SDK 已经具备不需要代码埋点就能 自动的、动态可配的、全面且正确 的收集用户在使用 App 时的所有事件数据。除此之外,还单独开发了与之配合的圈选SDK,能够在 App 端完成对界面元素的圈配以及 KVC 配置的上传。而界面元素圈配的工作完全可以交给用研与产品人员来做,减轻了开发人员的工作量。
SDK 已有的功能可以分为两大部分:
基本事件数据的收集:基本事件的收集是指应用冷启动事件、页面事件、用户点击事件、ScrollView滑动事件等,这部分全部都是自动完成的,实现思路会在第一节中介绍。
业务层数据的收集:业务层数据的收集是指对与业务功能相关的一些数据,例如:在用户点击提交订单按钮时,收集用户购买的物品以及订单总金额的数据。这种业务层数据的收集以往大多通过 代码埋点 的方式去做,本SDK则真正的实现了 无埋点 的去获取这些想要的业务数据。这部分的实现会在本文的第二节详细介绍。
SDK的整体实现思路
SDK 整体采用了 AOP(Aspect-Oriented-Programming)即面向切面编程的思想,就是动态的在函数调用的前后插入数据收集的代码。在 Objective-C 中的实现是基于 Runtime 特性的 Method Swizzling 黑魔法。
SDK 的数据收集功能的实现主要通过 Method Swizzling 来 hook 相应的方法。hook的方法大致可以分为3类:系统类的方法、系统类的Delegate方法、自定义类的方法。
系统类的方法
系统类的方法是指系统框架中提供的基础类的方法,如 UIApplication、UIViewController 等。SDK 在实现某些功能时,需要hook这些类的方法。例如在实现对页面事件的收集时,主要hook了 UIViewController 的生命周期的方法:viewDidLoad、viewDidAppear、viewDidDisappear、dealloc
系统类的 Delegate 方法
系统类的 Delegate 方法主要指 UIKit 框架中提供的 Delegate 中的方法,如 UIScrollViewDelegate、UITableViewDelegate、UIWebViewDelegate 等。SDK 中的大多数功能都是通过hook这些协议中的方法来完成的。例如在实现列表元素点击事件的收集时,主要 hook 了 UITableViewDelegate 中的 tableView:didSelectRowAtIndexPath: 方法。
自定义类的方法
顾名思义,自定义类的方法是指开发人员在工程中自已定义的类,而非系统类的方法。SDK的一些功能是通过hook 这些类的方法来实现。例如在SDK实现对手势操作的事件收集时,需要hook手势对象所指定的target 中的 action 方法,而 target 通常都是自定义类。其实hook系统类的 delegate 方法也可以看成是 hook 自定义类的方法,因为系统类的 delegate 方法大多都是需要在自定义类中实现。
这部分看起来是借助于 AOP 来添加数据收集的代码,但是在真正做的时候,也并没有想的那么简单,涉及到很多细节上的问题,例如:如何将导航栏与系统弹窗的点击事件归属到合适页面中、如何区分UIControlEventValueChanged事件、如何解决hook手势操作引起的性能问题等等。不过这部分内容并不是本篇文章的重点,因此这里不打算多说,之后会单独写一篇文章来讲述遇到的一些坑。
SDK的关键技术的实现
viewPath 及 viewId 的生成及优化
为了对 APP 中某个页面的某个 view 进行数据收集、统计与分析,首先就需要能够唯一的标识与定位这个视图,这可以说是数据收集 SDK 的一个重要前提。那么怎样去唯一的标识 APP 中的某个 view 呢?SDK 中使用了 viewPath 与 viewId 来完成。
- viewPath 的组成
其实整个 APP 的视图结构可以看成是一颗树(viewTree),树的根节点就是 UIWindow,树的枝干由UIViewController及UIView组成,树的叶节点都是由UIView组成。
那么在viewTree中用什么信息来表示其中任意一个 view 的位置呢?很容易想到的就是使用目标 view 到根之间的每个节点的深度(层次)组成一个路径,而节点的深度(层次)是指此节点在父节点中的 index。这样确实能够唯一的表示此 view 了,但是有一个缺点:它的可读性很差。因此在此基础上又增加了每个节点的名称,节点的名称由当前节点的 view 的类名来表示。
因此,在 viewTree 中,由一个 view 到根节点之间的每个节点的名称与深度(层次)共同组成的信息构成了此 view 的viewPath。另外,由于在做 view 的统计分析时,都是以页面为单位的,因此 SDK 在生成 viewPath 时,只到 view 所在的 UIViewController 级别,而非根部的 UIWindow。这样做也在一定程度上减少了viewPath 的长度。 - UITableViewCell/UICollectionCell 的深度表示
在 App 开发中,最常用而且最重要的控件就是UITableView与UICollectionView。针对这种可复用视图,里面会包含很多 Cell,而且 Cell 个数也不确定,那么里面的每一个 Cell 应该怎么去表示其深度呢?答案是indexPath。虽然每个 Cell 都可能被复用,但是不同的 Cell 都对应一个唯一的indexPath,因此完全可以使用indexPath值来表示其深度。 - viewPath 的表示形式与示例
我们已经知道,viewPath就是由各节点的类名与深度组成,那么接下来就使用这些信息来表示出 viewPath。下面结合一个具体的示例来简单说一下,我随便从项目中找了一个:
路径中各个节点的类名是:
HYGHallSlideViewController-UIScrollView-HYGHallProductTableView-UITableViewWrapperView-HYGHallProductCell-UITableViewCellContentView-HYGHallProductView。
路径中各个节点的深度是:0-0-1-0-0:2-0-1
接下来就是将这两者放到一起来构成 viewPath,SDK 的表示方式如下:
viewPath:HYGHallSlideViewController-UIScrollView-HYGHallProductTableView-UITableViewWrapperVi
其实就是使用 & 连接符简单的拼接到一起。这样做可以方便将两者组合与分离开,便于后面的viewPath匹配。另外,网上还有一种类似于 xPath 的表示方式:
HYGHallSlideViewController[0]/UIScrollView[0]/HYGHallProductTableView[1]/UITableViewWrapper
不过个人觉得xPath的方式稍微复杂了点,在组合以及拆分上都相对麻烦些。不过话说回来,viewPath的形式是次要的,大家可以按照各自喜欢的方式去表示就行,无须纠结于哪种形式更好。
4.针对 viewPath 的优化
4.1 优化节点的深度的计算方式
上面提到在计算各节点的深度时,是采用当前 view 位于其父 view 中的所有子 view 中的 index 值。不过在实际的开发中,viewTree 有时候会根据用户的操作有所变动。仍然举个栗子:
假设一个 UIView 中有三个子 view,先后加入的顺序是:label、button1、button2,按照之前的计算方式,这 3 个子 view 的深度依次是:0、1、2。这时候用户点击了一个按钮,label1 从父 view 中被移除了。此时 UIView 只有 2 个子view:button1、button2,而且深度变为了:0、1。如图所示:
可以看出仅仅由于其中一个子view 被移除,却导致其它子 view 的深度都发生了变化。因此,SDK 为了在新增/移除某一 view 时,尽量减少对已有 view 的深度的影响,调整了对节点的深度的计算方式:采用当前 view 位于其父 view 中的所有 同类型 子 view 中的index 值。
我们再看一下上面的这个例子,最初 label、button1、button2 的深度依次是:0、0、1。在 label 被移除后,button1、button2 的深度依次为:0、1。可以看出,在这个例子中,label 的移除并未对 button1、button2 的深度造成影响,这种调整后的计算方式在一定程度上增强了 viewPath 的抗干扰性。
另外,调整后的深度的计算方式是依赖于各节点的类型的,因此,此时必须要将各节点的名称放到viewPath中,而不再是仅仅为了增加可读性。
4.2 viewPath 针对 Swift 的优化
众所周知,Swift文件在获取其类名时,会自动添加此文件所在的Module名前缀:如果Swift文件在主工程中,则会添加工程的名字;如果是在某个组件中,并且项目开启了 use frameworks! 选项,则会添加组件的名字。总的来说,在含有swift 的项目中(包括纯 swift/OC 与 swift 混编),viewPath中会包含各 Swift 文件的ModuleName,那么在如下情况下:
某个 OC 文件被使用 Swift 重写了
某个 Swift 文件被从主工程移至某个组件库中,或者从组件库移至主工程中
主工程在引用组件库时,在开启与关闭use frameworks!之间进行切换
上述3种情况下,文件的类名都会由于ModuleName而发生变化,进而会导致 viewPath 的改变,工程文件在结构上的调整都可能会直接对viewPath造成影响。
实际开发中,特别是对于较老的OC项目,经常会对项目的OC文件使用Swift重写。因此 SDK 有必要去避免viewPath因为这类情况而发生变化。
其实这个问题的解决方案很简单,既然是由于类名中的ModuleName前缀的改变造成的,那么就干脆在生成viewPath时,去掉所有的Swift的ModuleName前缀。这种做法能够解决对viewPath的影响,但是细心的人可能会意识到另一个隐藏的问题:如果在不同的组件库中,两个不同的视图或控制器具有相同的名字(在Swift中是允许的,因为有Module进行区分),这种情况下,viewPath是否存在无法区分的情况?
其实经过仔细考虑,这个担忧有点多余,因为就算两个Module中的视图或控制器名字一样,但是他们里面的视图结构会有所不同,进而深度也不一样,viewPath也不会完全相同。
4.3 在包含子VC时,优化VC的深度的计算
前面提到,viewPath只表示到距离 view 最近的一个 VC,VC 的深度的计算也是此 VC 的 view 所在的父 view 的所有子 view 中的深度。在实际的 iOS 开发中,可能会经常使用addChildViewController:添加多个子 VC 来实现复杂的页面,但是在包含子 VC 时,VC 的深度计算就有可能会存在问题。还是举一个简单的栗子:
假设一个 containerVC 中包含4个子VC:VC1、VC2、VC3、VC4。在每个子VC首次被展示时,子VC会先被add进来,而子 VC 的 view 也会被 add 到一个scrollView 上。这时候这几个子VC首次的查看顺序的不同将会导致它们的深度的变化:如果查看顺序是:VC1、VC2、VC3、VC4,那么它们的深度依次为:VC1(0)、VC2(1)、VC3(2)、VC4(3);如果查看顺序是:VC3、VC1、VC4、VC2,深度则变成了:VC1(1)、VC2(3)、VC3(0)、VC4(2)。这种情况导致 viewPath 不可靠且无法保证唯一性。
SDK 为了解决上述情况,调整了 VC 的深度的计算:不再采用其 view 的深度,而是直接使用固定的0。因为 VC 已经是viewPath的根级别了,它的深度信息已经不重要了。
不过这种方案会引起另一个小问题,如果上述子 VC 的 VC1 和 VC2 是同一个类的不同实例,那么他们内部的视图结构是完全一样的,这时候如果使用固定的 VC 深度(0),通过viewPath就无法区分具体是哪个子 VC 的 view 了。针对这种同一类的不同实例,如果想进一步区分它们,SDK 采用了另一个方案:页面别名。
- viewId 的生成
viewPath 已经能够唯一标识某个 view 了,为何还需要viewId呢?其实主要原因是:viewPath 的长度不固定,而且一般都会比较长,不便于后台使用它作为 view 的唯一标识。因此 SDK 使用viewPath信息通过MD5加密生成一个固定长度的值作为viewId。 - viewPath 与 viewId 重复时的解决方案
经过对viewPath的优化,SDK 已经尽可能的保证了viewPath的稳定性。但是并不表示只依靠viewPath就能区分所有的点击事件。有时同一个viewPath的 view 具有不同的表现形式与作用,例如下面的情况:
同一个按钮在不同的状态下,显示不同的文字。例如:一个按钮在未添加商品前显示“添加”;添加了商品之后,立刻显示成“清除”
同一个view上具有多处点击事件,例如 SegmentControl、UISwitch、UIStepper等
上面的这2种情况,都是同一个viewPath对应多个事件,此时如果只使用viewPath无法区分出不同的状态或事件。
针对这类问题,SDK 的解决方案是:viewPath + “其它信息” 。这里的 “其它信息” 是视不同情况而定的,比如: 在上面的情况1中,“其它信息” 就是按钮的 title。在情况2中,“其它信息” 是 SegmentControl 的 selectedIndex 和 UISwitch 的 isOn 属性的值。SDK 在进行数据收集时,会上传 view 的这些信息,再结合圈选SDK就能让后台在做统计时区分出这些不同的事件了。
关于“其它信息”,再补充一点,除了 SDK 事先知道要获取的信息之外,还有一类就是业务数据。例如:有一个商品列表页,每一行显示一个商品,如果后台想统计的不是列表中每一行的点击,而是每个商品的点击,那么此时的“其它信息”就应该是productId 了。关于 SDK 对业务层数据的获取与上报请看下面的介绍。
SDK无埋点业务数据收集的实现
讲完了 viewPath 之后,接下来详细介绍下 SDK 的另一个关键技术:基于 viewPath 与 KVC 实现 SDK 的无埋点业务数据收集功能。首先,先简单分析一下传统的 代码埋点 存在的缺点,大致有以下几个:
埋点代码与业务逻辑代码混合在一起,增加了代码的维护成本;
埋点代码需要跟随APP版本一起发布,耽误数据的收集与统计;
埋点时存在错埋、漏埋等情况,无法动态更新及添加;
为了解决上述的 代码埋点 的缺陷,SDK 实现了真正意义上的 无埋点 来对业务数据进行收集。
- 无埋点的实现架构
SDK 的无埋点功能的实现主要依赖于 viewPath 与 KVC。viewPath前面已经介绍了,它主要用于标识viewTree中的某个 view。而KVC对于 iOS 开发者也不陌生,堪称 iOS 开发中的黑魔法之一。通过KVC我们能够通过 key 或 keyPath 直接访问对象的属性,而不需要调用明确的存取方法。关于KVC如果不太了解,请自行学习,这里不再过多阐述。
那么如何实现不需要代码埋点就能随意获取想要的业务数据呢?先看一下 SDK 的无埋点技术的整体架构图:
从上图可以看出,在实现 SDK 的无埋点数据收集时,主要分为3步:上传KVC配置、请求KVC配置、业务数据的收集与上报。
- 什么是 KVC 配置
在上图中出现了 KVC配置,那么下面先简单介绍下什么是KVC配置。其实 KVC配置 就是一些用来描述 App 应该在什么时机去收集什么数据的信息,包含的主要信息有:
appKey:用来标识是哪个应用
appVersion:用来标识应用的版本号
viewEvent:标识某个事件类型(收集时机),例如:ButtonClick、ListItemClick、ViewTap等
viewPath:目标 view 在viewTree中的信息
keyPath:目标 view 与要收集的业务数据间的关联路径,用于KVC取值
keyName:为要收集的业务数据定义一个key,最终组成 key-value 的形式上报。用于区分多个收集的数据
- KVC配置的上传与下发
上传KVC配置
利用 圈选SDK 上传 KVC配置 的操作对于用户是透明的,主要由开发人员进行上传与管理。此操作可以在任何时候进行,在想要收集某个或某些版本的 App 中的业务数据时,上传相应的KVC配置信息至后台即可,达到了根据需要动态可配的效果。
请求KVC配置
SDK 在初始化时会触发 KVC配置 的请求操作,从后台拉取 App 当前版本对应的所有KVC配置,并将请求结果缓存起来,以提供给下一步使用。
- 业务数据的收集与上报
这一部分是 SDK 无埋点技术的核心,接下来详细介绍这部分的实现逻辑。它的实现流程如下:
这个环节的核心是基于viewPath的 view 匹配,主要实现是通过循环遍历viewPath的每个节点的信息与当前 view 及其父view 依次进行匹配。因此这一步会产生一定的时间与性能消耗。为了尽可能减少这部分的操作,SDK 中使用了一些方式进行优化,其中一个就是基于缓存view的优化。
4.1 基于缓存view的优化
SDK 采用缓存上一次匹配成功的 view 信息的方式,来减少一些不必要的viewPath匹配操作。这里主要缓存的 view 信息有:
targetView:上一次通过viewPath匹配成功的 view 对象。
indexPath: 上一次通过viewPath匹配成功的 view 的indexPath,如果没有则为nil。
- viewEvent 匹配
第一步先进行事件类型的匹配。如果KVC配置信息指定的 viewEvent 是 ButtonClick,那么可以轻松的过滤掉 ListItemClick、ViewTap 等其它事件。这一步能够过滤一大部分事件,只有事件类型匹配成功才继续进行下一步。 - targetView 匹配
接下来就是将缓存的 targetView 与当前 view 进行比较。如果两者指向同一对象,则进行第3步,否则直接进入第4步 - indexPath 匹配
有人可能不明白为何要添加这一步呢?其实这一步也很重要,是对第2步的补充,主要是用来处理 Cell 可复用性的情况。
如果第2步中缓存的 targetView 是 Cell 或 Cell 中的某个 subview,那么第2步的匹配成功,并不能保证当前 view 就是我们真正想匹配的 view。这个可能不太容易理解,还是举个简单的例子来说明一下:
假如一个 Cell 中有一个 button,在第1行的 button 被点击时,通过viewPath匹配成功了,那么这时 targetView 缓存了第1行的 button 对象。接下来向下滑动列表,第一行被划出屏幕,第10行划入屏幕,同时第10行复用了第1行的 Cell,这时再点击 button 去匹配时,由于 Cell 复用的原因,targetView 与当前 button 肯定指向同一个对象,但是却不是我们真正想匹配的第1行的 button。可以看出:在有 Cell 复用的情况下,无法确定第2步的结果一定正确。
因此,在第2步的基础上又增加了indexPath匹配。indexPath的匹配逻辑为:如果缓存的indexPath不为nil并且与当前view的indexPath不相等,则进入第4步;否则表明当前的 view 就是上次刚刚匹配成功的,也就没必要进行viewPath匹配,可以直接进入第5步。
- viewPath 匹配
这一步就是对当前的 view 及其父view 与KVC配置中的viewPath的各个节点进行逐个匹配。由于是一个循环操作,因此会有一定的时间消耗,其实在这部分的匹配中,也做了一些简单的优化。在真正进入循环匹配之前,先进行如下3步判断:
判断 view 类名是否相等;
判断 view 所在的 viewController 类名是否相等;
判断 view 所在的 window 类名是否相等;
上述的3个判断也能过滤很多不必要的匹配。只有这3个判断均通过后,才进行viewPath循环匹配。
- KVC 取值与上报
到了这一步,就已经验证了数据收集的时机是正确的。接下来就可以直接使用 KVC配置信息中的keyPath调用 valueForKeyPath: 方法获取对应的值。如果值不为nil,就与 keyName 组成一个键值对,放到当前的事件数据中一起上报上去。这样后台就可以通过key去查找到相应的业务数据了。
上面只是简要介绍了一下匹配时的逻辑,在实际开发中还会添加对 cell 的indexPath通配的情况的处理,由于文章篇幅这里不再详细讲解。 - 增加对 KVC 的异常处理
SDK 的无埋点功能的实现其实主要依赖于KVC,但是众所周知,KVC是非常危险的,很容易造成程序崩溃。例如一旦 key 或 keyPath 所对应的属性名不存在,立刻会导致程序抛出一个NSUndefinedKeyException异常,如果应用没有处理此异常,程序就会Crash。
因此,为了避免程序Crash,SDK 内部增加了对KVC异常的处理。具体实现是给 NSObject 增加一个 Category ,重写 valueForUndefinedKey: 方法,并在方法中return nil。
@implementation NSObject (KVCExceptionHandler)
- (nullable id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key
{
return nil;
}
@end
其它关键技术
当然,SDK 的实现中还有很多关键技术点,比如:SDK 对 RN 页面的数据收集、页面别名方案的实现、Method Swizzling与Aspects的兼容等。由于本文的篇幅已经很长了,而且考虑到大家读文章的耐性都不会太长,所以这里就先不讲解了,后续会再写文章单独介绍。
END
文章写了这么多,其实主要介绍了 SDK 中的两个关键技术点,希望对你们能有一些参考价值。另外,如果有人对本文的方案有更好的建议,欢迎一起讨论学习。
最后,要特别感谢我的同事王佳乐,由于他对文章的排版与校对工作,才使得本文能更好的展示给大家。同时也要感谢组内的所有同事,在我开发遇到困难时,给予了我很多的帮助。
Q & A
关于对本文内容提出的一些问题,将全部记录在这里(简书评论里的除外),并进行统一解答。
Q1: SDK 都使用KVC配置获取业务数据,是否会增加维护KVC配置的工作?
A1: 会有对 KVC配置 的维护与管理工作,不过 SDK 也简化了这块的管理工作。
一般来说,上传的所有的 KVC配置 需要与 App 的版本相对应,因为 App 版本不同会直接导致keyPath可能不一样。所以与 KVC配置 相关的工作有如下2个:
针对当前 App 版本上传相应的 KVC配置,以获取想要的业务数据
当 App 新版本发布时,需要对之前版本上的 KVC配置 逐一验证,是否仍然适用于新版本。如果仍然适用,则直接在管理后台上把新的版本号添加到此 KVC配置;如果不再适用,则对新版本再上传一个新的KVC配置。
从上面可以看出,在 App 版本不断迭代的过程中,KVC配置 会越来越多,相应的维护与管理工作也相当繁琐。
为了解决这个痛点,SDK 中增加了一种方案来避免这种重复且繁琐的工作。具体的方案是:
在上传 KVC 配置时,指定某个区间的版本,或者不指定具体的版本(即应用到当前所有版本上);
SDK 在使用KVC配置获取业务数据失败时,添加相关的错误日志,并上报上去。其中错误日志里包含了appKey、appVersion、keyPath等信息,这样就能在后台清晰的看到哪些 KVC配置 在哪个 App 版本上存在问题;
使用脚本监控与KVC相关的错误日志。如果监控到有错误日志上报,则发送邮件通知给相关人员;
因此,SDK 采用此方案优化之后,KVC配置 的管理工作就只有1个了:
根据Log信息快速找到对应的 KVC配置,并上传一个针对新版本的 KVC配置
Q2: 对于 “内容与位置” 可能会随时间而变动时,如何实现数据收集与统计?
A2: 使用圈选SDK与数据SDK共同完成动态数据的收集与统计
这个问题在实际产品中也比较常见,比如 App 首页的内容大多是通过后台配置的。
这个问题其实可以转化或分解成如下的2个情况:
同一位置会显示不同的内容
同一内容会显示在不同的位置
注意,这2个并非同一个,它们分别对应于不同的场景,同时数据收集的方案也有所不同。
另外,“位置” 可以是在列表中,也可以是非列表中的,不过这个对整体的方案没有太大影响,仅仅是在不关心位置时viewPath中的通配符位置不同。
A2.1 同一位置显示不同的内容
例子:在 App 首页有一个展示最近活动的位置,先展示活动1的图片,过一段时间运营人员又配成活动2的图片。如何统计活动1、活动2各自的点击量?
针对这种场景,SDK 的解决方案是:“关心位置” + “关心内容”。
“关心位置” 的意思是只使用当前的位置,具体表现是viewPath中不包含任何通配符;“关心内容” 的意思是指定一个想要统计的内容。
整个过程可以分解为如下3个环节:
圈选SDK上传“关心位置”的KVC配置。KVC配置中指定获取活动的url的keyPath。
数据SDK在活动发生点击时,收集当前活动对应的url,并跟随点击事件一起上报。
圈选SDK上传“关心位置” + “关心内容”的圈选配置,关心的内容指定为想要统计的活动的url值。
A2.2 同一内容显示在不同的位置
例子:App 首页有4个固定的入口,假设其中一个叫“热门推荐”,那么根据后台配置的顺序不同,“热门推荐”可能被显示在4个位置中的任何1个,即一段时间显示在第1个,过一段时间可能显示在第2个位置。这时如何统计出“热门推荐”的点击量?
针对这种场景,SDK 的解决方案是:“不关心位置” + “关心内容”。
“不关心位置” 是指viewPath中含有通配符,用于表示viewTree中的多个位置。例如想要匹配列表所有行时,则将viewPath中的indexPath替换为通配符。
这个问题的解决过程也分为如下3步:
圈选SDK上传“不关心位置”的KVC配置。KVC配置中指定获取入口的 title 的keyPath。
数据SDK在4个中任何一个入口被点击时,都去收集入口的 title,并跟随点击事件一起上报。
圈选SDK上传“不关心位置” + “关心内容”的圈选配置,关心的内容指定为“热门推荐”。
到这里,数据收集与圈选配置的工作都已经做完了,接下来就是后台的数据统计了。
上述2种情况对后台进行统计没有区别,都使用一个统计方案,这里也介绍一下后台大概的统计思路:
拿到第3步中上传的圈选配置,根据viewPath 与 “关心的内容” 生成一个正则表达式,然后从数据 SDK 上报的原始数据中进行正则匹配,进而统计出相应数据。
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