【网络编程必备】：Commons-HttpClient库的全面入门指南

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Commons-HttpClient库概述 ### 2.1 HTTP协议的请求/响应模型 #### 2.1.1 请求方法与状态码 HTTP协议定义了多种请求方法，常用的有GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS和TRACE。每种方法有其特定的用途，例如： - GET用于请求服务器发送某个资源。 - POST用于将数据发送到服务器以创建一个新的资源。 - PUT用于更新或替换服务器上的资源。 - DELETE用于删除指定的资源。每个请求都会收到一个HTTP状态码作为响应，它是一个三位数的代码。状态码的第一个数字定义了响应的类别，后两位没有具体分类。常见的状态码包括： - 2xx表示成功，如200（OK）。 - 3xx表示重定向，如301（Moved Permanently）。 - 4xx表示客户端错误，如404（Not Found）。 - 5xx表示服务器错误，如500（Internal Server Error）。理解和使用这些状态码对于开发稳定且用户友好的Web应用至关重要。 ```java // 示例代码：发送GET请求并处理响应状态码 HttpClient client = HttpClients.createDefault(); HttpGet request = new HttpGet("***"); HttpResponse response = client.execute(request); int statusCode = response.getStatusLine().getStatusCode(); if (statusCode == 200) { // 处理响应内容 } else { // 根据状态码进行错误处理 } ``` 上面的Java代码展示了如何使用Commons-HttpClient库发送一个GET请求，并检查响应的状态码。 #### 2.1.2 HTTP头部信息详解 HTTP头部信息是一个键值对列表，它作为请求和响应的一部分，提供了关于HTTP消息的额外信息。头部信息可以用来指定身份验证信息、内容类型、缓存策略等。例如，当我们在发送POST请求时，我们可能会需要设置"Content-Type"头部，以指示我们正在发送的数据类型，如"application/json"或"application/x-www-form-urlencoded"。 ```java // 示例代码：设置请求头部信息 HttpUriRequest request = new HttpPost("***"); request.setHeader("Content-Type", "application/json"); request.setHeader("Accept", "application/json"); ``` 此代码段向服务器发送了一个POST请求，并通过设置头部信息指明我们接受JSON格式的响应。 ### 2.2 Commons-HttpClient库的架构与特点 #### 2.2.1 库的组织结构 Commons-HttpClient是一个Java库，用于发送HTTP请求以及接收HTTP响应。它由几个主要的类和接口组成，包括： - `HttpClient`：执行HTTP请求并处理HTTP响应。 - `HttpGet`、`HttpPost`、`HttpPut` 等：实现特定HTTP方法的请求对象。 - `HttpResponse`：代表一个HTTP响应。 - `HttpRequestInterceptor` 和 `HttpResponseInterceptor`：用于在请求和响应的处理过程中插入自定义代码。库的组织结构让开发者能够灵活地使用HTTP请求/响应模型，满足各种Web交互需求。 #### 2.2.2 核心功能与优势 Commons-HttpClient的核心功能主要体现在其对HTTP协议的全面支持以及易于使用的API。主要优势包括： - **丰富的请求/响应方法支持**：该库支持HTTP协议中所有的标准方法，并且还支持高级特性，如连接管理、自动重定向等。 - **易于使用和扩展**：使用该库可以轻松地发送请求，并根据返回的状态码和头部信息来处理响应。它还允许开发者实现拦截器来进行请求和响应的预处理和后处理。 - **性能优化**：通过内部的连接池管理和响应缓存，库提供了性能上的优势。这些优势使得Commons-HttpClient成为一个广泛使用的网络编程解决方案，尤其适用于需要高度可定制HTTP交互的复杂应用场景。 ```java // 示例代码：使用拦截器进行请求前的预处理 client.addRequestInterceptor(new HttpRequestInterceptor() { public void process(HttpRequest request, HttpContext context) { // 添加额外的头部信息或对请求进行修改 } }); ``` 这段代码展示了如何通过添加一个请求拦截器，为请求添加额外的头部信息，为请求处理增加灵活性和可控性。 # 3. Commons-HttpClient基本使用 ### 3.1 配置与初始化HttpClient #### 3.1.1 创建HttpClient实例在使用Commons-HttpClient进行网络编程之前，第一步是创建一个HttpClient实例。这个实例将作为发送请求和接收响应的主要工具。 ```java // 创建HttpClient实例 HttpClient httpclient = new HttpClient(); ``` 在实例化时，我们没有提供任何参数，这意味着它将使用默认的配置。我们可以根据需要对这个默认配置进行修改，例如设置代理、连接超时等。 #### 3.1.2 设置连接和超时参数连接参数对于保证网络通信的稳定性和效率至关重要。我们可以在创建HttpClient实例后，使用`setConnectionManagerTimeout`方法来设置连接管理器超时时间。 ```java // 设置连接管理器的超时时间 int connectionManagerTimeout = 2000; httpclient.getHttpConnectionManager().setConnectionTimeout(connectionManagerTimeout); ``` 类似地，我们可以设置连接超时和请求超时，以便在与服务器通信时避免无限等待。 ```java // 设置连接超时 int connectionTimeout = 1500; httpclient.getParams().setParameter(CoreConnectionPNames.CONNECTION_TIMEOUT, connectionTimeout); // 设置请求超时 int requestTimeout = 5000; httpclient.getParams().setParameter(CoreConnectionPNames.SO_TIMEOUT, requestTimeout); ``` 以上这些设置对于确保程序能够在有限的时间内完成网络操作是非常有用的，尤其是在面对网络不稳定或者服务器响应慢的情况下。 ### 3.2 发送基础HTTP请求 #### 3.2.1 GET请求的发送与处理 GET请求是最常见的HTTP请求之一，它用于从服务器检索信息。使用Commons-HttpClient，我们可以轻松地创建和发送GET请求。 ```java // 创建HTTP GET请求 GetMethod getMethod = new GetMethod("***"); try { // 执行GET请求 int statusCode = httpclient.executeMethod(getMethod); if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) { throw new IOException("Method failed: " + getMethod.getStatusLine()); } // 读取响应内容 String responseBody = getMethod.getResponseBodyAsString(); // 处理响应内容... } catch (IOException e) { // 异常处理 e.printStackTrace(); } finally { // 关闭HTTP连接 getMethod.releaseConnection(); } ``` 此代码段展示了如何发送GET请求并处理响应。通过检查状态码，我们可以确定请求是否成功，并相应地处理结果。 #### 3.2.2 POST请求的发送与处理 POST请求通常用于向服务器提交数据。在Commons-HttpClient中，我们同样可以使用`GetMethod`的对应类`PostMethod`来发送POST请求。 ```java // 创建HTTP POST请求 PostMethod postMethod = new PostMethod("***"); // 设置POST数据 postMethod.setRequestHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded"); postMethod.setRequestEntity(new StringRequestEntity("param1=value1&param2=value2")); try { // 执行POST请求 int statusCode = httpclient.executeMethod(postMethod); if (statusCode != HttpStatus.SC_CREATED) { throw new IOException("Method failed: " + postMethod.getStatusLine()); } // 读取响应内容 String responseBody = postMethod.getResponseBodyAsString(); // 处理响应内容... } catch (IOException e) { // 异常处理 e.printStackTrace(); } finally { // 关闭HTTP连接 postMethod.releaseConnection(); } ``` 在这个例子中，我们使用`PostMethod`来发送表单数据到服务器。对于文件上传等更复杂的场景，Commons-HttpClient也提供了相应的支持。 ### 3.3 处理HTTP响应 #### 3.3.1 响应头与状态码解析当服务器响应HTTP请求时，它会返回一系列的HTTP头信息和一个状态码。Commons-HttpClient提供了方便的方法来解析这些信息。 ```java // 假设我们已经成功执行了一个HTTP请求并且有响应可用 // 获取响应头信息 Header[] headers = httpMethod.getResponseHeaders(); for (Header header : headers) { System.out.println(header.getName() + ": " + header.getValue()); } // 获取状态码 int statusCode = httpMethod.getStatusCode(); System.out.println("Status Code: " + statusCode); ``` 通过解析这些头信息，我们可以获取有关服务器响应的详细信息，如内容类型、内容长度、缓存指令等。 #### 3.3.2 响应内容的读取与处理服务器的响应内容往往是我们关注的重点。我们可以根据响应头中的`Content-Type`来确定如何处理响应内容。 ```java // 读取响应内容作为字符串 String responseString = httpMethod.getResponseBodyAsString(); // 处理响应字符串... // 如果响应内容是二进制数据，可以使用如下方式获取 byte[] responseBytes = httpMethod.getResponseBody(); // 处理响应字节... ``` 对于非文本内容，如图片或PDF文件，Commons-HttpClient同样能够处理。我们可以将响应内容直接写入文件，或者进行进一步的处理和分析。 ```java // 将响应内容写入文件 FileOutputStream out = new FileOutputStream("example-response.bin"); out.write(responseBytes); out.close(); ``` 通过这些步骤，我们可以从HTTP响应中提取所需的所有信息，并进行进一步的处理。以上章节向您展示了Commons-HttpClient库在实际开发中的基本使用方法，从创建客户端实例到发送请求，再到处理响应，每一步都至关重要。在实际应用中，灵活使用这些工具和方法将大大简化网络编程的复杂性，并提升应用的性能和可靠性。 # 4. Commons-HttpClient高级技巧 ## 4.1 管理HTTP连接 ### 4.1.1 连接池的配置与使用在处理大量HTTP请求时，连接池的使用可以显著提升性能和资源利用效率。Apache Commons HttpClient库提供了连接池的相关配置，以支持高效的HTTP连接管理。下面是如何配置和使用连接池的步骤： 1. **创建HttpClient实例：** 首先需要创建一个HttpClient实例。这一步是使用连接池的前提。 ```java HttpClient client = new DefaultHttpClient(); ``` 2. **配置连接池参数：** 配置连接池主要通过设置`HttpClient`的`ConnectionManager`来完成。这包括设置最大连接数、每个路由的最大连接数、连接超时、获取连接的等待时间等。 ```java PoolingClientConnectionManager cm = new PoolingClientConnectionManager(); cm.setMaxTotal(100); // 设置最大连接数 cm.setDefaultMaxPerRoute(50); // 设置每个路由的最大连接数 client.setConnectionManager(cm); ``` 3. **使用连接池：** 配置完毕后，你可以像往常一样使用HttpClient发起请求，连接池将自动管理连接的复用和关闭。 ```java HttpGet httpget = new HttpGet("***"); HttpResponse response = client.execute(httpget); ``` ### 4.1.2 HTTP连接的复用与管理连接复用是连接池带来的主要好处之一。通过复用已经建立的连接，可以避免了频繁的建立和销毁连接的开销。 - **连接复用：** 当多个请求指向同一个服务器时，连接池会尝试复用已有的连接，而不是每次都建立新的连接。 - **连接管理：** 连接池会负责关闭空闲的连接，保证资源不会被无限制地占用。同时，它也提供了一种机制来管理那些活跃的连接，例如在连接空闲时自动关闭它们。 ```java // 通过连接池管理器关闭所有连接 cm.closeIdleConnections(5, TimeUnit.SECONDS); ``` ## 4.2 处理HTTPS与认证 ### 4.2.1 HTTPS请求的建立与安全配置对于需要加密通信的Web服务，HTTPS是必选的。HttpClient支持HTTPS，并提供了丰富的安全配置选项，以确保请求的安全性。 1. **初始化SSLContext：** 在构建HttpClient之前，需要初始化SSLContext以支持HTTPS。SSLContext可以使用默认设置，也可以指定特定的密钥库和信任库。 ```java SSLContext sslcontext = SSLContexts.createSystemDefault(); ``` 2. **创建SSLConnectionSocketFactory：** 使用SSLContext创建SSLConnectionSocketFactory，该工厂将用于构建支持SSL/TLS协议的HttpClient。 ```java SSLConnectionSocketFactory sslsf = new SSLConnectionSocketFactory(sslcontext); HttpClient client = HttpClients.custom().setSSLSocketFactory(sslsf).build(); ``` 3. **执行HTTPS请求：** 使用配置好的HttpClient执行HTTPS请求。 ```java HttpsURLConnection.setDefaultSSLSocketFactory(sslsf.getSocketFactory()); // 发起HTTPS请求 ``` ### 4.2.2 HTTP认证机制与实现 Web服务有时会要求提供认证信息。HTTP认证机制可以帮助HttpClient与支持HTTP基本认证或摘要认证的服务器进行交互。 1. **设置认证信息：** 设置认证信息通常是通过设置HttpClient的认证管理器来完成。 ```java Credentials credentials = new UsernamePasswordCredentials("user", "pass"); AuthScope authScope = new AuthScope("***", AuthScope.ANY_PORT); client.getCredentialsProvider().setCredentials(authScope, credentials); ``` 2. **自动处理认证响应：** HttpClient可以自动处理服务器的认证挑战，只需设置好认证信息后，它会处理后续的认证流程。 3. **处理特定认证场景：** 对于更复杂的认证场景，可能需要实现自定义的认证处理器。 ## 4.3 错误处理与日志记录 ### 4.3.1 异常处理机制异常处理是编写稳定客户端应用的一个重要部分。在使用HttpClient时，可能会遇到多种异常情况，如连接超时、服务器错误等。 1. **捕获并处理异常：** 通常，我们通过try-catch块捕获运行时异常，如`IOException`、`HttpException`等，并根据异常类型进行相应的处理。 ```java try { HttpResponse response = client.execute(httpget); } catch (IOException e) { // 处理I/O错误 } catch (ClientProtocolException e) { // 处理协议错误 } ``` 2. **转换和使用异常：** 使用HttpClient提供的异常类，可以帮助你更精确地处理异常情况，并提供更多的错误信息。 ```java // HttpClient的异常类提供了丰富的方法来获取错误详情 if (e instanceof HttpException) { HttpException he = (HttpException) e; // 使用获取的错误码或者响应实体进行处理 } ``` ### 4.3.2 日志集成与监控为了进行有效的错误监控和调试，集成日志系统是必要的。HttpClient支持使用Apache的Commons Logging库，也可以集成其他的日志框架，如Log4j。 1. **配置日志系统：** 根据应用的需求配置相应的日志系统。 ```java // 配置Log4j作为日志系统 PropertyConfigurator.configure("log4j.properties"); ``` 2. **记录请求与响应信息：** 在日志中记录请求和响应信息可以帮助开发者跟踪问题，并作为调试信息。 ```java // 日志记录请求信息 ***("Sending request to " + url); // 日志记录响应信息 ***("Received response status: " + response.getStatusLine().getStatusCode()); ``` 3. **自定义日志记录：** 可以通过实现自己的`HttpRequestInterceptor`和`HttpResponseInterceptor`来定制日志记录行为。 ```java client.addRequestInterceptor(new HttpRequestInterceptor() { @Override public void process(HttpRequest request, HttpContext context) { // 在请求发送前记录相关信息 ***("Request being sent: " + request.toString()); } }); ``` 通过以上内容，本章节深入探讨了Commons-HttpClient高级功能的实现和应用，包括连接池管理、HTTPS与认证处理以及异常和日志集成。这些高级技巧对于构建高性能、安全且可监控的HTTP客户端应用至关重要。 # 5. Commons-HttpClient实战演练 ## 5.1 构建简单的Web客户端应用 ### 5.1.1 应用架构与设计在构建一个简单的Web客户端应用时，我们首先需要定义应用的架构和设计。我们的目标是创建一个能够向目标服务器发送请求并处理响应的基础HTTP客户端。为了实现这个目标，我们会使用到Commons-HttpClient库。在设计我们的Web客户端应用时，我们通常需要遵循以下原则： 1. **模块化**：将客户端分解为独立的模块，例如请求构建器、响应处理器、配置管理器等，这有利于代码的可读性和可维护性。 2. **重用性**：尽量重用代码和逻辑，避免重复编写相似功能的代码段。 3. **解耦合**：将不同的职责分离，比如将业务逻辑与网络通信逻辑分离，减少组件间的依赖。 4. **健壮性**：保证应用在遇到异常情况时能够优雅地处理错误，并提供清晰的错误信息。 5. **灵活性**：设计时考虑未来可能的需求变更，使得应用能够适应新的需求而不需大范围重构。基于这些设计原则，我们可以构建出一个简单的客户端应用架构： - **请求处理器(RequestHandler)**：负责根据用户输入构建HTTP请求。 - **响应处理器(ResponseHandler)**：处理从服务器返回的HTTP响应数据。 - **配置管理器(ConfigManager)**：管理HttpClient的配置信息，如连接超时、代理设置等。 - **错误处理器(ErrorHandler)**：处理在请求或响应过程中遇到的任何异常。 - **日志记录器(Logger)**：记录应用运行过程中的关键信息，便于问题追踪和性能监控。 ### 5.1.2 功能实现与测试在实现具体的客户端功能之前，我们需要配置和初始化HttpClient实例。以下是一个初始化HttpClient实例的代码示例： ```*** ***mons.httpclient.HttpClient; ***mons.httpclient.HttpStatus; ***mons.httpclient.methods.GetMethod; // 创建HttpClient实例 HttpClient client = new HttpClient(); // 配置连接超时和请求超时参数 client.getParams().setConnectionTimeout(5000); client.getParams().setSoTimeout(5000); // 发送GET请求 GetMethod method = new GetMethod("***"); try { int statusCode = client.executeMethod(method); if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) { // 处理错误情况 throw new Exception("Method failed: " + method.getStatusLine()); } // 读取响应内容 String response = method.getResponseBodyAsString(); // 处理响应数据 } catch (Exception e) { // 异常处理逻辑 } finally { // 清理资源 method.releaseConnection(); } ``` 在这段代码中，我们首先创建了一个HttpClient实例，并设置连接和请求超时参数。然后我们构建了一个GET方法的请求，并执行它。如果服务器响应状态码不是200 OK，我们抛出一个异常进行错误处理。最后，无论请求成功与否，都确保释放了连接资源。测试是确保我们应用功能正确性的重要步骤。我们可以通过以下步骤进行测试： 1. **单元测试**：为应用中的每个组件编写单元测试，确保其功能按预期工作。 2. **集成测试**：测试应用的不同组件或服务之间是否能够正确集成。 3. **性能测试**：模拟高负载情况下的应用表现，确保应用的性能满足需求。例如，我们可以使用JUnit框架来编写单元测试，验证我们的HttpClient是否按照预期发送请求并正确处理响应。通过以上步骤，我们可以构建一个基础的Web客户端应用，并确保其功能的正确性和稳定性。在下一小节中，我们将探索如何使用HttpClient集成第三方API服务。 ## 5.2 集成第三方API服务 ### 5.2.1 API服务的分析与需求确定在集成第三方API服务时，首先需要对所要集成的API进行详细分析。这包括了解API的用途、功能、请求格式、响应格式以及认证机制等。通常，API提供商会提供一个详细的开发者文档，其中包括所有的这些信息。需求确定是指明确我们需要从API中获取什么信息，以及如何使用这些信息。在确定需求时，需要考虑以下几点： - **功能需求**：明确我们需要使用的API功能，比如用户信息查询、订单管理等。 - **数据需求**：确定我们需要获取的数据字段和类型。 - **使用频率**：API的请求频率限制，以及是否需要付费。 - **安全性**：API的安全性要求，例如是否需要HTTPS连接和API密钥认证。 ### 5.2.2 使用HttpClient集成API服务在了解API服务的需求后，我们就可以使用HttpClient来实际集成API服务。这通常涉及以下几个步骤： 1. **构造API请求**：根据API文档的定义构造HTTP请求，包括设置正确的请求方法、URL、请求头以及请求体。 2. **发送请求并处理响应**：使用HttpClient发送构造好的HTTP请求，并对响应进行解析和处理。 3. **错误处理**：对API可能返回的错误进行适当的错误处理。 4. **认证与授权**：如果API需要认证，根据API文档提供的认证方式添加相应的认证信息到请求中。例如，如果我们要使用一个第三方天气API来获取天气信息，我们可能需要按照API文档的要求构造一个GET请求，然后通过HttpClient发送并处理返回的数据： ```*** ***mons.httpclient.HttpClient; ***mons.httpclient.HttpException; ***mons.httpclient.methods.GetMethod; // 假定API端点为 ***[location_key]/observations/current.json String endpoint = "***[location_key]/observations/current.json"; GetMethod method = new GetMethod(endpoint); // 添加必要的请求头，例如API密钥 method.setRequestHeader("X-Api-Key", "your-api-key"); // 执行请求 try { HttpClient client = new HttpClient(); client.executeMethod(method); // 检查HTTP响应状态 if (method.getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) { // 解析响应内容 String response = method.getResponseBodyAsString(); // 处理数据... } else { // 处理错误... } } catch (HttpException e) { // 异常处理逻辑... } finally { method.releaseConnection(); } ``` 在集成API时，需要注意API的限制和条款，以避免可能的法律问题或额外费用。此外，还应该考虑到API服务的稳定性，可能需要实现重试逻辑来处理偶尔的服务不可用情况。通过这些步骤，我们可以将第三方API服务集成到我们的Web客户端应用中，从而扩展应用的功能和价值。在下一章节中，我们将探索Commons-HttpClient的性能优化策略，以确保应用在实际使用中的高效和稳定。 # 6. Commons-HttpClient性能优化 ## 6.1 性能测试与监控 ### 6.1.1 性能测试工具与方法在进行性能优化之前，我们需要了解如何对HttpClient进行性能测试。常用的工具有Apache JMeter和wrk。这些工具能够模拟高并发的HTTP请求，帮助我们测试HttpClient在压力环境下的表现。使用这些工具时，我们可以设置并发用户数、请求总数、请求间隔等参数来模拟不同的测试场景。测试结果通常包括响应时间、吞吐量、连接成功率等关键性能指标。 ### 6.1.2 性能瓶颈分析与优化方向分析性能测试结果时，我们关注响应时间延长、连接成功率降低等问题。找到瓶颈后，我们可以从以下方向进行优化： - **优化连接管理**：确保连接池配置合理，避免不必要的连接开销。 - **调整线程模型**：合理的线程数可以充分利用系统资源，避免线程竞争导致的性能下降。 - **使用缓存机制**：减少对后端服务的重复请求，降低延迟，提高吞吐量。 ## 6.2 高级配置与技巧 ### 6.2.1 参数调优与缓存机制优化HttpClient的性能，首先需要从参数配置入手。例如，调整连接超时时间、读取超时时间等，以及启用缓存机制来提高效率。以使用Apache HTTP Client为例，可以配置如下： ```java PoolingHttpClientConnectionManager cm = new PoolingHttpClientConnectionManager(); cm.setMaxTotal(50); // 最大的连接数 cm.setDefaultMaxPerRoute(20); // 对同一主机的最大连接数 CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.custom() .setConnectionManager(cm) .setConnectionManagerShared(true) .build(); ``` 启用缓存可以使用`HttpResponseInterceptor`来缓存响应： ```java httpclient.addResponseInterceptor(responseCacheInterceptor); ``` ### 6.2.2 多线程下的 HttpClient 使用策略在多线程环境下使用HttpClient时，应避免线程安全问题，并采取适当的策略来保证性能： - **使用连接池**：确保线程间共享连接池，避免资源浪费。 - **合理配置线程数**：每个线程使用独立的HttpClient实例或使用相同实例但合理配置线程安全的连接管理器。 - **异步请求**：考虑使用异步请求，提高程序响应速度。 ## 6.3 未来展望与替代方案 ### 6.3.1 新兴库对比与考量随着技术的发展，一些新兴的HTTP客户端库如Apache HttpComponents 5、OkHttp、Retrofit等逐渐流行。在性能优化的过程中，我们需要对比现有库和新兴库的性能，考虑兼容性和维护成本。例如，OkHttp因其简洁的API和优秀的性能受到很多移动开发者的喜爱，而Retrofit则以其类型安全和简洁的网络请求代码而知名。 ### 6.3.2 应对HTTP/2及以后的网络编程挑战随着HTTP/2和HTTP/3等新的网络协议的推广，网络编程的挑战与机遇并存。新的协议带来了更优的性能，如多路复用、服务器推送等特性。我们需要考虑如何利用这些特性来优化应用的网络通信： - **升级库支持**：关注现有HttpClient库是否支持新的HTTP协议，并及时升级。 - **应用新特性**：例如，HTTP/2支持头部压缩和多路复用，可以减少延迟，提高带宽利用率。 - **安全性考量**：新的协议需要新的安全措施，比如TLS 1.3的强制使用。通过以上方法和思路，我们可以系统地进行HttpClient的性能优化，并为未来网络协议的变迁做好准备。

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