本文来自微信公众号：程序员 cxuan （ID：cxuangoodjob）《学好计算机第一步》《计算机历史杂谈（二）》，作者：cxuan
计算机已经发展了半个世纪之久，我们从一出生就能享用计算机高速发展的成果，但我们从未对计算机产生过敬畏之心，为什么？因为我们不了解计算机，何谈敬畏？仿佛一切都是命中注定、水到渠成的一样，何谈敬畏？这句话说出来可能有些傲慢，但是我们反思一下自己有谁真的懂计算机呢？这不单单是我们的问题，这也是学校的问题，也是行业的问题。因为大学里未曾有过真正了解计算机前世今生的这门课程，要么就是讲什么 C 语言，要么就是讲 Java ，我们都不了解这些东西那么我们为什么要学习这些呢？你都不了解这个姑娘那么你怎么可能和她产生感情呢？肯定会有人说没有感情也能结婚这件事。
如果只谈结果，那么历史就是伪命题，如果一切都以结果导向，那么过程就是倒在明天晚上的躯壳，没有人记得，也没有人在意，那么人类就只是墓碑上的一个名字而已。
所以我认为计算机历史是我们真正应该好好对待的一门课，也是我们应该认认真真了解的一段历史。
其实软件开发就像造小汽车，并不是一开始就有汽车设计图纸的，也不是将轮子、车身、车门发动机按部就班的装上去就可以的。而是大概率会经过一个轮子的独轮车、然后是两个轮子的自行车、再到三个轮子的三轮车，再到两个轮子的摩托车，三轮车等慢慢迭代才有的小汽车。
在计算机的发展历程中，它是一步一步演变过来的，并不像是从石头缝里蹦出来个猴头似的一蹴而就。如果你经历过一个完整的软件开发流程，那么你就会知晓一个完整的开发工序 ：从软件需求分析 -> 软件程序设计 -> 绘制各种类图、时序图、ER 图等 -> 软件开发 -> 软件测试 -> 软件上线 -> 运行维护。这些工序并不是凭空出现的，而是经历了各种几十年的演变而来。
我给你举个例子你就明白了，或许有些读者知道差分机这个东西（不知道也没关系，不影响我们后续的理解），如下图所示
这是被誉为电脑先驱的查尔斯・巴贝奇先生所设计制造出来的第一代工业计算产物 - 差分机。差分机拯救了人工计数，通过查表就能完成复杂的计算，但是巴贝奇先生并没有满足于差分机，他在此基础上不断改良不断重试，进而提出了分析机，提出了三大核心思想，这些核心思想即使拿到现在的社会也不过时：
1、它可以解决各种问题而不只是局限于计算。
2、它应该要有一般性解决办法来描述解决问题的过程。
3、它的计算和存储是分开的。
下面大家就跟我一起来探索一下这段计算机历史。
在很早的时候，人类就有计算设备的需求了，人类需要一种设备能够支持大量的计算，于是出现了 算盘 这个计算计算设备。算盘的历史非常久远，可以追溯到公元前 2500 年前，算盘就是一个手动的计算器，它能够把计算结果具象化，而不是单只在我们脑中进行计算。还有一点比较重要，算盘能存储当前状态。储存当前状态是在当时的背景下是非常新颖的一个想法，这同时也为后来硬盘等设备提供了理论思想。
其实很早的时候人类就对计算情有独钟，甚至可以追溯到历史 16、17 世纪时的对数表、三角函数时期。通过加减乘除来完成算术运算，不过此时的计算还局限于数学时期，对其他领域中的影响不大。到 18 世纪后期，人们就已经绘制出了一些专用表，通过查表的方式可以通过给定几个数得出想要的输出，到这个时期，数学计算已经在航海用表、天文学、保险、土木等领域发挥作用。
由于这个时期是航海大发现时期，大不列颠帝国在航海上有非常强大的统治力，此时的英国政府希望能够编制一本《航海天文历》的航海用表，于是这个项目从 1766 年出版开始，至今从未间断过。
航海天文历的绘制人员由遍布英国各地的大批计算员组成，很多计算员的毕生都奉献给了航海天文历的编写上，很可惜历史上几乎没有记录过这些人的姓名。
在这段时期内，一位名叫查尔斯・巴贝奇的伟人出现了，巴贝奇出身于名流之家，毕业于剑桥大学，剑桥大学的数学专业在英国已经算是顶尖了，但是巴贝奇却发现英国顶尖学府的教授还没有自己一名大学生懂得多，于是他和几个小伙伴一起组成了分析学会，成功的对剑桥大学的数学进行了重大改革。巴贝奇毕业后成为了英国一名绅士（原来绅士还可以被称为职业）。
巴贝奇与差分机的故事，要从法国大革命说起。君主制被推翻后，新成立的国民议会大刀阔斧地推行着多方改革，包括税制改革，统一度量衡。与此同时，原本的数学用表不再适用，需要重新编制。这项艰巨的任务落在了数学家加斯帕德・德普罗尼肩上。1819 年巴贝奇造访法国巴黎，结识了一大批法兰西科学家，就是在这次访问中，巴贝奇接触到了德罗普尼的法国制表项目，他在这段时期内开始对制表中存在的问题以及如何消除这些问题产生了强烈的兴趣，于是巴贝奇也参与了制表过程，他在参与时发现制表的过程异常繁琐，所以如何改善优化制表方式以及能否使用一种机器来替代人工制表成为了巴贝奇毕生的追求。
巴贝奇将自己设计的机器命名为差分机，并且巴贝奇用他出色的沟通能力来推广差分机（所以程序员不能只会写代码，还得能把自己代码表述出来），在 1822 年巴贝奇写信给皇家学会会长，向他提议请求英国政府资助他制造差分机，次年（1823 年）英国政府出资 1700 英镑并且向他保证如有需要还会继续资助（找天使投资人的原型有木有）。
不过虽然巴贝奇有很深的数学以及哲学造诣，但他还是低估了差分机的工程复杂度，而且巴贝奇对预算控制和技术细节也设想的不到位，虽然困难重重但是他还是坚持了下去，在当时的环境背景下，制造一台差分机就像 20 世纪 40 年代中期制造一台计算机一样难。此时巴贝奇面前有两个巨大的挑战，一个是设计一台全新的世界上从来没有存在过的机器，一个是开发这台机器所需要的技术。这就像一边写 C 一边鼓捣硬件 。。。。。。
巴贝奇为制造差分机绘制了数百张机械图纸，写下的笔记达到了千页，这些资料都保存在伦敦科学博物馆，19 世纪 20 年代期间，巴贝奇致力于寻找可以应用在差分机上所需的技术，但是很遗憾几乎没有可以派上用场的技术。而在这期间英国政府一直在资助巴贝奇的差分机项目，据说总资助高达 1.7 万英镑，巴贝奇自己也投入了大量资金。
1833 年巴贝奇制造出来了一台差分机雏形，不过这台机器能完成的功能和人类手动制表来说还是差的非常远，而且此时的差分机没有印刷功能，所以没有被大规模生产，这台差分机至今还保留在伦敦科学博物馆中永久展出。
当差分机还没有批量生产时，巴贝奇又有一个新的想法：他设想能制造一种全新的机器既可以完成差分机所有的功能，还能够执行人类所做的任何运算，当他继续向英国政府申请资金援助时，英国政府拒绝了，这严重损害了英国政府对其项目的信心，所以从此巴贝奇再未获得任何援助。
巴贝奇终其一生都对大规模信息处理感兴趣，这一兴趣还体现在银行家清算所上。
由于 18 世纪使用支票的现象已经非常普遍，于是英国政府为了处理在商业活动上日益增长的支票数量，出现了银行家清算所，银行职员必须将客户存入的支票送到签发它的银行才能兑换现金，所以每家银行都有自己的跑款员，跑款员就是专门为客户去银行兑换现金的专员。但是这样时间一长跑款员天天为客户跑银行兑换现金也不是办法，所以 18 世纪 70 年代的时候简化了跑款员的工作，所有的跑款员统一约定好一个时间在一个地点见面兑换全部支票和现金，这样就节省了跑款员花费在路上的时间。这种形式不断演变，最终到 19 世纪 30 年代的时候，伦敦各家银行成立了银行家清算所。所有的跑款员直接在清算所兑换支票和现金即可。
由于银行家清算所的工作秘密性比较强，一般不对外透露，外界也不知道清算所内部的工作机制是怎样的。银行家清算所的管事是位很有威望的人物，巴贝奇被清算所的概念吸引，于是巴贝奇千方百计想要一探清算所的究竟，他致信清算所的管事表达了他想要进清算所一探究竟的需求，管事答应了他的请求但是告诫他不要对外透露关于清算所的任何事情。但是我们亲爱的巴贝奇完全忽视了管事的请求，他在《论机械和制造业的经济》书中洋洋洒洒的详细描述了清算所的具体工作。。。。。。
还有一种非常类似于银行家清算所的机构是铁路清算所，还是在 19 世纪，英国工业革命大力发展了铁路行业，使得铁路清算所很快成为全世界最大的数据处理机构之一，截止 1870 年，铁路清算所的员工数量已经超过了 1300 人，每年处理的交易接近 500 万笔。
还有需要大规模数据处理的发明是电报，电报最初是解决铁路系统通信问题的一种方案，因为很多人担心两辆客车相互从轨道相向驶来会产生事故问题，于是工程师们研制出了电气通信系统，人们很快就发现了这种系统的商业价值，于是一夜之间电线杆在铁路沿线拔地而起。
虽然电报是通过电信号传输，但是它还是得依赖于人员操作才能进行发送，而主管电报发送的有一大部分是女性，因为人们普遍认为女性要比男性更加适合于操作精密仪器。刚开始的时候发送一封电报非常昂贵，但随着电报网的铺设，电报变的越来越便宜，电报数量越来越多，到 20 世纪初，英国中央电报局已经雇佣了至少 4500 名电报员，每天收发的电报数量在 12 万 - 16 万之间，成为世界上最大的电报局。
到了 19 世纪末，科学和工程领域中会用到很多计算设备，但是计算设备在政府、工业和家庭中却非常少见。美国宪法从 1890 年的人口普查中面临非常严重的问题，那就是日益增长的人口问题。美国政府要求每 10 年进行一次人口普查，
但是随着计算效率出现瓶颈，1880 年人口普查需要 7 年才能完成，1890 年的人口普查甚至要 13 年才能完成，要知道每 10 年才会进行下一轮普查啊，简直离谱姥姥给离谱开门了。
于是人口普查局找到了赫尔曼何乐礼博士，他发明了打孔卡片制表机。
打孔卡片制表机的原理是这样的：赫尔曼首先把穿孔纸带改造成穿孔卡片，以适应人口数据采集的需要。由于每个人的调查数据有若干不同的项目，如性别、籍贯、年龄等等。赫尔曼把每个人所有的调查项目依次排列于一张卡片，然后根据调查结果在相应项目的位置上打孔。例如，穿孔卡片“性别”栏目下，有“男”和“女”两个选项；“年龄”栏目下有从“0 岁”到“70 岁以上”等系列选项，如此等等。统计员可以根据每个调查对象的具体情况，分别在穿孔卡片各栏目相应位置打出小孔。每张卡片都代表着一位公民的个人档案。
赫尔曼博士巧妙的设计在于自动统计。他在机器上安装了一组盛满水银的小杯，穿好孔的卡片就放置在这些水银杯上。卡片上方有几排精心调好的探针，探针连接在电路的一端，水银杯则连接于电路的另一端。与杰卡德提花机穿孔纸带的原理类似：只要某根探针撞到卡片上有孔的位置，便会自动跌落下去，与水银接触接通电流，启动计数装置前进一个刻度。由此可见，霍列瑞斯穿孔卡表达的也是二进制信息：有孔处能接通电路计数，代表该调查项目为“有”（“1”），无孔处不能接通电路计数，表示该调查项目为“无”（“0”）。
打孔卡片制表机的效率是手动普及效率的十倍左右，使得人口普查在短短的两年内就完成了，为人口普查办公室节省了数百万美元。
然后很多企业开始意识到使用这种计算设备的价值，他们可以通过自动化提升劳动力以及数据密集型的任务来提升利润。这对一些需要大量计算劳动力的工作有很大的替代性，比如会计和一些仓库管理员等工作。
赫尔曼意识到了这个问题，并在 1896 年创办了制表机器公司，成为了 IBM 的前身，这为电子计算机的发展奠定了基础。
说到，赫尔曼何乐礼意识到了人口普查中的缺陷并创建了制表公司，这个制表公司成为了 IBM 的前身，同时为电子计算机的发展奠定了基础。
在讲电子计算机的发展之前我们先来认识一下这四个公司，可以说没有他们作为先驱，电子计算机也不会发展的如此迅速。这四个公司分别是：
雷明顿 - 兰德公司；
伯勒斯加法机公司；
全美现金出纳机公司（NCR）；
IBM
为了理解计算机的发展历程，就必须知道这个行业是如何发展过来的，那么你就绕不开这四个公司和他们在 19 世纪和 20 世纪的崛起之路。
到今天为止，我们在办公室所用的计算机不外乎这几种功能：使用文字处理程序和邮件系统写邮件发邮件收邮件，使用存储功能通过数据库存储姓名等有用的人员信息，通过电子表格进行报表核算，计算工资等。
而能够满足这些功能的先驱就是上面所说的四个公司。雷明顿 - 兰德公司在文件处理和信息存储方面独占鳌头，他们是业界领先的打字机和归档系统供应商；伯勒斯在简单的加法机市场上居于领导地位；IBM 所称霸的是打孔机记账市场；NCR 主要是用于生产现金出纳机，后来发展为记账机的供应商。
提到打字机，我就不得不说两个主角：一个是女性，一个是抄写员。
打字机的出现开拓了让女性进入办公室，进入职场的先例。在打字机出现的一个多世纪之前，办公室的工作人员几乎全是男性，这也许由于当时的思想并未得到解放，也许是由于确实没有得以让女性进入办公室的一个媒介，但打字机的出现改变了这一切。
在打字机出现之前，在办公室中工作的主要角色是抄写员，也就是撰写文件的这一类职员，在 19 世纪，几乎所有的商业文件都是用手、纸笔进行撰写，虽然这段时期内也有打字机的江湖地位，不过这时候打字机还没有成为手写的替代品，主要原因有两点：一是当时的打字机打字效率很慢，使用打字机的效率还比不上平均每分钟 25 个字的人类速度；二是由于当时的打字机的连轴很容易卡在一起，因为早期还使用的是按照顺序排列的打字机，比如 S 和 T 、D 和 E 。所以 19 世纪早期的打字机都没有获得商业化的成功。
最早获得商业化成功的是雷明顿 - 兰德公司在 1874 年推出的一种 QWERTYUIOP 打字机，由于当时的打印机制作成本高昂，而且没有找到有效的客户市场，所以第一批打印机的客户都是记者、律师、编辑、作家和牧师。所以直到 1880 年，随着雷明顿打字机的生产成本越来越低，年产量已经超过 1000 台后，才成为打字机市场的实际垄断者，并于同年进入办公室，这种打印机迅速成为除手写信件之外用处最广的一种写作工具，打字机的出现提升了人们的工作效率，而且能够毫不费力的阅读其中的内容（由于手写信件需要花费大量时间辨别写的内容是什么）。同时 QWERTYUIOP 这种键盘布局也沿用至今。
不过，打字机是一种精密的设备，它很容易发生故障，所以需要经过一系列训练有素的维修人员，于是雷明顿公司开始效仿胜家制造公司（缝纫机厂商）在美国主要城市建立分支机构，主要用于方便在当地销售打字机并且提供维修服务。到了 1890 年，雷明顿已经成为一家非常庞大的企业，同时也出现了很多竞争对手，正是由于这些竞争对手的出现，使得打字机的销量连年攀升，在第一次世界大战爆发前后，打字机成为使用最广泛的办公设备，占据所有办公用品销售的半壁江山，售价也从当时的几百美元逐渐降为几十美元。
有了市场就会有培训需求，这是一条亘古不变的真理。如果你只是一个还不会使用打字机的新手，那你的打字效率还是比手写要慢很多，但是对于培训过后的人来说，你的打字效率已经是普通的抄写员所不能比拟的了，所以一些机构开始培训年轻人成为打字员这份工作，还有很多学校设置了相关专业，而且这种工作门槛比较低，绝大多数人经过培训过后能直接上手，所以直接促成了大部分女性选择成为打字员，而且随着时代的变化，男性职员的数量已经不足以填补办公室的需求，上面这两点直接促成了使越来越多的女性进入职场。
因为对于当时社会来说，敲键盘还是一个男女平等的职业。
打印机的快速发展直接促成了复写纸和归档系统的出现，而复写纸和归档系统也是雷明顿 - 兰德公司的主营业务和产品，所以这家公司是一个万金油的办公设备供应商。
如果说打字机用于记录信息，复写纸用于输出信息，归档信息用于存储信息的话，那么加法机就负责处理信息。第一代商业化的加法机是 1820 年由托马斯・德・科尔马发明的，这是一种四则运算的加法器，这种设备由于是手工打造的，所以无法做到量产，一个月可能就产出一两台，而且性能也很差，无法满足办公室的需要。不过它能够支持的精度足够大，所以在保险公司和工程企业有一定的需求，但是却不符合普通簿记员的需求。
直到 19 世纪 80 年代，加法机有了新的发展，此时办公室加法机面临两个问题，第一个问题是提高数字输入速度，第二个问题是能够保存加法机的交易记录，以便于金融系统保存。
多尔・E・费尔特和威廉・S・伯勒斯解决了上述两个问题，这俩人都是典型的发明家和企业家。多尔首先解决了第一个问题，即提高数字输入速度，多尔的加法机是按键驱动的，他不同于托马斯的四则运算加法机。多尔除了制作、销售加法器之外，还创办了康普托培训学校，刚从中学毕业的年轻人进入康普托培训学校，经过几个月高强度训练就能掌握加法机的用法，而且速度非常快。但是很可惜的是，这种康普托计算器最终还是被历史的浪潮所吞没了。
加法机的第二个关键问题是需要打印计算结果，这个问题由威廉・S・伯勒斯制造的加法机所解决，在他 24 岁的时候他开始研制适合银行使用的加法机。这种加法机不仅能够提高数字的输入速度，还能够打印计算结果，他还为这项产品申请了专利，并创建了四则运算器公司，不幸的是，伯勒斯在他 43 岁的时候就英年早逝了，但他制造的这项加法机却成为了市场的香饽饽，1904 年，伯勒斯创办的公司更名为伯勒斯加法机公司，并将产量一年内提升到了 8000 台并处于逐年攀升的状态，还创办了多所培训学校。在 20 世纪的前 10 年中，美国出现了很多加法机制造商，不过只有伯勒斯加法机公司成功熬到了计算机时代。
在 19 世纪后期的历史中，办公设备的销售非常重要，需要对客户进行需求分析、提供售后保障、进行用户培训等，这些模式主要是由全美现金出纳机公司（NCR）首创的，出纳机就是有记录、现金结算等业务的机器，如果一家办公设备公司需要建立自己的销售模式，那他会选择直接聘请 NCR 公司的相关业务人员。全美现金出纳机公司是由约翰・H・帕特森在 1884 年创立的，这哥们被称为现代销售之父，足以可见他在销售领域的地位。
与打字机和加法机一样，19 世纪以来不乏研制现金出纳机的尝试，当时有一个叫做詹姆斯・里蒂的人怀疑员工欺骗自己做假账，于是他发明了一种机器，当完成一比交易时，会记录下来交易数据，谨防造假。里蒂试图将自己的发明商业化，但是未能成功，但是里蒂却将自己的公司卖给了帕特森，帕特森后来改良了一下，并把公司改名为全美现金出纳机公司，在两年后，公司的产品年销量超过了 1000 台。
NCR 这个东西不像商品一样是买进来的东西，他是需要推销出去的，这就要求销售人员具备良好的业务素养和销售能力，为此他建立了全美最有效的销售团队。
在帕特森的领导下，NCR 称霸了全球出纳机市场，并且以惊人的速度在增加。到了 1910 年，NCR 的销量到达了 10 万台，员工数量超过 5000 人，在帕特森于 1922 年去世时，NCR 卖出了他第 200 万台出纳机。虽然 NCR 如此成功，但是仍旧没有成为计算机行业的参与者，在帕特森去世后，NCR 公司拓展了记账机领域，到 19 世纪 20 年代初，公司已经不再使用全美现金出纳机公司这个名称，改称为 NCR ，NCR 生产的记账机的复杂性不亚于伯勒斯生产的加法机。
虽然 NCR 没有成为计算机浪潮的参与者，但是他还是为计算机时代留下了一笔宝贵的财富，因为他创造了商用机器的营销方式，确定了销售实践模式。
他们为后人提供了一种称为推销员的职业。
如果不了解这段历史的话，谁能想到 IBM 的老沃森是销售出身的呢？沃森刚毕业就成为了一名簿记员，但是沃森却对久坐不动的办公室毫无兴趣，于是他选择卖钢琴和风琴，以此为基础，沃森练就了一套销售话术和交际能力。
1895 年，沃森得到了一份销售 NCR 现金出纳机的工作，成为一名推销员。凭借着沃森出色的个人能力，他的业务一直快速攀升，但是正当沃森失业攀升到顶峰的时候时，39 岁的沃森却直接被反复无常的帕森特直接开除了。不过人才是不怕事业的，很快他就出任 C-T-R 的公司总裁。这是一家已取得何乐礼打孔卡系统专利的公司。
1905 年前后，打字机和加法机都已经成为经济发展中重要的一环，但是打孔卡设备却依然处于起步阶段。不过对于何乐礼的打孔卡设备来说，人口普查成为他的机会。1900 年的人口普查使何乐礼的制表公司又维持了三年的时间，不过普查一结束，何乐礼的公司再度陷入困境。
1905 年，由于无法就合作达成一致，何乐礼终止了与美国人口调查局的业务关系，将所有的精力都投入到了制表机的商业研发中，后来美国人口调查局聘请了工程师詹姆斯・鲍尔斯改进了何乐礼的制表机，鲍尔斯也是同兼发明家与企业家的双重身份，他很快成为了何乐礼的竞争对手。
在此期间，何乐礼一直在完善他的商用机器，制造出了在后来 20 年中一直扮演重要角色的自动化产品，商用打孔机有 3 种：键控穿孔机，制表机和分拣机。后来所有的打孔卡办公室都安装了其至少一种设备，较大的办公室还配有多种设备。自动化机器的面世使制表机公司处于领先地位。在接下来的几年中，何乐礼的公司成功转型成为了一家办公设备企业。到了 1911 年的时候，51 岁的赫尔曼・何乐礼已经是一位富有的企业家，但是他的健康状况却在不断恶化。后来何乐礼接受了医生的建议把公司卖给了当时的商业倡导者，人称 "信托之父" 的查尔斯・R 弗林特，弗林特计划合并制表机公司、计算尺公司和国际时间记录公司，组成了 "计算-制表-记录" 公司，简称 "C-T-R"。1924 年，何乐礼目睹 C-T-R 改名为 IBM，他在 1929 年美国股灾发生前去世，没有经历大萧条时期，也未能见证 IBM 的涅磬重生。
沃森只从被 NCR 裁掉之后，并不缺少工作机会，但是沃森是个很有野心的人，他不想成为一位只领月薪的经理，虽然 C-T-R 的企业规模要比 NCR 小得多，但是沃森要比弗林特和何乐礼更了解他们设备的潜力所在。经过协商后，沃森只领少量的基本工资，但是争取到公司利润的 5% 作为佣金。沃森将在 NCR 开创的销售经验引入 C-T-R ，并创建了销售区域、提成制与定额制，沃森用了大概五年的时间改变了 C-T-R 的文化和前景，使公司成为办公设备行业的顶尖，1924 年，C-T-R 正式更名为 "国际商业机器公司"（IBM），打算打造一个日不落的企业，从今天来看，IBM 仍然是一个优秀的企业，已经存在了 100 多年，确实可以说日不落了。
IBM 扛过了大萧条时期，这得益于打孔卡的商业模式，打孔卡机是出租而非销售给客户的，即使 IBM 在大萧条时期未能获得新的客户，现有客户也会继续租用已有的设备，从而确保公司获得稳定收入。IBM 设备的租金基本上两三年就能偿还成本，剩下的都是利润，大部分设备的使用寿命为 7 年，甚至 10 年，15 年，20 年。IBM 得以保持财务稳定的第二个原因在于打孔卡的销售，这是一种精度非常高的卡片，其他公司无法仿制这种纸张，20 世纪 30 年代，IBM 打孔卡年销量到达 30 亿张，占其收入的 10% ，利润的 30% - 40% 。
随后虽然 IBM 与一些其他商业大鳄在打孔卡市场上有很多较量，但是 IBM 推出的各种产品都不落下风，再加上优秀的销售团队，使得沃森成为美国最有影响力的商人之一。
而 IBM 的最辉煌时代还远未到来。
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