业务的部署、或/和进行所涉及的应用和/或业务的运维。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制包括：
NFV还包括NFVO、VNFM、VIM、NFVI及EMS，其中，
VNFM对一应用或业务所涉及的至少一VNF进行管理；
NFVO分别与VNFM、VIM及EMS连接，对VNFM所管理的VNF的应用和/业务进行编排，对VIM管理的虚拟资源进行编排，及对EMS的管理策略进行编排；
至少一VNF，在VNFM的管理下进行所涉及的应用和/或业务的实例化处理，或者进行所涉及的应用和/或业务的扩缩容处理；
VIM，控制NFVI对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
NFVI在VIM的控制下，对通信网络中的硬件实体资源进行虚拟化资源的管理；
EMS对VNF进行监控，通过VNFM获取得到VNF的性能分析及告警数据。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于NFV构建自动运维系统还包括：
获取通信网络的资源并将资源虚拟化后，在虚拟资源的承载下进行一业务和/或应用涉及的至少一VNF的部署及配置。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：所构建的自动运维系统中的至少一VNF在NFV的管理控制下，进行一应用和/或业务的自愈过程。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法对通信网络中的具有生命周期的业务或应用进行虚拟化的自动维护。
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