php教程：php设计模式介绍之工厂模式

作者佚名技术来源 NET编程浏览发布时间 2012-03-15

这样很难单独测试和证实连接对象的状态。

使用工厂设计模式，代码将得到很大的改进：

class Product {
function getList() {
$db =& $this->_getConnection();
//...
}
function &_getConnection() {
return new MysqlConnection(DB_USER, DB_PW, DB_NAME);
}
}

先前的类中存在很多调用new MysqlConnection(DB_USER, DB_PW, DB_NAME)的方法，现在都被集中到的_getConnection()方法上。

下面是工厂的另一种变化,你静态地调用了一个工厂类：

class Product {
function getList() {
$db =& DbConnectionBroker::getConnection();
//...
}
}
class DbConnectionBroker {
function &getConnection() {
return new MysqlConnection(DB_USER, DB_PW, DB_NAME);
}
}

这里DbConnectionBroker::getConnection()产生的效果和前面的一样 ,但这样却很有好处: 我们不必在每个需要连接数据库的类中加入调用new MysqlConnection(DB_USER ， DB_PW, DB_NAME)的方法。

当然另一种变化就是引用一个外部工厂对象的资源，和这个对象定义了数据库连接的参数:

class Product {
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php教程：php设计模式介绍之工厂模式

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db_maker;
function setDbFactory(&$connection_factory) {
$this->_db_maker =& $connection_factory;
}
function getList() {
$db =& $this->_db_maker->getConnection();
//...
}
}

最后，一个工厂可以用一个函数合理的组织，然后实现:

function &make_db_conn() {
return new MysqlConnection(DB_USER, DB_PW, DB_NAME);
}
class Product {
function getList() {
$bar =& make_db_conn();
//...
}
}

下面是一个工厂的理想化执行的 UML 类图:

例子：增加一些颜色

让我们更深入工厂模式吧。继续如前，先建立一个能为本章节的其它部分持续举例说明的简单类。这是一个输出十六进制的HTML RGB Color类，包括了R, G, 和 B三个属性（在构造对象的时候引入）和 getRgb()方法，getRgb()的作用是返回一个十六进制颜色的字符串。

和以前一样，我们按照测试驱动开发（TDD）的方法：写一个测试，再写一段代码满足该测试，如果需要，反复下去。

下面是一个非常简单的起始测试:

function TestInstantiate() {
$this->assertIsA($color = new Color, ‘Color’);
$this->assertTrue(method_exists($color, ‘getRgb’));
}

为了满足这个测试,你可以设计这样一个类。测试看起来有点像伪代码：

class Color {
function getRgb() {}
}

( 这个Color类也许看起来像处于娃娃阶段, 但是 TDD是一个反复的过程。代码非常少，当需要的时候：你开始有了新的想法或者想精确的执行代码时，可以增加的。）

接下来, 当颜色对象被建立时，getRgb() 方法应该返回以红色，绿色，和蓝色的十六进制字符串。用一个测试说明一下:

function TestGetRgbWhite() {
$white =& new Color(255,255,255);
$this->assertEqual(‘#FFFFFF’, $white->getRgb());
}

每个 TDD, 你写最简单的可行的代码来满足测试, 并不需要满足人的审美观或者代码的正确执行。

下面是最简单的，能够通过测试的代码:

class Color {
function getRgb() { return ‘#FFFFFF’; }
}

这个Color类不是令人十分满意, 但是它确实表现了逐渐增加的过程。

下一步,让我们增加一个额外的测试使这个Color类的的确确地执行并返回正确的信息:

function TestGetRgbRed() {
$red =& new Color(255,0,0);
$this->assertEqual(‘#FF0000’, $red->getRgb());
}

这个Color类必须改变什么呢? 首先必须把红色，绿色，和蓝色的值储存在三个变量里，然后在调用一个方法把十进制数转化为十六进制数。按照这个要求执行的代码可以写作：

class Color {
var $r=0;
var $g=0;
var $b=0;
function Color($red=0, $green=0, $blue=0)
{
$this->r =$red;
$this->g = $green;
$this->b = $blue;
}
function getRgb() {
return sprintf(‘#%02X%02X%02X’, $this->r, $this->g, $this->b);
}
}

这个构造非常简单: 先收集红色，绿色，和蓝色的数值，然后储存在变量中， getRgb() 方法使用 sprintf() 函数将十进制数转换成十六进制数。

为了对代码充满更多的信心, 你可以用较多的数值来测试它。这一个测试可以用以下代码实现:

注：assertWantedPattern
assertWantedPattern() 作用是：使它的第二个叁数匹配第一个参数，第一个参数是正则表达式。如果匹配，这个测试就通过; 否则不通过。
由于assertWantedPattern()具有进行正确的正则表达式匹配的功能，所以常被用作测试。

所有这些测试Color类功能的行为都在正常和期望的环境下实现的。但是每一个设计精良的类都必须考虑边界情况。例如, 被送入构造器执行的数值如果是负数，或者大于255的数值，或者根本不是数值，结果会出现什么呢？一个好的类定义应该适应测试中的多种边界情况。

function testColorBoundaries() {
$color =& new Color(-1);
$this->assertErrorPattern(‘/out.*0.*255/i’);
$color =& new Color(1111);
$this->assertErrorPattern(‘/out.*0.*255/i’);
}

注：assertErrorPattern
assertErrorPattern() 作用是：将产生的php错误进行正确的正则表达式匹配。如果这个错误不匹配指定的模式, 将不通过测试。
在那些测试的基础上，Color类将得到更进一步改进:

class Color {
var $r=0;
var $g=0;
var $b=0;
function Color($red=0, $green=0, $blue=0) {
$red = (int)$red;
if ($red < 0 || $red > 255) {
trigger_error(“color ‘$color’ out of bounds, “
.”please specify a number between 0 and 255”);
}
$this->r = $red;
$green = (int)$green;
if ($green < 0 || $green > 255) {
trigger_error(“color ‘$color’ out of bounds, “
.”please specify a number between 0 and 255”);
}
$this->g = $green;
$blue = (int)$blue;
if ($blue < 0 || $blue > 255) {
trigger_error(“color ‘$color’ out of bounds, “
.”please specify a number between 0 and 255”);
}
$this->b = $blue;
}
function getRgb() {
return sprintf(‘#%02X%02X%02X’, $this->r, $this->g, $this->b);
}
}

这个代码通过了测试, 但是这种 " 剪切和粘贴 " 的风格有点使人厌倦。在 TDD,一个经验法则就是将编码最简单的实现，如果你两次需要相同的代码，可以将其改进，但不要复制代码。然而你往往需要三次或三次以上的一样代码。因此我们可以提取一个方法即重构实现这个工作。

注：重构 - 提取方法
当你的代码中有两个或者两个以上部分的代码相似的时候, 可以将它们提取出来成为一个独立的方法，并按它的用途命名。当你的类的方法代码中频频出现相同的成分，提取代码作为一个方法是非常有用的。

class Color {
var $r=0;
var $g=0;
var $b=0;
function Color($red=0, $green=0, $blue=0) {
$this->r = $this->validateColor($red);
$this->g = $this->validateColor($green);
$this->b = $this->validateColor($blue);
}
function validateColor($color) {
$check = (int)$color;
if ($check < 0 || $check > 255) {
trigger_error(“color ‘$color’ out of bounds, “
.”please specify a number between 0 and 255”);
} else {
return $check;
}
}
function getRgb() {
return sprintf(‘#%02X%02X%02X’, $this->r, $this->g, $this->b);
}
}

创建工厂来简化对象的创建过程

让我们为Color类增加一个工厂，使得建立新的实例更简单。增加一个可以命名颜色的方法，这样就可以不记颜色数值，只需要记住自己喜欢的颜色名字。

工厂对象或函数不一定都要被命名为 “工厂”。当你读代码时，工厂是显而易见的。相反的，它的名字最好取得有意义，这样可以反映出它解决了什么问题。

在这个代码例子中, 我要叫它CrayonBox颜色工厂。静态的方法CrayonBox::getColor()引入命名颜色的字符串后，返回一个带有相应颜色属性的Color类。

下面的例子就可以测试这一点:

function TestGetColor() {
$this->assertIsA($o =& CrayonBox::getColor(‘red’), ‘Color’);
$this->assertEqual(‘#FF0000’, $o->getRgb());
$this->assertIsA($o =& CrayonBox::getColor(‘LIME’), ‘Color’);
$this->assertEqual(‘#00FF00’, $o->getRgb());
}

通过这个测试，我们发现每个返回的对象都是一个实例化的Color类，getRgb() 方法也返回了正确的结果。第一种情况是以“red”都是小写测试，第二种情况是以“LIME”都是大写测试，这样可以测试代码的通用性。

保险起见, 我们再对其进行另外的测试，探究那些不合法的边界情况。TestBadColor() 方法的作用是：用一个不存在的颜色名字引发一个包含这个颜色名字的php错误，并返回黑色。

function TestBadColor() {
$this->assertIsA($o =& CrayonBox::getColor(‘Lemon’), ‘Color’);
$this->assertErrorPattern(‘/lemon/i’);
// got black instead
$this->assertEqual(‘#000000’, $o->getRgb());
}

以下是一个可以满足测试的CrayonBox类：

class CrayonBox {
/**
* Return valid colors as color name => array(red, green, blue)
*
* Note the array is returned from function call
* because we want to have getColor able to be called statically
* so we can’t have instance variables to store the array
* @return array
*/
function colorList() {
return array(
‘black’ => array(0, 0, 0)
,’green’ => array(0, 128, 0)
// the rest of the colors ...
,’aqua’ => array(0, 255, 255)
);
}
/**
* Factory method to return a Color
* @param string $color_name the name of the desired color
* @return Color
*/
function &getColor($color_name) {
$color_name = strtolower($color_name);
if (array_key_exists($color_name,
$colors = CrayonBox::colorList())) {
$color = $colors[$color_name];
return new Color($color[0], $color[1], $color[2]);
}
trigger_error(“No color ‘$color_name’ available”);
// default to black
return new Color;
}

这显然地是一个非常简单的工厂, 它确实制造了单一化的对象(使用了颜色名字，而不是RGB数值) ，它展示了在新的对象被调用之前，是如何建立一个内部对象的。

“工厂”促进多态

控制被送回对象的内在状态固然重要, 但是如果促进多态即返回相同的接口多种类的对象，可以使得工厂模式的功能更为强大。

让我们再次看一下Monopoly的例子，然后执行购买游戏中的道具的行为。在游戏中，你的任务就是买道具，包括一些基本动作。更进一步说, 有三种不同的道具: Street，RailRoad和Utility。所有三个类型的道具有一些共同点: 每个道具都被一个玩家拥有; 每个都有价格;而且每个都能为它的拥有者产生租金只要其他的玩家在它上面登陆。但道具之间还是存在差异的，举例来说, 计算租金的多少就取决于道具的类型。

下列的代码展示了一个Property的基本类:

// PHP5
abstract class Property {
protected $name;
protected $price;
protected $game;
function __construct($game, $name, $price) {
$this->game = $game;
$this->name = $name;
$this->price = new Dollar($price);
}
abstract protected function calcRent();
public function purchase($player) {
$player->pay($this->price);
$this->owner = $player;
}
public function rent($player) {
if ($this->owner
&& $this->owner != $player
$player($this->calcRent())
);
}
}
}

这里, Property类和CalcRent() 方法都被声明为基类。

注：术语 – 基类
一个基类就是不能被直接实例化的类。一个基础的类包含一个或更多的基础方法，这些方法必须在子类被覆盖。一旦所有的抽象方法被覆盖了, 子类也就产生了。
基类为许多相似的类创造了好的原型。
CalcRent() 方法必须在子类被覆盖，从而形成一个具体的类。因此, 每个子类包括：Street，RailRoad和Utility，和必须定义的calcRent() 方法。

为实现以上的情况，这三个类可以定义为:

class Street extends Property {
protected $base_rent;
public $color;
public function setRent($rent) {
$this->base_rent = new Dollar($rent);
}
protected function calcRent() {
if ($this->game->hasMonopoly($this->owner, $this->color)) {
return $this->base_rent->add($this->base_rent);
}
return $this->base_rent;
}
}
class RailRoad extends Property {
protected function calcRent() {
switch($this->game->railRoadCount($this->owner)) {
case 1: return new Dollar(25);
case 2: return new Dollar(50);
case 3: return new Dollar(100);
case 4: return new Dollar(200);
default: return new Dollar;
}
}
}
class Utility extends Property {
protected function calcRent() {
switch ($this->game->utilityCount($this->owner)) {
case 1: return new Dollar(4*$this->game->lastRoll());
case 2: return new Dollar(10*$this->game->lastRoll());
default: return new Dollar;
}
}
}

每个子类都继承了Property类，而且包括它自己的protected ClacRent() 方法。随着所有的基础方法都被定义, 每个子类都被实例化了。

为了开始游戏, 所有的Monopoly道具必须被创建起来。因为这章是介绍工厂模式的，所有Property的类型存在很多共性，你应该想到多态性，从而建立所有需要的对象。

我们还是以道具工厂类开始。在我住的地方,政府的Assessor（定税人）掌握了税务和契约，因此我命名它为的道具定税工厂。下一步，这个工厂将制造全部的专有道具。在真正应用时，所有的Monopoly道具的数值可能都取自于一个数据库或者一个文本, 但是对于这一个例子来说, 可以仅仅用一个数组来代替:

class Assessor {
protected $prop_info = array(
// streets
‘Mediterranean Ave.’ => array(‘Street’, 60, ‘Purple’, 2)
,’Baltic Ave.’ => array(‘Street’, 60, ‘Purple’, 2)
//more of the streets...
,’Boardwalk’ => array(‘Street’, 400, ‘Blue’, 50)
// railroads
,’Short Line R.R.’ => array(‘RailRoad’, 200)
//the rest of the railroads...
// utilities
,’Electric Company’ => array(‘Utility’, 150)
,’Water Works’ => array(‘Utility’, 150)
);
}

Property子类需要实例化Monopoly道具。现在,我们只是简单的用一个函数定义实例化变量$game，那么再把它加入Assessor类好了。

class Assessor {
protected $game;
public function setGame($game) { $this->game = $game; }
protected $prop_info = array(/* ... */);
}

也许你会偏向于选择使用数据库记录数据，不会用数组, 因为有一大堆的参数不可避免地要被罗列。如果是这样的话，可以考虑使用" 引入叁数对象 " 进行重构。

注：重构－引入叁数对象
方法中如果有很多参数，常常变得很复杂，而且容易导致错误。你可以引入一个封装参数的对象来替代一大堆的参数。举例来说,“start date” and “end date” 叁数可以用一个 DateRange 对象一起代替。

在Monopoly这个例子中，这个参数对象应该是什么呢？PropertyInfo，怎样？它的目的是使每个道具参数数组引入 PropertyInfo 类的构造器中，然后返回一个新对象。目的就意味着设计, 依照 TDD, 那意味着一个测试情形。

下面一个测试代码就是测试 PropertyInfo 类的:

function testPropertyInfo() {
$list = array(‘type’,’price’,’color’,’rent’);
$this->assertIsA(
$testprop = new PropertyInfo($list), ‘PropertyInfo’);
foreach($list as $prop) {
$this->assertEqual($prop, $testprop->$prop);
}
}

这个测试证明：每个PropertyInfo类都有四个公共属性，而且具有按精确次序排列的叁数。
但是因为实例中 RailRoad 和 Utility 类并不需要颜色或者租用数据, 所以我们需要测试PropertyInfo 也能引入少量的参数而实例化为RailRoad 和 Utility 类对象：

function testPropertyInfoMissingColorRent() {
$list = array(‘type’,’price’);
$this->assertIsA(
$testprop = new PropertyInfo($list), ‘PropertyInfo’);
$this->assertNoErrors();
foreach($list as $prop) {
$this->assertEqual($prop, $testprop->$prop);
}
$this->assertNull($testprop->color);
$this->assertNull($testprop->rent);
}

注：assertNoErrors()
assertNoErrors() 方法的作用是：证实没有PHP 错误发生。如果有错误, 将不通过测试。
assertNull()
assertNull()方法的作用是：测试第一个参数是否为空。如果第一个参数不为空, 将不通过测试。像大多数其他测试方法一样，, 你可以选择是否使用第二个叁数定义失败信息。

为了满足前面的测试，PropertyInfo 类定义为:

class PropertyInfo {
const TYPE_KEY = 0;
const PRICE_KEY = 1;
const COLOR_KEY = 2;
const RENT_KEY = 3;
public $type;
public $price;
public $color;
public $rent;
public function __construct($props) {
$this->type =
$this->propValue($props, ‘type’, self::TYPE_KEY);
$this->price =
$this->propValue($props, ‘price’, self::PRICE_KEY);
$this->color =
$this->propValue($props, ‘color’, self::COLOR_KEY);
$this->rent =
$this->propValue($props, ‘rent’, self::RENT_KEY);
}
protected function propValue($props, $prop, $key) {
if (array_key_exists($key, $props)) {
return $this->$prop = $props[$key];
}
}
}

现在PropertyInfo 类可以构造各种不同的Property参数了。同时Assessor类可以提供数据来建立正确的PropertyInfo对象。
现在以Assessor->$prop_info数组提供的数据为基础，新建一个实例化 PropertyInfo 的类。
这样的代码可以是:

class Assessor {
protected $game;
public function setGame($game) { $this->game = $game; }
public function getProperty($name) {
$prop_info = new PropertyInfo($this->prop_info[$name]);
switch($prop_info->type) {
case ‘Street’:
$prop = new Street($this->game, $name, $prop_info->price);
$prop->color = $prop_info->color;
$prop->setRent($prop_info->rent);
return $prop;
case ‘RailRoad’:
return new RailRoad($this->game, $name, $prop_info->price);
break;
case ‘Utility’:
return new Utility($this->game, $name, $prop_info->price);
break;
default: //should not be able to get here
}
}
protected $prop_info = array(/* ... */);
}

这段代码实现了上述功能, 但却非常脆弱。如果代入的值是$this->prop_info数组中没有的值，结果会怎样呢？因为 PropertyInfo 已经被实例化并被加入到Assessor代码中, 没有有效的方法测试被产生的对象。比较好的解决就是：产生一个工厂方法使 PropertyInfo 对象更容易建立。因此, 下一步将是写一个测试来实现Assessor类中的PropertyInfo方法。

但是,有一个问题: 这个方法不应该是Assessor类的公共接口（API）的一个部份。它能被测试吗?

这里有两个方法, 可以探究任何要求的合理数量的测试。简单的说, 你可以运行黑匣子测试或白匣子测试。

注：黑匣子测试（Black Box Testing）
黑匣子测试就是：把被测试的对象当成" 黑匣子 " ，我们只知道它提供的应用接口（API），但不知道其到底执行了什么。它主要测试对象公共方法的输入和输出。
白匣子测试（White Box Testing）
白匣子测试和黑匣子测试恰恰相反, 它假定知道测试对象中的所有代码信息。这种形式的测试是为了完善代码和减少错误。
关于白匣子测试的详细说明请见：http:// c 2.com/cgi/wiki?WhiteBoxTesting 。

别把话题扯远了。那么如何才在黑匣子和白匣子之间找到折中办法来实现TDD呢呢？一种选择就是使原来的类中的私有方法变为公有，并且在发布的时候变回私有。但这并不是十分令人满意的方式,所以我们建立一个子类，同时使子类中的方法可以从外部访问:

下面就是一个子类的例子：

class TestableAssessor extends Assessor {
public function getPropInfo($name) {
return Assessor::getPropInfo($name);
}
}

这样做的好处是你可以得到正确的Assessor公有接口（API）, 但通过 TestableAssessor 类我们就可以来测试Assessor类了。另外, 你用于测试的代码也不会影响到Assessor类。

缺点是：外加的类会带来更多的问题，从而使测试变得更复杂。而且如果你在对象中的一些内部接口作出一些改动, 你的测试将随着你的重构而再次失效。

比较了它的优点和缺点，让我们来看看它的测试方法：

function testGetPropInfoReturn() {
$assessor = new TestableAssessor;
$this->assertIsA(
$assessor->getPropInfo(‘Boardwalk’), ‘PropertyInfo’);
}

为了要保证所有代码的正确执行, 我们可以使用异常处理。 SimpleTest的目前是基于PHP4 搭建的测试的结构，所以不具备异常处理能力。但是你还是可以在测试中使用如下。

function testBadPropNameReturnsException() {
$assessor = new TestableAssessor;
$exception_caught = false;
try { $assessor->getPropInfo(‘Main Street’); }
catch (InvalidPropertyNameException $e) {
$exception_caught = true;
}
$this->assertTrue($exception_caught);

最后, Assessor类的执行部分完成了:

class Assessor {
protected $game;
public function setGame($game) { $this->game = $game; }
public function getProperty($name) {
$prop_info = $this->getPropInfo($name);
switch($prop_info->type) {
case ‘Street’:
$prop = new Street($this->game, $name, $prop_info->price);
$prop->color = $prop_info->color;
$prop->setRent($prop_info->rent);
return $prop;
case ‘RailRoad’:
return new RailRoad($this->game, $name, $prop_info->price);
break;
case ‘Utility’:
return new Utility($this->game, $name, $prop_info->price);
break;
default: //should not be able to get here
}
}
protected $prop_info = array(/* ... */);
protected function getPropInfo($name) {
if (!array_key_exists($name, $this->prop_info)) {
throw new InvalidPropertyNameException($name);
}
return new PropertyInfo($this->prop_info[$name]);
}
}

Assessor::getPropInfo()方法从逻辑上说明 PropertyInfo工厂类是作为了Assessor类的一个私有的方法。而Assessor::getProperty() 方法是用来返回三个Property子类的一个，至于返回哪一个子类这要看property的名字。

迟加载（Lazy Loading）的工厂

使用工厂的另一个好处就是它具有迟加载的能力。这种情况常被用在：一个工厂中包括很多子类，这些子类被定义在单独的PHP文件内。

注：术语 - 迟加载
在迟加载模式中是不预加载所有的操作（像包含PHP文件或者执行数据库查询语句），除非脚本中声明要加载。

用一个脚本可以有效地控制多个网页的输出，这是Web常用的方法了。比如一个博客程序，一些入口就有不同的页面来实现，一个简单的评论入口就有：发布评论的页面，一个导航的页面，一个管理员编辑的页面等。你可以把所有的功能放入一个单独的类中,使用工厂来加载他们。每一个功能类可以单独放在一个文件里，再把这些文件都放在“pages”这个子文件夹里，这样可以方便调用。

实现迟加载的页面工厂（page factory）的代码可以写作:

class PageFactory {
function &getPage() {
$page = (array_key_exists(‘page’, php教程：php设计模式介绍之工厂模式 - 凌众科技

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REQUEST[‘page’])
: ‘’;
switch ($page) {
case ‘entry’: $pageclass = ‘Detail’; break;
case ‘edit’: $pageclass = ‘Edit’; break;
case ‘comment’: $pageclass = ‘Comment’; break;
default:
$pageclass = ‘Index’;
}
if (!class_exists($pageclass)) {
require_once ‘pages/’.$pageclass.’.php’;
}
return new $pageclass;
}
}

你可以利用 PHP 的动态加载性质，然后使用实时的运行需求（run-time）来给你要建立的类命名。在这情况下, 根据一个 HTTP 请求叁数就能确定哪个页面被加载。你可以使用迟加载，这样只要当你需要建立新对象时才载入相应的类，不需要你载入所有可能用到的“page”类。在上述例子中就用了 require_once来实现这一点。这个技术对于一个装有PHP加速器的系统来说并不重要，因为包含一个外加的文件使用的时间对它来说可以忽略。但对于大多数典型的PHP服务器来说，这样做是很有好处的。

要想了解更多的关于迟加载的知识，请看第 11 章-代理模式。

小节

工厂模式是非常简单而且非常有用。如果你已经有很多关于工厂模式的例子代码，你会发现更多的东西。《GoF》这本书就介绍了一些关于构建的模式:AbstractFactory and Builder。 AbstractFactory用来处理一些相关组件，Builder模式则是使建立复杂对象更为容易。

在这章的多数例子里, 参数是通过工厂方法引入的(例如 CrayonBox::getColor(‘红色’);)。《GoF》中则称为“参数化工厂”（parameterized factory），它是PHP网页设计中典型的工厂方法。

你现在已经了解工厂模式了, 它是一种代码中建立新对象的管理技术。你可以看到工厂模式是可以把复杂对象的建立集中起来，甚至用不同的类代替不同的对象。最后，工厂模式支持OOP技术中的多态也是很重要的。

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