用Geth設置基於POA權利證實的私有以太網網絡

時間 2019-11-12

標籤 geth 設置基於 poa 權利證實私有以太網網絡欄目系統網絡简体版

原文原文鏈接

目標：逐步指導，幫助你使用權威證實共識引擎（也稱爲clique）設置本地私有以太網網絡。javascript

簡而言之：咱們將在同一臺機器上設置兩個節點，在咱們的localhost上建立一個點對點網絡。除了兩個節點以外，還將設置啓動節點（發現服務）。php

我花了至關長的時間和普遍的研究和谷歌搜索，最終有一個堅實的以太坊開發環境來測試個人智能合約和個人DApps。java

在這篇文章中，我決定分享我如何使用Geth的clique共識引擎設置一個Proof-of-Authority網絡。這是我經過回饋感謝社區的方式，並但願讓任何願意探索以太坊宇宙的人都能過上更輕鬆的生活。node

操做系統和軟件

個人操做系統是Ubuntu 16.04 LTS（這個tuto是在一個新的虛擬機中完成的）。python

對於以太坊客戶端，我使用的是Geth（以太坊protocole的Go實現）。我相信Geth很容易安裝，有不少很棒的教程，因此我不打算在這裏安裝任何裝置。我目前正在運行Geth 1.7.3-stable：linux

$ geth version
Geth
Version: 1.7.3-stable
Git Commit: 4bb3c89d44e372e6a9ab85a8be0c9345265c763a
Architecture: amd64
Protocol Versions: [63 62]

和Geth 1.8.1-stable：android

$ geth version
Geth
Version: 1.8.1-stable
Git Commit: 1e67410e88d2685bc54611a7c9f75c327b553ccc
Architecture: amd64
Protocol Versions: [63 62]

我強烈建議你查看Geth命令行界面文檔。你須要它。很是的。git

讓咱們開始吧

1.0 概述

讓咱們從頭至尾......爲了清楚起見，這是你完成第1章後應該獲得的。程序員

devnet$ tree -L 2
.
├── accounts.txt
├── boot.key
├── genesis.json
├── node1
│   ├── geth
│   ├── keystore
│   └── password.txt
└── node2
    ├── geth
    ├── keystore
    └── password.txt

1.1 建立工做區

$ mkdir devnet
$ cd devnet
devnet$ mkdir node1 node2

1.2 建立你的賬戶

賬戶（也稱爲錢包）擁有與任何區塊鏈交互所需的公私鑰對。任何挖掘節點（嚴格來講咱們的節點不會挖掘但投票）須要可以簽署交易（使用他們的私鑰）並在網絡上標識本身（地址來自公鑰）。所以，咱們至少須要兩個賬戶，每一個節點一個賬戶。github

在Geth行話中，投票節點稱爲Sealer。

對於節點1：

devnet$ geth --datadir node1/ account new
Your new account is locked with a password. Please give a password. Do not forget this password.
Passphrase: pwdnode1 (for example)
Repeat passphrase: pwdnode1
Address: {87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6}

節點2:

devnet$ geth --datadir node2/ account new
Your new account is locked with a password. Please give a password. Do not forget this password.
Passphrase: pwdnode2 (for example)
Repeat passphrase: pwdnode2
Address: {08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0}

這將建立包含你的賬戶文件的keystore/。請注意，keystore/中文件名的最後一部分是你賬戶的地址（也在上面的終端中打印）。

我建議從終端屏幕複製這兩個地址，並將它們保存在文本文件中。這將在之後簡化一些複製粘貼工做。但請記住，你能夠從keystore /中的UTC-datetime-address文件中讀取這些addesses。

devnet$ echo '87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6' >> accounts.txt
devnet$ echo '08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0' >> accounts.txt

對於每一個節點，我建議將密碼保存在文件中。這將在之後簡化某些流程（例如解鎖你的賬戶）

devnet$ echo 'pwdnode1' > node1/password.txt
devnet$ echo 'pwdnode2' > node2/password.txt

1.3 建立你的Genesis文件

genesis文件是用於初始化區塊鏈的文件。第一個塊，稱爲genesis塊，是根據genesis.json文件中的參數精心設計的。

Geth帶有一堆expeuables，如puppeth或bootnode。你能夠在Geth github上找到完整列表。Puppeth消除了從頭開始建立一個genesis文件的痛苦（並作了更多）。開始吧：

devnet$ puppeth

並愉快地回答問題（每一個值均可以在之後手動更新，因此不要花太多時間爲第一次試驗設計它）。

Please specify a network name to administer (no spaces, please)
> devnet
What would you like to do? (default = stats)
 1. Show network stats
 2. Configure new genesis
 3. Track new remote server
 4. Deploy network components
> 2
Which consensus engine to use? (default = clique)
 1. Ethash - proof-of-work
 2. Clique - proof-of-authority
> 2
How many seconds should blocks take? (default = 15)
> 5 // for example
Which accounts are allowed to seal? (mandatory at least one)
> 0x87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6 //copy paste from account.txt :)
> 0x08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0
Which accounts should be pre-funded? (advisable at least one)
> 0x87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6 // free ethers !
> 0x08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0
Specify your chain/network ID if you want an explicit one (default = random)
> 1515 // for example. Do not use anything from 1 to 10
Anything fun to embed into the genesis block? (max 32 bytes)
>
What would you like to do? (default = stats)
 1. Show network stats
 2. Manage existing genesis
 3. Track new remote server
 4. Deploy network components
> 2
1. Modify existing fork rules
 2. Export genesis configuration
> 2
Which file to save the genesis into? (default = devnet.json)
> genesis.json
INFO [01-23|15:16:17] Exported existing genesis block
What would you like to do? (default = stats)
 1. Show network stats
 2. Manage existing genesis
 3. Track new remote server
 4. Deploy network components
> ^C // ctrl+C to quit puppeth

附註：來自Clique PoA EIP＃225

注意：PoA沒有采礦獎勵

所以，我強烈建議你將一些ether（以wei爲單位定義）分配給genesis文件中的一堆地址，不然你將在沒有任何以太的狀況下提交，所以沒法支付你的交易費用。你可能有一個0的gasPrice，但有時會致使可能受掃描影響的節點的不良行爲（如不根據網絡上其餘節點的配置廣播待處理的交易）。不過我鼓勵你玩每一個參數:)

1.4 初始化節點

如今咱們有了genesis.json文件，讓咱們初始化創始塊！必須使用相同genesis文件初始化每一個節點。

devnet$ geth --datadir node1/ init genesis.json
devnet$ geth --datadir node2/ init genesis.json

田田！完成。

旁註：加入以太坊主網或Ropsten測試網或Rinkeby測試網時，您的節點如何知道創世體參數？它們已在params / config.go的源代碼中定義。

1.5 建立一個bootnode

啓動節點的惟一目的是幫助節點發現彼此（記住，以太坊區塊鏈是對等網絡）。節點能夠具備動態IP，關閉，而後再打開。bootnode一般在靜態IP上運行，所以就像一個pub，節點知道它們會找到它們的配對。

初始化bootnode：

devnet$ bootnode -genkey boot.key

這將建立一個名爲enode的值，用於惟一標識你的bootnode（很快就會更多），咱們將此enode存儲在boot.key文件中。

1.6 中途慶祝下

恭喜！第1章完成:)，來試試。

devnet$ tree -L 2

並將輸出與1.0節進行比較。但願你應該獲得一樣的一個tree。

此時設置已完成，咱們已準備好使用此區塊鏈。

2. 激活

2.1 啓動bootnode服務

devnet$ bootnode -nodekey boot.key -verbosity 9 -addr :30310
INFO [02-07|22:44:09] UDP listener up                          self=enode://3ec4fef2d726c2c01f16f0a0030f15dd5a81e274067af2b2157cafbf76aa79fa9c0be52c6664e80cc5b08162ede53279bd70ee10d024fe86613b0b09e1106c40@[::]:30310

我喜歡對個人bootnode有一些冗長，由於很高興看到節點在網絡上播放乒乓球時（這意味着它正在工做！）。

隨意使用你喜歡的任何端口，但請避免使用主流端口（如80 for HTTP）。30303用於公共以太坊網絡。

2.2 啓動節點

重要時刻！最後（但一般在這裏麻煩也來了）。

一切都在一個巨大的命令！我將介紹一些選項，但請作好功課並參考文檔。

起始節點1

devnet$ geth --datadir node1/ --syncmode 'full' --port 30311 --rpc --rpcaddr 'localhost' --rpcport 8501 --rpcapi 'personal,db,eth,net,web3,txpool,miner' --bootnodes 'enode://3ec4fef2d726c2c01f16f0a0030f15dd5a81e274067af2b2157cafbf76aa79fa9c0be52c6664e80cc5b08162ede53279bd70ee10d024fe86613b0b09e1106c40@127.0.0.1:30310' --networkid 1515 --gasprice '1' -unlock '0x87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6' --password node1/password.txt --mine

--syncmode'full'，有助於防止錯誤，丟棄傳播有問題的塊Discarded Bad Propagated Block。
--port 30311，是node1的enode端口，必須與bootnode端口不一樣（若是你遵循個人命令，則爲30310），由於咱們在本地主機上。在真實網絡（每臺計算機一個節點）上，使用相同的端口。 --rpcapi，容許列出的模塊用於RPC調用（參見3.3節的示例）。有關詳細信息，請參閱Geth Management API。若是沒有防火牆保護你的節點，每一個人均可以調用您的RPC方法，請注意黑客攻擊。 --bootnodes，告訴你的節點找到你的bootnode的地址。用引導節點IP替換[::]。不容許域名！只有IP。檢查enode URL格式。 --networkId，如genesis.json文件中所定義。請使用相同的ID！ --gasprice'1'，我不喜歡在本身的網絡上付款:)當心使用gasprice。若是您的交易沒有被廣播到網絡，但只有接收交易的節點正在處理它們，這意味着您發送的交易的自然氣價格被網絡上的其餘節點接受（過低）。沒有錯誤將返回。若是您有兩個節點，則只有一個節點將處理事務。這是偷偷摸摸的，將您的網絡吞吐量下降了2倍。 --unlock --password --mine，告訴節點解鎖此賬戶，使用該文件中的密碼並開始挖掘（即投票/密封以得到權利證實）。 --targetgaslimit，值參見2.3節中的更新。

節點2相同（更新特定於節點的參數）

devnet$ geth --datadir node2/ --syncmode 'full' --port 30312 --rpc --rpcaddr 'localhost' --rpcport 8502 --rpcapi 'personal,db,eth,net,web3,txpool,miner' --bootnodes 'enode://3ec4fef2d726c2c01f16f0a0030f15dd5a81e274067af2b2157cafbf76aa79fa9c0be52c6664e80cc5b08162ede53279bd70ee10d024fe86613b0b09e1106c40@127.0.0.1:30310' --networkid 1515 --gasprice '0' --unlock '0x08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0' --password node2/password.txt --mine

此時，你的bootnode應流式傳輸來自node1（端口30311）和node2（端口30312）的鏈接，如上部終端窗口所示。Node1（中間終端）和node2（下層終端）應該愉快地挖掘和簽署塊。這裏我有1秒的時間（在創世紀文件中定義）所以建立了快速塊。

2.3 更新你的創世紀文件

我相信你會想要修改你的genesis文件中的一些值。前進！可是，爲了使這些更改生效，咱們必須初始化一個新的區塊鏈。這是我目前使用的創世紀文件：

{
    "config": {
        "chainId": 1515,
        "homesteadBlock": 1,
        "eip150Block": 2,
        "eip150Hash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
        "eip155Block": 3,
        "eip158Block": 3,
        "byzantiumBlock": 4,
        "clique": {
            "period": 1,
            "epoch": 30000
        }
    },
    "nonce": "0x0",
    "timestamp": "0x5a722c92",
    "extraData": "0x000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000008a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b087366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e60000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "gasLimit": "0x59A5380",
    "difficulty": "0x1",
    "mixHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
    "alloc": {
        "08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0": {
            "balance": "0x200000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
        },
        "87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6": {
            "balance": "0x200000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
        },
        "F464A67CA59606f0fFE159092FF2F474d69FD675": {
            "balance": "0x200000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
        }
    },
    "number": "0x0",
    "gasUsed": "0x0",
    "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
}

我已經清理了puppeth在建立文件時包含的空地址（在1.3節）。我還添加了第三個地址，在建立創世塊時得到資助。而後我將period從15秒更改成1，以便更快地挖掘這些塊（當心，由於一個空塊加權1024字節，這裏個人chaindata/文件夾每秒增長1024字節（若是塊不爲空，則更多）。我已經增長了gasLimit以容許每一個塊進行更多的交易（trully，計算）。

更新：genesis文件中定義的gasLimit僅適用於genesis塊！新塊的gasLimit是DYNAMIC，意味着它的值隨着時間的推移而變化，具體取決於父（前一個）塊中使用了多少gas。新gasLimit的計算在CalcGasLimit函數（github源碼）中完成。若是你想要一個恆定的gas限制，請在運行geth時使用選項--targetgaslimit intValue。我建議將它設置爲等於genesis文件中的gasLimit（命令選項是一個整數，而生成值是十六進制），這樣你就能夠得到一個再也不隨時間變化的恆定gas限制。鑑於上面的genesis文件帶有「gasLimit」：「0x59A5380」，我正在使用--targetgaslimit 94000000運行個人節點，以得到全部塊的恆定gas限制。

字段extraData包含容許密封的地址（這就是爲何puppeth很高興）。

我已經調查了更改period和gasLimit對區塊鏈能夠處理的每秒交易數（交易率）的影響。

若是你對genesis文件感到滿意。若是節點正在運行，請終止它們（在終端中按ctrl C）。而後刪除node1/中的文件夾geth/和node2/中的geht/。僅刪除geth/文件夾！

而後初始化你的節點。從1.4節開始：

devnet$ geth --datadir node1/ init genesis.json
devnet$ geth --datadir node2/ init genesis.json

而後使用2.2節中的命令再次啓動節點

3. 與你的節點交互

偉大的網絡生活如今開始:)但如何鏈接到它並開始探索？

3.1 打開Geth Javascript控制檯

使用節點的最簡單且可能更直接的方法多是將Geth javascript控制檯附加到其中一個節點。

3.1.1 經過IPC

IPC（進程間通訊）僅在本地工做：你應與節點位於同一臺計算機上。打開一個額外的終端並鏈接到你的節點。要鏈接到node1：

$ cd devnet
devnet$ geth attach node1/geth.ipc
Welcome to the Geth JavaScript console!
instance: Geth/v1.7.3-stable-4bb3c89d/linux-amd64/go1.9
coinbase: 0x87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6
at block: 901 (Sat, 10 Feb 2018 21:15:30 CET)
 datadir: /home/salanfe/privateNetworks/devnet/node1
 modules: admin:1.0 clique:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0
>

僅在節點運行時才建立文件geth.ipc。因此若是你的node1關閉，不要期望找到它。

RPC提供對終端中列出的全部模塊的訪問而不受限制：admin：1.0 clique：1.0 debug：1.0 eth：1.0 miner：1.0 net：1.0 personal：1.0 rpc：1.0 txpool：1.0 web3：1.0

3.1.2 經過RPC

RPC（遠程過程調用）做爲HTTP請求在Internet上工做。所以，當您向外界打開RPC時要當心，由於每一個人均可以訪問您的節點。所以，默認狀況下禁用RPC，啓用後，它不會授予對全部模塊的訪問權限。在本指南中，咱們使用命令--rpc在咱們的Geth節點上容許RPC，並容許訪問模塊personal，db，eth，net，web3，txpool，miner（來自第2.2節）。要使用RPC鏈接到node1：

$ cd devnet
devnet$ geth attach 'http://localhost:8501'
Welcome to the Geth JavaScript console!
instance: Geth/v1.7.3-stable-4bb3c89d/linux-amd64/go1.9
coinbase: 0x87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6
at block: 945 (Sat, 10 Feb 2018 21:16:14 CET)
 modules: eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0
>

3.1.3 使用Geth Javascript控制檯

如下是一些方法示例

> net.version
"1515"
> eth.blockNumber
1910
> eth.coinbase
"0x87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6"
> eth.sendTransaction({'from':eth.coinbase, 'to':'0x08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0', 'value':web3.toWei(3, 'ether')})
"0x299a99baa1b39bdee5f02e3c660e19e744f81c2e886b5fc24aa83f92fe100d3f"
> eth.getTransactionReceipt("0x299a99baa1b39bdee5f02e3c660e19e744f81c2e886b5fc24aa83f92fe100d3f")
{
  blockHash: "0x212fb593980bd42fcaf3f6d1e6db2dd86d3764df8cac2d90408f481ae7830de8",
  blockNumber: 2079,
  contractAddress: null,
  cumulativeGasUsed: 21000,
  from: "0x87366ef81db496edd0ea2055ca605e8686eec1e6",
  gasUsed: 21000,
  logs: [],
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  status: "0x1",
  to: "0x08a58f09194e403d02a1928a7bf78646cfc260b0",
  transactionHash: "0x299a99baa1b39bdee5f02e3c660e19e744f81c2e886b5fc24aa83f92fe100d3f",
  transactionIndex: 0
}
> exit // to quit the Geth javascript console

有關方法的完整列表，請參閱管理API和JSON RPC API。

3.2 使用 mist

Mist瀏覽器提供圖形用戶界面，用於部署智能合約和管理賬戶並與之交互。要經過IPC將Mist鏈接到本地專用網絡，只需執行如下操做：

devnet $ mist --rpc node1/geth.ipc

並經過RPC（確保啓用RPC）

$ mist --rpc 'http://localhost：8501'

若是您想使用以太坊錢包而不是mist，則程序徹底相同。只需在上面的命令中用ethereumwallet替換mist。

3.3 使用你喜歡的編程語言進行RPC調用

在3.1節中，咱們瞭解瞭如何手動與Geth API進行交互。如今讓咱們將咱們的PC用於最擅長的領域：自動化。

向你的節點發送JSON-RPC請求的引用和到目前爲止是web3.js javascript庫。我相信互聯網上有不少關於如何使用web3.js庫的精彩教程和示例。因此我不會在這裏隱瞞任何一個。

JSON-RPC API目前也在使用web3.j庫的java中實現，在python中使用web3.py庫實現。這些庫提供了與web3.js同樣使用以太坊區塊鏈的高級方法。

可是，也能夠將原始JSON-RPC請求直接發送到你的節點。我認爲值得嘗試，由於它提供了一個有價值的理解，瞭解這些高級庫如何在幕後工做。

下面是使用python 3將原始JSON-RPC請求發送到節點的簡單示例：

$ python
Python 3.6.4 |Anaconda custom (64-bit)| (default, Jan 16 2018, 18:10:19) 
[GCC 7.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import requests
>>> import json
>>> session = requests.Session()
>>> method = 'eth_getTransactionCount'
>>> params = ["0x627306090abaB3A6e1400e9345bC60c78a8BEf57","latest"]
>>> PAYLOAD = {"jsonrpc":"2.0",
...            "method":method,
...            "params":params,
...            "id":67}
>>> PAYLOAD = json.dumps(PAYLOAD)
>>> headers = {'Content-type': 'application/json'}
>>> response = session.post('http://127.0.0.1:8501', data=PAYLOAD, headers=headers)
>>> response.content
b'{"jsonrpc":"2.0","id":67,"result":"0x0"}\n'
>>> json.loads(response.content)['result']
'0x0'

這裏記錄了方法geth_transactionCount。

「account」隨機數是一個交易計數器，與工做證實的隨機數無關。賬戶現時值爲零意味着地址0x627306090abaB3A6e1400e9345bC60c78a8BEf57從未在網絡上執行任何交易：0x0是十六進制表示爲零。

3.4 在你的專用網絡上使用Truffle部署和測試你的智能合約

像Truffle（或Embark，Populus）這樣的開發框架是開發和測試智能合約的絕佳工具。

使用時初始化工做空間時

$ truffle init

Truffle建立了一系列文件和文件夾，以幫助你入門。我一般會編輯truffle.js文件

module.exports = {
    // See <http://truffleframework.com/docs/advanced/configuration>
    // to customize your Truffle configuration!
    networks: {
        devnet: {
            host: '127.0.0.1',
            port: 8501,
            network_id: '*'
        },
        ganache: {
            host: '127.0.0.1',
            port: 7545,
            network_id: '*'
        }
    }
};

而後使用這個命令：

$ truffle deploy --network devnet

部署遷移/X_deploy.js中定義的智能合約。或者用於在test/中運行測試

$ truffle test --network devnet

一般，以太坊區塊鏈模擬器Ganache足以運行你的測試。可是我喜歡使用個人私有區塊鏈在真實節點上進行終極測試，而不只僅是在模擬器上。有了Ganache，我相信抽象層太大了，它的美妙之處還有危險，由於它不須要理解真實節點的複雜性（交易池，gasPrice，gasLimit，節點之間的廣播交易），挖掘或投票，計算時間，共識引擎等）。

下一步是什麼？

這對於本指南來講很是重要。若是你瞭解這裏的一切，我相信你已經處於很是好的軌道上，而且你有一個堅實的基礎，你能夠自信地繼續你的旅程。

你能夠經過抓取web3庫或製做本身的自定義JSON-RPC包裝器來開始開發Dapps（去中心化應用程序）。

在這篇文章中，我將探討如何使用python僅使用原始HTTP請求與智能合約進行部署和交易。

最後的話

祝賀你作到最後。我但願本指南是全面的，並幫助你完成旅程。我歡迎任何反饋，以改進本指南！

而且很是感謝社區提供全部文檔，教程，問答網站和指南。

快樂黑客！

更新：

geth 1.8在本指南發佈幾天後發佈，幸運的是沒有破壞任何東西。這篇文章是有效的，並測試了geth 1.7.3和geth 1.8。太棒了:)

我已經瞭解到每一個區塊的gas限制是動態的posteriori。所以，我更新了第2.3節，以提供有關此特定案例的更多信息。在個人私人網絡中，塊大部分時間都是空的，我根本不會減小gas限制！

Clique要求int(N/2+1) sealers（其中N是創世紀文件中定義的sealers數量——在extraData字段中）才能在線運行。

感謝Ivica Aracic指出clique PoA可與單個節點一塊兒工做。出於任何緣由，我錯過了，我爲這種困惑道歉。使用單個節點，咱們只須要（A）建立只有一個sealer的genesis文件（extraData中只有1個地址），（B）建立一個賬戶，（C）init geth，（D）運行geth，解鎖賬戶和mine。那麼不須要bootnode。

使用geth 1.8若是收到指定的無效主機invalid host specified的錯誤，請嘗試將選項--rpcvhosts值添加到geth命令。見geth --help。

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