概述

在Spring cloud应用中，当我们要使用feign客户端时，一般要做以下三件事情

1.注解@EnableFeignClients启用feign客户端；
示例 :

@SpringBootApplication
@EnableFeignClients
public class TestApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(TestApplication.class, args);
    }
}

2.使用注解@FeignClient 定义feign客户端 ;
示例 : 该例子定义了一个feign客户端，将远程服务http://test-service/test/echo映射为一个本地Java方法调用。

@FeignClient(name = "test-service", path = "/test")
public interface TestService {
    @RequestMapping(value = "/echo", method = RequestMethod.GET)
    TestModel echo(@RequestParam("parameter") String parameter);
}

3.使用注解@Autowired使用上面所定义feign的客户端 ；

    @Autowired   
    TestService testService;

    public void run()
    {
        // 这里的使用本地Java API的方式调用远程的Restful接口
        TestModel dto = testService.echo("Hello,你好!");
        log.info("echo : {}", dto);
     }

上面的三个步骤，前两个步骤可以理解为定义feign客户端,第三步是使用所定义的feign客户端。通过调试发现，上面第三步所注入的testService是一个代理对象，如下所示 :

testService = {$Proxy66@5502} 
    "HardCodedTarget(type=TestService, name=test-service, url=http://test-service/test)"
 h = {ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler@6924} 
  target = {Target$HardCodedTarget@6930} 
  dispatch = {LinkedHashMap@6931}  size = 1
   0 = {LinkedHashMap$Entry@6948} 
       "public abstract xxx.model.TestModel xxx.service.TestService.echo(java.lang.String)" 

该对象会代理客户端完成远程服务方法的调用，那么，该代理对象是如何生成的 ？这篇文章，我们通过源代码分析来回答这些问题。

源代码解析

源代码版本 : spring-cloud-openfeign-core-2.1.0.RELEASE , Spring Cloud Greenwich.RELEASE

注解@EnableFeignClients:扫描和注册feign客户端bean定义

注解@EnableFeignClients告诉框架扫描所有使用注解@FeignClient定义的feign客户端。它又通过注解@Import导入了类FeignClientsRegistrar( feign客户端注册器),如下所示:

@EnableFeignClients 
    => @Import(FeignClientsRegistrar.class)

那么 FeignClientsRegistrar 又是做什么的呢 ？我们继续。

FeignClientsRegistrar : feign客户端注册器

FeignClientsRegistrar实现了接口 ImportBeanDefinitionRegistrar。而ImportBeanDefinitionRegistrar的设计目的，就是被某个实现类实现，配合使用@Configuration注解的使用者配置类，在配置类被处理时，用于额外注册一部分bean定义:

对于上面的例子，使用者配置类就是 TestApplication

public interface ImportBeanDefinitionRegistrar {

   /**
    * Register bean definitions as necessary based on the given annotation metadata of
    * the importing @Configuration class.
    * 根据使用者配置类的注解元数据注册bean定义
    * @param importingClassMetadata 使用者配置类的注解元数据
    * @param registry 当前bean定义注册表，一般指当前Spring应用上下文对象，当前Spring容器
    */
   public void registerBeanDefinitions(
           AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry);

}

#registerBeanDefinitions – 注册feign客户端配置和feign客户端

方法FeignClientsRegistrar#registerBeanDefinitions实现如下:

   @Override
   public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,BeanDefinitionRegistry registry) {
       // 注册缺省配置到容器 registry
       registerDefaultConfiguration(metadata, registry);
       // 注册所发现的各个 feign 客户端到到容器 registry
       registerFeignClients(metadata, registry);
   }

#registerDefaultConfiguration– 注册feign客户端缺省配置

    // 注册feign客户端的缺省配置，缺省配置信息来自注解元数据的属性 defaultConfiguration    
    private void registerDefaultConfiguration(AnnotationMetadata metadata,BeanDefinitionRegistry registry) {
        // 获取注解@EnableFeignClients的注解属性     
        Map<String, Object> defaultAttrs = metadata
                .getAnnotationAttributes(EnableFeignClients.class.getName(), true);

        if (defaultAttrs != null && defaultAttrs.containsKey("defaultConfiguration")) {
            String name;
            // 下面是对所注册的缺省配置的的命名，格式如下 :
            // default.xxx.TestApplication
            if (metadata.hasEnclosingClass()) {
                //  针对注解元数据metadata对应一个内部类或者方法返回的方法本地类的情形
                name = "default." + metadata.getEnclosingClassName();
            }
            else {        
                // name 举例 : default.xxx.TestApplication
                // 这里 xxx.TestApplication 是注解@EnableFeignClients所在配置类的长名称           
                name = "default." + metadata.getClassName();
            }
            // 各种信息准备就绪，现在执行注册
            registerClientConfiguration(registry, name,
                    defaultAttrs.get("defaultConfiguration"));
        }
    }

#registerDefaultConfiguration方法最终注册客户端缺省配置的动作交给方法#registerClientConfiguration执行。

#registerClientConfiguration – 注册feign客户端配置

    // 将指定feign客户端配置configuration作为一个bean定义注册到容器：
    // bean 定义对象类型 : GenericBeanDefinition
    // bean class : FeignClientSpecification    
    // bean name : default.xxx.TestApplication.FeignClientSpecification (缺省配置)
    // bean name : test-service.FeignClientSpecification (针对某个feign client 的配置)
    private void registerClientConfiguration(BeanDefinitionRegistry registry, Object name,
            Object configuration) {
        BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder
                .genericBeanDefinition(FeignClientSpecification.class);
        // 设置构造函数参数     
        builder.addConstructorArgValue(name);
        builder.addConstructorArgValue(configuration);
        // 从bean定义构建器构造bean定义并注册到容器
        registry.registerBeanDefinition(
                name + "." + FeignClientSpecification.class.getSimpleName(),
                builder.getBeanDefinition());
    }

#registerClientConfiguration方法用于注册一个feign客户端配置bean,可以用于注册针对所有feign客户端的缺省配置的注册，也可以用于针对每个feign客户端的专有配置的注册。

针对所有feign客户端的缺省配置的bean名称类似于 : default.xxx.TestApplication.FeignClientSpecification，
针对某个名称为test-service的feign客户端的配置的bean名称类似于:test-service.FeignClientSpecification。

#registerFeignClients – 注册各个feign客户端及其配置

    // 参数 metadata : 注解@EnableFeignClients所在配置类的注解元数据
    public void registerFeignClients(AnnotationMetadata metadata,BeanDefinitionRegistry registry) {
        // 定义一个基于classpath的组件扫描器，它会根据指定的扫描位置和@EnableFeignClients注解属性   
        // 找出开发人员定义的所有feign客户端，也就是那些使用了注解@FeignClient的所有接口定义
        ClassPathScanningCandidateComponentProvider scanner = getScanner();
        scanner.setResourceLoader(this.resourceLoader);

        Set<String> basePackages;

        // attrs 用于表示注解@EnableFeignClients所在配置类的注解元数据中注解@EnableFeignClients
        // 的部分
        Map<String, Object> attrs = metadata
                .getAnnotationAttributes(EnableFeignClients.class.getName());
        AnnotationTypeFilter annotationTypeFilter = new AnnotationTypeFilter(
                FeignClient.class);
        final Class<?>[] clients = attrs == null ? null
                : (Class<?>[]) attrs.get("clients");
        if (clients == null || clients.length == 0) {
           // @EnableFeignClients 中没有指定 clients 属性的情况
            scanner.addIncludeFilter(annotationTypeFilter);
            basePackages = getBasePackages(metadata);
        }
        else {
           // @EnableFeignClients 中指定了 clients 属性的情况
            final Set<String> clientClasses = new HashSet<>();
            basePackages = new HashSet<>();
            for (Class<?> clazz : clients) {
                basePackages.add(ClassUtils.getPackageName(clazz));
                clientClasses.add(clazz.getCanonicalName());
            }
            AbstractClassTestingTypeFilter filter = new AbstractClassTestingTypeFilter() {
                @Override
                protected boolean match(ClassMetadata metadata) {
                    String cleaned = metadata.getClassName().replaceAll("\\$", ".");
                    return clientClasses.contains(cleaned);
                }
            };
            scanner.addIncludeFilter(
                    new AllTypeFilter(Arrays.asList(filter, annotationTypeFilter)));
        }

        // 使用 scanner 扫描每一个 basePackage, 获取其中的 feign 客户端定义， 
        // 也就是 @FeignClient 定义的那些接口
        for (String basePackage : basePackages) {
            Set<BeanDefinition> candidateComponents = scanner
                    .findCandidateComponents(basePackage);
            for (BeanDefinition candidateComponent : candidateComponents) {
                if (candidateComponent instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
                    // verify annotated class is an interface
                    AnnotatedBeanDefinition beanDefinition = (AnnotatedBeanDefinition) candidateComponent;
                    AnnotationMetadata annotationMetadata = beanDefinition.getMetadata();
                    Assert.isTrue(annotationMetadata.isInterface(),
                            "@FeignClient can only be specified on an interface");

                    // 获取所定义的feign客户端接口上的注解@FeignClient属性
                    Map<String, Object> attributes = annotationMetadata
                            .getAnnotationAttributes(
                                    FeignClient.class.getCanonicalName());

                    String name = getClientName(attributes);
                    // 将所定义的feign客户端上的配置属性作为一个bean注册到容器   
                    // 此方法的逻辑我们上面已经分析过
                    registerClientConfiguration(registry, name,
                            attributes.get("configuration"));

                    // 将所定义的feign客户端作为一个bean注册到容器：
                    // bean 定义类型 : GenericBeanDefinition
                    //  bean class : FeignClientFactoryBean
                    //  autowire 模式 : 根据类型绑定
                    // @FeignClient注解中的url,path,fallback等属性会设置为bean定义的属性
                    registerFeignClient(registry, annotationMetadata, attributes);
                }
            }
        }
    }   

    // 辅助工具类，从@EnableFeignClients注解属性中获取basePackages属性:
    // 参考以下@EnableFeignClients注解属性 :
    // 1. value
    // 2. basePackages
    // 3. basePackageClasses
    // 4. 配置类所在的包
    // 参数 importingClassMetadata : 使用注解@EnableFeignClients的配置类的元数据
    protected Set<String> getBasePackages(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        // 注解@EnableFeignClients的属性
        Map<String, Object> attributes = importingClassMetadata
                .getAnnotationAttributes(EnableFeignClients.class.getCanonicalName());

        Set<String> basePackages = new HashSet<>();
        for (String pkg : (String[]) attributes.get("value")) {
            if (StringUtils.hasText(pkg)) {
                basePackages.add(pkg);
            }
        }
        for (String pkg : (String[]) attributes.get("basePackages")) {
            if (StringUtils.hasText(pkg)) {
                basePackages.add(pkg);
            }
        }
        for (Class<?> clazz : (Class[]) attributes.get("basePackageClasses")) {
            basePackages.add(ClassUtils.getPackageName(clazz));
        }

        if (basePackages.isEmpty()) {
            basePackages.add(
                    ClassUtils.getPackageName(importingClassMetadata.getClassName()));
        }
        return basePackages;
    }

#registerFeignClients 最终注册feign客户端配置的动作交给#registerClientConfiguration完成，而注册feign客户端的动作交给#registerFeignClient方法完成。

#registerFeignClient – 注册一个feign客户端

    // 将所定义的feign客户端作为一个bean注册到容器：
    // bean 定义类型 : GenericBeanDefinition
    //  bean class : FeignClientFactoryBean -- 这是一个工厂bean，而不是最终bean实例的class
    //  autowire 模式 : 根据类型绑定
    // @FeignClient注解中的url,path,fallback等属性会设置为bean定义的属性
    // 参数 registry : Spring 容器
    // 参数 annotationMetadata : @FeignClient所注解的接口上的注解元数据
    // 参数 attributes : @FeignClient 注解属性信息
    private void registerFeignClient(BeanDefinitionRegistry registry,
           AnnotationMetadata annotationMetadata, Map<String, Object> attributes) {
       String className = annotationMetadata.getClassName();
       BeanDefinitionBuilder definition = BeanDefinitionBuilder
               .genericBeanDefinition(FeignClientFactoryBean.class);
       validate(attributes);
       definition.addPropertyValue("url", getUrl(attributes));
       definition.addPropertyValue("path", getPath(attributes));
       String name = getName(attributes);
       definition.addPropertyValue("name", name);
       definition.addPropertyValue("type", className);
       definition.addPropertyValue("decode404", attributes.get("decode404"));
       definition.addPropertyValue("fallback", attributes.get("fallback"));
       definition.addPropertyValue("fallbackFactory", attributes.get("fallbackFactory"));
       definition.setAutowireMode(AbstractBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE);

       String alias = name + "FeignClient";
       AbstractBeanDefinition beanDefinition = definition.getBeanDefinition();

       boolean primary = (Boolean)attributes.get("primary"); // has a default, won't be null

       beanDefinition.setPrimary(primary);

       String qualifier = getQualifier(attributes);
       if (StringUtils.hasText(qualifier)) {
           alias = qualifier;
       }

       BeanDefinitionHolder holder = new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, className,
               new String[] { alias });
       BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(holder, registry);
   }

从上面的代码分析可知，FeignClientsRegistrar的主要作用如下 :

1. 注册缺省feign客户端配置bean定义；
2. 对于每个@FeignClient注解的feign客户端定义 :
   1. 注册一个针对该feign客户端的配置bean定义；
   2. 注册该feign客户端bean定义,指定生成bean实例采用工厂类FeignClientFactoryBean;

而且，上述功能实现在类方法FeignClientsRegistrar#registerBeanDefinitions中，这是接口ImportBeanDefinitionRegistrar所定义的方法。该方法会在@EnableFeignClients注解被处理时执行。具体的执行时调用栈如下所示：

    AbstractApplicationContext#invokeBeanFactoryPostProcessors
    => PostProcessorRegistrationDelegate#invokeBeanFactoryPostProcessors
    => foreach BeanDefinitionRegistryPostProcessor : #postProcessBeanDefinitionRegistry
    => ConfigurationClassPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry
    => #processConfigBeanDefinitions
    => ConfigurationClassBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitions
    => foreach ConfigurationClass : #loadBeanDefinitionsForConfigurationClass
    => #loadBeanDefinitionsFromRegistrars
    => foreach ImportBeanDefinitionRegistrar : #registerBeanDefinitions
    => FeignClientsRegistrar#registerBeanDefinitions

FeignClientFactoryBean生成feign客户端代理对象

基于上面的分析，我们可以得知，开发人员所定义的feign客户端和相关配置会以bean定义的形式注册到bean容器中，这样当使用@Autowired注入一个feign客户端时，容器会使用工厂类FeignClientFactoryBean为其生成一个实例。下面我们来看其具体工作过程。

FeignClientFactoryBean#getObject生成feign客户端代理对象

    // 该方法由接口FactoryBean约定
       @Override
    public Object getObject() throws Exception {
        return getTarget();
    }


    <T> T getTarget() {
        //  从应用上下文中获取创建 feign 客户端的上下文对象 FeignContext
        // FeignContext 针对每个feign客户端定义会生成一个不同的 AnnotationConfigApplicationContext，
        // 这些应用上下文的parent都设置为当前应用的主应用上下文
        // 参考 : FeignAutoConfiguration
        FeignContext context = applicationContext.getBean(FeignContext.class);
        // 为目标feign客户端对象构建一个 builder,该builder最终生成的目标feign客户端是一个
        // 动态代理，使用 InvocationHandler ： ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler
        Feign.Builder builder = feign(context);

        if (!StringUtils.hasText(this.url)) {
           // @FeignClient 属性 url 属性没有指定的情况         
           // 根据属性 name , path 拼装一个 url，
           // 这种通常是需要在多个服务节点之间进行负载均衡的情况
            if (!this.name.startsWith("http")) {
                url = "http://" + this.name;
            }
            else {
                url = this.name;
            }
           // 方法cleanPath()加工属性path，使其以/开头，不以/结尾
            url += cleanPath();
           // 这里形成的url格式类似 :  http://test-service/test
           // 其中 test-service 是服务名，不是服务所在节点的IP，主机名或者域名

           // 函数 loadBalance 做如下动作 :
           // 1. 将builder和一个LoadBalancerFeignClient bean实例关联起来
           // 2. 使用一个HystrixTargeter将builder和一个 HardCodedTarget bean实例关联起来
           // 这里 HardCodedTarget 表示对应 url 为 http://test-service/test 的远程服务(可能
           // 包含多个服务方法)
           // 3. 生成最终的feign client 实例 : ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler 的动态代理对象，
           // 使用 InvocationHandler ： ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler。
           // 每个远程服务方法会对应到一个@FeignClient注解的接口方法上(依据方法上的注解进行匹配)
            return (T) loadBalance(builder, context, new HardCodedTarget<>(this.type,
                    this.name, url));
        }

        // @FeignClient 属性 url 属性被指定的情况 
        // 这种通常是明确指出了服务节点的url的情况，实际上不需要负载均衡
        if (StringUtils.hasText(this.url) && !this.url.startsWith("http")) {
            this.url = "http://" + this.url;
        }
        String url = this.url + cleanPath();
        // 将builder和一个LoadBalancerFeignClient bean实例关联起来
        Client client = getOptional(context, Client.class);
        if (client != null) {
            if (client instanceof LoadBalancerFeignClient) {
                // not load balancing because we have a url,
                // but ribbon is on the classpath, so unwrap
                // 因为指定了明确的服务节点url，所以这里不需要负载均衡，
                // 所以这里尽管client是LoadBalancerFeignClient，所以
                // 实际上可以获取其所代理的对象作为最终的client，
                // 相当于去掉了LoadBalancerFeignClient这层的代理功能
                client = ((LoadBalancerFeignClient)client).getDelegate();
            }
            builder.client(client);
        }
        // 使用一个HystrixTargeter将builder和一个 HardCodedTarget bean实例关联起来
        Targeter targeter = get(context, Targeter.class);
        // 生成最终的feign client 实例 : ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler 的动态代理对象，
        // 使用 InvocationHandler ： ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler。
        // 每个远程服务方法会对应到 一个@FeignClient注解的接口方法上(依据方法上的注解进行匹配)        
        return (T) targeter.target(this, builder, context, new HardCodedTarget<>(
                this.type, this.name, url));
    }

方法FeignClientFactoryBean#feign – 创建feign客户端构建器

protected Feign.Builder feign(FeignContext context) {
        FeignLoggerFactory loggerFactory = get(context, FeignLoggerFactory.class);
        Logger logger = loggerFactory.create(this.type);

        // 从上下文获取一个 Feign.Builder 上,
        // 并从上下文获得 Encoder, Decoder, Contract 设置到该 builder 上
        Feign.Builder builder = get(context, Feign.Builder.class)
                // required values
                .logger(logger)
                .encoder(get(context, Encoder.class))
                .decoder(get(context, Decoder.class))
                .contract(get(context, Contract.class));

        // 对 builder 进行其他属性设置
        configureFeign(context, builder);

        return builder;
    }

方法FeignClientFactoryBean#loadBalance – 生成具备负载均衡能力的feign客户端

为feign客户端构建器绑定负载均衡客户端,绑定目标服务端点，并生成最终的feign客户端实例。

// 对builder设置负载均衡客户端，绑定到目标服务端点，构建最终的feign客户端对象
protected <T> T loadBalance(Feign.Builder builder, FeignContext context,
            HardCodedTarget<T> target) {
        // 从上下文context获取一个Client，缺省是 LoadBalancerFeignClient    
        Client client = getOptional(context, Client.class);
        if (client != null) {
            // 将client设置到builder上
            builder.client(client);
            // 从上下文中获取一个 targeter,缺省是一个 HystrixTargeter
            Targeter targeter = get(context, Targeter.class);
            // 上面获取得到的 targeter 会根据 builder 的类型决定如何将 target
            // 绑定到 builder 并设置有关的其他属性和功能,然后生成最终的feign客户端对象
            return targeter.target(this, builder, context, target);
        }

        throw new IllegalStateException(
            "No Feign Client for loadBalancing defined. Did you forget to include " +
            "spring-cloud-starter-netflix-ribbon?");
    }

从上面分析可以看出，缺省情况下，所使用的feign客户端构建器类为Feign.Builder,并且Targeter是一个HystrixTargeter。HystrixTargeter#target方法的参数builder为Feign.Builder时，会直接调用该builder的target方法,如下所示 ：

class HystrixTargeter implements Targeter {
@Override
    public <T> T target(FeignClientFactoryBean factory, Feign.Builder feign, FeignContext context,
                        Target.HardCodedTarget<T> target) {
        if (!(feign instanceof feign.hystrix.HystrixFeign.Builder)) {
            return feign.target(target);
        }
       // ... 省略其他代码            
    }
}

接下来再来看Feign.Builder#target是如何工作的:

  // 执行构建并且创建相应的feign客户端实例    
  public <T> T target(Target<T> target) {
      return build().newInstance(target);
    }

  // 构建过程，最终根据各种配置生成一个 ReflectiveFeign 对象       
  public Feign build() {
      SynchronousMethodHandler.Factory synchronousMethodHandlerFactory =
          new SynchronousMethodHandler.Factory(client, retryer, requestInterceptors, logger,
              logLevel, decode404, closeAfterDecode, propagationPolicy);
      ParseHandlersByName handlersByName =
          new ParseHandlersByName(contract, options, encoder, decoder, queryMapEncoder,
              errorDecoder, synchronousMethodHandlerFactory);
      return new ReflectiveFeign(handlersByName, invocationHandlerFactory, queryMapEncoder);
    }
  }    

然后再看ReflectiveFeign#newInstance方法:

  // 创建最终的feign客户端实例 : 一个 ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler 的动态代理对象
  @Override
  public <T> T newInstance(Target<T> target) {
    Map<String, MethodHandler> nameToHandler = targetToHandlersByName.apply(target);
    Map<Method, MethodHandler> methodToHandler = new LinkedHashMap<Method, MethodHandler>();
    List<DefaultMethodHandler> defaultMethodHandlers = new LinkedList<DefaultMethodHandler>();

    for (Method method : target.type().getMethods()) {
      if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
        continue;
      } else if (Util.isDefault(method)) {
          // 对于每个缺省方法，使用 DefaultMethodHandler 
        DefaultMethodHandler handler = new DefaultMethodHandler(method);
        defaultMethodHandlers.add(handler);
        methodToHandler.put(method, handler);
      } else {
          // 对于每个对应服务功能端点的方法，缺省使用nameToHandler获取的MethodHandler，缺省是
          // SynchronousMethodHandler
        methodToHandler.put(method, nameToHandler.get(Feign.configKey(target.type(), method)));
      }
    }
    // 创建feign客户端实例 ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler,
    // 该对象包含了上面所创建的methodToHandler，用于对应各个开发者定义的@FeignClient接口方法
    InvocationHandler handler = factory.create(target, methodToHandler);
    // 创建feign客户端实例的动态代理对象
    T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(target.type().getClassLoader(),
        new Class<?>[] {target.type()}, handler);

    // 将缺省方法处理器绑定到feign客户端实例的动态代理对象上
    for (DefaultMethodHandler defaultMethodHandler : defaultMethodHandlers) {
      defaultMethodHandler.bindTo(proxy);
    }
    return proxy;
  }

从上面的分析我们不难看出，为什么最终注入的testService最终是一个ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler动态代理实例了。

总结

从上面的分析可以看出，当我们使用注解@EnableFeignClients 时，相当于启用了feign客户端定义的扫描和注册机制，从而可以发现开发人员通过注解@FeignClient定义的feign客户端，并最终作为bean定义注册到容器中。而通过@Autowired自动装配注解，这些feign客户端会以ReflectiveFeign$FeignInvocationHandler动态代理的形式被注入到使用方。该feign客户端包含了对每个接口方法的处理器MethodHandler,接口缺省方法对应DefaultMethodHandler,服务功能端点方法对应SynchronousMethodHandler。

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