NVIDIATesla/Quadro和GeForceGPU的比較

該資源由Microway根據(jù)NVIDIA和可信媒體來源提供的數(shù)據(jù)編寫。 所有NVIDIA GPU都支持通用計(jì)算(GPGPU),但并非所有GPU都提供相同的性能或支持相同的功能。GeForce GPU的消費(fèi)者產(chǎn)品線(特別是GTX Titan)可能對(duì)那些運(yùn)行GPU加速應(yīng)用程序的人很有吸引力。但是,記住產(chǎn)品之間的差異是明智的。專業(yè)的Tesla和Quadro GPU有許多功能。

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FP64 64位(雙精度)浮點(diǎn)計(jì)算

許多應(yīng)用需要更高精度的數(shù)學(xué)計(jì)算。在這些應(yīng)用程序中,數(shù)據(jù)由兩倍大的值表示(使用64位二進(jìn)制位而不是32位)。這些較大的值稱為雙精度(64位)。不太準(zhǔn)確的值稱為單精度(32位)。雖然幾乎所有NVIDIA GPU產(chǎn)品都支持單精度和雙精度計(jì)算,但在大多數(shù)消費(fèi)級(jí)GeForce GPU上,雙精度值的性能要低得多。以下是GeForce和Tesla / Quadro GPU之間雙精度浮點(diǎn)計(jì)算性能的比較:

NVIDIA GPU模型雙精度(64位)浮點(diǎn)性能
GeForce GTX Titan X Maxwell 高達(dá)0.206 TFLOPS
GeForce GTX 1080 Ti 高達(dá)0.355 TFLOPS
GeForce Titan Xp 高達(dá)0.380 TFLOPS
GeForce Titan V. 高達(dá)6.875 TFLOPS
GeForce RTX 2080 Ti 估計(jì)~0.44 TFLOPS
特斯拉K80 1.87+ TFLOPS
特斯拉P100 * 4.7~5.3 TFLOPS
Quadro GP100 5.2 TFLOPS
特斯拉V100 * 7~7.8 TFLOPS
Quadro GV100 7.4 TFLOPS
Quadro RTX 6000和8000 ~0.5 TFLOPS
特斯拉T4 估計(jì)~0.25 TFLOPS

*確切的值取決于PCI-Express或SXM2 SKU

FP16 16位(半精度)浮點(diǎn)計(jì)算

一些應(yīng)用程序不需要高精度(例如,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練/推理和某些HPC使用)。在“Pascal”GPU中 引入了對(duì)半精度FP16操作的支持。這是以前深度學(xué)習(xí)/人工智能計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn); 但是,深度學(xué)習(xí)工作負(fù)載已轉(zhuǎn)移到更復(fù)雜的操作(請(qǐng)參閱下面的TensorCores)。盡管所有NVIDIA“Pascal”和后來的GPU都支持FP16,但在許多以游戲?yàn)橹行牡腉PU上,性能顯著降低。以下是GeForce和Tesla / Quadro GPU之間半精度浮點(diǎn)計(jì)算性能的比較:

NVIDIA GPU模型半精度(16位)浮點(diǎn)性能
GeForce GTX Titan X Maxwell N / A
GeForce GTX 1080 Ti 小于0.177 TFLOPS
GeForce Titan Xp 小于0.190 TFLOPS
GeForce Titan V. ~27.5 TFLOPS
GeForce RTX 2080 Ti 28.5 TFLOPS
特斯拉K80 N / A
特斯拉P100 * 18.7~21.2 TFLOPS *
Quadro GP100 20.7 TFLOPS
特斯拉V100 * 28~31.4 TFLOPS *
Quadro GV100 29.6 TFLOPS
Quadro RTX 6000和8000 32.6 TFLOPS
特斯拉T4 16.2 TFLOPS

*確切的值取決于PCI-Express或SXM2 SKU

TensorFLOPS和深度學(xué)習(xí)表現(xiàn)

一個(gè)新的專業(yè)的Tensor Core單元與“Volta”GPU一起推出。它將兩個(gè)FP16單元(轉(zhuǎn)換為全精度產(chǎn)品)與FP32累加運(yùn)算相結(jié)合 - 這是深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練計(jì)算中使用的精確操作。NVIDIA現(xiàn)在通過一種新的深度學(xué)習(xí)性能指標(biāo)測(cè)量Tensor Core的GPU:一個(gè)名為TensorTFLOPS的新單元。

Tensor Core僅適用于“Volta”GPU或更新版本。作為參考,如果沒有TensorFLOPS值,我們將以任何精度提供最大的已知深度學(xué)習(xí)性能。我們認(rèn)為,比較不同精度之間的表現(xiàn)是非常差的科學(xué)方法; 然而,我們也認(rèn)識(shí)到希望在不同代GPU的深度學(xué)習(xí)性能之間至少看到一個(gè)數(shù)量級(jí)的性能比較。

NVIDIA GPU模型TensorFLOPS (或最大DL性能)
GeForce GTX Titan X Maxwell N / A TensorTFLOPS, ~6.1 TFLOPS FP32
GeForce GTX 1080 Ti N / A TensorTFLOPS, ~11.3 TFLOPS FP32
GeForce Titan Xp N / A TensorTFLOPS, ~12.1 TFLOPS FP32
GeForce Titan V. 110 TensorTFLOPS
GeForce RTX 2080 Ti 56.9 TensorTFLOPS 455.4 TOPS, INT4用于推理
特斯拉K80 N / A TensorTFLOPS ,5.6 TFLOPS FP32
特斯拉P100 * N / A TensorTFLOPS ,18.7~21.2 TFLOPS FP16
Quadro GP100 N / A TensorTFLOPS ,20.7 TFLOPS FP16
特斯拉V100 * 112~125 TensorTFLOPS
Quadro GV100 118.5 TensorTFLOPS
Quadro RTX 6000和8000 130.5 TensorTFLOPS 522 TOPS, INT4用于推理
特斯拉T4 65 TensorTFLOPS 260 TOPS, INT4用于推理

*確切的值取決于PCI-Express或SXM2 SKU

錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正

在運(yùn)行計(jì)算機(jī)游戲的GPU上,一個(gè)存儲(chǔ)器錯(cuò)誤通常不會(huì)引起任何問題(例如,一幀的一個(gè)像素顏色可能不正確)。用戶甚至不太可能意識(shí)到這個(gè)問題。但是,技術(shù)計(jì)算應(yīng)用程序依賴于GPU返回的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對(duì)于某些應(yīng)用程序,單個(gè)錯(cuò)誤可能導(dǎo)致嚴(yán)重且明顯的錯(cuò)誤。對(duì)于其他人來說,單比特位錯(cuò)誤可能不容易檢測(cè)(返回看似合理的錯(cuò)誤結(jié)果)。Titan GPU不包括糾錯(cuò)或錯(cuò)誤檢測(cè)功能。如果發(fā)生錯(cuò)誤,GPU和系統(tǒng)都不會(huì)警告用戶錯(cuò)誤。用戶可以檢測(cè)錯(cuò)誤(它們是否會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰,明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),或者是不明顯的錯(cuò)誤數(shù)據(jù))。這些問題并不少見 - 我們的技術(shù)人員經(jīng)常在消費(fèi)者游戲GPU上遇到內(nèi)存錯(cuò)誤。NVIDIA Tesla GPU能夠糾正單比特錯(cuò)誤并檢測(cè)和警告雙比特錯(cuò)誤。在最新的Tesla V100,Tesla T4,Tesla P100和Quadro GV100 / GP100 GPU上,ECC支持包含在主HBM2內(nèi)存中,以及寄存器文件,共享內(nèi)存,L1緩存和L2緩存中。

保修和最終用戶許可協(xié)議

NVIDIA對(duì)GeForce GPU產(chǎn)品的保修明確規(guī)定GeForce產(chǎn)品不適合安裝在服務(wù)器上。在服務(wù)器系統(tǒng)中運(yùn)行GeForce GPU將使GPU的保修失效,用戶自擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。來自NVIDIA的制造商保修網(wǎng)站:

保證產(chǎn)品僅供消費(fèi)者最終用戶使用,不適用于數(shù)據(jù)中心使用和/或GPU集群商業(yè)部署(“企業(yè)使用”)。使用保證產(chǎn)品用于企業(yè)使用將使本保修失效。

NVIDIA GeForce產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)程序軟件附帶的許可協(xié)議聲明:

禁止數(shù)據(jù)中心部署。除了允許數(shù)據(jù)中心中的區(qū)塊鏈處理之外,該軟件未獲得數(shù)據(jù)中心部署許可。

GPU內(nèi)存性能

計(jì)算密集型應(yīng)用程序需要高性能計(jì)算單元,但快速訪問數(shù)據(jù)也很關(guān)鍵。對(duì)于許多HPC應(yīng)用程序,除非內(nèi)存性能也得到改善,否則計(jì)算性能的提高無濟(jì)于事。因此,Tesla GPU提供比GeForce GPU更好的實(shí)際性能:

NVIDIA GPU模型GPU內(nèi)存帶寬
GeForce GTX Titan X Maxwell 336 GB / s
GeForce GTX 1080 Ti 484 GB / s
GeForce Titan Xp 548 GB / s
GeForce Titan V. 653 GB / s
GeForce RTX 2080 Ti 616 GB / s
特斯拉K80 480 GB / s
特斯拉P40 346 GB / s
特斯拉P100 12GB 549 GB / s
特斯拉P100 16GB 732 GB / s
Quadro GP100 717 GB / s
特斯拉V100 16GB / 32GB 900 GB / s
Quadro GV100 870 GB / s
Quadro RTX 6000和8000 624 GB / s
特斯拉T4 320 GB / s

GPU內(nèi)存大小

通常,系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)存越多,運(yùn)行的速度就越快。對(duì)于某些HPC應(yīng)用程序,除非有足夠的內(nèi)存,否則甚至無法執(zhí)行單次運(yùn)行。對(duì)于其他人來說,除非有足夠的內(nèi)存,否則結(jié)果的質(zhì)量和保真度會(huì)降低。Tesla GPU提供的內(nèi)存是GeForce GPU的兩倍:

GPU 模型內(nèi)存容量
GeForce GTX 1080 Ti 11GB
GeForce Titan Xp 12GB
GeForce GTX Titan V. 12GB
GeForce RTX 2080 Ti 11GB
特斯拉K80 24GB
特斯拉P40 24GB
特斯拉P100 12GB或16GB *
Quadro GP100 16GB *
特斯拉V100 16GB或32GB *
Quadro GV100 32GB *
Quadro RTX 6000 24GB *
Quadro RTX 8000 48GB *
特斯拉T4 16GB *

*請(qǐng)注意,特斯拉/ Quadro統(tǒng)一內(nèi)存允許GPU共享彼此的內(nèi)存以加載更大的數(shù)據(jù)集

PCI-E與NVLink - 設(shè)備到主機(jī)和設(shè)備到設(shè)備的吞吐量

最大的潛在瓶頸之一是等待數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PU。當(dāng)多個(gè)GPU并行運(yùn)行時(shí),存在額外的瓶頸。更快的數(shù)據(jù)傳輸直接導(dǎo)致更快的應(yīng)用程序性能。GeForce GPU通過PCI-Express連接,其理論峰值吞吐量為16GB / s。配備NVLink的NVIDIA Tesla / Quadro GPU能夠更快地實(shí)現(xiàn)連接。NVIDIA的“Pascal”中的NVLink 允許每個(gè)GPU以高達(dá)80GB / s(160GB / s雙向)的速度進(jìn)行通信。NVIDIA的“Volta”系列中的NVLink 2.0 允許每個(gè)GPU以高達(dá)150GB / s(300GB / s雙向)的速度進(jìn)行通信。GPU之間以及支持的OpenPOWER平臺(tái)上的CPU和GPU之間支持NVLink連接。

應(yīng)用軟件支持

雖然某些軟件程序能夠在支持CUDA的任何GPU上運(yùn)行,但其他軟件程序則針對(duì)專業(yè)GPU系列進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。大多數(shù)專業(yè)軟件包僅正式支持NVIDIA Tesla和Quadro GPU。使用GeForce GPU是可能的,但軟件供應(yīng)商不會(huì)支持。在其他情況下,在GeForce GPU(例如,Schr?dinger,LLC的軟件產(chǎn)品)上啟動(dòng)時(shí),應(yīng)用程序根本不起作用。

操作系統(tǒng)支持

雖然NVIDIA的GPU驅(qū)動(dòng)程序非常靈活,但是沒有適用于Windows Server操作系統(tǒng)的GeForce驅(qū)動(dòng)程序。GeForce GPU僅在Windows 7,Windows 8和Windows 10上受支持。使用Windows Server的組應(yīng)該使用NVIDIA專業(yè)的Tesla和Quadro GPU產(chǎn)品。另一方面,Linux驅(qū)動(dòng)程序支持所有NVIDIA GPU。

產(chǎn)品生命周期

由于消費(fèi)者GPU市場(chǎng)的性質(zhì),GeForce產(chǎn)品的生命周期相對(duì)較短(產(chǎn)品發(fā)布和生產(chǎn)結(jié)束之間通常不超過一年)。需要更長(zhǎng)產(chǎn)品壽命的項(xiàng)目(例如購買后3年以上可能需要更換部件的項(xiàng)目)應(yīng)使用專業(yè)GPU。NVIDIA專業(yè)的Tesla和Quadro GPU產(chǎn)品具有延長(zhǎng)的生命周期和制造商的長(zhǎng)期支持(包括產(chǎn)品生命終結(jié)的通知以及停止生產(chǎn)前的最后購買機(jī)會(huì))。此外,專業(yè)GPU在生產(chǎn)過程中經(jīng)歷了更徹底的測(cè)試和驗(yàn)證過程。

電源效率

GeForce GPU適用于消費(fèi)者游戲,通常不是為提高電源效率而設(shè)計(jì)的。相比之下,Tesla GPU專為大規(guī)模部署而設(shè)計(jì),其中功率效率非常重要。這使得Tesla GPU成為大型安裝的更好選擇。例如,GeForce GTX Titan X非常適合桌面深度學(xué)習(xí)工作負(fù)載。在服務(wù)器部署中,Tesla P40 GPU提供匹配的性能和雙倍的內(nèi)存容量。然而,當(dāng)并排放置時(shí),特斯拉消耗更少的電力并產(chǎn)生更少的熱量。

DMA引擎

GPU的直接內(nèi)存訪問(DMA)引擎允許在系統(tǒng)內(nèi)存和GPU內(nèi)存之間進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸。由于此類傳輸是任何實(shí)際應(yīng)用程序的一部分,因此性能對(duì)GPU加速至關(guān)重要。緩慢的傳輸導(dǎo)致GPU核心處于空閑狀態(tài),直到數(shù)據(jù)到達(dá)GPU內(nèi)存。同樣,慢速返回會(huì)導(dǎo)致CPU等待,直到GPU完成返回結(jié)果。

GeForce產(chǎn)品具有單個(gè)DMA引擎*,可以一次傳輸一個(gè)方向的數(shù)據(jù)。如果正在將數(shù)據(jù)上載到GPU,則在上載完成之前,無法返回由GPU計(jì)算的任何結(jié)果。同樣,從GPU返回的結(jié)果將阻止需要上傳到GPU的任何新數(shù)據(jù)。Tesla GPU產(chǎn)品采用雙DMA引擎來緩解這一瓶頸。數(shù)據(jù)可以同時(shí)傳輸?shù)紾PU和GPU中。

*一個(gè)GeForce GPU型號(hào),GeForce GTX Titan X,具有雙DMA引擎

GPU直接RDMA

NVIDIA的GPU-Direct技術(shù)可以極大地提高GPU之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。各種功能由GPU-Direct保護(hù),但RDMA功能可帶來最大的性能提升。傳統(tǒng)上,在群集的GPU之間發(fā)送數(shù)據(jù)需要3個(gè)內(nèi)存副本(一次到GPU的系統(tǒng)內(nèi)存,一次到CPU的系統(tǒng)內(nèi)存,一次到InfiniBand驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)存)。GPU Direct RDMA刪除系統(tǒng)內(nèi)存副本,允許GPU直接通過InfiniBand將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程系統(tǒng)。實(shí)際上,對(duì)于小型MPI消息大小,這減少延遲高達(dá)67%,帶寬增加430%[ 1 ]。在CUDA 8.0版中,NVIDIA推出了GPU Direct RDMA ASYNC,允許GPU在不與CPU進(jìn)行任何交互的情況下啟動(dòng)RDMA傳輸。

GeForce GPU不支持GPU-Direct RDMA。雖然MPI調(diào)用仍將成功返回,但傳輸將通過標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存復(fù)制路徑執(zhí)行。GeForce卡支持的唯一GPU-Direct形式是GPU Direct Peer-to-Peer(P2P)。這允許在單個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行快速傳輸,但對(duì)于跨多個(gè)服務(wù)器/計(jì)算節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的應(yīng)用程序不執(zhí)行任何操作。Tesla GPU完全支持GPU Direct RDMA和各種其他GPU Direct功能。它們是這些功能的主要目標(biāo),因此在該領(lǐng)域經(jīng)過最多的測(cè)試和使用。

Hyper-Q

用于MPI和CUDA Streams的Hyper-Q代理允許多個(gè)CPU線程或進(jìn)程在單個(gè)GPU上啟動(dòng)工作。這對(duì)于使用MPI編寫的現(xiàn)有并行應(yīng)用程序尤為重要,因?yàn)檫@些代碼旨在利用多個(gè)CPU內(nèi)核。允許GPU接受系統(tǒng)上運(yùn)行的每個(gè)MPI線程的工作可以提供潛在的顯著性能提升。它還可以減少將GPU加速添加到現(xiàn)有應(yīng)用程序所需的源代碼重新架構(gòu)量。但是,GeForce GPU支持的唯一Hyper-Q形式是CUDA Streams的Hyper-Q。這允許GeForce有效地接受并運(yùn)行來自不同CPU核心的并行計(jì)算,但是跨多臺(tái)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)o法有效地在GPU上啟動(dòng)工作。

GPU健康監(jiān)控和管理功能

許多運(yùn)行狀況監(jiān)控和GPU管理功能(對(duì)于維護(hù)多個(gè)GPU系統(tǒng)至關(guān)重要)僅在專業(yè)的Tesla GPU上得到支持。GeForce GPU不支持的健康功能包括:

  • NVML/nvidia-smi用于監(jiān)視和管理每個(gè)GPU的狀態(tài)和功能。這使得許多第三方應(yīng)用程序和工具(如Ganglia)支持GPU。Perl和Python綁定也可用。
  • OOB(通過IPMI進(jìn)行帶外監(jiān)控)允許系統(tǒng)監(jiān)控GPU運(yùn)行狀況,調(diào)整風(fēng)扇速度以適當(dāng)冷卻設(shè)備并在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)發(fā)送警報(bào)
  • InfoROM(持久配置和狀態(tài)數(shù)據(jù))為系統(tǒng)提供有關(guān)每個(gè)GPU的附加數(shù)據(jù)
  • NVHealthmon實(shí)用程序?yàn)榧汗芾韱T提供了即用型GPU健康狀態(tài)工具
  • TCC允許將GPU專門設(shè)置為僅顯示或僅計(jì)算模式
  • ECC(內(nèi)存錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正)
    群集工具依賴于NVIDIA NVML提供的功能。大約60%的功能在GeForce上不可用 - 該表提供了對(duì)Tesla和GeForce GPU支持的NVML功能的更詳細(xì)比較:
特征TeslaGeforce
產(chǎn)品名稱
顯示GPU計(jì)數(shù)
PCI-Express生成(例如,2.0 vs 3.0) -
PCI-Express鏈接寬度(例如,x4,x8,x16) -
當(dāng)前風(fēng)扇速度
當(dāng)前溫度 是*
目前的表現(xiàn)狀況 -
時(shí)鐘節(jié)流狀態(tài) -
當(dāng)前GPU使用率(百分比) -
當(dāng)前內(nèi)存使用率(百分比)
GPU提升能力 是^
ECC錯(cuò)誤檢測(cè)/更正支持 -
列出已退休的頁面 -
目前的權(quán)力抽獎(jiǎng) -
設(shè)置功率限制 -
當(dāng)前GPU時(shí)鐘速度 -
當(dāng)前內(nèi)存時(shí)鐘速度 -
顯示可用的時(shí)鐘速度 -
顯示可用的內(nèi)存速度 -
設(shè)置GPU提升速度(核心時(shí)鐘和內(nèi)存時(shí)鐘) -
顯示當(dāng)前計(jì)算過程 -
卡序列號(hào) -
InfoROM圖像和對(duì)象 -
會(huì)計(jì)能力(每個(gè)流程的資源使用) -
PCI-Express ID
NVIDIA驅(qū)動(dòng)程序版本
NVIDIA VBIOS版本

*系統(tǒng)平臺(tái)無法讀取溫度,這意味著無法調(diào)整風(fēng)扇速度。

^雙精度計(jì)算期間禁用GPU Boost。此外,在某些情況下,GeForce時(shí)鐘速度將自動(dòng)降低。

GPU加速

所有最新的NVIDIA GPU產(chǎn)品都支持GPU Boost,但它們的實(shí)現(xiàn)方式因預(yù)期的使用場(chǎng)景而異。GeForce卡專為交互式桌面使用和游戲而設(shè)計(jì)。Tesla GPU專為密集,恒定數(shù)量的運(yùn)算而設(shè)計(jì),穩(wěn)定性和可靠性非常高。鑒于這兩個(gè)用例之間的差異,GPU Boost在特斯拉上的功能與在GeForce上的不同。

GPU如何在GeForce上運(yùn)行

在Geforce的情況下,顯卡會(huì)根據(jù)GPU的溫度自動(dòng)確定時(shí)鐘速度和電壓。溫度是適當(dāng)?shù)淖宰兞?,因?yàn)榘l(fā)熱會(huì)影響風(fēng)扇速度。對(duì)于圖形較少的游戲或一般桌面使用,最終用戶可以享受更安靜的計(jì)算體驗(yàn)。然而,在玩需要嚴(yán)格GPU計(jì)算的游戲時(shí),GPU Boost會(huì)自動(dòng)提高電壓和時(shí)鐘速度(也會(huì)產(chǎn)生更多噪音)。

GPU如何在特斯拉上工作

另一方面,特斯拉的GPU加速水平也可以通過電壓和溫度來確定,但不總是以這種方式運(yùn)行。

如果愿意,可以由系統(tǒng)管理員或計(jì)算用戶指定增強(qiáng) - 可以將所需的時(shí)鐘速度設(shè)置為特定頻率。除了將時(shí)鐘速度浮動(dòng)到各種電平之外,可以靜態(tài)地保持期望的時(shí)鐘速度,除非達(dá)到功耗閾值(TDP)。這是一個(gè)重要的考慮因素,因?yàn)镠PC環(huán)境中的加速器通常需要彼此同步。特斯拉GPU增強(qiáng)的可選確定性方面允許系統(tǒng)管理員確定最佳時(shí)鐘速度并將其鎖定在所有GPU中。

對(duì)于需要額外性能和確定性的應(yīng)用,可以將最新的Tesla GPU設(shè)置為同步升壓組內(nèi)的自動(dòng)升壓。啟用組啟用自動(dòng)增強(qiáng)功能后,每組GPU將在凈空允許時(shí)提高時(shí)鐘速度。該小組將保持時(shí)鐘彼此同步,以確保整個(gè)組的匹配性能??梢栽贜VIDIA DCGM工具中設(shè)置組。

https://www.microway.com/knowledge-center-articles/comparison-of-nvidia-geforce-gpus-and-nvidia-tesla-gpus/

本文題目:NVIDIATesla/Quadro和GeForceGPU的比較
文章源于:http://muchs.cn/article18/pphhdp.html

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