Para averiguar dónde se encuentra el futuro en esta búsqueda competitiva de velocidad de transmisión de datos, se observa que los conectores QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) y los sistemas de interconexión se han convertido en elementos necesarios para llegar a la red de manera eficiente y flexible. La investigación sugiere explorar en profundidad los matices de la tecnología QSFP con respecto a su diseño y uso, su uso en varias aplicaciones en redes. A medida que aumenta la demanda de datos, especialmente en los sistemas de redes que alojan contenido, los ingenieros y los profesionales de redes deben apreciar los detalles más finos de los conectores QSFP, como su tipo, características y sus procedimientos. Este artículo agrega detalles tanto a los parámetros técnicos como a los aspectos prácticos de los problemas en cuestión y ayuda al lector a analizar los diseños de sistemas y tomar decisiones críticas sobre las soluciones de interconexión.
¿Qué es una jaula QSFP y cómo funciona?
Comprensión del ensamblaje de la jaula QSFP
El marco del módulo QSFP es un conjunto de jaula QSFP; esta parte contiene todos los componentes mecánicos y eléctricos necesarios para la conexión del QSFP dentro de los dispositivos de red. La jaula está hecha de una aleación de metal resistente para poder contener tanto componentes eléctricos como electrónicos. Partes ópticas del módulo QSFP Se mantiene firmemente en su posición. Ayuda a la gestión térmica y a la fidelidad de la señal, y a la reducción de perturbaciones destructivas y no deseadas, lo que permite un flujo de datos estable y de alta velocidad. El conjunto incorpora algunos aparatos, como mecanismos de conexión a tierra y de retención, que evitan los movimientos del módulo y lo protegen contra interferencias electromagnéticas. Estos elementos ayudan a garantizar el rendimiento general del sistema y la estabilidad de la caja QSFP en relación con la red de alta densidad en la que está integrada esta aplicación.
Características principales de los conectores de jaula QSFP
La transmisión de datos a alta velocidad ha sido el objetivo de los conectores de jaula QSFP, cuya construcción tiene algunas de las características que ayudan a lograr un mejor rendimiento y una mejor usabilidad.
- Soporte de alta velocidad de datos: el enlace proporcionado por el Conectores QSFP Puede soportar velocidades de datos de más de 400 Gbps, lo que es ideal para aplicaciones informáticas de alto rendimiento y/o de centros de datos, con especial atención a aplicaciones de 28G.
- Configuraciones versátiles: La forma modular de los conectores QSFP admite conectores QSFP+, conector de alimentación QSFP28 de la familia de conectores cuyo propósito es facilitar la comunicación moderna y QSFP56, permitiendo así configuraciones alternativas dentro de la red.
- Tamaño y densidad optimizados: el diseño de las jaulas QSFP de los conectores FPGA Marvel permite mantener una alta densidad de puertos en los dispositivos de red, lo que a su vez optimiza el uso del espacio y la refrigeración eficiente.
- Diseño mecánico robusto: Los conectores están construidos con materiales duros y características como mecanismos que bloquean el módulo para aumentar el soporte y, por lo tanto, evitar desconexiones innecesarias del cable.
- Blindaje EMI: Es una práctica común normal que los conectores QSFP vengan con algunas características integradas de protección y conexión a tierra para evitar cualquier interferencia electromagnética y, en consecuencia, mejorar la calidad de las señales.
- Facilidad de instalación y mantenimiento: La configuración del diseño de las jaulas QSFP permite realizar una fácil instalación y mantenimiento, lo que garantiza que incluso con requisitos cambiantes del sistema, las interconexiones sigan siendo administradas de manera efectiva por los equipos de red.
Con estas ventajas, los conectores de jaula QSFP se convierten en un elemento indispensable de las redes modernas ya que permiten transmitir gran cantidad de datos de forma efectiva sin comprometer la arquitectura y confiabilidad del sistema.
Métricas de rendimiento: QSFP28 y QSFP DD
QSFP28: El conector antes mencionado (QSFP28) está destinado a canales con una velocidad máxima de al menos 100 Gbps con aplicaciones de transmisión y comunicación de datos que incluyen centros de datos y redes de alto rendimiento. Su rendimiento se caracteriza además por límites de potencia bajos de aproximadamente 3.5 vatios por puerto, un aspecto importante del diseño de eficiencia energética. Además, el ancho de banda operativo para QSFP28 está en el rango de 850 nm a 1310 nm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de corto a mediano alcance.
QSFP DD: Desafortunadamente, para muchos usuarios esta solución no se detiene en el nivel de rendimiento de un conector de doble densidad conectable de factor de forma pequeño cuádruple (QSFP DD) que admite la capacidad de 400 Gbps por cada cuatro canales de acoplamiento. Proporciona mejores opciones de energía y distribución de calor con densidad de rack debido a su construcción delgada. El QSFP DD funciona principalmente en el rango de 850 nm a 1310 nm como con el estándar mundial de banda dual de banda bastante estrecha, pero a diferencia de él, también admite modulación PAM4 que aumenta el orden de magnitud del ancho de banda pero preserva la integridad de la señal. Además, su consumo de energía es de aproximadamente 4.5 vatios por puerto, lo que también es extremadamente importante con el diseño de los asientos del centro de datos moderno que es sensible a la energía.
En resumen, es evidente que ambos conectores resultan útiles ante las tendencias cambiantes en la industria de las redes, donde los conectores QSFP28 y QSFP DD desempeñan diferentes funciones destinadas a resolver necesidades específicas de datos de alta velocidad.
¿Cómo elegir la jaula QSFP adecuada para su aplicación?
Comparación de jaulas QSFP 1×1 y 2×1
La selección de una combinación adecuada de jaulas QSFP 1×1 y 2×1 implica varios factores de ingeniería y consideraciones basadas en el uso previsto para una aplicación de red particular.
La configuración de la jaula QSFP 1x1 está diseñada para permitir múltiples configuraciones de diseño para una conectividad mejorada. La mayoría de las configuraciones están diseñadas para alojar un solo módulo QSFP, por ejemplo, solo cuando la necesidad de esa conexión es única o el espacio es una limitación. Este diseño también puede mejorar tanto la instalación como el mantenimiento, ya que es muy simple. Sin embargo, debido a la demanda de concentrar los recursos en un sitio, puede tener una escalabilidad limitada, lo que es muy importante en casos como el aumento de la cantidad de datos que necesitan los usuarios.
Por otro lado, la jaula QSFP 2x1 aloja fácilmente dos módulos QSFP en una sola ranura, lo que permite una mayor flexibilidad y ancho de banda. Esta configuración dual es más apropiada en centros de datos y redes empresariales donde se requiere un alto rendimiento y redundancia de datos. La jaula 2x1 facilita la ocupación del espacio en el rack en vista de la tendencia actual hacia velocidades de datos más altas, así como un uso más eficiente del espacio dentro del rack que el que ofrece la mayor densidad.
En definitiva, se puede decir que tanto la jaula QSFP 1×1 como la jaula QSFP 2×1 son conocidas por sus beneficios, sin embargo, una es más adecuada que la otra. Las necesidades de la red deben dictar la selección de una jaula QSFP 1×1 o 2×1 en lo que respecta al requisito de ancho de banda y la limitación de espacio físico, entre otras consideraciones.
Cómo seleccionar el disipador de calor adecuado para su jaula QSFP
Al seleccionar un disipador de calor para su jaula QSFP, se deben tener en cuenta otras consideraciones importantes para garantizar que el calor generado se maneje de manera eficiente. Para comenzar, determine cuál es la especificación de rendimiento térmico del módulo QSFP en uso, lo cual es motivo de preocupación porque la disipación de calor estándar puede no ser suficiente, especialmente cuando se enfrenta a configuraciones de alta densidad de panza a panza. Se debe utilizar un disipador de calor capaz de eliminar el calor acumulado para permitir el funcionamiento con las temperaturas más bajas esperadas.
Continuando, las dimensiones del disipador de calor también deben corresponderse con las de la jaula. En su ausencia, las opciones de ajuste personalizado pueden ofrecer un mejor rendimiento de refrigeración en espacios reducidos, lo que es fundamental en la densidad de zqsfp compuesta por múltiples componentes. También observe el tipo de material utilizado para fabricar el disipador de calor, donde el aluminio y el cobre son populares, siendo el cobre mejor pero más caro y probablemente limite las opciones de diseño.
Por último, también se deben examinar los patrones de flujo de gas interno dentro del gabinete. Este último suele contar con disipadores de calor que utilizan pasivamente el aire ambiente para enfriar el componente internamente, mientras que algunas configuraciones aceptan componentes adicionales, como ventiladores, para facilitar la refrigeración. Por lo tanto, la distribución del flujo de aire frío dentro de una red QSFP debe gestionarse bien, ya que es muy importante para el rendimiento térmico completo de la red, lo que ayuda al funcionamiento eficaz y la longevidad de los módulos.
Evaluación de opciones de conectividad para diferentes velocidades de datos
Al considerar las opciones de interconexión con distintas velocidades de datos, es de suma importancia apreciar las diferentes particularidades inherentes al entorno de red, por ejemplo, la capacidad de admitir compatibilidad con versiones anteriores de algunas tecnologías más antiguas. La tecnología de transmisión de datos de alta velocidad, que incluye Ethernet de 100 G y 400 G, requiere ciertos cables y transceptores que sean adecuados para dichas velocidades e incluso permitan la transmisión hacia atrás con el uso de cables estándar antiguos.
- Cableado: En particular, las categorías de cableado como la categoría 6a (Cat6a) junto con las soluciones de fibra óptica como las fibras multimodo OM3 y OM4 se están adoptando más ampliamente, ya que tienen menor atenuación y mejor ancho de banda para satisfacer velocidades de datos más altas.
- Módulos transceptores: considero imperativo especificar los transceptores relevantes que se utilizarán, como SFP, QSFP o QSFP28, según la velocidad de datos y la aplicación, ya que estos módulos son bastante diferentes en cuanto a rango y capacidades de transmisión de datos, así como en compatibilidad.
- Topología de red: además de esto, la selección de la topología de red, ya sea punto a punto u otra topología compleja como una red en malla, tiene un impacto sustancial en la posible velocidad de datos y requiere una selección cuidadosa de dispositivos de conmutación y enrutamiento que puedan administrar la velocidad de datos deseada de manera efectiva.
Como punto final, es importante señalar que un rendimiento óptimo del sistema en términos de velocidades de datos solo se puede lograr si existe una comprensión profunda de la relación entre el cableado, las especificaciones del transceptor y la arquitectura de la red para satisfacer los requisitos particulares del sistema.
¿Cuáles son los beneficios de las jaulas QSFP en los centros de datos de alta velocidad?
Mejora de la integridad de la señal y minimización de la interferencia electromagnética
Debido a su contribución a la mejora de la calidad de las señales y la reducción del riesgo de interferencia electromecánica, las jaulas QSFP son partes importantes de los centros de datos de alta velocidad. Al ser un componente mecánico, la jaula QSFP proporciona una relación posicional precisa entre los enchufes y las tomas del sistema, y esto es muy importante para aumentar la calidad de la transferencia de señales a través de un zqsfp y también de datos de alta velocidad. Muchas veces, los diseños de estas jaulas incluyen características internas como blindaje de cobre y características de conexión a tierra que ayudan a disminuir el impacto de la interferencia externa y la diafonía para múltiples canales. Además, los materiales que se utilizan para la fabricación de las jaulas QSFP ayudan a minimizar la pérdida de inserción y mejorar la pérdida de retorno, lo que mejora la transmisión. Otro beneficio de la introducción de jaulas QSFP en el diseño de centros de datos es el mayor nivel de cumplimiento de los niveles requeridos de estándares en calidad de señal, al tiempo que aumenta la eficiencia en las operaciones de datos.
Optimización del flujo de aire y la gestión térmica
Los procedimientos de gestión térmica y del flujo de aire son actividades fundamentales en los centros de datos destinadas a maximizar la eficiencia y la durabilidad de los equipos. Parte de las medidas especializadas en técnicas de refrigeración es el uso de contención de pasillos calientes/pasillos fríos que ayuda a gestionar eficazmente el aire de la sala al permitir que el enfriamiento se concentre en la entrada del servidor y que el aire caliente se ventile hacia los pasillos calientes. Si, por ejemplo, se utiliza un suelo elevado, puede haber un mayor flujo de aire junto con una mayor colocación de aparatos de refrigeración en ubicaciones particulares. Combinados con imágenes térmicas avanzadas, los sistemas de refrigeración predictivos pueden ayudar a los administradores de centros de datos construidos a aumentar el flujo de aire a las áreas más calientes y reducirlo en las áreas más frías. Del mismo modo, la ayuda convencional para proteger las salas de servidores del sobrecalentamiento mediante el empleo de rutinas de aire acondicionado sin desperdiciar electricidad al reemplazar los sistemas estándar por otros más eficientes, como la refrigeración líquida o los sistemas en fila, se puede implementar bien. El control sistemático del aire tiene la gran ventaja de prevenir el sobrecalentamiento, aumentar la eficiencia y desempeñar un papel cada vez mayor en la eficiencia energética y la sostenibilidad de las operaciones del centro de datos respectivamente.
Maximización de la densidad de puertos y gestión de cables
Es importante equilibrar la densidad de puertos y el plan de cableado de manera que permita una eficiencia adecuada en el funcionamiento del centro de datos. La disposición de los dispositivos de red debe estar orientada a configuraciones de alta densidad, y dichas conexiones incluyen los conmutadores y transceptores modulares de múltiples puertos. Esto mejorará la densidad de transferencia de datos en espacios pequeños, lo que permitirá más conexiones adicionales sin grandes demandas de espacio.
El uso de sistemas de cableado estructurado también puede mejorar el flujo de aire y mitigar el riesgo de desorden al permitir el enrutamiento adecuado de los cables, logrando así un menor calentamiento de los equipos. Para lograr un orden y una mayor eficiencia, otros accesorios de gestión de cables, como bandejas, bridas y etiquetas, son importantes para organizar el sistema, lo que ayuda a identificar y solucionar rápidamente las fallas. Maximizar la densidad física de los puertos y ordenar los cables no solo mejorará la utilización efectiva de ese espacio, sino que también promoverá una mejor gestión de la red, lo que ayudará a aumentar la eficiencia del centro de datos.
¿Cómo se comparan las jaulas QSFP con otros sistemas de interconexión?
QSFP vs. OSFP: Diferencias clave
La diferencia más significativa entre las dos tecnologías de interconexión, QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) y OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable), se puede determinar por su diseño y propósito. Para empezar, los estándares de uso en los módulos QSFP son cuatro canales para la transmisión de datos y pueden alcanzar una velocidad de hasta 28 Gbps, lo que hace un total de 100 Gbps. Mientras que en el caso de los módulos OSFP, habrá ocho canales que están diseñados para soportar, con cada canal capaz de transmitir datos de hasta 28 Gbps de banda ancha y, por lo tanto, el ancho de banda total disponible es de 400 Gbps.
Además, el gran factor de forma física del OSFP admite la continuidad de otras características de refrigeración y, por lo tanto, es más adecuado para su uso en aplicaciones de alto nivel que requieren una alta transmisión de datos. Por otro lado, los atributos de ahorro de espacio de la construcción práctica de factor de forma pequeño del QSFP son favorables para su uso en situaciones en las que se requiere el máximo ahorro de espacio. En particular, estas divisiones muestran la preparación de los diferentes tipos de factores de desarrollo de la construcción de centros de datos que siguen concentrando cada vez más ancho de banda para el OSFP.
Ventajas de utilizar jaulas QSFP en lugar de SFP tradicionales
La aplicación de las jaulas QSFP en lugar de la SFP enchufable de formato pequeño intercambiable tiene algunas ventajas, más aún en los aspectos modernos de los requisitos de los centros de datos. Para empezar, el uso del módulo QSFP proporciona un gran aumento en los indicadores de velocidad de datos debido a la transmisión de varios canales dentro de un transceptor, mejorando así el ancho de banda general: 100 G para QSFP y 400 G para QSFP-DD frente al máximo tradicional de 1 G por canal de SFP.
En segundo lugar, la disminución del número de puertos para la consolidación de conexiones aumenta la densidad de puertos, además de reducir el cableado y permitir un mejor uso del espacio y un flujo de aire más eficaz en los racks. Además, las jaulas QSFP son más adaptables, ya que el usuario puede elegir entre transmitir en modo multimodo o monomodo para cubrir un ámbito de aplicación más amplio que antes. En general, estos beneficios hacen que los sistemas QSFP sean soluciones ideales para satisfacer las crecientes necesidades generales de redes de alta velocidad.
¿Cuáles son las últimas innovaciones en la tecnología de jaulas QSFP?
Conectores y cajas 112G para velocidades de datos de próxima generación
La introducción de nuevos conectores 112G de tipo jaula es un paso importante en el progreso hacia la transmisión confiable de datos a altas velocidades. Con estos conectores se puede lograr un ancho de banda de cableado de datos de 40, -112 Gbps por carril en niveles sin precedentes, satisfaciendo así el ancho de banda en continuo aumento de los centros de datos del futuro. El uso de conectores de alta frecuencia con una arquitectura eléctrica sólida y revestimientos bajos evita la pérdida de integridad de la señal y mejora la eficiencia de todo el sistema. La introducción de nuevos materiales y cambios en los diseños de las jaulas mediante la integración de controles de ingeniería también ha mejorado el rendimiento térmico y mecánico de la jaula para un rendimiento eficiente dentro de los espacios reducidos de los centros de datos. Por lo tanto, los conectores y jaulas 112G han desempeñado un papel central en la adopción acelerada de nuevas olas de tecnología de comunicaciones de datos que seguirán explotando las redes de alta velocidad.
Avances en las jaulas PCI y SMT QSFP
En el campo de las jaulas PCI (Peripheral Component Interconnect) y SMT (Surface Mount Technology) QSFP, los últimos avances han mejorado su rendimiento y ampliado su ámbito de aplicación. Las especificaciones PCIe Gen 4 y Gen 5, definidas recientemente, proporcionan velocidades de datos mejoradas que requieren diseños aún más exigentes para las jaulas, como una mejor gestión térmica, conexión a tierra, etc. Los avances realizados en los procesos de fabricación de SMT también han hecho posible que ciertos componentes sean cada vez más fiables y precisos, lo que reduce las posibilidades de fallos en las juntas de soldadura en instalaciones con fugas de alta densidad. Además, la construcción moderna ha hecho posible utilizar cualquier número de tipos de transceptores QSFP, lo que permite la actualización y el mantenimiento. Estas mejoras garantizan que las estructuras de jaulas PCI y SMT QSFP satisfagan los estrictos requisitos de los centros de datos en perspectiva y aumenten la eficiencia y la fiabilidad de los sistemas en su conjunto.
Nuevos desarrollos en conjuntos de cables de cobre y ópticos
Es difícil ignorar la abundancia de posibilidades que ofrece el progreso de los conjuntos de cables de cobre y ópticos. Ahora se están incorporando métodos de protección más sofisticados a los conjuntos de cobre para reducir la interferencia electromagnética que se espera en un entorno densamente poblado. Asimismo, la funcionalidad de los conjuntos de cables con respecto a las capacidades de IoT también mejora la capacidad de monitorizar el rendimiento, lo que permite realizar tareas de mantenimiento en lugar de esperar a que se produzcan tiempos de inactividad.
En el caso de los conjuntos de cables ópticos, la minimización de las pérdidas y el aumento del ancho de banda se logran, afortunadamente, mediante la mejora de los materiales de las fibras y la mejora de los diseños de los conectores. Además, las nuevas técnicas de empalme por fusión en masa están mejorando la eficiencia de este proceso y acortando el tiempo de instalación para reducir los costos operativos. Con la transición actual hacia las redes 5G y la adopción de la nube en todo el mundo, que crece a gran velocidad, estas innovaciones son fundamentales para permitir comunicaciones rápidas, confiables y rentables en múltiples aplicaciones.
Fuentes de referencia
Pequeño factor de forma enchufable
Preguntas frecuentes (FAQ)
P: ¿Qué es un conjunto de jaula QSFP y cuál es su función?
A: Un conjunto de jaula QSFP, o conjunto de jaula, es una estructura que realiza funciones de protección mecánica y EMI para conectores QSFP. Esto es de gran importancia para lograr un alto rendimiento y confiabilidad de las conexiones de comunicación de datos en entornos de aplicaciones de alta densidad donde se utiliza la tecnología 28G.
P: ¿Quién puede utilizar conectores QSFP? Otra respuesta rápida.
A: Los conectores QSFP (Quad Small Form-Factor Pluggable) están diseñados para su uso en redes Ethernet e InfiniBand de alta velocidad para la conectividad de transceptores y cables. Las velocidades de datos del canal pueden alcanzar hasta 56 Gbps, lo que se adapta perfectamente a las interconexiones de centros de datos y a la informática de alto rendimiento, en particular en configuraciones de telecomunicaciones.
P: ¿Cómo puede el uso de conectores y conjuntos de cables QSFP mejorar el rendimiento de las aplicaciones del centro de datos?
A: Los conectores y conjuntos de cables QSFP garantizan un alto ancho de banda y una baja latencia para las aplicaciones de los centros de datos. La tecnología de datos electrónicos de Handhul permite una capacidad de transmisión de datos de hasta 400 Gbps, lo que la convierte en una ruta de actualización monocromática eficiente para abordar los centros de datos de la futura generación.
P: ¿Cuál es la diferencia entre las transmisiones NRZ y 56G PAM-4 en las interconexiones QSFP?
A: NRZ (sin retorno a cero) y 56G PAM-4 (modulación de amplitud de pulso) son dos esquemas de modulación de señal diferentes. En NRZ, se utilizan dos niveles de señal en bits de datos, mientras que en 56G PAM-4 se emplean cuatro niveles de señal, lo que proporciona una mayor velocidad de datos. Las interconexiones QSFP de la carótida al radiotipo de 56G PAM-4 pueden adaptarse a un ancho de banda mucho más amplio que el de NRZ.
P: ¿Cuál es la importancia de la gestión térmica en lo que respecta a los módulos Qsfp?
R: La gestión térmica es de vital importancia en los módulos QSFP para lograr un funcionamiento eficiente y confiable. Los módulos con características térmicas mejoradas tienen una excelente capacidad de disipación de energía, lo que los hace confiables y estables incluso en sistemas muy congestionados.
P: ¿Cuáles son las ventajas de utilizar conjuntos de cables de cobre con conectores QSFP?
A: Los conjuntos de cables de cobre con conectores QSFP ofrecen una buena latencia y permiten un uso eficiente de la energía. Son ideales para distancias limitadas y, si se los analiza desde el punto de vista de los costos, son más económicos que los cables ópticos. Además, garantizan un mejor rendimiento en lo que respecta a la transferencia de datos a distancias a altas velocidades.
P: ¿Cuál es la importancia de la configuración 1×6 y 1×5 en las interconexiones QSFP?
R: Las configuraciones 1×6 y 1×5 se relacionan con la cantidad de jaulas QSFP que se disponen dentro de una sola fila en los sistemas de conectores. Estas configuraciones brindan alta densidad y condiciones propicias que permiten el uso de bajo perfil y rendimiento de PCB. Esto resulta útil para optimizar el espacio ocupado, así como las opciones de interconectividad en los centros de datos.
P: ¿Por qué es importante MSA en lo que respecta a los conectores QSFP?
R: El acuerdo de múltiples fuentes (MSA) garantiza que la mayoría de los módulos y conectores QSFP de los fabricantes de módulos como Molex, Amphenol, TE Connectivity y Samtec, si no todos, funcionarán con sus complementos. Esta estandarización hace posible la unión de interconexiones y brinda a los ingenieros de diseño flexibilidad en el diseño de la interconexión.
P: ¿Qué importancia tienen los transceptores QSFP en la red?
A: Los transceptores QSFP son componentes enchufables que permiten la transmisión de señales eléctricas a señales ópticas y viceversa. Facilitan la transmisión de datos a largas distancias a alta velocidad, lo que los hace imprescindibles tanto en entornos Ethernet como de computación de alto rendimiento, donde la incorporación del puerto QSFP permite una conectividad de alta velocidad. El transceptor también permite transmisiones muy rápidas, llegando incluso a superar los 400 Gbps en ocasiones.
P: ¿Cómo una ruta de actualización en las interconexiones QSFP del centro de datos admite interconexiones QSFP?
A: Las interconexiones QSFP facilitan una progresión sencilla de las actualizaciones al hacer frente simultáneamente a las velocidades de datos que se han implementado, así como a las que aún no se han implementado. Se adaptan fácilmente a los desarrollos anteriores y también ayudan con las crecientes capacidades de las próximas generaciones de centros de datos, promoviendo así la infraestructura de red para el futuro.
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