無線網絡發展歷程以及應用安全

2019-11-05 02:29:59

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供稿：網友

　　在結束與WAP的短暫接觸之后，無線應用終于迎來其真正意義上的高潮?？纯凑掌线@些正在無線上網的人有多舒服，就知道無線網絡已經以迅雷不及掩耳之勢進入我們的生活了。但無線網絡究竟是何方神圣？它在國內的應用狀況如何？它將如何改變我們的網絡使用習慣？其前景又將如何？

　　Part1 無線網絡的進化史

　　計算機技術的突飛猛進讓我們對現實應用有了更高的期望。

　　千兆網絡技術剛剛與我們會面，無線網絡技術又靜靜地逼近。不可否認，性能與便捷性始終是IT技術發展的兩大方向標，而產品在便捷性的突破往往來得更加遲緩，需要攻克的技術難關更多，也因此而更加彌足珍貴。

　　歷史的腳印說到無線網絡的歷史起源，可能比各位想象得還要早。無線網絡的初步應用，可以追朔到五十年前的第二次世界大戰期間，當時美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸。他們研發出了一套無線電傳輸科技，并且采用相當高強度的加密技術，得到美軍和盟軍的廣泛使用。這項技術讓許多學者得到了一些靈感，在1971年時，夏威夷大學的研究員創造了第一個基于封包式技術的無線電通訊網絡。這被稱作ALOHNET的網絡，可以算是相當早期的無線局域網絡（WLAN）。它包括了7臺計算機，它們采用雙向星型拓撲橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計算機放置在瓦胡島上。從這時開始，無線網絡可說是正式誕生了。

　　雖然目前大多數的網絡都仍然是有線的架構，但是近年來無線網絡的應用卻日漸增加。在學術界、醫療界、制造業、倉儲業等，無線網絡扮演著越來越重要的角色。非凡是當無線網絡技術與Internet相結合時，其迸發出的能力是所有人都無法估計的。其實，我們也不能完全認為自己從來沒有接觸過無線網絡。從概念上理解，紅外線傳輸也可以認為是一種無線網絡技術，只不過紅外線只能進行數據傳輸，而不能組網罷了。此外，射頻無線鼠標、WAP手機上網等都具有無線網絡的特征。因此，我們根本沒有必要對無線網絡技術抱著一種神秘感，可以寬泛地理解為沒有網線束縛的網絡技術，僅此而已。

　　前車之鑒

　　并非任何技術都能獲得巨大的成功，除了自身技術上的優勢以外，客觀存在的客戶群體、成本因素、業界支持度，這些都是不能忽視的。然而WAP更像是空中樓閣，在經過短短一年的火爆之后就偃旗息鼓了。聯想到WAP的慘敗，不少人不禁為這新一輪的無線網絡大潮捏了一把汗。

　　從技術角度來看，當初的WAP完全不能讓人滿足?？蓱z的帶寬幾乎將用戶的興致消磨殆盡，而下載昏暗的手機屏幕讓人絲毫提不起愛好。相對而言，與電腦以及移動數碼設備結合更加緊密的WiFi、CDMA、GPRS等技術反倒更具實用價值。如今，各種與CDMA和GPRS相應的配套產品不斷涌現，也由此帶動了成本的下降。

　　經驗證實，假如過分宣傳無線技術的能力和質量而到時不能兌現，必然要受到各方面的嚴厲抨擊；反過來，假如過于謹小慎微，市場也會發出抱怨。從WAP與藍牙技術的發展過程來看，當初顯然有炒作過猛的跡象。而如今業界對待無線應用的態度卻更加務實，硬件成本降低成為一種共識，相應軟件的大力開發也正在進行。

　　WiFi點燃導火索

　　從最早的紅外線技術到被給予厚望的藍牙，乃至今日最熱門的IEEE 802.11（WiFi），無線網絡技術一步步走向成熟。然而，要論業界影響力，恐怕誰也比不上WiFi，這項無線網絡技術以近乎完美的表現征服了業界。對于任何一項技術而言，能夠被壟斷級廠商整合進主流產品是最為幸福的，這樣才能迅速普及。在如今Intel最新的迅馳筆記本電腦中，無線網絡模塊成為平臺標準。到目前為止，Intel在移動個人處理器市場握有80％左右的市場份額，形成令人不可低估的用戶群體。
　　標準之爭并非水火不容

　　CDMA與GRPS的無線技術大戰讓我們聞到了濃烈的火藥味，但是這并不意味著所有的無線技術都是針鋒相對的。從某種程度而言，各種無線技術標準是彌補的，它們共同撐起整個無線技術大局。

　　目前最為熱門的三大無線技術是WiFi、藍牙以及HomeRF，它們的定位各不相同。WiFi在帶寬上有著極為明顯的優勢，達到11～108Mbps，而且有效傳輸范圍很大，其為數不多的缺陷就是成本略高以及功耗較大。相對而言，藍牙技術在帶寬方面遜色不少，但是低成本以及低功耗的特點還是讓它找到了足夠的生存空間。另一種無線局域網技術HomeRF，是專門為家庭用戶設計的。它的優勢在于成本，不過它的業界支持度遠不及前兩者。

　　總體而言，WiFi比較適于辦公室中的企業無線網絡，HomeRF可應用于家庭中的移動數據和語音設備與主機之間的通信，而藍牙技術則可以應用于任何可以用無線方式替代線纜的場合。目前這些技術還處于并存狀態，而從長遠看，它們將走向融合。除此以外，紅外線技術也并沒有徹底消失，甚至射頻技術也活躍在市場上。

　　Part2 無線技術的新契機

　　電信運營商熱熱鬧鬧地在2.5G/3G網絡上叫賣“手機電視”，可是效果不敢恭維；廣電運營商想借助地面數字廣播進行推廣，可惜少了交互功能和對ip的支持；缺乏了順暢的網絡環境，內容巨頭和大大小小的增值服務商們心有余而力不足，有實力的可以先跑馬圈地，沒實力的只能干等。然而，這僅僅是我們的抱怨與短視。目前，無線視頻傳輸技術正在不斷發展，盡管當前的效果令人怨聲不斷，但是其前景無疑非常廣闊，并且已經有了堅實的技術基礎。

　　璀璨的3G流媒體

　　盡管3G牌照的發放還懸而未決，但這并不能阻礙運營商、內容提供商、手機廠商對3G時代的渴望。中國聯通、西伯爾科技、LG三方近日共同在北京推出首個真正意義上的3G業務——流媒體業務，此舉著實讓人眼前一亮。

　　所謂流媒體是指用戶通過網絡或者特定數字信道，邊下載邊播放多媒體數據的一種工作方式。它讓用戶在整個內容被傳送完之前就可以開始觀看。目前，流媒體通常在寬帶網絡的音頻和視頻傳輸中被使用，但是它在移動網絡里也正變得切實可行。2.5G、3G以及超3G無線網絡的發展使得流媒體技術可以被用到無線終端設備上，目前中國聯通公司提供CDMA 1X，用戶網絡帶寬最多可以達到100Kbit/s，這已經足夠提供QCIF大小的流媒體服務；而且隨著3G無線網絡的應用，用戶的網絡帶寬可以達到384Kbit/s。

　　多媒體數據在傳輸前必須要先經過編碼器有效地壓縮成碼流，以減少對網絡資源的占用率。目前常用的視頻編碼器有MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263、H.264、Window Media視頻編碼器和Real System視頻編碼器等；音頻編碼器有mp3、MPEG AAC、Window Media 音頻編碼器和AMR等；圖像編碼器有JPEG和JPEG2000等。多媒體編碼器所生成的碼流只包含了解碼該碼流所必需的信息，它不包含媒體間的同步、隨機訪問等系統信息，因此編碼后的多媒體數據還要被組織成為具有特定系統格式的多媒體文件用于流媒體傳輸或者是存入磁盤中。目前常用的文件格式有MPEG-2系統，MP4，微軟公司的ASF，Real的文件格式，QuickTime的文件格式以及用于3G無線服務的3GPP和3GPP2等。

當流媒體在實時應用中（如現場流媒體廣播），根據當前的網絡狀況和用戶的終端參數，多媒體數據是一邊被編碼一邊被流媒體服務器傳輸給用戶。而在其他的非實時應用中，多媒體數據可以被事先編碼生成多媒體文件，存儲在磁盤陣列中。當提供多媒體服務時，流媒體服務器直接讀取這些文件傳輸給用戶，這樣服務方式對設備的要求較低。目前許多流媒體服務屬于后一種方式，這樣就要求流媒體服務器具有一定的機制來適應網絡狀況和用戶設備。
　　目前碼流自適應模塊主要采用的方法有：將多媒體文件中的視頻碼流轉換為一個特定碼率和圖像尺寸的碼流；或者把同一段視頻內容編碼生成多個具有不同碼率和圖像尺寸的碼流，然后自適應選擇一個最合適的碼流傳輸給用戶。生成的碼流還需要進一步打包成為特定網絡傳輸協議的數據包，用于網絡傳輸，由于現在許多網絡并不能保證傳輸的數據及時并完全正確地被用戶收到，傳輸的數據包可能需要加前向糾錯編碼（FEC）來保護，經過這些處理后多媒體數據就可以通過網絡傳輸給用戶，目前常用的傳輸協議有RTP/RTCP、HTTP和MMS。

　　難以猜測的DMB

　　手機電視業務有兩種實現方式：一種是基于移動運營商的蜂窩無線網絡，實現流媒體多點傳送；另一種是利用數字音訊廣播頻譜上的數字多媒體廣播（DMB），實現多點傳送。其中，DMB技術又分為地面波DMB和衛星DMB，與3G移動流媒體技術共同構成了手機電視的三大技術。

　　DMB的全稱是數字多媒體廣播（Digital Multimedia Broadcasting），是在數字音頻廣播DAB（Digital Audio Broadcasting）的基礎上發展起來的。DAB是將數字化了的音頻信號，在數字狀態下進行各種編碼、調制、傳遞等處理。由于數字信號在進行各種處理過程中，只有“1”和“0”兩種狀態，傳遞媒介自身的特征，包括噪聲、非線性失真等，均不能改變數字信號的品質，因而提高了系統的整體技術性能指標。從DAB到DMB，意味著從數字音頻廣播到數字多媒體廣播的跨越，使任何數字信息都可以用一個數字化的平臺系統來傳遞，這套系統可以為用戶提供包括音頻、視頻在內的綜合視聽信息服務和娛樂享受。

　　目前業內關注比較多的DMB標準是歐洲標準DVB-H和韓國標準T-DMB，但是這兩項屬于地面波DMB技術的標準很難在國內市場普及應用。而衛星DMB業務相對來說有著更大的可能性，此時將數字視頻或音頻信息通過DMB衛星進行廣播，由移動電話或其他專門的終端實現移動接收，是一種可以在很寬廣的地區充分滿足在移動環境中視聽廣播電視這一個性化要求的極具競爭力的解決方案。

　　Part3 無線網絡的應用時代

　　無線網絡技術的發展最終需要在應用層面上得到用戶的充分認可。時至今日，無線傳輸標準可謂百家爭鳴，除了最輕易想到的無線局域網，用戶也將能在不同的領域應用這些新技術，包括硬件設備與應用軟件兩方面。

　　音頻也要無線化

　　世界影音巨頭LG、飛利浦、索尼、先鋒、三星，以及國內專業家庭影院生產商都已經推出了各具特色的無線音響與無線家庭影院產品。這些新奇的紅外線無線、藍牙無線、WiFi無線應用，為家庭影音娛樂提供了多元化的解決方案，讓裝備的空間組合更自由協調。

　　所謂無線發燒音響與無線AV產品，也不過是以紅外線、藍牙和WiFi無線信號傳送替代了家庭影院主機與音箱之間的線纜連接。因此，與傳統家庭影院不同，無線家庭影院必須配置無線發射及接收裝置。主機先將需要輸出的音頻信號進行轉換，通過無線方式發射。而具有信號接收功能的無線音箱則在接收信號后分離出音頻信號，然后將信號放大并推動音箱揚聲器發出聲音。

　　目前，有三種方式可供選擇。紅外線無線傳輸利用紅外線波段的電磁波來傳送數據，通訊距離較短，傳輸速率最快可達16Mbps。目前廣泛使用的電視機或VCD機等家電遙控器幾乎都采用紅外線傳輸技術，只不過此時是窄帶紅外技術。藍牙有著全球開放的自由頻段2.4GHz，有效傳輸速度為721kb/s，數據傳輸速度1Mbps，2.0版本的藍牙技術甚至達到3Mbps。藍牙技術具有電磁波的基本特征，沒有角度及方向性限制，可在物體之間反射、繞射，傳輸速度快，并有較大的功率，電波覆蓋半徑約為25米左右，應用到家庭影院中正合適。
　　WiFi即“無線相容性認證”，目前已出現多個標準。802.11b標準在理想情況下的傳輸速率為11Mbps，802.11g標準的理論傳輸速率也達到54Mbps。但在實際使用環境中，它們的傳輸速率也只有理論速度的一半左右。然而即便如此，用于音頻傳輸也已經綽綽有余，此時可以很好地擺脫對線纜的依靠。

　　但是，有些發燒音響愛好者懷疑無線傳輸是否能夠保證音質。其實，無線傳輸的表現毫不遜色。現在市場上幾款名家無線家庭影院產品，無論是紅外線無線、藍牙無線傳輸，還是WiFi無線技術方式，都有著很高的無線技術含量，并且都運用了自家的獨門技術，無線傳輸的表現能力相當出色，能夠確保連續和及時地傳輸數字影音訊號，不會出現訊號延遲停頓現象，音質清楚完美。

　　剪掉PC外設與數碼設備的連接線

　　每當搬運電腦時，整理錯綜復雜的數據線總是令你疲憊不堪，而一旦所有的外設都能以無線方式工作，那么其便捷性將令人拍案叫絕；每當給PDA以及數碼相機等設備傳輸數據時，麻煩的連線也總是讓我們心煩不已，此時無線傳輸方式自然能夠令人心曠神怡……事實上，無線傳輸技術不僅僅是局域網應用，與數碼以及外設之間的互連同樣有著很大的必要性。

　　在WiFi上取得巨大成功的Intel顯然已經看到了這一契機，因此也成為Wireless USB技術的主要倡導者。Wireless USB（無線USB）接口技術是定位于目前USB 2.0的無線版。Wireless USB接口技術在4米內的數據傳輸率能夠達到480Mbps，而在10米距離上能夠實現110Mbps的數據傳輸率。從峰值數據傳輸率來說，與現有的USB 2.0相同，比IEEE 1394的400Mbps數據傳輸率來得高。

　　Wireless USB最大的特色是“無線”，這是目前的USB 2.0和IEEE 1394設備無法比擬的。此外，Wireless USB技術比起現在的有線USB技術另外的特點是強化了對于流媒體數據傳輸的性能，因而可以更快地進入此前屬于藍牙領地的無線PC、數碼相機、PDA、打印機、鍵盤和鼠標產品領域。

　　Wireless USB實際上是UWB超寬帶無線技術的一種，界于藍牙與WiFi之間，可讓數碼家庭應用中PC與家電產品或是周邊設備可相互以無線方式傳輸數據，替代目前的USB 2.0以及IEEE 1394等有線傳輸技術和藍牙低帶寬傳輸技術。UWB規格的傳輸速度達到480Mbps是藍牙的100倍左右，是基于許多數字電子產品出現后，對無線個人局域網（Wireless Personal Area Network，WPAN）需求日益提升而提出的傳輸技術，最終目的是要讓機頂盒、數字電視、LCD顯示器、MP3播放機、PC、數碼相機和數碼攝像機等數碼影音產品都可通過UWB無線網絡相互傳輸數據。

　　由于市場看好UWB將打通數碼家庭應用最要害的設備與設備近距離數據傳輸功能，帶來龐大商機，因此Intel與德州儀器結盟，企圖主導UWB的規格走向，而通訊芯片大廠摩托羅拉則是并購UWB芯片領導廠商XtremeSpectrum，與Intel相互抗衡。此外，UWB也可以應用為Wireless IEEE1394，只是這項標準的普及應用還有待時日。

　　無線應用軟件極具潛力

　　軟件產業的發展必須打開新思路，由無線潮流所帶來的全面洗牌無疑是一次新的機會。

　　聊天軟件：騰訊領先一步

　　OICQ是騰訊公司自主開發的基于Internet的中文即時通訊軟件，并已成為中國最大的互聯網注冊用戶群。OICQ不僅是網絡虛擬呼機，它還可以與無線尋呼、GSM短消息、IP電話網互聯。更為重要的是，如今騰訊已經充分融入了2.5G時代網絡。在GPRS手機以及CDMA手機上，通過移動運營公司網絡實現OICQ應用已經變得輕而易舉。由于有著巨大的客戶市場份額并且已經與移動通訊運營商充分合作，因此騰訊已經在3G時代到來之前做好了一切預備，屆時推出3G版本的無線即使聊天軟件只是一個時間問題。 QQRead.com 推出數據恢復指南教程數據恢復指南教程數據恢復故障解析常用數據恢復方案硬盤數據恢復教程數據保護方法數據恢復軟件專業數據恢復服務指南
　　多媒體技術：呼喚編碼革命

　　當3G時代普及時，傳輸帶寬將會有很大的改善，此時自然讓無線網絡視頻點播變得更加切實而可行。然而令人感到尷尬的是，一場流媒體技術大戰最終竟然演變為高畫質編碼大戰，以微軟、RealNetworks以及蘋果為首的三大公司紛紛選擇面向高端高清楚度視頻編碼，反而并未更新適用于低傳輸率的流媒體編碼技術。目前已經有幾款支持WCDMA標準的手機上市，然后優秀編碼技術的匱乏使得應用范圍大幅度局限。業界現在通行的RM、ASF以及MOV都并非是無線窄帶流媒體的最佳選擇，更為出色的多媒體編碼技術呼之欲出。

　　瀏覽器之爭：資源結合最重要

　　無線網絡應用期待強勢瀏覽器的出現，繼而統一網頁轉換標準。如今新出現的.mobi域名后綴已經預示了今后這一應用的廣泛前景，因此開發商們已經到了最后較量的時刻，此時獲取最大的市場份額就等于得到了業界標準。此外，普通軟件開發商也能在瀏覽器競爭舞臺中贏得市場。以java類瀏覽器為例，UCWEB在近期的強勢普及給我們帶來一陣驚喜，而Opera以及Firefox等瀏覽器登錄Java平臺或是移動操作系統平臺后的潛力也不容小覷。

　　無線安全防護軟件：期待填補空白

　　第一個攻擊手機操作系統的蠕蟲病毒Cabir已經在最近出現，正當人們紛紛為即將到來的手機病毒煩惱而恐慌時，開發商們應當看到這一市場契機。其實不僅僅是手機病毒，未來智能手機在無線上網時還會碰到數據加密的難題，這對于一些商務用戶十分重要。此外，無線應用最終的局面甚至可能是在線平臺，此時各種網絡攻擊也可能司空見慣，而面向無線平臺的防火墻也是一個新的課題。然而目前無線應用軟件在這方面的進展還十分緩慢，或許現有的普及率還難以引起開發商的愛好，但是未來的發展潛力絕對不容忽視。

　　Part4 無線網絡的安全技術

　　過去，別人必須坐在你的計算機前才能閱讀你的文檔，偷看你的電子郵件或破壞你的文檔信息。然而現在，雖然別人可能是坐在隔壁的辦公室里、樓上或樓下，或者旁邊的一幢建筑物里，但他可以就像是坐在你的計算機面前一樣搞破壞。無線網絡技術的發展讓我們極大地提高了工作效率，并且在使用上越來越簡單，但同時也給系統和使用的信息帶來許多意外的危險。

　　WEP差強人意狀

　　人們在一般情況下是不愿意去考慮安全問題的。安全與成本，或安全與使用的方便性經常是工作中的矛盾問題。正是因為這些原因，我們在考慮任何新的實施計劃的時候，必須要預見到安全問題，制定清楚和明確的業務方案，保證安全保護措施在它們的生命周期內可以被合理和高效地實施。然而遺憾的是，國際WIFI組織在制定IEEE802.11標準之前對安全性問題顯然過于忽視，這也直接導致無線網絡至今令企業級用戶膽戰心驚。

　　在目前的IEEE802.11a/b/g無線網絡標準中，安全性存在著一些先天的缺陷。按照WIFI組織原先的設想，WEP技術用于結局安全性問題。WEP是一種在接入點和客戶端之間以“RC4”方式對分組信息進行加密的技術，密碼很輕易被破解。WEP使用的加密密鑰包括收發雙方預先確定的40位（或者104位）通用密鑰，和發送方為每個分組信息所確定的24位，被稱為IV密鑰的加密密鑰（圖13）。但是為了將IV密鑰告訴給通信對象，IV密鑰不經加密就直接嵌入到分組信息中被發送出去。假如通過無線竊聽，收集到包含特定IV密鑰的分組信息并對其進行解析，那么就連秘密的通用密鑰都可能被計算出來。

　　毫無疑問，WEP編碼的弱點在于IV實作的基礎過于薄弱。例如說，假如黑客將兩個使用同樣IV的封包記錄起來，再施以互斥運算，就可以得到IV的值，然后算出RC4的值，最后得到整組數據。更為可怕的是，前不久Internet上還出現了可以輕松破解部分非凡WEP加密的算法軟件，可見其漏洞還是比較明顯的。 QQRead.com 推出數據恢復指南教程數據恢復指南教程數據恢復故障解析常用數據恢復方案硬盤數據恢復教程數據保護方法數據恢復軟件專業數據恢復服務指南
　　WPA難當重任

　　LAN的應用在熱浪中遭遇危機，WIFI聯盟也意識到了事情的緊迫性。然而時間上的限制注定被寄予厚望的IEEE802.11i標準無法立即投入實際應用，因此過渡性的安全解決方案WPA應運而生。假如說WPA能夠徹底解決問題的話，這應該是一件值得歡欣鼓舞的事情。遺憾的是，WPA技術核心仍然和WEP技術相同，它們的區別在于在通信的過程中不斷地變更WEP密鑰，變換的頻率以假設目前的計算技術無法將WEP密鑰計算出來為依據。但是對稱加密的不足在于AP和工作站使用相同密鑰，包括變更密鑰在內的信息會在相同的簡單加密數據包中傳輸，黑客只要監聽到足夠的數據包，借助更強大的計算設備，同樣可以破解網絡。

　　當然我們在此并非一味地否認WPA的實際效果。根據通用密鑰，配合表示電腦MAC地址和分組信息順序號的編號，WPA分別為每個分組信息生成不同的密鑰。然后與WEP一樣將此密鑰用于RC4加密處理。通過這種處理，所有客戶端的所有分組信息所交換的數據將由各不相同的密鑰加密而成，因此其安全性遠勝于WEP。但是應當客觀地承認，由于其加密方式并不徹底，因此難保不會出現更為嚴重的隱患。

　　WAPI技術切中要點

　　國家之所以曾打算將WAPI作為強制實行的標準并非僅僅是出于保護國有企業以及政府貿易談判砝碼的目的。就技術角度而言，WAPI本身就比WEP以及WPA先進，這一點是勿庸置疑的。WAPI是此次國家強制標準的技術核心部分，其全稱為WLAN Authentication and Privacy Infrastructure，這種安全機制由 WAI（WLAN Authentication Infrastructure）和WPI（WLAN Privacy Infrastruc-ture）兩部分組成，WAI和WPI分別實現對用戶身份的鑒別和對傳輸的數據加密，一同為用戶的無線網絡系統提供全面的安全保護。

　　WAI采用公開密鑰密碼體制，利用證書來對無線網絡系統中的STA和AP進行認證。WAI定義了一種名為Authentication Service Unit的實體，用于治理參與信息交換各方所需要的證書，其中包括證書的產生、頒發、吊銷和更新。證書里面包含有證書頒發者的公鑰和簽名以及證書持有者的公鑰和簽名，而且簽名采用的是WAPI特有的橢圓曲線數字簽名算法。不過由于種種原因，WAPI最終沒能成為強制執行的標準，其普及度也非常低。

　　此外，國際WIFI組織對于現有無線網絡的安全問題已經有了充分的熟悉，因此致力于解決該問題的IEEE802.11i標準一直在努力著。實際上IEEE802.11i就是把1999年制定的IEEE802.1x安全標準引入了WLAN。它在加密處理中引入了密鑰治理協議TKIP，從固定密鑰改為動態密鑰，雖然還是基于RC4算法，但比采用固定密鑰的WEP或者WPA先進。除了密鑰治理以外，它還具有以EAP可擴展認證協議為核心的用戶審核機制，可以通過服務器審核接入用戶的ID，在一定程度上可避免黑客非法接入。

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