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INFORMATICA I Licenciatura en Ciencias de la Atmósfera y Meteorología Aplicada Unidad I – Definiciones e Historia Definición de Informática • Existen varias definiciones del término Informática pero las dos más difundidas son: – Informática es la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información. – Informática es la ciencia que estudia el análisis y resolución de problemas utilizando computadoras. Definición de Sistema • Conjunto ordenado de normas y procedimientos que regulan el funcionamiento de un grupo o colectividad. – Ejemplos: "un sistema político; un sistema jurídico; el entrenador decidió cambiar el sistema de juego del equipo" • Conjunto de reglas, principios o medidas que tienen relación entre sí. – Ejemplos: "el sistema gramatical; sistema de numeración vigesimal" Sistemas de Información • Un sistema de información es un conjunto de datos que interactúan entre sí con un fin común. • En informática, los sistemas de información ayudan a administrar, recolectar, recuperar, procesar, almacenar y distribuir información relevante para los procesos fundamentales y las particularidades de cada organización. Sistemas de Información • Los componentes que forman un sistema de información son: – la entrada: por donde se alimentan los datos, – el proceso: uso de las herramientas de las áreas contempladas para relacionar, resumir o concluir, – la salida: refleja la producción de la información, y – la retroalimentación: los resultados obtenidos son ingresados y procesados nuevamente. Tipos de Sistemas de Información • Para procesamiento de datos: nivel operativo, destinado a procesar grandes volúmenes de información alimentando grandes bases de datos. • Sistema de expertos o basados en el conocimiento: nivel operativo, selecciona la mejor solución para el problema presentado. • Para la administración y gerenciales. • Para la toma de decisiones: nivel estratégico. • Para ejecutivos: nivel estratégico, sistema personalizado para cada ejecutivo para que pueda ver y analizar datos críticos. • Sistemas funcionales relacionados con los procesos internos de la organización: forman la base de los sistemas de información para ejecutivos. Algunas de las más conocidas implementadas para las necesidades de cada área son: – Sistema de información de marketing (SIM) – Sistema de información de producción (SIP) – Sistema de información financiera (SIF) – Sistema de información de recursos humanos (SIRH) – Sistema de información para directivos (SDD) – Sistema de información geográfica (SIG) – Sistema de información legislativa (SIL) Qué es una computadora • Una computadora es una máquina digital y sincrónica, con cierta capacidad de cálculo numérico y lógico, controlada por un programa almacenado y con posibilidad de comunicación con el mundo exterior. Características • Es DIGITAL porque dentro de la computadora las señales eléctricas que se manejan y la información que se procesa se representa en forma discreta, mediante dos valores (0 y 1). • Es ASINCRÓNICA, es decir que realiza las operaciones coordinada por un reloj central que envía señales de sincronismo a todos los elementos que componen la computadora. • Internamente posee una CAPACIDAD DE CÁLCULO NUMÉRICO Y LÓGICO, en un subsistema denominado Unidad Aritmético-Lógica (UAL). • El hecho que sea CONTROLADA POR PROGRAMA es quizás el punto más importante que diferencia a una computadora de una calculadora. Significa que internamente se tienen órdenes o instrucciones almacenadas, que la computadora podrá obtener, interpretar y ejecutar. • Además, está COMUNICADA CON EL MUNDO EXTERIOR. Podrá realizar operaciones de ingreso o egreso de valores desde y hacia el mundo real, utilizando dispositivos periféricos. Hardware • Conjunto de elementos físicos o materiales que constituyen una computadora o un sistema informático. • El hardware o equipo de cómputo comprende a todos los dispositivos físicos que forman parte de una computadora, la unidad central de proceso (CPU), los periféricos o dispositivos externos (monitor, teclado, impresora, mouse, cables, unidades de almacenamiento de información, en definitiva todos aquellos elementos tangibles, es decir que tienen una entidad física. Computadora y periféricos • Componentes internos: – Tarjeta madre / Motherboard – Microprocesador – Fuente de poder – Memoria RAM – Memoria ROM – Disco duro / rígido – Disco flexible – Tarjeta de video – Tarjeta de sonido – Tarjeta de red – Unidades ópticas: CD-R/RW, DVD-R/RW, Blue-Ray Una computadora por dentro Dispositivos de almacenamiento • La información se puede almacenar en distintos dispositivos: – Disco duro (HDD): • Están compuestos de piezas mecánicas y utilizan el magnetismo para grabar tus datos y archivos. – Disco de estado sólido (SDD): • Almacenan los archivos en microchips con memorias flash interconectadas entre sí. Son mucho más rápidos que los HDD. – Discos ópticos: • CD 700 Mb • DVD de 4,7 a 17 Gb • Blu-Ray de 27 a 54 Gb – Tarjetas de memoria: SD - Secure Digital, CF - Compact Flash, MS - Memory Stick Una computadora por dentro Modelo de Von Neuman • Las computadoras digitales actuales se ajustan al modelo propuesto por el matemático John Von Neumann. De acuerdo con él, una característica importante de este modelo es que tanto los datos como los programas, se almacenan en la memoria antes de ser utilizados. Funcionamiento de una computadora Funcionamiento de una computadora Funcionamiento de una computadora Historia de la Computación Los Orígenes La pascalina fue la primera calculadora mecánica que funcionaba por medio una serie de ruedas y engranajes. Fue inventada por Blaise Pascal en 1642 El ábaco es un instrumento que sirve para efectuar operaciones aritméticas sencillas. El mecanismo de Anticitera podía predecir el futuro de los eclipses con hasta 19 años de antelación. 70-60 A.C. El quipus fue un instrumento de almacenamiento de información consistente en cuerdas de lana o de algodón de diversos colores, provistos de nudos. Usado por los Incas (1438-1532). El Telar de Tarjetas Perforadas • En 1801 Charles Jacquard (francés), fabricante de tejidos, presentó un telar que tejía seda estampada automáticamente. • Podía reproducir automáticamente patrones de tejidos leyendo la información codificada en patrones de agujeros perforados en tarjetas de papel rígido. La Máquina Analítica de Babbage • El primer antecedente de una máquina programable fue la Máquina Analítica de Charles Babbage, profesor y matemático de la Universidad de Cambridge. • Fue inicialmente descrita en 1837, aunque Babbage continuó refinando el diseño hasta su muerte en 1871. • Permitía realizar las 4 operaciones básicas. • Poseía todos los elementos de un computador actual: memoria, unidad proceso, unidad control y dispositivos E/S. • Se podía programar por medio de tarjetas perforadas. Se basó en el telar de Charles Jacquard. • Los altos costos y falta de precisión de la industria mecánica de la época, conspiraron para que nunca se la llegase a construir en serie. La Máquina Tabuladora de Hollerith • En 1880 se realizó un censo en EE.UU., pero se tardó 7 años para ver sus resultados. • Este problema llevó a Herman Hollerith a crear un sistema de registro y tabulación en base a tarjetas perforadas que se usó en el censo de 1890. Esta cifra se redujo a 6 meses, con resultado definitivos a los 2 años. • En 1896 crea la compañía CTR (Computing Tabulating Recording). Registro Ordenamiento Tabulación Z1, Z2 y Z3 – Konrad Zuse • La Z1 fue la primer computadora electromecánica diseñada por el ingeniero alemán K. Zuse en 1936. • En 1941 presentó el Z3, que fue el primer computador electromagnético programable mediante cinta perforada. • Usaba 2000 electroimanes, memoria de 64 palabras de 22 bits, pesaba 1 Ton y consumía 4000 Watts. • Tardaba aprox.0,7 seg para hacer una suma. • Estos trabajos fueron menospreciados por haberse realizado en la Alemania nazi. La Máquina de Turing • En 1943 un equipo de ingenieros dirigidos por Alan Turing construye en GB la Colossus que permitía descifrar en segundos los mensajes secretos alemanes (Código Enigma). • Estaba compuesta por más de 1.500 tubos de vacío, la entrada de datos era por medio de tarjetas perforadas y los resultados se almacenaban en relés temporalmente hasta que se les daba salida a través de una máquina de escribir. • Fue la primer computadora programable. • La razón por la que ENIAC figura en muchos libros como la primera computadora electrónica de la historia es porque la Colossus fue destruida y la información sobre la misma no se desclasificó parcialmente hasta los años 70, y en su totalidad hasta 2004. A su vez, Alan Turing murió perseguido y procesado por su condición sexual, cargos de los que fue exonerado a fines de 2013. MARK I • En 1944 se construyó la Harvard Mark I, un proyecto de IBM y la Universidad de Harvard que se había iniciado en 1939 para la Armada de EE.UU. • Estaba basada en la máquina analítica de Babbage. • Media 15,5m largo x 2,4m alto x 0,60m ancho. Pesaba 31.500 kg. • Esta máquina era lenta (tomaba de 3 a 5 segundos por cálculo) e inflexible (la secuencia de cálculos no se podía cambiar) pero ejecutaba operaciones matemáticas básicas y cálculos complejos de ecuaciones sobre el movimiento parabólico de proyectiles. • Esta máquina estaba basada en dispositivos electromecánicos llamados relevadores (o relé). Un relevador es un aparato eléctrico que funciona como un interruptor pero que es accionado eléctricamente. El relé permite abrir o cerrar contactos mediante un electroimán. ENIAC • En 1947 se construyó en la Univ. de Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator). • Se dice que fue la primera computadora electrónica (x). • Esta máquina ocupaba todo un sótano de la Universidad, tenía más de 18.000 tubos de vacío, consumía 200 KW de energía eléctrica y requería todo un sistema de aire acondicionado, pero tenía la capacidad de realizar cinco mil operaciones aritméticas en un segundo. • El proyecto, auspiciado por el departamento de Defensa de los Estados Unidos, culminó dos años después, cuando se integró a ese equipo el ingeniero y matemático húngaro John von Neumann (1903 - 1957). • Las ideas de von Neumann resultaron tan fundamentales para su desarrollo posterior, que es considerado el padre de las computadoras. Las computadoras de tubos de vacío son computadoras digitales programables que utilizan tubo de vacío en sus circuitos lógicos. (x) Ver Maquina de Turing UNIVAC • La UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) fue diseñada por la empresa Remington Rand basada en la ENIAC y en la máquina de Von Neumann. • Fue la primera computadora comercial fabricada en Estados Unidos. • Fue entregada en 1951 a la oficina del censo. • Su arquitectura tenía: – Conversor de tarjetas perforadas a cinta – Computadora central – Panel principal – Dispositivos de entrada y salida • La memoria tenía capacidad para albergar 1000 palabras de 12 caracteres c/u. • Usaba cintas magnéticas para almacenar datos. PDP-1 • El PDP-1 (Programmed Data Processor-1) fue producido en 1960 por DEC (Digital Equipment Corporation). • Es famosa porque en el MIT se reproducía música con este equipo y un hardware adicional. • El PDP-1 fue también el hardware original donde se jugó el primer videojuego computarizado de la historia, el Spacewar de Steve Russell. • La memoria principal era de 4K. • Utilizó la cinta de papel perforado como su medio de almacenaje primario. • Fue equipada con impresoras online y offline que fueron basadas en mecanismos de máquinas de escribir eléctricas de IBM. • Esto inspiró la creación de procesadores de texto. PDP-11 • Fue la primera minicomputadora en interconectar todos los elementos del sistema — procesador, memoria y periférico — a un único bus de comunicación, bidireccional, asíncrono. • Este dispositivo, llamado UNIBUS permitía a los dispositivos enviar, recibir o intercambiar datos sin necesidad de dar un paso intermedio por la memoria. • La PDP-11 fue una de las series de minicomputadoras más vendidas en su época y fue una de las primeras computadoras en las que corrió el sistema Unix, desarrollado en los Laboratorios Bell. IBM S/360 • Consistía en 6 ordenadores que podían hacer uso del mismo software y los mismos periféricos. • En el diseño se hizo una clara distinción entre la arquitectura y la implementación, permitiendo intercambiar los programas y periféricos entre los distintos equipos componentes de la arquitectura, al contrario de lo existente anteriormente, cuando cada equipo era una caja cerrada incompatible con los demás. • Su velocidad variaba entre 0,034 MIPS a 1,7 MIPS, y entre 8 Kb de memoria principal hasta raramente 8 MB. • Fue un sistema de computación mainframe, creado por IBM en 1964. • El IBM S/360 fue el primer ordenador en usar microprogramación, y creó el concepto de arquitectura de familia. • Es uno de los primeros ordenadores comerciales que usó circuitos integrados, y podía realizar tanto análisis numéricos como administración o procesamiento de archivos. Se considera que la tercera generación de computadoras comenzó con su introducción. IBM S/370 • El IBM S/370 fue un modelo de los mainframes de IBM anunciado en 1970 como sucesor de la familia S/360. • La serie mantiene la retro-compatibilidad con el S/360, lo que facilita la migración a los clientes además de mejorar el rendimiento. • El más importante cambio fue que introdujo la memoria virtual. • Ampliación de su espacio de direcciones de memoria de 24 a 31 bits. • Capacidad estándar de doble procesador. • Aritmética de coma flotante para 128 bits. IBM 5100 • En 1975 IBM lanza su primer microcomputador de escritorio, el IBM 5100. • Era un sistema completo, que tenía incorporado un monitor, un teclado y un almacenamiento de datos en una sola carcasa. • Se diseñó específicamente para profesionales y científicos, no para los usuarios empresariales o los aficionados. • Nunca fue un computador personal. Apple I • El Apple I fue uno de los primeros computadores personales, y el primero en combinar un microprocesador con una conexión para un teclado y un monitor. • Fue diseñado y hecho a mano por Steve Wozniak originalmente para uso personal. • Un amigo de Steve Wozniak, Steve Jobs, tuvo la idea de vender el computador. • En 1976 fundan Apple Computer. Apple II • La Apple II fue la primera serie de microcomputadoras de producción masiva hecha por la empresa Apple Computer entre 1977 y mediados de los 1980s. • Estaba orientada al hogar. • Tenía una arquitectura de 8 bits basada en el procesador 6502. • 48 Kb de memoria. • La Apple II tenía color y gráficos de alta resolución, capacidad de sonido y el lenguaje de programación Basic. • Era completamente diferente de los posteriores modelos Macintosh de Apple. IBM PC • El IBM Personal Computer (modelo 5150) de 1981 es el predecesor de las actuales computadoras personales. • Su éxito acuñó el término PC. • La línea original de PCs era parte de una estrategia de IBM para ingresar en el mercado de las computadoras domésticas, que hasta entonces había ignorado y estaba dominado por otros. • Decidieron usar una arquitectura abierta, de modo que otros fabricantes pudieran producir y vender componentes periféricos y software compatible sin la compra de licencias. Macintosh • En 1984 Apple presenta su primera Macintosh. • Fue el primer computador con una interfaz gráfica y en usar mouse. • Usaba el procesador Motorola RISC 68000. • Tenía 128k de memoria. • Laproducción de Mac está basada en un modelo de integración vertical en los que Apple proporciona todos los aspectos de su hardware y crea su propio sistema operativo, que viene preinstalado en todos los Mac. Esto contrasta con los PC preinstalados con Microsoft Windows, donde un vendedor proporciona el sistema operativo y múltiples vendedores el hardware. Commodore 64 • La Commodore 64 fue una computadora doméstica de 8 bits desarrollada por Commodore International en agosto de 1982. • Utilizaba una unidad de casete además de una disquetera de tipo 5 1/4 pulgadas. • Disponía de un teclado profesional muy robusto, distintas tomas de conexión y poseía infinidad de videojuegos, aplicaciones, gráficos y multimedia. • Contaba con una paleta de 16 colores y un intérprete BASIC. • Algunos cartuchos incorporaban lenguajes de programación como COBOL, o un BASIC más avanzado, o expansión de RAM. Commodore 128 • Fue una evolución del anterior C64. • Tenía una memoria de 128 Kb. • Salida de video RGB de 80 columnas. • En lugar de un solo microprocesador 6510 como en el C64, el C128 incorpora un diseño de doble CPU. • La primaria, una 8502, capaz de subir el reloj hasta 2 MHz. La segunda CPU es un Zilog Z80, que se usa para hacer funcionar software CP/M, al igual que para iniciar el modo de selección de sistema operativo durante el arranque. • Los dos procesadores no pueden trabajar de manera simultánea, por lo que el C128 no es un sistema multiproceso. • Si bien era una computadora de uso general, el marketing apuntó a los videojuegos, lo que junto con la falta de software nativo, hicieran que decayese su venta luego de un éxito inicial. • Podía trabajar con lenguaje COBOL, FORTRAN, Assembler Z80, etc. IBM PC-XT • El modelo 5160 (XT = Tecnología Extendida) es el más famoso y exitoso. • Salió al mercado en 1983. • Estaba basado esencialmente en la misma arquitectura que el PC original, con algunas mejoras: se añadió un disco duro, 8 slots de expansión en vez de 5, más memoria en la tarjeta madre, una fuente de alimentación de mayor potencia y se le quitó la interfaz para cassettes del IBM PC original. • Pantalla monocromática. Commodore Amiga • La Amiga fue un ordenador personal comercializado entre 1985 y 1994. • Su módico precio de entrada y sus capacidades multimedia mucho más avanzadas que los compatibles PC y Macintosh de la época, le confirió mayor popularidad entre los amantes de los videojuegos. • Su sistema operativo tenía una particularidad excepcional para la informática de la época, consistente en ser el primer ordenador multitarea y multimedia orientado al gran público. • La idea básica con la que fue diseñado el Amiga fue la de hacer que cada tarea (sonido, gráficos, periféricos, etc.) estuviera descentralizada, teniendo un chip específico para cada una, con un procesador central, el Motorola 68000, que coordinara a todos estos chips dedicados y diseñados especialmente. • El sistema operativo AmigaOS es sofisticado, combinando un GUI como el Macintosh con la flexibilidad de Unix. Computadoras Portátiles • La primera computadora portátil fue la Epson HX-20 desarrollada en 1981 con fines científicos, militares y empresarios, que vieron la ventaja de poder llevar con ellos su computadora con toda la información que necesitaban de un lugar a otro. • En 1995, con la llegada de Windows 95, la venta de las portátiles se incrementó notablemente. • Pantalla LCD y touchpad. • Cargador. • Con el tiempo se hacen más livianas, veloces y ponen énfasis en el diseño y comodidad del usuario. Evolución en el Tiempo Tiempo Velo cida d Con fiab ilida d Efic ienc ia Faci lida d de uso Costo Tamaño Primera Generación 1944-1957 Modelo Von Neuman Válvulas de vacío Programación en lenguaje de máquina Tarjetas perforadas Memorias ferritas Cintas magnéticas Disco magnético Segunda Generación 1958-1963 Transistor Sistemas por lotes Se introduce el termino mainframe Segmentación Tercera Generación 1964-1971 Circuito integrado (chips de silicio), surge el microprocesador. Computadoras más rápidas y más pequeñas. Menos consumo eléctrico. Disco Winchester Memoria virtual Spooling simultaneo online Multiprogramación / Tiempo compartido Cuarta Generación 1972-1980 Microprocesadores (unían los circuitos integrados en un solo bloque). Memorias de semiconductores Surgen los Computadores Personales (PC) Memoria RAM 64k Discos de 10MB Menor tamaño Sexta Generación 1990🡪 Superconductor es Mayor velocidad Arquitectura combinadas con chips de video y sonido. Internet se vuelve indispensable. Quinta Generación 1981-1989 Procesamiento paralelo (capacidad de trabajar con varios microprocesadores) Reconocimiento de voz e imagen Inteligencia Artificial Almacenamiento en dispositivos ópticos COLOSSUS MARK I ENIAC IBM S/360 IBM S/370 IBM 1401 IBM 7030 PDP-1 IBM PC-XT Macintosh / Apple II IBM 5100 PDP-11 VAX 11/780 Apple I Epson HX-20 Deja de tener sentido hablar de generaciones Software • Conjunto de programas y rutinas que permiten a la computadora realizar determinadas tareas. • Software es todo equipo o soporte lógico (intangible) de un sistema informático que abarca el conjunto de los componentes que son necesarios para la realización de tareas específicas. En contraposición está el hardware que se refiere a las partes físicas. Tipos de Software • Software de Sistema – Sistemas operativos – Controladores de dispositivo – Herramientas de diagnóstico – Herramientas de Corrección y Optimización – Utilidades • Software de Programación – Editores de texto – Compiladores – Intérpretes – Depuradores – Entornos de Desarrollo Integrados (IDE) • Software de Aplicación – Aplicaciones de Sistema de control y automatización industrial – Aplicaciones ofimáticas – Software educativo – Software médico – Software de Cálculo Numérico – Software de Diseño Asistido (CAD) Sistemas Operativos • Un sistema operativo es un programa (software) encargado de poner en funcionamiento el ordenador, puesto que gestiona los procesos básicos del sistema y es el que gestiona e interactúa con el hardware. • Sobre el sistema operativo se instalan los programas que vaya a usar el usuario. Sistemas Operativos • Sistemas operativos hay muchos. • Veamos algunos: 1. Windows (en sus diferentes versiones): Windows XP, Windows Vista, Windows 10, ... Es un sistema operativo propiedad de la empresa Microsoft que es privativo (de pago). 2. Mac OS: Es un sistema operativo propiedad de la empresa Apple, (el creador del Ipod) que es privativo. 3. Unix: Sistema operativo empleado por las supercomputadoras y ordenadores de grandes empresas, propiedad de la empresa AT&T y es privativo. Es un sistema muy seguro. 4. GNU/Linux: Sistema operativo que está en alza, completamente gratuito. Cualquiera lo puede modificar según sus necesidades. Además, es bastante seguro. 5. FreeBSD: Sistema operativo gratuito y según algunos autores uno de los más seguros. 6. Android: Sistema operativo utilizado en algunos celulares. 1985 Windows 1991 Linux 1969 UNIX 2008 Android 1981 DOS 2001 OS/2 2001 MacOS 1985 AmigaOS Sistemas Operativos • Los sistemas operativos tienen numerosas funciones: 1. Gestionan la memoria RAM de los distintos procesos. Un proceso es simplemente, un programa en ejecución, es decir, una tarea que realiza el ordenador. 2. Gestiona el almacenamiento de información de forma permanente en unidades de disco (disco duro, disquetes, pen drives, etc). 3. Gestiona el sistema de archivos que nos permite crear, eliminar y manipular archivos y carpetas (también llamadas directorios). 4. Crea mecanismos de protección para evitar el acceso de intrusos a recursos o servicios no autorizados. 5. Dispone de un intérprete de comandos. Es un recurso que permite al usuario comunicarse con el sistema operativoa través de órdenes o comandos que son escritos. También se llama consola o shell. 6. El Sistema Operativo gestiona los sistemas de entrada/salida, es decir, controla los diferentes dispositivos conectados al ordenador (monitor, impresora, etc). Sistemas Operativos • La parte más importante del Sistema Operativo se llama núcleo o kernell. Asigna tareas al procesador siguiendo un orden y administrando los tiempos que lleva cada tarea. • Hoy en día los sistemas operativos llevan incluidas diferentes aplicaciones. • Al conjunto del Sistema Operativo con las aplicaciones se le llama distribución. • Ejemplo: Windows 10 tiene las siguientes distribuciones: – Home Basic: Pensada para el usuario doméstico. – Home Premium: Pensada para usuarios domésticos más exigentes. – Business : Incluye aplicaciones pensadas para negocios. • El sistema operativo Linux posee diferentes distribuciones realizadas por grupos de usuarios o empresas: – Red Hat, Ubuntu, Mandriva, Suse Linux, Mint, Knoppix, etc. Sistemas Operativos • Multiusuario: Un sistema operativo es multiusuario cuando se puede tener configurados varios usuarios distintos en el mismo sistema. • Multitarea: Un sistema operativo es multitarea cuando puede ejecutar varios programas a la vez. Por ejemplo: mientras escribimos un texto en Word se puede estar escuchando música y navegando por Internet. Escritorio MAC WINDOWS LINUX Controladores de dispositivos • Para que los diferentes dispositivos conectados al ordenador funcionen (mouse, impresora, escáner, ...) es preciso tener instalados en el sistema operativo unos programas llamados controladores, también llamados drivers. Así, si no se tienen los drivers de una impresora que hayas comprado, la impresora no funcionará. • Afortunadamente, los sistemas operativos actuales detectan la mayoría del hardware automáticamente, mediante el método “plug and play”. Ejemplo: Cuando conectas un Pen Drive a un ordenador, automáticamente el sistema detecta la presencia del mismo y posteriormente instala los drivers del Pen Drive en forma automática si es la primera vez que se usa. • Muchos drivers actualmente se pueden descargar desde internet. Preguntas?
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