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 我们的口号是：十年生死两茫茫，写代码，到天亮！！！

 狂神说java视频：【狂神说Java】JVM快速入门篇_哔哩哔哩_bilibili

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面试常见：

1. 请你谈谈你对JVM的理解?
2. java8虚拟机和之前的变化更新?
3. 什么是OOM，什么是栈溢出StackOverFlowError? 怎么分析?
4. JVM的常用调优参数有哪些?
5. 内存快照如何抓取？怎么分析Dump文件？
6. 谈谈JVM中，类加载器你的认识？

 1、JVM的位置

2、JVM的体系结构

 JVM调优99%都是在方法区和堆，大部分时间调堆

 3、类加载器

• 作用：加载Class文件——如果new Student();（具体实例在堆里，引用变量名放栈里） 。
• 类是模板，对象是具体的，通过new来实例化对象。car1，car2，car3，名字在栈里面，真正的实例，具体的数据在堆里面，栈只是引用地址。
• 先来看看一个类加载到 JVM 的一个基本结构：

 new 出来三个对象，三个对象是不同的，但他们的模板都是相同的

public class Car {
    public static void main(String[] args) {
        //类是模板，对象是具体的
        Car car1 = new Car();
        Car car2 = new Car();
        Car car3 = new Car();

        System.out.println(car1.hashCode());//460141958
        System.out.println(car2.hashCode());//1163157884
        System.out.println(car3.hashCode());//1956725890

        Class<? extends Car> aClass1 = car1.getClass();
        Class<? extends Car> aClass2 = car1.getClass();
        Class<? extends Car> aClass3 = car1.getClass();
        System.out.println(aClass1.hashCode());//685325104
        System.out.println(aClass2.hashCode());//685325104
        System.out.println(aClass3.hashCode());//685325104


        ClassLoader classLoader = aClass.getClassLoader();//获取这个模板的类加载器
        System.out.println(classLoader);//输出当前类加载器
        System.out.println(classLoader.getParent());//输出当前类加载器的爸爸
        System.out.println(classLoader.getParent().getParent());//的爷爷
        /*结果
          sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
          sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1540e19d
          null  1.不存在，2.java程序获取不到
          */
    }
}

类加载器的分类

1. Bootstrap ClassLoader 启动类加载器  （rt.jar）
2. Extention ClassLoader 标准扩展类加载器 (/jre/lib/ext)
3. Application ClassLoader 应用类加载器  (classloader)
4. User ClassLoader 用户自定义类加载器

双亲委派机制执行流程：

1. 类加载器收到类加载的请求
2. 将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载，APP-->EXC-->BOOT(最终执行)
3. 启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，否则，抛出异常，告知子加载器进行加载，BOOT(最终执行)-->EXC-->APP-->USER

双亲委派机制的作用： 

• 避免类的重复加载。通过委托去向上面问一问，加载过了，就不用再加载一遍。保证数据安全。
• 保护程序安全，防止核心API被随意篡改。通过委托方式，不会去篡改核心.class，即使篡改也不会去加载，即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。
  • 自定义类：java.lang.String (没用)

比如：如果有人想替换系统级别的类：String.java。篡改它的实现，在这种机制下这些系统的类已经被Bootstrap classLoader加载过了（为什么？因为当一个类需要加载的时候，最先去尝试加载的就是BootstrapClassLoader），所以其他类加载器并没有机会再去加载，从一定程度上防止了危险代码的植入。

package java.lang;

public class String {
   
    public String toString() {
        return "Hello";
    }
    public static void main(String[] args) {
        String s = new String();
        System.out.println(s.getClass());
        s.toString();
    }
    /*
    1.类加载器收到类加载的请求
    2.将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托，知道启动类加载
    3.启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，否则，抛出异常，适知子加载器进行加载
    4.重复步骤3
     */
}

这是因为，在运行一个类之前，首先会在应用程序加载器(APP)中找，如果APP中有这个类，继续向上在扩展类加载器EXC中找，然后再向上，在启动类( 根 )加载器BOOT中找。如果在BOOT中有这个类的话，最终执行的就是根加载器中的。如果BOOT中没有的话，就会倒找往回找。 

4、沙箱安全机制

Java安全模型的核心就是Java沙箱(sandbox)，什么是沙箱?沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将Java代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中，并且严格限制代码对本地系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问，那系统资源包括什么?CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。

组成沙箱的基本组件:

• 字节码校验器(bytecode verifier)︰确保Java类文件遵循lava语言规范。这样可以帮助lava程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验，比如核心类。

• 类装载器(class loader) :其中类装载器在3个方面对Java沙箱起作用：

  。它防止恶意代码去干涉善意的代码;
  。它守护了被信任的类库边界;
  。它将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作。

​ 虚拟机为不同的类加载器载入的类提供不同的命名空间，命名空间由一系列唯一的名称组成，每一个被装载的类将有一个名字，这个命名空间是由Java虚拟机为每一个类装载器维护的，它们互相之间甚至不可见。

5、Native关键字

 public static void main(String[] args) { 
            new Thread(()->{ },"your thread name").start(); 
 }

查看start方法源代码： 

public synchronized void start() {
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();
        group.add(this);
        boolean started = false;
        try {
            start0();    // 调用了一个start0方法
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
            }
        }
    }
    // 这个Thread是一个类，这个方法定义在这里是不是很诡异！看这个关键字native；
    private native void start0();

• 凡是带了native关键字的，说明 java的作用范围达不到，去调用底层C语言的库！

• JNI：Java Native Interface（Java本地方法接口）；作用：扩展java的使用，融合不同的编程语言为java所用！

• 凡是带了native关键字的方法就会进入本地方法栈；

• Native Method Stack 本地方法栈，它的具体做法是Native Method Stack登记native方法，在（Execution Engine）执行引擎执行的时候加载Native Libraies。

• 本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序，Java在诞生的时候是C/C++横行的时候，想要立足，必须有调用C、C++的程序，于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码，它的具体做法是 在 Native Method Stack 中登记native方法，在 ( ExecutionEngine ) 执行引擎执行的时候加载Native Libraies。

• 目前该方法使用的越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备，在企业级应用中已经比较少见。因为现在的异构领域间通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以使用Web Service等等，不多做介绍！

6、PC寄存器

程序计数器：Program Counter Register

• 每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码(用来存储指向像一条指令的地址，也即将要执行的指令代码)，在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计。

7、方法区

Method Area 方法区

• 方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也在此定义，简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间;

• 静态变量、常量、类信息(构造方法、接口定义)、运行时的常量池存在方法区中，但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关。

• static ，final ，Class ，常量池~

8、栈

• 栈：后进先出 / 先进后出

• 队列：先进先出（FIFO : First Input First Output）

栈管理程序运行

• 存储一些基本类型的值、对象的引用、方法等。

• 栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。

思考：为什么main方法最后执行！为什么一个test() 方法执行完了，才会继续走main方法！

 喝多了吐就是栈，吃多了拉就是队列。

说明：

• 1、栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放。

• 2、对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一旦结束，该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。

• 3、方法自己调自己就会导致栈溢出（递归死循环测试）。Exception StackOverflowError

栈里面会放什么东西呢？

• 8大基本类型 + 对象的引用 + 实例的方法

栈运行原理

• Java栈的组成元素——栈帧。

• 栈帧是一种用于帮助虚拟机执行方法调用与方法执行的数据结构。他是独立于线程的，一个线程有自己的一个栈帧。封装了方法的局部变量表、动态链接信息、方法的返回地址以及操作数栈等信息。

• 第一个方法从调用开始到执行完成，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧F1，并被压入到栈中，A方法又调用了B方法，于是产生了栈帧F2也被压入栈中，B方法又调用了C方法，于是产生栈帧F3也被压入栈中 执行完毕后，先弹出F3， 然后弹出F2，在弹出F1……..

• 遵循 “先进后出” / “后进先出” 的原则。

• 栈满了，抛出异常：stackOverflowError

 

• 对象实例化的过程。new 的名字放栈，对象放堆

9、堆 

三种JVM

• Sun公司HotSpot java Hotspot™64-Bit server vw (build 25.181-b13，mixed mode)
• BEA JRockit
• IBM 39 VM
• 我们学习都是：Hotspot

Java7之前

• Heap 堆，一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。
• 类加载器读取了类文件后，需要把类，方法，常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实对象，以方便执行器执行。

• 堆内存分为三部分：

  • 新生区 Young Generation Space Young/New（伊甸园区）

  • 养老区 Tenure generation space Old/Tenure

  • 永久区 Permanent Space Perm

• 堆内存逻辑上分为三部分：新生，养老，永久（元空间 : JDK8 以后名称）。

• GC垃圾回收主要是在新生区和养老区，又分为轻GC 和 重GC，如果内存不够，或者存在死循环，就会导致

• 在JDK8以后，永久存储区改了个名字(元空间)。

 10、堆中的新生区、养老区

• 新生区是类诞生，成长，消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。

• 新生区又分为两部分：伊甸区（Eden Space）和幸存者区（Survivor Space），所有的类都是在伊甸区被new出来的，幸存区有两个：0区 和 1区，当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收（Minor GC）。将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区，若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区，那如果1区也满了呢？（这里幸存0区和1区是一个互相交替的过程）再移动到养老区，若养老区也满了，那么这个时候将产生MajorGC（Full GC），进行养老区的内存清理，若养老区执行了Full GC后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常 “OutOfMemoryError ”。如果出现 java.lang.OutOfMemoryError：java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够，原因如下：

  • 1、Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数 -Xms（初始值大小），-Xmx（最大大小）来调整。

  • 2、代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）或者死循环。

11、永久区(Perm)

• 永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的Class，接口(Interface)的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭JVM才会释放此区域所占用的内存。
• 如果出现 java.lang.OutOfMemoryError：PermGen space，说明是 Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。一般出现这种情况，都是程序启动需要加载大量的第三方jar包，
• 例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。或者大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。

注意：

• JDK1.6之前： 有永久代，常量池1.6在方法区；
• JDK1.7： 有永久代，但是已经逐步 “去永久代”，常量池1.7在堆；
• JDK1.8及之后：无永久代，常量池1.8在元空间。

熟悉三区结构后方可学习JVM垃圾回收机制

• 实际而言，方法区（Method Area）和堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的：类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码，虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却还有一个别名，叫做Non-Heap（非堆），目的就是要和堆分开。

• 对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为 “永久代（Parmanent Gen）”，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代实现方法区而已，永久代是方法区（相当于是一个接口interface）的一个实现，Jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的字符串常量池移走。

• 常量池（Constant Pool）是方法区的一部分，Class文件除了有类的版本，字段，方法，接口描述信息外，还有一项信息就是常量池，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放！

 12、堆内存调优

• ==-Xms==：设置初始分配大小，默认为物理内存的 “1/64”。
• ==-Xmx==：最大分配内存，默认为物理内存的 “1/4”。
• ==-XX:+PrintGCDetails==：输出详细的GC处理日志。

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 返回虚拟机试图使用的最大内存
        long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();    // 字节：1024*1024
        // 返回jvm的总内存
        long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        System.out.println("max=" + max + "字节\t" + (max/(double)1024/1024) + "MB");
        System.out.println("total=" + total + "字节\t" + (total/(double)1024/1024) + "MB");
        // 默认情况下:分配的总内存是电脑内存的1/4,初始化的内存是电脑的1/64
    }
}

• IDEA中进行VM调优参数设置，然后启动。

输入： -Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails 

• VM参数调优：把初始内存，和总内存都调为 1024M，运行，查看结果！

再次证明：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

测试二：

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "suneiLY";
        while (true) {
            str += str + new Random().nextInt(88888888)
                    + new Random().nextInt(999999999);
        }
    }
}

vm参数： -Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails

 结果：

• 这是一个young 区域撑爆的JAVA 内存日志，其中 PSYoungGen 表示 youngGen分区的变化1536k 表示 GC 之前的大小。

• 488k 表示GC 之后的大小。

• 整个Young区域的大小从 1536K 到 672K , young代的总大小为 7680K。

• user – 总计本次 GC 总线程所占用的总 CPU 时间。

• sys – OS 调用 or 等待系统时间。

• real – 应用暂停时间。

• 如果GC 线程是 Serial Garbage Collector 串行搜集器的方式的话（只有一条GC线程,）， real time 等于user 和 system 时间之和。

• 通过日志发现Young的区域到最后 GC 之前后都是0，old 区域 无法释放，最后报堆溢出错误。

在一个项目中，突然出现了OOM故障，那么该如何排除~～研究为什么出错~

• ·能够看到代码第几行出错:内存快照分析工具，MAT，Jprofiler
• .Dubug，一行行分析代码!

MAT，Jprofiler作用

• ·分析Dump内存文件，快速定位内存泄露;·获得堆中的数据
• ·获得大的对象~

安装及教程Jprofiler看另一篇博客

13、GC 四大算法

1.引用记数法

• 每个对象有一个引用计数器，当对象被引用一次则计数器加1，当对象引用失效一次，则计数器减1，对于计数器为0的对象意味着是垃圾对象，可以被GC回收。

• 目前虚拟机基本都是采用可达性算法，从GC Roots 作为起点开始搜索，那么整个连通图中的对象边都是活对象，对于GC Roots 无法到达的对象变成了垃圾回收对象，随时可被GC回收。

2.复制算法

年轻代中使用的是Minor GC，采用的就是复制算法（Copying）。一句话：谁空谁是to

• Minor GC 会把Eden中的所有活的对象都移到Survivor区域中，如果Survivor区中放不下，那么剩下的活的对象就被移动到Old generation中，也就是说，一旦收集后，Eden就是变成空的了

• 当对象在Eden（包括一个Survivor区域，这里假设是From区域）出生后，在经过一次Minor GC后，如果对象还存活，并且能够被另外一块Survivor区域所容纳 （上面已经假设为from区域，这里应为to区域，即to区域有足够的内存空间来存储Eden 和 From 区域中存活的对象），则使用复制算法将这些仍然还活着的对象复制到另外一块Survivor区域（即 to 区域）中，然后清理所使用过的Eden 以及Survivor 区域（即form区域），并且将这些对象的年龄设置为1，以后对象在Survivor区，每熬过一次MinorGC，就将这个对象的年龄 + 1，当这个对象的年龄达到某一个值的时候（默认是15岁，通过- XX:MaxTenuringThreshold 设定参数）这些对象就会成为老年代。

-XX:MaxTenuringThreshold=15  设置对象在幸存区中存活的次数才能进入要老区(默认15次)

原理解释：

HotSpot JVM 把年轻代分为了三部分：一个 Eden 区 和 2 个Survivor区（from区 和 to区）。默认比例为 8:1:1，一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区（一些大对象特殊处理），这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被移到Survivor区，对象在Survivor中每熬过一次Minor GC ， 年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到一定程度时，就会被移动到年老代中，因为年轻代中的对象基本上 都是朝生夕死，所以在年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法！复制算法的思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产 生内存碎片！ 

• 在GC开始的时候，对象只会在Eden区和名为 “From” 的Survivor区，Survivor区“TO” 是空的，紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到 “To”，而在 “From” 区中，仍存活的对象会更具他们的年龄值来决定去向。
• 年龄达到一定值的对象会被移动到老年代中，没有达到阈值的对象会被复制到 “To 区域”，经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空，这个时候， “From” 和 “To” 会交换他们的角色， 也就是新的 “To” 就是GC前的“From” ， 新的 “From” 就是上次GC前的 “To”。
• 不管怎样，都会保证名为To 的Survicor区域是空的。 Minor GC会一直重复这样的过程。直到 To 区 被填满 ，“To” 区被填满之后，会将所有的对象移动到老年代中。

• 因为Eden区对象一般存活率较低，一般的，使用两块10%的内存作为空闲和活动区域，而另外80%的内存，则是用来给新建对象分配内存的。一旦发生GC，将10%的from活动区间与另外80%中存活的Eden 对象转移到10%的to空闲区域，接下来，将之前的90%的内存，全部释放，以此类推；

• 好处：没有内存碎片；坏处：浪费内存空间。

复制算法它的缺点也是相当明显的。

• 1、他浪费了一半的内存，这太要命了。
• 2、如果对象的存活率很高，我们可以极端一点，假设是100%存活，那么我们需要将所有对象都复制一遍，并将所有引用地址重置一遍。复制这一工作所花费的时间，在对象存活率达到一定程度时，将会变的不可忽视，所以从以上描述不难看出。复制算法要想使用，最起码对象的存活率要非常低才行，而且 最重要的是，我们必须要克服50%的内存浪费。

3.标记清除

• 回收时，对需要存活的对象进行标记；回收不是绿色的对象。

• 当堆中的有效内存空间被耗尽的时候，就会停止整个程序（也被称为stop the world），然后进行两项工作，第一项则是标记，第二项则是清除。

• 标记：从引用根节点开始标记所有被引用的对象，标记的过程其实就是遍历所有的GC Roots ，然后将所有GC Roots 可达的对象，标记为存活的对象。

• 清除： 遍历整个堆，把未标记的对象清除。

• 缺点：这个算法需要暂停整个应用，会产生内存碎片。两次扫描，严重浪费时间。

用通俗的话解释一下 标记/清除算法，就是当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将依旧存活的对象标记一遍，最终再将堆中所有没被标记的对象全部清 除掉，接下来便让程序恢复运行。

劣势：

1. 首先、它的缺点就是效率比较低（递归与全堆对象遍历），而且在进行GC的时候，需要停止应用 程序，这会导致用户体验非常差劲

2. 其次、主要的缺点则是这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，这点不难理解，我们的死亡对象 都是随机的出现在内存的各个角落，现在把他们清除之后，内存的布局自然乱七八糟，而为了应付 这一点，JVM就不得不维持一个内存空间的空闲列表，这又是一种开销。而且在分配数组对象的时 候，寻找连续的内存空间会不太好找。

4.标记压缩

• 标记整理说明：老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。

• 在整理压缩阶段，不再对标记的对象作回收，而是通过所有存活对象都像一端移动，然后直接清除边界以外的内存。可以看到，标记的存活对象将会被整理，按照内存地址依次排列，而未被标记的内存会被 清理掉，如此一来，当我们需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可，这比维护一个空闲列表显然少了许多开销。

• 标记、整理算法 不仅可以弥补 标记、清除算法当中，内存区域分散的缺点，也消除了复制算法当中，内存减半的高额代价；

5.标记清除压缩

先标记清除几次，再进行压缩。

6.总结

• 内存效率：复制算法 > 标记清除算法 > 标记压缩算法 （时间复杂度）；

• 内存整齐度：复制算法 = 标记压缩算法 > 标记清除算法；

• 内存利用率：标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法；

​ 可以看出，效率上来说，复制算法是当之无愧的老大，但是却浪费了太多内存，而为了尽量兼顾上面所 提到的三个指标，标记压缩算法相对来说更平滑一些 ， 但是效率上依然不尽如人意，它比复制算法多了一个标记的阶段，又比标记清除多了一个整理内存的过程。

难道就没有一种最优算法吗？

答案： 无，没有最好的算法，只有最合适的算法 。 —————-> 分代收集算法

年轻代：（Young Gen）

• 年轻代特点是区域相对老年代较小，对象存活低。
• 这种情况复制算法的回收整理，速度是最快的。复制算法的效率只和当前存活对象大小有关，因而很适 用于年轻代的回收。而复制算法内存利用率不高的问题，通过hotspot中的两个survivor的设计得到缓解。

老年代：（Tenure Gen）

• 老年代的特点是区域较大，对象存活率高！
• 这种情况，存在大量存活率高的对象，复制算法明显变得不合适。一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。Mark阶段的开销与存活对象的数量成正比，这点来说，对于老年代，标记清除或 者标记整理有一些不符，但可以通过多核多线程利用，对并发，并行的形式提标记效率。Sweep阶段的 开销与所管理里区域的大小相关，但Sweep “就地处决” 的 特点，回收的过程没有对象的移动。使其相对其他有对象移动步骤的回收算法，仍然是是效率最好的，但是需要解决内存碎片的问题。

后面学习什么是JMM？

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