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2014计算机四级网络工程师考试真题
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1．磁盘访问时间由哪几部分构成？每部分时间应如何估算？
磁盘访问时间包括以下三个部分：（1）寻道时间Ts
，指把磁臂从当前位置移动到指定磁道上所经历的时间。该时间是启动磁盘的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和，即Ts = m&n +
s 。其中m是一常数，与磁盘驱动器的速度有关。（2）旋转延迟时间Tr ，是指定扇区旋转到磁头下面所经历的时间。（3）传输时间Tt
，指把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间，其与每次所读/写的字节数bytes及旋转速度r有关，具体为Tt = bytes /
(r&bytesPerTrack)，其中bytesPerTrack为一条磁道上的字节数。当一次读/写的字节数相当于半条磁道上的字节数时，Tt与Tr相同，也即Tr
= 1 / 2r。因此可将访问时间Ta表示为：Ta = Ts + 1/2r + bytes /
(r&bytesPerTrack)。
2．目前常用的磁盘调度算法有哪些？每种算法优先考虑的问题是什么？
目前常用的磁盘调度算法包括：（1）先来先服务调度算法FCFS。根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度，其优点是公平、简单且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况，但寻道时间可能较长。（2）最短寻道时间优先调度算法SSTF。选择所要求访问磁道与磁头当前所在磁道距离最近的进程优先调度，但其并不能保证平均寻道时间最短。本算法具较好的寻道性能，但可能导致进程饥饿现象。（3）扫描算法SCAN（又称为电梯调度算法），对最短寻道时间优先调度算法略加修改而形成。不仅考虑欲访问磁道与磁头当前所在磁道的间距，更优先考虑的是磁头当前移动的方向既能获得较好的寻道性，又能防止进程饥饿，广泛用于大、中、小型机及网络中。扫描算法存在的问题是：当磁头刚从里到外移动过某一磁道时，恰有一进程请求访问此磁道，该进程必须等待，待磁头从里向外，然后再从外向里扫描完所有要访问的磁道后，才处理该进程的请求，致使该进程的请求被严重推迟。（4）循环扫描算法CSCAN。规定磁头单向移动，避免了扫描算法导致的某些进程磁盘请求的严重延迟。（5）N-步扫描算法。为克服前述SSTF、SCAN、CSCAN等调度算法都可能出现的磁臂停留在某处不动的情况即磁臂粘着现象，将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列，按先来先服务算法依次处理这些子队列，而各队列分别以扫描算法进行处理。（6）FSCAN算法，其实质为N-步扫描算法的简化。具体而言，将磁盘请求队列分成两个子队列：①当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，按扫描算法处理；②在扫描期间新出现的所有磁盘请同达程队列，本次扫描结束后②添加到①的队尾，从而使所有新要求都被推迟到下一次扫描时处理。
3．磁盘空间连续分配的主要优缺点是什么？
磁盘空间连续分配要求为每一个文件分配一相邻接的盘块。在采用连续分配方式时，可把逻辑文件中的记录顺序地存储到邻接的各物理盘块中。这种分配方式保证了逻辑文件中的记录顺序与存储器中文件占用盘块的顺序一致性；但同时也会带来外部碎片问题，即伴随文件空间的分配和文件删除时的收回，将使磁盘空间不断分割而形成一系列较小的无法存储文件的连续区（当然可以通过紧凑方法加以处理，但系统开销很大）。归纳来说，连续分配的主要优点如下：（1）顺序访问容易。访问一个占有连续空间的文件，非常容易。同时连续分配也支持直接存取。（2）顺序访问速度快。因为由连续分配所装入的文件，其所占用的盘块可能是位于一条或几条相邻的磁道上，所以磁头的移动距离最少，访问速度快。其主要缺点包括：（1）要求有连续的存储空间，空间利用率低；（2）必须事先知道文件的长度。
4．什么是隐式链接和显式链接？什么是文件分配表？
隐式链接和显式链接均为链接分配方式，支持离散分配，因而消除了外部碎片，外存空间利用率较高，能实现按需分配且无需事先知道文件长度，支持文件的动态增长，并方便了文件增、删、改。①
采用隐式链接分配方式时，通过每个盘块上的指针来实现同一文件多个离散盘块的链接，同时在文件目录的每个目录项中，都必须含有指向链接文件第一盘块和最后一个盘块的指针。隐式链接的主要问题是只适合顺序访问，对随机存取极其低效；同时，由于其仅通过链接指针来实现离散各盘块的链接，所以只要其中任何一个指针出现问题，都会导致整条链的断开，因而可靠性较差。为了提高检索速度和减少指针所占用的存储空间，可将几个盘块组成一个簇，以簇为单位进行盘块分配。但又会带来内部碎片增大的缺点。②
显式链接是指用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中。该表是整个磁盘仅设置的一张表，以物理盘块号为表项序号，而以对应下一盘块号即链接指针作为表项内容。在该表中，凡是属于某一文件的第一个盘块号，或者说是每一个链的链首指针所对应的盘块号，均作为文件地址被填入相应文件的文件控制块FCB的“物理地址”字段中。由于查找记录的过程是在内存中进行的，因而不仅显著地提高了检索速度，而且大大减少了访问磁盘的次数。鉴于分配给文件的所有盘块号都放在该表中，故把该表称为文件分配表FAT。
5．假定盘块的大小为1KB，对于540MB的硬盘，其文件分配表需占用多少存储空间？当硬
盘容量为1.2GB时，文件分配表又需占用多少存储空间？
假定盘块的大小为1KB。对于540MB的硬盘，共有盘块540MB/1KB = 540K ∈(219,
220)，故文件分配表表项应取20位即2.5B，所以其文件分配表需占用存储空间540K&2.5B =
1350KB；当硬盘容量为1.2GB时，共有盘块1.2GB /1KB = 1.2M ∈(220, 224)
，故文件分配表表项应取24位即3B，所以其文件分配表需占用存储空间1.2M&3B = 3.6MB。
6．为什么要引入索引分配方式？其主要问题是什么？
链接分配方式（特别是显式链接分配方式）虽然解决了连续分配方式存在的问题，但又出现了另外两个问题：（1）不能支持高效地直接存取，因为若对一个较大的文件进行直接存取，须首先在文件分配表中顺序地查找许多盘块号；（2）文件分配表需占用较大的内存空间。事实上，在打开某个文件时，只须把该文件占用的盘块编号调入内存即可，完全没有必要将整个FAT调入内存。为此，可将每个文件所对应的盘块号集中地存放一个所谓的索引块中，形成一张索引表，而在建立文件时应在其对应目录项中填上指向该索引块的指针。这便是所谓的索引分配方式。其存在的主要问题是可能要花费较多的外存空间，特别对于小文件来说，关于索引块的利用率是极低的。
7．假如盘块的大小为4KB，每个盘块号占4个字节，在两级索引分配时，允许的最大文件是多少？
假如盘块的大小为4KB，每个盘块号占4个字节，则一个索引块可含 4KB/4B=1K个盘块号，于是两级索引最多可含1K&1K =
1M个盘块号，因此，允许的最大文件长度为4KB&1M = 4GB。
8．详细说明UNIX系统采用的是何种磁盘分配方式？
UNIX系统采用的是混合磁盘分配方式（参图示）。以UNIX System
V为例，其索引结点中，共设置有13个地址项，具体分为以下三类地址：（1）直接地址。为提高对文件的检索速度，在索引结点中可设置10个直接地址项，即用i.addr(0)
i.addr(9)来存放直接地址。换言之，各直接地址表项存放的是对应文件数据盘块的盘块号。设盘块大小为4KB，盘块号占4B，则支持长度在4KB&10
40KB以内的文件。（2）一次间接地址。对于大、中型文件，只采用直接地质是不现实的。因此，再利用索引结点的地址项i.addr(10)来提供一次间接地址以指向对应文件的一级索引块，其实质是一级索引分配方式。鉴于一级索引块可含4KB/4B
= 1K个盘块号，故支持长度在(4KB&1K=4MB)+40KB
以内的文件。（3）多次间接地址。当文件长度大于4MB+40KB时，系统还须采用二次甚至三次间址分配方式。具体而言，用i.addr(11)、i.addr(12)分别指向对应文件的两级索引块和三级索引块，所以支持文件长度可达(4KB&1K&1K
&1K=4TB)+(4KB&1K&1K=4GB)+4MB+ 40KB。
9．空闲磁盘空间的管理常采用哪几种方式？UNIX系统采用的是何种方式？
空闲磁盘空间的管理常采用以下几种方法：（1）空闲表法，属于连续分配方式，它与内存管理中的动态分区分配方式相似。（2）空闲链表法，将所有空闲盘区链接成一条空闲链。根据构成链的基本元素不同，可分为空闲盘块链和空闲盘区链。（3）位示图法，利用二进制的一位来表示磁盘中每一个盘块的使用情况，磁盘上的所有盘块都有一个二进制位与之对应，从而由所有盘块所对应的位构成一个集合，即位示图。（4）成组链接法，结合空闲表法和空闲链表法而形成。UNIX系统采用的是成组链接法。
10．计算机系统利用下面的位示图来管理空闲盘块，盘块大小为1KB，现要为某文件分配两个盘块，试说明盘块分配的具体过程。
根据位示图为某文件分配两个盘块的具体过程如下：（1）顺序扫描位示图，找出两个其值均为空闲即0的二进制位Map[3, 3]，Map[4,
7]；（2）将二进制位Map[3, 3]和Map[4,
7]的行/列号转换为与之对应的盘块号35、55；（3）把盘块号为35和55的盘块分配给该文件，同时修改位示图中的二进制位Map[3,
3]=1，Map[4, 7]=0。
11．在第一级磁盘容错技术中，包括那些容错措施？什么是写后读校验？
在第一级磁盘容错技术中，包括以下容错措施：（1）双份目录和双份文件分配表。在磁盘上存放的文件目录和文件分配表FAT均为文件管理所用的重要数据结构，所以为之建立备份。在系统每次加电启动时，都要对两份目录和两份FAT进行检查，以验证它们的一致性。（2）热修复重定向和写后读校验，二者均用于防止将数据写入有缺陷的盘块中。就热修复重定向而言，系统将一定的磁盘容量作为热修复重定向区，用于存放当发现盘块有缺陷时的待写数据，并对写入该区的所有数据进行登记，方便将来对数据进行访问。而写后读校验则是为了保证所有写入磁盘的数据都能写入到完好的盘块中，故在每次从内存缓冲区向磁盘中写入一个数据块后，应立即从磁盘上读出该数据块并送至另一缓冲区中，再将该缓冲区中内容与原内存缓冲区中在写后仍保留的数据进行比较，若两者一致，便认为此次写入成功，可继续写入下一个盘块；否则，则重写。若重写后两者仍不一致，则认为该盘块有缺陷，此时便将应写入该盘块的数据写入热修复重定向区中，并将该损坏盘块的地址，记录在坏盘块表中。
12．某计算机系统磁盘容量为520MB，盘块大小为1KB。其中前4MB用于存放索引结点等，后10MB用作对换区，采用成组链接法管理外存空间，每组100个盘块。试画出外存尚未使用的成组链接图。
根据题意，该计算机系统尚未使用的外存空间为（520MB－4MB－10MB =
506MB），即506K（也就是518144）个盘块，其盘块号为4K#~510K#（即4096# ~
522239#）。而每组100个盘块，故共有5182个盘块组，其中最后一个盘块组含44个盘块。因此，外存尚未使用的成组链接图如下所示：
13．在第二级磁盘容错技术中，包括那些容错措施？
在第二级磁盘容错技术中，包括以下容错措施：（1）磁盘镜像。在同一磁盘控制器下增设一个完全相同的磁盘驱动器，在每次向文件服务器的主磁盘写入数据后，都要采用写后读校验方式，将数据再同样地写到备份磁盘上，使二者具有完全相同的位像图。（2）磁盘双工。将两台磁盘驱动器分别接到两个磁盘控制器上，同样使这两台磁盘机镜像成对，从而在磁盘控制器发生故障时，起到数据保护作用。在磁盘双工时，由于每一个磁盘都有着自己的独立通道，故可以同时（并行）地将数据写入磁盘。在读入数据时，可采用分离搜索技术，从响应快的通道上取得数据，因而加快了对数据的读取速度。
14．廉价磁盘冗余阵列是如何提高对磁盘的访问速度和可靠性的？
廉价磁盘冗余阵列RAID通过利用一台磁盘阵列控制器来统一管理和控制一组磁盘驱动器，从而组成一个高度可靠的、快速的大容量磁盘系统。为了提高对磁盘的访问速度，其采用了并行交叉存取技术。具体而言，在该系统中，有多台磁盘驱动器，系统将每一盘块中的数据分为若干个盘块数据，并把每一个子盘块的数据分别存储到各个不同的磁盘中的相同位置。当要将一个盘块中的数据传送到内存时，采取并行传输的方式，将各个盘块中的子盘块数据同时向内存中传输，从而使传输时间大大减少。进一步说，RAID分为0~7级，这里主要介绍以下六级：（1）RAID
0级仅提供并行交叉存取，虽能有效提高磁盘的I/O速度，但无冗余校验功能，致使磁盘系统的可靠性不好。（2）RAID
1级具有磁盘镜像功能，可利用并行读、写特性，将数据分块并行同时写入主盘和镜像盘，故比传统的镜像盘速度快，但它的磁盘容量的利用率只有50%。（3）RAID
3级具有并行传输功能，它利用一台奇偶校验盘来完成容错功能，同磁盘镜像相比，它减少了所需要的冗余磁盘数，常用于科学计算和图像处理。（4）RAID
5级具有独立传送功能，每个驱动器都有各自独立的数据通道，独立地进行读写且无专门的校验盘，用来进行纠错的校验信息，是以螺旋方式散布在所有数据盘上，常用于I/O较频繁的事务处理。（5）RAID
6级的阵列中，设置了一个专用的、可快速访问的异步校验盘，该盘具有独立的数据访问通路，具有比RAID 3 和RAID
5更好的性能。（6）RAID
7级是对RAID6级的改进，在该阵列中的所有磁盘都具有较高的传输速度、有着优异的性能，是目前最高档次的磁盘阵列。
15．常用的后备系统有哪些类型？其中最常用的是哪一类？
常用的后备系统有三类：磁带机、磁盘机和光盘机。其中，过去及现在用的最多和最常用的是磁带机。
16．可采用哪些方法将磁盘上的数据拷贝到后备设备上？
为将磁盘上的数据拷贝到后备设备上，可采用两种方法：（1）完全转储法，指定期地将磁盘上的整个文件系统，拷贝到后备系统上。此方法虽简单，但效率低。（2）增量转储法。为了实现增量转储，在系统中应配置一张转储时间表，在其中记录下每个文件最近一次的转储时间。
17．设计磁盘高速缓存的置换算法时，应考虑哪些问题？
设计磁盘高速缓存的置换算法时，除了考虑到最近最久未使用这一原则外，还应考虑以下几点：（1）访问速率；（2）可预见性；（3）数据一致性。基于上述考虑，某些系统中便将高速缓存中的所有盘块数据拉成一条LRU链，对于那些会严重影响数据一致性的盘块数据和很久都可能不再使用的盘块数据，都放在LRU链的头部，使它们能够被优先写回磁盘，以减少数据发生不一致性的概率或可以尽量腾出高速缓存的空间；对于那些可能在不久以后便要再次使用的盘块数据，应挂在LRU链的尾部，以便在不久以后需要时，只要该数据块尚未从链中移至链首而被写回磁盘，便可直接到高速缓存即LRU链中区找到它们和进行访问。
18．改善文件系统的性能可通过哪些途径？
改善文件系统的性能主要通过以下途径来实现：（1）关于文件访问的快速性，应改进文件目录结构及目录检索方法，选择适当的文件结构，提高磁盘的I/O速度；（2）关于数据的可共享性，可基于索引结点、基本目录、符号链等来展开；（3）关于文件系统使用的方便性，应从按名存取、追求接口简单且功能强大等方面着手解决；（4）关于数据的安全性，应从健全多级安全管理体系及存取控制机制、加强系统容错技术等入手来保证；（5）关于数据的一致性，应基于事务、检查点、并发控制以及盘块、联接计数和重复文件的一致性控制检查机制来加强。
19．什么是虚拟盘？它具有哪些优缺点？
虚拟盘是指利用内存空间去仿真磁盘，又称为RAM盘。该盘的设备驱动程序可以接受所有标准的磁盘操作，但这些操作的执行，不是在磁盘上而是在内存中，所以会略微快些，且相关过程对用户透明。虚拟盘存在的主要问题是，由于内存为易失性存储器，故一旦系统或电源发生故障或系统再启动时，原来保存在虚拟盘中的数据将会丢失。因此，虚拟盘通常用于存放临时文件，如编译程序所产生的目标程序等。虚拟盘与磁盘高速缓存的主要区别在于，虚拟盘中的内容完全由用户控制，而高速磁盘缓存中的内容则是由操作系统控制的。
20．什么是事务？如何保证事务的原子性？
事务是用于访问和修改各种数据项（可分散在多个文件中）的一个程序单位，其可被看作是一系列的读写操作，且具有“原子性”的特性。为保证事务的原子性，只有当所有操作全部完成时，才进行提交操作Commit
Operation来终止事务；而只要有一个读或写操作失败，也即一个夭折的事务，应执行夭折操作，进一步说，由于该事务通常已经执行了一些操作，所以已对某些数据项进行了修改，为使夭折的事务不会引起数据的不一致性，须将该事务内刚被修改过的数据项恢复成原来的情况，使系统中数据项与该事务未执行时的数据项完全相同。为了实现上述的原子修改，通常需借助于称为事务记录（或运行记录）的数据机构和有关的恢复算法来实现。事务记录用于记录事务运行时数据项修改的全部信息，支持原子修改，存放于稳定存储器中。
21．引入检查点的目的是什么？引入检查点后是如何进行恢复处理的？
引入检查点的主要目的是使对事务记录表中事务记录的清理工作经常化，即每隔一定时间，便扫描事务记录表，同时将驻留在易失性存储器即内存中当前事务记录表的全部记录和&检查点&记录及所有已修改数据输出到稳定存储器中；并且每当出现一个&检查点&记录时，应利用Redo和Undo过程执行恢复操作。引入检查点后的恢复例程首先查找事务记录表，确定在最近检查点以前开始执行的最后事务Ti；在找到这样的事务后，再返回到事务记录表，便可找到第一个检查点记录，进而从该检查点开始依次搜索各个事务记录，并基于Redo和Undo过程执行恢复操作。具体而言，针对Ti以后开始执行的事务集T中的事务Tk，区别不同情况分别执行恢复操作Redo(Tk)
/Undo(Tk)：（1）如果在事务记录表中出现了&Tk提交&记录，则执行Redo（Tk）操作；（2）如果在事务记录表中未出现&Tk提交&记录，则执行Undo（Tk）操作。
22．为什么引入共享锁？如何用互斥锁或共享锁来实现事务的顺序性？
在多用户系统中，可能有多个用户在执行事务。由于事务的原子性，各个事务的执行必然是按某种次序依次执行的，只有在一个事务执行完后，才允许另外一个事务执行，即事务对数据项的修改是互斥的。这也即事务的顺序性。实现事务顺序性的一种最简单的方法是为每个共享对象（文件、记录或数据项）设置一个互斥锁，同时要求事务对对象的访问以首先获得该对象的互斥锁为前提条件。进一步说，当一个事务Ti获得某共享对象的互斥锁后，便可对该对象执行读写操作；而其它事务由于不能获得互斥锁故不能访问该对象。特别地，如果Ti需要对一批对象进行访问，为了保证事务操作的原子性，Ti应首先获得这一批对象的互斥锁，以将它们全部锁住。如果成功，便可对这一批对象执行读写操作，操作完毕后释放所有互斥锁；而如果不成功，即这一批对象中至少存在某个对象已被其它事务锁住，则应将那些刚被Ti锁住的对象进行开锁，宣布此次事务运行失败，而不致引发数据变化。必须指出，基于互斥锁实现顺序性的方法尽管简单易行，但却存在效率不高的问题。因为一个共享文件虽然只允许一个事务去写，但却允许多个事务同时读，而利用互斥锁来锁住文件时，则不加区分地只允许一个事务进行读或写操作。为了提高运行效率，应引入另外一种形式的锁即共享锁。具体而言，如果事务Ti要对Q执行读操作，则只需获得Q的共享锁即可；而如果事务Ti获得了某对象Q的共享锁，仅仅允许Ti去对对象Q执行读操作，而不允许写操作。当事务Ti试图去获取对象Q的共享锁时，Q已被互斥锁锁住，则Ti必须等待；否则，便可获得共享锁而对Q执行读操作。但如果Ti要对Q执行写操作，则它还须去获得互斥锁。若失败，则等待；否则，可获得互斥锁而对Q执行写操作。
23．当系统中有重复文件时，应如何保证其一致性？
当系统中有重复文件时，可采用两种方法来保证和实现文件数据的一致性：（1）当一个文件被修改后，可查找文件目录，以得到其另外几个拷贝的索引结点号，从这些索引结点中找到各个拷贝的物理位置，然后对它们进行同样的修改；（2）为新修改的文件建立几个拷贝，并用它去替换原有文件拷贝。
24．如何检查盘块号的一致性？检查时可能出现哪几种情况？
盘块是用于存储文件的物理空间，用于描述盘块的使用情况的数据结构包括两类：（1）空闲盘块表（链）记录了所有尚未分配和使用的空闲盘块编号；（2）文件分配表则用来记录已分配盘块的使用情况。为了保证盘块描述用数据结构的一致性，可在每次启动系统时通过用软件方法构建基于盘块号的一个计数器表来检查空闲盘块表（链）和文件分配表之间的一致性。在计数器表中，每个盘块号占一个表项，可有0，1，┅，（N-1）项，N为盘块总数。每一表项中包含两个计数器，分别用作空闲盘块号计数器和数据盘块号计数器。在对盘块的数据结构进行检查时，应该先将计数器表中的所有表项初始化为0；然后，用N个空闲盘块号计数器组成的第一组计数器，来对从空闲盘块表（链）中读出的盘块号进行计数；再用N个数据盘块号计数器组成的第二组计数器，去对从文件分配表中读出的、已分配给文件使用的盘块号进行计数。如果情况是正常的，则上述两组计数器中对应每个盘块号的空闲盘块号计数值和数据盘块号计数值应当互补，也就是说，当某个盘块号在第一组计数器中进行了计数使该盘块号计数器计为1，则在第二组计数器中相应盘块号的计数器内容必为0；反之亦然。但如果情况并非如此，则说明发生了错误：（1）两组计数器关于对应某盘块号K的计数值均为0，说明该盘块未被利用，相应解决方案为在空闲盘块表（链）中增加一个盘块号K；（2）空闲盘块号计数器关于某盘块号K的计数值为2，而数据盘块号计数器关于盘块号K的计数值为0，说明盘块号K在空闲盘块表（链）中出现了两次，应从中删除一个多余的空闲盘块号K；（3）空闲盘块号计数器关于某盘块号K的计数值为0，而数据盘块号计数器关于盘块号K的计数值不小于2，此种错误比较严重，必须立即报告系统和加以处理。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。在一个采用三级索引结构的UNIX文件系统中,假设物理块大小为512B,用16位表示一个物理块号.主索引表含有13个块地址指针,其中前10个直接指向盘块号,第11个指向一级索引表,第12个指向二级索引_百度作业帮
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在一个采用三级索引结构的UNIX文件系统中,假设物理块大小为512B,用16位表示一个物理块号.主索引表含有13个块地址指针,其中前10个直接指向盘块号,第11个指向一级索引表,第12个指向二级索引
在一个采用三级索引结构的UNIX文件系统中,假设物理块大小为512B,用16位表示一个物理块号.主索引表含有13个块地址指针,其中前10个直接指向盘块号,第11个指向一级索引表,第12个指向二级索引表,第13个指向三级索引表,那么,一个文件最大可有多少块?
256*256*256*512B,大约8G多吧,如果精确,还要计算二级和一级和10个直接的块,512B*（10+256+256*256）扫扫二维码，随身浏览文档
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