CN102340555A - 一种介质访问控制地址分配方法、装置和系统 - Google Patents

一种介质访问控制地址分配方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种介质访问控制(MAC)地址分配方法，该方法包括：访问网络之前，网络设备向路由器发出获取MAC地址的请求消息；路由器根据收到的请求消息分配MAC地址，并将所述MAC地址发送给网络设备；所述网络设备接收所分配的MAC地址；当网络设备下线时，所述网络设备向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址；路由器根据接收到的释放MAC地址请求，设置所述MAC地址为可用。本发明还公开了MAC地址分配装置和系统，能实现根据接入网络中的网络设备的请求，自动分配MAC地址，避免MAC地址冲突的情况出现。

Description

一种介质访问控制地址分配方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及以太网接入技术，尤其涉及一种介质访问控制(Medium/MediaAccess Control，MAC)地址分配方法、装置和系统。
背景技术
目前，互联网络为互联网络协议版本6(Internet Protocol Version 6，IPv6)网络，随着智慧城市、电子地球、物联网等网络技术的发展，人们对随时随地接入IPv6网络的需求不断扩大，各种有线、无线网络设备不断接入IPv6网络中。而且，随着虚拟化技术的发展，虚拟网络设备也不断地加入到IPv6网络中。但是，由于现有网络设备的MAC地址是在出厂时即随机固化生成的48位地址，是不可变更的。这样，随着在二层交换网络中接入的网络设备不断增多，不同网络设备具有相同的MAC地址的可能性越来越大，如此就会导致出现MAC地址冲突的情况。
由于二层交换机的数据包转发是基于MAC地址来实现的，因此，当在二层交换网络中存在MAC地址冲突时，会引起MAC转发表的震荡，导致二层交换机误发服务响应交互报文、服务访问报文等报文，进而导致存在MAC地址冲突的网络设备不能正常访问网络，不能为用户正常提供网络服务。
此外，由于网络交互的报文会被二层交换机导向存在冲突MAC的其它设备，不仅导致网络机密信息存在泄漏的风险，而且导致网络攻击被导向不期望的网络设备、或虚拟设备，从而带来网络攻击的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种MAC地址分配方法、装置和系统，能避免MAC地址冲突的情况出现，进而保证网络设备对网络的正常访问，为用户提供正常的网络服务，降低网络攻击的风险。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种介质访问控制MAC地址分配方法，该方法包括：
访问网络之前，网络设备向路由器发出获取MAC地址的请求消息；
路由器根据收到的请求消息分配MAC地址，并将所述MAC地址发送给网络设备；
所述网络设备接收所分配的MAC地址；
当网络设备下线时，所述网络设备向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址；
路由器根据接收到的释放MAC地址请求，设置所述MAC地址为可用。
较佳的，所述网络设备向路由器发出获取MAC地址的请求消息为：
所述网络设备向路由器多播地址发出获取MAC地址的请求消息。
较佳的，所述路由器多播地址为FF02::2。
较佳的，所述获取MAC地址的请求消息为MAC地址请求报文；所述MAC地址请求报文中携带所述网络设备的当前MAC地址。
较佳的，所述发送给网络设备为：将分配的MAC地址置于MAC地址分配响应报文中，并向根据MAC地址请求报文中的MAC地址生成的多播地址发送所述MAC地址分配响应报文；
相应的，所述网络设备接收MAC地址为：
所述网络设备接收MAC地址分配响应报文，并从中提取MAC地址。
较佳的，所述网络设备接收MAC地址之后，该方法还包括：
访问网络之前，网络设备向多播地址发出MAC地址冲突检测请求报文，所述MAC地址冲突检测请求报文中携带分配的MAC地址；
收到MAC地址冲突检测请求报文的目标网络设备，从所述MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址并进行检测，判定提取出的MAC地址与自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文；
网络设备收到MAC地址冲突检测响应报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
较佳的，所述网络设备收到MAC地址冲突检测响应报文后，该方法还包括：
网络设备向路由器发出MAC地址冲突通知报文，所述通知报文中携带分配的MAC地址；
路由器将收到的MAC地址冲突通知报文中的MAC地址设置为暂时不可用，并发出MAC地址冲突应答报文；
网络设备收到MAC地址冲突应答报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
较佳的，所述MAC地址冲突检测请求报文和所述MAC地址冲突检测响应报文分别置于扩展的IPv6传输控制消息协议ICMPv6消息或扩展的ICMPv6选项中。
本发明公开了一种网络设备，该网络设备包括：请求消息发送单元、MAC地址接收单元和释放MAC地址请求发送单元；其中，
所述请求消息发送单元，用于在访问网络之前，向路由器发出获取MAC地址的请求消息；
所述MAC地址接收单元，用于接收路由器发来的MAC地址；
所述释放MAC地址请求发送单元，用于当网络设备下线时，向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址。
较佳的，该网络设备还包括：MAC地址冲突检测请求报文发送单元，用于在访问网络之前，向多播地址发出MAC地址冲突检测请求报文，所述MAC地址冲突检测请求报文中携带分配的MAC地址；
所述请求消息发送单元，还用于收到MAC地址冲突检测响应报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
较佳的，该网络设备还包括：MAC地址冲突通知报文发送单元，用于收到响应报文后，向路由器发出MAC地址冲突通知报文，所述MAC地址冲突通知报文中携带分配的MAC地址。
所述请求消息发送单元，还用于收到MAC地址冲突应答报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
本发明公开了一种路由器，该路由器包括：MAC地址分配单元、MAC地址发送单元和MAC地址设置单元；其中，
所述MAC地址分配单元，用于根据收到的请求消息分配MAC地址；
所述MAC地址发送单元，用于将分配的MAC地址发送给网络设备；
所述MAC地址设置单元，用于根据网络设备发来的释放MAC地址请求，设置释放MAC地址请求中的MAC地址为可用。
较佳的，所述路由器还包括：MAC地址设置单元，用于将收到的MAC地址冲突通知报文中的MAC地址设置为暂时不可用，并发出MAC地址冲突应答报文。
本发明公开了一种网络设备，该网络设备包括MAC地址提取单元、检测单元和MAC地址冲突检测响应报文发送单元；其中，
所述MAC地址提取单元，用于从收到的MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址；
所述检测单元，用于对提取MAC地址进行检测，判断提取出的MAC地址是否与网络设备自身的MAC地址相同；
所述MAC地址冲突检测响应报文发送单元，用于当提取出的MAC地址与网络设备自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文。
本发明公开了一种MAC地址分配系统，该系统包括：网络设备和路由器；其中，
所述网络设备，用于在访问网络之前，向路由器发出获取MAC地址的请求消息；接收路由器发来的MAC地址；当网络设备下线时，向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址；
所述路由器，用于根据收到的请求消息分配MAC地址；将分配的MAC地址发送给网络设备；根据网络设备发来的释放MAC地址请求，设置释放MAC地址请求中的MAC地址为可用。
较佳的，所述系统还包括目标网络设备，用于从收到的MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址；对提取MAC地址进行检测，判断提取出的MAC地址是否与自身的MAC地址相同；当提取出的MAC地址与自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文。
由上可知，本发明提供的MAC地址分配方法、装置和系统，在访问网络之前，网络设备向路由器发出获取MAC地址的请求消息；路由器根据收到的请求消息分配MAC地址，并将所述MAC地址发送给网络设备；所述网络设备接收并使用所分配的MAC地址；根据网络设备发来的释放MAC地址请求，设置释放MAC地址请求中的MAC地址为可用。采用上述技术方案，能够实现根据接入网络中的网络设备的请求，自动分配MAC地址，从而避免MAC地址冲突的情况出现，进而保证网络设备对网络的正常访问，为用户提供正常的网络服务，降低网络攻击的风险。
附图说明
图1为本发明网络设备的结构示意图；
图2为本发明MAC地址分配方法的第一实施例的实现流程示意图；
图3为本发明MAC地址分配方法的第二实施例的实现流程示意图；
图4为接入IPv6网络的应用场景结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种作为网络访问发起侧的网络设备，该网络设备包括：请求消息发送单元、MAC地址接收单元和释放MAC地址请求发送单元；其中，
所述请求消息发送单元，用于在访问网络之前，向路由器发出获取MAC地址的请求消息；
所述MAC地址接收单元，用于接收路由器发来的MAC地址；
所述释放MAC地址请求发送单元，用于当网络设备下线时，向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址。
可选的，该网络设备还包括：MAC地址冲突检测请求报文发送单元，用于在访问网络之前，向多播地址发出MAC地址冲突检测请求报文，所述MAC地址冲突检测请求报文中携带分配的MAC地址；
相应的，所述请求消息发送单元，还用于收到MAC地址冲突检测响应报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
可选的，该网络设备还包括：MAC地址冲突通知报文发送单元，用于收到响应报文后，向路由器发出MAC地址冲突通知报文，所述MAC地址冲突通知报文中携带分配的MAC地址。
相应的，所述请求消息发送单元，还用于收到MAC地址冲突应答报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
本发明公开了一种路由器，该路由器包括：MAC地址分配单元、MAC地址发送单元和MAC地址设置单元；其中，
所述MAC地址分配单元，用于根据收到的请求消息分配MAC地址；
所述MAC地址发送单元，用于将分配的MAC地址发送给网络设备；
所述MAC地址设置单元，用于根据网络设备发来的释放MAC地址请求，设置释放MAC地址请求中的MAC地址为可用。
可选的，所述路由器还包括：MAC地址设置单元，用于将收到的MAC地址冲突通知报文中的MAC地址设置为暂时不可用，并发出MAC地址冲突应答报文。
本发明还公开了一种作为网络访问响应侧的网络设备，如图1所示，该网络设备包括：MAC地址提取单元、检测单元和MAC地址冲突检测响应报文发送单元；其中，
所述MAC地址提取单元，用于从收到的MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址；
所述检测单元，用于对提取MAC地址进行检测，判断提取出的MAC地址是否与网络设备自身的MAC地址相同；
所述MAC地址冲突检测响应报文发送单元，用于当提取出的MAC地址与网络设备自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文。
本发明公开了一种MAC地址分配系统，该系统包括：网络设备和路由器，其中，
所述网络设备，用于在访问网络之前，向路由器发出获取MAC地址的请求消息；接收路由器发来的MAC地址；当网络设备下线时，向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址；
所述路由器，用于根据收到的请求消息分配MAC地址；将分配的MAC地址发送给网络设备；根据网络设备发来的释放MAC地址请求，设置释放MAC地址请求中的MAC地址为可用。
可选的，所述系统还包括目标网络设备，用于从收到的MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址；对提取MAC地址进行检测，判断提取出的MAC地址是否与自身的MAC地址相同；当提取出的MAC地址与自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文。
基于上述设备和系统，下面介绍本发明MAC地址分配方法的第一实施例，如图2所示，该方法包括：
步骤201、访问网络之前，网络设备向路由器发出获取MAC地址的请求消息；
这里，所述网络设备向路由器多播地址发出获取MAC地址的请求消息，所述路由器多播地址为FF02::2；所述获取MAC地址的请求消息为MAC地址请求报文，所述MAC地址请求报文中携带所述网络设备的当前MAC地址。
步骤202、路由器根据收到的请求消息分配MAC地址，并将所述MAC地址发送给网络设备；
这里，路由器将所述MAC地址置于MAC地址分配响应报文中，并将所述MAC地址分配响应报文向根据MAC地址请求报文中的MAC地址生成的多播地址发送。
步骤203、所述网络设备接收所分配的MAC地址。
进一步的，所述网络设备使用所分配的MAC地址完成后续操作。
步骤204、当网络设备下线时，所述网络设备向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带需要释放MAC地址的MAC地址；
步骤205、路由器根据接收到的释放MAC地址请求，设置所述MAC地址为可用。
由上可知，采用上述技术方案能够实现根据接入IPv6网络中的网络设备的请求，自动分配MAC地址，从而避免MAC地址冲突的情况出现，而且能避免当网络设备断开IPv6网络时，MAC地址依然被占用，这样可以进一步提高MAC地址的循环利用效率。
可选的，所述路由器将MAC地址发送给网络设备之前，还确定所述MAC地址的有效期，并将所述MAC地址和所述MAC地址的有效期发送给网络设备。
这样，网络设备使用的MAC地址就具有有效期，如果所述MAC地址的使用时间超过有效期时，所述MAC地址失效，这样，可以提高MAC地址的循环利用效率。
如果需要在达到MAC地址的有效期后继续使用该MAC地址，所述网络设备在所述有效期超期前，向路由器发送延续有效期请求，所述请求携带要延续有效期的MAC地址；路由器根据接收到的延续有效期请求，发送所述MAC地址的有效期发送给网络设备。
采用上述技术方案能保证网络设备在接入IPv6网络时，避免MAC地址失效，使网络设备正常连接网络。
基于上述设备和系统，下面介绍本发明MAC地址分配方法的第二实施例，与第一实施例相比较，本实施例中，包括MAC地址冲突检测的步骤，如图3所示，该方法包括：
步骤301、访问网络之前，网络设备向路由器多播地址发出MAC地址请求报文，所述MAC地址请求报文中携带所述网络设备的当前MAC地址；
其中，MAC地址请求报文置于扩展的IPv6传输控制消息协议(InternetControl Message Protocol for IPv6，ICMPv6)消息或扩展的ICMPv6选项中。
步骤302、收到所述MAC地址请求报文的路由器分配MAC地址，将分配的MAC地址置于MAC地址分配响应报文中，并向根据MAC地址请求报文中的MAC地址生成的多播地址发送所述MAC地址分配响应报文。
其中，所述MAC地址分配响应报文置于扩展的ICMPv6消息或扩展的ICMPv6选项中。
步骤303、所述网络设备接收路由器发来的MAC地址分配响应报文，并从所述MAC地址分配响应报文中提取MAC地址。
步骤304、访问网络之前，网络设备向多播地址发出MAC地址冲突检测请求报文，所述MAC地址冲突检测请求报文中携带分配的MAC地址；
这里，所述MAC地址冲突检测请求报文置于扩展的ICMPv6消息或扩展的ICMPv6选项中；所述多播地址的后24位是网络设备当前MAC地址的后24位。这样，自身MAC地址的后24位与网络设备当前MAC地址的后24位相同的在线网络设备都会接收到MAC地址冲突检测请求报文，避免漏检。
步骤305、收到MAC地址冲突检测请求报文的目标网络设备，从所述请求报文中提取MAC地址。
步骤306、目标网络设备对提取的MAC地址进行检测，判断提取出的MAC地址与自身的MAC地址是否相同，如果相同，则进入步骤307；如果不相同，则进入步骤312。
步骤307、目标网络设备向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文。
这里，所述MAC地址冲突检测响应报文置于扩展的ICMPv6消息或扩展的ICMPv6选项中；所述多播地址的后24位是MAC地址冲突检测请求报文中的MAC地址的后24位。这样，自身MAC地址的后24位与MAC地址冲突检测请求报文中的MAC地址的后24位相同的在线网络设备都会接收到MAC地址冲突检测响应报文，避免发出MAC地址冲突检测请求报文的网络设备因存在MAC地址冲突而接收不到MAC地址冲突检测响应报文。
步骤308、网络设备判断是否在在预定时间内收到响应报文，如果收到响应报文，则进入步骤309；如果没有收到响应报文，则进入步骤313。
步骤309、网络设备根据收到的MAC地址冲突检测响应报文，向路由器发出MAC地址冲突通知报文，所述通知报文中携带分配的MAC地址；
步骤310、路由器将收到的MAC地址冲突通知报文中的MAC地址设置为暂时不可用，并发出MAC地址冲突应答报文。
这里，将MAC地址冲突通知报文中的MAC地址设置为暂时不可用，能够避免路由器在后续操作中将所述MAC再分配给其他网络设备。
步骤311、网络设备接收MAC地址冲突应答报文，返回步骤301。
步骤312、目标网络设备不进行响应，返回步骤308。
步骤313、所述网络设备使用当前MAC地址接入到网络。
步骤314、当网络设备下线时，所述网络设备向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址。
步骤315、路由器根据接收到的释放MAC地址请求，设置所述MAC地址为可用。
由上可知，采用上述技术方案能够实现重复进行MAC地址分配和冲突检测，直到网络设备的MAC地址与在线的其他网络设备不存在MAC地址冲突为止，有效避免MAC地址冲突的情况出现。
可选的，步骤309至步骤311的功能，也可以采用下面的步骤实现：网络设备根据收到的MAC地址冲突检测响应报文，在访问网络前，向路由器多播地址发出MAC地址请求报文，所述MAC地址请求报文中携带所述网络设备的当前MAC地址和分配的MAC地址；收到所述MAC地址请求报文的路由器将所述MAC地址请求报文中分配的MAC地址设置为暂时不可用。
本发明可以应用于接入IPv6网络的场景中，参见图4所示，图4中子网1通过二层交换机1直接连接汇聚路由器；子网2连接二层交换机2，所述二层交换机2连接路由器，所述路由器再连接汇聚路由器。网络设备1为准备访问网络的网络设备，其预置的MAC地址为00-1C-AC-73-63-A0，其余网络设备为在线网络设备。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种介质访问控制MAC地址分配方法，其特征在于，该方法包括：
访问网络之前，网络设备向路由器发出获取MAC地址的请求消息；
路由器根据收到的请求消息分配MAC地址，并将所述MAC地址发送给网络设备；
所述网络设备接收所分配的MAC地址；
当网络设备下线时，所述网络设备向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址；
路由器根据接收到的释放MAC地址请求，设置所述MAC地址为可用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络设备向路由器发出获取MAC地址的请求消息为：
所述网络设备向路由器多播地址发出获取MAC地址的请求消息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述路由器多播地址为FF02：：2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取MAC地址的请求消息为MAC地址请求报文；所述MAC地址请求报文中携带所述网络设备的当前MAC地址。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发送给网络设备为：
将分配的MAC地址置于MAC地址分配响应报文中，并向根据MAC地址请求报文中的MAC地址生成的多播地址发送所述MAC地址分配响应报文；
相应的，所述网络设备接收MAC地址为：
所述网络设备接收MAC地址分配响应报文，并从中提取MAC地址。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络设备接收MAC地址之后，该方法还包括：
访问网络之前，网络设备向多播地址发出MAC地址冲突检测请求报文，所述MAC地址冲突检测请求报文中携带分配的MAC地址；
收到MAC地址冲突检测请求报文的目标网络设备，从所述MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址并进行检测，判定提取出的MAC地址与自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文；
网络设备收到MAC地址冲突检测响应报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网络设备收到MAC地址冲突检测响应报文后，该方法还包括：
网络设备向路由器发出MAC地址冲突通知报文，所述通知报文中携带分配的MAC地址；
路由器将收到的MAC地址冲突通知报文中的MAC地址设置为暂时不可用，并发出MAC地址冲突应答报文；
网络设备收到MAC地址冲突应答报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述MAC地址冲突检测请求报文和所述MAC地址冲突检测响应报文分别置于扩展的IPv6传输控制消息协议ICMPv6消息或扩展的ICMPv6选项中。
9.一种网络设备，其特征在于，该网络设备包括：请求消息发送单元、MAC地址接收单元和释放MAC地址请求发送单元；其中，
所述请求消息发送单元，用于在访问网络之前，向路由器发出获取MAC地址的请求消息；
所述MAC地址接收单元，用于接收路由器发来的MAC地址；
所述释放MAC地址请求发送单元，用于当网络设备下线时，向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址。
10.根据权利要求9所述的网络设备，其特征在于，该网络设备还包括：MAC地址冲突检测请求报文发送单元，用于在访问网络之前，向多播地址发出MAC地址冲突检测请求报文，所述MAC地址冲突检测请求报文中携带分配的MAC地址；
所述请求消息发送单元，还用于收到MAC地址冲突检测响应报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
11.根据权利要求10所述的网络设备，其特征在于，该网络设备还包括：MAC地址冲突通知报文发送单元，用于收到响应报文后，向路由器发出MAC地址冲突通知报文，所述MAC地址冲突通知报文中携带分配的MAC地址；
所述请求消息发送单元，还用于收到MAC地址冲突应答报文后，向路由器发出获取MAC地址的请求消息。
12.一种路由器，其特征在于，该路由器包括：MAC地址分配单元、MAC地址发送单元和MAC地址设置单元；其中，
所述MAC地址分配单元，用于根据收到的请求消息分配MAC地址；
所述MAC地址发送单元，用于将分配的MAC地址发送给网络设备；
所述MAC地址设置单元，用于根据网络设备发来的释放MAC地址请求，设置释放MAC地址请求中的MAC地址为可用。
13.根据权利要求12所述的路由器，其特征在于，所述路由器还包括：
MAC地址设置单元，用于将收到的MAC地址冲突通知报文中的MAC地址设置为暂时不可用，并发出MAC地址冲突应答报文。
14.一种网络设备，其特征在于，该网络设备包括MAC地址提取单元、检测单元和MAC地址冲突检测响应报文发送单元；其中，
所述MAC地址提取单元，用于从收到的MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址；
所述检测单元，用于对提取MAC地址进行检测，判断提取出的MAC地址是否与网络设备自身的MAC地址相同；
所述MAC地址冲突检测响应报文发送单元，用于当提取出的MAC地址与网络设备自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文。
15.一种MAC地址分配系统，其特征在于，该系统包括：网络设备和路由器；其中，
所述网络设备，用于在访问网络之前，向路由器发出获取MAC地址的请求消息；接收路由器发来的MAC地址；当网络设备下线时，向路由器发送释放MAC地址请求，所述请求携带所述MAC地址；
所述路由器，用于根据收到的请求消息分配MAC地址；将分配的MAC地址发送给网络设备；根据网络设备发来的释放MAC地址请求，设置释放MAC地址请求中的MAC地址为可用。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统还包括目标网络设备，用于从收到的MAC地址冲突检测请求报文中提取MAC地址；对提取MAC地址进行检测，判断提取出的MAC地址是否与自身的MAC地址相同；当提取出的MAC地址与自身的MAC地址相同时，向多播地址发出MAC地址冲突检测响应报文。
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