CN101237324B - 图片验证码的生成方法及生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图片验证码生成方法，随机生成验证码字符；生成全部验证码字符在图片区域的空间位置，包括随机生成首字符在图片区域的横向起始位置；根据前一验证码字符的横向终止位置生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置，使相邻两字符在图片区域存在横向重叠部分；基于所生成的全部验证码字符及其空间位置，生成图片验证码。本发明还公开了一种图片验证码生成装置，包括验证码字符生成单元，与之连接的空间位置生成单元，以及与上述两个单元连接的图片验证码生成单元。本发明所公开的方法及装置，难于破解，并且易于实现。

Description

图片验证码的生成方法及生成装置 

技术领域

本发明涉及一种图片验证码的生成方法及生成装置，属于网络安全领域。 

背景技术

在互联网领域，为了防止采用特定程序针对某一特定注册用户进行不断的登陆尝试，从而实现暴力破解，很多网站都引入图片验证码进行校验的方案，即用户必须正确输入图片中所显示的验证码，才能够被允许登陆。 

所谓图片验证码，就是将一串随机产生的数字或符号作为验证码，并基于该验证码生成一幅图片加以显示，由用户肉眼识别其中的验证码信息，输入表单提交网站验证，验证成功后能够许可某项功能的使用。 

传统的图片验证码分为如下几类：数字型、字符型、符号型、综合型，一般验证码属于数字型。同时，为了增加安全性，往往也在图片中加入一些干扰象素，以防止光学字符识读(Optical Character Recognization，简称OCR)，比如在图片中生成了一定数量的彩色和黑白的噪音点，表现为验证图片上的斑点。 

但是，这种图片验证码由于数字或者字符的位置是固定的，即字符之间的间隔是均等的，所以只要提取每一个数字/字符度独有的象素位置并记录下来作为样本，然后再网络上提取需要破解的特征码，祛除噪音点后与样本比对，就能确定相应的数字/字符，具体为： 

A.首先进行位图样本的保存，包括： 

把验证码的宽度除以验证码文字个数，比如一验证码下载后宽度为40，有4个数字，那就是40/4＝10； 

然后以10为宽度单位将每个字都保存为样本，比如，如果只有数字则保存0-9数字到位图样本文件，共保存10个位图样本文件；如果只有大写字符则保存A-Z共计26个位图样本文件；如果是比较复杂的，比如大写字符+小写字符+数字，则一共保存62个位图样本文件即可； 

将样本的前景(即验证码)统一为一种颜色，比如白色； 

B.当前程序读取的验证码，同样以10为宽度单位截取获得每一幅位图，并对每一幅位图加以处理，包括： 

检查当前位图的前景色，如果与位图样本文件不同，则统一为位图样本文件的颜色，可以通过以下方式进行：每个数字或者字符的点阵都有一个公共点，取该公共点颜色然后把前景全部统一成一种颜色，比如白色； 

C.将当前程序读取的验证码与位图保存的样本进行比较，如果验证码的一点为白色，步骤A中保存的位图样本同一点也是白色，那么该位图的频率增加1；最后频率最高的位图样本文件所对应的就是验证码。 

对于采用了噪音点干扰的图片验证码，由于噪音点颜色和背景色不同，并且噪音点一般都是单个的点，因此可以进一步包括，只要发现和背景色不同的象素点，并且这个点四周的象素点颜色都是背景色点，就可以判断这个点是噪音点，判断出噪音点后把这点的象素设置为背景色就达到去处噪音点的目的。 

可以看出，这种方案由于比较简单，存在容易被破解的缺陷。因此，目前互联网中开始采用复杂像素组合出的图片验证码，虽然占用较多的系统资源，但能够有效地提高安全性。 

随着移动通信技术的进步以及移动数据业务的广泛开展，越来越多的内容提供商(Content Provider，简称CP)和业务提供商(Service Provider，简称SP)通过移动运营商的网络向终端用户提供各种业务内容，移动用户可以通过移动网络下载CP和SP提供的各种业务内容，这就在用户信息的安全方面，无可避免的存在与互联网相同的校验需求，比如，基于移动网络的电子支付、电子邮箱等业务的开展，对于图片验证码的需求已日益凸现。同时，一些SP为了提高自己所提供内容的下载量，有可能通过程序进行业务内容的自动下载，即所谓的SP自刷卡行为。这种SP自刷卡为移动移动运营商带来了巨大的负面影响：1、消耗了大量移动网络接入的无线带宽资源；2、大大加重了某些网元，如WAP网关等的负担；3、严重损害了移动运营商的收益。

可以看出，为了增强移动通信网络的安全性，同时为了限制SP的违规行为，都必须在移动通信网络引入图片验证码机制。但是，在移动网络中引入图片验证码技术时，限于移动终端能力以及移动网元负荷容量的限制，无法支持过于复杂的图片验证码方案，因此迫切需要一种具有高安全性和低复杂度的图片验证码生成方案，而现有技术中并未提供类似的方案。 

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高安全度和低复杂性的图片验证码生成方法及生成装置，解决现有技术中低复杂度图片验证码易被破解的问题。 

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种图片验证码生成方法，包括以下步骤： 

随机生成验证码字符； 

生成全部验证码字符在图片区域的空间位置，包括：随机生成首字符在图片区域的横向起始位置；根据前一验证码字符的横向终止位置生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置，使相邻两验证码字符在图片区域存在横向重叠部分； 

基于所生成的全部验证码字符及其空间位置，生成图片验证码。 

其中，随机生成验证码字符可能存在两种方式，包括随机生成全部验证码字符或者依次随机生成验证码字符； 

当随机生成全部验证码字符时，生成全部验证码字符在图片区域的空间 位置具体为：对所生成的全部验证码字符依次生成全部验证码字符在图片区域的空间位置； 

当依次随机生成验证码字符时，生成全部验证码字符在图片区域的空间位置具体为：对所生成的任一验证码字符，生成所述验证码字符在图片区域的空间位置，然后指令进行下一验证码字符的生成；直至生成最后一个验证码字符在图片区域的空间位置。 

为了便于识别，较佳的实施例为根据前一验证码字符的横向终止位置生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置包括：根据前一验证码字符的横向起始位置和横向终止位置生成下一验证码字符的横向起始位置，使所述下一验证码字符的横向起始位置大于所述前一验证码字符的横向起始位置，并且小于所述前一验证码字符的横向终止位置。 

为了提高安全性，较佳的实施例为随机生成首字符在图片区域的横向起始位置之后还包括随机生成首字符的倾斜度；以及生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置之后还包括随机生成所述下一验证码字符的倾斜度，从而造成破解比对的干扰。 

为了进一步便于识别，更佳的实施例为随机生成所述下一验证码字符的倾斜度之后还包括：调整所述下一验证码字符的倾斜度，使所述下一验证码字符与所述前一验证码字符的线条交叉次数不大于预定门限值。 

为了保持图片验证码的完整性，生成图片验证码还包括：判断最后一个字符的横向终止位置是否超过图片区域，是则将全部验证码字符作为整体前向移动，使所述最后一个字符的横向终止位置纳入所述图片区域。 

为了提高安全性，较佳的实施例为生成全部验证码字符具体为：以预存的艺术字体生成全部验证码字符。 

进一步的，更佳的实施例为生成图片验证码还包括：在相邻字符之间生成与所述字符颜色相同或者相近的噪声点。 

本发明的实施例还提供了一种图片验证码生成装置，包括： 

验证码字符生成单元，用于随机生成验证码字符； 

空间位置生成单元，与所述验证码字符生成单元连接，用于生成验证码字符在图片区域的空间位置，包括：随机生成首字符在图片区域的横向起始位置；根据前一验证码字符的横向终止位置生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置，使相邻两验证码字符在图片区域存在横向重叠部分； 

图片验证码生成单元，用于根据验证码字符以及验证码字符的空间位置生成图片验证码。 

为了提高安全性，较佳的实施例为还包括倾斜度生成单元，与所述验证码字符生成单元和图片验证码生成单元连接，用于随机生成验证码字符的倾斜度。 

为了便于识别，更佳的实施例为所述倾斜度生成单元与所述空间位置生成单元连接，用于根据前一验证码字符的空间位置调整下一验证码字符的倾斜度，使所述下一验证码字符与所述前一验证码字符的线条交叉次数不大于预定门限值。 

为了保持图片完整性，较佳的实施例为图片验证码生成单元中包括空间位置调整单元，用于判断最后一个字符的横向终止位置是否超过图片区域，是则将全部验证码字符作为整体前向移动，使所述最后一个字符的横向终止位置纳入所述图片区域。 

为了避免被破解，更佳的实施例为还包括艺术字体库，用于被验证码字符生成单元所调用，以艺术字体生成全部验证码字符。 

进一步的，图片验证码生成单元中可以包括噪声点生成单元，用于在相邻字符之间生成与所述字符颜色相同或者相近的噪声点。 

由上述技术方案可知，本发明通过倾斜度的引入，采用空间位置的横向部分重叠的方式，具有以下有益效果： 

1、难于通过截取并与样本比对的方式实现破解； 

2、图片验证码生成简单，避免了采用复杂图片验证码所导致的超出移动终端能力以及移动网元负荷容量的缺陷。 

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

图1为本发明所提供的图片验证码生成方法实施例1的流程图； 

图2为图1所示方法中，存在横向重叠的示意图； 

图3为图1所示方法中，最终生成的图片验证码的示意图 

图4A为图1所示方法中，相邻字符线条交叉次数为1的示意图； 

图4B为图1所示方法中，相邻字符线条交叉次数为2的示意图； 

图5为本发明所提供的图片验证码生成方法实施例2的流程图； 

图6为本发明所提供的图片验证码生成方法实施例1的装置结构图； 

图7为本发明所提供的图片验证码生成方法实施例2的装置结构图。 

具体实施方式

为了在无法应用复杂图片验证码的情况下，克服现有技术中图片验证码易被破解的缺陷，本发明的实施例提供了图片验证码生成方法和图片验证码生成装置，下面分别进行详细说明。 

参见图1，为本发明所提供的图片验证码生成方法实施例1的流程图，包括以下步骤： 

步骤11、随机生成全部验证码字符，比如，随机生成4、E、3、6四个字符； 

在这一步骤中，为了增大破译的难度，可以采用预存的艺术字体生成验证码字符。这种艺术字体可以由预存的艺术字体库提供，对常规输入法所提供的字体加以一定的拉伸、变形处理，这样通过OCR就难以识别，但是人眼却是可以辨识的。 

步骤12、生成全部验证码字符在图片区域的空间位置，具体为： 

步骤121、随机生成首字符在图片区域的横向起始位置； 

所谓横向起始位置，是相对于常规的验证码字符横向平铺于图片区域而言，如图2所示，验证码字符“6”的横向(即y轴方向)起始位置为Y，验证码字符“3”的横向终止位置为“X”； 

在本发明中，首字符的横向起始位置是随机生成的，因此其起始位置随机变化，因此无法确定所对应的宽度加以比对提取，也就无法采用对固定宽度内的字符进行匹配来实现破解。 

为了提高安全性，较佳的实施例为随机生成一定的倾斜度，有效避免根据字形进行匹配的缺陷，如图2所示。当然，引入了倾斜度之后，字符的横向终止位置会相应发生变化。 

步骤122、接收下一验证码字符； 

步骤123、根据前一验证码字符的空间位置生成所述下一验证码字符在图片区域的横向起始位置，使所述相邻两字符在图片区域存在横向重叠部分；其中，验证码字符的横向起始位置和验证码字符的横向终止位置限定了该验证码字符的空间位置； 

如图2所示，为存在横向重叠的验证码字符示意图。在图2中，字符“6”的横向起始位置为Y，而字符“3”的横向终止位置为X，由于Y＜X，因此X、Y之间的区域为横向重叠区域。这样当保证相邻字符之间存在重叠时，假设通过现有的破解方法提取部分区域的象素点进行样本比对，则重叠区域同时存在两个字符的一部分，且该部分也是随机的，因此不可能实现与样本的比队。 

但是，仅仅考虑前一验证码字符的横向终止位置有可能导致后一验证码字符最终的显示位置在前一验证码字符之前，比如，字符“6”有可能出现在字符“3”之前，则用户肉眼识别之后，输入的验证码必然按照“6-3”来输入，造成匹配失败。因此为了便于输入和识别，较佳的实施例为根据前一验证码字符的空间位置生成下一验证码字符在图片区域的起始位置包括：根据前一验证码字符的横向起始位置和横向终止位置生成下一验证码字符的横向 起始位置，使所述下一验证码字符的横向起始位置大于所述前一验证码字符的横向起始位置，并且小于所述前一验证码字符的横向终止位置。从而保证每一个验证码字符的输入次序不变。 

在本实施例中，采用了引入随机倾斜度的方法来进一步提高安全性，如图2所示。当引入了随机倾斜度之后，能够进一步的提高安全性，对非法破解造成干扰。 

步骤124、查看所述下一验证码字符是否为最后一个验证码字符，是则执行步骤13，否则重新执行步骤122； 

步骤13、基于所生成的全部验证码字符及其空间位置，生成图片验证码，如图3所示，结束； 

在本步骤中，为了对非法破解造成干扰，较佳的实施例为生成图片验证码还包括：在相邻字符之间生成与所述字符颜色相同或者相近的噪声点。 

同时，虽然本实施例中图片区域容纳了全部的验证码字符，但由于首字符的在图片区域的横向起始位置是随机的，这就有可能造成最后的字符超出了图片区域的范围，造成所生成图片验证码的不完整。因此，为了保持图片验证码的完整性，较佳的实施例为生成图片验证码还包括：判断最后一个字符的横向终止位置是否超过图片区域，是则将全部验证码字符作为整体前向移动，使所述最后一个字符的横向终止位置纳入所述图片区域。 

通过本发明的实施例1可以看出，通过采取首字符初始位置随机，以及保证字符之间的重叠，可以有效避免被现有的破解方法进行字符识别。通过进一步引入艺术字体以及噪声点，能够提高图片识别码的安全性。本领域技术人员应当理解，实施例1中采用依次生成验证码字符的技术方案亦可实现。 

但是，在实施例1中该倾斜度是随机生成的，这种随机倾斜度首先能够保证字符难以比对识别。但随机倾斜度同时也带来了两相邻字符线条交叉的问题，如图4A所示，为相邻字符线条交叉次数分别为1的示意图；图4B所示，为相邻字符线条交叉次数为2的示意图。为了保证人眼能够正确识别图 片验证码，交叉的次数建议为1，但不大于2一般情况下也可以应用。 

显然，随机的倾斜度不可能保证交叉次数为1或者不大于2的要求，因此，较佳的实施例为步骤123中随机生成倾斜度之后还包括：调整所述下一验证码字符的倾斜度，使所述下一验证码字符与所述前一验证码字符的线条交叉次数不大于预定门限值。这个预定门限值可以是1或2或者其他数值，建议为1。 

参见图5，为本发明所提供的图片验证码生成方法实施例2的流程图，包括以下步骤： 

步骤21、随机验证码首字符，该验证码字符采用预存的艺术字体； 

步骤22、随机生成首字符在图片区域的横向起始位置及倾斜度； 

步骤23、指令生成下一验证码字符并接收所生成的验证码字符； 

步骤24、根据前一验证码字符的横向起始位置和横向终止位置生成下一验证码字符的横向起始位置，使所述下一验证码字符的横向起始位置大于所述前一验证码字符的横向起始位置，并且小于所述前一验证码字符的横向终止位置，使所述相邻两字符在图片区域存在横向重叠部分； 

步骤25、随机生成下一验证码字符的倾斜度； 

步骤26、调整所述下一验证码字符的倾斜度，使所述下一验证码字符与所述前一验证码字符的线条交叉次数不大于预定门限值1； 

步骤27、查看是否已经生成最后一个验证码字符，是则执行步骤28，否则重新执行步骤23； 

步骤28、基于所生成的全部验证码字符及其空间位置，判断最后一个字符的横向终止位置是否超过图片区域，是则执行步骤29，否则执行步骤2a； 

步骤29、将全部验证码字符作为整体前向移动，使所述最后一个字符的横向终止位置纳入所述图片区域； 

步骤2a、在相邻字符之间生成与所述字符颜色相同或者相近的噪声点； 

步骤2b、生成完整图片验证码。 

本领域技术人员应当理解，实施例2中采用首先生成全部验证码字符的技术方案亦可实现。可以看出，图5所示为一个本发明的最优实施例，能够有效地避免被现有技术中所提供的比对方案所破解，同时简单易行。 

参见图6，为本发明所提供的图片验证码生成装置的实施例1装置结构图，包括验证码字符生成单元1，与验证码字符生成单元1连接空间位置生成单元2，以及分别与验证码字符生成单元1和空间位置生成单元2连接的图片验证码生成单元3。 

所述验证码字符生成单元1用于随机生成验证码字符。 

所述空间位置生成单元2，与所述验证码字符生成单元1连接，用于生成验证码字符在图片区域的空间位置，使所述相邻两字符在图片区域存在横向重叠部分；这包括两种情况，首先是首字符的空间位置是随机生成的；第二，是对于首字符之后验证码字符的空间位置，则为参考前一字符的空间位置生成。对于验证码字符生成单元1非一次生成全部验证码字符的情况，空间位置生成单元2还负责向验证码字符生成单元1发出下一字符的生成指令。 

虽然部分横向重叠有利于提高安全性，但为了不破坏图片验证码的次序，较佳实施例为空间位置生成单元2根据前一验证码字符的横向起始位置和横向终止位置生成下一验证码字符的横向起始位置，使所述下一验证码字符的横向起始位置大于所述前一验证码字符的横向起始位置，并且小于所述前一验证码字符的横向终止位置。从而保证每一个验证码字符的输入次序不变。 

图片验证码生成单元3，用于根据验证码字符以及验证码字符的空间位置生成图片验证码。 

参见图7，为本发明所提供的图片验证码生成装置的实施例2装置结构图，包括验证码字符生成单元1、空间位置生成单元2、图片验证码生成单元3，其连接关系如实施例1。 

在此基础上，为了进一步提高安全性，则较佳的技术方案为还包括倾斜度生成单元4，与所述验证码字符生成单元1和图片验证码生成单元连接3， 用于随机生成验证码字符的倾斜度。 

但是，随机倾斜度首先能够保证字符难以比对识别。但随机倾斜度同时也带来了两相邻字符线条交叉的问题，为了保证两相邻字符线条交叉的次数不超过预定的门限值，因此较佳的技术方案是所述倾斜度生成单元4与所述空间位置生成单元2连接，用于根据前一验证码字符的空间位置调整下一验证码字符的倾斜度，使所述下一验证码字符与所述前一验证码字符的线条交叉次数不大于预定门限值。通过倾斜度生成单元4的调节，空间位置生成单元2中所产生的某一验证码字符的空间位置随之改变，体现为随着倾斜度的变化，该验证码字符的横向终止位置也发生变化，从而对下一验证码字符产生影响。 

为了提高识别难度，从而提高验证码安全性，更佳的技术方案是还包括艺术字体库5，用于被验证码字符生成单元1所调用，以艺术字体生成全部验证码字符。 

由于首字符的横向初始位置随机，因此有可能出现最后的字符超出了图片区域的范围，造成所生成图片验证码的不完整的情况。因此，为了保持图片验证码的完整性，较佳的实施例为图片验证码生成单元3中包括空间位置调整单元6，用于判断最后一个字符的横向终止位置是否超过图片区域，是则将全部验证码字符作为整体前向移动，使所述最后一个字符的横向终止位置纳入所述图片区域。 

为了进一个提高比对识别的难度，图片验证码生成单元3中还可以包括噪声点生成单元7，用于在相邻字符之间生成与所述字符颜色相同或者相近的噪声点。 

本领域技术人员应当理解，本发明所提供的技术方案虽然是为了解决移动通信网络中无法支持复杂图片验证码的情况下，现有技术中的图片验证码易被破解而提供的，但也同样适用于互联网领域。事实上，本发明所提供的图片验证码生成方法和装置能够适用于移动通信网络和互联网的安全领域 中。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。 

Claims (14)

1.一种图片验证码生成方法，其特征在于包括以下步骤：

随机生成验证码字符；

生成全部验证码字符在图片区域的空间位置，包括：随机生成首字符在图片区域的横向起始位置；根据前一验证码字符的横向终止位置生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置，使相邻两验证码字符在图片区域存在横向重叠部分；

基于所生成的全部验证码字符及其空间位置，生成图片验证码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于随机生成验证码字符具体为随机生成全部验证码字符或者依次随机生成验证码字符；

当随机生成全部验证码字符时，生成全部验证码字符在图片区域的空间位置具体为：对所生成的全部验证码字符依次生成全部验证码字符在图片区域的空间位置；

当依次随机生成验证码字符时，生成全部验证码字符在图片区域的空间位置具体为：对所生成的任一验证码字符，生成所述验证码字符在图片区域的空间位置，然后指令进行下一验证码字符的生成；直至生成最后一个验证码字符在图片区域的空间位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于根据前一验证码字符的横向终止位置生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置包括：

根据前一验证码字符的横向起始位置和横向终止位置生成下一验证码字符的横向起始位置，使所述下一验证码字符的横向起始位置大于所述前一验证码字符的横向起始位置，并且小于所述前一验证码字符的横向终止位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于随机生成首字符在图片区域的横向起始位置之后还包括随机生成首字符的倾斜度；以及

生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置之后还包括随机生成所述下一验证码字符的倾斜度。 

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于随机生成所述下一验证码字符的倾斜度之后还包括：调整所述下一验证码字符的倾斜度，使所述下一验证码字符与所述前一验证码字符的线条交叉次数不大于预定门限值。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于生成全部验证码字符具体为：以预存的艺术字体生成全部验证码字符。

7.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于生成图片验证码还包括：判断最后一个字符的横向终止位置是否超过图片区域，是则将全部验证码字符作为整体前向移动，使所述最后一个字符的横向终止位置纳入所述图片区域。

8.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于生成图片验证码还包括：在相邻字符之间生成与所述字符颜色相同或者相近的噪声点。

9.一种图片验证码生成装置，其特征在于包括：

验证码字符生成单元，用于随机生成验证码字符；

空间位置生成单元，与所述验证码字符生成单元连接，用于生成验证码字符在图片区域的空间位置，包括：随机生成首字符在图片区域的横向起始位置；根据前一验证码字符的横向终止位置生成下一验证码字符在图片区域的横向起始位置，使相邻两验证码字符在图片区域存在横向重叠部分；

图片验证码生成单元，用于根据验证码字符以及验证码字符的空间位置生成图片验证码。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于还包括倾斜度生成单元，与所述验证码字符生成单元和图片验证码生成单元连接，用于随机生成验证码字符的倾斜度。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述倾斜度生成单元与所述空间位置生成单元连接，用于根据前一验证码字符的空间位置调整下一验证码字符的倾斜度，使所述下一验证码字符与所述前一验证码字符的线条交叉次数不大于预定门限值。 

12.根据权利要求9-11任一所述的装置，其特征在于还包括艺术字体库，用于被验证码字符生成单元所调用，以艺术字体生成全部验证码字符。

13.根据权利要求9-11任一所述的装置，其特征在于图片验证码生成单元中包括空间位置调整单元，用于判断最后一个字符的横向终止位置是否超过图片区域，是则将全部验证码字符作为整体前向移动，使所述最后一个字符的横向终止位置纳入所述图片区域。

14.根据权利要求9-11任一所述的装置，其特征在于图片验证码生成单元中包括噪声点生成单元，用于在相邻字符之间生成与所述字符颜色相同或者相近的噪声点。 

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