Capítulo 2 - Estructura de Un Sistema Operativo

 

 

Materia: Sistemas Operativos Operativos

Tema: Capítulo 2- Estructura de un Sistema Operativo

Nombre y apellidos : Escarling Mora Billar

Matricula: 2018-5938

Nombre del instructor: José Doñe

Fecha:  19 de Septiembre del 2018.

 

Índice

Índice  .................................................................................................................................................

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............... ................. .................. ................. ................. .................. .................. ............ 1 Introducción .................

Componentes de un sistema operativo   ................................................................................... Componentes Gestión Ge stión de procesos   .................................................................................................................

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Gestión Ge stión de la memoria princi pal  ............................................................................................

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Gestión del almacenamiento secundario   ............................................................................

4

Sistema de entrada/salid entrada/salida a  ........................................................................................................

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Sistema de archivos   ..................................................................................................................

5

Sistemass de pr Sistema protección otección   ............................................................................................................

5

Sistema de comunicaciones   ...................................................................................................

6

Programass del si stema  ............................................................................................................. Programa

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Gestión de recursos   .................................................................................................................. Gestión Funciones de un sistema si stema opera operativo tivo   ..........................................................................................

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Servir de intermedia Servir intermediario rio en la comu nicación entre los usuarios y el h ardware de la computadora.  .............................................................................................................................. 8  Admi  Ad mini nist strar rar lo s rrecu ecurs rsos os del sist si stema ema  ................................................................................... 8 ................ .................. ................. .................. .................. ...... 9  Admi  Ad mini nist strac ració ión nd de e di disp spos osititiv ivos os  ..................

 Admi  Ad mini nist strac ració ión nd de e lo loss ssis istem temas as d de e almacenami almac enami ent ento o  ....................................................... 9  Admi  Ad mini nist strac ració ión nd de e tr trabajo abajo s   ...................................................................................................

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 Admi  Ad mini nist strac ració ión nd de e tareas   .......................................................................................................

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 Admi  Ad mini nist strac ració ión nd de e segu seguriridad dad   ................................................................................................ 11 Sistemass monol Sistema monolíticos íticos   ..................................................................................................................

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Sistemas con capas   .....................................................................................................................

13

Máquinas Má quinas virtu ale aless   .......................................................................................................................

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Máquinas Má quinas vi virtuales rtuales de sist ema  .............................................................................................

14

Máquinas Má quinas vi virtuales rtuales de proceso   ............................................................................................

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Modelo Mode lo cliente-se cliente-servidor  rvidor   ..............................................................................................................

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Conclusión   .....................................................................................................................................

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Bibliografía  .....................................................................................................................................

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Introducción Conocer cuáles son los componentes de un sistema operativo y de que se encargan estos componentes implica saber cómo funciona un sistema operativo por esto es muy importante que sepamos cuales son los componentes esenciales que hacen la estructura de un sistema operativo algunos de estos son el, la gestión de la memoria principal y la secundaria, la gestión de recursos entre otras cosas que nos enseñaran poco a poco como esta construido un sistema operativo, aquí también veremos cuáles son las funciones esenciales de un sistema operativo.

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Componentess de un sistema Componente sist ema operativo operativo Los diferentes elementos del sistema operativo están estrechamente relacionados. Las partes de un sistema operativo comprenden un conjunto de acciones que se llevan a cabo en una computadora. A continuación veremos los principales componentes del sistema operativo.

Gestión Ge stión de procesos   Cuando se habla de un proceso se hace referencia a un programa en ejecución. Un proceso es un conjunto de instrucciones que corresponden a un programa y que son ejecutadas por la CPU. En un programa se pueden ejecutar uno o varios procesos diferentes. La ejecución de un programa necesita recursos del sistema como tiempo de CPU, memoria, archivos y dispositivos de E/S. Un proceso puede pasar por los estados nuevo, preparado, ejecución, bloqueado y terminado cuando su ciclo de vida es de 5 estados. Si el proceso solo se ejecuta y termina el ciclo de vida es de 2 estados. Más abajo un ejemplo de estos estados.

El sistema operativo es el responsable de asignar recursos a los procesos, crear y destruir procesos, parar y reanudar procesos y proporcionar que los procesos se comuniquen y sincronicen.

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Gestión Ge stión de la memoria principal La memoria principal es la más importante de la máquina. No puede existir un ordenador que no tenga memoria principal. Se encuentra conectada directamente al microprocesador. Físicamente son circuitos integrados en los que la información se representa mediante señales eléctricas. La memoria principal se divide en: Memoria ROM y Memoria RAM.  

La memoria principal es un recurso muy importante que se ha de gestionar cuidadosamente para agilizar la ejecución de los procesos. La memoria principal se optimiza para asignar espacio a los diferentes programas pr ogramas a ejecutar. ejecutar . Entre los diferentes procesos a ejecutar se comparte la memoria principal. El espacio de memoria asignado se protege para que no se use estando concedido.   El

sistema

operativo

es

el

responsable de gestionar la memoria principal conociendo qué espacios de la memoria está siendo utilizada y por qué

procesos,

decidiendo

qué

procesos se cargarán en memoria cuando

haya

espacio

disponible,

asignando y reclamando espacio de memoria cuando sea necesario, administrar el intercambio entre la memoria principal y la memoria virtual (espacio en el disco usado para los procesos cuando la memoria principal no es suficiente).

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Gestión del almacenamiento secundario  secundario   La memoria principal no es suficiente para almacenar los programas y los datos, además de ser volátil porque los datos se pierden ante un fallo de la energía eléctrica. Por tal motivo es necesario un  sistema un

de

almacenamiento secundario también denominado memoria virtual.  El

sistema

de

almacenamiento

secundario representa otro de los componentes de   un sistema operativo y no es más que un espacio reservado en  en los discos con el objetivo de almacenar los programas que no necesitan estar en la memoria principal y para el intercambio de los programas desde y hacia la memoria principal. El sistema operativo se encarga de planificar los discos, gestionar el espacio libre, asignar el almacenamiento y verificar que los datos se guarden en orden.

Sistema de entrada/salida El sistema de entrada/salida, otro de los componentes

del

sistema

operativo,

representa el intercambio de información entre el procesador y los dispositivos periféricos (teclado, impresora

y

otros).

mouse, Los

pantalla, dispositivos

periféricos solicitan recursos del sistema por medio de interrupciones. El sistema de E/S está compuesto por un sistema de almacenamiento temporal (caché), una interfaz de controladores de dispositivos y otra interfaz para dispositivos específicos.

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El sistema operativo gestiona el almacenamiento temporal de entrada/salida y las interrupciones de los dispositivos de entrada/salida.

Sistema de archivos archivos Los archivos representan un conjunto de información almacenada en los discos de una PC. Dicha información se almacena de forma relacionada y organizada. Los archivos almacenan tanto los programas como los datos. El

sistema

de

archivos

forma

parte

de los

componentes de un sistema operativo  y son la forma

en que se organiza la información. Los sistemas de archivos más comunes son:   FAT



  FAT32



  Ext3



  NTFS



  XFS.



El sistema operativo es responsable de construir y eliminar archivos y directorios, manipular archivos y directorios, establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento, realizar copias de seguridad de archivos.

Sistemass de pr Sistema protección otección En un sistema operativo varios usuarios pueden

ejecutar

programas,

varios

simultáneamente procesos

se

sus

pueden

ejecutar simultáneamente, varios programas se pueden ejecutar al mismo tiempo, varios procesos

se

pueden

intercalar

para

su

ejecución simulando una ejecución simultánea.

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Normalmente estos sistemas operativos utilizan métodos de protección de datos, por ejemplo para que un programa no pueda usar o cambiar los datos de otro usuario. El E l sistema de protección protecció n es uno de los componentes del sistema operativo que proporciona el mecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los recursos del sistema. El sistema operativo se encarga de distinguir entre uso autorizado y no autorizado, especificar los controles de seguridad a realizar y forzar el uso de los mecanismos de protección.

Sistema de comunicaciones El sistema de comunicaciones es uno de los componentes de un sistema operativo que permite el intercambio de información entre procesos y programas que

se

ejecutan

localmente con procesos y programas que se ejecutan de forma remota. Las tareas de envío y recepción de información las ejecuta el sistema de comunicaciones a través de las interfaces de red.

El sistema operativo es el responsable de controlar el envío y recepción de la información, crear y mantener la comunicación para que las aplicaciones envíen y reciban información, y crear y mantener conexiones virtuales entre aplicaciones locales y aplicaciones remotas. 

Programass del si stema Programa Los programas program as del sistema forman f orman parte de los componentes componen tes del sistema operativo y son aplicaciones que se instalan con el sistema operativo pero que no forman parte de él. Los programas del sistema son útiles para el desarrollo y ejecución de los programas de usuario. 

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Las tareas que realizan los programas del sistema son: manipulación y modificación de archivos,

información

sistema,

soporte

del a

estado

del

lenguajes

de

programación y comunicaciones. El sistema operativo es el encargado de gestionar las tareas que realizan los diferentes programas del sistema.

Gestión Ge stión de recursos Una PC está formada por el hardware y el software. El hardware se relaciona con los componentes físicos y el software con los programas y el sistema operativo. Para que una PC pueda realizar las tareas solicitadas por el usuario requiere de la asignación de recursos para cada una de esas tareas. El sistema operativo administra los recursos que se deben asignar a los programas en ejecución. El sistema operativo administra la unidad central de procesamiento, los dispositivos de entrada y salida, la memoria principal o memoria RAM, los discos o memoria virtual, los procesos o programas en ejecución y en general todos los recursos del sistema.

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Funciones de un sistema si stema operativo operativo Servir Se rvir d e intermedia intermediario rio en la comun icación entre los us uarios y el h ardware de la com putadora. Para realizar esta función, el sistema operativo debe proporcionar a los usuarios un ambiente de trabajo cómodo, accesible, eficiente y seguro. El sistema operativo el que se encarga de manejar el hardware de la computadora, lo que hace que los usuarios no requieran de conocimientos de electrónica

para

hacer

uso

de

la

misma

(abstracción del hardware a los usuarios). Al utilizarse un sistema operativo es como si se colocara una capa de software sobre el hardware, con el objeto de que éste maneje todas las partes del sistema y presentar al usuario una interfaz o máquina virtual que es más fácil de entender y programar.

 Admi  Ad min n is trar tr ar l os rec ur urso so s d del el s istem is tem a El

sistema

operativo

proporciona

un

sistema lógico de comunicación y control (ordenado, seguro, consistente y eficiente) entre los distintos componentes que integran memoria

la

computadora:

principal,

almacenamiento

las

el

CPU,

unidades

secundario

y

la de los

dispositivos de entrada/salida. Además, se encarga de ofrecer una distribución ordenada y controlada de los recursos de que dispone el sistema entre los distintos programas que los requieren. Administrando los recursos de la computadora, el sistema operativo tiene control sobre el funcionamiento básico de la misma. Con el fin de poder cumplir con las funciones

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antes descritas, es necesario que el sistema operativo realice las actividades de administración de programas, administración de tareas, administración de dispositivos, administración de usuarios, administración de seguridad, etc.

 Admi  Ad min n is traci tr aci ón de d ispo is po si tivo ti voss Como se mencionó anteriormente, el sistema operativo debe ser capaz de controlar todos los componentes del sistema. Por ejemplo, debe manejar las entradas y las salidas de los datos

a

través

de

las

unidades

de

entrada/salida, manteniendo los detalles del control de los dispositivos dentro del sistema operativo, pero al reemplazar o agregar un nuevo dispositivo, sólo debe cambiarse en el sistema operativo la rutina de control que se encarga de manejar este dispositivo.

 Admi  Ad min n is traci tr aci ón de l os sis si s tem temas as d e alm almacen acen ami amien ento to Debe proporcionar un sistema para el manejo de los archivos y las funciones necesarias para conocer como éstos quedan guardados en

las

unidades

de

almacenamiento

secundario. Este sistema de manejo de archivos realizará todas las tareas que permitan el almacenamiento y recuperación de datos que sean requeridas por los usuarios. Los programas de aplicación no saben dónde se encuentran almacenados los datos o cómo recuperarlos, ya que estos conocimientos están contenidos en las rutinas de métodos de acceso del sistema o en los controladores de dispositivos. Cuando un programa requiere leer datos, le envía una orden al sistema operativo mediante un código de instrucción, éste busca el dato y lo entrega al programa.

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 Admi  Ad min n is traci tr aci ón de ttrab rab ajo ajoss El

sistema

operativo

interpreta

y

responde a los comandos que ingresa el

usuario,

cargando

en

memoria

principal, si es necesario, el programa correspondiente para su ejecución. En algunos casos, este proceso puede requerir la carga adicional de otros programas. Los sistemas operativos no son todos iguales, algunos tienen características sobresalientes, tales como la habilidad de ejecutar más de una tarea a la vez (multitarea), soportar más de un usuario trabajando al mismo tiempo (multiusuario), proporcionar un sistema de seguridad que proteja el acceso a los equipos y los datos, etc. En el caso de los sistemas multiusuario, el sistema operativo debe decidir si acepta o no ejecutar el programa o trabajo requerido por un usuario, para lo cual debe verificar si el usuario está registrado y si el mismo tiene autorización para utilizar este programa.

 Admi  Ad min n is traci tr aci ón de ttare areas as En

los

sistemas

monotarea,

la

administración de tareas es mínima, ya que para poder ejecutarse una nueva

tarea

tiene

que

haber

finalizado la tarea previa. Pero en los sistemas

multitarea,

el

sistema

operativo es el responsable de la operación simultánea de uno o más programas (tareas), distribuyendo los recursos (CPU, memoria principal, etc.) entre las distintas tareas y coordinando su funcionamiento. Los sistemas operativos avanzados poseen la habilidad de asignar prioridades a las tareas de modo tal que se pueda cambiar el orden de ejecución de las mismas. El número de programas

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que pueden ser efectivamente ejecutados depende de la cantidad de memoria principal disponible, tipo y velocidad del CPU, así como también de la eficiencia y capacidades del mismo sistema operativo. La multitarea se realiza aprovechando las diferencias de velocidades de trabajo del CPU y de entrada/salida, mientras un programa está esperando una entrada, se pueden ejecutar instrucciones de otro programa. Cuando una computadora ejecuta simultáneamente varias tareas, surge la necesidad de administrar la asignación de los diferentes recursos requeridos por las mismas. El sistema operativo operati vo se encarga de asignar dinámicamente a cada tarea en ejecución los recursos que ésta requiere para su uso exclusivo durante el tiempo que sea necesario, siempre que estén disponibles y puedan ser utilizadas por el usuario a quien pertenece la tarea. Además se encarga de que no se presenten conflictos en la ejecución de las diferentes tareas.

 Admi  Ad min n is traci tr aci ón de s egu egurr idad id ad El sistema operativo debe proteger a la computadora del acceso o utilización por usuarios no autorizados, para lo cual debe proporcionar un sistema de creación y control de cuentas de usuarios, así como los mecanismos para

el

procesamiento

de

la

identificación de los mismos cuando acceden

al

equipo.

El

sistema

operativo debe mantener registro de la actividad del sistema y llevar la contabilidad de la utilización de los recursos por parte de los usuarios. También deben proveer los procedimientos para el respaldo de archivos y la recuperación del sistema en caso de presentarse fallos en el mismo.

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Sistemass monolíticos Sistema Es una colección de procedimientos que se pueden llamar entre sí, cada procedimiento tiene una interfaz bien definida en términos de parámetros y resultados. Un sistema monolítico está compuesto por un grupo de estructuras fijas las cuales funcionan entre sí. Existen módulos grandes en el Kernel, los cuales interactúan entre sí, para poder tener una estructura, las diferentes partes del Kernel son compiladas por capas. Se encarga del funcionamiento del PC como son comunicación entre procesos, planificación y gestión del espacio de direcciones. Un núcleo monolítico es un tipo de núcleo o Kernel de un sistema operativo. ejemplo

Como de

operativo

sistema

de

núcleo

monolítico están UNIX, Linux

y

FreeBSD.

Estos sistemas tienen un

núcleo

grande

y

complejo, que engloba todos los servicios del sistema. Está programado de forma no modular, y tiene un rendimiento mayor que un micro núcleo (agregar referencia). Sin embargo, cualquier cualqui er cambio a realizar en cualquier servicio requiere la recopilación del núcleo y el reinicio del sistema para aplicar los nuevos cambios. Un sistema operativo con núcleo monolítico concentra todas las funcionalidades posibles (planificación, sistema de archivos, redes, controladores de dispositivos, gestión de memoria, etc.). dentro de un gran programa. El mismo puede tener un tamaño considerable, y deberá ser recompilado por completo al añadir una nueva funcionalidad.

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Sistemas con capas   Consiste en organizar o estructurar por jerarquía cada una de estas capas o anillos (interfaz de usuario, drivers, Kernel), cada una constituida sobre la inmediata inferior

Es una generalización del modelo de estructura simple para un sistema monolítico. Consiste en organizar el sistema operativo como una jerarquía de capas, cada una constituida sobre la inmediata inferior. El sistema operativo la utiliza para poder controlar los diversos aspectos del hardware, sobre ella se encuentra la capa de dispositivos. Es un conjunto de funciones denominadas controladoras de dispositivo que se encuentra dentro del Kernel del sistema operativo, acceden directamente al hardware y hacen el trabajo de escritura y lectura. Capa 0: Asignación del procesador y multiprogramación. Capa 1: Administración de los recursos del sistema (memoria, disco). Capa 2: Comunicación operador-proceso. Capa 3: Control E/S. Capa 4: Programas de usuario.

Capa 5: El operador.

Máquinas Má quinas virtuale virtu aless Una máquina virtual es un software capaz de cargar en su interior otro sistema operativo haciéndole creer que es un PC de verdad. Tal y como su nombre indica, el concepto es tan sencillo como crear una máquina (PC, consola, móvil o lo que sea) que en vez de ser física es virtual o emulada.

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Hay dos tipos de máquinas virtuales diferenciadas por su funcionalidad: Las de

sistema y Las de proceso , si bien la gran mayoría de las veces que oigas hablar de una máquina virtual casi seguro que se estarán refiriendo a las de sistema.

Máquinas virtuales de sistema Una máquina virtual de sistema es aquella que emula a un ordenador completo. En palabras llanas, es un software que puede hacerse pasar por otro dispositivo -como un PC- de tal modo que puedes ejecutar otro sistema operativo en su interior. Tiene su propio disco duro, memoria, tarjeta gráfica y demás componentes de hardware, aunque todos ellos son virtuales. Que sus componentes sean virtuales no quiere decir d ecir necesariamente que no existan. Por ejemplo, una máquina virtual puede tener unos recursos reservados de 2 GB de RAM y 20 GB de disco duro, que obviamente salen de algún sitio: del PC donde está instalada la máquina virtual, también llamada a veces

el

el anfitrión.

hipervisor, Otros

el host o dispositivos

podrían realmente ser inexistentes físicamente, como por ejemplo un CD-ROM que en verdad es el contenido de una imagen ISO en vez de un lector de CD de verdad.

Máquinas Má quinas virtuales de proc eso Una máquina virtual de proceso es menos ambiciosa que una de sistema. En vez de emular un PC por completo, ejecuta un proceso concreto, como una aplicación, en su entorno de ejecución. Suena algo esotérico, pero lo usas cada vez que ejecutas una aplicación basada en Java o basada en .NET Framework. Esto es de utilidad a la hora de desarrollar aplicaciones para varias plataformas, pues en vez de tener que programar específicamente para cada sistema, si stema, el entorno de ejecución (es decir, la máquina virtual) es el que se encarga de lidiar con el sistema operativo.

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Modelo Mode lo cliente-servidor cliente-servidor La arquitectura cliente-servidor es un modelo de diseño de software en el que las tareas

se

reparten

entre

los

proveedores

de

recursos

o

servicios,

llamados servidores, llamados  servidores,   y los demandantes, llamados clientes. llamados clientes.   Un cliente realiza peticiones a otro programa, el servidor, el  servidor, quien  quien le da respuesta. Esta idea también se puede aplicar a programas que se ejecutan sobre una sola computadora, aunque es más ventajosa en un sistema operativo multiusuario operativo  multiusuario distribuido a través de una red una  red de computadoras.  computadoras.   Algunos ejemplos de aplicaciones aplicaciones computacionales computacionales que usen el modelo clienteservidor son el Correo el Correo electrónico, un electrónico, un Servidor  Servidor de impresión y la World la World Wide Web.  Web.  En esta arquitectura la capacidad de proceso está repartida entre los clientes y los servidores, aunque son más importantes las ventajas de tipo organizativo debidas a la centralización de la gestión de la información y la separación de responsabilidades, lo que facilita y clarifica el diseño del sistema.

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Conclusión Las partes de un sistema operativo comprenden un conjunto de acciones que se llevan a cabo en una computadora, es muy importante saber el funcionamiento de estas partes así entendemos y vemos desde otro punto de vista el sistema operativo, aquí pudimos apreciar conceptos como gestión de procesos, que es el componente que se encarga de cómo lo dice su nombre gestionar todos los procesos del sistema operativo, yo diría que es uno fundamental y de los más importantes pues si no hay quien gestiones los procesos el sistema operativo no funcionara correctamente y sin muchos márgenes de errores.  

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Bibliografía https://www.administracionderedes.com/componentes-de-un-sistemaoperativo/#Componentes_de_un_sistema_operativo

http://www.aulapc.es/basico_conceptos_memorias.html https://www.monografias.com/trabajos102/hardware-y-sistemaoperativo/hardware-y-sistema-operativo.shtml https://lcsistemasoperativos.wordpress.com/2015/02/01/01-03-funciones-de-unsistema-operativo/ http://joalsa.blogspot.com/p/sistemas-monoliticos.html http://jekfunsanmateo.blogspot.com/p/sistemas-monoliticos-y-por-capas.html https://www.xataka.com/especiales/maquinas-virtuales-que-son-como-funcionan-ycomo-utilizarlas

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