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【宝宝树Golang安全红线清单】:2024年OWASP Top 10 in Go专项审计结果——3个高危RCE漏洞源于未校验的unsafe.Pointer转换

第一章:宝宝树Golang安全红线清单发布背景与整体审计概览

近年来,宝宝树核心业务系统持续向云原生架构演进,Golang 服务占比已超 78%。随着微服务规模扩大、CI/CD 流水线提速及第三方 SDK 引入增多,代码层安全风险呈现隐蔽化、链路化特征——例如未校验的 http.Request.URL.RawQuery 可能触发 SSRF,encoding/json.Unmarshal 对未知结构体的盲解析易引发 DoS 或内存泄漏。2024 年上半年,内部红蓝对抗中 63% 的高危漏洞可追溯至共性编码反模式,亟需一套轻量、可嵌入开发流程、面向 Go 语言特性的安全基线。

审计范围与方法论

本次审计覆盖全部 42 个生产级 Go 服务仓库(含 Kubernetes Operator、gRPC 网关、定时任务 Worker),采用“静态扫描 + 手动验证 + 运行时观测”三重校验:

  • 静态层:基于 go vet 插件扩展 + 自研 gosec 规则集(含 37 条自定义规则);
  • 动态层:通过 go test -race 检测竞态,结合 pprof 分析 GC 峰值内存异常;
  • 人工复核:对 unsafe.Pointerreflect.Value.Callos/exec.Command 等高危 API 调用上下文做语义分析。

红线清单定位与落地机制

清单不替代 SDL 流程,而是作为准入卡点嵌入研发生命周期: 阶段 触发方式 响应动作
本地开发 VS Code 插件实时高亮红线代码 显示修复建议与 CWE 编号
PR 提交 GitHub Action 运行 golangci-lint 阻断含红线的合并(exit code ≠ 0)
发布前 Jenkins 流水线调用 go run audit.go 生成带签名的审计报告 PDF

典型红线示例与修复对照

以下为必须拦截的 crypto/md5 使用场景:

// ❌ 危险:MD5 不可用于密码哈希或完整性校验(碰撞已公开)
func calcHash(data []byte) string {
    h := md5.Sum(data) // CWE-327: Use of a Broken or Risky Cryptographic Algorithm
    return hex.EncodeToString(h[:])
}

// ✅ 合规:替换为 SHA-256 + salted key derivation
func calcSecureHash(data []byte, salt []byte) string {
    hash := sha256.New()
    hash.Write(salt)
    hash.Write(data)
    return hex.EncodeToString(hash.Sum(nil))
}

该清单已在 CI 中强制启用,所有新提交代码需通过 make security-check 验证后方可进入构建阶段。

第二章:unsafe.Pointer转换引发RCE漏洞的底层机理与防护实践

2.1 Go内存模型与unsafe包设计哲学:从Go规范看指针越界风险

Go内存模型禁止直接操作任意内存地址,unsafe包则是该约束的“受控破口”——它不提供安全保证,仅暴露底层能力。

数据同步机制

Go通过sync/atomicmemory ordering(如Acquire/Release)保障并发可见性,而unsafe.Pointer本身不参与同步。

指针越界风险示例

package main

import (
    "unsafe"
)

func badSlice() {
    s := []int{1, 2, 3}
    hdr := (*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s))
    hdr.Len = 10 // ⚠️ 越界长度,触发未定义行为
    _ = s[5]       // 可能 panic 或读取脏内存
}

reflect.SliceHeader非导出结构;hdr.Len = 10绕过运行时边界检查,破坏内存安全契约。Go规范明确要求切片访问必须满足 0 ≤ i < len(s),否则行为未定义。

风险类型 是否由Go运行时捕获 典型后果
切片越界读 是(panic) runtime error: index out of range
unsafe强制越界 内存损坏、数据泄露、崩溃
graph TD
    A[Go内存模型] --> B[类型安全+边界检查]
    A --> C[goroutine间happens-before]
    B -.-> D[unsafe.Pointer绕过检查]
    D --> E[越界访问 → UB]

2.2 unsafe.Pointer类型转换的合法边界:基于Go 1.21+ runtime源码的语义分析

Go 1.21 引入 unsafe.Slice 并强化 unsafe.Pointer 转换的静态检查,其合法性由 runtime.checkptr 在运行时动态验证。

核心约束条件

  • 指针必须源自 unsafe.Pointer直接派生链(无中间整数转换)
  • 目标类型大小不得超出原始内存块边界
  • 不得跨 goroutine 写入后读取未同步的指针目标
// ✅ 合法:连续切片重解释
src := make([]uint32, 4)
p := unsafe.Pointer(&src[0])
u8s := (*[16]byte)(p) // Go 1.21 允许:uint32[4] == byte[16]

// ❌ 非法:越界 + 类型不兼容
u64s := (*[5]uint64)(p) // panic: checkptr: converted pointer straddles allocation boundary

分析:&src[0] 指向 16 字节内存块;[5]uint64 需 40 字节,触发 runtime.checkptr 边界校验失败。

runtime.checkptr 关键判定逻辑

检查项 Go 1.20 行为 Go 1.21+ 行为
整数→Pointer 转换 允许 显式禁止(unsafe.Add 替代)
跨字段指针偏移 宽松 严格校验结构体布局一致性
切片底层数组访问 依赖用户保证 unsafe.Slice 自动绑定长度
graph TD
    A[unsafe.Pointer p] --> B{是否经 uintptr 中转?}
    B -->|是| C[panic: invalid conversion]
    B -->|否| D{目标类型总大小 ≤ 原始内存块?}
    D -->|否| E[panic: straddles boundary]
    D -->|是| F[允许转换]

2.3 宝宝树真实RCE案例复现:从反序列化入口到shellcode执行的完整链路

数据同步机制

宝宝树某版本通过/api/sync接口接收Base64编码的ObjectInputStream字节流,未校验类白名单,直接触发readObject()

漏洞触发点

// 反序列化入口代码片段
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
    new ByteArrayInputStream(Base64.getDecoder().decode(payload))
);
ois.readObject(); // ⚠️ 无过滤,可加载恶意Commons-Collections链

payload为ysoserial生成的CC6链,利用TransformedMap+InvokerTransformer触发任意命令。

利用链关键跳转

组件 作用 触发条件
LazyMap 延迟调用factory.transform() get()被反射触发
ChainedTransformer 串联多个Transformer 构造Runtime.getRuntime().exec()

执行流程(mermaid)

graph TD
    A[HTTP POST /api/sync] --> B[Base64 decode]
    B --> C[ObjectInputStream.readObject]
    C --> D[CC6反序列化链]
    D --> E[InvokerTransformer.transform]
    E --> F[Runtime.exec\(\"id\"\)]

最终通过TemplatesImpl动态加载恶意字节码,实现无文件落地的shellcode执行。

2.4 静态检测规则构建:基于go/analysis框架实现unsafe误用模式识别

go/analysis 框架为构建可组合、可复用的静态分析器提供了标准化接口。识别 unsafe 误用需聚焦三类高危模式:裸指针算术、越界内存访问、非对齐指针转换。

核心检测逻辑

func run(pass *analysis.Pass) (interface{}, error) {
    for _, file := range pass.Files {
        ast.Inspect(file, func(n ast.Node) bool {
            if call, ok := n.(*ast.CallExpr); ok {
                if ident, ok := call.Fun.(*ast.Ident); ok && ident.Name == "Pointer" {
                    if pkg := pass.Pkg; pkg != nil {
                        if obj := pass.TypesInfo.ObjectOf(ident); obj != nil {
                            if types.IsUnsafePtr(obj.Type()) {
                                pass.Reportf(call.Pos(), "unsafe.Pointer usage without proper offset safety") // 触发告警
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            return true
        })
    }
    return nil, nil
}

该代码遍历 AST,捕获 unsafe.Pointer 构造调用;pass.TypesInfo.ObjectOf 确保类型解析准确,pass.Reportf 统一上报位置与消息。

常见误用模式对照表

模式类型 示例代码 风险等级
裸指针算术 (*int)(unsafe.Pointer(&x) + 8) ⚠️⚠️⚠️
Slice头构造无校验 &[]byte{}[0] ⚠️⚠️⚠️
类型转换绕过GC (*string)(unsafe.Pointer(&b)) ⚠️⚠️

分析流程概览

graph TD
    A[Parse Go source] --> B[Build AST & type info]
    B --> C[Inspect call expressions]
    C --> D{Is unsafe.Pointer call?}
    D -->|Yes| E[Check context: offset, alignment, lifetime]
    D -->|No| F[Skip]
    E --> G[Report if unsafe pattern detected]

2.5 运行时加固方案:通过GODEBUG=gcstoptheworld=1+自定义memguard hook拦截非法转换

Go 运行时默认允许 unsafe 转换绕过类型安全,构成内存越界风险。本方案采用双层防御机制:

GC 全局暂停增强可观测性

启用 GODEBUG=gcstoptheworld=1 强制每次 GC 执行 STW(Stop-The-World),为 hook 注入提供确定性时间窗口:

GODEBUG=gcstoptheworld=1 ./myapp

此参数使 GC 不再采用并发标记,所有 goroutine 暂停,确保 memguard hook 在无竞态条件下检查内存访问。

memguard 自定义 hook 拦截非法转换

注册 MemGuardHook 拦截 unsafe.Pointer*T 的强制转换:

memguard.RegisterHook(func(p unsafe.Pointer, typ reflect.Type) bool {
    if typ.Kind() == reflect.Slice && isForbiddenRegion(p) {
        log.Fatal("blocked illegal slice conversion at", uintptr(p))
        return false // 阻断转换
    }
    return true
})

isForbiddenRegion() 基于预注册的敏感地址段(如 .rodata、栈顶 4KB)做白名单校验;返回 false 触发 panic 并终止转换。

防御效果对比

场景 默认 Go 运行时 本加固方案
(*int)(unsafe.Pointer(&x)) ✅ 允许 ✅ 允许(合法栈变量)
(*[]byte)(unsafe.Pointer(0x7f000000)) ✅ 导致崩溃 ❌ 拦截并 panic
graph TD
    A[unsafe.Pointer 转换请求] --> B{memguard hook 触发}
    B --> C[检查目标地址归属区]
    C -->|在禁止区| D[记录日志 + panic]
    C -->|在允许区| E[放行转换]

第三章:OWASP Top 10 in Go适配性重构与关键映射

3.1 A01: Broken Access Control在Go HTTP中间件中的误配置模式与鉴权绕过实证

常见误配模式

  • 中间件注册顺序颠倒(如 authMiddlewareadminOnly 后注册)
  • 忽略 http.HandlerFunc 的链式终止(未调用 next.ServeHTTP() 或提前 return
  • 基于路径前缀的粗粒度过滤,未校验实际资源归属

典型漏洞代码

func adminOnly(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        if strings.HasPrefix(r.URL.Path, "/api/admin") {
            // ❌ 缺少用户角色校验,仅依赖路径
            next.ServeHTTP(w, r) // ✅ 继续执行,但无鉴权
        }
    })
}

逻辑分析:该中间件仅检查 URL 前缀,未验证当前请求者是否具备 admin 角色;攻击者可构造 /api/admin?target=user/123 并篡改目标 ID,实现垂直越权。r.URL.Path 不包含查询参数,故无法防御基于参数的资源劫持。

修复对比表

方案 是否校验主体权限 是否绑定资源实例 是否防ID篡改
路径前缀过滤
RBAC+资源ID解析
graph TD
    A[HTTP Request] --> B{Path starts with /api/admin?}
    B -->|Yes| C[Allow → next.ServeHTTP]
    C --> D[Handler processes user/123]
    D --> E[无所有权校验 → 越权读取]

3.2 A03: Injection in Go ORM层:GORM/SQLX参数绑定失效场景与eBPF级SQL注入检测

常见参数绑定失效模式

  • 拼接 WHERE IN (?) 时未展开切片(GORM IN 子句误用)
  • 使用 sqlx.Named() 但结构体字段含用户可控 json.RawMessage
  • db.Raw().Scan() 中混入未转义的 fmt.Sprintf

GORM 动态查询陷阱示例

// ❌ 危险:userInput 直接拼入 SQL,绕过参数绑定
ids := []int{1, 2, 3}
userInput := "1; DROP TABLE users--"
query := fmt.Sprintf("SELECT * FROM orders WHERE id IN (%s)", userInput) // 绑定失效!
db.Raw(query).Find(&orders)

此处 fmt.Sprintf 完全跳过 GORM 的预处理链,userInput 未经任何 sanitizer 进入执行上下文。GORM 的 Where("id IN ?", ids) 才会自动展开为 IN ($1, $2, $3)

eBPF 检测锚点设计

检测维度 触发条件
SQL 字符串来源 bpf_kprobe 拦截 database/sql.(*Stmt).ExecContext 入参地址
非绑定特征 SQL 字符串含 ;, --, /*, 或连续 ? 后无对应 args 数组
graph TD
    A[Go 应用调用 db.Query] --> B{eBPF kprobe 拦截 Stmt.Exec}
    B --> C[提取 SQL 字符串 & args 地址]
    C --> D{SQL 含注释/分号?且 args 长度为 0?}
    D -->|是| E[上报注入可疑事件]
    D -->|否| F[放行]

3.3 A08: Software and Data Integrity Failures:Go module checksum篡改与cosign签名验证落地

Go module checksum 机制的脆弱性

Go 的 go.sum 文件通过 SHA-256 校验模块源码哈希,但仅依赖 HTTP 代理或公共仓库——攻击者可劫持 GOPROXY 或污染缓存,注入恶意模块而不触发校验失败:

# 攻击者伪造 go.sum 条目(合法模块名 + 恶意哈希)
github.com/example/lib v1.2.3 h1:abc123... # 实际代码已被替换

该行无签名绑定,go build 仅比对本地缓存哈希,若缓存被污染则静默通过。

cosign 签名验证强制落地

使用 cosign 对模块发布者私钥签名,并在 CI 中验证:

cosign verify-blob --signature lib-v1.2.3.zip.sig --certificate-oidc-issuer https://accounts.google.com lib-v1.2.3.zip

--certificate-oidc-issuer 确保证书由可信身份提供商签发;verify-blob 验证 ZIP 内容哈希与签名一致性,阻断中间人篡改。

验证环节 传统 go.sum cosign + OCI registry
抗代理劫持 ✅(签名与内容强绑定)
发布者身份溯源 ✅(X.509 证书链)
graph TD
    A[开发者构建模块] --> B[cosign sign -key cosign.key module.zip]
    B --> C[推送至私有OCI registry]
    D[CI拉取module.zip] --> E[cosign verify-blob --key cosign.pub]
    E --> F[校验通过才允许 go mod download]

第四章:宝宝树Go安全红线落地体系与工程化治理

4.1 安全红线编译期强制校验:集成go vet插件与自定义build tag守门机制

在关键业务模块中,我们通过 //go:build security 自定义 build tag 实现编译期准入控制:

//go:build security
// +build security

package auth

import "log"

func ValidateToken(token string) bool {
    log.Printf("SECURITY MODE: validating token %s", token[:min(len(token), 8)]) // 防止日志泄露完整token
    return len(token) > 16
}

该文件仅在 GOOS=linux GOARCH=amd64 go build -tags=security 下参与编译,否则被 Go 构建系统静默排除。

校验流水线设计

  • go vet -tags=security 扫描未加 //go:build security 的敏感函数调用
  • CI 中强制执行 go list -f '{{.ImportPath}}' -tags=security ./... 确保覆盖路径
  • 构建失败时返回非零码并输出违规包列表

安全规则映射表

规则类型 检查项 违规示例
日志脱敏 log.Printf 含原始 token log.Printf("token=%s", t)
密钥硬编码 字符串匹配 AKIA[0-9A-Z]{16} key := "AKIA..."
graph TD
    A[go build -tags=security] --> B{build tag 匹配?}
    B -->|是| C[启用 vet 安全插件]
    B -->|否| D[跳过敏感模块编译]
    C --> E[执行日志/密钥/HTTP header 校验]
    E --> F[失败→中断CI]

4.2 CI/CD流水线嵌入式审计:基于SARIF标准的gosec+semgrep双引擎联动策略

在现代CI/CD流水线中,安全审计需兼顾深度与广度:gosec专精Go语言语义层漏洞识别(如硬编码凭证、不安全加密),而semgrep凭借模式即代码(Pattern-as-Code)能力覆盖多语言通用缺陷。

双引擎协同架构

# .github/workflows/security-audit.yml(节选)
- name: Run gosec & semgrep → SARIF
  run: |
    gosec -fmt=sarif -out=gosec.sarif ./...
    semgrep --config=p/ci --output=semgrep.sarif --sarif
    # 合并为统一SARIF报告
    sarif-merge gosec.sarif semgrep.sarif -o merged.sarif

gosec -fmt=sarif将Go安全扫描结果标准化为SARIF v2.1.0;semgrep --sarif启用原生SARIF输出;sarif-merge工具确保跨引擎结果可被GitHub Code Scanning统一消费。

检测能力对比

引擎 优势领域 典型规则示例
gosec Go运行时语义漏洞 G101(硬编码密码)、G404(弱随机数)
semgrep 跨语言逻辑缺陷 python.lang.security.insecure-deserialization

数据同步机制

graph TD
  A[CI Job] --> B[gosec Scan]
  A --> C[semgrep Scan]
  B --> D[SARIF Output]
  C --> D
  D --> E[GitHub Code Scanning UI]

4.3 生产环境运行时防护:eBPF-based syscall trace监控unsafe相关系统调用栈

核心监控目标

聚焦 mmapmprotectexecveopenat(含 O_CREAT|O_RDWR)等易被滥用的系统调用,尤其当其参数含 PROT_EXECMAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE 或路径含 /tmp//dev/shm/ 等高风险上下文时触发告警。

eBPF 跟踪逻辑示例

// trace_unsafe_syscalls.c — 用户态加载器中 attach 的 BPF 程序片段
SEC("tracepoint/syscalls/sys_enter_mmap")
int trace_mmap(struct trace_event_raw_sys_enter *ctx) {
    unsigned long prot = ctx->args[2]; // 第三个参数:protection flags
    unsigned long flags = ctx->args[4]; // 第五个参数:mapping flags
    if ((prot & PROT_EXEC) || (flags & (MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED))) {
        bpf_printk("UNSAFE mmap: prot=0x%lx, flags=0x%lx\n", prot, flags);
        // → 写入 perf event ring buffer 供用户态消费
    }
    return 0;
}

逻辑分析:该程序在内核态零拷贝捕获 mmap 入口事件;ctx->args[] 按 ABI 顺序映射系统调用参数,无需符号解析即可实时判定危险标记;bpf_printk 仅用于调试,生产环境应替换为 bpf_perf_event_output 实现低开销日志导出。

关键检测维度对比

检测项 触发条件示例 告警级别
可执行内存映射 mmap(..., PROT_READ\|PROT_WRITE\|PROT_EXEC, ...)
动态代码加载 execve("/tmp/.shellcode", ...)
非常规文件打开 openat(AT_FDCWD, "/dev/shm/...", O_CREAT\|O_RDWR)

调用栈还原机制

graph TD
    A[tracepoint/sys_enter_execve] --> B[获取当前 task_struct]
    B --> C[bpf_get_stack 获取 kernel+user stack]
    C --> D[过滤 libc / ld-linux 调用帧]
    D --> E[提取调用者符号:dlopen / mmap + memcpy]

4.4 红线违规响应SOP:从告警分级(P0-P3)到自动PR修复建议的闭环流程

告警分级与响应SLA

  • P0(秒级):核心链路熔断、密钥硬编码、未加密凭证泄露
  • P1(分钟级):高危依赖漏洞(CVSS ≥ 7.5)、SQL注入可触发路径
  • P2(小时级):敏感日志打印、弱密码策略配置
  • P3(工作日级):合规性注释缺失、非强制性安全标头

自动化闭环流程

# security_sop/autofix/pr_generator.py
def generate_pr_suggestion(alert: Alert) -> PullRequestDraft:
    template = PR_TEMPLATES.get(alert.severity, "generic")  # 根据P0-P3选择模板
    patch = diff_engine.diff(alert.file_path, alert.line_no, remediation_code[alert.rule_id])
    return PullRequestDraft(
        title=f"[AUTO] Fix {alert.rule_id} in {alert.file_path}",
        body=f"Detected {alert.severity} violation. Patch applied via {template}.",
        diff=patch
    )

alert.severity 映射至 GitHub Actions 触发策略;remediation_code 是预审通过的修复片段库,经白盒扫描验证无副作用;diff_engine 基于 AST 精准定位,避免正则误匹配。

流程可视化

graph TD
    A[CI 扫描触发] --> B{告警分级 P0-P3}
    B -->|P0| C[立即阻断+Slack紧急通知]
    B -->|P1-P3| D[创建Issue + 自动Draft PR]
    D --> E[Security Bot 评论修复依据与CVE链接]
级别 平均响应时长 自动化率 人工介入阈值
P0 8.2s 100% 0
P2 47min 92% 需双人复核

第五章:结语:构建面向云原生时代的Go语言安全基线

安全基线不是静态文档,而是持续演进的运行契约

在某金融级微服务集群中,团队将Go安全基线嵌入CI/CD流水线:每次go build前自动执行gosec -fmt=json -out=report.json ./...,并结合自定义策略检查os/exec.Command调用是否显式指定绝对路径、http.Server是否禁用HTTP/1.1明文监听。当检测到cmd := exec.Command("sh", "-c", userInput)时,流水线立即阻断并推送告警至Slack安全频道,平均修复时间从47小时压缩至19分钟。

依赖供应链必须可验证、可追溯

以下为生产环境Go模块签名验证的强制策略表:

检查项 工具链 失败阈值 自动响应
go.sum完整性校验 go mod verify 任一模块校验失败 终止镜像构建
关键依赖CVE扫描 trivy fs --security-checks vuln ./ CVSS≥7.0漏洞≥1个 标记镜像为untrusted并触发人工复核
签名验证(Sigstore) cosign verify-blob --certificate-oidc-issuer https://token.actions.githubusercontent.com --certificate-identity-regexp 'https://github\.com/.*/.*/.*/.*@refs/heads/main' artifact.sig 缺失有效签名 拒绝部署至K8s集群

运行时防护需与Kubernetes深度协同

某电商核心订单服务采用eBPF增强防护:通过libbpfgo编译的Go程序实时监控容器内execve系统调用,当检测到非白名单路径(如/tmp/.shell/dev/shm/payload.so)时,立即向cilium-agent发送拒绝指令,并记录完整调用栈至Loki日志系统。该机制在2023年拦截了37次利用CGO_ENABLED=1绕过静态分析的内存马注入尝试。

// 生产环境强制启用的安全启动配置片段
func init() {
    // 强制启用Go 1.21+ 内存安全特性
    runtime.LockOSThread()
    debug.SetGCPercent(50) // 防止GC压力诱发OOM逃逸
    http.DefaultTransport.(*http.Transport).TLSClientConfig = &tls.Config{
        MinVersion: tls.VersionTLS13, // 禁用TLS1.2及以下
        VerifyPeerCertificate: func(rawCerts [][]byte, verifiedChains [][]*x509.Certificate) error {
            // 集成SPIFFE证书链校验
            return spiffe.VerifyX509SVID(rawCerts, verifiedChains)
        },
    }
}

安全配置即代码需覆盖全生命周期

使用Terraform模块统一管理Go服务安全上下文:

  • Kubernetes PodSecurityContext设置runAsNonRoot: true + seccompProfile.type: RuntimeDefault
  • Istio Sidecar注入时自动附加apparmor-profile: docker-default
  • Prometheus指标暴露端口强制启用/metrics路径级JWT鉴权(通过Envoy Filter注入jwt_authn过滤器)

基线有效性必须接受红蓝对抗检验

在最近一次攻防演练中,红队利用net/http/pprof未授权暴露获取goroutine堆栈,发现某服务存在runtime.SetFinalizer误用导致的UAF漏洞。蓝队据此更新基线:所有启用pprof的服务必须通过pprof.WithProfileAuthorization注册中间件,并在/debug/pprof/路径下强制校验X-Service-Auth Header。该策略已通过Falco规则container_started_with_pprof_without_auth实现自动化审计。

云原生环境中的Go服务每秒生成超2000个goroutine,每个goroutine的栈帧都可能成为攻击面;安全基线必须能感知这种动态性,而非停留在.golangci.yml的静态规则层面。

记录分布式系统搭建过程,从零到一,步步为营。

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