算法|我的算法模板(带分析博客)

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引言:不同的人模版不同,程序是人思维的结晶,最好用自己的代码,殊途同归!
(以下模版均有其对应的分析博客,点击标题即可跳转)
数据结构篇
1.并查集
2.字典树
3.线段树与树状数组
4.ac自动机
5.大根堆
算法篇
1.KMP算法
2.素数处理
3.gcd与扩展gcd
4.二分查值法
(1).最大化最小值
(2).最小化最大值
5.排序算法合集(模版仅摘选几个高效的)
(1).插入排序
(2).冒泡排序
(3).归并排序
(4).堆排序
(5).快速排序
(6).计数排序
(7).基数排序
6.快速幂算法
待整理的代码

数据结构篇 1.并查集 在一些有N个元素的集合应用问题中,我们通常是在开始时让每个元素构成一个单元素的集合,然后按一定顺序将属于同一组的元素所在的集合合并,其间要反复查找一个元素在哪个集合中。

//并查集(路径压缩) const int max_n=100005; int par[max_n]; void init(int n){//初始化 for(int i=1; i<=n; i++) par[i]=i; }int find(int x){//查找x所在集合的根 if(par[x]!=x) par[x]=find(par[x]); //递归返回的同时压缩路径 return par[x]; }void unite(int x,int y){//合并x与y所在集合 x=find(x); y=find(y); par[x]=y; }bool same(int x,int y){//x与y在同一集合则返回真 return find(x)==find(y); }

2.字典树 处理大量字符串
//一个只带更新字符串与查找字符串的字典树 (为了效率以数组实现) #include #include #include const int maxn=26; //这里假设字符串中只出现26个小写字母 const int maxm=100000; struct treenode{ bool end; //标志此节点是否是某字符串的结尾 treenode* next[maxn]; }head; treenode memory[maxm]; int mallocp=0; void init(){ head.end=1; for(int i=0; iend=0; for(int i=0; inext[i]=NULL; return newnode; }void update(char* s){ int k=0,temp; treenode* t=&head; while(s[k]){ temp=s[k]-97; if(!t->next[temp]) t->next[temp]=createnew(); t=t->next[temp]; k++; } t->end=1; }bool search(char* s){ int k=0,temp; treenode* t=&head; while(s[k]){ temp=s[k]-97; if(!t->next[temp]) return false; t=t->next[temp]; k++; } if(t->end) return true; return false; }int main(){ init(); char x[1000]; char t; while(1){ fflush(stdin); scanf("%c",&t); if(t=='q'){ scanf("%s",&x); if(search(x)) printf("匹配成功!\n"); else printf("匹配失败!\n"); } else if(t=='u'){ scanf("%s",&x); update(x); printf("更新完毕!\n"); } else if(t=='e'){ printf("退出ing....\n"); break; } else printf("无效命令!,请重新输入!\n"); } return 0; }//一个以链表实现带删除功能允许重复字符串的字典树 #include #include #include int charmapping[256]; //字符映射数组,charmapping[i]=x表示ascii码为i的字符对应于treenode中的next[x] void init_charmapping(){ for(int i='a'; i<='z'; i++){ //我的这个字典树现在只允许输入小写字符组成的字符串,然而由于有charmapping的存在,增加新字符添加映射并且增大maxn就好,很方便. charmapping[i]=i-'a'; } } const int maxn=26; //这里假设字符串中只出现26个小写字母 const int maxm=100000; struct treenode{ int count; //标志此节点所表示字符串在所有字符串中以前缀形式出现的总次数 treenode* next[maxn]; }head; void init_trie(){ head.count=1; //初始化为1包括空串并且避免树头被删 for(int i=0; icount=0; for(int i=0; inext[i]=NULL; return newnode; }void update(char* s,int num){ //向字典树添加num个字符串s int k=0,temp; treenode* t=&head; while(s[k]){ t->count+=num; temp=charmapping[s[k]]; if(!t->next[temp]) t->next[temp]=createnew(); t=t->next[temp]; k++; } t->count+=num; }bool search(char* s,int num){//查找字典树中是否已经存在num个字符串s int k=0,temp; treenode* t=&head; while(s[k]){ temp=charmapping[s[k]]; if(!t->next[temp]||t->next[temp]->countnext[temp]; k++; } int snum=t->count; for(int i=0; inext[i]) snum-=t->next[i]->count; //这里是核心!!!结点t代表的字符串出现的次数就是总次数减去所有子节点次数和 if(snum>=num) return true; //如果字符串s的数目snum大于等于num return false; }void erase(char* s,int num){//删除字典树中的num个字符串s并释放无用结点,删除前一定要先search是否存在 int k=0,temp; treenode* t=&head; treenode* t1; //t1后面的结点都是删除后需要被释放的 head.count-=num; while(s[k]){ temp=charmapping[s[k]]; t->next[temp]->count-=num; if(t->next[temp]->count==0){ t1=t->next[temp]; t->next[temp]=NULL; k++; break; } t=t->next[temp]; k++; } while(s[k]){ //释放无用结点 temp=charmapping[s[k]]; t=t1->next[temp]; free(t1); t1=t; k++; } free(t1); }char temp[1000]; void printall(treenode* tnode,int pos){ //递归打印字典树咯,打出了就是字典序升序的 int count=tnode->count; for(int i=0; inext[i]) count-=tnode->next[i]->count; for(int i=0; inext[charmapping[i]]){ temp[pos]=i; temp[++pos]='\0'; printall(tnode->next[charmapping[i]],pos); temp[--pos]='\0'; } } }int main(){ init_charmapping(); //初始化映射 init_trie(); //初始化字典树 char x[1000]; char order; //命令 int num; //数目 printf("q:查询\nu:插入\nd:删除\np:打印字典树\ne:退出\n"); while(1){ printf("请输入命令:"); fflush(stdin); scanf("%c",&order); if(order=='q'){ printf("请输入要查找的字符串与数目:"); scanf("%s%d",&x,&num); if(search(x,num)) printf("匹配成功。\n\n"); else printf("匹配失败,不存在%d个\"%s\"\n\n",num,x); } else if(order=='u'){ printf("请输入要插入的字符串与数目:"); scanf("%s%d",&x,&num); update(x,num); printf("%d个\"%s\"已加入字典树。\n\n",num,x); } else if(order=='d'){ printf("请输入要删除的字符串与数目:"); scanf("%s%d",&x,&num); if(!search(x,num)){ printf("树中无%d个字符串\"%s\"请重新键入命令!\n\n",num,x); continue; } erase(x,num); printf("%d个\"%s\"已从字典树中删除。\n\n",num,x); } else if(order=='p'){ printf("当前字典树内有如下字符串:\n"); temp[0]='\0'; printall(&head,0); } else if(order=='e'){ printf("退出ing....\n"); break; } else printf("无效命令,请重新输入!\n命令q:查询是否存在字符串\n命令u:往字典树加入字符串\n命令d:删除某个字符串\n命令p:按字典序升序输出字典树\n命令e:退出程序\n\n"); } return 0; }

3.线段树与树状数组 RMQ,区间求和,区间状态求解这些问题
//线段树 /* 常见使用方法: 一.基于线段树的RMQ 要求完成: 1.给定s和t,求s到t区间内的最小值(求最大值只需修改部分细节) 2.给定i,x把a[i]的值修改为x */ #include #include using namespace std; const int maxn=10000; const int inf=(1<<30); int n; int dat[4*maxn]; int min(int a,int b){ if(a>b) return b; return a; } void update(int k,int x){ k+=n-2; dat[k]=x; while(k>0){ k=(k-1)>>1; dat[k]=min(dat[(k<<1)+1],dat[(k<<1)+2]); } }void init(int tn){ n=1; while(nr||b=r) return dat[k]; else{ int v1=query(a,b,(k<<1)+1,l,(l+r)>>1); int v2=query(a,b,(k<<1)+2,((l+r)>>1)+1,r); return min(v1,v2); } }int main(){ cin>>n; init(n); int t1,t2; char ch; getchar(); while(1){ scanf("%c%d%d",&ch,&t1,&t2); if(ch=='Q') printf("%d\n",query(t1,t2,0,1,n)); else if(ch=='U') update(t1,t2); getchar(); } return 0; } /* 二. 求指定区间和 1.求指定区间l到r的和 2.对第i个加x */ #include #include using namespace std; const int maxn=10000; int n; int dat[4*maxn]; void update(int k,int x){ k+=n-2; dat[k]=x; while(k>0){ k=(k-1)>>1; dat[k]=dat[(k<<1)+1]+dat[(k<<1)+2]; } }void init(int tn){ n=1; while(nr||b=r) return dat[k]; else{ int v1=query(a,b,(k<<1)+1,l,(l+r)>>1); int v2=query(a,b,(k<<1)+2,((l+r)>>1)+1,r); return v1+v2; } }int main(){ cin>>n; init(n); int t1,t2; char ch; getchar(); while(1){ scanf("%c%d%d",&ch,&t1,&t2); if(ch=='Q') printf("%d\n",query(t1,t2,0,1,n)); else if(ch=='U') update(t1,t2); getchar(); } return 0; }//树状数组BIT /* 作用: 1.给定i计算1到i的和 2.给定i和x,执行ai+=x; */ #include #include using namespace std; const int maxn=10000; int bit[maxn+1],n; int sum(int i){ int s=0; while(i>0){ s+=bit[i]; i-=i&-i; } return s; }void add(int i,int x){ while(i<=n){ bit[i]+=x; i+=i&-i; } }void init(n){ int tn=n,t; n=1; while(n>1; add[(k<<1)+1]+=add[k]; dat[(k<<1)+1]+=temp*add[k]; add[(k+1)<<1]+=add[k]; dat[(k+1)<<1]+=temp*add[k]; add[k]=0; } void update(int k,int l,int r,int val){ if(rtr) return ; if(r<=tr&&l>=tl){ dat[k]+=val*(r-l+1); add[k]+=val; return ; } update((k<<1)+1,l,(l+r)>>1,val); update((k+1)<<1,((l+r)>>1)+1,r,val); } int query(int k,int l,int r){ if(rtr) return 0; if(r<=tr&&l>=tl) return dat[k]; if(add[k]) pushdown(k,l,r); return query((k<<1)+1,l,(l+r)>>1)+query((k+1)<<1,((l+r)>>1)+1,r); }

4.ac自动机 求解字符串多模匹配问题
#include #include #include #include #include using namespace std; const int maxkeywordlen=51; const int maxstrlen=1000001; char keyword[maxkeywordlen],str[maxstrlen]; int charmapping[256]; //字符映射数组,charmapping[i]=x表示ascii码为i的字符对应于treenode中的next[x] void init_charmapping(){ for(int i='a'; i<='z'; i++){ //我的这个字典树现在只允许输入小写字符组成的字符串,然而由于有charmapping的存在,增加新字符添加映射并且增大maxn就好,很方便. charmapping[i]=i-'a'; } } struct node{ node *fail; //失败指针,此节点失配时将跳向fail所指节点 int end; //此值表示以此节点为结尾的单词个数 node *next[26]; //指向子节点 }root; node *getnode(){//构造 一个新结点并做好初始化,返回指向该节点的指针 node *newnode=(node *)malloc(sizeof(node)); newnode->end=0; newnode->fail=NULL; for(int i=0; i<26; i++) newnode->next[i]=NULL; return newnode; } void insert(char *s){ //向ac自动机加入字符串s int k=0,temp; node* t=&root; for(int i=0; s[i]; i++){ temp=charmapping[s[i]]; if(!t->next[temp]) t->next[temp]=getnode(); t=t->next[temp]; } t->end++; } void build_fail(){ //构造ac自动机的失败指针 queue q; q.push(&root); while(!q.empty()){ node* t=q.front(); q.pop(); for(int i=0; i<26; i++){ if(t->next[i]){ if(t==&root) t->next[i]->fail=&root; else{ node *p=t->fail; while(p!=NULL){ if(p->next[i]){ t->next[i]->fail=p->next[i]; break; } p=p->fail; } if(p==NULL) t->next[i]->fail=&root; } q.push(t->next[i]); } } } } void free_trie(){ //释放ac自动机, 只留根节点 queue q; for(int i=0; i<26; i++){ if(root.next[i]){ q.push(root.next[i]); root.next[i]=NULL; } } while(!q.empty()){ node* t=q.front(); q.pop(); for(int i=0; i<26; i++) if(t->next[i]) q.push(t->next[i]); free(t); } } int match(char *s){ //计算ac自动机中所有模式串在字符串s中出现的次数之和 node *now=&root; int ans=0; for(int i=0; s[i]; i++){ int temp=charmapping[s[i]]; if(now->next[temp]) now=now->next[temp]; else{ node* p=now->fail; while(p!=NULL&&p->next[temp]==NULL) p=p->fail; if(p==NULL) now=&root; else now=p->next[temp]; } if(now->end){ node *tn=now; while(tn!=NULL){ ans+=tn->end; tn->end=0; tn=tn->fail; } } } return ans; }int main(){ init_charmapping(); int t; scanf("%d",&t); while(t--){ int n; scanf("%d",&n); for(int i=0; i

5.大根堆
const int maxn=100001; class myheap_max{ private: int heap[maxn]; int heap_size; public: void init(){ for(int i=0; i

或者
priority_queu que;

算法篇 1.KMP算法 涉及字符串匹配的问题.
//kmp算法 const int maxn=100005; int next[maxn]; //next数组 void getnext(char* s){//构造next数组,真正的模版 next[0]=-1; int i=0,j=-1; //j为什么初值赋值-1?0其实也行,仅仅是为了少一个判断, while(s[i]){ if(j==-1||s[i]==s[j]) next[++i]=++j; else j=next[j]; } }void kmp(char* a,char* b){ //输出a中每个匹配b串的下标,不同问题这个函数的写法多变 int blen=0; while(b[blen]) blen++; getnext(b); int i=0,j=0; while(a[i]){ if(j==-1||a[i]==b[j]){ i++,j++; if(!b[j]){ printf("%d ",i-blen); j=next[j]; } } else j=next[j]; } }

2.素数处理 素数相关的问题.
// 位操作求素数 const int maxn=1000000; int prime[maxn],primenum; int flag[maxn/32+1]; //数组大小实际缩小8倍 void wei_prime(int t){ primenum=0; flag[0]|=3; for(int k=1; k<=t/32+1; k++) flag[k]=0; for(int i=2; i<=t; i++){ if(!((flag[i/32]>>(i%32))&1)){ for(int j=i*i; j<=t; j+=i) flag[j/32]|=(1<<(j%32)); prime[primenum++]=i; } } } void wei_prime_onlyflag(int t){ flag[0]|=3; for(int k=1; k<=t/32+1; k++) flag[k]=0; for(int i=2; i<=t; i++) if(!((flag[i/32]>>(i%32))&1)) for(int j=i*2; j<=t; j+=i) flag[j/32]|=(1<<(j%32)); } void printby_flag(int t){ for(int i=0; i<=t; i++) if(!((flag[i/32]>>(i%32))&1)) printf("%d ",i); }

3.gcd与扩展gcd gcd算法是一个很古老的用于计算两数最大公约数的算法,而扩展gcd是基于gcd的一个扩展算法,用于求解模线性方程ax≡b (mod n).
//gcd与扩展gcd int gcd(int a,int b){ //返回a,b的最大公因数 if(b==0) return a; return gcd(b,a%b); }ll extgcd(ll a,ll b,ll &x,ll &y){ //扩展gcd if(b==0){ x=1; y=0; return a; } ll d=extgcd(b,a%b,x,y); ll t=x; x=y; y=t-a/b*y; return d; }ll cal(ll a,ll b,ll c){ //计算ax+by=c的满足条件的x ll x,y; ll gcd=extgcd(a,b,x,y); if(c%gcd!=0) return -1; //不存在解 x*=c/gcd; b/=gcd; if(b<0) b=-b; ll ans=x%b; if(ans<=0) ans+=b; //对ans为负的特殊处理+ return ans; }

4.二分查值法 用于求满足某条件的最大化最小值的答案或最小化最大值答案.
(1).最大化最小值
bool c(double mid){ //判断答案为mid时是否满足条件,满足返回true,否则false } void solve(){ double l=0,r=maxa,mid; while(r-l>0.001){ mid=(l+r)/2; if(c(mid)) l=mid; else r=mid; } printf("%.1lf",l); }

(2).最小化最大值
bool c(double mid){ //判断答案为mid时是否满足条件,满足返回true,否则false } void solve(){ double l=0,r=maxa,mid; while(r-l>0.001){ mid=(l+r)/2; if(c(mid)) r=mid; else l=mid; } printf("%.1lf",r); }

5.排序算法合集(模版仅摘选几个高效的) (1).插入排序
(2).冒泡排序
(3).归并排序
void merge(int *a,int l,int r,int mid){ int temp[r-l],tempnum=0; int pos1=l,pos2=mid+1; while(pos1<=mid&&pos2<=r){ if(a[pos1]<=a[pos2]) temp[tempnum++]=a[pos1++]; else temp[tempnum++]=a[pos2++]; } while(pos1<=mid) temp[tempnum++]=a[pos1++]; while(pos2<=r) temp[tempnum++]=a[pos2++]; for(int i=0; i

(4).堆排序
const int maxn=100001; class myheap_max{ private: int heap[maxn]; int heap_size; public: void init(){ for(int i=0; i=l; i--){ a[i]=que.top(); que.pop(); } }

(5).快速排序
void quick_sort(int *a,int l,int r){ if(l>=r) return; int key=a[l],left=l,right=r; while(left=key&&left

(6).计数排序
const int tmin=0; //输入数据最小界 const int tmax=1000001; //输入数据最大界 const int k=tmax-tmin+1; //区间大小 int count[k]; //这里count[i]存的是输入数据中i+tmin出现的次数 void jishu_sort(int *a,int l,int r){ for(int i=0; i

(7).基数排序
#include const int k=10; //关键码区间大小 void radix_sort(int* a,int l,int r,int key){ //排序a数组区间[l,r]内的数字 if(key<1||r-l+1<2) return; int count[k]; //这里count[i]存的是输入数据中i出现的次数 for(int i=0; i
6.快速幂算法
ll fastpower(ll a,ll b,ll mod)//计算(a^b)%mod { ll ans=1; ll powerofa=a; while(b){ if(b&1) ans=ans*powerofa%mod; //一种位运算 powerofa=powerofa*powerofa%mod; b>>=1; } return ans; }


待整理代码
//用邻接表和邻接矩阵存图. 基于邻接表的拓扑排序 #include #include #include using namespace std; const int inf=0x3f3f3f3f; int main(){ int v,e,x,y; cin>>v>>e; int a[v+1][v+1]; for(int i=0; i<=v; i++) for(int j=0; j<=v; j++) a[i][j]=i==j?0:inf; vector m[v+1]; while(e--){ cin>>x>>y; a[x][y]=1; m[x].push_back(y); } for(int i=1; i<=v; i++){ for(int j=1; j<=v; j++) cout<"; for(int j=0; j q; for(int i=1; i<=v; i++) if(!rudu[i]) q.push(i); int tuopuans[v]; int count=0,t,flag[v+1]; for(int i=1; i<=v; i++) flag[i]=0; while(!q.empty()){ t=q.front(); q.pop(); if(flag[t]) break; else flag[t]=1; tuopuans[count++]=t; for(int i=0; i #include #include #include using namespace std; typedef pair p; int main(){ int v,e,x,y; while(scanf("%d %d",&v,&e)!=EOF){ vector m[v+1]; while(e--){ scanf("%d %d",&x,&y); m[y].push_back(x); } int rudu[v+1]; for(int i=0; id[e.from]+t.cost){ d[e.to]=d[e.from]+e.cost; if(i==v-1) return true; } } } return false; } //dijkstra迪杰斯特拉算法 不允许负边的存在 struct edge{ int to,cost; }; typedef pair p; int v; vector g[max_v]; int d[max_v]; void dijkstra(int s){ priority_queue,greater > q; fill(d,d+v,inf); d[s]=0; q.push(p(0,s)); while(!q.empty()){ p t=q.top(); q.pop(); int v=t.second; if(d[v]d[v]+e.cost){ d[e.to]=d[v]+e.cost; q.push(p(d[e.to],e.to)); } } } }// Floyd-warshall 弗洛伊德算法任意两点间最短路 int d[max_v][max_v]; int v; void warshall_floyd(){ for(int i=0; i p; int v,s; vector g[max_v]; int d[max_v]; int prev[max_v]; void dijkstra(int s){ priority_queue,greater > q; fill(d,d+v,inf); fill(prev,prev+v,-1); d[s]=0; q.push(p(0,s)); while(!q.empty()){ p t=q.top(); q.pop(); int v=t.second; if(d[v]d[v]+e.cost){ d[e.to]=d[v]+e.cost; prev[e.to]=v; q.push(p(d[e.to],e.to)); } } } }//kruskal克鲁斯卡尔算法 #include #include using namespace std; #define max_v 1000 #define max_e 5000 int par[max_v]; void init(int n){ for(int i=0; i>v>>e; for(int i=0; i>es[i].u>>es[i].v>>es[i].cost; cout< #include #include using namespace std; typedef pair p; const int max_n=1000; const int inf=(1<<30); vector m[max_n]; bool used[max_n]; int v,e; int prim(){ priority_queue,greater > q; q.push(p(0,1)); int res=0,num=0; while(!q.empty()){ p t=q.top(); q.pop(); num++; res+=t.first; int v=t.second; used[v]=1; for(int i=0; i>v>>e,~v){ for(int i=0; i>from>>to>>c; m[from].push_back(p(c,to)); m[to].push_back(p(c,from)); } cout,是指向相等元素所在区间的 左闭右闭 区间的一对指针int a[7]={1,2,3,3,3,4,5}; pair t=equal_range(a,a+7,3); for(int* i=t.first; i!=t.second; i++) cout<<*i<<" "; 注意事项: 1.默认传入区间元素已经是升序排列 2.cout<<*lower_bound(a,a+7,3)< #include using namespace std; int main(){ int a[5]={1,2,3,4,5}; stable_sort(a,a+5); //从小到大 do{ for(int i=0; i<5; i++) cout<()); //从大到小 do{ for(int i=0; i<5; i++) cout< #include using namespace std; int main(){ int n,m; //n是物品geshu,m是背包最大容量 scanf("%d",&n); int w[n],v[n]; // w是物品费用,v是物品价值 for(int i=0; i=w[i]; j--) dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]); printf("%d",dp[m]); //能获得的最大价值 return 0; }//完全背包问题(每种物品无限个) #include #include using namespace std; int main(){ int n,m; //n是物品geshu,m是背包最大容量 scanf("%d",&n); int w[n],v[n]; // w是物品费用,v是物品价值 for(int i=0; i #include using namespace std; int main(){ int n,m; //n是物品geshu,m是背包最大容量 scanf("%d",&n); int w[n],v[n],k[n]; // w是物品费用,v是物品价值,k是物品个数 for(int i=0; i=m) for(int j=w[i]; j<=m; j++) dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]); else{ int tk=k[i]; int k=1; while(k<=tk){ for(int j=m; j>=k*w[i]; j--) dp[j]=max(dp[j],dp[j-k*w[i]]+k*v[i]); tk-=k; k<<=1; } if(tk) for(int j=m; j>=tk*w[i]; j--) dp[j]=max(dp[j],dp[j-tk*w[i]]+tk*v[i]); } } printf("%d",dp[m]); //能获得的最大价值 return 0; }//3种背包问题的封装void zeroonepack(int w,int v){//01背包 for(int i=m; i>=w; i--) dp[i]=max(dp[i],dp[i-w]+v); }void completepack(int w,int v){//完全背包问题 for(int i=w; i<=m; i++) dp[i]=max(dp[i],dp[i-w]+v); }void multiplepack(int w,int v,int k){ if(w*k>=m) completepack(w,v); else{ for(int t=1; t<=k; k-=t,t<<=1) zeroonepack(t*w,t*v); if(k) zeroonepack(k*w,k*v); } }//LCS 最长公共子序列 待搞成m+n#include using namespace std; int main(){ string a,b; cin>>a>>b; int alen=a.length(),blen=b.length(); int dp[alen+1][blen+1]; for(int i=0; i0; i--) printf("%c ",a[path[i]]); printf("%c\n",a[path[0]]); return 0; }//LIS最长上升子序列n*logn复杂度 二分法实现 #include #include using namespace std; const int inf=(1<<30); int main(){ int n,t,res=0; scanf("%d",&n); int a[n],dp[n]; //dp[i]的含义是长度为i+1的上升子序列中末尾元素的最小值,故dp数组中存的不是最长上升子序列 for(int i=0; i

【算法|我的算法模板(带分析博客)】

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