TCP/IP: IP Subnetting IP SubnettingVLSMCIDR SCUOLA TELECOMUNICAZIONI FORZE ARMATE - Chiavari.

TCP/IP:TCP/IP:

IP SubnettingIP SubnettingVLSMVLSMCIDRCIDR

SCUOLA TELECOMUNICAZIONI SCUOLA TELECOMUNICAZIONI FORZE ARMATEFORZE ARMATE - Chiavari - Chiavari

LOGICA BINARIA:LOGICA BINARIA:Sistema di numerazione in Sistema di numerazione in

base 2base 2

Numeri binari :peso dei bit all’interno di un byteNumeri binari :peso dei bit all’interno di un byte

Numeri binari : Numeri binari : Calcolo dei valori corrispondenti in decimaleCalcolo dei valori corrispondenti in decimale

Codice binario Valore bit Valore decimale

000000000000000100000011000001110000111100011111001111110111111111111111

011+21+2+41+2+4+81+2+4+8+161+2+4+8+16+321+2+4+8+16+32+641+2+4+8+16+32+64+128

0137153163127255

Conversione da decimale (base 10) a binario (base 2)Conversione da decimale (base 10) a binario (base 2)Metodo della divisione: Base 10 => Base 2Metodo della divisione: Base 10 => Base 2

Rappresentazione ESADECIMALERappresentazione ESADECIMALE

BinarioBinario Decimale Decimale Esadecimale Esadecimale

Un numero esadecimale si scrive: Un numero esadecimale si scrive:

0x0x1F2A1F2A

PrefissoOgni numero rappresenta un’insieme di 4 bit.Es.: 1 = 0001 F = 1111 2 = 0010 A = 1010

Classi di indirizzi

Classe Indirizzodi rete

Indirizzodi host

Numerototale di

reti

Numerototale di host

per retea

(1 byte)b.c.d

(3 byte)126

(1-126)16.777.214

a.b(2 byte)

c.d(2 byte)

16.384(128-191)

65.534

a.b.c(3 byte)

d(1 byte)

2.097.151(192-223)

254

AA

BB

CC

Subnet Mask standard

16.201131.107.

0.0255.255.

131.107.

a. b.

IP Address

Subnet Mask

Network ID

Host ID 16.201

c. d

Bits Usati per Subnet MaskBits Usati per Subnet MaskClassiClassi NotazioneNotazionepunto decimalepunto decimale

NotazioneNotazionepunto decimalepunto decimale

Class A

Class B

Class C

Class A

Class B

Class C

11111111 00000000 00000000 00000000

11111111 11111111 00000000 00000000

11111111 11111111 11111111 00000000

11111111 00000000 00000000 00000000

11111111 11111111 00000000 00000000

11111111 11111111 11111111 00000000

255.0.0.0

255.255.0.0

255.255.255.0

255.0.0.0

255.255.0.0

255.255.255.0

Esempio di subnet standard per la classe B

E’ possibile suddividere ulteriormente la parte host degli indirizzi IP in due parti, subnet e host, dividendo così la rete in sottoreti Concetto di : Subnetting

Sappiamo ad esempio che, dei 32 bit di un indirizzo IP di classe B, 16 bit sono dedicati all’indirizzo di rete, mentre gli altri 16 bit identificano univocamente gli host.

Con il subnetting si possono usare come indirizzi di sottorete una parte (p.es. 10 bit) dei 16 bit dedicati agli host.

E mantenere quelli rimanenti (6 bit) per l’identificazione degli host all’interno delle sottoretI.

Con la suddivisione delle reti in sottoreti nasce il concetto di: maschera di sottorete ( subnet mask )

SUBNETTING SUBNETTING (RFC 950,1812)(RFC 950,1812)

SUBNETTINGSUBNETTING

• Una maschera di sottorete è simile a un indirizzo IP a quattro byte.

• Serve ad indicare la parte dell’indirizzo IP utilizzata per individuare rete e sottorete e quale invece per identificare l’host:

– I bit a 1 indicano quali bit dell’indirizzo IP costituiscono l’indirizzo di rete o sottorete, mentre i bit a 0 individuano i bit destinati agli hosts.

– Si converte poi in decimale byte a byte:

10000001 10010110 00011100 10 000100

Indirizzo di rete e sottorete (26 bit)Ind. Host( 6 bit )

INDIRIZZO di CLASSE BINDIRIZZO di CLASSE B 129.150.28.132129.150.28.132 e subnet maske subnet mask 255.255.255.255.255.255.192192

11111111 11111111 11111111 11 000000

255 255 255 192

NETMASK

Indirizzo IP

SUBNETTING: subnet mask

In altre parole, la maschera di sottorete (subnet mask) contiene:- bit a 1 in corrispondenza dei campi rete e sottorete- bit a 0 in corrispondenza del campo host.

Nota:

• Tutte le sottoreti di una stessa rete IP hanno la stessa subnet-mask, in quanto è univoco il partizionamento di tale rete in sottoreti.• Affinché due host possano comunicare è necessario che appartengano alla stessa sottorete .

SUBNETTINGSUBNETTING

Invece di usare la rappresentazione con la maschera di sottorete si può : Considerare il numero di bit a 1 contigui (da sinistra a destra). Sciverlo come: /N° di bit al posto della netmask

Questo metodo si chiama: Prefix-Length Prefix-Length (lunghezza del prefisso)(lunghezza del prefisso)Esempio :

SUBNETTING: Prefix-LengthSUBNETTING: Prefix-Length

10000001 10010110 00011100 10 000100

Indirizzo di rete e sottorete (prefisso=26 bitprefisso=26 bit)

INDIRIZZO di CLASSE BINDIRIZZO di CLASSE B 129.150.28.132129.150.28.132 e subnet maske subnet mask 255.255.255.255.255.255.192192

11111111 11111111 11111111 11 000000

255 255 255 192

NETMASK

Indirizzo IP

129.150.28.132/26129.150.28.132/26

Prefisso Prefisso

Come si può verificare se due indirizzi IP di Host fanno parte della stessa sottorete?

Li si mette in AND (bit a bit) con la maschera della propria sottorete:- se si ottengono due risultati identici, i 2 indirizzi appartengono alla stessa sottorete.

Logica di Boole : Tabella della verità dell’operatore logico Logica di Boole : Tabella della verità dell’operatore logico ANDAND

11 11 11

11 00 00

00 11 00

00 00 00

EsempioEsempio

10000001 10010110 00011100 10 000100

INDIRIZZO di CLASSE BINDIRIZZO di CLASSE B 129.150.28.132129.150.28.132 255.255.255.255.255.255.192192

11111111 11111111 11111111 11 000000NETMASK255.255.255.192

Indirizzo IP host A129.150.28.132

Host AHost A

INDIRIZZO di CLASSE BINDIRIZZO di CLASSE B 129.150.28.155129.150.28.155 255.255.255.255.255.255.192192Host BHost B

A N D L O G I C O

10000001 10010110 00011100 10 000000 R I S U L T A T OSUBNET ID

129.150.28.128

10000001 10010110 00011100 10 011011

11111111 11111111 11111111 11 000000NETMASK255.255.255.192

Indirizzo IP host B129.150.28.155

A N D L O G I C O

10000001 10010110 00011100 10 000000 R I S U L T A T OSUBNET ID

129.150.28.128

Host A e host B hanno appartengono alla stessa sottorete IPHost A e host B hanno appartengono alla stessa sottorete IP

Esempio di calcolo di subnet mask

In binario

In decimale

Indirizzo IP di classe A (usa i primi 8 bit per individuare la rete), con i 24 bit finali (quelli usati per individuare l’host all’interno della rete) ad esempio così destinati :

11 bit per definire la sottorete (consentono al max 211=2048 sottoreti) 13 bit per definire l’host all’interno della sottorete (max 213=8192 host/sottorete)

11111111 11111111 11100000 00000000

255 . 255 . 224 . 0

La subnet mask sarà allora la seguente:

Si listano tutte le possibili combinazioni dei bit destinati all’identificazione della sottorete.

Si scartano le combinazioni non valide

Si converte in decimale byte a byte

Vediamo un esempio di classe B : indirizzo IP : 140.24.214.129 140.24.214.129

subnet mask : 255.255.224.0subnet mask : 255.255.224.0

3 bit destinati alla creazione di sottoreti .

Definire gli indirizzi di sottorete (Subnet ID):

2551 1 1 1 1 1 1 1

2551 1 1 1 1 1 1 1

2241 1 1 0 0 0 0 0

00 0 0 0 0 0 0 0

Su

bn

et m

ask

1401 0 0 0 1 1 0 0

240 0 0 1 1 0 0 0

214 1 1 0 1 0 1 1 0

1291 0 0 0 0 0 0 1

Ind

iriz

zo I

PSubnetting classe B: Subnetting classe B: subnet ID dell’ IP 140.24.214.129subnet ID dell’ IP 140.24.214.129

140 . 24 . 192 . 0140 . 24 . 192 . 0

AND LOGICOAND LOGICO bit a bit

Risultato Risultato

1401 0 0 0 1 1 0 0

240 0 0 1 1 0 0 0

192 1 1 0 0 0 0 0 0

00 0 0 0 0 0 0 0

Indirizzo di sottoreteIndirizzo di sottorete

2551 1 1 1 1 1 1 1

2551 1 1 1 1 1 1 1

2241 1 1 0 0 0 0 0

00 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 = 00 0 1 0 0 0 0 0 = 320 1 0 0 0 0 0 0 = 640 1 1 0 0 0 0 0 = 961 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 0 1 0 0 0 0 0 = 1601 1 0 0 0 0 0 0 = 1921 1 1 0 0 0 0 0 = 224

rete sottoreti host

Subnet mask

1401 0 0 0 1 1 0 0

240 0 0 1 1 0 0 0

214 1 1 0 1 0 1 1 0

1291 0 0 0 0 0 0 1

Indirizzo IP

Subnetting classe B: numerazione subnet IDSubnetting classe B: numerazione subnet ID

Non consentiteNon consentiteSubnet ID

Indirizzo di rete Indirizzo di rete ““Naturale” Naturale” 140.24.0.0140.24.0.0

Indirizzo di Indirizzo di broadcastbroadcast

Gli indirizzi delle 6 possibili sottoreti saranno :Gli indirizzi delle 6 possibili sottoreti saranno :

140.24.32.0

140.24.64.0

140.24.96.0

140.24.128.0

140.24.160.0

140.24.192.0

2551 1 1 1 1 1 1 1

2551 1 1 1 1 1 1 1

2241 1 1 0 0 0 0 0

00 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 = 00 0 1 0 0 0 0 0 = 320 1 0 0 0 0 0 0 = 640 1 1 0 0 0 0 0 = 961 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 0 1 0 0 0 0 0 = 1601 1 0 0 0 0 0 0 = 1921 1 1 0 0 0 0 0 = 224

rete sottorete host

Subnet mask

1401 0 0 0 1 1 0 0

240 0 0 1 1 0 0 0

214 1 1 0 1 0 1 1 0

1291 0 0 0 0 0 0 1

Indirizzo IP

Subnetting: Subnetting: La La RFC 1878 Permette Subnet ID a 0 e 1RFC 1878 Permette Subnet ID a 0 e 1

Consentite !Consentite !Subnet ID

Subnet bit a 0Subnet bit a 0

Subnet bit a 1 Subnet bit a 1

Definire i possibili indirizzi hosts per una subnet:

• Si prendono tutte le possibili combinazioni dei bit destinati agli hosts.

• Si scartano le due non consentite (tutti 1 e tutti 0), le si affiancano ai bit di rete e sottorete

e si riporta il tutto in decimale bit a bit.

In realtà tutto si riduce poi ad una regoletta meccanica a partire dagli indirizzi delle sottoreti, come risulterà chiaro dal seguente esempio:

140 . 24 . 214 . 129 10001100 00011000 11010110 10000001255 . 255 . 224 . 0 11111111 11111111 11100000 00000000 subnet ID : 140 . 24 . 192 . 0Primo indirizzo di host:

140 . 24 . 192 . 1 10001100 00011000 11000000 00000001140 . 24 . 192 . 2 10001100 00011000 11000000 00000010

140 . 24 . 192 . 3 10001100 00011000 11000000 00000011140 . 24 . 192 . 4 10001100 00011000 11000000 00000100……………………. Fino a :

140 . 24 . 223 . 254 10001100 00011000 11011111 11111110

0 0 1 0 0 0 0 0 = 320 0 1 0 0 0 0 0 = 320 1 0 0 0 0 0 0 = 640 1 0 0 0 0 0 0 = 640 1 1 0 0 0 0 0 = 960 1 1 0 0 0 0 0 = 961 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 0 1 0 0 0 0 0 = 1601 0 1 0 0 0 0 0 = 1601 1 0 0 0 0 0 0 = 1921 1 0 0 0 0 0 0 = 192

A.B.32.1 - A.B.63.254A.B.32.1 - A.B.63.254A.B.64.1 - A.B.95.254A.B.64.1 - A.B.95.254A.B.96.1 - A.B.127.254A.B.96.1 - A.B.127.254A.B.128.1 - A.B.159.254A.B.128.1 - A.B.159.254A.B.160.1 - A.B.191.254A.B.160.1 - A.B.191.254A.B.192.1 - A.B.223.254A.B.192.1 - A.B.223.254

Indirizzi subnet Range indirizzi host Indirizzi subnet Range indirizzi host

SUBNET ID e HOSTS ADDRESS RANGESUBNET ID e HOSTS ADDRESS RANGE

L’insieme di indirizzi IP che appartengono alla stessa rete o sottorete IP viene definito: ADDRESS RANGEADDRESS RANGE

Address range multipli

Address Range 2Address Range 2Address Range 1Address Range 1

• E’ possibile assegnare più indirizzi ad un’interfaccia di un router che avrà così :

– un indirizzo primario e uno o più indirizzi secondari

• L’interfaccia appartiene quindi a più address range

• I datagrammi generati dal router stesso avranno come IP sorgente IP Primario

R1R1

IPa 1IPa 1 IPa 2IPa 2

Address range multipli sulla stessa rete fisica

192.168.1.14192.168.6.10

Default Gateway192.168.1.1




AR 1 Rete 192.168.1.0/24AR 2 Rete 192.168.6.0/24

192.168.1.1 (primario)

192.168.6.1 (secondario)

• GIi host che appartengono ad una sottorete possono comunicare anche con gli altri host dell’altra sottorete – I loro datagrammi saranno instradati da R1 sulla stessa interfaccia fisica

R1R1

Esempio di Subnetting: Esempio di Subnetting: subnet-mask fissasubnet-mask fissa

A

C

B

net1100 host

net220 host

net320 host

net410 host

Link-A

Link-B

Link-C

Subnetting: subnet-mask fissaSubnetting: subnet-mask fissa

A

C

B

net1192.168.1.0/25

(0-127, 126 host)

net2192.168.1.128/25

(128-255, 126 host)

net3192.168.6.0/27(0-31, 30 host)

net4192.168.6.32/27(32-63, 30 host)

192.168.6.64/27Link-A

Link-B192.168.6.96/27

Link-C192.168.6.128/27

192.168.1.0255.255.255.128

192.168.6.0255.255.255.224

Rete naturale 192.168.1.0 255.255.255.0

VLSM VLSM (RFC 1009)(RFC 1009)( Variable Length Subnet Mask )

• Subnetting tradizionale:– Ha il limite di poter utilizzare solo una netmask di lunghezza fissa per ogni net ID

• Questo significa che con la netmask scelta si è obbligati ad avere un numero fisso di sottoreti con lo stesso numero di bit costituenti e quindi ognuna con lo stesso numero di host disponibili.

• L’RFC 1009 (1987) permette che una rete subnettata possa utilizzare più di una netmask.

Saremo in questo caso in presenza di una rete naturale con subnet-mask di

lunghezza variabile:

- Variable Length Subnet Mask, (VLSM)

VLSM: esempioVLSM: esempio

A

C

B

net1192.168.1.0/25

(0-127, 126 host)

net2192.168.1.128/27(128-159, 30 host)

net3192.168.1.160/27(160-191, 30 host)

net4192.168.1.192/28(192-207, 14 host)

192.168.1.208/30Link-A

Link-B192.168.1.212/30

Link-C192.168.1.216/30

Rete naturale 192.168.1.0 255.255.255.0

Esaurimento degli indirizzi IP Esaurimento degli indirizzi IP

• Il progressivo esaurimento degli indirizzi IP, unitamente alla rapida crescita delle dimensioni delle tabelle di routing ha spinto l’IETF (Internet Engineering Task Force) nel 1992 ad intraprendere delle azioni preventive.

• Tali misure preventive possono essere raggruppate nelle seguenti categorie:

– Assegnazione razionale degli indirizzi IP

– Classless InterDomain Routing (CIDR)

– Indirizzi privati e Network Address Translation (NAT)

– Assegnazione dinamica di indirizzi (DHCP)

– IP versione 6 (IPv6)

CIDRCIDR• Il Classless InterDomain Routing (CIDR)(CIDR) supporta due importanti caratteristiche

che hanno portato grossi benefici al sistema di routing di Internet:

– Elimina il concetto tradizionale di classi per consentire di allocare più efficientemente lo spazio degli indirizzi IP

– Supporta l’aggregazione degli indirizzi (summarization), conosciuta anche come supernetting .

• Riassume cioè grossi insiemi di indirizzi di reti tradizionali con classi ( metodo classfull ), in una singola entry nella tabella di routing ( metodo classless ) .

• Basta una combinazione indirizzo/masheraindirizzo/mashera per rappresentare una route verso reti multiple.

Esempio di routing senza CIDREsempio di routing senza CIDR

198.32.0.0198.32.0.0

198.32.7.0198.32.7.0198.32.6.0198.32.6.0198.32.1.0198.32.1.0 198.32.2.0198.32.2.0

198.32.0.0/24198.32.1.0/24198.32.2.0/24198.32.3.0/24

198.32.0.0/24198.32.1.0/24198.32.2.0/24198.32.3.0/24

198.32.6.0/24198.32.7.0/24198.32.6.0/24198.32.7.0/24

198.32.5.0198.32.5.0198.32.4.0198.32.4.0

198.32.4.0/24198.32.5.0/24198.32.4.0/24198.32.5.0/24

198.32.3.0198.32.3.0

R1

198.32.0.0/24198.32.1.0/24

.

.

.

198.32.7.0/24

R1 deve annunciareverso l’esternotutte le reti

Esempio: con CIDREsempio: con CIDR

198.32.0.0198.32.0.0

198.32.7.0198.32.7.0

198.32.6.0198.32.6.0

198.32.1.0198.32.1.0

198.32.2.0198.32.2.0

198.32.0.0/22198.32.0.0/22198.32.6.0/23198.32.6.0/23

198.32.0.0/21198.32.0.0/21

198.32.5.0198.32.5.0198.32.4.0198.32.4.0

198.32.4.0/23198.32.4.0/23

198.32.3.0198.32.3.0

Tutte le reti vengono aggregate in un

singolo annuncio(summarization)

Tutte le reti vengono aggregate in un

singolo annuncio(summarization)

Viene così a crearsi una rete avente subnet-mask di 21 bit che è inferiore a

quella naturale (classe C=24 bit)

Essa assume la denominazione di Super-Rete

Concetto di Supernetting

SupernettingSupernetting

• Una rete è denominata supernetsupernet (super-rete) (super-rete) quando il prefix-length contiene meno bits della rete naturale.

• Esempio di una rete di classe C 198.32.1.0, mask naturale = 255.255.255.0 :• Se è rappresentata con: 198.32.0.0 255.255.0.0 o 198.32.0.0/16 ,essa avrà una

netmask inferiore a quella naturale (16bit < 24bit); – Diventata perciò una SupernetSupernet..

• Questa tecnica permette di riassumere (raggruppare) routes specifiche della 198.32.0.0 (198.32.1.0 , 198.32.2.0, e così via..) in un singolo annuncio di routing, chiamato “Aggregato di reti IPAggregato di reti IP”, o semplicemente “AggregatoAggregato” .

• Esempio:

Eliminiamo la confusioneEliminiamo la confusione• Generalmente, i termini usati per indicare che una lista di reti IP

contigue è stato raggruppato (o riassunto) in un annuncio singolo sono diversi:

– Aggregate Aggregate – CIDR BlockCIDR Block– SupernetSupernet – Route summarizationRoute summarization– Auto-SummaryAuto-Summary

• Non fatevi trarre in inganno:

– Sono semplicemente diversi modi per indicare Sono semplicemente diversi modi per indicare

lo stesso concetto.lo stesso concetto.

CIDR:CIDR:Algoritmo di calcolo dei bit della Algoritmo di calcolo dei bit della Maschera per l’aggregazione delle retiMaschera per l’aggregazione delle reti

IP SubnetIP SubnetPrimo byte in Binario

Secondo byte in Binario

Terzobyte inBinario

198.32.0.0/24 11000110 00100000 00000 000

198.32.1.0/24 11000110 00100000 00000 001

198.32.2.0/24 11000110 00100000 00000 010

198.32.3.0/24 11000110 00100000 00000 011

198.32.4.0/24 11000110 00100000 00000 100

198.32.5.0/24 11000110 00100000 00000 101

198.32.6.0/24 11000110 00100000 00000 110

198.32.7.0/24 11000110 00100000 00000 111

SupernettingSupernetting 1111111111111111 1111111111111111 1111111111 000000 /21 bit

Partendo da sinistra si considera il numero di bit che tutti gli indirizzi hanno in comune ; Questo determinerà la lunghezza della mashera del Supernetting = 21 bit Una considerazione importante:

Affinche il CIDR si possa applicare efficacemente è necessario che tutte le reti annunciate siano contigue.

L’uso di indirizzi IP non contigui può comportare errori e loop nel routing.

CIDR:CIDR: Subnet Mask > Wild-Card Mask > Prefix

Subnet Mask Wild-Card Mask Prefix

255.0.0.0 0.255.255.255 /8

255.128.0.0 0.127.255.255 /9

255.192.0.0 0.63.255.255 /10

255.224.0.0 0.31.255.255 /11

255.240.0.0 0.15.255.255 /12

255.248.0.0 0.7.255.255 /13

255.252.0.0 0.3.255.255 /14

255.254.0.0 0.1.255.255 /15

255.255.0.0 0.0.255.255 /16

255.255.128.0 0.0.127.255 /17

255.255.192.0 0.0.63.255 /18

255.255.224.0 0.0.31.255 /19

255.255.240.0 0.0.15.255 /20

255.255.248.0 0.0.7.255 /21

255.255.252.0 0.0.3.255 /22

255.255.254.0 0.0.1.255 /23

255.255.255.0 0.0.0.255 /24

Assegnazione razionale degli indirizzi IPAssegnazione razionale degli indirizzi IP

• Lo spazio degli indirizzi di classe C è attualmente allocato in modo tale da consentire l’aggregazione degli indirizzi

Esigenze dell'organizzazione Indirizzi assegnati

Meno di 256 indirizzi 1 rete di classe C

Meno di 512 ma più di 256 2 reti di classe C contigue






Allocazione dello spazio di indirizzi per Allocazione dello spazio di indirizzi per maggiori aree geografichemaggiori aree geografiche

Multiregional Multiregional

Europe Europe

Others Others

North America North America

Central/South America Central/South America

Pacific Rim Pacific Rim

OthersOthers

OthersOthers

192.0.0.0 a 193.255.255.255 194.0.0.0 a 195.255.255.255 196.0.0.0 a 197.255.255.255 198.0.0.0 a 199.255.255.255 200.0.0.0 a 201.255.255.255 202.0.0.0 a 203.255.255.255 204.0.0.0 a 205.255.255.255 206.0.0.0 a 207.255.255.255

Crescita delle tabelle di routing su InternetCrescita delle tabelle di routing su Internet• Nei primi anni ’90 si è stimato che nel 1995 le tabelle di instradamento dei router di Internet avrebbero superato le 80.000 entry.• Invece grazie all’impiego del CIDR nel 2000 si sono attestate intorno a 76.000. • Senza il CIDR i router Internet avrebbero avuto la saturazione della memoria e CPU, rendendo assai lenta la velocità di Route Processing.

Crescita tabelle di routing in INTERNETCrescita tabelle di routing in INTERNET

Special Use Reserved Address Blocks, RFC 3330

EserciziEsercizi• Il solo modo per imparare ad usare bene

l’indirizzamento IP è : fare tanta pratica ,pratica, pratica …….e poi ancora pratica ,pratica e pratica.

TCP/IP: IP Subnetting IP SubnettingVLSMCIDR SCUOLA TELECOMUNICAZIONI FORZE ARMATE - Chiavari.

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