💻 计算机二级基础 —— 存储·网络·编程语言·流程图

哈喽同学们！今天我们来搞定信息学初赛必考的四大计算机基础理论～这些都是选择题里的"常客"，搞懂了直接拿分！虽然是理论，但我会用最有趣的比喻讲清楚，保证不枯燥！准备好了吗？开始！🚀

📚 今日知识地图

知识点 核心问题 关键词
💾 计算机存储 内存分哪几种？RAM/ROM/Cache 啥区别？ 易失性、读写速度、层次结构
🌐 计算机网络 网络怎么分类？OSI 七层和 TCP/IP 四层是啥？ WAN/MAN/LAN、协议、IP地址
👨‍💻 编程语言 机器/汇编/高级语言有啥区别？C++ 和 Python 啥特点？ 执行效率、可读性、翻译方式
📊 流程图 流程图怎么画？三种基本结构是啥？ 起止框/处理框/判断框、顺序/选择/循环

💾 第一讲：计算机存储的基本概念

💡 引入：计算机的"记忆"在哪里？

我们写的程序、打开的文件、正在玩的游戏，都存在哪里？计算机有一套"记忆系统"，就像我们人的大脑有短期记忆和长期记忆一样。

🎯 存储的层次结构：金字塔模型

计算机存储是一个金字塔，越往上速度越快、容量越小、价格越贵：

        ┌─────────────┐
        │   CPU 寄存器  │  ← 最快，最小，最贵
        ├─────────────┤
        │  Cache 高速缓存 │
        ├─────────────┤
        │   RAM 内存    │
        ├─────────────┤
        │  硬盘/SSD/U盘  │  ← 最慢，最大，最便宜
        └─────────────┘

💡 小提示：寄存器在 CPU 内部，速度和 CPU 一样快，但容量极小（只有几十个）。我们重点讲 RAM、ROM、Cache 这三个。

🎯 RAM（随机存取存储器）= 内存

Random Access Memory，就是我们平时说的"内存条"。

特性 说明
可读可写 既能读数据，也能写数据
随机访问 访问任意地址的速度一样快
易失性 ⚠️ 断电后数据全部消失！
速度 很快（比硬盘快得多）
用途 存放正在运行的程序和数据

🧠 比喻：RAM 就像你的课桌桌面——你正在写的作业、正在看的书都放在桌面上，随手就能拿到（速度快），但放学一收拾桌面就空了（断电丢失）。

🎯 ROM（只读存储器）

Read-Only Memory。

特性 说明
只读 正常情况下只能读，不能随便写
非易失性 ✅ 断电后数据不消失！
速度 较快
用途 存放计算机启动时必需的基本程序（如 BIOS）

🧠 比喻：ROM 就像印在课本上的内容——你只能读，不能随便改，但就算放十年也不会消失（断电不丢失）。计算机一开机就要用的基本指令就存在 ROM 里。

💡 拓展：现在的 ROM 也不是完全不能写了，比如 EPROM（紫外线擦除）、EEPROM（电擦除）、Flash（闪存，U盘和 SSD 用的就是它），都可以多次改写，但本质上仍属于 ROM 家族（非易失性）。

🎯 Cache（高速缓冲存储器）

Cache 读作"卡什"，是介于 CPU 和内存之间的一层高速小容量存储器。

特性 说明
速度 极快（接近 CPU 速度，比 RAM 快很多）
容量 很小（几 KB 到几 MB）
原理 把 CPU 最近常用的数据从内存复制一份到 Cache
目的 解决 CPU 太快、内存太慢的"速度不匹配"问题

🧠 比喻：Cache 就像你文具盒里的笔——你最常用的几支笔放在文具盒里（Cache），随手就拿；不常用的笔放在书包里（RAM），要翻一下；而 CPU 就像你写字的手，直接从文具盒拿最快。

💡 局部性原理：Cache 能起作用是因为程序有"局部性"——刚用过的数据附近很可能马上又要用（空间局部性），刚用过的数据很可能很快再用（时间局部性）。所以把常用数据放 Cache 里，命中率很高。

🎯 三者核心对比表（必背！）

RAM ROM Cache
中文名 随机存取存储器 只读存储器 高速缓冲存储器
可读可写？ ✅ 可读可写 ❌ 一般只读 ✅ 可读可写
断电丢失？ ✅ 丢失（易失） ❌ 不丢失（非易失） ✅ 丢失（易失）
速度 快 较快 极快
容量 较大（GB级） 小（MB级） 极小（KB~MB级）
位置 主板上（内存条） 主板上 CPU 内部或附近
典型用途 运行中的程序和数据 BIOS/启动程序 CPU 常用数据缓存

🚨 易错点（选择题高频坑！）

❌ 错误说法 ✅ 正确说法
RAM 断电不丢失 RAM 是易失性的，断电数据全没
ROM 可以随便写入 ROM 正常只读，特殊方式才能写
Cache 容量很大 Cache 容量极小，只是速度快
硬盘属于 RAM 硬盘是外部存储器，不属于 RAM
内存速度比 Cache 快 Cache 比 RAM 快，Cache 更接近 CPU

💡 口诀：RAM 可读也可写，一断电呀全没了；ROM 只读不丢失，启动程序里面搁；Cache 速度快如飞，容量小小常用归；存储金字塔记心间，越快越小越费钱！

🌐 第二讲：计算机网络基础

💡 引入：计算机怎么"聊天"？

你用手机发微信、用电脑看视频，数据是怎么从一个地方传到另一个地方的？这就是计算机网络要解决的问题。

计算机网络：把多台计算机通过通信线路连接起来，实现数据传输和资源共享。

🎯 网络分类：按覆盖范围分

类型 英文名 覆盖范围 例子
局域网 LAN（Local Area Network） 小范围（一个房间/一栋楼/一个学校） 教室的电脑网、家里的 WiFi
城域网 MAN（Metropolitan Area Network） 一个城市范围 城市的有线电视网
广域网 WAN（Wide Area Network） 大范围（国家/全球） 互联网（Internet）就是最大的 WAN

💡 记忆技巧：范围从小到大 = LAN < MAN < WAN，首字母 L（Local 本地）< M（Metro 城市）< W（Wide 宽广）。

🎯 网络的层级结构：为什么要分层？

网络通信非常复杂，工程师们把它拆成多层，每层负责一件事，就像寄快递：

你写一封信 → 装信封写地址 → 邮递员取件 → 运输 → 分拣 → 投递 → 对方拆信

每一层只关心自己的事，不用管其他层怎么实现。这就是分层思想。

🎯 OSI 七层模型（理论模型）

OSI（Open Systems Interconnection） 是国际标准化组织提出的理论参考模型，共七层：

层级 名称 作用（人话版） 典型协议/设备
7 应用层 给用户用的软件（浏览器、微信） HTTP、FTP、SMTP、DNS
6 表示层 数据格式转换、加密解密 SSL/TLS、JPEG、ASCII
5 会话层 建立和管理会话（连接/断开） 会话管理协议
4 传输层 端到端的数据传输（可靠/不可靠） TCP、UDP
3 网络层 路由选择、IP 地址寻址 IP、ICMP、路由器
2 数据链路层 相邻节点间的数据传输、差错检测 Ethernet、MAC、交换机
1 物理层 最底层，传输电信号/光信号 网线、光纤、集线器

🧠 记忆口诀（从上到下）：应表会传网数物

（应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层）

谐音记："应表会传网数物" → 想象成"应表会传，网数物"，多读几遍就记住了！

🎯 TCP/IP 四层模型（实际使用的模型）

OSI 七层是理论模型，实际互联网用的是 TCP/IP 四层模型（也叫 TCP/IP 协议族）：

TCP/IP 层 对应 OSI 层 作用 典型协议
应用层 应用层 + 表示层 + 会话层 直接给应用程序用 HTTP、FTP、DNS、SMTP
传输层 传输层 端到端传输 TCP、UDP
网际层（网络层） 网络层 IP 寻址和路由 IP、ICMP、ARP
网络接口层 数据链路层 + 物理层 物理传输和帧 Ethernet、Wi-Fi

💡 对比记忆：TCP/IP 四层把 OSI 的上三层（应用/表示/会话）合并成了"应用层"，把下两层（数据链路/物理）合并成了"网络接口层"，中间两层（传输/网络）保持不变。

🎯 重要协议速查表（选择题高频！）

协议 全称 层级 作用
HTTP 超文本传输协议 应用层 网页传输（看网页用的）
HTTPS 安全超文本传输协议 应用层 加密的 HTTP（更安全）
FTP 文件传输协议 应用层 上传下载文件
SMTP 简单邮件传输协议 应用层 发邮件
POP3/IMAP 邮局协议/互联网消息访问协议 应用层 收邮件
DNS 域名系统 应用层 把域名（如 baidu.com）翻译成 IP 地址
TCP 传输控制协议 传输层 可靠传输（三次握手、保证到达）
UDP 用户数据报协议 传输层 不可靠传输（快但不保证到达，如直播/游戏）
IP 网际协议 网络层 给每台设备分配地址、路由选择
ICMP 互联网控制报文协议 网络层 ping 命令用的就是它
ARP 地址解析协议 网络层 IP 地址 → MAC 地址

💡 TCP vs UDP 对比：

  • TCP：打电话（要确认对方在听，可靠，慢一点）
  • UDP：寄明信片（不管对方收没收到，不可靠，快）

🎯 IP 地址基础

什么是 IP 地址？

IP 地址是互联网上每台设备的"门牌号"，IPv4 地址由 32 位二进制组成，通常写成四个 0~255 的十进制数，用点隔开：

192.168.1.1   ← 点分十进制表示法

每个数对应 8 位二进制（一个字节），所以范围是 0~255。

IP 地址分类（传统分类）

类别 第一段范围 网络号/主机号 用途
A 类 1~126 8位网络号 + 24位主机号 大型网络（主机数超多）
B 类 128~191 16位网络号 + 16位主机号 中型网络
C 类 192~223 24位网络号 + 8位主机号 小型网络（如局域网）
D 类 224~239 — 组播（多播）
E 类 240~255 — 保留实验用

💡 特殊地址：

  • 127.0.0.1 = 回环地址（本机自己，A 类里 127 段保留）
  • 192.168.x.x、10.x.x.x、172.16~31.x.x = 私有地址（局域网内部用，不能直接上公网）

子网掩码是啥？

子网掩码用来区分 IP 地址里哪部分是网络号、哪部分是主机号。

  • 子网掩码中，1 对应网络号，0 对应主机号
  • 常见默认子网掩码：
    • A 类：255.0.0.0（前 8 位是网络号）
    • B 类：255.255.0.0（前 16 位是网络号）
    • C 类：255.255.255.0（前 24 位是网络号）

🧠 比喻：IP 地址就像"江苏省徐州市XX路XX号"，子网掩码告诉你"江苏省徐州市"是网络号（地区），"XX路XX号"是主机号（具体门牌号）。同一个网络号下的设备在同一个局域网里。

💡 CIDR 表示法：现在更常用 192.168.1.0/24 这种写法，/24 表示前 24 位是网络号（即子网掩码 255.255.255.0）。

🚨 易错点

❌ 错误说法 ✅ 正确说法
OSI 模型是实际使用的 OSI 是理论参考模型，实际用 TCP/IP 四层
TCP 和 UDP 都在网络层 TCP/UDP 在传输层
HTTP 在传输层 HTTP 在应用层
IP 地址是 16 位的 IPv4 是 32 位，IPv6 是 128 位
子网掩码 255.255.255.0 是 A 类默认 那是 C 类默认掩码，A 类是 255.0.0.0
192.168.x.x 可以直接上公网 这是私有地址，只能局域网内部用
LAN 比 WAN 范围大 LAN < MAN < WAN，WAN 最大

💡 口诀：网络分三类，LAN 小来 WAN 大，MAN 在中间趴；OSI 七层记心间，应表会传网数物；TCP/IP 四层用，应用传输网际接口通；IP 地址三二位，点分十进制来配；子网掩码分网络，1 是网络 0 是机！

👨‍💻 第三讲：程序设计语言的分类

💡 引入：计算机只懂 0 和 1，我们怎么跟它说话？

计算机的 CPU 只认识机器指令（一堆 0 和 1），但人不可能直接写 0 和 1。于是人们发明了各种编程语言，让人写起来方便，再翻译成计算机能懂的机器指令。

编程语言从低级到高级，分三大类：

🎯 机器语言（最低级，计算机直接懂）

机器语言就是二进制代码，由 0 和 1 组成，是 CPU 能直接执行的唯一语言。

示例（某条机器指令）：10110000 01100001
特性 说明
执行效率 ⭐⭐⭐⭐⭐ 最高（CPU 直接执行，不用翻译）
可读性 ⭐ 极差（全是 0 和 1，人根本看不懂）
可移植性 ⭐ 极差（不同 CPU 的机器指令不一样）
编写难度 极大

🧠 比喻：机器语言就像摩尔斯电码，只有嘀和嗒（0 和 1），计算机一听就懂，但人学起来想死。

🎯 汇编语言（低级，用助记符代替二进制）

汇编语言用简短的英文缩写（助记符）代替机器指令，比机器语言好读一点，但仍然很底层。

示例（x86 汇编）：
MOV AX, 5    ; 把 5 放进 AX 寄存器
ADD AX, 3    ; AX = AX + 3
特性 说明
执行效率 ⭐⭐⭐⭐⭐ 很高（和机器语言一一对应）
可读性 ⭐⭐ 较差（要记大量助记符）
可移植性 ⭐ 差（和具体 CPU 架构绑定）
翻译方式 需要汇编器翻译成机器语言

🧠 比喻：汇编语言就像给摩尔斯电码每个组合起了个缩写名字，比直接记嘀嗒好一点，但还是很麻烦。

💡 小提示：汇编语言和机器语言是一一对应的，一条汇编指令对应一条机器指令。所以汇编也叫"符号化的机器语言"。

🎯 高级语言（最接近人类语言，我们学的 C++/Python 都是）

高级语言用接近自然语言（英语）和数学公式的方式写程序，人读起来很舒服。

// C++ 示例
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int a = 5, b = 3;
    cout << a + b << endl;
    return 0;
}

# Python 示例
a = 5
b = 3
print(a + b)
特性 说明
执行效率 ⭐⭐⭐ 较高（需要翻译，比机器/汇编稍慢）
可读性 ⭐⭐⭐⭐⭐ 很好（接近英语）
可移植性 ⭐⭐⭐⭐⭐ 很好（同一份代码可在不同机器上运行）
翻译方式 编译（如 C++）或解释（如 Python）

🎯 编译型 vs 解释型（高级语言的两种翻译方式）

编译型 解释型
翻译方式 整个程序先翻译成机器码（生成可执行文件），再运行 边运行边逐行翻译
典型语言 C、C++、Pascal Python、JavaScript、PHP
运行速度 快（翻译一次，多次运行） 较慢（每次运行都要翻译）
跨平台 需要为不同平台分别编译 只要有解释器就能跑
比喻 请翻译把整本书译完再看 请同声传译边说边译

💡 C++ 是编译型语言：我们写的 .cpp 文件要先用编译器（如 g++）编译成 .exe 可执行文件，然后才能运行。

Python 是解释型语言：.py 文件不需要编译，直接用 Python 解释器逐行执行。

🎯 常见高级语言速览

语言 特点 典型用途
C++ 编译型，效率极高，功能强大，语法较复杂 算法竞赛、游戏引擎、系统软件
C C++ 的前身，更底层更简洁 操作系统、嵌入式开发
Python 解释型，语法极简，代码量少，库超多 人工智能、数据分析、脚本自动化
Java 编译+解释（先编译成字节码，再在 JVM 上解释），跨平台强 企业级应用、安卓开发
Pascal 语法严谨，适合教学 早期信息学竞赛用（现在基本被 C++ 取代）

🚨 易错点

❌ 错误说法 ✅ 正确说法
机器语言需要翻译才能执行 机器语言 CPU 直接执行，不需要翻译
汇编语言和机器语言完全无关 汇编和机器指令一一对应，是符号化的机器语言
高级语言执行效率比汇编高 高级语言需要翻译，效率低于机器/汇编
Python 是编译型语言 Python 是解释型语言
C++ 是解释型语言 C++ 是编译型语言
高级语言不能直接被 CPU 执行 对！必须经过编译或解释翻译成机器码

💡 口诀：编程语言分三类，机器汇编和高级；机器全是零和一，CPU 直接就能提；汇编助记来代替，一一对应好记忆；高级语言最友好，编译解释两条道；C++ 编译效率高，Python 解释代码少！

📊 第四讲：流程图基础

💡 引入：用图把算法"画"出来

写程序之前，我们通常先想清楚步骤。怎么把步骤清晰地展示出来？用流程图！流程图用标准化的图形和箭头，把算法的每一步画出来，让人一眼看懂。

🎯 流程图的基本符号（必背！）

符号 名称 形状 作用
⭕ 起止框 圆角矩形（椭圆形） 表示程序的开始和结束
▱ 输入输出框 平行四边形 表示输入数据或输出结果
▭ 处理框 矩形（直角） 表示处理/计算/赋值操作
◇ 判断框 菱形 表示条件判断，有一个入口、两个出口（是/否）
→ 流程线 箭头 表示流程的执行顺序
○ 连接点 小圆圈 流程图跨页时用来连接（同标号连接）

💡 记忆技巧：

  • 椭圆 = 起止（开始/结束，圆圆满满）
  • 平行四边形 = 输入输出（斜着的，像打字机进纸）
  • 矩形 = 处理（方方正正干活）
  • 菱形 = 判断（有尖角，像在做选择）

🎯 三种基本结构（结构化程序设计的基石！）

任何复杂的程序，都可以由三种基本结构组合而成：顺序结构、选择结构（分支）、循环结构。

1️⃣ 顺序结构：一步一步往下走

最简单的结构，按顺序从上到下依次执行，没有分支、没有回头。

   ┌─────┐
   │ 开始 │
   └──┬──┘
      ▼
   ┌─────┐
   │ 步骤A│
   └──┬──┘
      ▼
   ┌─────┐
   │ 步骤B│
   └──┬──┘
      ▼
   ┌─────┐
   │ 结束 │
   └─────┘

🧠 例子：先输入 a 和 b，再计算 c = a + b，最后输出 c。这就是顺序结构。

2️⃣ 选择结构（分支结构）：根据条件走不同路

遇到判断框，根据条件是否成立，选择不同的执行路径。

单分支（if）

        ┌─────┐
        │ 条件?│
        └──┬──┘
       是/   \否
      ▼       ▼
   ┌─────┐  (直接往下)
   │ 操作 │
   └──┬──┘
      ▼
   (汇合继续)

🧠 例子：如果 a > b，就输出 a。否则什么也不做，继续往下。

双分支（if-else）

        ┌─────┐
        │ 条件?│
        └──┬──┘
       是/   \否
      ▼       ▼
   ┌─────┐ ┌─────┐
   │操作A│ │操作B│
   └──┬──┘ └──┬──┘
      └───┬───┘
          ▼
       (汇合继续)

🧠 例子：如果 a > b，输出 a；否则输出 b。（求两个数的最大值）

3️⃣ 循环结构：满足条件就反复执行

循环结构让一段代码反复执行，直到条件不满足为止。有两种常见形式：

当型循环（while）：先判断，再执行

   ┌──────────┐
   │  条件成立? │◄──┐
   └────┬─────┘   │
       是/ \否     │
      ▼     ▼      │
   ┌─────┐ 结束    │
   │循环体│        │
   └──┬──┘        │
      └────────────┘

💡 特点：先判断条件，条件成立才执行循环体；如果一开始条件就不成立，循环体一次都不执行。对应 C++ 的 while 和 for。

直到型循环（do-while）：先执行，再判断

   ┌─────┐
   │循环体│◄──┐
   └──┬──┘   │
      ▼       │
   ┌──────┐   │
   │条件成立?│  │
   └──┬───┘   │
     是/ \否   │
    ─┘    ▼    │
         结束   │

💡 特点：先执行一次循环体，再判断条件；条件成立继续循环，不成立就结束。循环体至少执行一次。对应 C++ 的 do-while。

🎯 完整示例：用流程图描述"求三个数的最大值"

        ┌─────┐
        │ 开始 │
        └──┬──┘
           ▼
     ┌───────────┐
     │输入 a, b, c│  ← 平行四边形（输入输出框）
     └─────┬─────┘
           ▼
        ┌───────┐
        │ a > b ?│  ← 菱形（判断框）
        └───┬───┘
         是/  \否
        ▼      ▼
    ┌─────┐ ┌─────┐
    │max=a│ │max=b│  ← 矩形（处理框）
    └──┬──┘ └──┬──┘
       └───┬───┘
           ▼
        ┌───────┐
        │ c > max?│
        └───┬───┘
         是/  \否
        ▼      ▼
    ┌─────┐ (继续)
    │max=c│
    └──┬──┘
       └───┬───┘
           ▼
     ┌───────────┐
     │ 输出 max   │  ← 平行四边形（输出框）
     └─────┬─────┘
           ▼
        ┌─────┐
        │ 结束 │  ← 椭圆（起止框）
        └─────┘

🚨 易错点

❌ 错误做法 ✅ 正确做法
用矩形表示开始/结束 起止用椭圆/圆角矩形
用矩形表示条件判断 判断用菱形，且有两个出口（是/否）
用椭圆表示输入输出 输入输出用平行四边形
判断框只有一个出口 判断框必须有两个出口（是和否）
循环结构没有回到判断的箭头 循环必须有回头的箭头，形成闭环
当型和直到型搞混 当型先判断后执行（while），直到型先执行后判断（do-while）
流程线没有箭头 流程线必须带箭头，表示执行方向

💡 口诀：流程图呀六符号，椭圆起止不能少；平行四边形输入出，矩形处理计算搞；菱形判断两出口，箭头方向要明了；三种基本结构全，顺序选择加循环；当型先判再执行，直到先执行后判！

📝 综合练习（选择题自测）

光说不练假把式，来几道选择题自测一下！💪

练习 1 · 存储 💾

下列关于 RAM 和 ROM 的说法，正确的是？

  • A. RAM 断电后数据不丢失
  • B. ROM 可以随意写入数据
  • C. RAM 是易失性存储器，ROM 是非易失性存储器
  • D. ROM 的速度比 Cache 快

👉 点击查看答案
答案：C。RAM 断电丢失（易失），ROM 断电不丢（非易失）。A 说反了，B ROM 正常只读，D Cache 比 ROM 快得多。

练习 2 · 网络 🌐

HTTP 协议工作在 OSI 七层模型的哪一层？

  • A. 传输层
  • B. 网络层
  • C. 应用层
  • D. 数据链路层

👉 点击查看答案
答案：C。HTTP 是应用层协议。传输层是 TCP/UDP，网络层是 IP，数据链路层是 Ethernet/MAC。

练习 3 · 编程语言 👨‍💻

下列关于编程语言的说法，错误的是？

  • A. 机器语言可以被 CPU 直接执行
  • B. 汇编语言需要汇编器翻译成机器语言
  • C. Python 是编译型语言
  • D. C++ 是编译型语言

👉 点击查看答案
答案：C。Python 是解释型语言，不是编译型。A、B、D 都正确。

练习 4 · 流程图 📊

流程图中，表示条件判断的图形是？

  • A. 椭圆
  • B. 矩形
  • C. 菱形
  • D. 平行四边形

👉 点击查看答案
答案：C。菱形是判断框。椭圆是起止，矩形是处理，平行四边形是输入输出。

练习 5 · IP 地址 🌐

IP 地址 192.168.1.100 属于哪一类？默认子网掩码是？

  • A. A 类，255.0.0.0
  • B. B 类，255.255.0.0
  • C. C 类，255.255.255.0
  • D. D 类，255.255.255.255

👉 点击查看答案
答案：C。第一段 192 在 192~223 范围内，属于 C 类地址，默认子网掩码 255.255.255.0。

🎉 课堂小结

知识点 一句话记住
💾 存储 RAM 易失可读可写，ROM 非易失只读，Cache 高速小容量常用数据
🌐 网络 LAN<MAN<WAN；OSI 七层"应表会传网数物"；TCP/IP 四层实际用；IPv4 是 32 位
👨‍💻 编程语言 机器（0/1直接执行）→ 汇编（助记符）→ 高级（C++编译/Python解释）
📊 流程图 椭圆起止、平行四边形输入输出、矩形处理、菱形判断；顺序/选择/循环三结构

🌟 理论知识不难记，理解比喻加表格，口诀辅助多复习，初赛选择全拿下！

四大基础打牢固，后面学算法更轻松～同学们加油！👋

C++ 信息学竞赛训练 · 计算机基础理论专题 · 存储 / 网络 / 编程语言 / 流程图

posted @ 2026-08-26 15:37  飞花阁  阅读(18)  评论(0)    收藏  举报
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