대역폭 제한
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1. 개요
대역폭 제한은 클라이언트, 서버 또는 네트워크 관리 수준에서 데이터 전송 속도를 제한하는 기술이다. 서버는 동시 연결 수를 늘리거나 다른 작업에 대역폭을 할당하기 위해 자체적으로 제한을 설정할 수 있으며, 인터넷 서비스 제공자(ISP)는 네트워크 트래픽 관리 및 혼잡 완화를 위해 라우터 또는 심층 패킷 검사(DPI) 장비를 통해 대역폭 제한을 구현한다. 이는 서버 과부하 방지 및 네트워크 포화를 막기 위한 것으로, 토렌트 사용이나 온라인 비디오 시청과 같이 대역폭을 많이 사용하는 사용자에게 적용될 수 있다. 대역폭 제한은 망 중립성 원칙과 관련하여 논쟁의 대상이 되기도 하며, 대역폭 제한과 대역폭 상한은 사용 가능한 대역폭을 관리하는 서로 다른 방식이다. 사용자는 VPN, 강제 암호화, 시드박스, SSH 터널링과 같은 방법을 통해 대역폭 제한을 우회할 수 있으며, ISP의 대역폭 제한 정책은 최대 데이터 전송량, 최대 사용률, 속도 제어 비율과 같은 지표를 통해 평가될 수 있다.
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대역폭 제한 | |
---|---|
대역폭 제한 | |
다른 이름 | 대역폭 조절 대역폭 셰이핑 |
설명 | 데이터 전송 속도를 의도적으로 늦추는 것 |
2. 운영 방식
대역폭 제한은 클라이언트/서버 수준 또는 네트워크 관리 수준에서 구현될 수 있다.
데이터 생성자가 보내는 데이터 속도를 제한하는 것이 중간 네트워크 장치에서 속도를 제한하는 것보다 훨씬 효율적이다. 전자는 네트워크 패킷 손실이 없지만, 후자는 데이터 속도가 대역폭 제한 또는 장치 용량을 초과할 때 패킷 손실이 발생할 수 있다. 버퍼 큐가 가득 차거나 없을 때 이러한 현상이 발생하며, 이 큐는 짧은 시간 동안 들어오는 데이터의 피크를 흡수하는 데 사용된다. 후자의 경우 폐기된 패킷은 송신기가 다시 보내고 수신해야 한다. 하위 네트워크 장치가 패킷을 폐기할 때, 데이터 송신기에 알려 전송 속도를 늦출 수 있다(네트워크 혼잡 참조).[2]
대역폭 제한은 응용 소프트웨어 수준 및/또는 네트워크 관리 수준(프로토콜 데이터 패킷 검사)에서 클라이언트 요청에 작용하는 속도 제한과 혼동해서는 안 된다. 속도 제한은 데이터 속도 피크를 제어하는 데 도움이 될 수 있다.
클라이언트/서버 프로그램 방식은 서버 관리자의 선택이기에 합법적이다. 반면, ISP가 개인의 저항 능력을 이용해 제한을 하는 경우, 미국 FCC 규정에 따라 위법으로 간주되어 최대 2만 5천 달러의 벌금이 부과될 수 있다. 미국에서는 인터넷의 모든 데이터를 동일하게 취급하고 차별하지 않는다는 원칙인 망중립성이 1990년대부터 논쟁의 원인이 되어 왔다. 망 중립성이 적용되면 ISP는 특정 온라인 콘텐츠를 의도적으로 차단, 속도 저하, 요금 부과를 할 수 없다.
ISP가 인터넷 서비스를 의도적으로 늦추거나 빠르게 하는 것은 네트워크 트래픽을 조절하고 대역폭 혼잡을 최소화하기 위해 사용된다. LAN에서 시스템 관리자는 대역폭 제한을 사용하여 네트워크 혼잡 및 서버 충돌을 제한할 수 있다. 더 광범위하게 ISP는 대역폭 제한을 사용하여 로컬 네트워크에 제공되는 대역폭 사용을 줄일 수 있다.
대역폭 제한은 비디오 스트리밍, 비트토렌트 프로토콜 및 기타 파일 공유 애플리케이션에서 사용자의 업로드 및 다운로드 속도를 제한하고 네트워크의 모든 사용자에게 제공되는 총 대역폭 사용량을 고르게 하는 데 사용될 수 있다. 또한 로컬 네트워크 혼잡을 줄이거나, 개별 서버 과부하를 방지하기 위해 여러 서버에 걸쳐 부하를 분산하여 시스템 크래시 위험을 줄이고, 사용자에게 더 비싼 가격 책정 계획을 사용하도록 유도하여 추가 수익을 창출하기 위해 사용되기도 한다.
컴퓨터 네트워크는 일반적으로 데이터를 호스팅하고 클라이언트에게 서비스를 제공하는 여러 서버로 구성된다. 인터넷이 대표적인 예시인데, 웹 서버는 웹사이트를 호스팅하여 많은 수의 클라이언트 컴퓨터에 정보를 제공한다. 클라이언트는 서버에 요청을 하고, 서버는 필요한 데이터를 보내 응답한다. 일반적으로 서버당 많은 클라이언트가 있으므로 서버의 데이터 처리 요구량은 개별 클라이언트보다 훨씬 크다. 따라서 서버는 일반적으로 높은 데이터 용량과 처리 능력을 가진 컴퓨터를 사용하여 구현된다. 이러한 네트워크의 트래픽은 시간에 따라 변화하며, 클라이언트 요청이 최고조에 달하거나 응답이 매우 커서 네트워크의 일부 용량을 초과하여 혼잡이 발생할 수 있는데, 이로 인해 데이터 요청 실패가 발생하거나 최악의 경우 서버가 충돌할 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위해 클라이언트/서버/시스템 관리자는 대역폭 제한을 활성화할 수 있다.
2. 1. 애플리케이션 수준
데이터 생성자(클라이언트 컴퓨터 또는 서버 컴퓨터)가 보내는 데이터 속도를 제한하는 것은 클라이언트와 서버 사이의 중간 네트워크 장치에서 속도를 제한하는 것보다 훨씬 효율적이다.[2] 응용 소프트웨어 수준에서 클라이언트 프로그램이나 서버 프로그램(FTP 서버, 웹 서버 등)은 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 속도를 제한하거나, 네트워크에서 수신되는 데이터의 속도를 제한하도록 실행 및 구성할 수 있다.클라이언트 프로그램은 다른 용도(첨부 데이터가 있는 이메일 보내기, 웹사이트 브라우징 등)를 위해 네트워크 대역폭 일부를 확보하고자 큰 파일을 서버 프로그램으로 보내는 속도를 제한하도록 구성할 수 있다. 서버 프로그램(예: 웹 서버)은 더 많은 동시 활성 클라이언트 연결을 허용하고, 네트워크 대역폭을 너무 많이 사용하지 않도록(예: 다른 활동을 위한 예비로 가용 대역폭의 90%만 사용) 나가는 데이터를 제한할 수 있다.
예시:인터넷 접속 속도가 100MB/s (약 1000Mbit/s)인 서버가 있고, 대부분의 클라이언트가 1MB/s (약 10Mbit/s) 속도로 인터넷에 접속하여 큰 파일(각각 1GB)을 다운로드할 수 있다고 가정해 보자.
- 대역폭 제한이 있는 경우: 각 TCP 연결에 대해 최대 출력 속도가 100kB/s (약 1Mbit/s)인 서버는 최소 1000개의 활성 TCP 연결을 허용할 수 있다. (활성 연결은 큰 파일과 같은 데이터 콘텐츠가 서버에서 클라이언트로 다운로드되고 있음을 의미)
- 대역폭 제한이 없는 경우: 서버는 네트워크 대역폭을 포화시키기 전에 효율적으로 100개의 활성 TCP 연결만 처리할 수 있다. (100MB/s / 1MB/s) 포화된 네트워크는 다른 새로운 연결을 설정하려는 시도를 크게 늦추거나 시간 초과 등으로 인해 실패하게 만들 수 있다.
2. 2. 네트워크 관리 수준
ISP는 네트워크 트래픽을 조절하고 혼잡을 최소화하기 위해 대역폭 제한을 사용한다. 이는 라우터 또는 심층 패킷 검사(DPI) 장비를 통해 구현될 수 있다. ISP는 라우터에서 널리 사용되거나 특수 DPI 장비로 제공되는 심층 패킷 검사(DPI)를 사용한다.[3] 또한, 오늘날의 네트워크 장비를 통해 ISP는 회선 속도로 흐름 크기에 대한 통계를 수집할 수 있으며, 이는 트래픽 쉐이핑을 위한 대용량 흐름 표시에 사용될 수 있다.[3]대역폭 제한을 받을 수 있는 사용자는 일반적으로 토렌트를 지속적으로 다운로드 및 업로드하거나 온라인 비디오를 많이 시청하는 사람들이다. ISP는 과도한 대역폭을 사용하는 사람들의 속도를 제한함으로써 일반 사용자에게 더 나은 전반적인 서비스 품질을 제공한다고 주장한다.[7] Cox와 Comcast 두 ISP는 최대 99%까지 사용자의 대역폭을 제한한다고 밝혔다.[4] 오늘날 대부분의 ISP는 사용자가 인지하든 하지 않든 사용자의 대역폭을 제한한다.[5] Comcast의 경우, 샌드바인(Sandvine)이라는 장비 공급업체가 P2P 파일 전송을 제한하는 네트워크 관리 기술을 개발했다.[6]
3. 적용 사례
데이터 생성자(클라이언트 컴퓨터 또는 서버 컴퓨터)가 보내는 데이터 속도를 제한하는 것은 클라이언트와 서버 사이의 중간 네트워크 장치에서 속도를 제한하는 것보다 훨씬 효율적이다. 전자는 네트워크 패킷 손실이 없지만, 후자는 들어오는 데이터 속도가 대역폭 제한 또는 장치 용량을 초과할 때 네트워크 패킷이 손실/폐기될 수 있기 때문이다.
대역폭 제한은 다음과 같이 구현할 수 있다.
- 응용 소프트웨어 수준에서 (클라이언트 또는 서버 프로그램, 즉 FTP 서버, 웹 서버 등) 네트워크를 통해 전송되거나 수신되는 데이터의 속도를 제한한다.
- 네트워크 관리 수준에서 (일반적으로 ISP에서 수행).
응용 소프트웨어 수준의 방법은 일반적으로 완벽하게 합법적이다. 네트워크를 통해 원격 프로그램에서 수신되거나 대상 프로그램(서버 또는 클라이언트)에 보내는 데이터 속도를 제한할지 여부는 클라이언트 또는 서버 관리자(서버 관리자)의 선택이기 때문이다.
네트워크 관리 수준의 방법은 미국 FCC 규정에 따라 위법으로 간주된다. 인터넷 서비스 제공업체(ISP)가 개인의 저항 능력을 이용하지만, 제한을 하는 경우 최대 2만 5천 달러의 벌금이 부과될 수 있다.
대역폭 제한은 비디오 스트리밍, 비트토렌트 프로토콜 및 기타 파일 공유 애플리케이션과 같은 프로그램에서 사용자의 업로드 및 다운로드 속도를 적극적으로 제한하고 네트워크의 모든 사용자에게 제공되는 총 대역폭 사용량을 고르게 하는 데 사용할 수 있다. 또한 로컬 네트워크 혼잡을 줄이기 위해 더 넓은 네트워크에 걸쳐 부하를 분산하거나 개별 서버 과부하를 방지하기 위해 여러 서버에 걸쳐 부하를 분산하여 시스템 크래시 위험을 줄일 수 있다.
대역폭 집약적인 장치, 예를 들어 서버는 처리 용량 과부하를 방지하거나 네트워크 대역폭을 포화시키지 않기 위해 데이터를 수신하거나 송신하는 속도를 제한(속도 제어)할 수 있다. 이는 로컬 네트워크 서버와 ISP 서버 모두에서 수행될 수 있다. ISP는 종종 라우터에서 널리 사용되거나 특수 DPI 장비에 의해 제공되는 심층 패킷 검사(DPI)를 사용한다.[3] Cox와 Comcast 두 ISP는 최대 99%까지 사용자의 대역폭을 제한하는 이러한 관행을 한다고 밝혔습니다.[4] 오늘날 대부분의 ISP는 사용자가 인지하든 하지 않든 사용자의 대역폭을 제한한다.[5]
3. 1. 대한민국 ISP의 대역폭 제한 사례
대한민국 ISP들은 과거에 P2P 트래픽이나 넷플릭스와 같은 특정 콘텐츠에 대해 대역폭 제한을 적용한 사례가 있다.[4][5][6][7] Comcast의 경우, 샌드바인(Sandvine)이라는 장비 공급업체가 P2P 파일 전송을 제한하는 네트워크 관리 기술을 개발하기도 했다.[6]2024년 현재, 구체적인 대역폭 제한 현황은 ISP별, 요금제별로 다를 수 있으므로, 지속적인 모니터링이 필요하다.
4. 망 중립성
망 중립성은 모든 인터넷 트래픽이 동등하게 취급되어야 한다는 원칙이다.
데이터 생성자가 보내는 데이터 속도를 제한하는 것이 중간 네트워크 장치에서 속도를 제한하는 것보다 효율적이다. 전자의 경우 네트워크 패킷 손실이 없지만, 후자의 경우 데이터 속도가 대역폭 제한 또는 장치 용량을 초과하면 네트워크 패킷이 손실될 수 있기 때문이다.[2] 인터넷 서비스 제공사업자(ISP)가 인터넷 서비스를 의도적으로 속도를 늦추거나 빠르게 하는 것은 네트워크 트래픽을 조절하고 대역폭 혼잡을 최소화하기 위해 사용되는 조치이다. 대역폭 제한은 네트워크의 여러 위치에서 발생할 수 있는데, LAN에서는 시스템 관리자가, 더 광범위한 수준에서는 ISP가 사용한다.[3]
이러한 제한은 비디오 스트리밍, 비트토렌트 프로토콜 및 기타 파일 공유 애플리케이션 사용자에게 영향을 줄 수 있다. ISP는 과도한 대역폭을 사용하는 사람들의 속도를 제한하여 일반 사용자에게 더 나은 서비스를 제공한다고 주장한다.[7]
Comcast는 샌드바인(Sandvine)이라는 장비 공급업체가 개발한 P2P 파일 전송 제한 네트워크 관리 기술을 사용했다.[6] Cox와 Comcast는 최대 99%까지 사용자의 대역폭을 제한하는 것으로 알려졌다.[4]
4. 1. 미국의 망 중립성 논쟁
미국에서는 1990년대부터 네트워크 사용자와 접근 제공업체 간에 인터넷의 모든 데이터를 동일하게 취급하고 차별하지 않는다는 원칙인 망 중립성에 대한 논쟁이 있었다.[4] 망 중립성이 적용되면 ISP는 특정 온라인 콘텐츠를 의도적으로 차단하거나 속도를 늦추거나 요금을 부과할 수 없다.[4]2015년 2월 26일, 미국 연방통신위원회(FCC)는 개방형 인터넷 규칙을 채택하여 망 중립성 원칙을 채택했다.[8] 이 규칙은 유선 및 이동통신 광대역 서비스 모두에 적용되었으며,[8] 합법적인 콘텐츠, 애플리케이션, 서비스 또는 무해한 장치에 대한 접근 차단 금지, 합법적인 인터넷 트래픽 저하 또는 성능 저하 금지, 유료 우선순위 금지 등의 내용을 담고 있었다.[8] 그러나 이 규칙은 2017년 12월 14일에 폐지되었다.[9]
2023년 10월 19일, FCC는 망 중립성 규칙과 ISP 규제를 복원하기 위한 계획에 대한 의견을 구하는 규칙 제정 제안 공고(NPRM)를 승인했으며,[9] 2024년 4월 25일, FCC는 인터넷을 제2조에 따라 재분류함으로써 미국에서 망 중립성을 재도입하기로 투표했다.[10]
컴캐스트는 2007년 P2P 트래픽을 방해하는 것이 적발되었는데,[26] 이는 사용자와 P2P 프로그램을 속여 파일을 전송하고 있다고 생각하게 만드는 가짜 데이터 패킷을 생성하는 방식으로 이루어졌다.[26] 컴캐스트는 처음에 가입자의 업로드를 방해하지 않았다고 부인했지만, 나중에 인정했다.[27] FCC는 컴캐스트의 관행이 인터넷 정책 성명서의 원칙을 위반했다고 결론지었다.[28]
2008년 컴캐스트는 허용 이용 정책을 수정하고 월 250GB의 특정 상한선을 설정했다. 컴캐스트는 또한 새로운 대역폭 제한 계획을 발표했는데, 이 계획에는 "우선 순위 최선 노력"과 "최선 노력"의 두 가지 등급 시스템이 포함되어 있었다.[30]
미국 휴대전화 ISP도 네트워크에서 대역폭 제한을 점점 더 많이 사용하고 있다. 베라이즌과 AT&T는 심지어 "무제한"으로 광고된 데이터 요금제에도 이러한 제한을 적용했다.[31]
4. 2. 대한민국의 망 중립성 논쟁
대한민국에서는 망 중립성 원칙이 명확하게 법제화되어 있지 않다. 그러나 전기통신사업법 등 관련 법규를 통해 간접적으로 규제하고 있다. 2024년 과학기술정보통신부가 발표한 '망 이용대가' 가이드라인은 콘텐츠 사업자(CP)에게 과도한 부담을 지우고, 인터넷 서비스 제공사업자(ISP)에게 망 중립성 의무를 회피할 수 있는 길을 열어준다는 비판과 함께 망 중립성 논쟁을 다시 불러일으켰다. 더불어민주당은 이 가이드라인에 대해 비판적인 입장을 보이고 있다.[8]5. 대역폭 제한 vs. 대역폭 상한
대역폭 제한은 각 데이터 응답의 속도를 제한하는 반면, 대역폭 상한은 단위 시간당 전송되는 총 데이터 양을 제한한다.[11]
대역폭 제한은 대역폭을 많이 사용하는 장치(예: 서버)가 데이터를 수신하는 속도 또는 각 데이터 응답의 속도(초당 바이트 또는 킬로바이트)를 제한(속도 제어)하는 방식으로 작동한다. 이러한 제한이 없으면 장치가 처리 용량을 초과할 수 있다.
속도 제어와 달리, 사용 가능한 대역폭을 사용하면서 과도한 사용을 방지하기 위해, 각 노드는 단위 시간당 전송되는 총 바이트 수를 제한하는 송신 대역폭 상한(상한)을 설정해야 한다.[11]
대역폭 상한에는 두 가지 유형이 있다.
- 표준 상한: 광대역 인터넷 연결에서 데이터 전송의 비트레이트(속도)를 제한한다. 이는 개인이 매체의 전체 전송 용량을 소비하는 것을 방지하는 데 사용된다.
- 낮은 상한: 개인 사용자의 대역폭 상한을 방어 조치 또는 매체의 대역폭을 과도하게 사용한 것에 대한 처벌로 줄인다. 이는 종종 사용자에게 알리지 않고 발생한다.
차이점| 구분 | 내용 |
| ------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| 대역폭 제한 | 대역폭을 많이 사용하는 장치(예: 서버)를 규제하기 위해 각 노드/클라이언트로부터 수신, 출력하거나 각 응답에 대해 보낼 수 있는 데이터 양을 제한한다. |
| 대역폭 상한 | 매체를 통한 데이터의 총 전송 용량(업스트림 또는 다운스트림)을 제한한다. |
6. 법적 분쟁
2007년, 프리 프레스, 퍼블릭 노레지, 그리고 미국 연방통신위원회(FCC)는 컴캐스트의 인터넷 서비스에 대해 고소장을 제출했다.[12] 여러 가입자들은 컴캐스트가 자신들의 P2P 네트워킹 애플리케이션 사용을 방해하고 있다고 주장했다.[12] FCC는 컴캐스트의 대역폭 관리 방식이 연방 정책에 위배된다고 판단했는데, 이는 컴캐스트가 "소비자의 콘텐츠 접근 및 원하는 애플리케이션 사용 능력을 상당히 저해"했고, "차별 없이 네트워크 트래픽을 관리하는 데 사용할 수 있는 여러 가지 옵션"이 있었기 때문이다.[12]
같은 해, 컴캐스트는 P2P 트래픽을 방해한 사실이 적발되었다.[26] 이들은 사용자와 P2P 프로그램을 속여 파일을 전송하고 있다고 믿게 만드는 가짜 데이터 패킷을 생성했다.[26] 컴캐스트는 처음에 가입자의 업로드를 방해하지 않았다고 부인했지만, 이후에 이를 인정했다.[27] FCC는 청문회를 열어 컴캐스트의 "차별적이고 임의적인 관행"이 "개방적이고 접근 가능한 인터넷의 역동적인 이점을 과도하게 억압했고 합리적인 네트워크 관리를 구성하지 않았다"는 이유로 인터넷 정책 성명서의 원칙을 위반했다고 결론지었다.[28] FCC는 네트워크 혼잡을 막기 위해 컴캐스트가 달성할 수 있는 방법으로 평균 사용자 용량 제한, 가장 공격적인 사용자에게 초과 요금 부과, 모든 고용량 사용자의 연결 속도 제한, 애플리케이션 제공업체와의 직접 협상 및 새로운 기술 개발 등을 제안했다.[29]
2008년 컴캐스트는 허용 이용 정책을 수정하고 월 250GB의 특정 상한선을 설정했다.[30] 또한, "우선 순위 최선 노력"과 "최선 노력"의 두 가지 등급 시스템을 포함하는 새로운 대역폭 제한 계획을 발표했다. 이 계획에 따르면, "업스트림 또는 다운스트림 처리량의 70%를 지속적으로 사용하면 BE 상태가 트리거되며, 이때 사용량이 제공된 업스트림 또는 다운스트림 대역폭의 50%로 떨어질 때까지 약 15분 동안 트래픽 우선 순위가 낮아"진다.[30]
7. 사용자 대응
ISP(인터넷 서비스 제공업체)가 대역폭을 적극적으로 제한할 수 있지만, 특정 프로토콜에 집중된 제한인 경우 이를 우회하는 여러 가지 방법이 있다(단, 이러한 방법 중 일부는 특정 요금제의 약관에 위배될 수 있음).[36]
- 가상 사설망(VPN) – 일반적으로 월 사용료가 부과되지만, 사용자에게 데이터를 가로챌 수 없는 안전한 연결을 제공한다.
- 강제 암호화[37] – 일부 사용자에게 효과적인 무료 방법이다.
- 시드박스 – 일반적으로 해외에 호스팅되는 전용 개인 서버로, 고속 업스트림 및 다운스트림 속도와 종종 상대적으로 높은 월 사용료의 저장 공간을 제공한다.
- SSH 터널링 – 터널링 프로토콜
8. ISP 평가 지표
지표 | 설명 | 예시 (안텔(Antel) 20Mbps 광섬유 연결) |
---|---|---|
최대 월간 데이터 전송량 | ISP 외부 병목 현상이 없을 때, 인터넷 연결이 전송 가능한 데이터 양 | 처음 150GB는 20Mbps, 나머지는 2Mbps로 실행하여 최대 783GB |
최대 사용률 | 속도 제어된 연결의 최대 월간 데이터 전송량 / 동일 연결의 최대 속도 제어되지 않은 월간 데이터 전송량 | 12% |
속도 제어 비율 | ISP 속도 제어 정책으로 인한 최대 월간 데이터 전송량 감소 정도 (1 - 최대 사용률) | 88% |
등가 연결 대역폭 | 최대 월간 데이터 전송량이 동일한 속도 제어되지 않은 연결의 대역폭 (속도 제어되지 않은 연결 대역폭 * 속도 제어 비율) | 2.4Mbps |
단위 데이터 전송량당 비용 | 전송된 GB(또는 TB)당 비용 (연결 월간 비용 / 최대 월간 데이터 전송량) | 46USD/TB |
속도 제어되지 않은 연결 비용 | 속도 제어 영향을 상쇄하는 데 드는 비용 (속도 제어된 연결 월간 비용 / 속도 제어 비율) | 월 300USD |
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Only Cuba and Uruguay don't offer Internet access via cable modem (In Spanish)
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Planes de Internet
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Optimize BitTorrent to outwit traffic shaping ISPs
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2011-04-26
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