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什么是 PowerShell?一篇让你快速入门、理解核心概念的超详细文章

在信息技术的广阔世界里,效率和自动化是永恒的追求。无论是系统管理员、开发者,还是仅仅想更好地掌控自己电脑的普通用户,掌握一款强大的命令行工具都至关重要。而 Windows 系统,乃至如今的 Linux 和 macOS,都拥有一个被誉为自动化利器、功能远超传统命令行的存在——那就是 PowerShell。

如果你之前只接触过 Windows 的 CMD (命令提示符) 或 Linux 的 Bash/Zsh 等,初见 PowerShell 可能会觉得有点陌生,它的命令格式、输出方式似乎都与你习惯的不同。但请相信,一旦理解了它的核心理念,PowerShell 将会极大地提升你的工作效率,打开自动化和管理的新世界。

本文旨在为你提供一个全面而深入的 PowerShell 入门指南。我们将从它的基本定义出发,讲解它为何如此强大,它的核心概念是什么,如何开始使用它,以及一些让你快速上手的基础命令和技巧。读完这篇文章,你将对 PowerShell 有一个清晰的认识,并具备迈出第一步的能力。

第一部分: PowerShell 到底是什么?不仅仅是一个命令行

让我们从最基本的问题开始:PowerShell 究竟是什么?

很多人简单地认为 PowerShell 就是一个类似于 CMD 的命令行工具。这个说法没错,它确实提供了一个文本界面,让你通过输入命令来操作系统。但这个定义太过片面,忽略了 PowerShell 最核心、最强大的特性。

PowerShell 的官方全称是 Windows PowerShell (早期版本) 或 PowerShell Core (跨平台版本,现在通常简称 PowerShell)。它是一个由 Microsoft 开发的任务自动化和配置管理框架,包含一个命令行 Shell 和相关的脚本语言。

注意这里的关键词:框架任务自动化配置管理。这些词汇表明 PowerShell 的野心远不止执行简单的命令,它的设计目标是:

  1. 简化和自动化重复性任务: 无论是管理服务器、部署应用、生成报告,还是处理文件,PowerShell 都能帮助你编写脚本来自动完成,从而节省大量时间和精力。
  2. 提供统一的管理界面: 无论是管理本地 Windows 系统、远程 Windows 服务器,还是 Microsoft Azure 云服务、Microsoft 365 (Office 365),甚至是许多第三方应用和服务,PowerShell 都力求提供一套统一、一致的管理方式。
  3. 强大的脚本开发能力: PowerShell 拥有自己的脚本语言,这门语言功能丰富,支持变量、数组、哈希表、控制流(循环、条件判断)、函数、模块,甚至面向对象编程的一些概念,可以用来编写复杂的自动化脚本。

PowerShell 最核心、最革命性的特点是:它基于对象 (Objects),而不是基于文本 (Text)。

这是 PowerShell 与传统命令行工具 (如 CMD 或大多数 Bash 命令) 最根本的区别。在 CMD 或 Bash 中,命令的输出通常是纯文本。你需要使用各种文本处理工具 (如 findstr, awk, sed, grep) 来解析这些文本输出,提取需要的信息。这个过程往往复杂且容易出错,因为文本格式可能因命令版本、语言环境等因素而变化。

而在 PowerShell 中,命令的输出是结构化的对象。每个对象都包含属性 (Properties) 和方法 (Methods)。属性是对象的特征或数据,方法是对象可以执行的动作。这意味着你可以直接访问和操作这些对象的属性和方法,而无需进行复杂的文本解析。

举个简单的例子:
在 CMD 中查看进程列表:tasklist。输出是文本表格。如果你想找到内存使用超过 100MB 的进程,你需要用 tasklist | findstr "..." 或其他方法,需要对输出格式非常了解。
在 PowerShell 中查看进程列表:Get-Process。输出是进程对象的集合。每个对象都有 Name, Id, WorkingSet (内存), CPU 等属性。你可以直接使用 PowerShell 的命令来过滤和选择这些对象:Get-Process | Where-Object {$_.WorkingSet -gt 100MB}。这里 $_.WorkingSet 直接访问了进程对象的 WorkingSet 属性,Where-Object 根据这个属性进行过滤。整个过程更直观、更强大、更不容易出错。

总结一下 PowerShell 的核心特性:

  • 基于对象: 这是最重要的区别。命令输出是对象,而非文本。
  • 脚本语言: 强大的脚本能力,支持复杂的逻辑和流程控制。
  • Cmdlet (命令小程序): PowerShell 的基本命令单元,遵循 Verb-Noun (动词-名词) 的命名规范,非常易于理解和发现。
  • 一致性: Cmdlet 的命名和参数使用遵循统一规范,降低学习成本。
  • 可发现性: 提供了强大的帮助系统和命令发现工具。
  • 跨平台: PowerShell Core 版本 (pwsh) 可以在 Windows, Linux, macOS 上运行。
  • .NET 框架集成: PowerShell 构建在 .NET 框架之上,可以直接访问和使用 .NET 类库,功能无限扩展。

第二部分: 为什么要学习 PowerShell?它的价值在哪里?

既然 PowerShell 这么特别,那么作为初学者,你为什么要花时间去学习它呢?它的价值体现在哪里?

  1. 自动化效率提升: 这是 PowerShell 最核心的价值。

    • 系统管理: 批量创建用户、重置密码、管理文件权限、安装软件、配置服务、检查系统状态等,这些重复性任务都可以通过脚本自动化完成。
    • 日常操作: 批量重命名文件、整理文件夹、定时备份数据、生成报告等。
    • 云和服务管理: 管理 Azure 虚拟机、存储账户、网络;管理 Microsoft 365 用户、邮箱、SharePoint 站点等。
    • 部署和配置: 自动化软件部署、系统配置、环境搭建。
  2. 强大的数据处理能力: 由于基于对象,PowerShell 处理和分析数据非常方便。你可以轻松地获取各种系统信息、服务状态、日志事件,然后通过管道和各种 Cmdlet 进行过滤、排序、分组、计算、导出为各种格式 (CSV, XML, JSON)。

  3. 更好的可管理性: PowerShell 提供了一种标准化、可重复、无误的方式来执行管理任务。脚本可以被版本控制,可以被共享和复用,这比手动点击界面或执行零散的命令效率高得多,也更可靠。

  4. 与 Microsoft 生态系统的深度集成: 对于使用 Windows Server、Exchange Server、SQL Server、SharePoint Server 以及 Azure 和 Microsoft 365 等 Microsoft 技术的用户来说,PowerShell 几乎是必备的管理工具。许多新功能和高级配置只能通过 PowerShell 实现。

  5. 故障排除和诊断: PowerShell 提供了丰富的 Cmdlet 来获取系统信息、诊断网络问题、查看事件日志等,是故障排除的强大帮手。

  6. 职业发展: 在 IT 领域,尤其是系统管理、DevOps、云工程等方向,PowerShell 技能是招聘中非常看重的能力。掌握 PowerShell 意味着你具备更高的效率和更强的自动化能力。

  7. 跨平台能力: 随着 PowerShell Core 的出现,你学习的 PowerShell 技能不仅限于 Windows,也可以用来管理 Linux 和 macOS 系统,以及跨平台的应用和服务。

总而言之,学习 PowerShell 就是投资于你的效率和未来的职业发展。它将你从繁琐的手动操作中解放出来,让你能够处理更复杂、更有价值的任务。

第三部分: PowerShell 的核心概念:Cmdlet, 对象, 管道

理解 PowerShell 的强大,必须掌握它的几个核心概念。

3.1 Cmdlet (命令小程序)

Cmdlet 是 PowerShell 的基本命令单元。发音通常是 “command-let”。

与传统命令行工具中名称各异、参数用法五花八门的命令不同,PowerShell 的 Cmdlet 遵循严格的 Verb-Noun (动词-名词) 命名规范。

  • Verb (动词): 表示要执行的动作,例如 Get (获取), Set (设置), New (新建), Remove (移除), Start (启动), Stop (停止), Restart (重启), Out (输出), Add (添加), Update (更新) 等。PowerShell 有一个标准的动词列表,Get-Verb 命令可以查看所有标准动词。
  • Noun (名词): 表示操作的对象,例如 Process (进程), Service (服务), Item (文件/目录等), Command (命令), Help (帮助), Content (内容), Computer (计算机) 等。

这种 Verb-Noun 结构使得 Cmdlet 的功能一目了然,并且极大地提高了命令的可发现性。例如:

  • 想要获取进程列表?动词是 Get,名词是 Process -> Get-Process
  • 想要停止某个服务?动词是 Stop,名词是 Service -> Stop-Service
  • 想要创建一个新的文件?动词是 New,名词是 Item -> New-Item
  • 想要获取命令的帮助信息?动词是 Get,名词是 Help -> Get-Help

通过这种规范,你可以很容易地猜测出 Cmdlet 的名称,或者通过 Get-Command 命令来查找。

3.2 对象 (Objects)

如前所述,对象是 PowerShell 的基石。当 Cmdlet 执行完毕并返回结果时,它不是返回一串文本,而是返回一个或多个对象

每个对象都是一个数据结构,它拥有:

  • 属性 (Properties): 描述对象的特征或状态的数据。例如,一个 Process 对象可能有 Id (进程 ID)、Name (进程名称)、WorkingSet (工作集内存)、CPU (CPU 使用率) 等属性。
  • 方法 (Methods): 对象可以执行的动作。例如,一个 Service 对象可能有 Start()Stop()Restart() 等方法 (尽管通常我们使用 Start-Service, Stop-Service, Restart-Service 这类 Cmdlet 来操作,但在脚本中可以直接调用对象的方法)。

如何查看对象的属性和方法? 使用 Get-Member Cmdlet。这是 PowerShell 中一个非常非常重要的命令。

例如,你想知道 Get-Process 命令返回的进程对象有哪些属性和方法:
powershell
Get-Process | Get-Member

这里使用了管道 (|),我们将 Get-Process 的输出 (进程对象) 传递给了 Get-Member 命令,Get-Member 就会显示这些对象的类型名称、成员 (包括 Aliases, Properties, Methods 等) 的名称和定义。

理解对象后,你可以轻松地访问对象的特定属性,例如:
powershell
Get-Process | Select-Object Name, WorkingSet

这条命令获取所有进程对象,然后使用 Select-Object 命令只选取并显示每个对象的 NameWorkingSet 属性。

3.3 管道 (|) (The Pipeline)

管道是连接 Cmdlet 的强大工具。在大多数命令行环境中,管道 (|) 的作用是将前一个命令的文本输出作为后一个命令的文本输入

但在 PowerShell 中,管道的作用是将前一个命令输出的对象传递给后一个命令。后一个命令接收这些对象作为输入,并对它们进行处理。

这是一个非常重要的区别。因为传递的是结构化的对象,而不是无结构的文本,后一个命令可以直接访问对象的属性和方法,而无需担心文本解析问题。

经典的 PowerShell 管道用法:

  • 获取数据 -> 过滤数据 -> 选择数据 -> 排序数据 -> 输出数据

例如:
powershell
Get-Service # 获取所有服务对象
Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Running'} # 将服务对象传递给 Where-Object,过滤出状态为 'Running' 的服务对象
Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Running'} | Select-Object Name, DisplayName # 将过滤后的服务对象传递给 Select-Object,只选取 Name 和 DisplayName 属性
Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Running'} | Select-Object Name, DisplayName | Sort-Object Name # 将选取了属性的对象传递给 Sort-Object,按 Name 属性排序
Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Running'} | Select-Object Name, DisplayName | Sort-Object Name | Out-GridView # 将排序后的对象传递给 Out-GridView,以图形化表格显示

这一系列命令通过管道连接,每一步都在前一步输出的对象基础上进行操作,流程清晰,功能强大。这是 PowerShell 自动化的核心工作模式之一。

第四部分: 如何开始使用 PowerShell?安装与环境

要开始使用 PowerShell,你需要确保你的系统上已经安装了它,并知道在哪里运行它。

  1. Windows PowerShell (powershell.exe):

    • 这是 Windows 操作系统内置的 PowerShell 版本。
    • 在 Windows 7 SP1 及更高版本中默认安装。
    • 打开方式:
      • 在搜索栏输入 “PowerShell”。
      • 运行 powershellpowershell_ise (PowerShell Integrated Scripting Environment)。
      • 在文件资源管理器的地址栏输入 powershellcmd 然后输入 powershell
    • 注意: Windows PowerShell 的最新版本是 5.1,它只在 Windows 上运行。这是较旧的版本。
  2. PowerShell Core (pwsh):

    • 这是微软推出的下一代 PowerShell,是开源的、跨平台的版本。
    • 可以在 Windows, macOS, Linux 上运行。
    • 它不断更新,包含许多新特性和改进。建议新用户学习和使用 PowerShell Core。
    • 安装方法:

执行环境选择:

  • PowerShell 控制台: 最基本的命令行界面。适合执行单个命令。
  • PowerShell ISE (Integrated Scripting Environment): Windows PowerShell 内置的脚本编辑和运行环境,提供语法高亮、调试功能等。只适用于 Windows PowerShell (powershell.exe)。
  • Visual Studio Code (VS Code) + PowerShell 扩展: 强烈推荐! VS Code 是一款免费、轻量级、强大的代码编辑器,配合官方的 PowerShell 扩展,提供了最佳的 PowerShell 脚本开发体验,包括语法高亮、IntelliSense (智能提示)、代码片段、调试、集成终端等。支持 Windows PowerShell 和 PowerShell Core。

对于初学者,建议:
1. 安装最新版的 PowerShell Core (pwsh)
2. 安装 Visual Studio Code 并安装 PowerShell 扩展。在 VS Code 中打开终端 (Ctrl+`) 并选择 PowerShell (pwsh) 作为默认 Shell 进行学习和练习。

执行策略 (Execution Policy):
PowerShell 有一个安全特性叫做执行策略,它控制 PowerShell 加载配置文件的能力以及运行脚本的限制。默认设置 (通常是 Restricted) 可能不允许你运行任何脚本文件 (.ps1)。
要允许运行本地编写的脚本,你可以将执行策略设置为 RemoteSigned
powershell
Set-ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser

-Scope CurrentUser 表示只对当前用户生效。-RemoteSigned 意味着下载的脚本需要有数字签名才能运行,但你自己创建的、在本地编写的脚本可以直接运行。这是一个比较安全的常用设置。
重要提示: 在更改执行策略之前,请理解其含义。不要轻易设置为 Unrestricted,这会增加安全风险。如果只是学习或运行信任的脚本,RemoteSignedBypass (仅用于特定测试或脚本,不推荐长期使用) 可以考虑。

第五部分: 快速上手:你的第一个 PowerShell 命令

现在,让我们打开 PowerShell (无论是 PowerShell 控制台还是 VS Code 中的终端,确保运行的是 pwshpowershell.exe),输入你的第一个命令。

5.1 获取帮助:你的导航仪 Get-Help

学习任何新的命令行工具,最重要的命令是获取帮助的命令。在 PowerShell 中,它是 Get-Help

  • 获取 Get-Process 命令的帮助:
    powershell
    Get-Help Get-Process

    这会显示命令的语法、参数、别名、相关命令等基本信息。
  • 获取更详细的帮助,包括示例:
    powershell
    Get-Help Get-Process -Detailed
    Get-Help Get-Process -Examples
    Get-Help Get-Process -ShowWindow # 在一个独立的窗口中显示帮助,更易读
  • 下载最新的帮助文件 (推荐,特别是 PowerShell Core):
    powershell
    Update-Help

    执行此命令需要管理员权限。它会从网上下载最新的帮助文档到你的本地,以后使用 Get-Help 会更快速和全面。

记住:当你不知道某个命令怎么用,或者某个任务应该用什么命令时,Get-Help 是你最好的朋友。

5.2 查找命令:探索未知世界 Get-Command

如果你知道你想要做什么 (例如,处理文件,管理网络),但不知道具体的 Cmdlet 名称怎么办?使用 Get-Command

  • 查找所有与 “Process” 相关的命令:
    powershell
    Get-Command *Process*
  • 查找所有以 “Get-” 开头,与 “Service” 相关的命令:
    powershell
    Get-Command Get-*Service*
  • 查找所有 Cmdlet (不包括函数、别名等):
    powershell
    Get-Command -CommandType Cmdlet
  • 结合 Get-Help 和管道,查找并获取特定命令的帮助:
    powershell
    Get-Command *Service* | Get-Help

5.3 文件和目录操作:熟悉的环境

PowerShell 提供了与 CMD 或 Bash 类似的命令别名,方便你从其他环境过渡:

  • 当前目录:
    powershell
    Get-Location # 等同于 pwd
  • 改变目录:
    powershell
    Set-Location C:\Windows\System32 # 等同于 cd
    cd .. # 返回上一级目录
    cd ~ # 回到用户主目录
  • 列出文件和目录:
    powershell
    Get-ChildItem # 等同于 dir 或 ls
    Get-ChildItem -Path C:\Users\YourUsername -Filter *.txt # 查找指定目录下的所有 .txt 文件
    Get-ChildItem -Recurse -Path C:\MyDocuments | Where-Object {$_.Length -gt 1MB} # 递归查找大小超过 1MB 的文件 (体现对象特性)
  • 新建项 (文件或目录):
    powershell
    New-Item -Path C:\Temp\MyFolder -ItemType Directory # 新建一个目录
    New-Item -Path C:\Temp\MyFile.txt -ItemType File # 新建一个文件
  • 复制、移动、删除项:
    powershell
    Copy-Item -Path C:\Temp\MyFile.txt -Destination C:\Backup\MyFile.txt
    Move-Item -Path C:\Temp\MyFile.txt -Destination C:\Archive\MyFile.txt
    Remove-Item -Path C:\Temp\MyFile.txt # 删除文件
    Remove-Item -Path C:\Temp\MyFolder -Recurse # 删除目录及其内容
  • 获取和设置文件内容:
    powershell
    Get-Content C:\Temp\MyFile.txt # 读取文件内容 (等同于 type 或 cat)
    Set-Content C:\Temp\MyFile.txt -Value "Hello, PowerShell!" # 设置文件内容 (覆盖)
    Add-Content C:\Temp\MyFile.txt -Value "`nAnother line." # 向文件末尾追加内容

    注意:PowerShell 默认使用 Unicode 编码处理文件内容,这比 CMD 的文本处理更可靠。

5.4 系统管理基础:进程与服务

  • 获取进程:
    powershell
    Get-Process # 获取所有进程
    Get-Process -Name chrome # 获取指定名称的进程
    Get-Process | Where-Object {$_.CPU -gt 5} # 获取 CPU 占用率大于 5% 的进程
    Get-Process | Sort-Object WorkingSet -Descending # 按内存使用从高到低排序进程
  • 停止进程:
    powershell
    Stop-Process -Name notepad # 停止所有 notepad 进程
    Stop-Process -Id 1234 # 停止指定 ID 的进程
    Get-Process -Name chrome | Stop-Process # 获取 chrome 进程对象,然后通过管道停止它们 (体现管道的强大)

    注意: 停止进程时要小心,确保你知道自己在做什么。
  • 获取服务:
    powershell
    Get-Service # 获取所有服务
    Get-Service -Name spooler # 获取打印机服务
    Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Stopped'} # 获取所有已停止的服务
  • 启动、停止、重启服务:
    powershell
    Start-Service -Name spooler
    Stop-Service -Name spooler
    Restart-Service -Name spooler
    Get-Service -Name BITS | Stop-Service # 通过管道停止 BITS 服务

    注意: 操作服务通常需要管理员权限。

第六部分: PowerShell 脚本入门:让命令动起来

单个命令很强大,但 PowerShell 的真正威力在于脚本。脚本是包含一系列 PowerShell 命令的文本文件,通常以 .ps1 为扩展名。

  1. 创建脚本文件:
    在 VS Code 中,创建一个新文件,输入一些 PowerShell 命令,然后保存为 .ps1 文件,例如 MyFirstScript.ps1

    “`powershell

    这是一个PowerShell脚本示例

    Write-Host “你好,PowerShell 脚本!”

    获取并显示运行中的服务名称和状态

    Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq ‘Running’} | Select-Object Name, Status

    获取当前日期和时间

    $currentDate = Get-Date
    Write-Host “当前时间是: $($currentDate)”
    ``
    **解释:**
    *
    #符号开头的行是注释,不会被执行。
    *
    Write-Host用于向控制台输出文本。
    *
    $currentDate = Get-Date创建一个变量$currentDate并将Get-Date命令返回的日期时间对象赋值给它。在 PowerShell 中,变量以$符号开头。
    *
    $($currentDate)` 是子表达式,用于在字符串中插入变量的值。

  2. 运行脚本:
    打开 PowerShell 控制台或 VS Code 的终端,切换到脚本所在的目录,然后输入脚本文件的完整路径来运行它:
    powershell
    .\MyFirstScript.ps1

    .\ 表示当前目录。如果你设置了执行策略 (Set-ExecutionPolicy RemoteSigned),这个脚本应该能正常运行。

脚本的基本元素 (简要介绍):

  • 变量:$variableName 定义和使用,无需提前声明类型。
  • 注释: 单行注释 #,多行注释 <# ... #>
  • 控制流:
    • If/ElseIf/Else:条件判断。
    • For, ForEach, While, Do/While:循环。
    • Switch:多条件选择。
  • 数组 (@()), 哈希表 (@{}), 对象: 用于组织数据。
  • 函数 (Function): 封装可重用的代码块。
  • 参数 ([Parameter()]): 让脚本接受外部输入。

脚本是 PowerShell 自动化的核心。通过编写脚本,你可以将一系列复杂的任务组合起来,实现高度的自动化和定制化。

第七部分: 进阶方向与学习资源

你已经迈出了学习 PowerShell 的重要一步,理解了它的核心概念和基本用法。接下来,你可以根据自己的需求向更深的方向发展:

  • 深入学习脚本编程: 掌握更复杂的控制流、数据结构、函数编写、错误处理 (try/catch) 等。
  • 模块 (Modules): PowerShell 的功能通过模块来扩展。你需要学习如何安装、导入、使用模块,特别是与你工作相关的模块 (如 Active Directory 模块、AzureAD 模块、Az 模块、Exchange Online 模块等)。
  • PowerShell Remoting (远程管理): 学习如何使用 PowerShell 连接并管理远程计算机。Cmdlet 如 Invoke-Command, Enter-PSSession, Exit-PSSession 是关键。
  • Desired State Configuration (DSC): PowerShell 的一个特性,用于定义和强制执行服务器和系统的配置状态。
  • 错误处理和日志记录: 学习如何在脚本中妥善处理错误并记录脚本执行过程。
  • 安全性: 深入了解执行策略、凭据管理等。

推荐的学习资源:

  • Microsoft Learn (Docs): Microsoft 官方文档是最权威的学习资源。PowerShell 文档非常全面。 (https://docs.microsoft.com/zh-cn/powershell/)
  • PowerShell 官方博客: 获取最新的 PowerShell 新闻、功能介绍和实用技巧。 (https://devblogs.microsoft.com/powershell/)
  • 在线课程平台: Coursera, Udemy, Pluralsight 等平台有许多高质量的 PowerShell 入门到精通课程。
  • YouTube 教程: 搜索 “PowerShell Tutorial”,有大量免费视频资源。
  • 社区: Stack Overflow (搜索 PowerShell 相关问题), Reddit 上的 r/PowerShell 板块等,是提问和交流的好地方。
  • 实践: 最重要的学习方法是动手实践!尝试用 PowerShell 解决你日常工作中遇到的问题,从小任务开始,逐步挑战更复杂的自动化需求。

总结: 开启你的 PowerShell 之旅

PowerShell 是一个强大、灵活且不断发展的任务自动化和配置管理工具。它独特的基于对象的特性、统一的 Cmdlet 命名规范和强大的管道功能,使其在系统管理和自动化领域脱颖而出。

本文为你揭示了 PowerShell 的本质,解释了它为何重要,阐述了 Cmdlet、对象和管道这三大核心概念,指导你如何开始安装和运行 PowerShell,并通过一些基础命令带你进行了初步的实践。

学习 PowerShell 需要时间和练习,但投入的回报是巨大的。它将极大地提升你的工作效率,让你从重复性劳动中解放出来,专注于更具价值的任务。

现在,你已经掌握了 PowerShell 入门所需的知识。打开你的 PowerShell 终端,从 Get-HelpGet-Command 开始,探索这个充满可能性的世界吧!祝你在 PowerShell 的学习旅程中一切顺利!

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