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SparkSQL

时间：2022-10-27 20:44:47浏览次数：74  
标签：PYSPARK df DataFrame PYTHON SparkSQL sql spark

DataFrame

创建DataFrame

1.转换为DataFrame方式1

将RDD[元组或列表] 转换为DataFrame

  • 定义RDD，每个元素是Row类型

  • 将上面的RDD[Row]转换成DataFrame，df=spark.createDataFrame(row_rdd)

  • 代码

    # -*- coding:utf-8 -*-
# Desc:This is Code Desc
import os
# 这里可以选择本地PySpark环境执行Spark代码，也可以使用虚拟机中PySpark环境，通过os可以配置
from pyspark import Row
from pyspark.sql import SparkSession

os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

#方式1-通过RDD<Row>，转换成DataFrame
if __name__ == '__main__':
    #1-创建上下文对象
    #第二代的上下文对象SparkSession，第一代是SparkContext。
    #SparkSession功能更强大，兼容SparkContext，
    spark=SparkSession\
        .builder\
        .appName('test')\
        .master('local[*]')\
        .getOrCreate()
    #可以从SparkSession获取SparkContext
    sc=spark.sparkContext
    #2-加载文本文件形成RDD，每个元素是string
    rdd1=sc.textFile('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.txt')
    rdd1.foreach(lambda x:print(x))
    #3-将RDD的每个元素转换成Row对象
    #比如将 ‘Justin, 19’ 转换成 Row(name='Justin',age=19)
    rdd2=rdd1.map(lambda x:x.split(','))
    rdd2.foreach(lambda x: print(x))
    rdd3=rdd2.map(lambda x:Row(name=x[0],age=int(x[1].strip())))
    rdd3.foreach(lambda x: print(x))
    #4-将RDD转换成DataFrame
    df=spark.createDataFrame(rdd3)
    #5-打印DataFrame的schema
    df.printSchema()
    #6-打印DataFrame的数据
    df.show()
    #7-用sparkSQL筛选年龄介于13~19岁的人员
    #将DataFrame注册成临时表
    df.createOrReplaceTempView('people')
    #查询临时表
    df2=spark.sql('select * from people where age>=13 and age<=19')
    #打印结果
    df2.show()

2.转换为DataFrame方式2

RDD[元组或列表]+自定义Schema信息 -->DataFrame

  • 核心步骤

    • 1、RDD的每个元素转换为【元组或列表】
    • 2、依据元组的值自定义schema
    • 3、spark.createDataFrame(rdd,schema)

  • 代码

    直接复制上面的文件稍加修改，不用从头写

# -*- coding:utf-8 -*-
# Desc:This is Code Desc
import os
# 这里可以选择本地PySpark环境执行Spark代码，也可以使用虚拟机中PySpark环境，通过os可以配置
from pyspark import Row
from pyspark.sql import SparkSession


os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

#2-RDD<元组或列表> -> 定义schema  -> spark.createDataFrame(RDD,schema)
if __name__ == '__main__':
    #1-创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder.appName('test').master('local[*]').getOrCreate()
    sc=spark.sparkContext
    #2-加载文本文件形成RDD
    #仍然需要通过SparkContext对象来创建RDD
    #SparkSession对象无法直接加载数据得到RDD
    rdd1=sc.textFile('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.txt')

    #3-将RDD的每个元素转换成元组
    rdd2=rdd1.map(lambda x: (x.split(',')[0],int(x.split(',')[1].strip()) ))
    #4-为上面的元组，自定义schema
    from pyspark.sql.types import StructType, StructField, StringType, IntegerType
    schema = StructType([
        StructField('name', StringType(), True),
        StructField('age', IntegerType(), True)
    ])
    #5-将RDD转换成DataFrame
    df=spark.createDataFrame(rdd2 , schema)
    #6-打印DataFrame的schema
    df.printSchema()
    #7-打印DataFrame的数据
    df.show()

3.转换为DataFrame方式3

RDD[容器]+toDF(指定列名)

  • 步骤：

    • RDD的每个元素转换为【元组或列表】。
    • 再加上toDF(指定多个列名)

  • 代码

    直接复制上面的文件稍加修改，不用从头写

# -*- coding:utf-8 -*-
# Desc:This is Code Desc
import os
# 这里可以选择本地PySpark环境执行Spark代码，也可以使用虚拟机中PySpark环境，通过os可以配置
from pyspark import Row
from pyspark.sql import SparkSession


os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

#3-RDD<元组或列表>  -> RDD.toDF([字段名1,字段名2])
if __name__ == '__main__':
    #1-创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder.appName('test').master('local[*]').getOrCreate()
    sc=spark.sparkContext
    #2-加载文本文件形成RDD
    #仍然需要通过SparkContext对象来创建RDD
    #SparkSession对象无法直接加载数据得到RDD
    rdd1=sc.textFile('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.txt')

    #3-将RDD的每个元素转换成元组
    rdd2=rdd1.map(lambda x: (x.split(',')[0],int(x.split(',')[1].strip()) ))

    #4-将RDD转换成DataFrame
    df=rdd2.toDF(['name','age'])
    #5-打印DataFrame的schema
    df.printSchema()
    #6-打印DataFrame的数据
    df.show()

4.转换为DataFrame方式4(了解)

【了解】Pandas构建DataFrame

  • 语法：Spark的DataFrame=spark.createDataFrame(pandas的DataFrame)

  • 注意：虽然都叫Dataframe，但是pandas的Dataframe是单机版的，Spark的Dataframe是多机器分布式的。

  • 代码

    # -*- coding:utf-8 -*-
# Desc:This is Code Desc
import os
# 这里可以选择本地PySpark环境执行Spark代码，也可以使用虚拟机中PySpark环境，通过os可以配置
from pyspark import Row
from pyspark.sql import SparkSession


os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

#3-RDD<元组或列表>  -> RDD.toDF([字段名1,字段名2])
if __name__ == '__main__':
    #1-创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder.appName('test').master('local[*]').getOrCreate()
    #2-创建一个pandas的DataFrame
    import pandas as pd
    pdf = pd.DataFrame({
        "id": [1, 2, 3],
        "name": ["张大仙", '王晓晓', '王大锤'],
        "age": [11, 11, 11]
    })
    print(pdf)

    #3-将其转换成spark的DataFrame
    df=spark.createDataFrame(pdf)
    #4-打印schema
    df.printSchema()
    #5-打印数据
    df.show()

二.加载外部数据(文件)转化为DataFrame

  • 用【spark.read】统一加载各种格式的数据文件
import os

from pyspark.sql import SparkSession
from pyspark.sql.types import StructType, StringType, IntegerType

os.environ['JAVA_HOME'] = '/export/server/jdk1.8.0_241'
os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

if __name__ == '__main__':
    #1创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder.appName('test').master('local[*]').getOrCreate()
    #2-加载txt文件形成DataFrame
    sc=spark.sparkContext
    #都是加载同样的txt文件，但是sc返回的是RDD，SparkSession返回的是DataFrame
    rdd=sc.textFile('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.txt')
    df1=spark.read.format('text').load('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.txt')
    #简化写法2
    df2=spark.read.text('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.txt')
    # 普通文本文件加载后，只有一个value字段，值就是每行的字符串
    df1.printSchema()
    df1.show()

    #3加载json文件形成DataFrame
    df3=spark.read.json('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.json')
    df3.printSchema()
    df3.show()
    #4加载,csv文件形成DataFrame
    #sep，指定分隔符,csv文件默认分隔符为,号
    #header，是否把第一行识别成字段名
    #inferSchema，是否自动推断字段类型，比如将20识别成整数而不是string的'20'
    df4=spark.read\
        .option('sep',';')\
        .option('header','true')\
        .option('inferSchema','true')\   # inferSchema=True 表示开启自动推断字段的类型
        .csv('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.csv')
    df4.printSchema()
    df4.show()

    #5加载parquet文件形成DataFrame
    #parquet是列式存储文件，无法用文本打开
    df5=spark.read.parquet('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/users.parquet')
    df5.show()
    df5.printSchema()
    spark.stop()

DataFrame常用操作

DSL风格

  • 简单来说DSL风格就是，调用dataframe的api名，他们与sql语句的关键字同名。

    • #比如
df.select()
.where()
.groupby()
.orderby()
.limit()

    • 其他更复杂的api，可以借助pyspark.sql.functions包下的API

SQL 风格

  • 2个步骤

      1. 将DataFrame注册成一个【视图(可以认为是表)】
      df.createOrReplaceTempView('表名')

    • 2.查询上面的视图（表）

      df2=spark.sql('sql 语句')

案例一，花式查询

  • 需求：

    • 读取people.txt并分析下面

    • DSL分析
1.查看DataFrame中的内容，通过调用show方法
2.查看DataFrame的Scheme信息
3.第一种方式查看name字段数据
4.第二种方式查看name字段数据
5.第三种方式查看name和age字段数据
6.每个年龄加1
7.过滤出年龄大于21的数据
8.统计每个年龄有多少人
SQL分析
1 查看DataFrame中的内容
2 查看DataFrame的Scheme信息
3 查看name字段数据
3 根据age排序的前两个人员信息
4 查询年龄大于25的人的信息

  • 代码

    import os

from pyspark.sql import SparkSession
from pyspark.sql.types import StructType, StringType, IntegerType

os.environ['JAVA_HOME'] = '/export/server/jdk1.8.0_241'
os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

if __name__ == '__main__':
    #1创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder.appName('test').master('local[*]').getOrCreate()
    sc=spark.sparkContext
    #2-加载people.txt形成DataFrame
    #最好先加载成RDDF，再转化成DataFrame
    rdd=sc.textFile('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/people.txt')
    df=rdd.map(lambda x:x.split(',')).map(lambda l:(l[0],int(l[1].strip()))).toDF(['name','age'])

    #DSL分析
    # 1.查看DataFrame中的内容，通过调用show方法
    df.show()
    # 2.查看DataFrame的Scheme信息
    df.printSchema()
    # 3.第一种方式查看name字段数据
    df2=df.select('name','age')
    df2.show()
    df2.printSchema()
    # 4.第二种方式查看name字段数据
    df.select(['name','age']).show()
    # 5.第三种方式查看name和age字段数据
    df.select(df['name']).show()
    # 6.每个年龄加1
    #下面是错误写法
    #df.select('age+1').show()
    #正确写法
    df.select(df['age']+1).show()
    df.select((df['age']+1).alias('new_age')).show()
    # 7.过滤出年龄大于21的数据
    df.where('age>21').show()
    df.filter('age>21').show()
    # 8.统计每个年龄有多少人
    df.groupby('age').count().show()
    # SQL分析
    #将DataFrame映射为一个表名
    df.createOrReplaceTempView('people')
    # 1 查看DataFrame中的内容
    df3=spark.sql('select * from people')

    df3.show()
    # 2 查看DataFrame的Scheme信息
    df3.printSchema()
    # 3 查看name字段数据
    spark.sql('select name from people').show()
    # 3 根据age排序的前两个人员信息
    spark.sql('select * from people order by age desc limit 2').show()
    # 4 查询年龄大于25的人的信息
    spark.sql('select * from people where age>25').show()

案例二，wordcount

  • 需求，用SQL和DSL 2种编程方式来做wordcount，并对词频倒序排序

  • DSL风格做wordcount

    • 对DataFrame调用API
    • 调用的顺序【split】->【explode】->【groupby】+【count】+【orderBy】

  • SQL风格做wordcount

    • SQL分析2个步骤
      • 注册临时视图
      • 在spark.sql()中使用上面的视图名
    • 做wordcount的步骤: split->explode->group by+count+order by
    • 最好把每一步的中间结果打印出来，做到心中有数。

  • 代码

    • 最好先写【SQL】风格，可以推断出【DSL】函数的调用顺序。
    import os

from pyspark.sql import SparkSession
from pyspark.sql.types import StructType, StringType, IntegerType

os.environ['JAVA_HOME'] = '/export/server/jdk1.8.0_241'
os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

if __name__ == '__main__':
    #1创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder.appName('test').master('local[*]').getOrCreate()
    sc=spark.sparkContext
    #加载文件形成DataFrame
    df=spark.read.text('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/sql/words.txt')
    df.printSchema()
    df.show()

    #用SQL风格做wordcount
    #映射成临时表名
    df.createOrReplaceTempView('words_t')
    spark.sql('''
        select word,
               count(1) as cnt
         from 
             (select explode(split(value , ' ')) as word  from words_t ) t
         group by word
         order by cnt desc
    ''').show()
    #用DSL风格做wordcount
    from pyspark.sql import functions as F
    df2=df.select(F.split('value',' ').alias('arr'))
    df3=df2.select(F.explode('arr').alias('word'))
    #下面调用count()后，会自动拼接一列名叫count
    df4=df3.groupby('word').count()
    df5=df4.orderBy('count',ascending=False)
    df5.show()

    spark.stop()

【重要】案例三 电影评分数据

  • 需求：对电影评分数据进行统计分析，获取Top10电影（电影评分平均值最高，并且每个电影被评分的次数大于2000)。

  • 注意：

    • 最好先写【SQL】风格，可以推断出【DSL】函数的调用顺序。

    • 对shuffle调优，因为SQL语句中的【group by】、【order by】,【distinct】关键字都会触发shuffle，那么就会触发shuffle的并行度参数【spark.sql.shuffle.partitions】起作用,他默认是【200】，可以适时降低。可以为申请核数的2~3倍。

    • 查看官网参数 http://spark.apache.org/docs/latest/configuration.html

    • 对shuffle的调优设置，有2种方式

      • 既可以在【上下文对象】中配置，

            spark=SparkSession.builder\
        .appName('test')\
        .master('local[*]')\
        .config('spark.sql.shuffle.partitions',4)\
        .getOrCreate()

      • 也可以在【sql会话】中设置。

        spark.sql('set spark.sql.shuffle.partitions=4')

  • 代码

    # -*- coding:utf-8 -*-
# Desc:This is Code Desc
import os
# 这里可以选择本地PySpark环境执行Spark代码，也可以使用虚拟机中PySpark环境，通过os可以配置
import time

from pyspark import Row, StorageLevel
from pyspark.sql import SparkSession


os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

if __name__ == '__main__':
    #1-创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder\
        .appName('test')\
        .master('local[*]')\
        .config('spark.sql.shuffle.partitions','4')\
        .getOrCreate()
    #设置方式2
    spark.sql('set spark.sql.shuffle.partitions=4')
    #2-加载电影文件形成DataFrame
    df=spark.read.format('csv')\
        .option('sep','::') \
        .schema('user_id string, movie_id string, rating float, timestamp long') \
        .load('file:///export/pyworkspace/pyspark_sz29/spark_sql/data/sql/ratings.dat')
    df.persist(StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_2)
    df.printSchema()
    df.show()

    #获取Top10电影（电影评分平均值最高，并且每个电影被评分的次数大于2000)
    #3-先用SQL风格做一遍
    df.createOrReplaceTempView('movie_t')
    result_df = spark.sql('''
        select movie_id,
               round(avg(rating) , 2) as avg_rate,--平均分
               count(1) as cnt
        from movie_t 
        group by movie_id
        having cnt>2000
        order by avg_rate desc
        limit 10
    ''')
    #优化：由于result_df被复用了多次，所以可以做持久化
    result_df.persist(StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_2)
    #对于DataFrame来说，他的show，write等操作，跟RDD的action操作是一样的都是触发执行。
    result_df.show()
    #4-再用DSL风格做一遍
    from pyspark.sql import functions as F
    df.groupby('movie_id').agg(
        F.round(F.avg('rating'), 2).alias('avg_rate'),
        F.count('user_id').alias('cnt')
    ).where('cnt>2000') \
        .orderBy('avg_rate', ascending=False) \
        .limit(10)\
        .show()

    #5-将结果输出成csv文件
    result_df.write.format('csv') \
        .option('header', True) \
        .save('file:///export/pyworkspace/pyspark_dev/spark_sql/data/out/movie')
	#6-将结果输出到MySQL.
    #TODO 1-需要事先创建数据库名，比如叫bigdata
    #TODO 2-需要将MySQL的驱动jar包复制到spark/jars目录中
    #TODO 3-无需创建表，Spark会自动在MySQL中建表。
        result_df.write.format('jdbc')\
            .mode('overwrite')\
            .option('url','jdbc:mysql://node1:3306/bigdata')\
            .option('dbtable','tb_movie_top10')\
            .option('user','root')\
            .option('password','123456')\
            .save()

    time.sleep(10*60)

  • 由webui页面可知，【4040首页jobs标签页，点击对应的jobid，跳转到job详情页，显示DAG和拆分的各stage运行情况。】shuffle调优之后，shuffle的耗时从【9s降到了1s】。shuffle的Task数从【200降到了4】

  • 不管是SQL还是DSL 2种风格，他们的【DAG】执行过程都是一样的。因为底层都是【catalyst】引擎。

SparkSQL的外部数据源

  • Spark的统一的读取数据的入口

    • spark.read.format(【保存格式】).load(【文件所在的路径】)
    • 简写: spark.read.格式的名称('文件的路径')
      • 例如: spark.read.option('key','value').json('文件路径')

  • Spark的统一的数据的写出的出口

    • DataFrame.write.format(【格式】).mode('保存模式').save(【保存的文件路径】)
    • 简写: DataFrame.write.保存的格式(保存到哪个路径)；
      • 例如: df.write.mode('保存模式').option('key','value').json('保存的路径')

  • Spark的保存模式有4种方式append、【overwrite】、ignore、errorifexists、

  • 保存的综合案例。

    # -*- coding:utf-8 -*-
# Desc:This is Code Desc
import os
# 这里可以选择本地PySpark环境执行Spark代码，也可以使用虚拟机中PySpark环境，通过os可以配置
import time

from pyspark import Row, StorageLevel
from pyspark.sql import SparkSession

os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
PYSPARK_PYTHON = "/root/anaconda3/bin/python"
# 当存在多个版本时，不指定很可能会导致出错
os.environ["PYSPARK_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON
os.environ["PYSPARK_DRIVER_PYTHON"] = PYSPARK_PYTHON

if __name__ == '__main__':
    #1-创建上下文对象
    spark=SparkSession.builder\
        .appName('test')\
        .master('local[*]')\
        .getOrCreate()
    #2-通过jdbc读取mysql的数据
    df=spark.read.format('jdbc')\
        .option('url','jdbc:mysql://node1:3306/bigdata') \
        .option('dbtable','tb_movie_top10') \
        .option('user','root') \
        .option('password','123456') \
        .load()
    df.printSchema()
    df.show()
    #3-将上面的DataFrame保存为text
    #注意保存为text纯文本时，要求DataFrame的列只能有1列，不能有多列
    #所以折中方式是利用concat_ws函数将多列拼接为1列。
    from pyspark.sql import functions as F
    df.select(F.concat_ws('_','movie_id','avg_rate','cnt'))\
        .write\
        .format('text')\
        .mode('overwrite')\
        .save('file:///export/pyworkspace/pyspark_sz29/spark_sql/data/out/text')
    #4-将上面的DataFrame保存为csv
    df.write.format('csv').mode('overwrite')\
        .option('header',True) \
        .option('sep','\t') \
        .save('file:///export/pyworkspace/pyspark_sz29/spark_sql/data/out/csv')
    #简写方式
    df.write.mode('overwrite')\
        .option('header',True) \
        .option('sep','\t') \
        .csv('file:///export/pyworkspace/pyspark_sz29/spark_sql/data/out/csv2')

    #5-将上面的DataFrame保存为json
    df.write.mode('overwrite').json('file:///export/pyworkspace/pyspark_sz29/spark_sql/data/out/json')
    #6-将上面的DataFrame保存为parquet
    df.write.mode('overwrite').parquet('file:///export/pyworkspace/pyspark_sz29/spark_sql/data/out/parquet')
    #spark的默认的读写格式就是parquet，所以此时parquet可以默认不写
    df.write.mode('overwrite').save('file:///export/pyworkspace/pyspark_sz29/spark_sql/data/out/parquet2')
    #7-将上面的DataFrame保存到mysql
	#格式1
    df.write.mode('overwrite') \
    .format('jdbc')\
    .option('url', 'jdbc:mysql://node1:3306/test') \
    .option('dbtable', 'tb_movie_top10_2') \
    .option('user', 'root') \
    .option('password', '123456')\
    .save()
    #格式2
    properties={'user':'root','password':'123456'}
    df.write.mode('overwrite')\
        .jdbc('jdbc:mysql://node1:3306/bigdata','tb_movie_top10_2','overwrite',properties)

标签：PYSPARK,df,DataFrame,PYTHON,SparkSQL,sql,spark
From： https://www.cnblogs.com/nanguyhz/p/16833675.html

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