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01 计算机网络系统概述_图文

船舶局域网技术及应用
郑忠玖
轮机工程学院船电教研室
HP:15940937097 E-mail:zhengzhongjiu@dlmu.edu.cn 2015年3月
Zheng 03/2015 1

授课计划(32H+4H)
第1章 计算机网络系统概述(4H)

第2章 数据通信基础 (4H)
第3章 计算机网络体系结构 (6H) 第4章 局域网技术 (8H+2H) 第5章 网络操作系统 (1H) 第6章 Internet和Intranet (2H) 第7章 船舶局域网的组建与维护 (4H+2H) 第8章 网络管理与网络安全 (1H) 考试 (2H)
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本课程教材和参考书目
? 教材
《船舶局域网技术及应用》 王 宁, 大连海事大学出版社, 2012.12

? 参考书目
《计算机网络基础与局域网构建》 姜 波 高等教育出版社

《局域网组建与管理》
尹敬齐 机械工业出版社 《计算机网络》 张曾科 阳宪惠 清华大学出版社
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成绩(3学分)
? 卷面 70分 填空、选择、名词解释、简答、应用题

? 实验 20分
两次实验

?平时 10分
出勤、作业
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答疑与作业
? 时间 每周四上午3、4节

? 地点
综合楼508

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第1章 计算机网络系统概述

Zheng 03/2015

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第1章 计算机网络系统概述
?计算机网络基本概念
?计算机网络的类型和特点 ?计算机网络拓扑结构 ?计算机网络的主要用途 ?计算机网络发展的趋势 ?计算机应用基础介绍
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计算机网络基本概念
?计算机网络的发展
?计算机网络的定义 ?计算机网络系统的组成

Zheng 03/2015

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计算机网络的发展
?第一阶段:具有通信功能的批处理系统。
时间:60年代 特点:以主机为中心 多 口 集 中 器 T
……

主 机

T

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优点
?实现了资源的共享,提高了计算机的利用率。

缺点
?主机既要进行数据处理,又要承担终端间的通 信,效率低下;分散的终端独占通信线路,利 用率低。

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计算机网络的发展
?第二阶段:具有通信功能的多机系统。 时间:70年代

特点:数据处理和数据通信分离
前 端 通 信 处 理 机 T

主 机

T 集 中 器
T T
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优点
?改善了第一阶段的缺点,增设前端处理机专门 负责通信,在终端比较集中的地方设臵集中器。

缺点
?终端自身没有处理功能。
注:在这个时期,Internet的前身-美国国防高级 计划局开发的ARPANET投入使用。
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计算机网络的发展
?第三阶段:计算机网络系统 时间:80年代

特点:通信网络为中心
主机

主 机
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通信网络

主 机
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优点
?真正实现了所有网络资源的共享,网络结构和 网络系统日趋成熟,计算机网络已逐步渗透到 当今信息社会的各个领域。

缺点
?不断的发现,不断的得到解决。

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计算机网络基本概念
?计算机网络的发展
?计算机网络的定义 ?计算机网络系统的组成

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计算机网络的定义
?计算机网络是以相互共享资源(硬件、
软件和数据等)方式而连接起来的、各自

具有独立功能的计算机系统的集合。

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计算机网络基本要素
?至少两台独立操作系统的计算机
?计算机之间要有通信手段将其互连

?计算机要有相互通信的规则
?配有网络软件 ?实现计算机资源共享

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计算机网络系统的组成
?网络软件 软环境。包括网络协议和协议软件、网络通信软件 和网络操作系统。 ?网络硬件

物质基础。包括服务器、工作站、集线器、交换机、
路由器等等。 ?网络模型 组建网络的体系结构。
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第1章 计算机网络系统概述
?计算机网络基本概念
?计算机网络的类型和特点 ?计算机网络拓扑结构 ?计算机网络的主要用途 ?计算机网络发展的趋势 ?计算机应用基础介绍
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计算机网络的类型
?按信息传输距离的长短划分 ? 局域网(LAN, Local Area Network)

? 城域网(MAN, Metropolitan Area Network)
? 广域网(WAN, Wide Area Network)

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计算机网络的特点
?数据通信能力(传送数据) ?自治性(相互独立又相互联系) ?建网周期短(软硬件连接安装) ?成本低(享受大型机的好处) ?对技术要求不高(比掌握大型机技术简单实用)

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第1章 计算机网络系统概述
?计算机网络基本概念
?计算机网络的类型和特点 ?计算机网络拓扑结构 ?计算机网络的主要用途 ?计算机网络发展的趋势 ?计算机应用基础介绍
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计算机网络拓扑结构
?拓扑的概念 一种研究与大小、距离无关的集合图形特性 的方法。

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计算机网络拓扑结构
?基本术语 ? 节点:网络单元。包括转节点和访问节点。 ? 链路:两个节点间的连线。包括物理链路和逻 辑链路。 ? 通路:从发出信息的节点到接收信息的节点的 一串节点和链路,它是一系列链路的集合。

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常见的网络拓扑结构
1. 星型结构
PC1 连接器 PC3 PC4 PC2 ?辐射状连接 ?中央节点集中式通信控制 ? 优点:结构简单,访问协 议简单,单个节点的故障不

会影响到整个网络。
? 缺点:对中央节点的可靠 性要求很高,一有故障,全 网瘫痪。

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常见的网络拓扑结构
2. 总线结构
?所有的站点都连接在同一 PC1 PC2 根传输线,即“总线”上。 ? 优点:结构简单,易于扩 充。 PC3 PC4

? 缺点:故障检测比较困难。

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常见的网络拓扑结构
3. 环形结构
?站与站点之间首尾相接, PC1 PC2 形成一个环,数据只能沿单 方向传输。 ? 优点:这种结构适合于光 PC3 PC4

纤介质。实时性较强。
? 缺点:如果处理不当站点 的故障会引起全网故障。

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常见的网络拓扑结构
4. 树形结构
?它是从星型拓扑演变而来

连接器

的,形状像一棵倒挂的树。 ? 特点:与星型拓扑结构大 致相似。它与星型结构相比

连接器

连接器

降低了通信线路成本,增加
了网络复杂性。 PC1 PC2 PC3 PC4

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常见的网络拓扑结构
5. 网状结构
连接器 连接器

?网状网络的每一个站点都与 其它站点一一直接互连。 ? 优点:连接方法主要是利用 冗余的连接,实现站与站之间

连接器

连接器

的高速传输和高容错性能,以
提高网络的速度和可靠性。 ? 缺点:关系复杂,建网难, 维护难。
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PC1

PC2

PC3

PC4

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第1章 计算机网络系统概述
?计算机网络基本概念
?计算机网络的类型和特点 ?计算机网络拓扑结构 ?计算机网络的主要用途 ?计算机网络发展的趋势 ?计算机应用基础介绍
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计算机网络的主要用途
?共享资源 ?强有力的通信手段 ?分布式数据处理

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第1章 计算机网络系统概述
?计算机网络基本概念
?计算机网络的类型和特点 ?计算机网络拓扑结构 ?计算机网络的主要用途 ?计算机网络发展的趋势 ?计算机应用基础介绍
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计算机网络发展的趋势
? 一个目标
? 两个支撑 ? 三个融合 ? 四个热点

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一个目标
21世纪计算机网络发展的总体目标是要在各个国家,进而 在全球建立完善的信息基础设施。

1993年美国政府制定信息高速公路(即国家信息基础设施,
National Information Infrastructure, NII)发展计划,各国政府也 相继规划和实施NII计划。中国也提出了自己的NII(CNII)。 1994年西方七国部长会议上又提出了实施全球信息基础设 施(GII)的若干原则。1998年美国又提出了实施数字地球的计划。

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两个支撑
? 微电子技术
? 光技术

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三个融合
? 计算机、通信、信息内容三个
技术的融合 ? 电信网、电视网、计算机网的 三网合一

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四个热点
? 多媒体
? 宽带网 ? 移动通信 ? 信息安全

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第1章 计算机网络系统概述
?计算机网络基本概念
?计算机网络的类型和特点 ?计算机网络拓扑结构 ?计算机网络的主要用途 ?计算机网络发展的趋势 ?计算机应用基础介绍
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计算机应用基础介绍
?硬件系统(硬件介绍)
?软件系统(操作介绍) ?工业计算机(IPC) ?不间断电源(UPS)

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计算机系统

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计算机硬件系统

?计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设 备五大部分组成。
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运算器

?算术逻辑单元,其功能就是在控制器的控制下,从存储器中取得

数据,进行算术运算和逻辑运算,并把结果送到存储器中。
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控制器

?计算机的控制中心,其基本功能是按照程序计数器所指出的指令 地址从内存中取出一条指令,并对指令进行分析,根据指令的功 能向有关部件发出控制指令,控制执行指令的操作。
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存储器

?存放程序和数据的部件,是计算机的记忆装臵。存储器的容量是 以字节为基本单位。分为内存和外存。
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输入设备

?接收用户输入的数据、程序。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫 描仪、光笔、声音识别系统、触摸屏等。
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输出设备

?将存储在计算机内部的信息转换成人们所能接受的形式。常见的 输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。
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PC机硬件
CPU
打印机 机箱电源 主板

内存
外存(硬盘) 声卡

鼠标键盘
显卡 显示器

光驱

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主板

?主板是整个计算机的中枢,所有部件及外设都通过它与处理器连 接在一起并进行通信。它的制作工艺、设计和芯片组直接决定一

台PC机的性能和稳定性。
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CPU

?CPU即中央处理器,它就像人的大脑一样,在计算机系统中发挥 着运算和控制的作用。CPU运算速度的快慢在很大程度上影响着

PC机性能的发挥。
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内存

?计算机中用于记忆的部件。CPU的运算速度越快越好,而内存则 是容量越大越好。按物理性质区分,内存可分为RAM和ROM。 RAM俗称内存,只能用于暂时保存数据,一旦关闭电源或断电,

其中的数据就会丢失。
Zheng 03/2015 50

外存(硬盘)

?外存是为了补足内存容量的不足而设计的,有硬盘、软盘、光盘、

移动存储设备(如U盘)等。硬盘是一种常用的外存,其存储容量
大,作用是存储计算机运行时需要的数据。
Zheng 03/2015 51

声卡

?用于实现各种声音的控制功能,成为绝大多数PC机的必配设备, 当然也有一些在主板中集成。
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显卡

?显卡是PC机最基本的组成部分之一,其功能是将计算机系统所 需要的显示信息进行转换,驱动显示器并向显示器提供扫描信号, 控制显示器正确显示,它是连接显示器和PC机主板的重要原件。
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显示器

?显示器用于实现人机交互的一种接口。从技术上看,显示器经历 了球面CRT、纯平、LCD和LED的发展阶段。
Zheng 03/2015 54

光驱

?光驱主要分为CD-ROM和DVD-ROM,主要用于读取CD或DVD 盘片,在安装系统的过程中常常用到。
Zheng 03/2015 55

键盘、鼠标

?键盘主要用于输入数据、文本、程序和命令等,可将键盘分为四 个主要部分,即打字机键盘、功能键、编辑键和数字小键盘。鼠 标是一种屏幕标定装臵,在屏幕上进行图形处理比键盘方便的多,

分为有线鼠标和无线鼠标。
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机箱、电源

?机箱和电源是给计算机提供保护和动力的设备,计算机很多典型 的故障都与电源工作不稳定有关。
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打印机

?打印机是计算机的输出设备之一。衡量打印机好坏的指标有三项:
打印分辨率,打印速度和噪声。打印机的种类很多,按所采用的 技术,分柱形、球形、喷墨式、热敏式、激光式、静电式、磁式、 发光二极管式等打印机。
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计算机软件系统

?软件是计算机系统中运行、维护、程序开发所需的程序集合。通 常将计算机软件分为系统软件和应用软件。
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操作系统
?操作系统是最重要的系统软件,它是对计算机硬件和软件资

源进行管理、调度、控制及运行的一组程序。它是用户与计算
机的接口,用户通过操作系统可以方便、顺利地操作计算机。

? Windows操作系统是基于图形用户界面的窗口式操作系统,
Windows XP 是单用户多任务操作系统; ? DOS(Disk Operation System)是基于磁盘管理的操作系统。 DOS系统是单用户、单任务磁盘操作系统。
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计算机语言
? 计算机语言是程序设计工具、又称为程序设计语言, 一般分为机器语言、汇编语言和高级编程语言三大类。

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应用软件
? 应用软件是指除了系统软件以外的所有软件,它是 用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际 问题而编制的计算机程序。

?各种用于科学计算的软件包,各种办公自动化软件,
计算机辅助设计、辅助制造,图形软件即以各种工具

软件等。
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工业计算机(IPC)

?工业计算机(Industrial Personal Computer,IPC)是一种加固的增 强型个人计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠

运行。
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IPC的主要结构
?全钢机箱。IPC的全钢机箱是按标准设计的,抗冲击、抗振动、抗电磁干 扰,内部可安装同PC-bus兼容的无源底板 ?无源底板。总线扩展槽可依据用户的实际应用选用扩展ISA总线、PCI总线 和PCI-E总线、PCIMG总线的多个插槽组成 ?工业电源。为AT开关电源,平均无故障运行时间达到250000小时 ?CPU卡。IPC的CPU卡有多种,根据尺寸可分为长卡和半长卡,根据处理 器可分为386、486、586、PII、PIII主板。其主要特点是:工作温度0-60℃; 装有“看门狗”计时器;低功耗,最大时为5V/2.5A

?其他配件。IPC的其他配件基本上都与PC机兼容,主要有CPU、内存、显
卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等
Zheng 03/2015 64 64

IPC的技术特点
?全钢化工业机箱,增强了抗电磁干扰能力 ?采用总线结构和模块化设计技术,插板式结构,压杆软锁定,提高了 抗冲击、抗振动能力 ?机箱内装有双风扇,正压对流排风,并装有滤尘网用以防尘 ?高度可靠的工业电源,并有过压、过流保护 ?电源及键盘均带有电子锁开关,可防止非法开、关和非法键盘输入 ?具有自诊断功能 ?可视需要选配I/O模板 ?设有“看门狗”定时器,在因故障死机时,无需人的干预而自动复位 ?开放性好,兼容性好,吸收了PC机的全部功能,可直接运行PC机的各 种应用软件 ?可配臵实时操作系统,便于多任务的调度和运行 ?可采用无源母板(底板),方便系统升级
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不间断电源(UPS)

?不间断电源(Uninterruptible Power System,UPS)是能够提供持 续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。UPS按工作原理分 成后备式、在线式与在线互动式三大类。UPS顾名思义,它就是一 台这样的机器,它在市电停止供应的时候,能保持一段供电时间,

使人们有时间存盘,再从容地关闭机器。
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UPS的功能
?高可靠性不间断供电——保证动力的连续性 ?电网稳压、净化功能——消除电网波动、污染

?电池管理功能——延长电池使用寿命
?智能监控功能——有效解决电源维护功能

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在线式UPS工作原理
在线式UPS(On-Line UPS)的运作模式为“市电和用电设备 是隔离的,市电不会直接供电给用电设备”,而是到了UPS就被转

换成直流电,再兵分两路,一路为电池充电,另一路则转回交流
电,供电给用电设备,市电供电品质不稳或停电时,电池从充电 转为供电,直到市电恢复正常才转回充电,“UPS在用电的整个过 程是全程介入的”。其优点是输出纯净的正弦波,不受市电不稳 定的影响,可供电给“电感型负载”,例如电风扇,只要在UPS输

出功率足够的前提下,可以供电给任何使用市电的设备。
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后备式UPS工作原理

后备式又称为非在线式不间断电源(Off-Line UPS),它只是“备援” 性质的UPS,市电直接供电给用电设备也为电池充电(Normal Mode), 一旦市电供电品质不稳或停电了,市电的回路会自动切断,电池的直流 电会被转换成交流电接手供电的任务(Battery Mode),直到市电恢复正 常,“UPS只有在市电停电了才会介入供电” 。
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线上交错式UPS工作原理

线上交错式又称为线上互动式或在线互动式(Line-Interactive UPS), 基本运作方式和离线式一样,不同之处在于线上交错式虽不像在线式全 程介入供电,但随时都在监视市电的供电状况,本身具备升压和减压补 偿电路,在市电的供电状况不理想时,即时校正,减少不必要的 “Battery Mode”切换,延长电池寿命。
Zheng 03/2015 70

UPS的维护使用
?UPS电源的场所摆放应避免阳光直射,并留有足够的通风空间,同时,禁止在UPS输出 端口接带有感性的负载 ?采用总线结构和模块化设计技术,插板式结构,压杆软锁定,提高了抗冲击、抗振动 能力 ?使用UPS电源时,应务必遵守厂家的产品说明书有关规定,保证所接的火线、零线、地 线符合要求,用户不得随意改变其相互的顺序 ?严格按照正确的开机、关机顺序进行作,避免因负载突然加上或突然减载时,UPS电源 的电压输出波动大,而使UPS电源无法正常工作 ?禁止频繁地关闭和开启UPS电源,一般要求在关闭UPS电源后,至少等待6秒钟后才能 开启UPS电源 ?禁止超负载使用,UPS电源的最大启动负载最好控制在80%之内,对于绝大多数UPS电 源而言,将其负载控制在30%~60%额定输出功率范围内是最佳工作方式 ?定期对UPS电源进行维护工作。清除机内的积尘,测量蓄电池组的电压,更换不合格的 电池,检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等 ?若具有维修旁路的UPS电源可转至维修旁路后维护,但此时内部仍带电 ?UPS电源维护前必须对其进行自放电,方可进行 ?维护工具使用真空式吹风机即可,千万不能用湿布
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本章要点
?计算机网络基本概念
?计算机网络的类型和特点 ?计算机网络拓扑结构 ?计算机网络的主要用途 ?计算机网络发展的趋势 ?计算机应用基础介绍
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作 业(手写)
计算机网络的定义?
请简述计算机网络的组成。 请简述常见计算机网络拓扑结构及其特点。

计算机操作系统的功能是什么?
计算机硬件系统由哪几部分组成? 请简述UPS的分类及工作原理。

请简述IPC的技术特点。
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