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Objetivos   Identificar las características básicas de los medios de red    utilizados en Ethernet.   Describir las func...
Estándares e implementación (Capa1 y 2)Control de Enlace Lógico: Conexión a las capas superioresMAC: Envió de datos a los ...
Estándares e Implementación (Capa                     1 y 2)       En 1985, el comité de estándares para Redes            ...
Control de Enlace Lógico (LLC):      Conexión a las capas superiores                                                      ...
MAC: Envió de datos a los mediosEl estándar 802.3 describe las funciones de la subcapa MAC y de la capa física.Encapsulaci...
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Ethernet HistóricaAdministración de colisiones en EthernetCambio a 1Gbps y másETHERNET: COMUNICACIÓNA TRAVÉS DE LAN       ...
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Administración de colisiones en EthernetEthernet antigua   En redes 10BASE-T, el punto central del segmento de red era ge...
Administración de colisiones en EthernetEthernet actual   Los switches pueden controlar el flujo de datos mediante el ais...
Cambio a 1Gbps y más Las aplicaciones que atraviesan enlaces de  red a diario ponen a prueba incluso a las  redes más sól...
La trama: Encapsulación del paqueteLa dirección MAC de EthernetNumeración hexadecimal y direccionamientoOtra capa de direc...
La trama: Encapsulación del paqueteTamaño de la trama de Ethernet Ethernet:    64 bytes<=trama <=1518 bytes (o se descart...
La dirección MAC de Ethernet El Control de acceso al medio (MAC)  permitió determinar las direcciones de origen  y destin...
Numeración hexadecimal y direccionamiento                   © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Ci...
Ethernet unicast, multicast y broadcast La dirección de capa de red permite el envío del paquete a su destino. La direcc...
Ethernet unicast                   © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   19
Ethernet broadcast                     © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   20
Ethernet multicast                     © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   21
Control de acceso al medio EthernetCSMA/CD: El procesoTemporización de EthernetEspacio entre tramasCONTROL DE ACCESO ALMED...
Control de acceso al medio Ethernet Debido a que todas las computadoras que utilizan Ethernet envían sus mensajes en el m...
CSMA/CD: El proceso                  © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   24
CSMA/CD: El proceso                  © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   25
Temporización de Ethernet                                                        Cada elemento de red en la ruta         ...
Espacio entre tramas y postergaciónEthernet establece:     Espacio mínimo entre dos tramas que no hayan sufrido colisión (...
Descripción generalEthernet de 10 y 100 MbpsEthernet de 1000 MbpsOpciones futurasCAPA FÍSICA DE ETHERNET                  ...
Descripción GeneralLas diferencias que existen entre Ethernet estándar, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ether...
Ethernet de 10 y 100 Mbps                                                     Las principales implementaciones de 10      ...
Ethernet de 10 y 100 Mbps100BASE-TXDiseñada para admitir la transmisión a través de dos hilos de fibra óptica o de dos par...
Ethernet de 1000 Mbps1000 Mbps - Gigabit EthernetEl desarrollo de los estándares de Gigabit Ethernet dio como resultado es...
Ethernet antigua: Utilización de hubsEthernet: Utilización de switchesSwitches: Reenvio selectivoEthernet: Comparación de ...
Ethernet antigua: Utilización de hubs Desventaja de CSMA/CD    –Las colisiones pueden afectar el rendimiento de la red (h...
Ethernet: Utilización de switches El switch aumenta el desempeño de la red porque:        •Separa los dominios de colisió...
Ethernet antigua: Utilización de switchesEn una LAN en la que todos los nodos están conectados directamente al switch, elt...
Switches: Reenvío selectivo                    © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   37
Switches: Reenvío selectivo                    © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   38
Switches: Reenvío selectivoFuncionamiento del switchPara lograr su fin, los switches LAN Ethernet realizan cinco operacion...
Mapeo de direcciones IP a direcciones MACEliminación de mapeos de direccionesProblemasADDRES RESOLUTIONPROTOCOL (ARP)     ...
Explicación del proceso del protocolode resolución de direcciones (ARP) ARP, destinos ubicados en la red local           ...
Mapeo de direcciones IP a direcciones MAC ARP, destinos ubicados fuera de la red local                          © 2007 Ci...
Eliminación de mapeos de direcciones Del cache ARP se eliminan las entradas que no han sido  utilizadas durante un period...
Problemas Broadcasts ARP, problemas                       © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cis...
Resumen          © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.   Cisco Public   45
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  1. 1. Ethernet Aspectos básicos de networking: Capítulo 9 © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 1
  2. 2. Objetivos Identificar las características básicas de los medios de red utilizados en Ethernet. Describir las funciones físicas y de enlace de datos de Ethernet. Describir la función y las características del método de control de acceso al medio utilizado por el protocolo Ethernet. Explicar la importancia del direccionamiento de capa 2 utilizado para la transmisión de datos y determinar cómo los diferentes tipos de direccionamiento afectan el funcionamiento y el rendimiento de la red. Indicar las similitudes y diferencias de la aplicación y las ventajas de utilizar switches Ethernet en una LAN en lugar de utilizar hubs. Explicar el proceso ARP. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 2
  3. 3. Estándares e implementación (Capa1 y 2)Control de Enlace Lógico: Conexión a las capas superioresMAC: Envió de datos a los mediosImplementaciones FísicasDESCRIPCIÓN GENERAL DEETHERNET © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 3
  4. 4. Estándares e Implementación (Capa 1 y 2) En 1985, el comité de estándares para Redes Metropolitanas y Locales del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) publicó los estándares para las LAN. Estos estándares comienzan con el número 802.Ethernet en la Capa 1 implica señales, streams debits que se transportan en los medios,componentes físicos que transmiten las señales alos medios y distintas topologías.Las subcapas de enlace de datos contribuyensignificativamente a la compatibilidad detecnología y la comunicación con la computadora. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 4
  5. 5. Control de Enlace Lógico (LLC): Conexión a las capas superiores  Para Ethernet, el estándar IEEE 802.2 describe las funciones de la subcapa.  La subcapa LLC toma los datos del protocolo de la red, que generalmente son un paquete IPv4, y agrega información de control para ayudar a entregar el paquete al nodo de destino.  El LLC se implementa en el software y su implementación depende del equipo físico.  En una computadora, el LLC puede considerarse como el controlador de la Tarjeta de interfaz de red (NIC).  El controlador de la NIC (Tarjeta de interfaz de red) es un programa que interactúa directamente con el hardware en la NIC parao Identifica el protocolo de capa de red pasar los datos entre los medios y lao Establece conexión con capas superiores subcapa de Control de Acceso al medioo Resguarda protocolos de capa de red de cambios en (MAC). equipamiento físico © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 5
  6. 6. MAC: Envió de datos a los mediosEl estándar 802.3 describe las funciones de la subcapa MAC y de la capa física.Encapsulación de datos Cuando forma una trama, la capa MAC agrega un encabezado y un tráiler a la PDU de Capa 3. El proceso de entramado ofrece una sincronización entre los nodos transmisores y receptores. El proceso de encapsulación permite que la trama se envíe a un nodo de destino (cada encabezado Ethernet agregado a la trama contiene la dirección física (dirección MAC). En la detección de errores cada trama de Ethernet contiene un tráiler con una comprobación cíclica de redundancia (CRC) de los contenidos de la trama.Control de acceso al medio La subcapa MAC controla la colocación de tramas en los medios y el retiro de tramas de los medios. Ethernet ofrece un método para determinar cómo comparten los nodos el acceso al medio. El método de control de acceso a los medios para Ethernet clásica es el Acceso múltiple con detección de portadora con detección de colisiónes (CSMA/CD). © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 6
  7. 7. MAC: Envió de datos a los mediosEl éxito de Ethernet se debe a los siguientes factores: Simplicidad y facilidad de mantenimiento Capacidad para incorporar nuevas tecnologías Confiabilidad Bajo costo de instalación y de actualizaciónLa introducción de Gigabit Ethernet ha extendido latecnología LAN original a un estándar de Red de áreametropolitana (MAN) y de WAN (Red de áreaextensa).Ethernet especifica e implementa los esquemas decodificación y decodificación que permiten eltransporte de los bits de trama como señales a travésde los medios.La Ethernet utiliza cables de cobre UTP y fibra ópticapara interconectar dispositivos de red a través dedispositivos intermediarios como hubs y switches. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 7
  8. 8. Ethernet HistóricaAdministración de colisiones en EthernetCambio a 1Gbps y másETHERNET: COMUNICACIÓNA TRAVÉS DE LAN © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 8
  9. 9. Ethernet HistóricaLos cimientos de la tecnología Ethernet se fijaron por primera vez en 1970 mediante un programa llamadoAlohanet. Alohanet era una red de radio digital diseñada para transmitir información por una frecuencia de radiocompartida entre las Islas de Hawai.Alohanet obligaba a todas las estaciones a seguir un protocolo según el cual una transmisión no reconocidarequería una retransmisión después de un período de espera breve.La Ethernet se diseñó para aceptar múltiples computadoras que se interconectaban en una topología de buscompartida.La primera versión de Ethernet incorporaba un método de acceso al medio conocido como Acceso múltiple pordetección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD). El CSMA/CD administraba los problemas que seoriginaban cuando múltiples dispositivos intentaban comunicarse en un medio físico compartido. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 9
  10. 10. Ethernet Histórica• Surge 1980(Digital Equipment Corporation, Intel y xerox (DIX))• 1985 IEEE publica estándar  Las primeras versiones de Ethernet [Thicknet (10BASE5) y Thinnet (10BASE2)] utilizaban cable coaxial (grueso y fino) para conectar computadoras en una topología de bus que permitía lograr distancias de cableado de hasta 500 y 185 metros respectivamente.  Los medios físicos originales de cable coaxial grueso y fino se reemplazaron por categorías iniciales de cables UTP. En comparación con los cables coaxiales, los cables UTP eran más fáciles de utilizar, más livianos y menos costosos.  La topología física también se cambió por una topología en estrella utilizando hubs. La utilización del hub en esta topología de bus aumentó la confiabilidad de la red, ya que permite que cualquier cable falle sin provocar una interrupción en toda la red. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 10
  11. 11. Administración de colisiones en EthernetEthernet antigua En redes 10BASE-T, el punto central del segmento de red era generalmente un hub. Esto creaba un medio compartido. Debido a que el medio era compartido, sólo una estación a la vez podía realizar una transmisión de manera exitosa. Este tipo de conexión se describe como comunicación half-duplex. A medida que la cantidad de dispositivos y el consiguiente tráfico de datos aumenta, el incremento de las colisiones puede producir un impacto significativo en la experiencia del usuario. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 11
  12. 12. Administración de colisiones en EthernetEthernet actual Los switches pueden controlar el flujo de datos mediante el aislamiento de cada uno de los puertos y el envío de una trama sólo al destino correspondiente (en caso de que se lo conozca) en vez del envío de todas las tramas a todos los dispositivos. El switch reduce la cantidad de dispositivos que recibe cada trama, lo que a su vez disminuye o minimiza la posibilidad de colisiones. Esto, junto con la posterior introducción de las comunicaciones full-duplex (que tienen una conexión que puede transportar señales transmitidas y recibidas al mismo tiempo), permitió el desarrollo de Ethernet de 1 Gbps y más. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 12
  13. 13. Cambio a 1Gbps y más Las aplicaciones que atraviesan enlaces de red a diario ponen a prueba incluso a las redes más sólidas. Por ejemplo, el uso cada vez mayor de servicios de Voz sobre IP (VoIP) y multimedia requiere conexiones más rápidas que Ethernet de 100 Mbps. Gigabit Ethernet se utiliza para describir las implementaciones de Ethernet que ofrecen un ancho de banda de 1000 Mbps (1 Gbps) o más. Esta capacidad se creó sobre la base de la capacidad full-duplex y las tecnologías de medios UTP y de fibra óptica de versiones anteriores de Ethernet. El aumento del rendimiento de la red es significativo cuando la velocidad de transmisión (throughput) potencial aumenta de 100 Mbps a 1 Gbps y más. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 13
  14. 14. La trama: Encapsulación del paqueteLa dirección MAC de EthernetNumeración hexadecimal y direccionamientoOtra capa de direccionamientoEthernet unicast, multicast y broadcastLA TRAMA ETHERNET © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 14
  15. 15. La trama: Encapsulación del paqueteTamaño de la trama de Ethernet Ethernet: 64 bytes<=trama <=1518 bytes (o se descarta) se aumento a 1522 para soportar VLANS Si el tamaño de una trama transmitida es menor que el mínimo o mayor que el máximo, el dispositivo receptor descarta la trama. Es posible que las tramas descartadas se originen en colisiones u otras señales no deseadas y, por lo tanto, se consideran no válidas. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 15
  16. 16. La dirección MAC de Ethernet El Control de acceso al medio (MAC) permitió determinar las direcciones de origen y destino dentro de una red Ethernet. Una dirección MAC de Ethernet es un valor binario de 48 bits expresado como 12 dígitos hexadecimales. IEEE asigna a cada proveedor u código de 3 bytes (OUI) La dirección MAC o dirección grabada (BIA) esta grabada en la ROM de la NIC La MAC se graba en la RAM en cuanto se inicia el equipo © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 16
  17. 17. Numeración hexadecimal y direccionamiento © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 17
  18. 18. Ethernet unicast, multicast y broadcast La dirección de capa de red permite el envío del paquete a su destino. La dirección de capa de enlace de datos permite el transporte del paquete utilizando los medios locales a través de cada segmento. Destino IP 201.7.1.45/24 No se utiliza la MAC del switch Origen MAC de la puerta de enlace 00-60-2F-3A-07-BC © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 18
  19. 19. Ethernet unicast © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 19
  20. 20. Ethernet broadcast © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 20
  21. 21. Ethernet multicast © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 21
  22. 22. Control de acceso al medio EthernetCSMA/CD: El procesoTemporización de EthernetEspacio entre tramasCONTROL DE ACCESO ALMEDIO DE ETHERNET © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 22
  23. 23. Control de acceso al medio Ethernet Debido a que todas las computadoras que utilizan Ethernet envían sus mensajes en el mismo medio, se utiliza un esquema de coordinación distribuida (CSMA) para detectar la actividad eléctrica en el cable. Entonces, un dispositivo puede determinar cuándo puede transmitir. Cuando un dispositivo detecta que ninguna otra computadora está enviando una trama o una señal portadora, el dispositivo transmitirá en caso de que tenga algo para enviar. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 23
  24. 24. CSMA/CD: El proceso © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 24
  25. 25. CSMA/CD: El proceso © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 25
  26. 26. Temporización de Ethernet  Cada elemento de red en la ruta aumenta latencia  Este retardo acumulado aumenta la probabilidad de colisiones. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 26
  27. 27. Espacio entre tramas y postergaciónEthernet establece: Espacio mínimo entre dos tramas que no hayan sufrido colisión (Esto da tiempo al medio antes de retransmitir y da tiempo a los Dispositivos lentos para procesar la trama). © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 27
  28. 28. Descripción generalEthernet de 10 y 100 MbpsEthernet de 1000 MbpsOpciones futurasCAPA FÍSICA DE ETHERNET © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 28
  29. 29. Descripción GeneralLas diferencias que existen entre Ethernet estándar, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernettienen lugar en la capa física, generalmente denominada Ethernet PHY. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 29
  30. 30. Ethernet de 10 y 100 Mbps Las principales implementaciones de 10 Mbps de Ethernet incluyen: 10BASE5 con cable coaxial Thicknet 10BASE2 con cable coaxial Thinnet 10BASE-T con cable de par trenzado no blindado Cat3/Cat5 Ethernet de 10 Mbps - 10BASE-T La Ethernet de 10 Mbps se considera como la Ethernet clásica y utiliza una topología en estrella física. Los enlaces de Ethernet 10BASE-T pueden tener hasta 100 metros de longitud antes de que requieran un hub o repetidor. 100 Mbps - Fast Ethernet Puede implementarse utilizando medios de fibra (100BASE-FX)o de cable de cobre de par trenzado (100BASE-TX) © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 30
  31. 31. Ethernet de 10 y 100 Mbps100BASE-TXDiseñada para admitir la transmisión a través de dos hilos de fibra óptica o de dos pares de cable de cobreUTP de Categoría 5. Requiere UTP de Categoría 5 o superior. La codificación 4B/5B se utiliza para la Ethernet100BASE-T.Al igual que con la 10BASE-TX, la 100BASE-TX se conecta como estrella física.100BASE-FXEl estándar 100BASE-FX utiliza el mismo procedimiento de señalización que la 100BASE-TX, pero lo hace enmedios de fibra óptica en vez de cobre UTP.La 100BASE-FX utiliza conectores de interfaz de fibra de bajo costo (generalmente llamados conectores SCduplex). © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 31
  32. 32. Ethernet de 1000 Mbps1000 Mbps - Gigabit EthernetEl desarrollo de los estándares de Gigabit Ethernet dio como resultado especificaciones para cobre UTP, fibramonomodo y fibra multimodo a 100 metros de distancia en la NIC o la interfaz de recepción.La Gigabit Ethernet utiliza dos distintos pasos de codificación. La transmisión de datos es más eficiente cuando seutilizan códigos para representar el stream binario de bits. La codificación de datos permite la sincronización, el usoeficiente del ancho de banda y características mejoradas de relación entre señal y ruido.Ethernet 1000BASE-TLa Ethernet 1000BASE-T brinda una transmisión full-duplex utilizando los cuatro pares de cable UTP Categoría 5 osuperior. La Gigabit Ethernet por cables de cobre permite un aumento de 100 Mbps por par de cable a 125 Mbps porpar de cable o 500 Mbps para los cuatro pares. Cada par de cable origina señales en full-duplex, lo que duplica los500 Mbps a 1000 Mbps. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 32
  33. 33. Ethernet antigua: Utilización de hubsEthernet: Utilización de switchesSwitches: Reenvio selectivoEthernet: Comparación de hubs y switchesHUBS Y SWITCHES © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 33
  34. 34. Ethernet antigua: Utilización de hubs Desventaja de CSMA/CD –Las colisiones pueden afectar el rendimiento de la red (hubs) Con hubs se comparte ancho de banda, mayor latencia, hay colisiones, un host puede tumbar la red. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 34
  35. 35. Ethernet: Utilización de switches El switch aumenta el desempeño de la red porque: •Separa los dominios de colisión (+ DC pero + pequeños) •Proporciona ancho de banda dedicado a cada puerto, • Entorno sin colisiones, • Operación full duplex. Hald duplex Full duplex Autonegociación © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 35
  36. 36. Ethernet antigua: Utilización de switchesEn una LAN en la que todos los nodos están conectados directamente al switch, elthroughput de la red aumenta notablemente. Las tres principales razones de esteaumento son: – Ancho de banda dedicado a cada puerto – Entorno libre de colisiones – Operación full-duplex © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 36
  37. 37. Switches: Reenvío selectivo © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 37
  38. 38. Switches: Reenvío selectivo © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 38
  39. 39. Switches: Reenvío selectivoFuncionamiento del switchPara lograr su fin, los switches LAN Ethernet realizan cinco operaciones básicas: a) Aprendizaje b) Actualización c) Inundación d) Reenvío selectivo e) Filtrado © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 39
  40. 40. Mapeo de direcciones IP a direcciones MACEliminación de mapeos de direccionesProblemasADDRES RESOLUTIONPROTOCOL (ARP) © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 40
  41. 41. Explicación del proceso del protocolode resolución de direcciones (ARP) ARP, destinos ubicados en la red local Video © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 41
  42. 42. Mapeo de direcciones IP a direcciones MAC ARP, destinos ubicados fuera de la red local © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 42
  43. 43. Eliminación de mapeos de direcciones Del cache ARP se eliminan las entradas que no han sido utilizadas durante un periodo de tiempo especificado (sgún el sistema operativo). © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 43
  44. 44. Problemas Broadcasts ARP, problemas © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 44
  45. 45. Resumen © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 45
  46. 46. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 46

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