《Linux系统编程之开发工具》【版本控制器 + 调试器】

往期《Linux系统编程》回顾： /------------ 入门基础 ------------/ 【Linux的前世今生】 【Linux的环境搭建】 【Linux基础 理论+命令】（上） 【Linux基础 理论+命令】（下） 【权限管理】 /------------ 开发工具 ------------/ 【软件包管理器 + 代码编辑器】 【编译器 + 自动化构建器】

前言：

hi～ 小伙伴们大家好呀！(ﾉ≧∀≦)ﾉ 之前鼠鼠带大家学了 【软件包管理器 + 代码编辑器】、【编译器 + 自动化构建器】，本来以为大家都已经写出优雅代码，让程序在云服务器上稳稳跑起来了呢～٩(ˊᗜˋ*)و 结果居然有小可爱说，写的时候踩了 bug，程序到现在还没成功运行？┻━┻︵ ╰(‵□′)╯︵ ┻━┻ 嘤嘤嘤 (╥﹏╥)，别慌别慌，鼠鼠这就带着 “救星工具” 来帮你！ (｡•̀ᴗ-)✧

今天咱们要学的核心内容就是 【版本控制器 + 调试器】！(￣︶￣)↗

• 版本控制器：能帮你追踪代码修改、回溯历史版本，不怕改崩代码找不回原样
• 调试器：则是找 bug 的 “火眼金睛”，能一步步排查问题、定位错误根源

有了这俩 “神器”，搞定 bug、稳妥管理代码都不是事儿，赶紧一起解锁新技能吧～(っ´▽`)っ♡

---------------版本控制器---------------

1. git的前世今生？

git：是一个 开源的分布式版本控制系统（Distributed Version Control System，简称 DVCS），由 Linux 内核创始人 Linus Torvalds 于 2005 年开发，最初目的是解决 Linux 内核开发中 “多人协作、代码版本追踪、历史回溯” 的需求。

• 它就像一个 “代码的时光机 + 协作管家”：
  • 既能，记录代码的每一次修改（谁改的、什么时候改的、改了什么）
  • 也能，让多个人同时开发同一项目时，高效合并代码、避免冲突，还能随时回滚到之前的稳定版本

前世：BitKeeper 的使用与授权风波

• 在 git 诞生之前，Linux 内核项目在 1991 年至 2002 年期间，主要通过补丁和存档文件的形式来传递软件的更改内容，这种方式协作复杂、合并耗时，且对大规模并行分支支持不足
• 2002 年，BitKeeper 的开发商 BitMover 出于对开源社区的友好，免费授权给 Linux 社区使用，Linux 内核项目开始采用 BitMover 公司开发的商业专有分布式版本控制系统 BitKeeper，它在一定程度上满足了 Linux 内核开发的需求
• 然而这种和谐关系在 2005 年被打破，原因是当时开发 Samba 的 Andrew Tridgell 对 BitKeeper 进行了反向工程（试图开发一个开源替代品），这被 BitMover 公司视为违反许可协议的行为
• 于是BitMover 收回了对 Linux 社区的免费使用权，这使得 Linux 开发社区不得不寻找新的版本控制系统替代方案

今生：Git 的诞生与发展

• 横空出世：2005 年，Linus Torvalds 为了解决 Linux 内核开发的版本控制问题，决定亲自开发一个新的版本控制系统。
  • 他设定了速度快、设计简单、支持非线性开发、完全分布式以及能高效处理大型项目等目标
  • 并在短短 10 天内用 C 语言编写了 git 的初始版本，2005 年 4 月 7 日，Linus Torvalds 提交了 Git 的首个版本
• 发展完善：git 诞生后，Linus Torvalds 和其他贡献者不断对其进行完善，引入了许多新特性和优化。
  • 如支持 HTTP 协议的 “smart” 传输、轻量级工作流、更强大的分支操作等
  • 随着时间的推移，Git 逐渐从一个小众工具发展成为全球最流行的版本控制系统之一
• 生态拓展：后续 GitHub、GitLab 等代码托管平台的兴起，进一步推动了 git 的普及和应用，它们提供了图形化界面和丰富的协作功能，让 git 更加易用。
  • 如今Git 已成为开源项目、商业项目以及个人项目等各种规模项目中不可或缺的版本控制工具，并且与 Jenkins、CircleCI、GitHub Actions 等持续集成和持续交付（CI/CD）工具无缝衔接，深刻改变了软件开发的方式和全球开源社区的生态

2. 什么是git？

小故事：游戏存档

一个生动的比喻：打游戏存档 想象你在玩一个很难的角色扮演游戏（RPG）：

• 没有存档（没有git）：你只能一路玩到底。
  • 如果中途打错了、加错了技能点或者不小心删了重要道具，你可能就得从头再来，痛苦万分
• 有存档（使用git）：你会在挑战大Boss前、到达新地图后、升级加点时都手动存一个档。
  • 如果挑战失败或者不满意，你可以读档回到之前的状态，换一种策略再试，完全不用担心玩坏

在这个比喻里：

• 你的代码项目 == 这个游戏
• git commit（提交命令） == 手动存档的操作
• git仓库 == 你的存档文件夹，里面存放着所有存档点
• 切换分支或回退 == 读档，回到某个存档点的状态

3. git能解决什么问题？

git 解决的三大核心问题：

• 备份与恢复
  • 问题：“天啊！我昨天改的代码今天发现改错了，怎么都回不去了！”
  • 解决：git 记录每一次的修改。你可以轻松地把代码恢复到昨天、甚至上一个小时的状态

• 协作与同步
  • 问题：“我和同事都在改同一个文件，改完发现互相覆盖了，代码全乱套了！”
  • 解决：git 可以自动合并你们两人的修改。如果修改了同一处地方产生冲突，它会明确告诉你冲突位置，让你们协商解决，绝不会悄无声息地覆盖

• 追踪与问责
  • 问题：“这行代码是谁写的？他为什么要这么写？什么时候引入的这个Bug？”
  • 解决：git 的每一次“存档”都会记录是谁、在什么时间、为什么（提交信息）做了这个修改。你可以清晰地追溯每一行代码的来历

总结： 不管是个人开发还是团队协作，git 都能解决很多实际痛点：

• 个人开发：
  • 不用担心 “改崩代码后回不去”—— 随时能回滚到上一个稳定版本
  • 也能通过分支尝试新功能，失败了直接删除分支，不影响主代码
• 团队协作：
  • 多个人同时改同一文件时，git 能智能合并代码（只冲突真正不一样的部分），避免 “互相覆盖代码” 的灾难
  • 还能清晰看到每个人的修改记录，方便定位问题
• 行业标准：现在几乎所有互联网公司、开源项目（如 GitHub、GitLab 上的项目）都用 git 做版本控制，掌握 git 是开发者的基础技能

所以：git 是现代软件开发中不可或缺的基础工具，它让个人开发和团队协作变得高效、安全、有条不紊。无论是程序员、作家（虽然没那么常用），还是任何需要管理文本文件历史的人，都能从 git 中受益。

4. git的核心特点有哪些？

git 的核心特点：

• 分布式：这是 git 最革命性的特点。
  • 每个参与项目的人电脑里都有一个完整的版本库，包含了全部的历史记录。这就像不是只有一台游戏机有存档，而是每个玩家自己手里都有一份完整的存档合集
  • 好处就是你可以在没网的时候（在飞机上、地铁里）继续工作、提交代码，服务器的硬盘坏了也没关系，随便从任何一个开发者的电脑上就能恢复整个项目历史

• 分支管理：git 的分支功能极其强大和高效。
  • 你可以把分支想象成【平行宇宙】，你想尝试一个激进的新功能，又怕把现在稳定的代码搞乱，怎么办？
    • 你可以轻松地创建一个新的平行宇宙（分支），在这个宇宙里随便折腾。实验成功了，就把两个宇宙合并（merge） 起来
    • 实验失败了，直接删掉这个分支就行了，完全不影响主宇宙（主分支）的稳定

5. 如何在GitHub/Gitee创建项目并使用git提交代码？

-------GitHub + Xshell-------

第一步：创建远端Github仓库

点击进入GitHub官网：GitHub

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第二步：配置 SSH 密钥

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（1）生成 SSH 密钥对

需要按照以下步骤生成 SSH 密钥，并将公钥添加到 GitHub 账号中：

步骤 1：生成 SSH 密钥对

在本地终端执行以下命令（替换成你自己的 GitHub 绑定邮箱）：

ssh-keygen -t rsa -b 4096 -C "你的GitHub邮箱@example.com"

执行后会有一系列提示，一路按回车即可（默认将密钥保存在 ~/.ssh/ 目录下，文件名为 id_rsa（私钥）和 id_rsa.pub（公钥））

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（2）将公钥添加到 GitHub 账号

步骤 2：将公钥添加到 GitHub 账号

1. 查看公钥内容：执行 cat ~/.ssh/id_rsa.pub，会输出一长串以 ssh-rsa 开头的文本，复制这段文本
2. 登录 GitHub 账号，点击右上角头像 → 选择 Settings（设置）
3. 在左侧菜单中，进入 SSH and GPG keys → 点击 New SSH key
4. Title：给这个密钥起一个名字（比如：“我的 Ubuntu 机器”），方便识别
5. Key：粘贴你刚才复制的公钥内容
6. 点击 Add SSH key 完成添加

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注意：并不是点击完“Add SSH Key”按钮，就是已经将公钥添加到 GitHub 账号上了，还需要输入密码进行“Confirm access”确认访问。

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（3）测试 SSH 连接

步骤 3：测试 SSH 连接

执行以下命令，测试能否正常连接到 GitHub：

ssh -T git@github.com

• 如果看到类似 Hi sanqiuDev! You've successfully authenticated, but GitHub does not provide shell access. 的提示，说明 SSH 连接配置成功

（4）克隆仓库

步骤 4：克隆仓库

现在执行克隆命令：

git clone 你的githum仓库的ssh链接

第三步：向远端仓库提交代码

（1）第一板斧：git add

git add（添加文件到暂存区）

• 先把要管理的代码文件放到之前 克隆/创建 的仓库目录里

git add 文件名   # 添加单个文件，例如 git add code.c
git add .       # 添加当前目录下所有 新增/修改 的文件

这个命令的作用是告诉 Git：“这些文件我要纳入版本管理啦”，把文件从工作区添加到暂存区（临时存储改动的地方），方便后续提交。

（2）第二板斧：git commit

git commit（提交到本地仓库）

• 确认暂存区的文件没问题后，执行提交命令

git commit -m "这里写提交说明"  # 例如 git commit -m "修复登录功能的bug"

这一步会把暂存区的所有改动正式提交到本地仓库，形成一个版本记录。

双引号里的文字要简洁清晰地描述这次改了什么（比如：新增功能、修复 bug 等），方便以后回溯历史时快速理解。

（3）第三板斧：git push

git push（推送到远程仓库）

• 本地提交后，想让代码同步到 GitHub 等远程服务器上

git push  # 推送到默认的远程仓库和分支

# 首次推送可能需要指定分支，例如：git push -u origin main

执行后，本地仓库的提交记录会被上传到远程仓库，这样团队成员或其他设备就能获取到你的最新代码了。

总结：这三个命令是 Git 日常操作的核心流程，先标记要管理的文件，再保存到本地仓库，最后同步到远程服务器，确保代码安全和协作顺畅～

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-------Gitee + PowerShell-------

第一步：创建远端Gitee仓库

点击进入Gitee官网：Gitee - 基于 Git 的代码托管和研发协作平台

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第二步：做一些准备工作

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（1）安装 Git for Windows

如果你的 Windows 系统还没有安装 Git，需要先下载并安装 Git for Windows 安装过程中保持默认设置即可，安装完成后，确保 Git 已经添加到系统环境变量中。

（2）配置 Git 用户信息

打开 Windows PowerShell，执行以下命令配置你的 Git 用户名和邮箱：

git config --global user.name "你的用户名"
git config --global user.email "你的邮箱@example.com"

• 请将 "你的用户名" 和 "你的邮箱@example.com" 替换为你在 Gitee 上注册的用户名和邮箱

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（3）克隆仓库

在 PowerShell 中，使用 git clone 命令克隆 Gitee 上的仓库。

git clone 仓库的HTTPS链接

• 这会在当前目录下创建一个名为 linux-study 的文件夹，并将仓库内容下载到该文件夹中

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第三步：向远端仓库提交代码

（1）进入仓库目录

使用 cd 命令进入克隆好的仓库目录：

cd linux-study

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（2）提交三板斧

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---------------调试器---------------

1. 什么是debug和release？

在软件开发中，Debug（调试）和Release（发布） 是两种常见的构建模式，它们服务于不同的目的，在编译选项、代码优化、可执行文件特性等方面存在显著差异。

1. Debug（调试模式） 核心目的：用于开发和调试阶段，方便开发者查找、修复代码中的错误。（如：逻辑错误、崩溃、内存泄漏等） 关键特点

• 包含调试信息：编译时会将大量调试相关的信息（如：变量名、函数名、代码行号与可执行指令的对应关系等）嵌入到生成的可执行文件或目标文件中
  • 这样，调试器（如：GDB、Visual Studio 调试器）能精准定位代码执行到哪一行、变量当前的值等，助力调试
• 关闭或极少优化：编译器会关闭大部分代码优化（如：循环展开、变量重命名、死代码消除等）
  • 因为优化可能会改变代码的执行流程（比如：调整代码顺序、合并变量），导致调试时的代码执行逻辑与开发者编写的原始逻辑不一致，增加调试难度
• 可执行文件较大：由于包含调试信息且缺乏优化，生成的可执行文件体积通常较大
• 运行速度较慢：没有经过编译优化，程序运行时的效率较低

2. Release（发布模式） 核心目的：用于最终发布给用户的版本，确保程序在用户环境中高效、稳定运行。 关键特点

• 无调试信息：编译时不会嵌入调试信息，可执行文件更简洁
• 开启全量优化：编译器会进行各种代码优化，比如：
  • 代码优化：合并重复代码、消除不会执行的死代码
  • 性能优化：对循环进行展开以减少循环 overhead、对变量进行寄存器级别的优化以加快访问速度、对函数调用进行内联（Inline）以减少函数调用的开销等
• 可执行文件较小：由于移除了调试信息且经过优化，生成的可执行文件体积更小
• 运行速度快：经过编译优化后，程序运行效率更高，能更好地利用系统资源

总结对比：

简单来说：Debug 是 “方便开发者找问题” 的版本，Release 是 “让用户高效使用” 的版本。

2. 在Linux上我们要怎么进行调试？

在 Linux 系统中，使用 gcc 或 g++ 编译程序时，默认采用的是类似 Release 的模式 —— 生成的可执行文件经过一定优化，且不包含调试信息。

• 而程序要进行调试（例如：使用 gdb 调试工具），必须以 Debug 模式编译
• 因为 Debug 模式会保留调试信息（如：变量名、代码行号映射等），这是调试工具能准确定位问题的基础

因此：Linux 下用默认方式编译的程序无法直接调试。

疑问：那我们要怎么切换到 Debug 模式呢？

若要切换到 Debug 模式，只需在编译时添加 -g 选项即可，例如：

# 以 Debug 模式编译单个源文件
gcc main.c -o program -g

# 以 Debug 模式编译多个源文件
gcc main.c process.c -o program -g

• 添加 -g 选项后，编译器会在生成的可执行文件中嵌入调试信息，此时就能用 gdb 等工具进行调试了（如：gdb ./program）

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readelf -S code1/code2 | grep -i debug：用于查看可执行文件 code1/code2 中与调试（debug）相关的段（section）信息，帮助判断程序是否包含调试符号（即是否以支持调试的方式编译）

命令拆解

• readelf -S code1/code2：执行后会列出 code1/code2 所有段的详细信息
  • readelf：是 Linux 下的工具，用于查看 ELF 格式文件（可执行文件、库文件等）的信息
  • -S：选项表示查看文件的 段（Section） 信息（段是 ELF 文件中承载不同类型数据的单元，比如：代码段、数据段、调试信息段等）
• | grep -i debug：
  • |：是管道符，将前一个命令（readelf -S processbar）的输出传递给后一个命令（grep）
  • grep：用于在文本中筛选匹配的内容
  • -i：选项表示忽略大小写，debug 是要匹配的关键词（筛选与调试相关的段）

实际效果

• 如果程序是以 Debug 模式编译（比如：用 gcc -g 编译，包含调试符号），执行该命令会输出包含 debug 的段信息（例如：.debug_info、.debug_line 等调试相关段）
• 如果程序是以 Release 模式编译（默认编译，无 -g 选项，无调试符号），执行该命令可能没有输出，或只有极少与调试无关的零星匹配（说明程序几乎不含调试信息）

简单来说：这条命令是用来快速验证可执行文件是否包含调试符号的 “探针”～

3. 怎么快速简单的使用gdb进行调试？

1. 快速认识使用 gdb

• 开始调试：要开始使用 gdb 调试程序，可通过命令 gdb 可执行文件（比如：gdb bin）启动 gdb 并加载待调试的可执行文件
• 结束调试：当调试完成后，输入 quit 命令即可退出 gdb 调试环境

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2. 掌握基础调试命令

• 源代码查看
• 断点管理
• 程序运行控制

另外，在 gdb 不退出的情况下，多次设置断点，断点编号会依次递增，方便管理多个断点。

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4. 如何更好的进行调试？

我们可以借助 cgdb 来改善 gdb 的使用体验，cgdb能让代码和调试信息同时展示，为 gdb 提供更友好的界面，方便调试时查看代码：

• 在 CentOS 系统上，使用 sudo yum install -y cgdb 来安装 cgdb
• 在 Ubuntu 系统上，使用 sudo apt install -y cgdb 安装 cgdb

温馨提示：使用gdb/cgdb进行调试时候，指定调试的可执行程序一定要是使用-g 编译生成的，不然的话，无法显示要调试的代码。

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简单的了解一下cgdb的分屏切换操作：

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学会简单的使用cgdb的分屏界面切换后，接下来我们就来学习怎么在cgdb中进行调试啦。 这里先说明一下，我们使用的调试代码是：

// mycmd.c
#include <stdio.h>

int flag = 0;  //故意错误

int Sum(int s, int e)
{
    int result = 0;

    for (int i = s; i <= e; i++)
    {
        result += i;
    }

    //return result;
    return result * flag; //故意错误
}

int main()
{
    int start = 1;
    int end = 100;

    printf("I will begin\n");
    int n = Sum(start, end);
    printf("running done, result is: [%d-%d]=%d\n", start, end, n);

    return 0;
}

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在 gdb 中使用 info break（或 info breakpoints）命令查看断点信息时，输出的每一列都有其特定含义，下面来逐一解释： Num（断点编号）：这一列显示的是断点的编号，是 gdb 为每个断点分配的唯一标识。

• 示例中显示为 1，说明当前只有一个断点，编号为 1
• 通过这个编号，我们可以对特定的断点进行操作
  • 比如删除（delete 断点编号）、禁用（disable 断点编号）或启用（enable 断点编号）等

Type（断点类型）：表示断点的类型，示例中是 breakpoint，即普通的软件断点。

• gdb 还支持其他类型的断点，不过在日常调试中，breakpoint 是最常用的，用于在指定的代码位置暂停程序执行

Disp（断点处置方式）：说明当断点被命中后，该断点的状态变化。

• 示例中是 keep，意味着断点被命中后，仍然会保留，下次程序执行到该位置时，还会在此处暂停
• 还有其他处置方式，比如：delete（断点被命中后自动删除，仅生效一次）等

Enb（断点启用状态）：显示断点是否处于启用状态。

• 示例中是 y（yes 的缩写），表示该断点是启用的，程序执行到此处会暂停
• 如果是 n（no 的缩写），则表示断点被禁用，不会产生暂停效果

Address（断点地址）：显示断点所在的内存地址。

• 示例中是类似 0x000000000001c3 这样的十六进制地址，它对应着程序代码在内存中的具体位置，帮助我们从底层了解断点的位置

What（断点相关信息）：这一列包含了断点的具体位置等详细信息。

• 示例中显示 in main at mycmd.c:29，意思是这个断点设置在 mycmd.c 文件中 main 函数里的第 29 行，明确了断点在代码层面的位置，方便我们快速定位到对应的代码处

通过 info break 命令输出的这些信息，我们可以全面了解当前所有断点的状态、位置等情况，从而更好地管理和使用断点进行调试工作。

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疑问：我们知道使用VS进行调试有一个非常好用的功能就是：“监视”，那么我们应该怎么使用cgdb进行监视呢？

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5. 掌握二个进阶调试技巧？

watch命令

watch 命令：变量与表达式监控 watch 命令的核心作用是：在程序执行过程中，持续监视一个表达式（比如：变量、算术表达式等）的值

• 当被监视的表达式在程序运行期间发生变化时，gdb 会立即暂停程序的执行
• 并向开发者发出通知，方便及时排查因值变化引发的问题

使用场景

• 若有某个变量理论上不应被修改，但你怀疑它的意外修改导致了程序异常，就可以用 watch 命令监视它
• 一旦该变量的值发生改变，gdb 会立刻提醒你，帮助定位 “非法修改” 的源头

注意事项

• watch 不仅能监视单个变量，还能监视更复杂的表达式（如：a + b、ptr->value 等），只要表达式的值发生变化，就会触发暂停

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set vat命令

set var：修改变量以定位问题 set var 命令的作用是：在调试过程中，手动修改程序中变量的值

• 通过主动改变变量的状态，我们可以模拟不同的执行场景，进而确定问题的原因（比如：验证 “变量取某一值时是否会触发异常”）

使用场景

• 假设程序中有一个标志位变量 flag，我们怀疑代码逻辑在 flag 为某一特定值时会出错
• 此时可以用 set var flag = 1（假设目标值为 1）修改标志位，然后继续执行程序，观察是否会出现预期的问题，以此来验证问题是否由该变量的取值导致

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6. 调试的本质是什么？

调试的本质可以概括为以下几个关键环节：

1. 定位问题：这是调试的首要步骤，需要借助各类调试命令来找出程序中存在的错误或异常所在的位置
2. 查看代码上下文：在定位到问题相关区域后，查看该区域前后的代码逻辑，以更好地理解问题产生的场景和条件
3. 解决问题：根据对问题的分析，采取相应的措施修复程序错误

而断点在调试中有着重要作用：它的本质是对代码进行块级别的划分，能够以代码块为单位，帮助我们快速定位到可能存在问题的代码区域。 此外，还有一些调试命令也很实用：

• finish 命令：可以用于确认问题是否出在当前正在执行的函数内部
• until 命令：能够实现局部区域代码的快速执行，方便我们跳过一些无需逐行调试的代码段

7. 什么是条件断点？

使用一：直接添加条件断点

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使用二：给已存在的断点新增条件

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