通过 Speculation Rules API 实现即时导航

1. 简介

这是一个互动演示 Codelab，讲解了如何通过使用 Speculation Rules API 进行预渲染来实现即时导航。

完成本 Codelab 预计需要 30 分钟，您可以在屏幕顶部查看剩余时间。

前提条件

  • 掌握 HTML 和 JavaScript 的入门知识

学习内容

  • 如何向网站添加推测加载功能。
  • 如何使用 Chrome 开发者工具调试推测问题。

所需条件

  • Chrome 123 或更高版本。
  • 能够运行或发布网站（示例使用的是 Glitch，但是也可以使用任何类似的服务或本地运行的 Web 服务器）。

准备好了吗？让我们开始吧！

2. 设置环境

本演示的第一步是在 Glitch 上创建具有 3 个网页的测试网站：

  • 网页 1 是首页，包含指向网页 2 和网页 3 的链接。
  • 网页 2 具有一个阻塞脚本，用于模拟缓慢加载的网页。您还需要将 Largest Contentful Paint (LCP) 时间记录到控制台，以测量该网页的加载时间。
  • 网页 3 是近似于网页 2 的副本，但是它具有图像 LCP，因此本演示将具有两个链接。

如果您要在自己的演示网站上进行操作，也可以对其执行同样的步骤。

如需使用 Glitch，您需要具有 Glitch 账号。您还可以通过本地开发服务器提供这些页面，或者如果您熟悉其他平台/服务，也可使用其他平台/服务（本演示未介绍这些选项）。

通过重新合成 Glitch 基本网站来创建网站。

这会创建基本网站：

Glitch Hello World 基本网站

Glitch 会为您的项目提供随机名称（在此示例中为 open-chalk-asparagus.glitch.me），并以项目名称作为 glitch.me 上的子网域，您可以通过这部分的网址查看项目。在此示例中，项目的网址为 https://open-chalk-asparagus.glitch.me/。

您可以在左侧的列表中选择和添加新文件，在右侧可编辑其内容。点击底部的预览按钮可以在侧窗格或新窗口中进行预览。

现在，您已设置了环境，可以进行下一步来设置演示网站了。

3. 创建演示网站

替换 index.html 文件的内容，以设置包含几个链接的基本网页：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="icon" href="data:image/svg+xml,<svg xmlns=%22http://www.w3.org/2000/svg%22 viewBox=%220 0 100 100%22><text y=%22.9em%22 font-size=%2290%22>🚀</text></svg>">
    <title>Instant Loading Demo!</title>
  </head>
  <body>
    <h1>Instant Loading Demo!</h1>
    <p>This is a demo of the Speculation Rules API.</p>
    <ul>
      <li><a href="./page2.html">Page 2</a></li>
      <li><a href="./page3.html">Page 3</a></li>
    </ul>
  </body>
</html>

通过点击左侧的 Files + 按钮，输入 page2.html，然后点击 Add this file，在 Glitch 中创建 page2.html 网页。

将以下内容复制和粘贴到 page2.html 中：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="icon" href="data:image/svg+xml,<svg xmlns=%22http://www.w3.org/2000/svg%22 viewBox=%220 0 100 100%22><text y=%22.9em%22 font-size=%2290%22>🚀</text></svg>">

    <title>Page 2</title>

    <!-- Load script as a classic script to allow it to be blocking -->
    <script src="./script.js"></script>

  </head>
  <body>
    <h1>This is page 2</h1>
    <h2>This is a demo of the Speculation Rules API.</h2>
    <button onclick="history.back();">Go back</button>
  </body>
</html>

添加包含以下内容的 page3.html（这与网页 2 几乎完全相同，不过我们在其中添加了一张图片）：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="icon" href="data:image/svg+xml,<svg xmlns=%22http://www.w3.org/2000/svg%22 viewBox=%220 0 100 100%22><text y=%22.9em%22 font-size=%2290%22>🚀</text></svg>">

    <title>Page 3</title>

    <!-- Load script as a classic script to allow it to be blocking -->
    <script src="./script.js"></script>

  </head>
  <body>
    <h1>This is page 3</h1>
    <p>This is a demo of the Speculation Rules API.</p>
    <button onclick="history.back();">Go back</button>
    <img src="./image.svg" alt="LCP image">
  </body>
</html>

网页 3 引用了 image.svg 文件，因此我们创建包含以下内容的该文件：

<svg xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" version="1.1" viewBox="0.0 0.0 384.0 288.0" fill="none" stroke="none" stroke-linecap="square" stroke-miterlimit="10"><clipPath id="p.0"><path d="m0 0l384.0 0l0 288.0l-384.0 0l0 -288.0z" clip-rule="nonzero"/></clipPath><g clip-path="url(#p.0)"><path fill="#000000" fill-opacity="0.0" d="m0 0l384.0 0l0 288.0l-384.0 0z" fill-rule="evenodd"/><path fill="#000000" fill-opacity="0.0" d="m47.99836 24.0l288.0 0l0 96.0l-288.0 0z" fill-rule="evenodd"/><path fill="#2979ff" d="m115.79305 40.46437l11.875 0l0 51.75l26.671867 0l0 11.265625l-38.546867 0l0 -63.015625zm76.99615 64.421875q-9.15625 0 -16.71875 -4.34375q-7.5625 -4.359375 -11.921875 -11.890625q-4.359375 -7.53125 -4.359375 -16.671875q0 -9.15625 4.359375 -16.671875q4.359375 -7.53125 11.921875 -11.890625q7.5625 -4.359375 16.71875 -4.359375q14.25 0 23.578125 10.296875l-8.359375 8.09375q-6.0625 -7.125 -15.125 -7.125q-5.90625 0 -10.75 2.6875q-4.828125 2.6875 -7.609375 7.625q-2.765625 4.921875 -2.765625 11.34375q0 6.421875 2.765625 11.359375q2.78125 4.921875 7.609375 7.609375q4.84375 2.671875 10.75 2.671875q9.9375 0 16.625 -8.265625l8.453125 8.0q-4.671875 5.640625 -11.046875 8.59375q-6.375 2.9375 -14.125 2.9375zm36.17192 -64.421875l22.171875 0q5.984375 0 10.90625 2.515625q4.9375 2.515625 7.75 7.046875q2.8125 4.53125 2.8125 10.328125q0 5.8125 -2.8125 10.390625q-2.8125 4.578125 -7.75 7.09375q-4.921875 2.5 -10.90625 2.5l-10.296875 0l0 23.140625l-11.875 0l0 -63.015625zm22.53125 28.609375q4.390625 0 6.890625 -2.546875q2.515625 -2.5625 2.515625 -6.171875q0 -3.609375 -2.515625 -6.109375q-2.5 -2.515625 -6.890625 -2.515625l-10.65625 0l0 17.34375l10.65625 0z" fill-rule="nonzero"/><path fill="#0cce6b" d="m43.2 177.60136l96.0 0l0 38.393692l-96.0 0z" fill-rule="evenodd"/><path fill="#000000" d="m77.08874 201.5057q-1.234375 0 -2.265625 -0.578125q-1.03125 -0.59375 -1.640625 -1.609375q-0.59375 -1.03125 -0.59375 -2.296875q0 -1.265625 0.59375 -2.28125q0.609375 -1.03125 1.640625 -1.609375q1.03125 -0.59375 2.265625 -0.59375q0.984375 0 1.8125 0.34375q0.828125 0.34375 1.390625 0.96875l-0.90625 0.921875q-0.875 -0.984375 -2.296875 -0.984375q-0.84375 0 -1.578125 0.40625q-0.734375 0.390625 -1.171875 1.140625q-0.421875 0.734375 -0.421875 1.6875q0 0.953125 0.4375 1.703125q0.4375 0.734375 1.15625 1.140625q0.734375 0.390625 1.578125 0.390625q1.359375 0 2.21875 -0.84375q0.265625 -0.265625 0.453125 -0.671875q0.1875 -0.40625 0.265625 -0.90625l-2.953125 0l0 -1.15625l4.171875 0q0.078125 0.40625 0.078125 0.6875q0 0.828125 -0.265625 1.5625q-0.25 0.734375 -0.796875 1.296875q-0.578125 0.625 -1.390625 0.953125q-0.796875 0.328125 -1.78125 0.328125zm9.765564 0q-1.234375 0 -2.265625 -0.59375q-1.015625 -0.609375 -1.59375 -1.625q-0.578125 -1.03125 -0.578125 -2.265625q0 -1.234375 0.578125 -2.25q0.578125 -1.03125 1.59375 -1.625q1.03125 -0.609375 2.265625 -0.609375q1.25 0 2.265625 0.609375q1.015625 0.59375 1.59375 1.625q0.59375 1.015625 0.59375 2.25q0 1.234375 -0.59375 2.265625q-0.578125 1.015625 -1.59375 1.625q-1.015625 0.59375 -2.265625 0.59375zm0 -1.25q0.875 0 1.578125 -0.40625q0.71875 -0.421875 1.125 -1.15625q0.421875 -0.734375 0.421875 -1.671875q0 -0.9375 -0.421875 -1.671875q-0.40625 -0.734375 -1.125 -1.140625q-0.703125 -0.421875 -1.578125 -0.421875q-0.859375 0 -1.578125 0.421875q-0.703125 0.40625 -1.125 1.140625q-0.40625 0.734375 -0.40625 1.671875q0 0.9375 0.40625 1.671875q0.421875 0.734375 1.125 1.15625q0.71875 0.40625 1.578125 0.40625zm9.864075 1.25q-1.234375 0 -2.265625 -0.59375q-1.015625 -0.609375 -1.59375 -1.625q-0.578125 -1.03125 -0.578125 -2.265625q0 -1.234375 0.578125 -2.25q0.578125 -1.03125 1.59375 -1.625q1.03125 -0.609375 2.265625 -0.609375q1.25 0 2.265625 0.609375q1.015625 0.59375 1.59375 1.625q0.59375 1.015625 0.59375 2.25q0 1.234375 -0.59375 2.265625q-0.578125 1.015625 -1.59375 1.625q-1.015625 0.59375 -2.265625 0.59375zm0 -1.25q0.875 0 1.578125 -0.40625q0.71875 -0.421875 1.125 -1.15625q0.421875 -0.734375 0.421875 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0l0 -1.453125l-0.09375 0q-0.4375 0.734375 -1.3125 1.25q-0.875 0.515625 -1.984375 0.515625zm0.171875 -1.5q0.859375 0 1.59375 -0.4375q0.734375 -0.4375 1.171875 -1.171875q0.453125 -0.75 0.453125 -1.625q-0.484375 -0.3125 -1.1875 -0.515625q-0.703125 -0.203125 -1.484375 -0.203125q-1.390625 0 -2.109375 0.578125q-0.703125 0.578125 -0.703125 1.5q0 0.84375 0.640625 1.359375q0.640625 0.515625 1.625 0.515625zm8.19812 -10.890625q-0.5 0 -0.859375 -0.359375q-0.359375 -0.359375 -0.359375 -0.859375q0 -0.515625 0.359375 -0.859375q0.359375 -0.359375 0.859375 -0.359375q0.515625 0 0.859375 0.359375q0.359375 0.34375 0.359375 0.859375q0 0.5 -0.359375 0.859375q-0.34375 0.359375 -0.859375 0.359375zm-0.84375 1.875l1.703125 0l0 10.203125l-1.703125 0l0 -10.203125zm4.363739 0l1.609375 0l0 1.5l0.078125 0q0.421875 -0.75 1.34375 -1.28125q0.921875 -0.53125 1.96875 -0.53125q1.828125 0 2.796875 1.078125q0.984375 1.0625 0.984375 2.890625l0 6.546875l-1.703125 0l0 -6.28125q0 -1.421875 -0.6875 -2.0625q-0.671875 -0.640625 -1.859375 -0.640625q-0.8125 0 -1.46875 0.46875q-0.640625 0.453125 -1.015625 1.203125q-0.359375 0.75 -0.359375 1.578125l0 5.734375l-1.6875 0l0 -10.203125zm14.641876 10.359375q-0.625 0 -1.15625 -0.1875q-0.53125 -0.203125 -0.890625 -0.546875q-0.796875 -0.765625 -0.796875 -2.109375l0 -5.96875l-1.78125 0l0 -1.546875l1.78125 0l0 -2.875l1.703125 0l0 2.875l2.5 0l0 1.546875l-2.5 0l0 5.5625q0 0.828125 0.3125 1.234375q0.375 0.4375 1.09375 0.4375q0.625 0 1.125 -0.34375l0 1.671875q-0.296875 0.140625 -0.609375 0.1875q-0.3125 0.0625 -0.78125 0.0625z" fill-rule="nonzero"/><path fill="#000000" fill-opacity="0.0" d="m244.8 241.37184l0 -28.283463" fill-rule="evenodd"/><path stroke="#434343" stroke-width="2.0" stroke-linejoin="round" stroke-linecap="butt" d="m244.79999 241.37184l0 -20.703476" fill-rule="evenodd"/><path fill="#434343" stroke="#434343" stroke-width="2.0" stroke-linecap="butt" d="m244.79999 214.08838c1.8170166 0 3.2900085 1.4729767 3.2900085 3.2899933c0 1.8170166 -1.472992 3.2900085 -3.2900085 3.2900085c-1.8170166 0 -3.2899933 -1.472992 -3.2899933 -3.2900085c0 -1.8170166 1.4729767 -3.2899933 3.2899933 -3.2899933z" fill-rule="nonzero"/></g></svg>

两个网页均加载 script.js 资源，这是 Glitch 在默认情况下创建的资源，因此我们将该文件的内容替换为以下内容：

function blockPause(milliseconds) {
  const start = performance.now();
  let lastCheck = start;
  let lastTime = 0;
  // Synchronous blocking is NOT best practice at all, but is what we want here
  // Don't do this on your real site please!
  while(performance.now() - start < milliseconds) {
    // Log once a second
    lastTime = performance.now() - lastCheck
    if (lastTime >= 1000) {
      console.log(`Still blocking ${Math.round(performance.now() - start, 0)} ms out of ${milliseconds} ms`);
      lastCheck = performance.now();
    }
  }
}

// Load web-vitals.js and log LCP updates to console
var script = document.createElement('script');
script.src = 'https://unpkg.com/web-vitals@3/dist/web-vitals.attribution.iife.js';
script.onload = function () {
  window.webVitals.onLCP(({value}) => {
    console.log(`LCP time: ${Math.round(value)} ms`);
  }, {reportAllChanges: true});
};
document.head.appendChild(script);

// Block page for 3 seconds to simulate a slow loading page
console.log('Simulate slow loading page by blocking page;');
blockPause(3000);
console.log('Page loaded');

这样，您就完成了演示网站的设置。四处点击，感受一下该网站。您会注意到网页 2 和 3 加载缓慢，这是由于对主线程的人工阻塞。

在开发者工具控制台处于打开状态时，您可以在 script.js 中查看控制台日志：

演示网站中网页 2 的屏幕截图，其中开发者工具处于打开状态，显示了一些阻塞消息，并且 LCP 时间为 3,658 毫秒

您可以查看阻塞情况、调试消息，此外还看到此网页用时 3,658 毫秒来显示其 LCP，这是由于虚拟阻塞函数阻塞了主线程。这是因虚拟阻塞函数而缓慢加载的网页，不过这代表的是因任何原因而缓慢加载的网页。我们来看一下如何使用 Speculation Rules API 加快其加载速度。

4. 添加网址列表推测规则

您将添加的第一个推测规则用于预渲染硬编码的网址列表。

在 Glitch 中，将光标悬停在 index.html 文档的名称上以显示三点状菜单，然后点击该菜单以复制该文档：

Glitch 中的复制文件选项

输入新名称 page1-url-speculations.html。

推测规则是 JSON 格式的 <script> 标记，其中包含 type="speculationrules"。

编辑 page1-url-speculations.html 文件并将以下代码添加到网页。添加位置其实并不重要，只要在结束正文标记 (</body>) 之前即可，以便优先处理网页其余的大部分内容。

<script type="speculationrules">
  {
    "prerender": [
      {
        "urls": ["page2.html", "page3.html"]
      }
    ]
  }
</script>

就是这样！这就是向网页添加即时加载功能所需的一切！

该规则要求预渲染网址 page2.html 和 page3.html，因此两个网页均会在后台加载，用户点击任一链接时均会立即渲染网页。

5. 查看推测规则实际用例

我们来看看实际用例。如果加载 page1-url-speculations.html 网页，一切与原始 index.html 网页似乎并无不同。但是，Chrome 已开始在后台预渲染 page2.html 和 page3.html。您可以将这些网页视为隐藏的后台标签页。只要点击链接，Chrome 就会立即从当前网页切换到经过预渲染的网页。如果您在加载后等待至少 3 秒，然后点击链接，就会发现网页会即时加载，LCP 时间接近零！

即时加载，LCP 时间为 50 毫秒

在上图中，您可以看到 LCP 时间为 50 毫秒，远快于建议的 2.5 秒“良好”阈值，大多数人对此的感受是“即时”。

与此相比，通过 index.html 主首页在网页之间导航时会感到缓慢和无响应。

这只是一个简单的演示网站，缓慢加载是人工模拟的。希望您已看到并理解了该 API 的强大功能。您无需更改原始网页的代码，只需向网页添加推测规则即可。

如果您在 3 秒加载时间用完之前就点击链接，则部分加载的网页会替换当前网页，并且您将在控制台中看到剩余的阻塞消息：

与先前相似的网页 2 屏幕截图，但是只有一半的控制台日志记录

Chrome 在用户面前完成加载，在上图中可以看到 LCP 时间为 1 秒，不像完全预渲染时带来近乎即时感受的 50 毫秒那么快，但是仍然优于完全未预渲染的网页加载所需的 3 秒时间。预先开始渲染依然明显提升了网页加载速度。

6. 使用 JavaScript 进行调试

您可以使用 JavaScript 注册一个事件处理脚本，以在网页被激活时启动。

将以下代码添加到 script.js 文件中的 // Block page for 3 seconds to simulate a slow loading page 行之前：

// Load when the page is activated
document.addEventListener('prerenderingchange', () => {
  console.log(`The page has been activated!`);

  const activationStart = Math.round(performance.getEntriesByType('navigation')[0].activationStart);
  console.log(`The page was activated at: ${activationStart}`);
});

如果您返回 page1-url-speculations.html 网页，请等待几秒以便网页进行预渲染，然后点击其中一个链接，您会看到类似以下屏幕截图的内容：

开发者工具控制台，其中显示了网页被激活时的日志记录消息

在上图中，您可以看到网页自开始加载后经过 4,298 毫秒被激活。有足足 4 秒的预先开始渲染时间用于网页加载！

通过日志顺序可以看出，激活事件先于 LCP 触发。尽管网页在那时已完全加载，但是 LCP 需要进行“绘制”，这里的“绘制”就是其字面意思！尽管网页已在后台预渲染，但是在页面激活之前未进行实际的“绘制”。因此，在激活时间与 LCP 时间之间存在一个短暂的延迟。在此例中，延迟为 128 毫秒。对于用户来说，这几乎是即时完成的！

在此例中，您还可以看到激活时间为 4,298 毫秒，但是 LCP 时间远小于激活时间，仅为 128 毫秒。性能指标的所有时间测量值都基于网页开始加载的时间，但是用于记录 LCP 的 Web Vitals 库具有特殊的内在逻辑，它会减去 activationStart 时间，按照用户交互时间来测量 LCP 时间。这也是 Chrome 用户体验报告 (CrUX) 中计算 LCP 的方式，该报告为 PageSpeed Insights 等工具以及 Google Search Console 中的 Core Web Vitals 报告提供支持。

7. 使用开发者工具进行调试

控制台日志记录当然是一种调试方式（谁会不喜欢使用熟悉的 console.log 进行调试呢！），另外 Chrome 还在开发者工具中提供卓越的支持，用于调试推测规则。

返回到 page1-url-speculations.html 网页，打开应用面板，然后在后台服务部分下找到推测加载标签页：

开发者工具的“推测加载”标签页

此界面显示网页本身没有经过推测（右上部分），但是它启动了两项推测。点击 View all speculations rules 链接，这会显示一个界面，其中包含一个规则列表（此网页上只有一个规则）。不过更有趣的是，点击查看所有推测链接会转至推测标签页：

开发者工具的“推测”标签页，其中显示了两个网页已经过推测

在上图中可以看到两个网页已经过推测，并且两者均处于已就绪状态，这表示它们已经过预渲染，随时可以激活。这并不表示网页已完全完成加载（如您之前所见），而是说预渲染已成功开始，可以激活网页了。

如果网页预渲染失败，您可以点击该行以查看更多详细信息，了解推测失败的原因。例如，少数 JavaScript API 与预渲染不兼容，导致预渲染尝试被取消。

8. 具有文档规则的自动链接推测

在这些推测中，使用了硬编码的网址列表。这在一些情况下非常有用，比如已提前知道要推测的网址。此外对于一些更加高级的情况也非常有用，比如可以通过 JavaScript 计算网址并动态插入到网页上。

但是，通常访客将会点击网页上的什么链接（如果有）是未知的或者难以预测。提前预渲染所有链接不仅要繁琐地在每个网页上指定链接，而且还非常浪费资源。因此，您需要考虑网页上的特定链接，不过这需要更加确定性的提示来指示用户将要点击某个链接。文档规则可以实现这一点。

再次将 index.html 文件复制到 page1-document-speculations.html 文件中，但这次添加以下规则，如果位置合适的话，同样添加到结束标记 </body> 之前。

<script type="speculationrules">
{
  "prerender": [{
    "where": {
      "and": [
        { "href_matches": "/*" },
        { "not": {"selector_matches": ".do-not-prerender"}}
      ]
    },
    "eagerness": "moderate"
  }]
}
</script>

该规则要求预渲染所有具有相同源的链接（以 /* 开头），在 <a> 元素中具有 do-not-prerender 类的链接除外。在此示例中，对紧急程度为 moderate（将在下一页中介绍）的网页进行了预渲染。

当您前往该网页时，您会看到两个潜在推测，并且两者均处于未触发状态：

开发者工具的“推测”标签页，其中显示了未触发的两个网页

将光标悬停在其中一个链接上会触发推测：

开发者工具的“推测”标签页，其中显示了两个已触发的网页

只要点击相应链接，经过预渲染的网页将会立即加载。如果为网页加载留出了足够的时间，您可能会感觉网页即时加载；如果在点击链接时未完成网页加载，则感觉会比较快。无论是哪一种情况，其 LCP 时间都少于不使用推测规则时的 LCP 时间。

文档规则是一种非常有效的方法，使您可以向网站快速添加推测性导航，而又不必仔细考虑要预渲染的网址。它们确实可以缩短完成预渲染的时间，同时仍预先开始渲染下一次导航，从而帮助提升未来网页加载的性能。

9. 用户紧急程度指示何时进行推测

在上一步中使用了 "eagerness": "moderate"。存在 4 项紧急程度设置：

  • immediate：该设置用于尽快进行推测，即观察到推测规则后立即进行推测。
  • eager：该设置的行为与 immediate 设置相同，但是以后，我们会将它定位为介于 immediate 和 moderate 之间的设置。
  • moderate：当您将光标悬停在链接上达到 200 毫秒时（或者发生 pointerdown 事件时，以更快者为准；在移动设备上没有悬停事件），该设置会执行推测。
  • conservative：在发生指针点击或轻触时，该设置会执行推测。

eagerness 设置可用于基于网址的列表规则或基于 where 的文档规则。immediate 和 eager 设置通常更适合列表规则，因为网址是已知的，进而也能够尽早推测它们，从而获得最多的提前时间。moderate 和 conservative 通常对于文档规则更加有用，在文档规则中通常不知道确切的网址。

您可以使用开发者工具在网页上实验不同的紧急程度设置，看一看推测何时发生。

10. 总结

恭喜！您已完成了本 Codelab。现在，您已了解 Speculation Rules API 是一个功能强大的 API，通过几行代码即可添加到网站中。

在本简要介绍中，您只是了解了该 API 的一些基本功能，但这足以为网站添加支持。

有关更加高级的主题，包括对于分析或广告需要考虑的事项，请访问下面“了解详情”部分中的链接。

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