RedisTemplate详解
SpringBoot集成redis使用starter是spring-boot-starter-data-redis。
一、关于spring-data-redis
spring-data-redis针对jedis提供了如下功能：
- 连接池自动管理，提供了一个高度封装的“RedisTemplate”类。
- 针对jedis客户端中大量api进行了归类封装,将同一类型操作封装为operation接口。
- ValueOperations：简单K-V操作
- SetOperations：set类型数据操作
- ZSetOperations：zset类型数据操作
- HashOperations：针对map类型的数据操作
- ListOperations：针对list类型的数据操作
- 提供了对key的“bound”(绑定)便捷化操作API，可以通过bound封装指定的key，然后进行一系列的操作而无须“显式”的再次指定Key，即BoundKeyOperations将事务操作封装，由容器控制。
- BoundValueOperations
- BoundSetOperations
- BoundListOperations
- BoundSetOperations
- BoundHashOperations
- 针对数据的“序列化/反序列化”，提供了多种可选择策略(RedisSerializer)
-
- JdkSerializationRedisSerializer：POJO对象的存取场景，使用JDK本身序列化机制，将pojo类通过ObjectInputStream/ObjectOutputStream进行序列化操作，最终redis-server中将存储字节序列。是目前最常用的序列化策略。
- StringRedisSerializer：Key或者value为字符串的场景，根据指定的charset对数据的字节序列编码成string，是“new String(bytes, charset)”和“string.getBytes(charset)”的直接封装。是最轻量级和高效的策略。
- JacksonJsonRedisSerializer：jackson-json工具提供了javabean与json之间的转换能力，可以将pojo实例序列化成json格式存储在redis中，也可以将json格式的数据转换成pojo实例。因为jackson工具在序列化和反序列化时，需要明确指定Class类型，因此此策略封装起来稍微复杂。【需要jackson-mapper-asl工具支持】
- OxmSerializer：提供了将javabean与xml之间的转换能力，目前可用的三方支持包括jaxb，apache-xmlbeans；redis存储的数据将是xml工具。不过使用此策略，编程将会有些难度，而且效率最低；不建议使用。【需要spring-oxm模块的支持】
如果你的数据需要被第三方工具解析，那么数据应该使用StringRedisSerializer而不是JdkSerializationRedisSerializer。
二、关于key的设计
1. key的存活时间
无论什么时候，只要有可能就利用key超时的优势。一个很好的例子就是储存一些诸如临时认证key之类的东西。这样在设置key的时候，设成同样的超时时间，Redis就会自动为你清除。
2. 关系数据库的redis
- 把表名转换为key前缀 如, tag:
- 第2段放置用于区分区key的字段--对应mysql中的主键的列名,如userid
- 第3段放置主键值,如2,3,4...., a , b ,c
- 第4段,写要存储的列名
例：user:userid:9:username
三、Redis的数据类型
1. String字符串
- string是redis最基本的类型，一个key对应一个value。
- string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象 。
- string类型是Redis最基本的数据类型，一个键最大能存储512MB。
2. 链表
- redis列表是简单的字符串列表，排序为插入的顺序。列表的最大长度为2^32-1。
- redis的列表是使用链表实现的，这意味着，即使列表中有上百万个元素，增加一个元素到列表的头部或尾部的操作都是在常量的时间完成。
- 可以用列表获取最新的内容（像帖子，微博等），用ltrim很容易就会获取最新的内容，并移除旧的内容。
- 用列表可以实现生产者消费者模式，生产者调用lpush添加项到列表中，消费者调用rpop从列表中提取，如果没有元素，则轮询去获取，或者使用brpop等待生产者添加项到列表中。
3. 集合
- redis集合是无序的字符串集合，集合中的值是唯一的，无序的。可以对集合执行很多操作，例如，测试元素是否存在，对多个集合执行交集、并集和差集等等。
- 我们通常可以用集合存储一些无关顺序的，表达对象间关系的数据，例如用户的角色，可以用sismember很容易就判断用户是否拥有某个角色。
- 在一些用到随机值的场合是非常适合的，可以用 srandmember/spop 获取/弹出一个随机元素。
同时，使用@EnableCaching开启声明式缓存支持，这样就可以使用基于注解的缓存技术。注解缓存是一个对缓存使用的抽象，通过在代码中添加下面的一些注解，达到缓存的效果。
4. ZSet有序集合
- 有序集合由唯一的，不重复的字符串元素组成。有序集合中的每个元素都关联了一个浮点值，称为分数。可以把有序看成hash和集合的混合体，分数即为hash的key。
- 有序集合中的元素是按序存储的，不是请求时才排序的。
5. Hash-哈希
- redis的哈希值是字符串字段和字符串之间的映射，是表示对象的完美数据类型。
- 哈希中的字段数量没有限制，所以可以在你的应用程序以不同的方式来使用哈希。
四、SpringBoot与redis的整合
<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId> </dependency>
1. application.properties(或.yml)中的redis配置，可以是单机或集群
2. RedisTemplate的实例化
@Configuration public class RedisConfig { @Bean @ConditionalOnMissingBean(name = "redisTemplate") public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate( RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) { RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<String,Object>(); //使用fastjson序列化 FastJsonRedisSerializer fastJsonRedisSerializer = new FastJsonRedisSerializer(Object.class); // value值的序列化采用fastJsonRedisSerializer template.setValueSerializer(fastJsonRedisSerializer); template.setHashValueSerializer(fastJsonRedisSerializer); // key的序列化采用StringRedisSerializer template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer()); template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer()); template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory); return template; } @Bean @ConditionalOnMissingBean(StringRedisTemplate.class) public StringRedisTemplate stringRedisTemplate( RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) { StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate(); template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory); return template; } }
3. 封装的通用操作工具
@Component public class RedisUtil { /** * 默认过期时长，单位：秒 **/ public static final long DEFAULT_EXPIRE = 60 * 60 * 24; /** * 不设置过期时长 **/ public static final long NOT_EXPIRE = -1; /** * 表示 SET IF NOT EXIST **/ private static final String NX = "NX"; /** * 表示 SET WITH EXPIRE_TIME **/ private static final String EX = "EX"; /** * 加锁成功 **/ private static final String LOCK_OK = "OK"; /** * 解锁成功 **/ private static final Long UNLOCK_OK = 1L; /** * 解锁的脚本 **/ private static final String UNLOCK_SCRIPT = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; /** * 请求标识 **/ private static ThreadLocal<String> LOCK_VALUE = new ThreadLocal<String>() { @Override protected String initialValue() { return UUID.randomUUID().toString(); } }; @Autowired private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate; /** * @MethodName lock * @Description 加锁 * @param key * @param expireSeconds 过期时间 * @return */ public boolean lock(String key, int expireSeconds) { return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() { @Override public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException { Object nativeConnection = connection.getNativeConnection(); if (nativeConnection instanceof JedisCluster) { JedisCluster jedisCluster = (JedisCluster) nativeConnection; String result = jedisCluster.set(key, LOCK_VALUE.get(), NX, EX, expireSeconds); return LOCK_OK.equals(result); } if (nativeConnection instanceof Jedis) { Jedis jedis = (Jedis) nativeConnection; String result = jedis.set(key, LOCK_VALUE.get(), NX, EX, expireSeconds); return LOCK_OK.equals(result); } return false; } }); } /** * @MethodName unlock * @Description 解锁 * @param key * @Return boolean */ public boolean unlock(String key) { return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() { @Override public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException { Object nativeConnection = connection.getNativeConnection(); if (nativeConnection instanceof JedisCluster) { JedisCluster jedisCluster = (JedisCluster) nativeConnection; Object unlock = jedisCluster.eval(UNLOCK_SCRIPT, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(LOCK_VALUE.get())); return UNLOCK_OK.equals(unlock); } if (nativeConnection instanceof Jedis) { Jedis jedis = (Jedis) nativeConnection; Object unlock = jedis.eval(UNLOCK_SCRIPT, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(LOCK_VALUE.get())); return UNLOCK_OK.equals(unlock); } return false; } }); } /** * 删除key * @param key */ public void delete(String key) { redisTemplate.delete(key); } /** * 指定缓存失效时间 * @param key 键 * @param time 时间(秒) * @return */ public boolean expire(String key, long time) { try { if (time > 0) { redisTemplate.expire(key, time, TimeUnit.SECONDS); } return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 根据key获取过期时间 * @param key 键 不能为null * @return 时间(秒) 返回0代表为永久有效 */ public long getExpire(String key) { return redisTemplate.getExpire(key, TimeUnit.SECONDS); } /** * 判断key是否存在 * @param key 键 * @return true 存在 false不存在 */ public boolean hasKey(String key) { try { return redisTemplate.hasKey(key); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 删除缓存 * @param key 可以传一个值 或多个 */ public void del(String... key) { if (key != null && key.length > 0) { if (key.length == 1) { redisTemplate.delete(key[0]); } else { redisTemplate.delete(CollectionUtils.arrayToList(key)); } } } /** * 获取缓存 * @param key 键 * @return 值 */ public Object get(String key) { return key == null ? null : redisTemplate.opsForValue().get(key); } /** * 添加缓存 * @param key 键 * @param value 值 * @return true成功 false失败 */ public boolean set(String key, Object value) { try { redisTemplate.opsForValue().set(key, value); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 添加缓存并设置过期时间 * @param key 键 * @param value 值 * @param time 时间(秒) time要大于0 如果time小于等于0 将设置无限期 * @return true成功 false 失败 */ public boolean set(String key, Object value, long time) { try { if (time > 0) { redisTemplate.opsForValue().set(key, value, time, TimeUnit.SECONDS); } else { set(key, value); } return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 递增 * @param key 键 * @return */ public long incr(String key, long delta) { if (delta < 0) { throw new RuntimeException("递增因子必须大于0"); } return redisTemplate.opsForValue().increment(key, delta); } /** * 递减 * @param key 键 * @return */ public long decr(String key, long delta) { if (delta < 0) { throw new RuntimeException("递减因子必须大于0"); } return redisTemplate.opsForValue().increment(key, -delta); } /** * 设置一组Map的键值对 * @param key 键 不能为null * @param item 项 不能为null * @return 值 */ public Object hGet(String key, String item) { return redisTemplate.opsForHash().get(key, item); } /** * 获取hashKey对应的所有键值 * @param key 键 * @return 对应的多个键值 */ public Map<Object, Object> hmGet(String key) { return redisTemplate.opsForHash().entries(key); } /** * 添加一个Map类型值 * @param key 键 * @param map 对应多个键值 * @return true 成功 false 失败 */ public boolean hmSet(String key, Map<String, Object> map) { try { redisTemplate.opsForHash().putAll(key, map); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 添加一个Map类型值并设置过期时间 * @param key 键 * @param map 对应多个键值 * @param time 时间(秒) * @return true成功 false失败 */ public boolean hmSet(String key, Map<String, Object> map, long time) { try { redisTemplate.opsForHash().putAll(key, map); if (time > 0) { expire(key, time); } return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 向一张hash表中放入数据,如果不存在将创建 * @param key 键 * @param item 项 * @param value 值 * @return true 成功 false失败 */ public boolean hSet(String key, String item, Object value) { try { redisTemplate.opsForHash().put(key, item, value); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 向一张hash表中放入数据,如果不存在将创建 * @param key 键 * @param item 项 * @param value 值 * @param time 时间(秒) 注意:如果已存在的hash表有时间,这里将会替换原有的时间 * @return true 成功 false失败 */ public boolean hSet(String key, String item, Object value, long time) { try { redisTemplate.opsForHash().put(key, item, value); if (time > 0) { expire(key, time); } return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 删除hash表中的值 * @param key 键 不能为null * @param item 项 可以使多个 不能为null */ public void hDel(String key, Object... item) { redisTemplate.opsForHash().delete(key, item); } /** * 判断hash表中是否有该项的值 * @param key 键 不能为null * @param item 项 不能为null * @return true 存在 false不存在 */ public boolean hHasKey(String key, String item) { return redisTemplate.opsForHash().hasKey(key, item); } /** * hash递增 如果不存在,就会创建一个 并把新增后的值返回 * @param key 键 * @param item 项 * @param by 要增加几(大于0) * @return */ public double hIncr(String key, String item, double by) { return redisTemplate.opsForHash().increment(key, item, by); } /** * hash递减 * @param key 键 * @param item 项 * @param by 要减少记(小于0) * @return */ public double hDecr(String key, String item, double by) { return redisTemplate.opsForHash().increment(key, item, -by); } /** * 根据key获取Set中的所有值 * @param key 键 * @return */ public Set<Object> sGet(String key) { try { return redisTemplate.opsForSet().members(key); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null; } } /** * 根据value从一个set中查询,是否存在 * @param key 键 * @param value 值 * @return true 存在 false不存在 */ public boolean sHasKey(String key, Object value) { try { return redisTemplate.opsForSet().isMember(key, value); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 将数据放入set缓存 * @param key 键 * @param values 值 可以是多个 * @return 成功个数 */ public long sSet(String key, Object... values) { try { return redisTemplate.opsForSet().add(key, values); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return 0; } } /** * 将set数据放入缓存 * @param key 键 * @param time 时间(秒) * @param values 值 可以是多个 * @return 成功个数 */ public long sSetAndTime(String key, long time, Object... values) { try { Long count = redisTemplate.opsForSet().add(key, values); if (time > 0) expire(key, time); return count; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return 0; } } /** * 获取set缓存的长度 * @param key 键 * @return */ public long sGetSetSize(String key) { try { return redisTemplate.opsForSet().size(key); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return 0; } } /** * 移除值为value的 * @param key 键 * @param values 值 可以是多个 * @return 移除的个数 */ public long setRemove(String key, Object... values) { try { Long count = redisTemplate.opsForSet().remove(key, values); return count; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return 0; } } /** * 获取list缓存的内容 * @param key 键 * @param start 开始 * @param end 结束 0 到 -1代表所有值 * @return */ public List<Object> lGet(String key, long start, long end) { try { return redisTemplate.opsForList().range(key, start, end); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null; } } /** * 获取list缓存的长度 * @param key 键 * @return */ public long lGetListSize(String key) { try { return redisTemplate.opsForList().size(key); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return 0; } } /** * 通过索引 获取list中的值 * @param key 键 * @param index 索引 index>=0时， 0 表头，1 第二个元素，依次类推；index<0时，-1，表尾，-2倒数第二个元素，依次类推 * @return */ public Object lGetIndex(String key, long index) { try { return redisTemplate.opsForList().index(key, index); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null; } } /** * 将list放入缓存 * @param key 键 * @param value 值 * @return */ public boolean lSet(String key, Object value) { try { redisTemplate.opsForList().rightPush(key, value); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 将list放入缓存 * @param key 键 * @param value 值 * @param time 时间(秒) * @return */ public boolean lSet(String key, Object value, long time) { try { redisTemplate.opsForList().rightPush(key, value); if (time > 0) expire(key, time); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 将list放入缓存 * @param key 键 * @param value 值 * @return */ public boolean lSet(String key, List<Object> value) { try { redisTemplate.opsForList().rightPushAll(key, value); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 将list放入缓存 * @param key 键 * @param value 值 * @param time 时间(秒) * @return */ public boolean lSet(String key, List<Object> value, long time) { try { redisTemplate.opsForList().rightPushAll(key, value); if (time > 0) expire(key, time); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 根据索引修改list中的某条数据 * @param key 键 * @param index 索引 * @param value 值 * @return */ public boolean lUpdateIndex(String key, long index, Object value) { try { redisTemplate.opsForList().set(key, index, value); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } /** * 移除N个值为value * @param key 键 * @param count 移除多少个 * @param value 值 * @return 移除的个数 */ public long lRemove(String key, long count, Object value) { try { Long remove = redisTemplate.opsForList().remove(key, count, value); return remove; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return 0; } } }
4. 分布式锁的解读
分布式锁一般有三种实现方式：
- 数据库乐观锁；
- 基于Redis的分布式锁；
- 基于ZooKeeper的分布式锁。
本小节着重讲解第二种。
(1) 锁的可靠性具备的四个方面
- 互斥性：在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
- 不会发生死锁：即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁。
- 具有容错性：只要大部分的Redis节点正常运行，客户端就可以加锁和解锁。
- 解铃还须系铃人：加锁和解锁必须是同一个客户端，客户端自己不能把别人加的锁给解了。
(2) 加锁
可以看到，我们加锁就一行代码：jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time)，这个set()方法一共有五个形参：
- 第一个为key，我们使用key来当锁，因为key是唯一的。
- 第二个为value，我们传的是requestId，很多童鞋可能不明白，有key作为锁不就够了吗，为什么还要用到value？原因就是我们在上面讲到可靠性时，分布式锁要满足第四个条件解铃还须系铃人，通过给value赋值为requestId，我们就知道这把锁是哪个请求加的了，在解锁的时候就可以有依据。requestId可以使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。
- 第三个为nxxx，这个参数我们填的是NX，意思是SET IF NOT EXIST，即当key不存在时，我们进行set操作；若key已经存在，则不做任何操作；
- 第四个为expx，这个参数我们传的是EX，意思是我们要给这个key加一个过期的设置，具体时间由第五个参数决定。
- 第五个为time，与第四个参数相呼应，代表key的过期时间。
总的来说，执行上面的set()方法就只会导致两种结果：
- 当前没有锁（key不存在），那么就进行加锁操作，并对锁设置个有效期，同时value表示加锁的客户端。
- 已有锁存在，不做任何操作。
我们的加锁代码满足我们可靠性里描述的三个条件。首先，set()加入了NX参数，可以保证如果已有key存在，则函数不会调用成功，也就是只有一个客户端能持有锁，满足互斥性。其次，由于我们对锁设置了过期时间，即使锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁，锁也会因为到了过期时间而自动解锁（即key被删除），不会发生死锁。最后，因为我们将value赋值为requestId，代表加锁的客户端请求标识，那么在客户端在解锁的时候就可以进行校验是否是同一个客户端。至于容错性可以用集群实现。
错误示例一：比较常见的错误示例就是使用jedis.setnx()和jedis.expire()组合实现加锁，代码如下：
public static void wrongGetLock1(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) { Long result = jedis.setnx(lockKey, requestId); if (result == 1) { // 若在这里程序突然崩溃，则无法设置过期时间，将发生死锁 jedis.expire(lockKey, expireTime); } }
setnx()方法作用就是SET IF NOT EXIST，expire()方法就是给锁加一个过期时间。乍一看好像和前面的set()方法结果一样，然而由于这是两条Redis命令，不具有原子性，如果程序在执行完setnx()之后突然崩溃，导致锁没有设置过期时间。那么将会发生死锁。网上之所以有人这样实现，是因为低版本的jedis并不支持多参数的set()方法。
错误示例二：这一种错误示例就比较难以发现问题，而且实现也比较复杂。实现思路：使用jedis.setnx()命令实现加锁，其中key是锁，value是锁的过期时间。执行过程：1. 通过setnx()方法尝试加锁，如果当前锁不存在，返回加锁成功。2. 如果锁已经存在则获取锁的过期时间，和当前时间比较，如果锁已经过期，则设置新的过期时间，返回加锁成功。代码如下：
public static boolean wrongGetLock2(Jedis jedis, String lockKey, int expireTime) { long expires = System.currentTimeMillis() + expireTime; String expiresStr = String.valueOf(expires); // 如果当前锁不存在，返回加锁成功 if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) { return true; } // 如果锁存在，获取锁的过期时间 String currentValueStr = jedis.get(lockKey); if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) { // 锁已过期，获取上一个锁的过期时间，并设置现在锁的过期时间 String oldValueStr = jedis.getSet(lockKey, expiresStr); if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) { // 考虑多线程并发的情况，只有一个线程的设置值和当前值相同，它才有权利加锁 return true; } } // 其他情况，一律返回加锁失败 return false; }
那么这段代码问题在哪里？
a. 由于是客户端自己生成过期时间，所以需要强制要求分布式下每个客户端的时间必须同步。
b. 当锁过期的时候，如果多个客户端同时执行jedis.getSet()方法，那么虽然最终只有一个客户端可以加锁，但是这个客户端的锁的过期时间可能被其他客户端覆盖。
c. 锁不具备拥有者标识，即任何客户端都可以解锁。
(3) 解锁
解锁只需要两行代码就搞定了！
第一行代码，我们写了一个简单的Lua脚本代码。第二行代码，我们将Lua代码传到jedis.eval()方法里，并使参数KEYS[1]赋值为lockKey，ARGV[1]赋值为requestId。eval()方法是将Lua代码交给Redis服务端执行。
那么这段Lua代码的功能是什么呢？其实很简单，首先获取锁对应的value值，检查是否与requestId相等，如果相等则删除锁（解锁）。那么为什么要使用Lua语言来实现呢？因为要确保上述操作是原子性的。
错误示例一：最常见的解锁代码就是直接使用jedis.del()方法删除锁，这种不先判断锁的拥有者而直接解锁的方式，会导致任何客户端都可以随时进行解锁，即使这把锁不是它的。
public static void wrongReleaseLock1(Jedis jedis, String lockKey) { jedis.del(lockKey); }
错误示例二：分成两条命令去执行，不具备原子性
public static void wrongReleaseLock2(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) { // 判断加锁与解锁是不是同一个客户端 if (requestId.equals(jedis.get(lockKey))) { // 若在此时，这把锁突然不是这个客户端的，则会误解锁 jedis.del(lockKey); } }
如代码注释，问题在于如果调用jedis.del()方法的时候，这把锁已经不属于当前客户端的时候会解除他人加的锁。那么是否真的有这种场景？答案是肯定的，比如客户端A加锁，一段时间之后客户端A解锁，在执行jedis.del()之前，锁突然过期了，此时客户端B尝试加锁成功，然后客户端A再执行del()方法，则将客户端B的锁给解除了。
注：如果你的项目中Redis是多机部署的，那么可以尝试使用Redisson实现分布式锁，这是Redis官方提供的Java组件。
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