Web3やブロックチェーンの世界では、零知識証明（Zero Knowledge Proof, ZKP）が私たちのプライバシーと透明性に対する理解を静かに変えつつあります。想像してみてください：自分がある秘密を知っていることを証明できるが、その秘密自体を全く明かす必要がない。これがZKPの核心的な魔法です——敏感な情報を保護しながら、ブロックチェーンの安全性と信頼性を確保します。
簡単に言えば、ゼロ知識証明は暗号学的プロトコルの一種で、一方（証明者）がもう一方（検証者）に対して、ある陳述の真実性を証明できるが、その背後にある情報自体は一切明かさないことを可能にします。例えば：自分が成人であることを証明できるが、具体的な生年月日は一切漏らさない。
この技術は現代暗号学に由来し、一方が「私はある値（例：パスワード）を知っている」と証明しながら、その値の詳細を一切漏らさずに済むことを可能にします。例えるなら、安全な金庫に何かが入っていることを証明しつつ、金庫を開けることなく証明するようなものです。
ZKPの魔法は、データを露出させずにその真実性を検証できる点にあります。複雑な数学的アルゴリズムを用いて、証明者が検証者を納得させることができ、その事実自体は常に隠されたままです。
暗号通貨の取引例を挙げると：ZKPは取引の合法性を検証しつつ、取引金額や関係者の身元を隠すことができます。これは「証人」や「チャレンジ-レスポンス」などの高度な暗号技術によって実現されます。
イメージとしては、迷路を通り抜けた人が、その出口に到達した証拠として数字の足跡を残すが、その足跡は実際のルートを明かさないといった感じです。検証者はこれらの足跡を確認し、その人が迷路をクリアしたことを確信しますが、ルートは常に秘密のままです。
プライバシー保護の向上 ZKPは、特定の情報を持っていることや特定のタスクを完了したことを証明できるが、原始データは一切公開しないことを可能にします。これにより、取引金額や送信者・受信者の身元、さらにはDAOの投票選択などの敏感情報も守られます。
セキュリティの強化 ZKPは複雑な計算の正当性を検証するために使われ、データの出所を信頼する必要がありません。これにより仲介者の必要性が排除され、潜在的な攻撃ベクトルが減少し、ブロックチェーンの安全性が大幅に向上します。
効率の最適化 ZKPは従来の方法よりも効率的に複雑な計算を検証できるため、サプライチェーン管理や不正検知などの分野で特に有用です。
ZK技術の最も人気のある応用は、二層ネットワークです。ゼロ知識証明はLayer 2ソリューションにおいて、取引を一つの証明にまとめることを可能にし、スケーラビリティとプライバシーを向上させます。主に二つのタイプがあります：
これらの技術は取引のスループットとプライバシー保護を強化し、DeFiや企業用途にとって非常に価値があります。
スケーラブルなブロックチェーン ZK-Rollupsは、多数の取引をプライバシー証明付きの一つのパッケージにまとめ、第一層の制約を克服します。より高速で安価な取引を実現します。
データ整合性の検証 完全なファイルをダウンロードせずに、データが改ざんされていないことを証明できます。例えば、ZKPはユーザーが有効な身分証明書（運転免許証やパスポート）を持っていることを証明しつつ、その書類自体を明かさないことが可能です。
分散型オラクル ZKPはChainlinkなどの分散型オラクルの信頼性とセキュリティを向上させ、プライバシー、安全性、信頼性、スケーラビリティ、コンプライアンスを高めます。オラクルはデータの正確性を検証しつつ、その内容を明かさずに済みます。
安全なマルチパーティ計算（MPC） 複数の当事者が自分のデータを公開せずに協力して計算を行うことで、AIや機械学習におけるプライバシー保護の新たな道を開きます。
デジタル著作権管理（DRM） 著作権保護されたコンテンツへのアクセスを、侵入型の反盗用対策なしで制御します。
NFT所有権の検証 ZKPはNFTの所有権や真正性を証明しつつ、所有者の身元を明かさずに済みます。
オンラインゲームの公平性 ゲーム結果の公正性を検証し、ゲームのアルゴリズムやロジックを明かすことなく証明します。
金融取引 銀行残高を明かさずに買い物が可能です。ZKEは匿名支払いをサポートし、取引の詳細を隠しつつコンプライアンスを維持します。Zcashなどの暗号通貨では、送信者・受信者や金額を明かさずに取引の正当性を検証します。
医療記録 必要な医療情報だけを共有し、診断に役立てつつ漏洩リスクを絶対に防ぎます。患者は自分の敏感なデータをコントロールでき、HIPAAなどの規制に準拠します。
投票システム 電子投票システムにおいて、ZKPは投票が正しく提出されたことを検証しつつ、投票者の選択内容は明かしません。
サプライチェーン管理 企業はZKPを用いて、製品の真偽や出所を証明し、商業機密や貿易秘密を明かさずに済みます。
信用スコア 人々は、正確な財務データを明かすことなく、特定の信用基準を満たしていることを証明できます。
パスワードレス認証 攻撃に弱いパスワードにさよなら。ZKEは、パスワードを知っていることを証明できるが、それを漏らさずに済むため、ハッキングリスクを最小化します。
クラウドストレージの安全性 クラウド上でデータを安全に保存しつつ、提供者に原始データを明かさない。ZKEは適切な権限を得た場合のみ復号します。
生体認証 指紋や顔認証を通じて本人確認を行い、原始的な生体データを保存せずに済みます。
ソフトウェアアップデートの検証 ソフトウェアのアップデートが正当かつ安全であることを検証し、専有のソースコードを明かす必要はありません。
政府の公開記録アクセス 政府はZKPを利用して、安全かつ秘密裏に公開記録にアクセスし、敏感情報の漏洩を防ぎます。
覚えておいてください、ZKEはまだ進化の途上です。しかし、その応用の可能性は無限大です。研究と開発の進展に伴い、ZKEはあらゆる業界でデータプライバシー、安全性、効率性を革新し、私たちの技術との関わり方を変えていくでしょう。
ZK Rollupsは、ブロックチェーンのスケーラビリティにおける突破口であり、ゼロ知識証明の最も印象的な応用の一つです。
ZK Rollupsは、メインのブロックチェーン外で取引を処理する強力な仕組みです。各取引をすべてメインネットに書き込むのではなく、数百から数千の取引を一つの「ロールアップ」にまとめます。ポイントは、ZK Rollupsは取引の集合の要約だけを送るのではなく、ゼロ知識証明と呼ばれる巧妙な暗号学的証明を用いてすべての取引が有効であることを証明し、機密情報を一切明かさずに済む点です。
Ethereumを例にとると：ZK Rollupsは、多数の取引を链外で処理された一つのバッチにまとめ、その後、ゼロ知識証明をEthereumのメインネットに送信し、詳細を明かすことなくすべての取引を確認します。このチェーン外処理と証明の提出により、ネットワーク負荷が大幅に軽減され、取引スループットが向上し、効率化されます——Ethereumは秒間数百万の取引を処理できる可能性もあります。
ZK RollupsはZKPを活用して、取引の高速化とともに、ユーザーやアプリのプライバシー保護も強化します。これにより、DeFi、NFT、Web3の革新に新たな可能性が開かれます。
超高速取引 チェーン外に取引を移すことで、gas料金と待ち時間を大幅に削減し、暗号通貨取引をよりスムーズに、よりアクセスしやすくします。
スケーラビリティの飛躍 秒間数百万の取引を処理できるブロックチェーンを想像してください。ZK Rollupsは大規模アプリケーションの道を開き、ブロックチェーン技術の潜在能力を解き放ちます。
深いプライバシー保護 ZKPは取引の詳細を隠し、ユーザーの匿名性を守り、金融システムの信頼性を高めます。
分散性の維持 ZK Rollupsは証明だけをメインチェーンに提出し、ブロックチェーンの分散性を保ちつつ、透明性と信頼性を高め、運用効率も向上させます。
コストの大幅削減 取引処理をチェーン外に移すことで、自然とコストが下がり、暗号通貨取引やその他のブロックチェーンインタラクションがより身近になります。
Ethereumエコシステムを中心に、多くの革新的なプロジェクトがZKPの実践に取り組んでいます。
Loopring ゼロ知識証明を用いて複数の送金を一つの取引にまとめる。これによりEthereum上のgas費用を大幅に削減し、取引スループットを増加させます。分散型取引所（DEX）に特化し、高速かつ低コストの暗号通貨取引を提供します。
Zcash プライバシーの先駆者であり、zk-SNARKsを採用して取引金額や送信者・受信者の身元を完全に隠し、比類なき取引プライバシーを実現します。
Filecoin この分散型ストレージネットワークは、ZKPを用いてストレージとデータの完全性を検証し、データ自体を明かさずに済みます。分散型ファイルストレージエコシステムの機密性と安全性を守る上で重要です。
StarkWare 開発者向けプラットフォームを提供し、ZK-STARKsを用いてカスタマイズ可能な拡張ソリューションを作成。より高速で安価な取引を実現し、Ethereumエコシステムの拡張性とスケーラビリティを高めます。
Immutable X NFTに特化し、ゼロ知識証明を用いてEthereum上でほぼ瞬時に手数料無料のNFT取引を実現。ゲーム開発者やゲーマーにとって魅力的です。
Secret Network スマートコントラクトのプライバシーに取り組み、コントラクト内のデータと計算を秘密に保ちます。プライベートDeFiやその他のプライバシー重視のブロックチェーンアプリに最適です。
Mina Protocol zk-SNARKsを用いて非常に小さなブロックチェーンサイズを維持し、スマートフォンもネットワークに参加可能にします。これにより、ブロックチェーンの普及と採用が促進されます。
Aztec Protocol DeFi分野の秘密取引に焦点を当て、プライバシーを保った貸付などを可能にします。未来のブロックチェーン金融取引の安全性と秘密性を追求します。
ZKsync ZK Rollupsを用いてEthereumに高速かつ安全な取引を提供。既存のEthereumエコシステムとの互換性も高く、開発者やユーザーの適応を容易にします。
Hermez Network ZK Rollupsを通じてEthereumの取引速度を大幅に向上させ、コストも削減。高容量・低コストの取引に最適です。
ZKPの展望は明るいですが、実装には解決すべき重要な課題も存在します。
計算コストの高さ ZKPの生成と検証には高い計算コストが伴い、特にリソース制限のあるデバイスでは広範な採用を妨げる可能性があります。
技術の未成熟さ ZK暗号学はまだ発展途上であり、既存のブロックチェーンプラットフォームとの統合には互換性や効率、安全性の課題があります。
信頼設定の依存 zk-SNARKsは一度だけの「信頼設定儀式」に依存し、その安全性に脆弱性があればシステム全体に影響します。
量子計算の脅威 量子計算の進展により、現行のzk-SNARKsが破られる可能性もあり、抗量子暗号の研究が必要です。
中央集権化のリスク ZK Rollupsはスケーラビリティを向上させる一方で、取引検証の権限がシーケンサーに集中し、分散性の懸念もあります。
悪用の可能性 ZKのプライバシー特性は、マネーロンダリングや税逃れなどの違法行為に悪用されるリスクも伴います。規制や倫理的枠組みの整備が必要です。
社会工学的攻撃 ZKアプリケーションと関わるユーザーは、詐欺やフィッシングなどの社会工学的攻撃に対しても注意が必要です。
ゼロ知識証明とRollupsは、単なる暗号学の革新にとどまらず、ブロックチェーン技術の次の進化段階に不可欠な要素です。プライバシー、安全性、効率性の独自の組み合わせを提供し、大規模なブロックチェーン応用の必須技術となっています。
ZK技術は、より良い未来を約束します：プライバシーの強化、安全性の向上、スケーラビリティの拡大。さらに、分散型IDや安全なマルチパーティ計算、抗量子ブロックチェーンの構築も可能にします。
ただし、より広範な採用には、計算コストの削減や技術の成熟、一般の理解促進といった課題の解決が必要です。それにもかかわらず、積極的な研究と開発の推進により、ZK技術の未来は明るいと期待されています。
これは単なる技術革新だけでなく、コントロールを取り戻し、潜在能力を解き放ち、プライバシー・安全性・拡張性が共存するデジタル未来を築く道でもあります。
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零知識証明とは何ですか？ブロックチェーンのプライバシーとセキュリティの究極の解決策
Web3やブロックチェーンの世界では、零知識証明（Zero Knowledge Proof, ZKP）が私たちのプライバシーと透明性に対する理解を静かに変えつつあります。想像してみてください：自分がある秘密を知っていることを証明できるが、その秘密自体を全く明かす必要がない。これがZKPの核心的な魔法です——敏感な情報を保護しながら、ブロックチェーンの安全性と信頼性を確保します。
ゼロ知識証明とは？核心概念の解説
簡単に言えば、ゼロ知識証明は暗号学的プロトコルの一種で、一方（証明者）がもう一方（検証者）に対して、ある陳述の真実性を証明できるが、その背後にある情報自体は一切明かさないことを可能にします。例えば：自分が成人であることを証明できるが、具体的な生年月日は一切漏らさない。
この技術は現代暗号学に由来し、一方が「私はある値（例：パスワード）を知っている」と証明しながら、その値の詳細を一切漏らさずに済むことを可能にします。例えるなら、安全な金庫に何かが入っていることを証明しつつ、金庫を開けることなく証明するようなものです。
ゼロ知識証明はどう動作する？
ZKPの魔法は、データを露出させずにその真実性を検証できる点にあります。複雑な数学的アルゴリズムを用いて、証明者が検証者を納得させることができ、その事実自体は常に隠されたままです。
暗号通貨の取引例を挙げると：ZKPは取引の合法性を検証しつつ、取引金額や関係者の身元を隠すことができます。これは「証人」や「チャレンジ-レスポンス」などの高度な暗号技術によって実現されます。
イメージとしては、迷路を通り抜けた人が、その出口に到達した証拠として数字の足跡を残すが、その足跡は実際のルートを明かさないといった感じです。検証者はこれらの足跡を確認し、その人が迷路をクリアしたことを確信しますが、ルートは常に秘密のままです。
ゼロ知識証明の三大メリット
プライバシー保護の向上
ZKPは、特定の情報を持っていることや特定のタスクを完了したことを証明できるが、原始データは一切公開しないことを可能にします。これにより、取引金額や送信者・受信者の身元、さらにはDAOの投票選択などの敏感情報も守られます。
セキュリティの強化
ZKPは複雑な計算の正当性を検証するために使われ、データの出所を信頼する必要がありません。これにより仲介者の必要性が排除され、潜在的な攻撃ベクトルが減少し、ブロックチェーンの安全性が大幅に向上します。
効率の最適化
ZKPは従来の方法よりも効率的に複雑な計算を検証できるため、サプライチェーン管理や不正検知などの分野で特に有用です。
ゼロ知識証明のブロックチェーンでの実用例
Layer 2拡張ソリューション
ZK技術の最も人気のある応用は、二層ネットワークです。ゼロ知識証明はLayer 2ソリューションにおいて、取引を一つの証明にまとめることを可能にし、スケーラビリティとプライバシーを向上させます。主に二つのタイプがあります：
これらの技術は取引のスループットとプライバシー保護を強化し、DeFiや企業用途にとって非常に価値があります。
その他の重要な応用シナリオ
スケーラブルなブロックチェーン
ZK-Rollupsは、多数の取引をプライバシー証明付きの一つのパッケージにまとめ、第一層の制約を克服します。より高速で安価な取引を実現します。
データ整合性の検証
完全なファイルをダウンロードせずに、データが改ざんされていないことを証明できます。例えば、ZKPはユーザーが有効な身分証明書（運転免許証やパスポート）を持っていることを証明しつつ、その書類自体を明かさないことが可能です。
分散型オラクル
ZKPはChainlinkなどの分散型オラクルの信頼性とセキュリティを向上させ、プライバシー、安全性、信頼性、スケーラビリティ、コンプライアンスを高めます。オラクルはデータの正確性を検証しつつ、その内容を明かさずに済みます。
安全なマルチパーティ計算（MPC）
複数の当事者が自分のデータを公開せずに協力して計算を行うことで、AIや機械学習におけるプライバシー保護の新たな道を開きます。
デジタル著作権管理（DRM）
著作権保護されたコンテンツへのアクセスを、侵入型の反盗用対策なしで制御します。
NFT所有権の検証
ZKPはNFTの所有権や真正性を証明しつつ、所有者の身元を明かさずに済みます。
オンラインゲームの公平性
ゲーム結果の公正性を検証し、ゲームのアルゴリズムやロジックを明かすことなく証明します。
広範な民生応用
金融取引
銀行残高を明かさずに買い物が可能です。ZKEは匿名支払いをサポートし、取引の詳細を隠しつつコンプライアンスを維持します。Zcashなどの暗号通貨では、送信者・受信者や金額を明かさずに取引の正当性を検証します。
医療記録
必要な医療情報だけを共有し、診断に役立てつつ漏洩リスクを絶対に防ぎます。患者は自分の敏感なデータをコントロールでき、HIPAAなどの規制に準拠します。
投票システム
電子投票システムにおいて、ZKPは投票が正しく提出されたことを検証しつつ、投票者の選択内容は明かしません。
サプライチェーン管理
企業はZKPを用いて、製品の真偽や出所を証明し、商業機密や貿易秘密を明かさずに済みます。
信用スコア
人々は、正確な財務データを明かすことなく、特定の信用基準を満たしていることを証明できます。
パスワードレス認証
攻撃に弱いパスワードにさよなら。ZKEは、パスワードを知っていることを証明できるが、それを漏らさずに済むため、ハッキングリスクを最小化します。
クラウドストレージの安全性
クラウド上でデータを安全に保存しつつ、提供者に原始データを明かさない。ZKEは適切な権限を得た場合のみ復号します。
生体認証
指紋や顔認証を通じて本人確認を行い、原始的な生体データを保存せずに済みます。
ソフトウェアアップデートの検証
ソフトウェアのアップデートが正当かつ安全であることを検証し、専有のソースコードを明かす必要はありません。
政府の公開記録アクセス
政府はZKPを利用して、安全かつ秘密裏に公開記録にアクセスし、敏感情報の漏洩を防ぎます。
覚えておいてください、ZKEはまだ進化の途上です。しかし、その応用の可能性は無限大です。研究と開発の進展に伴い、ZKEはあらゆる業界でデータプライバシー、安全性、効率性を革新し、私たちの技術との関わり方を変えていくでしょう。
ZK Rollups：第二層拡張の革命
ZK Rollupsは、ブロックチェーンのスケーラビリティにおける突破口であり、ゼロ知識証明の最も印象的な応用の一つです。
ZK Rollupsのコアメカニズム
ZK Rollupsは、メインのブロックチェーン外で取引を処理する強力な仕組みです。各取引をすべてメインネットに書き込むのではなく、数百から数千の取引を一つの「ロールアップ」にまとめます。ポイントは、ZK Rollupsは取引の集合の要約だけを送るのではなく、ゼロ知識証明と呼ばれる巧妙な暗号学的証明を用いてすべての取引が有効であることを証明し、機密情報を一切明かさずに済む点です。
Ethereumを例にとると：ZK Rollupsは、多数の取引を链外で処理された一つのバッチにまとめ、その後、ゼロ知識証明をEthereumのメインネットに送信し、詳細を明かすことなくすべての取引を確認します。このチェーン外処理と証明の提出により、ネットワーク負荷が大幅に軽減され、取引スループットが向上し、効率化されます——Ethereumは秒間数百万の取引を処理できる可能性もあります。
ZK RollupsはZKPを活用して、取引の高速化とともに、ユーザーやアプリのプライバシー保護も強化します。これにより、DeFi、NFT、Web3の革新に新たな可能性が開かれます。
ZK Rollupsの主なメリット
超高速取引
チェーン外に取引を移すことで、gas料金と待ち時間を大幅に削減し、暗号通貨取引をよりスムーズに、よりアクセスしやすくします。
スケーラビリティの飛躍
秒間数百万の取引を処理できるブロックチェーンを想像してください。ZK Rollupsは大規模アプリケーションの道を開き、ブロックチェーン技術の潜在能力を解き放ちます。
深いプライバシー保護
ZKPは取引の詳細を隠し、ユーザーの匿名性を守り、金融システムの信頼性を高めます。
分散性の維持
ZK Rollupsは証明だけをメインチェーンに提出し、ブロックチェーンの分散性を保ちつつ、透明性と信頼性を高め、運用効率も向上させます。
コストの大幅削減
取引処理をチェーン外に移すことで、自然とコストが下がり、暗号通貨取引やその他のブロックチェーンインタラクションがより身近になります。
主要なゼロ知識証明プロジェクト
Ethereumエコシステムを中心に、多くの革新的なプロジェクトがZKPの実践に取り組んでいます。
Loopring
ゼロ知識証明を用いて複数の送金を一つの取引にまとめる。これによりEthereum上のgas費用を大幅に削減し、取引スループットを増加させます。分散型取引所（DEX）に特化し、高速かつ低コストの暗号通貨取引を提供します。
Zcash
プライバシーの先駆者であり、zk-SNARKsを採用して取引金額や送信者・受信者の身元を完全に隠し、比類なき取引プライバシーを実現します。
Filecoin
この分散型ストレージネットワークは、ZKPを用いてストレージとデータの完全性を検証し、データ自体を明かさずに済みます。分散型ファイルストレージエコシステムの機密性と安全性を守る上で重要です。
StarkWare
開発者向けプラットフォームを提供し、ZK-STARKsを用いてカスタマイズ可能な拡張ソリューションを作成。より高速で安価な取引を実現し、Ethereumエコシステムの拡張性とスケーラビリティを高めます。
Immutable X
NFTに特化し、ゼロ知識証明を用いてEthereum上でほぼ瞬時に手数料無料のNFT取引を実現。ゲーム開発者やゲーマーにとって魅力的です。
Secret Network
スマートコントラクトのプライバシーに取り組み、コントラクト内のデータと計算を秘密に保ちます。プライベートDeFiやその他のプライバシー重視のブロックチェーンアプリに最適です。
Mina Protocol
zk-SNARKsを用いて非常に小さなブロックチェーンサイズを維持し、スマートフォンもネットワークに参加可能にします。これにより、ブロックチェーンの普及と採用が促進されます。
Aztec Protocol
DeFi分野の秘密取引に焦点を当て、プライバシーを保った貸付などを可能にします。未来のブロックチェーン金融取引の安全性と秘密性を追求します。
ZKsync
ZK Rollupsを用いてEthereumに高速かつ安全な取引を提供。既存のEthereumエコシステムとの互換性も高く、開発者やユーザーの適応を容易にします。
Hermez Network
ZK Rollupsを通じてEthereumの取引速度を大幅に向上させ、コストも削減。高容量・低コストの取引に最適です。
ゼロ知識証明の課題とリスク
ZKPの展望は明るいですが、実装には解決すべき重要な課題も存在します。
計算コストの高さ
ZKPの生成と検証には高い計算コストが伴い、特にリソース制限のあるデバイスでは広範な採用を妨げる可能性があります。
技術の未成熟さ
ZK暗号学はまだ発展途上であり、既存のブロックチェーンプラットフォームとの統合には互換性や効率、安全性の課題があります。
信頼設定の依存
zk-SNARKsは一度だけの「信頼設定儀式」に依存し、その安全性に脆弱性があればシステム全体に影響します。
量子計算の脅威
量子計算の進展により、現行のzk-SNARKsが破られる可能性もあり、抗量子暗号の研究が必要です。
中央集権化のリスク
ZK Rollupsはスケーラビリティを向上させる一方で、取引検証の権限がシーケンサーに集中し、分散性の懸念もあります。
悪用の可能性
ZKのプライバシー特性は、マネーロンダリングや税逃れなどの違法行為に悪用されるリスクも伴います。規制や倫理的枠組みの整備が必要です。
社会工学的攻撃
ZKアプリケーションと関わるユーザーは、詐欺やフィッシングなどの社会工学的攻撃に対しても注意が必要です。
ゼロ知識証明の未来展望
ゼロ知識証明とRollupsは、単なる暗号学の革新にとどまらず、ブロックチェーン技術の次の進化段階に不可欠な要素です。プライバシー、安全性、効率性の独自の組み合わせを提供し、大規模なブロックチェーン応用の必須技術となっています。
ZK技術は、より良い未来を約束します：プライバシーの強化、安全性の向上、スケーラビリティの拡大。さらに、分散型IDや安全なマルチパーティ計算、抗量子ブロックチェーンの構築も可能にします。
ただし、より広範な採用には、計算コストの削減や技術の成熟、一般の理解促進といった課題の解決が必要です。それにもかかわらず、積極的な研究と開発の推進により、ZK技術の未来は明るいと期待されています。
これは単なる技術革新だけでなく、コントロールを取り戻し、潜在能力を解き放ち、プライバシー・安全性・拡張性が共存するデジタル未来を築く道でもあります。
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