7086_CCNPm3ch03V5
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Titulo: Implementando Spanning Tree
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BMSN Mdulo 3 Leccin 1 de 1Gracias A: Luis Eduardo Ochaeta
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Recomendacin Introduccin Describiendo STP Implementando RSTP Implementando MSTP Configurando enlaces con EthernetChannel Laboratorios Spanning Tree
BMSN Mdulo 3
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Recomendacin Siguiendo las siguientes recomendaciones Ud puede hacer un mejor uso de su tiempo de estudioMantenga sus notas y respuestas para todo su trabajo con este material en un lugar, para una referencia rpida Cuando ud tome un examen de prueba, escriba sus respuestas, estudios han demostrado que esto aumenta significativamente la retencin, incluso si no se ha visto la informacin original nuevamente Es necesario practicar los comandos y configuraciones en un laboratorio con el equipo adecuado Utilice esta presentacin como un material de apoyo, y no como un material exclusivo para el estudio de este captulo No presente el examen del capitulo, s Ud no ha terminado los laboratorios del capitulo Si se presenta algn problema, comunquese con su instructor
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Recomendacin Introduccin Describiendo STP Implementando RSTP Implementando MSTP Configurando enlaces con EthernetChannel Laboratorios Spanning Tree
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Introduccin Este mdulo introduce a los fundamentos de Spanning Tree Protocol (STP) en una red conmutada Se explica como el Root Bridge y su backup son elegidos
Caractersticas que mejoran el rendimiento de STP Rapid STP (RSTP) y Multiple STP (MSTP) Ud aprender como configurar los EthernetChannel y como operan conjuntamente con STP
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Recomendacin Introduccin Describiendo STP Implementando RSTP Implementando MSTP Configurando enlaces con EthernetChannel Laboratorios Spanning Tree
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Bridges transparentes Los Switches han reemplazado el uso de Bridges transparentes en redes modernas CaractersticasNo puede modificar los datagramas que son re-enviados Aprende direcciones escuchando en el puerto donde se origin el mensaje Debe re-enviar todos los paquetes broadcast por todos los puertos, exceptuando el puerto de donde se origin el mensaje Si la direccin destino es desconocida al Bridge, re-enva los datagramas por todos los puertos, exceptuando el puerto de donde se origin el mensaje. A esto se le llama Inundacin Unicast
Los Bridges transparentes debe de ser transparentes a los dispositivos de la red
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Identificando los Traffic Loops Cuando no existen mecanismos de Capa 2 como el TTL o el data-grama de parada para manejar rutas redundantes y evitar la circulacin sin fin de datagramas
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Previniendo los Bridges Loops En una red libre de loops, la misma red no puede crear tormentas de broadcast o tormentas de paquetes unicast Una red libre de loops puede ser lograda manualmente deshabilitando o desconectando los enlaces redundantes entre Bridges. Sin embargo, esto requiere una intervencin manual, al momento de que ocurra algn problema STP resuelve este problema: si hay rutas alternas al Switch destino, solo un enlace es usado para enviar la informacin El STA (spanning tree algorithm) corre en cada Switch para activar o bloquear los enlaces redundantes
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Describiendo el protocolo Spanning Tree 802.1D Con STP, los Switches reconfiguran la ruta sobre los puertos que pueden re-enviar data-gramas, a bien de que se cree una ruta libre de loops en una red redundante STP previene los loops utilizando los mecanismos:Intercambiando BPDU (Bridge Protocol Data Unit) Un Bridge raiz es escogido para servir como punto de referencia en la topologa libre de loops Cada Switch, exceptuando el Bridge raiz, selecciona un puerto raz que provee la mejor ruta hacia el Bridge raz En una topologa entre dos puertos no raz, el puerto donde el Switch tiene un puerto designado, y puerto del otro Switch pasa a estado bloqueado
El BPDU incluyeRoot ID Costo de la ruta BID Port ID Valores del temporizador de STP
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Bridge raiz (Root Bridge) El primer paso para crear una topologa libre de loops es seleccionando un Bridge raz para que sea el punto de referencia para establecer las rutas Spanning Tree elije un Bridge raz en cada dominio de broadcast en la LAN El Bridge es seleccionado usando el BID (Bridge ID), el cual consiste en un campo de Prioridad (2 bytes) + la direccin MAC (6 bytes) En STP el BID mas bajo es preferido En una configuracin por defecto, el campo de prioridad tiene un valor de 32768 (en una topologa donde todos los Bridges tienen la misma prioridad, el Bridge con la direccin MAC mas bajo es preferido)
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Estados de STP Bloquear: los puertos slo pueden recibir las BPDU. Las tramas de datos se descartan y no se puede aprender ninguna direccin. El cambio de un estado a otro puede tardar hasta unos 20 segundos Escuchar: en este estado, los Switches determinan si hay alguna otra ruta hacia el puente raz. La ruta que no sea la ruta con un menor costo hacia el puente raz vuelve al estado de bloqueo. El perodo de escuchar se denomina retardo de envo y dura 15 segundos. En el estado de escuchar, los datos no se envan y no se reciben las direcciones MAC. Las BPDU todava se siguen procesando Aprender: en este estado, los datos de usuario no se envan pero se aprenden las direcciones MAC del trfico que se recibe. El estado de aprender dura 15 segundos y tambin se denomina retardo de envo. Las BPDU todava se siguen procesando Enviar: en este estado, los datos se envan y se siguen aprendiendo las direcciones MAC. Las BPDU todava se siguen procesando Desactivar: este no es realmente un estado de STP, ya que existe debido a que el puerto no se haya activado an
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Mejoras a STP El estndar 802.1D se desarroll mucho antes del desarrollo de VLANs, lo cual ha limitado el uso del protocolo propietario de Cisco PVST PVST permite separar instancias de STP por VLAN, incluyendo caractersticas como PortFast y UplinkFast Dos nuevos estndares IEEE como RSTP (802.1w) y MSTP (802.1s) han mejorado el funcionamiento original del estndar 802.1D
Por VLAN Rapid STP (PVRSTP) permite a RSTP ser implementado, dando convergencia mas rpida, mientras se sigue utilizando el protocolo propietario de Cisco PVST
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RSTP Rapid Spanning Tree Protocol RSTP fue diseado para incrementar significativamente la velocidad de convergencia de STP, ste redefine el rol y estado de los puertos, y los BPDUs RSTP es pro-activo en lugar de ser un protocolo pasivo, adems tiene negada la necesidad de temporizadores 802.1D RSTP (802.1w) remplaza 802.1D, mientras que permanece la compatibilidad RSTP elige un root Bridge al igual que 802.1D
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802.1w Mejoras a 802.1D Hay diferencias crticas en la implementacin de CiscoLas diferencias son integradas a bajo nivel Son transparentes
No requiere configuracin adicionalBPDUs incluye informacin sobre el rol de los puertos y es mandado nicamente a los Switches vecinos
UplinkFast y BackboneFast no es compatible con RSTPBSCI 8 - 5 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
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Qu es MST? El propsito general de MST es reducir el numero total de instancias spanning tree que reflejen la topologa fsica de la red a bien de reducir la carga de CPU del Switch Las instancias de spanning tree son reducidas al numero de enlaces El objetivo es lograr balanceo de cargas utilizando VLANs (VLAN 1-500 por D1 y VLAN 501-999 por D2), en lugar de tener 1000 instancias de STP, lograr 2 en cada Switch. MST converge mas rpido que PVST+ y es compatible con 802.1D, 802.1w y Cisco PVST+ MST permite crear mltiples spanning trees sobre troncales, cada instancia es independiente de la topologa de otras instancias Las topologas tolerante a fallas son manejadas por CST, dado que las fallas en una instancia no necesariamente afecta otra instancia Se debe de configurar el grupo de Switches con la misma configuracin MST para que participen de la regin MST, Switches corriendo diferentes configuraciones MST o Switches con tecnologas heredadas (802.1D) estaran en una regin MST separada
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Recomendacin Introduccin Describiendo STP Implementando RSTP Implementando MSTP Configurando enlaces con EthernetChannel Laboratorios Spanning Tree
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Describiendo RSTP Las consideraciones inmediatas con STP es el tiempo de convergencia, dependiendo de la falla, puede tomar entre 30 y 50 segundos la convergencia de la red
RSTP esta basado en el estndar IEEE 802.1w Requiere una conexin entre Switches adyacentes full-duplex para alcanzar una rpida convergencia RSTP tiene roles nuevos asignados a puertos (alternate, backup)
Los puertos que no participan de STP son llamados Edge-ports UplinkFast y BackboneFast no son compatibles con RSTP
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RSTP Estado de los puertos RSTP provee una rpida convergencia a continuacin de fallas o reestablecimiento del Switch, puerto o enlace En RSTP el rol del puerto es separado con el estado del puerto (un puerto designado puede estar en estado discarding temporalmente, incluso si el estado final es forwarding) Discarding Existe tanto en una topologa activa y durante la sincronizacin, ste previene el envo de datagramas Learning Existe tanto en una topologa activa y durante la sincronizacin, ste acepta datagramas para construir la tabla de direcciones MAC a bien de limitar los datagramas unicast Forwarding Existe solo en topologas activas, luego de un cambio en la topologa o durante la sincronizacinBSCI 8 - 5 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
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Rol de los puertos Root port Es el puerto que utiliza cada Switch (no root) para alcanzar al root Bridge. Solo un root port puede existir por Switch (root port asume estado forwarding en una topologa activa) Designated port Cada segmento tiene que tener un puerto designado, este puerto asume el estado forwarding Alternate port Puerto que ofrece una ruta alterna al root Bridge, entra en un estado discarding en una topologa activa. El puerto alternate estar presente en puertos no-designados, ste har la transicin a forwarding cuando el puerto designado falle Backup port Este es un puerto del Switch adicional al Switch designado en un enlace redundante, ste se encuentra en una topologa activa Disable port Este es un puerto que no tiene un rol dentro de la operacin de spanning treeBSCI 8 - 5 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
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Que son Edge-Port? Un Edge Port es un puerto que en ningn momento esta destinado para interconexin de Switches En general son los puertos configurados como Portfast
Cuando en el edge port se recibe un BPDU, se genera un TCN (Topology Change Notification)
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RSTP Tipo de enlaces Link type provee un tipo de categorizacin a cada puerto participante de RSTP El tipo de enlace est definido por el rol del puerto dentro de spanning tree Los puertos designados utilizan este parmetro dentro de la topologa activa de spanning tree
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Examinando el BPDU de RSTP RSTP usa la versin 2 de BPDU Se mandan los BPDU cada 2 segundos (hello time period) La informacin de protocolo es caducada si stos no se reciben durante 3 perodos (max age period) Debido a que no se utiliza el mecanismo Keepalive, 3 veces consecutivas en que se pierden los BPDU es indicio de prdida de conectividad entre el Bridge designado o root Bridge Flag Byte Bits 0 y 7: utilizados para TCN y acuse de recibo en 802.1D Bits 1 y 6: son utilizados para acuerdos entre Bridges Bits 2-5: codificacin del rol y estado de los puertos que originan BPDUs
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Identificando RSTP proposal and agreement process En 802.1D, cuando un puerto ha sido seleccionado por spanning tree para que acte como puerto designado, ste tiene que esperar 2 veces el forward delay antes que el puerto est funcional
En RSTP el calculo de este proceso es mucho mas rpido ya que la topologa converge vecino a vecino y no depende del tiempo de la transicin de estados en cada puerto La transicin rpida al estado forward puede ser alcanzado en edge ports y en enlaces punto a punto
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Cmo funciona? 1. Un enlace es creado entre el root Bridge y Switch A y ambos puertos estn en estado bloqueado designado hasta que reciba un BPDU de su contraparte. Cuando el puerto est en estado discarding o learning, se enciende el bit 6 (Flag bit) y se manda el BPDU
Esto pasa para el puerto p0 en el root Bridge
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Cmo funciona? 2. Switch A mira el bit encendido en el BPDU con un Root ID superior. Este bloquea todos los puertos que no son Edge-port y que son designados y que adems no se este recibiendo el BPDU A esta operacin se le llama sync y previene que los Switches bajo A, causen un loop durante este proceso Los puertos Edge-ports no necesitan ser bloqueados y permanecen sin cambio durante este proceso
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Cmo funciona? 3. El Bridge A, explcitamente manda un acuerdo el cual permite al root Bridge poner el puerto 0 en estado forwarding El puerto 1 se convierte en root port para A
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Continuando con el proceso
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Identificando el RSTP en el proceso TCN En 802.1D, cada cambio en un puerto genera un TCN. Cuando un Bridge detecta un cambio en la topologa, ste genera un TCN hacia el root Bridge. El root Bridge genera un BPDU con el bit TC encendido. Cuando el Bridge recibe este BPDU, reduce el aging time a los segundos del fordward delay En RSTP, solo cuando los puertos non-edge cambian a estado forwarding producen un cambio en la topologa (TCN)
http://www.cisco.com/en/US/tech/tk389/tk621/technologies_tech_note09186a0080094797.shtml
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Comandos
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Implementacin de PVST+
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Qu es MST? El propsito general de MST es reducir el numero total de instancias spanning tree que reflejen la topologa fsica de la red a bien de reducir la carga de CPU del Switch Las instancias de spanning tree son reducidas al numero de enlaces En el dibujo, el objetivo es lograr balanceo de cargas utilizando VLANs (VLAN 1-500 por D1 y VLAN 501-999 por D2), en lugar de tener 1000 instancias de STP, lograr 2 en cada Switch. MST converge mas rpido que PVST+ y es compatible con 802.1D, 802.1w y Cisco PVST+
MST permite crear mltiples spanning trees sobre troncales, cada instancia es independiente de la topologa de otras instancias Las topologas tolerante a fallas son manejadas por CST, dado que las fallas en una instancia no necesariamente afecta otra instancia Se debe de configurar el grupo de Switches con la misma configuracin MST para que participen de la regin MST, Switches corriendo diferentes configuraciones MST o Switches con tecnologas heredadas (802.1D) estaran en una regin MST separada33
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Regiones MST MST difiere de otras implementaciones de STP, en que combina ciertas VLANS en ciertas instancias de spanning tree
El problema: determinar que VLANS van a estar asociadas a que instancia Este problema es relevante en el caso de 802.1Q ya que todas las instancias estn asociadas a una instancia comn CST y en PVST+, diferentes VLANS mantienen BPDU para su respectiva instancia (un BPDU una VLAN) Atributos de Switches en MST (debe ser la misma configuracin en los Switches compartiendo la misma regin) Nombre configurado alfanumrico (32 bytes) Nmero de revisin (2 bytes) Una tabla que asocia cada una de las 4096 VLANS configurables NOTA: si un Switch con atributos distintos esta en otra regin
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ID de sistema extendido (Extended System ID) As como en PVST+, los 12 bits (Extended System ID) son usados en MST En este campo es donde se lleva el nmero de instancia
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Interactuando con Regiones MST y 802.1Q Uno de los problemas que conlleva MST es la interoperabilidad con CST, y el Switch MST debera estar en disposicin de al menos manejar un Spanning Tree Interno (IST)
IST (instancia 0) corre en todos los Switches dentro de una regin MST La instancia IST provee interaccin en los lmites de la regin MST con otras regiones MST, y lo mas importante: provee interoperabilidad con 802.1D, 802.1Q (CST) y PVST+
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IST IST es capaz de representar una regin como un Switch virtual CST para conmutar datos fuera de la regin MSTLa regin MST se muestra como un Bridge virtual adyacente a la regin MST y CST. MST usa roles 802.1w en los puertos Los Switches MST corren IST, los cuales llevan informacin CST sobre la regin MST IST conecta los Switches MST en una regin y cualquier Switch CST en un dominio MST establece y mantiene adicionales spanning trees en cada MST (MSTI). El IST es numerado 0, y los MSTI son numerados 1, 2, 3,.,15 Dentro del BPDU, el campo M-record contiene informacin sobre el root Bridge, Bridge origen, y prioridad, esto para hacer el calculo final de la topologa STP
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Comandos para la implementacin de MST
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EthernetChannel Las compaas requieren cada vez mas ancho de banda y mas barato, por otro lado los usuarios son mas impacientes con la latencia
Este insaciable apetito por redes mas rpidas y alta disponibilidad ha intensificado la competencia entre marcas Cisco originalmente desarrollo EthernetChannel, como una tcnica Switch a Switch de multiplexin inversa de mltiples canales Ethernet (FastEthernet y Gigabit Ethernet) en un canal lgico EthernetChannel junta enlaces Ethernet individuales dentro de un enlace lgico que provee hasta 1600 Mbps de ancho de banda (FastEthernet, full duplex) o 16 Gbps (Gigabit Ethernet) entre dos Switches Catalyst
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PAgP (Port Aggregation Protocol) Paquetes PAgP son enviados a travs de los puertos capaces de ser parte de un EthernetChannel para negociar la creacin de un Channel Cuando PAgP identifica los enlaces Ethernet, los agrupa en enlaces dentro de un EthernetChannel, el cual es agregado a STP como un simple puerto Bridge El ultimo componente del EthernetChannel es la creacin de un puerto lgico o Agport, el cual lo componen todos los puertos que forman el EthernetChannel El funcionamiento y el comportamiento del Agport no difiere de cualquier otro puerto
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LACP (Link Aggregation Protocol) LACP es parte del estndar IEEE 802.3ad, que permite a un grupo de puertos ser agrupados para formar un canal lgico
LACP permite a un Switch negociar de forma automtica la creacin de este canal mandando paquetes LACP al vecino Debido a que LACP es un estndar IEEE, puede ser utilizado en ambientes mixtos
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Modos de control
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Comandos
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Configurando EthernetChannel de Capa 2
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Configurando EthernetChannel de Capa 3
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Verificando la configuracin
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Balanceo de cargas sobre EthernetChannel EthernetChannel balancea el trafico a travs de los enlaces en el canal reduciendo parte del patrn binario formado por la direccin en el datagrama a un valor numrico que selecciona uno de los enlaces del EthernetChannel Opciones de configuracinSource-MAC Cuando los paquetes son reenviados son distribuidos a travs de todos los puertos del grupo basados en la direccin MAC origen del data-grama entrante Destination-MAC Cuando los paquetes son reenviados son distribuidos a travs de todos los puertos del grupo basados en la direccin MAC destino
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Configuracin La configuracin de balanceo de cargas puede hacerse con las siguiente variantessrc-mac: direccin MAC origen dst-mac: direccin MAC destino src-dst-mac: direccin MAC origen y destino src-ip: direccin IP origen dst-ip: direccin IP destino src-dst-ip: direccin IP origen y destino (defecto) src-port: puerto TCP/ UDP origen dst-port: puerto TCP/UDP destino src-dst-port: puerto TCP/UDP origen y destino
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Funcionamiento por defecto de STP Laboratorio 3-1 Spanning Tree Protocol (STP) Default Behavior
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Modificando el funcionamiento por defecto de STP Laboratorio 3-2 Modifying Default Spanning Tree Behavior
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Funcionamiento de PVST Laboratorio 3-3 Per-VLAN Spanning Tree Behavior
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MST Laboratorio 3-4 Multiple Spanning Tree
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Configurando EthernetChannel Laboratorio 3-5 Configuring Etherchannel
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Tiene alguna pregunta?
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The Human Network: Changing the way we Work, Live, Play, and Learn.BSCI 8 - 5 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
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http://netacad.galileo.edu
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