Rellene los marcadores de posición en el archivo en una sola pasada

Tengo un archivo de texto esqueleto con cadenas de marcador de posición:

blah blah blah
blah $PLACEHOLDER_1$
blah
$PLACEHOLDER_2$

y así. La "forma" específica de los marcadores de posición no importa: puedo cambiarlos a lo que sea más cómodo para una implementación específica.

Tengo un script bash donde conozco valores para marcadores de posición, y necesito generar un nuevo archivo, con marcadores de posición reemplazados por valores.

#! /bin/sh
PLACEHOLDER_1 = 'string 1'
PLACEHOLDER_2 = 'multiline 
string 
2'
# TODO: Generate file output.txt from file output.template 
#       using placeholders above.

Puedo hacer esto en múltiples pases con sed, pero no es divertido. hagono quiero usar Perl. Quiero usar textutils y bash solo.

¿Cuál es la mejor manera de hacer lo que quiero en una sola pasada?

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