问道超融合

  有人说,不管你是赞同,还是怀疑,超融合就这样来了;不管你是情愿还是不情愿,也都会被超融合裹挟着走向软件定义的时代。

  这种说法可能略显夸张,不过却道出了超融合的发展大势。这一点,从众多传统以及新兴厂商竞相进入这一领域就不难看出。

  一时间,行业内似乎人人都在谈“超融合”,然而什么是“超融合”似乎又没有人说的那么清楚。

  从技术角度上来讲,超融合其实可以这样理解,主要是指同一个供应商通过依靠自身建立一套完整的基础架构并将其组合在一套设备中。同时在同一套设备中不仅仅有计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术,而且还包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩和广域网链路优化等元素。同一个供应商将构成传统IT基础架构的多个构成元素组合在一起,将其应用在一套设备中。

  那么,超融合架构与融合架构又有什么不同呢?

  而融合的基础架构是通过将计算、存储、网络以及服务器虚拟化等基本组成部分融合在一起,这些资源和技术往往来自不同的厂商,通过融合使他们尽可能的作为一个整体紧密协作。换句话说,将这些资源和技术组合在一起的厂商,很可能会在其上再添加一个管理层,同时也会添加其他组件使得其部署和管理变得容易。

  所以说超融合构架和之前的融合架构具有很大的不同,在融合架构中只是将三个或者四个构成部分组合在一起,每个构成部分本身仍然相对独立,而在超融合环境中,所有的构成部分都是无缝衔接在一起的。

  达沃时代执行总裁张松向《中国信息化周报》记者表示,肯定不能将超融合当中的“融合”简单理解为集成化功能。他说:“在同一个物理硬件平台上将不同的技术整合起来有很多的工作要做。因为作为一个超融合系统能够支持的虚拟网络、虚拟存储、支持虚拟机的种类等都有不同,需要通过软件定义的方式去实现。去解决面向不同应用时的资源竞争与冲突。”

  对此,天玑科技副总裁、天玑数据总裁叶磊从技术演变的角度更加清晰地解释了这个问题。“超融合系统中的‘融合’不能简单理解为集成化功能。超融合系统出现之前曾有集成系统出现,如:以NetApp/Cisco/VMware联盟的产物Flexpod系统以及EMC/Cisco/VMware联盟的产物VCE系统,这些系统的设计思想是停留在硬件集成和界面集成的层面,只是实现了计算、存储、网络和管理的集成。但是今天的超融合系统在设计思想上采用了软件定义基础架构的思路,在硬件层面抛弃了专有硬件设备,通过软件定义的方式实现系统性能、可靠性、可用性、功能性,从而实现系统的紧耦合设计。因此,超融合系统可以说是对以前基础架构的一次大幅技术改进,而非简单集成。”叶磊表示。

  其实,对于技术的演化来讲,张松总结得极其到位。他说:“我相信技术的发展肯定是合久必分,分久必合。而核心是软件,这个大的趋势是不会变的。”

  与此同时,超融合基础架构作为行业的发展趋势固然也是不会变的。不过在大的趋势之下,它的行业应用情况、技术成熟度以及未来发展趋势等问题也成了业内关注的焦点。

  为了更加清晰地展现超融合架构现价段的发展形势和方向以及行业企业在超融合架构领域的布局和规划,《中国信息化周报》记者采访了多位专业人士,以前沿的技术视角对超融合架构做了细致深入的解读。

  趋势篇 超融合方兴未艾 未来将走向何方

  行业普遍认为,2015年是超融合发展的“元年”,而2016年则是超融合快速发展的一年。时至今日,超融合的浪潮已经席卷了整个IT行业,不经意间,我们也许都成了超融合向前发展的助推手。

  然而这种底气并非虚言。权威数据显示,2015年中国超融合市场的容量约为6360万美元。而2015年至2019年,超融合解决方案市场规模的CAGR(年均复合增速)有望超过60%。同时,市场上逐渐形成了以Nutanix、SMARTX、Simplivity、华为为首,以新华三、曙光、云和恩墨、华云网际、达沃时代以及天玑数据等为中坚力量的超融合存储厂商,通过其稳定、高性能、丰富的企业级数据保护特性的存储构建了核心竞争力。

  在新的技术周期里,还将有更多的厂商进入到这个领域。不过,技术成熟度、行业认可度、市场饱和度都将成为左右行业和技术发展的因素。

  发展迅猛 覆盖面较低 核心技术缺乏

  超融合领域呈迅猛发展之势已是毋庸置疑。不过在整个IT市场当中的覆盖度还很小,用户的接受和应用程度没有想象的那么快速。张松表示,2016年作为超融合存储飞速发展的一年,很多厂商都有动作,包括很多的新兴厂商进入这个市场,但是企业用户应用超融合架构的情况没有预期那么迅猛。超融合对于整个IT市场来讲还是很小的一部分。

  对此,云和恩墨性能管理部总监罗海雄也表达了一致的看法。他说:“超融合毕竟是新兴技术,大家的使用体量会小一些,其应用面就目前相对来说窄了一些。我们现在的超大型客户对核心系统的变革还是比较保守的,更多的是把压力大但可用性要求相对低的系统构建于超融合之上,客户的信心还是有一个建立的过程。”

  对于这种情况出现的原因,张松也给出了自己的看法。“用户采纳新技术有一个适应过程。其次超融合技术原型来源于大型互联网行业和技术驱动的‘面向软件定义数据中心’概念,对于企业甚至中小企业如何使用还缺乏深入的实践和分析,至少企业采用超融合架构对于IT的管理形式和技能要求有很大不同。这都影响了超融合在行业内的应用。”他如此说道。

  除了应用覆盖面较窄之外,华云网际联合创始人兼CTO王劲凯还认为行业内的大部分厂商仍然缺乏核心技术。他提到,行业内大概有三十多家超融合厂商,其中大部分应用的是Ceph系统(开放式分布式存储系统),拥有核心研发技术的厂商还很少。

  虽然应用开放式存储系统降低了行业准入门槛,但随着业务的深入发展以及客户需求的增多,开放式存储系统必定会存在性能提升上的瓶颈。另外,虽然企业级数据功能列表多而全,功能规格参数非常诱人,但真正已经被时间验证的稳定运行于其上的生产系统案例其实并不多,而同质化的低技术壁垒也导致用户无所适从,更难以决断将核心系统运行于其上。

  传统SAN存储能否被超融合架构所取代

  超融合架构实现了计算、存储、网络等资源的统一管理和调度,具有更弹性的横向扩展能力,可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。使用计算存储超融合的一体化平台,替代了传统的服务器加集中式存储的架构,使得整个架构更清晰简单,极大简化复杂IT系统的设计。

  这种技术上的优势资源和能力使得超融合架构在行业内备受青睐。不过,此时行业内也因此产生了一种争议,就是超融合架构能否取代传统SAN存储,成为存储领域的通用解决方案。

  在服务器虚拟化大行其道的今天,传统SAN的问题在于很难满足用户对于虚拟化的更高需求,传统SAN的存储性能也很难像超融合架构那样可以随时随地轻易提升。

  另外,超融合管理简单、部署容易,在很大程度上节省了用户的时间成本和运维成本。而在这个过程中传统SAN的弊端自然也会显现,比如TCO、锁定用户问题、扩展与性能的问题、折旧费用问题、数据中心机柜的空间问题等等。这都是用户关注的方面,而超融合正好可以迎刃而解。

  如此看来,传统SAN存储被超融合结构所取代只是时间问题了?其实不然,对于中低端用户以及本身还没有太多规划的用户来说,采用超融合方案,结合虚拟化的特点,还是会更加方便。 而对于深入使用SAN存储的高端用户并不会轻易采用超融合架构。因为这些应用SAN存储的高端用户在存储性能上并没有出现极大的瓶颈,进行系统变革的意愿不强,另一方面超融合架构的技术是否成熟以及应用是否广泛也是他们所考察的重要因素,因此除了性能压力已经较为严重的部分,高端用户可能会尝试将其可用性要求相对不高的BI、报表类系统迁入超融合架构外,大部分高端用户会抱有谨慎态度。

  解决数据中心发展困境

  企业市场和业务的扩展,必定会伴随着数据量的剧增。为了对这些数据进行更好地维护和管理,企业会选择在不同时间、不同地区建设一个或多个数据中心。这样一来,跨区域的数据中心以及多个数据中心之间如何形成有效管理,从而保障业务稳定运行,也就成了这些企业的一大困扰。

  在传统架构下,数据中心的设备都是分散而且或多或少来源于不同厂商,服务器、存储、交换机,用户在购买的时候由于受到厂商产品标准、购买周期以及交货时间的影响,从实施到安装使用,再到后期维护并未真正享受到快速、高效的一站式服务。另外,传统架构中,扩展服务器、网络设备以及存储上,三点之间很难达到完美平衡。

  而随着数据中心不断发展而来的是建设及维护成本、有效管理之间产生的尖锐的矛盾。这样的矛盾在今天已无法通过增加人力来解决,唯有技术变革方能改变这种局面。这个时候超融合架构的出现很好地解决了数据中心发展中所遇到的困境。

  超融合将走向何方

  无论什么样的技术都会经过不断演变和升级,从而适应新需求和新形势。当然,对于超融合架构也不例外。采访当中,当被问到未来超融合架构会发展到什么程度以及是否会有新的技术替代超融合架构的时候,受访嘉宾根据自身实践以及对未来的思考,给出了他们所认为的合理答案。

  那么,从他们的眼中来看,超融合架构会走向何方呢?

  叶磊提到,按照Gartner的预测,作为集成系统整体市场中增长最快的细分市场,超融合系统在未来5年内步入业界主流。但是超融合系统并不是技术革新的终点,而是变革的起点。在未来,底层基础设施将成为在软件系统智能控制(如:人工智能,机器学习,智能分析,自动化运维等)下有延展性的工具,并且通过自动化实现面向企业、消费者、开发者和企业运营的IT即服务(ITaaS),他们也可称之为智能全融合云架构。

  对此,张松也有着自己的看法。他说:“未来的超融合可能不再是把它固化在X86服务器上的这样一个超融合架构了,可能会把CPU、内存以及硬盘等打散,通过一种新的互联结构把这些连接起来。”

  与此同时,罗海雄也表示,就他们现在对市场的观察来看,越来越多的用户在升级系统的时候,开始考虑应用超融合架构,就是为了摆脱集中式存储的一些弊端。同时在“云”的大环境下,所有的资源都会呈现池化,最早是服务器、内存和CPU的池化,而现在超融合架构更进一步把存储池化了,未来资源池化肯定是一个趋势,与之配备的则是池化资源管理与监控能力的增强。

  无论是智能全融合云架构、增加新的互联机构,还是所有资源的池化都是一种对未来超融合架构发展的一种意见。有的可能已经略见端倪,有的可能还处在概念当中。然而无论处于何种状态,技术演变和升级的脚步不会停下来,也许这些就会在不久的将来成为现实,成为行业当中的主流技术趋势。

  应用篇

  达沃时代:执着于软件驱动技术创新

  众所周知,超融合存储是一个技术门槛非常高的领域,就像达沃时代产品宣传册中所说的那样:“看似简单的超融合,其实并不简单。”因此,能否拥有基于自身研发的核心技术也就决定了企业在行业内发展的广度和深度。

  达沃时代执行总裁张松在接受《中国信息化周报》记者采访时表示,一直以来,达沃时代都是一家技术驱动型的企业。虽然达沃时代成立于2010年,但是企业创始团队早在2000年的时候就开始了对分布式存储的研究。

  同时,张松也提到,之所以选择进入存储这个领域,是因为未来IT的发展必定将会从以计算为中心向以数据为中心转移,存储将是非常核心的基础支撑。而在这个过程中,只有软件才能应对行业的快速发展所带来的对存储灵活性、高性能、低成本以及快速升级的要求。所以说从一开始,达沃时代就沿着软件定义存储的道路走了下来。

  在软件方面,达沃时代始终坚持自主研发,代码也都是技术团队一行行写出来的。其实,技术的迭代和升级往往取决于客户的需求以及为了应对这种需求,软件厂商所做出的自主研发和创新,这是一个双向驱动的过程。在坚持自主研发的道路上,达沃时代迎来了存储领域的“超融合时代”,而凭借着长期的技术积累以及对市场的深刻认识和理解,做出了快速响应。

  面向中小企业的“三节点小金刚”

  “对于IT能力较更弱的中小企业来说,怎么减少他们基础架构当中的故障率以及配置的复杂度,从而降低成本、便于应用,这是我们要做的事情。为此,我们在行业内首先提出了三节点的微数据中心的超融合架构——小金刚轻融合平台(C-ONE)。”张松如此说道。

  小金刚是基于云的微数据中心,最大的特点是降低了实施成本和维护难度。同时采用了达沃时代先进的分布式文件系统和主流的虚拟化平台,实现了对存储资源、计算资源的统一管理和按需分配。另外,其还具备了一个完整数据中心计算、存储、网络的所有功能,实现了存储和计算的无缝融合。

  张松表示,对此,国外产品的思路和想法是通过内部的总线将两台节点连接起来,从而成为一个平台。而小金刚则不需要万兆交换机,节点之间直接用万兆网线互连。这是他们根据实际的市场情况做出的一些改变,认为这款产品更适合中小企业的实际情况。

  目前,这款产品以其出色的快交付、高扩展、轻维护、低成本、高稳定等性能,在微数据中心、云平台等场景下得到了广泛应用。

  从产品和技术出发 实施全局战略

  当谈到企业的具体发展思路时,张松提到了达沃时代基于产品和技术的两条发展路线。首先从技术上来讲,分为三个层面:一是一直以来就坚持下来的软件定义存储;二是在2016年初的时候提出了“应用定义存储”的新概念,就是根据应用需求来定义存储能力,并针对不同的领域提供不同应用,然后提供不同的接口模式,使得一套融合的存储能够满足用户的需求。三是“智慧存储”。 首先是智能的存储访问感知,其次是智能的内容感知与服务,通过这些技术引入,将能帮助用户在改造数据中心建设之后,更方便的挖掘数据价值。

  另外,从产品角度来讲,张松以“顶天立地”四个字来概括。“立地”就是通过达沃时代掌握的核心技术支撑众多中小企业能够跨越到超融合或者云计算、大数据时代。“顶天”实际上就是说,在实践中证明了达沃时代具备了应对性能、可靠性、容量有非常明确需求和苛刻要求的应用项目的能力。从另一个角度来说这也是达沃时代的“全局存储”战略。

  华云网际:从技术演变中感知行业趋势

  身处IT行业,对技术的快速演变早已司空见惯,可能今天还在讲这个技术,明天就有可能冒出新的技术。这个时候,如何从技术的快速演变当中感知和把握行业的风向和趋势,对众多IT厂商来说就显得尤为重要。俗话说“一步赶不上,步步赶不上”,谁也不想输在起跑线上。

  以技术驱动的初创企业

  华云网际在2007年成立之初,就确立了开放架构存储方向。当时看了Google File System的论文之后,他们就觉得,一个新的时代就要到了。那时,开源的存储才刚刚开始,成熟度还很低,并不能满足他们的期望,因此他们选择从头开始,打造中国自己的好储存。在2008年的时候,他们就推出了可以满足用户海量存储需求的集群文件存储FusionNAS。

  华云网际联合创始人兼CTO王劲凯在接受《中国信息化周报》记者采访时介绍到:“09年的时候,我们的一个客户提出了一种想法,就是在分布式系统上运行虚拟机(这种想法类似于现在的超融合),这个想法其实挺超前的,虚拟机是一个非常复杂的系统。虽然难度挺大,但是我们觉得其会在未来成为一个很大的细分市场,因此我们就开始尝试去做这样一件事情。”

  2010年的时候,华云网际的第一个超融合系统正式上线。截止到现在,已经服务了超过200家客户,受到了客户的广泛认可。

  裸金属架构的软件定义存储

  “2013年的时候,SSD进入市场已经有一段时间了,不过对于如何用好SSD,以及它的发展趋势是什么,行业内的厂商还不太清楚。通过与业内专家的交流和自身的实践,我们预见到SSD会对超融合架构、软件定义存储带来技术上的变革。”王劲凯如此说道。

  不过,要想充分发挥SSD的性能似乎也并不容易。因为一方面,由于闪存具有超高性能超低延迟的特性,CPU和存储软件反而落后于闪存成为存储系统瓶颈。另一方面,过去软件定义存储兴起的时候,都是从分布式存储分支过来的,基本上基于Linux,调用Linux标准API来操作,如此必然存在操作系统瓶颈,Linux标准API并没有提供高性能场景设计,这就是问题。从技术上说,在任务调度、内存管理以及系统调用方面,操作系统非常缓慢,完全不适合闪存时代的需求。

  面对种种问题,华云网际又该如何破局呢?

  对此,华云网际提出要在OS-bypass(软件的运行绕过操作系统)的裸金属架构上重写存储系统,即完全绕过操作系统编程,把SDS(软件定义存储)的整个架构在裸金属上重新实现。

  为了实现构建在裸金属上的SDS,华云网际在硬件访问、任务调度、事件处理、多核同步方面等与传统SDS所采用的技术手段都不一样。在任务调度方面,过去应对高并发时会采用多线程机制,但是多线程在数百并发的时候将变得比较困难。因此,华云网际引入了协程技术,通过任务之间协作来完成,并在每个任务处理之后自动放弃,而不是操作系统强制放弃。

  王劲凯提到,超融合在一定程度上得益于闪存技术。过去做一款存储产品是一项非常困难的事情,在EMC主导的时代存储复杂度是非常高的,因为机械盘很慢,可靠性也比闪存差,这样就需要非常复杂的技术去提升它的性能和可靠性。到了今天你会发现闪存本身的性能很高,可靠性也很好,所以做一款存储的门槛就下降了,技术门槛下降之后才会出现一些新兴公司和老牌巨头进行竞争,这个时候老牌巨头的技术应用不再那么强势,从而才有了超融合产品生存的空间。

  创新是发展的不竭动力

  经过近十年的技术积累和市场实践,厚积薄发的华云网际终于等来了开花结果的时刻。目前,华云网际已经陆续推出了拥有完整自主知识产权的集群NAS(FusionNAS),Server SAN(FusionStor),HCI超融合基础设施(FusionStack)三个产品系列,2017年,还将推出AFA全闪存阵列产品,从而打造出更丰富地的存储产品线。

  另外,凭借核心研发技术以及出色的解决方案能力,华云网际的技术产品已广泛应用于政府、金融、电信等行业,交付客户数量超过200家。

  云和恩墨:软硬一体 打造全新存储解决方案

  大数据时代到来的一个首要表现就是数据量的剧增,因此如何维护、管理好这些数据,并保障数据安全,从而发挥出数据当中蕴含的巨大价值也就成了众多企业的“心病”。然而,由于自身IT能力薄弱以及传统IT架构在扩展性、可靠性、资源利用率以及数据存储等方面的劣势则让许多企业变得有点“心有余而力不足”。

  这个时候,云和恩墨作为一家长于Oracle数据库技术,专注于细分数据库领域的行业解决方案提供商,凭借多年植根于数据库领域所积累的技术实力,解决这些问题就显得游刃有余、手到擒来。

  超融合有效突破性能瓶颈

  随着应用对底层存储更快的随机输入输出需求不断地增加,机械硬盘驱动器已经越来越难以满足这些需求。为了应对在Oracle RAC架构中,由于“缓慢”的硬盘驱动器所造成的性能瓶颈,云和恩墨的超融合存储解决方案——zData Light数据库一体机应运而生。

  zData Light数据库一体机(以下简称为zData)是云和恩墨自主研发的超融合存储解决方案,通过高带宽、低时延的Infiniband互联,将高性能X86服务器节点和以闪存为核心的分布式存储,实现了资源池化,动态资源与性能的线性扩展,配合具备多租户功能的数据库软件实现多租户集中管理、高可用性、可扩展性的云数据库服务,为用户企业解决当前性能瓶颈和未来的资源敏捷扩展问题,大幅改善用户企业管理和性能体验。

  在满足企业高性能需求的同时,zData实现了一站式交付,一键式部署,傻瓜式运维,不但降低对IT人员的技能要求,而且大幅节省客户采购和管理成本,从而很好地解决了传统IT架构对企业所带来的一系列负面影响。

  云和恩墨性能管理部总监罗海雄在接受《中国信息化周报》记者采访时说道:“在zData应用的过程中,主要产生了三个方面的需求:第一是数据库云化。客户希望得到一个扩展性较高的架构,从而适应数据量、业务量剧增的情况。第二是性能上的需求。有些客户采用传统存储,性能已经接近极限,其扩容成本又极其昂贵,zData独特的优势之一就是应用了闪存卡,可以迅速提高系统性能。第三是一些小型的用户,比如说医院,业务量相对不大,但其对可用性和性能又有较高的要求,同时并不想投入太多的成本,也不想采用复杂的架构,zData数据库一体机能够非常贴身的一站式解决这些问题。”

  而提到关于zData的下一步发展,将会在两个方面进一步进行提升:一是提供更为友好完善的整体监控系统。二是将zData作为数据库分布式存储的方案纳入到自动运维管控平台中,从存储的性能容量自动化运维角度成为整个自动运维管控平台中的重要一部分。

  依托客户需求

  打造场景化解决方案

  以上这些需求都是在不断的技术实践当中总结出来的。问题不同,需求自然不同。那么,如何来满足用户的个性化需求呢?以天安人寿为例,来看看云和恩墨是如何打造场景化解决方案的吧。

  天安人寿随着公司业务的迅猛发展,其核心系统和报表系统的业务支撑压力也越来越大,高峰期每秒的吞吐量超过1G,原有的系统架构已经无法满足快速发展的业务增长势头。

  面对这种现状,天安决定采取高性能存储优先解决I/O问题。云和恩墨凭借具备高计算能力、高I/O能力和高可用能力的zData架构,为天安人寿实现高性能需求的同时,也大幅缩减了其整个系统的时间成本与资源成本。

  天玑数据:依托超融合 构建智能云生态

  超融合架构是以虚拟化为基础,整合计算、存储、网络等资源,相比于传统虚拟化架构具有更强可扩展性、更高效率、分布式部署等特点。超融合系统打破了传统的核心存储和计算机功能,融合成了单一的、高度虚拟化的整体解决方案。

  天玑科技副总裁、天玑数据总裁叶磊在接受《中国信息化周报》记者采访时表示,现阶段在使用服务器虚拟化技术的用户群体均可从超融合系统的技术升级中获益。以他们自身实施的电信行业案例中,超融合系统的部署在实现了按需购买、控制整体TCO的前提下,实现了用户系统利用率的大幅提升。

  “我们发展的超融合系统主要还是侧重在软件定义存储的方面,围绕存储的功能实现了高性能、高可靠及各种数据管理功能。目前这块技术的演化较为顺利。”叶磊如此说道。

  目前,天玑数据拥有PBData、PhegData、PriData三大云平台产品。PBData定位于基于融合架构的核心关键业务,用于替代传统小型机高端存储,将开放的X86环境和以SSD为核心的分布式存储通过InfiniBand耦合成高性能资源池,具有高可靠性和可扩展性。PriData定位虚拟化私有云,具备高可扩展性。PhegData是针对海量非结构化数据的存储平台,为不方便做纵向替换的客户提供存储资源整合的服务。

  其中,PriData作为面向超融合3.0的产品形态,将计算、分布式存储和网络资源整合并融入“一站式”机柜,为构建复杂云数据中心提供灵活的扩展能力、一体化的便捷管理和高可靠性的保证。同时,PriData还预集成了PCloud云数据中心管理平台,以应用定义为核心设计理念,将智能运维贯穿于整个数据中心,从用户业务出发,实现端到端的资源规模化部署与自动化运维。

  从产品体系上讲,天玑数据打造的基于数据库领域的完整产品线,为行业用户提供了数据交换、挖掘、分析、决策、应用等类型的软硬件一体化解决方案。与此同时,系统的强劲性能、海量吞吐、微秒延迟以及最小化TCO,也保障了企业业务的高效稳定运行。

  谈及生态圈打造,叶磊提到,如今,我们在自身已成熟的包括存储虚拟化超融合基础架构的基础上,构建网络虚拟化、基于微服务的可持续集成平台、自动化运维、机器学习等技术为基础的智能云数据中心,实现智能全融合架构为核心的智能云生态。

  2016年,天玑数据实现了“虚拟化+容器”为基础的经典超融合与DCOS扩展,并通过工具链实现了基础运维自动化。未来,天玑数据还将继续实现计算、存储、网络与大虚拟化层的融合,实现架构上的全面融合,并在此基础架构基础上实现高度运维自动化,集成运营分析模型、调度运营,最终实现完全智能运营与运维。

  路沙

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