Articulo de referencia

Programa de modernización de la computación de alto rendimiento

El Programa de Modernización de Computación de Alto Rendimiento (HPCMP) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos se inició en 1992 en respuesta a la directiva del Congr...

El Programa de Modernización de Computación de Alto Rendimiento (HPCMP) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos se inició en 1992 en respuesta a la directiva del Congreso de modernizar las capacidades de computación de alto rendimiento de los laboratorios del Departamento de Defensa (DoD). [ 1 ] El HPCMP proporciona supercomputadoras, una red nacional de investigación, herramientas de software de alta gama, un entorno seguro y expertos en ciencias computacionales [ 2 ] que, en conjunto, permiten a los laboratorios y centros de pruebas de Defensa llevar a cabo actividades de investigación, desarrollo, pruebas y evaluación de tecnología. [ 3 ]

El programa fue administrado por la Oficina del Director de Investigación e Ingeniería de Defensa (ahora llamada Subsecretario de Defensa para Investigación e Ingeniería ) hasta el año fiscal 2011, momento en el que fue transferido a la oficina del Subsecretario del Ejército de los Estados Unidos para Adquisiciones, Logística y Tecnología , donde es administrado por el Subsecretario Adjunto de Investigación y Tecnología. [ 4 ]

El programa consta de tres elementos principales: los Centros de Recursos de Supercomputación del Departamento de Defensa (DSRC), que proporcionan supercomputadoras a gran escala y personal operativo; la Red de Investigación e Ingeniería de Defensa (DREN), una red nacional de I+D de alta velocidad y baja latencia que conecta los centros y las principales comunidades de usuarios; y un conjunto de iniciativas en aplicaciones de software para desarrollar, modernizar y mantener software que permita abordar los desafíos científicos y de ingeniería del Departamento de Defensa. El Sr. Kelly Dalton es el actual Director del HPCMP.

Centros de recursos de supercomputación del Departamento de Defensa

El HPCMP financia y supervisa el funcionamiento de cinco centros de supercomputación, denominados Centros de Recursos de Supercomputación del Departamento de Defensa (DSRC). Estos centros son operados por el Centro de Investigación y Desarrollo de Ingeniería en Vicksburg, MS, el Laboratorio de Investigación del Ejército en Aberdeen, MD, el Comando de Meteorología y Oceanografía Naval en el Centro Espacial Stennis , MS, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea en Dayton, OH , y el Centro de Computación de Alto Rendimiento de Maui en Maui, HI. [ 5 ] El Centro de Supercomputación de la Región Ártica (ARSC) en Fairbanks, AK fue un sexto DSRC [ 6 ] hasta que se interrumpió su financiación en 2011. [ 7 ]

Cada centro alberga supercomputadoras de gran escala, redes de alta velocidad, sistemas de almacenamiento masivo de archivos de varios petabytes y expertos en computación. Los centros son administrados por el Subdirector de Centros del HPCMP, quien también financia actividades de todo el programa en soporte al usuario (el Servicio de Asistencia de HPC ) y visualización científica (el Centro de Análisis y Evaluación de Datos, o DAAC).

Red de Investigación e Ingeniería de Defensa

La Red de Investigación e Ingeniería de Defensa (DREN, por sus siglas en inglés), una red informática nacional de alta velocidad para la investigación, la ingeniería y las pruebas computacionales del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD, por sus siglas en inglés), es un componente importante del Programa de Modernización de Computación de Alto Rendimiento (HPCMP, por sus siglas en inglés) del DoD.

DREN es la principal red de área amplia (WAN) del Departamento de Defensa (DoD) para misiones de investigación, pruebas e ingeniería. DREN es una red informática nacional de alta velocidad, alta capacidad, baja latencia y baja fluctuación que da soporte a las comunidades de computación de alto rendimiento, ciencia y tecnología, pruebas y evaluación, e ingeniería de adquisiciones del DoD. DREN conecta a científicos e ingenieros con los centros de computación de alto rendimiento (HPC) geográficamente dispersos del HPCMP , incluidos los cinco Centros de Recursos de Supercomputación (DSRC) del DoD. DREN está instalada en más de 210 centros del DoD, incluidos laboratorios de investigación, centros de pruebas, universidades y ubicaciones industriales en todo Estados Unidos (incluidos Hawái y Alaska). [ 8 ]

La red DREN de cuarta generación (DREN 4) se proporciona bajo un contrato de servicios comerciales adjudicado a Verizon en 2021. [ 9 ] DREN se ha adjudicado anteriormente a Lumen (DREN 3), Verizon (DREN 2) y AT&T (DREN 1). Los proveedores de servicios DREN suelen construir DREN como una red privada virtual superpuesta a su infraestructura de red comercial. Las capacidades que proporciona DREN 4 incluyen velocidades de transferencia de datos digitales que van desde 1  Gbit/s hasta 100  Gbit/s. DREN 4 es una red IPv6, con soporte para IPv4 heredado. El HPCMP está actualmente en el proceso de construcción de DREN 4, que finalmente reemplazará a DREN 3 cuando esté completamente probado en 2022. Las dos redes funcionarán en paralelo durante aproximadamente un año mientras los 210 sitios se transicionan de DREN 3 a DREN 4.

En 2003, DREN fue designada como la primera red IPv6 del Departamento de Defensa por el Subsecretario de Defensa para Redes e Integración de la Información . Desde entonces, DREN ha sido pionera dentro del Departamento de Defensa y el Gobierno Federal de EE. UU. en el despliegue de IPv6, operando redes con pila dual IPv4/IPv6 y redes exclusivamente IPv6. DREN ofrece una extensa base de conocimientos sobre IPv6 con las mejores prácticas y lecciones aprendidas, disponible gratuitamente en el sitio web de HPCMP.

Otras redes de investigación de interés:

Aplicaciones de software

Además de las supercomputadoras y la red nacional de investigación de área amplia, el HPCMP financia aplicaciones de software que ayudan al Departamento de Defensa a alcanzar sus objetivos de investigación, garantizando que las aplicaciones importantes del Departamento de Defensa se ejecuten de manera eficaz en las supercomputadoras a gran escala que implementa.

Institutos de aplicaciones de software HPC

Los Institutos de Aplicaciones de Software HPC, o HSAI, son proyectos interdisciplinarios financiados por el HPCMP pero ejecutados en los laboratorios del Departamento de Defensa. El programa HSAI desarrolla herramientas para resolver importantes problemas computacionales a los que se enfrenta el Departamento de Defensa y, al mismo tiempo, fomenta la experiencia interna en HPC dentro del departamento. [ 10 ]

Mejora de la productividad y capacitación del usuario (PET)

El programa de Mejora de la Productividad y Capacitación del Usuario (PET) del Programa de Modernización de Computación de Alto Rendimiento (HPCMP) brinda a los usuarios acceso a expertos en computación con experiencia en una amplia variedad de áreas técnicas de HPC. El equipo PET está disponible para ayudar a los usuarios de HPC a ser más productivos utilizando los recursos del HPCMP con el objetivo de acelerar los hitos y reducir los costos generales relacionados con el desarrollo tecnológico para los usuarios del Departamento de Defensa. [ 11 ]

Además de su experiencia interna, el equipo PET también ofrece capacitación virtual sobre el uso eficaz de software, hardware, redes, transferencia de datos, almacenamiento de datos y visualización de datos. PET facilita y promueve la transferencia de conocimiento científico y técnico entre los usuarios de HPCMP y las comunidades computacionales en general, incluyendo el Departamento de Defensa y otras agencias federales. La ayuda en áreas técnicas específicas (TTA) proporciona una amplia gama de conocimientos especializados, que incluyen, entre otros, nuevos métodos de entrega, exploración de hardware emergente, análisis de datos de alto rendimiento (HPDA), depuración de software, mejora del rendimiento con códigos de usuario, problemas de escalabilidad y adaptación de software a hardware emergente. [ 11 ]

PET ofrece tres modalidades de soporte según el tipo, la duración y el nivel de asistencia al usuario que se requiera:

  • Proyectos de Misión (PM): Los Proyectos de Misión están diseñados para ayudar a los usuarios a resolver problemas complejos en áreas críticas para la misión. Los PM tendrán una duración de entre 1 y 12 meses. Los científicos del equipo PET brindarán asesoramiento y asistencia en el desarrollo, la aplicación y/o el uso de algoritmos, así como en la optimización del uso del software existente.
  • Proyectos Especiales (PE): Esfuerzos concentrados que involucran proyectos financiados por separado y que pueden incluir personal de apoyo del Equipo PET u otros subcontratistas para desafíos específicos del proyecto o del usuario.
  • Capacitación: Capacita a la comunidad de HPC en herramientas y tecnologías aplicables utilizando las últimas tecnologías de colaboración, aprendizaje a distancia y capacitación. [ 11 ]

Herramientas y entornos de adquisición para la investigación e ingeniería computacional

CREATE es un programa federado aprobado en el Memorando de Objetivos del Programa (POM) del Departamento de Defensa (DoD) de 2006, con financiación a partir de 2008. El programa CREATE forma parte del Programa de Modernización de Computación de Alto Rendimiento (HPCMP) del Departamento de Defensa (DoD), que abarca las tres ramas de las Fuerzas Armadas. El HPCMP es ejecutado por el Laboratorio de Tecnología de la Información (ITL) del Centro de Investigación y Desarrollo de Ingeniería (ERDC) del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE) en Vicksburg, Misisipi.

El objetivo de CREATE es reducir el coste, el tiempo y los riesgos de los programas de adquisición del Departamento de Defensa mediante el desarrollo y la implementación de aplicaciones de software multidisciplinares basadas en la física para el diseño y el análisis de aeronaves militares, buques de guerra y sistemas de antenas de radiofrecuencia (ampliado para incluir vehículos terrestres en 2012) por parte de las organizaciones de ingeniería del Departamento de Defensa.

La cartera de productos de software CREATE se estableció para permitir el prototipado virtual basado en la física y el análisis de pruebas para los principales programas de adquisición del Departamento de Defensa e incluye las siguientes áreas de programa:

  • diseño de vehículos aéreos (AV)
  • Tecnologías fundamentales (TF)
  • Diseño de vehículos terrestres (GV)
  • Diseño de antenas de radiofrecuencia (RF)
  • Diseño de buques (SH)
  • Software educativo (Génesis)

CREATE-AV – Productos para vehículos aéreos

Kestrel – Diseño y análisis de aeronaves de ala fija

Plataforma de análisis multidisciplinar de alta fidelidad que admite una amplia gama de física acoplada, incluyendo: aerodinámica, termoquímica, dinámica estructural, termodinámica, propulsión y controles de vuelo.

Helios – Diseño y análisis de helicópteros

Software aeroestructural de alta fidelidad para el análisis acoplado CFD/CSD de aeronaves de ala rotatoria: aerodinámica, dinámica estructural y trimado, maniobra, aerodinámica de interacción y efectos de lanzamiento aéreo.

ADAPT - Diseño, análisis, rendimiento y espacio de compromisos de aeronaves

Entorno de análisis y optimización multidisciplinar (MDAO) que permite a los diseñadores respaldar el desarrollo de los requisitos previos al programa para aeronaves de ala fija del Departamento de Defensa.

CREATE-FT – Producto de Tecnologías Fundamentales

Proyecto final: Geometría, generación de mallas y atribuciones.

Plataforma de software para crear, modificar y consultar información sobre mallas geométricas y atribuciones, con el fin de definir una representación numérica (modelo digital) para la simulación basada en la física de sistemas de ingeniería complejos.

CREATE-GV – Producto para vehículos terrestres

Mercury – Diseño y análisis de vehículos terrestres

Integra los dominios físicos de la dinámica del vehículo , el sistema de propulsión, la interacción neumático-suelo y pista-suelo, y los modelos de conductor y control, lo que permite realizar múltiples pruebas de rendimiento, como la calidad de la marcha, el impacto ante obstáculos discretos, la movilidad en suelos blandos, la subida de pendientes arenosas, la velocidad máxima, la estabilidad en el cambio de carril y la estabilidad en giros circulares.

CREATE-RF – Productos de antenas de radiofrecuencia

SENTRi – Modelado, diseño y análisis de antenas

Modelado de estructuras complejas, incluidas estructuras de materiales altamente heterogéneos con características multiescala, que incluyen: condiciones de contorno dieléctricas, magnéticas y de impedancia, y láminas resistivas de valor complejo.

FLO-K – Herramienta de diseño rápido de antenas

Herramienta de diseño rápido para estructuras periódicas como superficies selectivas en frecuencia, antenas de matriz en fase y estructuras de banda prohibida, incluyendo estructuras tridimensionales completas con láminas dieléctricas, magnéticas y de impedancia.

Aurora – Herramienta de predicción del patrón de antena

Predicción precisa de los patrones de antena para el análisis de integración de plataformas complejas.

CREATE-SH – Envíos de productos

RSDE – Diseño conceptual

Herramienta de diseño conceptual que permite evaluar un espectro de parámetros de rendimiento contrapuestos en el diseño de buques, entre los que se incluyen: alcance, velocidad, armamento, apoyo aéreo, variación en el tamaño y la forma del casco, sistemas, estructuras, propulsión y cargas útiles.

IHDE – Integración, Diseño y Análisis

Permite la integración de un conjunto de herramientas de diseño y análisis de la forma del casco para que los usuarios evalúen el rendimiento hidrodinámico (incluida la visualización) en áreas de resistencia, comportamiento en el mar, cargas hidrodinámicas y operatividad en forma de porcentaje de tiempo operativo (PTO).

NavyFOAM – Modelado y análisis de buques

Permite realizar análisis hidrodinámicos de alta fidelidad y predecir el rendimiento del buque, incluyendo la resistencia, la propulsión, las maniobras, la navegabilidad y las cargas en alta mar.

NESM – Kit de herramientas multifísicas

Amplía el conjunto de herramientas multifísicas del Laboratorio Nacional Sandia del Departamento de Energía, Sierra Mechanics, para proporcionar un medio para evaluar la respuesta de los buques y sus componentes a impactos y explosiones externas.

ISDE – Análisis Estructural

Un entorno de análisis estructural multifidelidad para abordar las deficiencias de las herramientas de diseño estructural actuales, proporcionando un puente de datos computacional entre el diseño conceptual estructural, las evaluaciones de primer orden y el análisis de elementos finitos detallado, al tiempo que introduce las capacidades de diseño necesarias para los futuros requisitos de la Armada.

CREATE-Genesis – Conjunto de herramientas para la formación aeroespacial

Genesis CFD – Análisis de dinámica de fluidos

Proporciona capacidades básicas de análisis de dinámica de fluidos computacional, que incluyen: solucionador de Navier-Stokes no estructurado de malla única (con restricción en el número de núcleos), movimiento (prescrito y de 6 grados de libertad), estructuras aeroelásticas basadas en modelos modales y modelo de motor lineal 0-D para condiciones de contorno de propulsión.

Proyecto final: Geometría, generación de mallas y atribuciones.

Plataforma de software para crear, modificar y consultar información sobre mallas geométricas y atribuciones, con el fin de definir una representación numérica (modelo digital) para la simulación basada en la física de sistemas de ingeniería complejos.

ADAPT - Diseño, análisis, rendimiento y espacio de compromisos de aeronaves

Entorno de análisis y optimización multidisciplinar (MDAO) que permite a los diseñadores respaldar el desarrollo de los requisitos previos al programa para aeronaves de ala fija del Departamento de Defensa.

Directores de programas actuales y anteriores

La siguiente tabla resume la cronología de los directores de programa. [ 12 ]

El HPCMP en el presupuesto del Departamento de Defensa

Desde el año fiscal 2012, la financiación básica del HPCMP se ha proporcionado en dos líneas del presupuesto del Ejército, que a su vez es una parte del presupuesto del Departamento de Defensa presentado cada año por el Presidente y aprobado por el Congreso. La partida presupuestaria PE 0603461A proporciona fondos para I+D+E que operan los centros y DREN, y financia los esfuerzos de I+D en apoyo de los objetivos del programa. [ 19 ] La partida presupuestaria B66501 (línea 103, BA 02, BSA 92) proporciona fondos de adquisición para la compra anual de nuevo hardware de supercomputación (tanto supercomputadoras como sistemas relacionados). [ 20 ]

Antes del año fiscal 2012, la financiación de I+D+E del HPCMP se proporcionaba en PE 0603755D8Z, [ 21 ] mientras que la adquisición se financiaba en PE 0902198D8Z (P011). [ 22 ]

La siguiente tabla resume los montos de financiamiento solicitados y aprobados por el comité para la parte de I+D+i del programa correspondiente a los años fiscales federales más recientes (los fondos para adquisiciones, que se proporcionan en una partida diferente del presupuesto federal, no están incluidos en esta tabla).

El cambio temporal en el número de elemento del programa para el año fiscal 2004 refleja una transición planificada del programa, que pasó de ser gestionado por la Oficina del Secretario de Defensa a la Fuerza Aérea; esta transición finalmente no se produjo.

Referencias

  1. Ley de Autorización de Defensa Nacional para los Años Fiscales 1992 y 1993, Sec. 215 Programa de Modernización de Supercomputadoras
  2. El HPCMP proporciona recursos computacionales de clase mundial, una red nacional de investigación e ingeniería, y visión, financiación y experiencia para desarrollar capacidades avanzadas de análisis computacional basadas en la física a través de la red de laboratorios y centros de guerra del Departamento. "Acerca del HPCMP Público" . Programa de Modernización de Computación de Alto Rendimiento (HPCMP) . Departamento de Defensa de los Estados Unidos. 29 de agosto de 2013. Consultado el 14 de julio de 2019 .
  3. "Sitio web de HPCMP, lista de áreas de tecnología computacional" . Archivado del original el 23 de julio de 2015. Consultado el 23 de julio de 2015 .
  4. "Spring 2011 HPCMP HPC Insights, p. 1" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 22/07/2015 . Consultado el 22/07/2015 .
  5. "Sitio web de los Centros HPCMP" . Sitio web de los Centros HPCMP . Programa de Modernización de la Computación de Alto Rendimiento . Consultado el 11 de julio de 2019 .
  6. En 2011, los sistemas Chugach y Wiseman aparecen listados bajo el Centro de Supercomputación de la Región Ártica en la página de Hardware del Centro Consolidado de Asistencia al Cliente (CCAC) de HPCMP junto con sistemas de los otros 5 DSRC. "Hardware del Centro Consolidado de Asistencia al Cliente (CCAC) de HPCMP" . Internet Archive Wayback Machine . Internet Archive, una organización sin fines de lucro 501(c)(3). Archivado del original el 11 de septiembre de 2011. Recuperado el 11 de julio de 2019 .
  7. El Centro de Supercomputación de la Región Ártica (ARSC), actualmente uno de los seis centros HPCMP, perderá su financiación del Departamento de Defensa (DoD) a finales de mayo de 2011. Actualmente, ARSC recibe una financiación de entre 12 y 15 millones de dólares, y la parte correspondiente al DoD representa alrededor del 95 por ciento del total. La principal máquina de producción del centro es Chugach, una supercomputadora Cray XE6 'Baker', que formó parte de una reciente gran adquisición en el marco del HPCMP. Ese sistema se ha trasladado al centro de Vicksburg y se está ejecutando de forma remota. Michael Feldman (22 de enero de 2010). "El Centro de Supercomputación de la Región Ártica recibe el desprecio del DoD" . HPC Wire . Tabor Communications . Consultado el 6 de julio de 2019 .
  8. "Descripción general de la red HPCMP" . Archivado del original el 24/07/2015 . Consultado el 23/07/2015 .
  9. Eversden, Andrew (18 de junio de 2021). "Verizon gana un contrato de 495 millones de dólares para la red de investigación del Departamento de Defensa" . C4ISRNet . Consultado el 1 de junio de 2022 .
  10. "Página web de HPCMP HSAI" . Archivado del original el 24/07/2015 . Consultado el 23/07/2015 .
  11. 1 2 3 "Centros HPC: Capacitación para la productividad y mejora del usuario (PET)" . centroswww.afrl.hpc.mil . Departamento de Defensa de EE . UU . Consultado el 11 de junio de 2022 .Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
  12. Comunicación privada, 23/07/2015
  13. 50 años de informática militar: de ENIAC a MSRC, pág. 116
  14. "Al director del programa HPCMP del Departamento de Defensa le encanta la tecnología de punta". Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine FCW , 2 de noviembre de 1997. Consultado el 2 de enero de 2016.
  15. 1 2 "Cambio de plantilla" Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine , FCW , 21 de febrero de 1999. Recuperado el 2 de enero de 2016.
  16. "Archivo web de HPCMP, biografía de Cray Henry" . Archivado del original el 24 de febrero de 2003. Consultado el 19 de mayo de 2008 .
  17. "El programa de supercomputación del Departamento de Defensa se traslada a Mississippi." , comunicado de prensa del ERDC , 21 de junio de 2012. Consultado el 2 de enero de 2016.
  18. "Se selecciona al jefe del HPCMP" , comunicado de prensa del ERDC , 12 de marzo de 2015. Consultado el 2 de enero de 2016.
  19. "Departamento del Ejército, Presupuesto del Presidente para el año fiscal 2016, Anexo R-1 , febrero de 2015, pág. A-4. Consultado el 2 de enero de 2016.
  20. "Presentación del presupuesto del presidente para el año fiscal (AF) 2016 del Departamento de Defensa, Libro de justificación del Ejército de otras adquisiciones, Equipos de comunicaciones y electrónica del Ejército, Actividad presupuestaria 2" , febrero de 2015, pág. 563. Consultado el 2 de enero de 2016.
  21. "Estimaciones presupuestarias del año fiscal (AF) 2011 de la Oficina del Secretario de Defensa, Volumen 3A, pág. 359" , febrero de 2010. Consultado el 2 de enero de 2016.
  22. "Estimaciones presupuestarias del año fiscal (AF) 2011 de la Oficina del Secretario de Defensa, Adquisiciones, Defensa en general" , febrero de 2010. Nomenclatura del artículo P-1: Equipo principal, Programa de modernización de computación de alto rendimiento (HPCMP) de la OSD (P011). Consultado el 2 de enero de 2016.
  23. Resumen general del año fiscal 2017 Asignaciones del Departamento de Defensa Archivado el 19/05/2017 en Wayback Machine , que remite a las tablas de financiación en el anotamiento escrito; página 206 de dicho documento.
  24. S. Rept. 114-63 - 114.º Congreso (2015-2016)
  25. S. Rept. 113-211 - 113.º Congreso (2013-2014)
  26. S. Rept. 112-196 - 112.º Congreso (2011-2012)
  27. S. Rept. 112-77 - 112.º Congreso (2011-2012)
  28. S. Rept. 111-295 - 111.º Congreso (2009-2010)
  29. S. Rept. 111-74 - 111.º Congreso (2009-2010)
  30. Justificación de la partida presupuestaria de I+D+E de la OSD para el año fiscal 2009 (Anexo R2)
  31. Justificación de la partida presupuestaria de I+D+E de la OSD para el año fiscal 2010 (Anexo R2)
  32. S. Rept. 110-155 - 110.º Congreso (2007-2008)
  33. S. Rept. 109-292 - 109.º Congreso (2005-2006)
  34. S. Rept. 109-141 - 109.º Congreso (2005-2006)
  35. S. Rept. 108-284 - 108.º Congreso (2003-2004)
  36. Anexo R-2 del año fiscal 2004, Justificación de la partida presupuestaria de I+D+i
  37. DEPARTAMENTO DE LA FUERZA AÉREA ESTIMACIONES DEL PRESUPUESTO BIENAL DEL AÑO FISCAL (AF) 2004/2005 RESÚMENES DESCRIPTIVOS DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO, PRUEBAS Y EVALUACIÓN (I+D+E), Vol. 2
  38. Estimaciones presupuestarias del año fiscal (AF) 2005 Anexo R-2, Justificación de la partida presupuestaria de I+D+i
  39. S. Rept. 107-213 - 107.º Congreso (2001-2002)
  40. S. Rept. 107-109 - 107.º Congreso (2001-2002)
  41. S. Rept. 106-298 - 106.º Congreso (1999-2000)
  42. Informe de la Cámara de Representantes 106-371 - 106.º Congreso (1999-2000)
  43. Informe de la Cámara de Representantes 105-746 - 105.º Congreso (1997-1998)
  44. Informe de la Cámara de Representantes 105-265 - 105.º Congreso (1997-1998)

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