一、漏洞概述
(一)HTTP/2 协议简介
HTTP/2 是 HTTP 协议的第二个主要版本,是 HTTP/1.1 的升级版本,旨在解决 HTTP/1.1 中的一些固有问题,尤其是性能瓶颈,以适应现代互联网应用的需求。
它采用了二进制协议,和 HTTP/1.1 的纯文本形式报文不同,HTTP/2 里头信息和数据体都是二进制,并且统称为帧(frame),比如头信息帧(Headers Frame)和数据帧(Data Frame),这对计算机非常友好,计算机收到报文后,无需再将明文的报文转成二进制,可直接解析二进制报文,增加了数据传输的效率。
在多路复用技术方面,HTTP/2 允许在单个连接上同时发送多个请求,每个 HTTP 请求 / 响应使用不同的流,这一特性使得 HTTP 传输性能得到极大提升,避免了 HTTP/1.1 中同一连接只能在完成一个 HTTP 事务(请求和响应)后才能处理下一个事务的队头阻塞问题,且请求 / 响应之间互不影响,客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应,不用按照顺序一一对应。
另外,HTTP/2 还引入了头部压缩机制,运用 HPACK 算法,一方面对头部信息使用 gzip 或 compress 压缩后再发送;另一方面客户端和服务器同时维护一张头信息表,所有字段都会存入这个表,生成一个索引号,后续就不发送同样字段了,只发送索引号,以此减少传输字节,加速页面加载。
同时,它还支持服务器推送,服务器可以在客户端请求资源之前主动推送资源,比如客户端通过 HTTP/1.1 请求从服务器那获取到了 HTML 文件,而 HTML 可能还需要依赖 CSS 来渲染页面,这时客户端还要再发起获取 CSS 文件的请求,需要两次消息往返,但在 HTTP/2 中,客户端在访问 HTML 时,服务器可以直接主动推送 CSS 文件,减少了消息传递的次数,有助于减少往返时间,进一步提高加载速度。
而且,HTTP/2 还可以对每个 Stream 设置不同优先级,帧头中的「标志位」可以设置优先级,比如客户端访问 HTML/CSS 和图片资源时,希望服务器先传递 HTML/CSS,再传图片,那么就可以通过设置 Stream 的优先级来实现,以此提高用户体验。
目前,大多数现代的 Web 浏览器和 Web 服务器都已经支持 HTTP/2,其在互联网中的应用也越来越广泛,很多网站都通过启用 HTTP/2 并进行相应优化,来提升网站性能、改善用户体验以及减少资源消耗。
(二)CVE-2023-44487 漏洞详情
在 2023 年 10 月 14 日,深信服安全团队监测到一则 HTTP/2 协议存在拒绝服务漏洞的信息,该漏洞编号为 CVE-2023-44487,漏洞威胁等级属于高危级别。
攻击者利用此漏洞可以针对 HTTP/2 服务器发起 DDoS 攻击,其具体方式是使用 HEADERS 和 RST_STREAM 发送一组 HTTP 请求,并重复此模式在目标 HTTP/2 服务器上生成大量流量。在 HTTP/2 协议中,连接上的数据流被称为数据帧,HEADERS 帧包含 HTTP headers,RST_STREAM 帧可直接取消一个流,如果客户端不想再接收服务端的响应,就可以直接发送 RST_STREAM 帧。而攻击者就是通过在单个连接中打包多个 HEADERS 和 RST_STREAM 帧,导致每秒请求量显著增加,尽管服务器收到 RST_STREAM 后会直接结束当前请求的处理,但由于一般高性能服务器都是全异步模型,在优雅地结束当前请求处理前,可能已经消耗了部分系统资源来处理该请求(例如对于 proxy server,可能已经和 upstream 建立了连接),最终会致使目标服务器资源耗尽,造成服务器拒绝服务。
目前受影响的组件版本众多,像 Apache Tomcat、Apache Traffic Server、Go、grpc-go、jetty、Netty、nghttp2 等多个软件的部分版本都在受影响范围内,官方也已发布了最新版本,建议受影响的用户及时更新升级到安全版本来避免因该漏洞带来的风险。
二、受影响范围与对应版本
(一)各组件受影响情况
HTTP/2 拒绝服务漏洞(CVE-2023-44487)影响了众多常用组件,以下是各组件受影响的具体版本范围:
- Netty:版本小于 4.1.100.Final 的 Netty 会受到该漏洞影响。比如在一些基于 Netty 框架搭建的网络服务应用中,如果其使用的 Netty 版本处于受影响区间,就可能面临安全风险。
- Go:Go 语言的 1.21.3 之前版本以及 1.20.10 之前版本受此漏洞波及。许多使用 Go 语言开发的网络相关应用,尤其是涉及到 HTTP/2 协议交互的部分,若使用的 Go 版本在上述范围内,就需要格外留意了。
- Apache Tomcat:涵盖了多个版本范围,包括 11.0.0-M1 <= Apache Tomcat <= 11.0.0-M11、10.1.0-M1 <= Apache Tomcat <= 10.1.139、9.0.0-M1 <= Apache Tomcat <= 9.0.80、8.5.0 <= Apache Tomcat <= 8.5.93 这些区间内的版本。像不少企业内部使用 Apache Tomcat 来部署 Web 应用的场景下,若 Tomcat 版本处于受影响区间,那么服务器就可能成为攻击者的目标。
- grpc-go:grpc-go 的 1.58.3 之前、1.57.1 之前以及 1.56.3 之前版本在受影响范围内。对于使用 grpc-go 构建的微服务间通信等应用场景,相关开发者得确认自己使用的版本是否安全,以免遭受攻击。
- jetty:jetty 的 12.0.2 之前、10.0.17 之前、11.0.17 之前以及 9.4.53.v20231009 之前版本会受到该漏洞影响。例如一些基于 jetty 运行的轻量级 Web 应用服务器,若使用的 jetty 版本较低,就很容易因这个漏洞被攻击。
- nghttp2:版本小于 v1.57.0 的 nghttp2 受影响。nghttp2 常用于一些对 HTTP/2 协议支持要求较高的网络传输优化场景中,若使用的是低版本则可能陷入危险。
- Apache Traffic Server:8.0.0 <= Apache Traffic Server <= 8.1.8、9.0.0 <= Apache Traffic Server <= 9.2.2 这两个版本区间内的 Apache Traffic Server 会受此漏洞影响。在网络缓存、反向代理等相关应用场景中,若使用了该范围内版本的 Apache Traffic Server,就存在安全隐患。
官方已针对各组件发布了最新版本,受影响的用户可以通过升级到对应的安全版本,来避免因该漏洞带来的风险,例如 Netty >= 4.1.100.Final、Go >= 1.21.3 或 1.20.10 、Apache Tomcat >= 11.0.0-M12、10.1.14、9.0.81 、8.5.94 等各组件对应的安全版本区间。
(二)影响举例分析
以 Apache Tomcat 为例来深入分析该漏洞对其产生的影响。Apache Tomcat 作为一款广泛应用的 Web 应用服务器,在很多企业级的 Web 应用部署场景中都扮演着重要角色。
在功能实现方面,当存在 CVE-2023-44487 漏洞时,由于攻击者可利用 HEADERS 和 RST_STREAM 帧的组合来发起大量请求,而 Apache Tomcat 在处理这些异常请求时,可能会出现部分正常的 HTTP/2 连接处理逻辑被打乱的情况。比如原本正常排队等待处理的合法客户端请求,会因为服务器忙于处理攻击者制造的大量恶意请求,导致其响应时间大幅增加,甚至出现部分请求超时无法响应的问题,使得用户访问对应的 Web 应用时,页面加载缓慢,一些交互功能无法及时生效,严重影响了 Web 应用的正常功能展示和使用体验。
从性能角度来看,由于攻击者不断制造请求流量,会使得 Apache Tomcat 所在服务器的资源消耗急剧上升。服务器的 CPU 使用率会持续处于高位,忙着处理大量无效但又耗费资源的请求,内存资源也会被大量占用,用于缓存那些来不及处理或者处理到一半的请求相关数据等。随着时间推移,服务器资源被耗尽,进而出现拒绝服务的情况,导致整个基于 Apache Tomcat 部署的 Web 应用都无法对外正常提供服务,给业务运营带来极大的损失。
再比如 jetty 组件,它常用于搭建轻量级且高效的 Web 服务器环境。受到该漏洞影响时,在功能上同样会出现对正常请求响应的干扰情况。正常情况下,jetty 能快速地处理来自客户端的 HTTP/2 请求并返回相应资源,但遭受攻击后,由于大量恶意请求充斥在网络连接中,jetty 会频繁地接收并试图处理那些异常的 HEADERS 和 RST_STREAM 帧组合请求,使得其原本流畅的请求处理流程被打断,一些该及时返回给客户端的页面资源、数据等无法按时传递,导致客户端浏览器出现长时间等待甚至加载失败的现象。
在性能方面,jetty 所在服务器的网络带宽会被攻击者制造的大量流量迅速占满,导致正常的请求数据难以在网络中顺畅传输,进一步加剧了响应的延迟。同时,服务器的磁盘 I/O 也会因为大量请求数据的临时存储和读取需求而变得繁忙,整体系统性能下降,最终因资源耗尽而无法正常服务,出现拒绝服务的不良后果。
三、代码层面关联分析
(一)漏洞利用中的代码逻辑
从代码角度来看,攻击者构造针对 CVE-2023-44487 漏洞利用的关键代码逻辑,主要围绕着 HEADERS 帧和 RST_STREAM 帧的组合来展开。
在 HTTP/2 协议中,数据是以帧的形式进行传输的,HEADERS 帧包含了 HTTP headers 信息,而 RST_STREAM 帧则用于直接取消一个流。正常情况下,当客户端不想再接收服务端的响应时,就可以合理地发送 RST_STREAM 帧来结束相应流的交互。
然而,攻击者正是利用了这一机制,通过编写代码来在单个连接中持续不断地打包多个 HEADERS 帧和 RST_STREAM 帧。比如,攻击者可以利用编程语言(像 Python 等)编写脚本,构建一个可以不断发送这样帧序列的程序。以下是一个简单示例逻辑:首先发起一个常规的请求(通过发送 HEADERS 帧),紧接着马上发送 RST_STREAM 帧,然后循环重复这一过程,如此一来,每秒请求量就会显著增加。
尽管服务器在收到 RST_STREAM 帧后会直接结束当前请求的处理,但由于多数高性能服务器采用的是全异步模型,在优雅地结束当前请求处理前,可能已经消耗了部分系统资源来处理该请求(例如对于代理服务器,可能已经和上游服务器建立了连接等操作)。随着攻击者持续不断地发送这样的帧组合,服务器资源会逐渐被耗尽,最终导致服务器无法正常响应合法请求,造成拒绝服务的后果,达成攻击者发起 DDoS 攻击的目的。
(二)相关组件代码中的防护体现
以 Nginx 为例,它在代码层面有着相应的配置来缓解 CVE-2023-44487 漏洞带来的攻击影响。
在 Nginx 中,有两个关键的配置参数起着重要作用,分别是 keepalive_requests 和 http2_max_concurrent_streams。
对于 keepalive_requests 参数,它用于限制一个 HTTP/2 TCP 连接上请求的总数量。在 Nginx 1.19.7 及其之后版本是通过 keepalive_requests 来实现这一限制目的,而 1.19.7 之前的版本则是通过 http2_max_requests 来达成。其默认配置值为 1000,从代码逻辑来看,在 Nginx 处理 HTTP/2 流量时,当 ngx_http_v2_create_stream () 函数创建一个流时,会增加该 TCP 连接上的一个请求计数,代码如下:
static ngx_http_v2_stream_t *ngx_http_v2_create_stream(ngx_http_v2_connection_t *h2c, ngx_uint_t push){
......
h2c->connection->requests++;
......
}
而每次收到 HEADERS 帧时,ngx_http_v2_state_headers 函数会判断当前 tcp 连接上的请求数量是否已经达到最大值,相关代码逻辑如下:
static u_char *ngx_http_v2_state_headers(ngx_http_v2_connection_t *h2c, u_char *pos,u_char *end){
......
if (clcf->keepalive_timeout ==0
// 判断该TCP连接上的请求数量是否达到最大值
//1.19.7之前所比较的值是h2scf->max_requests
|| h2c->connection->requests >= clcf->keepalive_requests
|| ngx_current_msec - h2c->connection->start_time> clcf->keepalive_time){
h2c->goaway =1;
if (ngx_http_v2_send_goaway(h2c, NGX_HTTP_V2_NO_ERROR) == NGX_ERROR) {
return ngx_http_v2_connection_error(h2c,NGX_HTTP_V2_INTERNAL_ERROR);
}
......
}
正是通过这样的代码逻辑判断,使得即使攻击者利用 HEADERS、RST_STREAM 帧序列来构造快速重置攻击,Nginx 也能够限制一个 TCP 连接上的请求总数量为 1000 个。
再看 http2_max_concurrent_streams 参数,它定义了该连接上的最大并发流数目,默认配置值为 128。Nginx 对 HTTP/2 流量处理的核心实现逻辑中,会为每个底层的 TCP 连接创建相应的数据结构来管理连接上的数据帧,并通过状态机进行解析等操作,在创建流以及处理请求过程中,会依据这个最大并发流数目的限制来控制请求的处理流程,避免过多的并发流耗尽资源。
所以,只要这两个配置采用 Nginx 的默认值,那么该攻击对 Nginx 基本无影响。如果攻击者想持续利用该漏洞,就不得不新建新的 TCP 连接,此时可以继续结合标准的 L4 监控告警工具来进一步加强防护。
四、代码修复建议
(一)各组件安全版本更新
面对 HTTP/2 拒绝服务漏洞(CVE-2023-44487),及时将各受影响组件升级到安全版本是非常关键的防范措施。以下是不同组件对应的官方安全版本要求及更新注意事项:
- Netty:需将 Netty 升级到 4.1.100.Final 及以上版本。在升级时,要先备份好原有的项目配置文件以及相关业务代码,避免升级过程中出现配置丢失或代码不兼容等问题。升级后,还需要进行全面的功能测试,确保基于 Netty 搭建的网络服务应用能正常运行,尤其是涉及到 HTTP/2 协议交互的部分,比如验证请求发送与响应接收是否准确、及时等。
- Go:Go 语言应升级到 1.21.3(包含此版本)或者 1.20.10(包含此版本)及更高版本。对于使用 Go 语言开发的网络应用,升级前建议先通过版本管理工具(如 Git 等)对代码进行备份和打标签操作,便于回滚。同时,要检查项目中依赖的第三方库是否与升级后的 Go 版本兼容,若有不兼容情况,需及时寻找替代库或者更新相应库的版本,完成升级后同样要对整个应用进行充分的测试,包括功能测试和性能测试等,确保业务逻辑不受影响。
- Apache Tomcat:针对 Apache Tomcat,不同的大版本有不同的安全版本要求,像 11.0.0 系列要升级到 11.0.0-M12 及以上版本,10.1.0 系列需升级到 10.1.14 及以上版本,9.0.0 系列要达到 9.0.81 及以上版本,8.5.0 系列则要更新至 8.5.94 及以上版本。升级前,务必关停正在运行的 Tomcat 服务,并且备份好 webapps 目录下的应用程序、server.xml 等重要配置文件。升级过程中按照官方文档的指引逐步操作,完成后重新启动服务,并密切观察应用的启动日志,查看是否有报错信息,然后从客户端角度对部署在 Tomcat 上的 Web 应用进行功能验证,保证用户访问正常,页面加载、交互功能等都能准确无误地实现。
- grpc-go:grpc-go 需要升级到 1.58.3(包含此版本)、1.57.1(包含此版本)或者 1.56.3(包含此版本)及更高版本。在升级时,要注意梳理清楚项目中使用 grpc-go 的具体业务场景和代码逻辑,因为 grpc-go 常用于微服务间通信,所以要重点验证升级后微服务之间的调用是否正常,数据传输是否准确,服务发现、负载均衡等相关功能是否受到影响。可以利用一些自动化测试工具结合手动测试的方式,全面检查基于 grpc-go 构建的应用功能完整性。
- jetty:jetty 组件对应的安全版本分别是 12.0.2 及以上、10.0.17 及以上、11.0.17 及以上以及 9.4.53.v20231009 及以上版本(根据具体使用的大版本来对应升级)。升级前先备份好 jetty 的配置文件、运行日志等重要数据,升级过程中严格参照官方提供的升级指南进行操作,完成后启动 jetty 服务,观察启动过程有无异常抛出,再通过浏览器等客户端访问基于 jetty 运行的 Web 应用服务器,检查页面资源是否能正常返回、加载速度是否正常等,确保应用功能和性能不受影响。
- nghttp2:要将 nghttp2 升级到 v1.57.0 及以上版本。由于 nghttp2 常用于对 HTTP/2 协议支持要求较高的网络传输优化场景,升级后需要通过网络性能测试工具检测升级前后的网络传输效率、带宽利用率等指标,验证其在优化 HTTP/2 协议传输方面的功能是否正常,比如检查头部压缩是否有效、多路复用是否稳定等,确保对网络传输性能没有负面作用。
- Apache Traffic Server:对于 Apache Traffic Server,8.0.0 - 8.1.8 版本区间的需升级到 8.1.9 及以上版本,9.0.0 - 9.2.2 版本区间的要升级到 9.2.3 及以上版本。升级前备份好缓存配置、反向代理规则等关键配置信息,升级后查看服务器的运行状态,测试缓存功能是否正常,反向代理的转发逻辑是否准确,以及网络流量的控制是否符合预期等,保障其在网络缓存、反向代理等应用场景下能稳定运行,避免因漏洞带来安全风险。
总之,各组件的升级操作都需要谨慎进行,做好备份和测试工作,确保升级到安全版本后系统能安全稳定地运行,有效抵御基于 CVE-2023-44487 漏洞的攻击。
(二)代码层面的其他防范手段
除了对各组件进行版本更新外,我们还可以在代码编写、配置等方面采取一些额外的防范手段,进一步增强对 HTTP/2 拒绝服务漏洞(CVE-2023-44487)的防御能力。
一是设置合理的监控告警代码逻辑。例如,可以在应用的关键代码位置插入对 HTTP/2 请求相关指标的监控代码,像是每秒请求量、单个连接中的 HEADERS 帧和 RST_STREAM 帧数量等。通过代码实时统计这些数据,并设定合理的阈值,一旦发现数据超出正常范围,比如每秒请求量突然大幅增加,接近可能引发拒绝服务的危险值时,立即触发告警机制。告警可以采用多种形式,比如向运维人员发送邮件、推送短信或者在监控系统中生成醒目的告警提示等,让运维人员能及时知晓异常情况,进而采取相应的应对措施,如暂时封禁可疑 IP、增加服务器资源等,防止攻击进一步扩大影响。
二是优化代码中的请求处理逻辑。在编写处理 HTTP/2 请求的代码时,对 HEADERS 帧和 RST_STREAM 帧的合法性进行严格校验。例如,检查 HEADERS 帧中的头部信息是否符合规范格式,对于不符合预期格式或者来源不明的帧,可以直接拒绝处理,避免无效的帧进入后续的业务逻辑处理流程。同时,对于 RST_STREAM 帧的接收频率等也可以进行限制,防止攻击者通过频繁发送此类帧来干扰正常的请求处理。此外,合理设置连接超时时间和请求最大处理时长等参数,避免恶意请求长时间占用服务器资源,导致资源耗尽的情况发生。
三是采用代码层面的流量控制机制。可以在代码中实现类似令牌桶算法或者漏桶算法的逻辑来对 HTTP/2 的流量进行控制。比如,利用令牌桶算法时,以一定的速率生成令牌放入桶中,每个 HTTP/2 请求在处理前都需要获取一个令牌,当桶中没有令牌时则拒绝请求或者让请求等待,这样就能控制请求的流量速率,避免瞬间大量请求涌入造成服务器不堪重负。通过这些代码层面的流量控制逻辑,可以在一定程度上缓解攻击者利用漏洞发起的流量攻击,保障服务器的正常运行和服务质量。
总之,通过在代码层面采取这些防范手段,结合组件的安全版本更新,可以构建起更加立体、稳固的防御体系,有效应对 HTTP/2 拒绝服务漏洞(CVE-2023-44487)带来的安全威胁。
五、漏洞复现与验证(可选内容,视平台风格决定是否添加)
(一)复现环境搭建
要复现 HTTP/2 拒绝服务漏洞(CVE-2023-44487),我们需要搭建相应的环境,以下是具体的步骤和要点:
服务器环境准备:
首先,选择一款受该漏洞影响的服务器软件,比如 Apache Tomcat、Netty 等。以 Apache Tomcat 为例,要安装其受影响版本范围(如 11.0.0-M1 <= Apache Tomcat <= 11.0.0-M11 等区间内的版本)内的版本,可以从官方网站下载对应的安装包,按照常规的安装指南进行部署操作,配置好相应的端口、服务路径等基础设置,确保服务器能够正常启动并运行,对外提供 HTTP/2 协议的服务支持。
对于网络环境配置,保证服务器所在网络能够正常收发数据,最好是处于一个相对独立且可监控的测试网络环境中,避免复现过程对其他正常业务网络造成干扰。同时,要留意服务器的资源情况,比如内存、CPU 等,方便后续观察资源消耗情况来判断漏洞复现是否成功。
协议支持配置:
由于是针对 HTTP/2 协议的漏洞复现,需要确保所搭建的服务器环境正确开启了 HTTP/2 协议支持。在多数现代服务器软件中,都有相应的配置文件或者参数来设置协议版本。例如在 Nginx 服务器中,通过配置特定的指令来启用 HTTP/2,并且相关的 SSL/TLS 配置也要正确设置(如果是基于 https 的 HTTP/2 连接),以保证协议能够正常工作。
另外,客户端这边也需要准备相应支持 HTTP/2 协议的工具或者软件来发起请求,常见的可以使用一些支持 HTTP/2 的浏览器(如 Chrome、Firefox 等较新版本都默认支持),或者通过编程语言编写客户端代码来模拟发送 HTTP/2 请求,例如 Python 中的相关网络请求库,在配置好相关参数后可以指定使用 HTTP/2 协议进行通信。
总之,复现环境搭建需要综合考虑服务器端和客户端两方面,保证各环节都正确配置以符合 HTTP/2 协议的运行要求,这样才能为后续的漏洞复现操作提供可靠的基础条件。
(二)复现代码示例及结果分析
下面给出一个简单的 Python 代码示例来复现 CVE-2023-44487 漏洞(仅用于学习研究目的,请不要用于非法攻击行为):
import socket
import ssl
# 目标服务器地址和端口,这里以一个假设的本地测试服务器为例,实际使用时替换为相应目标
target_host = "localhost"
target_port = 8080
# 创建一个套接字对象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 如果是https的HTTP/2连接,需要进行SSL包装
ssl_context = ssl.create_default_context()
client_socket = ssl_context.wrap_socket(client_socket, server_hostname=target_host)
# 连接到目标服务器
client_socket.connect((target_host, target_port))
# 模拟发送HEADERS帧和RST_STREAM帧组合的请求,这里简单构造HTTP/2请求头信息示例
headers_frame_data = b'\x00\x00\x10\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00GET / HTTP/2.0\r\nHost: localhost\r\n\r\n'
rst_stream_frame_data = b'\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
# 循环发送请求,模拟攻击者持续发送大量此类帧组合
for _ in range(100): # 这里只是简单设置循环次数,实际可根据测试情况调整
client_socket.send(headers_frame_data)
client_socket.send(rst_stream_frame_data)
# 接收服务器响应(实际中服务器可能因资源耗尽等原因无法正常响应等情况)
response = client_socket.recv(4096)
print(response)
# 关闭套接字连接
client_socket.close()
运行上述代码后,观察结果会发现,如果目标服务器存在 CVE-2023-44487 漏洞且处于受影响的版本范围,服务器的资源使用率(如通过服务器端的监控工具查看 CPU、内存、网络带宽等指标)会出现明显上升的情况。因为代码中不断地向服务器发送 HEADERS 帧和 RST_STREAM 帧组合,导致服务器要不断处理这些异常请求,在高性能服务器尝试优雅结束这些请求处理前,就已经消耗了部分系统资源,随着请求量不断增多,最终可能会耗尽服务器资源,出现拒绝服务的表现,比如服务器响应变得极其缓慢甚至无响应,正常的合法请求无法得到及时处理等现象。
再次强调,上述代码示例仅供学习研究如何复现该漏洞,了解其原理和表现形式,切不可将其用于任何非法的攻击行为,我们应当重视网络安全,通过合理的方式来防范
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