【Lxml.html实战秘籍】:打造你的第一个HTML解析器,提升工作效率
发布时间: 2024-10-14 05:53:28 阅读量: 1 订阅数: 3
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# 1. Lxml.html简介与安装
Lxml.html是一个强大的Python库,它为HTML的解析和操作提供了丰富的工具。它基于libxml2和libxslt库,并利用了ElementTree XML API的接口,使得HTML的处理与XML的处理几乎无异。Lxml.html能够快速、准确地解析HTML文档,无论它是简单还是复杂。此外,它还支持XPath和CSS选择器,可以轻松定位和操作HTML元素。
## 安装
要安装Lxml.html,你可以使用pip,Python的包管理工具。在命令行中输入以下命令即可:
```bash
pip install lxml
```
安装完成后,你可以通过Python的交互式环境来测试是否安装成功:
```python
import lxml.html
```
如果没有任何错误提示,那么lxml.html已经成功安装。此时,你可以开始使用Lxml.html进行HTML文档的解析和操作了。在下一章,我们将深入探讨HTML文档的结构,并学习如何使用Lxml.html来分析它。
# 2. HTML文档结构分析
## 2.1 HTML元素和属性
### 2.1.1 标签、元素和属性的概念
在深入学习Lxml.html之前,我们需要先了解HTML文档的基础组成部分:标签、元素和属性。这些是构成HTML文档的基石,也是我们使用Lxml.html进行HTML解析时的主要操作对象。
#### 标签(Tag)
HTML标签是HTML元素的基本单位,通常成对出现,分为开始标签(Opening Tag)和结束标签(Closing Tag)。例如,`<p>`是段落(Paragraph)的开始标签,`</p>`是段落的结束标签。有些标签是自闭合的,比如`<br>`,它们没有明确的结束标签。
#### 元素(Element)
HTML元素由开始标签、结束标签以及它们之间的内容组成。例如,`<p>This is a paragraph.</p>`表示一个段落元素,其中`This is a paragraph.`是该元素的内容。
#### 属性(Attribute)
HTML元素可以拥有属性,提供关于元素的额外信息。属性以名称=值的形式出现在开始标签中,例如`<a href="***">`中的`href`是属性名,`"***"`是属性值。
### 2.1.2 常见HTML元素及其属性解析
HTML文档由多种元素组成,每个元素都有特定的用途和属性。以下是一些常见的HTML元素及其属性的解析:
#### `<a>` 元素
- 用途:定义超链接,用于从一个页面链接到另一个页面。
- 属性:
- `href`:链接目标的URL地址。
- `target`:定义如何打开链接的窗口,例如`_blank`表示在新窗口中打开。
```html
<a href="***" target="_blank">***</a>
```
#### `<img>` 元素
- 用途:定义图像。
- 属性:
- `src`:图像的URL地址。
- `alt`:图像的替代文本,用于图像无法显示时提供说明。
- `width`和`height`:图像的宽度和高度,通常以像素为单位。
```html
<img src="image.jpg" alt="Example Image" width="100" height="100">
```
#### `<ul>` 和 `<li>` 元素
- 用途:定义无序列表。
- 属性:通常`<ul>`元素没有特定属性,而`<li>`元素可以用`class`或`id`来标识列表项。
```html
<ul>
<li>Item 1</li>
<li>Item 2</li>
<li>Item 3</li>
</ul>
```
通过本章节的介绍,我们了解了HTML文档的基础结构,包括标签、元素和属性的概念,以及一些常见HTML元素及其属性的解析。这些知识对于我们使用Lxml.html进行HTML解析至关重要。
## 2.2 解析HTML树结构
### 2.2.1 树结构的概念和重要性
HTML文档可以被视为一个树状结构,这个树结构是由HTML元素嵌套而成的。每个元素都可以有一个或多个子元素,形成一个父子关系。理解HTML的树状结构对于使用Lxml.html进行文档解析和操作至关重要。
#### 树结构的概念
在HTML中,每个元素都可以看作是一个节点,每个节点可以有零个或多个子节点。根节点是`<html>`元素,它包含两个主要子节点:`<head>`和`<body>`。`<head>`节点包含了文档的元数据,如`<title>`,而`<body>`节点包含了文档的主要内容,如标题、段落和图片等。
#### 树结构的重要性
树结构使得HTML文档的层次关系变得清晰,便于我们理解和操作文档的各个部分。在进行网页数据提取或自动化网页交互时,我们往往需要定位到特定的元素或节点,这时候树结构就显得尤为重要。
### 2.2.2 如何通过Lxml解析树结构
Lxml是一个强大的库,它提供了丰富的接口来解析和操作HTML树结构。Lxml.html是Lxml库的一部分,专门用于处理HTML内容。
#### 使用Lxml.html解析HTML
Lxml.html可以将HTML字符串或文件解析成一个树状结构,我们称之为ElementTree。每个节点都是一个Element对象,我们可以通过它来获取和设置属性,以及遍历整个树结构。
#### 示例代码
下面的代码展示了如何使用Lxml.html解析一个简单的HTML字符串:
```python
from lxml import etree
html_str = """
<html>
<head>
<title>Example Page</title>
</head>
<body>
<h1>Welcome to My Website</h1>
<p>This is an example paragraph.</p>
</body>
</html>
# 解析HTML字符串
root = etree.HTML(html_str)
# 打印根节点
print(root.tag) # 输出: html
# 遍历子节点
for child in root:
print(child.tag) # 输出: head 和 body
```
在本章节中,我们介绍了HTML的树状结构及其重要性,并演示了如何使用Lxml.html解析HTML字符串为ElementTree。理解这些基础知识对于后续章节的学习和实际应用都非常重要。
## 2.3 Lxml.html的查询接口
### 2.3.1 XPath简介
XPath是一种在XML文档中查找信息的语言,它也适用于HTML。XPath提供了一种灵活的方式来定位HTML文档中的元素,是Lxml.html中一个非常重要的查询接口。
#### XPath的基本概念
XPath使用路径表达式来选取XML或HTML文档中的节点或节点集。它支持多种类型的节点选择,如元素节点、属性节点等。
#### XPath的特点
- 灵活性:可以使用不同的路径表达式来定位同一节点。
- 强大性:支持复杂的条件查询和轴选择。
- 可读性:路径表达式通常易于理解和编写。
#### 示例路径表达式
- `/html/body/p`:选取`<html>`元素下的`<body>`元素中的`<p>`元素。
- `//p`:选取所有的`<p>`元素,无论它们位于何处。
- `//@href`:选取所有名为`href`的属性。
### 2.3.2 使用XPath进行元素定位
Lxml.html提供了一系列XPath查询方法,允许我们根据XPath表达式定位HTML文档中的元素。
#### 示例代码
```python
from lxml import etree
html_str = """
<html>
<head>
<title>Example Page</title>
</head>
<body>
<h1>Welcome to My Website</h1>
<p id="first">This is the first paragraph.</p>
<p id="second">This is the second paragraph.</p>
</body>
</html>
# 解析HTML字符串
root = etree.HTML(html_str)
# 使用XPath定位元素
first_paragraph = root.xpath('//p[@id="first"]')[0] # 定位id为"first"的段落元素
# 获取元素的文本内容
print(first_paragraph.text) # 输出: This is the first paragraph.
```
在本章节中,我们介绍了XPath的基础知识和如何使用Lxml.html进行元素定位。XPath是一个强大的工具,它能帮助我们精确地找到文档中的特定元素,是进行网页数据提取和自动化交互不可或缺的一部分。
# 3. Lxml.html的基本操作
## 3.1 解析HTML内容
### 3.1.1 从字符串解析HTML
在本章节中,我们将介绍如何使用Lxml.html从字符串中解析HTML内容。这是处理动态生成的HTML或者在内存中生成的HTML数据时的一个常见需求。通过本章节的介绍,你将学会如何将字符串形式的HTML转换为可操作的树结构。
首先,我们需要安装Lxml库,并导入必要的模块:
```python
# 安装Lxml库
# pip install lxml
from lxml import html
```
接下来,我们将展示一个简单的例子,演示如何从字符串解析HTML:
```python
# 定义一个HTML字符串
html_str = """
<html>
<head>
<title>示例页面</title>
</head>
<body>
<h1>欢迎使用Lxml</h1>
<p>这是一个段落。</p>
</body>
</html>
# 解析HTML字符串
tree = html.fromstring(html_str)
```
### 3.1.2 从文件解析HTML
除了从字符串解析HTML之外,我们经常需要从本地文件系统中解析HTML文件。这在处理静态HTML文件或者需要对本地HTML文件进行分析时非常有用。本章节将介绍如何从文件解析HTML内容。
首先,我们需要将HTML内容保存到一个本地文件中,例如`example.html`:
```html
<!-- example.html -->
<html>
<head>
<title>示例页面</title>
</head>
<body>
<h1>欢迎使用Lxml</h1>
<p>这是一个段落。</p>
</body>
</html>
```
然后,我们可以使用以下代码从文件中解析HTML内容:
```python
# 从本地文件解析HTML
tree = html.parse('example.html')
```
## 3.2 修改HTML内容
### 3.2.1 修改元素和属性
在本章节中,我们将学习如何使用Lxml.html修改HTML文档中的元素和属性。这是进行网页内容动态修改或者数据清洗时的一个重要操作。
```python
# 修改HTML元素
tree.xpath('//title')[0].text = '新标题'
# 修改HTML属性
tree.xpath('//h1')[0].attrib['style'] = 'color:red;'
```
### 3.2.2 插入和删除元素
除了修改现有元素外,我们还可能需要在HTML文档中插入新的元素或者删除某些元素。本章节将展示如何进行这些操作。
```python
# 插入新元素
new_tag = html.Element('div')
new_tag.text = '这是一个新插入的段落。'
tree.xpath('//body')[0].append(new_tag)
# 删除元素
tree.xpath('//p')[0].getparent().remove(tree.xpath('//p')[0])
```
## 3.3 保存修改后的HTML
### 3.3.1 将修改后的树结构保存为字符串
在本章节中,我们将学习如何将修改后的HTML树结构保存为字符串。这对于生成动态HTML内容或者在内存中处理HTML数据非常有用。
```python
# 将修改后的树结构保存为字符串
new_html_str = html.tostring(tree, encoding='unicode')
```
### 3.3.2 将修改后的树结构保存为文件
除了保存为字符串,我们可能还需要将修改后的HTML树结构保存到文件中。本章节将介绍如何执行这一操作。
```python
# 将修改后的树结构保存为文件
with open('modified_example.html', 'wb') as f:
f.write(html.tostring(tree))
```
以上就是Lxml.html的基本操作,包括解析HTML内容、修改HTML内容以及保存修改后的HTML。通过这些操作,我们可以在Python中灵活地处理HTML文档,无论是进行数据提取、内容清洗还是动态内容生成。在下一章节中,我们将进一步探索Lxml.html在实践应用中的强大功能。
# 4. Lxml.html实践应用
## 4.1 网页数据提取
### 4.1.1 提取网页标题和元数据
在本章节中,我们将深入探讨如何使用Lxml.html进行网页数据提取,特别是如何提取网页的标题和元数据。元数据通常包含了网页的关键信息,如作者、描述、关键词等,它们对于理解网页内容和搜索引擎优化(SEO)至关重要。
首先,我们需要了解HTML中的`<head>`标签,它包含了网页的元数据信息。例如,网页标题通常使用`<title>`标签表示,而描述则可能使用`<meta name="description" content="...">`标签。Lxml.html提供了一种便捷的方式来解析和提取这些信息。
下面是一个简单的例子,展示了如何使用Lxml.html提取网页的标题和描述:
```python
from lxml import html
# 假设我们有以下HTML内容
html_content = """
<html>
<head>
<title>示例网页</title>
<meta name="description" content="这是一个示例网页的描述信息。">
</head>
<body>
<h1>欢迎来到示例网页</h1>
</body>
</html>
# 解析HTML内容
tree = html.fromstring(html_content)
# 提取标题
title = tree.findtext('.//title')
print(f"网页标题: {title}")
# 提取描述
description = tree.xpath('//meta[@name="description"]/@content')[0]
print(f"网页描述: {description}")
```
在上述代码中,我们首先导入了`lxml.html`模块,并定义了一个包含标题和描述的HTML字符串。然后,我们使用`html.fromstring`函数解析HTML内容,并通过XPath表达式提取标题和描述。
**代码逻辑分析**:
- `tree = html.fromstring(html_content)`: 这行代码将HTML字符串解析成一个可操作的树结构。
- `title = tree.findtext('.//title')`: 这行代码使用XPath查找`<title>`标签的文本内容。
- `description = tree.xpath('//meta[@name="description"]/@content')[0]`: 这行代码使用XPath查找具有特定`name`属性的`<meta>`标签,并获取其`content`属性的值。
**参数说明**:
- `.//title`: 表示查找当前节点下的所有`<title>`标签。
- `//meta[@name="description"]/@content`: 表示查找具有`name="description"`属性的`<meta>`标签,并获取其`content`属性的值。
### 4.1.2 提取网页中的链接和文本内容
提取网页中的链接和文本内容是网页数据提取的另一个常见任务。链接通常位于`<a>`标签的`href`属性中,而文本内容则位于各个标签内部。
以下是一个提取网页中所有链接和文本内容的例子:
```python
from lxml import html
# 假设我们有以下HTML内容
html_content = """
<html>
<body>
<p>这是一个段落。</p>
<a href="***">访问示例网站</a>
<div>这是另一个段落。</div>
</body>
</html>
# 解析HTML内容
tree = html.fromstring(html_content)
# 提取所有链接
links = tree.xpath('//a/@href')
print(f"链接列表: {links}")
# 提取所有文本内容
texts = tree.xpath('//body//text()')
print(f"文本内容: {' '.join(texts)}")
```
在这个例子中,我们使用`tree.xpath`方法提取了所有的`<a>`标签的`href`属性值,以及`<body>`标签内的所有文本内容。
**代码逻辑分析**:
- `links = tree.xpath('//a/@href')`: 这行代码查找所有`<a>`标签的`href`属性。
- `texts = tree.xpath('//body//text()')`: 这行代码查找`<body>`标签内的所有文本节点。
**参数说明**:
- `//a/@href`: 表示查找所有`<a>`标签,并获取其`href`属性的值。
- `//body//text()`: 表示查找`<body>`标签内的所有文本节点。
在本章节中,我们通过具体的代码示例展示了如何使用Lxml.html提取网页的标题、元数据、链接和文本内容。这些操作是网页数据提取的基础,也是构建更复杂爬虫功能的基石。通过本章节的介绍,你可以了解到Lxml.html在数据提取方面的强大功能和灵活性。
# 5. Lxml.html高级功能
## 5.1 异常处理和调试技巧
在使用Lxml.html进行HTML解析和处理时,我们可能会遇到各种异常和错误。这些异常可能是由于多种原因引起的,比如网络问题、文件损坏、代码逻辑错误等。本章节将介绍如何处理这些常见异常和错误,以及如何使用日志进行问题调试。
### 5.1.1 常见异常和错误处理
在处理HTML文档时,我们可能会遇到如下几种常见异常:
- **HTMLParseError**: 当无法正确解析HTML文档时抛出。这通常是因为HTML文档格式不正确,比如缺少闭合标签等。
- **XPathEvalError**: 当XPath表达式无法被正确解析时抛出。
- **IOError**: 当在读取或写入文件时遇到I/O错误时抛出。
处理这些异常的基本方法是使用`try...except`语句块:
```python
from lxml import html
try:
tree = html.parse('example.html')
except html.HTMLParseError as e:
print(f"解析错误: {e}")
except IOError as e:
print(f"I/O错误: {e}")
except Exception as e:
print(f"其他错误: {e}")
```
在上述代码中,我们尝试解析一个名为`example.html`的文件,并捕获可能发生的异常。每种异常都有相应的处理逻辑。
### 5.1.2 使用日志进行问题调试
日志是进行问题调试的有力工具。在Python中,我们可以使用`logging`模块来记录程序运行过程中的信息,错误和警告等。
```python
import logging
logging.basicConfig(level=***)
try:
tree = html.parse('example.html')
except Exception as e:
logging.error(f"处理HTML时发生错误: {e}")
```
在上述代码中,我们将日志级别设置为`INFO`,意味着将记录所有级别的日志信息。如果在解析HTML时发生异常,我们将错误信息记录为`ERROR`级别的日志。
### 5.1.3 自定义错误处理函数
除了使用`try...except`语句块处理异常外,我们还可以自定义错误处理函数来处理异常。
```python
from lxml import html
def handle_error(e):
print(f"发生错误: {e}")
tree = html.parse('example.html', error=handle_error)
```
在上述代码中,我们定义了一个错误处理函数`handle_error`,该函数将在解析HTML时发生异常时被调用。
## 5.2 性能优化
性能优化是任何软件开发过程中的重要环节。在使用Lxml.html进行HTML解析时,我们可以通过多种方式来优化性能。
### 5.2.1 优化XPath查询
XPath查询是Lxml.html中常用的一种方式来定位HTML元素。在进行大量数据处理时,XPath查询的效率至关重要。
- **使用合适的XPath选择器**: 选择合适的XPath选择器可以提高查询效率。例如,使用`id()`或`name()`等函数通常比使用标签名查询更高效。
- **预编译XPath表达式**: 对于需要重复使用的XPath表达式,可以预编译它们以避免重复解析。
```python
from lxml import html, etree
# 预编译XPath表达式
xpath_expr = etree.XPath('//div[@class="example"]')
# 使用预编译的XPath表达式
tree = html.parse('example.html')
elements = xpath_expr(tree)
```
### 5.2.2 并发解析和多线程应用
对于大型HTML文档或多个HTML文档,我们可以使用并发解析和多线程来提高处理效率。
- **使用`concurrent.futures`模块**: Python的`concurrent.futures`模块提供了简单易用的线程和进程池接口,可以用来并发执行任务。
```python
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
from lxml import html
def parse_file(file_path):
tree = html.parse(file_path)
# 进行处理
return tree
file_paths = ['example1.html', 'example2.html', 'example3.html']
with ThreadPoolExecutor(max_workers=3) as executor:
results = list(executor.map(parse_file, file_paths))
```
在上述代码中,我们使用`ThreadPoolExecutor`并发解析多个HTML文件。
## 5.3 Lxml.html与Web框架集成
Lxml.html不仅可以用于简单的HTML解析,还可以与Web框架如Flask和Django集成,实现自动化测试和爬虫等功能。
### 5.3.1 集成Flask和Django
在Web框架中集成Lxml.html,可以方便地解析响应内容并进行处理。
#### *.*.*.* 集成Flask
在Flask应用中,我们可以使用`requests`库获取响应,然后使用Lxml.html解析HTML。
```python
from flask import Flask, render_template
from lxml import html
import requests
app = Flask(__name__)
@app.route('/scrape')
def scrape():
url = '***'
response = requests.get(url)
tree = html.fromstring(response.content)
# 进行处理
return render_template('result.html', content=tree)
if __name__ == '__main__':
app.run()
```
#### *.*.*.* 集成Django
在Django中,我们可以在视图中获取HTML内容,然后使用Lxml.html进行解析。
```python
from django.http import HttpResponse
from lxml import html
import requests
def scrape(request):
url = '***'
response = requests.get(url)
tree = html.fromstring(response.content)
# 进行处理
return HttpResponse(tree)
```
### 5.3.2 实现自动化测试和爬虫
Lxml.html可以帮助我们实现自动化测试和爬虫。
#### *.*.*.* 自动化测试
在自动化测试中,我们可以使用Lxml.html检查网页元素是否符合预期。
```python
from selenium import webdriver
from lxml import html
import unittest
class MyTestCase(unittest.TestCase):
def test_example(self):
driver = webdriver.Chrome()
driver.get('***')
tree = html.fromstring(driver.page_source)
# 进行断言
self.assertEqual(tree.xpath('//title/text()')[0], 'Example Domain')
driver.quit()
if __name__ == '__main__':
unittest.main()
```
#### *.*.*.* 实现爬虫
使用Lxml.html可以轻松实现一个爬虫,用于抓取和解析网页数据。
```python
from requests import get
from lxml import html
import csv
url = '***'
response = get(url)
tree = html.fromstring(response.content)
with open('data.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as csv***
***
***'//table/tbody/tr'):
# 解析数据
data = [cell.text_content() for cell in row.xpath('.//td')]
writer.writerow(data)
```
在本章节中,我们介绍了Lxml.html的高级功能,包括异常处理和调试技巧、性能优化以及与Web框架的集成。这些高级功能使得Lxml.html不仅仅是一个简单的HTML解析库,而是一个强大的工具,可以帮助我们处理复杂的Web数据解析任务。通过本章节的介绍,我们希望读者能够更好地理解和应用Lxml.html的各种高级功能,以提高开发效率和程序性能。
# 6. 案例研究与实战演练
## 6.1 构建个人博客爬虫
### 6.1.1 分析博客结构
在构建个人博客爬虫之前,首先要对目标博客的HTML结构进行深入分析。这包括了解博客页面的布局、使用的HTML标签和属性,以及动态加载的内容等。例如,如果博客使用了JavaScript动态加载文章内容,那么可能需要使用Selenium这类工具来模拟浏览器行为,从而获取完整的页面内容。
```python
from selenium import webdriver
# 初始化webdriver
driver = webdriver.Chrome()
driver.get('***')
# 获取页面源代码
html_source = driver.page_source
# 关闭webdriver
driver.quit()
print(html_source)
```
### 6.1.2 编写爬虫代码
一旦博客的结构被分析清楚,接下来就是编写爬虫代码。这里我们以一个静态加载的博客页面为例,展示如何使用Lxml.html进行数据提取。
```python
from lxml import html
import requests
# 发起请求获取HTML内容
response = requests.get('***')
response.encoding = 'utf-8'
# 解析HTML内容
tree = html.fromstring(response.content)
# 使用XPath定位博客文章的标题和链接
articles = tree.xpath('//div[@class="blog-post"]')
for article in articles:
title = article.xpath('.//h2[@class="post-title"]/text()')[0]
link = article.xpath('.//a[@class="post-link"]/@href')[0]
print(f"Title: {title}, Link: {link}")
```
## 6.2 自动化内容管理系统
### 6.2.1 设计内容管理系统的解析逻辑
设计自动化内容管理系统时,需要考虑如何从各种不同的HTML结构中提取所需数据,并将其转换为系统可以识别和处理的格式。这通常涉及到定义一套规则或模板,用于指导爬虫如何解析和提取数据。
### 6.2.2 实现内容自动发布功能
实现内容自动发布功能通常需要将爬取的数据与内容管理系统的API接口对接。这里我们简单演示如何使用Lxml.html解析数据,并使用requests库向CMS系统发送POST请求以发布新内容。
```python
import requests
# 假设CMS系统提供了API端点来发布新文章
cms_api_url = '***'
# 解析得到的文章数据
title = "Sample Blog Post"
content = "This is the content of the sample blog post."
# 构造POST请求的数据
post_data = {
'title': title,
'content': content,
}
# 发送POST请求以发布新文章
response = requests.post(cms_api_url, json=post_data)
# 输出响应结果
print(response.json())
```
## 6.3 实现动态网页数据抓取
### 6.3.1 分析JavaScript渲染的页面
在JavaScript渲染的页面中,数据通常是在页面加载后由JavaScript动态生成的。为了抓取这类数据,我们需要分析网络请求,找到负责加载数据的API,并理解数据是如何被渲染的。
### 6.3.2 使用Selenium配合Lxml.html抓取数据
使用Selenium模拟浏览器行为,我们可以等待JavaScript执行完毕后抓取数据。以下是一个简单的示例代码,展示了如何使用Selenium等待页面加载并使用Lxml.html提取数据。
```python
from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.chrome.options import Options
from selenium.webdriver.support.ui import WebDriverWait
from selenium.webdriver.support import expected_***
***mon.by import By
from lxml import html
import time
# 设置Selenium选项,无头模式运行
options = Options()
options.headless = True
# 初始化webdriver
driver = webdriver.Chrome(options=options)
# 访问目标页面
driver.get('***')
# 等待JavaScript加载数据完成
WebDriverWait(driver, 10).until(
EC.presence_of_element_located((By.CLASS_NAME, "dynamic-content"))
)
# 获取页面源代码
html_source = driver.page_source
tree = html.fromstring(html_source)
# 使用XPath定位动态加载的内容
dynamic_content = tree.xpath('//div[@class="dynamic-content"]')
for content in dynamic_content:
data = content.xpath('.//div/text()')
print(data)
# 关闭webdriver
driver.quit()
```
以上代码展示了如何使用Selenium等待页面加载完成,并使用Lxml.html提取动态加载的内容。这种技术在处理复杂的JavaScript渲染页面时非常有用。
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