JP5585437B2 - ネットワーク管理装置、ネットワーク管理システム、および、ネットワーク管理方法 - Google Patents

Description

この発明は、ネットワークの障害が発生した時に、障害箇所を推定するネットワーク管理装置に関するものである。

ネットワーク内で発生する障害箇所を推定するために、ネットワーク管理装置を配置して、ネットワーク機器の障害を監視する方法がある。ネットワーク管理装置は監視経路を設定し、監視経路上のネットワーク機器に対してｐｉｎｇ（Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｐｅｒ）メッセージ等の監視メッセージを送信し、ネットワーク機器からの応答の有無に基づき障害箇所を推定する。

従来のネットワーク管理装置による障害箇所推定方法では、障害箇所の推定精度を向上させるため、複数の監視経路を組合せた方法が提案されている。ネットワーク管理装置は、監視対象のネットワーク機器との間に物理的な経路が異なる複数の論理ネットワークを監視経路として設定し、想定される障害毎に各監視経路における生存確認結果を示したパターンテーブルを作成する。複数の監視経路における生存確認結果と、パターンテーブルとのマッチングを行い、障害箇所を推定する（例えば下記特許文献１）。

特開２０１０−３４８７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の技術では、監視経路を固定的に設定する必要がある。冗長化されたネットワークを論理ネットワークで区切ることにより、監視経路を固定している。しかし、監視経路上に冗長構成が含まれており、冗長構成の経路を指定できないネットワークにおいては、冗長構成部分の障害発生により通信経路が現用系から予備系に切り替わると、ネットワーク管理装置が認識している監視経路も障害が発生した現用系から予備系に切り替わるために、障害箇所を推定できなくなるという問題点があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、冗長構成を有するネットワークにおいて、冗長構成の切り替えがなされる場合でも障害箇所を推定できるネットワーク管理装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるネットワーク管理装置は、冗長構成を有するネットワークの障害を監視するネットワーク管理装置であって、前記ネットワークを構成する複数のネットワーク機器の管理情報を格納する機器情報テーブルと、前記ネットワーク機器の内、冗長構成を形成するネットワーク機器を仮想機器とみなし、前記仮想機器と該仮想機器に対応付けられたネットワーク機器との管理情報を格納する仮想機器情報テーブルと、前記ネットワークを構成する複数のネットワーク機器の接続情報を格納する経路情報テーブルと、監視メッセージを前記ネットワーク機器に送信し、該ネットワーク機器からの応答に基づき、前記ネットワークの障害を検出するネットワーク監視部と、前記ネットワーク監視部によって障害が検出されたネットワーク機器までの経路の接続情報を前記経路情報テーブルから取得し、障害が検出されたネットワーク機器までの経路上にあるネットワーク機器の管理情報を前記機器情報テーブルから取得する機器情報取得部と、前記経路上に仮想機器がある場合には、仮想機器と該仮想機器に対応付けられたネットワーク機器との管理情報を前記仮想機器情報テーブルから取得する仮想機器情報取得部と、前記機器情報取得部と前記仮想機器情報取得部とによって取得された管理情報に対応するネットワーク機器の監視メッセージに対する応答に基づき、障害箇所を推定する障害箇所推定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、冗長構成を有するネットワーク構成において、冗長構成の切り替えがなされる場合でも障害箇所を推定できる。

この発明の実施の形態１にかかるネットワーク管理システムの構成例である。 この発明の実施の形態１にかかる仮想機器を設定したネットワーク管理システムの構成例である。 この発明の実施の形態１にかかるネットワーク管理装置の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる機器情報テーブルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる仮想機器情報テーブルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる経路情報テーブルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる障害箇所推定部の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１にかかる障害箇所推定結果の一例を示す図である。

以下に、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。

実施の形態１．
図１は本実施の形態にかかるネットワーク管理システムの構成例である。図示するようにネットワーク管理装置１はスイッチ２１とスイッチ２２を介してルータ３５と接続される。またスイッチ２１とスイッチ２２の間には、ルータ３１とルータ３３を通る経路とルータ３２とルータ３４を通る経路がある。ルータ３１とルータ３２の間、ルータ３３とルータ３４の間にＶＲＲＰ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｏｕｔｅｒ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が設定されることにより、ネットワークには冗長構成が形成される。

また、冗長構成の切り替えは、上記のＶＲＲＰによる切り替えに限られず、ルーティングプロトコルによる切り替え等の他の方式であってもよい。

図２は本実施の形態にかかる仮想機器を設定したネットワーク管理システムの構成例である。図１において冗長構成を形成しているルータ３１とルータ３２を１つの仮想機器とみなして仮想ルータ４１を定義する。同様に、ルータ３３とルータ３４を１つの仮想機器とみなして仮想ルータ４２を定義する。図２は図１の冗長構成を形成する２つのルータを１つの仮想機器とみなした仮想ルータに置き換えたものである。以下、図１および図２のネットワーク管理システムを一例として本実施の形態を説明する。

図３は、本実施の形態にかかるネットワーク管理装置の構成例を示す図である。図示するように本実施の形態にかかるネットワーク管理装置１は、機器情報テーブル１１、仮想機器情報テーブル１２、経路情報テーブル１３、ネットワーク監視部１４、機器情報取得部１５、障害箇所推定部１７を備えている。また、機器情報取得部１５は仮想機器情報取得部１６を含む構成としている。

機器情報テーブル１１は、ネットワークを構成するネットワーク機器について、装置型名、ネットワーク内における機器名称を表すホスト名、ＩＰアドレス、インタフェース名称等のネットワーク機器の管理情報を格納している。本実施の形態ではルータ、スイッチをネットワーク機器としているが、ネットワーク機器はルータ、スイッチに限定されることはなく、その他の機器を含んでいても本実施の形態を同様に適用することができる。

図４は、本実施の形態にかかる機器情報テーブル１１の一例である。機器情報テーブル１１には、ルータ３１〜３５とスイッチ２１、２２に対する機器の管理情報が格納されている。図４には、ホスト名とＩＰアドレスを記載しているが、上記以外の管理情報が格納されていてもよい。

仮想機器情報テーブル１２は、仮想機器の仮想ＩＰアドレスまたは識別子等と、仮想機器に対応付けられた実在のネットワーク機器との対応関係を示す管理情報を格納している。

図５は、本実施の形態にかかる仮想機器情報テーブルの一例である。仮想機器情報テーブル１２には、図２に示すネットワーク管理システムにおける仮想機器である仮想ルータ４１と仮想ルータ４２の管理情報が格納されている。仮想機器情報テーブル１２には、仮想機器と実在のネットワーク機器の対応関係を示す管理情報として、仮想ルータ４１にルータ３１、ルータ３２が対応付けされ、仮想ルータ４２にはルータ３３とルータ３４が対応付けされている。図５では、仮想機器の識別子とそれに対応するネットワーク機器のホスト名を示したが、他にも仮想機器を示す仮想ＩＰアドレス等の他の管理情報、仮想機器に対応付けられた実在のネットワーク機器を示すホスト名やＩＰアドレス等の他の管理情報が格納されていてもよい。

経路情報テーブル１３は、ネットワーク管理装置１から監視対象のネットワーク機器までの監視経路上に含まれる機器の接続情報を格納している。経路上に仮想機器が含まれる場合は、仮想機器に対する接続情報も格納している。

図６は、本実施の形態にかかる経路情報テーブルの一例である。経路情報テーブル１３には、ネットワーク管理装置１から監視メッセージの送信先となる宛先機器までの接続情報が格納されている。宛先機器がルータ３５である場合、ネットワーク管理装置１からルータ３５までの接続情報として、ネットワーク管理装置１側から順に、スイッチ２１、仮想ルータ４１、仮想ルータ４２、スイッチ２２、ルータ３５の接続情報が格納されている。図６には図示していないが、他の任意のネットワーク機器を宛先機器とした場合の接続情報も格納されている。

上記の機器情報テーブル１１、仮想機器情報テーブル１２、経路情報テーブル１３は、例えば、ネットワークを構成する機器から収集した構成管理情報（ＭＩＢ：Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）やネットワーク機器の設定情報を管理したデータベースを利用して作成されるものであってもよい。また例えば、他のネットワーク管理システムと管理情報を連携するものであってもよい。これらのテーブルに格納される管理情報はネットワーク管理者によって維持管理が行われる。

ネットワーク監視部１４は、監視対象のネットワーク機器に対して、周期的に監視メッセージを送信し、生存確認を行う。生存確認の方法は、ネットワーク監視部１４からＰｉｎｇメッセージ等の監視メッセージを送信し、それを受信したネットワーク機器からの応答の有無を確認することによって行う。ネットワーク監視部１４が応答を受け取れない場合、ネットワーク内に障害が発生したと判断し、機器情報取得部１５にネットワーク内で障害が発生したことを伝える障害通知を行う。なお、上記の監視メッセージはそれを受信したネットワーク機器が生存していれば応答を返すものであればよく、Ｐｉｎｇメッセージに限定されない。例えば、ＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）リプライメッセージ等を利用してもよい。

機器情報取得部１５は、ネットワーク監視部１４から障害通知を受け取ると、障害を検出したネットワーク機器までの経路を求める。機器情報取得部１５は経路情報テーブル１３から接続情報を取得し、障害を検出したネットワーク機器までの経路上にある機器を抽出し、機器情報テーブル１１から、個々のネットワーク機器のＩＰアドレス等の管理情報を取得する。経路上の機器の中に仮想機器が抽出された場合は、仮想機器情報取得部１６は、仮想機器情報テーブル１２から、仮想機器と該仮想機器に対応付けられたネットワーク機器との対応関係を示す管理情報を取得し、仮想機器に対応付けられたネットワーク機器を抽出する。さらに、仮想機器情報取得部１６は、抽出されたネットワーク機器のＩＰアドレス等の管理情報を仮想機器情報テーブル１２または機器情報テーブル１１から取得する。または、仮想機器情報取得部１６は、仮想機器に対応付けられたネットワーク機器の抽出まで行い、抽出されたネットワーク機器のＩＰアドレス等の管理情報の取得は機器情報取得部１５が行ってもよい。図３に示すように、仮想機器情報取得部１６は機器情報取得部１５に含まれる構成としているが、別のハードウェアによって実行されていてもよい。または、機器情報取得部１５が仮想機器に対応付けられたネットワーク機器を抽出するとし、仮想機器情報取得部１６の機能を機器情報取得部１５が兼ねる構成としてもよい。

障害箇所推定部１７は、機器情報取得部１５、仮想機器情報取得部１６により取得された管理情報に対応するネットワーク機器の生存確認結果から、障害箇所の推定を行う。障害箇所の推定方法は、生存確認結果から生存が確認できなかった機器のうち、ネットワーク管理装置側の最も上流にある機器を障害箇所として推定する。

次に、上記の仮想機器を設定した図２のネットワーク管理システムにおいて、障害箇所を推定する動作について説明する。以下の説明では、ネットワーク監視部１４がルータ３５に対して生存確認を行い、応答が得られなかった場合を例として説明する。この例のルータ３５のように、生存確認に対する応答がなく障害検出の糸口となったネットワーク機器を障害検出機器とする。

ネットワーク監視部１４は障害を検出すると、機器情報取得部１５に障害通知を行う。機器情報取得部１５は、経路情報テーブル１３を参照して、障害検出機器までの経路上の機器として、スイッチ２１、仮想ルータ４１、仮想ルータ４２、スイッチ２２、ルータ３５を抽出し、機器情報テーブル１１から個々の機器のＩＰアドレス等の管理情報を取得する。経路上に仮想機器が含まれるので、仮想機器情報取得部１６は、仮想機器情報テーブル１２から、仮想機器に対応付けられたネットワーク機器として、仮想ルータ４１に対してルータ３１、ルータ３２、および、仮想ルータ４２に対してルータ３３、ルータ３４を抽出し、それらのＩＰアドレス等の管理情報を取得する。ここで取得されたＩＰアドレス等の管理情報に対応するネットワーク機器に対してネットワーク監視部１４は監視メッセージを送信し、生存確認を行う。

障害箇所推定部１７は、生存確認結果を収集し、障害箇所を推定する。以下、図７を用いて障害箇所推定部１７の障害箇所推定方法について説明する。図７は本実施の形態にかかる障害箇所推定部の動作例を示すフローチャートである。

障害箇所推定部１７は、生存確認がされた機器に対して、生存確認結果に応じた状態を割り当てる（以下の図７の説明において、単に機器という場合はネットワーク機器と仮想機器の両方を含む。）。すなわち、ネットワーク機器から監視メッセージに対する応答があり、生存が確認できれば正常状態、ネットワーク機器から監視メッセージに対する応答がなく、生存が確認できなければ故障状態であるとする。また、経路上に仮想機器がある場合は、仮想機器に対応付けられたネットワーク機器の生存確認結果の組合せに応じた状態が割り当てられる。すなわち、仮想機器に対応付けられた全てのネットワーク機器から監視メッセージに対する応答があり、全てのネットワーク機器の生存が確認できた場合は正常状態とする。全てのネットワーク機器から監視メッセージに対する応答がなく、全てのネットワーク機器の生存が確認できない場合は故障状態とする。また、仮想機器に対応付けられたネットワーク機器の内、一部のネットワーク機器から監視メッセージに対する応答があり、一部のネットワーク機器だけ生存が確認できた場合は片系状態とする（ステップＳ１）。

次に、障害箇所推定部１７は、生存確認がされた機器で、障害検出機器より上流に故障状態の機器があるか否かを判断する（ステップＳ２）。故障状態の機器がある場合は、ネットワーク管理装置１側の最も上流にある故障状態の機器を障害原因とする（ステップＳ３）。冗長構成の切り替えに関する情報として、冗長構成を切り替えた経路でも障害が発生しているなどにより、冗長構成を切り替えても復旧できない障害が発生しているか、または、冗長構成の切り替えがされていないと推定し（ステップＳ４）、障害箇所推定を終了する。

一方、ネットワーク管理装置１と障害検出機器との間に故障状態の機器がない場合は、生存確認がされたネットワーク機器で、障害検出機器より上流に片系状態の仮想機器があるか否かを判断する（ステップＳ５）。片系状態の仮想機器がない場合は、ネットワーク管理装置１と障害検出機器との間には故障状態の機器、片系状態の仮想機器のいずれもないこととなり、障害検出機器に障害原因があるとして（ステップＳ６）、障害箇所推定を終了する。

上記の片系状態の仮想機器があるか否かの判断において（ステップＳ５）、片系状態の仮想機器がある場合は、ネットワーク管理装置１側の最も上流にある片系状態の仮想機器を障害原因とする（ステップＳ７）。さらにこの場合は、障害検出機器が復旧しているか否かを判断する（ステップＳ８）。障害検出機器が復旧している場合は、冗長構成の切り替えがなされ、障害原因となったネットワーク機器を経由しない経路が選択されたと推定する（ステップＳ９）。一方、障害検出機器が復旧していない場合は、冗長構成を切り替えた経路でも障害が発生しているなどにより、冗長構成を切り替えても復旧できない障害が発生しているか、または、冗長構成の切り替えがされていないと推定する（ステップＳ１０）。ステップＳ９またはステップＳ１０が完了すると、障害箇所推定を終了する。

図８は、本実施の形態にかかる障害箇所推定部１７で収集される生存確認結果と障害箇所推定結果の例を示す図である。ケース１からケース３は、それぞれ独立した生存確認結果の例である。

ケース１では、障害検出機器より上流に故障状態の仮想ルータ４１があるので、仮想ルータ４１を障害箇所と推定する。また、ルータ３１、ルータ３２がいずれも故障しているため、冗長構成を切り替えても復旧できない障害が発生しているか、または、冗長構成の切り替えがされていないと推定する。この場合、障害原因除去対策は仮想ルータ４１を構成するルータ３１、ルータ３２に対して施せばよいと分かる。

ケース２では、障害検出機器より上流でネットワーク管理装置１側に最も近い片系状態の仮想ルータ４１があるので、仮想ルータ４１に障害があると推定する。さらに、障害検出機器であるルータ３５が復旧しているので、冗長構成により、障害原因であるルータを経由しない経路に切り替わったと推定する。本実施の形態における冗長構成は２経路であるから、さらに仮想ルータ４１に対応付けられたルータのうちルータ３１が故障していると推定することができる。したがって、障害原因除去対策はルータ３１に施せばよいと分かる。従来の技術では、冗長構成の切り替えによって監視経路が切り替わってしまうと、実際の障害箇所であるルータ３１が監視経路から外れてしまい、障害箇所の推定ができなくなる。また、ルータ３５で障害が発生した後に冗長切り替えによって自動復旧したことから、ルータ３５に原因不明の瞬断が発生したと誤判定をしてしまうことがあった。本実施の形態においては、下流の障害検出機器において検出した障害を、上流のネットワーク機器の故障と関連付けて障害箇所を推定することができ、冗長構成の切り替えがあっても障害箇所の誤判定を防止して、障害箇所推定をすることが可能となる。

ケース３では、障害検出機器より上流に故障状態の機器または片系状態の仮想機器がないので、障害検出機器であるルータ３５が障害原因であるとする。

なお、上記の説明では障害箇所をネットワーク機器として説明したが、ネットワーク機器間の経路についても障害箇所として推定してもよい。例えば、上記のケース２において、ルータ３１が故障箇所であると推定できた場合には、ルータ３１が故障しているか、あるいは、スイッチ２１とルータ３１の間の経路が障害箇所となっている可能性がある。したがって、障害原因除去対策はネットワーク機器だけでなく、その上流側の経路も含めた推定としてもよい。

以上のように、冗長構成が形成されたネットワークにおいて、ネットワーク管理装置はネットワークの障害を検出するネットワーク監視部１４と、障害が検出されたネットワーク機器までの経路上のネットワーク機器の管理情報を取得する機器情報取得部１５と、前記経路上に仮想機器がある場合に、仮想機器と該仮想機器に対応付けられたネットワーク機器の管理情報を取得する仮想機器情報取得部１６と、前記取得された管理情報に対応するネットワーク機器の監視メッセージに対する応答に基づき障害箇所を推定する障害箇所推定部１７とを備える構成としている。これにより、ネットワーク監視装置が冗長構成を形成するネットワーク機器を仮想機器とみなして障害箇所推定を行うので、冗長構成の切り替えがあっても、障害箇所を推定し、的確な障害対策を行うことができるという効果がある。

なお、本願発明の適用は図１のネットワーク構成に限られない。機器単位の冗長構成を例として説明したが、仮想機器にサブネットワークをあてはめれば、サブネットワーク単位の冗長構成にも適用可能である。また、すべての予備系の経路を監視対象とせずに、一部の予備系の経路に優先度を設定して監視対象としてもよい。優先度の設定の例としては、経路内のネットワーク機器や機器間の経路における障害の発生頻度に応じて設定されるとし、障害発生頻度が低い経路は優先度が高く設定されるとしてもよい。さらに、一度優先度を設定した後に、ネットワークの障害発生状況に応じて優先度を適応的に変動させてもよい。これによって、複雑な冗長構成をもつネットワークであっても、ネットワーク管理装置１の監視負担を減らしつつ、障害箇所推定をすることができる。

なお、ネットワーク管理装置をコンピュータなどの情報処理装置で実行する場合は、機器情報テーブル１１、仮想機器情報テーブル１２、経路情報テーブル１３をメモリなどで構成すると共に、ＣＰＵが各テーブルから情報を取り出し、ネットワーク監視部１４、機器情報取得部１５、仮想機器情報取得部１６、障害箇所推定部１７の処理を実行するものであってもよい。ネットワーク監視部１４、機器情報取得部１５、仮想機器情報取得部１６、障害箇所推定部１７はそれぞれ別個のハードウェアあるいは共通したハードウェアによって処理を実行するものであってもよい。または、上記のメモリに格納された機器情報テーブル１１、仮想機器情報テーブル１２、経路情報テーブル１３から情報を取り出し、上記の処理をソフトウェア処理によって実行してもよい。また、機器情報テーブル１１、仮想機器情報テーブル１２、経路情報テーブル１３はそれぞれ物理的に異なるメモリに格納される必要は無く、１つのメモリを共用していてもよい。例えば、機器情報テーブル１１と仮想機器情報テーブル１２が同一のメモリに格納されていてもよい。

１ ネットワーク管理装置
１１ 機器情報テーブル
１２ 仮想機器情報テーブル
１３ 経路情報テーブル
１４ ネットワーク監視部
１５ 機器情報取得部
１６ 仮想機器情報取得部
１７ 障害箇所推定部
２１、２２ スイッチ
３１〜３５ ルータ
４１、４２ 仮想ルータ

Claims (6)

1. 冗長構成を有するネットワークの障害を監視するネットワーク管理装置であって、
   前記ネットワークを構成する複数のネットワーク機器の管理情報を格納する機器情報テーブルと、
   前記ネットワーク機器の内、冗長構成を形成するネットワーク機器を仮想機器とみなし、前記仮想機器と該仮想機器に対応付けられたネットワーク機器との管理情報を格納する仮想機器情報テーブルと、
   前記ネットワークを構成する複数のネットワーク機器の接続情報を格納する経路情報テーブルと、
   監視メッセージを前記ネットワーク機器に送信し、該ネットワーク機器からの応答に基づき、前記ネットワークの障害を検出するネットワーク監視部と、
   前記ネットワーク監視部によって障害が検出されたネットワーク機器までの経路の接続情報を前記経路情報テーブルから取得し、障害が検出されたネットワーク機器までの経路上にあるネットワーク機器の管理情報を前記機器情報テーブルから取得する機器情報取得部と、
   前記経路上に仮想機器がある場合には、仮想機器と該仮想機器に対応付けられたネットワーク機器との管理情報を前記仮想機器情報テーブルから取得する仮想機器情報取得部と、
   前記機器情報取得部と前記仮想機器情報取得部とによって取得された管理情報に対応するネットワーク機器の監視メッセージに対する応答に基づき、障害箇所を推定する障害箇所推定部と、を備えることを特徴とするネットワーク管理装置。
2. 前記障害箇所推定部は、前記機器情報取得部と前記仮想機器情報取得部とによって取得された管理情報に対応するネットワーク機器の監視メッセージに対する応答と、前記障害が検出されたネットワーク機器の復旧に基づき、障害箇所を推定することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク管理装置。
3. 前記障害箇所推定部は、前記障害が検出されたネットワーク機器より上流にある仮想機器において、該仮想機器に対応付けられたネットワーク機器の一部が応答する状態である場合は、前記障害が検出されたネットワーク機器の復旧と関連させて障害箇所を推定することを特徴とする請求項２に記載のネットワーク管理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のネットワーク管理装置と複数のネットワーク機器によって構成されるネットワーク管理システム。
5. 冗長構成を有するネットワークの障害監視を行うネットワーク管理方法であって、
   前記ネットワークを構成する複数のネットワーク機器の内、冗長構成を形成するネットワーク機器を仮想機器とみなし、
   監視メッセージを前記ネットワーク機器に送信し、該ネットワーク機器からの応答に基づき、前記ネットワークの障害を検出し、
   障害が検出されたネットワーク機器までの経路上にあるネットワーク機器と、該経路上にある前記仮想機器に対応付けられたネットワーク機器との管理情報を取得し、
   前記管理情報に対応するネットワーク機器の監視メッセージに対する応答に基づき、障害箇所を推定することを特徴とするネットワーク管理方法。
6. 請求項５に記載のネットワーク管理方法は、さらに、
   前記管理情報に対応するネットワーク機器の監視メッセージに対する応答と、前記障害が検出されたネットワーク機器の復旧に基づき、障害箇所を推定することを特徴とするネットワーク管理方法。

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