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导读

Flink Table Modules（模块）是 Table API / SQL 中用于扩展系统内置对象（如内置函数）的可插拔机制：它允许你把自定义函数注册为"类内置函数"，在 SQL 和 Table API 中直接使用，也可以一键挂载 Hive 模块来复用 Hive 的内置函数生态。读完本文，你将掌握 Module 的核心概念与三种模块类型、模块的生命周期（加载/启用/禁用/卸载）与同名函数解析顺序规则，并能通过 SQL、Table API 或 SQL Client 的 YAML 配置完整操控模块，最后深入源码理解Module/ModuleFactory接口与函数解析的底层实现。

什么是 Modules

Modules 允许用户扩展 Flink 的内置对象（built-in objects），例如定义与 Flink 内置函数行为一致的自定义函数。它们是可插拔（pluggable）的：Flink 提供了一些预置模块，同时用户完全可以编写自己的模块。

典型的使用场景包括：

• 用户定义自己的地理（geo）函数，作为内置函数插入 Flink，从而在 Flink SQL 和 Table API 中直接使用；
• 用户加载现成的 Hive 模块（out-of-shelf），把 Hive 的内置函数当作 Flink 的内置函数使用。

更进一步，一个模块还可以提供内置的 table source 和 sink 工厂（规划部分），从而禁用 Flink 基于 Java 服务提供者接口（SPI，Service Provider Interfaces）的默认发现机制，或者在没有对应 catalog 的情况下影响临时表连接器（connector）的创建方式。

从源码上看，模块定义在 Module.java 中：其 Javadoc 明确说明"Modules define a set of metadata, including functions, user defined types, operators, rules, etc. Metadata from modules are regarded as built-in or system metadata"。Module接口标注为@PublicEvolving，核心方法包括：

其中工厂方法的优先级规则（源码注释明确给出）：

1. 持久化表对应 catalog 提供的工厂；
2. 模块提供的工厂；
3. 使用 Java SPI 发现的工厂。

模块提供的工厂会按照模块加载顺序依次被调用，第一个返回的工厂将被使用——这就是模块可以"关闭 SPI 或影响临时表创建方式"的底层依据。

Module 类型

CoreModule

CoreModule包含 Flink 的全部系统（内置）函数，默认被加载且处于启用状态。其实现位于 CoreModule.java：它持有BuiltInFunctionDefinitions.getDefinitions()返回的所有BuiltInFunctionDefinition，在构造时以函数名（大写化，toUpperCase(Locale.ROOT)）为 key 建立查找表；listFunctions(false)会过滤掉内部函数（isInternal()为 true 的），getFunctionDefinition(name)则通过大写化后的名称进行不区分大小写的精确查找。CoreModule是单例（CoreModule.INSTANCE），这也解释了为什么它默认总是可用。

HiveModule

HiveModule将 Hive 的内置函数作为 Flink 的系统函数提供给 SQL 和 Table API 用户。Flink 的 Hive 文档 提供了搭建该模块的完整细节。

其实现位于 HiveModule.java，几个值得注意的源码细节：

• 构造函数要求非空hiveVersion，并通过HiveShimLoader.loadHiveShim(hiveVersion)按版本加载对应的 Hive shim，实现多 Hive 版本兼容；
• 维护了一个BUILT_IN_FUNC_BLACKLIST黑名单（如cume_dist、rank、row_number、lag、lead、tumble、hop、session系列等窗口/分析函数），这些函数不会被 Hive 模块覆盖，从而保证 Flink 自身窗口与时间属性语义不被破坏；
• listFunctions()采用懒加载：首次调用时从hiveShim.listBuiltInFunctions()拉取全部内置函数，剔除黑名单，再补充grouping、to_decimal等自定义实现；
• 当配置项TABLE_EXEC_HIVE_NATIVE_AGG_FUNCTION_ENABLED开启时，sum、count、avg、min、max会被替换为 Flink 原生聚合函数实现（HiveSumAggFunction等），以支持 hash-agg；
• grouping、internal_interval等函数被覆盖为 Flink 侧的兼容实现。

HiveModule的工厂 HiveModuleFactory.java 的标识符（factoryIdentifier()）为hive，其可选配置项定义在 HiveModuleOptions.java 中，即hive-version选项（字符串类型，无默认值）；未显式指定时回退到HiveShimLoader.getHiveVersion()。

用户自定义模块（User-Defined Module）

用户可以通过实现Module接口开发自定义模块。要在 SQL CLI 中使用自定义模块，需要同时开发模块本身以及对应的模块工厂——即实现ModuleFactory接口。

ModuleFactory定义在 ModuleFactory.java，标注为@PublicEvolving。一个模块工厂定义了一组属性（properties），用于在 SQL CLI 启动（bootstrap）时配置该模块。这些属性被传递给一个发现服务（discovery service），服务尝试将属性与某个ModuleFactory匹配，并实例化对应的模块实例。

ModuleFactory的关键要素：

• createModule(Context context)：根据上下文创建并配置模块；Context接口提供getOptions()（创建模块的选项，实现方应校验）、getConfiguration()（当前会话的只读配置）、getClassLoader()（当前会话的类加载器，可用于发现嵌套工厂）；
• factoryIdentifier()：工厂唯一标识符，SQL 中的模块类型即与之对应；
• requiredOptions()/optionalOptions()：必选/可选配置项集合，用于发现与校验。

老旧的createModule(Map<String, String>)（基于TableFactory栈）已被标记@Deprecated，新实现应基于Factory栈。

Module 生命周期与解析顺序

一个模块可以被加载（load）、启用（use/enable）、禁用（disable）和卸载（unload）。

• 当TableEnvironment初次加载一个模块时，默认会启用它；
• Flink 支持多个模块并存，并跟踪加载顺序来解析元数据；
• Flink 只会在启用的模块中解析函数。

当两个模块中存在同名函数时，有三种情况：

• 两个模块都被启用：Flink 按模块的解析顺序（resolution order）解析函数；
• 其中一个被禁用：Flink 解析到被启用的那个模块；
• 两个都被禁用：Flink 无法解析该函数。

用户可以通过不同的声明顺序改变解析顺序。例如，通过USE MODULES hive, core让 Flink 优先在 Hive 中查找函数。

此外，用户也可以"不声明"某个模块来禁用它。例如USE MODULES hive会禁用 core 模块（强烈不推荐禁用 core 模块）。注意：禁用模块并不会卸载它，用户可以通过再次使用它来重新启用，例如USE MODULES core, hive会把 core 模块带回并置于首位。一个模块只有在其已加载（loaded）的状态下才能被启用；使用一个未加载的模块会抛出异常。最后，用户可以卸载（unload）一个模块。

禁用与卸载的区别在于：TableEnvironment仍然保留被禁用的模块，用户可以通过列出所有已加载的模块来查看被禁用的模块。

在源码层面，这些行为由 ModuleManager.java 精确实现：

• 内部用LinkedHashMap<String, Module> loadedModules保持加载顺序（保证listFullModules()结果确定），用List<String> usedModules记录启用顺序；
• 构造时默认注册并启用 core 模块（CoreModuleFactory.IDENTIFIER）；
• loadModule(name, module)：同名模块已存在时抛出ValidationException，否则加入usedModules与loadedModules；
• unloadModule(name)：移除模块，同时从启用列表移除，不存在时抛异常；
• useModules(names...)：校验所有名字都已加载且不重复，然后整体重置usedModules为新的声明顺序——这正是"改变解析顺序/禁用未声明模块"的实现机制；
• getFunctionDefinition(name)：按usedModules顺序遍历，先检查listFunctions(true)中是否存在忽略大小写匹配的函数名，命中即返回该模块的定义——这与文档中"解析顺序决定同名函数归属"的语义一一对应；
• getFactory(selector)：同样按启用顺序遍历模块，返回第一个非空的工厂，支撑"模块工厂优先于 SPI 发现"的机制。

TableEnvironment的编程式入口在 TableEnvironmentImpl.java：loadModule、useModules、unloadModule三个方法均直接委托给ModuleManager。

Namespace（命名空间）

模块提供的对象被认为是 Flink 系统（内置）对象的一部分，因此它们没有命名空间。这意味着模块导出的函数在 SQL 会话中是全局可见的，不需要任何 schema 或 catalog 前缀。

如何加载、卸载、使用和列出模块

使用 SQL

用户可以在 Table API 和 SQL CLI 中通过 SQL 来完成模块的加载/卸载/使用/列出操作。以下示例完整演示了从初始状态到加载 Hive 模块、调整解析顺序、禁用 core、卸载 Hive 的完整流程。

Java

EnvironmentSettings settings = EnvironmentSettings.inStreamingMode(); TableEnvironment tableEnv = TableEnvironment.create(settings); // Show initially loaded and enabled modules tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // +-------------+ tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print(); // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // +-------------+------+ // Load a hive module tableEnv.executeSql("LOAD MODULE hive WITH ('hive-version' = '...')"); // Show all enabled modules tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // | hive | // +-------------+ // Show all loaded modules with both name and use status tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print(); // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // | hive | true | // +-------------+------+ // Change resolution order tableEnv.executeSql("USE MODULES hive, core"); tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // | core | // +-------------+ tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print(); // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | hive | true | // | core | true | // +-------------+------+ // Disable core module tableEnv.executeSql("USE MODULES hive"); tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // +-------------+ tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print(); // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | true | // | core | false | // +-------------+-------+ // Unload hive module tableEnv.executeSql("UNLOAD MODULE hive"); tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print(); // Empty set tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print(); // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | false | // +-------------+-------+

Scala

val settings = EnvironmentSettings.inStreamingMode() val tableEnv = TableEnvironment.create(setting) // Show initially loaded and enabled modules tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // +-------------+ tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print() // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // +-------------+------+ // Load a hive module tableEnv.executeSql("LOAD MODULE hive WITH ('hive-version' = '...')") // Show all enabled modules tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // | hive | // +-------------+ // Show all loaded modules with both name and use status tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES") // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // | hive | true | // +-------------+------+ // Change resolution order tableEnv.executeSql("USE MODULES hive, core") tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // | core | // +-------------+ tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print() // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | hive | true | // | core | true | // +-------------+------+ // Disable core module tableEnv.executeSql("USE MODULES hive") tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // +-------------+ tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print() // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | true | // | core | false | // +-------------+-------+ // Unload hive module tableEnv.executeSql("UNLOAD MODULE hive") tableEnv.executeSql("SHOW MODULES").print() // Empty set tableEnv.executeSql("SHOW FULL MODULES").print() // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | false | // +-------------+-------+

Python

from pyflink.table import * # environment configuration settings = EnvironmentSettings.inStreamingMode() t_env = TableEnvironment.create(settings) # Show initially loaded and enabled modules t_env.execute_sql("SHOW MODULES").print() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | core | # +-------------+ t_env.execute_sql("SHOW FULL MODULES").print() # +-------------+------+ # | module name | used | # +-------------+------+ # | core | true | # +-------------+------+ # Load a hive module t_env.execute_sql("LOAD MODULE hive WITH ('hive-version' = '...')") # Show all enabled modules t_env.execute_sql("SHOW MODULES").print() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | core | # | hive | # +-------------+ # Show all loaded modules with both name and use status t_env.execute_sql("SHOW FULL MODULES").print() # +-------------+------+ # | module name | used | # +-------------+------+ # | core | true | # | hive | true | # +-------------+------+ # Change resolution order t_env.execute_sql("USE MODULES hive, core") t_env.execute_sql("SHOW MODULES").print() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | hive | # | core | # +-------------+ t_env.execute_sql("SHOW FULL MODULES").print() # +-------------+------+ # | module name | used | # +-------------+------+ # | hive | true | # | core | true | # +-------------+------+ # Disable core module t_env.execute_sql("USE MODULES hive") t_env.execute_sql("SHOW MODULES").print() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | hive | # +-------------+ t_env.execute_sql("SHOW FULL MODULES").print() # +-------------+-------+ # | module name | used | # +-------------+-------+ # | hive | true | # | core | false | # +-------------+-------+ # Unload hive module t_env.execute_sql("UNLOAD MODULE hive") t_env.execute_sql("SHOW MODULES").print() # Empty set t_env.execute_sql("SHOW FULL MODULES").print() # +-------------+-------+ # | module name | used | # +-------------+-------+ # | hive | false | # +-------------+-------+

SQL Client

-- Show initially loaded and enabled modules Flink SQL> SHOW MODULES; +-------------+ | module name | +-------------+ | core | +-------------+ 1 row in set Flink SQL> SHOW FULL MODULES; +-------------+------+ | module name | used | +-------------+------+ | core | true | +-------------+------+ 1 row in set -- Load a hive module Flink SQL> LOAD MODULE hive WITH ('hive-version' = '...'); -- Show all enabled modules Flink SQL> SHOW MODULES; +-------------+ | module name | +-------------+ | core | | hive | +-------------+ 2 rows in set -- Show all loaded modules with both name and use status Flink SQL> SHOW FULL MODULES; +-------------+------+ | module name | used | +-------------+------+ | core | true | | hive | true | +-------------+------+ 2 rows in set -- Change resolution order Flink SQL> USE MODULES hive, core ; Flink SQL> SHOW MODULES; +-------------+ | module name | +-------------+ | hive | | core | +-------------+ 2 rows in set Flink SQL> SHOW FULL MODULES; +-------------+------+ | module name | used | +-------------+------+ | hive | true | | core | true | +-------------+------+ 2 rows in set -- Unload hive module Flink SQL> UNLOAD MODULE hive; Flink SQL> SHOW MODULES; Empty set Flink SQL> SHOW FULL MODULES; +-------------+-------+ | module name | used | +-------------+-------+ | hive | false | +-------------+-------+ 1 row in set

通过 YAML 配置 SQL Client

在 SQL Client 的 YAML 配置文件中定义的所有模块都必须提供type属性来指明模块类型。开箱即支持以下类型：

modules: - name: core type: core - name: hive type: hive

⚠️ 注意：使用 SQL 时，模块名用于执行模块发现（module discovery），它会被解析为简单标识符（simple identifier）且区分大小写。

使用 Java、Scala 或 Python 编程式管理

用户也可以通过编程方式（Java、Scala、Python）加载/卸载/使用/列出模块。与 SQL 方式对应的方法为loadModule、unloadModule、useModules、listModules、listFullModules。

Java

EnvironmentSettings settings = EnvironmentSettings.inStreamingMode(); TableEnvironment tableEnv = TableEnvironment.create(settings); // Show initially loaded and enabled modules tableEnv.listModules(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // +-------------+ tableEnv.listFullModules(); // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // +-------------+------+ // Load a hive module tableEnv.loadModule("hive", new HiveModule()); // Show all enabled modules tableEnv.listModules(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // | hive | // +-------------+ // Show all loaded modules with both name and use status tableEnv.listFullModules(); // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // | hive | true | // +-------------+------+ // Change resolution order tableEnv.useModules("hive", "core"); tableEnv.listModules(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // | core | // +-------------+ tableEnv.listFullModules(); // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | hive | true | // | core | true | // +-------------+------+ // Disable core module tableEnv.useModules("hive"); tableEnv.listModules(); // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // +-------------+ tableEnv.listFullModules(); // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | true | // | core | false | // +-------------+-------+ // Unload hive module tableEnv.unloadModule("hive"); tableEnv.listModules(); // Empty set tableEnv.listFullModules(); // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | false | // +-------------+-------+

Scala

val settings = EnvironmentSettings.inStreamingMode() val tableEnv = TableEnvironment.create(setting) // Show initially loaded and enabled modules tableEnv.listModules() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // +-------------+ tableEnv.listFullModules() // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // +-------------+------+ // Load a hive module tableEnv.loadModule("hive", new HiveModule()) // Show all enabled modules tableEnv.listModules() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | core | // | hive | // +-------------+ // Show all loaded modules with both name and use status tableEnv.listFullModules() // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | core | true | // | hive | true | // +-------------+------+ // Change resolution order tableEnv.useModules("hive", "core") tableEnv.listModules() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // | core | // +-------------+ tableEnv.listFullModules() // +-------------+------+ // | module name | used | // +-------------+------+ // | hive | true | // | core | true | // +-------------+------+ // Disable core module tableEnv.useModules("hive") tableEnv.listModules() // +-------------+ // | module name | // +-------------+ // | hive | // +-------------+ tableEnv.listFullModules() // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | true | // | core | false | // +-------------+-------+ // Unload hive module tableEnv.unloadModule("hive") tableEnv.listModules() // Empty set tableEnv.listFullModules() // +-------------+-------+ // | module name | used | // +-------------+-------+ // | hive | false | // +-------------+-------+

Python

from pyflink.table import * # environment configuration settings = EnvironmentSettings.inStreamingMode() t_env = TableEnvironment.create(settings) # Show initially loaded and enabled modules t_env.list_modules() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | core | # +-------------+ t_env.list_full_modules() # +-------------+------+ # | module name | used | # +-------------+------+ # | core | true | # +-------------+------+ # Load a hive module t_env.load_module("hive", HiveModule()) # Show all enabled modules t_env.list_modules() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | core | # | hive | # +-------------+ # Show all loaded modules with both name and use status t_env.list_full_modules() # +-------------+------+ # | module name | used | # +-------------+------+ # | core | true | # | hive | true | # +-------------+------+ # Change resolution order t_env.use_modules("hive", "core") t_env.list_modules() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | hive | # | core | # +-------------+ t_env.list_full_modules() # +-------------+------+ # | module name | used | # +-------------+------+ # | hive | true | # | core | true | # +-------------+------+ # Disable core module t_env.use_modules("hive") t_env.list_modules() # +-------------+ # | module name | # +-------------+ # | hive | # +-------------+ t_env.list_full_modules() # +-------------+-------+ # | module name | used | # +-------------+-------+ # | hive | true | # | core | false | # +-------------+-------+ # Unload hive module t_env.unload_module("hive") t_env.list_modules() # Empty set t_env.list_full_modules() # +-------------+-------+ # | module name | used | # +-------------+-------+ # | hive | false | # +-------------+-------+

深入源码：模块函数的解析与工厂发现原理

函数解析：按启用顺序"先到先得"

结合前面 ModuleManager.java 的实现可以看到，一次 SQL 中的函数调用最终会走到ModuleManager.getFunctionDefinition(name)：

1. 按usedModules的声明顺序遍历启用的模块；
2. 对每个模块先调用listFunctions(true)（包含隐藏函数）做忽略大小写的匹配；
3. 一旦命中，立即返回该模块的getFunctionDefinition(name)，不再向后查找。

因此，USE MODULES hive, core与USE MODULES core, hive会直接决定同名函数（例如 Hive 与 Flink 都提供的函数）的归属。这也解释了文档中的三条解析规则：启用状态 + 声明顺序共同决定解析结果；全部禁用则解析失败。

函数列举：SHOW MODULES与SHOW FULL MODULES的差异

ModuleManager.listModules()仅返回usedModules（启用中的模块，按解析顺序）；listFullModules()则返回全部已加载模块的ModuleEntry（模块名 + 是否启用），启用中的在前（按解析顺序）、禁用的在后。这正好对应 SQL 中SHOW MODULES只显示启用的模块、而SHOW FULL MODULES额外带出used状态列的行为——也是"禁用不等于卸载"这一语义的可观测体现。

模块工厂发现：自定义模块接入 SQL CLI 的路径

当在 SQL Client / YAML 中声明type: hive或执行LOAD MODULE hive WITH (...)时，SQL 层会把模块名（如hive）作为标识符交给发现服务，服务将其与ModuleFactory.factoryIdentifier()进行匹配，找到后调用createModule(Context)完成实例化。以HiveModuleFactory为例，它声明factoryIdentifier() = "hive"、可选配置项hive-version，并在createModule中通过FactoryUtil.createModuleFactoryHelper做选项校验，最终new HiveModule(hiveVersion, context.getConfiguration(), context.getClassLoader())。

因此，编写一个自定义模块通常需要两步：

1. 实现Module接口，提供listFunctions()与getFunctionDefinition(name)（以及可选地提供 source/sink 工厂）；
2. 实现ModuleFactory接口，声明factoryIdentifier()（作为 SQL 中的模块类型）、requiredOptions()/optionalOptions()，并实现createModule(Context)。

之后即可在 SQL CLI 的 YAML 配置中按name+type声明，或通过LOAD MODULE语句动态加载。

注意事项与实践建议

• 模块名区分大小写：SQL 中模块名被解析为简单标识符并区分大小写（如LOAD MODULE hive与LOAD MODULE Hive是不同处理路径）；
• 禁用不等于卸载：USE MODULES hive只是把 core 从启用列表移除，core 仍处于已加载状态，可通过USE MODULES core, hive重新启用；而UNLOAD MODULE才会真正移除模块；
• 不要轻易禁用 core 模块：文档明确"强烈不推荐禁用 core 模块"，因为 Flink 的系统内置函数都来自CoreModule，禁用后大量内置函数将不可解析；
• 同名函数的行为差异：Hive 模块自带黑名单，不会覆盖 Flink 的窗口函数与分析函数；若你的自定义模块与既有模块函数重名，务必通过USE MODULES明确解析顺序，避免语义混乱；
• 模块的工厂能力：如果希望完全掌控临时表 source/sink 的创建，可以在Module中实现getTableSourceFactory()/getTableSinkFactory()，按加载顺序优先于 Java SPI 生效（工厂优先级为：catalog > module > SPI）。

以上所有 SQL 语句与编程 API 在 Table API、SQL CLI 中均可直接运行验证；模块机制的完整源码可继续阅读 Module.java、CoreModule.java、HiveModule.java、ModuleManager.java 与 TableEnvironmentImpl.java。

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