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0022328: [CEA 942] Worrying traces at YACS launch and SALOME closure
[modules/yacs.git] / doc / calculator.rst
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2 .. _calculator:
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4 MEDCoupling Calculator Component
5 ===================================
6 This example is the following of the HELLO component. It's purpose is to show how to quickly create a new SALOME module, to introduce the use of MEDCoupling objects within  SALOME/Corba context, to demonstrate the mechanism of exceptions, and to introduce the use of  SALOME supervisor.
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8 The MED libraries
9 -------------------------
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11 Let's go back a little bit on the different MED libraries (a web site giving general information and documentation about MED / MEDCoupling project is accessible from the SALOME web site, links section).
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13 The first level (called “MED File”) is a C and Fortran API that implements mesh and field persistence. The definition of the mesh format (the definition of the implemented entities, the connectivity references ...) is done in [R3]_. The use of the API is documented by [R4]_ and [R5]_. The produced files are based on hdf format, and have the “.med” extension.
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15 The second level library is called “MEDCoupling”, which is a  C++ API that allows to create mesh and field objects in memory and manipulate them. Mesh creation can be done from scratch using set functions, or by loading a file with a driver (see html documentation and [R6]_). Fields are also created using drivers (MEDLoader), or by initialization with a user-defined analytic function.  Supported  file format are .med, .sauv (persistent format of the CASTEM code) and vtk (only in write mode). MEDCoupling was developed to allow  the exchange of  mesh and field objects in memory between solvers. It can also be used as an internal data structure for new solvers. A last purpose was to gather in the same place existing algorithms and services around meshes and fields :
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17 * computation of sub-elements nodal connectivities (faces, edges),
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21 * geometric computation like volumes, barycenters,
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25 * arithmetic operations on fields, and different kind of norms (integral or discrete, 1 or 2 morms)
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29 * logical operations on field's supports such as union, intersection,
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33 * entity location functionalities, and interpolation toolkit
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37 * building of boundary support of mesh (nodes, elements or faces).
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41 There are two libraries on the third level: a python API generated by SWIG, and a CORBA interface to exchange meshes, fields objects between different processes and SALOME containers without using files:
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43 * The python API wraps the complete MEDCoupling API, and allows a python user to manipulate MEDCoupling C++ objects within python.
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47 * The CORBA interface defined in MEDCouplingCorbaInterface.idl, propose methods that allow distant users to retrieve remote meshes, fields objects and to make available objects for others components. They are implemented by CORBA servants that encapsulate C++ MEDCoupling objects.  This last library is the one we are using here to implement the CALCULATOR component on the server side.
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51 Finally, on the client side, we will demonstrate the use of the MEDClient classes. These classes are proxy classes designed to facilitate and optimize interaction of distant MEDCoupling CORBA objects with local solvers. The Corba API is completely hidden to clients.
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53 Creation of a new SALOME module - Compilation
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56 The first step when developing a new SALOME module is to create a directories tree with makefiles that allow you to compile a SALOME component. This directories tree must follow SALOME rules, which are described in [R1]_ and [R2]_. Create a complete tree from scratch is complicated, and error prone. The easiest way consist to find an existing module that “looks like the one you need”, and copy it. A shell script was written to facilitate this step :  renameSalomeModule . This utility replace, after copying a module, any occurrence of the old name by the new one, thus avoiding to forget one of them. In the following example, we create a  CALCULATOR_SRC   module by copying  HELLO_SRC  module, then  renameSalomeModule  replace any occurrence of HELLO by  CALCULATOR  in  CALCULATOR_SRC  module:
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60 ::
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62     cp -r HELLO_SRC CALCULATOR_SRC
63     renameSalomeModule  HELLO CALCULATOR CALCULATOR_SRC
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68 The remaining charge for the developer is to define the module interface (by writing a CORBA IDL file), and to implement it. But before, you may want to check that your  duplicated module still compiles :
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72 ::
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74     CALCULATOR_SRC/build_configure
75     mkdir CALCULATOR_BUILD
76     mkdir CALCULATOR_INSTALL
77     cd CALCULATOR_BUILD
78     ../CALCULATOR_SRC/configure --prefix=installDir
79     make && make install
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85 Modification of interface (IDL)
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88 The chosen methods demonstrate the use of MED fields ( FIELDDOUBLE  interface) as in/out parameters and return value.
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92 ::
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94     #ifndef __CALCULATOR_GEN__
95     #define __CALCULATOR_GEN__
96     
97     #include "SALOME_Component.idl"
98     #include "SALOME_Exception.idl"
99     #include "MEDCouplingCorbaServant.idl"
100     
101     module CALCULATOR_ORB
102     {
103       /*! \brief Interface of the %CALCULATOR component
104        */
105       interface CALCULATOR_Gen : Engines::EngineComponent
106       {
107          /*!
108              Calculate the maximum relative difference of field with the previous one.
109              At first call, store passed field and return 1.
110           */
111          double convergenceCriteria(
112         in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field);
113          /*!
114              Apply to each (scalar) field component the linear function x -> ax+b.
115              Release field1 after use.
116           */
117          SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface applyLin(
118         in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field1, 
119         in double a1, 
120         in double a2);
121     
122          /*!
123              Addition of fields.
124              Return exception if fields are not compatible.
125              Release field1 and field2 after use.
126          */
127          SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface add(
128         in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field1, 
129         in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field2)
130              raises (SALOME::SALOME_Exception);
131     
132          /*!
133              return euclidian norm of field
134              Release field after use.
135           */
136          double norm2(in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field);
137         /*!
138              return L2 norm of field
139              Release field after use.
140           */
141          double normL2(in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field);
142     
143          /*!
144              return L1 norm of field
145              Release field after use.
146           */
147          double normL1(in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field);
148     
149          /*!
150              return max norm of field
151              Release field after use.
152           */
153          double normMax(in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field);
154     
155          /*!
156              This utility method print in standard output the coordinates & field values
157              Release field after use.
158           */
159          void printField(in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field);
160     
161          /*!
162              This method clones field in four examples.
163              Release field after use.
164           */
165          void cloneField(
166         in SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface field, 
167         out SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface clone1,
168         out SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface clone2, 
169         out SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface clone3,
170         out SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface clone4 );
171       };
172     };
173     
174     #endif
175
176
177
178
179 The main points to note are:
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181 * the protection against multiple inclusion (ifndef instruction),
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183
184
185 * the inclusion of   SALOME_Component.idl   and   SALOME_Exception.idl  files, necessary for each SALOME component (the CALCULATOR interface inherit from  Engines::EngineComponent  to benefit common services),
186
187
188
189 * the inclusion of MEDCouplingCorbaServant.idl, because we are using the  MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface  interface defined in  SALOME_MED  module.
190
191
192
193 * The use of “doxygen like” comments, to allow automatic generation of inline documentation.
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199
200 Component implementation
201 ------------------------
202
203 After defining the interface of our component, we have to implement it by modifying the C++ implementation class ( CALCULATOR.hxx  and  CALCULATOR.cxx  in  src/CALCULATOR  directory) and adapt it to the new IDL. In our case, this means to replace the HELLO method “ char* makeBanner(const char* name) ” with new methods that extends the IDL-generated implementation base class (as explained in the HELLO documentation, when compiling the IDL, CORBA generates an abstract base class, that the developer of the component has to derive and write code for the abstract methods). For the CALCULATOR component, the   IDL-generated  base class is called  POA_CALCULATOR_ORB::CALCULATOR_Gen  and is defined in generated header  CALCULATOR_Gen.hh .
204
205 The IDL attributes are mapped to C++ methods. This operation is normalized by CORBA. Here, we give the mapping for the types involved in our example:
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207 =============================================== =========================================
208  **IDL Type**                                   **C++ type**    
209 =============================================== =========================================
210  **double**                                     CORBA::DOUBLE   
211  **in MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface**    MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr 
212  **out  MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface**  MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_out 
213  **MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface**       MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr 
214 =============================================== =========================================
215
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217 MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr  and  MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_out  are C++ classes generated by the IDL compiler to map the MEDCoupling CORBA interface  MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface . We will see below how to create such classes. But before, let's have a look on the new header of the user-defined derived class   CALCULATOR.hxx  :
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221 ::
222
223     #ifndef _CALCULATOR_HXX_
224     #define _CALCULATOR_HXX_
225     
226     #include <SALOMEconfig.h>
227     #include CORBA_SERVER_HEADER(CALCULATOR_Gen)
228     #include CORBA_CLIENT_HEADER(MEDCouplingCorbaServant)
229     #include "SALOME_Component_i.hxx"
230     
231     class CALCULATOR:
232       public POA_CALCULATOR_ORB::CALCULATOR_Gen,
233       public Engines_Component_i
234     {
235     
236     public:
237         CALCULATOR(CORBA::ORB_ptr orb,
238                 PortableServer::POA_ptr poa,
239                 PortableServer::ObjectId * contId,
240                 const char *instanceName,
241                 const char *interfaceName);
242         virtual ~CALCULATOR();
243     
244         CORBA::Double convergenceCriteria(
245         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field);
246         CORBA::Double normMax(
247         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1);
248         CORBA::Double normL2(
249         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1);
250         CORBA::Double norm2(SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1);
251         CORBA::Double normL1(
252         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1);
253         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr applyLin(
254         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1,
255         CORBA::Double a,CORBA::Double b);
256         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr add(
257         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1,
258         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field2)
259             throw ( SALOME::SALOME_Exception );
260         void printField(SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field);
261         void cloneField(
262         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field,
263         SALOME_MED::FIELDDOUBLE_out clone1,
264         SALOME_MED::FIELDDOUBLE_out clone2,
265         SALOME_MED::FIELDDOUBLE_out clone3,
266         SALOME_MED::FIELDDOUBLE_out clone4);
267     };
268     
269     
270     extern "C"
271         PortableServer::ObjectId * CALCULATOREngine_factory(
272                 CORBA::ORB_ptr orb,
273                 PortableServer::POA_ptr poa,
274                 PortableServer::ObjectId * contId,
275                 const char *instanceName,
276                 const char *interfaceName);
277     
278     
279     #endif
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284 The main points to note are:
285
286 * the inclusion of  CORBA_SERVER_HEADER(CALCULATOR_Gen)  : this macro includes the header of the base class generated by CORBA
287
288
289
290 * the inclusion of  CORBA_CLIENT_HEADER(MEDCouplingCorbaServant)  : this macro includes the header we needs to use CORBA MEDCoupling interfaces (here, to use  MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface  interface).
291
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293
294
295 The implementation of the methods is very simple, thanks to the use of MEDClient library, which create an automatic link between CORBA and C++ objects. As a first example, let's consider the implementation of the  norm2  method. For being more concise, we do not explicit here the namespace  SALOME_MED::  .
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298
299 ::
300
301     CORBA::Double CALCULATOR::norm2(SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1)
302     {
303         beginService( "CALCULATOR::norm2");
304         BEGIN_OF("CALCULATOR::Norm2(SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1)");
305     
306         // Create a local field from corba field
307         // apply method normMax on it. When exiting the function 
308         // f1 is deleted, and with it the remote corba field.
309         ParaMEDMEM::MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDouble> f1=ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleClient::New(field1);
310         CORBA::Double norme = f1->norm2();
311         END_OF("CALCULATOR::Norm2(SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1)");
312         endService( "CALCULATOR::norm2");
313         return norme;
314     }
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318
319 The  norm2  method receives as an input parameter a reference to a distant MEDCoupling CORBA field (named  field1 ). It plays the role of the client toward the distant field  field1 . As a client, we could directly call the methods of the  MEDCouplingFieldDouble  CORBA interface, for example call the  getValue()  method to retrieve the field values as an array. Doing this has some drawbacks. The transfer is not optimized because values are duplicated on server side. On the client side, we retrieve an array, but if we want to use existing solver or a function that takes an MEDCoupling C++ field, we need to rebuild a C++ field from the array, which is fastidious. That's why we are using here MEDCouplingFieldDoubleClient class :  MEDCouplingFieldDouble.  This is a proxy C++ template class (also available for int type), that inherit the interface of the MEDCoupling C++  MEDCouplingFieldDouble  class. Therefore, it can be used anywhere in place where a  MEDCouplingFieldDouble  is expected. The characteristics of this class are :
320
321 * it holds the CORBA reference of the distant field – and release it when object get out of scope (done in the class destructor),
322
323
324
325 * on creation, only the general information are retrieved from distant field (like size, number of component), not the complete array,
326
327
328
329 * complete array is transfered only  on demand ,
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331
332
333 * the transfer is optimized : duplication is avoided on server side, and transfer protocol may be switched at compile time (for example to MPI on a parallel machine), without any modification of client code,
334
335
336
337 * the memory is automatically managed : when deleted, the MEDCouplingFieldDoubleClient release the  CORBA reference it holds.
338
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340
341 * and   as already said, it can be used anywhere in state of a MEDCouplingFieldDouble, thus facilitating re-use of existing C++ API.
342
343
344
345 In our example, we simply create a  MEDCouplingFieldDoubleClient , and then call on it the norm2 method of the MEDCoupling C++ API :
346
347 ::
348
349         ParaMEDMEM::MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDouble> f1=ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleClient::New(field1);
350         CORBA::Double norme = f1->norm2();
351
352
353 A client class was also created for MESH, called  MESHClient , with the same  characteristics. For meshes, all the arrays (connectivities, coordinates) are transferred on demand, which is generally more interesting than for fields (where we usually need to retrieve values soon or later).
354
355 BEGIN_OF  et  END_OF  macros are used to send traces to standard output when working on debug mode.   BeginService  and  endService  macros are used to send signals to the Supervisor to let him know the state of computation.
356
357 As a second example, let consider the applyLin method, which plays both the role of client and server:
358
359
360
361 ::
362
363     SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr CALCULATOR::applyLin(
364         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr field1,
365         CORBA::Double a,CORBA::Double b)
366     {
367         beginService( "CALCULATOR::applyLin");
368         BEGIN_OF("CALCULATOR::applyLin");
369         // create a local field on the heap, 
370         // because it has to remain after exiting the function
371         ParaMEDMEM::MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDouble> f1=ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleClient::New(field1);
372         int nbOfCompo=f1->getArray()->getNumberOfComponents();
373         f1->getArray()->rearrange(1);
374         ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleServant *NewField=NULL;
375         SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr myFieldIOR = NULL;
376         f1->applyLin(a,b);
377         f1->getArray()->rearrange(nbOfCompo);
378         
379         // create servant from f1, give it the property of c++ 
380         // field (parameter true).  This imply that when the 
381         // client will release it's field, it will delete
382         // NewField,and f1.
383         NewField = new ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleServant(f1);
384         // activate object
385         myFieldIOR = NewField->_this() ;
386     
387         END_OF("CALCULATOR::applyLin");
388         endService( "CALCULATOR::applyLin");
389         return myFieldIOR;
390
391
392
393
394 The method is client for the parameter field  field1 , and server for the returned field  NewField . The client part (treatment of  field1 ) is similar to the first example : we create with  field1  a MEDCouplingFieldDoubleClient  f1  and apply on it  C++ method applyLin. The difference is that creation is done on the heap, not on the stack (we will explain why later) :
395
396 ::
397
398     ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleServant * NewField = new ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleServant(f1);
399     f1->applyLin(a,b);
400
401
402 For the server part, we create a CORBA field (class  ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface ), activate it and return a reference on it :
403
404 ::
405
406     ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleServant * NewField = new ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleServant(f1);
407     SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr myFieldIOR = NewField->_this() ;
408     return myFieldIOR;
409
410
411 The parameters passed to the   ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleServant  constructor are the C++ field f1 that is wrapped and used to give the services declared in IDL, and a boolean that indicates if ownership of wrapped field is transferred or not. If ownership is transferred, this means that when the CORBA field will be released by a client (for example by a  MEDCouplingFieldDoubleClient  created with a reference on it), it will delete the C++ field it holds. For example, the following code a hypothetic client could write would cause deletion of C++ field  f1  :
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415 ::
416
417     SALOME_MED::MEDCouplingFieldDoubleCorbaInterface_ptr distant_f = CALCULATOR::applyLin(f,a,b);
418     ParaMEDMEM::MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDouble> local_f=ParaMEDMEM::MEDCouplingFieldDoubleClient::New(distant_f);
419     //  .. Use  local_f 
420     delete  local_f; // causes release of distant_f and deletion
421                      // of the C++ field it holds  
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425
426 This is why  f1  is created on the heap and is not deleted : we want it to survive the end of the method! It will be deleted when client will release it reference.
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436 .. [R1] Guide for the development of a SALOME module in Python (C. Caremoli) (see :ref:`pysalome`).
437
438 .. [R2] Guide for the development of a SALOME module in C++ (N. Crouzet) (see :ref:`cppsalome`).
439
440 .. [R3]  Définition du modèle d'échange de données MED V3 (V. Lefebvre, E. Fayolle).
441
442 .. [R4]  Guide de référence de la bibliothèque MED V3 (V. Lefebvre, E. Fayolle).
443
444 .. [R5]  Guide d'utilisation de la bibliothèque MED V3 (V. Lefebvre, E. Fayolle).
445
446 .. [R6]  User's guide of MEDCoupling (Doc HTML MED).
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