MFC自定义环形进度条实现详解

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简介：本文详细介绍了如何在MFC框架中实现一个自定义的环形进度条控件。MFC是微软提供的C++库，它简化了Windows应用开发。环形进度条常用于展示循环任务状态，如加载或刷新。通过创建继承自 CWnd 的自定义控件类 CMFCProgressRing ，我们可以添加属性和方法来实现该功能。关键步骤包括定义控件类、绘制环形、计算角度、更新显示、资源管理和消息映射。最终，通过实例化和适当使用该控件，我们可以在MFC应用程序中展示进度，为用户界面增添现代感，并直观地展示进程状态。

1. MFC框架简介

MFC（Microsoft Foundation Classes）是微软提供的一套C++类库，用于简化Windows应用程序的开发。自1992年首次发布以来，MFC一直是开发Windows桌面应用程序的重要工具，尤其在Visual Studio的集成下，MFC为开发者提供了一个相对简单的界面开发环境。本章将介绍MFC的基本概念，包括其核心组件以及它如何帮助开发者创建具有复杂用户界面的应用程序。

MFC通过封装Windows API（应用程序编程接口），提供了一组丰富的预定义类，覆盖从基础的窗口管理、绘图、消息传递到文档/视图架构等各个方面。MFC的文档/视图架构允许开发者轻松地实现数据的存储和视图的展示，使得代码更加模块化和易于维护。此外，MFC还支持多种Windows控件和第三方控件的集成，极大扩展了其应用范围。

通过本章的介绍，读者将对MFC框架有一个整体的认识，为进一步学习MFC的深入内容和实践应用打下坚实的基础。

2. CMFCProgressRing控件类定义

2.1 控件类的基本结构

2.1.1 类的继承关系

在MFC（Microsoft Foundation Classes）框架中，自定义控件通常是通过继承现有的控件类来创建的，这为开发者提供了一个良好的起点。 CMFCProgressRing 控件类也不例外，它通常会继承自 CWnd 类，这是所有MFC窗口对象的基类，提供了窗口的基本功能和消息处理机制。

class CMFCProgressRing : public CWnd
{
    // 类成员定义
};

继承自 CWnd 之后， CMFCProgressRing 就可以使用 CWnd 提供的窗口创建、销毁、消息映射和窗口句柄操作等功能。此外，它还可以进一步继承其他控件类，比如 CControlBar ，以获取一些特定于工具栏的功能，或者继承 CDialog 来创建模态或非模态对话框中的控件。

2.1.2 成员变量与函数

自定义控件类中的成员变量通常用于存储控件的状态信息，例如进度值、颜色、样式等。而成员函数则是用来操作这些变量，提供接口给外界使用。

class CMFCProgressRing : public CWnd
{
protected:
    // 用于存储进度值的成员变量
    int m_nProgress;

    // 自定义控件特有的属性和状态
    COLORREF m_crProgressColor;

    // 构造和析构函数
    CMFCProgressRing();
    virtual ~CMFCProgressRing();

public:
    // 公共接口函数，用于设置和获取进度值等属性
    void SetProgress(int nProgress);
    int GetProgress() const;

    // 绘制控件的函数
    virtual void OnPaint();
    // 其他功能函数...
};

2.2 控件属性与接口

2.2.1 属性的定义与初始化

在 CMFCProgressRing 类中，属性定义了控件在运行时的各种状态和外观特征。这些属性会在控件创建时初始化，并且可能在运行过程中被修改以响应用户操作或应用程序逻辑。

void CMFCProgressRing::SetProgress(int nProgress)
{
    if (nProgress != m_nProgress)
    {
        m_nProgress = nProgress; // 更新进度值
        Invalidate(); // 标记窗口无效，触发重绘消息
        UpdateWindow(); // 立即更新窗口
    }
}

上述 SetProgress 函数展示了如何更新进度条的状态。通过改变成员变量 m_nProgress 的值，并调用 Invalidate 函数来使控件无效，这样系统会自动发送 WM_PAINT 消息，导致 OnPaint 函数被调用，从而重绘进度条。

2.2.2 接口的声明与实现

接口是控件提供给外界使用的功能集合。接口可以是公共函数，也可以是事件和消息的映射。在 CMFCProgressRing 中，可能需要声明和实现多个接口，以便于从外部代码中设置进度值、改变颜色、触发特定行为等。

// 示例接口函数实现
void CMFCProgressRing::OnPaint()
{
    CPaintDC dc(this); // 设备上下文对象用于绘制

    // ...绘图代码逻辑

    // 获取进度条当前状态和属性
    int nProgress = GetProgress();
    // ...其他绘制代码逻辑

    // 绘制进度条外圈
    // ...绘制代码

    // 绘制进度条内圈，根据nProgress值绘制
    // ...绘制代码
}

OnPaint 函数是控件绘制的主要接口。通过设备上下文（DC），控件可以在屏幕上绘制其内容。在绘制进度条时，需要考虑到进度的当前值、颜色和其他视觉效果的实现细节。

在MFC框架中，每个控件的外观和行为都是通过消息处理来定义的。 CMFCProgressRing 也需要处理如 WM_PAINT 、 WM_DESTROY 等标准窗口消息，以及可能需要处理一些自定义消息或通知消息来实现特定的行为。

以上是第二章的详细内容，通过介绍控件类的继承关系、成员变量与函数、以及属性和接口的定义与实现，为读者展现了 CMFCProgressRing 类的基本结构和功能。在后续章节中，将深入探讨环形进度条的具体绘制实现、数学计算、动态更新以及自定义控件的资源管理和消息映射处理等内容。

3. 环形进度条绘制实现

3.1 绘图基础与技巧

3.1.1 GDI绘图原理

GDI（Graphics Device Interface）是Windows操作系统中的一个核心组件，用于在屏幕和打印机上进行图形绘制。GDI为开发者提供了一套丰富的函数库，允许用户操作图形对象，并将它们显示在窗口设备上下文中。

GDI的绘图流程通常包括以下几个步骤：
1. 获取设备上下文（Device Context，DC），DC是一个包含了用于绘制的设备属性的结构。
2. 创建图形对象，如画笔（Pen）、刷子（Brush）、字体（Font）等。
3. 选择图形对象到DC中，这样DC就可以使用这些对象进行绘图。
4. 调用绘制函数，如 MoveToEx 、 LineTo 、 Rectangle 等，进行实际的绘制工作。
5. 完成绘制后，释放图形对象，并删除DC。

绘制环形进度条时，GDI的 Pie 函数非常适合用来绘制扇形区域，它可以定义一个椭圆的两个对角线点，然后绘制从起始角度到结束角度的弧形。

// 示例：使用GDI绘制一个扇形
HPEN hPen = ::CreatePen(PS_SOLID, 2, RGB(255, 0, 0));
HBRUSH hBrush = ::CreateSolidBrush(RGB(0, 255, 0));
HGDIOBJ hOldPen = ::SelectObject(hDC, hPen);
HGDIOBJ hOldBrush = ::SelectObject(hDC, hBrush);
::Pie(hDC, 100, 100, 300, 300, 0, 135); // 从(100, 100)到(300, 300)绘制一个0到135度的扇形
::SelectObject(hDC, hOldPen);
::SelectObject(hDC, hOldBrush);
::DeleteObject(hPen);
::DeleteObject(hBrush);

3.1.2 使用GDI+进行绘图

GDI+是GDI的一个增强版，它支持更丰富的图形格式和更复杂的图形操作，比如抗锯齿、透明度等。使用GDI+进行环形进度条的绘制可以提供更为平滑和美观的效果。

以下是使用GDI+绘制环形进度条的基本步骤：
1. 创建 Graphics 对象，它封装了GDI+绘图上下文。
2. 创建 Pen 和 Brush 对象，并设置好颜色和样式。
3. 使用 Graphics 对象的 DrawArc 方法绘制进度条的外弧。
4. 使用 FillPie 方法填充进度条的内部，形成环形效果。
5. 清理资源，释放 Graphics 、 Pen 和 Brush 对象。

// 示例：使用GDI+绘制环形进度条
Graphics graphics(hDC);
Pen progressPen(Color(255, 0, 0, 0)); // 设置进度条颜色为黑色
SolidBrush progressBrush(Color(255, 0, 0, 255)); // 设置填充颜色为红色
INT x = 100; // 进度条的外圆半径X坐标
INT y = 100; // 进度条的外圆半径Y坐标
INT width = 200; // 进度条的宽度
INT height = 200; // 进度条的高度
REAL startAngle = 0.0f; // 开始角度
REAL sweepAngle = 135.0f; // 扫过的角度

// 绘制外弧
graphics.DrawArc(&progressPen, x, y, width, height, startAngle, sweepAngle);
// 填充扇形区域
graphics.FillPie(&progressBrush, x, y, width, height, startAngle, sweepAngle);

GDI+提供了更多的绘图选项和控制，但需要注意的是，GDI+的初始化和资源释放较为繁琐，特别是在资源紧张的应用场景下，合理管理资源是关键。

3.2 环形进度条的绘制算法

3.2.1 确定进度条的起始点与终点

环形进度条的绘制需要确定起始点和终点，这样才能绘制出正确的进度范围。起始点和终点通常定义为弧形的两个端点，它们位于一个圆形的边缘上。

为了准确地定位这些点，我们需要使用极坐标来计算这些点在直角坐标系中的位置。极坐标由半径（r）和角度（θ）组成，而在直角坐标系中，点的位置可以通过极坐标计算得到。

// 将极坐标转换为直角坐标
void PolarToCartesian(INT r, REAL angle, INT& x, INT& y)
{
    REAL radians = angle * (3.14159265 / 180.0); // 将角度转换为弧度
    x = static_cast<INT>(r * cos(radians));
    y = static_cast<INT>(r * sin(radians));
}

3.2.2 实现进度条的平滑过渡效果

为了使进度条的显示效果更为平滑和自然，可以使用贝塞尔曲线（Bézier curve）来计算弧形的路径。贝塞尔曲线是一种参数曲线，可以通过控制点来调整曲线的形状。在进度条的绘制中，贝塞尔曲线可以帮助我们得到一个平滑且视觉效果良好的过渡效果。

// 使用贝塞尔曲线绘制平滑的进度条弧形
void DrawSmoothProgressArc(Graphics* graphics, INT x, INT y, INT width, INT height, REAL startAngle, REAL sweepAngle)
{
    // 这里省略了贝塞尔曲线控制点的计算过程，实际应用中需要根据进度条的样式来调整控制点
    GraphicsPath path;
    path.AddArc(x, y, width, height, startAngle, sweepAngle);
    // 使用贝塞尔曲线对弧形路径进行平滑处理
    // ... (此处应包含贝塞尔曲线的计算和路径平滑算法)
    // 绘制路径
    graphics->DrawPath(&progressPen, &path);
}

上述代码片段展示了如何使用贝塞尔曲线来增强进度条的平滑过渡效果。需要注意的是，贝塞尔曲线的控制点设置非常关键，不同设置会导致不同的视觉效果，开发者需要根据实际需求来调整这些控制点的值。

4. 进度与角度的数学计算

4.1 进度百分比与角度的关系

4.1.1 数学模型的构建

在自定义的环形进度条控件中，进度通常以百分比的形式表示，从0%到100%。为了在视觉上将进度条的完成度以角度的形式展示，我们需要构建一个数学模型来映射百分比到角度。

假设一个完整的圆形是360度，那么线性地映射百分比到角度的数学公式为：
[ \text{角度} = \frac{\text{进度百分比}}{100} \times 360^\circ ]

例如，当进度为50%时，对应的角度应为：
[ \text{角度} = \frac{50}{100} \times 360^\circ = 180^\circ ]

4.1.2 角度计算的方法

为了在代码中实现进度与角度的转换，我们可以定义一个简单的函数来进行计算。下面是一个使用C++实现的示例代码：

#include <cmath>

// 将百分比转换为角度
double PercentToDegrees(double percent) {
    if (percent < 0.0 || percent > 100.0) {
        // 处理异常输入
        throw std::invalid_argument("Percentage must be between 0 and 100.");
    }
    return percent / 100.0 * 360.0;
}

在这段代码中，我们首先检查输入的百分比是否在合理范围内，然后执行计算并返回结果。这种异常处理确保了代码的健壮性。

4.2 动态进度更新的数学基础

4.2.1 实时计算的数学优化

在实际应用中，进度条的更新可能需要非常频繁地进行，例如在下载或者长时间任务执行过程中。为了优化计算，我们可能需要对进度更新的数学计算进行预先处理或优化。

一种优化手段是使用预先计算好的查找表来加快转换速度。例如，我们可以创建一个数组，其中每个索引对应一个预先计算好的角度值，这样在实时更新时只需要查找表中的值即可。

const int MAX_PERCENT = 100;
double degrees[MAX_PERCENT + 1];

// 初始化查找表
void InitializeDegreeTable() {
    for (int i = 0; i <= MAX_PERCENT; ++i) {
        degrees[i] = PercentToDegrees(i);
    }
}

// 使用查找表获取角度
double GetDegreeFromTable(double percent) {
    if (percent < 0.0 || percent > 100.0) {
        throw std::invalid_argument("Percentage must be between 0 and 100.");
    }
    return degrees[static_cast<int>(percent)];
}

4.2.2 高效更新策略的设计

在设计高效的更新策略时，我们需要考虑如何减少不必要的计算和渲染。这可能包括：

• 只有当进度变化超过一定阈值时才进行重绘。
• 使用缓冲技术来减少屏幕闪烁。
• 采用双缓冲技术来避免界面更新时的闪烁问题。

下面的表格总结了不同更新策略的优缺点：

策略	优点	缺点
实时更新	用户体验流畅，动态效果好	资源消耗大，可能导致性能下降
阈值更新	减少计算和渲染，提高效率	可能导致用户界面的响应不够灵敏
缓冲技术	减少屏幕闪烁，提升用户体验	需要更多的内存和管理逻辑
双缓冲技术	减少界面闪烁，适用于复杂的动态效果展示	实现复杂，内存和性能开销相对较大

通过权衡不同策略的利弊，我们可以设计出一个符合特定应用场景的高效更新策略。

5. 进度显示的动态更新方法

5.1 刷新机制与定时器的使用

5.1.1 定时器的配置与触发机制

在MFC应用程序中，定时器是一种常用的技术，用于在设定的时间间隔内周期性地执行特定任务。在实现进度条的动态更新时，我们可以利用定时器定时刷新进度条显示。

在MFC中， SetTimer 函数用于启动一个定时器，它需要三个参数：定时器ID、时间间隔和定时器消息处理函数的指针。

UINT_PTR SetTimer(
   UINT_PTR nIDEvent,    // 定时器标识
   UINT uElapse,         // 时间间隔（毫秒）
   TIMERPROC lpTimerFunc  // 定时器回调函数
);

定时器消息处理函数一般具有以下形式：

void CALLBACK TimerProc(HWND hwnd, UINT message, UINT_PTR idTimer, DWORD dwTime)
{
    // 在这里编写定时器触发时需要执行的代码
}

下面是如何在MFC中设置和使用定时器的示例代码：

// 在类的成员函数中启动定时器
UINT_PTR nIDEvent = 1;
SetTimer(nIDEvent, 100, (TIMERPROC)OnTimer);

// 定时器消息处理函数
void CALLBACK CMyClass::OnTimer(HWND hwnd, UINT message, UINT_PTR nIDEvent, DWORD dwTime)
{
    if (nIDEvent == 1)
    {
        // 更新进度条的代码
        UpdateProgressBar();
    }
}

// 停止定时器
KillTimer(nIDEvent);

5.1.2 刷新频率的优化与控制

定时器的刷新频率对于用户界面的流畅度和系统的资源消耗有很大的影响。如果刷新频率过低，用户可能会感受到进度更新的延迟；如果过高，则可能无谓地增加CPU的负担。

为了优化刷新频率，可以考虑以下策略：

• 根据实际需求动态调整定时器的时间间隔，例如在进度变化较大时增加频率，在接近完成时降低频率。
• 使用双缓冲技术，减少绘图时的闪烁并提高界面响应性能。
• 监测进度更新的变化速度，动态调整刷新频率以适应当前进度变化的速度。

为了控制和优化定时器的刷新频率，可以使用以下代码段：

void CMyClass::UpdateProgressBar()
{
    static double lastProgress = 0.0;
    double currentProgress = CalculateCurrentProgress();

    if (abs(currentProgress - lastProgress) > 0.1) // 仅当变化超过10%时才更新
    {
        lastProgress = currentProgress;

        // 更新进度条显示
        UpdateWindow();
    }
}

在上述示例中， CalculateCurrentProgress 函数用于计算当前的进度值，而 UpdateWindow 函数用于强制立即刷新显示。

5.2 动态更新的实现与优化

5.2.1 进度更新的线程安全问题

在多线程环境中更新UI组件时，必须考虑线程安全问题。如果在非UI线程中直接更新UI，可能会导致不可预期的行为。在MFC中，可以使用 PostMessage 或 SendMessage 函数将消息发布到UI线程，或者使用 BeginInvoke 或 Invoke 方法在.NET环境中调用UI线程上的操作。

以MFC为例，可以修改 OnTimer 函数来确保UI更新的线程安全：

void CALLBACK CMyClass::OnTimer(HWND hwnd, UINT message, UINT_PTR nIDEvent, DWORD dwTime)
{
    if (nIDEvent == 1)
    {
        PostMessage(UWM_UPDATE_PROGRESS, static_cast<WPARAM>(CalculateCurrentProgress()));
    }
}

// 在UI线程中处理进度更新消息
BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyClass, CFrameWnd)
    ON_MESSAGE(UWM_UPDATE_PROGRESS, &CMyClass::OnUpdateProgress)
END_MESSAGE_MAP()

LRESULT CMyClass::OnUpdateProgress(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    UpdateProgressBar(wParam);
    return 0;
}

5.2.2 用户界面响应性能的提升

用户界面的响应性能是用户体验的重要方面。为了提升动态更新时的用户界面响应性能，可以采用以下策略：

• 使用双缓冲技术绘制进度条，减少重绘次数，避免界面闪烁。
• 确保在UI线程中处理所有UI更新操作，避免多线程操作UI组件。
• 对于复杂的进度条更新操作，可以考虑异步处理或者使用后台线程计算进度，然后通过消息机制安全地更新UI。

为了实现双缓冲技术，可以在内存中创建一个与进度条窗口尺寸相同的兼容DC，先在这个DC上绘制，绘制完成后，再将绘制好的图像一次性传输到窗口的DC中显示。这可以通过以下代码实现：

void CMyClass::DrawProgressBar(CDC* pDC, int progress, CRect rect)
{
    CDC memDC;
    memDC.CreateCompatibleDC(pDC);

    CBitmap bitmap;
    bitmap.CreateCompatibleBitmap(pDC, rect.Width(), rect.Height());

    CBrush brush(RGB(255, 255, 255)); // 白色背景
    memDC.SelectObject(&brush);

    // 在内存DC上绘制进度条背景
    memDC.FillSolidRect(&rect, RGB(255, 255, 255));

    // 绘制实际进度条
    CBrush progressBrush(RGB(0, 0, 255)); // 蓝色进度条
    memDC.SelectObject(&progressBrush);
    // 假设进度是按像素比例计算的
    int progressWidth = progress * rect.Width() / 100;
    memDC.Rectangle(rect.left, rect.top, rect.left + progressWidth, rect.bottom);

    // 将内存DC上的内容绘制到实际窗口DC中
    pDC->BitBlt(rect.left, rect.top, rect.Width(), rect.Height(), &memDC, rect.left, rect.top, SRCCOPY);
}

上述代码段展示了在内存DC中先绘制进度条的背景和进度，然后将绘制好的内容一次性输出到实际窗口DC中，有效避免了屏幕闪烁和提高性能。

6. 自定义控件资源管理与消息映射处理

在上一章，我们深入了解了环形进度条的动态更新方法。然而，为了确保自定义控件功能的完整性和灵活性，我们需要更加深入地探讨自定义控件资源管理和消息映射处理。本章将深入分析如何有效组织和加载自定义控件资源，并且如何实现高效的消息映射机制。

6.1 自定义控件资源的组织与加载

在开发自定义控件时，合理地组织和加载资源是基础工作之一。资源文件不仅包括图像、字符串、菜单和其他界面元素，还包括控件在运行时所需的动态资源。

6.1.1 资源文件的设计与编写

资源文件通常包含多个部分，包括位图、图标、对话框模板等。资源文件应该与源代码文件一起管理，并且通过版本控制系统进行跟踪，以保证资源的版本和代码的版本一致。

// 示例资源文件RC
#include "resource.h"

IDRProgressRingTYPE Bitmap      "progress_ring.bmp"
IDRProgressRingICON Icon        "progress_ring.ico"
IDRProgressRingDIALOG Dialog    "progress_ring对话框"

// 使用资源ID来引用资源
HBITMAP hbmProgressRing = (HBITMAP)::LoadImage(AfxGetInstanceHandle(), MAKEINTRESOURCE(IDRProgressRingTYPE), IMAGE_BITMAP, 0, 0, LR_CREATEDIBSECTION);

6.1.2 动态资源管理策略

对于动态生成的资源，比如从网络加载的图片、运行时创建的GDI对象等，需要制定一套有效的内存和资源管理策略。这通常包括资源的加载时机、使用周期以及适时释放资源。

// 动态加载并释放图像资源的示例
HBITMAP LoadDynamicImage() {
    // 加载图像，返回图像句柄
    BITMAPINFO bmi;
    ZeroMemory(&bmi, sizeof(BITMAPINFO));
    bmi.bmiHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);
    bmi.bmiHeader.biWidth = 100; // 假设图像宽度
    bmi.bmiHeader.biHeight = 100; // 假设图像高度
    bmi.bmiHeader.biPlanes = 1;
    bmi.bmiHeader.biBitCount = 32;
    bmi.bmiHeader.biCompression = BI_RGB;
    HBITMAP hbm = ::CreateDIBSection(NULL, &bmi, DIB_RGB_COLORS, NULL, NULL, 0);
    // 在此处填充位图数据...

    return hbm; // 返回位图句柄
}

void UnloadDynamicImage(HBITMAP& hbm) {
    if (hbm) {
        ::DeleteObject(hbm);
        hbm = NULL; // 确保句柄被置空
    }
}

6.2 自定义控件的消息映射

MFC框架通过消息映射机制来处理来自Windows的消息，这是自定义控件响应用户交互的核心。理解消息映射机制的原理以及如何实现和优化消息处理函数是开发高效自定义控件的关键。

6.2.1 消息映射机制的原理

消息映射通常涉及四个主要组件：消息、消息映射宏、消息处理函数和消息映射入口。消息映射宏将Windows消息与特定的处理函数关联起来。

// 消息映射宏示例
BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyControl, CWnd)
    ON_WM_PAINT()
    ON_WM_LBUTTONDOWN()
    ON_WM_TIMER()
END_MESSAGE_MAP()

6.2.2 消息处理函数的实现与优化

消息处理函数是实际执行任务的代码，例如响应鼠标点击、绘制控件界面等。为了提高控件的响应性能和稳定性，必须对消息处理函数进行适当的优化。

// 消息处理函数示例
void CMyControl::OnPaint() {
    CPaintDC dc(this); // 设备上下文用于绘制
    // 在此处添加绘制代码
}

void CMyControl::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) {
    // 在此处添加鼠标左键按下时的处理代码
    CWnd::OnLButtonDown(nFlags, point);
}

对于经常触发的消息处理函数（如WM_PAINT），需要特别注意减少不必要的绘制和重绘。可以通过脏区处理来优化性能，仅重绘有变化的部分，而不是整个控件。

在以上两个小节中，我们探讨了自定义控件资源的组织与加载策略，以及消息映射机制的原理和处理函数的实现。理解和掌握这些关键点对于创建一个高效和用户体验良好的自定义控件至关重要。接下来的章节，我们将深入到如何实例化和使用这些自定义环形进度条控件，以及如何在实际项目中进行应用和效果评估。

本文还有配套的精品资源，点击获取

简介：本文详细介绍了如何在MFC框架中实现一个自定义的环形进度条控件。MFC是微软提供的C++库，它简化了Windows应用开发。环形进度条常用于展示循环任务状态，如加载或刷新。通过创建继承自 CWnd 的自定义控件类 CMFCProgressRing ，我们可以添加属性和方法来实现该功能。关键步骤包括定义控件类、绘制环形、计算角度、更新显示、资源管理和消息映射。最终，通过实例化和适当使用该控件，我们可以在MFC应用程序中展示进度，为用户界面增添现代感，并直观地展示进程状态。

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