C++提高笔记（五）---STL容器（set/multiset、map/multimap）

1、set / multiset容器

1.1set基本概念

简介：所有元素都会在插入时自动被排序

本质：set和multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现

set和multiset区别：

        set不允许容器中有重复的元素

        multiset允许容器中有重复的元素

1.2set构造和赋值

功能描述：创建set容器以及赋值

构造：

set<T> st;          //默认构造函数:
set(const set& st); //拷贝构造函数

赋值：

set& operator=(const set& st);//重载等号操作符

#include <iostream>
using namespace std;
#include<set>
//set容器构造和赋值
//构造:
//set<T> st;          //默认构造函数:
//set(const set& st); //拷贝构造函数
//赋值:
//set& operator=(const set& st);//重载等号操作符
void printSet(set<int>& s)
{
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    //创建set容器
    set<int>s1;//默认构造
    //插入数据，只有insert方式
    s1.insert(10);
    s1.insert(40);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(30);
    //遍历容器
    //set容器特点：所有元素插入时自动被排序
    //set容器不允许插入重复值
    printSet(s1);
    //拷贝构造
    set<int>s2(s1);
    printSet(s2);
    //赋值
    set<int>s3;
    s3 = s2;
    printSet(s3);
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

10 20 30 40
10 20 30 40
10 20 30 40
请按任意键继续. . .

1.3set大小和交换

功能描述：统计set容器大小以及交换set容器

函数原型:

size();   //返回容器中元素的数目
empty();  //判断容器是否为空
swap(st); //交换两个集合容器

#include <iostream>
using namespace std;
#include<set>
//set容器大小和交换
//size();   //返回容器中元素的数目
//empty();  //判断容器是否为空
//swap(st); //交换两个集合容器
void printSet(set<int>& s)
{
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    //创建set容器
    set<int>s1;//默认构造
    //插入数据，只有insert方式
    s1.insert(10);
    s1.insert(40);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(30);
    //遍历容器
    //set容器特点：所有元素插入时自动被排序
    //set容器不允许插入重复值
    printSet(s1);
    //判断是否为空
    if (s1.empty())
    {
        cout << "s1为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "s1不为空" << endl;
        cout << "s1的大小为：" << s1.size() << endl;
    }
}

void test02()
{
    set<int>s1;
    //插入数据，只有insert方式
    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);

    set<int>s2;
    //插入数据，只有insert方式
    s2.insert(100);
    s2.insert(300);
    s2.insert(200);
    s2.insert(400);
    cout << "交换前：" << endl;
    printSet(s1);
    printSet(s2);
    //交换
    s1.swap(s2);
    cout << "交换后：" << endl;
    printSet(s1);
    printSet(s2);
}

int main()
{
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

 输出结果：

10 20 30 40
s1不为空
s1的大小为：4
交换前：
10 20 30 40
100 200 300 400
交换后：
100 200 300 400
10 20 30 40
请按任意键继续. . .

1.4set插入和删除

功能描述：set容器进行插入数据和删除数据

函数原型:

insert(elem);    //在容器中插入元素
clear();         //清除所有元素
erase(pos);      //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器
erase(elem);     //删除容器中值为elem的元素

#include <iostream>
using namespace std;
#include<set>
//set容器插入数据和删除数据
//insert(elem);    //在容器中插入元素
//clear();         //清除所有元素
//erase(pos);      //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
//erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器
//erase(elem);     //删除容器中值为elem的元素
void printSet(set<int>& s)
{
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    //创建set容器
    set<int>s1;//默认构造
    //插入数据，只有insert方式
    s1.insert(30);
    s1.insert(10);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);
    //遍历容器
    //set容器特点：所有元素插入时自动被排序
    //set容器不允许插入重复值
    printSet(s1);
    //删除
    s1.erase(s1.begin());//因为排序了，所以是把10删除了
    printSet(s1);
    //删除重载版本
    s1.erase(30);
    printSet(s1);
    //清空
    //二者实现功能一致
    //s1.erase(s1.begin(), s1.end());
    s1.clear();
    printSet(s1);
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

10 20 30 40
20 30 40
20 40

请按任意键继续. . .

1.5set查找和统计

功能描述：对set容器进行查找数据以及统计数据
函数原型:

find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的选代器;若不存在，返回set.end();
count(key);//统计key的元素个数

注意：

set.end()是最后一个元素的下一位置，可以理解为空

对于set而言，count()的统计结果，要么是0，要么是1。因为set容器不允许插入重复值

#include <iostream>
using namespace std;
#include<set>
//set容器查找和统计
//find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的选代器;若不存在，返回set.end();
//count(key);//统计key的元素个数

void test01()
{
    //创建set容器
    set<int>s1;//默认构造
    //插入数据，只有insert方式
    s1.insert(30);
    s1.insert(10);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);
    s1.insert(30);
    s1.insert(30);
    //遍历容器
    //set容器特点：所有元素插入时自动被排序
    //set容器不允许插入重复值
    set<int>::iterator pos = s1.find(40);
    if (pos == s1.end())
    {
        cout << "未找到元素！" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到元素:" << *pos << endl;
    }
    //统计30的个数
    //对于set而言，统计结果，要么是0，要么是1
    int num = s1.count(30);
    cout << "num = " << num << endl;
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

找到元素:40
num = 1
请按任意键继续. . .

1.6set和multiset区别

学习目标：掌握set和multiset的区别

区别：

        set不可以插入重复数据，而multiset可以

        set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功（返回的结果会以对组显示）

        multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据

总结：

        如果不允许插入重复数据可以利用set

        如果需要插入重复数据利用multiset

#include <iostream>
using namespace std;
#include<set>
//set和multiset区别
void printSet(set<int>& s)
{
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    //创建set容器
    set<int>s1;//默认构造
    //插入数据，只有insert方式
    //返回值的对组，我们尝试接收一下
    //第一个值是个迭代器 第二个值是bool
    pair < set<int>::iterator, bool >ret = s1.insert(10);
    if (ret.second)
    {
        cout << "第一次插入为真" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "第一次插入为假" << endl;
    }
    //set容器不允许插入重复值
    ret = s1.insert(10);
    if (ret.second)
    {
        cout << "第二次插入为真" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "第二次插入为假" << endl;
    }

    multiset<int>ms;
    //允许插入重复值
    ms.insert(10);
    ms.insert(10);
    ms.insert(10);
    //遍历容器
    for (multiset<int>::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

第一次插入为真
第二次插入为假
10 10 10
请按任意键继续. . .

1.7pair对组创建

功能描述：成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

pair<type, type>p(value1, value2);
pair<type, type>p = make_pair(value1, value2);

#include <iostream>
using namespace std;
#include<string>
//pair对组创建
//两种创建方式 :
//pair<type, type>p(value1, value2);
//pair<type, type>p = make_pair(value1, value2);
void test01()
{
    //第一种方式
    pair<string, int>p("Tom", 20);
    cout << "姓名：" << p.first << "年龄：" << p.second << endl;
    //第二种方式
    pair<string, int>p2("jerry", 30);
    cout << "姓名：" << p2.first << "年龄：" << p2.second << endl;
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

姓名：Tom年龄：20
姓名：jerry年龄：30
请按任意键继续. . .

1.8set容器排序

学习目标：
        set容器默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则

主要技术点：
        利用仿函数，可以改变排序规则

#include <iostream>
using namespace std;
#include<set>
//set容器排序（内置数据类型）
class myCompare
{
public:
    bool operator()(int v1, int v2)const
    {
        return v1 > v2;
    }
};

void test01()
{
    set<int>s1;
    s1.insert(10);
    s1.insert(40);
    s1.insert(20);
    s1.insert(50);
    s1.insert(30);
    for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
    //指定排序规则为从大到小
    set<int, myCompare>s2;
    s2.insert(10);
    s2.insert(40);
    s2.insert(20);
    s2.insert(50);
    s2.insert(30);
    for (set<int, myCompare>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

10 20 30 40 50
50 40 30 20 10
请按任意键继续. . .

#include <iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<set>
//set容器排序（存放自定义数据类型）
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};

class myComparePerson
{
public:
    bool operator()(const Person& p1, const Person& p2)const
    {
        //按照年龄降序
        return p1.m_Age > p2.m_Age;
    }
};

void test01()
{
    //自定义数据类型，都会先指定排序规则
    set<Person, myComparePerson>s;
    //创建Person对象
    Person p1("刘备", 24);
    Person p2("关羽", 28);
    Person p3("张飞", 25);
    Person p4("赵云", 21);
    s.insert(p1);
    s.insert(p2);
    s.insert(p3);
    s.insert(p4);
    for (set<Person, myComparePerson>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << "姓名：" << it->m_Name << "年龄：" << it->m_Age << endl;
    }
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

姓名：关羽年龄：28
姓名：张飞年龄：25
姓名：刘备年龄：24
姓名：赵云年龄：21
请按任意键继续. . .

2、map / multimap容器

2.1map基本概念

简介：

map中所有元素都是pair（对组）

pair中第一个元素为key(键值)，起到索引作用，第二个元素为value(实值)

所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质：
map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现

优点：
可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别：
map不允许容器中有重复key值元素
multimap允许容器中有重复key值元素

2.2map构造和赋值

功能描述：对map容器进行构造和赋值操作

函数原型：

//构造
map<T1，T2> mp;    //map默认构造函数
map(const map& mp);//拷贝构造函数

//赋值:
map& operator=(const map& mp);//重载等号操作符

#include <iostream>
using namespace std;
#include<map>
//map容器构造和赋值
//构造:
//map<T1，T2> mp;               //map默认构造函数
//map(const map& mp);           //拷贝构造函数
//赋值:
//map& operator=(const map& mp);//重载等号操作符
void printMap(map<int, int>& m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << (*it).first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    //创建map容器
    map<int, int>m;
    m.insert(pair<int, int>(4, 40));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    printMap(m);
    //拷贝构造
    map<int, int>m2(m);
    printMap(m2);
    //赋值
    map<int, int>m3;
    m3 = m2;
    printMap(m3);
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：map中所有元素都是成对出现的，插入数据时要使用对组 

输出结果：

key = 1 value = 10
key = 2 value = 20
key = 3 value = 30
key = 4 value = 40

key = 1 value = 10
key = 2 value = 20
key = 3 value = 30
key = 4 value = 40

key = 1 value = 10
key = 2 value = 20
key = 3 value = 30
key = 4 value = 40

请按任意键继续. . .

2.3map大小和交换

功能描述：统计map容器大小以及交换map容器

函数原型：

size();   //返回容器中元素的数目
empty();  //判断容器是否为空
swap(st); //交换两个集合容器

#include <iostream>
using namespace std;
#include<map>
//map容器大小和交换
//size();   //返回容器中元素的数目
//empty();  //判断容器是否为空
//swap(st); //交换两个集合容器
void printMap(map<int, int>& m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << (*it).first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}
//大小
void test01()
{
    //创建map容器
    map<int, int>m;  
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));
    if (m.empty())
    {
        cout << "m为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "m不为空" << endl;
        cout << "m的大小为：" << m.size() << endl;
    }
}
//交换
void test02()
{
    map<int, int>m;
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));

    map<int, int>m2;
    m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
    m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
    m2.insert(pair<int, int>(6, 300));
    cout << "交换前：" << endl;
    printMap(m);
    printMap(m2);
    m.swap(m2);
    cout << "交换后：" << endl;
    printMap(m);
    printMap(m2);
}

int main()
{
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

m不为空
m的大小为：3
交换前：
key = 1 value = 10
key = 2 value = 20
key = 3 value = 30

key = 4 value = 100
key = 5 value = 200
key = 6 value = 300

交换后：
key = 4 value = 100
key = 5 value = 200
key = 6 value = 300

key = 1 value = 10
key = 2 value = 20
key = 3 value = 30

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2.4map插入和删除

功能描述：map容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

insert(elem);    //在容器中插入元素
clear();         //清除所有元素
erase(pos);      //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素，返回下一个元素的迭代器
erase(key);      //删除容器中值为key的元素

#include <iostream>
using namespace std;
#include<map>
//map容器插入数据和删除数据
//insert(elem);    //在容器中插入元素
//clear();         //清除所有元素
//erase(pos);      //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
//erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素，返回下一个元素的迭代器
//erase(key);      //删除容器中值为key的元素
void printMap(map<int, int>& m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << (*it).first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    //创建map容器
    map<int, int>m;  
    //插入
    //第一种
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    //第二种
    m.insert(make_pair(2, 20));
    //第三种
    m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
    //第四种
    m[4] = 40;
    //[]不建议插入，用途 可以利用key访问到value
    cout << m[4] << endl;
    printMap(m);
    //删除
    m.erase(m.begin());
    printMap(m);

    m.erase(3);//按照key删除
    printMap(m);
    //清空
    m.erase(m.begin(), m.end());
    //m.clear();  //二者等价
    printMap(m);
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

40
key = 1 value = 10
key = 2 value = 20
key = 3 value = 30
key = 4 value = 40

key = 2 value = 20
key = 3 value = 30
key = 4 value = 40

key = 2 value = 20
key = 4 value = 40


请按任意键继续. . .

 2.5map查找和统计

功能描述：对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器;若不存在，返回set,end();
count(key);//统计key的元素个数

#include <iostream>
using namespace std;
#include<map>
//map容器查找数据以及统计数据
//find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器;若不存在，返回set,end();
//count(key);//统计key的元素个数
void test01()
{
    //查找
    //创建map容器
    map<int, int>m;  
    //插入数据
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));
    
    map<int, int>::iterator pos = m.find(3);//返回值为迭代器
    if (pos != m.end())
    {
        cout << "查到了元素 key = " << (*pos).first << " value =" << pos->second << endl;
    }
    else
    {
        cout << "未找到元素" << endl;
    }
    //统计
    int num = m.count(3);
    //map不允许插入重复key元素，count统计值只能为0或1
    //multimap的count值可能大于1
    cout << "num = " << num << endl;
}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

查到了元素 key = 3 value =30
num = 1
请按任意键继续. . .

2.6map容器排序

学习目标：map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序，掌握如何改变排序规则

主要技术点：利用仿函数，可以改变排序规则

#include <iostream>
using namespace std;
#include<map>
//map容器排序
void test01()
{
    //创建map容器
    map<int, int>m;  
    //插入数据
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(5, 50));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));
    m.insert(pair<int, int>(4, 40));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << (*it).first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

class MyCompare
{
public:
    bool operator()(int v1, int v2)const
    {
        //降序
        return v1 > v2;
    }
};

void test02()
{
    //创建map容器
    map<int, int, MyCompare>m1;
    //插入数据
    m1.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m1.insert(pair<int, int>(5, 50));
    m1.insert(pair<int, int>(3, 30));
    m1.insert(pair<int, int>(4, 40));
    m1.insert(pair<int, int>(2, 20));
    for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << (*it).first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

key = 1 value = 10
key = 2 value = 20
key = 3 value = 30
key = 4 value = 40
key = 5 value = 50

key = 5 value = 50
key = 4 value = 40
key = 3 value = 30
key = 2 value = 20
key = 1 value = 10

请按任意键继续. . .

3、STL案例---员工分组

案例描述：
公司今天招聘了10个员工(ABCDEFGHI)，10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作。员工信息有: 姓名 工资组成；部门分为：策划、美术、研发。随机给10名员工分配部门和工资。通过multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工)。分部门显示员工信息

实现步骤：
1.创建10名员工，放到vector中
2.遍历vector容器，取出每个员工，进行随机分组
3.分组后，将员工部门编号作为key，具体员工作为value，放入到multimap容器中
4.分部门显示员工信息

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<string>
#include<map>
#include<ctime>

#define CEHUA  0
#define MEISHU 1
#define YANFA  2

class Worker
{
public:
    string m_Name;
    int m_Salary;
};

void creatWorker(vector<Worker>& v)
{
    string nameSeed = "ABCDEFGHIJ";
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        Worker worker;
        worker.m_Name = "员工";
        worker.m_Name += nameSeed[i];
        worker.m_Salary = rand() % 10000 + 10000;//10000--19999
        //将员工放入到容器中
        v.push_back(worker);
    }
}
//员工分组
void setGroup(vector<Worker>& v, multimap<int, Worker>& m)
{
    for (vector<Worker>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        //产生随机部门编号
        int deptID = rand() % 3;//0 1 2
        //将员工插入到分组中
        //key部门编号，value具体员工
        m.insert(make_pair(deptID, *it));
    }
}

void showWorkerByGroup(multimap<int, Worker>& m)
{
    //0   1    2
    cout << "策划部门：" << endl;
    multimap<int, Worker>::iterator pos = m.find(CEHUA);
    int count = m.count(CEHUA);//统计策划部门的人数
    int index = 0;
    for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
    {
        cout << "姓名：" << pos->second.m_Name << "工资：" << pos->second.m_Salary << endl;
    }
    cout << "-----------------------------" << endl;
    cout << "美术部门：" << endl;
    pos = m.find(MEISHU);
    count = m.count(MEISHU);//统计美术部门的人数
    index = 0;
    for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
    {
        cout << "姓名：" << pos->second.m_Name << "工资：" << pos->second.m_Salary << endl;
    }
    cout << "-----------------------------" << endl;
    cout << "研发部门：" << endl;
    pos = m.find(YANFA);
    count = m.count(YANFA);//统计美术部门的人数
    index = 0;
    for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
    {
        cout << "姓名：" << pos->second.m_Name << "工资：" << pos->second.m_Salary << endl;
    }
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));//随机数种子
    //1、创建员工
    vector<Worker>vWorker;
    creatWorker(vWorker);
    //测试
    /*for (vector<Worker>::iterator it = vWorker.begin(); it != vWorker.end(); it++)
    {
        cout << "姓名：" << it->m_Name << " 工资：" << it->m_Salary << endl;
    }*/
    //2、员工分组
    multimap<int, Worker>mWorker;
    setGroup(vWorker, mWorker);
    //3、分组显示员工
    showWorkerByGroup(mWorker);
    
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果（因为加入了随机数种子，每次结果都不一样）：

策划部门：
姓名：员工B工资：12401
姓名：员工G工资：12710
姓名：员工H工资：11054
姓名：员工I工资：17756
姓名：员工J工资：13103
-----------------------------
美术部门：
姓名：员工A工资：12620
姓名：员工C工资：17687
姓名：员工D工资：16582
姓名：员工F工资：12674
-----------------------------
研发部门：
姓名：员工E工资：16102
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