JP2004070403A - ファイル格納先ボリューム制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】適切な信頼性特性及び性能特性を持つボリュームに、ファイル単位で動的に格納先を振り分け、管理者の振り分け設定の手間を軽減させる。
【解決手段】格納要件算出ルール設定エンジン102は利用者の入力などに応じて業務アプリケーションの種類毎に信頼性要件と性能要件を設定した格納要件算出ルール181を作成し、格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103は2次記憶装置群167に取り付けられた格納先ボリューム毎に信頼性要件と性能要件を設定した格納先ボリューム算出ルール182を作成し、格納先振り分けエンジン101は格納するファイル(業務アプリケーション)の種類をキーとして格納要件算出ルール181を検索して信頼性要件と性能要件を取得し、次にこの信頼性要件と性能要件をキーとして格納先ボリューム算出ルール182を検索して格納先ボリュームを取得し、取得した格納先ボリュームにファイルを格納する。
【選択図】        図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のボリュームにデータを振り分けて格納するファイルシステムおよびNAS(Network Attached Storage)システムに関し、特に大量のボリュームを保持し大量の業務アプリケーションから利用されるファイルシステムおよびNASシステムに適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ストレージボリュームは容量以外にも、装置自身の故障頻度や、万が1の故障時にでも保持データが破壊されないかどうか等によって特徴付けられる信頼性特性と、保持データへの読み込みおよび書き込み速度に影響を与える性能特性をもっている。
また格納対象データに求められる要件に応じて、最適な信頼性特性および性能特性をもったストレージボリュームにデータを格納することは重要である。
たとえば、顧客データなどのミッションクリティカルデータは、RAID5やRAID1等のフォールトトレランス能力の高いボリュームに格納する必要がある。
また、ビデオデータは、シーケンシャルアクセスが早いボリュームに格納すると効果的である。
本明細書では以降、上記の「格納対象データに求められる要件に応じて、最適な信頼性特性および性能特性をもったストレージボリュームにデータを格納すること」を、「データ格納先最適化」と呼ぶ。
従来、データ格納先最適化は、基本的に各ボリュームの信頼性特性および性能特性とそのマウントポイントディレクトリを、管理者が手作業で管理することにより、実現していた。
また近年では、大型ディスク装置やバーチャリゼーション製品の中には、ボリューム間のデータ移動(マイグレーション)機能を持つものがあり、この機能を利用することによって、1旦ボリュームを割り当てた後でも、信頼性特性および性能特性が異なる別のボリュームにデータを移動することが可能になっている。
例えば、日立製作所のストレージサブシステム製品のデータマイグレーション機能や、米国データコアソフトウェア社のバーチャリゼーション製品のデータマイグレーション機能が、この機能に相当する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法には、以下の2つの問題がある。
1つめの問題は、ボリューム単位のデータ格納最適化はできるものの、ファイル単位のデータ格納先最適化はできないという問題である。
すなわち同じマウントポイント配下のファイルは、全て同じボリュームに格納されてしまうため、ファイル単位でのデータ配置の最適化はできない。
このため例えば、ランダムアクセスが頻発するファイルと、シーケンシャルアクセスが頻発するファイルが、同じディレクトリにあった場合でも、両者を異なる信頼性特性および性能特性をもつ二つのボリュームに分けて格納することはできない。
2つめの問題は、業務アプリケーションの管理者が、各ボリュームの特性とそのマウントポイントを意識する必要があるという問題である。
この問題により各物理ボリュームの信頼性特性および性能特性と、そのマウントポイント先を意識しないと、データ格納先最適化ができない。
例えば、ランダムアクセスが高速なストレージに、インデックスファイルを格納したい場合には、従来の技術ではランダムアクセスが高速なボリュームがどれか調べ、そのボリュームを適切なディレクトリにマウントし、そのディレクトリにインデックスファイルが格納されるように設定するという、煩雑な作業が必要であった。
本発明の目的は、上記2つの問題を解決し、ファイル単位のデータ格納先最適化を実現し、またデータ格納先最適化を行う際における管理者の設定の手間を減らすことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、格納要求のあったファイル毎に当該ファイルの格納形態に求められる格納要件である信頼性要件および性能要件を算出する格納要件算出ステップと、該算出された格納要件と各ボリュームの信頼性特性および性能特性に応じて実際のファイルの格納先ボリュームを算出する格納先ボリューム算出ステップと、該算出された格納先ボリュームに基づいてファイル毎にボリュームを振り分けてファイルを格納するファイル格納ステップを有するようにしている。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下に、複数のボリュームにデータを分散して格納するファイルシステムとしてNASシステムを例として、本発明の1実施形態について説明する。
以下の実施形態におけるNASシステムの例は、本発明の説明に不要な機能や詳細を省略しているため、一般的なNASシステムに比べて単純化されているが、本発明の適用範囲が制限されるものではない。
図1は、本実施形態のNASシステムの構成を示す図である。
本NASシステムは、NASサーバ110と、NASクライアント群130と、NASサーバとNASクライアント群を接続するLAN120を有している。
本実施形態におけるNASクライアント群130の内部では、業務アプリケーション群131が実行される。
業務アプリケーション群131はLAN120を経由して、NASサーバにファイルの格納要求を行う。
本実施形態におけるNASサーバは、主記憶装置161、通信装置162、CPU163、表示装置164、キーボード165、マウス166、2次記憶装置部167の装置により構成されている。
2次記憶装置部167は、NASクライアント130からの格納要求データを格納する格納先ボリューム群171と、NASサーバ自身の管理情報を保持する管理情報格納ボリューム172の2種類のボリューム装置により構成されている。
管理情報格納ボリューム172上には、格納要件算出ルール181と格納先ボリューム算出ルール182が格納されている。
NASサーバ内の主記憶装置にはオペレーティングシステム140が格納されている。
【0006】
オペレーティングシステム140の内部では、NASクライアント130上の業務アプリケーション131からの格納要求に応じて、ファイル毎に格納先ボリュームを振り分けて格納する格納先振り分けエンジン101と、格納先要件算出ルール181を設定する格納要件算出ルール設定エンジン102と、格納先ボリューム算出ルール182を設定する格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103が実行される。
上記3つのエンジンはプログラムデータとして2次記憶装置部167内に格納されているが、実行時に主記憶装置161に読み込まれ、CPU163にて実行される。
【0007】
実施形態ではネットワークを介してファイル格納要求が行われるNASシステムを1実施形態としてあげているが、業務アプリケーション群131と格納先ボリューム171が同じコンピュータに搭載されている、通常のファイルシステムにおいても、本発明は適用可能である。
【0008】
図2は、本実施形態における格納先振り分けエンジン101の動作を示した図である。
図3は、本実施形態における格納先振り分けエンジン101の処理フロー概要を示した図である。
以下では図2、図3を用いて、格納先振り分けエンジン101の動作および処理概要について説明する。
業務アプリケーション131からの格納要求があると、ファイル受信ステップ301にてファイル受信モジュール200が、格納要求ファイル201を受信する。
次に、格納要件算出ステップ302にて格納要件算出モジュール210が格納要件算出ルール181を参照し、当該ファイルに求められる信頼性要件および性能要件を格納要件情報241として算出する。
次に格納先ボリューム算出ステップ303にて、格納先ボリューム算出モジュール220が、前ステップで算出された格納要件情報241と格納先ボリューム算出ルール182を参照し、具体的な格納先ボリュームを定めた格納先ボリューム情報242を算出する。
最後に、格納ステップ304にて、格納モジュール230が、格納要求ファイル201を前記ステップで算出された格納先ボリューム情報242で指定された格納先ボリューム171に格納する。
【0009】
上記処理のうち、格納要件算出ステップ302と、格納先ボリューム算出ステップ303は複雑であるので、以下で詳しく説明する。
格納要件算出ステップ302と、格納先ボリューム算出ステップ303について詳しく説明するために、まず、格納要件算出ルール181と格納先ボリューム算出ルール182の構造について説明する。
図4は、格納要件算出ルール181の構成について示した図である。
格納要件算出ルール181は、業務アプリケーション対格納要件マッピングテーブル410を保持している。
業務アプリケーション対格納要件マッピングテーブル410は、格納要求のあった業務アプリケーションの種別毎に、格納要件すなわち、格納要求のあったファイルに求められる信頼性要件と性能要件を算出するためのテーブルである。
本テーブルを用いることにより、例えばデータベースアプリケーションから格納要求のあったファイルは、信頼性要件が高く、性能要件も高いボリュームに格納しなければならないなど、業務アプリケーションの特性に応じた格納要件の算出が可能となる。
業務アプリケーション対格納要件マッピングテーブル410は、業務アプリケーション種別411に対応する、信頼性要件412と、性能要件413を保持している。
【0010】
本実施形態では、信頼性要件および性能要件を、業務アプリケーション種別毎に算出する構造としているが、カラム411を業務アプリケーション種別とする代わりに、オペレーティングシステムのユーザ種別、あるいはNASクライアント種別などに変更することにより、業務アプリケーション種別以外の要素を元にした、格納要件の算出が可能となる。
また、本実施形態においては、予め格納要件算出ルールを設定しているが、このような設定をせずに、格納する各業務アプリケーション自体に信頼性要件、性能要件などの格納要件を設定しておき、業務アプリケーションからの格納要求時に、この業務アプリケーションに設定されている格納要件を用いるようにしてもよい。
また、本実施形態では、信頼性要件412および性能要件413として具体的に定義可能な値として、“高い”もしくは“低い”の2値を想定しているが、実際には単に“高い”、“低い”の2値だけでなく、実数値等のほかの値を用いることも可能である。
【0011】
図5は、格納先ボリューム算出ルール182の構成について示した図である。
格納先ボリューム算出ルール182は、格納先ボリューム対特性マッピングテーブル510と、格納先ボリューム利用優先度定義テーブル520と、ボリューム型式対特性マッピングテーブル530を保持している。
格納先ボリューム対特性マッピングテーブル510は、格納先ボリューム毎に当該ボリューム513の信頼性要件511および性能要件512を保持するテーブルである。
ファイルに求められる信頼性要件および性能要件をキーとして、本テーブルを検索することにより、具体的な格納先ボリュームを算出することができる。
【0012】
格納先ボリューム利用優先度定義テーブル520は、格納先ボリュームの決定時に補助的に用いられるテーブルである。
ファイルの信頼性要件および性能要件と、格納先ボリューム対特性マッピングテーブル510をマッチングした結果、複数の格納先ボリュームが実際の格納先として候補にあがった場合に、本テーブルに定義された利用優先度を用いて、実際の格納先ボリュームを1つに決定する。
本テーブルは、格納先ボリューム521と、各々のボリュームの優先度522を保持している。
【0013】
ボリューム型式対特性マッピングテーブル530は、格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103が、格納先ボリューム対特性マッピングテーブル510および格納先ボリューム利用優先度定義テーブル520のデータを、格納先ボリュームの製造者およびボリュームの型式に基づいて、演繹的に生成する際に利用するテーブルである。
ボリューム型式対特性マッピングテーブル530は、製造者531、ボリューム型式532、信頼性特性533、性能特性534、および容量単位単価535を保持している。
【0014】
次に、格納要件算出ステップ302について説明する。
図6は、格納要件算出ステップ302の処理フローチャートである。
ステップ601では、格納要求を行った業務アプリケーションの種別をキーとして、格納要件算出ルール181内の、業務アプリケーション対格納要件マッピングテーブル410を検索する。
なお、格納要求している業務アプリケーションの種別を取得する手法としては、例えば、格納要求命令のパラメータに、格納しようとしている業務アプリケーションの有するの種別を設定し、格納要求命令解読時に業務アプリケーションの種類を得るようにするとか、あるいは、格納要求するためにNASシステムにログオンする際に格納しようとしている業務アプリケーションの有する種別を知らせる等の手法がある。
また、図4に示す業務アプリケーション対格納要件マッピングテーブルが、ユーザ名、信頼性要件、性能要件からなる場合には、格納要求を行ったユーザのユーザ名をキーとして業務アプリケーション対格納要件マッピングテーブル検索することになる。
【0015】
ステップ602では、前記ステップ601の検索結果が該当レコードありの場合はステップ603に進み、該当レコード無しの場合にはステップ604に進む。
ステップ603では、ステップ601における該当レコードから信頼性要件および性能要件を取得する。
ステップ604では、格納要求元の業務アプリケーションが未登録であったので、デフォルトの格納要件を業務アプリケーションマッピングテーブル410から検索し、信頼性要件および性能要件を取得する。
ステップ605では、前記ステップ603もしくは604で取得した、信頼性要件および格納要件を、格納要件情報241として格納先ボリューム算出ステップ303に渡す。
上記ステップにより、格納要件情報241に保持される信頼性要件および性能要件が、格納要求元の業務アプリケーション種別に応じた当該格納要求ファイルに求められる、信頼性要件および性能要件となる。
【0016】
次に、格納先ボリューム算出ステップ303について説明する。
図7は、格納先ボリューム算出ステップ303の処理フローチャートである。
ステップ701では、格納要件算出ステップ302にて算出された格納要件情報241を参照し、信頼性要件および性能要件を取得する。
ステップ702では、前ステップで取得した信頼性要件および性能要件をキーとして、両要件のアンド条件で格納先ボリューム対格納要件マッピングテーブル510を検索する。
ステップ703では、ステップ702の検索結果に応じて、当該レコードが1件でも合った場合はステップ710へ進み、両要件のアンド条件を満たすレコードが1件も無かった場合はステップ704へ進む。
ステップ710では検索結果を格納先候補として、ステップ711へ進む。検索結果は当該ファイルを格納するために適した格納先ボリューム、すなわち求められる信頼性要件および性能要件を満たした格納先ボリュームとなる。
【0017】
ステップ704では、上記両要件のアンド条件を満たすレコードがないため、信頼性要件のみをキーとして格納先ボリューム対格納要件マッピングテーブル510を検索する。
ステップ705では、性能要件のみをキーとして格納先ボリューム対格納要件マッピングテーブル510を検索する。
ステップ706では、ステップ704およびステップ705で検索した格納先レコードをマージし、単1の検索結果とする。
ステップ707では、ステップ706で求めた検索結果を調べ、該当レコードがある場合はステップ709に進み、該当レコードが無い場合はステップ708に進む。
ステップ704からステップ707の処理よって、求められる格納要件に該当する格納先ボリュームが無かった場合に、信頼性要件もしくは性能要件のいづれかを満たす格納先ボリュームを検索している。
ステップ709では、ステップ706の検索結果を格納先候補として、ステップ711へ進む。
ステップ708では、信頼性要件および性能要件のいづれか1方ですら満たす格納先ボリュームが無かったので、全ての格納先ボリュームを格納先候補として、ステップ711へ進む。
【0018】
ステップ711では、前ステップで格納先候補とされた格納先ボリュームが複数あるか単数か調べ、単数なら713へ進み、複数なら712へ進む。
ステップ712では、格納先候補が複数件あるので、格納先ボリューム利用優先度定義テーブル520を参照し、複数の格納先候補から最も優先順位の高い格納先ボリュームを1つ算出する。
ステップ713では、決定された格納先ボリュームを、格納先ボリューム情報242に記録し、格納ステップ304に渡す。ステップ711からステップ713の処理によって、複数の格納先ボリュームが信頼性要件および格納要件を満たした場合に、それらの格納先ボリュームから格納先ボリューム利用優先度定義テーブル520に定義された優先度を元に、具体的な格納先ボリュームを1つ算出している。
【0019】
以下では、格納要件算出ルール設定エンジン102および、格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103の1実施形態について説明する。
格納要件算出ルール設定エンジン102は、格納先要件算出ルール181を設定する。
図8は、格納要件算出ルール設定エンジン102の処理の1実施形態を示したフローチャートである。
処理は2つのステップからなる。
まず、ステップ801では利用者に業務アプリケーション毎に、当該業務アプリケーションが格納するファイルに求められる信頼性要件および性能要件を手動で入力させる。
次にステップ802では、前ステップで入力された信頼性要件および性能要件を、格納要件マッピングテーブル410に格納する。
このように本実施形態では、利用者が手動で格納先要件算出ルール181を設定することを想定している。
但し、この他にも業務アプリケーションの開発者が、当該アプリケーションの格納ファイルに求める信頼性要件及び性能要件を、設定ファイルの形式で利用者に配布し、この設定ファイルを格納要件算出ルール設定エンジン102への入力ファイルとすることにより、この格納要件算出ルール設定エンジン102が当該設定ファイルを解釈して、格納先要件算出ルール181を設定する方法なども考えられる。
【0020】
格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103は、格納先ボリューム算出ルール182を設定する。
本実施形態における格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103は、格納先ボリュームに問い合わせコマンドを発行して得られる製造者情報およびボリューム型式情報を元に、動的に格納先ボリューム算出ルール182を算出することを特徴としている。
図9は、格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103の処理を説明した図である。
以下に、図9および図5を用いて格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103の処理を詳細に説明する。
ステップ901では、利用者がボリュームの製造者と型式に応じた、信頼性特性および性能特性を入力する。ユーザはボリュームの型式毎に信頼性特性および性能特性を入力することとなる。
ステップ902では、前ステップで入力されたボリュームの型式ごとの信頼性特性および性能特性を、ボリューム型式対特性マッピングテーブル530に格納する。
ステップ903では、格納先ボリューム対特性マッピングテーブル510および格納先ボリューム利用優先度定義テーブル520の全てのレコードをクリアする。
ステップ904では、接続された各格納先ボリューム171に、型式問い合わせのコマンドを発行し、当該ボリュームの製造者、型式を取得する。実際には型式問い合わせコマンドはSCSIのインクワイアリコマンドなどを利用して実装できる。
ステップ905では、前ステップで取得したボリュームの製造者および型式をキーとして、ボリューム型式対特性マッピングテーブル530を検索する。
ステップ906では、前ステップの検索結果に応じて、該当レコードがあればステップ907に進み、無ければステップ910に進む。
ステップ907では、検索結果から信頼性特性および性能特性を取得する。
ステップ910では、ボリューム型式対特性マッピングテーブル530におけるデフォルトの信頼性特性および性能特性を取得する。
ステップ908では、取得した信頼性特性および性能特性と当該格納先ボリュームの情報を、格納先ボリューム対特性マッピングテーブル510に、レコードとして追加する。
ステップ909では、格納先ボリューム優先度定義テーブル520に、格納先ボリューム対特性マッピングテーブル510と同じ格納先ボリュームのレコードを追加し、ボリューム型式対特性マッピングテーブル530に定義されている、容量単位価格535の小さい順に、利用優先度522を割り当てる。
このステップにより、同じ格納要件を満たす格納先ボリュームであれば、容量単価の小さい格納先ボリュームから先に利用されるようになる。
上記で説明した格納先ボリューム算出ルール設定エンジン103により、ボリュームの型式情報を利用して、各ボリュームの信頼性特性および性能特性を自動的に算出することから、利用者は、個別に格納先ボリュームの特性を定義する手間を削減することができる。
【0021】
以上説明した様に本実施形態のNASシステムによれば、ファイル単位に格納要件算出および格納先ボリューム決定が行われるため、データ格納先最適化をファイル単位に行うことができる。
またその際、格納先ボリュームの決定が格納要件算出ステップおよび格納先ボリューム算出ステップにより自動的に行われるため、管理者が個別のボリュームとそのマウント先を意識した煩雑な設定を行う手間が発生しない。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、ファイル単位に格納要件算出および格納先ボリューム決定が行われるため、データ格納先最適化をファイル単位に行うことができる。
またその際、格納先ボリュームの決定が格納要件算出ステップおよび格納先ボリューム算出ステップにより自動的に行われるため、管理者が個別のボリュームとそのマウント先を意識した煩雑な設定を行う手間が発生しない。
これにより、ストレージシステムの管理者は、煩雑な設定を行うことなく、ファイル単位のデータ格納先最適化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のNASシステムの構成を示す図である。
【図2】格納先振り分けエンジンの動作を示した図である。
【図3】格納先振り分けエンジンの処理フローの概要を示した図である。
【図4】格納要件算出ルールの構成を示した図である。
【図5】格納先ボリューム算出ルールの構成を示した図である。
【図6】格納要件算出ステップの処理手順を示したフローチャートである。
【図7】格納先ボリューム算出ステップの処理手順を示したフローチャートである。
【図8】格納要件算出ルール設定エンジンの処理手順を示したフローチャートである。
【図9】格納先ボリューム算出ルール設定エンジンの処理手順を説明したフローチャートである
【符号の説明】
101  格納先振り分けエンジン
102  格納要件算出ルール設定エンジン
103  格納先ボリューム算出ルール設定エンジン
110  NASサーバ
120  LAN
130  NASクライアント
131  業務アプリケーション
140  オペレーティングシステム
161  主記憶装置
162  通信装置
163  CPU
164  表示装置
165  キーボード
166  マウス
167  2次記憶装置
171  格納先ボリューム
172  管理情報格納ボリューム
181  格納要件算出ルール
182  格納先ボリューム算出ルール

Claims (8)

  1. 業務アプリケーションからのファイル格納要求に基づいて複数のボリュームにデータを分散して格納するファイルシステムにおけるファイル格納先ボリューム制御方法であって、
    格納要求のあったファイル毎に当該ファイルの格納形態に求められる格納要件である信頼性要件および性能要件を算出する格納要件算出ステップと、
    該算出された格納要件と各ボリュームの信頼性特性および性能特性に応じて実際のファイルの格納先ボリュームを算出する格納先ボリューム算出ステップと、
    該算出された格納先ボリュームに基づいてファイル毎にボリュームを振り分けてファイルを格納するファイル格納ステップを有することを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
  2. 請求項1記載のファイル格納先ボリューム制御方法において、
    前記格納要件算出ステップは、格納要求を行った業務アプリケーションの種別をキーとして、予め定義された業務アプリケーションの種別毎に必要とされる格納要件を検索することにより、格納要件を算出することを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
  3. 請求項1記載のファイル格納先ボリューム制御方法において、
    前記格納要件算出ステップは、格納要求を行ったユーザの識別情報をキーとして、予め定義されたユーザ毎の必要とされる格納要件を検索することにより、格納要件を算出することを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
  4. 請求項1記載のファイル格納先ボリューム制御方法において、
    前記格納要件算出ステップは、業務アプリケーションにより直接指定された格納要件を、そのまま格納要件として算出することを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
  5. 請求項1記載のファイル格納先ボリューム制御方法において、
    前記格納先ボリューム算出ステップは、予め静的に定義された各ボリュームの信頼性特性および性能特性と、格納要求のあったファイルの格納要件との突合せによって、格納先ボリュームを算出することを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
  6. 請求項1記載のファイル格納先ボリューム制御方法において、
    前記格納先ボリューム算出ステップは、複数の格納先ボリュームを算出したとき、予め定義された各ボリュームに付された優先度を参照することにより最も高い優先度を有するボリュームを選択することを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
  7. 請求項1記載のファイル格納先ボリューム制御方法において、
    前記格納先ボリューム算出ステップは、ボリュームの型式情報を各ボリュームに対して問い合わせ、問合せ結果のボリュームの型式情報をキーとして、ボリュームの型式情報と該ボリュームの信頼性特性および性能特性との対応を予め定義した情報を検索して、各ボリュームの信頼性特性および性能特性を算出し、ファイル格納要求時には前記算出された各ボリュームの信頼性特性および性能特性と、格納要求のあったファイルの格納要件との突合せによって、格納先ボリュームを算出することを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれかの請求項記載のファイル格納先ボリューム制御方法において、
    前記ファイルシステムはNAS(Network Attached Storage)システム内に実装されていることを特徴とするファイル格納先ボリューム制御方法。
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