Android Paint之 setXfermode PorterDuffXfermode 讲解

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前面关于paint的方法讲解里，讲到 setXfermode 就截止了，原因有两个：

1. 那篇文章已经太长了，我自己都看不下去了；

2. setXfermode 在paint 里占有至关重要的地位；

基于以上两个原因，我们一起来看看这个方法有何妙用。

首先我们还是来看看关于这个方法的说明：

    /**     * Set or clear the xfermode object. - 设置或清除xfermode对象;     * Pass null to clear any previous xfermode. - 传递null以清除任何以前的xfermode。     * As a convenience, the parameter passed is also returned. - 为方便起见，也返回传递的参数。     *     * @return         xfermode     */    public Xfermode setXfermode(Xfermode xfermode) {        int xfermodeNative = 0;        if (xfermode != null)            xfermodeNative = xfermode.native_instance;        native_setXfermode(mNativePaint, xfermodeNative);        mXfermode = xfermode;        return xfermode;    }

这个方法传进一个 Xfermode 对象，而打开 Xfermode 发现里面没有提供任何可用的构造函数或方法，ctrl ＋T 看到它有三个子类：

前两个子类 AvoidXfermode 和 PixelXorXfermode 大家可以看到都已经被划上了斜线，下面就简单提及一下，咱们的重点在 PorterDuffXfermode :

1. AvoidXfermode:

    /** This xfermode draws, or doesn't draw, based on the destination's     * distance from an op-color.     *     * There are two modes, and each mode interprets a tolerance value.     *     * Avoid: In this mode, drawing is allowed only on destination pixels that     * are different from the op-color.     * Tolerance near 0: avoid any colors even remotely similar to the op-color     * Tolerance near 255: avoid only colors nearly identical to the op-color     * Tolerance near 0: draw only on colors that are nearly identical to the op-color     * Tolerance near 255: draw on any colors even remotely similar to the op-color     */    public AvoidXfermode(int opColor, int tolerance, Mode mode) {        if (tolerance < 0 || tolerance > 255) {            throw new IllegalArgumentException("tolerance must be 0..255");        }        native_instance = nativeCreate(opColor, tolerance, mode.nativeInt);    }

咱们把它上面的说明看下就很清楚了：

xfermode 是否绘制，基于目标色和参数 op-color 的差距；

其中有两种模式，分别为 Avoid 和 TARGET：

Avoid模式：只会在目标像素值和 op-color "不一样" 的地方进行绘制；

Target模式：只会在目标像素值和 op-color "一样" 的地方进行绘制；

上面的"一样" 和 "不一样" 我都打上了引号，并不是指严格意义上的一样，而是只要在可容忍范围内就代表一样，这个可容忍范围，就是容差值（tolerance），0 代表最小容差，即得和 op-color 真正意义上一样才 ok ，255 则代表最大容差，只要有一点相近，则ok；

咱们一起来看个小例子：

先在网上找个图案，用PS去掉周围部分，主体改为纯色；

                                  

当我们使用PS里的魔棒创立选区的时候，发现一次只选取了其中最相近的一部分，这时候可以看到容差为5，但我们的目的是想把图形周围近似的蓝灰色都选中该怎么办呢？容差这时候就起作用了，改大容差，就相当于调大近似度，这个概念和我们里面的容差值是一样的，希望这样说便于理解，我们看下对比图，调到50 一下就可以选中外层所有蓝灰色：

                                               

好，我们现在有了一个纯色的图标，假定我们现在有一个需求，需要在某种操作下将图标变色，类似微信底部的tab图标，未选中时时白色，选中时是绿色，这个时候我们就可以用

AvoidXfermode 进行实现，我们一起看看要怎么做：

1. 给paint 设置要变换的颜色和图层混合模式为 AvoidXfermode;

2. 绘制图标；

3. 再绘制对应色块；

由于是对对应颜色进行替换，所以也就形成了图标变色的效果，一起来看看代码：

public class AvoidXfermodeView extends View {    private Paint mBitmapPaint, mAvoidPaint;    private int mTotalWidth, mTotalHeight;    private Bitmap mBitmap;    private int mBitWidth, mBitHeight;    private Rect mOriginSrcRect, mOriginDestRect;    private Rect mAvoidSrcRect, mAvoidDestRect;    private AvoidXfermode mAvoidXfermode;    public AvoidXfermodeView(Context context) {        super(context);        initPaint();        initBitmap();        // 对蓝色相近的颜色进行替换        mAvoidXfermode = new AvoidXfermode(Color.BLUE, 150, Mode.TARGET);    }    private void initBitmap() {        mBitmap = ((BitmapDrawable) getResources().getDrawable(R.drawable.bluelogo)).getBitmap();        mBitWidth = mBitmap.getWidth();        mBitHeight = mBitmap.getHeight();    }    private void initPaint() {        mBitmapPaint = new Paint();        // 去锯齿        mBitmapPaint.setAntiAlias(true);        // 防抖动        mBitmapPaint.setDither(true);        // 图像过滤        mBitmapPaint.setFilterBitmap(true);        // 使用上面属性创建一个新paint        mAvoidPaint = new Paint(mBitmapPaint);        // 颜色设置为红色        mAvoidPaint.setColor(Color.RED);    }    @Override    protected void onDraw(Canvas canvas) {        super.onDraw(canvas);        // 绘制原图        canvas.drawBitmap(mBitmap, mOriginSrcRect, mOriginDestRect, mBitmapPaint);        // 绘制用于变色图        canvas.drawBitmap(mBitmap, mAvoidSrcRect, mAvoidDestRect, mAvoidPaint);        // 设置图层混合模式        mAvoidPaint.setXfermode(mAvoidXfermode);        // 绘制色块进行混合，得到最终效果        canvas.drawRect(mAvoidDestRect, mAvoidPaint);    }    @Override    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);    }    @Override    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);        mTotalWidth = w;        mTotalHeight = h;        mOriginSrcRect = new Rect(0, 0, mBitWidth, mBitHeight);        // 为了让图水平居中        int left = (mTotalWidth - mBitWidth) / 2;        mOriginDestRect = new Rect(left, 0, left + mBitWidth, mBitHeight);        mAvoidSrcRect = new Rect(mOriginSrcRect);        // 两张图得间距        int distance = (int) TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP, 10,                getResources().getDisplayMetrics());        mAvoidDestRect = new Rect(left, mBitHeight + distance, left + mBitWidth, mBitHeight * 2                + distance);    }}

一起来看看效果：

我擦，什么情况，逗我玩儿呢？这时候大家别忘了，前面说过这方法已经在API 16过时了，要在高版本用的话需要关掉硬件加速，什么？硬件加速怎么关...

硬件加速分全局（Application）、Activity、Window、View 四个层级，也简单提及一下：

1.在AndroidManifest.xml文件为application标签添加如下的属性即可为整个应用程序开启硬件加速：

<application android:hardwareAccelerated="true" ...>

2.在Activity 标签下使用 hardwareAccelerated 属性开启或关闭硬件加速：

<activity android:hardwareAccelerated="false" />

3. 在Window 层级使用如下代码开启硬件加速：

getWindow().setFlags(    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

4.View 级别如下关闭硬件加速，view 层级上没法单独开启硬件加速：

setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

好了，原来如此，咱们直接在全局application 关闭硬件加速：

<application        android:allowBackup="true"        android:hardwareAccelerated="false"－－－

再看下效果：

我们可以看到，现在蓝花已经变成红花了，已经实现了前面说的图标变色小需求，这时候有人可能会说了，这东西还有点用，如果我要在进行某些操作的时候让图标进行颜色的平滑过渡，该怎么办呢？比如viewPager从一页滑到另一页的时候，图标颜色渐变过渡，其实这样的需求只需要在上面的基础上稍加改动即可，提供下思路：

eg：view层级对外提供个接口，传入渐变比例，view里根据比例计算出当前色值，然后实时的把paint的色值更新，重新绘制即可！

好了，AvoidXfermode 就讲这些！

2. PixelXorXfermode

/** * PixelXorXfermode implements a simple pixel xor (op ^ src ^ dst). * This transformation does not follow premultiplied conventions, therefore * this mode *always* returns an opaque color (alpha == 255). Thus it is * not really usefull for operating on blended colors. */@Deprecatedpublic class PixelXorXfermode extends Xfermode {    public PixelXorXfermode(int opColor) {        native_instance = nativeCreate(opColor);    }    private static native int nativeCreate(int opColor);}

从上面的介绍上讲，这只是一个简单异或运算，这种变换不满足预乘公约，因此会总是返回一个不透明的颜色，所以对操作颜色混合不是特别的有效；

基于以上说明和这个类已经过时，讲解到此结束；

3. PorterDuffXfermode

这个类是setXfermode 方法的核心，也是图层混合模式里的核武器，通过它再加上我们的想象力，就能解决图形图像绘制里的很多问题，首先，还是看下方法说明：

    /**     * Create an xfermode that uses the specified porter-duff mode.     *     * @param mode           The porter-duff mode that is applied     */    public PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode mode) {        this.mode = mode;        native_instance = nativeCreateXfermode(mode.nativeInt);    }

使用 PorterDuff 模式创建一个图层混合模式，如此说来，我们的重心就转移到了 PorterDuff 身上；

PorterDuff 是啥，居然没法翻译，我靠，百思不得其姐，如果对图形图像学有所了解，肯定会知道，PorterDuff 实则是两个人名的的组合Thomas Porter 和 Tom Duff ，PorterDuff则是用于描述数字图像合成的基本手法，通过组合使用 Porter-Duff 操作，可完成任意 2D图像的合成；

听起来好像很屌炸天的样子，接下来我们一起来逐个看下这些模式：

  public class PorterDuff {    // these value must match their native equivalents. See SkPorterDuff.h    public enum Mode {        /** [0, 0] */        CLEAR       (0),        /** [Sa, Sc] */        SRC         (1),        /** [Da, Dc] */        DST         (2),        /** [Sa + (1 - Sa)*Da, Rc = Sc + (1 - Sa)*Dc] */        SRC_OVER    (3),        /** [Sa + (1 - Sa)*Da, Rc = Dc + (1 - Da)*Sc] */        DST_OVER    (4),        /** [Sa * Da, Sc * Da] */        SRC_IN      (5),        /** [Sa * Da, Sa * Dc] */        DST_IN      (6),        /** [Sa * (1 - Da), Sc * (1 - Da)] */        SRC_OUT     (7),        /** [Da * (1 - Sa), Dc * (1 - Sa)] */        DST_OUT     (8),        /** [Da, Sc * Da + (1 - Sa) * Dc] */        SRC_ATOP    (9),        /** [Sa, Sa * Dc + Sc * (1 - Da)] */        DST_ATOP    (10),        /** [Sa + Da - 2 * Sa * Da, Sc * (1 - Da) + (1 - Sa) * Dc] */        XOR         (11),        /** [Sa + Da - Sa*Da,             Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + min(Sc, Dc)] */        DARKEN      (12),        /** [Sa + Da - Sa*Da,             Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + max(Sc, Dc)] */        LIGHTEN     (13),        /** [Sa * Da, Sc * Dc] */        MULTIPLY    (14),        /** [Sa + Da - Sa * Da, Sc + Dc - Sc * Dc] */        SCREEN      (15),        /** Saturate(S + D) */        ADD         (16),        OVERLAY     (17);        Mode(int nativeInt) {            this.nativeInt = nativeInt;        }        /**         * @hide         */        public final int nativeInt;    }

可以看到里面通过枚举enum定义了18种混合模式，并且每种模式都写出了对应的计算方法：

其中 Sa 代表source alpha ，即源 alpha 值 ，Da 代表 Destination alpha ，即 目标alpha值 ，Sc 代表 source color ，即源色值 ，Dc 代表 Destination color ，即目标色值，并且这所有的计算都以像素为单位，在某一种混合模式下，对每一个像素的alpha 和 color 通过对应算法进行运算，得出新的像素值，进行展示；

接下来写个view 逐个对以上模式进行测试：

public class PorterDuffXfermodeView extends View {    private Paint mPaint;    private Bitmap mBottomBitmap, mTopBitmap;    private Rect mBottomSrcRect, mBottomDestRect;    private Rect mTopSrcRect, mTopDestRect;    private Xfermode mPorterDuffXfermode;    // 图层混合模式    private PorterDuff.Mode mPorterDuffMode;    // 总宽高    private int mTotalWidth, mTotalHeight;    private Resources mResources;    public PorterDuffXfermodeView(Context context) {        super(context);        mResources = getResources();        initBitmap();        initPaint();        initXfermode();    }    // 初始化bitmap    private void initBitmap() {        mBottomBitmap = ((BitmapDrawable) mResources.getDrawable(R.drawable.blue)).getBitmap();        mTopBitmap = ((BitmapDrawable) mResources.getDrawable(R.drawable.red)).getBitmap();    }    // 初始化混合模式    private void initXfermode() {        mPorterDuffMode = PorterDuff.Mode.DST;        mPorterDuffXfermode = new PorterDuffXfermode(mPorterDuffMode);    }    private void initPaint() {        mPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);    }    @Override    protected void onDraw(Canvas canvas) {        super.onDraw(canvas);        // 背景铺白        canvas.drawColor(Color.WHITE);        // 保存为单独的层        int saveCount = canvas.saveLayer(0, 0, mTotalWidth, mTotalHeight, mPaint,                Canvas.ALL_SAVE_FLAG);        // 绘制目标图        canvas.drawBitmap(mBottomBitmap, mBottomSrcRect, mBottomDestRect, mPaint);        // 设置混合模式        mPaint.setXfermode(mPorterDuffXfermode);        // 绘制源图        canvas.drawBitmap(mTopBitmap, mTopSrcRect, mTopDestRect, mPaint);        mPaint.setXfermode(null);        canvas.restoreToCount(saveCount);    }    @Override    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);        mTotalWidth = w;        mTotalHeight = h;        int halfHeight = h / 2;        mBottomSrcRect = new Rect(0, 0, mBottomBitmap.getWidth(), mBottomBitmap.getHeight());        // 矩形只画屏幕一半        mBottomDestRect = new Rect(0, 0, mTotalWidth, halfHeight);        mTopSrcRect = new Rect(0, 0, mTopBitmap.getWidth(), mTopBitmap.getHeight());        mTopDestRect = new Rect(0, 0, mTotalWidth, mTotalHeight);    }    @Override    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);    }}

原图如下：

蓝色上下分别为完全不透明和半透区，红色左右为半透和完全不透明区，这样绘制时可以让所有的情况进行交叉，便于分析，先看下默认绘制效果：

(1). CLEAR 

清除模式［0，0］，即最终所有点的像素的alpha 和color 都为 0，所以画出来的效果只有白色背景：

(2). SRC －［Sa , Sc］

只保留源图像的 alpha 和 color ，所以绘制出来只有源图，有时候会感觉分不清先绘制的是源图还是后绘制的是源图，这个时候可以这么记，先绘制的是目标图，不管任何时候，一定要做一个有目标的人，目标在前！

这个时候绘制的情形是只有屏幕上的红色圆；

(3). DST －[ Da, Dc ]

同上类比，只保留目标图像的 alpha 和 color，所以绘制出来的只有目标图，也就是屏幕上的的蓝色图；

(4).SRC_OVER － [ Sa +(1-Sa) * Da , Rc = Sc +( 1- Sa ) * Dc]

在目标图片顶部绘制源图像,从命名上也可以看出来就是把源图像绘制在上方；

(5). DST_OVER － [Sa + ( 1 - Sa ) * Da ,Rc = Dc + ( 1 - Da ) * Sc ]

可以和 SRC_OVER 进行类比，将目标图像绘制在上方,这时候就会看到先绘制的蓝色盖在了红色圆的上面；

(6). SRC_IN － [ Sa * Da , Sc * Da ]

在两者相交的地方绘制源图像，并且绘制的效果会受到目标图像对应地方透明度的影响；

(7). DST_IN － [ Sa * Da , Sa * Dc ]

可以和SRC_IN 进行类比，在两者相交的地方绘制目标图像，并且绘制的效果会受到源图像对应地方透明度的影响；

(8). SRC_OUT － [ Sa * ( 1 - Da ) , Sc * ( 1 - Da ) ]

从字面上可以理解为 在不相交的地方绘制 源图像，那么我们来看看效果是不是这样；

这个效果似乎和上面说的不大一样，这个时候我们回归本源[ Sa * ( 1 - Da ) , Sc * ( 1 - Da ) ] ，从公式里可以看到 对应处的 color 是 Sc * ( 1 - Da ) ，如果相交处的目标色的alpha是完全不透明的，这时候源图像会完全被过滤掉，否则会受到相交处目标色 alpha 影响，呈现出对应色值，如果还有问题，大家可以对比上图和普通叠加图，再参考下上面公式理解；

所以该模式总结一下应该是：在不相交的地方绘制源图像，相交处根据目标alpha进行过滤，目标色完全不透明时则完全过滤，完全透明则不过滤；

(9). DST_OUT － [ Da * ( 1 - Sa ) , Dc * ( 1 - Sa ) ]

同样，可以类比SRC_OUT , 在不相交的地方绘制目标图像，相交处根据源图像alpha进行过滤，完全不透明处则完全过滤，完全透明则不过滤；

(10). SRC_ATOP － [ Da , Sc * Da + ( 1 - Sa ) * Dc ]

源图像和目标图像相交处绘制源图像，不相交的地方绘制目标图像，并且相交处的效果会受到源图像和目标图像alpha的影响；

(11). DST_ATOP  － [ Sa , Sa * Dc + Sc * ( 1 - Da ) ]

源图像和目标图像相交处绘制目标图像，不相交的地方绘制源图像，并且相交处的效果会受到源图像和目标图像alpha的影响；

(12). XOR － [ Sa + Da - 2 * Sa * Da, Sc * ( 1 - Da ) + ( 1 - Sa ) * Dc ]

在不相交的地方按原样绘制源图像和目标图像，相交的地方受到对应alpha和色值影响，按上面公式进行计算，如果都完全不透明则相交处完全不绘制；

(13). DARKEN － [ Sa + Da - Sa * Da , Sc * ( 1 - Da ) + Dc * ( 1 - Sa ) + min(Sc , Dc) ]

该模式处理过后，会感觉效果变暗，即进行对应像素的比较，取较暗值，如果色值相同则进行混合；

从算法上看，alpha值变大，色值上如果都不透明则取较暗值，非完全不透明情况下使用上面算法进行计算，受到源图和目标图对应色值和alpha值影响；

同样的，这样的混合效果可以直接在PS里进行简单模拟，创建三个一样的图层，选择对应的混合模式，对于效果表示是一致的：

(14). LIGHTEN － [ Sa + Da - Sa * Da , Sc * ( 1 -Da ) + Dc * ( 1 - Sa ) + max ( Sc , Dc ) ]

可以和 DARKEN 对比起来看，DARKEN 的目的是变暗，LIGHTEN 的目的则是变亮，如果在均完全不透明的情况下 ，色值取源色值和目标色值中的较大值，否则按上面算法进行计算；

(15). MULTIPLY － [ Sa * Da , Sc * Dc ]

正片叠底，即查看每个通道中的颜色信息，并将基色与混合色复合。结果色总是较暗的颜色。任何颜色与黑色复合产生黑色。任何颜色与白色复合保持不变。当用黑色或白色以外的颜色绘画时，绘画工具绘制的连续描边产生逐渐变暗的颜色。

(16). SCREEN － [ Sa + Da - Sa * Da , Sc + Dc - Sc * Dc ]

滤色，滤色模式与我们所用的显示屏原理相同，所以也有版本把它翻译成“屏幕”；

简单的说就是保留两个图层中较白的部分，较暗的部分被遮盖；

当一层使用了滤色（屏幕）模式时，图层中纯黑的部分变成完全透明，纯白部分完全不透明，其他的颜色根据颜色级别产生半透明的效果;

(17). ADD － [ Saturate( S+ D ) ]

 饱和度叠加
(18). OVERLAY - 叠加
像素是进行 Multiply （正片叠底）混合还是 Screen （屏幕）混合，取决于底层颜色，但底层颜色的高光与阴影部分的亮度细节会被保留；
以上就是android 提供的所有的混合模式，有了这，只要是图像与图像任何形式混合能创造的效果，我们就都能够进行实现，这时候我们再看看混合模式的示意图：

前面我们用AvoidXfermode实现的图标变色小栗子也同样可以使用PorterDuffXfermode进行实现，大家可以自己尝试；

最后，我们利用混合模式完成两个小栗子：

一、还算比较流行的一种 loading 形式：

先看下效果：

这个效果如果不知道图像的混合模式，做的话可能会采用2张图，对上面的图进行裁切，但自从有了混合模式，这一切都将变的简单；

我们只需要如下几步：

1.绘制目标图；

2.设置混合模式；

3.绘制带颜色的Rect；

4.不断改变Rect的区域；

代码如下：

public class PoterDuffLoadingView extends View {    private Resources mResources;    private Paint mBitPaint;    private Bitmap mBitmap;    private int mTotalWidth, mTotalHeight;    private int mBitWidth, mBitHeight;    private Rect mSrcRect, mDestRect;    private PorterDuffXfermode mXfermode;    private Rect mDynamicRect;    private int mCurrentTop;    private int mStart, mEnd;    public PoterDuffLoadingView(Context context) {        super(context);        mResources = getResources();        initBitmap();        initPaint();        initXfermode();    }    private void initXfermode() {        // 叠加处绘制源图        mXfermode = new PorterDuffXfermode(Mode.SRC_IN);    }    private void initPaint() {        // 初始化paint        mBitPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);        mBitPaint.setFilterBitmap(true);        mBitPaint.setDither(true);        mBitPaint.setColor(Color.RED);    }    private void initBitmap() {        // 初始化bitmap        mBitmap = ((BitmapDrawable) mResources.getDrawable(R.drawable.ga_studio))                .getBitmap();        mBitWidth = mBitmap.getWidth();        mBitHeight = mBitmap.getHeight();    }    @Override    protected void onDraw(Canvas canvas) {        super.onDraw(canvas);        // 存为新图层        int saveLayerCount = canvas.saveLayer(0, 0, mTotalWidth, mTotalHeight, mBitPaint,                Canvas.ALL_SAVE_FLAG);        // 绘制目标图        canvas.drawBitmap(mBitmap, mSrcRect, mDestRect, mBitPaint);        // 设置混合模式        mBitPaint.setXfermode(mXfermode);        // 绘制源图形        canvas.drawRect(mDynamicRect, mBitPaint);        // 清除混合模式        mBitPaint.setXfermode(null);        // 恢复保存的图层；        canvas.restoreToCount(saveLayerCount);        // 改变Rect区域，真实情况下时提供接口传入进度，计算高度        mCurrentTop -= 8;        if (mCurrentTop <= mEnd) {            mCurrentTop = mStart;        }        mDynamicRect.top = mCurrentTop;        postInvalidate();    }    @Override    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);    }    @Override    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);        mTotalWidth = w;        mTotalHeight = h;        mSrcRect = new Rect(0, 0, mBitWidth, mBitHeight);        // 让左边和上边有些距离        int left = (int) TypedValue.complexToDimension(20, mResources.getDisplayMetrics());        mDestRect = new Rect(left, left, left + mBitWidth, left + mBitHeight);        mStart = left + mBitHeight;        mCurrentTop = mStart;        mEnd = left;        mDynamicRect = new Rect(left, mStart, left + mBitWidth, left + mBitHeight);    }}

二、采用混合模式过滤形状，实现水波纹：

文章链接 －自定义view实现水波纹效果

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