驗證、授權、識別

驗證、授權、識別有什麼差別？

驗證 (Authentication)
驗證是取得識別認證的程序。目的是要判斷使用者是不是他所宣稱的那個人，如帳號密碼機制，是基於帳號密碼為只有本人跟系統本身才知道的 shared secret，所以只要可以正確輸入密碼，系統就可判斷使用者為這個帳號所代表的人物。
授權 (Authurization)
授權是授與特定識別對特定資源的存取權限。如會員登入後擁有讀寫資源的權力，而訪客只有讀的權力。
識別 (Identification)
識別用來分辨使用者是誰，識別必須是獨一無二的，才能正確的分辨出每個人。

系統要知道某個使用者對系統資源的存取權力，包含三個部分

使用者告訴系統他是誰(Identification 機制)。
‧例：輸入ID
系統判斷使用者是否真的是他宣稱的那個人(Authentication 機制)。
‧例：輸入Password
系統根據該帳號所擁有的權限驗証該使用者(Auorization 機制)。
‧例：系統判斷該使用者為會員，給予讀及寫的權利

應用程式授權

驗證與授權的過程大至是這樣的：

例如，一個認證實體(Principal)使用特定的使用者名稱和密碼，交由驗證程序進行驗證，如果認證結果為有效，則回傳給該認證實體一個已通過驗證的識別 (Identity)。之後則可以根據這個識別，授與特定資源的存取權限。

驗證與授權是為了達到資訊安全所必要的一個過程，.Net Framework 就提供了幾種機制以達到這個目的。例如：

角色為主安全性 ( Role-base security ; RBS )：這個機制是依據使用者名稱或所屬群組控制使用者存取資料的權限。
存取控制清單 ( access control lists ; ACLs )：這個機制是提供給作業系統使用的方法，用來追蹤誰能夠存取什麼物件、或者決定哪些動作必須加入log事件。
加密工具 ( Cryptography tools)：這個機制可以用來對資料加密、驗證、簽章。(encrypting, validating, signing)

ASP.NET 的認證與授權組態

底下是 asp.net 中用來設定認證與授權組態

<!-- 認證 -->
<authentication mode="Forms">   <!-- 使用表單認證 -->
    <forms loginUrl="~/Account/Login.aspx" timeout="2880" />
</authentication>

<!-- 授權 -->
<authorization>
    <deny users="?" />            <!-- 禁止匿名者 -->
    <allow users="vito"/>         <!-- 允許 vito -->
    <deny users="shao"/>          <!-- 禁止 shao -->
</authorization>

關於「*」和「?」

* ：所有使用者，包含通過驗證或未通過驗證的使用者。
? ：匿名使用者，尚未通過驗證的使用者。

System.Security.Principal 命名空間

System.Security.Principal 命名空間中提供角色架構的安全性實作，可以使用它來執行應用程式授權。若要在 .NET Framework 中使用應用程式授權，必須建立 IIdentity 與 IPrincipal 物件來代表使用者。 IIdentity 會封裝已驗證的使用者。IPrincipal 是識別使用者及其擁有之任何角色的組合。下面列出幾個主要類別的說明：

WindowsIdentity ：是 IIdentity 的實作，代表一個 Windows 使用者帳戶。
WindowsPrincipal ：是 IPrincipal 的實作，主要用來檢查 Windows 使用者群組。
PrincipalPolicy ：指定應該如何替應用程式網域建立 Principal 和 Identity 物件。
GenericIdentity ：代表泛型使用者。
GenericPrincipal ：代表泛型主體。

WindowsIdentity 類別

關於 WindowsIdentity 類別

WindowsIdentity 類別是用來表示一個 Windows 帳戶。

WindowsIdentity 建構子

public WindowsIdentity(IntPtr userToken);
public WindowsIdentity(IntPtr userToken, string type);
public WindowsIdentity(string sUserPrincipalName);
public WindowsIdentity(string sUserPrincipalName, string type);
...

WindowsIdentity 屬性

AuthenticationType ：the authentication method. This is usually “NTLM”.
Groups ：取得目前 Windows 使用者所屬的群組。
IsAnonymous ：if the user is anonymous.
IsAuthenticated ：if the user is authenticated.
IsGuest ：if the user is a guest.
IsSystem ：if the user is part of the system.
Name ：the authentication domain and user name of the user
Token ：An integer representing the user's authentication token,

WindowsIdentity 方法

GetAnonymous ：回傳一個匿名帳戶
GetCurrent ：回傳目前帳戶
Impersonate ：回傳一個指定的帳戶，可用來模擬一個指定的身分。建立模擬後，請務必呼叫 Undo 方法來結束模擬。

WindowsIdentity user = WindowsIdentity.GetCurrent();
Console.WriteLine("Name: {0}", user.Name);                                  //VITO-2011W7\Administrator
Console.WriteLine("AuthenticationType: {0}", user.AuthenticationType);      //NTLM (NT LAN Manager, 微軟NT區網的認識機制) 
Console.WriteLine("Token: " + user.Token.ToString());                       //816

Console.WriteLine("Is an authenticated user: {0}", user.IsAuthenticated);    //True
Console.WriteLine("Is an anonymous user: {0}", user.IsAnonymous);            //False
Console.WriteLine("Is a guest: {0}", user.IsGuest);                          //False
Console.WriteLine("Is part of the system: {0}", user.IsSystem);              //False

使用 WindowsIdentity.Impersonate 建立模擬身分

有時候，某些資源僅開放特定使用者權限，例如存取檔案伺服器上的檔案，這時候可能就得使用模擬身分的功能去執行。

[DllImport("advapi32.dll", SetLastError = true, CharSet = CharSet.Unicode)]
public static extern bool LogonUser(string lpszUsername, string lpszDomain, string lpszPassword, int dwLogonType, int dwLogonProvider, out IntPtr token);

[DllImport("kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
public extern static bool CloseHandle(IntPtr handle);

const int LOGON32_PROVIDER_DEFAULT = 0;
const int LOGON32_LOGON_INTERACTIVE = 2; //This parameter causes LogonUser to create a primary token.

private void btnImpersonate_Click(object sender, EventArgs e)
{
    IntPtr impersonatedToken = IntPtr.Zero;

    try
    {
        string domainName = Environment.UserDomainName;
        string userName = "vito";
        string password = "2213";

        // 以模擬身分進行認證, 取得模擬身份者的 token
        bool returnValue = LogonUser(userName, domainName, password, LOGON32_LOGON_INTERACTIVE, LOGON32_PROVIDER_DEFAULT, out impersonatedToken);

        // 檢查認證是否正確
        if (false == returnValue)
        {
            int ret = Marshal.GetLastWin32Error();
            Console.WriteLine("LogonUser failed with error code : {0}", ret);
            throw new System.ComponentModel.Win32Exception(ret);
        }
        else
        {
            // 檢查一下原來的身分
            Console.WriteLine("=== Before impersonation ===");
            Console.WriteLine("Name：" + WindowsIdentity.GetCurrent().Name);                 //Name：VITO-2011W7\Administrator
            Console.WriteLine("Token：" + WindowsIdentity.GetCurrent().Token.ToString());    //Token：1268
                        
            // 建立模擬身分
            WindowsIdentity newID = new WindowsIdentity(impersonatedToken);                  
            WindowsImpersonationContext impersonatedUser = newID.Impersonate();            

            Console.WriteLine("=== After impersonation ===");
            Console.WriteLine("Name：" + WindowsIdentity.GetCurrent().Name);                 //Name：VITO-2011W7\vito
            Console.WriteLine("Token：" + WindowsIdentity.GetCurrent().Token.ToString());    //Token：1288


            // 結束使用模擬身分
            if (impersonatedUser != null)
                impersonatedUser.Undo();            //還原成原來的使用者

            if (impersonatedToken != IntPtr.Zero)  // 釋放資源
                CloseHandle(impersonatedToken);

            // 檢查一下目前身分
            Console.WriteLine("=== After closing the context ===");
            Console.WriteLine("Name：" + WindowsIdentity.GetCurrent().Name);                 //Name：VITO-2011W7\Administrator
            Console.WriteLine("Token：" + WindowsIdentity.GetCurrent().Token.ToString());    //Token：1296
        }
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine("Exception occurred. " + ex.Message);
    }
}

WindowsPrincipal 類別

關於 WindowsPrincipal 類別

WindowsPrincipal 類別是用來表示使用者群組的資料，主要用來檢查 Windows 使用者的角色。

WindowsPrincipal 建構子

public WindowsPrincipal(WindowsIdentity ntIdentity)

WindowsPrincipal 方法

WindowsPrincipal 只有一個 IsInRole 方法，用來判斷目前使用者是否為其成員。

public virtual bool IsInRole(int rid);
public virtual bool IsInRole(SecurityIdentifier sid);
public virtual bool IsInRole(string role);
public virtual bool IsInRole(WindowsBuiltInRole role);

如何建立 WindowsPrincipal

要建立 WindowsPrincipal 物件，有二個方式：

以 WindowsIdentity 執行個體為參數，建構 WindowsPrincipal 。
由目前的執行緒中抽取出目前的 WindowsPrincipal 物件。

AppDomain.SetPrincipalPolicy

public void SetPrincipalPolicy(PrincipalPolicy policy);

This method specifies how principal and identity objects should be attached to a thread 。

這個方法是用來設定目前執行序的主體 (Principal) ，它必須在使用 Thread.CurrentPrincipal 屬性之前設定，設定值才會有效。例如，如果您將 Thread.CurrentPrincipal 設定為指定之主體 (例如泛型主體)，然後使用 SetPrincipalPolicy 方法將 PrincipalPolicy 設定為 WindowsPrincipal，則目前的主體仍然會是泛型主體。

PrincipalPolicy

這個列舉值是用來指定應如何為應用程式網域建立 Principal 和 Identity 物件。預設值為 UnauthenticatedPrincipal。

UnauthenticatedPrincipal：應該建立未驗證實體 (Entity) 的 Principal 和 Identity 物件。未驗證實體具有設定為空字串 ("") 的 Name 和設定為 false 的 IsAuthenticated。
NoPrincipal：不應該建立 Principal 和 Identity 物件。
WindowsPrincipal：應該建立反映與目前所執行的執行緒相關聯作業系統 Token 的 Principal 和 Identity 物件，並且相關聯的作業系統群組應該對應至角色。

//==============================================================
//1)透過 WindowsIdentity , 建立 WindowsPrincipal                
//==============================================================

//由目前帳戶取得目前的原則
WindowsIdentity user = WindowsIdentity.GetCurrent();            
WindowsPrincipal principal2 = new WindowsPrincipal(user);

//==============================================================
//2)透過 current thread , 取得 WindowsPrincipal                 
//==============================================================

//由目前執行緒取得目前的原則
AppDomain.CurrentDomain.SetPrincipalPolicy(PrincipalPolicy.WindowsPrincipal);   //設定應用程式定義域的主要原則
WindowsPrincipal principal1 = (WindowsPrincipal)Thread.CurrentPrincipal;        //由目前執行緒取得目前的原則

如何判別使用者是否具有某個角色權限

WindowsPrincipal.IsInRole ：這個方法可以判斷目前使用者是否為其成員。

WindowsBuiltInRole ：這個類別是用來表示系統內建的群組。

// 透過 WindowsIdentity , 建立 WindowsPrincipal
WindowsIdentity user = WindowsIdentity.GetCurrent();
WindowsPrincipal userPrincipal = new WindowsPrincipal(user);

// 判斷目前使用者是否為某內建群組的成員
Console.WriteLine("Is Administrator : {0}", userPrincipal.IsInRole(WindowsBuiltInRole.Administrator));  //True
Console.WriteLine("Is PowerUser     : {0}", userPrincipal.IsInRole(WindowsBuiltInRole.PowerUser));      //False
Console.WriteLine("Is User          : {0}", userPrincipal.IsInRole(WindowsBuiltInRole.User));           //True

// 判斷目前使用者是否為自訂群組的成員
Console.WriteLine("User is in HomeUsers ? {0}", userPrincipal.IsInRole("HomeUsers"));            //True
Console.WriteLine("User is in Administrators ? {0}", userPrincipal.IsInRole("Administrators"));  //True
Console.WriteLine("User is in Guests ? {0}", userPrincipal.IsInRole("Guests"));                  //False
Console.WriteLine("User is in IIS_IUSRS ? {0}", userPrincipal.IsInRole("IIS_IUSRS"));            //False

如何列舉使用者所屬群組

IdentityReference ：表示識別 (Identity)，且為 NTAccount 和 SecurityIdentifier 類別的基底類別。
NTAccount ：代表使用者或群組帳戶。
SecurityIdentifier ：代表安全識別項 (SID)，並為 SID 提供封送處理 (Marshaling) 和比較作業。

WindowsIdentity user = WindowsIdentity.GetCurrent();

foreach (IdentityReference refGroup in user.Groups)
{
    NTAccount acc = refGroup.Translate(typeof(NTAccount)) as NTAccount;
    Console.WriteLine(acc.Value);
}
//Everyone
//VITO-2011W7\HomeUsers
//BUILTIN\Administrators
//BUILTIN\Users
//......

若要查詢某網域的自訂群組，可將格式更改為「DomainName\GroupName」。

// 若要查詢某網域的自訂群組，可將格式更改為「DomainName\GroupName」，下面二個方法都可以取得 網域名稱
string sMachineName = System.Environment.MachineName;
string UserDomainName = System.Environment.UserDomainName;
Console.WriteLine("MachineName : {0}", sMachineName);           //MachineName : VITO-2011W7
Console.WriteLine("UserDomainName : {0}", UserDomainName);      //UserDomainName : VITO-2011W7

// 判斷目前使用者是否為某網域群組的成員
Console.WriteLine(@"User is in Administrators ? {0}", currentPrincipal.IsInRole(UserDomainName + @"\Administrators"));

PrincipalPermission 類別

什麼是 PrincipalPermission 類別

PrincipalPermission 類別和與其相關的 PrincipalPermission 類別，可用來限定現行主體 (active principal) 必須符合指定的權限要求。譬如限制某個角色或使用者才可以進入執行方法。 PrincipalPermission 可由下列三種屬性參數組合而成：

public PrincipalPermission(
	string name,            //：指定有權限資格的特定使用者
	string role,            //：指定有權限資格的群組成員
	bool isAuthenticated    //：true 表示使用者是必須是已驗證的，否則為 false
)

string role = System.Environment.MachineName + @"\IIS_IUSRS";
PrincipalPermission p = new PrincipalPermission(null, role, true);  //限定IIS_IUSRS的成員,且已驗證,才擁有權限

如何以宣告方式限制使用者或角色存取物件所提供的方法 (Declarative RBS demands)

以宣告方式做為程式碼權限控管的做法是，在每個 method 被執行之前，先進行 RBS 檢查。這種做法是最安全的，因為每個 method 在被執行之前，都必須先確定安全性。但是，這種做法也有兩個主要的缺點：

僅能對整個方法使用，無法使用在局部的程式碼。
錯誤導至的例外狀況，若是被 Windows 攔截的話，程式可能因此被迫停止。

使用宣告式 RBS 要求，程式碼中必須要有下列三個元素：

1. 指定主體安全原則 (principal security policy) ：使用 AppDomain.SetPrincipalPolicy 方法指定。
2. 需要有一個 Try/Catch 以攔截非法呼叫的嘗試。
3. 在 PrincipalPermission 屬性裡宣告存取方法的條件。

private void btnPrincipalPermission_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 1. 指定主體原則 (principal security policy)
    AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
    currentDomain.SetPrincipalPolicy(PrincipalPolicy.WindowsPrincipal);

    // 2. 攔截非法呼叫
    try
    {
        AdministratorsOnlyMethod();
    }
    catch (System.Security.SecurityException ex)
    {
        MessageBox.Show("Current User lacks Administrators Permission");
    }
}

最後透過一個或多個 PrincipalPermission 屬性，以限制存取的權限。下面範例是一個多重宣告式需求，至少必須符合其中一個條件，程式碼才會允許執行

[PrincipalPermission(SecurityAction.Demand, Role = @"Administrators")]                                      //必須是 Administrators 成員才可以存取
[PrincipalPermission(SecurityAction.Demand, Role = @"VITO-2011W7\HomeUsers", Name = @"VITO-2011W7\vito")]   //必須是 VITO-2011W7\HomeUsers 成員中的 vito 使用者才可以存取
public void AdministratorsOnlyMethod()
{
    // Code that can only be run by Administrators }
}

如何以命令方式限制使用者或角色存取部份程式邏輯 (Imperative RBS demands)

以命令方式做為程式碼權限控管的做法，可以用來限制 method 之中，部份的程式碼。

使用命令式 RBS 要求，程式碼中必須要有下列四個元素：

1. 指定主體安全原則 (principal security policy) ：使用 AppDomain.SetPrincipalPolicy 方法指定。
2. 需要有一個 Try/Catch 以攔截非法呼叫的嘗試。
3. 一個 PrincipalPermission 物件，並在屬性裡設定好限制存取的條件。
4. 呼叫 PrincipalPermission.Demand 方法以定義方法的存取需求。

要注意的是，這四點中的前二點和宣告式RBS要求是一樣的，但是第三點的 PrincipalPermission 物件則是不相同的。

宣告式的 PrincipalPermission，回傳的是 PrincipalPermission 物件。
命令式的 PrincipalPermission，回傳的是 PrincipalPermission 物件。

// 1) 指定以Windows安全性檔做主體原則 (principal security policy)
System.AppDomain.CurrentDomain.SetPrincipalPolicy(PrincipalPolicy.WindowsPrincipal);
            
// 2) Try/Catch 以攔截非法呼叫
try
{
    // 3) 建立 PrincipalPermission 物件，
    string user = "vito";                           // 使用者名稱
    string role = @"VITO-2011W7\\IIS_IUSRS";        // 群組名稱
    PrincipalPermission p = new PrincipalPermission(user, role, true);  // 限定 IIS_IUSRS 群組下的成員 vito，且已驗證過，才擁有執行程式碼的權限

    // 4) 驗證目前主體是否符合權限要求
    p.Demand();

    Console.WriteLine("Access allowed.");
}
catch (System.Security.SecurityException ex)
{
    Console.WriteLine("Access denied: " + ex.Message);
}

如何實作自訂使用者和角色

若要使用自訂資料庫中的使用者資料來驗證使用者，就必須自行實作 Principal.IIdentity 和 Principal.IPrincipal 介面。

自訂 Identity & Principal

WindowsIdentity 類別是 IIdentity 的實作，其所提供的屬性與方法都是直接繼承自 IIdentity 。同樣的，FormIdentity、PassportIdentity 也是 IIdentity 的實作，主要用來執行 Web 驗證。若現有的 IIdentity 實作都無法滿足需求，我們也可以使用 IIdentity 為基底，自行實作自訂類別以擴充它的功能。

public class CustomIdentity :IIdentity
{
    // 必須實作的屬性
    public string AuthenticationType { get; private set; }
    public bool IsAuthenticated { get; private set; }
    public string Name { get; private set; }

    // 自訂擴充屬性
    public string FirstName { get; private set; }
    public string LastName { get; private set; }
    public string Address { get; private set; }
    public string City { get; private set; }
    public string State { get; private set; }
    public string Zip { get; private set; }

    // 必須實作一個 constructor
    public CustomIdentity()
    {
        this.Name = String.Empty;
        this.IsAuthenticated = false;
        this.AuthenticationType = "None";
        this.FirstName = String.Empty;
        this.LastName = String.Empty;
        this.Address = String.Empty;
        this.City = String.Empty;
        this.State = String.Empty;
        this.Zip = String.Empty;
    }

    public CustomIdentity(bool isLogin, string newAuthenticationType, string newFirstName, string newLastName,
        string newAddress, string newCity, string newState, string newZip)
    {
        // Create a unique username by concatenating first and last name
        this.Name = newFirstName + newLastName;
        this.IsAuthenticated = isLogin;
        this.AuthenticationType = newAuthenticationType;
        this.FirstName = newFirstName;
        this.LastName = newLastName;
        this.Address = newAddress;
        this.City = newCity;
        this.State = newState;
        this.Zip = newZip;
    }
}

public class CustomPrincipal :IPrincipal
{
    public IIdentity Identity { get; private set;}
    private string[] _roles;

    public CustomPrincipal(IIdentity identity, string[] roles)
    {
        Identity = identity;
        _roles = new string[roles.Length];
        roles.CopyTo(_roles, 0);
        Array.Sort(_roles);
    }

    public bool IsInRole(string role)
    {
        return Array.BinarySearch(_roles, role) >= 0 ? true : false;
    }
}

//建立使用者
CustomIdentity userA = new CustomIdentity(true, "myAuthType","vito","shao","","","","241");                         //指定名稱的使用者
CustomIdentity userB = new CustomIdentity(true, "myAuthType", "peter", "huang", "", "", "", "117");                 //指定名稱的使用者

//建立原則
String[] myRoles1 = new String[] { "IT", "Users", "Administrators" };
CustomPrincipal myPrincipal = new CustomPrincipal(userA, myRoles1);  //依使用者和角色名稱陣列，建立實體

//判斷目前的原則，是否包含指定的角色
Console.WriteLine("IsInRole : {0}", myPrincipal.IsInRole("Users"));   //True

自訂簡單使用者權限模型 ( User Privilege Model )

若不想使用內建的 IIdentity 和 IPrincipal 為基底類別，而且只需要 IIdentity 和 IPrincipal 所提供的基本功能，可以使用 GenericIdentity 和 GenericPrincipal 。

public GenericIdentity(string name);
public GenericIdentity(string name, string type);

public GenericPrincipal(IIdentity identity, string[] roles);

//建立使用者
GenericIdentity myUser1 = new GenericIdentity("admin");                 //指定名稱的使用者
GenericIdentity myUser2 = new GenericIdentity("vito", "SmartCard");     //指定名稱和驗證 (Authentication) 類型的使用者

//建立原則
String[] myUser1Roles = new String[] { "IT", "Users", "Administrators" };
GenericPrincipal myPrincipal1 = new GenericPrincipal(myUser1, myUser1Roles);  //依使用者和角色名稱陣列，建立實體

//判斷目前的原則，是否包含指定的角色
Console.WriteLine("IsInRole : {0}", myPrincipal1.IsInRole("Users"));   //True

認識網站驗證機制與ASP.NET執行時的身份識別

VITO の學習筆記

2012年5月9日星期三

使用者的驗證與授權

驗證、授權、識別

應用程式授權

ASP.NET 的認證與授權組態

System.Security.Principal 命名空間

WindowsIdentity 類別

關於 WindowsIdentity 類別

WindowsIdentity 建構子

WindowsIdentity 屬性

WindowsIdentity 方法

使用 WindowsIdentity.Impersonate 建立模擬身分

WindowsPrincipal 類別

關於 WindowsPrincipal 類別

WindowsPrincipal 建構子

WindowsPrincipal 方法

如何建立 WindowsPrincipal

如何建立 WindowsPrincipal

AppDomain.SetPrincipalPolicy

PrincipalPolicy

如何判別使用者是否具有某個角色權限

如何列舉使用者所屬群組

PrincipalPermission 類別

什麼是 PrincipalPermission 類別

如何以宣告方式限制使用者或角色存取物件所提供的方法 (Declarative RBS demands)

如何以命令方式限制使用者或角色存取部份程式邏輯 (Imperative RBS demands)

如何實作自訂使用者和角色

自訂 Identity & Principal

自訂簡單使用者權限模型 ( User Privilege Model )

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2012年5月9日 星期三

使用者的驗證與授權

驗證、授權、識別

應用程式授權

ASP.NET 的認證與授權組態

System.Security.Principal 命名空間

WindowsIdentity 類別

關於 WindowsIdentity 類別

WindowsIdentity 建構子

WindowsIdentity 屬性

WindowsIdentity 方法

使用 WindowsIdentity.Impersonate 建立模擬身分

WindowsPrincipal 類別

關於 WindowsPrincipal 類別

WindowsPrincipal 建構子

WindowsPrincipal 方法

如何建立 WindowsPrincipal

如何建立 WindowsPrincipal

AppDomain.SetPrincipalPolicy

PrincipalPolicy

如何判別使用者是否具有某個角色權限

如何列舉使用者所屬群組

PrincipalPermission 類別

什麼是 PrincipalPermission 類別

如何以宣告方式限制使用者或角色存取物件所提供的方法 (Declarative RBS demands)

如何以命令方式限制使用者或角色存取部份程式邏輯 (Imperative RBS demands)

如何實作自訂使用者和角色

自訂 Identity & Principal

自訂簡單使用者權限模型 ( User Privilege Model )

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