1.1 Activity的生命周期全面分析
本节将Activity的生命周期分位两部分内容,一部分是典型情况下的生命周期,另一部分是异常情况下的生命周期。所谓典型情况下的生命周期是指在有用户参与的情况下,Activity所经过的生命周期的改变;而异常情况下的生命周期是指Activity被系统回收或者由于当前设备的Configuration发生改变从而导致Activity被销毁重建,异常情况下的生命周期的关注点和典型情况下略有不同。
1.1.1 典型情况下的生命周期分析
在正常情况下,Activity会经历如下生命周期。
(1)onCreate: 表示Activity正在被创建,这是生命周期的第一个方法。在这个方法中,我们可以做一些初始化工作,比如调用setContentView去加载界面布局资源、初始化Activity所需数据等。
(2)onRestart: 表示Activity正在重新启动。一般情况下,当当前Activity从不可见重新变为可见状态时,onRestart就会被调用。这种情形一般是用户行为所导致的,比如用户按Home键切换到桌面或者用户打开了一个新的Activity,这时当前的Activity就会暂停,也就是onPause和onStop被执行了,接着用户又回到了这个Activity,就会出现这种情况。
(3)onStart: 表示Activity正在被启动,计将开始,这时Activity已经可见了,但是还没有出现在前台,还无法和用户交互。这个时候其实可以理解为Activity已经显示出来了,但是我们还看不到。
(4)onResume: 表示Activity已经可见了,并且出现在前台并开始活动。要主意这个和onStart的对比,onStart和onResume都表示Activity已经可见,但是onStart的时候Activity还在后台,onResume的时候Activity才显示到前台。
(5)onPause: 表示Activity正在停止,正常情况下,紧接着onStop就会被调用。在特殊的情况下,如果这个时候快速地再回到当前Activity,那么onResume会被调用。笔者的理解时,这种情况属于极端情况,用户操作很难重现这一场景。此时可以做一些存储数据、停止动画等工作,但是注意不能太耗时,因为这回影响到新的Activity的显示,onPause必须先执行完,新Activity的onResume才会执行。
(6)onStop: 表示Activity即将停止,可以做一些稍微重量级的回收工作,同样不能太耗时。
(7)onDestory: 表示Activity即将被销毁,这是Activity生命周期中的最后一个回调,在这里,我们可以做一些回收工作和最终的资源释放。
正常情况下,Activity的常用生命周期就只有上面7个,图1-1更详细地描述了Activity各种生命周期的切换过程。
Activity生命周期的切换过程.png<center>图1-1 Activity生命周期的切换过程</center>
针对图1-1,这里再附加一下具体说明,分如下几种情况。
(1)针对一个特定的Activity,第一次启动,回调如下:onCreate->onStart->onResume。
(2)当用户打开新的Activity或者切换到桌面的时候,回调如下:onPause->onStop。这里有一种特殊情况,如果新Activity采用了透明主题,那么当前Activity不会回调onStop。
(3)当用户再次回到原Activity时,回调如下:onRestart->onStart->onResume。
(4)当用户按back键回退时,回调如下:onPause->onStop->onDestory。
(5)当Activity被系统回收后再次打开,生命周期方法回调过程和(1)一样,注意只是生命周期方法一样,不代表所有过程都一样,这个问题再下一节会详细说明。
(6)从整个生命周期来说,onCreate和onDestory是配对的,分别标识着Activity的创建和销毁,并且只可能有一次调用。从Activity是否可见来说,onStart和onStop是配对的,随着用户的操作或者设备屏幕的点亮和熄灭,这两个方法可能被调用多次;从Activity是否在前台来说,onResume和onPause是配对的,随着用户操作或者设备屏幕的点亮和熄灭,这两个方法可能被调用多次。
这里提出2个问题,不知道大家是否清除。
问题1:onStart和onResume、onPause和onStop从描述上来看差不多,对我们来说有什么实质的不同呢?
问题2:假设当前Activity为A,如果这时用户打开一个新Activity B,那么B的onResume和A的onPause哪个先执行呢?
先说第一个问题,从实际使用过程来说,onStart和onResume、onPause和onStop看起来的确差不多,甚至我们可以只保留其中一对,比如只保留onStart和onStop。既然如此,那为什么Android系统还要提供看起来重复的接口呢?根据上面的分析,我们知道,这两个配对的回调分别表示不同的意义,onStart和onStop是从Activity是否可见这个角度来回调的,而onResume和onPause是从Activity是否位于前台这个角度来回调的,除了这种区别,在实际使用中没有其他明显区别。
第二个问题可以从Android源码里得到解释。关于Activity的工作原理在本书后续章节会进行介绍,这里我们先大概了解即可。从Activity的启动过程来看,我们来看一下系统源码。Activity的启动过程的源码相当复杂,涉及Instrumentation、ActivityThread和ActivityManagerService(下面简称AMS)。这款里不详细分析这一过程,简单理解,启动Activity的请求会由Instrumentation来处理,然后它通过Binder向AMS发请求,AMS内部维护着一个ActivityStack并负责栈内的Activity的状态同步,AMS通过ActivityThread去同步Activity的状态从而万恒生命周期方法的调用。在ActivityStack中的resumeTopActivityInnerLocked方法中,有这么一段代码:
// We need to start pausing the current activity so the top one
// can be resumed...
boolean dontWaitForPause = (next.info.flags&ActivityInfo.FLAG_RESUME_WHILE_PAUSING) != 0;
boolean pausing = mStackSupervisor.pauseBackStacks(userLeadving, true, dontWaitForPause);
if (mResumedActivity != null) {
pausing != startPausingLocked(userLeaving, false, true, dontWaitForPause);
if (SEBUG_STATES) Slog.d(TAG, "resumeTopActivityLocked: Pausing " + mResumeActivity);
}
从上述代码可以看出,在新Activity启动之前,栈顶的Activity需要先onPause后,新Activity才能启动。最终,在ActivityStackSupervisor中的readStartActivityLoaked方法会调用如下代码。
App.thread.scheduleLaunchActivity(new Intent(r.intent), r.appToken,
System.identityHashCode(r), r.info, new Configuration(mService.mConfiguration),
r.compat, r.task.voiceInteractor, app.repProcState, r.icicle,
r.persistenState,
resules, newIntents, !andResume, mService.isNextTransitionForward(),
profilerInfo);
我们知道,这个app.thread的类型是IApplicationThread,而IApplicationThread的具体实现是ActivityThread中的ApplicationThread。所以,这段代码实际上调到了ActivityThread的中,即ApplicationThread的scheduleLaunchActivity方法,而scheduleLaunchActivity方法最终会完成新Actiivty的onCreate、onStaet、onResume的调用过程。因此,可以得出结论,是旧Activity先onPause,然后新Activity再启动。
至于ApplicationThread的scheduleLaunchActivity方法为什么会完成新Activity的onCreate、onStart、onResume的调用过程,请看下面的代码。scheduleLaunchActivity最终会调用如下方法,而如下方法的确会完成onCreate、onStart、onResume的调用过程。
<center>源码:ActivityThread# handleLaunchActivity</center>
private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
// If we are getting ready to go after going to the background, well
// we are back active so skip it.
unscheduleGcIdler();
mSomeActivitiesChanged = true;
if (r.profilerInfo != null) {
mProfiler.setProfiler(r.profilerInfo);
mProFiler.startProfiling();
}
// Make sure we are running with the most recent config
handleConfigurationChanged(null, null);
if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Handling launch of " + r);
// 这里新Activity被创建出来,其onCreate和onStart会被调用
Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
if (a != null) {
r.createdConfig = new Configuration(mConfiguration);
Bundle oldState = r.state;
// 这里新Activity的onResume会被调用
handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward,
!r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed);
// 省略
}
}
从上面的分析可以看出,当新启动一个Activity的时候,旧Activity的onPause会先执行,然后才会启动新的Activity。到底是不是这样呢?我们写个例子验证一下,如下是2个Activity的代码,在MainActivity中单击按钮可以跳转到SecondActivity,同时为了分析我们的问题,在生命周期方法中打印出了日志,通过日志我们就能看出它们的调用顺序。
<center>代码:MainActivity.java</center>
public class MainActivity extends Activity {
private static final String TAG = "MainActivity";
// 省略
@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
Log.d(TAG, "onPause");
}
@Override
protected void onStop() {
super.onStop();
Log.d(TAG, "onStop");
}
}
<center>代码:SecondActivity.java</center>
public class SecondActivity extends Activity {
private static final String TAG = "SecondActivity";
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(saveInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_second);
Log.d(TAG, "onCreate");
}
@Override
protected void onStart() {
super.onStart();
Log.d(TAG, "onStart");
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
Log.d(TAG, "onResume");
}
}
我们来看一下log,是不是和我们上面分析的一样。
Level | Time | Tag | Text |
---|---|---|---|
D | 01:37:33.051 | MainActivity | onPause |
D | 01:37:33.111 | SecondActivity | onCreate |
D | 01:37:33.111 | SecondActivity | onStart |
D | 01:37:33.111 | SecondActivity | onResume |
D | 01:37:33.431 | MainActivity | onStop |
<center>图1-2 Activity 生命周期方法的回调顺序</center>
通过图1-2可以发现,旧Activity的onPause先调用,然后新Activity才启动,这也证实了我们上面的分析过程。也许有人会问,你只是分析了Android5.0的源码,你怎么知道所有版本的源码都是相同逻辑呢?关于这个问题,我们的确不大可能把所有版本的源码都分析一边,但是作为Android运行过程的基本机制,随着版本的更新并不会有大的调整,因为Android系统也需要兼容性,不能说在不同版本上同一个运行机制有着截然不同的表现。关于这一点我们需要把握一个度,就是对于Android运行的基本机制在不同Android版本上具有延续性。从另一个角度来说,Android官方文档对onPause的解释有这么一句:不能再onPause中做重量级的操作,因为必须onPause执行完成后新Activity才能Resume,从这一点也能间接证明我们的结论。通过分析这个问题,我们知道onPause和onStop都不能执行耗时的操作,尤其是onPause,这也意味着,我们应当尽量在onStop中做操作,从而使得新Activity尽快显示出来并却换到前台。
1.1.2 异常情况下的生命周期分析
上一节我们分析了典型情况下Activity的生命周期,本节我们接着分析Activity在异常情况下的生命周期。我们知道,Activity除了受用户操作所导致的正常的生命周期方法调度,还有一些异常情况,比如当资源相关的系统配置发生改变以及系统内存不足时,Activity就可能被杀死。下面我们具体分析这两种情况。
1. 情况 1:资源相关的系统配置发生改变导致Activity被杀死并重新创建
理解这个问题,我们首先要对系统的资源加载机制有一定了解,这里不详细分析系统的资源加载机制,只是简单说明一下。拿最简单的图片来说,当我们把一张图片放在drawable目录后,就可以通过Resources去获取这张图片。同时为了兼容不同的设备,我们可能还需要在其他一些目录放置不同的图片,比如drawable-mdpi、drawable-hdpi、drawable-land等。这样,当应用启动时,系统就会根据当前设备的情况去加载合适的Resources资源,比如说横屏手机和竖屏手机会拿到两张不同的图片(设定了landscape或者portrait状态下的图片)。比如说当前Activity处于竖屏状态,如果突然旋转屏幕,由于系统配置发生了改变,在默认情况下,Activity就会被销毁比关切重新创建,当然我们也可以阻止系统重新创建我们的Activity。
在默认情况下,如果我们的Activity不做特殊处理,那么当系统配置发生改变后,Activity就会被销毁并重新创建,其生命周期如图1-3所示。
异常情况下Activity的重建过程.png<center>图1-3 异常情况下Activity的重建过程</center>
当系统配置发生改变后,Activity会被销毁,其onPause、onStop、onDestory均会被调用,同时由于Activity是在异常情况下终止的,系统会调用onSaveInstanceState来保存当前Activity的状态。这个方法的调用时机是在onStop之前,它和onPause没有既定的时序关系,它既可能在onPause之前调用,也可能在onPause之后调用。需要强调的一点是,这个方法只会出现在Activity被异常终止的情况下,正常情况下系统不会回调这个方法。当Activity被重新创建后,系统会调用onRestoreInstanceState,并且把Activity销毁时onSaveInstanceState方法所保存的Bundle对象作为参数同时传递给onRestoreInstanceState和onCreate方法。因此,我们可以通过onRestoreInstanceState和onCreate方法来判断Activity是否被重建了,如果被重建了,那么我们就可以取出之前保存的数据并恢复,从时序上来说,onRestoreInstanceState的调用时机在onStart之后。
同时,我们要知道,在onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState方法中,系统自动为我们做了一定的恢复工作。当Activity在异常情况下需要重新创建时,系统会默认为我们保存当前Activity的视图结构,并且在Activity重启后为我们恢复这些数据,比如文本框中用户输入的数据、ListView滚动的位置等,这些View相关的状态系统都能够默认为我们恢复。具体针对某一个特定的View系统能为我们恢复哪些数据,我们可以查看View的源码。和Activity一样,每个View都有onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState这两个方法,看一下它们的具体实现,就能知道系统能够自动为每个View恢复哪些数据。
关于保存和恢复View层次结构,系统的工作流程是这样的:首先Activity被意外终止时,Activity会调用onSaveInstanceState去保存数据,然后Activity会委托Window去保存数据,接着Window再委托它上面的顶级容器去保存数据。顶层容器是一个ViewGroup,一般来说它很可能是DecorView。最后顶层容器再去一一通知它的子元素来保存数据,这样整个数据保存过程就完成了。可以发现,这是一种典型的委托思想,上层委托下层、父容器委托子元素去处理一些事情,这种思想在Android中有很多应用,比如View的绘制过程、事件分发等都是采用类似的思想。至于数据恢复过程也是类似的,这里就不再重复介绍了。接下俩举个例子,拿TextVieew来说,我们分析一下它到底保存了哪些数据。
<center>源码:TextView# onSaveInstanceState</center>
@Override
public Parcelable onSaveInstanceState() {
Parcelable superState = super.onSaveInstanceState();
// Save state if we are forced to
boolean save = mFreezesText;
int start = 0;
int end = 0;
if (mText != null) {
start = getSelectionStart();
end = getSelectionEnd();
if (start >= 0 || end >= 0) {
// Or save state if there is a selection
save = true;
}
}
if (save) {
SaveState ss = new SaveState(superState);
// XXX Should also save the current scroll position!
ss.selStart = start;
ss.selEnd = end;
if (mText instenceof Spanned) {
Spannable sp = new SpannableStringBuilder(mText);
if (mEditor != null) {
removeMisspelledSpan(sp);
sp.removeSpan(mEditor.mSuggestionRangeSpan);
}
ss.text = sp;
} else {
ss.text = mText.toString();
}
if (isFocused() && start >= 0 && end >= 0) {
ss.forzenWithFocus = true;
}
ss.error = getError();
return ss;
}
return superState;
}
从上述代码可以很容易看出,TextView保存了自己的文本选中状态和文本内容,并且通过查看其onRestoreInstanceState方法的源码,可以发现它的确恢复了这些数据,具体源码就不再贴出了,读者可以去看看源码。下面我们看一个实际的例子,来对比一下Activity正常终止和异常终止的不同,同时验证系统的数据恢复能力。为了方遍,我们选择旋转屏幕来异常终止Activity,如图1-4所示。
Activity旋转屏幕后数据的保存和恢复.png<center>图1-4 Activity旋转屏幕后数据的保存和恢复</center>
通过图1-4可以看出,在我们旋转屏幕以后,Activity被销毁后重新创建,我们输入的文本“这时测试文本”被正确的还原,这说明系统的确能够自动地做一些View层次结构方面的数据存储和恢复。下面再用一个例子,来验证我们自己做数据存储和恢复的情况,代码如下:
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(saveInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
if (saveInstanceState != null) {
String test = savedInstanceState.getString("extra_test");
Log.d(TAG, "[onCreate]restore extra_test:" + test);
}
}
@Override
protected void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
super.onSaveInstanceState(outState);
Log.d(TAG, "onSaveInstanceState");
outState.putString("extra_test", "test");
}
@Override
protected void onRestoreInstanceState(Bundle savedInstanceState) {
super.onRestoreInstanceState(savedInstanceState);
String test = savedInstanceState.getString("extra_test");
Log.d(TAG, "[onRestoreInstanceState]restore extra_test:" + test);
}
上面的代码很简单,首先我们在onSaveInstanceState中存储一个字符串,然后当Activity被销毁并重新创建后,我们再去获取之前存储的字符串。接收的位置可以选择onRestoreInstanceState或者onCreate,二者的区别是:onRestoreInstanceState一旦被调用,其参数Bundle savedInstanceState一定是有值的,我们不用额外地判断是否为空;但是onCreate不行,onCreate如果是正常启动的话,其参数Bundle savedInstanceState为null,所以必须要额外判断。这两个方法我们选择任意一个都可以进行数据恢复,但是官方文档的建议是采用onRestoreInstanceState去恢复数据。下面我们看一下运行的日志,如图1-5所示。
Level | Tag | Text |
---|---|---|
D | MainActivity | onPause |
D | MainActivity | onSaveInstanceState |
D | MainActivity | onStop |
D | MainActivity | onDestory |
D | MainActivity | [onCreate]restore extra_text:test |
D | MainActivity | [onRestoreInstanceState]restore extra_test:test |
<center>图1-5 系统日志</center>
如图1-5所示,Activity被销毁了以后调用了onSaveInstanceState来保存数据,重新创建以后在onCreate和onRestoreInstanceState中都能够正确地恢复我们之前存储的字符串。这个例子很好地证明了上面我们的分析结论。针对onSaveInstanceState方法还有一点需要说明,那就是系统只会在Activity计将被销毁并且有机会重新显示的情况下才回去调用它。考虑这么一种情况,当Activity正常销毁的时候,系统不会调用onSaveInstanceState,因为被销毁的Activity不可能再次被显示。这句话不好理解,但是我们可以对比一下旋转屏幕所造成的Activity异常销毁,这个过程和正常停止Activity是不一样的,因为旋转屏幕后,Activity被销毁的同时会立刻创建新的Activity实例,这个时候Activity有机会再次立刻展示,所以系统要进行数据存储。这里可以简单的这么理解,系统只在Activity异常终止的时候才会调用onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState来存储和恢复数据,其他情况不会触发这个过程。
2. 情况2:资源内存不足导致低优先级的Activity被杀死
这种情况我们不好模拟,但是其数据存储和恢复过程和情况1完全一致。这里我们描述一下Activity的优先级情况。Activity按照优先级从高到低,可以分为如下三种:
(1)前台Activity——正在和用户交互的Activity,优先级最高。
(2)可见但非前台Activity——比如Activity中弹出了一个对话框,导致Activity可见但是位于后台无法和用户直接交互。
(3)后台Activity——已经被暂停的Activity,比如执行了onStop,优先级最低。
当系统内存不足时,系统就会按照上述优先级去杀死目标Activity所在的进程,并在后续通过onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState来存储和恢复数据。如果一个进程中没有四大组件在执行,那么这个进程将会很快被系统杀死,因此,一些后台工作不适合脱离四大组件而独自运行在后台中,这样进程很容易被杀死。比较好的方法是将后台工作放入Service中从而保证进程有一定的优先级,这样就不会轻易的被系统杀死。
上面分析了系统的数据存储和恢复机制,我们知道,当系统配置发生改变后,Activity会被重新创建,那么有没有办法不重新创建呢?答案是有的,接下来我们就来分析这个问题。系统配置中有很多内容,如果当某项内容发生改变后,我们不想系统重新创建Activity,可以给Activity指定configChanges属性。比如不想让Activity在屏幕旋转的时候重新创建,就可以给configChanges属性添加orientation这个值,如下所示。
android:configChanges="orientation"
如果我们想指定多个值,可以用“|”连接起来,比如android:configChanges="orientation|keyboardHidden"。系统配置中所含的项目是非常多的,下面介绍每个项目的含义,如表1-1所示。
<center>表1-1 configChanges的项目和含义</center>
<center>项目 | <center>含义 |
---|---|
mcc | SIM卡唯一标识IMSI(国际移动用户识别码)中的国家代码,由三位数字组成, 中国为460.此项标识mcc代码发生了改变 |
mnc | SIM卡唯一标识IMSI(国际移动用户识别码)中的运营商代码,由两位数字组成, 中国移动TD系统为00,中国联通为01,中国电信为03,此项标识mnc发生改变 |
locale | 设备的本地位置发生了改变,一般指切换了系统语言 |
touchscreen | 触摸屏发生了改变,这个很费解,正常情况下无法发生,可以忽略它 |
keyboard | 键盘类型发生了改变,比如用户调出了键盘 |
keyboardHidden | 键盘的可访问性发生了改变,比如用户调出了键盘 |
navigation | 系统导航方式发生了改变,比如采用了轨迹球导航,这个有点费解,很难发生,可以忽略它 |
screenLayout | 屏幕部剧发生了改变,很可能是用户激活了另外一个显示设备 |
fontScale | 系统字体缩放比例发生了改变,比如用选择了一个新字号 |
uiMode | 用户界面模式发生了改变,比如是否开启了夜间模式(API 8 新添加) |
orientation | 屏幕方向发生了改变,这个是最常用的,比如旋转了手机屏幕 |
screenSize | 当屏幕的尺寸信息发生了改变,当旋转设备屏幕时,屏幕尺寸会发生变化, 这个选项比较特殊,它和编译选项有关,当编译选项中的minSdkVersion和targetSdkVersion均低于13时, 此选项不会导致Activity重启,否则会导致Activity重启(API 13 新添加) |
smallestScreenSize | 设备的物理屏幕尺寸发生改变,这个项目和屏幕的方向没关系, 仅仅表示在实际的物理屏幕尺寸改变的时候发生,比如用户切换到了外部的显示设备, 这个选项和screenSize一样,当编译选项中的minSdk和targetSdkVersion均低于13时, 此选项不会导致Activity重启,否则会导致Activity重启(API 13 新添加) |
layoutDirection | 当布局方向发生变化,这个属性用的比较少,正常情况下无须修改布局的layoutDirection属性(API 17 新添加) |
从表1-1可以知道,如果我们没有在Activity的configChanges属性中指定该选项的话,当配置发生改变后就会导致Activity重新创建。上面表格中的项目很多,但是我们常用的只有locale、orientation和keyboardHidden这三个选项,其他地方很少使用。需要注意的是screenSizze和smallestScreenSize,它们两个比较特殊,它们的行为和编译选项有关,但和运行环境无关。下面我们再看一个demo,看看当我们指定了configChanges属性后,Activity是否真的不会重新创建了。我们所要修改的代码很简单,只需要在AndroidManifest.xml中加入Activity的声明即可,代码如下:
<uses-sdk
android:minSdkVersion="8"
android:targetSdkVersion="19" />
<activity
android:name="com.chenstyle.chapter_1.MainActivity"
android:configChanges="orientation|screenSize"
android:label="@string/app_name" >
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
</intent-filter>
</activity>
@Override
public void onConfigurationChanged(Configuration newConfig) {
super.onConfigurationChanged(new Config);
Log.d(TAG, "onConfigurationChanged, newOrientation:" + newConfig.orientation);
}
需要说明的是,由于编译时笔者指定的minSdkVersion和targetSdkVersion有一个大于13,所以为了防止旋转屏幕时Activity重启,除了orientation,我们还要加上screenSize,原因在上面的表格里已经说明了。其他代码还是不变,运行后看看log,如图1-6所示。
Level | Tag | Text |
---|---|---|
D | MainActivity | onConfigurationChanged, newOrientation:2 |
D | MainActivity | onConfigurationChanged, newOrientation:1 |
D | MainActivity | onConfigurationCHnaged, newOrientation:2 |
<center>图1-6 系统日志</center>
由上面的日志可见,Activity的确没有重新创建,并且也没有调用onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState来存储和恢复数据,取而代之的是系统调用了Activity的onConfigurationChanged方法,这个时候我们就可以做一些自己的特殊处理了。
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