crypto/sha3: use the assembly optimized KeccakF on amd64
NIST published a Keccak Code Package following the SHA-3 workshop organized in 2014, containing optimized versions of various Keccak functions for various architectures. This CL converts the GNU asm code of the Keccak permutation for the x86_64 architecture into Go assembly. The code here is almost an identical copy of KeccakF1600_StatePermute, with the only modification of converting the input state into the implementation's internal representation and vice versa before return. This keeps the algorithm an in-place version and avoids requiring extra external state inits and data XORs before and after the permute. The speed difference is: benchmark old ns/op new ns/op delta BenchmarkPermutationFunction-8 476 411 -13.66% BenchmarkSha3_512_MTU-8 9910 8681 -12.40% BenchmarkSha3_384_MTU-8 7124 6249 -12.28% BenchmarkSha3_256_MTU-8 5666 4986 -12.00% BenchmarkSha3_224_MTU-8 5401 4750 -12.05% BenchmarkShake128_MTU-8 4614 3980 -13.74% BenchmarkShake256_MTU-8 4935 4295 -12.97% BenchmarkShake256_16x-8 71850 63798 -11.21% BenchmarkShake256_1MiB-8 3784244 3285733 -13.17% BenchmarkSha3_512_1MiB-8 7098875 6163359 -13.18% benchmark old MB/s new MB/s speedup BenchmarkPermutationFunction-8 420.11 486.35 1.16x BenchmarkSha3_512_MTU-8 136.22 155.51 1.14x BenchmarkSha3_384_MTU-8 189.49 216.03 1.14x BenchmarkSha3_256_MTU-8 238.23 270.71 1.14x BenchmarkSha3_224_MTU-8 249.91 284.19 1.14x BenchmarkShake128_MTU-8 292.58 339.15 1.16x BenchmarkShake256_MTU-8 273.53 314.28 1.15x BenchmarkShake256_16x-8 228.03 256.81 1.13x BenchmarkShake256_1MiB-8 277.09 319.13 1.15x BenchmarkSha3_512_1MiB-8 147.71 170.13 1.15x For further details, please see: - http://csrc.nist.gov/groups/ST/hash/sha-3/Aug2014/documents/vanassche_keccak_code.pdf - https://github.com/gvanas/KeccakCodePackage Change-Id: I5b0b9395bba7d8c9acfe2b9c79f6e9c2cf858c7c Reviewed-on: https://go-review.googlesource.com/17962 Reviewed-by: Adam Langley <agl@golang.org>
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80b25ed484
@@ -2,6 +2,8 @@
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// Use of this source code is governed by a BSD-style
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// license that can be found in the LICENSE file.
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// +build !amd64 appengine gccgo
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package sha3
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// rc stores the round constants for use in the ι step.
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@@ -0,0 +1,13 @@
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// Copyright 2015 The Go Authors. All rights reserved.
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// Use of this source code is governed by a BSD-style
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||||
// license that can be found in the LICENSE file.
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// +build amd64,!appengine,!gccgo
|
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||||
package sha3
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||||
// This function is implemented in keccakf_amd64.s.
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||||
//go:noescape
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||||
func keccakF1600(a *[25]uint64)
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@@ -0,0 +1,392 @@
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||||
// Copyright 2015 The Go Authors. All rights reserved.
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||||
// Use of this source code is governed by a BSD-style
|
||||
// license that can be found in the LICENSE file.
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// +build amd64,!appengine,!gccgo
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||||
// This code was translated into a form compatible with 6a from the public
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||||
// domain sources at https://github.com/gvanas/KeccakCodePackage
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||||
// Offsets in state
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||||
#define _ba (0*8)
|
||||
#define _be (1*8)
|
||||
#define _bi (2*8)
|
||||
#define _bo (3*8)
|
||||
#define _bu (4*8)
|
||||
#define _ga (5*8)
|
||||
#define _ge (6*8)
|
||||
#define _gi (7*8)
|
||||
#define _go (8*8)
|
||||
#define _gu (9*8)
|
||||
#define _ka (10*8)
|
||||
#define _ke (11*8)
|
||||
#define _ki (12*8)
|
||||
#define _ko (13*8)
|
||||
#define _ku (14*8)
|
||||
#define _ma (15*8)
|
||||
#define _me (16*8)
|
||||
#define _mi (17*8)
|
||||
#define _mo (18*8)
|
||||
#define _mu (19*8)
|
||||
#define _sa (20*8)
|
||||
#define _se (21*8)
|
||||
#define _si (22*8)
|
||||
#define _so (23*8)
|
||||
#define _su (24*8)
|
||||
|
||||
// Temporary registers
|
||||
#define rT1 AX
|
||||
|
||||
// Round vars
|
||||
#define rpState DI
|
||||
#define rpStack SP
|
||||
|
||||
#define rDa BX
|
||||
#define rDe CX
|
||||
#define rDi DX
|
||||
#define rDo R8
|
||||
#define rDu R9
|
||||
|
||||
#define rBa R10
|
||||
#define rBe R11
|
||||
#define rBi R12
|
||||
#define rBo R13
|
||||
#define rBu R14
|
||||
|
||||
#define rCa SI
|
||||
#define rCe BP
|
||||
#define rCi rBi
|
||||
#define rCo rBo
|
||||
#define rCu R15
|
||||
|
||||
#define MOVQ_RBI_RCE MOVQ rBi, rCe
|
||||
#define XORQ_RT1_RCA XORQ rT1, rCa
|
||||
#define XORQ_RT1_RCE XORQ rT1, rCe
|
||||
#define XORQ_RBA_RCU XORQ rBa, rCu
|
||||
#define XORQ_RBE_RCU XORQ rBe, rCu
|
||||
#define XORQ_RDU_RCU XORQ rDu, rCu
|
||||
#define XORQ_RDA_RCA XORQ rDa, rCa
|
||||
#define XORQ_RDE_RCE XORQ rDe, rCe
|
||||
|
||||
#define mKeccakRound(iState, oState, rc, B_RBI_RCE, G_RT1_RCA, G_RT1_RCE, G_RBA_RCU, K_RT1_RCA, K_RT1_RCE, K_RBA_RCU, M_RT1_RCA, M_RT1_RCE, M_RBE_RCU, S_RDU_RCU, S_RDA_RCA, S_RDE_RCE) \
|
||||
/* Prepare round */ \
|
||||
MOVQ rCe, rDa; \
|
||||
ROLQ $1, rDa; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ _bi(iState), rCi; \
|
||||
XORQ _gi(iState), rDi; \
|
||||
XORQ rCu, rDa; \
|
||||
XORQ _ki(iState), rCi; \
|
||||
XORQ _mi(iState), rDi; \
|
||||
XORQ rDi, rCi; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ rCi, rDe; \
|
||||
ROLQ $1, rDe; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ _bo(iState), rCo; \
|
||||
XORQ _go(iState), rDo; \
|
||||
XORQ rCa, rDe; \
|
||||
XORQ _ko(iState), rCo; \
|
||||
XORQ _mo(iState), rDo; \
|
||||
XORQ rDo, rCo; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ rCo, rDi; \
|
||||
ROLQ $1, rDi; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ rCu, rDo; \
|
||||
XORQ rCe, rDi; \
|
||||
ROLQ $1, rDo; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ rCa, rDu; \
|
||||
XORQ rCi, rDo; \
|
||||
ROLQ $1, rDu; \
|
||||
\
|
||||
/* Result b */ \
|
||||
MOVQ _ba(iState), rBa; \
|
||||
MOVQ _ge(iState), rBe; \
|
||||
XORQ rCo, rDu; \
|
||||
MOVQ _ki(iState), rBi; \
|
||||
MOVQ _mo(iState), rBo; \
|
||||
MOVQ _su(iState), rBu; \
|
||||
XORQ rDe, rBe; \
|
||||
ROLQ $44, rBe; \
|
||||
XORQ rDi, rBi; \
|
||||
XORQ rDa, rBa; \
|
||||
ROLQ $43, rBi; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ rBe, rCa; \
|
||||
MOVQ rc, rT1; \
|
||||
ORQ rBi, rCa; \
|
||||
XORQ rBa, rT1; \
|
||||
XORQ rT1, rCa; \
|
||||
MOVQ rCa, _ba(oState); \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDu, rBu; \
|
||||
ROLQ $14, rBu; \
|
||||
MOVQ rBa, rCu; \
|
||||
ANDQ rBe, rCu; \
|
||||
XORQ rBu, rCu; \
|
||||
MOVQ rCu, _bu(oState); \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDo, rBo; \
|
||||
ROLQ $21, rBo; \
|
||||
MOVQ rBo, rT1; \
|
||||
ANDQ rBu, rT1; \
|
||||
XORQ rBi, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _bi(oState); \
|
||||
\
|
||||
NOTQ rBi; \
|
||||
ORQ rBa, rBu; \
|
||||
ORQ rBo, rBi; \
|
||||
XORQ rBo, rBu; \
|
||||
XORQ rBe, rBi; \
|
||||
MOVQ rBu, _bo(oState); \
|
||||
MOVQ rBi, _be(oState); \
|
||||
B_RBI_RCE; \
|
||||
\
|
||||
/* Result g */ \
|
||||
MOVQ _gu(iState), rBe; \
|
||||
XORQ rDu, rBe; \
|
||||
MOVQ _ka(iState), rBi; \
|
||||
ROLQ $20, rBe; \
|
||||
XORQ rDa, rBi; \
|
||||
ROLQ $3, rBi; \
|
||||
MOVQ _bo(iState), rBa; \
|
||||
MOVQ rBe, rT1; \
|
||||
ORQ rBi, rT1; \
|
||||
XORQ rDo, rBa; \
|
||||
MOVQ _me(iState), rBo; \
|
||||
MOVQ _si(iState), rBu; \
|
||||
ROLQ $28, rBa; \
|
||||
XORQ rBa, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _ga(oState); \
|
||||
G_RT1_RCA; \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDe, rBo; \
|
||||
ROLQ $45, rBo; \
|
||||
MOVQ rBi, rT1; \
|
||||
ANDQ rBo, rT1; \
|
||||
XORQ rBe, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _ge(oState); \
|
||||
G_RT1_RCE; \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDi, rBu; \
|
||||
ROLQ $61, rBu; \
|
||||
MOVQ rBu, rT1; \
|
||||
ORQ rBa, rT1; \
|
||||
XORQ rBo, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _go(oState); \
|
||||
\
|
||||
ANDQ rBe, rBa; \
|
||||
XORQ rBu, rBa; \
|
||||
MOVQ rBa, _gu(oState); \
|
||||
NOTQ rBu; \
|
||||
G_RBA_RCU; \
|
||||
\
|
||||
ORQ rBu, rBo; \
|
||||
XORQ rBi, rBo; \
|
||||
MOVQ rBo, _gi(oState); \
|
||||
\
|
||||
/* Result k */ \
|
||||
MOVQ _be(iState), rBa; \
|
||||
MOVQ _gi(iState), rBe; \
|
||||
MOVQ _ko(iState), rBi; \
|
||||
MOVQ _mu(iState), rBo; \
|
||||
MOVQ _sa(iState), rBu; \
|
||||
XORQ rDi, rBe; \
|
||||
ROLQ $6, rBe; \
|
||||
XORQ rDo, rBi; \
|
||||
ROLQ $25, rBi; \
|
||||
MOVQ rBe, rT1; \
|
||||
ORQ rBi, rT1; \
|
||||
XORQ rDe, rBa; \
|
||||
ROLQ $1, rBa; \
|
||||
XORQ rBa, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _ka(oState); \
|
||||
K_RT1_RCA; \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDu, rBo; \
|
||||
ROLQ $8, rBo; \
|
||||
MOVQ rBi, rT1; \
|
||||
ANDQ rBo, rT1; \
|
||||
XORQ rBe, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _ke(oState); \
|
||||
K_RT1_RCE; \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDa, rBu; \
|
||||
ROLQ $18, rBu; \
|
||||
NOTQ rBo; \
|
||||
MOVQ rBo, rT1; \
|
||||
ANDQ rBu, rT1; \
|
||||
XORQ rBi, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _ki(oState); \
|
||||
\
|
||||
MOVQ rBu, rT1; \
|
||||
ORQ rBa, rT1; \
|
||||
XORQ rBo, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _ko(oState); \
|
||||
\
|
||||
ANDQ rBe, rBa; \
|
||||
XORQ rBu, rBa; \
|
||||
MOVQ rBa, _ku(oState); \
|
||||
K_RBA_RCU; \
|
||||
\
|
||||
/* Result m */ \
|
||||
MOVQ _ga(iState), rBe; \
|
||||
XORQ rDa, rBe; \
|
||||
MOVQ _ke(iState), rBi; \
|
||||
ROLQ $36, rBe; \
|
||||
XORQ rDe, rBi; \
|
||||
MOVQ _bu(iState), rBa; \
|
||||
ROLQ $10, rBi; \
|
||||
MOVQ rBe, rT1; \
|
||||
MOVQ _mi(iState), rBo; \
|
||||
ANDQ rBi, rT1; \
|
||||
XORQ rDu, rBa; \
|
||||
MOVQ _so(iState), rBu; \
|
||||
ROLQ $27, rBa; \
|
||||
XORQ rBa, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _ma(oState); \
|
||||
M_RT1_RCA; \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDi, rBo; \
|
||||
ROLQ $15, rBo; \
|
||||
MOVQ rBi, rT1; \
|
||||
ORQ rBo, rT1; \
|
||||
XORQ rBe, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _me(oState); \
|
||||
M_RT1_RCE; \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDo, rBu; \
|
||||
ROLQ $56, rBu; \
|
||||
NOTQ rBo; \
|
||||
MOVQ rBo, rT1; \
|
||||
ORQ rBu, rT1; \
|
||||
XORQ rBi, rT1; \
|
||||
MOVQ rT1, _mi(oState); \
|
||||
\
|
||||
ORQ rBa, rBe; \
|
||||
XORQ rBu, rBe; \
|
||||
MOVQ rBe, _mu(oState); \
|
||||
\
|
||||
ANDQ rBa, rBu; \
|
||||
XORQ rBo, rBu; \
|
||||
MOVQ rBu, _mo(oState); \
|
||||
M_RBE_RCU; \
|
||||
\
|
||||
/* Result s */ \
|
||||
MOVQ _bi(iState), rBa; \
|
||||
MOVQ _go(iState), rBe; \
|
||||
MOVQ _ku(iState), rBi; \
|
||||
XORQ rDi, rBa; \
|
||||
MOVQ _ma(iState), rBo; \
|
||||
ROLQ $62, rBa; \
|
||||
XORQ rDo, rBe; \
|
||||
MOVQ _se(iState), rBu; \
|
||||
ROLQ $55, rBe; \
|
||||
\
|
||||
XORQ rDu, rBi; \
|
||||
MOVQ rBa, rDu; \
|
||||
XORQ rDe, rBu; \
|
||||
ROLQ $2, rBu; \
|
||||
ANDQ rBe, rDu; \
|
||||
XORQ rBu, rDu; \
|
||||
MOVQ rDu, _su(oState); \
|
||||
\
|
||||
ROLQ $39, rBi; \
|
||||
S_RDU_RCU; \
|
||||
NOTQ rBe; \
|
||||
XORQ rDa, rBo; \
|
||||
MOVQ rBe, rDa; \
|
||||
ANDQ rBi, rDa; \
|
||||
XORQ rBa, rDa; \
|
||||
MOVQ rDa, _sa(oState); \
|
||||
S_RDA_RCA; \
|
||||
\
|
||||
ROLQ $41, rBo; \
|
||||
MOVQ rBi, rDe; \
|
||||
ORQ rBo, rDe; \
|
||||
XORQ rBe, rDe; \
|
||||
MOVQ rDe, _se(oState); \
|
||||
S_RDE_RCE; \
|
||||
\
|
||||
MOVQ rBo, rDi; \
|
||||
MOVQ rBu, rDo; \
|
||||
ANDQ rBu, rDi; \
|
||||
ORQ rBa, rDo; \
|
||||
XORQ rBi, rDi; \
|
||||
XORQ rBo, rDo; \
|
||||
MOVQ rDi, _si(oState); \
|
||||
MOVQ rDo, _so(oState) \
|
||||
|
||||
// func keccakF1600(state *[25]uint64)
|
||||
TEXT ·keccakF1600(SB), 0, $200-8
|
||||
MOVQ state+0(FP), rpState
|
||||
SUBQ $(8*25), SP
|
||||
|
||||
// Convert the user state into an internal state
|
||||
NOTQ _be(rpState)
|
||||
NOTQ _bi(rpState)
|
||||
NOTQ _go(rpState)
|
||||
NOTQ _ki(rpState)
|
||||
NOTQ _mi(rpState)
|
||||
NOTQ _sa(rpState)
|
||||
|
||||
// Execute the KeccakF permutation
|
||||
MOVQ _ba(rpState), rCa
|
||||
MOVQ _be(rpState), rCe
|
||||
MOVQ _bu(rpState), rCu
|
||||
|
||||
XORQ _ga(rpState), rCa
|
||||
XORQ _ge(rpState), rCe
|
||||
XORQ _gu(rpState), rCu
|
||||
|
||||
XORQ _ka(rpState), rCa
|
||||
XORQ _ke(rpState), rCe
|
||||
XORQ _ku(rpState), rCu
|
||||
|
||||
XORQ _ma(rpState), rCa
|
||||
XORQ _me(rpState), rCe
|
||||
XORQ _mu(rpState), rCu
|
||||
|
||||
XORQ _sa(rpState), rCa
|
||||
XORQ _se(rpState), rCe
|
||||
MOVQ _si(rpState), rDi
|
||||
MOVQ _so(rpState), rDo
|
||||
XORQ _su(rpState), rCu
|
||||
|
||||
mKeccakRound(rpState, rpStack, $0x0000000000000001, MOVQ_RBI_RCE, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBE_RCU, XORQ_RDU_RCU, XORQ_RDA_RCA, XORQ_RDE_RCE)
|
||||
mKeccakRound(rpStack, rpState, $0x0000000000008082, MOVQ_RBI_RCE, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBE_RCU, XORQ_RDU_RCU, XORQ_RDA_RCA, XORQ_RDE_RCE)
|
||||
mKeccakRound(rpState, rpStack, $0x800000000000808a, MOVQ_RBI_RCE, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBE_RCU, XORQ_RDU_RCU, XORQ_RDA_RCA, XORQ_RDE_RCE)
|
||||
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mKeccakRound(rpStack, rpState, $0x8000000000008080, MOVQ_RBI_RCE, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBE_RCU, XORQ_RDU_RCU, XORQ_RDA_RCA, XORQ_RDE_RCE)
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||||
mKeccakRound(rpState, rpStack, $0x0000000080000001, MOVQ_RBI_RCE, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBA_RCU, XORQ_RT1_RCA, XORQ_RT1_RCE, XORQ_RBE_RCU, XORQ_RDU_RCU, XORQ_RDA_RCA, XORQ_RDE_RCE)
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||||
mKeccakRound(rpStack, rpState, $0x8000000080008008, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP, NOP)
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// Revert the internal state to the user state
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NOTQ _be(rpState)
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NOTQ _bi(rpState)
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NOTQ _go(rpState)
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NOTQ _ki(rpState)
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NOTQ _mi(rpState)
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NOTQ _sa(rpState)
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ADDQ $(8*25), SP
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RET
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Reference in New Issue
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