CN110928951B - 一种基于区块链的数据共享及仲裁方法 - Google Patents

一种基于区块链的数据共享及仲裁方法 Download PDF

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Abstract

一种基于区块链的数据共享及仲裁方法。其包括初始化区块链网络；设置数据共享成员准入规则；基于区块链的数据共享；选举仲裁委员会成员及随机生成仲裁位置顺序；发起仲裁请求以验证基于区块链共识的数据并确定仲裁费用；基于仲裁机制的数据仲裁并判断仲裁委员会是否需要重组；支付基于智能合约的仲裁费用等步骤。本发明效果：以区块链网络共享记录形式进行数据共享，在共享数据情况下有效保护数据隐私不被泄露；在数据共享成员相互间进行数据共享时，能在不公开数据情况下保证区块链上数据真实可靠；区块链的去中心化的特点可以减少平台的维护成本，降低数据共享及仲裁机构的实施难度；区块链不可篡改的特性，提高了共享数据和仲裁结果的可信性。

Description

一种基于区块链的数据共享及仲裁方法
技术领域
本发明属于区块链共识协议技术领域，特别是涉及一种基于区块链的数据共享及仲裁方法。
背景技术
随着网络应用的快速发展，用户的数据量也呈指数性增长，但是很多拥有数据的企业或机构不具备分析数据的能力，而具备分析能力和需求的人得不到数据，这就造成了所谓的数据孤岛现象，基于区块链的数据共享技术可以解决这一问题。但是在共享过程中，由于数据不公开，导致数据共享过程不易被验证，怎样在数据曝光度最低的情况下解决数据共享过程中的纠纷，如何通过设计仲裁方法来保证恶意节点不会通过恶意仲裁获得共享数据，是在基于区块链的数据共享技术中两个最重要的问题。
目前基于区块链的数据共享方法主要包括以下几种：
账本式数据共享方法：目前大多数基于区块链的数据共享采用账本式数据共享方法，由数据需求方和数据提供方单独签订协议，进行线下数据交换，将数据交换的协议及过程记录在区块链上，由双方在区块链上达成共识后将消息广播至全网，从而实现数据共享过程的可溯源。由于数据共享双方不通过区块链达成协议，只通过区块链保存共享过程，所以不需要基于区块链共识的仲裁机制。
合约式数据共享方法：目前还存在基于智能合约数据共享方法，由数据共享各方组成联盟链，通过区块链智能合约进行数据共享，对共享过程全网共识，但是并不暴露共享的数据本身。在这种数据共享方法中，由于共享数据并不暴露，所以在产生纠纷时需要仲裁机制保证链上数据的正确性。
目前已经存在的区块链仲裁方法是EOS的ECAF，及EOS核心仲裁法庭，该仲裁法庭由EOS专门培训后组成中心化仲裁机构，负责EOS系统中的纠纷仲裁。
现有的账本式数据共享方法并不通过区块链技术实现纠纷仲裁，而是通过线下协商的办法解决矛盾纠纷，协商过程并不被他人看到。现有的合约式数据共享方法在产生纠纷时，默认数据提供方提供的数据是可信的，因而对于数据提供方提供虚假数据的行为不能做出判断，从而在一定程度上损害了数据需求方的利益。
目前基于区块链的仲裁方法主要为：
中心化的仲裁方法：现有的基于区块链的仲裁机制实际上是一种中心化的仲裁机制，由专业的人经过培训后组成专业的机构对系统进行仲裁，在一定程度上不符合区块链去中心化解决问题的方式，而且传统的核心和权力的仲裁方式，对区块链本身结构是一种冲击。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于区块链的数据共享仲裁方法。
为了达到上述目的，本发明提供的基于区块链的数据共享及仲裁方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)初始化区块链网络：各数据共享方作为数据共享成员签署条约以形成共同维护管理且数据共享的区块链网络，并议定通信协议；
2)设置数据共享成员准入规则：当非数据共享成员发出加入区块链网络的请求时，判断该请求，利用共识机制对该请求达成共识并针对不同请求做出相应操作；
3)基于区块链的数据共享：数据请求方进行基于区块链的数据处理模型共享，数据提供方进行基于数据处理模型的数据共享；
4)选举仲裁委员会成员及随机生成仲裁位置顺序：首先依据各数据共享成员对区块链网络的贡献度进行投票，然后将得票多的前几位数据共享成员选举为仲裁委员会成员，之后基于上述仲裁委员会成员随机生成仲裁位置顺序,并获取初始化区块链网络时确定的仲裁有效时间；
5)发起仲裁请求以验证基于区块链共识的数据并确定仲裁费用：若数据需求方认为上述数据存在问题，其可作为仲裁发起人对数据发起仲裁请求；由数据需求方编写智能合约，然后将仲裁费用放入智能合约，同时数据提供方也将仲裁费用放入智能合约；
6)基于仲裁机制的数据仲裁并判断仲裁委员会是否需要重组：数据需求方发起仲裁请求后，根据步骤4)中得到的仲裁位置顺序由相应的仲裁委员会成员进行数据仲裁和产生仲裁结果，并根据仲裁有效时间来判断仲裁委员会是否需要重组；
7)支付基于智能合约的仲裁费用：仲裁过程结束后，智能合约将自主进行仲裁费用的支付；若仲裁结果为数据真实可信，需由仲裁发起人，即数据请求方提供仲裁费用，并将数据提供方的仲裁费用退回；若仲裁结果为数据为虚假数据，则需由数据提供方提供仲裁费用，将数据请求方的仲裁费用退回，从而实现基于智能合约的自动仲裁费用支付。
在步骤3)中，所述的数据请求方进行基于区块链的数据处理模型共享的方法包括下列步骤：
101)数据请求方i根据自己的任务需求生成数据处理模型Mi；
102)数据请求方i将数据处理模型Mi广播到区块链网络以实现模型上传；
103)区块链网络通过共识达成一致，并将数据处理模型Mi保存在区块链中，供数据提供方调用及运行。
在步骤3)中，所述的数据提供方进行基于数据处理模型的数据共享的方法包括以下步骤：
201)区块链网络中所有收到数据处理模型Mi的数据共享成员根据自身的兴趣和能力选取相应的数据处理模型Mi进行共享；
202)参与数据共享的数据提供方j收集共享过程相关数据Dj；
203)数据提供方j使用获取的数据处理模型Mi处理共享过程相关数据Dj，得到处理后的数据Mi(Dj)；
204)数据提供方j将数据Mi(Dj)上传到区块链中等待确认；
205)区块链网络通过共识机制确定数据提供方j上传的数据Mi(Dj)是否有效，若有效则将符合要求的数据作为新的区块写入区块链中。
在步骤4)中，所述的依据各数据共享成员对区块链网络的贡献度进行投票，然后将得票多的前几位数据共享成员选举为仲裁委员会成员的方法包括下列步骤：
301)数据共享成员
Figure BDA0002288761080000041
将自己持有的股权当作选票
Figure BDA0002288761080000042
将其投给选中的数据共享成员
Figure BDA0002288761080000043
302)区块链网络统计每一个数据共享成员的最终选票：
Figure BDA0002288761080000044
其中
Figure BDA0002288761080000051
表示数据共享成员
Figure BDA0002288761080000052
收到的来自数据共享成员
Figure BDA0002288761080000053
的选票
Figure BDA0002288761080000054
n表示该区块链网络中数据共享成员的总数；
303)区块链网络根据收集到的最终选票集合{Sto1,Sto2,…,Ston}，调用Sorted(Sto1,Sto2,…,Ston)对每个数据共享成员获得的最终选票进行降序排列，并选出前N个数据共享成员
Figure BDA0002288761080000055
作为仲裁委员会成员，其中N为初始化区块链网络时设定的仲裁委员会成员个数。
在步骤4)中，所述的基于仲裁委员会成员随机生成仲裁位置顺序的方法包括下列步骤：
401)根据公式
Figure BDA0002288761080000056
计算出仲裁委员会成员的总投票数；
402)根据公式j＝Sum％n，将数据共享成员
Figure BDA0002288761080000057
视为第j个位置的仲裁委员会成员；
403)根据公式j＝Sum％(n-1)，将数据共享成员
Figure BDA0002288761080000058
视为第j-1个位置的仲裁委员会成员；
404)重复上述操作，将仲裁委员会成员的仲裁位置顺序随机打乱；
其中当数据共享成员
Figure BDA0002288761080000059
计算出的随机位置已被其余数据共享成员占据时，则继续往后排，直到找到第一空缺位置为止；如果直到最后也没找到空缺位置，则从第一个位置开始继续寻找。
在步骤5)中，所述的仲裁费用Cj的多少由产生仲裁结果的时间Tj及占用区块链网络的资源Sj的多少来确定，即：
Figure BDA00022887610800000510
在步骤6)中，所述的进行数据仲裁和产生仲裁结果的方法是首先仲裁委员会成员请求数据提供方提供原始数据并对该原始数据进行校验，若原始数据不符则直接产生仲裁结果，否则获取数据请求方的数据处理模型，然后利用数据处理模型对原始数据进行计算，产生计算结果，并将计算结果与上述步骤3)中获得的处理后的数据进行比对，根据比对结果产生仲裁结果，最后将仲裁结果生成区块并放入仲裁链的末尾。
在步骤6)中，所述的根据仲裁有效时间来判断仲裁委员会是否需要重组的方法是根据仲裁位置顺序判断下一位进行仲裁的仲裁委员会成员
Figure BDA0002288761080000061
并在仲裁有效时间内等待该仲裁委员会成员产生仲裁结果；若该仲裁委员会成员未能产生仲裁结果，则依据仲裁位置顺序选择下一位仲裁委员会成员
Figure BDA0002288761080000062
进行仲裁；若该仲裁委员会成员也并未在仲裁有效时间内产生仲裁结果，则需要按照步骤4)重新产生仲裁委员会。
本发明提供的基于区块链的数据共享及仲裁方法的有益效果是：
(1)以区块链网络共享记录的形式进行数据共享，在共享数据的情况下有效保护数据隐私不被泄露；(2)在数据共享成员相互之间进行数据共享时，能够在不公开数据的情况下保证区块链上数据真实可靠；(3)区块链的去中心化的特点可以减少平台的维护成本，降低数据共享及仲裁机构的实施难度；区块链不可篡改的特性，提高了共享数据和仲裁结果的可信性；(4)区块的分布式架构可确保系统在仲裁过程中不会由于单个节点故障而瘫痪，实现了数据共享过程和仲裁过程的算力分散；(5)仲裁委员会成员的选取过程是推荐制，对系统贡献度越大的人推荐票权值越大，有效保证拥有更多系统权利的人不会主动作恶，保证了系统的可信及稳定。
附图说明
图1为本发明提供的基于区块链的数据共享及仲裁方法流程图。
图2为加入区块链网络的请求发起过程流程图。
图3为基于区块链的数据共享过程流程图
图4为选举仲裁委员会成员及随机生成仲裁顺序过程流程图。
图5为基于仲裁机制的数据仲裁过程流程图。
图6为基于智能合约的仲裁费用支付方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的基于区块链的数据共享及仲裁方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)初始化区块链网络：各数据共享方作为数据共享成员签署条约以形成共同维护管理且数据共享的区块链网络，并议定通信协议；
2)设置数据共享成员准入规则：当非数据共享成员发出加入区块链网络的请求时，判断该请求，利用共识机制对该请求达成共识并针对不同请求做出相应操作，具体过程如图2所示。
3)基于区块链的数据共享：数据请求方进行基于区块链的数据处理模型共享，数据提供方进行基于数据处理模型的数据共享，具体过程如图3所示。
在步骤3)中，所述的数据请求方进行基于区块链的数据处理模型共享的方法包括下列步骤：
101)数据请求方i根据自己的任务需求生成数据处理模型Mi；
102)数据请求方i将数据处理模型Mi广播到区块链网络以实现模型上传；
103)区块链网络通过共识达成一致，并将数据处理模型Mi保存在区块链中，供数据提供方调用及运行。
在步骤3)中，所述的数据提供方进行基于数据处理模型的数据共享的方法包括以下步骤：
201)区块链网络中所有收到数据处理模型Mi的数据共享成员根据自身的兴趣和能力选取相应的数据处理模型Mi进行共享；
202)参与数据共享的数据提供方j收集共享过程相关数据Dj；
203)数据提供方j使用获取的数据处理模型Mi处理共享过程相关数据Dj，得到处理后的数据Mi(Dj)；
204)数据提供方j将数据Mi(Dj)上传到区块链中等待确认；
205)区块链网络通过共识机制确定数据提供方j上传的数据Mi(Dj)是否有效，若有效则将符合要求的数据作为新的区块写入区块链中。
4)选举仲裁委员会成员及随机生成仲裁位置顺序：首先依据各数据共享成员对区块链网络的贡献度进行投票，然后将得票多的前几位数据共享成员选举为仲裁委员会成员，之后基于上述仲裁委员会成员随机生成仲裁位置顺序,并获取初始化区块链网络时确定的仲裁有效时间。仲裁有效时间即当仲裁委员会成员依照仲裁顺序获得仲裁权利时，对某一仲裁请求产生仲裁结果的时间。选举仲裁委员会成员及随机生成仲裁顺序过程如图4所示。
在步骤4)中，所述的依据各数据共享成员对区块链网络的贡献度进行投票，然后将得票多的前几位数据共享成员选举为仲裁委员会成员的方法包括下列步骤：
301)数据共享成员
Figure BDA0002288761080000081
将自己持有的股权当作选票
Figure BDA0002288761080000082
将其投给选中的数据共享成员
Figure BDA0002288761080000083
302)区块链网络统计每一个数据共享成员的最终选票：
Figure BDA0002288761080000091
其中
Figure BDA0002288761080000092
表示数据共享成员
Figure BDA0002288761080000093
收到的来自数据共享成员
Figure BDA0002288761080000094
的选票
Figure BDA0002288761080000095
n表示该区块链网络中数据共享成员的总数；
303)区块链网络根据收集到的最终选票集合{Sto1,Sto2,…,Ston}，调用Sorted(Sto1,Sto2,…,Ston)对每个数据共享成员获得的最终选票进行降序排列，并选出前N个数据共享成员
Figure BDA0002288761080000096
作为仲裁委员会成员，其中N为初始化区块链网络时设定的仲裁委员会成员个数。
在步骤4)中，所述的基于仲裁委员会成员随机生成仲裁位置顺序的方法包括下列步骤：
401)根据公式
Figure BDA0002288761080000097
计算出仲裁委员会成员的总投票数；
402)根据公式j＝Sum％n，将数据共享成员
Figure BDA0002288761080000098
视为第j个位置的仲裁委员会成员；
403)根据公式j＝Sum％(n-1)，将数据共享成员
Figure BDA0002288761080000099
视为第j-1个位置的仲裁委员会成员；
404)重复上述操作，将仲裁委员会成员的仲裁位置顺序随机打乱；
其中当数据共享成员
Figure BDA00022887610800000910
计算出的随机位置已被其余数据共享成员占据时，则继续往后排，直到找到第一空缺位置为止；如果直到最后也没找到空缺位置，则从第一个位置开始继续寻找。
5)发起仲裁请求以验证基于区块链共识的数据并确定仲裁费用：在上述新的区块链中的共识内容为数据，由于只能对数据的来源进行鉴定，而不能对结果本身的真实性进行验证，因此，若数据需求方认为上述数据存在问题，其可作为仲裁发起人对数据发起仲裁请求；
在仲裁请求发起过程中，由于仲裁请求会消耗仲裁委员会成员的大量计算资源，同时为避免仲裁机制的滥用以及恶意节点通过仲裁机制获取共享数据，本发明采用一种基于智能合约的仲裁费用支付机制，收取的仲裁费用Cj的多少由产生仲裁结果的时间Tj及占用区块链网络的资源Sj的多少来确定，即：
Figure BDA0002288761080000101
由数据需求方编写智能合约，然后将仲裁费用放入智能合约，同时数据提供方也将仲裁费用放入智能合约。
6)基于仲裁机制的数据仲裁并判断仲裁委员会是否需要重组：数据需求方发起仲裁请求后，根据步骤4)中得到的仲裁位置顺序由相应的仲裁委员会成员进行数据仲裁和产生仲裁结果，并根据仲裁有效时间来判断仲裁委员会是否需要重组；
进行数据仲裁和产生仲裁结果的方法是首先仲裁委员会成员请求数据提供方提供原始数据并对该原始数据进行校验，若原始数据不符则直接产生仲裁结果，否则获取数据请求方的数据处理模型，然后利用数据处理模型对原始数据进行计算，产生计算结果，并将计算结果与上述步骤3)中获得的处理后的数据进行比对，根据比对结果产生仲裁结果，最后将仲裁结果生成区块并放入仲裁链的末尾。基于仲裁机制的数据仲裁过程流程图如图5所示；
根据仲裁有效时间来判断仲裁委员会是否需要重组的方法是根据仲裁位置顺序判断下一位进行仲裁的仲裁委员会成员
Figure BDA0002288761080000102
并在仲裁有效时间内等待该仲裁委员会成员产生仲裁结果；若该仲裁委员会成员未能产生仲裁结果，则依据仲裁位置顺序选择下一位仲裁委员会成员
Figure BDA0002288761080000103
进行仲裁；若该仲裁委员会成员也并未在仲裁有效时间内产生仲裁结果，则需要按照步骤4)重新产生仲裁委员会；
7)支付基于智能合约的仲裁费用：仲裁过程结束后，智能合约将自主进行仲裁费用的支付；若仲裁结果为数据真实可信，需由仲裁发起人，即数据请求方提供仲裁费用，并将数据提供方的仲裁费用退回；若仲裁结果为数据为虚假数据，则需由数据提供方提供仲裁费用，将数据请求方的仲裁费用退回，从而实现基于智能合约的自动仲裁费用支付。基于智能合约的仲裁费用支付方法如图6所示。

Claims (8)

1.一种基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)初始化区块链网络：各数据共享方作为数据共享成员签署条约以形成共同维护管理且数据共享的区块链网络，并议定通信协议；
2)设置数据共享成员准入规则：当非数据共享成员发出加入区块链网络的请求时，判断该请求，利用共识机制对该请求达成共识并针对不同请求做出相应操作；
3)基于区块链的数据共享：数据请求方进行基于区块链的数据处理模型共享，数据提供方进行基于数据处理模型的数据共享；
4)选举仲裁委员会成员及随机生成仲裁位置顺序：首先依据各数据共享成员对区块链网络的贡献度进行投票，然后将得票多的前几位数据共享成员选举为仲裁委员会成员，之后基于上述仲裁委员会成员随机生成仲裁位置顺序,并获取初始化区块链网络时确定的仲裁有效时间；
5)发起仲裁请求以验证基于区块链共识的数据并确定仲裁费用：若数据需求方认为上述数据存在问题，其可作为仲裁发起人对数据发起仲裁请求；由数据需求方编写智能合约，然后将仲裁费用放入智能合约，同时数据提供方也将仲裁费用放入智能合约；
6)基于仲裁机制的数据仲裁并判断仲裁委员会是否需要重组：数据需求方发起仲裁请求后，根据步骤4)中得到的仲裁位置顺序由相应的仲裁委员会成员进行数据仲裁和产生仲裁结果，并根据仲裁有效时间来判断仲裁委员会是否需要重组；
7)支付基于智能合约的仲裁费用：仲裁过程结束后，智能合约将自主进行仲裁费用的支付；若仲裁结果为数据真实可信，需由仲裁发起人，即数据请求方提供仲裁费用，并将数据提供方的仲裁费用退回；若仲裁结果为数据为虚假数据，则需由数据提供方提供仲裁费用，将数据请求方的仲裁费用退回，从而实现基于智能合约的自动仲裁费用支付。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的数据请求方进行基于区块链的数据处理模型共享的方法包括下列步骤：
101)数据请求方i根据自己的任务需求生成数据处理模型Mi；
102)数据请求方i将数据处理模型Mi广播到区块链网络以实现模型上传；
103)区块链网络通过共识达成一致，并将数据处理模型Mi保存在区块链中，供数据提供方调用及运行。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的数据提供方进行基于数据处理模型的数据共享的方法包括以下步骤：
201)区块链网络中所有收到数据处理模型Mi的数据共享成员根据自身的兴趣和能力选取相应的数据处理模型Mi进行共享；
202)参与数据共享的数据提供方j收集共享过程相关数据Dj；
203)数据提供方j使用获取的数据处理模型Mi处理共享过程相关数据Dj，得到处理后的数据Mi(Dj)；
204)数据提供方j将数据Mi(Dj)上传到区块链中等待确认；
205)区块链网络通过共识机制确定数据提供方j上传的数据Mi(Dj)是否有效，若有效则将符合要求的数据作为新的区块写入区块链中。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的依据各数据共享成员对区块链网络的贡献度进行投票，然后将得票多的前几位数据共享成员选举为仲裁委员会成员的方法包括下列步骤：
301)数据共享成员
Figure QLYQS_1
将自己持有的股权当作选票
Figure QLYQS_2
将其投给选中的数据共享成员
Figure QLYQS_3
302)区块链网络统计每一个数据共享成员的最终选票：
Figure QLYQS_4
其中
Figure QLYQS_5
表示数据共享成员
Figure QLYQS_6
收到的来自数据共享成员
Figure QLYQS_7
的选票
Figure QLYQS_8
n表示该区块链网络中数据共享成员的总数；
303)区块链网络根据收集到的最终选票集合{Sto1,Sto2,…,Ston}，调用Sorted(Sto1,Sto2,…,Ston)对每个数据共享成员获得的最终选票进行降序排列，并选出前N个数据共享成员
Figure QLYQS_9
作为仲裁委员会成员，其中N为初始化区块链网络时设定的仲裁委员会成员个数。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的基于仲裁委员会成员随机生成仲裁位置顺序的方法包括下列步骤：
401)根据公式
Figure QLYQS_10
计算出仲裁委员会成员的总投票数；
402)根据公式j＝Sum％n，将数据共享成员
Figure QLYQS_11
视为第j个位置的仲裁委员会成员；
403)根据公式j＝Sum％(n-1)，将数据共享成员
Figure QLYQS_12
视为第j-1个位置的仲裁委员会成员；
404)重复上述操作，将仲裁委员会成员的仲裁位置顺序随机打乱；
其中当数据共享成员
Figure QLYQS_13
计算出的随机位置已被其余数据共享成员占据时，则继续往后排，直到找到第一空缺位置为止；如果直到最后也没找到空缺位置，则从第一个位置开始继续寻找。
6.根据权利要求1所述的基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：在步骤5)中，所述的仲裁费用Cj的多少由产生仲裁结果的时间Tj及占用区块链网络的资源Sj的多少来确定，即：
Figure QLYQS_14
。
7.根据权利要求1所述的基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：在步骤6)中，所述的进行数据仲裁和产生仲裁结果的方法是首先仲裁委员会成员请求数据提供方提供原始数据并对该原始数据进行校验，若原始数据不符则直接产生仲裁结果，否则获取数据请求方的数据处理模型，然后利用数据处理模型对原始数据进行计算，产生计算结果，并将计算结果与上述步骤3)中获得的处理后的数据进行比对，根据比对结果产生仲裁结果，最后将仲裁结果生成区块并放入仲裁链的末尾。
8.根据权利要求1所述的基于区块链的数据共享及仲裁方法，其特征在于：在步骤6)中，所述的根据仲裁有效时间来判断仲裁委员会是否需要重组的方法是根据仲裁位置顺序判断下一位进行仲裁的仲裁委员会成员
Figure QLYQS_15
并在仲裁有效时间内等待该仲裁委员会成员产生仲裁结果；若该仲裁委员会成员未能产生仲裁结果，则依据仲裁位置顺序选择下一位仲裁委员会成员
Figure QLYQS_16
进行仲裁；若该仲裁委员会成员也并未在仲裁有效时间内产生仲裁结果，则需要按照步骤4)重新产生仲裁委员会。
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