[Winform]线程间操作无效，从不是创建控件的线程访问它的几个解决方案，async和await?
目录
概述
最近在qq群里有一朋友，问起在winform中怎么通过开启线程的方式去处理耗时的操作，比如，查看某个目录下所有的文件，或者符合要求的文件。下班回来，也研究了一下。发现多线程这块有点薄弱，也算是补一补吧。
在winform开发，经常会遇到需要在控件上加载大量数据（也就是常说的耗时操作），这会导致程序出现假死状态，这个时候我们就会想到线程。
在智能客户端应用程序中，这样的线程创建并管理用户界面 (UI)，因而称为 UI 线程。
可以将 UI 线程用于所有的处理，其中包括 Web 服务调用、远程对象调用和数据库调用。然而，以这种方式使用 UI 线程通常并不是一个好主意。在大多数情况下，您不能预测调用Web 服务、远程对象或数据库会持续多久，而且在 UI 线程等待响应时，可能会导致 UI 冻结。
通过创建附加线程，应用程序可以在不使用 UI 线程的情况下执行额外的处理。当应用程序调用 Web 服务时，可以使用多线程来防止 UI 冻结或并行执行某些本地任务，以整体提高应用程序的效率。在大多数情况下，您应该坚持在单独的线程上执行任何与 UI 无关的任务。
取消跨线程检查
案例：现在做一个这样的测试项目，我们选择一个目录通过递归的方式，遍历所有的文件，将文件信息，加载到窗体的DataGridView控件上。界面如图所示：
代码
事件参数和委托：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks; namespace Wofy.ThreadDemo
{ /// <summary>
///功能描述 : 事件参数
///开发者 : wolfy
///建立时间 : 2014年07月19日
///修订描述 :
///进度描述 :
///版本号 : 1.0
///最后修改时间: 2014年07月19日
/// </summary>
public class FileMessageEventArgs:EventArgs
{
public FileMessage fileMessage{set;get;}
}
}
FileMessageEventArgs.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks; namespace Wofy.ThreadDemo
{ /// <summary>
///功能描述 : 文件信息委托
///开发者 : wolfy
///建立时间 : 2014年07月19日
///修订描述 :
///进度描述 :
///版本号 : 1.0
///最后修改时间: 2014年07月19日
/// </summary>
public delegate void FileMessageEventHandler(object sender, FileMessageEventArgs e); }
FileMessageEventHandler.cs
文件信息类：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks; namespace Wofy.ThreadDemo
{
/// <summary>
/// 文件信息
/// </summary>
public class FileMessage
{
/// <summary>
/// 序号
/// </summary>
[Description("序号")]
public int intCount { get; set; }
/// <summary>
/// 文件路径
/// </summary>
[Description("文件路径")]
public string strFilePath { set; get; }
/// <summary>
/// 文件名
/// </summary>
[Description("文件名")]
public string strFileName { set; get; }
/// <summary>
/// 文件类型
/// </summary>
[Description("文件类型")]
public string strFileType { set; get; }
}
}
FileMessage.cs
窗体代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using System.IO;
using System.Threading;
namespace Wofy.ThreadDemo
{
/// <summary>
///功能描述 : 文件浏览器主窗口
///开发者 : wolfy
///建立时间 : 2014年07月19日
///修订描述 :
///进度描述 :
///版本号 : 1.0
///最后修改时间: 2014年07月19日
/// </summary>
public partial class MainForm : Form
{
public MainForm()
{
InitializeComponent();
//取消跨线程检查
// Form.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
}
private event FileMessageEventHandler fileMessageEventHandler;
private void btnSelectPath_Click(object sender, EventArgs e)
{
FolderBrowserDialog folderBrowserDialog = new FolderBrowserDialog();
if (folderBrowserDialog.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)
{
//目录路径
this.txtPath.Text = folderBrowserDialog.SelectedPath;
fileMessageEventHandler += MainForm_fileMessageEventHandler;
Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(GetFiles));
thread.IsBackground = true;
thread.Start(this.txtPath.Text);
} }
/// <summary>
/// 文件信息事件处理
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
void MainForm_fileMessageEventHandler(object sender, FileMessageEventArgs e)
{
FileMessage fileMessage = e.fileMessage;
this.dgViewFiles.Rows.Add(new object[] { fileMessage.intCount, fileMessage.strFilePath, fileMessage.strFileName, fileMessage.strFileType });
} private List<string> lstTypes = null;
static object _objLock = new object();
int intFileCount = ;
/// <summary>
/// 递归获得文件信息
/// </summary>
/// <param name="strPath"></param>
/// <returns></returns>
public void GetFiles(object obj)
{
string strPath = obj.ToString();
List<FileMessage> lstFiles = new List<FileMessage>(); //单例创建集合
if (lstTypes == null)
{
lock (_objLock)
{
if (lstTypes == null)
{
lstTypes = GetCheckedFileType();
}
}
}
string[] files = new string[];
if (lstTypes.Count > )
{
foreach (string strType in lstTypes)
{
files = Directory.GetFiles(strPath, "*" + strType);
AddFileMessage(files);
}
}
else
{
files = Directory.GetFiles(strPath);
AddFileMessage(files);
}
string[] strDirs = Directory.GetDirectories(strPath);
for (int i = ; i < strDirs.Length; i++)
{
GetFiles(strDirs[i]);
}
}
/// <summary>
/// 将信息添加到集合
/// </summary>
/// <param name="files"></param>
private void AddFileMessage(string[] files)
{
for (int i = ; i < files.Length; i++)
{
FileInfo fileInfo = new FileInfo(files[i]);
FileMessage fileMessage = new FileMessage();
fileMessage.intCount = intFileCount++;
fileMessage.strFileName = Path.GetFileName(fileInfo.FullName);
fileMessage.strFilePath = fileInfo.FullName;
fileMessage.strFileType = fileInfo.Extension;
FileMessageEventArgs e = new FileMessageEventArgs();
e.fileMessage = fileMessage;
this.fileMessageEventHandler(null, e);
}
}
/// <summary>
/// 获得选择的文件类型
/// </summary>
/// <returns></returns>
private List<string> GetCheckedFileType()
{
List<string> lstFileTypes = new List<string>();
foreach (Control control in this.Controls)
{
if (control is CheckBox)
{
CheckBox checkBox = control as CheckBox;
if (checkBox != null && checkBox.Checked)
{
lstFileTypes.Add(checkBox.Text);
}
}
}
return lstFileTypes;
}
/// <summary>
/// 窗体加载
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void MainForm_Load(object sender, EventArgs e)
{
//通过反射的方式添加列
Type type = typeof(FileMessage);
PropertyInfo[] propertyInfos = type.GetProperties();
foreach (PropertyInfo propertyInfo in propertyInfos)
{
object[] objs = propertyInfo.GetCustomAttributes(typeof(DescriptionAttribute), true);
if (objs.Length > )
{
DescriptionAttribute attr = objs[] as DescriptionAttribute;
string result = attr.Description;
this.dgViewFiles.Columns.Add(result, result);
}
}
//调整列宽
AutoSizeColumn(dgViewFiles); }
/// <summary>
/// 使DataGridView的列自适应宽度
/// </summary>
/// <param name="dgViewFiles"></param>
private void AutoSizeColumn(DataGridView dgViewFiles)
{
int width = ;
//使列自使用宽度
//对于DataGridView的每一个列都调整
for (int i = ; i < dgViewFiles.Columns.Count; i++)
{
//将每一列都调整为自动适应模式
dgViewFiles.AutoResizeColumn(i, DataGridViewAutoSizeColumnMode.AllCells);
//记录整个DataGridView的宽度
width += dgViewFiles.Columns[i].Width;
}
//判断调整后的宽度与原来设定的宽度的关系，如果是调整后的宽度大于原来设定的宽度，
//则将DataGridView的列自动调整模式设置为显示的列即可，
//如果是小于原来设定的宽度，将模式改为填充。
if (width > dgViewFiles.Size.Width)
{
dgViewFiles.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.DisplayedCells;
}
else
{
dgViewFiles.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.Fill;
}
//冻结某列 从左开始 0，1，2
dgViewFiles.Columns[].Frozen = true;
}
}
}
MainForm.cs
如果上面的代码会报错：
出现这个错误，是因为新开的线程操作UI主线程上的控件导致的。也就有了第一种解决方案，添加如下代码即可解决问题：
//取消跨线程检查
Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
取消跨线程检测，总感觉心里不爽，它们是线程安全的，这里非得强制去取消，总感觉有什么隐患似的。虽然解决了问题，但是对DataGridView滚动条却无法使用了。这里就有了常规使用的第二种方案，通过委托来实现。
使用委托异步调用
使用委托修改原来的代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using System.IO;
using System.Threading;
namespace Wofy.ThreadDemo
{
/// <summary>
///功能描述 : 文件浏览器主窗口
///开发者 : wolfy
///建立时间 : 2014年07月19日
///修订描述 :
///进度描述 :
///版本号 : 1.0
///最后修改时间: 2014年07月19日
/// </summary>
public partial class MainForm : Form
{
public MainForm()
{
InitializeComponent();
}
private event FileMessageEventHandler fileMessageEventHandler;
Thread thread;
private void btnSelectPath_Click(object sender, EventArgs e)
{
FolderBrowserDialog folderBrowserDialog = new FolderBrowserDialog();
if (folderBrowserDialog.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)
{
//目录路径
this.txtPath.Text = folderBrowserDialog.SelectedPath;
fileMessageEventHandler += MainForm_fileMessageEventHandler;
thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(GetFiles));
thread.IsBackground = true;
thread.Start(this.txtPath.Text);
} }
//委托
private delegate void DelegateSetDataGridView(FileMessage fileMessage);
/// <summary>
///
/// </summary>
/// <param name="fileMessage"></param>
private void SetDataGridView(FileMessage fileMessage)
{
//获取一个值，该值指示调用方在对控件进行方法调用时是否必须调用 Invoke 方法，因为调用方位于创建控件所在的线程以外的线程中。
if (this.dgViewFiles.InvokeRequired)
{
Invoke(new DelegateSetDataGridView(SetDataGridView), new object[] { fileMessage });
}
else
{
this.dgViewFiles.Rows.Add(new object[] { fileMessage.intCount, fileMessage.strFilePath, fileMessage.strFileName, fileMessage.strFileType });
} } /// <summary>
/// 文件信息事件处理
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
void MainForm_fileMessageEventHandler(object sender, FileMessageEventArgs e)
{
FileMessage fileMessage = e.fileMessage;
SetDataGridView(fileMessage);
} private List<string> lstTypes = null;
static object _objLock = new object();
int intFileCount = ;
/// <summary>
/// 递归获得文件信息
/// </summary>
/// <param name="strPath"></param>
/// <returns></returns>
public void GetFiles(object obj)
{
string strPath = obj.ToString();
List<FileMessage> lstFiles = new List<FileMessage>(); //单例创建集合
if (lstTypes == null)
{
lock (_objLock)
{
if (lstTypes == null)
{
lstTypes = GetCheckedFileType();
}
}
}
string[] files = new string[];
if (lstTypes.Count > )
{
foreach (string strType in lstTypes)
{
files = Directory.GetFiles(strPath, "*" + strType);
AddFileMessage(files);
}
}
else
{
files = Directory.GetFiles(strPath);
AddFileMessage(files);
}
string[] strDirs = Directory.GetDirectories(strPath);
for (int i = ; i < strDirs.Length; i++)
{
GetFiles(strDirs[i]);
}
}
/// <summary>
/// 将信息添加到集合
/// </summary>
/// <param name="files"></param>
private void AddFileMessage(string[] files)
{
for (int i = ; i < files.Length; i++)
{
FileInfo fileInfo = new FileInfo(files[i]);
FileMessage fileMessage = new FileMessage();
fileMessage.intCount = intFileCount++;
fileMessage.strFileName = Path.GetFileName(fileInfo.FullName);
fileMessage.strFilePath = fileInfo.FullName;
fileMessage.strFileType = fileInfo.Extension;
FileMessageEventArgs e = new FileMessageEventArgs();
e.fileMessage = fileMessage;
this.fileMessageEventHandler(null, e);
}
}
/// <summary>
/// 获得选择的文件类型
/// </summary>
/// <returns></returns>
private List<string> GetCheckedFileType()
{
List<string> lstFileTypes = new List<string>();
foreach (Control control in this.Controls)
{
if (control is CheckBox)
{
CheckBox checkBox = control as CheckBox;
if (checkBox != null && checkBox.Checked)
{
lstFileTypes.Add(checkBox.Text);
}
}
}
return lstFileTypes;
}
/// <summary>
/// 窗体加载
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void MainForm_Load(object sender, EventArgs e)
{
//通过反射的方式添加列
Type type = typeof(FileMessage);
PropertyInfo[] propertyInfos = type.GetProperties();
foreach (PropertyInfo propertyInfo in propertyInfos)
{
object[] objs = propertyInfo.GetCustomAttributes(typeof(DescriptionAttribute), true);
if (objs.Length > )
{
DescriptionAttribute attr = objs[] as DescriptionAttribute;
string result = attr.Description;
this.dgViewFiles.Columns.Add(result, result);
}
}
//调整列宽
AutoSizeColumn(dgViewFiles); }
/// <summary>
/// 使DataGridView的列自适应宽度
/// </summary>
/// <param name="dgViewFiles"></param>
private void AutoSizeColumn(DataGridView dgViewFiles)
{
int width = ;
//使列自使用宽度
//对于DataGridView的每一个列都调整
for (int i = ; i < dgViewFiles.Columns.Count; i++)
{
//将每一列都调整为自动适应模式
dgViewFiles.AutoResizeColumn(i, DataGridViewAutoSizeColumnMode.AllCells);
//记录整个DataGridView的宽度
width += dgViewFiles.Columns[i].Width;
}
//判断调整后的宽度与原来设定的宽度的关系，如果是调整后的宽度大于原来设定的宽度，
//则将DataGridView的列自动调整模式设置为显示的列即可，
//如果是小于原来设定的宽度，将模式改为填充。
if (width > dgViewFiles.Size.Width)
{
dgViewFiles.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.DisplayedCells;
}
else
{
dgViewFiles.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.Fill;
}
//冻结某列 从左开始 0，1，2
dgViewFiles.Columns[].Frozen = true;
} private void MainForm_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
{
//窗体关闭是停止线程
thread.Abort();
}
}
}
MainForm.cs
关于Control.Invoke可以参考下面的文章：
http://msdn.microsoft.com/zh-CN/library/system.windows.forms.control.invoke.aspx
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/zyzhdc6b.aspx
关于Control.InvokeRequire可以参考下面的文章：
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.windows.forms.control.invokerequired.aspx
Windows 窗体中的控件被绑定到特定的线程，不具备线程安全性。 因此，如果从另一个线程调用控件的方法，那么必须使用控件的一个 Invoke 方法来将调用封送到适当的线程。 该属性可用于确定是否必须调用 Invoke 方法，当不知道什么线程拥有控件时这很有用。
窗体上的控件只允许创建它们的线程访问，也就是主线程，如果非主线程访问则会发生异常。我们可以借助于控件的InvokeRequired属性来判断该控件目前是否被主线程访问，如果是，返回false。如果不是，再利用Invoke方法找到主线程，让主线程执行访问控件的方法。
async和await
之前在博客园看到async和await方面的文章，就想着使用一下，发现异步加载变得如此简单。
关于async和await可参考
http://www.cnblogs.com/jesse2013/p/async-and-await.html
使用async和await改写上面的代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using System.IO;
using System.Threading;
namespace Wofy.ThreadDemo
{
/// <summary>
///功能描述 : 文件浏览器主窗口
///开发者 : wolfy
///建立时间 : 2014年07月19日
///修订描述 :
///进度描述 :
///版本号 : 1.0
///最后修改时间: 2014年07月19日
/// </summary>
public partial class MainForm : Form
{
public MainForm()
{
InitializeComponent();
}
private event FileMessageEventHandler fileMessageEventHandler;
//Thread thread;
//注意加上async
private async void btnSelectPath_Click(object sender, EventArgs e)
{
FolderBrowserDialog folderBrowserDialog = new FolderBrowserDialog();
if (folderBrowserDialog.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)
{
//目录路径
this.txtPath.Text = folderBrowserDialog.SelectedPath;
fileMessageEventHandler += MainForm_fileMessageEventHandler;
await GetFiles(this.txtPath.Text); //thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(GetFiles));
//thread.IsBackground = true;
//thread.Start(this.txtPath.Text); } }
//委托
private delegate void DelegateSetDataGridView(FileMessage fileMessage);
/// <summary>
///
/// </summary>
/// <param name="fileMessage"></param>
private void SetDataGridView(FileMessage fileMessage)
{
//获取一个值，该值指示调用方在对控件进行方法调用时是否必须调用 Invoke 方法，因为调用方位于创建控件所在的线程以外的线程中。
if (this.dgViewFiles.InvokeRequired)
{
Invoke(new DelegateSetDataGridView(SetDataGridView), new object[] { fileMessage });
}
else
{
this.dgViewFiles.Rows.Add(new object[] { fileMessage.intCount, fileMessage.strFilePath, fileMessage.strFileName, fileMessage.strFileType });
} } /// <summary>
/// 文件信息事件处理
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
void MainForm_fileMessageEventHandler(object sender, FileMessageEventArgs e)
{
FileMessage fileMessage = e.fileMessage;
// SetDataGridView(fileMessage);
this.dgViewFiles.Rows.Add(new object[] { fileMessage.intCount, fileMessage.strFilePath, fileMessage.strFileName, fileMessage.strFileType });
} private List<string> lstTypes = null;
static object _objLock = new object();
int intFileCount = ;
/// <summary>
/// 递归获得文件信息
/// </summary>
/// <param name="strPath"></param>
/// <returns></returns>
public async Task<List<FileMessage>> GetFiles(object obj)
{
string strPath = obj.ToString();
List<FileMessage> lstFiles = new List<FileMessage>(); //单例创建集合
if (lstTypes == null)
{
lock (_objLock)
{
if (lstTypes == null)
{
lstTypes = GetCheckedFileType();
}
}
}
string[] files = new string[];
if (lstTypes.Count > )
{
foreach (string strType in lstTypes)
{
files = Directory.GetFiles(strPath, "*" + strType);
AddFileMessage(files);
}
}
else
{
files = Directory.GetFiles(strPath);
AddFileMessage(files);
}
string[] strDirs = Directory.GetDirectories(strPath);
for (int i = ; i < strDirs.Length; i++)
{
await GetFiles(strDirs[i]);
}
//创建Task，创建一个新的线程，不然还会出现UI假死的现象
return await Task.Run(() => { return lstFiles; }); }
/// <summary>
/// 将信息添加到集合
/// </summary>
/// <param name="files"></param>
private void AddFileMessage(string[] files)
{
for (int i = ; i < files.Length; i++)
{
FileInfo fileInfo = new FileInfo(files[i]);
FileMessage fileMessage = new FileMessage();
fileMessage.intCount = intFileCount++;
fileMessage.strFileName = Path.GetFileName(fileInfo.FullName);
fileMessage.strFilePath = fileInfo.FullName;
fileMessage.strFileType = fileInfo.Extension;
FileMessageEventArgs e = new FileMessageEventArgs();
e.fileMessage = fileMessage;
this.fileMessageEventHandler(null, e);
}
}
/// <summary>
/// 获得选择的文件类型
/// </summary>
/// <returns></returns>
private List<string> GetCheckedFileType()
{
List<string> lstFileTypes = new List<string>();
foreach (Control control in this.Controls)
{
if (control is CheckBox)
{
CheckBox checkBox = control as CheckBox;
if (checkBox != null && checkBox.Checked)
{
lstFileTypes.Add(checkBox.Text);
}
}
}
return lstFileTypes;
}
/// <summary>
/// 窗体加载
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void MainForm_Load(object sender, EventArgs e)
{
//通过反射的方式添加列
Type type = typeof(FileMessage);
PropertyInfo[] propertyInfos = type.GetProperties();
foreach (PropertyInfo propertyInfo in propertyInfos)
{
object[] objs = propertyInfo.GetCustomAttributes(typeof(DescriptionAttribute), true);
if (objs.Length > )
{
DescriptionAttribute attr = objs[] as DescriptionAttribute;
string result = attr.Description;
this.dgViewFiles.Columns.Add(result, result);
}
}
//调整列宽
AutoSizeColumn(dgViewFiles); }
/// <summary>
/// 使DataGridView的列自适应宽度
/// </summary>
/// <param name="dgViewFiles"></param>
private void AutoSizeColumn(DataGridView dgViewFiles)
{
int width = ;
//使列自使用宽度
//对于DataGridView的每一个列都调整
for (int i = ; i < dgViewFiles.Columns.Count; i++)
{
//将每一列都调整为自动适应模式
dgViewFiles.AutoResizeColumn(i, DataGridViewAutoSizeColumnMode.AllCells);
//记录整个DataGridView的宽度
width += dgViewFiles.Columns[i].Width;
}
//判断调整后的宽度与原来设定的宽度的关系，如果是调整后的宽度大于原来设定的宽度，
//则将DataGridView的列自动调整模式设置为显示的列即可，
//如果是小于原来设定的宽度，将模式改为填充。
if (width > dgViewFiles.Size.Width)
{
dgViewFiles.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.DisplayedCells;
}
else
{
dgViewFiles.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.Fill;
}
//冻结某列 从左开始 0，1，2
dgViewFiles.Columns[].Frozen = true;
} private void MainForm_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
{
//窗体关闭是停止线程
// thread.Abort();
}
}
}
MainForm.cs
结果
总结
第一种方式虽然一个属性可以解决跨线程的问题，但是并不完美，造成DataGridView滚动条无法使用。第二种是最常见的解决线程间操作的解决办法。第三种方式如果直接返回List<FileMessage> ，则界面仍然会有假死，无法移动的现象，应该是await之后并没有创建新的线程造成的，可以通过下面代码方式解决，如果数据量非常大，仍然会瞬间有卡顿的现象(只是看了一篇文章，出于好奇把这种方式列出来了，也算是提供一个跨线程操作UI控件的一个思路吧，不过从代码量看其实实现变的更简单了)。
//创建Task，创建一个新的线程，不然还会出现UI假死的现象
return await Task.Run(() => { return lstFiles; });
具体细节可参考：
http://www.cnblogs.com/jesse2013/p/async-and-await.html
代码：链接：http://pan.baidu.com/s/1pJK5RJl 密码：avx1
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