les câbles : supports de...

Infrastructure et architecture

Infra - Archi 1

Les 2 points de vue :

=> point de vue physique : INFRASTRUCTURE

=> point de vue logique : ARCHITECTURE

P. GUERINEAU IUT

de Cergy Dept GEII N

INFRASTRUCTURE

P. GUERINEAU IUT

de Cergy Dept GEII N Infra - Archi 2

Quand on parle d’infrastructure, cela revient à parler des rails, pour le

déplacement des trains à la SNCF ..;

Autrement dit, les problématiques d’infrastructure vont se tenir au niveau

des couches 1 et 2 du modèle OSI (couche accès au réseau pour le modèle TCP/IP

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique 1 2

5

6 - Mode de représentation des

données

- Spécifications mécaniques

et électriques

- Synchronisation, détection

des erreurs au niveau bit

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique 1

2

5

6

LIAISON DE DONNEES

- 1ier niveau de contrôle

de la transmission :

=service de transmission

sécurisée

- Détection et correction

(retransmission) des erreurs

détectées par le niveau 1

- Structuration des données

sous forme de trames

Infrastructure (suite)

Infra - Archi 3

P. GUERINEAU IUT

de Cergy Dept GEII N

Dépend de la

version Ethernet

INFRASTRUCTURE , couche 2

P. GUERINEAU IUT


46 à 1500 octets

Trame Ethernet II

Trame MAC 802.3

FCS = Frame Check

Sequence

(Octets de contrôle = CRC)

Méthode d’accès (Ethernet)

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Carrier Sense Ecouter avant d'émettre

Multiple Access Emettre lorsque le canal est libre

Collision Detection Détection des collisions

Réémission après un délai géré par un algorithme d'attente

CSMA/CD, détection de collision

P. GUERINEAU IUT


Émission

d'une trame

Collision ?

Oui

Émission d'un

JAM

Nb réémissions +1

> 16

Retour à la procédure

d ’émission du départ

Oui

Émission avortée

Délai d'attente

INFRASTRUCTURE, couche 1

P. GUERINEAU IUT


Toutes les stations

sont connectées à

un nœud central

Concentrateur

ou HUB

Couche 1, suite

P. GUERINEAU IUT


Concentrateurs régénération des

signaux uniquement

Concentrateurs

Manageables Opérations de filtre

configurable

Accès à une base de

données statistique

Link Pulse (Led d'activité des ports)

TD-

TD+RD-RD+

TD-

TD+RD-RD+

Un câble droit connecte

un terminal à un Hub

station

Un câble croisé connecte

un Hub à un autre Hub

Saturation des réseaux (Ethernet)

P. GUERINEAU IUT


C A

B

D

E

F

10% de la bande

passante du Trafic

entre A, B et C

1 2

12% de la bande

passante du Trafic

entre D, E et F

3

5% de la bande

passante du Trafic

entre 1 et 2

Collisions

excessives

1 2 3 + + = 27% > 20%

Ralentissements

importants

SEGMENTATION PHYSIQUE, le pont

P. GUERINEAU IUT


C

A

B

D

F

1 2 3

15% de trafic sur le

segment 1

17% de trafic sur le

segment 2

E

PONT

Domaines de collision

Il assure le filtrage du trafic d'un segment sur l'autre

Il permet la communication entre nœuds de deux segments.

Fonctionnement du pont

P. GUERINEAU IUT


A sur # 1

D sur # 2

E sur # 2

B sur # 1

C sur # 1

F sur # 2

A envoie à B, les

trames ne traversent

pas le pont

C envoie à D, les trames passent

# 1 # 2

C

A

B

D

F

1 2

E PONT

filtrage des trames en

fonction de sa table de

correspondance port/@

Place du pont dans le modèle OSI

P. GUERINEAU IUT


Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1

Support de Communication

Réseau A Réseau B

Liaison

Physique

2

1

Pont


Transparence du pont

P. GUERINEAU IUT


Pour déterminer son environnement il envoie des multicast

Le pont est transparent à toutes les trames dont il ne possède pas les

adresses MAC dans sa table de paramétrage

Les ponts retransmettent les trames de Broadcast

C

A

B

D

F

1 2

E

PONT

Infrastructure : le commutateur

P. GUERINEAU IUT


Le switch, comme son nom l’indique (commutateur) va commuter son

port destination avec le port source, il va ainsi établir une liaison PtP,

en conséquence il n’y aura plus de collision possibles, tout en utilisant

le protocole : CSMA-CD.

Fonctionnement du commutateur

P. GUERINEAU IUT


C sur # 3 D sur # 4 E sur # 5 F sur # 6 G sur # 7 ……..

filtrage des trames en

fonction de sa matrice de

commutation port/@

Deux stations peuvent émettre

simultanément

Plus de limitation d'émission par le

CSMA/CD

Si le port du destinataire est libre la trame

est recopiée sinon elle est mise dans une

file d'attente

Technologies de commutation

A la volée recopie dès que l'@ du destinataire

est reconnue

Store & Forward la trame est entièrement

mémorisée et contrôlée avant la

retransmission

Augmentation de la bande passante

P. GUERINEAU IUT


Si les stations sont directement

connectées au commutateur

Au mieux, la moitié des ports peut

communiquer simultanément avec

l'autre moitié

pas de collisions possible

B

E

F

G

H

A

C

D

2

port de NbMbp 100lDébit tota MAX

ARCHITECTURE : segmentation logique

P. GUERINEAU IUT


Nous venons de voir, pour un bon fonctionnement du réseau (collision < 5%,

BP < 20%), qu’il est possible de réaliser une segmentation physique.

Cette segmentation n’est souvent pas suffisante, aussi il a été mis en place :

La segmentation logique => on crée des réseaux logiques, entièrement

configurables.

La communication entre ses différents réseaux se fera par l’intermédiaire d’un

Routeur => utilisation de la couche 3 du modèle OSI.

Application

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Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique 1

2

5

6

3

RESEAU

- Structuration en paquets

- Gestion de la congestion dans le

réseau

- Acheminement des données

- Routage

SEGMENTATION LOGIQUE

P. GUERINEAU IUT


Domaine de diffusion des

"broadcast" MAC

Domaine de collision

Interconnecte les réseaux de types différents (média, LAN-WAN)

Structure le réseau à partir d'un adressage logique

Optimise l'acheminement de l'information en fonction de critères

dynamiques

R1. 2 @ MAC B

R1. 4 @ MAC A

R1. 3 @ MAC C

Fonctionnement du routeur

P. GUERINEAU IUT


Routeur

R1. 1 @ MAC D

R2. 1 @ MAC E

R2. 3 @ MAC H

R2. 2 @ MAC G

R2. 4 @ MAC F

@ MAC C @ MAC D

R1.3 R2.4

@ MAC E @ MAC F

R1.3 R2.4

Pour que le paquet traverse le routeur : il faut ajouter un 2nd niveau d’adressage logique

@ logique = n° réseau + n° de nœud

L’adresse logique est composée à minima de 2

informations :

- un n° de réseau,

- un n° d’appartenance au réseau

R1.3 R1.1 R1.1 routage R2.1 R2.1 R2.4

@ MAC D routage @ MAC E

Le routeur dans le modèle OSI

P. GUERINEAU IUT


Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1


Réseau A Réseau B

Réseau

Liaison

Physique

3

2

1

Routeur


Les protocoles standard

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(IEEE 802.3)

NetWare

Physique

Liaison

Réseau

Transport

Session

Présentation

Application 7

6

5

4

3

2

1 Physique

LLC

MAC

IPX

SPX

NCP

IP

TCP/UDP

Telnet

FTP

SMTP…

Modèle OSI

Physique

LLC

MAC

TCP/IP

Les protocoles TCP/IP

P. GUERINEAU IUT


Physique

Liaison Ethernet , Token Ring …

Contrôle d'erreurs ICMP

IP Résolution d’adresse

ARP, RARP Routage IP

RIP, OSPF, EGPY

Internet Protocole Permet la transmission

Address Resolution P Assurent le lien entre les

adresses MAC et IP Reverse A R P

Routing Information P

Open Shortest P First

Exterior Gateway P

des vecteurs de distance

des états de liaison

Protocoles d'échange entre routeurs au niveau :

Des informations relatives au routage

Sans connexion de

service applicatif

UDP

avec connexion de

service applicatif

TCP

Réseau

Transport

Rappel : encapsulation

P. GUERINEAU IUT


Information utile à la couche concernée

Encapsulation IP

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Trame niveau 2

Entête

de

trame

Entête

IP

CRC

Adress

e

Source

Adresse

Destin. Données

Datagramme IP

DATAGRAMME IP

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IP V4 ou V6 Longueur entête Max 64 ko

Fragmentatio

n éventuelle

Time To Live • décrémenté à

chaque traversée de

routeur.

• Le datagramme est

détruit si TTL = 0

Option de service • Enregistrement de

route

• Horodatage…

Type de service (non utilisé)

L’adresse IP v4

P. GUERINEAU IUT


L’adresse IP est codée sur 32 bits (RFC 761) et doit rester unique.

Numéro de réseau Numéro de machine (hôte)

31

5 combinaisons

prévues Le nombre de bit des numéros de réseau et

d’hôte dépend de la classe

classe

ID réseau (7 bits) ID hôte (24 bits) 0 Classe A

ID réseau (14 bits) ID hôte (16 bits) 10 Classe B

ID réseau (21 bits) ID hôte (8 bits) 110 Classe C

numéro de multicast 1110 Classe D

Réservé 11110 Classe E

0

Valeurs @IP et classes

P. GUERINEAU IUT


ID réseau (7 bits) ID hôte (24 bits) Classe A 0

• Numéro de réseau compris entre 1.0.0.0 et 126.0.0.0 => 126 réseaux

• Masque d'adresse par défaut : 255.0.0.0

• 16 777 214 machines possibles sur chaque réseau, soit : 2,113 milliards

d’adresses distinctes pour la classe A

ID réseau (14 bits) ID hôte (16 bits)

10

Classe B

• Numéro de réseau compris entre 128.0.0.0 et 191.255.0.0 => 16382 réseaux


• 65 534 machines possibles sur chaque réseau, soit : 1,073 milliards d’adresses

distinctes pour la classe B

Classe C ID réseau (21 bits) ID hôte (8 bits)

110

• Numéro de réseau compris entre 192.0.0.0 et 223.255.255.0 => 2,097 millions de

réseaux


• 254 machines possibles sur chaque réseau, soit : 532 millions d’adresses distinctes

pour la classe C

@ réservées

P. GUERINEAU IUT


Adresses du réseau Tous les bits de la partie hôte sont à 0

150 . 100 . 0 . 0

Le réseau 0 . 0 . 0 . 0 n'est pas utilisable

Adresses de diffusion générale (Broadcast) Tous les bits de la partie hôte sont à 1

164 . 123 . 255 . 255

Le broadcast 255.255.255.255 n'est pas utilisable

Adresses multidestinataires Envoyer des paquets vers un groupe (routeurs….)

224 . 0 . 0 . 1 message de découverte de routeur

224 . 0 . 0 . 9 message de découverte RIP II

Adresses de retro-bouclage (Loopback) 127 . 0 . 0 . 1

Adresses non routables

P. GUERINEAU IUT


Il arrive fréquemment dans une entreprise qu'un seul ordinateur soit relié à internet,

c'est par son intermédiaire que les autres ordinateurs du réseau accèdent à internet (on

parle généralement de proxy ou de passerelle).

Dans ce cas, seul l'ordinateur relié à internet doit réserver une adresse IP auprès de

l'ICANN. Toutefois, les autres ordinateurs ont tout de même besoin d'une adresse IP

pour pouvoir communiquer ensemble en interne.

Ainsi, l'ICANN a réservé des adresses dans chaque classe pour permettre d'affecter

une adresse IP aux ordinateurs d'un réseau local relié à internet sans risquer de créer

des conflits d'adresses IP sur le réseau des réseaux. Il s'agit des adresses suivantes :

@ privées (non routables)

P. GUERINEAU IUT


•Adresses IP privées de classe A : 10.0.0.1 à 10.255.255.254,

permettant la création de vastes réseaux privés comprenant des

milliers d'ordinateurs.

•Adresses IP privées de classe B : 172.16.0.1 à 172.31.255.254,

permettant de créer des réseaux privés de taille moyenne.

•Adresses IP privées de classe C : 192.168.0.1 à 192.168.255.254,

pour la mise en place de petits réseaux privés.

Affectation d’une @IP

P. GUERINEAU IUT


On affecte à chaque ordinateur une adresses IP en valeur décimale

Octets par octets

Chaque octet est séparé

par un point "."

Les valeurs sont comprises

entre 0 et 255 Le masque sert (entre autre) à différencier les

ID réseaux.

10 11 12 70

Opération ET

00001011 00001100 01000110

@IP en décimal / hexadécimal

P. GUERINEAU IUT


0xA5 0x6D 0x86 0x15

31 24 23 16 15 8 0 7

1000 0110 0001 0101 0110 1101 1010 0101

Binaire / hexadécimal

Décimal

165 . 109 . 134 . 21

( 6*16 + 13 ) (10*16 + 5) ( 1*16 + 5 ) ( 8*16 + 6 )

Les sous-réseaux

P. GUERINEAU IUT


Réduire la charge par redirection du trafic et par diminution des

broadcast

Isoler les problèmes éventuels relatifs à un sous-réseau

Mieux gérer l'affectation des adresses IP

La segmentation en sous-réseaux logiques permet de :

Masque de sous réseau

P. GUERINEAU IUT


Intérêt d'un masque de sous-réseau :

L’intérêt d'un masque de sous-réseau est de permettre d'identifier le réseau associé à une adresse IP.

Pour que 2 machines puissent communiquer, il faut que le résultat de l’opération de masquage soit

identique sur les 2 machines. En effet, le réseau est déterminé par un certain nombre d'octets de l'adresse IP

-1 octet pour les adresses de classe A,

- 2 pour les adresses de classe B,

- 3 octets pour la classe C).

Un réseau est noté par le nombre d'octets qui le caractérise, puis en complétant avec des 0.

Exemple : le réseau associé à l'adresse 151.70.123.4 est par exemple 151.70.0.0, car il s'agit d'une

adresse IP de classe B.

En généralisant, on obtient les masques correspondant à chaque classe d'adresse : • Classe A, seul le premier octet doit être conservé. Le masque est de la forme 255.0.0.0;

• Classe B, les deux premiers octets doivent être conservés, ce qui correspond à 255.255.0.0;

• Classe C, avec le même raisonnement, le masque possède la forme 255.255.255.0.

Opération de masquage

P. GUERINEAU IUT


Le n° de réseau est le résultat d’un ET logique entre l'adresse IP et le masque : 151.70.123.4 => 10010111.01000110.01111011.00000100

ET (bit à bit)

255.255.0.0 => 11111111.11111111.00000000.00000000

=

151.70.0.0 <= 10010111.01000110.00000000.00000000

Soit 151.70.0.0. Il s'agit bien du réseau associé à l'adresse 151.70.123.4

Le masque de sous réseau détermine donc l’appartenance au même réseau,

On peut imaginer la possibilité de faire des partitions dans l’espace : host ID (machine) d’un

réseau => c’est la création de sous réseaux.

Création de sous réseaux

P. GUERINEAU IUT


Création de sous-réseaux :

Reprenons l'exemple du réseau 151.70.0.0, et supposons que l'on désire que les 2 premiers bits du

3ième octet permettent de désigner le réseau.

Le masque à appliquer sera alors :

11111111.11111111.11000000.00000000 C'est-à-dire : 255.255.192.0

Par ce principe, nous avons créé 4 sous réseaux (avec 2 bits de la partie host ID), les espaces

machines alloués à chaque sous réseaux seront :

-151.70.0.1 à 151.70.63.254,

-151.70.64.1 à 151.70.127.254,

-151.70.128.1 à 151.70.191.254,

-151.70.192.1 à 151.70.255.254,

Si on applique ce masque, à l'adresse 151.70.223.12 on obtient :

151.70.192.0

Ce masquage divise donc un réseau de classe B (pouvant admettre 65534 ordinateurs) en 4 sous-réseaux,

d'où le nom de masque de sous-réseau, pouvant admettre 2^14 ordinateurs, c'est-à-dire : 16383 ordinateurs.

En conclusion la création de sous réseaux (administrés) fait que seules les

machines appartenant au même sous réseau pourront communiquer.

Règles à respecter

P. GUERINEAU IUT


Dans notre exemple, on a utilisé

3 bits pour créer 8 sous-réseaux

possibles.

En réalité, le premier sous-

réseau (000) n’est pas utilisé car

son adresse est celle du réseau ,

de l’IP d’origine : 151.70.0.0

De la même manière le dernier

sous-réseau (111) n’est pas utilisé

car il correspond à l’adresse de

diffusion du réseau d’origine.

Création de sous réseaux, exemple

P. GUERINEAU IUT


Soient 2 machines :

142.168.3.41 / 255.255.192.0

142.168.5.41 / 255.255.192.0

Ces 2 machines pourront communiquer, car appartenant au

même sous réseau dont la plage d’adresse est :

142.168.0.1 à 142.168.63.254

Soient 2 machines :

142.168.66.41 / 255.255.192.0

142.168.85.41 / 255.255.192.0



142.168.64.1 à 142.168.127.254

Soient 2 machines :

142.168.141.41 / 255.255.192.0

142.168.155.41 / 255.255.192.0



142.168.128.1 à 142.168.191.254

Soient 2 machines :

142.168.201.41 / 255.255.192.0

142.168.212.41 / 255.255.192.0



142.168.192.1 à 142.168.255.254

Soient 2 machines :

142.168.66.41 / 255.255.192.0

142.168.165.41 / 255.255.192.0

Ces 2 machines ne pourront pas communiquer, car

n’appartenant pas au même sous réseau (il n’existe pas de

plage d’adresse commune).

Illustration : utilisation de 2 bits pour créer 4 sous réseaux

Nombre de sous réseaux

P. GUERINEAU IUT


Le nombre de sous-réseaux dépend du nombre de bits consécutifs attribués en plus au réseau. Le

nombre de sous-réseaux est donc :

Nombre de sous réseaux (suite)

P. GUERINEAU IUT


1100 0101

0100 0000

1000 0000

1111 0000

Exemple de sous-réseau

P. GUERINEAU IUT


1111 1111

adresse réseau hôte local sous réseau

Masque 255 . 255. 240. 0 1111 1111 0000 0000

1001 0111 0000 0001 0100 0110 @ IP 151 . 70. 128. 1

Ceci est une @IP, de classe B, appartenant au réseau : 151.70.0.0, et au 9ième sous-réseau :

151.70.128.0 (parmi les 16 possibles),

1001 0111 0000 0011 @ IP 151 . 70. 64. 3



1001 0111 0000 0011 @ IP 151 . 70. 197. 3



4 bits pour 16 sous réseaux

0100 0110

0100 0110

Notation CIDR

P. GUERINEAU IUT


La notation CIDR permet d’écrire en une seule fois l’adresse IP et le

masque correspondant.

Pour cela on fait suivre l’adresse IP par le nombre de bits du masque.

Exemple :

Soit :

- l’adresse IP : 151.70.5.4

-Le masque : 255.255.0.0

- En notation CIDR on écrira : 151.70.5.4 / 16

Dans le système de définition des réseau ip originel les adresses IP étaient réparties

en classes, selon le nombre d'octets qui représentent le réseau, lui même déterminé

par les premiers bits de l'adresse ip.

Aujourd'hui ce système a été remplacé par le CIDR au milieu des années 90 . On

avait à cette époque 3 classes pour les adresses unicast, une classe pour les

adresses multidestinataires (multicast), la classe D et une classe E non utilisée:

Le protocole ARP

P. GUERINEAU IUT


Le protocole ARP a un rôle phare parmi les protocoles de la couche Internet de la suite TCP/IP,

car il permet de connaître l'adresse physique d'une carte réseau correspondant à une adresse

IP, c'est pour cela qu'il s'appelle Protocole de résolution d'adresse (en anglais ARP signifie Address

Resolution Protocol).

Chaque machine connectée au réseau possède un numéro d'identification de 48 bits (adresse

MAC). Ce numéro est un numéro unique qui est fixé dès la fabrication de la carte en usine. Toutefois

la communication sur Internet ne se fait pas directement à partir de ce numéro (car il faudrait

modifier l'adressage des ordinateurs à chaque fois que l'on change une carte réseau) mais à partir

d'une adresse dite logique attribuée par un organisme: l'adresse IP.

Ainsi, pour faire correspondre les adresses physiques aux adresses logiques, le protocole ARP

interroge les machines du réseau pour connaître leur adresse physique, puis crée une table de

correspondance entre les adresses logiques et les adresses physiques dans une mémoire cache.

Lorsqu'une machine doit communiquer avec une autre, elle consulte la table de correspondance. Si

jamais l'adresse demandée ne se trouve pas dans la table, le protocole ARP émet une requête sur

le réseau.

L'ensemble des machines du réseau vont comparer cette adresse logique à la leur. Si l'une d'entre-

elles s'identifie à cette adresse, la machine va répondre à ARP qui va stocker le couple d'adresses

dans la table de correspondance et la communication va alors pouvoir avoir lieu.

Socket

P. GUERINEAU IUT


Notion de socket.

Pour pouvoir communiquer entre eux, les ordinateurs utilisent une adresse IP unique. Cette adresse permet

d’envoyer et recevoir des paquets de données d'un ordinateur à l'autre.

Imaginons maintenant que nous ayons plusieurs programmes qui fonctionnent en même temps sur le même

ordinateur :

• un navigateur

• un logiciel d'email

• un logiciel pour écouter la radio sur Internet.

Si l'ordinateur reçoit un paquet IP, comment savoir à quel logiciel

donner ce paquet IP ?

En fait, à chaque logiciel correspond un numéro unique appelé

port.

Ce numéro est transmis en même temps que l’adresse IP.

Les données reçues sont alors transmises au « bon » logiciel.

Un ordinateur possède 65535 ports. Les 1000 premiers sont

réservés (http :80, ftp : 21, etc).

Le couple Adresse IP – n° de port est appelé socket

Fonctionnement SOCKET

P. GUERINEAU IUT


Illustration : www.sebsauvage.net

Une communication entre un ordinateur et un serveur Web peut s’illustrer come suit :

Le port source (ici, 1057) est choisit parmi ceux non utilisés. Le port de destination est celui du serveur à atteindre (ici, 80

car serveur Web).

Une communication entre un ordinateur et un serveur Web peut s’illustrer

de la manière suivante :

Table de résolution d’adresses

P. GUERINEAU IUT


Routeur 1

@ IP @ MAC Interface

193.171.12.3 MAC 1-2 1

193.171.12.2 MAC 1-1 1

12.20.11.3 Mac R2-2 2

199.121.31.2 MAC 2-1 3

Table ARP

MAC 1-1

MAC 1-2 MAC 2-1

MAC 3-2 MAC 3-1

Le routeur ne laisse passer que les paquets dont il reconnaît les

adresses MAC correspondant aux adresses IP

Routeur 2

Routeur 3

1

2

3

Sous-réseau : 129.201.11.0

Réseau : 193.171.12.0

Réseau : 199.121.31.0

Table de routage et cout

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• Le routeur ne laisse passer que les paquets dont il connaît les destinations (Table

de routage),

• En fonction du protocole de routage, les tables peuvent être échangées entre

routeurs voisins.

Saut suivant Destination coût

12.20.11.1 129.201.11.0 1

12.20.11.2 199.121.31.0 1

12.20.11.2 129.201.11.0 2

193.171.12.0 199.121.31.0

routeur3

129.201.11.0

routeur2

routeur1

Table de routage du routeur 1

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les câbles : supports de...

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