鸟哥的Linux私房菜(服务器)- 第十五章、时间服务器： NTP 服务器 - CSDN博客
鸟哥的Linux私房菜(服务器)- 第十五章、时间服务器： NTP 服务器
关于时区与网络校时的通讯协议
什么是夏季节约时间 (daylight savings)？&
时区的概念先建立起来之后，现在再来谈一谈，那么什么是『夏季节约时间 (或称日光节约时间)』？既然是『夏季节约时间』当然主要是与夏天有关啦！ 因为地球在运行的时候是呈现一个倾斜角在绕太阳运转的，所以才有春夏秋冬 (这个大家应该都知道啦)，在夏天的时候，白天的时间会比较长，所以为了节约用电， 因此在夏天的时候某些地区会将他们的时间定早一小时，也就是说，原本时区是
8 点好了， 但是因为夏天太阳比较早出现，因此把时间向前挪，在原本 8 点的时候，订定为该天的 9 点 (时间提早一小时)～如此一来， 我们就可以利用阳光照明，省去了花费电力的时间，因此才会称之为夏季节约时间！
因为台湾实在是太小了，并没有横跨两个时区，因此，夏季节约时间对我们来说，虽然还是有帮助啦！ 不过，似乎没有特别推行的样子说～
Coordinated Universal Time (UTC)与系统时间的误差
了解了一些时区的概念之后，这里要谈的是『什么是正确的时间』。 在 1880 年代的时间标准是以 GMT 时间为主的，但是 GMT 时间是以太阳通过格林威治的那一刻来作为计时的标准。 然而我们都知道啊，地球自转的轨道以及公转的轨道并非正圆，加上地球的自转速度好像有逐年递减的问题， 所以这个 GMT 时间与我们目前计时的时间就有点不一样了。()
在计算时间的时候，最准确的计算应该是使用『原子震荡周期』所计算的物理时钟了 (Atomic Clock, 也被称为原子钟)，这也被定义为标准时间 (International Atomic Time)。而我们常常看见的 UTC 也就是&Coordinated
Universal Time (协和标准时间)就是利用这种 Atomic Clock 为基准所定义出来的正确时间。例如 1999 年在美国启用的原子钟 NIST F-1， 他所产生的时间误差每两千年才差一秒钟！真的是很准吶！这个 UTC 标准时间虽然与 GMT 时间放在同一个时区为基准， 不过由于计时的方式不同，UTC 时间与 GMT 时间有差不多 16 分钟的误差呢！()
事实上，在我们的身边就有很多的原子钟，例如石英表，还有计算机主机上面的 BIOS 内部就含有一个原子钟在纪录与计算时间的进行吶！不过由于原子钟主要是利用计算芯片 (crystal) 的原子震荡周期去计时的，这是因为每种芯片都有自己的独特的震荡周期之故。 然而因为这种芯片的震荡周期在不同的芯片之间多多少少都会有点差异性，甚至同一批芯片也可能会或多或少有些许的差异 (就连温度也可能造成这样的误差呢)，因此也就造成了 BIOS 的时间会经常的给他快了几秒或者慢了几秒。
或许你会认为，BIOS 定时器每天快个五秒也没有什么了不起的，不过如果你再仔细的算一算，会发现，一天快五秒，那么一个月快 2.5 分钟，一年就快了 75 分钟了！所以说，呵呵！时间差是真的会存在的！那么如果你的计算机真的有这样的情况， 那要怎么来重新校正时间呢？那就需要『网络校时』(Network Time Protocol, NTP) 的功能了！底下我们就谈一谈那个 NTP 的 daemon 吧！
NTP 通讯协议
老实说， Linux 操作系统的计时方式主要是由
开始计算总秒数，因此，如果你还记得 date 这个指令的话， 会发现它有个 +%s 的参数，可以取得总秒数，这个就是软件时钟。但，如同前面说的，计算机硬件主要是以 BIOS 内部的时间为主要的时间依据 (硬件时钟)，而偏偏这个时间可能因为 BIOS 内部芯片本身的问题，而导致 BIOS 时间与标准时间 (UTC) 有一点点的差异存在！所以为了避免主机时间因为长期运作下所导致的时间偏差，进行时间同步 (synchronize) 的工作就显的很重要了！
软件时钟：由 Linux 操作系统根据
开始计算的总秒数；硬件时钟：主机硬件系统上面的时钟，例如 BIOS 记录的时间；
那么怎么让时间同步化呢？想一想，如果我们选择几部主要主机 (Primary server) 调校时间，让这些 Primary Servers 的时间同步之后，再开放网络服务来让 Client 端联机，并且提供 Client 端调整自己的时间，不就可以达到全部的计算机时间同步化的运作了吗！那么什么协议可以达到这样的功能呢？那就是&Network
Time Protocol&，另外还有 Digital Time Synchronization Protocol (DTSS) 也可以达到相同的功能！ 不过，到底 NTP 这个 daemon 是如何让 Server 与 Client 同步他们的时间呢？
首先，主机当然需要启动这个 daemon ，之后，Client 会向 NTP Server 发送出调校时间的 message ，然后 NTP Server 会送出目前的标准时间给 Client ，Client 接收了来自 Server 的时间后，会据以调整自己的时间，就达成了网络校时咯！
在上面的步骤中你有没有想到一件事啊，那就是如果 Client 到 Server 的讯息传送时间过长怎么办？举例来说，我在台湾以 ADSL 的 PC 主机，联机到美国的 NTP Server 主机进行时间同步化要求，而美国 NTP Server 收到我的要求之后，就发送当时的正确时间给我，不过， 由美国将数据传送回我的
PC 时，时间可能已经延迟了 10 秒钟去了！这样一来，我的 PC 校正的时间是 10 秒钟前的标准时间喔！此外，如果美国那么 NTP 主机有太多的人喜欢上去进行网络校时了，所以 loading (负荷) 太重啦！导致讯息的回传又延迟的更为严重！那怎么办？
为了这些延迟的问题，有一些 program 已经开发了自动计算时间传送过程的误差，以更准确的校准自己的时间！当然啦，在 daemon 的部分，也同时以 server/client 及 master/slave 的架构来提供用户进行网络校时的动作！所谓的 master/slave 就有点类似 DNS 的系统咯！举例来说，台湾的标准时间主机去国际标准时间的主机校时， 然后各大专院校再到台湾的标准时间校时，然后我们再到各大专院校的标准时间校时！这样一来，那几部国际标准时间主机 (Time server) 的
loading 就不至于太大，而我们也可以很快速的达到正确的网络校时的目的呢！台湾常见的 Time Server 有 ()：
tick.stdtime.gov.twtock.stdtime.gov.twtime.stdtime.gov.twclock.stdtime.gov.twwatch.stdtime.gov.tw
至于 ntp 这个 daemon 是以 port 123 为连结的埠口 (使用 UDP 封包)，所以我们要利用 Time server 来进行时间的同步更新时，就得要使用 NTP 软件提供的 ntpdate 来进行 port 123 的联机喔！关于网络校时更多的说明，可以到 NTP 的官方网站 ()
上察看喔！
NTP 服务器的阶层概念
如前所述，由于 NTP 时间服务器采用类似阶层架构 (stratum) 来处理时间的同步化， 所以他使用的是类似一般 server/client 的主从架构。网络社会上面有提供一些主要与次要的时间服务器， 这些均属于第一阶及第二阶的时间服务器 (stratum-1, stratum-2) ，如下所示：
主要时间服务器：&次要时间服务器：&
由于这些时间服务器大多在国外，所以我们是否要使用这些服务器来同步化自己的时间呢？ 其实如果台湾地区已经有标准时间服务器的话，用那部即可，不需要联机到国外啦！浪费带宽与时间啊！ 而如前面提到的，台湾地区已经有标准的时间服务器了，所以当然我们可以直接选择台湾地区的 NTP 主机即可。
如果你评估一下，确定有架设 NTP 的需求时，我们可以直接选择台湾地区的上层 NTP 来同步化时间即可。 举例来说 tock.stdtime.gov.tw 这个国家单位的主机应该是比较适合的。一般来说，我们在进行 NTP 主机的设定时，都会先选择多部上层的 Time Server 来做为我们这一部 NTP Server 的校正之用，选择多部的原因是因为可以避免因为某部时间服务器突然挂点时，
其他主机仍然可以提供我们的 NTP 主机来自我更新啊！然后我们的 NTP Server 才提供给自己的 Client 端更新时间。如此一来，国家单位的 tock.stdtime.gov.tw 负载才不会太大，而我们的 Client 也可以很快速的达到校时的动作！
NTP 服务器的安装与设定
因为时区数据文件在 /usr/share/zoneinfo 内，在该目录内会找到 /usr/share/zoneinfo/America/New_York 这个时区档。 而时区配置文件在 /etc/sysconfig/clock ，且目前的时间格式在 /etc/localtime ，所以你应该这样做：
[root@www ~]# date
Thu Jul 28 15:08:39 CST 2011
&==重点是 CST 这个时区喔！
[root@www ~]# vim /etc/sysconfig/clock
ZONE=&America/New_York&
&==改的是这里啦！
[root@www ~]# cp /usr/share/zoneinfo/America/New_York /etc/localtime
[root@www ~]# date
Thu Jul 28 03:09:21 EDT 2011
&==时区与时间都改变了！
这个范例做完之后，记得将这两个档案改回来！不然以后你的时间都是美国时间啦！
接下来，我们先来谈一谈如何设计那个 /etc/ntp.conf 吧！
主要配置文件 ntp.conf 的处理
由于 NTP 服务器的设定需要有上游服务器的支持才行，因此请回头参考一下&&及&&的介绍，这样才能够理解为何底下的设定是这样呦！好了，我假设俺的
NTP 服务器所需要设定的架构如下：
我的上层 NTP 服务器共有 tock.stdtime.gov.tw, tick.stdtime.gov.tw, time.stdtime.gov.tw 三部，其中以 tock.stdtime.gov.tw 最优先使用 (prefer)；不对 Internet 提供服务，仅允许来自内部网域 192.168.100.0/24 的查询而已；侦测一些 BIOS 时钟与 Linux 系统时间的差异并写入 /var/lib/ntp/drift 档案当中。
好了，先让我们谈一谈如何在 ntp.conf 里面设定权限控制吧！
利用 restrict 来管理权限控制
在 ntp.conf 档案内可以利用『 restrict 』来控管权限，这个参数的设定方式为：
restrict [你的IP] mask [netmask_IP] [parameter]
其中 parameter 的参数主要有底下这些：
ignore： 拒绝所有类型的 NTP 联机；nomodify： 客户端不能使用 ntpc 与 ntpq 这两支程序来修改服务器的时间参数， 但客户端仍可透过这部主机来进行网络校时的；noquery： 客户端不能够使用 ntpq, ntpc 等指令来查询时间服务器，等于不提供 NTP 的网络校时啰；notrap： 不提供 trap 这个远程事件登录 (remote event logging) 的功能。notrust： 拒绝没有认证的客户端。
那如果你没有在 parameter 的地方加上任何参数的话，这表示『该 IP 或网段不受任何限制』的意思喔！一般来说，我们可以先关闭 NTP 的权限，然后再一个一个的启用允许登入的网段。
利用 server 设定上层 NTP 服务器
上层 NTP 服务器的设定方式为：
server [IP or hostname] [prefer]
在 server 后端可以接 IP 或主机名，鸟哥个人比较喜欢使用 IP 来设定说！至于那个 perfer 表示『优先使用』的服务器啰～有够简单吧！
以 driftfile 记录时间差异
设定的方式如下：
driftfile [可以被 ntpd 写入的目录与档案]
因为预设的 NTP Server 本身的时间计算是依据 BIOS 的芯片震荡周期频率来计算的，但是这个数值与上层 Time Server 不见得会一致啊！所以 NTP 这个 daemon (ntpd) 会自动的去计算我们自己主机的频率与上层 Time server 的频率，并且将两个频率的误差记录下来，记录下来的档案就是在 driftfile 后面接的完整档名当中了！关于档名你必须要知道：
driftfile 后面接的档案需要使用完整路径文件名；该档案不能是连结档；该档案需要设定成 ntpd 这个 daemon 可以写入的权限。该档案所记录的数值单位为：百万分之一秒 (ppm)。
driftfile 后面接的档案会被 ntpd 自动更新，所以他的权限一定要能够让 ntpd 写入才行。在 CentOS 6.x 预设的 NTP 服务器中，使用的 ntpd 的 owner 是 ntp ，这部份可以查阅 /etc/sysconfig/ntpd 就可以知道啦！
keys [key_file]
除了以 restrict 来限制客户端的联机之外，我们也可以透过密钥系统来给客户端认证， 如此一来可以让主机端更放心了。不过在这个章节里面我们暂不讨论这个部分，有兴趣的朋友可以参考 ntp-keygen 这个指令的相关说明喔！
根据上面的说明，我们最终可以取得这样的配置文件案内容喔 (底下仅修改部分数据，保留大部分的设定值喔)！
[root@www ~]# vim /etc/ntp.conf
# 1. 先处理权限方面的问题，包括放行上层服务器以及开放区网用户来源：
restrict default kod nomodify notrap nopeer noquery
&==拒绝 IPv4 的用户
restrict -6 default kod nomodify notrap nopeer noquery
&==拒绝 IPv6 的用户
restrict 220.130.158.71
&==放行 tock.stdtime.gov.tw 进入本 NTP 服务器
restrict 59.124.196.83
&==放行 tick.stdtime.gov.tw 进入本 NTP 服务器
restrict 59.124.196.84
&==放行 time.stdtime.gov.tw 进入本 NTP 服务器
restrict 127.0.0.1
&==底下两个是默认值，放行本机来源
restrict -6 ::1
restrict 192.168.100.0 mask 255.255.255.0 nomodify &==放行区网来源
# 2. 设定主机来源，请先将原本的 [0|1|2].centos.pool.ntp.org 的设定批注掉：
server 220.130.158.71 prefer
&==以这部主机为最优先
server 59.124.196.83
server 59.124.196.84
# 3.预设时间差异分析档案与暂不用到的 keys 等，不需要更动它：
driftfile /var/lib/ntp/drift
/etc/ntp/keys
这样就设定妥当了，准备来启动 NTP 服务吧！
NTP 的启动与观察
设定完 ntp.conf 之后就可以启动 ntp 服务器了。启动与观察的方式如下：
# 1. 启动 NTP
[root@www ~]# /etc/init.d/ntpd start
[root@www ~]# chkconfig ntpd on
[root@www ~]# tail /var/log/messages
&==自行检查看看有无错误
# 2. 观察启动的埠口看看：
[root@www ~]# netstat -tlunp | grep ntp
Proto Recv-Q Send-Q Local Address
Foreign Address
PID/Program name
0 192.168.100.254:123 0.0.0.0:*
0 192.168.1.100:123
0 127.0.0.1:123
0 0.0.0.0:123
# 主要是 UDP 封包，且在 port 123 这个埠口的啦！
这样就表示我们的 NTP 服务器已经启动了，不过要与上层 NTP 服务器联机则还需要一些时间，&通常启动 NTP 后约在 15 分钟内才会和上层 NTP 服务器顺利连接上。&那要如何确认我们的 NTP 服务器有顺利的更新自己的时间呢？你可以使用底下几个指令来查阅喔 (请自行等待数分钟后再以下列指令查阅)：
[root@www ~]# ntpstat
synchronised to NTP server (220.130.158.71) at stratum 3
time correct to within 538 ms
polling server every 128 s
这个指令可以列出我们的 NTP 服务器有跟上层联机否。由上述的输出结果可以知道，时间有校正约 538 * 10^(-3) 秒，且每隔 64 秒会主动去更新时间喔！
[root@www ~]# ntpq -p
st t when poll reach
==============================================================================
*tock.stdtime.go 59.124.196.87
+59-124-196-83.H 59.124.196.86
+59-124-196-84.H 59.124.196.86
这个 ntpq -p 可以列出目前我们的 NTP 与相关的上层 NTP 的状态，上头的几个字段的意义为：
remote：亦即是 NTP 主机的 IP 或主机名啰～注意最左边的符号
如果有『 * 』代表目前正在作用当中的上层 NTP如果是『 + 』代表也有连上线，而且可作为下一个提供时间更新的候选者。
refid：参考的上一层 NTP 主机的地址st：就是 stratum 阶层啰！when：几秒钟前曾经做过时间同步化更新的动作；poll：下一次更新在几秒钟之后；reach：已经向上层 NTP 服务器要求更新的次数delay：网络传输过程当中延迟的时间，单位为 10^(-6) 秒offset：时间补偿的结果，单位与 10^(-3) 秒jitter：Linux 系统时间与 BIOS 硬件时间的差异时间， 单位为 10^(-6) 秒。
事实上这个输出的结果告诉我们，时间真的很准了啦！因为差异都在 0.001 秒以内， 可以符合我们的一般使用了。另外，你也可以检查一下你的 BIOS 时间与 Linux 系统时间的差异， 就是 /var/lib/ntp/drift 这个档案的内容，就能了解到咱们的 Linux 系统时间与 BIOS 硬件时钟到底差多久？单位为 10^(-6) 秒啦！
要让你的 NTP Server/Client 真的能运作，在上述的动作中得注意：
上述的 ntpstat 以及 ntpq -p 的输出结果中，你的 NTP 服务器真的要能够连结上层 NTP 才行喔！ 否则你的客户端将无法对你的 NTP 服务器进行同步更新的！重要重要！
你的 NTP 服务器时间不可与上层差异太多。举例来说，鸟哥测试 NTP 服务器约在
下午， 如果我的服务器时间原本是错误的 ，足足差了一年，那么上层服务器恐怕就不会将正确的时间传给我！ 这时就会造成困扰了！
服务器防火墙在 UDP port 123 有没有开啊？要特别注意的呢！
等待的时间够不够长？鸟哥设定 NTP 等过最久的时间大约是一小时！你有等这么久过否？
安全性设定
NTP 服务器在安全的相关性方面，其实刚刚我们在 /etc/ntp.conf 里面的 restrict 参数中就已经设定了 NTP 这个 daemon 的服务限制范围了！不过，在防火墙 iptables 的部分，还是需要开启联机监听的啦！所以，在你的 iptables 规则的 scripts 当中，需要加入这一段 (我是以开放 192.168.100.0/24 这个网域作为范例的！)
[root@www ~]# vim /usr/local/virus/iptables/iptables.allow
iptables -A INPUT -i $EXTIF -p udp -s 192.168.100.0/24 --dport 123 -j ACCEPT
[root@www ~]# /usr/local/virus/iptables/iptables.rule
若还要开放其他的网段或者客户端主机，请自行修改 /etc/ntpd.conf 以及你的防火墙机制咯！
客户端的时间更新方式
Linux 的网络校时
在 Linux 的环境当中可利用 NTP 的客户端程序，亦即是 ntpdate 这支程序就能够进行时间的同步化。 不过你要知道的是，因为 NTP 服务器本来就会与上层时间服务器进行时间的同步化， 所以在预设的情况下，NTP 服务器不可以使用 ntpdate ！也就是说 ntpdate 与 ntpd 不能同时启用的。&所以你不要在
NTP server 上头执行这个指令呦！我们就来看看如何处理吧！
[root@clientlinux ~]# ntpdate [-dv] [NTP IP/hostname]
选项与参数：
-d ：进入除错模式 (debug) ，可以显示出更多的有效信息。
-v ：有较多讯息的显示。
[root@clientlinux ~]# ntpdate 192.168.100.254
28 Jul 17:19:33 ntpdate[3432]: step time server 192.168.100.254 offset - sec
# 最后面会显示微调的时间有多少 (offset)，因为鸟哥这部主机时间差很多，所以秒数...
[root@clientlinux ~]#
hwclock -r
7月 28 17:20:27 CST 2011
公元日 (周四) 18时19分26秒
-0.752303 seconds
# 知道鸟哥想要表达什么吗？对啊！还得 hwclock -w 写入 BIOS 时间才行啊！
[root@clientlinux ~]# vim /etc/crontab
# 加入这一行去！
10 5 * * * root (/usr/sbin/ntpdate tock.stdtime.gov.tw && /sbin/hwclock -w) && /dev/null
使用 crontab 之后，每天 5:10 Linux 系统就会自动的进行网络校时啰！相当的简易吧！不过，这个方式仅适合不要启动 NTP 的情况。如果你的机器数量太多了，那么客户端最好也启动一下 NTP 服务！透过 NTP 去主动的更新时间吧！ 如何达成这个动作呢？也很简单啊，修改 /etc/ntp.conf 即可：
[root@clientlinux ~]# ntpdate 192.168.100.254
# 由于 ntpd 的 server/client 之间的时间误差不允许超过 1000 秒，
# 因此你得先手动进行时间同步，然后再设定与启动时间服务器呦！
[root@clientlinux ~]# vim /etc/ntp.conf
#server 0.centos.pool.ntp.org
#server 1.centos.pool.ntp.org
#server 2.centos.pool.ntp.org
restrict 192.168.100.254
&==放行服务器来源！
server 192.168.100.254
&==这就是服务器！
# 很简单，就是将原本的 server 项目批注，加入我们要的服务器即可
[root@clientlinux ~]# /etc/init.d/ntpd start
[root@clientlinux ~]# chkconfig ntpd on
然后取消掉 crontab 的更新程序，这样你的 client 计算机就会主动的到 NTP 服务器去更新啰！也是轻松愉快啊！ 不过针对客户端来说，鸟哥还是比较习惯使用 crontab 的方式来处理就是了。
Windows 的网络校时
或许你一直都没发现，其实 Windows 在预设的情况当中，已经帮我们处理了网络校时的工作喔！不管你愿不愿意... 你可以将鼠标的指针指在任务栏右下角的时间以如下的方式来查阅一下网络时间服务器的设定：
图 15.3-1、Windows 7 提供的网络校时功能
点选上图中的『变更日期与时间设定值』，出现如下图示：
图 15.3-2、Windows 7 提供的网络校时功能
如上所示，你可以自行填写台湾的时间服务器来对应时间，当然也可以填写你自己的时间服务器啊！ 之后系统就会主动的上网去更新时间了。不过，这是 Windows XP 之后的窗口系统才有的功能，如果是比较早期的 Windows ， 例如 Windows 95/2000 预设是没有这个功能的。不过也没有关系， 因为国家频率与时间标准实验室 ()
也有提供一个客户端软件喔！链接资料如下：
你可以下载，直接执行他就知道如何处理了，因为是全中文接口的图形化软件嘛！
Linux 系统的所有时区档案放置哪一个目录底下？
所有的时区档案放置于：/usr/share/zoneinfo 底下！至于系统时区的配置文件则在 /etc/sysconfig/clock 与 /etc/localtime 喔！
我的 Linux 主机本来放置在日本东京，现在想将他拿到台湾来运作，不过因为日本与台湾有一个小时的时差， 所以我的时间应该需要经过调整才行。不过，因为我的 BIOS Time 主要是依据 UTC 时间来设定的，所以似乎只要更动时区参数即可。请问我该如何设定时区，好让我的 Linux 主机能够显示正确的时间？
先将 /etc/localtime 删除，然后将 /usr/share/zoneinfo/Asia/Taipei 这个档案复制成为 /etc/localtime 即可！
目前 Linux 系统上面的时间服务器主要是以 NTP 为主，请问这个 daemon 的主要配置文件放在哪里，而该配置文件中，针对上层 time server 的设定参数为何？而那个 driftfile 参数是干嘛用的？
在 /etc/ntp.conf 这个档案当中，至于上层 time server 的设定参数为 server 啊！那个 driftfile 则是用来做为『时间差额』的计算的！该参数后面接的是一个完整路径的文件名，该档案里面的数值单位为百万分之一(ppm)。
请问 ntptrace 的功能为何？
可以用来追踪上层 time server 的连接时间与目前时间！
我以 date 更新了我 Linux 上面的时间后，该如何将时间数据写入 BIOS 内？
必须利用 hwclock 这个程序来写入，利用 hwclock -w 写入 BIOS
在 Linux 上面如何进行网络校时？
最简单的方法即是使用『 ntpdate time.servers.ip && hwclock -w 』即可！
参考数据与延伸阅读
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《鸟哥的Linux私房菜：基础学习篇》，全面而详细地介绍了Linux操作系统。全书分为5个部分：第一部分着重说明Linux的起源及功能，如何规划和安装Linux主机；第二部分介绍Linux的文件系统、文件、目录与磁盘的管理；第三部分介绍文字模式接口shell和管理系统的好帮手shell脚本，另外还介绍了文字编辑器vi和vim的使用方法；第四部分介绍了对于系统安全非常重要的Linux账号的管理，以及主机系统与程序的管理，如查看进程、任务分配和作业管理；第五部分介绍了系统管理员(root)的管理事项，如了解系统运行状况、系统服务，针对登录文件进行解析，对系统进行备份以及核心的管理等。
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