Java中Optional类的核心作用和使用方法-java教程-PHP中文网

Optional的核心作用是提供一种更安全、优雅的方式来处理可能为null的值，避免NPE。它通过封装值的存在性，强制开发者在编译时处理空值情况，取代冗长的null检查，支持函数式编程风格的链式调用，提升代码健壮性和可读性。常用方法包括ofNullable、isPresent、ifPresent、orElse、map、flatMap等，适用于方法返回值但不宜用于参数或字段。正确使用可提升代码质量，滥用则增加复杂度。

java中optional类的核心作用和使用方法

Java中的

Optional

登录后复制

类核心作用在于提供一种更优雅、更安全的方式来处理可能为

null

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的值，从而有效避免臭名昭著的

NullPointerException

登录后复制

（NPE）。它将一个可能存在或不存在的值封装在一个容器对象中，强制开发者在编译时就考虑值缺失的情况，而不是在运行时才发现NPE。简单来说，它让你的代码在处理“空”的时候变得更明确、更健壮。

解决方案

Optional

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通过引入一个值可能存在或不存在的概念，彻底改变了我们与

null

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打交道的方式。它不是简单地消除

null

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，而是提供了一个类型安全的容器，让你能够以函数式编程的风格来处理值的存在与否。这意味着，你不再需要到处写那些冗长且容易遗漏的

if (value != null)

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判断，取而代之的是一系列链式调用的方法，它们在值存在时执行操作，在值缺失时提供默认行为或抛出特定异常。这种设计哲学，在我看来，是Java在应对复杂性方面迈出的重要一步，它鼓励我们编写更具表达力、更少副作用的代码。

为什么我们需要Optional？它解决了哪些痛点？

说实话，每次遇到

NullPointerException

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，我都会忍不住想起Tony Hoare那句著名的“十亿美元的错误”。NPE简直就是Java开发者的噩梦，它悄无声息地潜伏在代码的各个角落，等到运行时才突然爆发，导致程序崩溃。传统上，我们为了避免NPE，不得不写大量的

if (obj != null)

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检查，这些检查不仅让代码变得异常臃肿，而且很容易遗漏，尤其是在对象层层嵌套的情况下，比如

if (user != null && user.getAddress() != null && user.getAddress().getStreet() != null)

登录后复制

，这简直就是“null检查地狱”。

我觉得

Optional

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的出现，恰恰就是为了解决这些痛点。它强迫你正视一个事实：这个值可能不存在。通过把一个可能为

null

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的值包装起来，

Optional

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让编译器在一定程度上为你把关，提醒你必须处理值缺失的情况。它把一个运行时可能出现的问题，提前到了编译时思考的层面。这不仅仅是语法糖，更是一种编程范式的转变，从被动防御（到处检查

null

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）转向主动声明（明确值可能缺失，并提供处理方案）。这样一来，代码的意图变得更清晰，维护起来也省心不少。

立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

比如，你可能有一个方法，它根据用户ID查找用户，但这个用户可能不存在。传统做法：

public User findUserById(Long id) {
    // ... logic to find user ...
    User user = // potentially null
    if (user == null) {
        return null; // 或者抛异常
    }
    return user;
}

// 调用方
User u = findUserById(123L);
if (u != null) {
    System.out.println(u.getName());
} else {
    System.out.println("用户未找到");
}

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使用

Optional

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：

public Optional<User> findUserById(Long id) {
    // ... logic to find user ...
    User user = // potentially null
    return Optional.ofNullable(user);
}

// 调用方
findUserById(123L)
    .ifPresent(user -> System.out.println(user.getName())); // 如果存在就打印
// 或者
String userName = findUserById(123L)
    .map(User::getName) // 如果存在，获取名字
    .orElse("匿名用户"); // 如果不存在，提供默认值
System.out.println(userName);

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对比一下，

Optional

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的版本是不是看起来更流畅，意图也更明确？它就像是在告诉你：“嘿，这里可能没东西，你打算怎么办？”

Optional类的常用创建和操作方法有哪些？

Optional

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的核心魅力在于它提供了一系列富有表现力的方法，让你可以优雅地处理值。我个人觉得，掌握这些方法是玩转

Optional

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的关键。

创建Optional对象：

```
Optional.empty()
```
登录后复制
: 创建一个空的
```
Optional
```
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实例。当你明确知道没有值时使用。
```
Optional<String> emptyOpt = Optional.empty();
```
登录后复制
```
Optional.of(value)
```
登录后复制
: 创建一个包含非
```
null
```
登录后复制
值的
```
Optional
```
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实例。如果传入
```
null
```
登录后复制
，它会立即抛出
```
NullPointerException
```
登录后复制
。所以，只有在你百分百确定值不为
```
null
```
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时才使用。
```
String name = "Alice";
Optional<String> nameOpt = Optional.of(name);
// Optional.of(null); // 这会抛出NPE
```
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```
Optional.ofNullable(value)
```
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: 这是我最常用的创建方法。它接受一个可能为
```
null
```
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的值，如果值为
```
null
```
登录后复制
，则返回
```
Optional.empty()
```
登录后复制
；否则，返回一个包含该值的
```
Optional
```
登录后复制
。它非常安全和灵活。
```
String maybeName = getUserNameFromSomewhere(); // 可能返回null
Optional<String> userOpt = Optional.ofNullable(maybeName);
```
登录后复制

操作Optional对象：

isPresent()

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isEmpty()

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: 判断

Optional

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中是否包含值。

isPresent()

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在有值时返回

true

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，

isEmpty()

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则相反（Java 11+）。

if (userOpt.isPresent()) {
    System.out.println("值存在！");
}
// 或者
if (userOpt.isEmpty()) { // Java 11+
    System.out.println("值不存在！");
}

登录后复制

```
get()
```
登录后复制
: 获取
```
Optional
```
登录后复制
中包含的值。注意： 如果
```
Optional
```
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是空的，调用此方法会抛出
```
NoSuchElementException
```
登录后复制
。所以，除非你已经通过
```
isPresent()
```
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确认有值，否则尽量避免直接调用
```
get()
```
登录后复制
。我个人觉得，这个方法有点像一个“陷阱”，用的时候要特别小心。
```
// String value = userOpt.get(); // 危险操作，如果userOpt为空会抛异常
```
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```
ifPresent(Consumer<? super T> consumer)
```
登录后复制
: 如果
```
Optional
```
登录后复制
中包含值，则执行指定的
```
Consumer
```
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操作。这是一种非常优雅的副作用处理方式。
```
userOpt.ifPresent(name -> System.out.println("用户名为: " + name));
```
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```
orElse(T other)
```
登录后复制
: 如果
```
Optional
```
登录后复制
中包含值，则返回该值；否则，返回指定的默认值
```
other
```
登录后复制
。
```
String actualName = userOpt.orElse("访客");
System.out.println(actualName);
```
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```
orElseGet(Supplier<? extends T> other)
```
登录后复制
: 与
```
orElse
```
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类似，但默认值是通过
```
Supplier
```
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函数惰性计算的。这意味着，只有当
```
Optional
```
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为空时，
```
Supplier
```
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的
```
get()
```
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方法才会被调用。这在默认值计算成本较高时非常有用。
```
String defaultName = userOpt.orElseGet(() -> getDefaultUserNameFromDB()); // 只有在userOpt为空时才调用
```
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orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

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: 如果

Optional

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中包含值，则返回该值；否则，抛出由

exceptionSupplier

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创建的异常。

String requiredName = userOpt.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("用户名称不能为空"));

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```
map(Function<? super T, ? extends U> mapper)
```
登录后复制
: 如果
```
Optional
```
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中包含值，则对其应用
```
mapper
```
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函数，并返回一个包含映射结果的新
```
Optional
```
登录后复制
。如果
```
Optional
```
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为空，则返回一个空的
```
Optional
```
登录后复制
。这非常适合链式转换。
```
Optional<Integer> nameLength = userOpt.map(String::length);
nameLength.ifPresent(len -> System.out.println("名字长度: " + len));
```
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flatMap(Function<? super T, ? extends Optional<? extends U>> mapper)

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: 与

map

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类似，但

mapper

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函数必须返回一个

Optional

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。这在处理嵌套

Optional

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时特别有用，可以避免生成

Optional<Optional<T>>

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这样的结构。

// 假设getUserProfile返回Optional<Profile>
// Profile有一个方法getAge()返回Optional<Integer>
Optional<User> user = findUserById(1L);
Optional<Integer> userAge = user
    .flatMap(this::getUserProfile) // flatMap解包了Optional<Profile>
    .flatMap(Profile::getAge);     // 再次flatMap解包了Optional<Integer>
userAge.ifPresent(age -> System.out.println("用户年龄: " + age));

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filter(Predicate<? super T> predicate)

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: 如果

Optional

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中包含值，并且该值满足

predicate

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条件，则返回包含该值的

Optional

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；否则，返回一个空的

Optional

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。

Optional<String> longNameOpt = userOpt.filter(name -> name.length() > 5);
longNameOpt.ifPresent(name -> System.out.println("名字很长: " + name));

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这些方法共同构成了

Optional

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的强大功能集，它们让处理可能缺失的值变得更加流畅和富有表达力。

Optional在实际项目中的最佳实践和潜在误区

虽然

Optional

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是个好东西，但用不好也会适得其反。我见过不少滥用的例子，反而把代码弄得更复杂了。所以，了解它的最佳实践和潜在误区，我觉得非常重要。

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最佳实践：

作为方法返回值： 这是
```
Optional
```
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最主要、最推荐的用途。当一个方法可能不会返回任何结果时，用
```
Optional<T>
```
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作为返回类型，能清晰地向调用者表明“这里可能什么都没有”。这比返回
```
null
```
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要好得多，因为它强制调用者处理空值情况。
```
// 推荐
public Optional<Order> getOrderById(Long orderId) {
    // ...
    return Optional.ofNullable(order);
}
```
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避免作为方法参数： 我个人强烈不建议将

Optional

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作为方法的参数。如果一个方法接受

Optional<T>

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作为参数，那么在方法内部你还是得解包它，这并没有简化调用者的代码，反而增加了额外的包装和解包开销。如果参数是可选的，更好的做法是重载方法或者使用默认值。

// 不推荐
public void processUser(Optional<User> userOpt) { /* ... */ }

// 推荐：直接接受User，如果User可能为null，那是调用者在调用前处理的事
public void processUser(User user) { /* ... */ }
// 或者，如果User是可选的，可以重载或在内部处理null
public void processUserMaybe(User user) {
    Optional.ofNullable(user).ifPresent(u -> { /* ... */ });
}

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避免作为类的字段类型： 同样地，不要把
```
Optional
```
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用作类的字段。
```
Optional
```
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不是设计用来替代
```
null
```
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的，它是一个用来处理“可能存在”的临时容器。将它作为字段会增加内存开销，并且在序列化时可能会遇到问题（
```
Optional
```
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本身没有实现
```
Serializable
```
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）。如果一个字段可以为
```
null
```
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，就让它为
```
null
```
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，并确保在使用时进行适当的检查或通过
```
Optional
```
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包装后处理。
```
// 不推荐
public class Product {
    private Optional<String> description;
}

// 推荐
public class Product {
    private String description; // 允许为null
}
```
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链式调用与函数式编程： 充分利用

map

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、

flatMap

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、

filter

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等方法进行链式调用，可以写出非常简洁、富有表达力的代码，避免深层嵌套的

if

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语句。这才是

Optional

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的精髓所在。

// 假设userOpt是Optional<User>，User有getAddress()返回Optional<Address>，Address有getZipCode()返回String
Optional<String> zipCode = userOpt
    .flatMap(User::getAddress)
    .map(Address::getZipCode)
    .filter(zip -> zip.startsWith("10")); // 筛选邮编以10开头的
zipCode.ifPresent(System.out::println);

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```
orElseGet
```
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优于
orElse
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：当默认值的计算成本较高时，优先使用
```
orElseGet
```
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。
```
orElse
```
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会无条件地执行默认值表达式，即使
```
Optional
```
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不为空，这可能导致不必要的性能开销。
```
orElseGet
```
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则只在
```
Optional
```
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为空时才执行
```
Supplier
```
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。

潜在误区：

滥用
```
get()
```
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方法： 这是最常见的误区，也是最危险的。直接调用
```
get()
```
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而不先检查
```
isPresent()
```
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，就等于放弃了
```
Optional
```
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提供的所有安全性保障，回到了NPE的风险中。如果你发现自己经常调用
```
get()
```
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，那可能说明你没有充分利用
```
Optional
```
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的其他方法，或者根本就不应该用
```
Optional
```
登录后复制
。
```
// 危险！
// Optional<String> opt = Optional.empty();
// String value = opt.get(); // 抛出NoSuchElementException
```
登录后复制

用

Optional

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包装集合或数组： 集合或数组本身就可以是空的（例如，

List

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可以有0个元素）。用

Optional<List<T>>

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来表示一个可能为空的列表，在我看来是画蛇添足。直接返回一个空的列表或者数组就足够了，这比返回

Optional.empty()

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更符合集合的语义。

// 不推荐
public Optional<List<String>> getNames() {
    List<String> names = fetchNames(); // 可能为空列表
    return Optional.ofNullable(names.isEmpty() ? null : names); // 复杂且没必要
}

// 推荐
public List<String> getNames() {
    List<String> names = fetchNames(); // 返回空列表而不是null
    return names;
}

登录后复制

过度使用
```
Optional
```
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：
```
Optional
```
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不是万能药，也不是所有地方都需要它。对于那些你确定不会为
```
null
```
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的值，或者那些
```
null
```
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本身就有明确业务含义（比如代表“未设置”）的场景，直接使用
```
null
```
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或者进行简单的
```
null
```
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检查可能更直观。过度使用
```
Optional
```
登录后复制
反而会增加代码的阅读难度和复杂度。例如，一个方法的参数，如果它必须存在，那么就不需要
```
Optional
```
登录后复制
，直接让它抛NPE或进行参数校验更好。
```
// 不推荐：如果name必须存在，Optional在这里增加了不必要的复杂性
public void printName(Optional<String> nameOpt) {
    nameOpt.ifPresent(System.out::println);
}

// 推荐：如果name必须存在，直接传入String，让调用者负责非空
public void printName(String name) {
    Objects.requireNonNull(name, "Name must not be null");
    System.out.println(name);
}
```
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