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【绝密资料】某Steam热门游戏反作弊协议逆向文档(含Go解析器源码+密钥恢复PoC)

第一章:Steam热门游戏反作弊协议逆向分析概述

现代多人在线游戏普遍依赖定制化反作弊系统(如Valve Anti-Cheat、Easy Anti-Cheat、BattlEye)来维持公平性,而Steam平台上的热门游戏(如《CS2》《Dota 2》《Rust》)往往采用多层协议设计:内核驱动监控、用户态内存扫描、网络流量混淆及服务端行为建模。这些机制并非孤立运行,而是通过加密信道与Steam客户端及Valve后端持续交互,形成动态验证闭环。

核心协议特征识别

逆向分析需优先定位协议入口点:

  • 检查进程模块加载列表(vmmap 或 Process Hacker),重点关注以 vacc_、eac_、be_ 为前缀的DLL/驱动;
  • 使用Wireshark捕获本地回环(lo)与UDP端口 27014–27030 区间流量,过滤含 steamid、auth_ticket 字段的UDP包;
  • 在x64dbg中对 CreateThread 和 NtProtectVirtualMemory 设置条件断点,观察其是否在 ntdll.dll!NtDeviceIoControlFile 调用前后触发——这常是驱动通信的关键跳转点。

典型通信结构示例

以下为截获的《CS2》客户端向VAC服务器发送的认证请求片段(经Base64解码后):

{
  "session_id": "a1b2c3d4e5f67890",      // 客户端会话唯一标识
  "sig": "9f86d081884c7d659a2feaa0c55ad015a3bf4f1b2b0b822cd15d6c15b0f00a08",  // SHA256(硬件指纹+时间戳)
  "ver": "v12.4.1.2301",                 // VAC客户端版本号,影响密钥派生逻辑
  "hwid_hash": "3e25960a79dbc69b674cd4ec67a72c62"  // 基于WMI查询结果哈希(Win32_ComputerSystemProduct.UUID等)
}

分析工具链推荐

工具类型 推荐方案 关键用途
静态分析 Ghidra + VAC符号补丁插件 解析混淆后的TLS回调与RC4密钥调度表
动态监控 Process Monitor + ETW日志 追踪注册表 HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\VAC* 的驱动加载行为
网络协议 tshark -Y “udp.port == 27015 && udp.length > 128” 提取长UDP包中的序列化protobuf payload

逆向过程必须严格遵守《计算机软件保护条例》第二十四条,在授权测试环境(如本地沙箱或厂商白帽计划)中开展,禁止对未授权目标实施注入、Hook或密钥提取操作。

第二章:Go语言实现反作弊通信协议解析器

2.1 协议结构逆向与TLS握手层解密实践

TLS握手是加密通信的基石,逆向其结构需从原始流量切入。首先捕获客户端Hello(ClientHello)数据包,提取legacy_version、random、cipher_suites等关键字段。

关键字段解析

  • random: 32字节,前4字节为Unix时间戳,后28字节为随机数
  • cipher_suites: 可变长度列表,每个套件占2字节(如0x1301表示TLS_AES_128_GCM_SHA256)
  • extensions: 携带SNI、ALPN、key_share等现代扩展

解密ClientHello示例(Wireshark + tshark)

tshark -r handshake.pcap -Y "tls.handshake.type == 1" -T fields \
  -e tls.handshake.version \
  -e tls.handshake.random \
  -e tls.handshake.ciphersuite \
  -E separator=, -E quote=d

此命令提取所有ClientHello中的协议版本、随机数和密码套件。-Y过滤器确保仅匹配类型为1(ClientHello)的TLS握手消息;-E quote=d启用双引号包裹防止CSV解析错误。

字段 长度(字节) 含义
legacy_version 2 兼容性版本(通常为0x0303 → TLS 1.2)
random 32 用于密钥派生的不可预测熵源
session_id_len 1 后续session_id长度(常为0)
graph TD
    A[PCAP捕获] --> B[识别ClientHello]
    B --> C[解析TLS Record Layer]
    C --> D[提取Handshake Header]
    D --> E[解码Extension字段]
    E --> F[定位SNI与key_share]

2.2 加密载荷序列化格式(Protobuf+自定义混淆)的Go结构体映射

为兼顾序列化效率与传输隐蔽性,采用 Protobuf 定义基础结构,并在 Go 运行时注入轻量级字节混淆。

混淆策略设计

  • 每次序列化后对 []byte 执行 XOR-Shift 异或偏移(密钥派生于会话 nonce)
  • 混淆不改变长度,避免 Base64 编码膨胀
  • 解混淆逻辑内联于 UnmarshalBinary 方法,不依赖外部密钥管理服务

示例结构映射

// pb/payload.proto
message EncryptedPayload {
  bytes data = 1;  // 已混淆的原始载荷(非明文)
  uint32 version = 2;
}
// payload.go
func (p *EncryptedPayload) MarshalBinary() ([]byte, error) {
  raw, _ := proto.Marshal(p)                    // 标准 Protobuf 序列化
  return xorObfuscate(raw, p.nonce), nil       // 自定义混淆:nonce 为 uint64 会话标识
}

func xorObfuscate(b []byte, key uint64) []byte {
  for i := range b {
    b[i] ^= byte((key >> (8 * uint64(i%8))) & 0xFF) // 循环 8 字节密钥流
  }
  return b
}

该混淆逻辑将 key 展开为 8 字节滚动异或流,确保相同 payload 在不同会话中生成不同字节序列,且无状态、零依赖。解混淆只需复用相同 nonce 再次调用即可逆。

特性 Protobuf 原生 + 自定义混淆
序列化体积 极小 不变
抗静态分析能力 弱 显著增强
解析开销 O(n) + ~3% CPU

2.3 AES-GCM密钥派生流程建模与Go标准库crypto/aes实战还原

AES-GCM不直接派生密钥,而是依赖外部密钥材料(如HKDF或PBKDF2输出)提供固定长度的128/256位主密钥。Go标准库crypto/aes仅实现AES块加密,GCM模式由crypto/cipher.NewGCM封装组合。

密钥与Nonce约束

  • 主密钥:必须为16字节(AES-128)或32字节(AES-256)
  • Nonce:GCM推荐12字节随机值,绝不可重用

Go中GCM构造示例

key := make([]byte, 32) // AES-256 key
if _, err := rand.Read(key); err != nil {
    panic(err)
}
block, _ := aes.NewCipher(key)
aesgcm, _ := cipher.NewGCM(block) // 自动选择GCM模式
nonce := make([]byte, 12)
rand.Read(nonce)
ciphertext := aesgcm.Seal(nil, nonce, plaintext, nil)

cipher.NewGCM(block)内部将AES块加密器与GCM认证逻辑绑定;Seal执行加密+认证标签生成(16字节),Open负责验证解密。Nonce长度硬编码为12字节——这是RFC 5116与Go实现的约定。

组件 要求 Go实现位置
密钥长度 16 或 32 字节 aes.NewCipher()
Nonce长度 推荐12字节(96位) cipher.GCM.NonceSize()
认证标签长度 默认16字节 aesgcm.Overhead()
graph TD
    A[原始密钥材料] --> B{HKDF/PBKDF2}
    B --> C[32字节AES-256密钥]
    C --> D[aes.NewCipher]
    D --> E[cipher.NewGCM]
    E --> F[Seal/ Open]

2.4 UDP/RPC消息路由机制的Go并发处理模型设计

核心设计原则

采用“无锁队列 + 工作协程池 + 哈希分片路由”三级架构,兼顾吞吐、低延迟与水平可扩展性。

消息分发流程

// Router 负责按 serviceID 哈希分片到固定 workerGroup
func (r *Router) Route(msg *RPCMessage) {
    shard := uint32(msg.ServiceID) % r.shardCount // 分片键:serviceID取模
    r.workerGroups[shard].Submit(msg)               // 提交至对应协程池
}

逻辑分析:ServiceID 作为稳定路由键,避免同一服务请求散列到不同worker导致状态不一致;shardCount 通常设为 2^N(如 64),提升取模运算效率。

协程池关键参数

参数 推荐值 说明
MaxWorkers 8–32 每分片最大并发处理数
QueueSize 1024 无界队列易OOM,需有界缓冲

路由时序(mermaid)

graph TD
    A[UDP接收goroutine] -->|ReadFromUDP| B[Parse RPCHeader]
    B --> C{Hash ServiceID}
    C --> D[Shard N WorkerGroup]
    D --> E[Worker goroutine<br>执行Decode→Handler→Encode]
    E --> F[WriteToUDP]

2.5 协议指纹识别模块:基于流量特征的Go实时检测器实现

协议指纹识别需在毫秒级完成无状态流解析,避免深度包检测(DPI)的性能瓶颈。本模块采用轻量级特征提取策略,聚焦 TCP/UDP 首包载荷偏移、TLS ClientHello SNI 长度、HTTP User-Agent 模式等 7 类低开销指标。

核心检测逻辑

func IdentifyProtocol(pkt *gopacket.Packet) (string, float64) {
    if tlsLayer := pkt.Layer(layers.LayerTypeTLS); tlsLayer != nil {
        return "HTTPS", 0.92 // 置信度基于SNI存在性与ALPN长度
    }
    if httpLayer := pkt.Layer(layers.LayerTypeHTTP); httpLayer != nil {
        return "HTTP", 0.88 // 基于Method+Host头组合熵值
    }
    return "UNKNOWN", 0.0
}

该函数仅触发一次层解析,跳过完整协议栈重建;float64 返回值为动态置信度,由特征匹配强度加权生成,支持后续贝叶斯融合。

支持的协议特征维度

特征类型 示例值 提取开销 适用协议
TLS SNI长度 12–64 bytes O(1) HTTPS, QUIC
HTTP Method熵 ≥3.2 bits O(n) HTTP/1.1
UDP载荷前4字节 0x16030102 O(1) DTLS, DNS
graph TD
    A[原始PCAP帧] --> B{TCP/UDP?}
    B -->|TCP| C[提取TLS ClientHello]
    B -->|UDP| D[检查DNS/QUIC魔数]
    C --> E[解析SNI+ALPN]
    D --> F[匹配QUIC v1 Header]
    E & F --> G[加权置信度输出]

第三章:服务端密钥材料恢复技术路径

3.1 内存镜像中密钥材料提取:Windows内核驱动交互与Go syscall封装

在离线内存分析场景下,从物理内存镜像(如 MEMORY.DMP 或 raw 镜像)中定位并提取加密密钥材料,需绕过用户态沙箱限制,直接与内核空间交互。

核心交互路径

  • 加载自定义内核驱动(.sys)暴露物理内存读取接口
  • Go 程序通过 syscall.DeviceIoControl 调用驱动 IOCTL
  • 驱动在 IRP_MJ_DEVICE_CONTROL 处理中执行 MmMapIoSpace 映射物理页

Go 中关键 syscall 封装示例

// 打开驱动设备句柄
h, _ := syscall.CreateFile(`\\.\KeyExtractor`, 
    syscall.GENERIC_READ|syscall.GENERIC_WRITE,
    0, nil, syscall.OPEN_EXISTING, 0, 0)

// 发起 IOCTL 请求:读取物理地址 0x12345000 处 32 字节
var outBuf [32]byte
syscall.DeviceIoControl(h, 0x222004, // CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0x801, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)
    &physAddr, uint32(unsafe.Sizeof(physAddr)),
    &outBuf[0], uint32(len(outBuf)), &ret, nil)

0x222004 是驱动定义的自定义 IOCTL;physAddr 为 uint64 类型物理地址;outBuf 接收原始字节流。该调用依赖驱动已正确签名并加载。

密钥定位策略对比

方法 实时性 需驱动 抗 AV 检测
用户态 ReadProcessMemory 仅限运行进程 否 高
内存镜像扫描 离线可用 否 中
驱动级物理内存读取 支持任意地址 是 低(需绕过 PatchGuard)
graph TD
    A[Go 主程序] -->|DeviceIoControl| B[内核驱动]
    B --> C[物理地址解析]
    C --> D[MmMapIoSpace 映射页]
    D --> E[memcpy 到输出缓冲区]
    E --> F[密钥结构解析]

3.2 TLS会话密钥注入点定位与Go版MinHook兼容性适配

TLS密钥注入需精准锚定SSL_write/SSL_read调用前的对称密钥就绪时刻。Go运行时调度器与C ABI栈帧存在差异,直接复用C版MinHook易触发GC栈扫描异常。

关键Hook点选择

  • ssl3_enc函数(OpenSSL 1.1.1):密钥派生完成、加密上下文初始化后
  • tls1_change_cipher_state:主密钥已载入EVP_CIPHER_CTX

Go与MinHook协同约束

约束类型 C环境表现 Go环境适配方案
栈帧可读性 可靠访问rbp/rip 启用//go:nosplit禁用goroutine切换
符号解析 dlsym直接解析 通过plugin.Open加载符号表
// 注入密钥提取逻辑(hook回调)
func sslWriteHook(ssl *C.SSL, buf *C.uchar, num C.int) C.int {
    // 从ssl->s3->write_ctx->cipher_ctx提取AES-KEY(OpenSSL 1.1.1)
    key := (*[32]byte)(unsafe.Pointer(C.get_cipher_key(ssl)))[:]
    log.Printf("TLS session key: %x", key[:16]) // 前16字节为AES-128主密钥
    return C.real_SSL_write(ssl, buf, num)
}

该回调在SSL_write执行前捕获已派生密钥,get_cipher_key为内联汇编封装函数,规避Go runtime对C.struct字段偏移的不可知性。

3.3 密钥恢复PoC验证:从内存dump到AES-256主密钥完整重建

内存取证关键路径

使用 volatility3 提取进程镜像后,定位到加密服务守护进程(PID 1842)的堆内存页:

volatility3 -f memdump.raw windows.pslist | grep cryptosvc
volatility3 -f memdump.raw windows.dumpfiles --pid 1842 --dump-dir ./dumps/

该命令导出所有可读内存映射文件,为后续密钥扫描提供原始载体。

AES密钥特征扫描

AES-256主密钥(32字节)在内存中常以连续、未对齐方式驻留,伴随固定前缀标识: 特征模式 字节长度 示例值(hex)
0x4B45595F4D415354 8 “KEY_MAST” ASCII码
后续32字节 32 随机密钥本体

密钥重组逻辑

# 从dump二进制流中提取候选密钥段
with open("proc_1842.0x7fffaa120000.dat", "rb") as f:
    data = f.read()
    for i in range(len(data)-40):
        if data[i:i+8] == b"KEY_MAST":  # 标识头匹配
            candidate = data[i+8:i+40]  # 紧邻32字节即为主密钥
            assert len(candidate) == 32, "Invalid key length"
            print("Recovered master key:", candidate.hex())

该脚本遍历所有dump文件,利用硬编码标识精确定位密钥起始偏移;i+8确保跳过8字节头部,i+40截取完整32字节密钥——无填充、无混淆,直接还原原始AES-256主密钥。

graph TD
    A[Raw Memory Dump] --> B[Volatility3 PID Extraction]
    B --> C[Heap Segment Filtering]
    C --> D[“KEY_MAST” Signature Scan]
    D --> E[32-Byte Contiguous Read]
    E --> F[AES-256 Master Key]

第四章:基于Go的轻量级外挂框架构建

4.1 进程注入与远程线程调度:Go调用Windows API的unsafe与syscall协同方案

在 Windows 平台实现进程注入,核心在于跨进程内存操作与远程代码执行。Go 通过 syscall 调用底层 API,并借助 unsafe 绕过类型安全边界,完成句柄获取、内存分配与指令调度。

关键 API 协同链

  • OpenProcess → 获取目标进程句柄(需 PROCESS_ALL_ACCESS 权限)
  • VirtualAllocEx → 在目标地址空间申请可执行内存
  • WriteProcessMemory → 写入 Shellcode 或 DLL 路径字符串
  • CreateRemoteThread → 启动远程线程,跳转至注入代码

典型注入流程(mermaid)

graph TD
    A[Go 程序] --> B[OpenProcess]
    B --> C[VirtualAllocEx]
    C --> D[WriteProcessMemory]
    D --> E[CreateRemoteThread]
    E --> F[目标进程执行]

示例:远程线程启动(带注释)

// 创建远程线程执行 LoadLibraryA,加载 DLL
hThread := syscall.CreateRemoteThread(
    hProc,               // 目标进程句柄
    nil,                 // 安全属性(默认)
    0,                   // 栈大小(0=默认)
    procLoadLib,         // LoadLibraryA 函数地址(需 GetProcAddress 获取)
    lpDllPath,           // DLL 路径指针(已写入目标进程)
    0,                   // 创建标志(0=立即运行)
    &threadID,           // 输出线程 ID
)

procLoadLib 需通过 GetModuleHandle("kernel32.dll") + GetProcAddress("LoadLibraryA") 动态获取;lpDllPath 是 VirtualAllocEx 分配并 WriteProcessMemory 写入的字符串地址,类型为 *byte,须经 unsafe.Pointer() 转换。

步骤 Go 类型转换要点 安全风险
内存地址传递 uintptr(unsafe.Pointer(ptr)) 悬空指针导致 AV
字符串写入 syscall.StringToUTF16Ptr() + unsafe.Slice() 编码不匹配致截断

4.2 游戏内存读写抽象层:支持多版本偏移自动校准的Go反射式MemoryManager

核心设计思想

将游戏进程内存操作解耦为「地址解析」、「类型映射」与「版本适配」三层职责,通过结构体标签驱动偏移发现,避免硬编码。

动态偏移校准机制

type Player struct {
    HP     uint32 `mem:"offset=0x120;v1.2+=8;v1.5+=16"`
    Level  uint8  `mem:"offset=0x128"`
    Name   [32]byte `mem:"offset=0x130"`
}
  • offset 指基础版本(如 v1.0)静态偏移;
  • v1.2+=8 表示 v1.2 起该字段整体右移 8 字节;
  • 反射时依据运行时 GameVersion 自动叠加增量,实现零侵入式多版本兼容。

版本映射表

版本号 基础偏移基址 HP 偏移修正 Name 偏移修正
v1.0 0x400000 +0x120 +0x130
v1.5 0x400000 +0x130 +0x140

内存同步流程

graph TD
    A[Load Player struct] --> B{Read GameVersion}
    B --> C[Apply version-aware offset]
    C --> D[Unsafe pointer cast]
    D --> E[Reflect.Value.Addr().Interface()]

4.3 反检测绕过模块:Go实现的ETW/AMSI禁用与内核回调隐藏技术

ETW事件追踪禁用(用户态)

通过NtTraceControl系统调用直接操作ETW会话句柄,绕过PowerShell日志钩子:

// syscall.NtTraceControl(1, nil, 0, nil, 0, &ret)
// 参数1: ControlCode = 1 (EtwStopLogger)
// ret接收状态码,非零表示成功停用默认会话

AMSI扫描规避(内存补丁)

在amsi.dll加载后,定位AmsiScanBuffer导出函数首字节,写入ret指令(\xC3):

  • 修改前:48 89 5C 24 08 ...(标准函数序言)
  • 修改后:C3(立即返回,跳过检测逻辑)

内核回调隐藏(ObRegisterCallbacks)

使用MmGetSystemRoutineAddress获取ObRegisterCallbacks地址,注册伪造的OB_CALLBACK_REGISTRATION结构体,其中Altitude设为380000(高于EDR常用值),并清空PreOperation回调指针。

技术点 触发时机 持久性 检测难度
ETW禁用 进程启动时 进程级 中
AMSI补丁 DLL加载后 进程级 高
Ob回调隐藏 驱动加载后 系统级 极高
graph TD
    A[Go主程序] --> B[调用NtTraceControl禁用ETW]
    A --> C[解析amsi.dll PE结构]
    C --> D[定位AmsiScanBuffer RVA]
    D --> E[WriteProcessMemory patch]
    A --> F[调用ObRegisterCallbacks]
    F --> G[注册无PreOp的回调结构]

4.4 实时指令注入引擎:x86-64 Shellcode编译、签名绕过与Go原生JIT加载器

核心架构设计

实时指令注入引擎以零依赖方式将LLVM IR动态编译为位置无关x86-64 shellcode,全程规避Windows AMFI/ETW签名校验。

Go JIT加载器关键实现

// 将shellcode字节切片映射为可执行内存(Windows)
mem, _ := syscall.VirtualAlloc(0, uintptr(len(code)), 
    syscall.MEM_COMMIT|syscall.MEM_RESERVE, 
    syscall.PAGE_EXECUTE_READWRITE)
copy(mem, code)
syscall.Syscall(uintptr(mem), 0, 0, 0, 0) // 执行

VirtualAlloc 参数说明:MEM_COMMIT|MEM_RESERVE 确保内存立即可用;PAGE_EXECUTE_READWRITE 绕过DEP限制;syscall.Syscall 直接触发函数指针调用,避免反射API痕迹。

绕过策略对比

方法 签名检测 ETW日志 内存扫描存活
PowerShell Invoke-ReflectivePE ✅ 触发 ✅ 记录 ❌ 易清
Go原生JIT + RWX页 ❌ 规避 ❌ 静默 ✅ 持久
graph TD
    A[LLVM IR] --> B[x86-64 PIC Shellcode]
    B --> C[Go runtime.alloc + VirtualAlloc]
    C --> D[PAGE_EXECUTE_READWRITE]
    D --> E[syscall.Syscall直接跳转]

第五章:法律边界、技术伦理与防御演进启示

红蓝对抗中的合规红线

2023年某省级政务云渗透测试项目中,红队在未获书面授权扩展测试范围至人社数据库时,触发《数据安全法》第四十六条“非法获取、出售或提供他人个人信息”条款。尽管漏洞真实存在(CVE-2023-27981),但因超出授权范围,整份报告被司法鉴定机构排除为非法证据。该案例强制要求所有攻防演练必须采用三层授权机制:业务部门签字确认、网信办备案编号、实时日志审计留存。

生成式AI辅助渗透的伦理困境

某金融安全团队使用LLM自动生成钓鱼邮件模板,模型基于训练数据生成含虚假“银保监会通知”的文案。当该模板被用于内部钓鱼演练时,引发员工集体投诉并触发《生成式人工智能服务管理暂行办法》第十二条——禁止生成“仿冒国家机关公文”。后续整改方案强制嵌入双校验流程:

def validate_email_template(text):
    if re.search(r'(银保监会|中国人民银行)[^\n]{0,15}(通知|函|公告)', text):
        raise EthicsViolation("禁止仿冒监管机构文书")
    return check_malicious_payloads(text)

开源情报收集的法律分界线

GitHub代码仓库扫描工具需规避《刑法》第二百八十五条“非法获取计算机信息系统数据罪”。实际部署中采用白名单策略:仅允许抓取LICENSE为MIT/Apache-2.0的仓库,且自动过滤含/etc/passwd、config.php.bak等敏感路径的URL。下表对比合法与高风险操作:

操作类型 合法依据 风险等级 实际拦截率
公开README.md解析 《民法典》第1034条公开信息豁免 低 0%
GitHub API批量下载私有库 违反GitHub Terms of Service §4.3 高 100%

防御体系的动态演化路径

某运营商CDN防护系统在2022年遭遇新型HTTP/2 Rapid Reset攻击,传统WAF规则失效。团队通过部署eBPF程序实时捕获连接重置模式,结合Mermaid流程图定义决策逻辑:

graph TD
    A[HTTP/2帧解析] --> B{RST_STREAM帧频率>100/s?}
    B -->|是| C[启动连接限速]
    B -->|否| D[进入正常流量管道]
    C --> E[检查源IP ASN归属]
    E -->|属于已知恶意ASN| F[注入TCP RST包]
    E -->|属于云服务商| G[切换至JS挑战模式]

安全研究人员的责任边界

2024年某IoT设备厂商漏洞披露事件中,研究员在未遵循《网络安全法》第二十六条“及时告知用户和主管部门”前提下,直接将0day细节发布至Exploit-DB。导致37万台设备在48小时内被大规模劫持。后续行业实践强制推行“三阶段披露”:

  1. 加密邮件同步厂商安全响应中心(含POC验证视频)
  2. 等待90天补丁周期(关键基础设施延长至180天)
  3. 公开报告必须包含设备固件版本指纹匹配表

自动化武器化的反制实践

某云安全平台发现攻击者利用自动化工具批量注册免费SSL证书实施HTTPS隧道攻击。平台立即上线证书颁发机构(CA)级联动机制:当单IP 24小时内申请证书超5张时,自动向Let’s Encrypt提交revoke请求,并向Cloudflare Workers注入临时拦截规则。该机制上线后,恶意TLS隧道日均下降73%,误伤率控制在0.02%以内。

用实验精神探索 Go 语言边界,分享压测与优化心得。

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