运维文本处理三剑客(grep、sed、awk)

运维Linux文本处理三剑客

grep:文本过滤(模式:pattern)工具
    grep, egrep, fgrep(fgrep不支持正则表达式搜索)
sed:stream editor,文本编辑工具
awk:Linux上的实现gawk,文本报告生成器

grep

grep
grep: Global search REgular expression and Print out the line
    作用:文本搜索工具,根据用户指定的“模式”对目标文本逐行进行匹配检查;打印匹配到的行
    模式:由正则表达式字符及文本字符所编写的过滤条件
Usage: grep [OPTION]... PATTERN [FILE]...
       grep [OPTIONS] [-e PATTERN | -f FILE] [FILE...]
   
    grep root /etc/passwd
    grep "$USER" /etc/passwd
    grep '$USER' /etc/passwd
    grep `whoami` /etc/passwd
    --color=auto: 对匹配到的文本着色显示
    -m # 匹配#次后停止
    -v 显示不被pattern匹配到的行
    -i 忽略字符大小写
    -n 显示匹配的行号
    -c 统计匹配的行数
    -o 仅显示匹配到的字符串
    -q 静默模式,不输出任何信息
    -A # after, 后#行 
    -B # before, 前#行 
    -C # context, 前后各#行 
    -e 实现多个选项间的逻辑or关系
        grep -e ‘cat ’ -e ‘dog’ file
    -w 匹配整个单词
    -E 使用ERE
    -F 相当于fgrep,不支持正则表达式
    -f file 根据模式文件处理

sed

Stream EDitor, 行编辑器

sed是一种流编辑器,它一次处理一行内容。处理时,把当前处理的行存储在临时
缓冲区中,称为“模式空间”(pattern space),接着用sed命令处理缓冲区中的
内容,处理完成后,把缓冲区的内容送往屏幕。然后读入下行,执行下一个循环。
如果没有使诸如‘D’的特殊命令,那会在两个循环之间清空模式空间,但不会清
空保留空间。这样不断重复,直到文件末尾。文件内容并没有改变,除非你使用重
定向存储输出。

功能:主要用来自动编辑一个或多个文件,简化对文件的反复操作,编写转换程序等

参考: http://www.gnu.org/software/sed/manual/sed.html

Usage: sed [OPTION]... {script-only-if-no-other-script} [input-file]...
sed [option]... 'script' inputfile...
    常用选项:
    -n 不输出模式空间内容到屏幕,即不自动打印
    -e 多点编辑
    -f /PATH/SCRIPT_FILE 从指定文件中读取编辑脚本
    -r 支持使用扩展正则表达式
    -i.bak 备份文件并原处编辑
script: 
    '地址命令'(位置+命令)

地址定界:
    (1) 不给地址:对全文进行处理
    (2) 单地址:
        #:指定的行,$:最后一行
        /pattern/:被此处模式所能够匹配到的每一行
    (3) 地址范围:
        #,#
        #,+#
        /pat1/,/pat2/
        #,/pat1/
    (4) ~:步进
        1~2 奇数行
        2~2 偶数行

编辑命令:
    d 删除模式空间匹配的行,并立即启用下一轮循环
    p 打印当前模式空间内容,追加到默认输出之后
    a [\]text 在指定行后面追加文本,支持使用\n实现多行追加
    i [\]text 在行前面插入文本
    c [\]text 替换行为单行或多行文本
    w /path/file 保存模式匹配的行至指定文件
    r /path/file 读取指定文件的文本至模式空间中匹配到的行后
    = 为模式空间中的行打印行号
    ! 模式空间中匹配行取反处理

s/// 查找替换,支持使用其它分隔符,s@@@,s###
    替换标记:
    g 行内全局替换
    p 显示替换成功的行
    w /PATH/FILE 将替换成功的行保存至文件中

sed示例
    sed ‘2p’ /etc/passwd
    sed -n ‘2p’ /etc/passwd
    sed -n ‘1,4p’ /etc/passwd
    sed -n ‘/root/p’ /etc/passwd
    sed -n ‘2,/root/p’ /etc/passwd 从2行开始
    sed -n ‘/^$/=’ file 显示空行行号
    sed -n -e ‘/^$/p’ -e ‘/^$/=’ file
    sed‘/root/a\superman’ /etc/passwd行后
    sed ‘/root/i\superman’ /etc/passwd 行前
    sed ‘/root/c\superman’ /etc/passwd 代替行
    sed ‘/^$/d’ file
    sed ‘1,10d’ file
    nl /etc/passwd | sed ‘2,5d’
    nl /etc/passwd | sed ‘2a tea’
    sed 's/test/mytest/g' example
    sed –n ‘s/root/&superman/p’ /etc/passwd 单词后
    sed –n ‘s/root/superman&/p’ /etc/passwd 单词前
    sed -e ‘s/dog/cat/’ -e ‘s/hi/lo/’ pets 
    sed –i.bak ‘s/dog/cat/g’ pets
    
高级编辑命令
    P: 打印模式空间开端至\n内容,并追加到默认输出之前
    h: 把模式空间中的内容覆盖至保持空间中
    H:把模式空间中的内容追加至保持空间中
    g: 从保持空间取出数据覆盖至模式空间
    G:从保持空间取出内容追加至模式空间
    x: 把模式空间中的内容与保持空间中的内容进行互换
    n: 读取匹配到的行的下一行覆盖至模式空间
    N:读取匹配到的行的下一行追加至模式空间
    d: 删除模式空间中的行
    D:如果模式空间包含换行符,则删除直到第一个换行符的模式空间中的文本, 并不会读取新的输入行,而使用合成的式空间重新启动循环。如果模式空间不包含换行符,则会像发出d命令那样启动正常的新循环

sed示例
    sed -n 'n;p' FILE
    sed '1!G;h;$!d' FILE
    sed‘N;D’FILE
    sed '$!N;$!D' FILE
    sed '$!d' FILE
    sed ‘G’ FILE
    sed ‘g’ FILE
    sed ‘/^$/d;G’ FILE
    sed 'n;d' FILE 
    sed -n '1!G;h;$p' FILE
awk介绍
awk:Aho, Weinberger, Kernighan,报告生成器,格式化文本输出
有多种版本:New awk(nawk),GNU awk( gawk) gawk:模式扫描和处理语言
基本用法:
    awk [options] 'program' var=value file…
    awk [options] -f programfile var=value file…
    awk [options] 'BEGIN{action;… }pattern{action;… }END{action;… }' file ...
    awk 程序可由:BEGIN语句块、能够使用模式匹配的通用语句块、END语句块,共3部分组成
    program 通常是被放在单引号中
选项:
    -F “分隔符” 指明输入时用到的字段分隔符
    -v var=value 变量赋值
awk语言
基本格式:awk [options] 'program' file…
Program:pattern{action statements;..}
pattern和action
    • pattern部分决定动作语句何时触发及触发事件
        BEGIN,END
    • action statements对数据进行处理,放在{}内指明
        print, printf
分割符、域和记录
    • awk执行时,由分隔符分隔的字段(域)标记$1,$2...$n称为域标识。$0为所有域,注意:此时和shell中变量$符含义不同
    • 文件的每一行称为记录
    • 省略action,则默认执行 print $0 的操作
awk工作原理
第一步:执行BEGIN{action;… }语句块中的语句
第二步:从文件或标准输入(stdin)读取一行,然后执行pattern{ action;… }语句块,它逐行扫描文件,从第一行到最后一行重复这个过程,直到文件全部被读取完毕。
第三步:当读至输入流末尾时,执行END{action;…}语句块
BEGIN:语句块在awk开始从输入流中读取行之前被执行,这是一个可选的语句块,比如变量初始化、打印输出表格的表头等语句通常可以写在BEGIN语句块中
END:语句块在awk从输入流中读取完所有的行之后即被执行,比如打印所有行的分析结果这类信息汇总都是在END语句块中完成,它也是一个可选语句块
pattern:语句块中的通用命令是最重要的部分,也是可选的。如果没有提供pattern语句块,则默认执行{ print },即打印每一个读取到的行,awk读取的每一行都会执行该语句块
awk
print格式:print item1, item2, ...
要点:
    (1) 逗号分隔符
    (2) 输出item可以字符串,也可是数值;当前记录的字段、变量或awk的表达式
    (3) 如省略item,相当于print $0
示例:
    awk '{print "hello,awk"}'
    awk –F: '{print}' /etc/passwd
    awk –F: ‘{print “wang”}’ /etc/passwd
    awk –F: ‘{print $1}’ /etc/passwd
    awk –F: ‘{print $0}’ /etc/passwd
    awk –F: ‘{print $1”\t”$3}’ /etc/passwd
    grep “^UUID”/etc/fstab | awk ‘{print $2,$4}’
awk变量
变量:内置和自定义变量(内置变量挑出一部分讲解)
FS:输入字段分隔符,默认为空白字符
    awk -v FS=':' '{print $1,FS,$3}’ /etc/passwd
    awk –F: '{print $1,$3,$7}’ /etc/passwd
OFS:输出字段分隔符,默认为空白字符
    awk -v FS=‘:’ -v OFS=‘:’ '{print $1,$3,$7}’ /etc/passwd
RS:输入记录分隔符,指定输入时的换行符
    awk -v RS=' ' ‘{print }’ /etc/passwd
ORS:输出记录分隔符,输出时用指定符号代替换行符
    awk -v RS=' ' -v ORS='###'‘{print }’ /etc/passwd
NF:字段数量
    awk -F:‘{print NF}’ /etc/fstab 引用变量时,变量前不需加$
    awk -F:‘{print $(NF-1)}' /etc/passwd
NR:记录号
    awk ‘{print NR}’ /etc/fstab ; awk END‘{print NR}’ /etc/fstab
FNR:各文件分别计数,记录号
    awk '{print FNR}' /etc/fstab /etc/inittab
FILENAME:当前文件名
    awk '{print FILENAME}’ /etc/fstab
ARGC:命令行参数的个数
    awk '{print ARGC}’ /etc/fstab /etc/inittab
    awk ‘BEGIN {print ARGC}’ /etc/fstab /etc/inittab
ARGV:数组,保存的是命令行所给定的各参数
    awk ‘BEGIN {print ARGV[0]}’ /etc/fstab /etc/inittab
    awk ‘BEGIN {print ARGV[1]}’ /etc/fstab /etc/inittab

自定义变量(区分字符大小写)
    (1) -v var=value
    (2) 在program中直接定义
示例:
    awk -v test='hello gawk' '{print test}' /etc/fstab
    awk -v test='hello gawk' 'BEGIN{print test}' 
    awk 'BEGIN{test="hello,gawk";print test}' 
    awk -F:‘{sex=“male”;print $1,sex,age;age=18}’ /etc/passwd
    cat awkscript
    {print script,$1,$2}
    awk -F: -f awkscript script=“awk” /etc/passwd
printf命令
格式化输出:printf “FORMAT”, item1, item2, ...
   (1) 必须指定FORMAT
   (2) 不会自动换行,需要显式给出换行控制符,\n
   (3) FORMAT中需要分别为后面每个item指定格式符
格式符:与item一一对应
   %c:显示字符的ASCII码
   %d, %i:显示十进制整数
   %e, %E:显示科学计数法数值
   %f:显示为浮点数
   %g, %G:以科学计数法或浮点形式显示数值
   %s:显示字符串
   %u:无符号整数
   %%:显示%自身
修饰符
   #[.#] 第一个数字控制显示的宽度;第二个#表示小数点后精度,%3.1f
   - 左对齐(默认右对齐) %-15s
   + 显示数值的正负符号 %+d
printf示例
awk -F: ‘{printf "%s",$1}’ /etc/passwd
awk -F: ‘{printf "%s\n",$1}’ /etc/passwd
awk -F: '{printf "%-20s %10d\n",$1,$3}' /etc/passwd
awk -F:‘ {printf "Username: %s\n",$1}’ /etc/passwd
awk -F: ‘{printf “Username: %s,UID:%d\n",$1,$3}’ /etc/passwd
awk -F: ‘{printf "Username: %15s,UID:%d\n",$1,$3}’ /etc/passwd
awk -F: ‘{printf "Username: %-15s,UID:%d\n",$1,$3}’ /etc/passwd
操作符
算术操作符:
    x+y, x-y, x*y, x/y, x^y, x%y
    - x:转换为负数
    +x:将字符串转换为数值
字符串操作符:没有符号的操作符,字符串连接
赋值操作符:
    =, +=, -=, *=, /=, %=, ^=,++, --
    下面两语句有何不同
    • awk ‘BEGIN{i=0;print ++i,i}’
    • awk ‘BEGIN{i=0;print i++,i}’

比较操作符:
    ==, !=, >, >=, <, <=
模式匹配符:
    ~:左边是否和右边匹配,包含
    !~:是否不匹配
示例:
    awk -F: '$0 ~ /root/{print $1}‘ /etc/passwd
    awk '$0~“^root"' /etc/passwd
    awk '$0 !~ /root/‘ /etc/passwd
    awk -F: ‘$3==0’ /etc/passwd

逻辑操作符:与&&,或||,非! 
示例:
    • awk -F: '$3>=0 && $3<=1000 {print $1}' /etc/passwd
    • awk -F: '$3==0 || $3>=1000 {print $1}' /etc/passwd
    • awk -F: ‘!($3==0) {print $1}' /etc/passwd
    • awk -F: ‘!($3>=500) {print $3}’ /etc/passwd
条件表达式(三目表达式)
    selector?if-true-expression:if-false-expression
示例:
 awk -F: '{$3>=1000?usertype="Common User":usertype=" SysUser";printf "%15s:%-s\n",$1,usertype}' /etc/passwd
awk PATTERN
PATTERN:根据pattern条件,过滤匹配的行,再做处理
    (1)如果未指定:空模式,匹配每一行
    (2) /regular expression/:仅处理能够模式匹配到的行,需要用/ /括起来
        awk '/^UUID/{print $1}' /etc/fstab
        awk '!/^UUID/{print $1}' /etc/fstab
    (3) relational expression: 关系表达式,结果为“真”才会被处理
        真:结果为非0值,非空字符串
        假:结果为空字符串或0值 
        示例:
        awk -F: 'i=1;j=1{print i,j}' /etc/passwd
        awk ‘!0’ /etc/passwd ; awk ‘!1’ /etc/passwd
        awk -F: '$3>=1000{print $1,$3}' /etc/passwd
        awk -F: '$3<1000{print $1,$3}' /etc/passwd
        awk -F: '$NF=="/bin/bash"{print $1,$NF}' /etc/passwd
        awk -F: '$NF ~ /bash$/{print $1,$NF}' /etc/passwd
    (4) line ranges:行范围
        startline,endline:/pat1/,/pat2/ 不支持直接给出数字格式
        awk -F: ‘/^root\>/,/^nobody\>/{print $1}' /etc/passwd
        awk -F: ‘(NR>=10&&NR<=20){print NR,$1}' /etc/passwd
    (5) BEGIN/END模式
        BEGIN{}:仅在开始处理文件中的文本之前执行一次
        END{}:仅在文本处理完成之后执行一次

示例
    awk -F : ‘BEGIN {print “USER USERID”} {print $1“:”$3}  END{print “END FILE"}' /etc/passwd
    awk -F : '{print "USER USERID“;print $1":"$3} END{print "END FILE"}' /etc/passwd
    awk -F: 'BEGIN{print " USER UID \n--------------- "}{print $1,$3}' /etc/passwd
    awk -F: ‘BEGIN{print “ USER UID \n--------------- ”}{print $1,$3}’END{print “==============”} /etc/passwd
    seq 10 | awk 'i=0'
    seq 10 | awk 'i=1'
    seq 10 | awk 'i=!i'
    seq 10 | awk '{i=!i;print i}'
    seq 10 | awk ‘!(i=!i)' 
    seq 10 | awk -v i=1 'i=!i
awk action
常用的action分类
• (1) Expressions:算术,比较表达式等
• (2) Control statements:if, while等 • (3) Compound statements:组合语句
• (4) input statements
• (5) output statements:print等
awk控制语句
{ statements;… } 组合语句
if(condition) {statements;…} 
if(condition) {statements;…} else {statements;…}
while(conditon) {statments;…}
do {statements;…} while(condition)
for(expr1;expr2;expr3) {statements;…}
break
continue
delete array[index]
delete array
exit
awk控制语句if-else
语法:if(condition){statement;…}[else statement]
    if(condition1){statement1}else if(condition2){statement2}else{statement3} 
使用场景:对awk取得的整行或某个字段做条件判断
示例:
    awk -F: '{if($3>=1000)print $1,$3}' /etc/passwd
    awk -F: '{if($NF=="/bin/bash") print $1}' /etc/passwd
    awk '{if(NF>5) print $0}' /etc/fstab
    awk -F: '{if($3>=1000) {printf "Common user: %s\n",$1} else {printf "root or Sysuser: %s\n",$1}}' /etc/passwd
    awk -F: '{if($3>=1000) printf "Common user: %s\n",$1; else printf "root or Sysuser: %s\n",$1}' /etc/passwd
    df -h|awk -F% '/^\/dev/{print $1}'|awk '$NF>=80{print $1,$5}‘
    awk ‘BEGIN{ test=100;if(test>90){print “very good“}else if(test>60){ print ”good”}else{print “no pass”}}’
awk控制语句
while循环
语法:while(condition){statement;…}
条件“真”,进入循环;条件“假”,退出循环
使用场景:
    对一行内的多个字段逐一类似处理时使用
    对数组中的各元素逐一处理时使用
示例:
    awk '/^[[:space:]]*linux16/{i=1;while(i<=NF) {print $i,length($i); i++}}' /etc/grub2.cfg
    awk ‘/^[[:space:]]*linux16/{i=1;while(i<=NF) {if(length($i)>=10) {print $i,length($i)}; i++}}’ /etc/grub2.cfg
awk控制语句
do-while循环
语法:do {statement;…}while(condition)
意义:无论真假,至少执行一次循环体
示例:
    awk 'BEGIN{ total=0;i=0;do{ total+=i;i++;}while(i<=100);print total}’
awk控制语句
for循环
语法:for(expr1;expr2;expr3) {statement;…}
常见用法:
    for(variable assignment;condition;iteration process) 
        {for-body}
特殊用法:能够遍历数组中的元素
语法:for(var in array) {for-body}
示例:
    awk '/^[[:space:]]*linux16/{for(i=1;i<=NF;i++) {print $i,length($i)}}' /etc/grub2.cfg
性能比较
time (awk 'BEGIN{ total=0;for(i=0;i<=10000;i++){total+=i;};print total;}')
time(total=0;for i in {1..10000};do total=$(($total+i));done;echo $total)
time(for ((i=0;i<=10000;i++));do let total+=i;done;echo $total)
time(seq –s ”+” 10000|bc)
awk控制语句
switch语句
语法:switch(expression) {case VALUE1 or /REGEXP/: statement1; case VALUE2 or /REGEXP2/: statement2; ...; default: statementn} 

awk控制语句
break [n]
continue [n]
next:

break和continue
    awk ‘BEGIN{sum=0;for(i=1;i<=100;i++){if(i%2==0)continue;sum+=i}print sum}'
    awk ‘BEGIN{sum=0;for(i=1;i<=100;i++){if(i==66)break;sum+=i}print sum}'
提前结束对本行处理而直接进入下一行处理(awk自身循环)
    awk -F: '{if($3%2!=0) next; print $1,$3}' /etc/passwd
awk数组
关联数组:array[index-expression]
index-expression:
    • (1) 可使用任意字符串;字符串要使用双引号括起来
    • (2) 如果某数组元素事先不存在,在引用时,awk会自动创建此元素,并将其值初始化为“空串”
    • (3) 若要判断数组中是否存在某元素,要使用“index in array”格式进行遍历
示例:
    weekdays["mon"]="Monday" 
    awk 'BEGIN{weekdays["mon"]="Monday";weekdays["tue"]="Tuesday";print weekdays["mon"]}‘
    awk '!line[$0]++' dupfile
    awk '{!line[$0]++;print $0, line[$0]}' dupfile

若要遍历数组中的每个元素,要使用for循环
for(var in array) {for-body}
注意:var会遍历array的每个索引
示例: 
    awk‘BEGIN{weekdays["mon"]="Monday";weekdays["tue"]="Tuesday";for(i in weekdays) {print weekdays[i]}}'
    netstat -tan | awk '/^tcp/{state[$NF]++}END{for(i in state) { print i,state[i]}}'
    awk '{ip[$1]++}END{for(i in ip) {print i,ip[i]}}' /var/log/httpd/access_log
awk函数
数值处理:
    rand():返回0和1之间一个随机数
    awk 'BEGIN{srand(); for (i=1;i<=10;i++)print int(rand()*100) }' 
字符串处理:
    • length([s]):返回指定字符串的长度
    • sub(r,s,[t]):对t字符串搜索r表示模式匹配的内容,并将第一个匹配内容替换为s
        echo "2008:08:08 08:08:08" | awk 'sub(/:/,"-",$1)'
        echo "2008:08:08 08:08:08" | awk '{sub(/:/,"-",$1);print $0}'
    • gsub(r,s,[t]):对t字符串进行搜索r表示的模式匹配的内容,并全部替换为s所表示的内容
        echo "2008:08:08 08:08:08" | awk 'gsub(/:/,"-",$0)'
        echo "2008:08:08 08:08:08" | awk '{gsub(/:/,"-",$0);print $0}'
    • split(s,array,[r]):以r为分隔符,切割字符串s,并将切割后的结果保存至array所表示的数组中,第一个索引值为1,第二个索引值为2,…
        netstat -tn | awk '/^tcp\>/{split($5,ip,":");count[ip[1]]++}END{for (i in count) {print i,count[i]}}’

自定义函数格式:
    function name ( parameter, parameter, ... ) {
        statements
        return expression
    } 
示例:
    cat fun.awk
    function max(x,y) {
        x>y?var=x:var=y
        return var
    }
    BEGIN{a=3;b=2;print max(a,b)}
    awk -f fun.awk
awk中调用shell命令
system命令
空格是awk中的字符串连接符,如果system中需要使用awk中的变量可以使用空格分隔,或者说除了awk的变量外其他一律用""引用起来
    awk 'BEGIN{system("hostname") }' 
    awk 'BEGIN{score=100; system("echo your score is " score) }'
awk脚本
将awk程序写成脚本,直接调用或执行
示例:
    cat f1.awk
        {if($3>=1000)print $1,$3} 
    awk -F: -f f1.awk /etc/passwd
    cat f2.awk 
        #!/bin/awk –f
        #this is a awk script
        {if($3>=1000)print $1,$3} 
    chmod +x f2.awk
    f2.awk –F: /etc/passwd
向awk脚本传递参数
格式:
    awkfile var=value var2=value2... Inputfile
注意:在BEGIN过程中不可用。直到首行输入完成以后,变量才可用。可以通过-v 参数,让awk在执行BEGIN之前得到变量的值。命令行中每一个指定的变量都需要一个-v参数
示例:
    cat test.awk 
        #!/bin/awk –f
        {if($3 >=min && $3<=max)print $1,$3} 
    chmod +x test.awk
    test.awk -F: min=100 max=200 /etc/passwd
练习
1、文件ip_list.txt如下格式,请提取”.magedu.com”前面的主机名部分并写入到回到该文件中
    1 blog.magedu.com
    2 www.magedu.com
    …
    999 study.magedu.com
2、统计/etc/fstab文件中每个文件系统类型出现的次数
3、统计/etc/fstab文件中每个单词出现的次数
4、提取出字符串Yd$C@M05MB%9&Bdh7dq+YVixp3vpw中的所有数字
5、有一文件记录了1-100000之间随机的整数共5000个,存储的格式100,50,35,89…请取出其中最大和最小的整数
6、解决DOS攻击生产案例:根据web日志或者或者网络连接数,监控当某个IP并发连接数或者短时内PV达到100,即调用防火墙命令封掉对应的IP,监控频率每隔5分钟。防火墙命令为:iptables -A INPUT -s IP -j REJECT
7、将以下文件内容中FQDN取出并根据其进行计数从高到低排序
    http://mail.magedu.com/index.html
    http://www.magedu.com/test.html
    http://study.magedu.com/index.html
    http://blog.magedu.com/index.html
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8、将以下文本以inode为标记,对inode相同的counts进行累加,并且统计出同一inode中,beginnumber的最小值和endnumber的最大值
    inode|beginnumber|endnumber|counts|
    106|3363120000|3363129999|10000|
    106|3368560000|3368579999|20000|
    310|3337000000|3337000100|101|
    310|3342950000|3342959999|10000|
    310|3362120960|3362120961|2|
    311|3313460102|3313469999|9898|
    311|3313470000|3313499999|30000|
    311|3362120962|3362120963|2|
输出的结果格式为:
    310|3337000000|3362120961|10103|
    311|3313460102|3362120963|39900|
    106|3363120000|3368579999|30000|

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