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jcl与jul、log4j1、log4j2、logback的集成原理

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jcl与jul、log4j1、log4j2、logback的集成原理

前面介绍了jdk自带的logging、log4j1、log4j2、logback等实际的日志框架

对于开发者而言,每种日志都有不同的写法。如果我们以实际的日志框架来进行编写,代码就限制死了,之后就很难再更换日志系统,很难做到无缝切换。

java web开发就经常提到一项原则:面向接口编程,而不是面向实现编程

所以我们应该是按照一套统一的API来进行日志编程,实际的日志框架来实现这套API,这样的话,即使更换日志框架,也可以做到无缝切换。

这就是commons-logging与slf4j的初衷。

下面就来介绍下commons-logging与slf4j这两个门面如何与上述四个实际的日志框架进行集成的呢

介绍之前先说明下日志简称:

  • jdk自带的logging->简称 jul (java-util-logging)
  • apache commons-logging->简称 jcl

#2 apache commons-logging

先从一个简单的使用案例来说明

##2.1 简单的使用案例

private static Log logger=LogFactory.getLog(JulJclTest.class);

publicstaticvoidmain(String[] args){
	if(logger.isTraceEnabled()){
		logger.trace("commons-logging-jcl trace message");
	}
	if(logger.isDebugEnabled()){
		logger.debug("commons-logging-jcl debug message");
	}
	if(logger.isInfoEnabled()){
		logger.info("commons-logging-jcl info message");
	}
}

上述Log、LogFactory都是commons-logging自己的接口和类

##2.2 使用原理

LogFactory.getLog(JulJclTest.class)的源码如下:

public static Log getLog(Classclazz) throwsLogConfigurationException{
    return getFactory().getInstance(clazz);
}

上述获取Log的过程大致分成2个阶段

  • 获取LogFactory的过程 (从字面上理解就是生产Log的工厂)
  • 根据LogFactory获取Log的过程

commons-logging默认提供的LogFactory实现:LogFactoryImpl commons-logging默认提供的Log实现:Jdk14Logger、Log4JLogger、SimpleLog。

来看下commons-logging包中的大概内容:

commons-logging包中的大致内容

下面来详细说明:

  • 1 获取LogFactory的过程

    从下面几种途径来获取LogFactory

    • 1.1 系统属性中获取,即如下形式

      System.getProperty("org.apache.commons.logging.LogFactory")
      
    • 1.2 使用java的SPI机制,来搜寻对应的实现

      对于java的SPI机制,详细内容可以自行搜索,这里不再说明。搜寻路径如下:

      META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory
      

      简单来说就是搜寻哪些jar包中含有搜寻含有上述文件,该文件中指明了对应的LogFactory实现

    • 1.3 从commons-logging的配置文件中寻找

      commons-logging也是可以拥有自己的配置文件的,名字为commons-logging.properties,只不过目前大多数情况下,我们都没有去使用它。如果使用了该配置文件,尝试从配置文件中读取属性"org.apache.commons.logging.LogFactory"对应的值

    • 1.4 最后还没找到的话,使用默认的org.apache.commons.logging.impl.LogFactoryImpl

      LogFactoryImpl是commons-logging提供的默认实现

  • 2 根据LogFactory获取Log的过程

    这时候就需要寻找底层是选用哪种类型的日志

    就以commons-logging提供的默认实现为例,来详细看下这个过程:

    • 2.1 从commons-logging的配置文件中寻找Log实现类的类名

      从commons-logging.properties配置文件中寻找属性为"org.apache.commons.logging.Log"对应的Log类名

    • 2.2 从系统属性中寻找Log实现类的类名

      即如下方式获取:

      System.getProperty("org.apache.commons.logging.Log")
      
    • 2.3 如果上述方式没找到,则从classesToDiscover属性中寻找

      classesToDiscover属性值如下:

      private static final String[] classesToDiscover = {
          "org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger",
          "org.apache.commons.logging.impl.Jdk14Logger",
          "org.apache.commons.logging.impl.Jdk13LumberjackLogger",
          "org.apache.commons.logging.impl.SimpleLog"
      };
      

      它会尝试根据上述类名,依次进行创建,如果能创建成功,则使用该Log,然后返回给用户。

下面针对具体的日志框架,看看commons-logging是如何集成的

#3 commons-logging与jul集成

##3.1 需要的jar包

  • commons-logging

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>commons-logging</groupId>
	<artifactId>commons-logging</artifactId>
	<version>1.2</version>
</dependency>

##3.2 使用案例

private static Log logger=LogFactory.getLog(JulJclTest.class);

publicstaticvoidmain(String[] args){
	if(logger.isTraceEnabled()){
		logger.trace("commons-logging-jcl trace message");
	}
	if(logger.isDebugEnabled()){
		logger.debug("commons-logging-jcl debug message");
	}
	if(logger.isInfoEnabled()){
		logger.info("commons-logging-jcl info message");
	}
}

结果输出如下:

四月 27, 2015 11:13:33 下午 com.demo.log4j.JulJclTest main
信息: commons-logging-jcl info message

##3.3 使用案例分析

案例过程分析,就是看看上述commons-logging的在执行原理的过程中是如何来走的

  • 1 获取获取LogFactory的过程

    • 1.1 我们没有配置系统属性"org.apache.commons.logging.LogFactory"
    • 1.2 我们没有配置commons-logging的commons-logging.properties配置文件
    • 1.3 也没有含有"META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory"路径的jar包

    所以commons-logging会使用默认的LogFactoryImpl作为LogFactory

  • 2 根据LogFactory获取Log的过程

    • 2.1 我们没有配置commons-logging的commons-logging.properties配置文件
    • 2.2 我们没有配置系统属性"org.apache.commons.logging.Log"

    所以就需要依次根据classesToDiscover中的类名称进行创建。

    • 2.3 先是创建org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger

      创建失败,因为该类是依赖org.apache.log4j包中的类的

    • 2.4 接着创建org.apache.commons.logging.impl.Jdk14Logger

      创建成功,所以我们返回的就是Jdk14Logger,看下它是如何与jul集成的

      它内部有一个java.util.logging.Logger logger属性,所以Jdk14Logger的info("commons-logging-jcl info message")操作都会转化成由java.util.logging.Logger来实现:

      上述logger的来历:

      logger = java.util.logging.Logger.getLogger(name);
      

      就是使用jul原生的方式创建的一个java.util.logging.Logger,参见jdk-logging的原生写法

      是如何打印info信息的呢?

      使用jul原生的方式:

      logger.log(Level.WARNING,"commons-logging-jcl info message");
      

由于jul默认的级别是INFO级别(见上一篇文章的说明中的配置文件jdk自带的logging),所以只打出了如下信息:

四月 27, 2015 11:41:24 下午 com.demo.log4j.JulJclTest main
信息: commons-logging-jcl info message

原生的jdk的logging的日志级别是FINEST、FINE、INFO、WARNING、SEVERE分别对应我们常见的trace、debug、info、warn、error。

#4 commons-logging与log4j1集成

##4.1 需要的jar包

  • commons-logging
  • log4j

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>commons-logging</groupId>
	<artifactId>commons-logging</artifactId>
	<version>1.2</version>
</dependency>
<dependency>
	<groupId>log4j</groupId>
	<artifactId>log4j</artifactId>
	<version>1.2.17</version>
</dependency>

##4.2 使用案例

  • 在类路径下加入log4j的配置文件log4j.properties

    log4j.rootLogger = trace, console
    log4j.appender.console = org.apache.log4j.ConsoleAppender
    log4j.appender.console.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
    log4j.appender.console.layout.ConversionPattern = %-d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %m%n
    
  • 使用方式如下:

    private static Log logger=LogFactory.getLog(Log4jJclTest.class);
    
    publicstaticvoidmain(String[] args){
    	if(logger.isTraceEnabled()){
    		logger.trace("commons-logging-log4j trace message");
    	}
    	if(logger.isDebugEnabled()){
    		logger.debug("commons-logging-log4j debug message");
    	}
    	if(logger.isInfoEnabled()){
    		logger.info("commons-logging-log4j info message");
    	}
    }
    

代码没变,还是使用commons-logging的接口和类来编程,没有log4j的任何影子。这样,commons-logging就与log4j集成了起来,我们可以通过log4j的配置文件来控制日志的显示级别

上述是trace级别(小于debug),所以trace、debug、info的都会显示出来

##4.3 使用案例分析

案例过程分析,就是看看上述commons-logging的在执行原理的过程中是如何来走的:

  • 1 获取获取LogFactory的过程

    同上述jcl的过程一样,使用默认的LogFactoryImpl作为LogFactory

  • 2 根据LogFactory获取Log的过程

    同上述jcl的过程一样,最终会依次根据classesToDiscover中的类名称进行创建:

    先是创建org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger

    创建成功,因为此时含有log4j的jar包,所以返回的是Log4JLogger,我们看下它与commons-logging是如何集成的:

    它内部有一个org.apache.log4j.Logger logger属性,这个是log4j的原生Logger。所以Log4JLogger都是委托这个logger来完成的

    • 2.1 org.apache.log4j.Logger logger来历

      org.apache.log4j.Logger.getLogger(name)
      

      使用原生的log4j1的写法来生成,参见之前log4j原生的写法log4j1原生的写法,我们知道上述过程会引发log4j1的配置文件的加载,之后就进入log4j1的世界了

    • 2.2 输出日志

      测试案例中我们使用commons-logging输出的日志的形式如下(这里的logger是org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger类型):

      logger.debug("commons-logging-log4j debug message");
      

      其实就会转换成log4j原生的org.apache.log4j.Logger对象(就是上述获取的org.apache.log4j.Logger类型的logger对象)的如下输出:

      logger.debug("log4j debug message");
      

上述过程最好与log4j1的原生方式对比着看,见log4j1的原生方式

#5 commons-logging与log4j2集成

##5.1 需要的jar包

  • commons-logging
  • log4j-api (log4j2的API包)
  • log4j-core (log4j2的API实现包)
  • log4j-jcl (log4j2与commons-logging的集成包)

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>commons-logging</groupId>
	<artifactId>commons-logging</artifactId>
	<version>1.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-api</artifactId>
    <version>2.2</version>
</dependency>
<dependency>
	<groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
	<artifactId>log4j-core</artifactId>
	<version>2.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-jcl</artifactId>
    <version>2.2</version>
</dependency>

##5.2 使用案例

  • 编写log4j2的配置文件log4j2.xml,简单如下:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><Configurationstatus="WARN"><Appenders><Consolename="Console"target="SYSTEM_OUT"><PatternLayoutpattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/></Console></Appenders><Loggers><Rootlevel="debug"><AppenderRefref="Console"/></Root></Loggers></Configuration>
  • 使用案例如下:

    private static Log logger=LogFactory.getLog(Log4j2JclTest.class);
    
    publicstaticvoidmain(String[] args){
    	if(logger.isTraceEnabled()){
    		logger.trace("commons-logging-log4j trace message");
    	}
    	if(logger.isDebugEnabled()){
    		logger.debug("commons-logging-log4j debug message");
    	}
    	if(logger.isInfoEnabled()){
    		logger.info("commons-logging-log4j info message");
    	}
    }
    

仍然是使用commons-logging的Log接口和LogFactory来进行编写,看不到log4j2的影子。但是这时候含有上述几个jar包,log4j2就与commons-logging集成了起来。

##5.3 使用案例分析

案例过程分析,就是看看上述commons-logging的在执行原理的过程中是如何来走的:

  • 1 先来看下上述 log4j-jcl(log4j2与commons-logging的集成包)的来历:

    我们知道,commons-logging原始的jar包中使用了默认的LogFactoryImpl作为LogFactory,该默认的LogFactoryImpl中的classesToDiscover(到上面查看它的内容)并没有log4j2对应的Log实现类。所以我们就不能使用这个原始包中默认的LogFactoryImpl了,需要重新指定一个,并且需要给出一个apache的Log实现(该Log实现是用于log4j2的),所以就产生了log4j-jcl这个jar包,来看下这个jar包的大致内容:

    log4j2与commons-logging的集成包

    这里面的LogFactoryImpl就是要准备替换commons-logging中默认的LogFactoryImpl(其中META-INF/services/下的那个文件起到重要的替换作用,下面详细说)

    这里面的Log4jLog便是针对log4j2的,而commons-logging中的原始的Log4JLogger则是针对log4j1的。它们都是commons-logging的Log接口的实现

  • 2 获取获取LogFactory的过程

    这个过程就和jul、log4j1的集成过程不太一样了。通过java的SPI机制,找到了org.apache.commons.logging.LogFactory对应的实现,即在log4j-jcl包中找到的,其中META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory中的内容是:

    org.apache.logging.log4j.jcl.LogFactoryImpl
    

    即指明了使用log4j-jcl中的LogFactoryImpl作为LogFactory

  • 3 根据LogFactory获取Log的过程

    就来看下log4j-jcl中的LogFactoryImpl是怎么实现的

    public classLogFactoryImplextendsLogFactory{
    
    	private final LoggerAdapter<Log> adapter = new LogAdapter();
    	//略
    }
    

    这个LoggerAdapter是lo4j2中的一个适配器接口类,根据log4j2生产的原生的org.apache.logging.log4j.Logger实例,将它包装成你指定的泛型类。

    这里使用的LoggerAdapter实现是LogAdapter,它的内容如下:

    public classLogAdapterextendsAbstractLoggerAdapter<Log>{
        @Override
        protected Log newLogger(final String name, final LoggerContext context) {
            return new Log4jLog(context.getLogger(name));
        }
        @Override
        protected LoggerContext getContext() {
            return getContext(ReflectionUtil.getCallerClass(LogFactory.class));
        }
    }
    

    我们可以看到,它其实就是将原生的log4j2的Logger封装成Log4jLog。这里就可以看明白了,下面来详细的走下流程,看看是什么时候来初始化log4j2的:

    • 3.1 首先获取log4j2中的重要配置对象LoggerContext,LogAdapter的实现如上面的源码(使用父类的getContext方法),父类方法的内容如下:

      LogManager.getContext(cl, false);
      

      我们可以看到这其实就是使用log4j2的LogManager进行初始化的,至此就进入log4j2的初始化的世界了。

    • 3.2 log4j2的LoggerContext初始化完成后,该生产一个log4j2原生的Logger对象

      使用log4j2原生的方式:

      context.getLogger(name)
      
    • 3.3 将上述方式产生的Log4j原生的Logger实例进行包装,包装成Log4jLog

      new Log4jLog(context.getLogger(name));
      

    至此,我们通过Log4jLog实例打印的日志都是委托给了它内部包含的log4j2的原生Logger对象了。

上述过程最好与log4j2的原生方式对比着看,见log4j2的原生方式

#6 commons-logging与logback集成

##6.1 需要的jar包

  • jcl-over-slf4j (替代了commons-logging,下面详细说明)
  • slf4j-api
  • logback-core
  • logback-classic

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>org.slf4j</groupId>
	<artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId>
	<version>1.7.12</version>
</dependency>
<dependency>
	<groupId>org.slf4j</groupId>
	<artifactId>slf4j-api</artifactId>
	<version>1.7.12</version>
</dependency>
<dependency> 
	<groupId>ch.qos.logback</groupId> 
	<artifactId>logback-core</artifactId> 
	<version>1.1.3</version> 
</dependency> 
<dependency> 
    <groupId>ch.qos.logback</groupId> 
    <artifactId>logback-classic</artifactId> 
    <version>1.1.3</version> 
</dependency>

##6.2 使用案例

  • 首先在类路径下编写logback的配置文件logback.xml,简单如下:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><configuration><appendername="STDOUT"class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender"><encoder><pattern>%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern></encoder></appender><rootlevel="DEBUG"><appender-refref="STDOUT" /></root></configuration>
  • 使用方式:

    private static Log logger=LogFactory.getLog(LogbackTest.class);
    
    publicstaticvoidmain(String[] args){
    	if(logger.isTraceEnabled()){
    		logger.trace("commons-logging-jcl trace message");
    	}
    	if(logger.isDebugEnabled()){
    		logger.debug("commons-logging-jcl debug message");
    	}
    	if(logger.isInfoEnabled()){
    		logger.info("commons-logging-jcl info message");
    	}
    }
    

完全是用commons-logging的API来完成日志编写

##6.3 使用案例分析

logback本身的使用其实就和slf4j绑定了起来,现在要想指定commons-logging的底层log实现是logback,则需要2步走

  • 第一步: 先将commons-logging底层的log实现转向slf4j (jcl-over-slf4j干的事)
  • 第二步: 再根据slf4j的选择底层日志原理,我们使之选择上logback

这样就可以完成commons-logging与logback的集成。即写着commons-logging的API,底层却是logback来进行输出

然后来具体分析下整个过程的源码实现:

  • 1 先看下jcl-over-slf4j都有哪些内容(它可以替代了commons-logging),如下图 jcl转向slf4j

    • 1.1 commons-logging中的Log接口和LogFactory类等

      这是我们使用commons-logging编写需要的接口和类

    • 1.2 去掉了commons-logging原生包中的一些Log实现和默认的LogFactoryImpl

      只有SLF4JLog实现和SLF4JLogFactory

    这就是jcl-over-slf4j的大致内容

    这里可以与commons-logging原生包中的内容进行下对比。原生包中的内容如下:

    commons-logging包中的大致内容

  • 2 获取获取LogFactory的过程

    jcl-over-slf4j包中的LogFactory和commons-logging中原生的LogFactory不一样,jcl-over-slf4j中的LogFactory直接限制死,是SLF4JLogFactory,源码如下:

    public abstract classLogFactory{
    	static LogFactory logFactory = new SLF4JLogFactory();
    	//略
    }
    
  • 3 根据LogFactory获取Log的过程

    这就需要看下jcl-over-slf4j包中的SLF4JLogFactory的源码内容:

    Log newInstance;
    Logger slf4jLogger = LoggerFactory.getLogger(name);
    if (slf4jLogger instanceof LocationAwareLogger) {
        newInstance = new SLF4JLocationAwareLog((LocationAwareLogger) slf4jLogger);
    } else {
        newInstance = new SLF4JLog(slf4jLogger);
    }
    

    可以看到其实是用slf4j的LoggerFactory先创建一个slf4j的Logger实例(这其实就是单独使用logback的使用方式,见logback原生案例)。

    然后再将这个Logger实例封装成common-logging定义的Log接口实现,即SLF4JLog或者SLF4JLocationAwareLog实例。

    所以我们使用的commons-logging的Log接口实例都是委托给slf4j创建的Logger实例(slf4j的这个实例又是选择logbakc后产生的,即slf4j产生的Logger实例最终还是委托给logback中的Logger的)

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    内容概要:本文详细介绍了一种基于西门子S7-200和S7-300 PLC以及组态王软件的三泵变频恒压供水系统。主要内容涵盖IO分配、接线图原理图、梯形图程序编写和组态画面设计四个方面。通过合理的硬件配置和精确的编程逻辑,确保系统能够在不同负载情况下保持稳定的供水压力,同时实现节能和延长设备使用寿命的目标。 适合人群:从事工业自动化领域的工程师和技术人员,尤其是熟悉PLC编程和组态软件使用的专业人士。 使用场景及目标:适用于需要稳定供水的各种场合,如住宅小区、工厂等。目标是通过优化控制系统,提升供水效率,减少能源消耗,并确保系统的可靠性和安全性。 其他说明:文中提供了详细的实例代码和调试技巧,帮助读者更好地理解和实施该项目。此外,还分享了一些实用的经验教训,有助于避免常见的错误和陷阱。

    三相三线制SVG/STATCOM的Simulink仿真建模与控制策略解析

    内容概要:本文详细介绍了三相三线制静止无功发生器(SVG/STATCOM)在Simulink中的仿真模型设计与实现。主要内容涵盖ip-iq检测法用于无功功率检测、dq坐标系下的电流解耦控制、电压电流双闭环控制系统的设计、SVPWM调制技术的应用以及具体的仿真参数设置。文中不仅提供了理论背景,还展示了具体的Matlab代码片段,帮助读者理解各个控制环节的工作原理和技术细节。此外,文章还讨论了实际调试中遇到的问题及解决方案,强调了参数调整的重要性。 适合人群:从事电力系统自动化、电力电子技术研究的专业人士,特别是对SVG/STATCOM仿真感兴趣的工程师和研究人员。 使用场景及目标:适用于希望深入了解SVG/STATCOM工作原理并掌握其仿真方法的研究人员和工程师。目标是在实践中能够正确搭建和优化SVG/STATCOM的仿真模型,提高无功补偿的效果。 其他说明:文章提供了丰富的实例代码和调试技巧,有助于读者更好地理解和应用所学知识。同时,文中提及的一些经验和注意事项来源于实际项目,具有较高的参考价值。

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    CarSim与Simulink联合仿真:基于MPC模型预测控制实现智能超车换道

    内容概要:本文介绍了如何将CarSim的动力学模型与Simulink的智能算法相结合,利用模型预测控制(MPC)实现车辆的智能超车换道。主要内容包括MPC控制器的设计、路径规划算法、联合仿真的配置要点以及实际应用效果。文中提供了详细的代码片段和技术细节,如权重矩阵设置、路径跟踪目标函数、安全超车条件判断等。此外,还强调了仿真过程中需要注意的关键参数配置,如仿真步长、插值设置等,以确保系统的稳定性和准确性。 适合人群:从事自动驾驶研究的技术人员、汽车工程领域的研究人员、对联合仿真感兴趣的开发者。 使用场景及目标:适用于需要进行自动驾驶车辆行为模拟的研究机构和企业,旨在提高超车换道的安全性和效率,为自动驾驶技术研发提供理论支持和技术验证。 其他说明:随包提供的案例文件已调好所有参数,可以直接导入并运行,帮助用户快速上手。文中提到的具体参数和配置方法对于初学者非常友好,能够显著降低入门门槛。

    基于MATLAB的信号与系统实验:常见信号生成、卷积积分、频域分析及Z变换详解

    内容概要:本文详细介绍了利用MATLAB进行信号与系统实验的具体步骤和技术要点。首先讲解了常见信号(如方波、sinc函数、正弦波等)的生成方法及其注意事项,强调了时间轴设置和参数调整的重要性。接着探讨了卷积积分的两种实现方式——符号运算和数值积分,指出了各自的特点和应用场景,并特别提醒了数值卷积时的时间轴重构和步长修正问题。随后深入浅出地解释了频域分析的方法,包括傅里叶变换的符号计算和快速傅里叶变换(FFT),并给出了具体的代码实例和常见错误提示。最后阐述了离散时间信号与系统的Z变换分析,展示了如何通过Z变换将差分方程转化为传递函数以及如何绘制零极点图来评估系统的稳定性。 适合人群:正在学习信号与系统课程的学生,尤其是需要完成相关实验任务的人群;对MATLAB有一定基础,希望通过实践加深对该领域理解的学习者。 使用场景及目标:帮助学生掌握MATLAB环境下信号生成、卷积积分、频域分析和Z变换的基本技能;提高学生解决实际问题的能力,避免常见的编程陷阱;培养学生的动手能力和科学思维习惯。 其他说明:文中不仅提供了详细的代码示例,还分享了许多实用的小技巧,如如何正确保存实验结果图、如何撰写高质量的实验报告等。同时,作者以幽默风趣的语言风格贯穿全文,使得原本枯燥的技术内容变得生动有趣。

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