DE60130829T2 - Erkennung von unbefugter Manipulation in elektronischen Vorrichtungen - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Sicherheitssysteme und insbesondere auf Sicherheitssysteme für elektronische Schaltungen.
- Verkaufsstellenendgeräte (POS-Endgeräte; POS = point of sale) ermöglichen, dass Kunden Zahlungen unter einer Vielfalt von Zahlungsinstrumenten vornehmen, wie beispielsweise Kreditkarten, Lastschriftkarten (Debitkarten), Smartcards, Geldautomatenkarten etc. Um sicherzustellen, dass die Zahlungsinformationen, die von den POS-Endgeräten an ein Zahlungszentrum übertragen werden, nicht abgefangen werden, werden diese Informationen typischerweise verschlüsselt und durch andere Einrichtungen (beispielsweise digitale Authentifizierung) während Übertragungen gesichert.
- Vertrauliche Zahlungsinformationen jedoch, die durch den Benutzer in das POS-Endgerät eingegeben werden, könnten immer noch durch ein Eingreifen in das POS-Endgerät abgefangen werden. Um einen derartigen Abfang und einen jeglichen Eingriff in das Tastenfeld und den Prozessor einzuschränken, sind Prozessoren und eine andere Schaltungsanordnung in dem POS-Endgerät typischerweise in einem Material wie Epoxydharz eingebettet, das an dem Tastenfeld vergossen ist, wodurch das Tastenfeld und die Schaltungen zu einem einzigen Modul integriert werden.
- Ein Querschnitt eines typischen vergossenen POS-Endgeräts
100 des Stands der Technik ist in1 gezeigt. Das vergossene POS-Endgerät100 umfasst ein oberes Gehäuse110 , ein unteres Gehäuse120 , Tasten130 und Sicherheitskomponenten140 . Die Schaltungsanordnung innerhalb des POS-Endgeräts100 ist in einer PCB160 (PCB = printed circuit board; gedruckte Schaltungsplatine) eingeschlossen und in einer Epoxydverbindung150 vergossen. Die Sicherheitskomponenten140 sind mit der PCB160 verbunden und erfassen eine jegliche Unterbrechung bei derselben. Bei einem Versuch, durch die PCB160 zu bohren, würde die PCB-Schaltung unterbrochen und würde eine Erfassungsschaltung eine Sicherheitsantwort auslösen (z. B. Löschen jeglicher vertraulicher Informationen, die in der Schaltungsanordnung des POS-Endgeräts100 gespeichert sind). - Während diese Sicherheitsmaßnahmen ausreichend sind, um einige Eingreifende abzuschrecken, könnten dieselben immer noch umgangen werden (z. B. durch ein Öffnen der POS-Endgeräte und Verwenden geeigneter chemischer Substanzen, um das Vergussmaterial zu entfernen).
- Zusätzlich ist ein Epoxydvergießen teuer und verhindert sowohl einen autorisierten als auch einen unautorisierten Zugriff auf die Schaltungsanordnung innerhalb des POS-Endgeräts. Wenn beispielsweise eine Schaltung einmal vergossen ist, kann auf dieselbe zu Reparatur- und Wartungszwecken nicht mehr zugegriffen werden. Dies hat die unerwünschte Wirkung eines Erhöhens von Reparatur- und Austauschkosten und zumindest möglicherweise eines Reduzierens von Herstellungserträgen. Ferner ist der Epoxydvergussprozess langwierig und erzeugt auch Dämpfe, die durch ein spezielles Belüftungssystem entfernt werden müssen.
- Die
US 6,065,679 offenbart ein modulares Transaktionsendgerät, das optionale Sicherheits-PCBs umfasst. - Die vorliegende Erfindung versucht, ein verbessertes Sicherheitssystem zu schaffen.
- Die vorliegende Erfindung kann eine weniger teure, sicherere Technik zum Verhindern eines unberechtigten Zugriffs auf die Schaltungsanordnung innerhalb eines POS-Endgeräts liefern.
- Das System der vorliegenden Erfindung liefert ein Sicherheitssystem für elektronische Schaltungen (z. B. die elekt ronischen Schaltungen innerhalb eines sicheren POS-Endgeräts), das sowohl eingriffsbeständiger als auch weniger teuer als der Epoxydverguss des Stands der Technik ist. Dies wird durch ein Einfügen eines elektrischen Verbinders zwischen eine erste und eine zweite Schaltungsplatine erreicht, die innerhalb eines Gehäuses des POS-Endgeräts enthalten sind. Die erste und die zweite Schaltungsplatine sind irgendeine Art von Schaltungsplatine, die auf dem Gebiet bekannt ist, einschließlich, aber nicht begrenzt auf, starre Schaltungsplatinen, flexible Schaltungsplatinen, gedruckte Schaltungsplatinen etc. Falls das Gehäuse geöffnet wird, liefern die Verbinder keine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Schaltungsplatine mehr, wobei eine Eingrifferfassungsschaltung ausgelöst wird.
- Ein flexibler leitfähiger Film ist um die Schaltungsplatinen und den Verbinder herum gewickelt. Falls ein Eingreifender versucht, durch das Gehäuse des POS-Endgeräts hindurch zu bohren, um die Eingrifferfassungsschaltung zu deaktivieren, wird die Schaltung an dem flexiblen Sicherheitsfilm unterbrochen, was wiederum die Eingrifferfassungsschaltung auslöst.
- Folglich kann ein sicheres POS-Endgerät bereitgestellt werden, das die Einschränkungen von vergossenen Endgeräten des Stands der Technik überwindet. Durch ein Beseitigen des Vergussprozesses werden in der Tat die Herstellungskosten des Endgeräts reduziert und gibt es keinen Bedarf nach einem speziellen Belüftungssystem. Zusätzlich kann auf die Schaltungsanordnung innerhalb des Endgeräts zu Reparatur- und Wartungszwecken zugegriffen werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unten lediglich durch ein Beispiel mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 ein Querschnitt eines POS-Endgeräts des Stands der Technik ist; -
2A ein POS-Endgerät gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; -
2B eine Querschnittsansicht des POS-Endgeräts von2A ist; -
3A ein Diagramm ist, das die Komponenten eines Sicherheitszaunmoduls gemäß einem Beispiel der Erfindung darstellt; -
3B ein Diagramm eines zusammengefügten Sicherheitszaunmoduls von3A ist; -
4A und4B ein Blockdiagramm der Schaltungsanordnung innerhalb des POS-Endgeräts von2 sind; -
5A bis5F einen Prozess zum Zusammenfügen des Sicherheitszaunmoduls von3A darstellen; und -
6 ein Flussdiagramm des Betriebs der Eingrifferfassungsschaltung von4A ist. - Ein sicheres POS-Endgerät
200 gemäß einem Beispiel der Erfindung ist in2A gezeigt. Das sichere POS-Endgerät200 umfasst ein Tastenfeld210 , einen Kartenleser220 und eine Anzeige230 . Um eine Zahlungstransaktion durchzuführen, zieht ein Benutzer des sicheren POS-Endgeräts200 eine Karte durch den Kartenleser220 . Die Transaktionsdetails werden dann dem Benutzer an der Anzeige230 angezeigt. Der Benutzer kann dann zusätzlich über das Tastenfeld210 Informationen hinsichtlich der Transaktion eingeben, wie beispielsweise einen Sicherheitsverifizierungscode oder eine PIN-Nummer. Die Informationen, die durch den Benutzer eingegeben werden, werden verschlüsselt und durch einen sicheren Kommunikationskanal an eine Bank oder eine andere Transaktionsverrechnungsstelle übertragen. Wenn die Transaktion einmal bestätigt ist, wird der Benutzer über die Anzeige230 benachrichtigt. - Ein Querschnitt des sicheren POS-Endgeräts
200 ist in2B gezeigt. Die Schaltungsanordnung, die vertrauliche Informationen innerhalb des POS-Endgeräts200 empfängt, speichert und verarbeitet, ist innerhalb eines Sicherheitszaunmoduls250 eingeschlossen. Falls in das Sicherheitszaunmodul250 eingedrungen wird, wird eine Sicherheitsantwort ausgelöst, wobei jegliche vertrauliche Informationen gelöscht werden, die innerhalb des sicheren POS-Endgeräts200 enthalten sind. Zusätzlich sind PCBs260A und260B mit einer inneren Serpentinenbahnschicht aufgebaut und Hilfssicherheitskomponenten270A und270B , die Funktionskomponenten des sicheren POS-Endgeräts200 sind, sind positioniert, um eine vollständige Umhüllung für das Sicherheitszaunmodul250 zu liefern (z. B. an dem oberen und an dem unteren Ende des Sicherheitszaunmoduls250 ). Fachleuten auf dem Gebiet ist ersichtlich, dass andere Anordnungen als diese, die hierin beschrieben sind, eingesetzt werden könnten. Falls beispielsweise das Sicherheitszaunmodul250 in einer vertikalen Dimension positioniert wäre, könnten die PCBs260A und260B zu der Linken und der Rechten des Sicherheitszaunmoduls250 positioniert sein, um wiederum eine vollständige Umhüllung zu liefern. -
3A und3B sind Diagramme, die ein Sicherheitszaunmodul300 gemäß einem Beispiel der Erfindung darstellen. Wie es in3A gezeigt ist, umfasst das Sicherheitszaunmodul300 eine Sicherheitshülle330 , einen Verbinderhalter335 , einen Sicherheitsfilm340 , einen Sicherheitsfilmverbinder310 und einen Tastenfeldverbinder320 .3B stellt dar, wie die Komponenten von3A zusammengefügt sind, um das Sicherheitszaunmodul300 zu bilden. Zuerst wird der Sicherheitsfilm340 um die Sicherheitshülle330 auf eine derartige Weise gewickelt, dass ein Ende des Sicherheitsfilms340 an einer inneren Oberfläche der Sicherheitshülle330 plat ziert ist. Der Verbinderhalter335 wird dann in die Sicherheitshülle330 eingefügt. Der Sicherheitsfilmverbinder330 wird in den Verbinderhalter335 eingefügt und wird durch eine Klemmhandlung des Verbinderhalters335 , der in die Hülle eingefügt wird, mit dem Sicherheitsfilm340 in Kontakt gehalten. Auf ähnliche Weise wird der Tastenfeldverbinder320 in einen Halter eingefügt, der in die Sicherheitshülle330 eingebaut ist. -
4A und4B ist ein Blockdiagramm der Schaltungsanordnung400 innerhalb des sicheren POS-Endgeräts200 . Die Schaltungsanordnung400 umfasst eine Systemplatine410 und eine Anzeigeplatine420 . Eine Eingrifferfassungsschaltung460 ist zum Teil an der Systemplatine410 und zum Teil an der Anzeigeplatine420 vorgesehen. Wenn der Sicherheitsfilmverbinder310 zwischen Anschlussflächen450A und450B an der Systemplatine410 und der Anzeigeplatine420 platziert ist, sind die zwei Abschnitte der Eingrifferfassungsschaltung460 elektrisch verbunden. Der Sicherheitsfilmverbinder310 ist geformt, derart, dass derselbe lediglich eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlussflächen450A und450B liefern kann, während das Gehäuse des POS-Endgeräts200 geschlossen ist. Wenn das Gehäuse geöffnet ist, befindet sich der Sicherheitsfilmverbinder310 nicht mehr in Kontakt mit beiden Anschlussflächen450A und450B . Folglich wird die Eingrifferfassungsschaltung460 durch die Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den zwei Abschnitten der Eingrifferfassungsschaltung460 ausgelöst. Da zusätzlich der Sicherheitsfilmverbinder310 lediglich eine elektrische Verbindung mit dem Sicherheitsfilm340 liefert, wird die Eingrifferfassungsschaltung460 auch durch eine Unterbrechung bei der elektrischen Verbindung ausgelöst, falls in den Sicherheitsfilm340 eingegriffen wird. - Bei einigen Beispielen setzt der Anzeigeabschnitt der Eingrifferfassungsschaltung
460 einen Maxim MAX933-Ultraniedrigleistungskomparator ein, um den Strom durch den Sicherheitsfilm340 und Serpentinenbahnen an der Systemplatine410 und der Anzeigeplatine420 hindurch zu überwachen. Falls irgendeine der Bahnen an der Systemplatine410 und der Anzeigeplatine420 oder der Sicherheitsfilm340 unterbrochen sind, oder falls zwei Bahnen des Sicherheitsfilms340 einander kurzschließen, würde die Ausgabe des Komparators ein Löschen des chipinternen RAM einer internen Stiftanschlussflächenschaltung490 auslösen, was die Schaltung funktionsuntüchtig macht. - Gleichermaßen ist der Tastenfeldverbinder
320 geformt, um eine elektrische Verbindung zwischen Anschlussflächen440A und440B , die an der Systemplatine410 und der Anzeigeplatine420 vorgesehen sind, lediglich dann bereitzustellen, wenn das Gehäuse des POS-Endgeräts200 geschlossen ist. Der Tastenfeldverbinder320 stellt ferner eine elektrische Verbindung zwischen einer Tastatur470 und einem Prozessor480 bereit. Da diese Verbindung innerhalb des Sicherheitszaunmoduls300 enthalten ist, ist die Verbindung zwischen der Tastatur470 und dem Mikroprozessor480 gesichert. Somit wirken sowohl der Sicherheitsfilmverbinder310 als auch der Tastenfeldverbinder320 als Gehäuse-Offen-Verbinder. - Während einer Zusammenfügung des POS-Endgeräts
200 wird ein zusammengefügtes Sicherheitszaunmodul300 (3B ) zwischen der Systemplatine410 und der Anzeigeplatine420 platziert. Folglich kann auf die Schaltungsanordnung, die durch die Systemplatine410 , die Anzeigeplatine420 , die Sicherheitsumhüllung330 und den Drahtnetzsicherheitsfilm340 eingeschlossen ist, nicht physisch zugegriffen werden, ohne eine Schaltung zu unterbrechen, die mit der Eingrifferfassungsschaltung460 verbunden ist. - Wie es in
4A und4B gezeigt ist, sind die Schaltungen, die durch das Sicherheitszaunmodul300 geschützt sind, der Prozessor480 , die Eingrifferfassungsschaltung460 , die interne Stiftanschlussflächenschaltung490 und die Schnitt stelle zwischen dem Prozessor480 und der Platine470 , die durch den Tastenfeldverbinder320 bereitgestellt ist. Bei einigen Beispielen der Verbindung ist der Prozessor480 ein Motorola 68302 Prozessor, der bei 15 MHz läuft. Der Motorola 68302 Prozessor ist ein 32-Bit-Prozessor mit einer Unterbrechungssteuerung, 1152 Byte chipinternem portiertem Dual-RAM, einer DMA-Steuerung, drei seriellen Ports, einem Kommunikationscoprozessor, zwei parallelen Ports, drei Zeitgebern, einem Adressdecodierer und einer Busschnittstellenschaltungsanordnung. Der 68032-Prozessor unterstützt ferner einen 24-Bit-Adressbus und einen auswählbaren 8- oder 16-Bit-Datenbus. Bei einigen Beispielen ist der 8-Bit-Datenbusmodus ausgewählt. - Bei einigen Beispielen umfasst die interne Stiftanschlussflächenschaltung
490 einen Takt von 8 MHz und einen Mitsubishi 38207 Prozessor mit 16k Byte MASK-ROM, 512 Byte RAM und 2k Byte EPROM. Wenn die Eingrifferfassungsschaltung460 einen Versuch erfasst, in die Schaltungsanordnung innerhalb des POS-Endgeräts200 einzugreifen, wird die interne Stiftanschlussflächenschaltung490 von der Leistungsversorgung über einen FET abgetrennt und über zwei zusätzliche redundante FET-Schaltungen zu Masse kurzgeschlossen. Wenn dies geschieht, wird der interne RAM der internen Stiftanschlussflächenschaltung490 gelöscht. - Wie es in
4A und4E gezeigt ist, umfasst das POS-Endgerät200 ferner einen 3-Spur-Magnetkartenleser, eine Vakuumfluoreszenzanzeige, die zwei Zeilen mit jeweils 16 Schriftzeichen anzeigen kann, wobei jedes Schriftzeichen durch eine 5×7-Punkt-Matrix gebildet ist, einen Seriell-zu-Parallel-Wandler, einen 256k × 8-Bit Flash-Speicher mit einer maximalen Zugriffszeit von 90 Nanosekunden, der eine Betriebssystemsoftware speichert, die während des Betriebs des POS-Endgeräts200 verwendet wird, einen statischen RAM mit einer Kapazität von bis zu 1 Mbyte mit einer maximalen Zugriffszeit von 70 Nanosekunden, einen Anzeigezeitgeber, einen Überwachungszeitgeber, eine Schnittstelle für eine elektronische Registrierkasse (ECR-Schnittstelle; ECR = electronic cash register), eine RS232-Schnittstelle, eine LAN/RS232-Schnittstelle, eine Leistungsversorgung, eine Leistungsausfallerfassungsschaltung und eine Reservebatterie. -
5A –5F stellen den Prozess eines Zusammenfügens des Sicherheitszaunmoduls300 dar.5A zeigt eine einzige geformte Kunststoffstruktur, die sowohl die Sicherheitshülle330 als auch den Verbinderhalter335 umfasst. Bei einem Schritt1 wird der Verbinderhalter335 von der Sicherheitshülle330 getrennt. Bei einem Schritt2 (5B ) wird ein Ende des Sicherheitsfilms340 in die Sicherheitshülle330 unter Verwendung eines Positionierungsstifts, um dasselbe in Position zu sichern, eingefügt. Bei einem Schritt3 (5C ) wird der Verbinderhalter335 in die Sicherheitshülle330 eingefügt. Der Sicherheitsfilmverbinder310 wird dann in den Verbinderhalter335 eingefügt. Auf ähnliche Weise wird der Tastenfeldverbinder320 in einen Schlitz der Sicherheitshülle330 eingefügt. Bei einem Schritt4 (5D ) wird der Verbinderhalter335 in einen geeigneten Halter, der innerhalb der Sicherheitshülle330 vorgesehen ist, in Position geschnappt; Bei einem Schritt (5E ) wird der Sicherheitsfilm340 um eine äußere Oberfläche der Sicherheitshülle330 herum gewickelt und unter Verwendung eines selbsthaftenden Films an derselben angebracht. Bei einem Schritt6 (5F ) schließlich werden der Sicherheitsfilmverbinder310 und der Tastenfeldverbinder320 innerhalb der Sicherheitshülle330 zentriert, um ein zusammengefügtes Sicherheitszaunmodul300 zu bilden, wie es in3B gezeigt ist. -
6 ist ein Flussdiagramm des Betriebs600 der Eingrifferfassungsschaltung460 (4A ). Anfänglich überwacht bei einer Stufe610 die Eingrifferfassungsschaltung den Strom in der Schaltung, die in dem Sicherheitszaunmodul300 enthalten ist, z. B. durch ein Vergleichen eines erfassten Spannungspegels mit einem voreingestellten Pegel). Eine Stufe620 bestimmt dann, ob die Schaltung gestört wurde, in welchem Fall der Betrieb600 zu einer Stufe630 übergeht. Andernfalls werden die Stufen610 und620 wiederholt, bis eine Störung bei der Schaltung erfasst wird. Bei der Stufe630 wird der chipinterne RAM der internen Stiftanschlussflächenschaltung490 gelöscht, um einen unbefugten Zugriff auf die Informationen zu verhindern, die in demselben gespeichert sind, und die Stiftanschlussflächenschaltung betriebsunfähig zu machen. - Bei einigen Beispielen wird das oben beschriebene Sicherheitssystem verwendet, um empfindliche Schaltungen in anderen Vorrichtungen als einem POS-Endgerät zu schützen. Tatsächlich kann das beschriebene Sicherheitssystem verwendet werden, um irgendeine Art von elektronischen Schaltungsanordnungen zu schützen, die empfindliche und/oder vertrauliche Informationen während eines Betriebs speichert und in die eingegriffen werden kann. Bei derartigen Beispielen ist ein Sicherheitszaunmodul vorgesehen, das geformt ist, um konform zu den Schaltungen oder Abschnitten von Schaltungen zu sein, die durch das Sicherheitssystem geschützt werden sollen. Eine Eingrifferfassungsschaltung wird eingesetzt, um eine Spannung innerhalb einer Schaltung zu überwachen, die in dem Sicherheitszaunmodul enthalten ist, und es werden geeignete Sicherheitsmaßnahmen in dem Fall unternommen, wenn ein Eingreifen in das Sicherheitszaunmodul erfasst wird.
- Oben beschriebene Beispiele stellen die Erfindung dar, aber schränken dieselbe nicht ein. Es könnten beispielsweise andere Verbinder als Elastomerverbinder anstelle der hierin beschriebenen Elastomerverbinder verwendet werden. Ferner ist die Erfindung nicht auf irgendeine spezifische Form oder Platzierung des Sicherheitszaunmoduls begrenzt. Zahlreiche Modifikationen und Variationen sind gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung möglich, wie es durch die folgenden Ansprüche beschrieben ist.
Claims (8)
- Ein Sicherheitssystem für eine elektronische Schaltung, das folgende Merkmale aufweist: eine erste Schaltungsplatine (
260A ); eine zweite Schaltungsplatine (260B ); ein Schutzgehäuse (330 ), das zwischen der ersten (260A ) und der zweiten (260B ) Schaltungsplatine angeordnet ist; einen elektrischen Verbinder (310 ) in Kontakt mit der ersten Schaltungsplatine (260A ) und der zweiten Schaltungsplatine (260B ); und eine Eingrifferfassungsschaltung (460 ), die mit dem elektrischen Verbinder verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Sicherheitsantwort auszulösen, wenn erfasst wird, dass der elektrische Verbinder sich nicht in Kontakt mit der ersten und der zweiten Schaltungsplatine befindet, gekennzeichnet durch einen flexiblen leitfähigen Film (340 ), der um das Schutzgehäuse (330 ) gewickelt ist, wobei die Eingrifferfassungsschaltung (460 ) konfiguriert ist, um zu erfassen, ob die Integrität des flexiblen leitfähigen Films (340 ) beeinträchtigt wurde. - Ein Sicherheitssystem gemäß Anspruch 1, bei dem der flexible leitfähige Film (
340 ) mit dem elektrischen Verbinder (310 ) verbunden ist. - Ein Sicherheitssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen zweiten elektrischen Verbinder (
320 ) in Kontakt mit der ersten (260A ) und der zweiten (260B ) Schaltungsplatine umfasst. - Ein Sicherheitssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Schaltungsplatine (
260A ) Kontaktanschlussflächen umfasst, die wirksam sind, um während eines Betriebs der elektronischen Schaltung einen elektrischen Weg zwischen der ersten Schaltungsplatine (260A ) und dem elektrischen Verbinder (210 ) bereitzustellen, und die zweite Schaltungsplatine (260B ) Kontaktanschlussflächen umfasst, die wirksam sind, um während eines Betriebs der elektronischen Schaltung einen elektrischen Weg zwischen der zweiten Schaltungsplatine (260B ) und dem elektrischen Verbinder (310 ) bereitzustellen. - Ein Sicherheitssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der elektrische Verbinder (
310 ) ein elastomeres Material umfasst. - Ein Sicherheitssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Eingrifferfassungsschaltung (
460 ) einen Spannungskomparator aufweist. - Ein Sicherheitssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das folgende Merkmale aufweist: ein Schutzgehäuse (
330 ), das zwischen der ersten (260A ) und der zweiten (260B ) Schaltungsplatine angeordnet ist; und einen flexiblen leitfähigen Film (340 ), der an der Außenseite des Schutzgehäuses (330 ) gedruckt ist, wobei die Eingrifferfassungsschaltung (460 ) wirksam ist, um zu erfassen, ob die Integrität des flexiblen leitfähigen Films (340 ) beeinträchtigt wurde. - Ein Sicherheitssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sicherheitssystem Teil eines sicheren POS-Endgeräts (
200 ) ist.
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