以太坊Solidity之Truffle的使用流程与集成指南｜猿创征文

Posted 2022-07-08 ╰つ栺尖篴夢ゞ

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了以太坊Solidity之Truffle的使用流程与集成指南｜猿创征文相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、Truffle 简介

① 什么是 Truffle ？

Truffle 是一个世界级的开发环境，测试框架，以太坊的资源管理通道，致力于让以太坊上的开发变得简单。
Truffle 有以下特性：
- 内置的智能合约编译，链接，部署和二进制文件的管理；
- 快速开发下的自动合约测试；
- 脚本化的，可扩展的部署与发布框架；
- 部署到不管多少的公网或私网的网络环境管理功能；
- 使用 EthPM&NPM 提供的包管理，使用 ERC190 标准；
- 与合约直接通信的直接交互控制台；
- 可配的构建流程，支持紧密集成；
- 在 Truffle 环境里支持执行外部的脚本。

② 环境要求和安装

环境要求：
- NodeJS 5.0+；
- Windows，Linux，或 Mac OS X。
安装方式：

$ npm install -g truffle

Truffle 需要以太坊客户端，需要支持标准的 JSON RPC API。
如果你是 Windows 用户，推荐使用 Powershell 或 Git BASH 来安装和使用 Truffle 框架。

③ Truffle 开发工具

当开发基于 Truffle 的应用时，推荐使用 EthereumJS TestRPC，它是一个完整的在内存中的区块链仅仅存在于开发的设备上。它在执行交易时是实时返回，而不等待默认的出块时间，这样可以快速验证新写的代码，当出现错误时，也能即时反馈给你。它同时还是一个支持自动化测试的功能强大的客户端，Truffle 充分利用它的特性，能将测试运行时间提速近 90%。
使用 TestRPC 客户端充分测试后，可是尝试使用正式发布的客户端：Geth (go-ethereum)、WebThree(cpp-ethereum)、More，这些是完整的客户端实现，包括挖矿，网络，块及交易的处理，Truffle 可以在不需要额外配置的情况下发布到这些客户端。

二、Truffle 工程创建

创建工程目录，可以使用文件浏览器或使用下面的命令在命令行创建一个目录：

$ mkdir myproject

接下来，通过下面的命令初始化一个 Truffle 工程：

$ truffle
Truffle v3.4.11 - a development framework for Ethereum
$ cd myproject
$ truffle init

完成后，将拥有如下目录：
- app/ - 应用文件运行的默认目录，这里面包括推荐的 javascript 文件和 css 样式文件目录，但可以完全决定如何使用这些目录；
- contract/ - Truffle 默认的合约文件存放地址；
- migrations/ - 存放发布脚本文件；
- test/ - 用来测试应用和合约的测试文件；
- truffle.js - Truffle 的配置文件。
truffle init 会默认创建一个构建在以太坊内的代币 demo 应用：METACOIN，可以使用这个工程来进行快速的学习，或者也可以删除这些文件来创建一个自己的工程。

三、编译合约

① 合约位置

所有合约应该位于 ./contracts 目录，默认提供一个合约文件，一个库文件，均以 .sol 结尾作为示例。
尽管库文件有一定的特殊性，但为简单起见，当前均称之为合约。

② 命令

要编译合约，使用：

truffle compile

Truffle 仅默认编译自上次编译后被修改过的文件，来减少不必要的编译。如果想编译全部文件，可以使用 --compile-all 选项：

truffle compile --compile-all

③ 约定

Truffle 需要定义的合约名称和文件名准确匹配。
举例来说，如果文件名为 MyContract.sol，那么合约文件须为如下两者之一：

contract MyContract 
  ...

// or
library MyContract 
  ...

这种匹配是区分大小写的，也就是说大小写也要一致，推荐大写每一个开头字母。

④ 依赖

可以通过使用 import 来声明依赖，Truffle 将会按正确顺序依次编译合约，并在需要的时候自动关联库。

⑤ 编译目录

编译的输出位于 ./build/contracts 目录，如果目录不存在会自动创建。
编译文件对于 Truffle 框架能否正常工作至关重要，不应该在正常的编译或发布以外手动修改这些文件。

四、移植

① 移植目的

移植是由一些 Javascript 文件组成来协助发布到以太坊网络，主要目的是用来缓存你的发布任务，它的存在基于你的发布需求会改变的前提。
当你的工程发生了重要的改变，你将创建新的移植脚本来将这些变化带到区块链上，之前运行移植的历史记录通过一个特殊的 Migrations 合约来记录到链上。

② 命令

执行移植，使用下述命令：

truffle migrate

如果你之前的移植是成功执行的，这个命令会执行所有的位于 migrations 目录内的移植脚本，truffle migrate 仅会执行新创建的移植。
如果没有新的移植脚本，这个命令不同执行任何操作，可以使用选项 --reset 来从头执行移植脚本。

③ 移植脚本文件

一个样例文件如下：文件名：4_example_migration.js

module.exports = function(deployer) 
  // deployment steps
  deployer.deploy(MyContract);
;

需要注意的是文件名以数字开头，一个描述性的后缀结尾，数字前缀是必须的，用于记录移植是否成功，后缀仅是为了提高可读性，以方便理解。
移植 js 里的 exports 的函数接受一个 deployer 对象作为第一个参数，这个对象用于发布过程，提供了一个清晰的语法支持，同时提供一些通过的合约部署职责，比如保存发布的文件以备稍后使用。deployer 对象是用来缓存（stage）发布任务的主要操作接口。
像所有其它在 Truffle 中的代码一样，Truffle 提供了自己代码的合约抽象层（contract abstractions），并且进行了初始化，以方便可以便利的与以太坊的网络交互，这些抽象接口是发布流程的一部分。

④ 初始移植

Truffle 需要一个移植合约来使用移植特性，这个合约内需要指定的接口，但可以按你的意味修改合约。对大多数工程来说，这个合约会在第一次移植时进行的第一次部署，后续都不会再更新。
通过 truffle init 创建一个全新工程时，获得一个默认的合约：文件名:contracts/Migration.sol：

contract Migrations 
  address public owner;

  // A function with the signature `last_completed_migration()`, returning a uint, is required.
  uint public last_completed_migration;

  modifier restricted() 
    if (msg.sender == owner) _
  

  function Migrations() 
    owner = msg.sender;
  

  // A function with the signature `setCompleted(uint)` is required.
  function setCompleted(uint completed) restricted 
    last_completed_migration = completed;
  

  function upgrade(address new_address) restricted 
    Migrations upgraded = Migrations(new_address);
    upgraded.setCompleted(last_completed_migration);

如果想使用移植特性，必须在第一次部署合约时，部署这个合约，可以使用如下方式来创建一次移植：文件名：migrations/1_initial_migrations.js：

module.exports = function(deployer) 
  // Deploy the Migrations contract as our only task
  deployer.deploy(Migrations);
;

由此，可以接着创建递增的数字前缀来部署其它合约。

⑤ 部署器（deployer）

移植文件会使用部署器来缓存部署任务，因此可以按一定顺序排列发布任务，它们会按正确顺序执行：

// Stage deploying A before B
deployer.deploy(A);
deployer.deploy(B);

另一选中可选的部署方式是使用 Promise，将部署任务做成一个队列，是否部署依赖于前一个合约的执行情况：

// Deploy A, then deploy B, passing in A's newly deployed address
deployer.deploy(A).then(function() 
  return deployer.deploy(B, A.address);
);

如果想更清晰，也可以选择实现一个 Promise 链。
可以根据发布到的网络的具体情况进行不同的部署流程，要实现不同条件的不同部署步骤，移植代码中需要第二个参数 network。示例如下：

module.exports = function(deployer, network) 
  // Add demo data if we're not deploying to the live network.
  if (network != "live") 
    deployer.exec("add_demo_data.js");

指定一个网络：大多数 Truffle 提供的命令根据指定的网络不同而表现不同，会使用对应网络下的合约和配置信息，可以通过 --network 选项在参数上进行控制：

$ truffle migrate --network live
networks: 
  development: 
    host: "localhost",
    port: 8545,
    network_id: "*" // match any network
  ,
  live: 
    host: "178.25.19.88", // Random IP for example purposes (do not use)
    port: 80,
    network_id: 1,        // Ethereum public network
    // optional config values
    // gas
    // gasPrice
    // from - default address to use for any transaction Truffle makes during migrations

在上面这个例子中，Truffle 会在 live 网络中进行移植，如果配置如上述配置示例的 Example 所指定的内容的话，是最终在以太坊网络上进行部署。

⑥ 部署 API

（A）DEPLOYER.DEPLOY(CONTRACT, ARGS…)

发布一个指定的合约，第一参数是合约对象，后面是一些可选的构造器参数。这个函数适用于单例合约，它只会在 dapp 中只创建一个这个合约的实例（单例），函数会在部署后设置合约的地址（如：C ontract.address 将等于新的部署地址），它将会覆盖之前存储的地址。也可以传入一个合约数组，或数组的数组来加速多合约的部署。
需要注意的是如果库的地址可用，deploy 会自动为这个部署的合约联接任何需要的库，因此如果合约依赖某个库，应该先部署这个库：

// Deploy a single contract without constructor arguments
deployer.deploy(A);

// Deploy a single contract with constructor arguments
deployer.deploy(A, arg1, arg2, ...);

// Deploy multiple contracts, some with arguments and some without.
// This is quicker than writing three `deployer.deploy()` statements as the deployer
// can perform the deployment as a batched request.
deployer.deploy([
  [A, arg1, arg2, ...],
  B,
  [C, arg1]
]);

（B）DEPLOYER.LINK(LIBRARY, DESTINATIONS)

联接一个已经发布的库到一个或多个合约，destinations 可以是一个合约或多个合约组成的一个数组，如果目标合约并不依赖这个库，部署器会忽略掉这个合约。
这对于在 dapp 中不打算部署的合约（如：非单例）但却需要在使用前先联接的情况下非常有用。

// Deploy library LibA, then link LibA to contract B
deployer.deploy(LibA);
deployer.link(LibA, B);

// Link LibA to many contracts
deployer.link(LibA, [B, C, D]);

（C）DEPLOYER.AUTOLINK(CONTRACT)

关联合约依赖的所有库，这需要所依赖的库已经部署，或在其前一步部署：

// Assume A depends on a LibB and LibC
deployer.deploy([LibB, LibC]);
deployer.autolink(A);

另外可以省略参数来调用函数 autolink()，这会自动关联合约依赖的所有库，需要保证在调用这个函数前，所有被需要的库已经部署：

// Link *all* libraries to all available contracts
deployer.autolink();

（D）DEPLOYER.THEN(FUNCTION() …)

Promise 语法糖，执行做生意的部署流程：

deployer.then(function() 
  // Create a new version of A
  return A.new();
).then(function(instance) 
  // Set the new instance of A's address on B.
  var b = B.deployed();
  return b.setA(instance.address);
);

（E）DEPLOYER.EXEC(PATHTOFILE)

执行 truffle exec 做为部署的一部分：

// Run the script, relative to the migrations file.
deployer.exec("../path/to/file/demo_data.js");

五、构建应用

① 默认构建

Truffle 集成了默认的构建来方便使用，但也许不适合每个项目，所以也许需要其它的来打包应用。默认的构造目标是 web 应用，但也可以很容易的转变为其它的构造流程，比如适用于命令行或库的流程。
默认构建有一些特性快速的开始：
- 在浏览器内自动的初始化你的应用，包括引入你编译的合约，部署的合约信息，和以太坊客户端信息配置；
- 包含常见的依赖，如 web3 和 Ether Pudding；
- 内置支持 ES6 和 JSX；
- SASS 支持；
- Uglifyjs 支持。

② 配置

可以随间的修改默认的构建内容，原始的构建内容目录如下：

app/
- javascripts/
  - app.js
- stylesheets/
  - app.css
- images/
- index.html

构建配置文件如下：


  "build": 
    // Copy ./app/index.html (right hand side) to ./build/index.html (left hand side).
    "index.html": "index.html",

    // Process all files in the array, concatenating them together
    // to create a resultant app.js
    "app.js": [
      "javascripts/app.js"
    ],

    // Process all files in the array, concatenating them together
    // to create a resultant app.css
    "app.css": [
      "stylesheets/app.scss"
    ],

    // Copy over the whole directory to the build destination.
    "images/": "images/"

配置文件中的配置键描述了最终的打包目标名称，右边的配置目录或文件数组则是要打包的目录的内容。打包过程根据文件扩展，将文件连接形成一个结果文件，并放到构建的目标位置。如果指定的是一个字符串而不是一个数组，这个字符串代指的文件如果需要会直接拷到对应的构建目录。如果字符串以“/”结尾，则会被识别为一个目录，整个目录会不经调整直接拷贝到对应的目录，所以的指定值都是默认相对于 /app 目录来指定的。
可以在任何时间改变配置和目录结构，并不强制要求需要 javascript 和 css 文件目录，所以删除构建配置文件中的对应配置就可以
特别注意：如果想默认构建在前端初始化你的应用，务必保证有一个构造目标 app.js，因为默认构建会将相关代码附加到这个文件，而不是其它文件。

③ 命令

要创建前端工程，执行：

truffle build

④ 构建结果

构建结果存在 ./build 目录，所以合约文件则在对应的位置 ./build/contracts。
默认构建虽简单易用，但它仍有一些缺点：
- 当前不支持 import，require 等，不能提供 browserify，Webpack 和 CommonJS 这样的工具，由此让依赖管理变得有些困难；
- 这是一套自定义的构建系统，与其它流行构建系统不兼容；
- 它可以扩展，但是自定义的方法和 API。

六、合约交互

① 读写数据

标准的与以太坊网络交互的方法是通过以太坊官方构建的 Web3 库。尽管这个库非常有用，但使用其提供接口与合约交互有些困难，特别是以太坊的新手。为降低学习曲线，Truffle 使用 Ether Pudding 库，它也是基于 Web3 的基础之上，目的是为了让交互更简单。
以太坊网络把在网络上读与写数据进行了区分，这个区分对于如何写程序影响很大。通常来说，写数据被称作交易（transaction），读数据被称作调用（call）。
对于交易与调用，它们分别有如下特性：
- 交易（Transaction）：交易本质上改变了整个以太坊网络的数据状态，一个交易可以是向另一个帐户发送ether（以太坊网络代币）这样的简单行为，也可以是执行合约函数，添加一个新合约到以太坊网络这样的复杂行为。交易的典型特征是写入（或修改）数据，交易需要花费 ether，也被称作 gas，交易的执行需要时间。当你通过交易执行一个合约的函数时，你并不能立即得到执行结果，因为交易并不是立即执行的。大多娄情况下，通过执行交易不会返回值；它会返回一个交易的 ID，总的来说，交易具有如下特征：
- - 需要gas（Ether）
- - 改变网络的状态
- - 不会立即执行
- - 不会暴露返回结果(仅有交易 ID)
- 调用：则与上述的交易非常不同，调用可以在网络上执行代码，但没有数据会被改变（也许仅仅是些临时变量被改变），调用的执行是免费的，典型的行为就是读取数据。通过调用执行一个合约函数，你会立即得到结果。总的来说，调用具有如下特征：
- - 免费（不花费 gas）
- - 不改变网络状态
- - 立即执行
- - 有返回结果。
如果选择，取决于你想干什么，或者说想写数据，还是读数据。

② 接口（abstract）

为了来体验一下合约接口的作用，使用框架自带的默认 metacoin 的合约：

import "ConvertLib.sol";

contract MetaCoin 
  mapping (address => uint) balances;

    event Transfer(address indexed _from, address indexed _to, uint256 _value);

    function MetaCoin() 
        balances[tx.origin] = 10000;
    

    function sendCoin(address receiver, uint amount) returns(bool sufficient) 
        if (balances[msg.sender] < amount) return false;
        balances[msg.sender] -= amount;
        balances[receiver] += amount;
        Transfer(msg.sender, receiver, amount);
        return true;
    
    function getBalanceInEth(address addr) returns(uint)
        return ConvertLib.convert(getBalance(addr),2);
    
    function getBalance(address addr) returns(uint) 
        return balances[addr];

合约有三个方法和一个构造方法，三个方法可以被执行为交易或调用。现在来看看 Truffle 和 Ether Pudding 提供的叫 MetaCoin 的 Javascript 对象，可以在前端中使用：

// Print the deployed version of MetaCoin
console.log(MetaCoin.deployed());

// outputs:
//
// Contract
// - address: "0xa9f441a487754e6b27ba044a5a8eb2eec77f6b92"
// - allEvents: ()
// - getBalance: ()
// - getBalanceInEth: ()
// - sendCoin: ()

接口层提供了合约中以应的函数名，它还包含一个地址，指向到 MetaCoin 合约的部署版本。

③ 执行合约函数

（A）执行交易

在上述例子 MetaCoin 合约中，有三个可以执行的函数，如果对这三个函数稍加分析就会发现，只有 sendCoin 会对网络造成更改，sendCoin 函数的目标将 Meta Coin 从一个帐户发送到另一些帐户，这些更改需要被永久存下来。
当调用 sendCoin，我们将把它们作为一个交易来执行。如下所示，来演示下把 10 个币，从一个帐户发到另一个帐户，改变要永久的保存在网络上：

var account_one = "0x1234..."; // an address
var account_two = "0xabcd..."; // another address

var meta = MetaCoin.deployed();
meta.sendCoin(account_two, 10, from: account_one).then(function(tx_id) 
  // If this callback is called, the transaction was successfully processed.
  // Note that Ether Pudding takes care of watching the network and triggering
  // this callback.
  alert("Transaction successful!")
).catch(function(e) 
  // There was an error! Handle it.
)

分析：
- 直接调用接口的 sendCoin 函数，最终是默认以交易的方式来执行的；
- 交易被成功执行时，回调函数会直到交易被执行时才真正被触发，这样带来的一个好处是不用一直去检查交易的状态；
- 对 sendCoin 函数传递了第三个参数，需要注意的是原始合约函数的定义中并没有第三个参数，这里是一个特殊的对象，用于编辑一些交易中的指定细节，它可以总是做为第三个参数传进，设置 from 的地址为 account_one。

（B）执行调用

继续用 MetaCoin 的例子，其中的 getBalance 函数就是一个很好的从网络中读取数据的例子，它压根不需要进行任何数据上的变更，它只是返回传入的地址的帐户余额，来简单看一下：

var account_one = "0x1234..."; // an address

var meta = MetaCoin.deployed();
meta.getBalance.call(account_one, from: account_one).then(function(balance) 
  // If this callback is called, the call was successfully executed.
  // Note that this returns immediately without any waiting.
  // Let's print the return value.
  console.log(balance.toNumber());
).catch(function(e) 
  // There was an error! Handle it.
)

分析：
- 必须通过 .call() 来显示的向以太坊网络表明，并不会持久化一些数据变化；
- 得到返回结果，而不是一个交易 ID，需要注意的是，以太坊网网络可以处理非常大的数字，我们被返回一个 BigNumber 对象，框架再将这个对象转化了一个 number 类型。
在上述的例子中将返回值转成了一个 number 类型，是因为例子中的返回值比较小，如果将一个 BigNumber 转换为比 javascript 支持的 number 最大整数都大，将会出现错误或不可预期的行为。

（C）捕捉事件（Catching Events）

合约可以触发事件，可以进行捕捉以进行更多的控制，事件 API 与 Web3 一样：

var meta = MetaCoin.deployed();
var transfers = meta.Transfer(fromBlock: "latest");
transfers.watch(function(error, result) 
  // This will catch all Transfer events, regardless of how they originated.
  if (error == null) 
    console.log(result.args);

METHOD:DEPLOYED()：每一个抽象出来的合约接口都有一个 deployed() 方法，上述例子中，调用这个函数返回一个实例，这个实例代表的是之前部署到网络的合约所对应的抽象接口的实例：

var meta = MetaCoin.deployed();

这仅对使用 truffle deploy 部署的合约，且一定是在 project configuration 中配置发布的才有效，如果不是这样，这个函数执行时会抛出异常。
METHOD:AT()：类似于 deployed()，可以通过一个地址来得到一个代表合约的抽象接口实例，当然这个地址一定是这个合约的部署地址：

var meta = MetaCoin.at("0x1234...")

当你的地址不正确，或地址对应的合约不正确时，这个函数并不会抛出异常，但调用接口时会报错，请保证在使用 at() 时输入正确的地址。
METHOD:NEW()：可以通过这个方法来部署一个完全全新的合约到网络中：

MetaCoin.new().then(function(instance) 
  // `instance` is a new instance of the abstraction.
  // If this callback is called, the deployment was successful.
  console.log(instance.address);
).catch(function(e) 
  // There was an error! Handle it.
);

需要注意的是这是一个交易，会改变网络的状态。

七、测试合约

① 框架

Truffle 使用 Mocha 测试框架来做自动化测试，使用 Chai 来做断言，这两个库的结合可能让人耳目一新，基于这两者之上，提供一种方式来编译简单和可管理的合约自动化测试用例。
测试文件应置于 ./tests 目录，Truffle 只会运行以 .js，.es，.es6 和 .jsx 结尾的测试文件，其它的都会被忽略。

② 测试用例

每个测试文件至少应该包含至少一个对 Mocha 的 describe() 函数的调用，另一种方式是使用 Truffle 自定义的 contract() 函数，作用类型 describe() 函数，但额外添加了一些特性：
- 在每一个 contract() 函数执行前，合约都会重部署到以太坊客户端中，这样测试用例会在一个干净状态下执行；
- contract() 函数支持传入多个可用的帐户做为第二个参数传入，可以用此来进行测试。
当需要与所写的合约进行交互时，可以使用 contract()，否则使用 describe() 函数。

③ 测试用例示例

truffle init 命令提供一个简单的测试用例例子，它会先部署你的合约，然后执行在 it() 块中指定的测试用例：

contract('MetaCoin', function(accounts) 
  it("should put 10000 MetaCoin in the first account", function() 
    // Get a reference to the deployed MetaCoin contract, as a JS object.
    var meta = MetaCoin.deployed();

    // Get the MetaCoin balance of the first account and assert that it's 10000.
    return meta.getBalance.call(accounts[0]).then(function(balance) 
      assert.equal(balance.valueOf(), 10000, "10000 wasn't in the first account");
    );
  );
);

需要注意的是在 contract() 函数的传入的 MetaCoin 仅仅因为用来展示，说明它是 MetaCoin 相关的测试，并无本质作用。

④ 合约

Truffle 提供了接口抽象，方便与合约进行便捷交互，通过 var meta = MetaCoin.deployed() 这行，Truffl e设法保证可以在测试用例、前端、移植（Migration）中都能用这种方式与你自己写的合约进行交互。

⑤ 命令

要执行测试，执行下面的命令：

truffle test

也可以对单个文件执行测试：

truffle test ./path/to/test/file.js

八、控制台

有时在进行测试和 debug 时，或手动执行交易时与合约进行直接交互是需要的。Truffle 提供了一种更加简单的方式，通过交互式控制台来与你的那些准备好的合约进行交互。
启动控制台，使用：

truffle console

这会使用默认网络来调起一个控制台，会自动连接到一个运行中的以太坊客户端，可以使用选项 --network 来修改这个特性。
当你加载了控制台，会看到下面的输出，default 是当前连接到的是默认网络：

$ truffle console
truffle(default)>

控制台支持 Truffle 命令行支持的命令，比如可以在控制台中执行 migrate --reset，其效果与在命令行中执行 truffle migrate --reset 的效果一致。
Truffle 的控制台额外增加如下特性：
- 所有已经编译的合约都可用，就像在开发测试，前端代码中，或者移植代码中那样使用；
- 在每个命令后，合约会被重新加载，如使用 migrate --reset 命令后，可以立即使用新分配的地址和二进制；
- web3 库也可以使用，且也连到以太坊客户端；
- 所有命令返回的 promise，会自动解析，直接打印出结果，可以不用输入 then()，简化了命令。如下：

truffle(default)> MyContract.deployed().getValue.call();

九、外部脚本

也许会经常的执行外部脚本来与合约进行交互，Truffle 提供一个简单的方式来进行。
首先配置文件是 truffle.js，位于项目的根目录下，这个文件是 Javascript 文件，支持执行代码来创建配置，它必须导出一个对象，来代表项目配置。
当使用 Windows 的命令行时，默认的配置文件名与 truffle 冲突，这种情况下，推荐使用 Windows 的 power Shell 或 Git BASH，也可以将配置文件重命名为 truffle-config.js 来避免冲突：

module.exports = 
  build: 
    "index.html": "index.html",
    "app.js": [
      "javascripts/app.js"
    ],
    "app.css": [
      "stylesheets/app.css"
    ],
    "images/": "images/"
  ,
  rpc: 
    host: "localhost",
    port: 8545
  
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