可调加密方案的软件优化实现

1

作者 徐若洲 刘方舟 +2 位作者 毛淑平 胡磊 王鹏 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期696-713,共18页

可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素... 可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素,目前存储加密软件多采用效率优但安全性低的短分组XTS模式.本文对可调加密方案的软件优化实现方法进行了系统研究,提出了若干实现新方法,并对实现结果进行了对比分析.实验结果显示,三种长分组的可调加密方案(HCTR模式、XCB模式、EME2模式)的软件实现效率都能达到1.27 cycles/byte(cpb,加密一个字节所需的时钟周期),可以满足存储加密软件的效率要求.本文实验在Intel服务器CPU上进行,且实现代码开源,可以为存储数据保护方案的选取提供数据支撑和代码参考. 展开更多

关键词 可调加密方案 软件优化实现 AES-NI SIMD XTS HCTR XCB EME2

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二元推导随机性检测的优化实现 被引量：6

2

作者 范丽敏 冯登国 许囡囡 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第19期20-22,共3页

随机性检测在密码学中发挥着关键的作用。二元推导是一种重要的随机性检测算法。根据二元推导原始定义实现的算法所耗时间随参数的增大线性增长。当参数逐渐增大时,算法的实用性降低。该文从二元推导的原理出发,分析二元推导的检测过程... 随机性检测在密码学中发挥着关键的作用。二元推导是一种重要的随机性检测算法。根据二元推导原始定义实现的算法所耗时间随参数的增大线性增长。当参数逐渐增大时,算法的实用性降低。该文从二元推导的原理出发,分析二元推导的检测过程,得出由参数确定的推导流比特与原始流相关比特的关系。利用这种关系优化了算法的实现,改进后的算法所耗时间与具体的参数有关,速度上有很大的提高。 展开更多

关键词 随机性检测 二元推导 优化实现

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面向对象实时多任务系统的优化实现模型 被引量：1

3

作者 杨仕平 熊光泽 陈慧 《计算机工程与科学》 CSCD 2003年第5期56-60,共5页

论文提出了一种基于抢占门限的实时多任务系统的优化实现模型,它同时具有低开销与高可调度性。该模型扩展了固定优先级调度模型,同时通过实现模型中线程数的减少实现了运行时的低开销。文中同时也讨论了互不抢占分组的实现算法及每个任... 论文提出了一种基于抢占门限的实时多任务系统的优化实现模型,它同时具有低开销与高可调度性。该模型扩展了固定优先级调度模型,同时通过实现模型中线程数的减少实现了运行时的低开销。文中同时也讨论了互不抢占分组的实现算法及每个任务最大抢占门限的分配算法。 展开更多

关键词 面向对象 实时多任务系统 优化实现模型 任务抢占门限 软件开发

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I^2R滤波器直接Ⅱ型的C语言优化实现 被引量：1

4

作者 刘峰 《现代电子技术》 2007年第4期9-10,13,共3页

随着应用系统复杂性的增长以及对可移植性要求的提高,采用C语言进行程序开发是一个较好的选择。分析了实现直接Ⅱ型I2R数字滤波器的算法,指出他的主要计算量在于卷积和移位,采用循环缓冲区来减少移位操作是降低计算量的关键。提出一种... 随着应用系统复杂性的增长以及对可移植性要求的提高,采用C语言进行程序开发是一个较好的选择。分析了实现直接Ⅱ型I2R数字滤波器的算法,指出他的主要计算量在于卷积和移位,采用循环缓冲区来减少移位操作是降低计算量的关键。提出一种使用一维数组和循环移位标志实现循环缓冲区的方法,其特点是以移位标志为新数组的起点,用循环变量对数组长度求模运算来确定循环移位后新的地址,并给出了实现的C源代码。 展开更多

关键词 直接Ⅱ型I^2R滤波器 循环缓冲区 C语言优化实现 移位

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H.264中指数哥伦布算法的优化实现研究 被引量：3

5

作者 翁慈洁 张悠慧 汪东升 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2007年第12期2867-2869,2891,共4页

指数哥伦布算法是H.264视频压缩标准中熵解码的重要组成部分。深入研究了指数哥伦布解码算法,提出了一种优化实现。该实现利用指数哥伦布码字的特性,给出了一种使用计算代替逐个比特读取的解码方式。根据实验数据,使用这种方法可以比JM(... 指数哥伦布算法是H.264视频压缩标准中熵解码的重要组成部分。深入研究了指数哥伦布解码算法,提出了一种优化实现。该实现利用指数哥伦布码字的特性,给出了一种使用计算代替逐个比特读取的解码方式。根据实验数据,使用这种方法可以比JM(H.264参考实现)中的指数哥伦布解码方法提高20%左右的效率。 展开更多

关键词 高级视频编解码 先进音视频编码 熵编码 指数哥伦布编码 算法优化实现

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化工过程预测控制的在线优化实现机制 被引量：10

6

作者 罗雄麟 于洋 许鋆 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期3984-3992,共9页

多层结构的预测控制已逐渐成为工业过程控制领域的主流控制方案。在此控制架构基础上,根据操作工或工艺优化所给定期望值的不同,将稳态优化问题具体化为两种基本情况,并对此提出基于复合目标函数的优化问题,可针对不同过程要求退化为线... 多层结构的预测控制已逐渐成为工业过程控制领域的主流控制方案。在此控制架构基础上,根据操作工或工艺优化所给定期望值的不同,将稳态优化问题具体化为两种基本情况,并对此提出基于复合目标函数的优化问题,可针对不同过程要求退化为线性、二次或二者兼有的优化问题形式。为保证最优目标的可行性并在一定程度上避免关键变量饱和,对不可行的期望值适当调整。将所得最优目标增量化处理后送入模型预测控制动态控制层,确保了上下层之间变量传递的一致性。包含约束的全混槽反应器系统仿真实例表明,流程的优化实现层可针对不同的过程要求有效给出最优目标以便动态控制,说明了该优化流程的可行性。 展开更多

关键词 优化实现 预测控制 复合目标函数 增量变量 原位变量

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加权不可分成本值的优化实现及公理化

7

作者 杨慧 丁正生 宋雪丽 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第3期518-524,共7页

合作对策研究如何公平合理地分配参与者通过相互合作形成联盟后获得的最大收益。将权重系统引入合作对策,定义了加权不可分成本值,首先分配给每个参与者其大联盟边际贡献,再将不可分成本值依据权重系数进行分配。构造去权平方抱怨度优... 合作对策研究如何公平合理地分配参与者通过相互合作形成联盟后获得的最大收益。将权重系统引入合作对策,定义了加权不可分成本值,首先分配给每个参与者其大联盟边际贡献,再将不可分成本值依据权重系数进行分配。构造去权平方抱怨度优化模型,证明其最优解与加权不可分成本值一致,优化实现了加权不可分成本值。其次定义大联盟边际标准对策的加权对称性,用公理化的方法研究了加权不可分成本值是合作对策中唯一同时满足有效性、可加性、非本质对策性和大联盟边际标准对策的加权对称性的解。用协变性替代非本质对策性对不可分成本值做出新的公理化证明。最后在实际应用中对比研究不同的分配规则,分析了加权不可分成本值的合理性。结果表明:加权不可分成本值有效地综合了分配问题中的平均主义原则和功利主义原则,可以均衡地最小化所有参与者的去权平方抱怨度,是去除权重影响后距离理想收益最近的分配方案。 展开更多

关键词 合作对策 加权不可分成本值 优化实现 加权对称性 公理化

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基于模格MLWR的密钥封装方案优化与高效实现 被引量：1

8

作者 郝世迪 孙冬旎 +3 位作者 梁志闯 郑婕妤 沈诗羽 赵运磊 《密码学报》 CSCD 2022年第4期725-742,共18页

格密码因其在安全性、密文尺寸和计算效率等方面性能均衡,同时具有构造简单和通用性强等优点,被认为是最有前景的后量子密码技术路线之一.基于模格MLWR的Saber密钥封装方案是NIST后量子密码标准征集第三轮公布的七个决赛算法之一,对Sabe... 格密码因其在安全性、密文尺寸和计算效率等方面性能均衡,同时具有构造简单和通用性强等优点,被认为是最有前景的后量子密码技术路线之一.基于模格MLWR的Saber密钥封装方案是NIST后量子密码标准征集第三轮公布的七个决赛算法之一,对Saber方案的优化和高效实现有重要的现实意义.本文针对Saber通过大量测试提出一组新参数,所提出的新参数可以在安全强度、错误率和带宽方面取得更好的平衡.为了提升实现效率,我们将数论变换(NTT)和显式中国剩余定理(CRT)应用于其中基础且耗时的多项式乘法,并根据新参数(向量维数、多项式维度、模数和中心二项分布参数)的具体取值,最终选取两个NTT友好素数:q1=7681和q2=3329.接下来,本文基于256位高级向量扩展(AVX2)对Saber新参数的关键模块进行了较为系统的实现和优化,包括:约减模块、多项式运算模块、中心二项分布模块、私钥序列化模块、并行压缩模块以及并行编码/解码模块等.性能测试结果表明,本文在多项式乘法模块相比于目前存在的Saber实现算法性能平均提升约37%.相比于Saber Round3的AVX2实现,我们密钥生成算法性能提升约21%,密钥封装算法提升约23%,密钥解封装算法提升约23%.本文工作对后量子密码算法的优化和实际应用具有现实意义. 展开更多

关键词 后量子密码 格密码 密钥封装 数论变换 中国剩余定理 AVX2优化实现

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AES-128中S盒变换的量子线路优化

9

作者 刘建美 王洪 +3 位作者 马智 段乾恒 费洋扬 孟祥栋 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期144-148,共5页

使用空间资源优化的量子Karatsuba乘法来优化实现AES-128中的8×8 S盒变换,同时引入了衡量时间资源代价和空间资源代价折衷的指标——量子比特数目与T门深度之积。对实现8×8 S盒变换的分析表明,利用空间资源优化的量子Karatsub... 使用空间资源优化的量子Karatsuba乘法来优化实现AES-128中的8×8 S盒变换,同时引入了衡量时间资源代价和空间资源代价折衷的指标——量子比特数目与T门深度之积。对实现8×8 S盒变换的分析表明,利用空间资源优化的量子Karatsuba乘法的求乘法逆线路具有更优性能,其Toffoli门数目、量子比特数目、量子比特数目与T门深度之积更优。此外,使用加窗量子查表方法,进一步优化了求乘法逆以及实现S盒所需的量子资源。在此基础上,基于Qiskit分析验证了所需的量子资源。 展开更多

关键词 乘法逆 优化实现 量子线路 S盒

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ARM7平台实时MPEG-4解码系统的实现与优化 被引量：3

10

作者 郑晓博 陶品 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2008年第1期246-249,共4页

本文分析了ARM处理器的结构特点,介绍了在Freescale公司ARM7平台i.250处理芯片上实现MPEG-4实时解码的策略,针对解码器的优化特点和芯片的硬件结构,采用了算法级、C语言级、ARM级联合优化的优化方法,对于标准MPEG-4解码过程进行了优化... 本文分析了ARM处理器的结构特点,介绍了在Freescale公司ARM7平台i.250处理芯片上实现MPEG-4实时解码的策略,针对解码器的优化特点和芯片的硬件结构,采用了算法级、C语言级、ARM级联合优化的优化方法,对于标准MPEG-4解码过程进行了优化。实验结果表明,在采用该芯片的手机平台中,对于sub-QCIF大小的图像系统达到了平均约15fps的解码速度,成功实现了ARM7平台下的实时MPEG-4解码。该项目正与公司合作,具有优化后实时MPEG-4解码系统的低成本手机有望实现商业化。 展开更多

关键词 ARM7 FREESCALE i.250 MPEG-4解码器 优化与实现

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Olithium:基于格的无陷门在线/离线签名方案

11

作者 王后珍 段小超 +2 位作者 文嘉明 王亚辉 张焕国 《计算机学报》 北大核心 2025年第4期877-892,共16页

随着互联网和大数据时代的到来,数据在传输过程中的安全性和效率问题日益凸显。作为保障数据完整性并验证发送者身份的核心技术,数字签名显得尤为重要。与此同时,量子计算机的发展对传统的签名方案构成了巨大威胁。在这一背景下,美国国... 随着互联网和大数据时代的到来,数据在传输过程中的安全性和效率问题日益凸显。作为保障数据完整性并验证发送者身份的核心技术,数字签名显得尤为重要。与此同时,量子计算机的发展对传统的签名方案构成了巨大威胁。在这一背景下,美国国家标准与技术研究院于2023年公布了基于CRYSTALS-Dilithium算法的抗量子签名标准ML-DSA的草案。为了使其能更好地应用于海量的数据传输等场景,本文在此基础上设计了一个无陷门在线/离线签名方案,称之为Olithium。该方案允许签名者在未收到消息时(离线阶段)产生签名的一部分,并在收到消息后(在线阶段)继续完成签名。最终,能在存储空间小幅增加的前提下,将在线签名时间缩短约50%。本文还以数字证书颁发场景为例,说明该方案的现实有效性。 展开更多

关键词 后量子密码 在线/离线签名 数字证书 基于格的密码学 优化实现

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医学数字成像与通讯标准上层协议的设计与实现 被引量：5

12

作者 张利浩 王勇 +1 位作者 牟轩沁 洪伟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期177-181,共5页

从协议实现的角度 ,对医学数字成像与通讯标准DICOM 3 0应用协议框架中涉及应用控制服务元素 (ACSE)与应用层数据传输规范的上层协议 (ULP)进行了研究 ,在给出实现上层协议一般方法的基础上 ,提出并设计实现了一种减少数据复制次数的新... 从协议实现的角度 ,对医学数字成像与通讯标准DICOM 3 0应用协议框架中涉及应用控制服务元素 (ACSE)与应用层数据传输规范的上层协议 (ULP)进行了研究 ,在给出实现上层协议一般方法的基础上 ,提出并设计实现了一种减少数据复制次数的新方法 .在DICOM应用消息服务元素(DIMSE)层的数据传入传输控制协议 (TCP)数据包的过程中 ,使用逐层打包后递交下一层的传统方法需要复制数据 4次 ,而采用该方法只需要复制 1次 .与传统方法相比 ,新方法大大提高了协议的运行效率 ,系统实际运行结果验证了这一点 . 展开更多

关键词 上层协议 图像通信 协议实现 优化实现 医学数字成像 数据传输 消息服务元素

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SM4算法快速软件实现 被引量：26

13

作者 张笑从 郭华 +2 位作者 张习勇 王闯 刘建伟 《密码学报》 CSCD 2020年第6期799-811,共13页

SM4是对称分组密码国家标准.加解密计算效率是衡量算法实现性能的重要指标,而目前关于SM4软件实现方法方面的研究不多.利用比特切片技术,结合支持单指令多数据(SIMD)的AVX2指令集,本文提出了一种SM4算法的快速软件优化实现方法,使用256... SM4是对称分组密码国家标准.加解密计算效率是衡量算法实现性能的重要指标,而目前关于SM4软件实现方法方面的研究不多.利用比特切片技术,结合支持单指令多数据(SIMD)的AVX2指令集,本文提出了一种SM4算法的快速软件优化实现方法,使用256位的YMM寄存器实现了SM4算法的256分组数据并行加解密.首先基于已有的选择函数构造了新的选择函数,之后改进了搜索算法,基于新的选择函数和改进的搜索算法化简了S盒的逻辑表达式,将实现逻辑表达式所需的逻辑门电路数量由3000(最简与或式)降至497.在Intel Core i7-7700HQ(Kabylake)@2.80 GHz处理器上,实现速度达到了2580 Mbps,同公开文献中的最好结果1795 Mbps(Intel Core i7-5500U(Broadwell-U)@2.40 GHz)相比,实现效率提高了43%.基于比特切片技术的软件实现优化方法无需内存或高速缓存查表,因此该方法可抵抗缓存-计时侧信道攻击,从而安全性得到了提升.本文提出的优化方法具有可扩展性,不仅适用于在X86平台上借助拓展指令集AVX2实现,还可利用RISC指令集在资源受限,安全性要求高的ARM等嵌入式平台上实现.此外,新的选择函数和搜索算法具有通用性,可用于其它一般逻辑函数的化简. 展开更多

关键词 SM4算法 软件优化实现 比特切片 SIMD技术

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SM4的快速软件实现技术 被引量：22

14

作者 郎欢 张蕾 吴文玲 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2018年第2期180-187,共8页

SM4是中国分组密码国家标准,广泛应用于各种信息系统和安全产品。某些应用环境对密码算法的软件实现性能有很高的需求。目前SM4的软件实现方法仅限于查表实现,因此,研究SM4算法的快速软件实现技术很重要。利用SIMD技术,给出SM4的软件优... SM4是中国分组密码国家标准,广泛应用于各种信息系统和安全产品。某些应用环境对密码算法的软件实现性能有很高的需求。目前SM4的软件实现方法仅限于查表实现,因此,研究SM4算法的快速软件实现技术很重要。利用SIMD技术,给出SM4的软件优化实现。与目前基于查表的软件实现相比,它有明显优势。在Intel Core i7-6700处理器上,相比于查表方法,利用SIMD技术的软件实现性能提高1.38倍。 展开更多

关键词 SM4 软件优化实现 SIMD技术

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空间谱估计系统中信道化接收机的实现 被引量：1

15

作者 刘宁 何子述 《雷达科学与技术》 2010年第5期469-473,479,共6页

在对基于多相滤波结构的宽带数字信道化接收机理论分析的基础上,结合九阵元空间谱估计系统的实际要求,对宽带信道化接收机的处理算法与实现进行了研究,深入分析其具体化的处理结构,将处理中的多路并行结构转化为串行处理。针对多相滤波... 在对基于多相滤波结构的宽带数字信道化接收机理论分析的基础上,结合九阵元空间谱估计系统的实际要求,对宽带信道化接收机的处理算法与实现进行了研究,深入分析其具体化的处理结构,将处理中的多路并行结构转化为串行处理。针对多相滤波处理中具体的数据流结构,推导出FPGA实现的优化实现结构。给出了前述优化结构的详细推导和具体实现,最后在EP2S60FPGA芯片上实现了包括数字下变频和多相滤波信道化处理的接收机系统,验证了优化结构的可实现性和有效性。 展开更多

关键词 信道化接收机 现场可编程门阵列 优化实现 多相滤波

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AVS视频编解码算法在TMS320C6455上的实现

16

作者 王群 张涛 +2 位作者 张瑞生 全浩军 杨雪 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2012年第6期724-729,共6页

在TMS320C6455上实现了音视频编码标准(Audio and video coding standard,AVS)视频标准标清视频的实时编码,高清视频码流的实时解码。以AVS参考代码RM52i为软件基础,综合考虑TMS320C6455的性能和AVS视频编解码器的实现方式,采用了系统... 在TMS320C6455上实现了音视频编码标准(Audio and video coding standard,AVS)视频标准标清视频的实时编码,高清视频码流的实时解码。以AVS参考代码RM52i为软件基础,综合考虑TMS320C6455的性能和AVS视频编解码器的实现方式,采用了系统结构优化、线性汇编优化、存储空间优化、EDMA辅助数据搬移等多种优化措施,最终实现了对720×576分辨率视频的实时编码和1 920×1 080分辨率高清码流的实时解码。 展开更多

关键词 编解码算法 音视频编码标准 优化实现

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面向移动设备的国密SM2高效实现研究 被引量：3

17

作者 张吉鹏 黄军浩 +1 位作者 于璇 刘哲 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3437-3443,共7页

SM2的优化实现在x86-64架构上已经得到了充分的研究,但在ARMv8-A架构上的优化仍不充分,为此本工作提出了以下优化方案:针对SM2的模p与模n乘法/平方运算,充分利用p与n的数值特点优化了蒙哥马利模乘;针对模p与模n求逆运算,推导并实现了更... SM2的优化实现在x86-64架构上已经得到了充分的研究,但在ARMv8-A架构上的优化仍不充分,为此本工作提出了以下优化方案:针对SM2的模p与模n乘法/平方运算,充分利用p与n的数值特点优化了蒙哥马利模乘;针对模p与模n求逆运算,推导并实现了更快的基于费马小定理的模逆算法;针对固定点与非固定点标量乘法,分别实现了宽度为7与5的窗口算法;针对签名生成过程中s的计算,用一个模n加/减法替换一个模n乘法.将上述优化技术集成到OpenSSL(3.0.0-beta1)中后,在华为云鲲鹏920计算平台上的测试表明,SM2签名性能提升8.7倍;SM2验签性能提升3.5倍.在移动设备树莓派4平台上,SM2的签名性能提高9.7倍;验签性能提高3.4倍. 展开更多

关键词 椭圆曲线密码 ARMv8-A平台 SM2优化实现 有限域运算 模逆运算

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基于GPU的改进型GIW雷达图像降噪算法

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作者 孙彬 倪维平 +2 位作者 严卫东 边辉 王培忠 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第15期3455-3458,3502,共5页

针对大幅面合成孔径雷达(SAR)图像的斑点抑制问题,提出了一种基于自适应模板的梯度倒数加权(GIW)算法,在编程实现上采用图形处理器(GPU)进行优化,有效地解决了由于像素级运算复杂度高所导致的大幅面雷达图像处理实时性差的问题。高分辨... 针对大幅面合成孔径雷达(SAR)图像的斑点抑制问题,提出了一种基于自适应模板的梯度倒数加权(GIW)算法,在编程实现上采用图形处理器(GPU)进行优化,有效地解决了由于像素级运算复杂度高所导致的大幅面雷达图像处理实时性差的问题。高分辨率SAR图像的处理结果显示,该算法在有效抑制斑点噪声的同时较好地保持了边缘细节信息。经过GPU加速后,对于大幅面图像的处理,相对于中央处理器(CPU)实现可以有2个量级以上的速度提升。 展开更多

关键词 图形处理器 合成孔径雷达图像 噪声抑制 梯度倒数加权算法 算法优化实现

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