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STORIA DELL'INFORMATICA
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CRS4 - Centro di Ricerca e Studi Superiori in Sardegna

Andrea Mameli

 

Il CRS4 (Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna) è una Società a senza scopo di lucro che svolge la propria attività come centro di ricerca multidisciplinare localizzato nel Parco Scientifico e Tecnologico Polaris, a Pula (Cgliari). La ricerca scientifica e lo sviluppo tecnologico del CRS4 si basano sull’utilizzo di tecnologie computazionali abilitanti e sulla loro applicazione nei settori della società dell'informazione, energia e ambiente, bioscienze, data fusion e visual computing. Questi settori tematici sono caratterizzati da un elevato impatto economico e sociale, rispondono alle esigenze del mercato globale, della collettività locale e favoriscono lo sviluppo di nuovi processi, prodotti e servizi a contenuto tecnologico elevato. Le attività di ricerca e sviluppo del Centro sono principalmente svolte nell’ambito di progetti finalizzati a obiettivi tangibili e tesi ad assicurare una forte sinergia tra le finalità di utilità pubblica e sociale del CRS4 e le ricadute economiche sul territorio.

INDICE

 

Le origini
A metà degli anni Ottanta del secolo scorso la Sardegna faceva i conti con la delusione dell’industrializzazione forzata, con la graduale dismissione delle attività estrattive e di conseguenza con tutto l’indotto connesso con le miniere, con l’insufficienza del comparto turistico e con la sostanziale incapacità del settore economico principale, l’agricoltura e l’allevamento, di sostenere lo sviluppo moderno. Così nel 1985 la Giunta della Regione Autonoma della Sardegna, presieduta dal sardista Mario Melis, decide di percorrere nuove strade e compie due passi fondamentali: istituisce un consorzio, che dalla legge prende il nome, con l’obiettivo di “promuovere, realizzare e gestire il Parco Scientifico e Tecnologico della Sardegna”, e organizza una spedizione al CERN, allo scopo di capire come funziona un centro di ricerca. A Ginevra avvengono gli incontri decisivi con il Nobel per la fisica 1994, Carlo Rubbia, all’epoca Direttore Generale del CERN. E con il Direttore della divisione Information Technology (quella in cui nacque il Web) Paolo Zanella. Il capo delegazione è Franco Mannoni (Assessore al Bilancio e alla Programmazione dal 1985 al 1987) il quale suggerisce di costruire in Sardegna l’infrastruttura essenziale per questo tipo di sviluppo: un centro di calcolo avanzato. Il progetto fu poi sviluppato dal successore di Mannoni, Antonello Cabras: i due ritornarono a Ginevra e convincono Rubbia e Zanella a seguirli a Cagliari dove il 30 novembre 1990 viene registrata la società CRS4 scarl. Soci fondatori: Consorzio Ventuno (ora Sardegna Ricerche), IBM Italia, Techso Spa. Presidente: Carlo Rubbia. Amministratore Delegato e Direttore Scientifico: Paolo Zanella. Per la nascita del CRS4 la Giunta regionale stanzia circa 10 miliardi di Lire. 
Fonti: 1, 2, 3

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I primi passi
Febbraio 1991: arriva il primo computer, un Apple Macintosh IIfx, che viene connesso a Internet via linea telefonica e modem a 4.8 kbit/s all'INFN di Cagliari.
Marzo 1991: il GARR registra crs4.it come dominio internet autonomo (IP 156.148.xxx.xxx) in questo modo il CRS4 è finalmente collegato direttamente a Internet, inizialmente a 64 kbit/s (poi a 256 kbit/s, quindi a 2 Mbit/s, fino ad arrivare all'attuale velocità di varie centinaia di Mbit/s).
Aprile 1991: arriva il secondo computer del CRS4: una workstation Silicon Graphics SGI 4D 420 VGX. La potenza di calcolo era fornita da 2 processori MIPS 32 bit a 40 MHz. Un cavo Ethernet connette la SGI e il Mac tra loro e così ha origine la prima LAN del CRS4.
Luglio 1991: il CRS4 annuncia l'assunzione di "40 Giovani Laureati in discipline scientifiche e tecniche".
Febbraio 1992: i 40 selezionati iniziano a lavorare nella sede di Via Nazario Sauro.

Settembre 1993: Il primo sito web d'Italia è www.crs4.it (3)

 

Il 31 Luglio 1994 grazie a una collaborazione tra il CRS4 e l’editore Nicola Grauso nasce L’Unione Sarda online. Il progetto trae origine dall’incontro fra tre specialisti: Reinier van Kleij, system manager del quotidiano, Pietro Zanarini, allora direttore del Gruppo di Visualizzazione Scientifica del CRS4 e Francesco Ruggiero, studente di informatica all’Università di Milano, impegnato nella tesi di laurea dell’Università Statale di Milano (relatore: professor Gianni Degli Antoni). L’Unione Sarda è così diventato il primo quotidiano italiano online.


Nel 1995 il CRS4 sviluppa Search in Italy, primo motore di ricerca italiano, con un archivio di 106.337 file residenti su 660 server www italiani registrati tra le risorse del NIR GARR.

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Attività attuali

Il CRS4 mette a disposizione della ricerca scientifica, pubblica e privata, competenze e dotazioni allo stato dell’arte all’interno dei 6 settori di ricerca e sviluppo nei quali si articola. Forniscono attività di supporto ai settori di ricerca e sviluppo i gruppi: Comunicazione, Research Support, Valorizzazione.


Obiettivo strategico del CRS4 per il triennio 2016-2018: perseguire gli scopi fondativi:

  • mantenere l’eccellenza scientifica, ovvero la capacità di creare, sviluppare, diffondere e trasferire nuova conoscenza scientifica e know-how tecnologico nei settori strategici di riferimento;
  • rafforzare e consolidare l’impatto dei risultati sullo sviluppo sociale, culturale ed economico del territorio.

I settori di seguito illustrati nel dettaglio sono: Biosciences, Data-Intensive Computing, Reti e Sistemi ad Alte prestazioni, HPC per Energia e Ambiente, Società dell’Informazione, Visual Computing.

BIOSCIENCES. Capo Settore: Giorgio Fotia. Le parole chiave del Settore Biosciences sono bioinformatica, biologia, genetica, gestione clinica, informatica applicata all'imaging. L’obiettivo principale è lo sviluppo di piattaforme tecnologiche per l’acquisizione, il processing e la modellazione di grandi moli di dati di rilevanza biomedicale. Principali filoni di ricerca: sviluppo di tecniche modellistiche per la ricerca clinica e biomedica; sviluppo di protocolli sperimentali per l’acquisizione di dati di sequenziamento; sviluppo di tecnologie abilitanti per l’integrazione, la tracciabilità, l’interpretazione e l’analisi di grandi volumi di dati biologici e biomedici eterogenei. Il settore gestisce la più grande piattaforma di Sequenziamento di Nuova Generazione in Italia con una capacità produttiva di 10 TBase/mese per mezzo della quale è in grado di eseguire progetti di sequenziamento su larga scala. Il Settore Biosciences si suddivide in tre programmi di ricerca: 

  • Data Engineering & Computing: sviluppo di tecnologie abilitanti per l’integrazione, la tracciabilità, l’interpretazione e l’analisi di grandi volumi di dati biologici e biomedici eterogenei. 
  • Modeling & Simulation: modellazione e simulazione di processi biochimici e biofisici, proliferazione, crescita e differenziazione di cellule umane e fotosintetiche, crescita di batteri e lieviti e proprietà dei materiali. 
  • Next Generation Sequencing Core: sequenziamento completo di genomi umani, trascrittomica, metagenomica, identificazione di siti di legame sul DNA di proteine cromatiniche e regolatorie, sequenziamento dell'esoma e di regioni target.

DATA-INTENSIVE COMPUTING. Capo Settore: Gianluigi Zanetti. Il Settore Data-Intensive Computing si occupa di ricerca, sviluppo e applicazione di tecnologie per l’acquisizione, l’elaborazione e l'analisi di insiemi di dati di grandi dimensioni. Il settore gestisce il Laboratorio di Microscopia del CRS4, in grado di fornire servizi alle imprese, alle Università e agli enti di ricerca pubblici e privati per la scienza dei materiali, la caratterizzazione tecnologica e diagnostica di componentistica microelettronica, le scienze farmaceutiche e ambientali. Il Settore Data-Intensive Computing si articola in due programmi di ricerca: 

  • Distribuited Computing: metodi e tecnologie allo stato dell’arte in grado di sviluppare soluzioni computazionali scalabili e interoperabili per la raccolta e l’analisi distribuita di ampi dataset provenienti da processi clinici e industriali e tracciabilità in studi relativi alla biologia e alla salute.
  • Healthcare Flows: modellazione di dati biomedici, telemedicina, sanità elettronica, tracciabilità nei processi sanitari e integrazione di domini clinici; modellazione semantico-computazionale di dati biomedici eterogenei; telemedicina in tempo reale e medicina distribuita, alta formazione avanzata su tematiche di informatica clinica

RETI E SISTEMI AD ALTE PRESTAZIONI. Capo Settore: Lidia Leoni. Il Settore si occupa della gestione dell’infrastruttura di calcolo del Centro, dei servizi interni (reti, HPC, e-mail, ecc.); dei servizi per gli utenti del parco scientifico e tecnologico della Sardegna (gestione infrastruttura di rete e collegamento DARK-FIBER; posta elettronica); dei servizi per gli utenti esterni (calcolo, disaster recovery, infrastruttura computazionale dedicata ai sequenziatori del CRS4). Il Settore Reti e Sistemi ad Alte Prestazioni è suddiviso in quattro programmi: 

  • Amministrazione di Sistemi e Storage: ha il compito di progettare, implementare, gestire e sviluppare le piattaforme di erogazione dei servizi ICT con l’obiettivo di rispondere ai bisogni dell’utenza del centro e della comunità da esso servita all’interno e all’esterno del Parco Scientifico e Tecnologico Polaris.
  • Reti e sicurezza: l'infrastruttura di rete del CRS4 garantisce un’architettura a elevate prestazioni e resilienza; LAN con link di backbone fino a 60 Gbps; 200 porte 10GbE; 1200 porte 1GbE; link 10GbE per le connessioni del CRS4 nel parco, link DWDM 10Gb su fibra spenta tra il parco e "Sa Illetta”, connessione Internet a 1o Gbps attraverso il GARR.
  • Sistemi ad alte prestazioni: CRS4 offre supporto alle attività di ricerca della comunità scientifica anche tramite il Calcolo ad Alte Prestazioni fornito grazie ad un centro di calcolo in continuo aggiornamento. Il gruppo HPC fornisce supporto ai ricercatori e agli utenti, anche del settore industriale, fornendo servizi in grado di soddisfare le necessità dei richiedenti. La potenza di calcolo teoricamente raggiungibile, tra cluster di architettura X86_64, acceleratori GPU, MIC e FPGA, supera il valore di 240 TFlops,.
  • Sistemi informativi Geografici: progettazione e sviluppo di applicazioni GIS e Sistemi di Supporto alle Decisioni (DSS); progettazione e sviluppo del modello dei dati per le diverse applicazioni; progettazione e sviluppo di applicazioni GIS e PGIS (GIS Partecipativo) finalizzate alla realizzazione di DSS in ambito urbanistico, industriale, ambientale, sanitario, turistico e culturale; integrazione dei GIS con modelli ambientali numerici e/o empirici; pubblicazione di dati sul Web tramite tecnolgia open source, basata sugli standard definiti dall'Open Geospatial Consortium; pubblicazione di servizi Web per l'applicazione di funzioni GIS su dati ambientali.


HPC PER ENERGIA E AMBIENTE. Capo Settore: Ernesto Bonomi. Il settore affronta le sfide dell’efficienza energetica, delle energie rinnovabili, dell’esplorazione geofisica, dell'uso sostenibile del territorio e delle risorse naturali con gli strumenti della modellazione matematica, dal calcolo ad alta prestazione (HPC) e dalle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT). Il software prodotto fornisce un ampio spettro di risposte che danno luogo ad applicazioni di eccellenza su infrastrutture computazionali allo stato dell’arte e a servizi ottimizzati con pipeline integrate di analisi di dati. Queste applicazioni riguardano lo sviluppo e il dispiego degli strumenti numerici necessari per fornire soluzioni economicamente realizzabili a problemi su larga scala bilanciando fabbisogno energetico e sostenibilità ambientale. Il Settore HPC per Energia e Ambiente si articola in tre programmi di ricerca: 

  • Scienze Ambientali: sviluppa, su architetture di calcolo ad alte prestazioni, software basati su modelli numerici in grado di risolvere problemi legati alla gestione delle risorse ambientali; simulazioni e analisi di dati nei settori della contaminazione delle acque e dei suoli, dell'idrologia delle acque di superficie e sotterranee, della valutazione del rischio idrogeologico e della meteorologia e climatologia a scala regionale; sviluppo di piattaforme computazionali innovative per applicazioni ambientali multidisciplinari e multiscala, che integrano dati distribuiti e utilizzano calcolo parallelo, GRID computing e cloud computing.
  • Imaging e Geofisica Numerica: sviluppo di modelli matematici e di tecnologie dell'informazione avanzate per la progettazione e la produzione industriale di applicazioni ad alta prestazione per l'esplorazione geofisica. 
  • Smart Energy Systems: ricerca applicata di risorse e tecnologie energetiche per l'industria, i consumatori e i servizi nei seguenti ambiti: reti elettriche intelligenti (previsione della produzione da fonti rinnovabili di energia, il consumo, e il controllo intelligente della rete), conversione dell'energia (processi elettrochimici nelle celle a combustibile e nei processi chimici, fluidodinamici e termici coinvolti nei sistemi di combustione), energie rinnovabili (sviluppo di modelli e strumenti analitici e numerici per gli impianti solari a concentrazione e accumulo di calore), suddivisione e trasmutazione (progettazione e analisi di sistemi per applicazioni di fisica e di ingegneria nucleare). 

SOCIETÀ DELL’INFORMAZIONE. Capo Settore: Pietro Zanarini. Il settore sviluppa applicazioni innovative, in contatto con imprese locali e internazionali, per attività di ricerca nei settori dei trasporti, della cultura, del territorio, dell'agroalimentare, del turismo con l’obiettivo di privilegiare attività e progetti che facciano espressamente da "ponte" tra le ricerche del CRS4 e lo sviluppo di una effettiva innovazione in Sardegna. Il settore Information Society si articola in cinque programmi: 

  • Content Technologies & Information Management: studia e sviluppa soluzioni tecnologiche basate sulla valorizzazione dei contenuti digitali con lo scopo di agevolare l'accesso ai contenuti, attraverso metodologie e strumenti di catalogazione, content discovery, digital preservation e media convergence; rendere più efficace la fruizione dei contenuti, attraverso l'identificazione e la sperimentazione di nuove piattaforme applicative e di nuovi modelli di user experience; accrescere le possibilità di ritorno economico, sia in termini di gestione dei diritti che di repurposing dei contenuti stessi.
  • Internet of Things and Energy Efficiency Technologies: le linee di attività del programma si basano su un approccio integrato in grado di condurre alla progettazione e prototipazione di sistemi di monitoraggio energetico e allo sviluppo di architetture SW e soluzioni tecnologiche per la realizzazione di nuove applicazioni IoT, dall'acquisizione di dati provenienti da fonti eterogenee e dal mondo fisico al loro mashup.
  • Natural Interaction and Knowledge Management Technologies: studio di modelli di dati e pattern per la realizzazione di applicazioni e servizi basati su tecnologie legate alla semantica del linguaggio naturale (classificazione automatica delle risorse Web e formalizzazione di domini di conoscenza mediante ontologie), sviluppo di applicazioni e algoritmi basati su NLP attraverso un processo di elaborazione del testo delle risorse; Profiling Systems: studio e sperimentazione di metodologie innovative basate sull'analisi del comportamento dell'utente, in grado di semplificare l'interazione uomo-macchina; Human Computer Interaction: sperimentazione di nuove tecniche di interazione (interfacce grafiche, sistemi gestuali e multitouch.
  • Smart Environments and Technologies: implementazione di percorsi di exploitation in collaborazione con il sistema delle imprese con lo scopo di favorire l'innovazione attraverso il trasferimento delle tecnologie. I progetti strategici di maggior rilievo in questa fase afferiscono al tema delle Smart Cities (mobilità intelligente e logistica) in particolare ai fini dell'applicazione dei paradigmi di open business che impattano in modo trasversale diversi settori economicamente rilevanti: Trasporti, Cultura, Agroalimentare, Turismo.
  • Tecnologie dell’educazione per la didattica: studia e adatta i sistemi e gli approcci innovativi che migliorano le interazioni uomo-macchina e uomo-reti allo scopo di trasferirli efficacemente in campo pedagogico, mediante un utilizzo critico dell’innovazione tecnologica da parte della scuola e dei centri formativi, seguendo l’evoluzione degli approcci innovativi inerenti gli strumenti digitali con l’obiettivo di individuarne gli aspetti metodologici di alta applicabilità per l’insegnamento e l’apprendimento. Gli insegnanti possono rivolgersi al CRS4 per partecipare a progetti di ricerca, sviluppo e sperimentazione nel campo delle tecnologie educative, per partecipare allo sviluppo di nuove metodologie basate su strumenti che possono incidere sulle diverse dimensioni dell’apprendimento (cognitive, metacognitive operative socio-comunicative nella visione del costruttivismo socio-culturale).

VISUAL COMPUTING. Capo Settore: Enrico Gobbetti. Le attività si focalizzano sullo studio, lo sviluppo e l'applicazione di tecnologie per l'acquisizione, la creazione, la distribuzione, l'esplorazione e l'analisi di oggetti ed ambienti complessi, in simulazioni visuali e ambienti virtuali, per l'analisi di dati scientifici e la valorizzazione di beni culturali. Le ricerche sono pubblicate in riviste e convegni internazionali e molte delle tecnologie sviluppate sono state utilizzate in applicazioni pratiche che includono l'internet geoviewing, l'analisi di dati scientifici, il training chirurgico, e lo studio e la valorizzazione di beni culturali. Il settore Visual Computing si basa su due programmi di ricerca: 

  • Visual Computing Group: alla ricerca e sviluppo di strumenti interattivi 3D innovativi per la visualizzazione scientifica e la simulazione visuale; rappresentazione di dati multirisoluzione, grafica in tempo reale, algoritmi funzionanti in memoria esterna, applicazione di tecnologie di realtà virtuale alla simulazione visuale, con soluzioni desktop 3D e ambienti virtuali immersivi multimodali. Esempi di attività di ricerca in corso: sviluppo di soluzioni scalabili, locali e distribuite, compatibili con rigidi vincoli temporali, per la visualizzazione di grandi modelli 3D e lo sviluppo di sistemi interattivi avanzati basati su schermi 3D light-field di nuova concezione.
  • Visual Computing Lab: l'analisi visuale attraverso la visualizzazione e l'ispezione di informazioni spaziali e dati immersi in tre dimensioni è un approccio particolarmente efficiente per comprendere la struttura e le implicazioni di grossi volumi di dati con risorse computazionali e per la visualizzazione allo stato dell’arte. Le risorse per il calcolo e le reti (reti ad alta velocità e cluster ibridi CPU/GPU) fanno da complemento a hardware allo stato dell'arte per l'interazione uomo macchina e la visualizzazione. I device di acquisizione includono sistemi a ritorno di forza, array di camere, e diversi tipi di 3D tracker. Le strumentazioni di visualizzazione disponibili spaziano da display wall ad alta risoluzione a display light field sperimentali che forniscono immagini 3D interattive a osservatori a occhio nudo.

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Risorse umane CRS4

  • 1991: 8
  • 1992: 71
  • 1993: 99
  • 1994: 98
  • 1995: 87
  • 1996: 94
  • 1997: 99
  • 1998: 104
  • 1999: 119
  • 2000: 116
  • 2001: 108
  • 2001: 120
  • 2003: 121
  • 2004: 118
  • 2005: 120
  • 2006: 166
  • 2007: 157
  • 2008: 167
  • 2009: 167
  • 2010: 207
  • 2011: 201
  • 2012: 197
  • 2013: 181
  • 2014: 164

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Risorse di calcolo CRS4

 

System

Year

Top500 Rank

Vendor

Cores CPU/ GPU/Intel acc

RMAX

(Gflops/s)

RPEAK

(Gflop/s)

3090

1992

 

IBM

4

 

 

CM2-TM

1993

 

Thinking Machine Corporation

 

 

 

GC-powerplus/64

1994

416 11/1994

Parsytec

64

2.8

5.1

SP2/30

1995

156  06/1995

IBM

32

6.2

8.0

SP3 Power 3 375MHz

2000

 

IBM

16

 

 

HP Kayak  Cluster – Intel 800MHz (1)

2000

 

HP

8

 

 

Cluster dualcpu Intel 800MHz
Myrinet (2)

2001

 

SuperMicro

8

 

 

Nuraxi Cluster – dualcpu 1800+ MHz

2002

 

Assembled

16

 

 

Scivu Cluster dualcpu AMD 246 – 2000 Mhz (3)

2003

 

Assembled

16

 

 

Nora Cluster dualcpu 248 2200 Mhzquadcpu 848 2200 MHz

2004

 

AC Computer

40

 

 

Janas Cluster dualcpu 265 1800 MHz

2004

 

E4 Engineering

192

 

 

Cray XD1 Cluster

AMD 252 + 2600MHz + FPGA RapidArray Interconnect

2005

 

E4 Engineering

12

 

 

Bruja Cluster x3455 – dualcpu AMD 2218 2600MHz  Ethernet 1Gb/ Infiniband SDR

2006

 

IBM

288

 

 

Stria Cluster dualcpu AMD 2218
2600 MHz

2007

 

AC Computer

64

 

 

System

Year

Top500 Rank

Vendor

Cores CPU/ GPU/Intel acc

RMAX

(Gflops/s)

RPEAK

(Gflop/s)

 

Entu HP Blade  bl460c/bl480c - xeon dualcore   2.8GHz  Infiniband DDR

 

2008

187

06/2009

HP

3200

27700

35000

Nikola Cluster Dualcore Xeon E5520
2260 Ghz 
GPU Nvidia S1070

2010

 

E4 Engineering

16/4

 

 

Oskar Linux host  con acceleratore FPGA Maxeler

2010

 

Maxeler

 

 

 

Digo Cluster dualcpu xeon 2650 2000MHz 
GPU Nvidia K1 / Intel Phi 3151p  Infiniband QDR

2013
2015

 

VarGroup

160/20/10(*)

 

2800

Kepler Cluster dualcpu xeon Xeon 2650  2600MHz +
GPU K40

2014

 

E4 Engineering

64/8

 

 

Erdos Cluster Dualcpu Xeon 2650
2600 Mhz

2014

 

E4 Engineering

64

 

 

Eolo -
Huawei Blade CH140 + RH2288H    dualcpu Xeon 2680 2800MHz
Infiniband FDR

2015

 

Huawei

656

 

14000

Sparky Cluster  PowerEdge R730
dualcpu 2650 V3
2300MHz + GPU AMD Firepro 9150
Infiniband FDR

2016

 

Dell

160/10

 

3600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Presidenti CRS4

  • Carlo Rubbia dal 1990 al 1999
  • Nicola Cabibbo dal 2000 al 2003
  • Carlo Rubbia dal 2003 al 2006
  • Paolo Zanella dal 2006 al 2014
  • Luigi Filippini dal 2014 a oggi

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Riferimenti

1.     Italian Internet Timeline http://italianinternetday.it/timeline/

2.     CRS4 Timeline https://www.facebook.com/SaloneInnovazione2013

3.     Primo sito web .it: http://history.crs4.it/

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