Apacheでmod_luaを使いオブジェクト指向スクリプトを書く方法

Apacheのmod_luaは、Webサーバー上でLuaスクリプトを直接実行できる便利なモジュールです。Luaは軽量で柔軟なスクリプト言語として知られ、ゲームやネットワークアプリケーション、埋め込みシステムなど幅広い分野で利用されています。Apacheと組み合わせることで、動的なWebアプリケーションやAPIを効率的に開発できます。

特にmod_luaを活用することで、Apacheのリクエスト処理を細かく制御したり、カスタムフィルターを作成することが可能になります。しかし、通常の手続き型スクリプトではコードの規模が大きくなるとメンテナンスが難しくなります。そこでオブジェクト指向プログラミング(OOP)の考え方を導入することで、スクリプトの可読性や再利用性が向上し、バグの発生を抑えることができます。

本記事では、mod_luaを使ってApacheでオブジェクト指向的にスクリプトを書く方法を詳しく解説します。mod_luaの基本からインストール方法、OOPの応用まで、実践的なコード例を交えてわかりやすく説明していきます。これにより、Apacheを利用した柔軟なWeb開発が可能になり、プロジェクト全体の生産性が向上します。

目次

mod_luaとは何か


mod_luaは、Apache HTTP Server上でLuaスクリプトを直接実行できるモジュールです。Apacheのリクエスト処理やレスポンス生成をLuaで記述することで、柔軟で高速なWebアプリケーションの開発が可能になります。

mod_luaの特徴は以下の通りです:

  • 軽量かつ高速:Luaは非常に軽量な言語であり、mod_luaもリソース消費が少なくパフォーマンスが高いです。
  • 動的なリクエスト処理:特定のURLパターンに応じて動的にスクリプトを実行し、レスポンスを生成できます。
  • Apacheモジュールと連携:mod_rewriteやmod_proxyなどの他のApacheモジュールと併用して、柔軟なWebサーバー環境を構築できます。
  • 直感的な記述:Luaのシンプルな構文を活かして、少ないコード量で複雑な処理を記述できます。

mod_luaの用途


mod_luaは主に以下の用途で使用されます:

  • カスタム認証・認可処理
  • リクエストヘッダーの解析と変更
  • APIエンドポイントの構築
  • 動的コンテンツ生成

例えば、特定のIPアドレスからのアクセスを制限する簡単なスクリプトをLuaで記述し、Apacheの設定ファイルに組み込むことができます。
これにより、パフォーマンスを損なわずに柔軟なアクセス制御が可能になります。

mod_luaを導入することで、Apacheの能力をさらに拡張し、高度なWebアプリケーションの開発が実現します。

mod_luaのインストールと設定

mod_luaを利用するには、Apache HTTP Serverにmod_luaモジュールをインストールし、有効化する必要があります。以下に、インストール方法から基本的な設定方法までを詳しく解説します。

1. mod_luaのインストール方法


mod_luaはApacheの標準モジュールとして提供されており、多くのディストリビューションではデフォルトでインストールされています。ただし、必要に応じて以下の手順でインストールします。

Linux (Ubuntu/Debian 系)

sudo apt update
sudo apt install libapache2-mod-lua
sudo a2enmod lua
sudo systemctl restart apache2

CentOS/RHEL 系

sudo yum install mod_lua
sudo systemctl restart httpd

Windows (XAMPPなど)
XAMPP環境ではmod_luaが含まれていない場合があるため、Apache公式サイトからモジュールをダウンロードして配置します。

2. Apache設定ファイルへの記述


mod_luaがインストールされたら、Apacheの設定ファイル(httpd.conf または 各サイトのvhost設定)に以下のように記述して有効化します。

基本的な設定例

<Directory /var/www/html>
    LuaMapHandler /lua/ /var/www/html/scripts/
    Require all granted
</Directory>

この設定では、/lua/ディレクトリへのアクセスをLuaスクリプトが処理するようになります。

3. Luaスクリプトの配置


LuaスクリプトをApacheが読み取れるディレクトリに配置します。例えば、以下のようなスクリプトを/var/www/html/scripts/hello.luaに作成します。

function handle(r)
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<h1>Hello, Lua!</h1>")
end

4. 動作確認


Apacheを再起動し、ブラウザでhttp://localhost/lua/hello.luaにアクセスして「Hello, Lua!」と表示されれば成功です。

sudo systemctl restart apache2

これでmod_luaを利用する準備が整いました。次は、Luaスクリプトの基本構造について解説します。

Luaスクリプトの基本構造

mod_luaでApacheのリクエストを処理するには、Luaスクリプトの基本的な構造を理解する必要があります。Luaはシンプルで直感的な構文を持ち、少ないコードで複雑な処理を記述できます。

ここでは、mod_luaで動作する典型的なLuaスクリプトの構造を示します。

1. 基本的なLuaハンドラ


mod_luaでは、リクエストハンドラを定義してApacheのリクエストを処理します。最もシンプルなLuaスクリプトは、以下のような形になります。

function handle(r)
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<h1>Hello, mod_lua!</h1>")
end

解説

  • handle(r) はApacheのリクエストを処理する関数です。
  • r はリクエストオブジェクトで、クライアントからのリクエスト情報が格納されています。
  • r.content_type でレスポンスのコンテンツタイプを設定します。
  • r:puts() はクライアントにHTMLやテキストを送信します。

2. クエリパラメータの取得


クライアントからのクエリパラメータを取得し、動的なレスポンスを生成できます。

function handle(r)
    local name = r:parseargs().name or "Guest"
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<h1>Hello, " .. name .. "!</h1>")
end

ポイント

  • r:parseargs() でクエリパラメータを取得します。
  • or "Guest" は、name パラメータがない場合にデフォルトで “Guest” を表示します。

ブラウザでhttp://localhost/lua/hello.lua?name=Johnとアクセスすると、「Hello, John!」と表示されます。

3. ファイルからデータを読み込む


Luaスクリプト内で外部ファイルを読み込んで、レスポンスを生成することも可能です。

function handle(r)
    local f = io.open("/var/www/html/data.txt", "r")
    local content = f:read("*a")
    f:close()

    r.content_type = "text/plain"
    r:puts(content)
end

このスクリプトは、サーバー内のテキストファイルの内容をクライアントに返します。

4. 条件分岐とループ処理


複雑な処理を記述する際には、条件分岐やループを活用できます。

function handle(r)
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<ul>")

    for i = 1, 5 do
        r:puts("<li>Item " .. i .. "</li>")
    end

    r:puts("</ul>")
end

ポイント

  • for ループを使用してリスト要素を繰り返し生成しています。

これにより、mod_luaで動的なHTMLコンテンツを簡単に生成できます。次は、オブジェクト指向プログラミングの基本について解説します。

オブジェクト指向プログラミングとは

オブジェクト指向プログラミング(OOP)は、データとその操作を一つの「オブジェクト」としてまとめるプログラミング手法です。OOPを使うことで、コードの再利用性や拡張性が高まり、保守性の向上が期待できます。

mod_luaでもOOPの考え方を取り入れることで、リクエスト処理やAPIエンドポイントの設計がより整理され、管理しやすくなります。

オブジェクト指向の基本概念


OOPには、次の3つの主要な概念があります。

1. クラスとインスタンス

  • クラスは設計図であり、オブジェクトを生成するためのテンプレートです。
  • インスタンスは、クラスをもとに作成された具体的なオブジェクトです。

例(Luaでクラスを定義する方法)

Person = {}  -- クラスの定義
Person.__index = Person  -- メタテーブルの設定

function Person:new(name, age)
    local self = setmetatable({}, Person)
    self.name = name
    self.age = age
    return self
end

function Person:introduce()
    return "My name is " .. self.name .. " and I am " .. self.age .. " years old."
end

2. 継承

  • 継承は、既存のクラスを基に新しいクラスを作成し、機能を追加・拡張する手法です。
  • これにより、重複したコードを減らし、保守が容易になります。

例(Personクラスを継承するStudentクラス)

Student = setmetatable({}, {__index = Person})

function Student:new(name, age, major)
    local self = Person.new(self, name, age)
    self.major = major
    return self
end

function Student:introduce()
    return Person.introduce(self) .. " I study " .. self.major .. "."
end

3. カプセル化

  • オブジェクトの内部データを外部から直接アクセスできないようにし、安全性を高める仕組みです。
  • 必要な情報のみ外部に公開します。
function Person:getName()
    return self.name
end

Luaでのオブジェクト指向プログラミングの特徴


Luaでは、オブジェクト指向の概念をメタテーブルと関数を活用して実現します。これにより、シンプルな記述で強力なオブジェクト指向のコードを書くことが可能です。

次の章では、mod_luaを使ってオブジェクト指向的にスクリプトを書く具体的な方法を解説します。

mod_luaでオブジェクト指向スクリプトを書く手法

mod_luaでは、Luaの持つ柔軟なメタテーブル機能を活用してオブジェクト指向的なスクリプトを記述できます。これにより、Apacheのリクエスト処理をクラスやオブジェクト単位で設計し、コードの再利用性や可読性を向上させることが可能です。

1. クラスとインスタンスの作成


まずは、リクエストを処理するクラスを作成し、それをmod_luaで利用する基本的な流れを見ていきます。

基本のクラス定義

RequestHandler = {}
RequestHandler.__index = RequestHandler

function RequestHandler:new(path)
    local self = setmetatable({}, RequestHandler)
    self.path = path
    return self
end

function RequestHandler:process(r)
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<h1>Requested Path: " .. self.path .. "</h1>")
end

ポイント解説

  • RequestHandler クラスを定義し、newメソッドでインスタンスを作成しています。
  • self.path でリクエストのパス情報を保持し、processメソッドでリクエストに応じた処理を行います。

2. Apacheからクラスを呼び出す


次に、mod_luaを使用してこのクラスをリクエストごとに呼び出し、レスポンスを生成します。

function handle(r)
    local handler = RequestHandler:new(r.uri)
    handler:process(r)
end

解説

  • ApacheのリクエストオブジェクトrRequestHandlerのインスタンスに渡し、リクエスト処理を委譲しています。
  • これにより、リクエストのURIに応じた柔軟なレスポンスを生成できます。

3. クラスの継承と拡張


オブジェクト指向の強みは、基本クラスを継承して新しいクラスを作成し、機能を追加できる点です。

リクエストロギングクラスの作成

LoggerHandler = setmetatable({}, {__index = RequestHandler})

function LoggerHandler:process(r)
    -- 既存の処理を継承
    RequestHandler.process(self, r)
    -- ログを追加
    r:puts("<p>Request logged at: " .. os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S") .. "</p>")
end

呼び出し例

function handle(r)
    local handler = LoggerHandler:new(r.uri)
    handler:process(r)
end

ポイント解説

  • LoggerHandler クラスは RequestHandler を継承し、process メソッドをオーバーライドしてログ機能を追加しています。
  • 継承によりコードを再利用しつつ、新たな機能を付与できるのが特徴です。

4. 実用的な応用例 – ルーティングの実装


複数のパスに応じて処理を分岐する簡易ルーターを作成します。

Router = {}
Router.__index = Router

function Router:new()
    local self = setmetatable({}, Router)
    self.routes = {}
    return self
end

function Router:add_route(path, handler)
    self.routes[path] = handler
end

function Router:route(r)
    local handler = self.routes[r.uri] or RequestHandler
    local instance = handler:new(r.uri)
    instance:process(r)
end

使用例

function handle(r)
    local router = Router:new()
    router:add_route("/log", LoggerHandler)
    router:route(r)
end

この仕組みを使うことで、URIに応じて異なる処理を行うWebアプリケーションをオブジェクト指向的に構築できます。次のセクションでは、具体的なスクリプト例をさらに詳しく解説します。

具体的なスクリプト例と解説

ここでは、mod_luaを使ってオブジェクト指向的にリクエストを処理する具体的なスクリプト例を紹介し、コードの各部分を詳しく解説します。

1. シンプルな動的レスポンススクリプト


以下は、URLに応じて異なるメッセージを表示するシンプルなスクリプトです。

ファイル名:/var/www/html/scripts/response.lua

-- 基本のレスポンスクラス
ResponseHandler = {}
ResponseHandler.__index = ResponseHandler

function ResponseHandler:new(message)
    local self = setmetatable({}, ResponseHandler)
    self.message = message or "Hello, World!"
    return self
end

function ResponseHandler:process(r)
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<h1>" .. self.message .. "</h1>")
end

-- パスに応じて動的にメッセージを変更するクラス
DynamicHandler = setmetatable({}, {__index = ResponseHandler})

function DynamicHandler:process(r)
    local name = r:parseargs().name or "Guest"
    self.message = "Hello, " .. name .. "!"
    ResponseHandler.process(self, r)
end

-- ルータークラス
Router = {}
Router.__index = Router

function Router:new()
    local self = setmetatable({}, Router)
    self.routes = {}
    return self
end

function Router:add_route(path, handler)
    self.routes[path] = handler
end

function Router:route(r)
    local handler = self.routes[r.uri] or ResponseHandler
    local instance = handler:new()
    instance:process(r)
end

-- Apacheから呼び出される関数
function handle(r)
    local router = Router:new()
    router:add_route("/greet", DynamicHandler)
    router:route(r)
end

2. スクリプトの動作解説

1. レスポンスクラスの基本形
ResponseHandler クラスが基本のレスポンスを処理します。messageプロパティを持ち、リクエストが来た際にHTMLを生成してクライアントに返します。

ResponseHandler:new(message)


このメソッドで新しいインスタンスを作成し、processメソッドでHTML出力を行います。

2. 動的なレスポンス処理
DynamicHandler クラスは ResponseHandler を継承し、クエリパラメータnameを取得してメッセージを動的に変更します。

local name = r:parseargs().name or "Guest"
self.message = "Hello, " .. name .. "!"


これにより、/greet?name=John のようにアクセスすると「Hello, John!」と表示されます。

3. ルーティングの実装
Router クラスがURLごとに適切なハンドラーを呼び出します。

router:add_route("/greet", DynamicHandler)
router:route(r)
  • /greet へのアクセスは DynamicHandler が処理します。
  • その他のURLはデフォルトで ResponseHandler が処理します。

3. Apacheでの設定方法


このスクリプトをApacheで動作させるには、以下のように設定します。

httpd.conf

LuaMapHandler /lua/ /var/www/html/scripts/

これにより、/lua/以下のパスがmod_luaによって処理されるようになります。

4. 実行例


ブラウザで次のURLにアクセスします。

  • http://localhost/lua/response.lua → 「Hello, World!」が表示
  • http://localhost/lua/response.lua/greet?name=Alice → 「Hello, Alice!」が表示

このように、mod_luaでオブジェクト指向的にスクリプトを記述することで、柔軟なルーティングや動的なレスポンスを実現できます。

セキュリティとパフォーマンスの注意点

mod_luaでApacheにオブジェクト指向スクリプトを導入する際には、セキュリティパフォーマンスの両面を考慮する必要があります。柔軟なプログラミングが可能になる反面、適切な設計がされていないとサーバーの脆弱性やパフォーマンス低下を招く可能性があります。ここでは、それらを防ぐための具体的な対策を紹介します。

1. セキュリティ対策

1.1. ユーザー入力のサニタイズ


クエリパラメータやPOSTデータを処理する際は、SQLインジェクションXSS(クロスサイトスクリプティング)を防ぐために入力データの検証とサニタイズが必要です。

例:クエリパラメータのサニタイズ

function sanitize(input)
    return input:gsub("[<>\"'%%;]", "")
end

function handle(r)
    local name = sanitize(r:parseargs().name or "Guest")
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<h1>Hello, " .. name .. "!</h1>")
end
  • sanitize関数で不正な文字(< > " ' % ; など)を取り除きます。
  • ユーザーが意図しないスクリプトを実行するリスクを低減します。

1.2. ディレクトリトラバーサルの防止


Luaスクリプト内でファイルを読み込む際は、パスの検証を行い、外部から意図しないファイルにアクセスできないようにします。

例:安全なファイルアクセス

local allowed_paths = { "/var/www/html/data/", "/var/www/html/scripts/" }

function is_safe_path(path)
    for _, allowed in ipairs(allowed_paths) do
        if path:sub(1, #allowed) == allowed then
            return true
        end
    end
    return false
end

function handle(r)
    local file_path = "/var/www/html/data/" .. (r:parseargs().file or "default.txt")
    if not is_safe_path(file_path) then
        r:puts("Access denied.")
        return
    end

    local f = io.open(file_path, "r")
    if f then
        r.content_type = "text/plain"
        r:puts(f:read("*a"))
        f:close()
    else
        r:puts("File not found.")
    end
end
  • 許可されたディレクトリ以外のファイルにはアクセスできないようにします。
  • file パラメータで指定されたパスが許可リストに含まれるかを確認します。

1.3. 例外処理の実装


例外が発生した場合でも、内部情報が外部に漏れないようにエラーメッセージの出力を制御します。

function handle(r)
    local status, err = pcall(function()
        r.content_type = "text/html"
        r:puts("<h1>Request processed successfully</h1>")
    end)

    if not status then
        r.content_type = "text/plain"
        r:puts("An error occurred. Please try again later.")
    end
end
  • pcallを使い、スクリプト実行中のエラーを捕捉して安全に処理します。
  • エラー内容を外部に直接出さず、安全なメッセージを返します。

2. パフォーマンス最適化

2.1. キャッシュの活用


頻繁に参照されるデータは、メモリキャッシュを活用することで応答速度を向上させます。

例:Luaキャッシュの実装

cache = {}

function get_cached_response(path)
    if cache[path] then
        return cache[path]
    end

    local f = io.open(path, "r")
    if f then
        local content = f:read("*a")
        cache[path] = content
        f:close()
        return content
    end
    return nil
end

function handle(r)
    local path = "/var/www/html/data/page.html"
    local content = get_cached_response(path)

    r.content_type = "text/html"
    r:puts(content or "<h1>Page not found</h1>")
end
  • 初回リクエスト時にファイルを読み込み、以降はキャッシュを利用します。
  • 大量のアクセスが発生するページでも応答速度を維持できます。

2.2. 非同期処理の活用


Luaのコルーチン(軽量スレッド)を活用して、非同期処理を行うことで、処理待ち時間を短縮します。

function handle(r)
    local co = coroutine.create(function()
        r.content_type = "text/html"
        r:puts("<h1>Processing request...</h1>")
        coroutine.yield()
        r:puts("<p>Done!</p>")
    end)

    coroutine.resume(co)
end
  • 非同期的に処理を進め、待ち時間が発生する処理を他の処理と並行して実行できます。

2.3. コードの最適化

  • 不要なループや条件分岐を削減し、処理を最小限に抑えます。
  • 正規表現の使用を控えることで、処理速度を向上させます。

3. 不要なモジュールの無効化


mod_luaでは必要なモジュールだけを有効にし、不要なモジュールを無効化することで、セキュリティリスクの低減リソースの節約が可能です。

例:不必要なモジュールを無効化

LoadModule lua_module modules/mod_lua.so
# LoadModule status_module modules/mod_status.so  (コメントアウト)

これらの対策を実装することで、mod_luaを使用したApache環境でも高いセキュリティとパフォーマンスを維持できます。

実践的な応用例

mod_luaを使ったオブジェクト指向スクリプトは、さまざまなWebアプリケーションの開発に応用できます。ここでは、認証システムAPIゲートウェイの構築例を紹介します。これらの例は、動的で拡張性の高いシステムを簡潔なコードで構築するのに役立ちます。

1. 簡易的な認証システムの実装


ユーザーが特定のページにアクセスする際、ログインが必要となるシンプルな認証システムを作成します。セッション管理はクッキーを使い、ユーザー名とパスワードを検証します。

ファイル名:/var/www/html/scripts/auth.lua

AuthHandler = {}
AuthHandler.__index = AuthHandler

function AuthHandler:new()
    local self = setmetatable({}, AuthHandler)
    self.valid_users = { admin = "password123", user = "userpass" }
    return self
end

function AuthHandler:authenticate(r)
    local auth_header = r.headers_in["Authorization"] or ""
    local encoded = auth_header:match("Basic%s+(.*)")
    if not encoded then
        r:puts("Authorization required.")
        r.status = 401
        r:err_header_out("WWW-Authenticate", 'Basic realm="Restricted Area"')
        return false
    end

    local decoded = r:base64_decode(encoded)
    local user, pass = decoded:match("([^:]+):(.+)")
    if self.valid_users[user] and self.valid_users[user] == pass then
        r:puts("<h1>Welcome, " .. user .. "!</h1>")
        return true
    end

    r:puts("Invalid credentials.")
    r.status = 403
    return false
end

解説

  • Authorization ヘッダーを解析し、ユーザー名とパスワードを検証します。
  • 認証が失敗した場合は、HTTPステータス401で「Basic認証」のプロンプトを表示します。
  • セキュリティ強化のため、ユーザー情報はデータベースに格納する方法も考慮できます。

Apache設定例

LuaMapHandler /auth/ /var/www/html/scripts/auth.lua

実行例
http://localhost/auth/ にアクセスすると、ユーザー名とパスワードが求められます。

2. APIゲートウェイの実装


APIリクエストを処理し、リクエストパスごとに異なる処理を振り分けるAPIゲートウェイを構築します。

ファイル名:/var/www/html/scripts/api.lua

APIHandler = {}
APIHandler.__index = APIHandler

function APIHandler:new()
    local self = setmetatable({}, APIHandler)
    self.routes = {}
    return self
end

function APIHandler:add_route(path, handler)
    self.routes[path] = handler
end

function APIHandler:process(r)
    local handler = self.routes[r.uri] or function() return "404 Not Found" end
    r.content_type = "application/json"
    local response = handler(r)
    r:puts(response)
end

-- 各エンドポイントのハンドラー
function get_users(r)
    return '{"users": ["Alice", "Bob", "Charlie"]}'
end

function get_status(r)
    return '{"status": "OK", "timestamp": "' .. os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S") .. '"}'
end

function handle(r)
    local api = APIHandler:new()
    api:add_route("/api/users", get_users)
    api:add_route("/api/status", get_status)
    api:process(r)
end

解説

  • APIHandler クラスを作成し、add_route メソッドでパスごとにハンドラーを登録します。
  • クライアントがリクエストを送信すると、対応するハンドラーがレスポンスを返します。

Apache設定例

LuaMapHandler /api/ /var/www/html/scripts/api.lua

実行例

  • http://localhost/api/users → ユーザー一覧(JSON形式)が返されます。
  • http://localhost/api/status → サーバーステータスが表示されます。

3. ログ記録とモニタリングの実装


アクセスログを記録するシステムを構築し、どのエンドポイントがどれだけ利用されたかを把握します。

ファイル名:/var/www/html/scripts/logger.lua

Logger = {}
Logger.__index = Logger

function Logger:new()
    local self = setmetatable({}, Logger)
    self.log_file = "/var/log/apache2/access.log"
    return self
end

function Logger:log(r)
    local log_entry = os.date("[%Y-%m-%d %H:%M:%S]") .. " " .. r.uri .. " " .. r.useragent_ip .. "\n"
    local file = io.open(self.log_file, "a")
    if file then
        file:write(log_entry)
        file:close()
    end
end

function handle(r)
    local logger = Logger:new()
    logger:log(r)
    r.content_type = "text/html"
    r:puts("<h1>Request Logged</h1>")
end

解説

  • リクエストのパス、タイムスタンプ、IPアドレスをログに記録します。
  • アクセスの追跡やトラブルシューティングに役立ちます。

Apache設定例

LuaMapHandler /log/ /var/www/html/scripts/logger.lua

実行例
http://localhost/log/ にアクセスするたびにログが記録されます。

これらの例を応用することで、mod_luaを使った柔軟なWebアプリケーションやAPIシステムを構築できます。

まとめ

mod_luaを使ってApacheでオブジェクト指向的にスクリプトを書く方法について解説しました。mod_luaは、軽量で柔軟なLua言語の特徴を活かし、Apacheのリクエスト処理を細かく制御できる強力なツールです。

オブジェクト指向のアプローチを取り入れることで、コードの再利用性保守性が向上し、拡張性の高いシステムを構築できます。特に認証システムやAPIゲートウェイの例を通じて、mod_luaが現実のWebアプリケーションにどのように応用できるかを示しました。

セキュリティ対策やパフォーマンス最適化を意識することで、安全で高速なWebアプリケーションを構築できるでしょう。mod_luaの導入により、Apacheサーバーがより柔軟にカスタマイズ可能となり、モダンなWeb開発に対応できる環境が整います。

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