Engenharia de Software 2012/3 Aula 4 Engenharia de Requisitos
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- José Antas Furtado
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1 Engenharia de Software Engenharia de Software 2012/3 Aula 4 Engenharia de Requisitos Thiago P. da Silva thiagosilva.inf@gmail.com
2 Agenda Engenharia de Requisitos Níveis de Descrição dos Requisitos Tipos de Requisitos Requisitos Funcionais Requisitos Não Funcionais Documento de Requisitos de Software (ERS) Processos de Engenharia de Requisitos Gerenciamento de Requisitos 02/05/13 2
3 Objetivos da Aula Compreender os conceitos de requisitos de usuário e de sistema; Compreender a diferença entre requisitos de software funcionais e não funcionais; Entender a organização dos requisitos em um documento de requisitos de software (ERS) Compreender as principais atividades de elicitação, análise e validação da engenharia de requisitos; Entender a importância do gerenciamento de requisitos. 02/05/13 3
4 Requisitos de Software Requisitos de um sistema são declarações do que o sistema deve fazer, os serviços e as restrições a seu funcionamento Refletem a necessidade dos clientes Existem níveis de descrição e detalhamento dos requisitos Comunicam informações sobre o sistema para diferentes tipos de leitor Os clientes não sabem detalhes técnicos, mas os desenvolvedores necessitam destes detalhes Requisitos devem definir as necessidades do sistema de uma forma abstrata de tal forma que não deixe a solução pré-definida Podem ser parte do contrato 02/05/13 4
5 Engenharia de Requisitos Engenharia de Requisitos É o processo de descobrir, analisar, documentar e verificar os serviços e restrições do sistema Faz parte do processo de especificação do sistema, comum a qualquer processo de software Nos processo de software tradicionais existem uma fase da engenharia de requisitos claramente identificável antes de se iniciar a implementação do sistema Nas abordagens ágeis, simultaneamente são elicitados os requisitos enquanto a sistema é desenvolvido Raramente são utilizados para grandes sistemas 02/05/13 5
6 Níveis de Detalhamento dos Requisitos Requisitos de Usuário Expressam os requisitos abstratos de alto nível Usam linguagem natural com diagramas, de quais serviços o sistema deverá fornecer e as suas restrições Requisitos de Sistema Declarações mais detalhadas do que o sistema deve fazer, serviços e restrições operacionais Deve definir exatamente o que deve ser implementado 02/05/13 6
7 Níveis de Detalhamento dos Requisitos Requisitos de Usuário não se importam como será implementado. Interessados com as Funcionalidades Requisitos de Sistema ditam como será implementado. Interessados com os Detalhamentos 02/05/13 7
8 Requisitos Funcionais Descrevem o que o sistema deve fazer Quando expressos como requisitos de usuário, são normalmente descritos de forma abstrata, para serem compreendidos pelos usuários do sistema Requisitos de sistema funcionais descrevem em detalhes as funções do sistema, suas entradas e saídas A especificação dos requisitos funcionais de um sistema deve ser completa e consistente Todos os serviços requeridos pelo cliente devem ser definidos Os requisitos não devem ter definições contraditórias A imprecisão na especificação dos requisitos é a causa de muitos problemas na engenharia de software 02/05/13 8
9 Tipos de Requisitos Requisitos Funcionais Declarações de serviços que o sistema de fornecer, de como deve reagir a entradas específicas e se comportar em determinadas situações Podem também explicitar o que o sistema não deve fazer Requisitos Não Funcionais Restrições aos serviços ou funções oferecidas pelo sistema As vezes atingem todo o sistema. Exemplo: segurança A distinção entre os tipos de requisitos não é tão clara Exemplo: Um requisito de usuário relacionado a proteção pode gerar outros requisitos, claramente funcionais, como a necessidade de incluir recursos de autenticação de usuário Requisitos não são independentes Podem gerar outros requisitos ou até mesmo restringir outros requisitos 02/05/13 9
10 Requisitos Funcionais Descrevem o que o sistema deve fazer Quando expressos como requisitos de usuário, são normalmente descritos de forma abstrata, para serem compreendidos pelos usuários do sistema Requisitos de sistema funcionais descrevem em detalhes as funções do sistema, suas entradas e saídas A especificação dos requisitos funcionais de um sistema deve ser completa e consistente (é possível?) Todos os serviços requeridos pelo cliente devem ser definidos Os requisitos não devem ter definições contraditórias A imprecisão na especificação dos requisitos é a causa de muitos problemas na engenharia de software 02/05/13 10
11 Requisitos Funcionais Exemplos de Requisitos Funcionais: Todos os usuários do sistema devem ser identificados apenas pelo seu número de CPF O sistema deve gerar relatórios diários sobre a quantidade de acessos à porta 2222 O sistema deve importar dados do calendário no formato CVS 02/05/13 11
12 Requisitos Não Funcionais São requisitos que não estão diretamente relacionados com os serviços específicos oferecidos pelo sistema e seus usuários Atributos de qualidade do sistema Propriedades emergentes do sistema (Surgem quanto os subsistemas ou componentes estiverem integrados) Confiabilidade Tempo de resposta Usabilidade Restrições sobre a implementação do sistema Tipo de IDE Tipos de dispositivos Linguagem de programação/arquitetura Tipos de dados Processo de Software 02/05/13 12
13 Requisitos Não Funcionais São mais críticos que os requisitos funcionais, pois se não forem atendidos talvez o sistema seja inútil Exemplos Sistema de aeronaves não cumpre requisito de confiabilidade. Logo não será homologado Sistema do freio ABS não cumpre requisito de desempenho. Poderá provocar acidentes. Tipicamente é difícil relacionar os componentes do sistema com os requisitos não funcionais Requisitos Não Funcionais podem afetar toda arquitetura Um único requisito funcional pode gerar uma série de requisitos funcionais relacionados 02/05/13 13
14 Requisitos Não Funcionais Surgem de Necessidades dos usuário: Devido a restrições de orçamento Políticas organizacionais Necessidade de interoperabilidade com outros sistemas ou hardware Fatores externos Reguladores de segurança Legislação de privacidade 02/05/13 14
15 Requisitos Não Funcionais Classificação de Requisitos Não Funcionais 02/05/13 15
16 Requisitos Não Funcionais Classificação de Requisitos Não Funcionais 02/05/13 16
17 Requisitos Não Funcionais Classificação de Requisitos Não Funcionais Requisitos de Produto Especificam e restringem o comportamento do software portabilidade, confiança, disponibilidade, eficiência, proteção, etc Exemplos: O sistema terá disponibilidade de 98% O sistema processará 23 transações por segundo. O sistema deve ser implementado usando as tecnologias JavaEE O sistema será instalado no servidor de aplicação JBoss 02/05/13 17
18 Requisitos Não Funcionais Classificação de Requisitos Não Funcionais 02/05/13 18
19 Requisitos Não Funcionais Classificação de Requisitos Não Funcionais(continuação) Requisitos Organizacionais Derivados de políticas e procedimentos da organização do cliente e do desenvolvedor padrões, ISOS, ambientais (S.O.) e infraestrutura Exemplos: O processo de desenvolvimento deve ser ágil A ferramenta Eclipse de ser usada para apoiar o processo de desenvolvimento O processo de desenvolvimento deve ser definido conforme o padrão ISO /05/13 19
20 Requisitos Não Funcionais Classificação de Requisitos Não Funcionais 02/05/13 20
21 Requisitos Não Funcionais Classificação de Requisitos Não Funcionais(continuação) Requisitos Externos Fatores externos ao sistema e seu processo de desenvolvimento requisitos de interoperabilidade, legislação, direitos autorais e localização geográfica (País) Exemplos: O layout do sistema deve seguir a política de marcas da empresa Os relatórios gerados pelo sistema devem estar em conformidade com o padrão XYZ Conformidade com as resoluções da UFMT 02/05/13 21
22 Requisitos Não Funcionais Requisitos Não Funcionais devem ser testáveis e precisos Evitar usar metas gerais como nos requisitos não funcionais, por exemplo: O sistema deve ser de fácil uso pelo cliente Devem ser escritos quantitativamente, para que possam ser testados Métricas podem ser usadas para especificar as propriedades não funcionais do sistema 02/05/13 22
23 Requisitos Não Funcionais Métricas para especificar requisitos não funcionais Propriedade Desempenho Confiança Disponibilidade Tamanho Usabilidade Robustez Portabilidade Métrica transações processadas por segundo tempo de resposta para entrada do usuário taxa de ocorrência de falha tempo médio de falha probabilidade de falha na demanda kbytes tempo necessário para aprender 80% das facilidades número de erros cometidos pelo usuário num dado período de tempo tempo para reiniciar após uma falha no sistema número de sistemas alvo 02/05/13 23
24 Requisitos Não Funcionais Problemas na especificação dos requisitos não funcionais Compreensão, Clareza e Ambiguidade Podem ser expressos com linguagem do domínio da aplicação Não necessariamente os engenheiros de software e desenvolvedores entenderão Língua portuguese é ambígua Conhecimento Implícito Talvez o especialista do domínio se esqueça de deixar claro alguns conceitos e requisitos de domínio 02/05/13 24
25 Documento de Requisitos de Software Especificação de Requisitos de Software (ERS) É uma declaração oficial de que os desenvolvedores do sistema devem implementar. Inclui os requisitos de usuário e de sistema. Não é um documento de projeto/design. Diz o que será o software Tem um conjunto diversificado de usuários: Desenvolvedores Clientes Administradores 02/05/13 25
26 Documento de Requisitos de Software Usuários do ERS 02/05/13 26
27 Documento de Requisitos de Software Usuários do ERS Clientes do Sistema Especificam os requisitos e os leem para checar se eles satisfazem suas necessidades Gerentes de Projeto Usam os documentos de requisitos para planejarem uma proposta para o sistema e o processo de desenvolvimento do sistema 02/05/13 27
28 Documento de Requisitos de Software Usuários do ERS Engenheiros de Sistema Usam os requisitos para entenderem o sistema em construção Engenheiros de Teste Usam os requisitos para desenvolverem testes de validação do sistema Engenheiros de Manutenção de Sistema Usam os requisitos para entenderem o sistema e o relacionamento entre suas partes 02/05/13 28
29 Documento de Requisitos de Software Para a maioria dos métodos ágeis, produzir documento de requisitos é perca de tempo Eles alegam que os Requisitos mudam constantemente O documento sempre estará desatualizado XP utiliza engenharia de requisitos incremental Expressa os requisitos como Estórias de usuário A cada iteração um subconjunto de requisitos é elicitado Mas para alguns tipos de sistemas como, por exemplo, sistemas críticos, torna-se necessário ter elicitados todos os requisitos antes do desenvolvimento 02/05/13 29
30 Documento de Requisitos de Software 40% dos erros do sistema, deve-se as especificação mal feita [2] 02/05/13 30
31 Documento de Requisitos de Software Organização de um documento de requisitos Padrão IEEE/ANSI apresenta uma estrutura para o documento de requisitos Introdução 1.1 Propósito do documento de Requisitos 1.2 Escopo do produto 1.3 Definições, acrônimos e abreviações 1.4 Referencias 1.5 Resumo do resto do documento 2. Descrição Geral 2.1 Perspectiva do produto 2.2 Funções do produto 2.3 Características do usuário 2.4 Limitações gerais 2.5 Suposições e dependências 3. Requisitos específicos Cobrem requisitos funcionais, não-funcionais e Interface 4. Apêndices Índice 02/05/13 31
32 Documento de Requisitos de Software Organização de um documento de requisitos Padrão IEEE/ANSI é genérico Certas partes talvez não são necessárias para o documento de requisitos Qualquer pessoa/empresa pode criar o seu modelo Tipos diferentes de sistemas requerem níveis de detalhamento em suas especificações diferentes Pode-se usar a linguagem natural para especificação de requisitos ou templates, que representam os requisitos como formulários estruturados Poema, verso, cartões de papel, etc. 02/05/13 32
33 Documento de Requisitos de Software Prática Leitura da IEEE/ANSI /05/13 33
34 Processos de Engenharia de Requisitos Os processos de Engenharia de Requisitos possuem quatro atividades genéricas: Avaliar se o sistema é útil (estudo de viabilidade) Descobrir requisitos (elicitação e análise de requisitos) Converter os requisitos em uma forma padrão (especificação de requisitos) Verificar se os requisitos definem o sistema (validação de requisitos) Gerenciamento de Requisitos também é necessário! Inevitavelmente os requisitos mudam Mas será que todas as empresas gerenciam os requisitos? 02/05/13 34
35 Processos de Engenharia de Requisitos Modelo Conceitual (Esta é uma visão tradicional) Não necessariamente é assim!!! Na prática a engenharia de requisitos é um processo iterativo em que as atividades são intercalados (não sequenciais) Estudo de Viabilidade Elicitação e Análise de Requisitos Especificação de requisitos Validação de requisitos Relatório de Viabilidade Modelos de Sistema Requisitos de Usuário e Sistema ERS 02/05/13 35
36 Processos de Engenharia de Requisitos Visão em Espiral dos processos de engenharia de requisitos 02/05/13 36
37 Processos de Engenharia de Requisitos Visão em Espiral dos processos de engenharia de requisitos No início do processo (anéis internos) deve-se compreender: os requisitos de negócio requisitos não funcionais em alto nível requisitos de usuário (conhecimento do domínio) Depois (anéis externos) elicitar e compreender os requisitos de sistema em detalhes O número de iterações em torno da espiral varia de acordo: nível de detalhamento desejado tipo de software Modelo de Processo de software adotado 02/05/13 37
38 Processos de Engenharia de Requisitos Visão em Espiral dos processos de engenharia de requisitos 02/05/13 38
39 Processos de Engenharia de Requisitos Elicitação e Análise de requisitos Após um estudo inicial de viabilidade Obtenção de informações sobre o domínio da aplicação, os serviços, desempenho, restrições de hardware, etc. As fontes destas informações são diversas stakeholders Manuais, especificações e normas Sistemas semelhantes É um processo contínuo, com feedback contínuo de cada atividade para outras atividades 02/05/13 39
40 Processos de Engenharia de Requisitos Problemas inerentes da elicitação de requisitos Stakeholders não sabem realmente o que querem Stakeholders expressam requisitos com seus termos (linguagem) Diferentes Stakeholders terão requisitos conflitantes Fatores organizacionais e políticos podem influenciar os requisitos do sistema Os requisitos mudam durante o processo de análise 02/05/13 40
41 Processos de Engenharia de Requisitos Modelo para processo de Elicitação e Análise de Requisitos 02/05/13 41
42 Processos de Engenharia de Requisitos Modelo para processo de Elicitação e Análise de Requisitos 1 - Descoberta de requisitos Elicitar requisitos, reunir informações sobre o sistema. Existem várias fontes e técnicas para descoberta de requisitos. 2 - Classificação e Organização de requisitos Agrupamento de requisitos relacionados. 3 - Priorização e negociação de requisitos priorizar requisitos e resolver conflitos. 4 - Especificação de requisitos Documentos formais. 02/05/13 42
43 Processos de Engenharia de Requisitos Descobrir os Requisitos Obtenção de informações sobre o domínio da aplicação, os serviços e restrições do sistema As fontes de informação incluem: Documentação Stakeholders especificações de sistemas similares Protótipos também podem ser usados tanto para descobrir quanto para validar requisitos Como obter tais informações? Entrevistas Cenários (formato de texto, tabelas e/ou diagramas) Casos de Uso Etnografia (observação) 02/05/13 43
44 Processos de Engenharia de Requisitos Exemplo de stakeholders para supermercado Cliente do supermercado Representantes comerciais de produtos Dono do estabelecimento Caixas do supermercado Empacotadores Administradores Departamento de marketing, vendas, etc Fiscais Distribuidores Etc 02/05/13 44
45 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Entrevistas Formais ou informais Entrevistas fechadas com uma lista predeterminada de questões Entrevistas abertas onde várias questões são exploradas As perguntas estão relacionadas ao sistema atual em uso e o sistema a ser desenvolvido Normalmente se usa uma mistura de entrevista fechada e aberta Entrevistas são boas para obtenção de um entendimento geral do que os stakeholders fazem e como eles podem interagir com o sistema 02/05/13 45
46 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Entrevistas Entretanto, não são boas para elicitar o conhecimento do domínio Os engenheiros de requisitos podem não entender a terminologia específica de domínio Alguns conhecimentos de domínio são tão especificos que as pessoas acham difícil explicar ou pensam que não vale a pena mencioná-los Também não são uma técnica eficaz para elicitação do conhecimento sobre requisitos e restrições organizacionais Relações de poder Estrutura organizacional não corresponde á realidade 02/05/13 46
47 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Entrevistas Características dos entrevistadores eficazes Abertura a novas ideias Estimular o entrevistado a participar de discussões As entrevistas podem deixar escapar informações essenciais Desta forma necessitam ser usadas juntamente com outras técnicas 02/05/13 47
48 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Cenários São exemplos do mundo real de como o sistema pode ser usado Devem incluir: Uma descrição do que o sistema e usuário esperam quando o cenário iniciar Descrição do fluxo normal de eventos e como é tratado Descrição do fluxo excepcional (quando ocorre erro) Informações sobre atividades concorrentes Uma descrição do estado do sistema quando o cenário acaba Podem ser escritos como texto, suplementados por diagramas e telas Estórias usadas no Extreme Programming são exemplos de cenário de requisitos Podem ser usado protótipos de GUI para sistemas interativos 02/05/13 48
49 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Cenários Exemplo no material impresso! 02/05/13 49
50 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Casos de Uso São cenários baseados na UML que identificam as interações no sistema Um conjunto de casos de uso podem descrever todas as interações com o sistema Cenários e casos de uso não são eficazes para elicitar restrições ou requisitos de negócio e não funcionais ou para descobrir requisitos de domínio 02/05/13 50
51 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Casos de Uso Exemplo no material impresso! 02/05/13 51
52 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Etnografia Técnica de observação para compreender os processos operacionais (funcionamento da empresa) e extrair os requisitos que apoiam esse processos Observação do trabalho do dia a dia e anotações sobre as tarefas reais em que os participantes estão envolvidos O observador é inserido na organização e as pessoas não precisam explicar seu trabalho Fatores sociais e organizacionais de importância podem ser observados 02/05/13 52
53 Processos de Engenharia de Requisitos Como Descobrir os Requisitos Etnografia São requisitos originados a partir do modo como as pessoas realmente trabalham Maneira como realmente as pessoas trabalham e não como as definições dos processos dizem. Cooperação e conhecimento das atividades de outras pessoas Não é boa para descobrir novos requisitos 02/05/13 53
54 Processos de Engenharia de Requisitos Visão em Espiral dos processos de engenharia de requisitos 02/05/13 54
55 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Escrever os requisitos de usuário e de sistema em um documento Os requisitos de usuário devem descrever os requisitos funcionais e não funcionais de modo que sejam compreensíveis para usuários que não tenham conhecimento técnico detalhado Os requisitos de sistema são mais detalhados e incluem mais informações técnicas Os requisitos podem ser parte do contrato de desenvolvimento do sistema Idealmente o documento de requisitos não deve possuir detalhes da arquitetura ou projeto do sistema Evitar usar jargões de software 02/05/13 55
56 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Os requisitos devem estabelecer o que o sistema deve fazer e o projeto/design descrevo como fazer Na prática, requisitos e projeto são inseparáveis A arquitetura do sistema é projetada para suportar os requisitos O sistema deve interoperar com outros sistemas que podem gerar requisitos de projeto (não funcionais) O uso de uma arquitetura específica para satisfazer requisitos não funcionais pode ser necessário 02/05/13 56
57 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Especificação em linguagem natural Texto com apoio de diagramas e tabelas Expressivo, intuitivo e universal Pode ser entendido pelo cliente e desenvolvedores facilmente Entretanto: Precisão é difícil Difícil organização Diferentes requisitos podem ser expressos em uma única sentença 02/05/13 57
58 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Especificação em linguagem natural (Exemplo) Req 1 O sistema deve medir o açúcar no sangue e fornecer insulina, se necessário, a cada dez minutos. Req 2 O sistema, deve a cada dez minutos, realizar a rotina de autoteste com as condições a serem testadas e as ações associadas definidas na Tabela /05/13 58
59 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Especificação estruturada A liberdade do escritor é limitada e os requisitos são escritos de uma forma padronizada Garante certa uniformidade sobre a especificação Faz uso de templates para representar os requisitos como formulários estruturados 02/05/13 59
60 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Especificação estruturada Estrutura de um formulários Descrição da funcionalidade Entradas e de onde vieram Saídas e para onde irão Informação necessário para o processamento Descrição da ação a ser tomada Pré e pós condições (se aplicável) Efeitos colaterais da função (se aplicável) 02/05/13 60
61 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Especificação estruturada (Exemplo) 02/05/13 61
62 Processos de Engenharia de Requisitos Especificação de Requisitos Especificação estruturada (Exemplo) 02/05/13 62
63 Processos de Engenharia de Requisitos Visão em Espiral dos processos de engenharia de requisitos 02/05/13 63
64 Processos de Engenharia de Requisitos Validação de Requisitos Verifica se os requisitos definem o sistema que o cliente realmente quer Os custos de requisitos errados são altos Arrumar um requisito errôneo depois da liberação do sistema pode custar 100 vezes o preço de se arrumar um erro de implementação. Diferentes tipos de verificação devem ser efetuados com os requisitos 02/05/13 64
65 Processos de Engenharia de Requisitos Validação de Requisitos Tipos de Verificação Verificação de Validade O sistema provê as funcionalidades que melhor atendem a necessidade dos clientes? Verificação de Consistência Existem requisitos conflitantes? Verificação de Completude Todas as funções requeridas pelo cliente estão inclusas? Verificação de Realismo Os requisitos podem ser implementados de acordo com a tecnologia atual? Verificabilidade Os requisitos podem ser conferidos? 02/05/13 65
66 Processos de Engenharia de Requisitos Validação de Requisitos Técnicas de Verificação Revisões de Requisitos Os requisitos são analisados de forma manual e sistemática Prototipação Uso de versões funcionais do sistema para verificar os requisitos Geração de Caso de Testes Desenvolver testes para os requisitos. Se os testes falharem, então provavelmente os requisitos estão errados 02/05/13 66
67 Gerenciamento de Requisitos É um processo para compreender e controlar as mudanças de requisitos Requisitos são, inevitavelmente, incompletos e inconsistentes Novos requisitos surgem durante o processo inteiro Os diferentes pontos de vista têm requisitos diferentes e estes são frequentemente contraditórios Diferentes stakeholders atribuem diferentes prioridades para os mesmos requisitos Os ambientes técnico e de negócio do sistema mudam durante seu desenvolvimento Novos requisitos surgem 02/05/13 67
68 Gerenciamento de Requisitos É necessário manter a rastreabilidade dos requisitos Associar via links os requisitos dependentes O gerenciamento de requisitos necessita de apoio automatizado 02/05/13 68
69 Gerenciamento de Requisitos Estabelecer decisões de gerenciamento Identificar os requisitos - unicamente Definir processo de gerenciamento de de mudanças avaliar o impacto e custos da mudança Política de Rastreabilidade - relacionamento entre cada requisito Ferramenta de Apoio Armazenar os requisitos Gerenciar mudanças Gerenciar rastreabilidade 02/05/13 69
70 Gerenciamento de Requisitos Gerenciamento de Mudança de Requisitos (decidir se aceita ou não uma mudança) Deve ser aplicado a todas as mudanças propostas aos requisitos Estágios principais: Análise de problema - discutir problemas e mudanças de requisitos Análise de mudança e estimativa de custo - avaliar os efeitos das mudanças sobre outros requisitos Implementação de mudança - Modificar vários artefatos para refletir as mudanças 02/05/13 70
71 Referências 02/05/13 71
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