徹底弄懂JS原型與繼承

本文由淺到深，循序漸進(jìn)的將原型與繼承的抽象概念形象化，且每個知識點都搭配相應(yīng)的例子，盡可能的將其通俗化，而且本文最大的優(yōu)點就是：長（為了更詳細(xì)嘛）。

一、原型

首先，我們先說說原型，但說到原型就得從函數(shù)說起，因為原型對象就是指函數(shù)所擁有的prototype屬性(所以下文有時說原型，有時說prototype，它們都是指原型)。

1.1 函數(shù)

說到函數(shù)，我們得先有個概念：函數(shù)也是對象，和對象一樣擁有屬性，例如：

function F(a, b) {
    return a * b;
}

F.length   // 2  指函數(shù)參數(shù)的個數(shù)
F.constructor   // function Function() { [native code] }
typeof F.prototype  // "object"

從上面我們可以看出函數(shù)和對象一樣擁有屬性，我們重點說的就是prototype這個原型屬性。

prototype也是一個對象，為了更形象的理解，我個人是把上述理解為這樣的：

// F這個函數(shù)對象里有個prototype對象屬性
F = {
    prototype: {}
}

下面我們就說說這個prototype對象屬性。

1.2 prototype對象的屬性

prototype是一個對象，里面有個默認(rèn)屬性constructor，默認(rèn)指向當(dāng)前函數(shù)，我們依舊使用F這個函數(shù)來說明：

F = {
    prototype: {
        constructor: F    // 指向當(dāng)前函數(shù)
    }
}

既然prototype是個對象，那我們也同樣可以給它添加屬性，例如：

F.prototype.name = 'BetterMan';

// 那F就變成如下：
F = {
    prototype: {
        constructor: F,
        name: 'BetterMan'
    }
}

prototype就先鋪墊到這，下面我們來說說對象，然后再把它們串起來。

1.3 創(chuàng)建對象

創(chuàng)建對象有很多種方式，本文針對的是原型，所以就說說使用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象這種方式。上面的F函數(shù)其實就是一個構(gòu)造函數(shù)（構(gòu)造函數(shù)默認(rèn)名稱首字母大寫便于區(qū)分），所以我們用它來創(chuàng)建對象。

let f = new F();
console.log(f)  // {}

這時得到了一個“空”對象，下面我們過一遍構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象的過程：

1. 創(chuàng)建一個新對象；
2. 將構(gòu)造函數(shù)的作用域賦給新對象，即把this指向新對象（同時還有一個過程，新對象的proto屬性指向構(gòu)造函數(shù)的ptototype屬性，后面會解釋這塊）。
3. 執(zhí)行函數(shù)內(nèi)代碼，即為新對象添加屬性。
4. 返回新對象（不需要寫，默認(rèn)返回this，this就是指新對象）。

下面我們修改一下F構(gòu)造函數(shù)：

function F(age) {
    this.age = age;
}

再用F來創(chuàng)建一個實例對象：

let f1 = new F(18);  // 18歲，別來無恙
console.log(f1); // {age: 18}

其實我們就得到了一個f1對象，里面有一個age屬性，但真的只有age屬性嗎？上面我們講到構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象的過程，這里的新建對象，然后給對象添加屬性，然后返回新對象，我們都是看得到的，還有一個過程，就是新對象的__proto__屬性指向構(gòu)造函數(shù)的ptototype屬性。

我們打印一下看看：

console.log(f1.__proto__);  // {constructor: F}

這不就是F構(gòu)造函數(shù)的prototype對象嗎？這個指向過程也就相當(dāng)于f1.__proto__ === F.prototype，理解這個很重要！

__proto__我們可稱為隱式原型（不是所有瀏覽器都支持這個屬性，所以谷歌搞起），這個就厲害了，既然它指向了構(gòu)造函數(shù)的原型，那我們獲取到它也就能獲取到構(gòu)造函數(shù)的原型了（但一般我們不用這個方法獲取原型，后面會介紹其他方法）。

前面我們說了構(gòu)造函數(shù)的prototype對象中的constructor屬性是指向自身函數(shù)的，那我們用__proto__來驗證一下：

console.log(f1.__proto__.constructor);  // F(age) {this.age = age;}
// 因為f1.__proto__ === F.prototype，所以上述就是指F.prototype.constructor

嗯，不錯不錯，看來沒毛?。?/p>

目前來說應(yīng)該還是比較好理解的，那我們再看看：

console.log(f1.constructor);  // F(age) {this.age = age;}

額，這什么鬼？難道實例對象f1還有個constructor屬性和構(gòu)造函數(shù)原型的constructor一樣都是指向構(gòu)造函數(shù)？這就有點意思了。

其實不是，應(yīng)該是說f1的神秘屬性__proto__指向了F.prototype，這相當(dāng)于一個指向引用，如果要形象點的話可以把它理解為把F.prototype的屬性"共享"到了f1身上，但這是動態(tài)的"共享"，如果后面F.prototype改變的話，f1所"共享"到的屬性也會跟著改變。理解這個很重要！重要的事情說三遍！重要的事情說三遍！重要的事情說三遍！

那我們再把代碼"形象化"：

F = {
    prototype: {
        constructor: F
    }
};

f1 = {
    age: 18,
    __proto__: {    // 既然我們已經(jīng)把這個形象化為"共享"屬性了，那就再形象一點
        constructor: F
    }
}

// 更形象化：
f1 = {
    age: 18,  // 這個是f1對象自身屬性
    constructor: F  // 這個是從原型上"共享"的屬性
}

既然我們說的是動態(tài)"共享"屬性，那我們改一改構(gòu)造函數(shù)的prototype屬性看看f1會不會跟著改變：

// 沒改之前
console.log(f1.name);  // undefined

// 修改之后
F.prototype.name = 'BetterMan';
console.log(f1);   // {age: 18}
console.log(f1.name);  // 'BetterMan'

A(讀A第二調(diào))……，看來和想的一毛一樣啊，但是f1上面沒看到name屬性，那就是說我們只是可以從構(gòu)造函數(shù)的原型上拿到name屬性，而不是把name變?yōu)閷嵗龑ο蟮淖陨韺傩?。說到這里就得提提對象自身屬性和原型屬性（從原型上得來的屬性）了。

1.4 對象自身屬性和原型屬性

我們所創(chuàng)建的實例對象f1，有自身屬性age，還有從原型上找到的屬性name，我們可以使用hasOwnProperty方法檢測一下：

console.log(f1.hasOwnProperty('age'));  // true 說明是自身屬性
console.log(f1.hasOwnProperty('name')); // false 說明不是自身屬性

那既然是對象屬性，應(yīng)該就可以添加和刪除吧？我們試試：

delete f1.age;
console.log(f1.age); // undefined

delete f1.name;
console.log(f1.name); // 'BetterMan'

額，age屬性刪除成功了，但好像name沒什么反應(yīng)，比較堅挺，這就說明了f1對象可以掌控自身的屬性，愛刪刪愛加加，但name屬性是從原型上得到的，是別人的屬性，你可沒有權(quán)利去修改。

其實我們在訪問對象的name屬性時，js引擎會依次查詢f1對象上的所有屬性，但是找不到這個屬性，然后就會去創(chuàng)建f1實例對象的構(gòu)造函數(shù)的原型上找（這就歸功于神秘屬性proto了，是它把實例對象和構(gòu)造函數(shù)的原型聯(lián)系了起來），然后找到了（如果再找不到的話，還會往上找，這就涉及到原型鏈了，后面我們會說到）。而找age屬性時直接就在f1上找到了，就不用再去其他地方找了。

到現(xiàn)在大家應(yīng)該對原型有了個大概的理解了吧，但它有什么用呢？
用處大大的，可以說我們無時無刻都在使用它，下面我們繼續(xù)。

二、繼承

講了原型，那肯定是離不開繼承這個話題的，說到繼承就很熱鬧了，什么原型模式繼承、構(gòu)造函數(shù)模式繼承、對象模式繼承、屬性拷貝模式繼承、多重繼承、寄生式繼承、組合繼承、寄生組合式繼承……這什么鬼？這么多，看著是不是很頭疼？

我個人就把它們分為原型方式、構(gòu)造函數(shù)方式、對象方式這三個方式，然后其他的繼承方式都是基于這三個方式的組合，當(dāng)然這只是我個人的理解哈，下面我們開始。

2.1 原型鏈

說到繼承，肯定得說原型鏈，因為原型鏈?zhǔn)抢^承的主要方法。

我們先來簡單的回顧一下構(gòu)造函數(shù)、原型和實例的關(guān)系：每個構(gòu)造函數(shù)都有一個原型對象，原型對象都包含一個指向構(gòu)造函數(shù)的指針（constructor），而實例偶讀包含一個指向原型對象的內(nèi)部指針（__proto__）。那么，假如我們讓原型對象等于另一個實例對象，結(jié)果會怎么樣呢？顯然，此時的原型對象將包含一個指向另一個原型的指針（__proto__），相應(yīng)的，另一個原型中也包含著一個指向另一個構(gòu)造函數(shù)的指針（constructor）。那假如另一個原型又是另一個對象實例，那么上述關(guān)系依然成立，如此層層遞進(jìn)，就構(gòu)成了實例與原型的鏈條。這就是所謂的原型鏈，如圖：

cdn.xitu.io/2018/11/20/1673086af5734900?w=569&h=297&f=png&s=19876">

到這里千萬不要亂，一定要理解了這段話再往下看，其實就是把別人的實例對象賦值給了我們的構(gòu)造函數(shù)的原型，這就是第一層，然后如果別人的實例對象的構(gòu)造函數(shù)的原型又是另一個人的實例對象的話，那不是一樣的道理嗎？這就是第二層，那如果再出現(xiàn)個第三者，那又是一層了，這就構(gòu)成了一個層層連起來的原型鏈。

好了，如果你看到了這里，說明已經(jīng)理解了上述"鏈情"，那我們就開始搞搞繼承。

2.2 繼承方式

繼承有多重形式，我們一個個來，分別對比一下其中的優(yōu)缺點。

注：因為多數(shù)繼承都依賴于原型及原型鏈，所以當(dāng)再依賴于其他方式時，我就以這個方式來命名這個繼承方式，這樣看起來就不會那么復(fù)雜。

1. 基于構(gòu)造函數(shù)方式

我們先定義三個構(gòu)造函數(shù)：

// 構(gòu)造函數(shù)A
function A() {
    this.name = 'A';
    this.say = function() {
        return this.name;
    };
};
// 構(gòu)造函數(shù)B
function B() {
    this.name = 'B';
};
// 構(gòu)造函數(shù)C
function C(width, height) {
    this.name = 'C';
    this.width = width;
    this.height = height;
    this.getArea = function() {
        return this.width * this.height;
    };
};

下面我們試試?yán)^承：

B.prototype = new A();
C.prototype = new B();

上述是不是有點熟悉，是不是就是前面所提的原型鏈的概念：B構(gòu)造函數(shù)的原型被賦上A構(gòu)造函數(shù)的實例對象，然后C的原型又被賦上B構(gòu)造函數(shù)的實例對象。

然后我們用C構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建一個實例對象：

let c1 = new C(2, 6);
console.log(c1);   // {name: "C", width: 2, height: 6, getArea: ?}
console.log(c1.name);  // 'C'
console.log(c1.getArea()); // 12
console.log(c1.say());  // 'C'

c1居然有say方法了，可喜可賀，它是怎么做到的？讓我們來捋捋這個過程：

• ①首先C新建了一個"空"對象；
• ②然后this指向這個"空"對象；
• ③c1.proto指向C.prototype;
• ④給this對象賦值，這樣就有了name、width、height、getArea這四個自身屬性；
• ⑤返回this對象，此時我們就得到了c1實例對象；
• ⑥然后打印console.log(c1)和console.log(c1.name)，console.log(c1.getArea())都好理解；
• ⑦接著console.log(c1.say())，這就得去找say方法了，js引擎先在c1身上找，沒找到，然后c1.__proto__這個神秘鏈接是指向C構(gòu)造函數(shù)的原型的，然后就去C.prototype上找，然后我們是寫有C.prototype = new B()的，也就是說是去B構(gòu)造函數(shù)的實例對象上找，還是沒有，那繼續(xù)，又通過new B().__proto__去B的原型上找，然后我們是寫有B.prototype = new A();，那就是去A所創(chuàng)建的實例對象上找，沒有，那就又跑去A構(gòu)造函數(shù)的原型上找，OK！找到！

這個過程就相當(dāng)于這樣：
c1 —→ C.prototype —→ new B() —→ B.prototype —→ new A() —→ A.prototype

這就是上述的一個基于構(gòu)造函數(shù)方式的繼承過程，其實就是一個查找過程，但是大家有沒有發(fā)現(xiàn)什么？

上述方式存在兩個問題：第一個問題就是constructor的指向。

本來B.prototype中的constructor指向好好的，是指向B的，但現(xiàn)在B.prototype完全被new A()給替換了，那現(xiàn)在的B.prototype.constructor是指向誰的？我們看看：

console.log(B.prototype.constructor);  // ? A() {}
let b1 = new B();
console.log(b1.constructor);   // ? A() {}

此時我們發(fā)現(xiàn)不僅是B.prototype.constructor指向A，連b1也是如此，別忘了b1中的constructor屬性也是由B.prototype所共享的，所以老大（B）改變了，小弟(b1)當(dāng)然也會跟著動態(tài)改變。

但現(xiàn)在它們?yōu)槭裁词侵赶?code>A的呢？因為B.prototype被替換為了new A()，那new A()里有什么？我們再把B.prototype和new A()形象化來表示一下：

A = {
    prototype：{
        constructor: A
    }
};

new A() = {
    name: 'A',
    say: function() {
        return this.name;
    },
    constructor: A       // 由__proto__的指向所共享得到的
}

B = {
    prototype：{
        constructor: B
    }
};

// 這時把B.prototype換為new A()，那就變成了這樣：
B = {
    prototype：{
        name: 'A',
        say: function() {
            return this.name;
        },
        constructor: A   // 所以指向就變成了A
    }
};

所以我們要手動修正B.prototype.constructor的指向，同理C.prototype.constructor的指向也是如此：

B.prototype = new A();
B.prototype.constructor = B;
C.prototype = new B();
C.prototype.constructor = C;

第一個問題解決了，到第二個問題：效率的問題。

當(dāng)我們用某一個構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象時，其屬性就會被添加到this中去。并且當(dāng)別添加的屬性實際上是不會隨著實例改變時，這種做法會顯得沒有效率。例如在上面的實例中，A構(gòu)造函數(shù)是這樣定義的：

function A() {
    this.name = 'A';
    this.say = function() {
        return this.name;
    };
};

這種實現(xiàn)意味著我們用new A()創(chuàng)建的每個實例都會擁有一個全新的name屬性和say屬性，并在內(nèi)存中擁有獨立的存儲空間。所以我們應(yīng)該考慮把這些屬性放到原型上，讓它們實現(xiàn)共享：

// 構(gòu)造函數(shù)A
function A() {};
A.prototype.name = 'A';
A.prototype.say = function() {
    return this.name;
};

// 構(gòu)造函數(shù)B
function B() {};
B.prototype.name = 'B';

// 構(gòu)造函數(shù)C
function C(width, height) {  // 此處的width和height屬性是隨參數(shù)變化的，所以就不需要改為共享屬性
    this.width = width;
    this.height = height;
};
C.prototype.name = 'C';
C.prototype.getArea = function() {
    return this.width * this.height;
};

這樣一來，構(gòu)造函數(shù)所創(chuàng)建的實例中一些屬性就不再是私有屬性了，而是在原型中能共享的屬性，現(xiàn)在我們來試試：

let test1 = new A();
let test2 = new A();
console.log(test1.say === test2.say);  // true 沒改為共享屬性前，它們是不相等的

雖然這樣做通常更有效率，但也只是針對實例中不可變屬性而言的，所以在定義構(gòu)造函數(shù)時我們也要考慮哪些屬性適合共享，哪些適合私有。

2. 基于原型的方式

正如上面所做的，處于效率考慮，我們應(yīng)當(dāng)盡可能的將一些可重用的屬性和方法添加到原型中去，這樣的話我們僅僅依靠原型就可以完成繼承關(guān)系的構(gòu)建了，由于原型上的屬性都是可重用的，這也意味著從原型上繼承比在實例上繼承要好得多，而且既然需要繼承的屬性都放在了原型上，又何必生成實例降低效率，然后又從所生成的實例中繼承不需要的私有屬性呢？所以我們直接拋棄實例，從原型上繼承：

B.prototype = A.prototype;
B.prototype.constructor = B;
C.prototype = B.prototype;
C.prototype.constructor = C;

嗯，這樣感覺效率高多了，也比較養(yǎng)眼，然后我們試試效果：

let c2 = new C();
console.log(c2.say());  // 'A'

(⊙o⊙)…不是應(yīng)該打印出C的嗎？怎么和我內(nèi)心的小完美不太一樣？

想必大家應(yīng)該都看出來了，上面的繼承方式其實就相當(dāng)于A、B、C全都共享了A的原型，那就造成了引用問題，要是C的原型屬性修改了，那A和B的原型屬性豈不是都被修改了？想想就委屈，小弟居然管起大哥來了。

有沒有兩全其美的辦法，我又要效率，又不想委屈，啪！把這兩個方法結(jié)合起來不就行了嗎？！

3. 結(jié)合構(gòu)造函數(shù)方式和原型的方式

我既想快，又不想被小弟管，搞個第三者來解決怎么樣？（怎么感覺聽起來怪怪的）。我們在它們中間使用一個臨時構(gòu)造函數(shù)（所以也可稱為臨時構(gòu)造法）來做個橋梁，把小弟管大哥的關(guān)系斷掉（腿打斷），然后大家又可以高效率的合作：

let X = function() {};   // 新建一個"空"屬性的構(gòu)造函數(shù)
X.prototype = A.prototype;  // 將X的原型指向A的原型
B.prototype = new X();  // B的原型指向X創(chuàng)建的實例對象
B.prototype.constructor = B;  // 記得修正指向

// 同上
let Y = function() {};  
Y.prototype = B.prototype;
C.prototype = new Y();
C.prototype.constructor = C;

現(xiàn)在試試效果怎么樣：

let c3 = new C;
console.log(c3.say());  // A

穩(wěn)！這樣我們既不是直接繼承實例上的屬性，而是繼承原型所共享的屬性，而且還能通過X和Y這兩個"空"屬性構(gòu)造函數(shù)來把A和B上的非共享屬性過濾掉（因為new X()比起new A()所生成的實例，因為X是空的，所以不會生成的對象不會存在私有屬性，但是new A()可能會存在私有屬性，既然是私有屬性，所以也就是不需要被繼承，所以new A()會存在效率問題和多出不需要的繼承屬性）。

4. 基于對象的方式

這種基于對象的方式其實包括幾種方式，因為都和對象相關(guān)，所以我就統(tǒng)稱為對象方式了，下面一一介紹：

①以接收對象的方式

function create(o) {  // o是所要繼承的父對象
    function F() {};
    F.prototype = o;
    return new F();  // 返回一個實例對象
};
let a = {
    name: 'better'
};
console.log(create(a).name);  // 'better'

這種方式是接受一個父對象后返回一個實例，進(jìn)而達(dá)到繼承的效果，有沒有點似曾相識的感覺？這不就是低配版的Object.create()嗎？有興趣的可以多去了解了解。所以這個方式其實也應(yīng)該稱為"原型繼承法"，因為也是以修改原型為基礎(chǔ)的，但又和對象相關(guān)，所以我就把它歸為對象方式了，這樣比較好分類。

②以拷貝對象屬性的方式

// 直接將父原型的屬性拷貝過來，好處是Child.prototype.constructor沒被重置，但這種方式僅適用于只包含基本數(shù)據(jù)類型的對象，且父對象會覆蓋子對象的同名屬性
function extend(Child, Parent) {   // Child, Parent都為構(gòu)造函數(shù)
    let c = Child.prototype;
    let p = Parent.prototype;
    for (let i in p) {
        c[i] = p[i];
    }
};

// 這種直接拷貝屬性的方式簡單粗暴，直接復(fù)制傳入的對象屬性，但還是存在引用類型的問題
function extendCopy(p) {   // p是被繼承的對象
    let c = {};
    for (let i in p) {
        c[i] = p[i];
    }
    return c;
};

// 上面的extendCopy可稱為淺拷貝，沒有解決引用類型的問題，現(xiàn)在我們使用深拷貝，這樣就解決了引用類型屬性的問題，因為不管你有多少引用類型，全都一個個拷過來
function deepCopy(p, c) {  // c和p都是對象
    c = c || {};
    for (let i in p) {
        if (p.hasOwnProperty[i]) {   // 排除繼承屬性
            if (typeof p[i] === 'object') {  // 解決引用類型
                c[i] = Array.isArray(p[i]) ? [] : {};
                deepCopy[p[i], c[i]];
            } else {
                c[i] = p[i];
            }
        }
    }
    return c;
}

③拷貝多對象屬性的方式

// 這種方式就可以一次拷貝多個對象屬性，也稱為多重繼承
function multi() {
    let n = {},
    stuff,
    j = 0,
    len = arguments.length;
    for (j = 0; j < len; j++) {
        stuff = arguments[j];
        for (let i in stuff) {
            if (stuff.hasOwnProperty(i)) {
                n[i] = stuff[i];
            }
        }
    }
    return n
};

④吸收對象屬性并擴(kuò)展的方式

這種方式其實應(yīng)該叫做"寄生式繼承"，這名字乍看很抽象，其實也就那么回事，所以也把它分到對象方式里：

// 其實也就是在創(chuàng)建對象的函數(shù)中吸收了其它對象的屬性（寄生獸把別人的xx吸走），然后對其擴(kuò)展并返回
let parent = {
    name: 'parent',
    toString: function() {
        return this.name;
    }
};
function raise() {
    let that = create(parent);  // 使用前面我們寫過的create函數(shù)
    that.other = 'Once in a blue moon!'; // 今天學(xué)的，丑顯唄一下
    return that;
}

和對象相關(guān)的方式是不是有點多？但其實也都是圍繞著對象屬性的，理解這點就好理解了，下面繼續(xù)。

5. 構(gòu)造函數(shù)借用法

這個方式其實也可歸為構(gòu)造函數(shù)方式，但比較溜，所以單獨拎出來溜溜（這是最后一個了，我保證）。

我們再把之前定義的老函數(shù)A拿出來炒炒：

// 構(gòu)造函數(shù)A
function A() {
    this.name = 'A';
};
A.prototype.say = function() {
    return this.name;
};

// 構(gòu)造函數(shù)D
function D() {
    A.apply(this, arguments);  // 這里就相當(dāng)于借用A構(gòu)造函數(shù)把A中屬性創(chuàng)建給了D，即name和say屬性
};
D.prototype = new A();  // 這里負(fù)責(zé)拿到A原型上的屬性

這樣兩個步驟是不是就把A的自身屬性和原型屬性都搞定了？簡單完美！

等等，看起來好像有點不對，A.apply(this, arguments)已經(jīng)完美的把A自身屬性變?yōu)榱?code>D的自身屬性，但是D.prototype = new A()又把A的自身屬性繼承了一次，真是多此一舉，既然我們只是單純的想要原型上的屬性，那直接拷貝不就完事了嗎？

// 構(gòu)造函數(shù)A
function A() {
    this.name = 'A';
};
A.prototype.say = function() {
    return this.name;
};

// 之前定義的屬性拷貝函數(shù)
function extend2(Child, Parent) {
    let c = Child.prototype;
    let p = Parent.prototype;
    for (let i in p) {
        c[i] = p[i];
    }
};

// 構(gòu)造函數(shù)D
function D() {
    A.apply(this, arguments);  // 這里就相當(dāng)于借用A構(gòu)造函數(shù)把A中屬性創(chuàng)建給了D，即name和say屬性
};
extend2(D, A);  // 這里就直接把A原型的屬性拷貝給了D原型

let d1 = new D();
console.log(d1.name);  // 'A'
console.log(d1.__proto__.name)  // undefined 這就說明了name屬性是新建的，而不是繼承得到的

(⊙o⊙)…，其實還有其它的繼承方法，還是不寫了，怕被打，但其實來來去去就是基于原型、構(gòu)造函數(shù)、對象這幾種方式搞來搞去，我個人就是這么給它們分類的，畢竟七秒記憶放不下，囧。

最后

寫到這里，終于咽下了最后一口氣，呸，松了一口氣。也感謝你看到了最后，希望對你有所幫助，有寫得不對的地方還請多多指教，順口廣告來一波：大家好！我是BetterMan, to be better, to be man, better關(guān)注BetterMan!

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