入门Java Web开发：了解Servlet和JSP

最编程 2024-08-11 08:51:27

...

一、Servlet

Java Servlet 是运行在 Web 服务器或应用服务器上的程序，它是作为来自 Web 浏览器或其他 HTTP 客户端的请求和 HTTP 服务器上的数据库或应用程序之间的中间层。使用 Servlet，您可以收集来自网页表单的用户输入，呈现来自数据库或者其他源的记录，还可以动态创建网页。Java Servlet 通常情况下与使用 CGI（Common Gateway Interface，公共网关接口）实现的程序可以达到异曲同工的效果。但是相比于 CGI，Servlet 有以下几点优势：

性能明显更好。
Servlet 在 Web 服务器的地址空间内执行。这样它就没有必要再创建一个单独的进程来处理每个客户端请求。
Servlet 是独立于平台的，因为它们是用 Java 编写的。
服务器上的 Java 安全管理器执行了一系列限制，以保护服务器计算机上的资源。因此，Servlet 是可信的。
Java 类库的全部功能对 Servlet 来说都是可用的。它可以通过 sockets 和 RMI 机制与 applets、数据库或其他软件进行交互。

servlet架构

1.阐述Servlet和CGI的区别?

Servlet与CGI的区别在于Servlet处于服务器进程中，它通过多线程方式运行其service()方法，一个实例可以服务于多个请求，并且其实例一般不会销毁，而CGI对每个请求都产生新的进程，服务完成后就销毁，所以效率上低于Servlet。

补充：Sun Microsystems公司在1996年发布Servlet技术就是为了和CGI进行竞争，Servlet是一个特殊的Java程序，一个基于Java的Web应用通常包含一个或多个Servlet类。Servlet不能够自行创建并执行，它是在Servlet容器中运行的，容器将用户的请求传递给Servlet程序，并将Servlet的响应回传给用户。通常一个Servlet会关联一个或多个JSP页面。以前CGI经常因为性能开销上的问题被诟病，然而Fast CGI早就已经解决了CGI效率上的问题，所以面试的时候大可不必信口开河的诟病CGI，事实上有很多你熟悉的网站都使用了CGI技术。

2.Servlet接口中有哪些方法？

Servlet接口定义了5个方法，其中前三个方法与Servlet生命周期相关：

void init(ServletConfig config) throws ServletException

void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) throws ServletException, java.io.IOException

void destory()

java.lang.String getServletInfo()

ServletConfig getServletConfig()

3.Servlet的生命周期（执行流程）？

Web容器加载Servlet并将其实例化后，Servlet生命周期开始，容器运行其init()方法进行Servlet的初始化；请求到达时调用Servlet的service()方法，service()方法会根据需要调用与请求对应的doGet或doPost等方法；当服务器关闭或项目被卸载时服务器会将Servlet实例销毁，此时会调用Servlet的destroy()方法。

4.转发（forward）和重定向（redirect）的区别？

forward是容器中控制权的转向，是服务器请求资源，服务器直接访问目标地址的URL，把那个URL 的响应内容读取过来，然后把这些内容再发给浏览器，浏览器根本不知道服务器发送的内容是从哪儿来的，所以它的地址栏中还是原来的地址。
redirect就是服务器端根据逻辑，发送一个状态码，告诉浏览器重新去请求那个地址，因此从浏览器的地址栏中可以看到跳转后的链接地址，很明显redirect无法访问到服务器保护起来资源，但是可以从一个网站redirect到其他网站。

forward更加高效，所以在满足需要时尽量使用forward（通过调用RequestDispatcher对象的forward()方法，该对象可以通过ServletRequest对象的getRequestDispatcher()方法获得），并且这样也有助于隐藏实际的链接；在有些情况下，比如需要访问一个其它服务器上的资源，则必须使用重定向（通过HttpServletResponse对象调用其sendRedirect()方法实现）。

所以总结来说可以按照以下来四个方面：
（1）从地址栏显示来说
forward是服务器请求资源,服务器直接访问目标地址的URL,把那个URL的响应内容读取过来,然后把这些内容再发给浏览器.浏览器根本不知道服务器发送的内容从哪里来的,所以它的地址栏还是原来的地址.redirect是服务端根据逻辑,发送一个状态码,告诉浏览器重新去请求那个地址.所以地址栏显示的是新的URL.

（2）从数据共享来说
forward:转发页面和转发到的页面可以共享request里面的数据.
redirect:不能共享数据.

（3）从运用地方来说
forward:一般用于用户登陆的时候,根据角色转发到相应的模块.
redirect:一般用于用户注销登陆时返回主页面和跳转到其它的网站等.

（4）从效率来说
forward:高.
redirect:低.

二、JSP

JSP（全称Java Server Pages）是由 Sun Microsystems 公司倡导和许多公司参与共同创建的一种使软件开发者可以响应客户端请求，而动态生成 HTML、XML 或其他格式文档的Web网页的技术标准。

JSP 技术是以 Java 语言作为脚本语言的，JSP 网页为整个服务器端的 Java 库单元提供了一个接口来服务于HTTP的应用程序。JSP文件后缀名为 *.jsp 。JSP开发的WEB应用可以跨平台使用，既可以运行在 Linux 上也能运行在 Windows 上。

1.JSP有哪些内置对象？作用分别是什么？

JSP有9个内置对象：

request：封装客户端的请求，其中包含来自GET或POST请求的参数；
response：封装服务器对客户端的响应；
pageContext：通过该对象可以获取其他对象；
session：封装用户会话的对象；
application：封装服务器运行环境的对象；
out：输出服务器响应的输出流对象；
config：Web应用的配置对象；
page：JSP页面本身（相当于Java程序中的this）；
exception：封装页面抛出异常的对象。

如果用Servlet来生成网页中的动态内容无疑是非常繁琐的工作，另一方面，所有的文本和HTML标签都是硬编码，即使做出微小的修改，都需要进行重新编译。JSP解决了Servlet的这些问题，它是Servlet很好的补充，可以专门用作为用户呈现视图（View），而Servlet作为控制器（Controller）专门负责处理用户请求并转发或重定向到某个页面。基于Java的Web开发很多都同时使用了Servlet和JSP。JSP页面其实是一个Servlet，能够运行Servlet的服务器（Servlet容器）通常也是JSP容器，可以提供JSP页面的运行环境，Tomcat就是一个Servlet/JSP容器。第一次请求一个JSP页面时，Servlet/JSP容器首先将JSP页面转换成一个JSP页面的实现类，这是一个实现了JspPage接口或其子接口HttpJspPage的Java类。JspPage接口是Servlet的子接口，因此每个JSP页面都是一个Servlet。转换成功后，容器会编译Servlet类，之后容器加载和实例化Java字节码，并执行它通常对Servlet所做的生命周期操作。对同一个JSP页面的后续请求，容器会查看这个JSP页面是否被修改过，如果修改过就会重新转换并重新编译并执行。如果没有则执行内存中已经存在的Servlet实例。我们可以看一段JSP代码对应的Java程序就知道一切了，而且9个内置对象的神秘面纱也会被揭开。

<%@ page pageEncoding="UTF-8"%>
<%
String path = request.getContextPath();
String basePath = request.getScheme() + "://" + request.getServerName() + ":" + request.getServerPort() + path + "/";
%>

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <base href="<%=basePath%>">
    <title>首页</title>
    <style type="text/css">
        * { font-family: "Arial"; }
    </style>
  </head>

  <body>
    <h1>Hello, World!</h1>
    <hr/>
    <h2>Current time is: <%= new java.util.Date().toString() %></h2>
  </body>
</html>

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.jsp.*;

public final class index_jsp extends org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase
        implements org.apache.jasper.runtime.JspSourceDependent {

    private static final javax.servlet.jsp.JspFactory _jspxFactory = javax.servlet.jsp.JspFactory
            .getDefaultFactory();

    private static java.util.Map<java.lang.String, java.lang.Long> _jspx_dependants;

    private javax.el.ExpressionFactory _el_expressionfactory;
    private org.apache.tomcat.InstanceManager _jsp_instancemanager;

    public java.util.Map<java.lang.String, java.lang.Long> getDependants() {
        return _jspx_dependants;
    }

    public void _jspInit() {
        _el_expressionfactory = _jspxFactory.getJspApplicationContext(
                getServletConfig().getServletContext()).getExpressionFactory();
        _jsp_instancemanager = org.apache.jasper.runtime.InstanceManagerFactory
                .getInstanceManager(getServletConfig());
    }

    public void _jspDestroy() {
    }

    public void _jspService(
            final javax.servlet.http.HttpServletRequest request,
            final javax.servlet.http.HttpServletResponse response)
            throws java.io.IOException, javax.servlet.ServletException {
        // 内置对象就是在这里定义的
        final javax.servlet.jsp.PageContext pageContext;
        javax.servlet.http.HttpSession session = null;
        final javax.servlet.ServletContext application;
        final javax.servlet.ServletConfig config;
        javax.servlet.jsp.JspWriter out = null;
        final java.lang.Object page = this;
        javax.servlet.jsp.JspWriter _jspx_out = null;
        javax.servlet.jsp.PageContext _jspx_page_context = null;

        try {
            response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
            pageContext = _jspxFactory.getPageContext(this, request, response,
                    null, true, 8192, true);
            _jspx_page_context = pageContext;
            application = pageContext.getServletContext();
            config = pageContext.getServletConfig();
            session = pageContext.getSession();
            out = pageContext.getOut();
            _jspx_out = out;

            out.write('\r');
            out.write('\n');

            String path = request.getContextPath();
            String basePath = request.getScheme() + "://"
                    + request.getServerName() + ":" + request.getServerPort()
                    + path + "/";
// 以下代码通过输出流将HTML标签输出到浏览器中
            out.write("\r\n");
            out.write("\r\n");
            out.write("<!DOCTYPE html>\r\n");
            out.write("<html>\r\n");
            out.write("  <head>\r\n");
            out.write("    <base href=\"");
            out.print(basePath);
            out.write("\">\r\n");
            out.write("    <title>首页</title>\r\n");
            out.write("    <style type=\"text/css\">\r\n");
            out.write("    \t* { font-family: \"Arial\"; }\r\n");
            out.write("    </style>\r\n");
            out.write("  </head>\r\n");
            out.write("  \r\n");
            out.write("  <body>\r\n");
            out.write("    <h1>Hello, World!</h1>\r\n");
            out.write("    <hr/>\r\n");
            out.write("    <h2>Current time is: ");
            out.print(new java.util.Date().toString());
            out.write("</h2>\r\n");
            out.write("  </body>\r\n");
            out.write("</html>\r\n");
        } catch (java.lang.Throwable t) {
            if (!(t instanceof javax.servlet.jsp.SkipPageException)) {
                out = _jspx_out;
                if (out != null && out.getBufferSize() != 0)
                    try {
                        out.clearBuffer();
                    } catch (java.io.IOException e) {
                    }
                if (_jspx_page_context != null)
                    _jspx_page_context.handlePageException(t);
                else
                    throw new ServletException(t);
            }
        } finally {
            _jspxFactory.releasePageContext(_jspx_page_context);
        }
    }
}

2.JSP与Servlet有什么区别

Servlet是服务器端的程序，动态生成html页面发送到客户端，但是这样程序里会有很多out.println()，java与html语言混在一起很乱，所以后来sun公司推出了JSP.其实JSP就是Servlet，每次运行的时候JSP都首先被编译成servlet文件，然后再被编译成.class文件运行。有了jsp，在MVC项目中servlet不再负责动态生成页面，转而去负责控制程序逻辑的作用，控制jsp与javabean之间的流转。总结来说就是：

JSP是Servlet技术的扩展，jsp编译后是"类servlet"。
Servlet侧重于应用逻辑，且逻辑控制放在Java文件中，并且完全从表示层中的HTML里分离开来。
JSP侧重于视图，是Java和HTML可以组合成一个扩展名为.jsp的文件
在MVC架构模式中，JSP适合充当视图（view）而Servlet适合充当控制器（controller）。

3.讲解JSP中的四种作用域。

JSP中的四种作用域包括page、request、session和application，具体来说：

page代表与一个页面相关的对象和属性。
request代表与Web客户机发出的一个请求相关的对象和属性。一个请求可能跨越多个页面，涉及多个Web组件；需要在页面显示的临时数据可以置于此作用域。
session代表与某个用户与服务器建立的一次会话相关的对象和属性。跟某个用户相关的数据应该放在用户自己的session中。
application代表与整个Web应用程序相关的对象和属性，它实质上是跨越整个Web应用程序，包括多个页面、请求和会话的一个全局作用域。

4.如何实现JSP或Servlet的单线程模式？

对于JSP页面，可以通过page指令进行设置。

<%@page isThreadSafe=”false”%>

对于Servlet，可以让自定义的Servlet实现SingleThreadModel标识接口。

说明：如果将JSP或Servlet设置成单线程工作模式，会导致每个请求创建一个Servlet实例，这种实践将导致严重的性能问题（服务器的内存压力很大，还会导致频繁的垃圾回收），所以通常情况下并不会这么做。Servlet是单例的，可以提高性能。

5.实现会话跟踪的技术有哪些？

由于HTTP协议本身是无状态的，服务器为了区分不同的用户，就需要对用户会话进行跟踪，简单的说就是为用户进行登记，为用户分配唯一的ID，下一次用户在请求中包含此ID，服务器据此判断到底是哪一个用户。

①URL 重写：在URL中添加用户会话的信息作为请求的参数，或者将唯一的会话ID添加到URL结尾以标识一个会话。

②设置表单隐藏域：将和会话跟踪相关的字段添加到隐式表单域中，这些信息不会在浏览器中显示但是提交表单时会提交给服务器。
这两种方式很难处理跨越多个页面的信息传递，因为如果每次都要修改URL或在页面中添加隐式表单域来存储用户会话相关信息，事情将变得非常麻烦。

③cookie：cookie有两种，一种是基于窗口的，浏览器窗口关闭后，cookie就没有了；另一种是将信息存储在一个临时文件中，并设置存在的时间。当用户通过浏览器和服务器建立一次会话后，会话ID就会随响应信息返回存储在基于窗口的cookie中，那就意味着只要浏览器没有关闭，会话没有超时，下一次请求时这个会话ID又会提交给服务器让服务器识别用户身份。会话中可以为用户保存信息。会话对象是在服务器内存中的，而基于窗口的cookie是在客户端内存中的。如果浏览器禁用了cookie，那么就需要通过下面两种方式进行会话跟踪。当然，在使用cookie时要注意几点：首先不要在cookie中存放敏感信息；其次cookie存储的数据量有限（4k），不能将过多的内容存储cookie中；再者浏览器通常只允许一个站点最多存放20个cookie。当然，和用户会话相关的其他信息（除了会话ID）也可以存在cookie方便进行会话跟踪。

④HttpSession：在所有会话跟踪技术中，HttpSession对象是最强大也是功能最多的。当一个用户第一次访问某个网站时会自动创建HttpSession，每个用户可以访问他自己的HttpSession。可以通过HttpServletRequest对象的getSession方法获得HttpSession，通过HttpSession的setAttribute方法可以将一个值放在HttpSession中，通过调用HttpSession对象的getAttribute方法，同时传入属性名就可以获取保存在HttpSession中的对象。与上面三种方式不同的是，HttpSession放在服务器的内存中，因此不要将过大的对象放在里面，即使目前的Servlet容器可以在内存将满时将HttpSession中的对象移到其他存储设备中，但是这样势必影响性能。添加到HttpSession中的值可以是任意Java对象，这个对象最好实现了Serializable接口，这样Servlet容器在必要的时候可以将其序列化到文件中，否则在序列化时就会出现异常。

简单一点回答就可以从下面来说：
Cookie，session和application， Cookie是http对象，客户端与服务端都可以操纵

cookie是在客户端保持状态，session是在服务器端保持状态，由于cookie是保存在客户端本地的，所以数据很容易被窃取，当访问量很多时，使用session则会降低服务器的性能，
application的作用域是整个工程里只有一个，可以在不同浏览器之间共享数据，所有人都可以共享，因此application也是不安全的。

6.你的项目中使用过哪些JSTL标签？

答：项目中主要使用了JSTL的核心标签库，包括

<c:if>、<c:choose>、<c: when>、<c: otherwise>、<c:forEach>

等，主要用于构造循环和分支结构以控制显示逻辑。

说明：虽然JSTL标签库提供了core、sql、fmt、xml等标签库，但是实际开发中建议只使用核心标签库（core），而且最好只使用分支和循环标签并辅以表达式语言（EL），这样才能真正做到数据显示和业务逻辑的分离，这才是最佳实践。

7.说一下表达式语言（EL）的隐式对象及其作用。

答：EL的隐式对象包括：pageContext、initParam（访问上下文参数）、param（访问请求参数）、paramValues、header（访问请求头）、headerValues、cookie（访问cookie）、applicationScope（访问application作用域）、sessionScope（访问session作用域）、requestScope（访问request作用域）、pageScope（访问page作用域）。

用法如下所示：

${pageContext.request.method}
${pageContext["request"]["method"]}
${pageContext.request["method"]}
${pageContext["request"].method}
${initParam.defaultEncoding}
${header["accept-language"]}
${headerValues["accept-language"][0]}
${cookie.jsessionid.value}
${sessionScope.loginUser.username}

8.表达式语言（EL）支持哪些运算符？

答：除了.和[]运算符，EL还提供了：

算术运算符：+、-、*、/或div、%或mod
关系运算符：==或eq、!=或ne、>或gt、>=或ge、<或lt、<=或le
逻辑运算符：&&或and、||或or、!或not
条件运算符：${statement? A : B}（跟Java的条件运算符类似）
empty运算符：检查一个值是否为null或者空（数组长度为0或集合中没有元素也返回true）

三、过滤器和监听器

1.过滤器有哪些作用和用法？

Java Web开发中的过滤器（filter）是从Servlet 2.3规范开始增加的功能，并在Servlet 2.4规范中得到增强。对Web应用来说，过滤器是一个驻留在服务器端的Web组件，它可以截取客户端和服务器之间的请求与响应信息，并对这些信息进行过滤。当Web容器接受到一个对资源的请求时，它将判断是否有过滤器与这个资源相关联。如果有，那么容器将把请求交给过滤器进行处理。在过滤器中，你可以改变请求的内容，或者重新设置请求的报头信息，然后再将请求发送给目标资源。当目标资源对请求作出响应时候，容器同样会将响应先转发给过滤器，在过滤器中你可以对响应的内容进行转换，然后再将响应发送到客户端。

常见的过滤器用途主要包括：对用户请求进行统一认证、对用户的访问请求进行记录和审核、对用户发送的数据进行过滤或替换、转换图象格式、对响应内容进行压缩以减少传输量、对请求或响应进行加解密处理、触发资源访问事件、对XML的输出应用XSLT等。

和过滤器相关的接口主要有：Filter、FilterConfig和FilterChain。

编码过滤器的例子：

@WebFilter(urlPatterns = { "*" }, 
        initParams = {@WebInitParam(name="encoding", value="utf-8")})
public class CodingFilter implements Filter {
    private String defaultEncoding = "utf-8";

    @Override
    public void destroy() {
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse resp,
            FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        req.setCharacterEncoding(defaultEncoding);
        resp.setCharacterEncoding(defaultEncoding);
        chain.doFilter(req, resp);
    }

    @Override
    public void init(FilterConfig config) throws ServletException {
        String encoding = config.getInitParameter("encoding");
        if (encoding != null) {
            defaultEncoding = encoding;
        }
    }
}

下载计数过滤器的例子：

@WebFilter(urlPatterns = {"/*"})
public class DownloadCounterFilter implements Filter {

    private ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
    private Properties downloadLog;
    private File logFile;

    @Override
    public void destroy() {
        executorService.shutdown();
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse resp,
            FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
        final String uri = request.getRequestURI();
        executorService.execute(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                String value = downloadLog.getProperty(uri);
                if(value == null) {
                    downloadLog.setProperty(uri, "1");
                }
                else {
                    int count = Integer.parseInt(value);
                    downloadLog.setProperty(uri, String.valueOf(++count));
                }
                try {
                    downloadLog.store(new FileWriter(logFile), "");
                } 
                catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        chain.doFilter(req, resp);
    }

    @Override
    public void init(FilterConfig config) throws ServletException {
        String appPath = config.getServletContext().getRealPath("/");
        logFile = new File(appPath, "downloadLog.txt");
        if(!logFile.exists()) {
            try {
                logFile.createNewFile();
            } 
            catch(IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        downloadLog = new Properties();
        try {
            downloadLog.load(new FileReader(logFile));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.监听器有哪些作用和用法？

答：Java Web开发中的监听器（listener）就是application、session、request三个对象创建、销毁或者往其中添加修改删除属性时自动执行代码的功能组件，如下所示：

①ServletContextListener：对Servlet上下文的创建和销毁进行监听。
②ServletContextAttributeListener：监听Servlet上下文属性的添加、删除和替换。
③HttpSessionListener：对Session的创建和销毁进行监听。

补充：session的销毁有两种情况：1). session超时（可以在web.xml中通过<session-config>/<session-timeout>标签配置超时时间）；2). 通过调用session对象的invalidate()方法使session失效。

④HttpSessionAttributeListener：对Session对象中属性的添加、删除和替换进行监听。
⑤ServletRequestListener：对请求对象的初始化和销毁进行监听。
⑥ServletRequestAttributeListener：对请求对象属性的添加、删除和替换进行监听。

统计网站最多在线人数监听器的例子。

/**
 上下文监听器，在服务器启动时初始化onLineCount和maxOnLineCount两个变量
 并将其置于服务器上下文（ServletContext）中，其初始值都是0
*/
@WebListener
public class InitListener implements ServletContextListener {

    @Override
    public void contextDestroyed(ServletContextEvent evt) {
    }

    @Override
    public void contextInitialized(ServletContextEvent evt) {
        evt.getServletContext().setAttribute("onLineCount", 0);
        evt.getServletContext().setAttribute("maxOnLineCount", 0);
    }

}

/**
 会话监听器，在用户会话创建和销毁的时候根据情况
 修改onLineCount和maxOnLineCount的值
*/
@WebListener
public class MaxCountListener implements HttpSessionListener {

    @Override
    public void sessionCreated(HttpSessionEvent event) {
        ServletContext ctx = event.getSession().getServletContext();
        int count = Integer.parseInt(ctx.getAttribute("onLineCount").toString());
        count++;
        ctx.setAttribute("onLineCount", count);
        int maxOnLineCount = Integer.parseInt(ctx.getAttribute("maxOnLineCount").toString());
        if (count > maxOnLineCount) {
            ctx.setAttribute("maxOnLineCount", count);
            DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            ctx.setAttribute("date", df.format(new Date()));
        }
    }

    @Override
    public void sessionDestroyed(HttpSessionEvent event) {
        ServletContext app = event.getSession().getServletContext();
        int count = Integer.parseInt(app.getAttribute("onLineCount").toString());
        count--;
        app.setAttribute("onLineCount", count);
    }
}

上一篇：一步一步教你怎么在IntelliJ IDEA中建立JSP项目

下一篇：在JSP中集成Vue和Element-UI

入门Java Web开发：了解Servlet和JSP

一、Servlet

1.阐述Servlet和CGI的区别?

2.Servlet接口中有哪些方法？

3.Servlet的生命周期（执行流程）？

4.转发（forward）和重定向（redirect）的区别？

二、JSP

1.JSP有哪些内置对象？作用分别是什么？

2.JSP与Servlet有什么区别

3.讲解JSP中的四种作用域。

4.如何实现JSP或Servlet的单线程模式？

5.实现会话跟踪的技术有哪些？

6.你的项目中使用过哪些JSTL标签？

7.说一下表达式语言（EL）的隐式对象及其作用。

8.表达式语言（EL）支持哪些运算符？

三、过滤器和监听器

1.过滤器有哪些作用和用法？

2.监听器有哪些作用和用法？

深入理解Java Web开发：JSP的四大作用域和九个内置对象解析

入门Java Web开发：了解Servlet和JSP

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