CN101594288A - 查询器选举方法、路由器和网络系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信领域，提供了一种查询器选举方法、路由器和网络系统。本发明技术方案，通过从各网络设备中选举出的查询器启动保持定时器，若所述保持定时器超时，则所述查询器删除所述保持定时器，启动查询定时器，所述查询器转换为保持查询状态，其中，所述查询定时器用于周期触发保持查询报文的发送；确保保持查询器的稳定性，确保网络的相对稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种查询器选举方法、路由器和网络系统。
背景技术
在运行组管理协议(IGMP，Internet Group Management Protocol Internet)网络中，在网络规划时通常会选择某个设备充当查询器的角色，查询器向网络中在同一个组播组的设备发送查询报文，转发数据流量。
当网络中的设备收到查询器发送的查询报文时，将自身地址与查询器的地址进行比较，地址小的设备作为当前的查询器。在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：在网络规划时，网络规划人员通常会选择地址最小的设备充当查询器的角色，但若网络中有新的设备加入或者网络中设备修改地址，当新的设备或修改地址的设备收到查询报文后，若其地址小于当前查询器的地址，会成为当前的查询器；若这种情况时有发生，网络里当前的查询器经常会发生变化，网络极不稳定。
发明内容
本发明实施例提供了一种查询器选举方法、路由器和网络系统，能够减少查询器的变更，保证网络的稳定性。
本发明实施例提供的一种查询器选举方法包括：
从各网络设备中选举出的查询器启动保持定时器；
若所述保持定时器超时，则所述查询器删除所述保持定时器，启动查询定时器，所述查询器转换为保持查询状态；其中，所述查询定时器用于周期触发保持查询报文的发送。
本发明实施例提供的一种路由器包括：
查询器竞选单元，用于与各网络设备进行查询器的竞选；
计时单元，用于在所述查询器竞选单元竞选查询器成功时，启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述路由器转换为保持查询状态；在所述查询定时器超时时，重置所述查询定时器；
查询报文发送单元，用于在所述查询器定时器超时时，向各网络设备周期发送保持查询报文；其中，所述保持查询报文用于向各网络设备通告定时器。
本发明实施例提供的一种网络系统，在所述网络系统中按照预设的条件选举出一个路由器作为查询器，所述网络系统包括：
查询器，用于启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述查询器转换为保持查询状态；其中，所述查询定时器用于周期触发所述查询器周期向各网络设备发送保持查询报文；
各网络设备，用于在收到保持查询报文时，启动其他查询器存在定时器，并记录所述查询器的地址。
上述技术方案中具有如下有益效果，由于本发明实施例中选举出查询器后，进一步设置保持定时器，并在保持定时器超时后，启动查询定时器周期触发查询器向网络中各网络设备发送保持查询报文，网络设备收到保持查询报文时，相对于现有技术网络设备收到查询报文时，本发明实施例不再进行报文地址的比较，直接启动其他查询器存在定时器，确保保持查询器的稳定性，确保网络的相对稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是本发明实施例提供的查询器选举方法流程图；
图1b是本发明实施例提供的一种保持查询报文格式示意图；
图2是本发明实施例提供的选举过程中设备状态转移图；
图3是本发明实施例提供的保持查询器出现故障时备用查询器的处理流程图；
图4是本发明实施例提供的设备结构图；
图5是本发明实施例提供的网络系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种查询器选举方法，及一种路由器和网络系统。
为方便描述，本发明实施例将现有技术中提到的查询器定义为普通查询器，保持查询器Sticky-Querier具有普通查询器Querier的功能，但保持查询器发送保持查询报文Sticky-Query，设备收到保持查询报文后，不会与保持查询报文的源地址进行比较，不会在每次收到保持查询报文时，都要进行保持查询器的竞选，保证网络里查询器的相对稳定性，保证网络的相对稳定性；另外，保持查询器一旦选举产生，保持查询器会替代普通查询器的角色，且不会被新加入的普通查询器替代，保证网络里查询器的相对稳定性，保证网络的相对稳定性。
需要说明的是，保持查询器发送的保持查询报文具有普通查询报文功能，但保持查询报文的报文类型不同于普通查询报文的报文类型；设备在收到保持查询报文时，不进行地址的比较，不进行保持查询器的竞选，保持网络的相对稳定性。另外，本发明实施例提供保持定时器Sticky-Querier-Timer、查询定时器Sticky-Query-Timer，保持定时器规定的时间是普通查询器升为保持查询器的时间，查询定时器规定的时间是保持查询器发出保持查询报文的周期。
实施例一
图1a是本发明实施例提供的查询器选举方法流程图，该选举方法包括：
步骤11、选举产生普通查询器(Querier)；
在当前设备中选举产生普通查询器，查询器可以由设备的一个接口充当，用于发送查询报文、转发数据流量或更改转发规则等；该步骤中，当前设备是网络形成时存在网络中的所有设备。
步骤12、启动保持定时器(Sticky-Querier-Timer)；
普通查询器选举产生后，被选为普通查询器的当前设备启动保持定时器。保持定时器规定的时间是普通查询器升为保持查询器的时间。
步骤13、判断保持定时器超时之前是否收到查询报文；
如果普通查询器保持定时器超时之前未收到查询报文，则在保持定时器超时时，删除保持定时器，查询器由普通查询状态转换为保持查询状态，即普通查询器升为保持查询器(Sticky-Querier)，执行步骤15；如果普通查询器保持定时器超时之前收到查询报文，则进一步判断报文的类型，执行步骤14。
步骤14、判断报文类型；
如果在保持定时器未超时时，普通查询器收到了保持查询报文(Sticky-Query报文，由保持查询器发送的查询报文)，说明当前网络中已经存在一个保持查询器，当前普通查询器转换为非查询状态，执行步骤141；在保持定时器未超时时，若普通查询器收到普通查询报文(Query报文，由普通查询器发送的查询报文)，执行步骤142。
步骤141、当前普通查询器转换为非查询状态(Non-Querier)，并启动其他查询器存在定时器(Other-Querier-Present-Timer)，并记录发送保持查询报文的保持查询器的地址；
启动其他查询器存在定时器表示网络里有其他的保持查询器存在，当前普通查询器转换为非查询状态；设定其他查询器存在定时器的周期同查询定时器的周期；当其他查询器存在定时器超时时，删除当前记录保持查询器的地址。
步骤142、重新进行普通查询器的竞选；
收到普通查询报文的普通查询器与发送查询报文的普通查询器进行普通查询器的竞选；竞选的规则是：将普通查询器的地址进行比较，地址小的普通查询器竞选胜出；具体是将发送查询报文的普通查询器的地址与当前普通查询器的地址进行比较，地址小的普通查询器作为网络里唯一的普通查询器继续存在；地址大的普通查询器转换为非查询状态。
步骤15、保持查询器启动查询定时器(Sticky-Query-Timer)；
设备被确定为保持查询器后，启动查询定时器，查询定时器规定的时间是保持查询器发送保持查询报文的周期，其中，查询定时器可以是一个循环定时器，当超时之后进行复位，重新计时。
步骤16、判断查询定时器超时之前是否收到查询报文；
如果在查询定时器超时之前，保持查询器收到了查询报文，则进一步判断报文类型，执行步骤17；如果在查询定时器超时之前，保持查询器未收到查询报文，则发送保持查询报文，执行步骤18。
步骤17、判断报文类型；
如果在查询定时器未超时时，收到了保持查询报文，说明网络中同时存在其他的保持查询器，执行步骤171；如果在查询定时器未超时时，收到了普通查询报文，说明网络中同时存在普通查询器，执行步骤172。
步骤171、重新进行保持查询器的竞选；
收到保持查询报文的保持查询器与发送保持查询报文的保持查询器进行保持查询器的竞选；竞选的规则是：将保持查询器的地址进行比较，地址小的保持查询器竞选胜出；具体是将发送保持查询报文的保持查询器的地址与当前保持查询器的地址进行比较，地址小的保持查询器作为网络里唯一的保持查询器继续存在；地址大的保持查询器转换为非查询状态。
步骤172、保持查询器丢弃收到的普通查询报文；或者，可以进一步向发送普通查询报文的普通查询器发送保持查询报文。
步骤18、在查询定时器超时时，保持查询器向网络中设备发送保持查询报文；
网络中设备的状态不限，可以是非查询状态，也可以是普通查询器状态，也可以是保持查询器状态。
其中，在本实施例中，普通查询报文的格式可以参考现有技术在此不再赘述，保持查询报文的格式可以自定义，例如，图1b给出了一种保持查询报文格式示例，图1b的报文沿用了IGMP协议(Internet Group ManagementProtocol Internet，组管理协议)查询报文格式，包括类型(Type)、最大响应时间(Max Response Time)、校验和(Checksum)、组播地址(Group Address)，其中，在IGMP协议查询报文中的TYPE字段定义一个目前未使用的Type，如0xEE来标识保持查询报文。
至此，网络中产生唯一的保持查询器，在网络规划时，考虑网络的稳定性，网络规划人员通常会设置一个设备作为备用保持查询器，在保持查询器出现故障时，备用保持查询器充当保持查询器的角色；需要说明的是，备用保持查询器没有成为保持查询器时，作为网络里非查询状态的设备，备用保持查询器启动其他查询器存在定时器，与当前保持查询器建立快速检测连接。备用保持查询器与保持查询器建立快速检测连接，快速检测连接使得备用保持查询器快速发现保持查询器的故障，在较短的时间内可以从非查询状态转换为查询状态，替代原保持查询器的角色，减小因为保持查询器故障给网络带来的波动性。本发明实施例提供可以通过双向快速检测会话(BFD Session，Bidirection Fast Detection Session)或以太操作管理维护协议(以太OAM，Operation Administration Maintenance)建立的连接，本领域技术人员可以根据具体的情况进行设置，在此不再赘述。
根据网络中的不同情况，从开始网络中没有保持查询器，在选举产生保持查询器的过程中发现当前网络中有保持查询器，普通查询器不与当前保持查询器竞争，转换为非查询状态；另外，若在保持查询器产生的过程中发现当前网络中有保持查询器的存在，进行保持查询器的竞选等。本发明实施例根据网络的不同情况，确保当前网络中只有一个保持查询器，当前网络中有两个保持查询器时，进行竞选；当前网络有普通查询器存在时，在收到保持查询器发送的保持查询报文时，转换为非查询状态；在保持查询器未产生时，网络中存在多个普通查询器时，进行普通查询器的竞选，确保只有一个保持查询器产生。从而使保持查询器相对固定，保证了网络的相对稳定。
实施例二
为了更清楚的说明在选举过程中设备的状态变化，参考图2，本实施例提供了设备状态转移图：
网络中设备的状态包括：非查询状态(Non-Querier)、普通查询状态(Querier)、保持查询状态(Sticky-Querier)；在其他各个实施例中，普通查询器即指处于普通查询状态的网络设备，保持查询器即指处于保持查询状态的网络设备。
下面介绍各个状态之间的转移：
1、处于非查询状态的网络设备(以下简称非查询设备)，启动其他查询器存在定时器(Other-Querier-Present-Timer)，在超时之前，收到查询报文，例如普通查询报文或者保持查询报文，则继续保持非查询状态；
非查询设备在其他查询器存在定时器超时之前未收到查询报文，则与其他非查询设备一起竞选，按照选举规则产生普通查询器，例如，地址最小的非查询设备被选出，其状态转换为普通查询状态(处于普通查询状态的网络设备以下简称普通查询设备)；或者，作为备用查询器的非查询设备，在主用查询器生效或故障之后，利用快速检测连接确定主备切换，作为备用查询器的非查询设备状态转换为普通查询状态；
2、普通查询设备启动保持定时器(Sticky-Querier-Timer)，在超时之前，收到普通查询报文，则重新按照选举规则选举普通查询器，重新选举可以是，各普通查询设备竞争选举，以地址最小的普通查询设备作为新的普通查询设备，其他的普通查询设备转为非查询状态，或者，各状态所有的设备一起参与选举，以所有设备中地址最小的作为新的普通查询器；在超时之前，普通查询设备收到保持查询报文，则该普通查询设备转为非查询状态(处于保持查询状态的网络设备以下简称保持查询设备)；
普通查询设备在保持定时器超时之后，转为保持查询状态，即被选出的查询器由普通查询状态转换为保持查询状态；
3、保持查询设备启动查询定时器(Sticky-Query-Timer)，在超时之前，收到普通查询报文，则丢弃该普通查询报文；在超时之前，保持查询设备收到保持查询报文，则重新选举保持查询器，重新选举可以是，各保持查询设备竞争选举，以地址最小的保持查询设备作为新的保持查询设备，其他的保持查询设备转为非查询状态；
保持查询设备在查询定时器超时之后，向网络中各设备发送保持查询报文，并重置查询定时器，进行新一轮的查询定时器计时。
其中，其他查询器存在定时器(Other-Querier-Present-Timer)只存在于非查询状态的设备中，当设备从非查询状态转化到其他状态时，则删除其他查询器存在定时器(Other-Querier-Present-Timer)；保持定时器(Sticky-Querier-Timer)只存在于普通查询状态的设备中，当设备从普通查询状态转化到其他状态时，删除保持定时器(Sticky-Querier-Timer)；查询定时器(Sticky-Query-Timer)定时器只存在于保持查询状态中，当设备从保持查询状态转化为其他状态时，删除查询定时器(Sticky-Query-Timer)。另外，当设备在普通查询状态时也可以按照一定周期发送普通查询报文，例如，当普通查询报文的发送周期是记那长度比保持定时器的时间长度小时，则可以在保持定时器超时之前发送一次或多次普通查询报文。
实施例三
保持查询器产生后，向网络中设备发送保持查询报文，根据网络中不同情况，本发明实施例还提供一种报文查询的方法，描述保持查询器产生后对网络中的各种情况的处理方式，图3是本发明实施例提供的保持查询器出现故障时备用查询器的处理流程图，该处理流程包括：
步骤30、在当前保持查询器出现故障时，备用查询器通过快速检测连接迅速地发现原保持查询器故障；
步骤31、备用查询器启动保持定时器，备用查询器从非查询状态转换为普通查询状态；
在保持定时器超时时，删除保持定时器，备用查询器从普通查询状态转换为保持查询状态，执行步骤202。
步骤32、启动查询定时器，备用查询器成为保持查询器。
步骤33、查询定时器超时时，保持查询器向网络中设备发送保持查询报文。
步骤34、当发生故障的原保持查询器故障恢复时，网络里当前保持查询器通过快速检测连接发现原保持查询器故障恢复，向故障恢复的原保持查询器发送保持查询报文。
步骤35、故障恢复的原保持查询器收到保持查询报文后转换为非查询状态，避免了现有技术的查询器故障恢复后再次进行查询器的竞选，而给网络再次带来波动。
本发明实施例在故障的原保持查询器故障恢复后，不再进行查询器的竞选，从而使保持查询器相对固定，保持了网络的相对稳定。
实施例四
根据上述描述的方法，本发明实施例还提供使用上述方法的设备。图4是本发明实施例提供的第一设备结构图，如图所示，所述第一设备包括：
查询器竞选单元41，用于与各网络设备进行查询器的竞选；
计时单元42，用于在所述查询器竞选单元竞选查询器成功时，启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述第一设备从普通查询状态转换为保持查询状态；在所述查询定时器超时时，重置所述查询定时器；
查询报文发送单元43，用于在所述查询器定时器超时时，向各网络设备周期发送保持查询报文；其中，所述保持查询报文用于向各网络设备通告定时器。
其中，所述第一设备还可以包括：保持查询报文处理单元44，用于在收到其他设备发送的保持查询报文进行处理，若未启动所述查询定时器，则通知所述计时单元42删除所述保持定时器，启动其他查询器存在定时器，并记录所述其他设备的地址；或，若已启动所述查询定时器，则通知所述查询器竞选单元41与所述其他设备进行竞选。
其中，所述第一设备还可以包括：普通查询报文处理单元45，用于根据接收的其他设备发送的普通查询报文进行处理，若未启动所述查询定时器，则通知所述查询器竞选单元41与所述其他设备进行竞选；若已启动所述查询定时器，则丢弃所述普通查询报文。
其中，所述第一设备还可以包括：快速检测连接单元46，用于与备用查询器建立快速检测连接，其中，所述快速检测连接用于使所述备用查询器确定所述第一设备的故障。所述备用查询器的快速检测连接单元，用于与查询器建立快速检测连接，在检测到查询器故障时，通知备用查询器的计时单元启动保持定时器。
在本实施例中，所述第一设备可以同时包括上述各个单元，也可以包括其中的部分单元，例如，包括查询器竞选单元41、计时单元42、查询报文发送单元43，并包括保持查询报文处理单元44、普通查询报文处理单元45或快速检测连接单元中的一个或多个。
上述的第一设备，可以是路由器，该路由器可以进一步包括数据转发单元，用于进行数据的接收和转发。另外，所述第一设备，还可以包括接收单元40，用于接收其他设备发送的数据或报文，例如，接收普通查询报文并发送给普通查询报文处理单元45，接收保持查询报文并发送给保持查询报文处理单元44，接收数据并发送给数据转发单元。上述使用的查询保持报文，可以如实施例一中的报文格式。
本实施例中，路由器在被选为查询器后，启动保持定时器，在保持定时器超时之后，进一步启动查询定时器，利用查询定时器周期触发保持查询报文的发送，而其他网络设备接收到保持查询报文后，根据其中的保持查询标识不进行查询器的竞选，从而保证了网络中只有一个查询器，且该查询器相对稳定，进一步保证了网络的稳定。
实施例五
如图5所示，本实施例提供了一种网络系统，该网络系统包括：多个网络设备，其中可以包括一个或多个路由器；在所述网络系统中按照预设的条件选举出一个路由器作为查询器51；
该查询器51，用于启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述查询器转换为保持查询状态；其中，所述查询定时器用于周期触发所述查询器51周期向各网络设备50发送保持查询报文；
各网络设备50，用于在收到保持查询报文时，启动其他查询器存在定时器，并记录所述查询器51的地址。
其中，上述网络系统还可以进一步设置一个备用查询器52，用于与所述查询器51建立快速检测连接，在所述查询器51发生故障时，启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述备用查询器转换为保持查询状态。
在其他实施例中，上述被选为查询器的路由器可以是实施例四中的任意路由器。
本实施例中，路由器在被选为查询器后，启动保持定时器，在保持定时器超时之后，进一步启动查询定时器，利用查询定时器周期触发保持查询报文的发送，而其他网络设备接收到保持查询报文后，根据其中的保持查询标识不进行查询器的竞选，从而保证了网络中只有一个查询器，且该查询器相对稳定，进一步保证了网络的稳定。
以上对本发明所提供的一种查询器的选举方法及设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (15)
1、一种查询器选举方法，其特征在于，所述方法包括：
从各网络设备中选举出的查询器启动保持定时器；
若所述保持定时器超时，则所述查询器删除所述保持定时器，启动查询定时器，所述查询器转换为保持查询状态；其中，所述查询定时器用于周期触发保持查询报文的发送。
2、根据权利要求1所述的查询器选举方法，其特征在于，当所述查询器收到其他设备发送的保持查询报文时，所述方法还包括：
若未启动所述查询定时器，则所述查询器删除所述保持定时器，启动其他查询器存在定时器，并记录所述其他设备的地址；或
若已启动所述查询定时器，则与所述其他设备进行竞选。
3、根据权利要求2所述的查询器选举方法，其特征在于，所述与所述其他设备进行竞选为：
比较所述查询器的地址和所述其他设备的地址，地址小的设备作为新的查询器。
4、根据权利要求1所述的查询器的选举方法，其特征在于，当所述查询器收到其他设备发送的普通查询报文时，所述方法还包括：
若未启动所述查询定时器，则与所述其他设备进行竞选；
若已启动所述查询定时器，则丢弃所述普通查询报文。
5、根据权利要求1至4任意一项所述的查询器选举方法，其特征在于，所述启动查询定时器后，所述方法还包括：设置备用查询器，所述备用查询器启动其他查询器存在定时器；其中，所述查询器与所述备用查询器建立快速检测连接。
6、根据权利要求5所述的查询器选举方法，其特征在于，在所述查询器发生故障时，所述备用查询器删除所述其他查询器存在定时器，启动保持定时器；
若所述保持定时器超时，则所述备用查询器删除所述保持定时器，启动查询定时器，所述备用查询器转换为保持查询状态。
7、如权利要求1至4任意一项所述的查询器选举方法，其特征在于，所述保持查询报文包括保持查询标识，所述保持查询标识用于通知接收设备不进行查询器的选举。
8、如权利要求1至4任意一项所述的查询器选举方法，其特征在于，所述查询器，用于对接收的数据进行转发。
9、一种路由器，其特征在于，所述路由器包括：
查询器竞选单元，用于与各网络设备进行查询器的竞选；
计时单元，用于在所述查询器竞选单元竞选查询器成功时，启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述路由器转换为保持查询状态；在所述查询定时器超时时，重置所述查询定时器；
查询报文发送单元，用于在所述查询器定时器超时时，向各网络设备周期发送保持查询报文；其中，所述保持查询报文用于向各网络设备通告定时器。
10、如权利要求9所述的路由器，其特征在于，所述路由器还包括：
保持查询报文处理单元，用于在收到其他设备发送的保持查询报文时，若未启动所述查询定时器，则通知所述计时单元删除所述保持定时器，启动其他查询器存在定时器，并记录所述其他设备的地址；或，若已启动所述查询定时器，则通知所述查询器竞选单元与所述其他设备进行竞选。
11、如权利要求9所述的路由器，其特征在于，所述路由器还包括：
普通查询报文处理单元，用于在接收到其他设备发送的普通查询报文时，若未启动所述查询定时器，则通知所述查询器竞选单元与所述其他设备进行竞选；若已启动所述查询定时器，则丢弃所述普通查询报文。
12、如权利要求9至11任一项所述的路由器，其特征在于，所述路由器还包括：
快速检测连接单元，用于与备用查询器建立快速检测连接；其中所述快速检测连接用于使所述备用查询器确定所述路由器的故障。
13、一种网络系统，其特征在于，在所述网络系统中按照预设的条件选举出一个路由器作为查询器，所述网络系统包括：
查询器，用于启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述查询器转换为保持查询状态；其中，所述查询定时器用于周期触发所述查询器周期向各网络设备发送保持查询报文；
各网络设备，用于在收到保持查询报文时，启动其他查询器存在定时器，并记录所述查询器的地址。
14、根据权利要求13所述的网络系统，其特征在于，所述网络系统还包括：备用查询器，用于与所述查询器建立快速检测连接，在所述查询器发生故障时，启动保持定时器，在所述保持定时器超时时，删除所述保持定时器，并启动查询定时器，所述备用查询器转换为保持查询状态。
15、如权利要求13或14所述的网络系统，其特征在于，所述查询器还用于，接收其他网络设备发送的保持查询报文，若未启动所述查询定时器，则通知所述计时单元删除所述保持定时器，启动其他查询器存在定时器，并记录所述其他网络设备的地址；或，若已启动所述查询定时器，则与所述其他设备网络进行竞选。
Priority Applications (4)
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