Uml

Lenguaje de Modelado Unificado

Ing. Mauricio Paletta, Msc

COORDINACIÓN GENERAL DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA

MAESTRÍA EN TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN

Lenguaje de Modelado Unificado (UML)

TECNOLOGÍA ORIENTADA A OBJETOS


Antes de UML

Coad / Yourdon:

Jerarquías de composición


James Rumbaugh – OMT:

Estructura recursiva de composición

Antes de UML


James Rumbaugh – OMT:

Modelo de estado

Antes de UML


Martin / Odell – Ptech:

Metáfora de ingeniería

de procesos

Esquema de concepto

Antes de UML


Jacobson – Objectory y OOSE:

Diagrama de Casos de Uso

Antes de UML


Reenskaug - OORASS (Análisis, Síntesis y

Estructuración de Papeles Orientada a

Objetos):

Diagrama de papeles

Antes de UML


Métodos Orientados a Objetos

Texel:

Modelo de estados para la clase Ventana


Métodos Orientados a Objetos

BON (Notación de Objetos Mejorada):

Modelo estático Modelo dinámico


Fusión:

Modelo de

procesos

Antes de UML


Flujos de

datos

HOOD (Diseño OO Jerárquico):

Antes de UML


OOSD (Diseño Estructurado OO):

Un objeto que representa una

Pila

Tratamiento de excepciones para una

Pila

Antes de UML


Booch:

Diagrama de Clases

Antes de UML


• OBA (Análisis de Comportamiento de Objetos) –

Rubin y Goldberg (1992).

• FOA (Análisis Orientado a Marcos) – Andleigh y

Gretzinger (1992).

• Notación Uniforme de Objetos – Page-Jones,

Constantine y Weiss (1990).

• MOSES (Metodología para la Ingeniería de

Sistemas de Software Orientada a Objetos) –

Henderson-Sellers y Edwards (1993).

• Wirfs-Brock (1990).

• JSD y OOJSD – Jackson (1983).

Otros métodos:

Antes de UML

Lenguaje de Modelado UnificadoAlgoritmos y Programación III

Evolución Histórica Métodos


Definición:


• Creación de Grady Booch, James Rumbaugh e Ivar Jacobson

(los tres amigos).

• Es un lenguaje (sintaxis y semántica) de modelado y no un

método. La sintaxis nos dice cuáles son los símbolos y cómo

se pueden combinar; la semántica nos da las reglas de

interpretación de cada símbolo según el contexto donde se

use.

• Usado para modelar o describir sistemas de una gran variedad

de tipos (principalmente de software). También usado durante

el desarrollo de un sistema de software, desde la

especificación de requerimientos hasta las pruebas finales.

• Avalado por el grupo de estándares OMG.


Objetivos:


• Modelar sistemas (no únicamente software) usando conceptos

de orientación a objetos.

• Establecer una pareja explícita de elementos tanto a nivel

conceptual como ejecutable.

• Direccionar los temas de cierto tamaño inherentes a los

sistemas complejos y/o críticos.

• Crear un lenguaje de modelado utilizable tanto para los

humanos como para las máquinas.


4 partes:


• Vistas: muestra diferentes aspectos del sistema que se está

modelando. Representa una abstracción que consiste en un

número determinado de diagramas. Permite enlazar el modelo

al proceso escogido para el desarrollo.

• Diagramas: gráficas que describen el contenido de una vista.

Son 9 tipos de diagramas en total.

• Elementos del modelo: son los conceptos usados en los

diagramas, asociados comúnmente a conceptos de la

orientación a objetos (clase, objeto, mensaje). Siempre tiene el

mismo significado y símbolo, sin importar el diagrama.

• Mecanismos generales: proveen comentarios, información u

otros extras a los elementos del modelo.


5 vistas:


• Vista de Casos de Uso: muestra la funcionalidad del sistema

tal como es percibida por los actores externos.

• Vista lógica: muestra cómo la funcionalidad está diseñada

dentro del sistema, en términos de las estructuras estáticas y el

comportamiento dinámico.

• Vista de componentes: muestra la organización de los

componentes de código para construir el sistema.

• Vista de concurrencia: muestra la concurrencia

(comunicación y sincronización) en el sistema.

• Vista de despliegue: muestra el despliegue o distribución del

sistema en la arquitectura física (computadoras y otros

dispositivos).


9 diagramas:


o Diagrama de Distribución• Vista de despliegue:

• Vista de Casos de Uso: o Diagrama de Casos de Uso

o Diagrama de Actividades

• Vista lógica: o Diagrama de Clases

o Diagrama de Objetos

o Diagramas de Estados

• Vista de componentes: o Diagrama de Componentes

• Vista de concurrencia: o Diagrama de Colaboración

o Diagrama de Secuencias


Extensiones de UML

Valores etiquetados:

• Son propiedades asociadas a elementos de UML en forma de

etiquetas. Existe una serie de etiquetas ya predefinidas en UML

(documentación, ubicación, persistencia, semántica,

responsabilidad, precondición, poscondición, abstracto, etc.).

• Permiten agregar semántica extra a los elementos asociados

(precondiciones y poscondiciones de las operaciones, por

ejemplo). También son usados para agregar información

administrativa sobre el progreso o estado de un proyecto.

• Se representan en los diagramas encerrados entre llaves y

consisten de una etiqueta, un signo de igualdad ´=´ y un valor.

• Ejemplo: { Algoritmo = “QuickSort” }

{ Autor = “Mauricio Paletta” }


Restricciones:

• Reglas que restringen la semántica de uno o más elementos de

UML. También llamadas condiciones semánticas.

• Pueden estar asociadas a clases u objetos y también a las

relaciones entre éstos, a fin de restringir la participación de

estos elementos en la relación.

• Se representan en los diagramas encerrados entre llaves.

• Hay 14 restricciones predefinidas: asociación, local, parámetro,

auto, completa, disjunta, incompleta, sobrelapada, implícita, or

ordenada, voto y difundida.

• El usuario también puede definir sus propias restricciones

(parecido a la forma como se definen valores etiquetados).

Ejemplo: { persona.jefe.sueldo >= persona.asistente.sueldo }

Extensiones de UML


Estereotipos:

• Representa una semántica asociada a un elemento existente. Se

pueden ver como un tipo de especialización del elemento.

• Cuando un estereotipo está asociado a un elemento, se

sobrescribe la semántica definida para ese elemento y éste

puede ser visto como un nuevo elemento basado en otro ya

existente. Es una extensión de la semántica pero no de la

estructura del elemento.

• Por lo general son metaclases (para ser asociados a clases) o

importaciones (para las relaciones de dependencia entre

paquetes).

• Hay mas de 40 estereotipos predefinidos en UML y también es

posible definir estereotipos propios.

Extensiones de UML


Estereotipos:

• Se representan o identifican con un nombre encerrado entre

„<<‟ y „>>‟ que por lo general se coloca delante del

identificador del elemento asociado.

• Tres tipos particulares de estereotipos aplicado a clases son:

Control, Límite y Entidad. Están basados en el concepto

“model-view-controller” donde Entidad es el modelo, Control

es el controlador y Límite es la vista. Esta es la notación

utilizada:

Control Entidad Límite

Extensiones de UML


Estereotipos:

• El estereotipo Límite especializa el uso de una clase para su

presentación y manipulación. Presenta y comunica la

información entre sistemas (hombre-máquina por ejemplo). Por

lo general son ventanas, cajas de diálogos o formas, clases que

representan elementos de comunicación (como TCP/IP).

• El estereotipo Entidad es usado para modelar objetos del

negocio.

• El estereotipo Control es usado para conectar objetos Límite

con sus objetos Entidad y manejar una secuencia de

operaciones dentro del sistema. Estos objetos típicamente

manejan el procesamiento de la información en los objetos

Entidad.

Extensiones de UML


Estereotipos:

Extensiones de UML

Agregar Curso Ofrecido

Opciones Profesores

Manejador Cursos

1

1

1

1

Curso

Cursos Ofrecidos

1..*1..*

Maneja


Definición:


• Describe lo que un nuevo sistema debe hacer o lo que un

sistema existente hace en término de los requerimientos y

funcionalidades.

• Es una estructura que ayuda a los analistas a trabajar con los

usuarios para determinar la forma en que se usará el sistema a

modelar. Es una excelente herramienta para estimular a que

los usuarios potenciales hablen del sistema desde sus propios

puntos de vista.

• El sistema se describe o es visto como una “caja negra” que

provee casos de uso.

• Permiten definir la vista de casos de uso del sistema.


3 elementos básicos:


• Actor: tipo o categoría de usuario. Define los papeles

diferentes que un usuario puede desempeñar. El conjunto de

actores representa a todo aquello que necesita intercambiar

información con el software que se está analizando.

Notación:

Actor



• Caso de uso: secuencia de transacciones que se realizan en un

elemento de interfaz. Constituye una secuencia completa de

mensajes y especifica la secuencia de interacción entre el actor

y el software. Caso de uso Requerimiento.

Notación:


Caso de UsoCaso de Uso



• Relaciones: permiten identificar la comunicación entre los

actores , entre los casos de uso y entre actores y casos de uso.

Hay 5 tipos de relación:


o Relación de generalización entre actores: permite organizar

los actores en una descripción abstracta del actor.

Persona Empleado

El actor Persona es

más genérico que el

actor Empleado




o Relación de generalización entre casos de uso: identifica

que un caso de uso específico hereda y añade propiedades a

un caso general.

Comprar en

una máquina

Comprar un

refresco

El case de uso

“Comprar en una

máquina” es más

genérico que el caso

de uso “Comprar un

refresco”




o Relación de extensión entre casos de uso (extend): permite

factorizar las variantes sobre la secuencia básica de un caso

de uso en nuevos casos de uso que extienden los flujos

principales.

Alquilar un

vehículo

Alquilar un

chofer<<extend>>

“Alquilar un vehículo”

extiende (opcionalmente

ejecuta) a “Alquilar un

chofer”




o Relación de inclusión entre casos de uso (include): permite

señalar que un caso de uso incorpora el comportamiento de

otro caso de uso como parte de su propio comportamiento.

“Acceder a un sistema”

usa (siempre ejecuta) a

“Revisar datos del

usuario”

Acceder a

un sistema

Revisar datos

del usuario<<include>>




o Relación de asociación entre un actor y un caso de uso:

permite señalar la comunicación existente entre ambos.

Persona

Comprar un

refresco

Administrador

Hacer reporte

de cierre


Máquina de Refrescos

Comprar

refresco

Proveedor

Recolectar

dinero

Cliente

Recolector

Comprar

refresco

Reabastecer

Recolectar

dinero

Ejemplo:



Comprar

refresco

Proveedor

Recolectar

dinero

Cliente Cliente

Recolector Recolector

Comprar

refresco

Reabastecer

Recolectar

dinero


Comprar

refresco

Proveedor

Recolectar

dinero

Cliente Cliente

Recolector Recolector

Comprar

refresco

<<include>><<include>>

<<include>> <<include>>

Reabastecer

Exhibir el

interior

Recolectar

dinero

Cubrir el

interior


Ejemplo:



Definición:

• Representan la dinámica del sistema.

• Son diagramas usados para mostrar el flujo de las actividades

del sistema, es decir, muestran el flujo de control entre

actividades del sistema, cuáles actividades se pueden hacer en

paralelo y caminos alternativos del flujo.

• En el análisis, se pueden crear para representar el flujo a

través de los casos de uso o para representar el flujo de un

caso de uso particular.

• En el diseño, se pueden usar para representar el flujo de una

operación particular (algoritmo).

• Contienen actividades, transiciones entre actividades, cajas de

decisión y barras de sincronización.

Diagrama de Actividad


Elementos:


• Actividad: representa el desempeño de algún comportamiento

en el diagrama de flujo.

• Actividades inicial y final: símbolos especiales usados para

iniciar y finalizar el diagrama de flujo.

• Transición: muestran el paso del flujo de control de una

actividad a otra.

• Cajas de decisión: muestran rutas alternativas del flujo de

control basado en una condición.

• Barras de sincronización: permite representar actividades que

se pueden ejecutar de forma concurrente (una transición de

entrada y varias de salida) o diversos flujos que, una vez

culminados, convergen en un punto (varias transiciones de

entrada y una de salida).


Notación:


Actividad 1Comienzo

Actividad 2

Transición

DecisiónActividad 3 Si Actividad 4

No

Transición Cíclica

Actividad 5 Actividad 6

Fin

Esto es un

comentario

Estado

Rutas

convergentes

Rutas

concurrentes


Ejemplo:



Definición:

Diagrama de Clases

• Describe la vista estática de un sistema en términos de sus

clases y las relaciones entre ellas.

• Sirve de base para otros diagramas que muestran otros

aspectos del sistema (como el de estados de los objetos y el de

colaboración entre objetos que se muestran en los diagramas

dinámicos).

• Para su definición, es necesario que las clases hayan sido

identificadas y descritas; luego se pueden asociar con otras

clases usando relaciones específicas.


Relaciones:

Diagrama de Clases

• Asociación: conexión semántica entre clases que indica que

existe una conexión entre objetos de esas clases.

• Generalización: relación entre un elemento mas general y otro

mas específico (herencia). El elemento mas específico puede

contener información adicional.

• Dependencia: relación entre un elemento independiente y otro

dependiente. Un cambio en el elemento independiente afecta

al elemento dependiente.

• Refinamiento: relación entre dos descripciones del mismo tipo

pero en niveles diferentes de abstracción.


Asociaciones:

Diagrama de Clases

• Normal: es la asociación más común y se dibuja como una

línea sólida que une las dos clases. Tiene un nombre

(comúnmente un verbo) que etiqueta el enlace. Es posible

agregar una flecha al final de la asociación, que indica que la

asociación sólo se puede usar en la dirección de la flecha. Si

no tiene la flecha se asume que la asociación es válida para

ambos sentidos. También se puede indicar la multiplicidad

válida en la asociación.

Persona Carro

0..*1..*

Propietario

1..* 0..*

Empleado ComputadoraUsa


Asociaciones:

Diagrama de Clases

• Recursiva: representa la conexión de una clase consigo

misma. Los objetos conectados semánticamente son de la

misma clase. Las asociaciones en general pueden tener roles

conectados a cada clase involucrada en la asociación e indican

el papel que juega la clase en términos de la asociación. Es

una técnica útil para especificar el contexto de una clase y sus

objetos.

Nodo

0..*

0..*

Conecta

0..*

0..*

Persona

Se casa con

esposa

esposo


Asociaciones:

Diagrama de Clases

• Cualificada: son usadas en asociaciones de “uno a muchos” o

“muchos a muchos”. El cualificador indica cómo distinguir

entre el conjunto de objetos de los muchos al final de la

asociación; puede verse como un tipo de clave que permite

separar todos los objetos en la asociación. Reducen la

multiplicidad en el modelo de “uno a muchos” a “uno a uno”.

Canvas Figura0..*id figura

0..*id figura

Recepcionista Reservación*número de

confirmación

Localizanúmero de

confirmación

*


Asociaciones:

Diagrama de Clases

• Disyuntiva (or): representa una restricción entre dos o más

asociaciones. Indica que los objetos de una clase pueden

participar en a lo sumo una de las asociaciones a la vez. Las

asociaciones en general también pueden contener restricciones

para indicar que la asociación debe seguir cierta regla para su

cumplimiento.

Compañía

Compañía de

Seguros

Persona

Póliza de

Seguros

1..*

0..*

1..*

0..*0..*1 0..*1

1..*

0..*

1..*

0..*

{Or}

Póliza de

Seguros

Cliente

1..*

0..*0..*

1..*

{Ordenado}

Compañía

Compañía de

Seguros

Persona

Póliza de

Seguros

1..*

0..*

1..*

0..*0..*1 0..*1

1..*

0..*

1..*

0..*

{Or}


Asociaciones:

Diagrama de Clases

• Ternaria: representa la asociación de tres clases. Se representa

mediante un diamante. Los calificadores y la agregación no

están permitidos en este tipo de asociación. Se puede evitar

con la definición de asociaciones simples.

Compañía de

Seguros

Póliza de

Seguros0..*1 0..*1

Cláusula

0..*

0..*

Persona1..*

0..*

0..*

0..*

1..*0..*


Asociaciones:

Diagrama de Clases

• Agregación: es un caso especial de asociación que indica que

la relación entre las clases es del tipo “parte de”. Se representa

mediante un diamante. Cuando la asociación de composición

es obligatoria, el diamante está relleno.

Naval Barco de Guerra**

Contiene

Texto

BotónVentana

*

*

Menú

*

*

*

*


Generalización:

Diagrama de Clases

• Permite representar herencias. Relación “es un” o “caso

particular de”.

Vehículo

Carro Bote

Carro

Deportivo

Carro de

PasajerosCamión Velero Bote a

motorCarguero

Vehículo

Carro Bote

Carro

Deportivo

Carro de

PasajerosCamión Velero Bote a

motorCarguero


Dependencia:

Diagrama de Clases

• Es una conexión semántica entre dos elementos del modelo,

uno independiente y otro dependiente. Por ejemplo, cuando

una clase toma el objeto de otra clase como parámetro; una

clase hace uso del objeto global de otra clase; la relación de

amistad entre clases permitida por algunos lenguajes (C++);

etc. Se utiliza una línea no continua con una flecha que indica

la dirección de la dependencia.

Clase A Clase B<<friend>>


Refinamiento:

Diagrama de Clases

• Relaciones entre dos descripciones del mismo tipo pero en

niveles de abstracción diferentes. Por ejemplo, entre un tipo y

una clase; entre una clase en tiempo de análisis y la misma

clase en tiempo de diseño; etc. Se utiliza una línea no continua

con una flecha cerrada dirigida al elemento de más alto nivel

de abstracción.

Clase

(análisis)

Clase

(diseño)


Multiplicidades:

Diagrama de Clases

Esposo Esposa111 1Está casado con

uno a uno

Maestro Estudiante*11 *

uno a muchos

Cajero Cliente1..*11 1..*

uno a uno o más

Casa Chimenea0..10..1

uno a ninguno o uno

Enseña

Atiende

Estudiante Crédito11 Toma 12..18

uno a 12 hasta 18

Triciclo Rueda3

uno a 3

Cartón de huevos Huevo1 Contiene 12,241

uno a 12 ó 24


Otros tipos de clases:

Diagrama de Clases

• Parametrizada: permiten generalizar la definición de una clase

o definir grupos de clases para que, mediante los parámetros,

se puedan crear luego las clases reales. Es como una clase que

aún no ha sido completamente especificada. En el entorno de

programación se conocen como “Templates”. (C++ lo

soporta).

Clase

Parametrizada



Diagrama de Clases

• De utilidad: son agrupaciones de variables globales y

funciones que se conjugan en una clase representados como

atributos y métodos respectivamente. No son clases en

realidad pero son útiles en aquellos lenguajes de programación

no completamente orientados a objetos (como C++),

para darle una connotación más formal de orientación a

objetos y no dejar elementos dispersos que queden fuera de

algún objeto .

Clase de Utilidad



Diagrama de Clases

• Metaclases y clases instanciadas: Las metaclases son clases

cuyas instancias no son objetos sino otras clases, es decir, es

una clase para crear clases. Son útiles en sistemas donde se

requiere la creación de clases de forma dinámica (por ejemplo

en Smalltalk). Las clases instanciadas son instancias de

metaclases. La relación de instanciación se hace mediante una

dependencia.

Metaclase Clase Instanciada


Paquetes:

Diagrama de Clases

• Es un mecanismo de agrupamiento para organizar elementos

del modelo en grupos semánticamente relacionados. Pueden

importar elementos de otros paquetes. Los paquetes se pueden

relacionar por generalización y dependencia.


Interfaces:

Diagrama de Clases

• Un paquete, componente o clase que tiene una interfaz

conectada a él, se dice que implementa o soporta la interfaz

específica dado que soporta el comportamiento definido en

esa interfaz. Se pueden ver como contratos de colaboración

entre los diferentes elementos del modelo. Una interfaz sólo se

describe como operaciones abstractas. Se representan

mediante pequeños círculos asociado (línea sólida) al

elemento del modelo (uno a uno). Una clase que usa la

interfaz se conecta mediante una relación de dependencia.

Clase B

Una interfaz

Clase A


Ejemplo:

Diagrama de Clases


Definición y notación:

Diagrama de Objetos

• El diagrama de objetos representa la asociación y relaciones

entre objetos. Sigue la misma notación que el diagrama de

clases a diferencia de que en lugar de identificar una clase,

identifica una instancia particular u objeto.

• El identificador de un objeto puede ir acompañado del

identificador de la clase asociada y un separador entre ambos

nombres. Por lo general se subraya el identificador de los

objetos.

• Se pueden usar para ejemplificar un diagrama de clases con

instancias explícitas. También se pueden usar como parte de

los diagramas de colaboración en el modelo dinámico.


Ejemplo:

Diagrama de Objetos


Diagrama de Estados

Definición:

• Representa el comportamiento del sistema en el tiempo.

• Por lo general se hace un diagrama de estados por clase.

• El comportamiento es modelado en términos del estado en el

cual se encuentra un objeto.

• Se indican qué acciones se ejecutan en cada estado y cuál es el

nuevo estado al que se llega luego de un determinado evento.

• Los estados representan condiciones que son válidas en el

objeto en un momento dado; los eventos representan la causa

que origina el cambio desde un estado a otro.


Diagrama de Estados

Notación:

Estado inicial

Estado final

Estado

Condicional

Estado1 Estado2Transición / Evento

Transición con el mismo estado


Diagrama de Estados

Ejemplo:

Cerrada Abierta

Cerrar

Abrir

Abrir

Cerrar


Diagrama de Componentes

Definición:

• Permite modelar la estructura del software, incluyendo

dependencias entre componentes en código fuente,

componentes en código binario y componentes ejecutables.

• Establece relaciones de dependencia entre componentes y/o

paquetes de componentes.

• Un componente es un grupo de clases que trabajan

estrechamente. Se pueden clasificar según los su existencia

en: tiempo de compilación; tiempo de enlace; tiempo de

ejecución y en varios de esos momentos.

• Una dependencia indica que un elemento del modelo (fuente)

depende de otro (objeto), de manera que un cambio en el

elemento objeto puede significar cambiar el elemento fuente.



Tipos de componentes:

• Componentes para trabajar en el producto: también llamados

componentes fuente, son típicamente archivos de código

fuente usados para implementar una o más clases (archivos de

base de datos, código fuente, recursos gráficos, etc.).

• Componentes de distribución: también llamados componentes

binarios, conforman el fundamento de los sistemas ejecutables

y son típicamente archivos de código objeto que se generan a

partir de los componentes anteriores (ejecutables, DLL,

controles ActiveX, etc.).

• Componentes de ejecución: son los creados como resultado de

un sistema en ejecución (archivos temporales, índices de

búsqueda, etc.).



Ejemplo:


Diagrama de Colaboración

Definición:

• Muestra la interacción entre objetos organizada alrededor de

los objetos.

• Contiene:

o Objetos dibujados como rectángulos. Tres maneras de

identificación: el nombre del objeto, el nombre del objeto y

su clase o sólo el nombre de la clase (objeto anónimo).

o Enlaces entre objetos mediante líneas que conectan dichos

objetos.

o Mensajes que se muestran con un texto descriptivo y una

flecha que indica el sentido de la ejecución desde el cliente

hacia el que suple el evento.


Diagrama de Colaboración

Ejemplo:


Diagrama de Secuencias

Definición:

• Muestra la interacción entre objetos estructurada u ordenada

en una secuencia de eventos en el tiempo.

• Representan el comportamiento del sistema de una forma

amplia.

• Se lee de izquierda a derecha y de arriba abajo.

• Por lo general están relacionados con la realización de los

casos de uso. Pueden haber varios diagramas de secuencia por

caso de uso.

• Pueden ser excesivamente grandes si están involucradas

muchas clases u objetos en la interacción, en comparación con

los diagramas de colaboración.



Notación:

Objeto1 Objeto2 : Actor

Objetos

Mensaje

Activación

Retorno

Línea de vida

del objeto

Mensaje

recurrente



Ejemplo:


Diagrama de Distribución

Definición:

• Modela la distribución en tiempo de ejecución de los elementos

de procesamiento y componentes de software, procesos y

objetos asociados.

• Tiene que ver con la arquitectura física del sistema: ¿dónde

están localizados físicamente los programas que implementan

las clases y objetos?, ¿en cuáles computadoras se ejecutan estos

procesos?, ¿cómo se conectan las diferentes computadoras que

requiere el sistema para funcionar?.

• Se modelan los nodos (objetos físicos o dispositivos) y la

comunicación entre ellos. Cada nodo puede contener instancias

de componentes.



Notación:

Procesador Dispositivo

Conexión



Ejemplo:

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