Python教程第3章 | 集合(List列表、Tuple元组、Dict字典、Set)

简介: Python 列表、无序列表、字典、元组增删改查基本用法和注意事项

前言

前面我们学习了基本数据类型和变量,现在我们学习Python的四种集合,列表(List)和元组(tuple),字典(Dict),无序列表(Set)

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一、List(列表)

1、什么是 List (列表)

List (列表)是 Python 内置的一种数据类型。是一种有序的集合,可以随时添加和删除其中的元素。

那为什么要有 List (列表)呢?

我们用一个例子来说明。

现在有一个团队要出去玩,要先报名。如果用我们之前学过的知识,那么就是用一个字符串变量把他们都记录起来。

name1 = 'Smith'
name2 = 'Johnny'
name3 = 'Allen'

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但是这样太麻烦了,而且也不美观。

在编程中,一定要学会偷懒,避免「重复性工作」。如果有一百个成员,那么你及时是复制粘贴,也会把你写烦。

这时候就可以使用列表了。

name = ['Smith', 'Johnny', 'Allen']

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就这样,一行代码就可以存放 N 多个名字了。

2、怎么创建 List(列表)

其实列表就是用中括号 [] 括起来的数据,里面的每一个数据就叫做元素。每个元素之间使用逗号分隔。

而且列表的数据元素不一定是相同的数据类型。

比如:

name = ['Smith', 'Johnny', 'Allen']

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这里有字符串类型,还有整数类型。

我们尝试把他打印出来,看看打印的结果是怎样的。

结果如下:

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3、如何访问 List(列表)中的值

就像一开始的例子,我们有时候不需要把全部人员的姓名都打印出来,有时候我们需要知道第 3 个报名的人是谁?前两名报名的是谁?

那么怎么从列表中取出来呢?

换种问法就是,怎么去访问列表中的值?

这时候我们可以通过列表的下标索引来访问列表中的值,同样你也可以使用方括号的形式截取字符。

例如:

name = ['Smith', 'Johnny', 'Allen']
# 通过索引来访问列表
print(name[2])
# 通过方括号的形式来截取列表中的数据
print(name[0:2])

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输出的结果:

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可见,我们需要知道知道 name 这个列表中第三个报名的是谁?只需要用 name[2] 就可以了。

这里你会问,为什么是 2 ,不是 3 呢?

这是因为在编程世界中,都是从 0 开始的,而不是我们生活习惯中从 1 开始。

所以需要知道第三个是谁?

那就是 name[2] 就可以了。

从例子来看,我们还把 name[0:2] 的结果打印出来了。

从打印结果来看,只打印了第一,第二个元素内容。

这里可能会有疑问?

为什么不是打印前三个啊,不是说 2 就是第 3 个吗?

那是因为这是左闭右开区间的。

所以 name[0:2] 的意思就是从第 0 个开始取,取到第 2 个,但是不包含第 2 个。

还是那句话,为了更好的理解,可以多去尝试,多去玩编程。

所以你可以尝试下下面的各种方式:

name = ['Smith', 'Johnny', 'Allen']
print(name[0:2])
print(name[:2])
print(name[:])
print(name[1:2])

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看看输出的结果:

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根据输出的结果和上面讲到的知识,就很容易理解其中的一些用法了。

4、怎么去更新 List(列表)

还是一开始的例子,我们用代码记录了报名人的名字,那后面可能会有新人加入,也有可能会发现一开始写错名字了,想要修改。

这时候怎么办呢?

这时候可以通过索引对列表的数据项进行修改或更新,也可以使用 append() 方法来添加列表项。

name = ['Smith', 'Johnny', 'Allen']
# 通过索引对列表的数据项进行修改或更新
name[1]='Jack'
print(name)
# 使用 append() 方法来添加列表项
name.append('张三')
print(name)

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输出的结果:

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5、怎么删除 List(列表) 里面的元素

那既然这样,肯定会有人中途退出的。

那么我们就需要在列表中,把他的名字去掉。

这时候使用 del 语句来删除列表的的元素

name = ['Smith', 'Johnny', 'Allen']
print(name)
# 使用 del 语句来删除列表的的元素
del name[2]
print(name)

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输出的结果:

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你看输出的结果,列表中已经没有了 四点水 这个数据了。证明已经删除成功了。

6、List(列表)运算符

列表对 +* 的操作符与字符串相似。+ 号用于组合列表,* 号用于重复列表。

Python 表达式 结果 描述
len([1, 2, 3]) 3 计算元素个数
[1, 2, 3] + [4, 5, 6] [1, 2, 3, 4, 5, 6] 组合
['Hi!'] * 4 ['Hi!', 'Hi!', 'Hi!', 'Hi!'] 复制
3 in [1, 2, 3] True 元素是否存在于列表中
for x in [1, 2, 3]: print x, 1 2 3 迭代

7、List (列表)函数&方法

函数&方法 描述
len(list) 列表元素个数
max(list) 返回列表元素最大值
min(list) 返回列表元素最小值
list(seq) 将元组转换为列表
list.append(obj) 在列表末尾添加新的对象
list.count(obj) 统计某个元素在列表中出现的次数
list.extend(seq) 在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值(用新列表扩展原来的列表)
list.index(obj) 从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置
list.insert(index, obj) 将对象插入列表
list.pop(obj=list[-1]) 移除列表中的一个元素(默认最后一个元素),并且返回该元素的值
list.remove(obj) 移除列表中的一个元素(参数是列表中元素),并且不返回任何值
list.reverse() 反向列表中元素
list.sort([func]) 对原列表进行排序

8、实例

最后通过一个例子来熟悉了解 List 的操作

例子:

#-*-coding:utf-8-*-
#-----------------------list的使用----------------------------------
# 1.一个产品,需要列出产品的用户,这时候就可以使用一个 list 来表示
user=['liangdianshui','twowater','两点水']
print('1.产品用户')
print(user)
# 2.如果需要统计有多少个用户,这时候 len() 函数可以获的 list 里元素的个数
len(user)
print('\n2.统计有多少个用户')
print(len(user))
# 3.此时,如果需要知道具体的用户呢?可以用过索引来访问 list 中每一个位置的元素,索引是0从开始的
print('\n3.查看具体的用户')
print(user[0]+','+user[1]+','+user[2])
# 4.突然来了一个新的用户,这时我们需要在原有的 list 末尾加一个用户
user.append('茵茵')
print('\n4.在末尾添加新用户')
print(user)
# 5.又新增了一个用户,可是这个用户是 VIP 级别的学生,需要放在第一位,可以通过 insert 方法插入到指定的位置
# 注意:插入数据的时候注意是否越界,索引不能超过 len(user)-1
user.insert(0,'VIP用户')
print('\n5.指定位置添加用户')
print(user)
# 6.突然发现之前弄错了,“茵茵”就是'VIP用户',因此,需要删除“茵茵”;pop() 删除 list 末尾的元素
user.pop()
print('\n6.删除末尾用户')
print(user)
# 7.过了一段时间,用户“liangdianshui”不玩这个产品,删除了账号
# 因此需要要删除指定位置的元素,用pop(i)方法,其中i是索引位置
user.pop(1)
print('\n7.删除指定位置的list元素')
print(user)
# 8.用户“两点水”想修改自己的昵称了
user[2]='三点水'
print('\n8.把某个元素替换成别的元素')
print(user)
# 9.单单保存用户昵称好像不够好,最好把账号也放进去
# 这里账号是整数类型,跟昵称的字符串类型不同,不过 list 里面的元素的数据类型是可以不同的
# 而且 list 元素也可以是另一个 list
newUser=[['VIP用户',11111],['twowater',22222],['三点水',33333]]
print('\n9.不同元素类型的list数据')
print(newUser)

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二、tuple(元组)

1、什么是元组 (tuple)

上一节刚说了一个有序列表 List ,现在说另一种有序列表叫元组:tuple 。

tuple 和 List 非常类似,但是 tuple 一旦初始化就不能修改。 也就是说元组(tuple)是不可变的,那么不可变是指什么意思呢?

元组(tuple) 不可变是指当你创建了 tuple 时候,它就不能改变了,也就是说它也没有 append(),insert() 这样的方法,但它也有获取某个索引值的方法,但是不能赋值。

那么为什么要有 tuple 呢?

那是因为 tuple 是不可变的,所以代码更安全。

所以建议能用 tuple 代替 list 就尽量用 tuple 。

2、怎样创建元组(tuple)

元组创建很简单,只需要在括号中添加元素,并使用逗号隔开即可。

tuple1=('两点水','twowter','liangdianshui',123,456)
tuple2='两点水','twowter','liangdianshui',123,456

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创建空元组

tuple3=()

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元组中只包含一个元素时,需要在元素后面添加逗号

tuple4=(123,)

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如果不加逗号,创建出来的就不是 元组(tuple),而是指 123 这个数了。

这是因为括号 () 既可以表示元组(tuple),又可以表示数学公式中的小括号,这就产生了歧义。

所以如果只有一个元素时,你不加逗号,计算机就根本没法识别你是要进行整数或者小数运算还是表示元组。

因此,Python 规定,这种情况下,按小括号进行计算,计算结果自然是 123 ,而如果你要表示元组的时候,就需要加个逗号。

具体看下图 tuple4 和 tuple5 的输出值

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3、如何访问元组(tuple)

元组下标索引也是从 0 开始,元组(tuple)可以使用下标索引来访问元组中的值。

#-*-coding:utf-8-*-
tuple1=('两点水','twowter','liangdianshui',123,456)
tuple2='两点水','twowter','liangdianshui',123,456
print(tuple1[1])
print(tuple2[0])

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输出的结果:

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4、修改元组 (tuple)

可能看到这个小标题有人会疑问,上面不是花了一大段来说 tuple 是不可变的吗?

这里怎么又来修改 tuple (元组) 了。

那是因为元组中的元素值是不允许修改的,但我们可以对元组进行连接组合,还有通过修改其他列表的值从而影响 tuple 的值。

具体看下面的这个例子:

输出的结果:

('两点水', 'twowater', 'liangdianshui', [123, 456])
('两点水', 'twowater', 'liangdianshui', [789, 100])

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可以看到,两次输出的 tuple 值是变了的。我们看看 tuple1 的存储是怎样的。

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可以看到,tuple1 有四个元素,最后一个元素是一个 List ,List 列表里有两个元素。

当我们把 List 列表中的两个元素 124456 修改为 789100 的时候,从输出来的 tuple1 的值来看,好像确实是改变了。

但其实变的不是 tuple 的元素,而是 list 的元素。

tuple 一开始指向的 list 并没有改成别的 list,所以,tuple 所谓的“不变”是说,tuple 的每个元素,指向永远不变。注意是 tupe1 中的第四个元素还是指向原来的 list ,是没有变的,我们修改的只是列表 List 里面的元素。

5、删除 tuple (元组)

tuple 元组中的元素值是不允许删除的,但我们可以使用 del 语句来删除整个元组

6、tuple (元组)运算符

与字符串一样,元组之间可以使用 + 号和 * 号进行运算。这就意味着他们可以组合和复制,运算后会生成一个新的元组。

Python 表达式 结果 描述
len((1, 2, 3)) 3 计算元素个数
(1, 2, 3) + (4, 5, 6) (1, 2, 3, 4, 5, 6) 连接
('Hi!',) * 4 ('Hi!', 'Hi!', 'Hi!', 'Hi!') 复制
3 in (1, 2, 3) True 元素是否存在
for x in (1, 2, 3): print(x) 1 2 3 迭代

7、元组内置函数

方法 描述
len(tuple) 计算元组元素个数
max(tuple) 返回元组中元素最大值
min(tuple) 返回元组中元素最小值
tuple(seq) 将列表转换为元组

8、实例

最后跟列表一样,来一个实例,大家也可以多尝试,去把元组的各种玩法玩一遍。

name1 = ('一点水', '两点水', '三点水', '四点水', '五点水')
name2 = ('1点水', '2点水', '3点水', '4点水', '5点水')
list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
# 计算元素个数
print(len(name1))
# 连接,两个元组相加
print(name1 + name2)
# 复制元组
print(name1 * 2)
# 元素是否存在 (name1 这个元组中是否含有一点水这个元素)
print('一点水' in name1)
# 元素的最大值
print(max(name2))
# 元素的最小值
print(min(name2))
# 将列表转换为元组
print(tuple(list1))

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运行结果:

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三、字典(Dictionary)

1、什么是 dict(字典)

上一章节,我们学习了列表(List) 和 元组(tuple) 来表示有序集合。

而我们在讲列表(list)的时候,我们用了列表(list) 来存储用户的姓名。

那么如果我们为了方便联系这些童鞋,要把电话号码也添加进去,该怎么做呢?

用 list 可以这样子解决:

name = [['johnny1', '25'], ['johnny2', '18'], ['johnny3', '19'], ['johnny4', '20'], ['johnny5', '21']]

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但是这样很不方便,我们把电话号码记录下来,就是为了有什么事能及时联系上这些童鞋。

如果用列表来存储这些,列表越长,我们查找起来耗时就越长。

这时候就可以用 dict (字典)来表示了,Python 内置了 字典(dict),dict 全称 dictionary,如果学过 Java ,字典就相当于 JAVA 中的 map,使用键-值(key-value)存储,具有极快的查找速度。

name = {'johnny1': '25', 'johnny2': '18', 'johnny3': '19', 'johnny4': '20', 'johnny5': '21'}

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2、dict (字典)的创建

字典是另一种可变容器模型,且可存储任意类型对象。

字典的每个键值(key=>value)对用冒号(:)分割,每个对之间用逗号(,)分割,整个字典包括在花括号({})中 ,格式如下所示:

dict = {key1 : value1, key2 : value2 }

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注意:键必须是唯一的,但值则不必。值可以取任何数据类型,但键必须是不可变的。

创建 dict(字典)实例:

dict1={'jack':'18' ,'johnny':'25' ,'allen':'33'}
dict2={'abc':1234,1234:'abc'}

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3、访问 dict (字典)

我们知道了怎么创建列表了,回归到一开始提出到的问题,为什么使用字典能让我们很快的找出某个童鞋的电话呢?

输出的结果:

131456780002

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可以看到,如果你知道某个人的名字,也就是 key 值, 就能很快的查找到他对应的电话号码,也就是 Value 。

这里需要注意的一点是:如果字典中没有这个键,是会报错的。

4、修改 dict (字典)

向字典添加新内容的方法是增加新的键/值对,修改或删除已有键/值对

#-*-coding:utf-8-*-
dict1={'jack':'18' ,'johnny':'25' ,'allen':'33'}
print(dict1)
# 新增一个键值对
dict1['jack']='44'
print(dict1)
# 修改键值对
dict1['jack']='55'
print(dict1)

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输出的结果:

{'jack': '18', 'johnny': '25', 'allen': '33'}
{'jack': '44', 'johnny': '25', 'allen': '33'}
{'jack': '55', 'johnny': '25', 'allen': '33'}

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5、删除 dict (字典)

通过 del 可以删除 dict (字典)中的某个元素,也能删除 dict (字典)

通过调用 clear() 方法可以清除字典中的所有元素

#-*-coding:utf-8-*-
dict1={'jack':'18' ,'johnny':'25' ,'allen':'33'}
print(dict1)
# 通过 key 值,删除对应的元素
del dict1['johnny']
print(dict1)
# 删除字典中的所有元素
dict1.clear()
print(dict1)
# 删除字典
del dict1

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输出的结果:

{'jack': '18', 'johnny': '25', 'allen': '33'}
{'jack': '18', 'allen': '33'}
{}

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6、 dict (字典)使用时注意的事项

(1) dict (字典)是不允许一个键创建两次的,但是在创建 dict (字典)的时候如果出现了一个键值赋予了两次,会以最后一次赋予的值为准

例如:

#-*-coding:utf-8-*-
dict1={'jack':'18' ,'johnny':'25' ,'allen':'33','dennis':'44'}
print(dict1)
print(dict1['johnny'])

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输出的结果:

{'jack': '18', 'johnny': '25', 'allen': '33', 'dennis': '44'}
25

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(2) dict (字典)键必须不可变,可是键可以用数字,字符串或元组充当,但是就是不能使用列表

例如:

#-*-coding:utf-8-*-

dict1={'liangdianshui':'111111' ,123:'222222' ,(123,'tom'):'333333','twowater':'444444'}

print(dict1)

输出结果:

{'liangdianshui': '111111', 123: '222222', (123, 'tom'): '333333', 'twowater': '444444'}

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(3) dict 内部存放的顺序和 key 放入的顺序是没有任何关系

和 list 比较,dict 有以下几个特点:

  • 查找和插入的速度极快,不会随着key的增加而变慢
  • 需要占用大量的内存,内存浪费多

而list相反:

  • 查找和插入的时间随着元素的增加而增加
  • 占用空间小,浪费内存很少

7、dict (字典) 的函数和方法

方法和函数 描述
len(dict) 计算字典元素个数
str(dict) 输出字典可打印的字符串表示
type(variable) 返回输入的变量类型,如果变量是字典就返回字典类型
dict.clear() 删除字典内所有元素
dict.copy() 返回一个字典的浅复制
dict.values() 以列表返回字典中的所有值
popitem() 随机返回并删除字典中的一对键和值
dict.items() 以列表返回可遍历的(键, 值) 元组数组

四、Set

python 的 set 和其他语言类似, 是一个无序不重复元素集, 基本功能包括关系测试和消除重复元素。

set 和 dict 类似,但是 set 不存储 value 值的。

1、set 的创建

创建一个 set,需要提供一个 list 作为输入集合

set1=set([123,456,789])

print(set1)

输出结果:

{456, 123, 789}

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传入的参数 [123,456,789] 是一个 list,而显示的 {456, 123, 789} 只是告诉你这个 set 内部有 456, 123, 789 这 3 个元素,显示的顺序跟你参数中的 list 里的元素的顺序是不一致的,这也说明了 set 是无序的。

还有一点,我们观察到输出的结果是在大括号中的,经过之前的学习,可以知道,tuple (元组) 使用小括号,list (列表) 使用方括号, dict (字典) 使用的是大括号,dict 也是无序的,只不过 dict 保存的是 key-value 键值对值,而 set 可以理解为只保存 key 值。

回忆一下,在 dict (字典) 中创建时,有重复的 key ,会被后面的 key-value 值覆盖的,而 重复元素在 set 中自动被过滤的。

set1=set([123,456,789,123,123])
print(set1)

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输出的结果:

{456, 123, 789}

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2、set 添加元素

通过 add(key) 方法可以添加元素到 set 中,可以重复添加,但不会有效果

set1=set([123,456,789])
print(set1)
set1.add(100)
print(set1)
set1.add(100)
print(set1)

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输出结果:

{456, 123, 789}
{456, 123, 100, 789}
{456, 123, 100, 789}

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3、set 删除元素

通过 remove(key) 方法可以删除 set 中的元素

set1=set([123,456,789])
print(set1)
set1.remove(456)
print(set1)

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输出的结果:

{456, 123, 789}
{123, 789}

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4、set 的运用

因为 set 是一个无序不重复元素集,因此,两个 set 可以做数学意义上的 union(并集), intersection(交集), difference(差集) 等操作。

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例子:

set1=set('hello')
set2=set(['p','y','y','h','o','n'])
print(set1)
print(set2)
# 交集 (求两个 set 集合中相同的元素)
set3=set1 & set2
print('\n交集 set3:')
print(set3)
# 并集 (合并两个 set 集合的元素并去除重复的值)
set4=set1 | set2
print('\n并集 set4:')
print(set4)
# 差集
set5=set1 - set2
set6=set2 - set1
print('\n差集 set5:')
print(set5)
print('\n差集 set6:')
print( set6)

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# 去除海量列表里重复元素,用 hash 来解决也行,只不过感觉在性能上不是很高,用 set 解决还是很不错的

list1 = [111,222,333,444,111,222,333,444,555,666]  

set7=set(list1)

print('\n去除列表里重复元素 set7:')

print(set7)

运行的结果:

{'h', 'l', 'e', 'o'}
{'h', 'n', 'o', 'y', 'p'}
交集 set3:
{'h', 'o'}
并集 set4:
{'h', 'p', 'n', 'e', 'o', 'y', 'l'}
差集 set5:
{'l', 'e'}
差集 set6:
{'p', 'y', 'n'}
去除列表里重复元素 set7:
{555, 333, 111, 666, 444, 222}

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下一章:Python教程第4章 | 条件语句、循环语句和函数

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