目录<br />Oraig System Concepts,Tenth Edition<br /><br /><br /><br />译者序<br />前言<br />部概论<br />章导论2<br />1.1操作系统的功能2<br />1.1.1用户视角2<br />1.1.2系统视角3<br />1.1.3操作系统的定义3<br />1.2计算机系统的组成4<br />1.2.1中断5<br />1.2.2存储结构7<br />1..I／O结构9<br />1.3计算机系统的体系结构9<br />1.3.1单处理器系统9<br />1.3.2多处理器系统10<br />1.3.3集群系统11<br />1.4操作系统的执行13<br />1.4.1多道程序与多任务14<br />1.4.2双模式与多模式操作15<br />1.4.3定时器16<br />1.5资源管理16<br />1.5.1进程管理16<br />1.5.2内存管理17<br />1.5.3文件系统管理17<br />1.5.4大容量存储管理18<br />1.5.5高速缓存管理18<br />1.5.6I／O系统管理20<br />1.6安全与保护20<br />1.7虚拟化21<br />1.8分布式系统22<br />1.9内核数据结构22<br />1.9.1列表、堆栈与队列22<br />1.9.2树<br />1.9.3哈希函数与哈希表24<br />1.9.4位图24<br />1.10计算环境25<br />1.10.1传统计算25<br />1.10.2移动计算25<br />1.10.3客户机-服务器计算26<br />1.10.4对等计算26<br />1.10.5云计算27<br />1.10.6实时嵌入式系统27<br />1.11免费与开源操作系统28<br />1.11.1开源操作系统的历史29<br />1.11.2自由操作系统29<br />1.11.3GNU／Linux29<br />1.11.4BSD UNIX30<br />1.11.5Solaris30<br />1.11.6用作学习的开源操作<br />系统31<br />1.12本章小结31<br />1.13读物32<br />1.14参考文献32<br />1.15练习33<br />1.16习题33<br />第2章操作系统结构35<br />2.1操作系统的服务35<br />2.2用户与操作系统的界面36<br />2.2.1命令解释器37<br />2.2.2图形用户界面37<br />2..触摸屏界面38<br />2.2.4界面的选择38<br />.系统调用39<br />..1系统调用示例39<br />..2应用编程接口39<br />..系统调用的类型41<br />2.4系统服务46<br />2.5链接器与加载器46<br />2.6应用程序特定于操作系统的<br />原因48<br />2.7操作系统的设计与实现49<br />2.7.1设计目标49<br />2.7.2机制与策略49<br />2.7.3实现50<br />2.8操作系统的结构50<br />2.8.1简单结构51<br />2.8.2分层法51<br />2.8.3微内核52<br />2.8.4模块53<br />2.8.5混合系统53<br />2.9操作系统的构建与引导56<br />2.9.1操作系统的生成56<br />2.9.2操作系统的引导57<br />2.10操作系统的调试58<br />2.10.1故障分析59<br />2.10.2能优化59<br />2.10.3跟踪60<br />2.10.4BCC60<br />2.11本章小结61<br />2.12读物62<br />2.13参考文献62<br />2.14练习63<br />2.15习题63<br />2.16编程题63<br />2.17编程项目64<br />第二部分进程管理<br />第3章进程70<br />3.1进程的概念70<br />3.1.1进程概述70<br />3.1.2进程状态71<br />3.1.3进程控制块72<br />3.1.4线程73<br />3.2进程调度73<br />3.2.1调度队列74<br />3.2.2CPU调度74<br />3..上下文切换75<br />3.3进程操作76<br />3.3.1进程创建76<br />3.3.2进程终止79<br />3.4进程间通信81<br />3.5共享内存系统的IPC82<br />3.6消息传递系统的IPC83<br />3.6.1命名84<br />3.6.2同步85<br />3.6.3缓冲85<br />3.7IPC系统示例86<br />3.7.1POSIX共享内存86<br />3.7.2Mach消息传递88<br />3.7.3Windows90<br />3.7.4管道91<br />3.8客户机-服务器系统中的通信<br />95<br />3.8.1套接字95<br />3.8.2远程过程调用97<br />3.9本章小结99<br />3.10读物100<br />3.11参考文献100<br />3.12练习100<br />3.13习题101<br />3.14编程题104<br />3.15编程项目106<br />第4章线程与并发113<br />4.1概述113<br />4.1.1动机113<br />4.1.2优点114<br />4.2多核编程115<br />4.2.1编程挑战115<br />4.2.2并行的类型116<br />4.3多线程模型117<br />4.3.1多对一模型117<br />4.3.2一对一模型117<br />4.3.3多对多模型117<br />4.4线程库118<br />4.4.1Pthreads119<br />4.4.2Windows线程120<br />4.4.3Java线程121<br />4.5隐式线程124<br />4.5.1线程池124<br />4.5.2复刻加入126<br />4.5.3OpenMP128<br />4.5.4大中央调度129<br />4.5.5Intel线程构建模块130<br />4.6多线程问题131<br />4.6.1系统调用fork()和<br />exec()131<br />4.6.2信号处理131<br />4.6.3线程撤销132<br />4.6.4线程本地存储133<br />4.6.5调度程序激活134<br />4.7操作系统示例135<br />4.7.1Windows线程135<br />4.7.2Linux线程135<br />4.8本章小结136<br />4.9读物137<br />4.10参考文献137<br />4.11练习137<br />4.12习题137<br />4.13编程题139<br />4.14编程项目141<br />第5章CPU调度143<br />5.1基本概念143<br />5.1.1CPU-I/O突发周期143<br />5.1.2CPU调度程序144<br />5.1.3抢占式和非抢占式调度144<br />5.1.4分派程序145<br />5.2调度准则146<br />5.3调度算法146<br />5.3.1先到先服务调度146<br />5.3.2短作业优先调度147<br />5.3.3轮转调度149<br />5.3.4优先级调度150<br />5.3.5多级队列调度151<br />5.3.6多级反馈队列调度152<br />5.4线程调度153<br />5.4.1竞争范围153<br />5.4.2Pthreads调度153<br />5.5多处理器调度155<br />5.5.1多处理器调度的方法155<br />5.5.2多核处理器156<br />5.5.3负载平衡158<br />5.5.4处理器亲和15<br />5.5.5异构多处理159<br />5.6实时CPU调度159<br />5.6.1化延迟159<br />5.6.2基于优先级的调度160<br />5.6.3单调速率调度161<br />5.6.4早截止期限优先调度162<br />5.6.5比例分享调度163<br />5.6.6POSIX实时调度163<br />5.7操作系统示例165<br />5.7.1示例：Linux调度165<br />5.7.2示例：Windows调度167<br />5.7.3示例：Solaris调度169<br />5.8算法评估170<br />5.8.1确定模型171<br />5.8.2排队模型171<br />5.8.312<br />5.8.4实现172<br />5.9本章小结173<br />5.10读物174<br />5.11参考文献174<br />5.12练习175<br />5.13习题176<br />5.14编程项目178<br />第三部分进程同步<br />第6章同步工具182<br />6.1背景182<br />6.2临界区问题183<br />6.3Peterson解决方案185<br />6.4硬件同步支持186<br />6.4.1内存屏障186<br />6.4.2硬件指令187<br />6.4.3原子变量189<br />6.5互斥锁189<br />6.6信号量191<br />6.6.1信号量的使用191<br />6.6.2信号量的实现191<br />6.7管程193<br />6.7.1管程的使用194<br />6.7.2采用信号量的管程实现195<br />6.7.3管程内的进程重启196<br />6.8活196<br />6.8.1死锁197<br />6.8.2优先级反转197<br />6.估198<br />6.10本章小结199<br />6.11读物199<br />6.12参考文献200<br />6.13练习200<br />6.14习题200<br />6.15编程题205<br />第7章同步案例207<br />7.1经典同步问题207<br />7.1.1有界缓冲区问题207<br />7.1.2读者-作者问题207<br />7.1.3哲学家就餐问题209<br />7.2内核的同步211<br />7.2.1Windows的同步211<br />7.2.2Linux的同步212<br />7.3POSIX的同步213<br />7.3.1POSIX 互斥锁213<br />7.3.2POSIX信号量213<br />7.3.3POSIX条件变量214<br />7.4Java的同步215<br />7.4.1Java管程215<br />7.4.2重入锁218<br />7.4.3信号量218<br />7.4.4条件变量219<br />7.5方法220<br />7.5.1事务内存220<br />7.5.2OpenMP221<br />7.5.3函数式编程语言222<br />7.6本章小结222<br />7.7读物222<br />7.8参考文献222<br />7.9练习2<br />7.10习题2<br />7.11编程题2<br />7.12编程项目224<br />第8章死锁0<br />8.1系统模型0<br />8.2多线程应用程序的死锁1<br />8.3死锁特点<br />8.3.1必要条件<br />8.3.2资源分配图<br />8.4死锁处理方法5<br />8.5死锁预防5<br />8.5.1互斥5<br />8.5.2占有并等待<br />8.5.3非抢占<br />8.5.4 循环等待<br />8.6死锁避免<br />8.6.1 安全状态<br />8.6.2资源分配图算法<br />8.6.3银行家算法<br />8.7死锁检测241<br />8.7.1每种资源类型只有单个<br />实例241<br />8.7.2每种资源类型可有多个<br />实例242<br />8.7.3检测算法的使用243<br />8.8死锁恢复244<br />8.8.1进程与线程的中止244<br />8.8.2资源抢占244<br />8.9本章小结245<br />8.10读物245<br />8.11参考文献245<br />8.12练习245<br />8.13习题247<br />8.14编程题249<br />8.15编程项目249<br />第四部分内存管理<br />第9章内存252<br />9.1背景252<br />9.1.1基本硬件252<br />9.1.2地址绑定253<br />9.1.3逻辑地址空间与物理地址<br />空间254<br />9.1.4动态加载255<br />9.1.5动态链接与共享库255<br />9.2连续内存分配256<br />9.2.1内存保护256<br />9.2.2内存分配257<br />9..碎片257<br />9.3分页258<br />9.3.1基本方法258<br />9.3.2硬件支持261<br />9.3.3保护263<br />9.3.4共享页263<br />9.4页表结构264<br />9.4.1分层分页264<br />9.4.2哈希页表265<br />9.4.3倒置页表266<br />9.4.4Oracle SPARC Solaris267<br />9.5交换267<br />9.5.1标准交换267<br />9.5.2采用分页的交换267<br />9.5.3移动系统的交换268<br />9.6示例：Intel 32位与64位体系<br />结构268<br />9.6.1IA-32架构269<br />9.6.2x86-64270<br />9.7示例：ARMv8架构271<br />9.8本章小结272<br />9.9读物272<br />9.10参考文献273<br />9.11练习273<br />9.12习题274<br />9.13编程题275<br />9.14编程项目275<br />0章虚拟内存277<br />10.1背景277<br />10.2请求调页279<br />10.2.1基本概念279<br />10.2.2空闲帧列表281<br />10..请求调页的能22<br />10.3写时复制283<br />10.4页面置换284<br />10.4.1基本页面置换285<br />10.4.2FIFO页面置换287<br />10.4.3很优页面置换288<br />10.4.4LRU页面置换288<br />10.4.5近似LRU页面置换290<br />10.4.6基于的页面置换291<br />10.4.7页面缓冲算法292<br />10.4.8应用程序与页面置换292<br />10.5帧分配292<br />10.5.1帧的数293<br />10.5.2分配算法293<br />10.5.3全局分配与局部分配294<br />10.5.4非均匀内存访问295<br />10.6抖动296<br />10.6.1抖动的原因296<br />10.6.2工作集模型297<br />10.6.3缺页错误频率299<br />10.6.4当前做法300<br />10.7内存压缩300<br />10.8分配内核内存301<br />10.8.1伙伴系统301<br />10.8.2slab分配302<br />10.9考虑因素303<br />10.9.1预调页面303<br />10.9.2页面大小304<br />10.9.3TLB范围304<br />10.9.4倒置页表305<br />10.9.5程序结构305<br />10.9.6I/O联锁与页面锁定306<br />10.10操作系统示例307<br />10.10.1Linux307<br />10.10.2Windows308<br />10.10.3Solaris308<br />10.11本章小结309<br />10.12读物310<br />10.13参考文献310<br />10.14练习310<br />10.15习题312<br />10.16编程题316<br />10.17编程项目316<br />第五部分存储管理<br />1章大容量存储320<br />11.1大容量存储结构概述320<br />11.1.1硬盘驱动器320<br />11.1.2非易失存储设备321<br />11.1.3易失存储器3<br />11.1.4二级存储连接方法324<br />11.1.5地址映324<br />11.2HDD调度325<br />11.2.1FCFS调度325<br />11.2.2SCAN调度326<br />11..C-SCAN调度326<br />11.2.4磁盘调度算法的选择326<br />11.3NVM调度327<br />11.4错误检测和纠正328<br />11.5存储设备管理328<br />11.5.1驱动器格式化、分区与卷<br />328<br />11.5.2引导块330<br />11.5.3坏块330<br />11.6交换空间管理331<br />11.6.1交换空间的使用331<br />11.6.2交换空间位置332<br />11.6.3交换空间管理的示例332<br />11.7存储连接333<br />11.7.1主机连接存储333<br />11.7.2网络连接存储333<br />11.7.3云存储333<br />11.7.4存储区域网络与存储<br />阵列334<br />11.8RA结构335<br />11.8.1通过冗余提高可靠335<br />11.8.2通过并行处理提高<br />能336<br />11.8.3RA级别336<br />11.8.4RA级别的选择339<br />11.8.5扩展340<br />11.8.6RA的问题340<br />11.8.7对象存储341<br />11.9本章小结342<br />11.10读物342<br />11.11参考文献343<br />11.1练习4<br />11.13习题344<br />11.14编程题345<br />2章I/O系统346<br />12.1概述346<br />12.2I/O硬件346<br />12.2.1存映I/O347<br />12.2.轮询4<br />12..中断49<br />12.2.4直接内存访问351<br />12.2.5I/O硬件概要352<br />1.应用程序I/O接口353<br />1..1块与字符设备354<br />1..2网络设备355<br />1..时钟与定时器355<br />1..4非阻塞与异步I/O356<br />1..5向量I/O357<br />12.4内核I/O子系统357<br />12.4.1I/O调度357<br />12.4.缓冲5<br />12.4.3缓存359<br />12.4.4脱机与设备预留360<br />12.4.5错误处理360<br />12.4.6I/O保护360<br />12.4.7内核数据结构361<br />12.4.8能耗管理362<br />12.4.9内核I/O子系统小结363<br />12.5将I/O请求转换为硬件<br />操作363<br />12.6流365<br />12.7能366<br />12.8本章小结368<br />12.9读物368<br />12.10参考文献369<br />12.11练习369<br />12.1习题9<br />第六部分文件系统<br />3章文件系统接口372<br />13.1文件概念372<br />13.1.1文件属372<br />13.1.2文件操作373<br />13.1.3文件类型376<br />13.1.4文件结构377<br />13.1.5内部文件结构378<br />13.2访问方法378<br />13.2.1顺序访问378<br />13.2.2直接访问378<br />13..访问方法379<br />13.3目录结构380<br />13.3.1单级目录380<br />13.3.2两级目录381<br />13.3.3树形目录382<br />13.3.4无环图目录383<br />13.3.5通用图目录385<br />13.4保护385<br />13.4.1访问类型386<br />13.4.2访问控制386<br />13.4.3保护方式388<br />13.5存映文件388<br />13.5.1基本机制388<br />13.5.2共享内存的Windows <br />API390<br />13.6本章小结391<br />13.7读物392<br />13.8参考文献392<br />13.9练习392<br />13.10习题393<br />4章文件系统实现394<br />14.1文件系统结构394<br />14.2文件系统操作395<br />14.2.1概述395<br />14.2.用途6<br />14.3目录实现397<br />14.3.1线列表397<br />14.3.2哈希表398<br />14.4分配方法398<br />14.4.1连续分配398<br />14.4.2链接分配400<br />14.4.3索引分配401<br />14.4.4能402<br />14.5空闲空间管理403<br />14.5.1位向量403<br />14.5.2链表404<br />14.5.3组合404<br />14.5.4404<br />14.5.5空间图404<br />14.5.6修整未使用的块405<br />14.6效率与能405<br />14.6.1效率405<br />14.6.2能406<br />14.7恢复408<br />14.7.1一致检查408<br />14.7.2基于日志的文件系统408<br />14.7.3解决方法409<br />14.7.4备份与恢复409<br />14.8示例：WAFL文件系统410<br />14.9本章小结412<br />14.10读物412<br />14.11参考文献413<br />14.12练习413<br />14.13习题414<br />5章文件系统内部细节416<br />15.1文件系统416<br />15.2文件系统挂载417<br />15.3分区与挂载418<br />15.4文件共享419<br />15.5虚拟文件系统420<br />15.6远程文件系统421<br />15.6.1客户端-服务器模型421<br />15.6.2分布式信息系统422<br />15.6.3故障模式422<br />15.7一致语义4<br />15.7.1UNIX语义4<br />15.7.2会话语义4<br />15.7.3不可变共享文件语义4<br />15.8NFS424<br />15.8.1概述424<br />15.8.2挂载协议425<br />15.8.3NFS协议425<br />15.8.4路径名称转换426<br />15.8.5远程操作427<br />15.9本章小结427<br />15.10读物428<br />15.11参考文献428<br />15.12练习428<br />15.13习题429<br />第七部分安全与保护<br />6章安全432<br />16.1安全问题432<br />16.2程序威胁434<br />16.2.1恶意软件434<br />16.2.2代码注入436<br />16..病毒和蠕虫438<br />16.3系统和网络威胁440<br />16.3.1攻击网络传输440<br />16.3.2拒绝服务441<br />16.3.3端口扫描441<br />16.4作为安全工具的密码学442<br />16.4.1加密442<br />16.4.2密码学的实现446<br />16.4.3示例：TLS447<br />16.5用户认448<br />16.5.1密码448<br />16.5.2密码漏洞449<br />16.5.3密码安全450<br />16.5.4一次密码450<br />16.5.5生物识别技术451<br />16.6实现安全防御451<br />16.6.1安全策略451<br />16.6.2漏洞评估451<br />16.6.3入侵防御453<br />16.6.4病毒防护454<br />16.6.5审计、记账与日志455<br />16.6.6保护系统和网络的<br />防火墙455<br />16.6.7解决方案456<br />16.6.8安全防御总结456<br />16.7示例：Windows 10457<br />16.8本章小结458<br />16.9读物459<br />16.10参考文献459<br />16.11习题459<br />7章保护461<br />17.1保护目标461<br />17.2保护原则461<br />17.3保护环462<br />17.4保护域464<br />17.4.1域结构464<br />17.4.2示例：UNIX465<br />17.4.3示例：Android应用<br />程序466<br />17.5访问矩阵466<br />17.6访问矩阵的实现468<br />17.6.1全局表468<br />17.6.2访问对象列表468<br />17.6.3域能力列表469<br />17.6.4锁-钥匙机制469<br />17.6.5比较469<br />17.7撤回访问权限470<br />17.8基于角色的访问控制471<br />17.9强制访问控制471<br />17.10基于能力的系统472<br />17.10.1Linux能力472<br />17.10.2Darwin权利473<br />17.11保护改进方法473<br />17.11.1系统完整保护473<br />17.11.2系统调用过滤474<br />17.11.3沙箱474<br />17.11.4代码签名475<br />17.12基于语言的保护475<br />17.12.1基于编译器的实现476<br />17.12.2基于运行时的强制执行<br />——Java中的保护477<br />17.13本章小结478<br />17.14读物479<br />17.15参考文献479<br />17.16习题480<br />第八部分高级主题<br />8章虚拟机482<br />18.1概述482<br />18.2历史483<br />18.3优点与功能484<br />18.4构建模块485<br />18.4.1陷阱模拟485<br />18.4.2二进制翻译486<br />18.4.3硬件协487<br />18.5虚拟机的主要类型及其<br />实现489<br />18.5.1虚拟机的生命周期489<br />18.5.2类型0虚拟机管理器489<br />18.5.3类型1虚拟机管理器490<br />18.5.4类型2虚拟机管理器490<br />18.5.5半虚拟化491<br />18.5.6编程环境的虚拟化492<br />18.5.7492<br />18.5.8应用程序遏制492<br />18.6虚拟化和操作系统组件493<br />18.6.1CPU调度493<br />18.6.2内存管理494<br />18.6.3I/O495<br />18.6.4存储管理495<br />18.6.5实时迁移496<br />18.7实例497<br />18.7.1VMware497<br />18.7.2Java虚拟机498<br />18.8虚拟化研究499<br />18.9本章小结499<br />18.10读物500<br />18.11参考文献501<br />18.12习题501<br />9章网络与分布式系统502<br />19.1分布式系统的优点502<br />19.1.1资源共享503<br />19.1.2计算加速503<br />19.1.3可靠503<br />19.2网络结构503<br />19.2.1局域网503<br />19.2.2广域网504<br />19.3通信结构505<br />19.3.1命名和名称解析505<br />19.3.2通信协议507<br />19.3.3TCP/IP示例509<br />19.3.4网络协议UDP与TCP510<br />19.4网络与分布式操作系统511<br />19.4.1网络操作系统512<br />19.4.2分布式操作系统513<br />19.5分布式系统的设计问题514<br />19.5.1健壮514<br />19.5.2透明515<br />19.5.3可扩展516<br />19.6分布式文件系统516<br />19.6.1客户端-服务器DFS<br />模型517<br />19.6.2基于集群的DFS模型518<br />19.7DFS命名与透明519<br />19.7.1命名结构519<br />19.7.2命名方案520<br />19.7.3实现技术520<br />19.8远程文件访问521<br />19.8.1基本缓存方案521<br />19.8.2缓存位置521<br />19.8.3缓存更新策略522<br />19.8.4一致522<br />19.9关于分布式文件系统的<br />结语5<br />19.10本章小结5<br />19.11读物524<br />19.12参考文献524<br />19.13练习525<br />19.14习题525<br />第九部分案例研究<br />第20章Linux528<br />20.1历史528<br />20.1.1Linux内核528<br />20.1.2Linux系统530<br />20.1.3Linux发行530<br />20.1.4Linux许可530<br />20.2设计原则531<br />20.3内核模块532<br />20.3.1模块管理533<br />20.3.2驱动程序注册534<br />20.3.3解决534<br />20.4进程管理534<br />20.4.1fork()与exec()进程模型<br />534<br />20.4.2进程与线程536<br />20.5调度537<br />20.5.1线程调度537<br />20.5.2实时调度538<br />20.5.3内核同步538<br />20.5.4对称多处理539<br />20.6内存管理540<br />20.6.1物理内存的管理540<br />20.6.2虚拟内存542<br />20.6.3执行与加载用户程序543<br />20.7文件系统545<br />20.7.1虚拟文件系统545<br />20.7.2Linux ext3文件系统546<br />20.7.3日志547<br />20.7.4Linu程文件系统548<br />20.8输入与输出549<br />20.8.1块设备549<br />20.8.2字符设备550<br />20.9进程间通信550<br />20.9.1同步与信号550<br />20.9.2进程间的数据传递551<br />20.10网络结构551<br />20.11安全552<br />20.11.1认553<br />20.11.2访问控制553<br />20.12本章小结554<br />20.13读物554<br />20.14参考文献555<br />20.15练习555<br />20.16习题555<br />2章Windows 10557<br />21.1历史557<br />21.1.1Windows XP、Windows Vista<br />和Windows 7557<br />21.1.2Windows 8558<br />21.1.3Windows 10558<br />21.2设计原则560<br />21.2.1安全560<br />21.2.2可靠562<br />21..Windows与应用程序<br />兼容562<br />21.2.4能563<br />21.2.5可扩展565<br />21.2.6可移植566<br />21.2.7国际支持566<br />21.2.8能源效率567<br />21.2.9动态设备支持568<br />21.3系统组件568<br />21.3.1Hyper-V管理程序568<br />21.3.2安全内核569<br />21.3.3硬件抽象层569<br />21.3.4内核569<br />21.3.5执行体575<br />21.4终端服务与快速用户切换591<br />21.5文件系统592<br />21.5.1NTFS内部布局592<br />21.5.2恢复593<br />21.5.3安全594<br />21.5.4压缩594<br />21.5.5挂载点、符号链接与硬<br />链接594<br />21.5.6日志变更595<br />21.5.7卷影副本595<br />21.6网络595<br />21.6.1网络接口595<br />21.6.2协议595<br />21.6.3重定向器与服务器597<br />21.6.4域597<br />21.6.5活动目录598<br />21.7程序员接口598<br />21.7.1内核对象访问598<br />21.7.2进程间对象共享598<br />21.7.3进程管理600<br />21.7.4使用Windows消息传递的<br />进程间通信603<br />21.7.5内存管理603<br />21.8本章小结606<br />21.9读物606<br />21.10参考文献606<br />21.11练习606<br />21.12习题607
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