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VoIP Praxisleitfaden

IP-Kommunikation aus der Cloud, im Web und mobil planen, implementieren und betreiben

Autor	Christian Sailer, Jörg Fischer
Verlag	Carl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr	2016
Seitenanzahl	543 Seiten
ISBN	9783446448148
Format	PDF/ePUB
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	49,99 EUR

Was VoIP alles kann...
Dieser Praxisleitfaden vermittelt Ihnen einen umfassenden Überblick über die praxisrelevanten Aspekte von VoIP-Lösungen: von der Infrastruktur über Nummern, Namen, Adressen und Protokolle, VoIP-Architekturen und Applikationen bis hin zu Sicherheitsaspekten sowie Gedanken bezüglich des Betriebes, der Betriebsmodelle, Fehlerbehebung, VoIP-Analyse und Dokumentation.
Weit mehr als nur Sprache über das IP-Netz
- Optimaler Begleiter bei der Umsetzung von VoIP-Projekten
- Umfasst Sprach-, Daten- und Videokommunikation
- Deckt die praktischen Aspekte aus allen VoIP-Bereichen ab, von Applikation bis Zuverlässigkeit
VoIP umfasst eine Vielzahl von Kommunikationsdiensten und -anwendungen für Sprache, Daten und Video. So bietet VoIP den Anwendern einerseits einen völlig neuen Kommunikationskomfort sowie viele Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz und Effektivität im Kommunikationsalltag.

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Inhaltsverzeichnis

Inhalt	6
Vorwort	18
1 Einleitung	24
1.1 Telefonie im Sinne dieses Buchs	24
1.2 Das Phänomen der menschlichen Sprache	25
1.2.1 Am Anfang steht die Signalisierung	25
1.2.2 Sprechen sie dieselbe Sprache?	25
1.2.3 Gut gebrüllt, „Löwe“!	26
1.3 „Echtzeit“-Kommunikation	27
1.4 Fernmeldetechnik – gestern und heute	28
1.4.1 Wer war der Erfinder der Telefonie?	28
1.4.2 Alles hat seinen Preis	29
1.4.3 Telefonie wird zur Privatsache	29
1.5 Thesen zu VoIP – worum geht es den Benutzern?	30
1.5.1 THESE 1: Effektivität (Zeit) und Effizienz (Geld)	30
1.5.2 THESE 2: die fünf „S“ der Benutzererwartungen	31
1.5.3 THESE 3: Profile für Prozesse, Dienste und Benutzer	32
1.5.4 THESE 4: intelligente Büroumgebungen	34
1.5.5 THESE 5: IP-Transformation der Kommunikation	35
1.5.6 THESE 6: Konvergenz der Kommunikation und „Cloud“	35
1.5.7 THESE 7: Paradigmenwechsel	37
1.6 VoIP wird Realität	37
1.6.1 IP-fähige Telekommunikation	37
1.6.2 Telefonierendes IP	38
1.6.3 Der lange Weg von der PBX zum SoftSwitch und zur Cloud	38
1.7 Die Businesstreiber für VoIP	39
1.8 Die IP-Transformation der Sprache	41
1.8.1 Wozu braucht man eine ganzheitliche Betrachtung?	41
1.8.2 Das Modell der IP-Transformation	42
1.9 VoIP im praktischen Einsatz	52
1.9.1 Einsatzgebiete für VoIP	53
1.9.2 Ist VoIP billiger als klassische Telefonie?	55
1.10 VoIP und das OSI-Modell	56
1.10.1 Die Bedeutung von TCP und IP für VoIP	57
1.10.2 Geht Sprache auch auf Schicht zwei?	59
1.10.3 VoIP und das ISO/OSI-Modell	60
1.11 Essenz	63
2 Infrastrukturen im VoIP-Umfeld	66
2.1 Was gehört zur Infrastruktur?	66
2.2 Kabel, Leitungen und Drähte	67
2.2.1 Klassische Telefonkabel	68
2.2.2 Kabelkategorien	69
2.2.3 Verdrillung der Adernpaare	72
2.2.4 Schirmung der Adernpaare und der Kabel	73
2.2.5 Erdung und/oder Schirmung	74
2.2.6 Verkabelungsarten und Längenbeschränkungen	76
2.2.7 Lichtwellenleiter (LWL)	78
2.3 Kabel- und Leitungsarchitekturen	79
2.3.1 Ringförmige Verkabelungsarchitekturen	79
2.3.2 Sternförmige Verkabelungsarchitekturen	80
2.3.3 Strukturierte Verkabelungsarchitekturen	81
2.3.4 Redundante Verkabelungsarchitekturen	82
2.4 Endgeräte für die Kommunikation	83
2.4.1 Akustikdesign der TEG	84
2.4.2 Das Telefonendgerät (TEG)	84
2.4.3 Anschaltung bei klassischer Telefonie	85
2.4.4 IP-Endgeräte/-Telefone (IP-TEG)	87
2.5 Anschlüsse für Verkabelungssysteme	89
2.5.1 Stecker und Buchsen	89
2.5.2 Auflegeverfahren	92
2.6 Stromversorgung	93
2.6.1 Power over Ethernet	93
2.6.2 Zusätzlicher Betriebsstrom an den Komponenten	96
2.6.3 Zusätzlicher Betriebsstrom für IP-TEG	97
2.6.4 Versorgung mit Notstrom	97
2.7 Die Luft als Infrastruktur	98
2.8 Kommunikation ohne Drähte, Leitungen und Kabel	99
2.9 Aktive Netzwerkkomponenten für VoIP	100
2.9.1 Anschlussvervielfacher – HUB	101
2.9.2 Anschlussverteiler – Switch	101
2.9.3 Kommunikationsflussverteiler – Router	103
2.9.4 Gateways	106
2.9.5 Firewalls	107
2.9.6 SBC – Session Border Controller	109
2.10 Essenz	109
3 Netze, QoS, Pakete und Bandbreite	112
3.1 Festnetze für VoIP	113
3.1.1 Geografische und funktionale Differenzierung	113
3.1.2 Technologische Differenzierung der Netze	114
3.1.3 IP-Netze	116
3.1.4 Breitbandnetze	120
3.2 Mobilnetze für VoIP	121
3.2.1 WLAN IEEE 802.11 und seine Komponenten	122
3.2.2 WLAN-Architekturen	123
3.2.3 Planung und Implementierung von WLANs	127
3.2.4 Voice over WLAN (VoWLAN)	129
3.2.5 Praktischer Einsatz von VoWLAN	133
3.3 Qualitätsanforderungen der Dienste (QoS)	136
3.3.1 Subjektive Güte der Sprache – ohne MOS nichts los	136
3.3.2 Die Kodierung der Sprache	138
3.4 Parameter der QoS im VoIP-Umfeld	140
3.4.1 Laufzeit, Laufzeitschwankungen und Paketverluste	140
3.4.2 Die IP-Paketgröße für Sprachdaten	143
3.4.3 Paketmarkierungen für VoIP	144
3.5 IP-Pakete im VoIP-Umfeld	147
3.5.1 UDP und TCP	147
3.5.2 IPSec – IP Security	148
3.5.3 Die Paketstruktur im VPN-Tunnel	150
3.5.4 RTP – Real-Time Transport Protocol	151
3.5.5 RTCP – Real Time Control Protocol	152
3.6 QoS für die Signalisierung	155
3.7 Bandbreite und Komprimierung	157
3.7.1 Was ist ERLANG?	157
3.7.2 Bandbreitenkalkulation für VoIP	158
3.7.3 Bandbreitenkalkulation für Fax und Modem over IP	159
3.7.4 Komprimierung	159
3.7.5 Bandbreitenbedarf der Signalisierung	160
3.8 Essenz	161
4 Nummern, Adressen und Namen	164
4.1 Nummern in der Telefonie	165
4.1.1 Das internationale Rufnummernformat E.164	165
4.1.2 Notruf- und andere Sondernummern	167
4.1.3 Der interne Rufnummernplan	168
4.1.4 Übersetzung zwischen internem und externem RNP	171
4.2 Adressen in der IP-Welt	172
4.3 Die MAC-Adresse	172
4.3.1 Aufbau der MAC-Adresse	173
4.3.2 Die Funktion der MAC-Adresse im VoIP-Umfeld	174
4.4 Die IP-Adresse	174
4.4.1 Struktur und Funktion der IP-Adressen	175
4.4.2 Vergabe der IP-Adressen	178
4.4.3 DHCP für VLAN-Zuordnung	180
4.4.4 Probleme mit DHCP	180
4.4.5 LLDP	182
4.4.6 VoIP und IP-Routing	182
4.5 Nummern und Namen im Telefonieumfeld	184
4.5.1 Mit Namen wählen	184
4.5.2 Das Telefonbuch	185
4.5.3 Verzeichnisdienst und Telefonbuch	186
4.6 Namen in der IP-Welt	189
4.6.1 DNS – der Namensdienst im IP	189
4.6.2 Suche im DNS	190
4.6.3 DNS im VoIP-Umfeld	191
4.7 ENUM – Nummern im Namenformat	192
4.8 Essenz	193
5 Protokolle und Dienste für VoIP	194
5.1 Protokolle der klassischen Telefonie	196
5.1.1 Protokolle und Dienste des ISDN	196
5.1.2 Digitale Anschlüsse zum ISDN und zu Teilnehmern	197
5.1.3 Standardprotokolle für die digitale Vernetzung	199
5.1.4 Herstellereigene Protokolle für die digitale Vernetzung	201
5.1.5 Protokolle und Dienste für analoge Kommunikation	201
5.2 Protokolle der IP-Telefonie	202
5.3 IP-Protokolle für Management und Konfiguration	203
5.3.1 Klassische, ungesicherte Managementprotokolle	204
5.3.2 Gesicherte Managementprotokolle	206
5.4 IP-Protokolle für die Steuerung und Signalisierung	207
5.4.1 H.323 zum Teilnehmer	208
5.4.2 H.323 zur Vernetzung	208
5.4.3 Weitere wichtige Steuerungs- und Signalisierungsprotokolle	209
5.5 Protokolle für VoIP-Medienübertragung	211
5.5.1 Protokolle für Sprache im VoIP-Umfeld	211
5.5.2 Protokolle für Fax- und Modemdienste	211
5.6 SIP – das IP-Protokoll für Multimedia und Mobilität	218
5.6.1 Wozu dient SIP?	219
5.6.2 Was unterscheidet SIP von anderen Protokollen?	219
5.6.3 Wie funktioniert SIP?	220
5.6.4 SIP als Protokoll zu den Endgeräten	223
5.6.5 SIP als Trunk-Anschluss (Private/Public)	225
5.6.6 SIP und Sicherheit	229
5.7 WebRTC – Echtzeitkommunikation Browser	232
5.7.1 Wozu dient WebRTC?	232
5.7.2 Was unterscheidet WebRTC von anderen Protokollen?	233
5.7.3 Wie funktioniert WebRTC?	234
5.7.4 Überwindung von Netzwerkbarrieren	237
5.7.5 Zusammenspiel von WebRTC und SIP	239
5.7.6 WebRTC und Sicherheit	240
5.8 Essenz	241
6 Leistungsmerkmale	242
6.1 Standardisierte Leistungsmerkmale	242
6.1.1 Leistungsmerkmale für die Teilnehmeridentifikation	243
6.1.2 Leistungsmerkmale für den Aufbau von Anrufen	251
6.1.3 Leistungsmerkmale während des Anrufs	256
6.1.4 Leistungsmerkmale für mehrere Teilnehmer	260
6.1.5 Weitere standardisierte Leistungsmerkmale	262
6.2 Nicht standardisierte Leistungsmerkmale	265
6.2.1 Spezielle Konferenzvarianten	266
6.2.2 Teamfunktionen	268
6.2.3 Chef/Sekretär-Funktionen	272
6.2.4 Präferenzfunktionen	273
6.2.5 ACD – Automatische Anrufverteilung	274
6.2.6 Vermittlungsplatz	277
6.2.7 DISA – Direct Inward System Access	279
6.3 Essenz	280
7 Ports, Kanäle und Bündel	282
7.1 Kanäle und Bündel	282
7.2 Ports in der IP-Welt	283
7.2.1 Einsatz der IP-Ports	283
7.2.2 „Well known“ IP-Ports	285
7.2.3 Standard-IP-Ports für VoIP	286
7.2.4 Dynamische IP-Ports	287
7.3 Essenz	288
8 Applikationen im VoIP-Umfeld	290
8.1 Applikationsschnittstellen und Funktionen	292
8.1.1 CSTA: „Computer sieht TelefonAnlage“	292
8.1.2 TAPI – Telephony Application Programming Interface	293
8.1.3 XML – eXtensible Markup Language	294
8.1.4 SOAP – Simple Object Access Protocol	297
8.2 Anwendungen mit Kommunikationsfunktionen	298
8.2.1 CTI (Computer Telephony Integration)	299
8.2.2 Design einer CTI-Umgebung	302
8.3 UMS – Unified Messaging System	305
8.3.1 Nur noch einen „Briefkasten“	305
8.3.2 Faxnachrichten	306
8.3.3 SMS-Nachrichten	308
8.3.4 Abhören und Lesen der Nachrichten im UMS	308
8.4 Präsenzinformationssysteme	310
8.4.1 Die Telefonpräsenz	311
8.4.2 Das Präsenzsystem	311
8.5 Sprach-Konferenzsysteme	312
8.5.1 Konferenzvarianten	312
8.5.2 VoIP und Konferenzfunktionen	313
8.6 Webkonferenzsysteme	314
8.6.1 Das Prinzip der Webkonferenzen	314
8.6.2 Die Funktionsweise von Webkonferenzen	315
8.6.3 Praktischer Einsatz von Webkonferenzen	315
8.7 Kollaborationsapplikationen	316
8.8 Alarmierungs- und Evakuierungssysteme	318
8.8.1 Alarmierung	318
8.8.2 Automatische Mitteilungsverteilungen	319
8.8.3 Evakuation	320
8.9 Notruf im VoIP-Umfeld	321
8.9.1 Rechtliche und regulatorische Aspekte des Notrufs	321
8.9.2 Notruf und Standortinformationen	321
8.9.3 Anruferlokalisierung auf Basis von E911	322
8.9.4 Technologische Aspekte des Notrufs im VoIP-Umfeld	322
8.10 Die Vermittlung	323
8.10.1 Das Fräulein vom Amt	324
8.10.2 Der moderne Vermittlungsplatz	324
8.10.3 Die automatische Vermittlung	325
8.10.4 Persönlicher Assistent	325
8.10.5 Routing-Profile	326
8.11 Anwendungen für die Kundeninteraktion	327
8.11.1 Von der Vermittlung zum CallCenter	327
8.11.2 Das moderne CallCenter	327
8.11.3 Vorteile von VoIP-CallCentern	328
8.11.4 Multimediale CallCenter	329
8.11.5 Interne Interaktion	329
8.11.6 Vom KIZ zum „Business Process Routing“	330
8.12 Essenz	331
9 Klassische VoIP-Architekturen	332
9.1 Als die Telekommunikationssysteme VoIP „lernten“	332
9.1.1 Auf dem Weg zur VoIP-Architektur	332
9.1.2 Neu oder Migration?	332
9.1.3 Von der PBX zur IP-PCX	333
9.1.4 Von der IP-PCX zur VoIP-PCX	334
9.1.5 Von IP-enabled zu hybrid	336
9.1.6 Was ist besser: hybrid oder reines VoIP?	337
9.1.7 Von der VoIP-PCX zu Soft-VoIP	338
9.1.8 Zentral oder dezentral?	342
9.2 Komponenten von VoIP-Systemen	343
9.2.1 Die Steuereinheit	344
9.2.2 Redundanz der Steuerungen	346
9.2.3 Das Koppelfeld	348
9.2.4 VoIP-Mediagateways	349
9.2.5 Module für Sonderfunktionen	350
9.3 Sonderarchitekturen und Trends	350
9.3.1 Virtuelle Maschinen und Container-Virtualisierung	350
9.3.2 Offene VoIP-Systeme – „Open Source“-Lösungen	351
9.3.3 Ich gebe dir was und du gibst mir was	351
9.4 Essenz	352
10 VoIP-Cloud-Modelle	354
10.1 Grundsätzliches zum Thema Cloud	354
10.1.1 Akteure im Cloud-Umfeld	354
10.1.2 Von der VoIP-PCX zum CaaS CSP	355
10.1.3 Begriffsbestimmung „Cloud-Service“	357
10.1.4 VoIP-Cloud-Modelle vs. klassische VoIP-Architekturen	357
10.1.5 Server-Virtualisierung als Grundlage von CaaS	359
10.1.6 Charakteristika von Cloud-Services	360
10.2 Cloud-Liefer- und -Servicemodelle	362
10.2.1 Cloud-Liefermodelle	363
10.2.2 Cloud-Servicemodelle	366
10.3 Communication as a Service	371
10.3.1 Chancen und Risiken	371
10.3.2 Die TK/IT-Abteilung im Wandel	379
10.3.3 Qualitätssicherung	380
10.3.4 Methode für eine erfolgreiche CaaS-Transformation	381
10.3.5 Exemplarische Darstellung einer CaaS-Architektur	383
10.4 Ökonomische Aspekte eines CaaS	385
10.4.1 Kostenblöcke eines CaaS-Servicemodells	386
10.4.2 Kostenvorteile eines CaaS-Servicemodells	387
10.4.3 Klassische- und Cloud-Lizenzmodelle im Vergleich	389
10.4.4 TCO-Betrachtung	389
10.4.5 ROI-Betrachtung	391
10.5 Essenz	392
11 Managementsysteme für VoIP	394
11.1 Die Managementpyramide	394
11.1.1 Ebene der Basismanagement-Anwendungen	396
11.1.2 Ebene des Applikationsmanagements	397
11.1.3 Ebene des allgemeinen Netzwerkmanagements	398
11.1.4 Ebene des zentralen Ressourcenmanagements	399
11.1.5 Ebene des übergreifenden Dienstmanagements	400
11.2 Anlagenbezogenes Basismanagement	401
11.2.1 Die Managementzentrale der VoIP-Anlage	402
11.2.2 Anlagenbezogenes Elementmanagement	402
11.2.3 Elementares Ressourcenmanagement	403
11.2.4 Nutzermanagement auf der Anlagenebene	404
11.2.5 Fehler- und Alarmmanagement	407
11.2.6 Anlagenbezogenes Berechtigungsmanagement	408
11.3 Management der VoIP-Funktionen	410
11.3.1 Das QoS-Management auf dem VoIP-System	411
11.3.2 Das QoS-Management im IP-Netz	412
11.3.3 Management der DSPs und Codecs	412
11.3.4 Administration von VoIP-Domains	413
11.3.5 VoIP-Statistiken	416
11.4 SNMP im VoIP-Umfeld	417
11.5 Management zentraler VoIP-Ressourcen und -dienste	418
11.6 Performancemanagement	419
11.7 Essenz	421
12 Sicherheit, Gefahren, Risiken	422
12.1 Das Verständnis für Sicherheit	422
12.2 Sicherheit	423
12.2.1 Das Gefühl von Sicherheit	423
12.2.2 Gefahren kennen und erkennen	423
12.2.3 Die Technik ist nur das Mittel	424
12.2.4 Drei Sicherheitsbereiche	424
12.3 Risiko	425
12.4 Gefahr	426
12.5 Bedrohung	427
12.6 Warum Sicherheit für VoIP?	428
12.6.1 BASELer Beschlüsse	429
12.6.2 Kontroll- und Transparenzgesetz	429
12.7 IT-Grundschutzkatalog	430
12.8 BSI – VoIPSec-Studie	431
12.8.1 Zu Grundlagen und Protokollen von VoIP	432
12.8.2 Zur Medienübertragung in VoIP	434
12.8.3 Zum VoIP-Routing – Wegefindung	435
12.8.4 Zum Routing – Wegefindung der Namen und Nummern	436
12.8.5 Zur Kodierung des VoIP-Stroms	437
12.8.6 Angriffspotenzial auf und im IP-Netz	439
12.9 Essenz	439
13 VoIP – aber mit Sicherheit	440
13.1 VoIP-Sicherheit – für was und für wen?	440
13.2 Bedrohungen der Vertraulichkeit	441
13.2.1 Nutzersicherheit	441
13.2.2 Administratorsicherheit	441
13.2.3 Absicherung für das Systemmanagement	444
13.3 Bedrohungen gegen die Integrität	447
13.3.1 Tunnelbildung	447
13.3.2 Verschlüsselung	448
13.4 Bedrohungen gegen die Verfügbarkeit	449
13.5 Authentisierung	450
13.5.1 Unberechtigte Personen	450
13.5.2 Authentisierung 802.1x	451
13.6 Sicherheitsfunktionen im VoIP-System	452
13.6.1 Trusted Host	453
13.6.2 TCP-Wrapper	453
13.6.3 ICMP Redirect	454
13.7 Zugangssicherheit im IP-Netz	454
13.7.1 „Lernende“ IP-Anschlusssicherheit (learned port security)	455
13.7.2 DHCP-Schutz	456
13.7.3 Zugangskontrolllisten – ACLs (access control lists)	456
13.8 Essenz	457
14 Betrieb und Zuverlässigkeit	458
14.1 Gesicherter Betrieb	458
14.2 Zuverlässigkeit und Ausfallzeit	458
14.2.1 Ausfallzeit	459
14.2.2 Zuverlässigkeit	459
14.2.3 Verfahren zur Zuverlässigkeitsbetrachtung	461
14.2.4 Berechnung der Zuverlässigkeit	462
14.2.5 Bewertung der Zuverlässigkeit eines Gesamtsystems	464
14.3 Betriebsdauer und Lebenszyklus	464
14.3.1 Softwarelebenszyklus	465
14.3.2 Hardwarelebenszyklus	466
14.4 Betriebsmodelle	467
14.4.1 OUT-Tasking und -Sourcing	467
14.4.2 Managed Communication Services	468
14.5 Essenz	468
15 Fehler- und Störungsbeseitigung	470
15.1 Ziele der Fehleranalyse und Störungsbeseitigung	470
15.1.1 Schnelligkeit ist keine Hexerei	471
15.1.2 Fehler erkannt – Gefahr gebannt!	471
15.1.3 Verhindern der Fehlerausbreitung	473
15.1.4 Ein guter Plan A hat immer einen besseren Plan B	474
15.1.5 Prävention – denn Vorbeugen ist besser als Heilen	475
15.1.6 Aus Schaden wird man klug	476
15.1.7 Wer schreibt, der bleibt	477
15.2 Fehler und Störungsbilder im VoIP-Umfeld	478
15.3 Das Telefon geht nicht	480
15.3.1 Steckt der Fehler in der Physik?	480
15.3.2 Steckt der Fehler im System?	482
15.4 Die Verbindung klappt nicht	483
15.5 Die Sprachqualität bei VoIP ist schlecht	484
15.5.1 Kriterien für die Sprachqualität	485
15.5.2 Schwankende und wechselnde Gesprächsqualität	485
15.5.3 Die Lautstärke ist ungenügend oder unpassend	486
15.5.4 Störende Echos und Hall während der Verbindung	489
15.5.5 Verstümmelte und bruchstückhafte Kommunikation	491
15.6 Essenz	493
16 VoIP-Analyse	494
16.1 Ziel und Methode der VoIP-Analyse	494
16.1.1 Ziele der VoIP-Analyse	494
16.1.2 Bestandteile der VoIP-Analyse	495
16.2 Gemessene QoS-Werte der VoIP-Analyse	496
16.3 MOS-Wert bei der VoIP-Analyse	497
16.4 Berechnung des MOS-Werts mittels E-Modell	497
16.4.1 Entwicklung und Ziel des E-Modells	497
16.4.2 Aufbau und Struktur des E-Modells	498
16.4.3 Parameter des E-Modells und deren Standardwerte	503
16.4.4 Der R-Faktor	504
16.4.5 Die Berechnung des R-Faktors	505
16.5 Werkzeuge für VoIP-Analysen	506
16.6 Durchführung der VoIP-Analyse	507
16.6.1 Planung der VoIP-Analyse	508
16.6.2 Konfiguration der VoIP-Analyse	511
16.6.3 Auswertung der VoIP-Analyse	517
16.6.4 Hilfreiche Sonderfunktionen	520
16.7 Essenz	523
Verzeichnis der Abkürzungen	524
Literatur	536
Index	538

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Unix-Netzwerkprogrammierung mit Threads, Sockets und SSL

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