Kategorie:IPv4/Subnetting

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Die Aufteilung eines zusammenhängenden Adressraums von IP-Adressen in mehrere kleinere Adressräume nennt man Subnetting.

Was ist ein Subnetz?

  • Ist ein Teilnetz eines Netzwerkes beim Internetprotokoll.
  • Häufig werden sie auf Netzwerksegmente zugewiesen
  • Diese Teilnetze können über Router miteinander verbunden werden und bilden dann ein großes zusammenhängendes Netzwerk.

Als Subnetz wird ein Teilnetz eines Netzwerkes beim Internetprotokoll (IP) bezeichnet. Es fasst mehrere aufeinanderfolgende IP-Adressen mittels einer Subnetzmaske (im Falle von IPv6 spricht man von der Präfixlänge) an binären Grenzen unter einem gemeinsamen Vorderteil, dem Präfix zusammen. Ein Schema zur Unterteilung von Netzen wurde 1985 eingeführt und im RFC 950 erstmals standardisiert, 1993 folgte das heute benutzte Verfahren namens Classless Inter-Domain Routing. In administrativ eigenständigen Bereichen, sogenannten autonomen Systemen, werden immer ein oder mehrere Subnetze verwaltet, welche wiederum in kleinere Subnetze unterteilt werden können.

Darstellung Die Abtrennung des Subnetzbereichs erfolgt mittels bitweiser Maskierung eines bestimmten Teils der IP-Adresse durch die Subnetzmaske. Dadurch erhält man aus einer beliebigen Adresse das Subnetz, zu dem die Adresse unter Annahme dieser Maske gehört. Um ein spezifisches Subnetz zu bezeichnen, gibt man die erste Adresse in diesem Subnetz zusammen mit der Subnetzmaske oder Präfixlänge an. Da die Maskenschreibweise für IPv4 mit vier Dezimalzahlen wenig kompakt und im Gebrauch umständlich ist, werden stattdessen häufig die Anzahl der binären Einsen als Präfixlänge angegeben. Zum Beispiel, Subnetzmaske 255.255.0.0 ist in binär 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000 und wird somit als Präfix /16 angegeben. Die Präfix-Darstellung hat sich für IPv6 von Beginn an durchgesetzt.

Subnetze als Darstellung von IP-Netzen werden in Routingtabellen und Filterdefinitionen sowohl in Routingprotokollen als auch in Paketfiltern benutzt. Durch Routing zwischen Teilnetzen wird das Internet strukturiert.

Netzklassen und frühes Subnetting IPv4 Adressen wurden großzügig konzipiert und eine begrenzte Anzahl von großen, mittleren und kleinen IP-Netzen wurde festgelegt. IP-Adressen bestehen aus zwei Teilen, einem Netzteil und einem Hostteil. Der Netzteil gibt an, in welchem IP-Netz sich ein Rechner befindet und der Hostteil identifiziert einen Rechner innerhalb dieses IP-Netzes. Bis 1993 waren IPv4-Netze in Klassen unterteilt mittels einer festen Maske. Klasse-A-Netze von 0.0.0.0 bis 127.255.255.255 hatten die Maske 255.0.0.0, oder /8. Also war das erste Oktett der IP-Adressen der Netzteil und die restlichen drei Oktette konnten verwendet werden um Hosts in den Netzen zu adressieren. Klasse-A-Netze waren dementsprechend groß, in einem Klasse-A-Netz konnten mehr als 16 Millionen Hosts adressiert werden.

Andere feste Masken waren 255.255.0.0, oder /16, für Klasse-B-Netze von 128.0.0.0 bis 191.255.255.255. Dies waren mittelgroße Netze wo die letzten zwei Oktette bis zu 65,534 Hosts in einem Klasse-B-Netz adressieren konnten. Kleine Klasse-C-Netze von 192.0.0.0 bis 223.255.255.255 wurden mit der Maske 255.255.255.0, oder /24, gekennzeichnet. Hier stand nur das letzte Oktett für Host-Adressierung zur Verfügung, und es konnte nur 254 Hosts in einem Klasse-C-Netz geben. (siehe Netzklasse)

Die Internet Assigned Numbers Authority (IANA) vergab damals nur ganze IP-Netze, so wurden die 128 Klasse-A-Netze an große internationale Unternehmen vergeben, das Netz 17.0.0.0 gehört zum Beispiel Apple und 19.0.0.0 der Ford Motor Company. Weil jedoch verschiedene IP-Netze für verschiedenen Firmen-Standorte nötig waren, begannen die Inhaber von Klasse-A- und B-Netzen diese in kleinere Teilnetze zu unterteilen durch Subnetting. Hierfür wird der Netzteil der IP-Adresse verlängert indem die Maske verlängert wird: wenn die Maske des 18.0.0.0 Netz um ein Bit verlängert wird auf /9, entstehen zwei Subnetze: eins von 18.0.0.0/9 bis 18.127.255.255/9 und Subnetz zwei von 18.128.0.0/9 bis 18.255.255.255/9. Wenn die Maske um zwei Bits verlängert wird, können vier Subnetze eingerichtet werden, mit drei extra Bits konnten acht Subnetze eingerichtet werden und so weiter. Eine verlängerte Maske wurde nun Subnetzmaske genannt und musste mit der IP-Adresse angegeben werden damit ersichtlich war in welchem Teilnetz sich ein Rechner befand.[1]

IANA hatte bald alle Klasse-A- und B-Netze vergeben und musste nun mehrere kleine Klasse-C-Netze, welche nur 254 Hosts pro Netz adressieren können, an Unternehmen und Internetprovider vergeben. Um die drohende Verknappung von IPv4 Adressen zu verhindern gab IANA in jeder Netzklasse auch sogenannte private IPv4-Adressen frei, welche nicht im Internet geroutet wurden. Durch Netzwerkadressübersetzung konnten Rechner im lokalen Netz privat adressiert werden und durch eine öffentliche IPv4 Adresse ins Internet verbinden. So konnten zum Beispiel Internetprovider nur eine öffentliche IPv4-Adresse an ihre Kunden vergeben.

Herausfinden der IP-Bereiche (Ranges)

  • Erste Adresse im Subnetz ist die Netzadresse.
  • Letzte Adresse ist als Broadcast-Adresse definiert.
  • Die Host-IP-Adressen gehen von Netzadresse + 1 bis Broadcast – 1.
  • Diese Adressen können nicht für Host-Computer verwendet werden.

Beispiel 1

  • Gegeben: IP-Adresse 172.30.1.17 mit Subnetzmaske: 255.255.248.0
  • Gesucht: IP-Range der IP-Adresse
Schritt Beschreibung
1.
  1. Subnetzmaske als Bitmaske darstellen ( 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 )
  2. 255.255.248.0 = 11111111.11111111.11111 000.00000000
  3. Entscheidend ist die letzte (rechte) gesetzte Eins
  4. Bei der Netzmaske 255.255.248.0 steht die letzte 1 bei der 8 ( 23 ) ( 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 )
2.
Subnetz Netzadresse
Netz 1 172.30.0.0 – 172.30.7.255
Netz 2 172.30.8.0 – 172.30.15.255
Netz 3 172.30.16.0 – 172.30.23.255
Netz 32 172.30.248.0 – 172.30.255.255
  • Die IP-Adresse 172.30.1.17 ist im Netz 1 mit der Range 172.30.0.0 – 172.30.7.255.
  • Anzahl der Nullen der Subnetzmaske = Anzahl der Host-IP-Adressen
  • 11 Nullen = 2048 (211) - 2 = 2046 Host-Adressen

Beispiel 2

  • Gegeben: IP-Adresse 192.168.9.123 mit Subnetzmaske 255.255.252.0
  • Gesucht: In welcher IP-Range befindet sich die IP-Adresse?
Schritt Beschreibung
1.
  1. Subnetzmaske = Bitmaske
  2. 255.255.248.0 = 11111111.11111111.111111 00.00000000
  3. Bei der Netzmaske 255.255.252.0 steht die letzte 1 bei der 4 ( 22 ).( 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 )
2.
Subnetz Netzadresse
Netz 1 192.168.0.0 – 192.168.3.255
Netz 2 192.168.4.0 – 192.168.7.255
Netz 64 192.168.252.0 – 192.168.255.255
  • Die IP-Adresse befindet sich im Netz 3 mit der IP-Range 192.168.8.0 – 192.168.11.255
  • Anzahl der Nullen der Subnetzmaske = Anzahl der Host-IP-Adressen
  • 10 Nullen = 1024 (210) - 2 = 1022 Host-Adressen

Teilnetze mit einer bestimmten Anzahl von Host-IP-Adressen

  • Gegeben: Netz 192.168.1.0 mit Subnetzmaske 255.255.255.0
  • Aufgabe: Netz aufteilen in Subnetzen mit mind. 13 Arbeitsplätzen
Schritt Beschreibung
1.
  1. 2er-Potenz berechnen, die mindestens 13 + 2 = 15 ergibt
  2. 2^3 = 8 (nicht ausreichend)
  3. 2^4 = 16 (ausreichende Anzahl an Adressen)
2.
  1. Die letzten 4 Bits der Subnetzmaske werden auf Null gesetzt, der Rest auf Eins
  2. 11111111.11111111.11111111.00000000 -> 11111111.11111111.11111111.1111 0000
  3. Dezimal: 255.255.255.0 -> 255.255.255.240
3.
  1. IP-Ranges herausfinden.
  2. Letzte gesetzte 1 in der Subnetzmaske betrachten.
Subnetz Netzadressen
Netz 1 192.168.1.0 – 192.168.1.15
Netz 2 192.168.1.16 – 192.168.1.31
Netz 3 192.168.1.32 – 192.168.1.47

Teilnetze mit einer bestimmten Anzahl von Subnetzen

  1. Gegeben: Netz 172.28.0.0 mit Subnetzmaske 255.255.255.0
  2. Aufgabe: Netz soll in 6 Subnetze aufgeteilt werden
Schritt Beschreibung
1.
  1. 2er-Potenz suchen, die mindestens 6 ergibt
  2. 2^2 = 4
  3. 2^3 = 8
2.
  1. 3 Bits (ganz links) auf 1 setzen.
  2. 11111111.11111111.11111111.00000000 -> 11111111.11111111.11111111.111 00000
  3. Dezimal: 255.255.255.0 -> 255.255.255.224
3.
  1. IP-Ranges herausfinden.
  2. Letzte gesetzte 1 in der Subnetzmaske betrachten.
Subnetz Netzadressen
Netz 1 172.28.0.0 – 192.168.0.31
Netz 2 192.168.0.32 – 192.168.0.63

CIDR-Notation

  • Classless Inter-Domain Routing
  • Ein Netz in Kurzschreibweise anzugeben ist beispielsweise 192.168.0.0/24
  • 24 steht für die 3 Oktette der Subnetzmaske
  • 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000
  • 3 * 8 = 24
  • Der Suffix wird dann hinter die Netzadresse geschrieben


Aufgaben

Aufgabe 1

Gegeben: Netzwerksegment 172.16.0.0/16 soll in 500 Subnetze geteilt werden

Gesucht:

  • Neue Subnetzmaske
  • Für die Subnetze 0, 1, 498, 499 angeben:
    • Netzwerkadresse
    • Erste Host-Adresse
    • Letzte Host-Adresse
    • Broadcast-Adresse


Lösung:

A. Ermittlung der Anzahl der Subnetz-Bits: 

29 = 512 = 1111 1111 1

B. Ermittlung der Subnetzmaske: 

gegeben: 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000

Ergebnis: 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000

Ergebnis: 255.255.255.128 oder /25

C. Nulltes Subnetz

Den Wert 0 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 0 = 0000 0000 0 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.0000 0000.0000 0000 = 172.16.0.0/25

Erste Host-Adresse : 172.16.0000 0000.0000 0001 = 172.16.0.1/25

Letzte Host-Adresse: 172.16.0000 0000.0111 1110 = 172.16.0.126/25

Broadcast-Adresse  : 172.16.0000 0000.0111 1111 = 172.16.0.127/25

D. Erstes Subnetz

Den Wert 1 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 1 = 0000 0000 1 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.0000 0000.1000 0000 = 172.16.128.0/25

Erste Host-Adresse : 172.16.0000 0000.1000 0001 = 172.16.128.1/25

Letzte Host-Adresse: 172.16.0000 0000.1111 1110 = 172.16.0.254/25

Broadcast-Adresse  : 172.16.0000 0000.1111 1111 = 172.16.0.255/25

E. Subetz Nr. 498

Den Wert 498 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 498 = 1111 1001 0 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.1111 1001.0000 0000 = 172.16.249.0/25

Erste Host-Adresse : 172.16.1111 1001.0000 0001 = 172.16.249.1/25

Letzte Host-Adresse: 172.16.1111 1001.0111 1110 = 172.16.249.126/25

Broadcast-Adresse  : 172.16.1111 1001.0111 1111 = 172.16.249.127/25

F. Subetz Nr. 499

Den Wert 499 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 499 = 1111 1001 1 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.1111 1001.1000 0000 = 172.16.249.128/25

Erste Host-Adresse : 172.16.1111 1001.1000 0001 = 172.16.249.129/25

Letzte Host-Adresse: 172.16.1111 1001.1111 1110 = 172.16.249.254/25

Broadcast-Adresse  : 172.16.1111 1001.1111 1111 = 172.16.249.255/25

Aufgabe 2

Gegeben: Netzwerksegment 172.16.0.0/16 soll in Subnetze mit mind. 6000 Hosts unterteilt werden.

Gesucht:

  • Subnetzmaske
  • Für das Subnetz 1 und 7 angeben:
    • Netzwerkadresse
    • Erste Host-Adresse
    • Letzte Host-Adresse
    • Broadcast-Adresse


Lösung:

A. Ermittlung der Anzahl der Host-Bits: 

213 = 8192 = 1 1111 1111 1111

B. Ermittlung der Subnetzmaske:

Alle Host-Bits auf 0 setzen. => 1 1111 1111 1111 zu 0 0000 0000 0000 

gegeben:   1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000

Ergebnis:  1111 1111.1111 1111.1110 0000.0000 0000

Ergebnis: 255.255.224.0 oder /19

C. Erstes Subnetz

Den Wert 1 mit den 3 Subnetz-Bits abbilden. => 1 = 001 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.0010 0000.0000 0000 = 172.16.32.0/19

Erste Host-Adresse : 172.16.0010 0000.0000 0001 = 172.16.32.1/19

Letzte Host-Adresse: 172.16.0011 1111.1111 1110 = 172.16.63.254/19

Broadcast-Adresse  : 172.16.0011 1111.1111 1111 = 172.16.63.255/19

D. Subnetz Nr. 7

Den Wert 7 mit den 3 Subnetz-Bits abbilden. => 7 = 111 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.1110 0000.0000 0000 = 172.16.224.0/19

Erste Host-Adresse : 172.16.1110 0000.0000 0001 = 172.16.224.1/19

Letzte Host-Adresse: 172.16.1111 1111.1111 1110 = 172.16.255.254/19

Broadcast-Adresse  : 172.16.1111 1111.1111 1111 = 172.16.255.255/19

Aufgabe 3

Gegeben: Netzwerksegment 194.31.0.0/17 soll unterteilt werden in Subnetze mit

  1. mind. 50 Hosts
  2. mind. 500 Hosts
  3. mind. 700 Hosts.

Gesucht: Für die Subnetze 0, 5 und 20 folgendes angeben:

  • Subnetzmaske
  • Netzwerk-Adresse
  • Host-Adressen
  • Broadcast-Adresse


Lösung für 50 Hosts Lösung für 500 Hosts Lösung für 700 Hosts

A. Ermittlung der Anzahl der Host-Bits: 

26 = 64 = 11 1111

B. Ermittlung der Subnetzmaske:

Alle Host-Bits auf 0 setzen. => 11 1111 zu 00 0000 

gegeben: 1111 1111.1111 1111.1000 0000.0000 0000 

Ergebnis: 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1100 0000 

Ergebnis: 255.255.255.192 oder /26

C. Erstes Subnetz (Nr.0)

Den Wert 0 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 0 = 000 0000 00 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0000 0000.0000 0000 = 194.31.0.0/26

Erste Host-Adresse : 194.31.0000 0000.0000 0001 = 194.31.0.1/26

Letzte Host-Adresse: 194.31.0000 0000.0011 1110 = 194.31.0.62/26

Broadcast-Adresse  : 194.31.0000 0000.0011 1111 = 194.31.0.63/26

D. 6. Subnetz (Nr.5)

Den Wert 5 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 5 = 000 0001 01 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0000 0001.0100 0000 = 194.31.1.64/26

Erste Host-Adresse : 194.31.0000 0001.0100 0001 = 194.31.1.65/26

Letzte Host-Adresse: 194.31.0000 0001.0111 1110 = 194.31.1.126/26

Broadcast-Adresse  : 194.31.0000 0001.0111 1111 = 194.31.1.127/26

E. 21. Subnetz (Nr.20)

Den Wert 20 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 20 = 000 0101 00 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0000 0101.0000 0000 = 194.31.5.0/26

Erste Host-Adresse : 194.31.0000 0101.0000 0001 = 194.31.5.1/26

Letzte Host-Adresse: 194.31.0000 0101.0011 1110 = 194.31.5.62/26

Broadcast-Adresse  : 194.31.0000 0101.0011 1111 = 194.31.5.63/26

A. Ermittlung der Anzahl der Host-Bits: 

29 = 512 = 1 1111 1111

B. Ermittlung der Subnetzmaske:

Alle Host-Bits auf 0 setzen. => 1 1111 1111 zu 0 0000 0000 

gegeben: 1111 1111.1111 1111.1000 0000.0000 0000 

Ergebnis: 1111 1111.1111 1111.1111 1110.0000 0000 

Ergebnis: 255.255.254.0 oder /23

C. Erstes Subnetz (Nr.0)

Den Wert 0 mit den 6 Subnetz-Bits abbilden. => 0 = 000 000 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0000 0000.0000 0000 = 194.31.0.0/23

Erste Host-Adresse : 194.31.0000 0000.0000 0001 = 194.31.0.1/23

Letzte Host-Adresse: 194.31.0000 0001.1111 1110 = 194.31.1.254/23

Broadcast-Adresse  : 194.31.0000 0001.1111 1111 = 194.31.1.255/23

D. 6. Subnetz (Nr.5)

Den Wert 5 mit den 6 Subnetz-Bits abbilden. => 5 = 000 101 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0000 1010.0000 0000 = 194.31.10.0/23

Erste Host-Adresse : 194.31.0000 1010.0000 0001 = 194.31.10.1/23

Letzte Host-Adresse: 194.31.0000 1011.1111 1110 = 194.31.11.254/23

Broadcast-Adresse  : 194.31.0000 1011.1111 1111 = 194.31.11.255/23

E. 21. Subnetz (Nr.20)

Den Wert 20 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 20 = 010 100 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0010 1000.0000 0000 = 194.31.40.0/23

Erste Host-Adresse : 194.31.0010 1000.0000 0001 = 194.31.40.1/23

Letzte Host-Adresse: 194.31.0010 1001.1111 1110 = 194.31.41.254/23

Broadcast-Adresse  : 194.31.0010 1001.1111 1111 = 194.31.41.255/23

A. Ermittlung der Anzahl der Host-Bits: 

210 = 1024 = 11 1111 1111

B. Ermittlung der Subnetzmaske:

Alle Host-Bits auf 0 setzen. => 11 1111 1111 zu 00 0000 0000 

gegeben: 1111 1111.1111 1111.1000 0000.0000 0000 

Ergebnis: 1111 1111.1111 1111.1111 1100.0000 0000 

Ergebnis: 255.255.252.0 oder /22

C. Erstes Subnetz (Nr.0)

Den Wert 0 mit den 5 Subnetz-Bits abbilden. => 0 = 000 00 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0000 0000.0000 0000 = 194.31.0.0/22

Erste Host-Adresse : 194.31.0000 0000.0000 0001 = 194.31.0.1/22

Letzte Host-Adresse: 194.31.0000 0011.1111 1110 = 194.31.3.254/22

Broadcast-Adresse  : 194.31.0000 0011.1111 1111 = 194.31.3.255/22

D. 6. Subnetz (Nr.5)

Den Wert 5 mit den 6 Subnetz-Bits abbilden. => 5 = 001 01 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0001 0100.0000 0000 = 194.31.20.0/22

Erste Host-Adresse : 194.31.0001 0100.0000 0001 = 194.31.20.1/22

Letzte Host-Adresse: 194.31.0001 0111.1111 1110 = 194.31.23.254/22

Broadcast-Adresse  : 194.31.0001 0111.1111 1111 = 194.31.23.255/22

E. 21. Subnetz (Nr.20)

Den Wert 20 mit den 9 Subnetz-Bits abbilden. => 20 = 101 00 

Netzwerk-Adresse   : 194.31.0101 0000.0000 0000 = 194.31.80.0/22

Erste Host-Adresse : 194.31.0101 0000.0000 0001 = 194.31.80.1/22

Letzte Host-Adresse: 194.31.0101 0011.1111 1110 = 194.31.83.254/22

Broadcast-Adresse  : 194.31.0101 0011.1111 1111 = 194.31.83.255/22

Aufgabe 4

Gegeben: Netzwerksegment:172.16.0.0/16 soll in mind. 91 Subnetze mit max. Anzahl an Hosts unterteilt werden.

Gesucht: Für Subnetz 0 und Subnetz 47 angeben:

  • Subnetzmaske
  • Netzwerk-Adresse
  • Host-Adressen
  • Broadcast-Adresse


Lösung:

A. Wie viele Subnetz-Bits werden benötigt?: 

27 = 128 = 1111 111

B. Wie lautet die neue Subnetzmaske?: 

gegeben: 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000 

Ergebnis: 1111 1111.1111 1111.1111 1110.0000 0000 

Ergebnis: 255.255.254.0 oder /23

C. Erstes Subnetz (Nr.0)

Den Wert 0 mit den 7 Subnetz-Bits abbilden. => 7 = 0000 000 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.0000 0000.0000 0000 = 172.16.0.0/23

Erste Host-Adresse : 172.16.0000 0000.0000 0001 = 172.16.0.1/23

Letzte Host-Adresse: 172.16.0000 0001.1111 1110 = 172.16.1.254/23

Broadcast-Adresse  : 172.16.0000 0001.1111 1111 = 172.16.1.255/23

D. 48. Subnetz (Nr.47)

Den Wert 47 mit den 7 Subnetz-Bits abbilden. => 47 = 0101 111 

Netzwerk-Adresse   : 172.16.0101 1110.0000 0000 = 172.16.94.0/23
Erste Host-Adresse : 172.16.0101 1110.0000 0001 = 172.16.94.1/23
Letzte Host-Adresse: 172.16.0101 1111.1111 1110 = 172.16.95.254/23
Broadcast-Adresse  : 172.16.0101 1111.1111 1111 = 172.16.95.255/23

Quellen

  1. https://justit.eu/subnetting/
  2. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907201.htm
  3. https://de.wikipedia.org/wiki/Classless_Inter-Domain_Routing
  4. https://de.wikipedia.org/wiki/Dualsystem
  5. https://tools.ietf.org/html/rfc950
  6. https://tools.ietf.org/html/rfc4632

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