编译原理 第一章

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编译原理第一章课件计算机编译原理

编译原理第一章课件计算机编译原理
编译原理第一章课件计算机 编译原理
• 编译原理概述 • 语言基础知识 • 编译技术与方法 • 编译器构造实践 • 编译器的优化与改进 • 计算机编译原理的应用领域
01
编译原理概述
编译器的定义与作用
编译器定义
编译器是一种将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件工 具。
编译器作用
将人类可读的源代码转换为计算机可执行的机器代码,实现 程序的运行。
语义分析技术
01
语义规则定义
定义程序语言的语义规则,包括类型检查、控制流分析、 数据流分析等。
02 03
语义分析算法
根据定义的语义规则,采用相应的语义分析算法对语法分 析得到的语法树进行语义分析,如类型检查算法、控制流 分析算法等。
语义错误处理
在语义分析过程中,对于不符合语义规则的输入,需要进 行错误处理,如报告语义错误信息或进行错误恢复。同时 ,还需要考虑如何处理程序中的异常情况,如异常捕获、 异常处理等。
执行效率。
THANKS
感谢观看
03
编译技术与方法
词法分析技术
词汇识别
将输入的字符流按照某种规则划 分成一个个的单词或符号,即词 法单元。
词法单元分类
将识别出的词法单元按照其性质 和作用进行分类,如关键字、标 识符、运算符、分隔符等。
错误处理
在词法分析过程中,对于不符合 词法规则的输入,需要进行错误 处理,如报告错误信息或进行错 误恢复。
死代码删除
识别和删除永远不会被执行的代码段,以减 小程序体积和提高执行效率。
编译器性能评估
编译速度
衡量编译器将源代码转换为目标代码所需的时间。
代码质量
评估编译器生成的目标代码在运行时所占用的内存和执行效率。

编译原理-陈火旺版-第一章

编译原理-陈火旺版-第一章

编译器的作用与重要性
01
编译器是将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件工具,是 软件开发的基础设施之一。
02
编译器可以提高程序的执行效率,使得程序能够在各种计算机
上运行。
编译器还可以对程序进行优化,提程简介
01
02
03
词法分析
将输入的源程序分解成一 个个的单词符号,即词法 单元。
词法分析器的构造
构造原理
根据词法规则构造出识别相应单 词符号的有限自动机,然后将有 限自动机转换为对应的程序代码
构造方法
手工构造法、自动生成法
注意事项
处理好单词符号的二义性问题; 识别出源程序中的错误并进行适 当的处理。
04
语法分析
语法分析概述
语法分析的任务
根据语言的语法规则,对输 入的符号序列进行合法性检 查,并构造出相应的语法结
中间代码的形式
常见的中间代码形式有三地址码、四元式、树形表示等。
中间代码生成算法
根据源程序的语法结构和语义规则,生成相应的中间代码序列。
符号表管理
符号表的作用
符号表用于记录源程序中各种标识符的属性信息,如类型、作用域 和存储地址等。
符号表的组织方式
常见的符号表组织方式有线性表、散列表和树形结构等。
循环优化
通过循环展开、循环合并、循环交换等技术来改进循环的性能。
目标代码生成方法
机器无关代码生成
机器相关代码生成
生成与特定机器无关的中间代码,然后在 运行时将其转换为特定机器上的目标代码 。
直接生成特定机器上的目标代码,这需要 考虑机器的指令集、寄存器分配、内存访 问等因素。
汇编语言代码生成
高级语言虚拟机代码生成

编译原理课后习题答案+清华大学出版社第二版

编译原理课后习题答案+清华大学出版社第二版
也称基地址。 SL: 静态链,指向定义该过程的直接外过程(或主程序)运行时最新数据段的基地址,
用以引用非局部(包围它的过程)变量时,寻找该变量的地址。 DL: 动态链,指向调用该过程前正在运行过程的数据段基地址,用以过程执行结束释放
数据空间时,恢复调用该过程前运行栈的状态。 RA: 返回地址,记录调用该过程时目标程序的断点,即调用过程指令的下一条指令的地
编译程序大致有哪几种开发技术?
答案:
(1)自编译:用某一高级语言书写其本身的编译程序。 (2)交叉编译:A 机器上的编译程序能产生 B 机器上的目标代码。 (3)自展:首先确定一个非常简单的核心语言 L0,用机器语言或汇编语言书写出它的编
译程序 T0,再把语言 L0 扩充到 L1,此时 L0⊂ L1 ,并用 L0 编写 L1 的编译程序 T1,再把语 言 L1 扩充为 L2,有 L1 ⊂ L2 ,并用 L1 编写 L2 的编译程序 T2,……,如此逐步扩展下 去, 好似滚雪球一样,直到我们所要求的编译程序。 (4)移植:将 A 机器上的某高级语言的编译程序搬到 B 机器上运行。
(main).
答案: 程序执行到赋值语句 b∶=10 时运行栈的布局示意图为:
1
《编译原理》课后习题答案第二章
第 3题 写出题 2 中当程序编译到 r 的过程体时的名字表 table 的内 容。
name
kind
level/val
adr
size
答案:
题 2 中当程序编译到 r 的过程体时的名字表 table 的内容为:
盛威网()专业的计算机学习网站
2
《编译原理》课后习题答案第一章
合实现方案,即先把源程序翻译成较容易解释执行的某种中间代码程序,然后集中解释执行 中间代码程序,最后得到运行结果。

编译原理文档第一章

编译原理文档第一章

编译原理第一章编译程序概论使用过计算机的人都知道,多数用户是应用高级语言来实现他们所需要的计算的。

在计算机上执行高级语言程序一般分为两步:第一步,用一个编译程序把高级语言翻译成机器语言程序;第二步,运行所得的机器语言程序求得计算结果。

计算机语言由单一的机器语言发展到现今内容迥异的数千种高级语言,就是因为有了编译技术。

因此,对于计算机专业的学生来说,理解编译程序的工作原理显得尤其重要。

本章重点:编译程序概念、编译过程概述、编译程序的结构。

第一节什么是编译程序通常所说的翻译程序是指这样的一个程序,它能够把某一种语言(称为源语言)改造为另一种语言(称为目标语言),而后者与前者在逻辑上是等价的。

如果源语言是诸如FORTRAN、PASCAL、ALGOL或COBOL这样的“高级语言”,而目标语言是诸如汇编语言或机器语言之类的“低级语言”,这样的一个翻译程序就称为编译程序。

第二节编译过程概述编译程序完成从源程序到目标程序的翻译工作,是一个复杂的整体的过程。

从概念上来说,一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段进行的,每个阶段将源程序的一种表示形式转换成另一种表示形式,各个阶段进行的操作在逻辑上是紧密连接在一起的,图1-2-1给出了一个编译过程的各个阶段,这是一种典型的划分方法。

事实上,某些阶段可能组合在一起,这些阶段间的源程序的中间表示形式就没必要构造出来了。

图1-2-1中将编译过程划分成了词法分析、语法分析、中间代码生成,代码优化和目标代码生成六个阶段,我们将分别介绍各阶段的任务。

另外两个重要的工作:表格管理和出错处理与上述六个阶段都有联系。

编译过程中源程序的各种信息被保留在种种不同的表格里,编译各阶段的工作都涉及到构造、查找或更新有关的表格,因此需要有表格管理的工作。

如果编译过程中发现源程序有错误,编译程Array序应报告错误的性质和错误发生的地点,并且将错误所造成的影响限制在尽可有小的范围内,使得源程序的其余部分能继续被编译下去,有些编译程序还能自动校正错误,这些工作称之为出错处理。

编译原理第1章

编译原理第1章

第1章 引 言 4.其他面向特定应用领域的语言 .
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像,也可 能是该图像已损坏。请重新启动计算机,然后重新打开该文件。 如果仍然显示红色“x” ,则可能需要删除该图像,然后重新将其插 入。
随着计算机应用领域的不断拓展,先后出现了多种面向特 定应用领域的高级语言,如面向互联网应用的HTML、XML, 面向计算机辅助设计的MATLAB,面向集成电路设计的VHDL、 Verilog,面向虚拟现实的VRML等等。这些形形色色、多不胜 数的计算机语言推动了计算机应用的飞速发展,使得计算机成 为人类生活中不可缺少的重要部分。
第1章 引 言
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像,也可 能是该图像已损坏。请重新启动计算机,然后重新打开该文件。 如果仍然显示红色“x” ,则可能需要删除该图像,然后重新将其插 入。
图1.2 编译器与解释器工作方式的对比 (a) 编译器的工作方式;(b) 解释器的工作方式
第1章 引 言
第1章 引 言 3.形式化描述语言 .
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像,也可 能是该图像已损坏。请重新启动计算机,然后重新打开该文件。 如果仍然显示红色“x” ,则可能需要删除该图像,然后重新将其插 入。
形式化描述语言的代表之一是编译器构造中常用的工具 YACC的语言。这类语言的核心部分是基于数学基础的产生式, 设计人员只需利用产生式描述语言结构的文法,就可以构造出 识别该语言结构的识别器。
第1章 引 言
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像,也可 能是该图像已损坏。请重新启动计算机,然后重新打开该文件。 如果仍然显示红色“x” ,则可能需要删除该图像,然后重新将其插 入。

编译原理第一章PPT课件

编译原理第一章PPT课件

掌握编译原理有助于提高程序员对程序性能、代码质量和软件
03
工程实践的理解。
编译原理的应用领域
编译器设计
编译原理的核心应用领域之一 是编译器设计,包括源代码到
目标代码的转换、优化等。
解释器设计
解释器是另一种将源代码转换 为机器码的程序,编译原理同 样适用于解释器的设计。
程序分析
编译原理中的一些技术可以用 于程序分析,例如静态分析、 动态分析和程序切片等。
从高级语言的设计开始,逐步向下设计低级语言和机器语言。
数据结构和算法选择
选择合适的数据结构和算法,提高编译器的性能和可维护性。
代码优化
在生成目标代码之前,对中间代码进行优化,以提高目标代码的性能 和质量。
04 语言与语法
语言的定义与分类
总结词
语言的定义与分类是编译原理的重要基础,它涉及到语言的语法、语义和语用等方面。
语言的语义分析
总结词
语义分析是编译过程中的重要环节,它涉及 到对语言意义的解释和理解。
详细描述
语义分析是对源代码进行静态分析的过程, 目的是理解源代码的意义和功能。在语义分 析阶段,编译器会检查源代码中是否有语法 错误、类型错误、逻辑错误等,并对其进行 相应的处理。同时,语义分析还会进行符号 表管理、类型检查、控制流分析等工作,以
详细描述
中间代码生成是编译过程的第三步,其主要任务是将抽象语法树转化为中间代码。中间代码是一种抽象的、与具 体机器无关的代码形式,通常采用三地址码、四元式等表示方式。中间代码的主要目的是为了方便后续的优化和 目标代码生成。
代码优化
总结词
对中间代码进行优化,提高执行效率。
详细描述
代码优化是编译过程中非常重要的一步,其主要任务是对中间代码进行优化,以提高生成的目标代码 的执行效率。常见的优化技术包括常量折叠、无用代码删除、循环展开等。

编译原理-第一

编译原理-第一

并行化编译技术


目的:提高并行计算机体系结构的性能。 超大规模计算的日益增长的需求 高性能计算机
第一章 引论
1.1 什么是编译程序 1.2 编译过程和编译程序的结构 1.3 研究领域 参考书

1。1 什么是编译程序

功能
高级程 序设计 语言书 写的程 序 术语 编译程序 低级语言 程序
源语言(程序)
目标语言(程序) 实现语言
S
I
O
1。1 什么是编译程序

分类
软件 系统软件 语言处理系统
代码优化
id1:= id2 + id3 * 60
(1) (2) (3) (4) (inttoreal ( ( ( * + := 60 id3 id2 t3 t1 t2 t1 t2 t3 id1 ) ) ) )
变换
(1) ( * id3 id2 60.0 t1 t1 id1 ) )
( 2)( +

解释程序直接将4的值输出(显示)
编译阶段和运行阶段存储结构
源程序缓冲区 名字表 目标代码缓冲区 数据区 编译用源程序中 间表示各种表格 目标代码区
编译时
运行时
解释系统存储结构
解释系统 源程序
工作单元
名字表
标号表
缓冲区 (输入输出) 栈区
1.3 研究领域
并行编译技术 交叉编译技术 硬件描述语言及其编译技术

骨架程序 预处理器 源程序
编译器
可重定位目标文件库 汇编器
目标汇编程序
可重定位机器代码
装配连接编辑
一个语言处理系统
绝对机器码
什么是编译程序

编译原理 第1讲(第一章)

编译原理 第1讲(第一章)
Program … CONST c=100;
•记录源程序中使用的名字 •收集每个名字的各种属性信息 类型、作用域、分配存储 信息 c 常量 值:35
x 变量 类型:实 层次:2
VAR procedure… var procedure var x:real;//层次为2 …. end ….. end
…..
解释程序直接将4的值输出(显示)。有些象单步调试

1)遍:指对源程序或其内部表示从头 到尾扫视一遍,并进行有关的加工处理。 2)一遍扫描:以语法分析程序为中心。 编译一次完成,但是运行效果不是很好。 3)多遍扫描:每遍扫描完成不同的任 务。优点: 功能独立;结构清晰;利于 优化;节省空间。 2~8遍。
–编译方式:首先由编译程序将程序翻译成为 机器语言(或者虚拟机的语言,如java),然 后执行。
•比较:
–编译的方式可以使得一次翻译过后,多次运 行。适于花较大的精力进行优化工作。
解释执行和编译执行的区别
如:… … b := 2 ; a := b+2 ; write a ; ……
编译程序
生成代码
Int 2 St b Ld b add 2 St a
赋值语句的语法树
赋值语句 标识符 := 表达式 表达式 + 表达式
标识符
表达式
*
表达式
标识符
整数
赋值语句的语法树另一种表达形式
id1:=id2+id3*N
:= id1 Position id2 initial
+
*
id3 rate N 60
(3)语义分析
•变量声明 •类型匹配 •类型转换 例: Program p(); Var rate:real; procedure initial; … position := initial + rate * 60 /* error */ /* error */ /* warning */; …
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程序设计语言与编译
5.高级语言涉及的三类人
使用者

实现者
设计者

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程序设计语言与编译
6.本课程的目标
介绍程序设计语言设计和实现的最基本的理 论和技术,提高鉴赏和评估语言的能力。 在了解语言的重要概念、功能和限制的基 础上,以便具有选择、设计和实现程序设计 语言的能力。
程序设计语言与编译 • 翻译汇编语言的程序称为汇编程序(器)
汇编语言
SOURCE PROGRAM
翻译程序
TRANSLATER
机器码
OBJECT PROGRAM
汇编程序
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程序设计语言与编译 • 翻译高级语言的程序称为编译程序(器)
高级语言
SOURCE PROGRAM
翻译程序
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程序设计语言与编译 7.副作用:对绑定于一个非局部变量的对象 进行修改时,将产生副作用。
8.程序单元可以递归激活,从而一个单元可 以有很多个实例,但代码段相同。不同的仅 仅是活动记录。
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程序设计语言与编译
第四节 程序设计语言发 展简介
主要特征: •主要用于科学计算
•引入了分程序结构和递归过程
•采用BNF形式描述语法
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程序设计语言与编译 COBOL语言 CO = COmmon的头二个字母 BO = Business-Oriented 的第一个字母 L = Language的第一个字母
主要特征: •广泛应用于各种事务处理领域
时间轴
存储单元n
变量X
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程序设计语言与编译
变量的值
定义:即变量对应存储区单元的内容
关于变量的值的主要问题: 匿名变量的访问通过指针实现 变量与它的值的绑定是动态的
变量的初始化,几种处理方法:
不初始化则出错 随机 符号常量的值能否修改? 缺省值0
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程序设计语言与编译
3.绑定(Binding)概念
实体属性 实体属性
变量,子程序,语句 等均为实体
实体
实体属性
实体具有的特性
ห้องสมุดไป่ตู้
实体属性
绑定:一个实体(或对象)与其某种属性建立起某种联系的 过程,称为绑定。 绑定时间:把对象(实体)与它的某个属性联系起来的时刻, 叫绑定时间。
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程序设计语言与编译
内容回顾
1.翻译、编译、汇编 2.冯.诺依曼体系结构
1.数据或指令以二进制形式存储; 2.“存储程序”的工作方式; 3.程序顺序执行 4.存储器的内容可以被修改
3.变量、复值语句
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程序设计语言与编译
变量的作用域
X
代码
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程序设计语言与编译
第一章 绪论 第一节 引言
1. 程序设计语言的产生
• 人机通信、人机交流
2. 程序设计语言的发展
机器语言 低级语言 汇编语言 高级语言 机器语言:二进制、机器相关 汇编语言:助记符、机器相关 高级语言:接近自然语言、机器无关
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TRANSLATER
机器码
OBJECT PROGRAM
编译程序
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程序设计语言与编译
机器语言实例

汇编语言实例
– – – – – –
MOV MUL ADD SUB

– – – –
… 0001 10 10 10001000 0010 10 00 01100100 0100 01 10 10000100 1000 01 01 00000010 …
第二代语言
汇编语言, 第三代语言 机器语言的 符号化
第四代语言
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程序设计语言与编译
2.冯.诺依曼体系结构
Memory Data Register Small, temporary storage MAR MDR Memory Address Register
存贮器
输 入
可移植性 •成功应于文本处理
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程序设计语言与编译
3.概念的集成(64年)
多任务 异常处理 动态数据结构 递归过程 分程序
概念的集 成..
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程序设计语言与编译 PL/1语言
主要特征: •所有语言概念之大全 •分程序概念和递归过程 •数据描述机能 •动态数据结构 •异常处理 •多任务机能 •可用于科学数值计算,数据处理和开发系统软件 •没有(难以)得到广泛的应用
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程序设计语言与编译
关于绑定(Binding)的一些概念
描述符:用以描述实体属性的符号、语句或表格等。 亦即实体到属性的映象。 静态绑定:凡是在编译时能确定的属性,称为静态属性;
若绑定在编译时完成,运行时不改变,称为静态绑定。 动态绑定:凡是在运行时才能确定的属性称为动态的。
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程序设计语言与编译
教材和参考书 1. 王晓斌等,程序设计语方与编译,电子 工业出版社(第二版本) 2. 陈火旺等,程序设计语言编译原理,国防 工业出版社 作业: 根据进度,布置作业后一周至两周 最后成绩=期终(70%)+ 半期考试(10%) + 作业(10%) + 实验成绩(10%)
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程序设计语言与编译
3.高级语言的特点
直观、自然、易于理解
易读、易写、易于交流、出版和存档
一般都是独立于机器的,易于移植
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程序设计语言与编译
4. 三种程序、三种语言
源程序
编译程序 目标程序
源语言
编译语言
目标语言
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随着计算机技术的发展,计算机应用也日益广泛 ,已经渗透到社会的各个领域,对程序设计语言 也提出了新的要求(诸如可维护性,可靠性,可移 植性等),从而促进了语言的发展。
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程序设计语言与编译
1.早期的高级语言(50年代)
效率
效率
效率
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程序设计语言与编译 FORTRAN语言
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程序设计语言与编译
第二节 强制式语言 1.语言分类 按照语言设计的基础理论
命令式语言
函数式语言
冯.诺依曼
逻辑式语言 对象式语言
数量逻辑
数学函数
抽象数据 类型
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按照语言的发展进程
通常的高级语 言,也叫命令 式语言,过程 式语言 机器语言, 依赖于机器 指令系统 说明性语言 第一代语言 ,告诉机器 做什么
(二进制位串)的意义。
示和运算指令。
语言定义时,类型名通常绑定于某一个值类 和某一组操作。
语言实现时,值和操作绑定于某种机器二进 制表示。
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程序设计语言与编译
变量类型的绑定
静态绑定:通过说明语句完成 如:Pascal、Fortran、C 动态绑定:执行时隐式说明,且动态变化 如:APL A5 //整型 A //标号、转到A A1 2 51 0 // 一维数组 A[2:3]0 //二维数组
程序设计语言与编译
程序设计语言与编译
屈鸿 计算机科学与工程学院
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程序设计语言与编译
课程认识
地位

内容

专业基础课 核心课程
程序设计语言-共性 编译原理


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程序设计语言与编译
课程安排
课程设置:64学时 56课堂授课+8学时实验 先修课程: 1. 《数据结构》 2. 《形式语言》 3. 《PASCAL》或者《C语言》
处理器 Instruction Register
ALU TEMP
输 出
Arithmetic and Logic Unit
控制器
PC
Program Counter
IR
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程序设计语言与编译
冯.诺依曼体系结构的特点
数据或指令以二进制形式存储; “存储程序”的工作方式; 程序顺序执行
变量的作用域是指可以访 问该变量的程序范围。 静态作用域绑定:按照程序的语法结构定义变量的 作用域。 动态作用域绑定:按照程序的执行动态地定义变量 的作用域。
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程序设计语言与编译
变量的生存期
存储单元n 一个存储区绑定于一 个变量的时间区间,称 为变量的生存期。 变量X
若绑定在运行时完成,称为动态绑定。
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程序设计语言与编译
4.变量
X
…… 存储单元n1 存储单元n2 存储单元n3
存储单元n4
变量是对一个(或若干个 )存储单元的抽象,赋值 语句则是修改存储单元 内容的抽象。
存储单元n5 存储单元n6
存储单元n7
……
变量除名字外,具有四个属性:作用域、生存期 、值和类型。
… MOV MUL ADD SUB …
R2, id3 R2, 100 R1, R2 id1, R1
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