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Animazione

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Animazione semplice con contesto 2D e requestAnimationFrame

Questo esempio ti mostrerà come creare un'animazione semplice usando la tela e il contesto 2D. Si presume che tu sappia come creare e aggiungere una tela al DOM e ottenere il contesto 

// this example assumes ctx and canvas have been created
const textToDisplay = "This is an example that uses the canvas to animate some text.";
const textStyle     = "white";
const BGStyle       = "black";  // background style
const textSpeed     = 0.2;      // in pixels per millisecond
const textHorMargin = 8;        // have the text a little outside the canvas 


ctx.font = Math.floor(canvas.height * 0.8) + "px arial"; // size the font to 80% of canvas height
var textWidth     = ctx.measureText(textToDisplay).width; // get the text width
var totalTextSize = (canvas.width + textHorMargin * 2 + textWidth);
ctx.textBaseline  = "middle";           // not put the text in the vertical center
ctx.textAlign     = "left";             // align to the left
var textX         = canvas.width + 8;   // start with the text off screen to the right
var textOffset    = 0;                  // how far the text has moved

var startTime;
// this function is call once a frame which is approx 16.66 ms (60fps)
function update(time){              // time is passed by requestAnimationFrame
    if(startTime === undefined){    // get a reference for the start time if this is the first frame
        startTime = time;
    }
    ctx.fillStyle = BGStyle;
    ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);                    // clear the canvas by drawing over it
    textOffset    = ((time - startTime) * textSpeed) % (totalTextSize); // move the text left 
    ctx.fillStyle = textStyle;                                          // set the text style
    ctx.fillText(textToDisplay, textX - textOffset, canvas.height / 2); // render the text

    requestAnimationFrame(update);// all done request the next frame
}
requestAnimationFrame(update);// to start request the first frame

Una demo di questo esempio su jsfiddle

Animare a intervalli specificati (aggiungi un nuovo rettangolo ogni 1 secondo)

Questo esempio aggiunge un nuovo rettangolo al canvas ogni 1 secondo (== un intervallo di 1 secondo)

Codice annotato: 

<!doctype html>
<html>
<head>
<style>
    body{ background-color:white; }
    #canvas{border:1px solid red; }
</style>
<script>
window.onload=(function(){

    // canvas related variables
    var canvas=document.getElementById("canvas");
    var ctx=canvas.getContext("2d");
    var cw=canvas.width;
    var ch=canvas.height;

    // animation interval variables
    var nextTime=0;      // the next animation begins at "nextTime"
    var duration=1000;   // run animation every 1000ms

    var x=20;            // the X where the next rect is drawn
    
    // start the animation
    requestAnimationFrame(animate);

    function animate(currentTime){

        // wait for nextTime to occur
        if(currentTime<nextTime){
            // request another loop of animation
            requestAnimationFrame(animate);
            // time hasn't elapsed so just return
            return;
        }
        // set nextTime
        nextTime=currentTime+duration;

        // add another rectangle every 1000ms
        ctx.fillStyle='#'+Math.floor(Math.random()*16777215).toString(16);
        ctx.fillRect(x,30,30,30);

        // update X position for next rectangle
        x+=30;

        // request another loop of animation
        requestAnimationFrame(animate);
    }

}); // end $(function(){});
</script>
</head>
<body>
    <canvas id="canvas" width=512 height=512></canvas>
</body>
</html>

Animare in un momento specifico (un orologio animato)

Questo esempio anima un orologio che mostra i secondi come un cuneo pieno

Codice annotato: 

<!doctype html>
<html>
<head>
<style>
    body{ background-color:white; }
    #canvas{border:1px solid red; }
</style>
<script>
window.onload=(function(){

    // canvas related variables
    var canvas=document.getElementById("canvas");
    var ctx=canvas.getContext("2d");
    var cw=canvas.width;
    var ch=canvas.height;
    // canvas styling for the clock
    ctx.strokeStyle='lightgray';
    ctx.fillStyle='skyblue';
    ctx.lineWidth=5;
    
    // cache often used values
    var PI=Math.PI;
    var fullCircle=PI*2;
    var sa=-PI/2;   // == the 12 o'clock angle in context.arc
    
    // start the animation
    requestAnimationFrame(animate);

    function animate(currentTime){

        // get the current seconds value from the system clock
        var date=new Date();
        var seconds=date.getSeconds();
        
        // clear the canvas
        ctx.clearRect(0,0,cw,ch);
        
        // draw a full circle (== the clock face);
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(100,100);
        ctx.arc(100,100,75,0,fullCircle);
        ctx.stroke();
        // draw a wedge representing the current seconds value
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(100,100);
        ctx.arc(100,100,75,sa,sa+fullCircle*seconds/60);
        ctx.fill();

        // request another loop of animation
        requestAnimationFrame(animate);
    }

}); // end $(function(){});
</script>
</head>
<body>
    <canvas id="canvas" width=512 height=512></canvas>
</body>
</html>

Usa requestAnimationFrame () NOT setInterval () per i loop dell'animazione

requestAnimationFrame è simile a setInterval, ma ha questi importanti miglioramenti:

  • Il codice dell'animazione è sincronizzato con gli aggiornamenti del display per l'efficienza Il codice clear + redraw è pianificato, ma non eseguito immediatamente. Il browser eseguirà il codice clear + redraw solo quando il display è pronto per l'aggiornamento. Questa sincronizzazione con il ciclo di aggiornamento aumenta le prestazioni dell'animazione fornendo al codice il tempo più disponibile per il completamento.

  • Ogni ciclo è sempre completato prima che possa iniziare un altro ciclo. Questo impedisce "strappi", in cui l'utente vede una versione incompleta del disegno. L'occhio nota in particolare lacrimazione e si distrae quando si verifica la lacrimazione. In questo modo prevenire la lacrimazione rende l'animazione più omogenea e più coerente.

  • L'animazione si interrompe automaticamente quando l'utente passa a una scheda del browser diversa. Ciò consente di risparmiare energia sui dispositivi mobili perché il dispositivo non spreca energia calcolando un'animazione che l'utente non può attualmente vedere.

I display dei dispositivi si aggiorneranno circa 60 volte al secondo, quindi requestAnimationFrame può essere ridisegnato continuamente a circa 60 "frame" al secondo. L'occhio vede il movimento a 20-30 fotogrammi al secondo, quindi requestAnimationFrame può facilmente creare l'illusione del movimento.

Si noti che requestAnimationFrame viene richiamato alla fine di ogni animateCircle. Questo perché ogni 'requestAnimatonFrame richiede una singola esecuzione della funzione di animazione.

Esempio: semplice `requestAnimationFrame 

<!doctype html>
<html>
<head>
<style>
    body{ background-color:white; }
    #canvas{border:1px solid red; }
</style>
<script>
window.onload=(function(){

    // canvas related variables
    var canvas=document.getElementById("canvas");
    var ctx=canvas.getContext("2d");
    var cw=canvas.width;
    var ch=canvas.height;
           
    // start the animation
    requestAnimationFrame(animate);

    function animate(currentTime){

        // draw a full randomly circle
        var x=Math.random()*canvas.width;
        var y=Math.random()*canvas.height;
        var radius=10+Math.random()*15;
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(x,y,radius,0,Math.PI*2);
        ctx.fillStyle='#'+Math.floor(Math.random()*16777215).toString(16);
        ctx.fill();

        // request another loop of animation
        requestAnimationFrame(animate);
    }

}); // end $(function(){});
</script>
</head>
<body>
    <canvas id="canvas" width=512 height=512></canvas>
</body>
</html>

Per illustrare i vantaggi di requestAnimationFrame questa domanda stackoverflow ha una demo live

Animare un'immagine attraverso la tela

Questo esempio carica, anima e immagini sulla tela

Suggerimento importante! Assicurati di dare il tempo necessario per caricare l'immagine utilizzando image.onload .

Codice annotato 

<!doctype html>
<html>
<head>
<style>
    body{ background-color:white; }
    #canvas{border:1px solid red; }
</style>
<script>
window.onload=(function(){

    // canvas related variables
    var canvas=document.getElementById("canvas");
    var ctx=canvas.getContext("2d");
    var cw=canvas.width;
    var ch=canvas.height;

    // animation related variables
    var minX=20;        // Keep the image animating 
    var maxX=250;       // between minX & maxX
    var x=minX;         // The current X-coordinate
    var speedX=1;       // The image will move at 1px per loop 
    var direction=1;    // The image direction: 1==righward, -1==leftward
    var y=20;           // The Y-coordinate

    // Load a new image
    // IMPORTANT!!! You must give the image time to load by using img.onload!
    var img=new Image();
    img.onload=start;
    img.src="https://dl.dropboxusercontent.com/u/139992952/stackoverflow/sun.png";
    function start(){
        // the image is fully loaded sostart animating
        requestAnimationFrame(animate);
    }

    function animate(time){

        // clear the canvas
        ctx.clearRect(0,0,cw,ch);

        // draw
        ctx.drawImage(img,x,y);

        // update
        x += speedX * direction;
        // keep "x" inside min & max
        if(x<minX){ x=minX; direction*=-1; }
        if(x>maxX){ x=maxX; direction*=-1; }

        // request another loop of animation
        requestAnimationFrame(animate);
    }

}); // end $(function(){});
</script>
</head>
<body>
    <canvas id="canvas" width=512 height=512></canvas>
</body>
</html>

Non disegnare animazioni nei gestori di eventi (una semplice app di schizzo)

Durante il mousemove vieni sommerso di 30 eventi del mouse al secondo. Potresti non essere in grado di ridisegnare i tuoi disegni a 30 volte al secondo. Anche se è possibile, si sta probabilmente sprecando potenza di calcolo disegnando quando il browser non è pronto per disegnare (sprecato == tra i cicli di aggiornamento della visualizzazione).

Pertanto ha senso separare gli eventi di input dell'utente (come mousemove) dal disegno delle animazioni.

  • Nei gestori di eventi, salva tutte le variabili evento che controllano dove i disegni sono posizionati sulla tela. Ma in realtà non disegnare nulla.

  • In un ciclo requestAnimationFrame , visualizza tutti i disegni sulla tela utilizzando le informazioni salvate.

Non disegnando i gestori di eventi, non si sta costringendo Canvas per provare ad aggiornare i disegni complessi alla velocità degli eventi del mouse.

Facendo tutto il disegno in requestAnimationFrame ottieni tutti i vantaggi descritti qui. Usa 'requestanimationFrame' non 'setInterval' per i loop dell'animazione .

Codice annotato: 

<!doctype html>
<html>
<head>
<style>
    body{ background-color: ivory; }
    #canvas{border:1px solid red; }
</style>
<script>
window.onload=(function(){

    function log(){console.log.apply(console,arguments);}

    // canvas variables
    var canvas=document.getElementById("canvas");
    var ctx=canvas.getContext("2d");
    var cw=canvas.width;
    var ch=canvas.height;
    // set canvas styling
    ctx.strokeStyle='skyblue';
    ctx.lineJoint='round';
    ctx.lineCap='round';
    ctx.lineWidth=6;

    // handle windows scrolling & resizing
    function reOffset(){
        var BB=canvas.getBoundingClientRect();
        offsetX=BB.left;
        offsetY=BB.top;        
    }
    var offsetX,offsetY;
    reOffset();
    window.onscroll=function(e){ reOffset(); }
    window.onresize=function(e){ reOffset(); }

    // vars to save points created during mousemove handling
    var points=[];
    var lastLength=0;

    // start the  animation loop
    requestAnimationFrame(draw);

    canvas.onmousemove=function(e){handleMouseMove(e);}


    function handleMouseMove(e){
        // tell the browser we're handling this event
        e.preventDefault();
        e.stopPropagation();

        // get the mouse position
        mouseX=parseInt(e.clientX-offsetX);
        mouseY=parseInt(e.clientY-offsetY);

        // save the mouse position in the points[] array
        // but don't draw anything
        points.push({x:mouseX,y:mouseY});
    }

    function draw(){
        // No additional points? Request another frame an return
        var length=points.length;
        if(length==lastLength){requestAnimationFrame(draw);return;}
        
        // draw the additional points
        var point=points[lastLength];
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(point.x,point.y)
        for(var i=lastLength;i<length;i++){
            point=points[i];
            ctx.lineTo(point.x,point.y);
        }
        ctx.stroke();
        
        // request another animation loop
        requestAnimationFrame(draw);
    }

}); // end window.onload
</script>
</head>
<body>
    <h4>Move mouse over Canvas to sketch</h4>
    <canvas id="canvas" width=512 height=512></canvas>
</body>
</html>

Facilitare usando le equazioni di Robert Penners

Un andamento fa sì che alcune variabili cambino in modo non uniforme per una durata .

"variabile" deve poter essere espressa come un numero e può rappresentare una notevole varietà di cose:

  • una coordinata X,
  • la larghezza di un rettangolo,
  • un angolo di rotazione,
  • il componente rosso di un colore R, G, B.
  • tutto ciò che può essere espresso come un numero.

"durata" deve poter essere espressa come un numero e può anche essere una varietà di cose:

  • un periodo di tempo,
  • una distanza da percorrere,
  • una quantità di loop di animazione da eseguire,
  • tutto ciò che può essere espresso come

"In modo non uniforme" significa che la variabile progredisce dall'inizio alla fine in modo non uniforme:

  • più veloce all'inizio e più lento alla fine - o viceversa,
  • supera il finale ma torna alla fine alla fine della durata,
  • avanza ripetutamente / si arresta elasticamente durante la durata,
  • "rimbalza" sul finale mentre viene a riposare al termine della durata.

Attribuzione: Robert Penner ha creato il "gold standard" delle funzioni di andamento.

Citare: https://github.com/danro/jquery-easing/blob/master/jquery.easing.js 

// t: elapsed time inside duration (currentTime-startTime), 
// b: beginning value,
// c: total change from beginning value (endingValue-startingValue),
// d: total duration
var Easings={
    easeInQuad: function (t, b, c, d) {
      return c*(t/=d)*t + b;
    },
    easeOutQuad: function (t, b, c, d) {
      return -c *(t/=d)*(t-2) + b;
    },
    easeInOutQuad: function (t, b, c, d) {
      if ((t/=d/2) < 1) return c/2*t*t + b;
      return -c/2 * ((--t)*(t-2) - 1) + b;
    },
    easeInCubic: function (t, b, c, d) {
      return c*(t/=d)*t*t + b;
    },
    easeOutCubic: function (t, b, c, d) {
      return c*((t=t/d-1)*t*t + 1) + b;
    },
    easeInOutCubic: function (t, b, c, d) {
      if ((t/=d/2) < 1) return c/2*t*t*t + b;
      return c/2*((t-=2)*t*t + 2) + b;
    },
    easeInQuart: function (t, b, c, d) {
      return c*(t/=d)*t*t*t + b;
    },
    easeOutQuart: function (t, b, c, d) {
      return -c * ((t=t/d-1)*t*t*t - 1) + b;
    },
    easeInOutQuart: function (t, b, c, d) {
      if ((t/=d/2) < 1) return c/2*t*t*t*t + b;
      return -c/2 * ((t-=2)*t*t*t - 2) + b;
    },
    easeInQuint: function (t, b, c, d) {
      return c*(t/=d)*t*t*t*t + b;
    },
    easeOutQuint: function (t, b, c, d) {
      return c*((t=t/d-1)*t*t*t*t + 1) + b;
    },
    easeInOutQuint: function (t, b, c, d) {
      if ((t/=d/2) < 1) return c/2*t*t*t*t*t + b;
      return c/2*((t-=2)*t*t*t*t + 2) + b;
    },
    easeInSine: function (t, b, c, d) {
      return -c * Math.cos(t/d * (Math.PI/2)) + c + b;
    },
    easeOutSine: function (t, b, c, d) {
      return c * Math.sin(t/d * (Math.PI/2)) + b;
    },
    easeInOutSine: function (t, b, c, d) {
      return -c/2 * (Math.cos(Math.PI*t/d) - 1) + b;
    },
    easeInExpo: function (t, b, c, d) {
      return (t==0) ? b : c * Math.pow(2, 10 * (t/d - 1)) + b;
    },
    easeOutExpo: function (t, b, c, d) {
      return (t==d) ? b+c : c * (-Math.pow(2, -10 * t/d) + 1) + b;
    },
    easeInOutExpo: function (t, b, c, d) {
      if (t==0) return b;
      if (t==d) return b+c;
      if ((t/=d/2) < 1) return c/2 * Math.pow(2, 10 * (t - 1)) + b;
      return c/2 * (-Math.pow(2, -10 * --t) + 2) + b;
    },
    easeInCirc: function (t, b, c, d) { 
      return -c * (Math.sqrt(1 - (t/=d)*t) - 1) + b;
    },
    easeOutCirc: function (t, b, c, d) {
      return c * Math.sqrt(1 - (t=t/d-1)*t) + b;
    },
    easeInOutCirc: function (t, b, c, d) {
      if ((t/=d/2) < 1) return -c/2 * (Math.sqrt(1 - t*t) - 1) + b;
      return c/2 * (Math.sqrt(1 - (t-=2)*t) + 1) + b;
    },
    easeInElastic: function (t, b, c, d) {
      var s=1.70158;var p=0;var a=c;
      if (t==0) return b;  if ((t/=d)==1) return b+c;  if (!p) p=d*.3;
      if (a < Math.abs(c)) { a=c; var s=p/4; }
      else var s = p/(2*Math.PI) * Math.asin (c/a);
      return -(a*Math.pow(2,10*(t-=1)) * Math.sin( (t*d-s)*(2*Math.PI)/p )) + b;
    },
    easeOutElastic: function (t, b, c, d) {
      var s=1.70158;var p=0;var a=c;
      if (t==0) return b;  if ((t/=d)==1) return b+c;  if (!p) p=d*.3;
      if (a < Math.abs(c)) { a=c; var s=p/4; }
      else var s = p/(2*Math.PI) * Math.asin (c/a);
      return a*Math.pow(2,-10*t) * Math.sin( (t*d-s)*(2*Math.PI)/p ) + c + b;
    },
    easeInOutElastic: function (t, b, c, d) {
      var s=1.70158;var p=0;var a=c;
      if (t==0) return b;  if ((t/=d/2)==2) return b+c;  if (!p) p=d*(.3*1.5);
      if (a < Math.abs(c)) { a=c; var s=p/4; }
      else var s = p/(2*Math.PI) * Math.asin (c/a);
      if (t < 1) return -.5*(a*Math.pow(2,10*(t-=1)) * Math.sin( (t*d-s)*(2*Math.PI)/p )) + b;
      return a*Math.pow(2,-10*(t-=1)) * Math.sin( (t*d-s)*(2*Math.PI)/p )*.5 + c + b;
    },
    easeInBack: function (t, b, c, d, s) {
      if (s == undefined) s = 1.70158;
      return c*(t/=d)*t*((s+1)*t - s) + b;
    },
    easeOutBack: function (t, b, c, d, s) {
      if (s == undefined) s = 1.70158;
      return c*((t=t/d-1)*t*((s+1)*t + s) + 1) + b;
    },
    easeInOutBack: function (t, b, c, d, s) {
      if (s == undefined) s = 1.70158; 
      if ((t/=d/2) < 1) return c/2*(t*t*(((s*=(1.525))+1)*t - s)) + b;
      return c/2*((t-=2)*t*(((s*=(1.525))+1)*t + s) + 2) + b;
    },
    easeInBounce: function (t, b, c, d) {
      return c - Easings.easeOutBounce (d-t, 0, c, d) + b;
    },
    easeOutBounce: function (t, b, c, d) {
      if ((t/=d) < (1/2.75)) {
        return c*(7.5625*t*t) + b;
      } else if (t < (2/2.75)) {
        return c*(7.5625*(t-=(1.5/2.75))*t + .75) + b;
      } else if (t < (2.5/2.75)) {
        return c*(7.5625*(t-=(2.25/2.75))*t + .9375) + b;
      } else {
        return c*(7.5625*(t-=(2.625/2.75))*t + .984375) + b;
      }
    },
    easeInOutBounce: function (t, b, c, d) {
      if (t < d/2) return Easings.easeInBounce (t*2, 0, c, d) * .5 + b;
      return Easings.easeOutBounce (t*2-d, 0, c, d) * .5 + c*.5 + b;
    },
};

Esempio di utilizzo: 

// include the Easings object from above
var Easings = ...

// Demo
var startTime;
var beginningValue=50;  // beginning x-coordinate
var endingValue=450;    // ending x-coordinate
var totalChange=endingValue-beginningValue;
var totalDuration=3000; // ms

var keys=Object.keys(Easings);
ctx.textBaseline='middle';
requestAnimationFrame(animate);

function animate(time){
    var PI2=Math.PI*2;
    if(!startTime){startTime=time;}
    var elapsedTime=Math.min(time-startTime,totalDuration);
    ctx.clearRect(0,0,cw,ch);
    ctx.beginPath();
    for(var y=0;y<keys.length;y++){
        var key=keys[y];
        var easing=Easings[key];
        var easedX=easing(
            elapsedTime,beginningValue,totalChange,totalDuration);
        if(easedX>endingValue){easedX=endingValue;}
        ctx.moveTo(easedX,y*15);
        ctx.arc(easedX,y*15+10,5,0,PI2);
        ctx.fillText(key,460,y*15+10-1);
    }
    ctx.fill();
    if(time<startTime+totalDuration){
        requestAnimationFrame(animate);
    }
}

Imposta la frequenza fotogrammi utilizzando requestAnimationFrame

L'utilizzo di requestAnimationFrame può, su alcuni sistemi, aggiornarsi a più frame al secondo rispetto ai 60fps. 60fps è la frequenza predefinita se il rendering può tenere il passo. Alcuni sistemi funzioneranno a 120fps forse di più.

Se si utilizza il metodo seguente, è necessario utilizzare solo frequenze fotogrammi che sono divisioni intere di 60, in modo che (60 / FRAMES_PER_SECOND) % 1 === 0 sia true o si ottengano frequenze fotogrammi incoerenti. 

const FRAMES_PER_SECOND = 30;  // Valid values are 60,30,20,15,10...
// set the mim time to render the next frame
const FRAME_MIN_TIME = (1000/60) * (60 / FRAMES_PER_SECOND) - (1000/60) * 0.5;
var lastFrameTime = 0;  // the last frame time
function update(time){
    if(time-lastFrameTime < FRAME_MIN_TIME){ //skip the frame if the call is too early
        requestAnimationFrame(update);
        return; // return as there is nothing to do
    }
    lastFrameTime = time; // remember the time of the rendered frame
    // render the frame
    requestAnimationFrame(update); // get next farme
}
requestAnimationFrame(update); // start animation

Animazione da [x0, y0] a [x1, y1]

Usa i vettori per calcolare incrementale [x, y] da [startX, startY] a [endX, endY] 

// dx is the total distance to move in the X direction
var dx = endX - startX;

// dy is the total distance to move in the Y direction
var dy = endY - startY;

// use a pct (percentage) to travel the total distances
// start at 0% which == the starting point
// end at 100% which == then ending point
var pct=0;  

// use dx & dy to calculate where the current [x,y] is at a given pct
var x = startX + dx * pct/100;
var y = startY + dx * pct/100;

Codice di esempio: 

// canvas vars
var canvas=document.createElement("canvas");
document.body.appendChild(canvas);
canvas.style.border='1px solid red';
var ctx=canvas.getContext("2d");
var cw=canvas.width;
var ch=canvas.height;
// canvas styles
ctx.strokeStyle='skyblue';
ctx.fillStyle='blue';

// animating vars
var pct=101;
var startX=20;
var startY=50;
var endX=225;
var endY=100;
var dx=endX-startX;
var dy=endY-startY;

// start animation loop running
requestAnimationFrame(animate);

// listen for mouse events
window.onmousedown=(function(e){handleMouseDown(e);});
window.onmouseup=(function(e){handleMouseUp(e);});

// constantly running loop
// will animate dot from startX,startY to endX,endY 
function animate(time){
    // demo: rerun animation
    if(++pct>100){pct=0;}
    // update
    x=startX+dx*pct/100;
    y=startY+dy*pct/100;
    // draw
    ctx.clearRect(0,0,cw,ch);
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(startX,startY);
    ctx.lineTo(endX,endY);
    ctx.stroke();
    ctx.beginPath();
    ctx.arc(x,y,5,0,Math.PI*2);
    ctx.fill()
    // request another animation loop
    requestAnimationFrame(animate);
}


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