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JavaScript实现北京时间毫秒级精确显示:UTC+8、Intl与在线校准全解析
前端页面上挂一个时钟看起来是最没技术含量的活儿但真要做到“毫秒跳动不飘、跨时区不偏、用户改系统时间也不乱”坑比想象中多得多。我做过好几个需要展示精确时间的项目有给交易类看板做时间戳显示的也有给跨区域协作工具做统一时间轴的几乎每一次都会在“北京时间到底怎么算”这个问题上返工。这篇就围绕JavaScript 实现北京时间精确到毫秒显示这件事把 UTC8 偏移计算、Asia/Shanghai 时区处理、以及在线时间校准这三条路线掰开揉碎讲清楚顺带把毫秒级刷新带来的性能问题、夏令时误区、系统时间被篡改等实际场景一并处理掉。不管你是刚接触 Date 对象的新手还是已经写过不少时间组件的老手只要你的需求里出现过“北京时间”“毫秒”“校准”这几个词下面的内容应该都能直接拿去用。我会先讲清楚为什么简单的new Date()不够用再给出三套可落地的方案最后把我在实际项目里踩过的坑整理成排查表。1. 需求拆解为什么“显示北京时间”没那么简单1.1 三个层次的需求决定了三套不同的方案很多人拿到需求第一反应是new Date().toLocaleString(zh-CN)跑起来一看好像也对但只要用户设备的系统时区不是东八区或者系统时间本身就不准问题立刻暴露。所以我把这个需求拆成三个递进的层次每一层的技术选型完全不同。第一层是时区正确不管用户身处哪个时区显示出来的必须是东八区的墙上时间。这一层的核心是“偏移量”概念UTC 时间加上 8 小时就是北京时间跟用户本地时区无关。第二层是精度正确要精确到毫秒意味着刷新频率至少要到毫秒级这里牵扯到setInterval的最小间隔限制、浏览器后台标签页的节流、以及渲染性能。第三层是基准正确用户设备的系统时间可能是错的手动改过、CMOS 电池没电、或者干脆就是故意调过这时候必须引入外部时间源做校准。这三层不是并列关系而是层层递进。只做第一层代码十行就够做到第二层要考虑性能和显示策略做到第三层就得处理网络请求、时钟漂移补偿、校准失败降级这一整套逻辑。我在项目里见过太多只做了第一层就上线的时钟组件结果用户反馈“时间比手机慢了两分钟”排查半天发现是设备时间本身有问题。提示先跟需求方确认清楚到底要哪一层。如果只是展示“现在大概几点”第一层足够如果是交易时间戳、日志对齐、跨区域会议时间这类场景第三层是硬性要求。1.2 UTC8 与 Asia/Shanghai 的本质区别这是最容易混淆的一个点必须单独拎出来说。UTC8是一个固定偏移量数学上就是UTC 时间 8 小时它不包含任何历史规则和地域信息。而Asia/Shanghai是一个时区标识符IANA Time Zone Database 里的条目它背后挂着一整套历史规则历史上用过夏令时、不同年份偏移量变过、甚至 1901 年之前还有过地方平时。对当下的北京时间来说这两者算出来的结果是一样的因为中国从 1991 年之后就不再实行夏令时固定就是 UTC8。但如果你要处理历史时间戳比如展示一条 1988 年夏天的记录Asia/Shanghai会正确地告诉你那时候有夏令时当时偏移是 UTC9而简单的UTC8就会算错一小时。所以选型逻辑很清晰只展示“此刻”的北京时间用固定偏移 UTC8 最简单最稳没有时区数据库依赖没有浏览器兼容问题。需要处理历史时间、或者未来可能扩展到其他时区那就老老实实用Intl.DateTimeFormat配合Asia/Shanghai。我在实际项目里的做法是显示当前时钟用固定偏移格式化历史数据用 Intl两套并存各司其职。1.3 毫秒级刷新到底意味着什么“精确到毫秒显示”这句话很多人理解成“显示的时候带上毫秒位”但真正的难点在于刷新节奏。如果你用setInterval(fn, 1)想每秒刷一千次实测下来浏览器根本不会按 1ms 执行HTML 规范里明确写了嵌套超过 5 层的定时器最小间隔被钳制到 4ms而且后台标签页会被节流到 1 秒甚至更久。更合理的做法是用requestAnimationFrame驱动渲染它跟着屏幕刷新率走通常 60Hz 就是约 16.7ms 一帧视觉上毫秒位跳动是连续的人眼完全感知不到卡顿。同时用performance.now()做时间基准的高精度补偿避免Date.now()在某些环境下精度被降低的问题。这里有个细节performance.now()返回的是页面加载以来的毫秒数精度通常到微秒级但它不是绝对时间需要跟一次Date.now()做锚点对齐后续用差值推算。我实测过几种刷新策略的 CPU 占用setInterval1ms 在 Chrome 下实际约 4ms 一次CPU 占用明显requestAnimationFrame稳定在 16.7ms 一次CPU 占用低一个数量级而且页面不可见时自动暂停省电。所以毫秒显示的刷新驱动requestAnimationFrame是首选setInterval只作为降级方案。2. 方案一固定偏移 UTC8 的毫秒时钟实现2.1 核心计算逻辑与代码骨架固定偏移方案的核心公式只有一行北京时间戳 UTC 时间戳 8 * 3600 * 1000。注意这里操作的是时间戳毫秒数不是 Date 对象本身。Date.now()返回的就是 UTC 时间戳跟设备时区无关这一点很多人会搞混以为Date.now()返回的是本地时间其实它永远是 UTC 毫秒数。拿到偏移后的时间戳再拆解成时分秒毫秒。这里有个坑不能直接用new Date(beijingTimestamp).getHours()因为getHours()返回的是设备本地时区的小时数设备在东八区还好在西五区就全乱了。正确做法是用getUTC*系列方法因为我们已经手动加了 8 小时再用 UTC 方法读取得到的正好是北京时间的各个字段。function getBeijingParts() { const ts Date.now() 8 * 3600 * 1000; const d new Date(ts); return { year: d.getUTCFullYear(), month: d.getUTCMonth() 1, day: d.getUTCDate(), hours: d.getUTCHours(), minutes: d.getUTCMinutes(), seconds: d.getUTCSeconds(), ms: d.getUTCMilliseconds() }; }这段代码在任何时区的设备上跑结果都一致因为它完全不依赖本地时区。getUTCMonth()返回 0-11所以要加 1这是 Date 对象的历史遗留设计别问为什么记住就行。毫秒位用getUTCMilliseconds()返回 0-999补零到三位。2.2 用 requestAnimationFrame 驱动毫秒刷新有了取数函数接下来是刷新循环。我推荐的结构是用requestAnimationFrame递归调用每一帧取一次时间、格式化、写 DOM。写 DOM 的时候要注意只更新变化的文本节点不要整个 innerHTML 重写否则每帧都在重建节点GC 压力大。let rafId null; let lastText ; function tick() { const p getBeijingParts(); const text ${pad(p.hours)}:${pad(p.minutes)}:${pad(p.seconds)}.${pad3(p.ms)}; if (text ! lastText) { el.textContent text; lastText text; } rafId requestAnimationFrame(tick); } function pad(n) { return n 10 ? 0 n : n; } function pad3(n) { return n 10 ? 00 n : n 100 ? 0 n : n; }lastText这个缓存很关键。虽然每帧都算但毫秒位每帧都会变所以实际上每帧都会写一次。不过如果页面被节流或者刷新率很低缓存能避免重复写入相同内容。另外textContent比innerHTML快得多也不会有 XSS 风险显示纯文本时间必须用它。2.3 页面可见性处理与性能优化requestAnimationFrame在标签页不可见时会自动暂停这是好事省电。但有个副作用切回来的时候时间会“跳”一下因为暂停期间没更新。这其实没问题因为切回来第一帧就会取最新时间显示立刻正确。真正要注意的是不要在不可见时还跑定时器如果你用了setInterval做降级记得监听visibilitychange事件隐藏时清掉定时器显示时重建。还有一个优化点如果页面上有多个时钟不要每个时钟各跑一个 rAF 循环应该用一个全局循环统一驱动各个时钟从同一个时间源取数。这样时间显示天然同步也不会因为多个循环互相干扰导致时间不一致。我在一个看板项目里就吃过这个亏六个时钟各跑各的结果毫秒位肉眼可见地不同步后来改成单一循环驱动才解决。注意requestAnimationFrame的回调参数是DOMHighResTimeStamp跟performance.now()同源可以用它做帧间时间差计算但不要拿它当绝对时间用它只是相对页面加载的时间。3. 方案二用 Intl 处理 Asia/Shanghai 时区3.1 Intl.DateTimeFormat 的正确用法当需求涉及历史时间或者多时区切换时固定偏移就不够用了得上Intl.DateTimeFormat。它的用法是创建一个格式化器指定timeZone: Asia/Shanghai然后调用formatToParts拿到各个字段。注意要用formatToParts而不是format因为format返回的是拼好的字符串你还得再解析而formatToParts直接给你结构化的数组。const fmt new Intl.DateTimeFormat(en-US, { timeZone: Asia/Shanghai, year: numeric, month: 2-digit, day: 2-digit, hour: 2-digit, minute: 2-digit, second: 2-digit, hour12: false }); function getShanghaiParts(date new Date()) { const parts fmt.formatToParts(date); const map {}; for (const p of parts) { if (p.type ! literal) map[p.type] p.value; } return map; }这里有个细节hour12: false在某些浏览器里会把午夜格式化成24而不是00这是历史 bug虽然新版基本修了但保险起见拿到hour后做一次hour 24 ? 00 : hour的归一化。另外Intl的毫秒位不在标准选项里fractionalSecondDigits是较新的提案兼容性还不完全所以毫秒位我一般单独从 Date 对象取不依赖 Intl。3.2 毫秒位与 Intl 的配合策略既然 Intl 拿不到可靠的毫秒那就分工年月日时分秒用 Intl 保证时区正确毫秒位用date.getMilliseconds()直接取。因为毫秒位跟时区无关任何时区下同一时刻的毫秒数都一样所以这样组合是安全的。function getShanghaiWithMs(date new Date()) { const m getShanghaiParts(date); const ms String(date.getMilliseconds()).padStart(3, 0); return ${m.year}-${m.month}-${m.day} ${m.hour}:${m.minute}:${m.second}.${ms}; }这个组合方案的好处是历史时间正确Intl 会处理 1988 年的夏令时当前时间也正确毫秒位精确。代价是每次格式化都要走一遍 Intl性能比固定偏移差一些。实测下来formatToParts单次调用在普通机器上约几微秒到几十微秒如果每帧都调60fps 下每秒 60 次压力不大但如果页面上有几十个时间显示就要考虑缓存格式化器实例不要每次 new。3.3 时区数据库的兼容性与降级Intl的时区支持依赖运行环境的 ICU 数据。现代浏览器和 Node 都自带完整 ICUAsia/Shanghai肯定支持。但有些精简过的运行环境比如某些嵌入式 JS 引擎、老版本 Node 编译时关了 full-icu可能不支持这时候Intl.DateTimeFormat会抛RangeError。所以生产代码里要包一层 try-catch失败时降级到固定偏移方案。let useIntl true; try { new Intl.DateTimeFormat(en-US, { timeZone: Asia/Shanghai }); } catch (e) { useIntl false; }这个探测放在初始化阶段做一次就行不用每次格式化都试。降级后的固定偏移方案对当前时间完全够用只是历史时间会有夏令时误差这个误差在展示当前时钟的场景下不存在可以接受。4. 方案三在线时间校准与漂移补偿4.1 为什么需要校准设备时间的三种偏差来源设备时间不准的原因主要有三类。第一类是硬件漂移晶振本身有频率误差普通石英晶振一天漂几十毫秒很正常一个月下来就是几秒。第二类是系统设置错误用户手动改过时间、时区设错、或者设备长期没联网没同步。第三类是时区配置错误设备时间戳是对的但时区设成了别的地区导致本地时间显示错误——这种情况用固定偏移方案天然免疫因为 UTC 时间戳跟时区无关。校准要解决的是前两类核心思路是从一个可信的时间源拿到“标准 UTC 时间戳”跟本地Date.now()做差得到一个偏移量offset后续所有时间显示都用Date.now() offset作为基准。这样即使本地时钟在走只要它走的速度大致正常加上固定偏移后就能对齐标准时间。4.2 校准请求的设计往返延迟补偿直接从接口拿一个时间戳就用是有问题的因为网络请求有往返延迟。假设请求发出到收到响应花了 200ms那响应里的服务器时间戳其实是 200ms 之前的如果服务器在收到请求时打时间戳直接用就会慢 200ms。更精确的做法是记录请求发出的本地时间t0和收到响应的本地时间t1假设往返延迟对称那么服务器时间对应的本地时刻大约是(t0 t1) / 2偏移量就是serverTime - (t0 t1) / 2。async function calibrate(url) { const t0 Date.now(); const res await fetch(url, { cache: no-store }); const data await res.json(); const t1 Date.now(); const serverTime Number(data.timestamp); const rtt t1 - t0; const offset serverTime - (t0 t1) / 2; return { offset, rtt }; }cache: no-store必须加否则可能命中缓存拿到旧时间。rtt这个往返时间要保留它反映了这次校准的可信度RTT 越小对称假设越成立偏移量越准。如果 RTT 超过比如 2 秒这次校准结果就应该丢弃或者降权因为网络抖动太大对称假设不成立。4.3 多次采样与漂移率估算单次校准只能得到一个偏移量但设备时钟还在继续漂移。更稳的做法是周期性校准 多次采样取中位数。我一般会连续发 3 到 5 次请求间隔几百毫秒拿到多个offset样本去掉最大最小后取平均或者直接取中位数抗抖动效果更好。更进一步如果记录每次校准的时间点和偏移量可以拟合出漂移率每天漂多少毫秒然后在两次校准之间做线性补偿。不过对大多数展示场景来说这个精度过剩了周期性校准比如每 10 分钟一次加上单次多采样就足够。漂移率拟合适合对时间连续性要求极高的场景实现复杂度也高不少按需选择。校准策略精度实现复杂度适用场景单次请求直接用差受 RTT 影响低对精度无要求的展示单次请求 中点补偿中低一般展示时钟多次采样取中位数较好中交易、日志对齐多次采样 漂移率拟合好高高精度时间轴4.4 校准失败降级与本地时钟兜底校准请求可能失败网络断了、接口挂了、跨域被拦。这时候不能白屏必须降级到本地时钟。降级策略是如果从未成功校准过直接用Date.now()如果曾经校准成功过保留最后一次的offset继续用同时标记“时间可能不准”在 UI 上给个提示。这个提示很重要用户看到时间旁边有个小标记就知道当前显示的不是权威时间避免误判。let clockOffset 0; let calibrated false; function now() { return Date.now() clockOffset; } async function tryCalibrate() { try { const { offset, rtt } await calibrate(/api/time); if (rtt 2000) { clockOffset offset; calibrated true; } } catch (e) { // 保留旧 offset标记未校准 } }now()这个函数是整个方案的门面所有时间显示都走它这样校准逻辑对上层透明。后续如果要做漂移补偿也只需要改now()的内部实现调用方不用动。5. 完整实现把三套方案组装成一个组件5.1 组件结构与初始化流程把前面的东西组装起来一个完整的北京时间毫秒时钟组件大概长这样初始化时先探测 Intl 支持再尝试校准异步不阻塞渲染然后启动 rAF 循环。渲染时优先用校准后的时间基准格式化优先用固定偏移当前时间场景需要历史时间时切 Intl。class BeijingClock { constructor(el, options {}) { this.el el; this.offset 0; this.calibrated false; this.useIntl detectIntl(); this.rafId null; this.lastText ; this.calibrateUrl options.calibrateUrl || null; } now() { return Date.now() this.offset; } start() { if (this.calibrateUrl) this.tryCalibrate(); this.loop(); } loop () { const text this.format(this.now()); if (text ! this.lastText) { this.el.textContent text; this.lastText text; } this.rafId requestAnimationFrame(this.loop); }; format(ts) { const d new Date(ts 8 * 3600 * 1000); const p n String(n).padStart(2, 0); return ${d.getUTCFullYear()}-${p(d.getUTCMonth() 1)}-${p(d.getUTCDate())} ${p(d.getUTCHours())}:${p(d.getUTCMinutes())}:${p(d.getUTCSeconds())}. ${String(d.getUTCMilliseconds()).padStart(3, 0)}; } stop() { if (this.rafId) cancelAnimationFrame(this.rafId); this.rafId null; } }这个结构把校准、格式化、渲染三块解耦了。format是纯函数输入时间戳输出字符串好测试loop只管驱动校准独立异步。实际项目里我会把format抽成独立模块因为历史时间展示、日志时间格式化都要复用它。5.2 格式化函数的边界处理格式化函数看着简单边界情况不少。月份要加 1补零要统一年份如果是负数公元前要特殊处理——虽然时钟场景用不到但作为通用格式化函数得考虑。另外padStart在极老的环境里没有如果目标环境包含老浏览器得自己写补零函数。还有一个容易忽略的点时间戳溢出。Date能表示的范围是 ±8.64e15 毫秒超出会返回Invalid DategetUTC*系列方法返回NaN。校准接口如果返回了异常大的时间戳比如单位搞错返回了秒级时间戳格式化出来就是NaN。所以拿到外部时间戳后要做一次合理性校验比如判断是否在合理年份范围内。function isValidTs(ts) { return Number.isFinite(ts) Math.abs(ts) 8.64e15; }这个校验在校准环节做不合法就丢弃这次校准结果避免污染offset。5.3 多时钟同步与全局时间源页面上有多个时钟时正确的做法是维护一个全局时间源所有时钟订阅它。全局时间源内部跑一个 rAF 循环每帧算出当前时间戳分发给订阅者。这样所有时钟拿到的是同一个时间戳显示天然同步。const timeSource { subs: new Set(), offset: 0, running: false, now() { return Date.now() this.offset; }, subscribe(fn) { this.subs.add(fn); if (!this.running) this.start(); return () this.subs.delete(fn); }, start() { this.running true; const loop () { const t this.now(); this.subs.forEach(fn fn(t)); if (this.subs.size) requestAnimationFrame(loop); else this.running false; }; requestAnimationFrame(loop); } };订阅者收到时间戳后自己格式化、自己写 DOM。这样时间源只管时间渲染逻辑各管各的职责清晰。取消订阅时如果订阅者清空循环自动停止不会空转。6. 常见问题与排查技巧实录6.1 时间显示比手机慢/快几分钟这是最高频的反馈九成以上是设备系统时间本身不准而不是代码问题。排查顺序先看Date.now()跟标准时间的差再看offset是否生效最后看格式化有没有算错时区。我遇到过一次代码完全正确但测试机的时间被手动改过导致所有时钟都慢查了半天才发现是设备问题。排查时可以在控制台直接跑new Date().toISOString()跟权威时间对比如果差得多就是设备时间问题代码层面只能靠校准解决。如果toISOString()是对的但显示不对那就是格式化逻辑的时区处理有 bug重点查有没有误用getHours()而不是getUTCHours()。6.2 毫秒位跳动不连续或卡顿毫秒位看起来一跳一跳的通常是刷新驱动的问题。如果用了setInterval(fn, 10)那毫秒位就是 10ms 一跳看起来当然不连续。换成 rAF 后跟着屏幕刷新率走视觉上就顺了。如果换了 rAF 还是卡检查是不是每帧都在做重排比如改了元素的 width、位置或者每帧都在 new Date、new Intl 实例这些都会拖慢帧率。还有一种情况是显示器刷新率本身低比如 30Hz 的省电模式那毫秒位就是 33ms 一跳这是物理限制代码优化不了。可以在 UI 上把毫秒位做淡一点或者只在需要时显示毫秒减少视觉上的突兀感。6.3 校准接口跨域或返回格式不一致校准接口跨域是常见问题需要服务端配 CORS或者走同源代理。返回格式不一致更麻烦有的接口返回{ timestamp: 1234567890123 }有的返回{ time: 2024-01-01T00:00:00Z }还有的返回秒级时间戳。我的做法是在校准函数里做一层适配把各种格式统一转成毫秒时间戳转换失败就丢弃这次结果。返回格式转换方式注意点毫秒数字直接用校验范围秒数字乘 1000判断数量级ISO 字符串Date.parse()时区后缀必须明确带时区的字符串Date.parse()无时区后缀会按本地解析秒级和毫秒级时间戳的区分有个简单办法看数量级10 位数是秒13 位数是毫秒。但这个方法不严谨更稳的是让接口明确返回单位或者在适配层做范围判断。6.4 后台标签页切回来时间跳变这个前面提过rAF 在后台暂停切回来第一帧取最新时间显示会跳一下。这其实是正确行为因为时间本来就过去了。如果产品要求“切回来平滑过渡”那得做动画插值但时间显示做插值反而失真不建议。我的处理是接受跳变因为用户切回来看到的就是当前真实时间符合预期。真正要防的是另一种情况页面长时间在后台offset因为设备时钟漂移变得不准。解决办法是监听visibilitychange页面重新可见时触发一次校准把offset刷新。这个逻辑很轻量一次请求的事但对长时间挂着的页面很有用。6.5 夏令时历史时间算错如果只显示当前时间夏令时不是问题因为中国现在没有夏令时。但一旦涉及历史时间展示比如展示一条 1990 年的记录固定偏移就会错一小时。这时候必须用 Intl 配合Asia/Shanghai。验证方法是拿一个已知的夏令时时间点测试比如 1988 年 7 月的某个时刻看 Intl 算出来的偏移是不是 UTC9。// 验证历史夏令时 const d new Date(1988-07-01T00:00:00Z); const fmt new Intl.DateTimeFormat(en-US, { timeZone: Asia/Shanghai, hour: 2-digit, hour12: false }); console.log(fmt.format(d)); // 应为 09 时UTC9这个测试能快速验证运行环境的时区数据库是否完整、Intl 是否正常工作。如果输出是 08 时说明环境不支持历史规则或者用了固定偏移需要检查 ICU 配置。6.6 常见问题速查表现象可能原因排查动作时间整体偏移整数小时时区处理错误误用本地方法检查是否用getUTC*时间慢/快几分钟设备时间不准对比toISOString()与权威时间毫秒跳动不连续刷新驱动间隔过大换 rAF检查重排校准后仍不准RTT 过大或接口时间戳单位错打印 RTT 和原始时间戳历史时间差一小时夏令时未处理用 Intl 验证历史时间点后台切回时间跳变rAF 暂停后恢复属正常可加可见性校准多时钟不同步各自独立循环改全局时间源分发7. 实操心得几个文档里不会写的细节7.1 关于 performance.now 的精度陷阱performance.now()精度高但浏览器出于安全考虑会做精度降低比如某些环境下精度被降到 100 微秒甚至 1 毫秒。而且它的起点是页面加载不是绝对时间。我试过用performance.now()做帧间补偿效果确实比纯Date.now()好因为它不受系统时间调整影响用户改系统时间时Date.now()会跳performance.now()不会。所以一个稳妥的组合是用Date.now()做绝对时间锚点用performance.now()做帧间增量两者结合既绝对又平滑。不过这个组合实现起来复杂对大多数展示场景直接用Date.now()加校准就够了。只有在用户可能频繁改系统时间、或者对时间连续性要求极高的场景才值得上这个组合。7.2 校准频率的取舍校准太频繁浪费流量和电量太稀疏又跟不上漂移。我的经验值是普通展示场景 10 到 30 分钟校准一次对精度要求高的场景 1 到 5 分钟一次页面从后台恢复时补一次。校准请求本身要轻量返回体越小越好最好就是一个数字。另外校准请求要设超时比如 3 秒超时就放弃这次避免请求挂起占资源。7.3 显示格式的产品考量毫秒位一直显示视觉上很“跳”有些产品会觉得干扰。我的做法是提供开关默认显示到秒需要时展开毫秒。或者毫秒位用更淡的颜色降低视觉权重。另外日期部分如果不需要可以只显示时分秒毫秒减少信息量。这些是产品层面的取舍但技术上要预留好扩展点别把格式写死在渲染逻辑里。7.4 测试时区正确性的土办法验证时区处理是否正确最土但最有效的办法是改设备时区。把设备时区改成 UTC-5、UTC0、UTC9 各跑一遍看显示是否始终是北京时间。如果手边没有多台设备浏览器开发者工具里有传感器模拟可以覆盖时区。再配合前面说的历史时间点测试基本能覆盖所有时区相关的边界。我在实际项目里还遇到过一个更隐蔽的问题某些安卓 WebView 的Intl实现有 bugformatToParts返回的字段顺序跟标准不一致导致按索引取值的代码出错。所以解析formatToParts结果时一定要按type字段匹配不要按数组下标取这个习惯能避开一类兼容性坑。
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