爲什麼需要了解對象、類和如何使用它們
Matt Zandstra
開發人員和作家, Yahoo!
2005 年 6 月 20 日 本文描述 PHP V5 中對象和類的基礎知識，從最基本的概念一直講到繼承，主要針對經驗豐富的面向對象程序員和尚未接觸過對象的讀者。 作爲 PHP 程序員，您肯定知道變量和函數。但類和對象可能就是另一回事。不定義單個類，就可以創建完美的系統。但即使您決定在自己的代碼中不使用面向對象的編程，您仍可能需要了解面向對象的編程。例如，如果使用第三方庫，比如通過 PHP Extension and Application Repository (PEAR) 可以使用的庫，您將發現自己在實例化對象和調用方法。 什麼是類和對象？
簡單地說，類 是一個由變量和方法組成的獨立塊或束。這些組件通常結合實現單個責任或一組責任。在本文中，您將創建一個類，該類收集了用於查詢和填充由項和值組成的詞典的方法。 類可以直接用作組織數據和功能的簡單方法，就像一組函數和變量一樣。但使用類可以忽略它的存在。類可用於在內存中生成多個實例。這樣的實例叫做對象。每個對象可以訪問一組相同的函數（在面向對象上下文中叫做方法）和變量（叫做特性或實例變量），但每個變量的實際值在每個對象中是不同的。 考慮角色扮演遊戲中的一個單元——比如坦克。類可能爲坦克設置一組變量：防禦和進攻能力，範圍，健康狀況，等等。該類也可能定義一組函數，其中包括 move() 和 attack()。當系統包含一個坦克類時，該類可用於生成數十個或數百個坦克對象，每個對象都潛在地具有自己的健康狀況或範圍特徵。因此，類是用於生成對象的藍圖或模板。 理解類和對象最簡單的方法可能就是創建一些類和對象。 第一個類
可以用 class 關鍵字創建類。最簡單的情況是，類由關鍵字類、名稱和代碼塊組成： 類名可以包含字母、數字和下劃線字符的任何組合，但不能以數字打頭。 上例中的 Dictionary 類儘管用處有限，但完全合法。那麼如何使用該類來創建一些對象呢？
$obj1 = new Dictionary();
$obj2 = new Dictionary();
$obj3 = new Dictionary();
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至少在形式上，實例化對象與調用函數相似。對於函數調用，必須提供圓括號。與函數一樣，一些類需要您爲其傳遞參數。您還必須使用 new 關鍵字。這就告訴 PHP 引擎您希望實例化一個新對象。然後，返回的對象可以存儲在一個變量中以供將來使用。 屬性
在類的主體中，可以聲明叫做屬性的特殊變量。在 PHP V4 中，屬性必須用關鍵字 var 調用。這仍是合法的語法，但主要是爲了向後兼容。在 PHP V5 中，屬性必須聲明爲 public、private 或 protected。可以在 關鍵字：在此我們是否可以有一點隱私？中閱讀有關這些限定詞的內容。但現在在例子中將所有屬性聲明爲 public。清單 1 顯示一個聲明瞭兩個屬性的類。 清單 1. 聲明兩個屬性的類
class Dictionary {
public $translations = array();
public $type ="En";
}
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正如所看到的，可以同時聲明屬性併爲其賦值。可以用 print_r() 函數快速瀏覽一下對象的狀態。清單 2 顯示 Dictionary 對象現在具有更多成員。 清單 2. Dictionary 對象一覽
$en = new Dictionary();
print_r( $en );
如果運行該腳本，將看到如下對象的輸出：
Dictionary Object
(
[translations] => Array
(
)
[type] => En
)
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可以使用對象操作符 -> 訪問公共對象屬性。所以 $en->type 表示由 $en 引用的 Dictionary 對象的 $type 屬性。如果可以訪問屬性，就意味着可以設置和獲得其值。清單 3 中的代碼創建 Dictionary 類的兩個實例 —— 換言之，它實例化兩個 Dictionary 對象。它更改一個對象的 $type 屬性，並添加兩個對象的翻譯: 清單 3. 創建 Dictionary 類的兩個實例
$en = new Dictionary();
$en->translations['TREE'] = "tree";
$fr = new Dictionary();
$fr->type = "Fr";
$fr->translations['TREE'] = "arbre";
foreach ( array( $en, $fr ) as $dict ) {
print "type: {$dict->type} ";
print "TREE: {$dict->translations['TREE']}/n";
}
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該腳本輸出如下
type: En TREE: tree
type: Fr TREE: arbre
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所以 Dictionary 類現在比較有用了。單個對象可以存儲不同的鍵值組合，還有一個標誌，該標誌告訴客戶端有關這種 Dictionary 的詳細信息。 儘管 Dictionary 類當前與關聯數組的包裝器相差無幾，但這裏有一些瞭解對象功能的線索。目前，我們已經可以很好地表示我們的示例數據了，如清單 4 所示。 清單 4. 示例數據
$en = array(
'translations'=>array( 'TREE' => 'tree' ),
'type'=>'En'
);
$fr = array(
'translations'=>array( 'TREE' => 'arbre' ),
'type'=>'Fr'
);
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雖然該數據結構完成了與 Dictionary 類相同的目的，但它沒有提供結構的保證。如果傳遞 Dictionary 對象，我們知道它具有 $translations 屬性。但如果是一個關聯數據，則沒有這樣的保證。這個事實使得類似 $fr['translations']['TREE']; 的查詢有些碰運氣，除非進行查詢的代碼確定數組的起源。這是對象的重點：對象的類型是其特徵的保證。 雖然用對象存儲數據有優點，但是您可能沒有一點感覺。對象可以是東西，但關鍵在於它們還可以做事情。 方法
簡單地說，方法是在類中聲明的函數。它們通常（但不總是）通過對象實例使用對象操作符來調用的。清單 5 向 Dictionary 類中添加一個方法，並調用該方法。 清單 5. 向 Dictionary 類中添加方法
class Dictionary {
public $translations = array();
public $type ="En";
function summarize() {
$ret = "Dictionary type: {$this->type}/n";
$ret .= "Terms: ".count( $this->translations )."/n";
return $ret;
}
}
$en = new Dictionary();
$en->translations['TREE'] = "tree";
print $en->summarize();
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它提供如下輸出：
Dictionary type: En
Terms: 1
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正如所看到的，聲明 summarize() 方法與聲明任何函數的方式一樣，只不過它是在類中聲明。summarize() 方法是通過 Dictionary 實例使用對象操作符調用的。summarize() 函數訪問屬性來提供對象狀態的簡述。 注意對於本文來說的一個新特性的用法。$this 僞變量提供了一種用於對象引用自己的屬性和方法的機制。在對象外部，可以使用句柄來訪問它的元素（在本例子中是 $en）。在對象內部，則無此句柄，所以必須求助於 $this。如果覺得 $this 有些迷惑，則在代碼中遇到它時，試着在頭腦中用當前實例 替換它。 類通常使用通用建模語言 (Universal Modeling Language，UML) 表示在圖表中。UML 的詳細信息超出了本文的範圍，但這種圖表不過是一種可視化類關係的好方法。圖 1 顯示用 UML 表示的 Dictionary 類。類名位於頂層，屬性在中間，方法在底層。 圖 1. 使用 UML 顯示 Dictionary 類
![使用 UML 顯示 Dictionary 類]() 構造函數
PHP 引擎識別許多“魔術”方法。如果定義了方法，則 PHP 引擎將在相應的情況發生時自動調用這些方法。最常實現的方法是構造函數方法。PHP 引擎在實例化對象時調用構造函數。對象的所有基本設置代碼都放在構造函數中。在 PHP V4 中，通過聲明與類同名的方法來創建構造函數。在 V5 中，應聲明叫做 __construct() 的方法。清單 6 顯示需要 DictionaryIO 對象的構造函數。 清單 6. 需要 DictionaryIO 對象的構造函數
class Dictionary {
public $translations = array();
public $type;
public $dictio;
function __construct( $type, DictionaryIO $dictio ) {
$this->type = $type;
$this->dictio=$dictio;
}
//...
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要實例化 Dictionary 對象，需要將類型字符串和 DictionaryIO 對象傳遞給它的構造函數。構造函數使用這些參數來設置自有屬性。下列代碼顯示可以如何實例化 Dictionary 對象：
$en = new Dictionary( "En", new DictionaryIO() );
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Dictionary 類現在比以前更安全。所有 Dictionary 對象都已經用必需的參數初始化過了。
當然，還無法阻止一些人隨後更改 $type 屬性或將 $dictio 設置爲空。可喜的是，PHP V5 可以幫助您實現這一功能。 關鍵字：在此我們是否可以有一點隱私？
前面已經看到與屬性聲明相關的 public 關鍵字。該關鍵字表示屬性的可見度。事實上，屬性的可見度可以設置爲 public、private 和 protected。聲明爲 public 的屬性可以在類外部寫入和讀取，聲明爲 private 的屬性只在對象或類上下文中可見。聲明爲 protected 的屬性只能在當前類及其子類的上下文中可見。（在 繼承 部分將會看到這些內容起作用。）可以使用 private 屬性來真正鎖定類。如果將屬性聲明爲 private 並試圖從類範圍外部訪問它（如清單 7 所示），PHP 引擎將拋出致命錯誤。 清單 7. 試圖從類範圍外部訪問屬性
class Dictionary {
private $translations = array();
private $dictio;
private $type;
function __construct( $type, DictionaryIO $dictio ) {
$this->type = $type;
$this->dictio = $dictio;
}
// ...
}
$en = new Dictionary( "En", new DictionaryIO() );
$en->dictio = null;
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輸出如下：
Fatal error: Cannot access private property
Dictionary::$dictio in...
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一般來說，應將大多數屬性聲明爲 private，然後根據需要提供獲得和設置這些屬性的方法。這樣就可以控制類的接口，使一些數據只讀，在將參數分配給屬性之前對參數進行清理或過濾，並提供與對象交互的一套明確的規則。 修改方法可見度的方法與修改屬性可見度的方法一樣，即在方法聲明中添加 public、private 或 protected。如果類需要使用一些外部世界無需知道的家務管理方法，則可以將其聲明爲 private。在清單 8 中，get() 方法爲 Dictionary 類的用戶提供了提取翻譯的接口。該類還需要跟蹤所有查詢，因此提供了 private 方法 logQuery()。 清單 8. get() 方法爲 Dictionary 類的用戶提供了接口
function get( $term ) {
$value = $this->translations[$term];
$this->logQuery( $term, $value, "get" );
return $value;
}
private function logQuery( $term, $value, $kind ) {
// write log information
}
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將 logQuery() 聲明爲 private 簡化了公共接口，而且防止了類不適當地調用 logQuery()。與屬性一樣，嘗試從包含類外部調用私有方法將導致致命錯誤。 在類上下文操作
到目前爲止，所看到的方法和屬性都在對象上下文中進行操作。也就是說，必須使用對象實例，通過 $this 僞變量或標準變量中存儲的對象引用來訪問方法和屬性。有時候，可能發現通過類而不是對象實例來訪問屬性和方法更有用。這種類成員叫做靜態 成員。 要聲明靜態屬性，將關鍵字 static 放在可見度修飾符後面，直接位於屬性變量前面。 下例顯示單個靜態屬性：$iodir，存放用於保存和讀取 Dictionary 數據的默認目錄的路徑。因爲該數據對於所有對象是相同的，所以讓它可用於所有實例是有意義的。 清單 9. 單個靜態 $iodir 屬性
class Dictionary {
public static $iodir=".";
// ...
}
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可以使用範圍解析操作符來訪問靜態屬性，該操作符由雙冒號 (::) 組成。範圍解析操作符應位於類名和希望訪問的靜態屬性之間。
print Dictionary::$iodir . "/n";
Dictionary::$iodir = "/tmp";
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正如所看到的，訪問該屬性無需實例化 Dictionary 對象。 聲明和訪問靜態方法的語法與此相似。再次，應將 static 關鍵字放在可見度修飾符後。清單 10 顯示了兩個靜態方法，它們訪問聲明爲 private 的 $iodir 屬性。 清單 10. 訪問 $iodir 屬性的兩個靜態方法
class Dictionary {
private static $iodir=".";
// ...
public static function setSaveDirectory( $dir ) {
if ( ! is_dir( $dir ) ||
! is_writable( $dir ) ) {
return false;
}
self::$iodir = $dir;
}
public static function getSaveDirectory( ) {
return self::$iodir;
}
// ...
}
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用戶不再能訪問 $iodir 屬性目錄了。通過創建特殊方法來訪問屬性，可以確保所提供的任何值是健全的。在本例中，方法在進行分配前檢查給定字符串指向可寫入的目錄。 注意，兩個方法都使用關鍵字 self 和訪問解析操作符來引用 $iodir 屬性。不能在靜態方法中使用 $this，因爲 $this 是對當前對象實例的引用，但靜態方法是通過類而不是通過對象調用的。如果 PHP 引擎在靜態方法中看到 $this，它將拋出致命錯誤和一條提示消息。 要從類外部調用靜態方法，可使用類名加上範圍解析符和方法名。
Dictionary::setSaveDirectory("/tmp");
print Dictionary::getSaveDirectory();
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需要使用靜態方法有兩個重要原因。首先，實用程序操作可能不需要對象實例來做它的工作。通過聲明爲靜態，爲客戶機代碼節省了創建對象的工作量。第二，靜態方法是全局可用的。這意味着可以設置一個所有對象實例都可以訪問的值，而且使得靜態方法成爲共享系統上關鍵數據的好辦法。 儘管靜態屬性通常被聲明爲 private 來防止別人干預，但有一種方法可以創建只讀靜態範圍的屬性，即聲明常量。與全局屬性一樣，類常量一旦定義就不可更改。它用於狀態標誌和進程生命週期中不發生更改的其他東西，比如 pi 或非洲的所有國家。 用 const 關鍵字聲明類常量。例如，因爲 Dictionary 對象的實際實現背後幾乎肯定有一個數據庫，所以還可以假設項和翻譯有最大長度。清單 11 將其設置爲類常量。 清單 11. 將 MAXLENGTH 設置爲類常量
class Dictionary {
const MAXLENGTH = 250;
// ...
}
print Dictionary::MAXLENGTH;
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類常量始終爲 public，所以不能使用可見度關鍵字。這並是問題，因爲任何更改其值的嘗試都將導致解析錯誤。還要注意，與常規屬性不同，類常量不以美元符號開始。 繼承
如果熟悉面向對象編程，您將知道我一直把最好的留到最後。類及其生成的動態對象之間的關係使得系統更靈活。例如，每個 Dictionary 對象封裝不同的翻譯數據集合，但是這些不同實體的模型定義在單個 Dictionary 類中。 但有時候需要記下類級別的差異。是否記得 DictionaryIO 類？扼要重述一下，它從 Dictionary 對象中獲取數據，將其寫入文件系統，從一個文件中獲取數據，將其合併回到 Dictionary 對象中。清單 12 顯示使用序列化來保存和加載 Dictionary 數據的快速實現。 清單 12. 使用序列化的快速實現
class Dictionary {
// ...
function asArray() {
return $this->translations;
}
function getType() {
return $this->type;
}
function export() {
$this->dictio->export( $this );
}
function import() {
$this->dictio->import( $this );
}
}
class DictionaryIO {
function path( Dictionary $dictionary, $ext ) {
$path = Dictionary::getSaveDirectory();
$path .= DIRECTORY_SEPARATOR;
$path .= $dictionary->getType().".$ext";
return $path;
}
function export( Dictionary $dictionary ) {
$translations = $dictionary->asArray();
file_put_contents( $this->path(
$dictionary, 'serial'),
serialize( $translations ) );
}
function import( Dictionary $dictionary ) {
$path = $this->path( $dictionary, 'serial' );
if ( ! is_file( $path ) ) return false;
$translations = unserialize(
file_get_contents( $path ) );
foreach ( $translations as $term => $trans ) {
$dictionary->set( $term, $trans );
}
}
}
$dict = new Dictionary( "En", new DictionaryIO() );
$dict->set( "TREE", "tree" );
$dict->export();
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本例引入兩個簡單的 Dictionary 方法，具體來說，asArray() 返回 $translations 數組的副本。DictionaryIO 實現具有簡約的優點。因爲在示例代碼中通常省略了錯誤檢查，即便如此，這仍是將數據保存到文件中的快速簡單的方法。 一旦部署了這種庫之後，則需要立即支持它的保存格式。讓格式過時會冒犯那些可能以這種方式存儲備份的用戶的願望。但要求改變了，而且還可能收到輸出格式不方便用戶編輯的抱怨。這些用戶希望將導出文件以 XML 格式發送給第三方。 現在面臨一個問題。如何在 DictionaryIO 接口中支持兩種格式？ 一個解決方案是在 export() 和 import() 方法中使用條件語句，測試類型標誌，如清單 13 所示。 清單 13. 在 export() 和 import() 方法中使用條件語句
function export( Dictionary $dictionary ) {
if ( $this->type == DictionaryIO::SERIAL ) {
// write serialized data
} else if ( $this->type == DictionaryIO::XML ) {
// write xml data
}
}
function import( Dictionary $dictionary ) {
if ( $this->type == DictionaryIO::SERIAL ) {
// read serialized data
} else if ( $this->type == DictionaryIO::XML ) {
// read xml data
}
}
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這種結構是壞“代碼味道”的一個例子，原因在於它依賴於複製。在一個地方進行更改（比如，添加新類型測試）需要在其他地方進行一組相應的更改（將其他類型測試帶入行中），代碼很快就會變得易錯難讀。 繼承提供了更優雅的解決方案。可以創建一個新類 XmlDictionaryIO，該類繼承由 DictionaryIO 設置的接口，但覆蓋其中一些功能。 使用 extends 關鍵字創建子類。如下是 XmlDictionaryIO 類的最小實現：
XmlDictionaryIO extends DictionaryIO {
}
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XmlDictionaryIO 現在的功能與 DictionaryIO 完全相同。因爲它從 DictionaryIO 繼承了所有的公共（和保護）屬性，所以可以將應用於 DictionaryIO 對象的相同操作應用於 XmlDictionaryIO 對象。這種關係擴展到對象類型。XmlDictionaryIO 對象顯然是 XmlDictionaryIO 類的實例，但它也是 DictionaryIO 的實例 —— 同樣地，以一般化的順序，一個人同時是人類、哺乳動物和動物。可以使用 instanceof 操作符來測試這一點，如果對象是指定類的成員，則返回 true，如清單 14 所示。
清單 14. 使用 instanceof 操作符測試繼承
$dictio = new XmlDictionaryIO();
if ( $dictio instanceof XmlDictionaryIO ) {
print "object is an instance of XmlDictionaryIO/n";
}
if ( $dictio instanceof DictionaryIO ) {
print "object is an instance of DictionaryIO/n";
}
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輸出如下：
object is an instance of XmlDictionaryIO
object is an instance of DictionaryIO
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正如 instanceof 接受 $dictio 是 DictionaryIO 對象，所以方法也將接受這些對象作爲參數。這意味着 XmlDictionaryIO 對象可以被傳遞給 Dictionary 類的構造函數，即使 DictionaryIO 是由構造函數的簽名指定的類型。 清單 15 是快而髒的 XmlDictionaryIO 實現，使用 DOM 來完成 XML 功能。 清單 15. XmlDictionaryIO 實現
class XmlDictionaryIO extends DictionaryIO {
function export( Dictionary $dictionary ) {
$translations = $dictionary->asArray();
$doc = new DOMDocument("1.0");
$dic_el = $doc->createElement( "dictionary" );
$doc->appendChild( $dic_el );
foreach ( $translations as $key => $val ) {
$term_el = $doc->createElement( "term" );
$dic_el->appendChild( $term_el );
$key_el = $doc->createElement("key", $key );
$val_el = $doc->createElement(
"value", $val );
$term_el->appendChild( $key_el );
$term_el->appendChild( $val_el );
}
file_put_contents( $this->path(
$dictionary, 'xml'),
$doc->saveXML() );
}
function import( Dictionary $dictionary ) {
$path = $this->path( $dictionary, 'xml');
if ( ! is_file( $path ) ) return false;
$doc = DOMDocument::loadXML(
file_get_contents( $path ) );
$termlist = $doc
->getElementsByTagName( "term" );
foreach ( $termlist as $term ) {
$key = $term->getElementsByTagName( "key" )
->item( 0 )->nodeValue;
$val = $term
->getElementsByTagName( "value" )
->item( 0 )->nodeValue;
$dictionary->set( $key, $val );
}
}
}
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有關獲得並生成 XML 的詳細信息是當然要介紹的。有許多方法能完成這一操作，其中包括完美的 SimpleXML 擴展。簡言之，import() 方法以 XML 文檔爲參數，並使用它來填充 Dictionary 對象。export() 方法從 Dictionary 對象中取得數據，並將其寫入 XML 文件中。（在現實世界中，可能會使用叫做 XLIFF 的基於 XML 的格式，該格式適用於導入到第三方翻譯工具中。） 注意，import() 和 export() 都調用實用程序方法 path()，該方法不存在於 XmlDictionaryIO 類中。但沒有關係，因爲 path() 在 DictionaryIO 中實現。當 XmlDictionaryIO 實現一個方法時，則當調用該方法時，會爲 XmlDictionaryIO 對象調用該實現。當沒有任何實現存在時，調用失敗返回給父類。 圖 2 顯示了 DictionaryIO 和 XmlDictionaryIO 類之間的繼承關係。封閉的箭頭表示繼承，從子類指向父類。 圖 2. 繼承關係
![繼承關係]() 結束語
由於篇幅有限，因此不可能全部介紹。進一步研究有兩個方向：廣度和深度。廣度指的是超出本文範圍的那些特性，比如抽象類、接口、迭代器接口、反射、異常和對象複製。深度指的是設計問題。儘管理解 PHP 中可用於面向對象編程的工具範圍很重要，但考慮如何最佳使用這些特性同樣重要。幸運的是，專門講述面向對象上下文中設計模式的可用參考資料很多（參閱“參考資料”） 如果仍在使用 PHP V4 編程，我希望您查找足夠新的特性來證明遷移到 V5 及其面向對象核心特性是正確的。不久您就會驚訝地發現自己無法離開它們了。 參考資料 關於作者
Matt Zandstra 在過去 10 多年裏是專攻互聯網應用程序的開發人員、教師和作家。他是 Yahoo 的工程師，他在這裏幫助開發核心模板管理系統。他是 SAMS Teach Yourself PHP in 24 Hours 的作者，最近出版了 PHP 5: Objects, Patterns and Practice。他曾爲 Linux Magazine、Zend.com 和 bgz-consultants.com 寫過 PHP 方面的文章。 |
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