Update decremental scc algorithm
This commit is contained in:
@@ -3,25 +3,30 @@
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#include "algorithm/roditty_zwick.h"
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#include "algorithm/roditty_zwick.h"
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#include "algorithm/tarjan.h"
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#include "algorithm/tarjan.h"
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#include "tree/breadth_first_tree.h"
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#include "graph/breadth_first_tree.h"
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using namespace graph;
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using namespace graph;
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using namespace tree;
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namespace algo {
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namespace algo {
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template<typename T>
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template<typename T>
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class DecrementalSCC : public RodittyZwick<T> {
|
class DecrementalSCC : public RodittyZwick<T> {
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public:
|
public:
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DecrementalSCC() = default;
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DecrementalSCC(Digraph<T> G) : G(G) {}
|
DecrementalSCC(Digraph<T> G) : G(G) {}
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void init();
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void init();
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void findSCC();
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void findSCC();
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// Return true if u and v are in the same SCC
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bool query(const T& u, const T& v);
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bool query(const T& u, const T& v);
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// Remove edge (u,v) and update A accordingly for fast checking query
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void remove(const T& u, const T& v);
|
void remove(const T& u, const T& v);
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void setGraph(Digraph<T> G);
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private:
|
private:
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Digraph<T> G;
|
Digraph<T> G;
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@@ -33,7 +38,7 @@ private:
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std::map<T, BreadthFirstTree<T>> outTree;
|
std::map<T, BreadthFirstTree<T>> outTree;
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||||||
// Connect each representative with its SCC
|
// Connect each representative with its SCC
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std::map<T, SCC<T>> connection;
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std::map<T, SCC<T>> SCC;
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};
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};
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template<typename T>
|
template<typename T>
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@@ -43,20 +48,18 @@ void DecrementalSCC<T>::init() {
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template<typename T>
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template<typename T>
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||||||
void DecrementalSCC<T>::findSCC() {
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void DecrementalSCC<T>::findSCC() {
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auto SCCs = Tarjan<T>(G).execute();
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auto SCCs = Tarjan<T>(G.adjMatrix).execute();
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for (auto& C : SCCs) {
|
for (auto& C : SCCs) {
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const auto& w = C.representative();
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const auto& w = C.id;
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||||||
for (const auto& v : C.adjMatrix)
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for (const auto& v : std::views::keys(C.adjMatrix))
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A[v.first] = w;
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A[v] = w;
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||||||
outTree[w] =
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outTree[w] = BreadthFirstTree<T>(C, w);
|
||||||
BreadthFirstTree<T>(BreadthFirstSearch<T>(C).execute(w));
|
inTree[w] = BreadthFirstTree<T>(C.reverse(), w);
|
||||||
inTree[w] =
|
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||||||
BreadthFirstTree<T>(BreadthFirstSearch<T>(C.reverse()).execute(w));
|
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||||||
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||||||
connection[w] = C;
|
SCC[w] = C;
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||||||
}
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}
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||||||
}
|
}
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@@ -67,27 +70,30 @@ bool DecrementalSCC<T>::query(const T& u, const T& v) {
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||||||
template<typename T>
|
template<typename T>
|
||||||
void DecrementalSCC<T>::remove(const T& u, const T& v) {
|
void DecrementalSCC<T>::remove(const T& u, const T& v) {
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||||||
G.adjMatrix[u].erase(v);
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const auto& w = A[u];
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||||||
|
SCC[w].remove(u, v);
|
||||||
|
G.remove(u, v);
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||||||
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||||||
// If u and v are not in the same SCC, do nothing
|
// If u and v are not in the same SCC, do nothing
|
||||||
if (A[u] != A[v]) return;
|
if (A[u] != A[v]) return;
|
||||||
|
|
||||||
const auto& w = A[u];
|
// If edge (u,v) is not contained in both inTree and outTree do nothing
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connection[w].remove(u, v);
|
if (!inTree[w].adjMatrix[u].contains(v) &&
|
||||||
|
!outTree[w].adjMatrix[u].contains(v))
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||||||
|
return;
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||||||
// Update In(w) and Out(w) if they contain the edge
|
// Update In(w) and Out(w)
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||||||
if (inTree[w].contains(u, v) || outTree[w].contains(u, v)) {
|
outTree[w] = BreadthFirstTree<T>(SCC[w], w);
|
||||||
auto C = connection[w];
|
inTree[w] = BreadthFirstTree<T>(SCC[w].reverse(), w);
|
||||||
inTree[w] =
|
|
||||||
BreadthFirstTree<T>(BreadthFirstSearch<T>(C.reverse()).execute(w));
|
|
||||||
outTree[w] =
|
|
||||||
BreadthFirstTree<T>(BreadthFirstSearch<T>(C).execute(w));
|
|
||||||
}
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||||||
|
|
||||||
// If a SCC is broken, compute all SCCs again
|
// If a SCC is broken, compute all SCCs again
|
||||||
if (!inTree[w].contains(u) || !outTree[w].contains(v)) {
|
if (!inTree[w].adjMatrix.count(u) || !outTree[w].adjMatrix.count(v))
|
||||||
findSCC();
|
findSCC();
|
||||||
}
|
}
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template<typename T>
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||||||
|
void DecrementalSCC<T>::setGraph(Digraph<T> G) {
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||||||
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this->G = G;
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}
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}
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||||||
}; // namespace algo
|
}; // namespace algo
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|||||||
@@ -65,7 +65,7 @@ void Tarjan<T>::strongConnect(const T& u) {
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|||||||
finished = (w == u);
|
finished = (w == u);
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||||||
} while (!finished);
|
} while (!finished);
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||||||
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||||||
SCCs.push_back({ scc, static_cast<T>(vmap[u].lowlink) });
|
SCCs.push_back({ scc, static_cast<T>(vmap[u].lowlink + 1) });
|
||||||
}
|
}
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||||||
}
|
}
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||||||
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||||||
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|||||||
@@ -8,48 +8,11 @@ using namespace graph;
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||||||
TEST_SUITE("Decremental algorithms") {
|
TEST_SUITE("Decremental algorithms") {
|
||||||
|
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||||||
TEST_CASE("Decremental maintenance of SCCs 1") {
|
TEST_CASE("Decremental maintenance of SCCs") {
|
||||||
// 1 --> 2 --> 5 --> 7 --> 2
|
|
||||||
// 1 --> 4 --> 3 --> 1
|
|
||||||
// 4 --> 6 --> 3
|
|
||||||
Digraph<std::uint16_t> G;
|
|
||||||
G.insert(1, 2);
|
|
||||||
G.insert(1, 4);
|
|
||||||
G.insert(2, 5);
|
|
||||||
G.insert(3, 1);
|
|
||||||
G.insert(4, 3);
|
|
||||||
G.insert(4, 6);
|
|
||||||
G.insert(5, 7);
|
|
||||||
G.insert(6, 3);
|
|
||||||
G.insert(7, 2);
|
|
||||||
|
|
||||||
REQUIRE_EQ(G.adjMatrix.size(), 7);
|
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||||||
|
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||||||
algo::DecrementalSCC<std::uint16_t> rz(G);
|
|
||||||
rz.init();
|
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||||||
|
|
||||||
SUBCASE("DecrementalSCC::query") {
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(1, 2), false);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(1, 3), true);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(1, 7), false);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(2, 3), false);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(2, 5), true);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(5, 7), true);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
SUBCASE("DecrementalSCC::remove") {
|
|
||||||
rz.remove(4,3);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(4, 3), true);
|
|
||||||
|
|
||||||
rz.remove(2, 5);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(5, 7), false);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Decremental maintenance of SCCs 2") {
|
|
||||||
// 1 --> 2 --> 3 --> 1
|
// 1 --> 2 --> 3 --> 1
|
||||||
// 3 --> 4 --> 5 --> 3
|
// 3 --> 4 --> 5 --> 3
|
||||||
// 2 --> 6 --> 7 --> 8 --> 6
|
// 2 --> 6 --> 7 --> 8 --> 6
|
||||||
|
// 7 --> 9
|
||||||
// 6 --> 9 --> 10 --> 11 --> 12 --> 13 --> 9
|
// 6 --> 9 --> 10 --> 11 --> 12 --> 13 --> 9
|
||||||
// 12 --> 10
|
// 12 --> 10
|
||||||
Digraph<std::uint16_t> G;
|
Digraph<std::uint16_t> G;
|
||||||
@@ -74,61 +37,38 @@ TEST_SUITE("Decremental algorithms") {
|
|||||||
|
|
||||||
REQUIRE_EQ(G.adjMatrix.size(), 13);
|
REQUIRE_EQ(G.adjMatrix.size(), 13);
|
||||||
|
|
||||||
algo::DecrementalSCC<std::uint16_t> rz(G);
|
algo::DecrementalSCC<std::uint16_t> decremental(G);
|
||||||
rz.init();
|
decremental.init();
|
||||||
|
|
||||||
SUBCASE("DecrementalSCC::query") {
|
SUBCASE("DecrementalSCC::query") {
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(1, 2), true);
|
CHECK_EQ(decremental.query(1, 5), true);
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(1, 3), true);
|
CHECK_EQ(decremental.query(1, 7), false);
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(1, 7), false);
|
CHECK_EQ(decremental.query(1, 9), false);
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(2, 3), true);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(2, 13), false);
|
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(11, 9), true);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
SUBCASE("DecrementalSCC::remove") {
|
SUBCASE("DecrementalSCC::remove") {
|
||||||
rz.remove(12, 10);
|
decremental.remove(12, 10);
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(12, 10), true);
|
|
||||||
|
|
||||||
rz.remove(3, 4);
|
CHECK_EQ(decremental.query(12, 10), true);
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(2, 5), false);
|
CHECK_EQ(decremental.query(11, 10), true);
|
||||||
CHECK_EQ(rz.query(1, 3), true);
|
|
||||||
|
decremental.remove(9, 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK_EQ(decremental.query(12, 13), false);
|
||||||
|
CHECK_EQ(decremental.query(10, 12), false);
|
||||||
|
|
||||||
|
decremental.remove(2, 6);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK_EQ(decremental.query(5, 8), false);
|
||||||
|
CHECK_EQ(decremental.query(6, 8), true);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Italiano 1") {
|
TEST_CASE("Italiano") {
|
||||||
// 1 --> 2 --> 5 --> 7 --> 2
|
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||||||
// 1 --> 4 --> 3 --> 1
|
|
||||||
// 4 --> 6 --> 3
|
|
||||||
Digraph<std::uint16_t> G;
|
|
||||||
G.insert(1, 2);
|
|
||||||
G.insert(1, 4);
|
|
||||||
G.insert(2, 5);
|
|
||||||
G.insert(3, 1);
|
|
||||||
G.insert(4, 3);
|
|
||||||
G.insert(4, 6);
|
|
||||||
G.insert(5, 7);
|
|
||||||
G.insert(6, 3);
|
|
||||||
G.insert(7, 2);
|
|
||||||
|
|
||||||
REQUIRE_EQ(G.adjMatrix.size(), 7);
|
|
||||||
|
|
||||||
algo::Italiano<std::uint16_t> rz(G);
|
|
||||||
rz.init();
|
|
||||||
|
|
||||||
SUBCASE("Italiano::query") {
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
SUBCASE("Italiano::remove") {
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Italiano 2") {
|
|
||||||
// 1 --> 2 --> 3 --> 1
|
// 1 --> 2 --> 3 --> 1
|
||||||
// 3 --> 4 --> 5 --> 3
|
// 3 --> 4 --> 5 --> 3
|
||||||
// 2 --> 6 --> 7 --> 8 --> 6
|
// 2 --> 6 --> 7 --> 8 --> 6
|
||||||
|
// 7 --> 9
|
||||||
// 6 --> 9 --> 10 --> 11 --> 12 --> 13 --> 9
|
// 6 --> 9 --> 10 --> 11 --> 12 --> 13 --> 9
|
||||||
// 12 --> 10
|
// 12 --> 10
|
||||||
Digraph<std::uint16_t> G;
|
Digraph<std::uint16_t> G;
|
||||||
@@ -169,6 +109,7 @@ TEST_SUITE("Decremental algorithms") {
|
|||||||
// 1 --> 2 --> 3 --> 1
|
// 1 --> 2 --> 3 --> 1
|
||||||
// 3 --> 4 --> 5 --> 3
|
// 3 --> 4 --> 5 --> 3
|
||||||
// 2 --> 6 --> 7 --> 8 --> 6
|
// 2 --> 6 --> 7 --> 8 --> 6
|
||||||
|
// 7 --> 9
|
||||||
// 6 --> 9 --> 10 --> 11 --> 12 --> 13 --> 9
|
// 6 --> 9 --> 10 --> 11 --> 12 --> 13 --> 9
|
||||||
// 12 --> 10
|
// 12 --> 10
|
||||||
Digraph<std::uint16_t> G;
|
Digraph<std::uint16_t> G;
|
||||||
@@ -204,45 +145,4 @@ TEST_SUITE("Decremental algorithms") {
|
|||||||
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Frigioni 2") {
|
|
||||||
// 1 --> 2 --> 3 --> 1
|
|
||||||
// 3 --> 4 --> 5 --> 3
|
|
||||||
// 2 --> 6 --> 7 --> 8 --> 6
|
|
||||||
// 6 --> 9 --> 10 --> 11 --> 12 --> 13 --> 9
|
|
||||||
// 12 --> 10
|
|
||||||
Digraph<std::uint16_t> G;
|
|
||||||
G.insert(1, 2);
|
|
||||||
G.insert(2, 3);
|
|
||||||
G.insert(3, 1);
|
|
||||||
G.insert(3, 4);
|
|
||||||
G.insert(4, 5);
|
|
||||||
G.insert(5, 3);
|
|
||||||
G.insert(2, 6);
|
|
||||||
G.insert(6, 7);
|
|
||||||
G.insert(7, 8);
|
|
||||||
G.insert(7, 9);
|
|
||||||
G.insert(8, 6);
|
|
||||||
G.insert(6, 9);
|
|
||||||
G.insert(9, 10);
|
|
||||||
G.insert(10, 11);
|
|
||||||
G.insert(11, 12);
|
|
||||||
G.insert(12, 13);
|
|
||||||
G.insert(13, 9);
|
|
||||||
G.insert(12, 10);
|
|
||||||
|
|
||||||
REQUIRE_EQ(G.adjMatrix.size(), 13);
|
|
||||||
|
|
||||||
algo::Frigioni<std::uint16_t> rz(G);
|
|
||||||
rz.init();
|
|
||||||
|
|
||||||
SUBCASE("Frigioni::query") {
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
SUBCASE("Frigioni::remove") {
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
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