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[linux/fpc-iii.git] / arch / x86 / crypto / des3_ede-asm_64.S
blob038f6ae87c5eea2890eaa548f9e9bdab16af8ab8
1 /*
2  * des3_ede-asm_64.S  -  x86-64 assembly implementation of 3DES cipher
3  *
4  * Copyright © 2014 Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@iki.fi>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  */
17 #include <linux/linkage.h>
19 .file "des3_ede-asm_64.S"
20 .text
22 #define s1 .L_s1
23 #define s2 ((s1) + (64*8))
24 #define s3 ((s2) + (64*8))
25 #define s4 ((s3) + (64*8))
26 #define s5 ((s4) + (64*8))
27 #define s6 ((s5) + (64*8))
28 #define s7 ((s6) + (64*8))
29 #define s8 ((s7) + (64*8))
31 /* register macros */
32 #define CTX %rdi
34 #define RL0 %r8
35 #define RL1 %r9
36 #define RL2 %r10
38 #define RL0d %r8d
39 #define RL1d %r9d
40 #define RL2d %r10d
42 #define RR0 %r11
43 #define RR1 %r12
44 #define RR2 %r13
46 #define RR0d %r11d
47 #define RR1d %r12d
48 #define RR2d %r13d
50 #define RW0 %rax
51 #define RW1 %rbx
52 #define RW2 %rcx
54 #define RW0d %eax
55 #define RW1d %ebx
56 #define RW2d %ecx
58 #define RW0bl %al
59 #define RW1bl %bl
60 #define RW2bl %cl
62 #define RW0bh %ah
63 #define RW1bh %bh
64 #define RW2bh %ch
66 #define RT0 %r15
67 #define RT1 %rbp
68 #define RT2 %r14
69 #define RT3 %rdx
71 #define RT0d %r15d
72 #define RT1d %ebp
73 #define RT2d %r14d
74 #define RT3d %edx
76 /***********************************************************************
77  * 1-way 3DES
78  ***********************************************************************/
79 #define do_permutation(a, b, offset, mask) \
80         movl a, RT0d; \
81         shrl $(offset), RT0d; \
82         xorl b, RT0d; \
83         andl $(mask), RT0d; \
84         xorl RT0d, b; \
85         shll $(offset), RT0d; \
86         xorl RT0d, a;
88 #define expand_to_64bits(val, mask) \
89         movl val##d, RT0d; \
90         rorl $4, RT0d; \
91         shlq $32, RT0; \
92         orq RT0, val; \
93         andq mask, val;
95 #define compress_to_64bits(val) \
96         movq val, RT0; \
97         shrq $32, RT0; \
98         roll $4, RT0d; \
99         orl RT0d, val##d;
101 #define initial_permutation(left, right) \
102         do_permutation(left##d, right##d,  4, 0x0f0f0f0f); \
103         do_permutation(left##d, right##d, 16, 0x0000ffff); \
104         do_permutation(right##d, left##d,  2, 0x33333333); \
105         do_permutation(right##d, left##d,  8, 0x00ff00ff); \
106         movabs $0x3f3f3f3f3f3f3f3f, RT3; \
107         movl left##d, RW0d; \
108         roll $1, right##d; \
109         xorl right##d, RW0d; \
110         andl $0xaaaaaaaa, RW0d; \
111         xorl RW0d, left##d; \
112         xorl RW0d, right##d; \
113         roll $1, left##d; \
114         expand_to_64bits(right, RT3); \
115         expand_to_64bits(left, RT3);
117 #define final_permutation(left, right) \
118         compress_to_64bits(right); \
119         compress_to_64bits(left); \
120         movl right##d, RW0d; \
121         rorl $1, left##d; \
122         xorl left##d, RW0d; \
123         andl $0xaaaaaaaa, RW0d; \
124         xorl RW0d, right##d; \
125         xorl RW0d, left##d; \
126         rorl $1, right##d; \
127         do_permutation(right##d, left##d,  8, 0x00ff00ff); \
128         do_permutation(right##d, left##d,  2, 0x33333333); \
129         do_permutation(left##d, right##d, 16, 0x0000ffff); \
130         do_permutation(left##d, right##d,  4, 0x0f0f0f0f);
132 #define round1(n, from, to, load_next_key) \
133         xorq from, RW0; \
134         \
135         movzbl RW0bl, RT0d; \
136         movzbl RW0bh, RT1d; \
137         shrq $16, RW0; \
138         movzbl RW0bl, RT2d; \
139         movzbl RW0bh, RT3d; \
140         shrq $16, RW0; \
141         movq s8(, RT0, 8), RT0; \
142         xorq s6(, RT1, 8), to; \
143         movzbl RW0bl, RL1d; \
144         movzbl RW0bh, RT1d; \
145         shrl $16, RW0d; \
146         xorq s4(, RT2, 8), RT0; \
147         xorq s2(, RT3, 8), to; \
148         movzbl RW0bl, RT2d; \
149         movzbl RW0bh, RT3d; \
150         xorq s7(, RL1, 8), RT0; \
151         xorq s5(, RT1, 8), to; \
152         xorq s3(, RT2, 8), RT0; \
153         load_next_key(n, RW0); \
154         xorq RT0, to; \
155         xorq s1(, RT3, 8), to; \
157 #define load_next_key(n, RWx) \
158         movq (((n) + 1) * 8)(CTX), RWx;
160 #define dummy2(a, b) /*_*/
162 #define read_block(io, left, right) \
163         movl    (io), left##d; \
164         movl   4(io), right##d; \
165         bswapl left##d; \
166         bswapl right##d;
168 #define write_block(io, left, right) \
169         bswapl left##d; \
170         bswapl right##d; \
171         movl   left##d,   (io); \
172         movl   right##d, 4(io);
174 ENTRY(des3_ede_x86_64_crypt_blk)
175         /* input:
176          *      %rdi: round keys, CTX
177          *      %rsi: dst
178          *      %rdx: src
179          */
180         pushq %rbp;
181         pushq %rbx;
182         pushq %r12;
183         pushq %r13;
184         pushq %r14;
185         pushq %r15;
187         read_block(%rdx, RL0, RR0);
188         initial_permutation(RL0, RR0);
190         movq (CTX), RW0;
192         round1(0, RR0, RL0, load_next_key);
193         round1(1, RL0, RR0, load_next_key);
194         round1(2, RR0, RL0, load_next_key);
195         round1(3, RL0, RR0, load_next_key);
196         round1(4, RR0, RL0, load_next_key);
197         round1(5, RL0, RR0, load_next_key);
198         round1(6, RR0, RL0, load_next_key);
199         round1(7, RL0, RR0, load_next_key);
200         round1(8, RR0, RL0, load_next_key);
201         round1(9, RL0, RR0, load_next_key);
202         round1(10, RR0, RL0, load_next_key);
203         round1(11, RL0, RR0, load_next_key);
204         round1(12, RR0, RL0, load_next_key);
205         round1(13, RL0, RR0, load_next_key);
206         round1(14, RR0, RL0, load_next_key);
207         round1(15, RL0, RR0, load_next_key);
209         round1(16+0, RL0, RR0, load_next_key);
210         round1(16+1, RR0, RL0, load_next_key);
211         round1(16+2, RL0, RR0, load_next_key);
212         round1(16+3, RR0, RL0, load_next_key);
213         round1(16+4, RL0, RR0, load_next_key);
214         round1(16+5, RR0, RL0, load_next_key);
215         round1(16+6, RL0, RR0, load_next_key);
216         round1(16+7, RR0, RL0, load_next_key);
217         round1(16+8, RL0, RR0, load_next_key);
218         round1(16+9, RR0, RL0, load_next_key);
219         round1(16+10, RL0, RR0, load_next_key);
220         round1(16+11, RR0, RL0, load_next_key);
221         round1(16+12, RL0, RR0, load_next_key);
222         round1(16+13, RR0, RL0, load_next_key);
223         round1(16+14, RL0, RR0, load_next_key);
224         round1(16+15, RR0, RL0, load_next_key);
226         round1(32+0, RR0, RL0, load_next_key);
227         round1(32+1, RL0, RR0, load_next_key);
228         round1(32+2, RR0, RL0, load_next_key);
229         round1(32+3, RL0, RR0, load_next_key);
230         round1(32+4, RR0, RL0, load_next_key);
231         round1(32+5, RL0, RR0, load_next_key);
232         round1(32+6, RR0, RL0, load_next_key);
233         round1(32+7, RL0, RR0, load_next_key);
234         round1(32+8, RR0, RL0, load_next_key);
235         round1(32+9, RL0, RR0, load_next_key);
236         round1(32+10, RR0, RL0, load_next_key);
237         round1(32+11, RL0, RR0, load_next_key);
238         round1(32+12, RR0, RL0, load_next_key);
239         round1(32+13, RL0, RR0, load_next_key);
240         round1(32+14, RR0, RL0, load_next_key);
241         round1(32+15, RL0, RR0, dummy2);
243         final_permutation(RR0, RL0);
244         write_block(%rsi, RR0, RL0);
246         popq %r15;
247         popq %r14;
248         popq %r13;
249         popq %r12;
250         popq %rbx;
251         popq %rbp;
253         ret;
254 ENDPROC(des3_ede_x86_64_crypt_blk)
256 /***********************************************************************
257  * 3-way 3DES
258  ***********************************************************************/
259 #define expand_to_64bits(val, mask) \
260         movl val##d, RT0d; \
261         rorl $4, RT0d; \
262         shlq $32, RT0; \
263         orq RT0, val; \
264         andq mask, val;
266 #define compress_to_64bits(val) \
267         movq val, RT0; \
268         shrq $32, RT0; \
269         roll $4, RT0d; \
270         orl RT0d, val##d;
272 #define initial_permutation3(left, right) \
273         do_permutation(left##0d, right##0d,  4, 0x0f0f0f0f); \
274         do_permutation(left##0d, right##0d, 16, 0x0000ffff); \
275           do_permutation(left##1d, right##1d,  4, 0x0f0f0f0f); \
276           do_permutation(left##1d, right##1d, 16, 0x0000ffff); \
277             do_permutation(left##2d, right##2d,  4, 0x0f0f0f0f); \
278             do_permutation(left##2d, right##2d, 16, 0x0000ffff); \
279             \
280         do_permutation(right##0d, left##0d,  2, 0x33333333); \
281         do_permutation(right##0d, left##0d,  8, 0x00ff00ff); \
282           do_permutation(right##1d, left##1d,  2, 0x33333333); \
283           do_permutation(right##1d, left##1d,  8, 0x00ff00ff); \
284             do_permutation(right##2d, left##2d,  2, 0x33333333); \
285             do_permutation(right##2d, left##2d,  8, 0x00ff00ff); \
286             \
287         movabs $0x3f3f3f3f3f3f3f3f, RT3; \
288             \
289         movl left##0d, RW0d; \
290         roll $1, right##0d; \
291         xorl right##0d, RW0d; \
292         andl $0xaaaaaaaa, RW0d; \
293         xorl RW0d, left##0d; \
294         xorl RW0d, right##0d; \
295         roll $1, left##0d; \
296         expand_to_64bits(right##0, RT3); \
297         expand_to_64bits(left##0, RT3); \
298           movl left##1d, RW1d; \
299           roll $1, right##1d; \
300           xorl right##1d, RW1d; \
301           andl $0xaaaaaaaa, RW1d; \
302           xorl RW1d, left##1d; \
303           xorl RW1d, right##1d; \
304           roll $1, left##1d; \
305           expand_to_64bits(right##1, RT3); \
306           expand_to_64bits(left##1, RT3); \
307             movl left##2d, RW2d; \
308             roll $1, right##2d; \
309             xorl right##2d, RW2d; \
310             andl $0xaaaaaaaa, RW2d; \
311             xorl RW2d, left##2d; \
312             xorl RW2d, right##2d; \
313             roll $1, left##2d; \
314             expand_to_64bits(right##2, RT3); \
315             expand_to_64bits(left##2, RT3);
317 #define final_permutation3(left, right) \
318         compress_to_64bits(right##0); \
319         compress_to_64bits(left##0); \
320         movl right##0d, RW0d; \
321         rorl $1, left##0d; \
322         xorl left##0d, RW0d; \
323         andl $0xaaaaaaaa, RW0d; \
324         xorl RW0d, right##0d; \
325         xorl RW0d, left##0d; \
326         rorl $1, right##0d; \
327           compress_to_64bits(right##1); \
328           compress_to_64bits(left##1); \
329           movl right##1d, RW1d; \
330           rorl $1, left##1d; \
331           xorl left##1d, RW1d; \
332           andl $0xaaaaaaaa, RW1d; \
333           xorl RW1d, right##1d; \
334           xorl RW1d, left##1d; \
335           rorl $1, right##1d; \
336             compress_to_64bits(right##2); \
337             compress_to_64bits(left##2); \
338             movl right##2d, RW2d; \
339             rorl $1, left##2d; \
340             xorl left##2d, RW2d; \
341             andl $0xaaaaaaaa, RW2d; \
342             xorl RW2d, right##2d; \
343             xorl RW2d, left##2d; \
344             rorl $1, right##2d; \
345             \
346         do_permutation(right##0d, left##0d,  8, 0x00ff00ff); \
347         do_permutation(right##0d, left##0d,  2, 0x33333333); \
348           do_permutation(right##1d, left##1d,  8, 0x00ff00ff); \
349           do_permutation(right##1d, left##1d,  2, 0x33333333); \
350             do_permutation(right##2d, left##2d,  8, 0x00ff00ff); \
351             do_permutation(right##2d, left##2d,  2, 0x33333333); \
352             \
353         do_permutation(left##0d, right##0d, 16, 0x0000ffff); \
354         do_permutation(left##0d, right##0d,  4, 0x0f0f0f0f); \
355           do_permutation(left##1d, right##1d, 16, 0x0000ffff); \
356           do_permutation(left##1d, right##1d,  4, 0x0f0f0f0f); \
357             do_permutation(left##2d, right##2d, 16, 0x0000ffff); \
358             do_permutation(left##2d, right##2d,  4, 0x0f0f0f0f);
360 #define round3(n, from, to, load_next_key, do_movq) \
361         xorq from##0, RW0; \
362         movzbl RW0bl, RT3d; \
363         movzbl RW0bh, RT1d; \
364         shrq $16, RW0; \
365         xorq s8(, RT3, 8), to##0; \
366         xorq s6(, RT1, 8), to##0; \
367         movzbl RW0bl, RT3d; \
368         movzbl RW0bh, RT1d; \
369         shrq $16, RW0; \
370         xorq s4(, RT3, 8), to##0; \
371         xorq s2(, RT1, 8), to##0; \
372         movzbl RW0bl, RT3d; \
373         movzbl RW0bh, RT1d; \
374         shrl $16, RW0d; \
375         xorq s7(, RT3, 8), to##0; \
376         xorq s5(, RT1, 8), to##0; \
377         movzbl RW0bl, RT3d; \
378         movzbl RW0bh, RT1d; \
379         load_next_key(n, RW0); \
380         xorq s3(, RT3, 8), to##0; \
381         xorq s1(, RT1, 8), to##0; \
382                 xorq from##1, RW1; \
383                 movzbl RW1bl, RT3d; \
384                 movzbl RW1bh, RT1d; \
385                 shrq $16, RW1; \
386                 xorq s8(, RT3, 8), to##1; \
387                 xorq s6(, RT1, 8), to##1; \
388                 movzbl RW1bl, RT3d; \
389                 movzbl RW1bh, RT1d; \
390                 shrq $16, RW1; \
391                 xorq s4(, RT3, 8), to##1; \
392                 xorq s2(, RT1, 8), to##1; \
393                 movzbl RW1bl, RT3d; \
394                 movzbl RW1bh, RT1d; \
395                 shrl $16, RW1d; \
396                 xorq s7(, RT3, 8), to##1; \
397                 xorq s5(, RT1, 8), to##1; \
398                 movzbl RW1bl, RT3d; \
399                 movzbl RW1bh, RT1d; \
400                 do_movq(RW0, RW1); \
401                 xorq s3(, RT3, 8), to##1; \
402                 xorq s1(, RT1, 8), to##1; \
403                         xorq from##2, RW2; \
404                         movzbl RW2bl, RT3d; \
405                         movzbl RW2bh, RT1d; \
406                         shrq $16, RW2; \
407                         xorq s8(, RT3, 8), to##2; \
408                         xorq s6(, RT1, 8), to##2; \
409                         movzbl RW2bl, RT3d; \
410                         movzbl RW2bh, RT1d; \
411                         shrq $16, RW2; \
412                         xorq s4(, RT3, 8), to##2; \
413                         xorq s2(, RT1, 8), to##2; \
414                         movzbl RW2bl, RT3d; \
415                         movzbl RW2bh, RT1d; \
416                         shrl $16, RW2d; \
417                         xorq s7(, RT3, 8), to##2; \
418                         xorq s5(, RT1, 8), to##2; \
419                         movzbl RW2bl, RT3d; \
420                         movzbl RW2bh, RT1d; \
421                         do_movq(RW0, RW2); \
422                         xorq s3(, RT3, 8), to##2; \
423                         xorq s1(, RT1, 8), to##2;
425 #define __movq(src, dst) \
426         movq src, dst;
428 ENTRY(des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way)
429         /* input:
430          *      %rdi: ctx, round keys
431          *      %rsi: dst (3 blocks)
432          *      %rdx: src (3 blocks)
433          */
435         pushq %rbp;
436         pushq %rbx;
437         pushq %r12;
438         pushq %r13;
439         pushq %r14;
440         pushq %r15;
442         /* load input */
443         movl 0 * 4(%rdx), RL0d;
444         movl 1 * 4(%rdx), RR0d;
445         movl 2 * 4(%rdx), RL1d;
446         movl 3 * 4(%rdx), RR1d;
447         movl 4 * 4(%rdx), RL2d;
448         movl 5 * 4(%rdx), RR2d;
450         bswapl RL0d;
451         bswapl RR0d;
452         bswapl RL1d;
453         bswapl RR1d;
454         bswapl RL2d;
455         bswapl RR2d;
457         initial_permutation3(RL, RR);
459         movq 0(CTX), RW0;
460         movq RW0, RW1;
461         movq RW0, RW2;
463         round3(0, RR, RL, load_next_key, __movq);
464         round3(1, RL, RR, load_next_key, __movq);
465         round3(2, RR, RL, load_next_key, __movq);
466         round3(3, RL, RR, load_next_key, __movq);
467         round3(4, RR, RL, load_next_key, __movq);
468         round3(5, RL, RR, load_next_key, __movq);
469         round3(6, RR, RL, load_next_key, __movq);
470         round3(7, RL, RR, load_next_key, __movq);
471         round3(8, RR, RL, load_next_key, __movq);
472         round3(9, RL, RR, load_next_key, __movq);
473         round3(10, RR, RL, load_next_key, __movq);
474         round3(11, RL, RR, load_next_key, __movq);
475         round3(12, RR, RL, load_next_key, __movq);
476         round3(13, RL, RR, load_next_key, __movq);
477         round3(14, RR, RL, load_next_key, __movq);
478         round3(15, RL, RR, load_next_key, __movq);
480         round3(16+0, RL, RR, load_next_key, __movq);
481         round3(16+1, RR, RL, load_next_key, __movq);
482         round3(16+2, RL, RR, load_next_key, __movq);
483         round3(16+3, RR, RL, load_next_key, __movq);
484         round3(16+4, RL, RR, load_next_key, __movq);
485         round3(16+5, RR, RL, load_next_key, __movq);
486         round3(16+6, RL, RR, load_next_key, __movq);
487         round3(16+7, RR, RL, load_next_key, __movq);
488         round3(16+8, RL, RR, load_next_key, __movq);
489         round3(16+9, RR, RL, load_next_key, __movq);
490         round3(16+10, RL, RR, load_next_key, __movq);
491         round3(16+11, RR, RL, load_next_key, __movq);
492         round3(16+12, RL, RR, load_next_key, __movq);
493         round3(16+13, RR, RL, load_next_key, __movq);
494         round3(16+14, RL, RR, load_next_key, __movq);
495         round3(16+15, RR, RL, load_next_key, __movq);
497         round3(32+0, RR, RL, load_next_key, __movq);
498         round3(32+1, RL, RR, load_next_key, __movq);
499         round3(32+2, RR, RL, load_next_key, __movq);
500         round3(32+3, RL, RR, load_next_key, __movq);
501         round3(32+4, RR, RL, load_next_key, __movq);
502         round3(32+5, RL, RR, load_next_key, __movq);
503         round3(32+6, RR, RL, load_next_key, __movq);
504         round3(32+7, RL, RR, load_next_key, __movq);
505         round3(32+8, RR, RL, load_next_key, __movq);
506         round3(32+9, RL, RR, load_next_key, __movq);
507         round3(32+10, RR, RL, load_next_key, __movq);
508         round3(32+11, RL, RR, load_next_key, __movq);
509         round3(32+12, RR, RL, load_next_key, __movq);
510         round3(32+13, RL, RR, load_next_key, __movq);
511         round3(32+14, RR, RL, load_next_key, __movq);
512         round3(32+15, RL, RR, dummy2, dummy2);
514         final_permutation3(RR, RL);
516         bswapl RR0d;
517         bswapl RL0d;
518         bswapl RR1d;
519         bswapl RL1d;
520         bswapl RR2d;
521         bswapl RL2d;
523         movl RR0d, 0 * 4(%rsi);
524         movl RL0d, 1 * 4(%rsi);
525         movl RR1d, 2 * 4(%rsi);
526         movl RL1d, 3 * 4(%rsi);
527         movl RR2d, 4 * 4(%rsi);
528         movl RL2d, 5 * 4(%rsi);
530         popq %r15;
531         popq %r14;
532         popq %r13;
533         popq %r12;
534         popq %rbx;
535         popq %rbp;
537         ret;
538 ENDPROC(des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way)
540 .data
541 .align 16
542 .L_s1:
543         .quad 0x0010100001010400, 0x0000000000000000
544         .quad 0x0000100000010000, 0x0010100001010404
545         .quad 0x0010100001010004, 0x0000100000010404
546         .quad 0x0000000000000004, 0x0000100000010000
547         .quad 0x0000000000000400, 0x0010100001010400
548         .quad 0x0010100001010404, 0x0000000000000400
549         .quad 0x0010000001000404, 0x0010100001010004
550         .quad 0x0010000001000000, 0x0000000000000004
551         .quad 0x0000000000000404, 0x0010000001000400
552         .quad 0x0010000001000400, 0x0000100000010400
553         .quad 0x0000100000010400, 0x0010100001010000
554         .quad 0x0010100001010000, 0x0010000001000404
555         .quad 0x0000100000010004, 0x0010000001000004
556         .quad 0x0010000001000004, 0x0000100000010004
557         .quad 0x0000000000000000, 0x0000000000000404
558         .quad 0x0000100000010404, 0x0010000001000000
559         .quad 0x0000100000010000, 0x0010100001010404
560         .quad 0x0000000000000004, 0x0010100001010000
561         .quad 0x0010100001010400, 0x0010000001000000
562         .quad 0x0010000001000000, 0x0000000000000400
563         .quad 0x0010100001010004, 0x0000100000010000
564         .quad 0x0000100000010400, 0x0010000001000004
565         .quad 0x0000000000000400, 0x0000000000000004
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569         .quad 0x0010000001000004, 0x0000000000000404
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571         .quad 0x0000000000000404, 0x0010000001000400
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573         .quad 0x0000100000010004, 0x0000100000010400
574         .quad 0x0000000000000000, 0x0010100001010004
575 .L_s2:
576         .quad 0x0801080200100020, 0x0800080000000000
577         .quad 0x0000080000000000, 0x0001080200100020
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608 .L_s3:
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610         .quad 0x0000000000000000, 0x0000200008020008
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612         .quad 0x0000202000020208, 0x0000002008000200
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