基于Java回顾之JDBC的使用详解

尽管在实际开发过程中,我们一般使用ORM框架来代替传统的JDBC,例如Hibernate或者iBatis,但JDBC是Java用来实现数据访问的基础,掌握它对于我们理解Java的数据操作流程很有帮助。

JDBC的全称是Java Database Connectivity。

JDBC对数据库进行操作的流程:
•连接数据库
•发送数据请求,即传统的CRUD指令
•返回操作结果集

JDBC中常用的对象包括:
•ConnectionManager
•Connection
•Statement
•CallableStatement
•PreparedStatement
•ResultSet
•SavePoint
一个简单示例
我们来看下面一个简单的示例,它使用JDK自带的Derby数据库,创建一张表,插入一些记录,然后将记录返回:


一个简单的JDBC示例
 private static void test1() throws SQLException
 {
     String driver = "org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver";
     String dbURL = "jdbc:derby:EmbeddedDB;create=true";
     Connection con = null;
     Statement st = null;
     try
     {
         Class.forName(driver);
         con = DriverManager.getConnection(dbURL);
         st = con.createStatement();
         st.execute("create table foo(ID INT NOT NULL, NAME VARCHAR(30))");
         st.executeUpdate("insert into foo(ID,NAME) values(1, 'Zhang San')");
         ResultSet rs = st.executeQuery("select ID,NAME from foo");
         while(rs.next())
         {
             int id = rs.getInt("ID");
             String name = rs.getString("NAME");
             System.out.println("ID=" + id + "; NAME=" + name);
         }
     }
     catch(Exception ex)
     {
         ex.printStackTrace();
     }
     finally
     {
         if (st != null) st.close();
         if (con != null) con.close();
     }
 }

如何建立数据库连接
上面的示例代码中,建立数据库连接的部分如下:

String driver = "org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver";
String dbURL = "jdbc:derby:EmbeddedDB;create=true";

Class.forName(driver);
con = DriverManager.getConnection(dbURL);


建立数据库连接的过程,可以分为两步:

1)加载数据库驱动,即上文中的driver以及Class.forName(dirver)

2)定位数据库连接字符串, 即dbURL以及DriverManager.getConnection(dbURL)

不同的数据库,对应的dirver和dbURL不同,但加载驱动和建立连接的方式是相同的,即只需要修改上面driver和dbURL的值就可以了。

自动加载数据库驱动
如果我们每次建立连接时,都要使用Class.forName(...)来手动加载数据库驱动,这样会很麻烦,我们可以通过配置文件的方式,来保存数据库驱动的信息。

我们可以在classpath中,即编译出来的.class的存放路径,添加如下文件:


META-INF\services\java.sql.Driver

对应的内容就是JDBC驱动的全路径,也就是上面driver变量的值:

org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver

接下来,我们在程序中,就不需要再显示的用Class.forName(...)来加载驱动了,它会被自动加载进来,当我们的数据库发生变化时,只需要修改这个文件就可以了,例如当我们的数据库由Derby变为MySQL时,只需要将上述的配置修改为:

com.mysql.jdbc.Driver

但是,需要注意一点,这里只是配置了JDBC驱动的全路径,并没有包含jar文件的信息,因此,我们还是需要将包含该驱动的jar文件手动的放置到程序的classpath中。

JDBC中的基本操作
对于数据库操作来说,CRUD操作应该是最常见的操作了, 即我们常说的增、删、查、改。

JDBC是使用Statement和ResultSet来完成这些操作的。

如何实现CRUD
下面是一个实现CRUD的示例:


JDBC实现基本的CRUD示例
 private static void insertTest() throws SQLException
 {
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement();
     st.execute("insert into user(ID,NAME) values(1, 'Zhang San')");
     st.execute("insert into user(ID,NAME) values(2, 'Li Si')");
     st.execute("insert into user(ID,NAME) values(3, 'Wang Wu')");
     System.out.println("=====insert test=====");
     showUser(st);
     st.close();
     con.close();
 }
 private static void deleteTest() throws SQLException
 {
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement();
     st.execute("delete from user where ID=3");
     System.out.println("=====delete test=====");
     showUser(st);
     st.close();
     con.close();
 }
 private static void updateTest() throws SQLException
 {
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement();
     st.executeUpdate("update user set NAME='TEST' where ID=2");
     System.out.println("=====update test=====");
     showUser(st);
     st.close();
     con.close();
 }
 private static void showUser(Statement st) throws SQLException
 {
     ResultSet rs = st.executeQuery("select ID, NAME from user");
     while(rs.next())
     {
         int id = rs.getInt("ID");
         String name = rs.getString("NAME");
         System.out.println("ID:" + id + "; NAME=" + name);
     }
     rs.close();
 }

我们顺序调用上面的测试方法:

insertTest();
deleteTest();
updateTest();

执行结果如下:

=====insert test=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=Li Si
ID:3; NAME=Wang Wu
=====delete test=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=Li Si
=====update test=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST

上面代码中的showUser方法会把user表中的所有记录打印出来。

如何调用存储过程
存储过程是做数据库开发时经常使用的技术,它可以通过节省编译时间的方式来提升系统性能,我们这里的示例使用MySQL数据库。

如何调用不带参数的存储过程
假设我们现在有一个简单的存储过程,它只是返回user表中的所有记录,存储过程如下:


CREATE DEFINER=`root`@`localhost` PROCEDURE `GetUser`()
BEGIN
select ID,NAME from user;
END

我们可以使用CallableStatement来调用存储过程:

调用存储过程示例一
 private static void execStoredProcedureTest() throws SQLException
 {
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     CallableStatement cst = con.prepareCall("call GetUser()");
     ResultSet rs = cst.executeQuery();
     while(rs.next())
     {
         int id = rs.getInt("ID");
         String name = rs.getString("NAME");
         System.out.println("ID:" + id + "; NAME=" + name);
     }
     rs.close();
     cst.close();
     con.close();
 }

它的执行结果如下:

ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST

如何调用带参数的存储过程
MySQL的存储过程中的参数分为三种:in/out/inout,我们可以把in看做入力参数,out看做出力参数,JDBC对这两种类型的参数设置方式不同:

1)in, JDBC使用类似于cst.set(1, 10)的方式来设置

2)out,JDBC使用类似于cst.registerOutParameter(2, Types.VARCHAR);的方式来设置

我们来看一个in参数的示例,假设我们希望返回ID为特定值的user信息,存储过程如下:


CREATE DEFINER=`root`@`localhost` PROCEDURE `GetUserByID`(in id int)
 BEGIN
 set @sqlstr=concat('select * from user where ID=', id);
 prepare psmt from @sqlstr;
 execute psmt;
 END

Java的调用代码如下:

JDBC调用存储过程示例二
 private static void execStoredProcedureTest2(int id) throws SQLException
 {
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     CallableStatement cst = con.prepareCall("call GetUserByID(?)");
     cst.setInt(1, id);
     ResultSet rs = cst.executeQuery();
     while(rs.next())
     {
         String name = rs.getString("NAME");
         System.out.println("ID:" + id + "; NAME=" + name);
     }
     rs.close();
     cst.close();
     con.close();
 }

我们执行下面的语句:

execStoredProcedureTest2(1);

结果如下:

ID:1; NAME=Zhang San

对于out类型的参数,调用方式类似,不再赘述。

获取数据库以及结果集的metadata信息
在JDBC中,我们不仅能够对数据进行操作,我们还能获取数据库以及结果集的元数据信息,例如数据库的名称、驱动信息、表信息;结果集的列信息等。

获取数据库的metadata信息
我们可以通过connection.getMetaData方法来获取数据库的元数据信息,它的类型是DatabaseMetaData。


获取数据库的元数据信息
 private static void test1() throws SQLException
 {
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/mysql";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     DatabaseMetaData dbmd = con.getMetaData();
     System.out.println("数据库:" + dbmd.getDatabaseProductName() + " " + dbmd.getDatabaseProductVersion());
     System.out.println("驱动程序:" + dbmd.getDriverName() + " " + dbmd.getDriverVersion());
     ResultSet rs = dbmd.getTables(null, null, null, null);
     System.out.println(String.format("|%-26s|%-9s|%-9s|%-9s|", "表名称","表类别","表类型","表模式"));       
     while(rs.next())
     {
         System.out.println(String.format("|%-25s|%-10s|%-10s|%-10s|",
                 rs.getString("TABLE_NAME"),rs.getString("TABLE_CAT"),
                 rs.getString("TABLE_TYPE"), rs.getString("TABLE_SCHEM")));
     }
 }

这里我们使用的数据库是MySQL中自带的默认数据库:mysql,它会记录整个数据库服务器中的一些信息。上述代码执行结果如下:

数据库:MySQL 5.5.28
驱动程序:MySQL-AB JDBC Driver mysql-connector-java-5.0.4 ( $Date: 2006-10-19 17:47:48 +0200 (Thu, 19 Oct 2006) $, $Revision: 5908 $ )
|表名称                       |表类别      |表类型      |表模式      |
|columns_priv             |mysql     |TABLE     |null      |
|db                       |mysql     |TABLE     |null      |
|event                    |mysql     |TABLE     |null      |
|func                     |mysql     |TABLE     |null      |
。。。

由于mysql中表比较多,上述结果只截取了一部分。

获取结果集的元数据信息
我们可以通过使用resultset.getMetaData方法来获取结果集的元数据信息,它的类型是ResultSetMetaData。


获取结果集的元数据信息
 private static void test2() throws SQLException
 {
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement();
     ResultSet rs = st.executeQuery("select ID, NAME from user");
     ResultSetMetaData rsmd = rs.getMetaData();
     for (int i = 1; i <= rsmd.getColumnCount(); i++)
     {
         System.out.println("Column Name:" + rsmd.getColumnName(i) + "; Column Type:" + rsmd.getColumnTypeName(i));
     }
 }

它的执行结果如下:

Column Name:ID; Column Type:INTEGER UNSIGNED
Column Name:NAME; Column Type:VARCHAR

可以看到,它返回类结果集中每一列的名称和类型。

基于ResultSet的操作
当我们需要对数据库进行修改时,除了上述通过Statement完成操作外,我们也可以借助ResultSet来完成。

需要注意的是,在这种情况下,我们定义Statement时,需要添加参数。

Statement构造函数可以包含3个参数:

•resultSetType,它的取值包括:ResultSet.TYPE_FORWARD_ONLY、ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE 或 ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE,默认情况下,该参数的值是ResultSet.TYPE_FORWARD_ONLY。
•resultSetConcurrency,它的取值包括:ResultSet.CONCUR_READ_ONLY 或 ResultSet.CONCUR_UPDATABLE,默认情况下,该参数的值是ResultSet.CONCUR_READ_ONLY。
•resultSetHoldability,它的取值包括:ResultSet.HOLD_CURSORS_OVER_COMMIT 或 ResultSet.CLOSE_CURSORS_AT_COMMIT。
为了使得ResultSet能够对数据进行操作我们需要:

•将resultSetType设置为ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE。
•将resultSetConcurrency设置为ResultSet.CONCUR_UPDATABLE。
在通过ResultSet对数据进行调整的过程中,下面方法可能会被调用:

•resultset.last()
•resultset.first()
•resultset.moveToInsertRow()
•resultset.absolute()
•resultset.setxxx()
•resultset.updateRow()
•resultset.insertRow()
下面是一个通过ResultSet对数据进行增、删、改的示例:


通过ResultSet对数据进行增、删、改
 private static void getResultCount() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Result Count=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE, ResultSet.CONCUR_READ_ONLY, ResultSet.CLOSE_CURSORS_AT_COMMIT);
     ResultSet rs = st.executeQuery("select * from user");
     rs.last();
     System.out.println("返回结果的条数:"+ rs.getRow());
     rs.first();
     rs.close();
     st.close();
     con.close();
 }
 private static void insertDataToResultSet() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Insert=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);
     ResultSet rs = st.executeQuery("select ID,NAME from user");
     rs.moveToInsertRow();
     rs.updateInt(1, 4);
     rs.updateString(2, "Xiao Ming");
     rs.insertRow();
     showUser(st);
     rs.close();
     st.close();
     con.close();
 }
 private static void updateDataToResultSet() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Update=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);
     ResultSet rs = st.executeQuery("select * from user");
     rs.last();
     int count = rs.getRow();
     rs.first();
     rs.absolute(count);
     rs.updateString(2, "Xiao Qiang");
     rs.updateRow();
     showUser(st);
     rs.close();
     st.close();
     con.close();
 }
 private static void delDataFromResultSet() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Delete=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE, ResultSet.CLOSE_CURSORS_AT_COMMIT);
     ResultSet rs = st.executeQuery("select * from user");
     rs.last();
     int count = rs.getRow();
     rs.first();
     rs.absolute(count);
     rs.deleteRow();
     showUser(st);
     rs.close();
     st.close();
     con.close();
 }

分别调用上述方法:

getResultCount();
insertDataToResultSet();
updateDataToResultSet();
delDataFromResultSet();

执行结果如下:

=====Result Count=====
返回结果的条数:2
=====Insert=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:4; NAME=Xiao Ming
=====Update=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:4; NAME=Xiao Qiang
=====Delete=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST

可以看到我们对ID为4的记录进行了插入、更新和删除操作。

预处理以及批处理
预处理和批处理都是用来提升系统性能的方式,一种是利用数据库的缓存机制,一种是利用数据库一次执行多条语句的方式。

预处理
数据库服务器接收到Statement后,一般会解析Statement、分析是否有语法错误、定制最优的执行计划,这个过程可能会降低系统的性能。一般的数据库服务器都这对这种情况,设计了缓存机制,当数据库接收到指令时,如果缓存中已经存在,那么就不再解析,而是直接运行。

这里相同的指令是指sql语句完全一样,包括大小写。

JDBC使用PreparedStatement来完成预处理:


预处理示例
 private static void test1() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Insert a single record by PreparedStatement=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     PreparedStatement pst = con.prepareStatement("insert into user(id,name) values(?,?)");
     pst.setInt(1, 5);
     pst.setString(2, "Lei Feng");
     pst.executeUpdate();
     showUser(pst);
     pst.close();
     con.close();
 }

执行结果如下:

=====Insert a single record by PreparedStatement=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:5; NAME=Lei Feng

批处理
批处理是利用数据库一次执行多条语句的机制来提升性能,这样可以避免多次建立连接带来的性能损失。

批处理使用Statement的addBatch来添加指令,使用executeBatch方法来一次执行多条指令:


批处理示例
 private static void test2() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Insert multiple records by Statement & Batch=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement();
     st.addBatch("insert into user(id,name) values(6,'Xiao Zhang')");
     st.addBatch("insert into user(id,name) values(7,'Xiao Liu')");
     st.addBatch("insert into user(id,name) values(8,'Xiao Zhao')");
     st.executeBatch();
     showUser(st);
     st.close();
     con.close();
 }

执行结果如下:

=====Insert multiple records by Statement & Batch=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:5; NAME=Lei Feng
ID:6; NAME=Xiao Zhang
ID:7; NAME=Xiao Liu
ID:8; NAME=Xiao Zhao

预处理和批处理相结合
我们可以把预处理和批处理结合起来,利用数据库的缓存机制,一次执行多条语句:

预处理和批处理相结合的示例
 private static void test3() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Insert multiple records by PreparedStatement & Batch=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     PreparedStatement pst = con.prepareStatement("insert into user(id,name) values(?,?)");
     pst.setInt(1, 9);
     pst.setString(2, "Xiao Zhang");
     pst.addBatch();
     pst.setInt(1, 10);
     pst.setString(2, "Xiao Liu");
     pst.addBatch();
     pst.setInt(1, 11);
     pst.setString(2, "Xiao Zhao");
     pst.addBatch();
     pst.executeBatch();
     showUser(pst);
     pst.close();
     con.close();
 }

执行结果如下:

=====Insert multiple records by PreparedStatement & Batch=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:5; NAME=Lei Feng
ID:9; NAME=Xiao Zhang
ID:10; NAME=Xiao Liu
ID:11; NAME=Xiao Zhao

数据库事务
谈到数据库开发,事务是一个不可回避的话题,JDBC默认情况下,是每一步都自动提交的,我们可以通过设置connection.setAutoCommit(false)的方式来强制关闭自动提交,然后通过connection.commit()和connection.rollback()来实现事务提交和回滚。

简单的数据库事务
下面是一个简单的数据库事务的示例:


简单的数据库事务示例
 private static void transactionTest1() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Simple Transaction test=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement();
     try
     {
         con.setAutoCommit(false);
         st.executeUpdate("insert into user(id,name) values(12, 'Xiao Li')");
         con.commit();
     }
     catch(Exception ex)
     {
         ex.printStackTrace();
         con.rollback();
     }
     finally
     {
         con.setAutoCommit(true);
         showUser(st);
         if (st != null) st.close();
         if (con != null) con.close();
     }
 }

连续执行上述方法两次,我们可以得出下面的结果:

=====Simple Transaction test=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:5; NAME=Lei Feng
ID:12; NAME=Xiao Li
=====Simple Transaction test=====
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:5; NAME=Lei Feng
ID:12; NAME=Xiao Li
com.mysql.jdbc.exceptions.MySQLIntegrityConstraintViolationException: Duplicate entry '12' for key 'PRIMARY'
    at com.mysql.jdbc.SQLError.createSQLException(SQLError.java:931)
    at com.mysql.jdbc.MysqlIO.checkErrorPacket(MysqlIO.java:2870)
    at com.mysql.jdbc.MysqlIO.sendCommand(MysqlIO.java:1573)
    at com.mysql.jdbc.MysqlIO.sqlQueryDirect(MysqlIO.java:1665)
    at com.mysql.jdbc.Connection.execSQL(Connection.java:3170)
    at com.mysql.jdbc.Statement.executeUpdate(Statement.java:1316)
    at com.mysql.jdbc.Statement.executeUpdate(Statement.java:1235)
    at sample.jdbc.mysql.ResultSetSample.transactionTest1(ResultSetSample.java:154)
    at sample.jdbc.mysql.ResultSetSample.main(ResultSetSample.java:17)

可以看到,第一次调用时,操作成功,事务提交,向user表中插入了一条记录;第二次调用时,发生主键冲突异常,事务回滚。

带有SavePoint的事务
当我们的事务操作中包含多个处理,但我们有时希望一些操作完成后可以先提交,这样可以避免整个事务的回滚。JDBC使用SavePoint来实现这一点。


带有SavePoint的事务示例
 private static void transactionTest2() throws SQLException
 {
     System.out.println("=====Simple Transaction test=====");
     String dbURL = "jdbc:mysql://localhost/test";
     Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, "root", "123");
     Statement st = con.createStatement();
     Savepoint svpt = null;
     try
     {
         con.setAutoCommit(false);
         st.executeUpdate("insert into user(id,name) values(13, 'Xiao Li')");
         st.executeUpdate("insert into user(id,name) values(14, 'Xiao Wang')");
         svpt = con.setSavepoint("roll back to here");
         st.executeUpdate("insert into user(id,name) values(15, 'Xiao Zhao')");
         st.executeUpdate("insert into user(id,name) values(13, 'Xiao Li')");
         con.commit();
     }
     catch(Exception ex)
     {
         ex.printStackTrace();
         con.rollback(svpt);
     }
     finally
     {
         con.setAutoCommit(true);
         showUser(st);
         if (st != null) st.close();
         if (con != null) con.close();
     }
 }

执行结果如下:

=====Simple Transaction test=====
com.mysql.jdbc.exceptions.MySQLIntegrityConstraintViolationException: Duplicate entry '13' for key 'PRIMARY'
    at com.mysql.jdbc.SQLError.createSQLException(SQLError.java:931)
    at com.mysql.jdbc.MysqlIO.checkErrorPacket(MysqlIO.java:2870)
    at com.mysql.jdbc.MysqlIO.sendCommand(MysqlIO.java:1573)
    at com.mysql.jdbc.MysqlIO.sqlQueryDirect(MysqlIO.java:1665)
    at com.mysql.jdbc.Connection.execSQL(Connection.java:3170)
    at com.mysql.jdbc.Statement.executeUpdate(Statement.java:1316)
    at com.mysql.jdbc.Statement.executeUpdate(Statement.java:1235)
    at sample.jdbc.mysql.ResultSetSample.transactionTest2(ResultSetSample.java:185)
    at sample.jdbc.mysql.ResultSetSample.main(ResultSetSample.java:18)
ID:1; NAME=Zhang San
ID:2; NAME=TEST
ID:5; NAME=Lei Feng
ID:13; NAME=Xiao Li
ID:14; NAME=Xiao Wang

可以看到最终事务报出了主键冲突异常,事务回滚,但是依然向数据库中插入了ID为13和14的记录。

另外,在确定SavePoint后,ID为15的记录并没有被插入,它是通过事务进行了回滚。

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