书籍详情
云原生Kubernetes全栈架构师实战
作者：杜宽 著
出版社：清华大学出版社
出版时间：2022-04-01
ISBN：9787302603887
定价：¥138.00
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内容简介
本书以一个Kubernetes工程师的视角，全面系统地介绍Kubernetes常见的知识点、企业应用实践及运维管理方法。本书共分18章，第1、2章介绍如何快速搭建高可用的Kubernetes集群；第3～7章介绍Docker的基础和镜像的制作优化，以及Kubernetes的基础概念（Master、Node和Pod）、核心调度资源（Deployment、StatefulSet、DaemonSet、CronJob）、服务发布（Service和Ingress）和配置管理（ConfigMap和Secret）。第8～11章主要介绍Kubernetes的持久化存储、动态存储、CSI、高级调度（容忍、污点和亲和力）、服务质量、权限管理、Kubernetes资源配额管理。第12、13章主要介绍云原生存储、中间件容器化、Operator和Helm的使用。第14～16章主要介绍针对Kubernetes的日志收集（EFK）、监控告警（Prometheus和Grafana）、生产级服务发布Ingress的使用。第17章主要介绍基于Kubernetes、Jenkins、Harbor、GitLab等工具建设生产级的DevOps平台，实现开发、测试、UAT、生产环境的流水线设计。第18章主要介绍服务网格Istio的使用，实现对Kubernetes内部服务的细粒度流量管理。 本书从概念到实践，从手工到自动化，内容翔实且丰富，其中的范例与项目均在实践中多次验证，可直接用于生产环境。本书适合Kubernetes初学者、开发人员、运维人员、架构师使用，也可以作为培训机构和大专院校的教学用书。
作者简介
杜宽，Kubernetes实践者，目前在某集团公司负责云原生相关工作，是Linux基金会开源软件学园官方导师，专注于容器、K8s、服务网格、Serverless、DevOps、云原生等技
目录
第1篇 安 装 篇
第1章 Kubeadm安装高可用K8s集群 2
1.1 基本环境配置 2
1.2 内核配置 5
1.3 K8s组件和Runtime安装 7
1.3.1 Containerd作为Runtime 7
1.3.2 Docker作为Runtime 9
1.3.3 安装Kubernetes组件 9
1.4 高可用组件安装 10
1.5 集群初始化 14
1.6 Master实现高可用 17
1.7 Node节点的配置 17
1.8 Token过期处理 18
1.9 Calico组件的安装 18
1.10 Metrics部署 19
1.11 Dashboard部署 20
1.11.1 安装Dashboard 20
1.11.2 登录Dashboard 21
1.12 注意事项 23
1.13 小结 24
第2章 二进制安装高可用K8s集群 25
2.1 基本环境配置 25
2.2 内核配置 28
2.3 基本组件安装 30
2.3.1 Containerd作为Runtime 30
2.3.2 Docker作为Runtime 31
2.3.3 K8s及Etcd的安装 32
2.4 生成证书 33
2.4.1 Etcd证书 33
2.4.2 K8s组件证书 34
2.5 高可用配置 37
2.6 Etcd集群配置 38
2.6.1 创建Etcd的配置文件 38
2.6.2 创建Service 38
2.7 K8s Master节点配置 39
2.7.1 APIServer 39
2.7.2 Controller Manager 40
2.7.3 Scheduler 40
2.8 TLS Bootstrapping配置 41
2.9 Node节点配置 42
2.9.1 Kubelet配置 42
2.9.2 kube-proxy配置 44
2.10 安装Calico 46
2.11 安装CoreDNS 47
2.12 安装Metrics Server 47
2.13 安装Dashboard 47
2.14 小结 48
第2篇 基 础 篇
第3章 Docker基础 50
3.1 Docker介绍 50
3.2 Docker安装 51
3.3 Docker基本命令 51
3.4 Dockerfile的编写 57
3.5 镜像大小优化 61
3.6 多阶段构建 63
3.7 小结 65
第4章 Kubernetes的基础概念 66
4.1 为什么要用Kubernetes 66
4.1.1 对于开发人员 67
4.1.2 对于运维人员 67
4.2 Kubernetes带来的挑战 68
4.3 Kubernetes架构解析 69
4.4 Master节点 70
4.5 Node节点 71
4.6 Pod的概念 72
4.6.1 什么是Pod 72
4.6.2 Pod探针 74
4.6.3 Pod镜像拉取策略和重启策略 75
4.6.4 创建一个Pod 75
4.7 小结 78
第5章 Kubernetes调度基础 79
5.1 Replication Controller和ReplicaSet 79
5.1.1 Replication Controller 79
5.1.2 ReplicaSet 80
5.2 无状态应用管理Deployment 81
5.2.1 创建Deployment 82
5.2.2 更新Deployment 84
5.2.3 回滚Deployment 85
5.2.4 扩容Deployment 86
5.2.5 暂停和恢复Deployment更新 87
5.2.6 更新Deployment的注意事项 88
5.3 有状态应用管理StatefulSet 89
5.3.1 StatefulSet的基本概念 89
5.3.2 StatefulSet的注意事项 90
5.3.3 定义一个StatefulSet资源文件 90
5.3.4 创建StatefulSet 92
5.3.5 StatefulSet创建Pod的流程 92
5.3.6 StatefulSet扩容和缩容 93
5.3.7 StatefulSet更新策略 94
5.3.8 删除StatefulSet 96
5.4 守护进程集DaemonSet 97
5.4.1 什么是DaemonSet 97
5.4.2 定义一个DaemonSet 98
5.4.3 创建DaemonSet 100
5.4.4 更新和回滚DaemonSet 101
5.5 CronJob 102
5.5.1 创建CronJob 102
5.5.2 可用参数的配置 103
5.6 小结 105
第6章 Kubernetes服务发布基础 106
6.1 标签和选择器 106
6.1.1 定义标签 107
6.1.2 选择器 108
6.1.3 修改标签 109
6.1.4 删除标签 109
6.2 Service 110
6.2.1 Service的基本概念 110
6.2.2 定义Service 111
6.2.3 无选择器的Service和Endpoint 111
6.2.4 ExternalName Service 113
6.2.5 Service代理模式 113
6.2.6 多端口Service 114
6.2.7 Service的类型 115
6.2.8 Kubernetes服务发现 116
6.3 Ingress 118
6.3.1 基本概念 118
6.3.2 创建一个Ingress 119
6.3.3 Ingress使用入门 121
6.3.4 更新Ingress 123
6.4 小结 123
第7章 Kubernetes配置管理 124
7.1 什么是ConfigMap 124
7.2 创建ConfigMap 125
7.2.1 基于目录创建ConfigMap 125
7.2.2 基于文件创建ConfigMap 126
7.2.3 基于ENV文件创建ConfigMap 127
7.2.4 基于字符值创建ConfigMap 128
7.3 ConfigMap实践 128
7.3.1 使用valueFrom定义容器环境变量 128
7.3.2 使用envFrom定义容器的环境变量 130
7.3.3 以文件形式挂载ConfigMap 131
7.3.4 自定义文件名挂载ConfigMap 132
7.3.5 指定挂载的文件权限 132
7.4 ConfigMap限制 133
7.5 加密数据管理Secret 134
7.5.1 创建Secret 134
7.5.2 解码Secret 135
7.6 Secret实践 136
7.6.1 以文件形式挂载Secret 136
7.6.2 自定义文件名挂载 137
7.6.3 Secret作为环境变量 138
7.6.4 Secret文件权限 138
7.7 常用的Secret类型 139
7.7.1 Docker镜像仓库Secret 139
7.7.2 HTTPS证书类型的Secret 140
7.8 SubPath解决挂载覆盖问题 141
7.9 ConfigMap和Secret热更新 141
7.10 小结 143
第3 篇 进 阶 篇
第8章 Kubernetes存储入门 146
8.1 Volume的概念 146
8.2 Volume的类型 147
8.3 示例1：通过emptyDir共享数据 148
8.4 示例2：使用HostPath挂载宿主机文件 149
8.5 示例3：挂载NFS至容器 150
8.6 PersistentVolume 151
8.6.1 PV回收策略 152
8.6.2 PV访问策略 152
8.6.3 基于NFS的PV 153
8.6.4 基于HostPath的PV 154
8.6.5 基于Ceph RBD的PV 154
8.6.6 PV的状态 155
8.7 PersistentVolumeClaim 155
8.7.1 PVC的创建 156
8.7.2 PVC的使用 157
8.8 动态存储StorageClass 158
8.8.1 定义StorageClass 158
8.8.2 整合StorageClass和Ceph RBD 159
8.9 存储的未来：CSI 162
8.9.1 通过CSI连接CephFS 163
8.9.2 通过CSI连接Ceph RBD 169
8.10 小结 173
第9章 Kubernetes高级调度 174
9.1 初始化容器InitContainer 174
9.1.1 InitContainer的基本概念 174
9.1.2 示例1：等待依赖服务启动 175
9.1.3 示例2：服务注册 176
9.1.4 示例3：克隆Git代码到容器中 176
9.1.5 示例4：多个初始化容器使用 177
9.2 临时容器Ephemeral Containers 178
9.2.1 临时容器的概念 178
9.2.2 开启临时容器功能 178
9.2.3 临时容器的使用 179
9.3 自动扩缩容HPA 182
9.3.1 什么是HPA 182
9.3.2 HPA实践——实现Web服务器的自动伸缩特性 182
9.4 Taint和Toleration 184
9.4.1 容忍和污点的基本概念 184
9.4.2 使用案例 187
9.4.3 基于Taint的驱逐 187
9.5 Affinity亲和力 189
9.5.1 Affinity的分类 189
9.5.2 Node Affinity 190
9.5.3 PodAffinity和PodAntiAffinity 191
9.5.4 示例1：同一个应用部署在不同的宿主机 193
9.5.5 示例2：同一个应用不同副本的固定节点 194
9.5.6 示例3：应用和缓存尽量部署在同一个域内 195
9.6 小结 196
第10章 Kubernetes资源管理 197
10.1 ResourceQuota 197
10.2 LimitRange 201
10.3 QoS 204
10.4 小结 208
第11章 Kubernetes安全入门 209
11.1 权限管理RBAC 209
11.2 Network Policy 221
11.3 小结 231
第4篇 高 级 篇
第12章 云原生存储Rook 234
12.1 Rook的安装 235
12.2 一键部署Ceph集群 236
12.3 安装Snapshot控制器 237
12.4 安装Ceph客户端工具和Dashboard 238
12.5 Ceph块存储的使用 240
12.6 共享型文件系统的使用 245
12.7 PVC扩容 247
12.8 PVC快照 249
12.9 PVC克隆 253
12.10 测试数据清理 254
12.11 小结 255
第13章 中间件容器化 256
13.1 传统架构如何管理中间件集群 256
13.2 Kubernetes如何管理中间件集群 257
13.3 Operator的使用 259
13.4 Helm的使用 265
13.5 小结 273
第5篇 运 维 篇
第14章 Kubernetes日志收集 276
14.1 有哪些日志需要收集 276
14.2 日志采集工具有哪些 276
14.3 使用EFK收集控制台日志 278
14.4 使用Filebeat收集自定义文件日志 283
14.5 Loki初体验 287
14.6 小结 292
第15章 Kubernetes监控告警 293
15.1 Prometheus的架构介绍 293
15.2 Prometheus的安装 295
15.3 云原生和非云原生应用的监控流程 298
15.4 黑盒监控 315
15.5 Prometheus静态配置 315
15.6 Prometheus监控Windows（外部）主机 318
15.7 Prometheus语法PromQL入门 319
15.8 Alertmanager告警入门 329
15.9 Prometheus告警实战 343
15.10 小结 347
第16章 服务发布Ingress进阶 348
16.1 安装Ingress Nginx Controller 349
16.2 Ingress Nginx入门 350
16.3 Ingress Nginx域名重定向Redirect 352
16.4 Ingress Nginx前后端分离Rewrite 353
16.5 Ingress Nginx错误代码重定向 354
16.6 Ingress Nginx SSL 355
16.7 Ingress Nginx匹配请求头 357
16.8 Ingress Nginx基本认证 359
16.9 Ingress Nginx黑/白名单 360
16.10 Ingress Nginx速率限制 362
16.11 使用Nginx实现灰度/金丝雀发布 363
16.12 环境清理 365
16.13 小结 366
第6篇 DevOps篇
第17章 DevOps实践 368
17.1 CI/CD介绍 368
17.1.1 持续集成（CI） 368
17.1.2 持续交付（CD） 369
17.1.3 持续部署（CD） 369
17.1.4 CI和CD的区别 369
17.2 Jenkins流水线介绍 370
17.2.1 什么是流水线 370
17.2.2 声明式流水线 371
17.2.3 脚本化流水线 373
17.3 声明式流水线的语法 374
17.3.1 sections 374
17.3.2 directives 382
17.3.3 parallel 392
17.4 Jenkinsfile的使用 394
17.5 DevOps平台建设 405
17.6 自动化构建Java应用 425
17.7 自动化构建Vue/H5前端应用 441
17.8 自动化构建Golang项目 446
17.9 自动触发构建 448
17.10 UAT及生产环境流水线设计 452
17.11 小结 456
第7篇 拓 展 篇
第18章 服务网格 458
18.1 服务网格概述 458
18.2 Istio的基本概念 4
18.3 Istio的核心资源 463
18.4 安装Istio 468
18.5 Istio流量治理实践 474
18.6 小结 492
第1章 Kubeadm安装高可用K8s集群 2
1.1 基本环境配置 2
1.2 内核配置 5
1.3 K8s组件和Runtime安装 7
1.3.1 Containerd作为Runtime 7
1.3.2 Docker作为Runtime 9
1.3.3 安装Kubernetes组件 9
1.4 高可用组件安装 10
1.5 集群初始化 14
1.6 Master实现高可用 17
1.7 Node节点的配置 17
1.8 Token过期处理 18
1.9 Calico组件的安装 18
1.10 Metrics部署 19
1.11 Dashboard部署 20
1.11.1 安装Dashboard 20
1.11.2 登录Dashboard 21
1.12 注意事项 23
1.13 小结 24
第2章 二进制安装高可用K8s集群 25
2.1 基本环境配置 25
2.2 内核配置 28
2.3 基本组件安装 30
2.3.1 Containerd作为Runtime 30
2.3.2 Docker作为Runtime 31
2.3.3 K8s及Etcd的安装 32
2.4 生成证书 33
2.4.1 Etcd证书 33
2.4.2 K8s组件证书 34
2.5 高可用配置 37
2.6 Etcd集群配置 38
2.6.1 创建Etcd的配置文件 38
2.6.2 创建Service 38
2.7 K8s Master节点配置 39
2.7.1 APIServer 39
2.7.2 Controller Manager 40
2.7.3 Scheduler 40
2.8 TLS Bootstrapping配置 41
2.9 Node节点配置 42
2.9.1 Kubelet配置 42
2.9.2 kube-proxy配置 44
2.10 安装Calico 46
2.11 安装CoreDNS 47
2.12 安装Metrics Server 47
2.13 安装Dashboard 47
2.14 小结 48
第2篇 基 础 篇
第3章 Docker基础 50
3.1 Docker介绍 50
3.2 Docker安装 51
3.3 Docker基本命令 51
3.4 Dockerfile的编写 57
3.5 镜像大小优化 61
3.6 多阶段构建 63
3.7 小结 65
第4章 Kubernetes的基础概念 66
4.1 为什么要用Kubernetes 66
4.1.1 对于开发人员 67
4.1.2 对于运维人员 67
4.2 Kubernetes带来的挑战 68
4.3 Kubernetes架构解析 69
4.4 Master节点 70
4.5 Node节点 71
4.6 Pod的概念 72
4.6.1 什么是Pod 72
4.6.2 Pod探针 74
4.6.3 Pod镜像拉取策略和重启策略 75
4.6.4 创建一个Pod 75
4.7 小结 78
第5章 Kubernetes调度基础 79
5.1 Replication Controller和ReplicaSet 79
5.1.1 Replication Controller 79
5.1.2 ReplicaSet 80
5.2 无状态应用管理Deployment 81
5.2.1 创建Deployment 82
5.2.2 更新Deployment 84
5.2.3 回滚Deployment 85
5.2.4 扩容Deployment 86
5.2.5 暂停和恢复Deployment更新 87
5.2.6 更新Deployment的注意事项 88
5.3 有状态应用管理StatefulSet 89
5.3.1 StatefulSet的基本概念 89
5.3.2 StatefulSet的注意事项 90
5.3.3 定义一个StatefulSet资源文件 90
5.3.4 创建StatefulSet 92
5.3.5 StatefulSet创建Pod的流程 92
5.3.6 StatefulSet扩容和缩容 93
5.3.7 StatefulSet更新策略 94
5.3.8 删除StatefulSet 96
5.4 守护进程集DaemonSet 97
5.4.1 什么是DaemonSet 97
5.4.2 定义一个DaemonSet 98
5.4.3 创建DaemonSet 100
5.4.4 更新和回滚DaemonSet 101
5.5 CronJob 102
5.5.1 创建CronJob 102
5.5.2 可用参数的配置 103
5.6 小结 105
第6章 Kubernetes服务发布基础 106
6.1 标签和选择器 106
6.1.1 定义标签 107
6.1.2 选择器 108
6.1.3 修改标签 109
6.1.4 删除标签 109
6.2 Service 110
6.2.1 Service的基本概念 110
6.2.2 定义Service 111
6.2.3 无选择器的Service和Endpoint 111
6.2.4 ExternalName Service 113
6.2.5 Service代理模式 113
6.2.6 多端口Service 114
6.2.7 Service的类型 115
6.2.8 Kubernetes服务发现 116
6.3 Ingress 118
6.3.1 基本概念 118
6.3.2 创建一个Ingress 119
6.3.3 Ingress使用入门 121
6.3.4 更新Ingress 123
6.4 小结 123
第7章 Kubernetes配置管理 124
7.1 什么是ConfigMap 124
7.2 创建ConfigMap 125
7.2.1 基于目录创建ConfigMap 125
7.2.2 基于文件创建ConfigMap 126
7.2.3 基于ENV文件创建ConfigMap 127
7.2.4 基于字符值创建ConfigMap 128
7.3 ConfigMap实践 128
7.3.1 使用valueFrom定义容器环境变量 128
7.3.2 使用envFrom定义容器的环境变量 130
7.3.3 以文件形式挂载ConfigMap 131
7.3.4 自定义文件名挂载ConfigMap 132
7.3.5 指定挂载的文件权限 132
7.4 ConfigMap限制 133
7.5 加密数据管理Secret 134
7.5.1 创建Secret 134
7.5.2 解码Secret 135
7.6 Secret实践 136
7.6.1 以文件形式挂载Secret 136
7.6.2 自定义文件名挂载 137
7.6.3 Secret作为环境变量 138
7.6.4 Secret文件权限 138
7.7 常用的Secret类型 139
7.7.1 Docker镜像仓库Secret 139
7.7.2 HTTPS证书类型的Secret 140
7.8 SubPath解决挂载覆盖问题 141
7.9 ConfigMap和Secret热更新 141
7.10 小结 143
第3 篇 进 阶 篇
第8章 Kubernetes存储入门 146
8.1 Volume的概念 146
8.2 Volume的类型 147
8.3 示例1：通过emptyDir共享数据 148
8.4 示例2：使用HostPath挂载宿主机文件 149
8.5 示例3：挂载NFS至容器 150
8.6 PersistentVolume 151
8.6.1 PV回收策略 152
8.6.2 PV访问策略 152
8.6.3 基于NFS的PV 153
8.6.4 基于HostPath的PV 154
8.6.5 基于Ceph RBD的PV 154
8.6.6 PV的状态 155
8.7 PersistentVolumeClaim 155
8.7.1 PVC的创建 156
8.7.2 PVC的使用 157
8.8 动态存储StorageClass 158
8.8.1 定义StorageClass 158
8.8.2 整合StorageClass和Ceph RBD 159
8.9 存储的未来：CSI 162
8.9.1 通过CSI连接CephFS 163
8.9.2 通过CSI连接Ceph RBD 169
8.10 小结 173
第9章 Kubernetes高级调度 174
9.1 初始化容器InitContainer 174
9.1.1 InitContainer的基本概念 174
9.1.2 示例1：等待依赖服务启动 175
9.1.3 示例2：服务注册 176
9.1.4 示例3：克隆Git代码到容器中 176
9.1.5 示例4：多个初始化容器使用 177
9.2 临时容器Ephemeral Containers 178
9.2.1 临时容器的概念 178
9.2.2 开启临时容器功能 178
9.2.3 临时容器的使用 179
9.3 自动扩缩容HPA 182
9.3.1 什么是HPA 182
9.3.2 HPA实践——实现Web服务器的自动伸缩特性 182
9.4 Taint和Toleration 184
9.4.1 容忍和污点的基本概念 184
9.4.2 使用案例 187
9.4.3 基于Taint的驱逐 187
9.5 Affinity亲和力 189
9.5.1 Affinity的分类 189
9.5.2 Node Affinity 190
9.5.3 PodAffinity和PodAntiAffinity 191
9.5.4 示例1：同一个应用部署在不同的宿主机 193
9.5.5 示例2：同一个应用不同副本的固定节点 194
9.5.6 示例3：应用和缓存尽量部署在同一个域内 195
9.6 小结 196
第10章 Kubernetes资源管理 197
10.1 ResourceQuota 197
10.2 LimitRange 201
10.3 QoS 204
10.4 小结 208
第11章 Kubernetes安全入门 209
11.1 权限管理RBAC 209
11.2 Network Policy 221
11.3 小结 231
第4篇 高 级 篇
第12章 云原生存储Rook 234
12.1 Rook的安装 235
12.2 一键部署Ceph集群 236
12.3 安装Snapshot控制器 237
12.4 安装Ceph客户端工具和Dashboard 238
12.5 Ceph块存储的使用 240
12.6 共享型文件系统的使用 245
12.7 PVC扩容 247
12.8 PVC快照 249
12.9 PVC克隆 253
12.10 测试数据清理 254
12.11 小结 255
第13章 中间件容器化 256
13.1 传统架构如何管理中间件集群 256
13.2 Kubernetes如何管理中间件集群 257
13.3 Operator的使用 259
13.4 Helm的使用 265
13.5 小结 273
第5篇 运 维 篇
第14章 Kubernetes日志收集 276
14.1 有哪些日志需要收集 276
14.2 日志采集工具有哪些 276
14.3 使用EFK收集控制台日志 278
14.4 使用Filebeat收集自定义文件日志 283
14.5 Loki初体验 287
14.6 小结 292
第15章 Kubernetes监控告警 293
15.1 Prometheus的架构介绍 293
15.2 Prometheus的安装 295
15.3 云原生和非云原生应用的监控流程 298
15.4 黑盒监控 315
15.5 Prometheus静态配置 315
15.6 Prometheus监控Windows（外部）主机 318
15.7 Prometheus语法PromQL入门 319
15.8 Alertmanager告警入门 329
15.9 Prometheus告警实战 343
15.10 小结 347
第16章 服务发布Ingress进阶 348
16.1 安装Ingress Nginx Controller 349
16.2 Ingress Nginx入门 350
16.3 Ingress Nginx域名重定向Redirect 352
16.4 Ingress Nginx前后端分离Rewrite 353
16.5 Ingress Nginx错误代码重定向 354
16.6 Ingress Nginx SSL 355
16.7 Ingress Nginx匹配请求头 357
16.8 Ingress Nginx基本认证 359
16.9 Ingress Nginx黑/白名单 360
16.10 Ingress Nginx速率限制 362
16.11 使用Nginx实现灰度/金丝雀发布 363
16.12 环境清理 365
16.13 小结 366
第6篇 DevOps篇
第17章 DevOps实践 368
17.1 CI/CD介绍 368
17.1.1 持续集成（CI） 368
17.1.2 持续交付（CD） 369
17.1.3 持续部署（CD） 369
17.1.4 CI和CD的区别 369
17.2 Jenkins流水线介绍 370
17.2.1 什么是流水线 370
17.2.2 声明式流水线 371
17.2.3 脚本化流水线 373
17.3 声明式流水线的语法 374
17.3.1 sections 374
17.3.2 directives 382
17.3.3 parallel 392
17.4 Jenkinsfile的使用 394
17.5 DevOps平台建设 405
17.6 自动化构建Java应用 425
17.7 自动化构建Vue/H5前端应用 441
17.8 自动化构建Golang项目 446
17.9 自动触发构建 448
17.10 UAT及生产环境流水线设计 452
17.11 小结 456
第7篇 拓 展 篇
第18章 服务网格 458
18.1 服务网格概述 458
18.2 Istio的基本概念 4
18.3 Istio的核心资源 463
18.4 安装Istio 468
18.5 Istio流量治理实践 474
18.6 小结 492
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