MUON/AliMUONVTrackReconstructor.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 ////////////////////////////////////
  19 ///
  20 /// \class AliMUONVTrackReconstructor
  21 /// Virtual MUON track reconstructor in ALICE (class renamed from AliMUONEventReconstructor)
  22 ///
  23 /// This class contains as data:
  24 /// * a pointer to the array of hits to be reconstructed (the event)
  25 /// * a pointer to the array of segments made with these hits inside each station
  26 /// * a pointer to the array of reconstructed tracks
  27 ///
  28 /// It contains as methods, among others:
  29 /// * EventReconstruct to build the muon tracks
  30 /// * EventReconstructTrigger to build the trigger tracks
  31 ///
  32 ///  \author Philippe Pillot
  33 ///
  34 ////////////////////////////////////
  35
  36 #include "AliMUONVTrackReconstructor.h"
  37 #include "AliMUONRecData.h"
  38 #include "AliMUONConstants.h"
  39 #include "AliMUONHitForRec.h"
  40 #include "AliMUONObjectPair.h"
  41 #include "AliMUONTriggerTrack.h"
  42 #include "AliMUONTriggerCircuit.h"
  43 #include "AliMUONLocalTrigger.h"
  44 #include "AliMUONGlobalTrigger.h"
  45 #include "AliMUONTrack.h"
  46 #include "AliMUONTrackParam.h"
  47 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  48 #include "AliMUONTrackHitPattern.h"
  49
  50 #include "AliLog.h"
  51 #include "AliTracker.h"
  52
  53 #include <Riostream.h>
  54 #include <TClonesArray.h>
  55 #include <TMath.h>
  56
  57 /// \cond CLASSIMP
  58 ClassImp(AliMUONVTrackReconstructor) // Class implementation in ROOT context
  59 /// \endcond
  60
  61 //************* Defaults parameters for reconstruction
  62 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMinBendingMomentum = 3.0;
  63 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxBendingMomentum = 3000.0;
  64 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingResolution = 0.01;
  65 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingResolution = 0.144;
  66 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingVertexDispersion = 10.;
  67 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingVertexDispersion = 10.;
  68 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger = 16.0;
  69
  70 //__________________________________________________________________________
  71 AliMUONVTrackReconstructor::AliMUONVTrackReconstructor(AliMUONRecData* data)
  72   : TObject(),
  73     fMinBendingMomentum(fgkDefaultMinBendingMomentum),
  74     fMaxBendingMomentum(fgkDefaultMaxBendingMomentum),
  75     fBendingResolution(fgkDefaultBendingResolution),
  76     fNonBendingResolution(fgkDefaultNonBendingResolution),
  77     fBendingVertexDispersion(fgkDefaultBendingVertexDispersion),
  78     fNonBendingVertexDispersion(fgkDefaultNonBendingVertexDispersion),
  79     fMaxNormChi2MatchTrigger(fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger),
  80     fHitsForRecPtr(0x0),
  81     fNHitsForRec(0),
  82     fNHitsForRecPerChamber(0x0),
  83     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber(0x0),
  84     fRecTracksPtr(0x0),
  85     fNRecTracks(0),
  86     fMUONData(data),
  87     fTriggerTrack(new AliMUONTriggerTrack()),
  88     fTriggerCircuit(0x0)
  89 {
  90   /// Constructor for class AliMUONVTrackReconstructor
  91   fNHitsForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
  92   fIndexOfFirstHitForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
  93
  94   // Memory allocation for the TClonesArray of hits for reconstruction
  95   // Is 10000 the right size ????
  96   fHitsForRecPtr = new TClonesArray("AliMUONHitForRec", 10000);
  97
  98   // set the magnetic field for track extrapolations
  99   const AliMagF* kField = AliTracker::GetFieldMap();
 100   if (!kField) AliFatal("No field available");
 101   AliMUONTrackExtrap::SetField(kField);
 102
 103   fTrackHitPattern = new AliMUONTrackHitPattern(fMUONData);
 104 }
 105
 106   //__________________________________________________________________________
 107 AliMUONVTrackReconstructor::~AliMUONVTrackReconstructor(void)
 108 {
 109   /// Destructor for class AliMUONVTrackReconstructor
 110   delete [] fNHitsForRecPerChamber;
 111   delete [] fIndexOfFirstHitForRecPerChamber;
 112   delete fTriggerTrack;
 113   delete fHitsForRecPtr;
 114   delete fTrackHitPattern;
 115 }
 116
 117   //__________________________________________________________________________
 118 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstruct(void)
 119 {
 120   /// To reconstruct one event
 121   AliDebug(1,"Enter EventReconstruct");
 122
 123   ResetTracks(); //AZ
 124   ResetHitsForRec(); //AZ
 125   AddHitsForRecFromRawClusters();
 126   MakeTracks();
 127   if (fMUONData->IsTriggerTrackBranchesInTree())
 128     ValidateTracksWithTrigger();
 129
 130   fTrackHitPattern->GetHitPattern(fRecTracksPtr);
 131
 132   // Add tracks to MUON data container
 133   for(Int_t i=0; i<fNRecTracks; i++) {
 134     AliMUONTrack * track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->At(i);
 135     fMUONData->AddRecTrack(*track);
 136   }
 137 }
 138
 139   //__________________________________________________________________________
 140 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetTracks(void)
 141 {
 142   /// To reset the TClonesArray of reconstructed tracks
 143   if (fRecTracksPtr) fRecTracksPtr->Delete();
 144   // Delete in order that the Track destructors are called,
 145   // hence the space for the TClonesArray of pointers to TrackHit's is freed
 146   fNRecTracks = 0;
 147   return;
 148 }
 149
 150   //__________________________________________________________________________
 151 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetHitsForRec(void)
 152 {
 153   /// To reset the array and the number of HitsForRec,
 154   /// and also the number of HitsForRec
 155   /// and the index of the first HitForRec per chamber
 156   if (fHitsForRecPtr) fHitsForRecPtr->Delete();
 157   fNHitsForRec = 0;
 158   for (Int_t ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++)
 159     fNHitsForRecPerChamber[ch] = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
 160   return;
 161 }
 162
 163   //__________________________________________________________________________
 164 void AliMUONVTrackReconstructor::SortHitsForRecWithIncreasingChamber()
 165 {
 166   /// Sort HitsForRec's in increasing order with respect to chamber number.
 167   /// Uses the function "Compare".
 168   /// Update the information for HitsForRec per chamber too.
 169   Int_t ch, nhits, prevch;
 170   fHitsForRecPtr->Sort();
 171   for (ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
 172     fNHitsForRecPerChamber[ch] = 0;
 173     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
 174   }
 175   prevch = 0; // previous chamber
 176   nhits = 0; // number of hits in current chamber
 177   // Loop over HitsForRec
 178   for (Int_t hit = 0; hit < fNHitsForRec; hit++) {
 179     // chamber number (0...)
 180     ch = ((AliMUONHitForRec*)  ((*fHitsForRecPtr)[hit]))->GetChamberNumber();
 181     // increment number of hits in current chamber
 182     (fNHitsForRecPerChamber[ch])++;
 183     // update index of first HitForRec in current chamber
 184     // if chamber number different from previous one
 185     if (ch != prevch) {
 186       fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = hit;
 187       prevch = ch;
 188     }
 189   }
 190   return;
 191 }
 192
 193   //__________________________________________________________________________
 194 TClonesArray* AliMUONVTrackReconstructor::MakeSegmentsInStation(Int_t station)
 195 {
 196   /// To make the list of segments in station(0..) "Station" from the list of hits to be reconstructed.
 197   /// Return a new TClonesArray of segments.
 198   /// It is the responsibility of the user to delete it afterward.
 199   AliDebug(1,Form("Enter MakeSegmentsPerStation (0...) %d",station));
 200
 201   AliMUONHitForRec *hit1Ptr, *hit2Ptr;
 202   AliMUONObjectPair *segment;
 203   Double_t bendingSlope = 0, impactParam = 0., bendingMomentum = 0.; // to avoid compilation warning
 204   // first and second chambers (0...) in the station
 205   Int_t ch1 = 2 * station;
 206   Int_t ch2 = ch1 + 1;
 207   // list of segments
 208   TClonesArray *segments = new TClonesArray("AliMUONObjectPair", fNHitsForRecPerChamber[ch2]);
 209   // Loop over HitForRec's in the first chamber of the station
 210   for (Int_t hit1 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1];
 211        hit1 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1] + fNHitsForRecPerChamber[ch1];
 212        hit1++) {
 213     // pointer to the HitForRec
 214     hit1Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit1]);
 215     // Loop over HitsForRec's in the second chamber of the station
 216     for (Int_t hit2 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2];
 217          hit2 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2] + fNHitsForRecPerChamber[ch2];
 218          hit2++) {
 219       // pointer to the HitForRec
 220       hit2Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit2]);
 221       if ( hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ() != 0. ) {
 222         // bending slope
 223         bendingSlope = (hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit2Ptr->GetBendingCoor()) / (hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ());
 224         // impact parameter
 225         impactParam = hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit1Ptr->GetZ() * bendingSlope;
 226         // absolute value of bending momentum
 227         bendingMomentum = TMath::Abs(AliMUONTrackExtrap::GetBendingMomentumFromImpactParam(impactParam));
 228       } else {
 229         AliWarning("hit1Ptr->GetZ() = hit2Ptr->GetZ(): no segment created");
 230         continue;
 231       }
 232       // check for bending momentum within tolerances
 233       if ((bendingMomentum < fMaxBendingMomentum) && (bendingMomentum > fMinBendingMomentum)) {
 234         // make new segment
 235         segment = new ((*segments)[segments->GetLast()+1]) AliMUONObjectPair(hit1Ptr, hit2Ptr, kFALSE, kFALSE);
 236         if (AliLog::GetGlobalDebugLevel() > 1) {
 237           cout << "segmentIndex(0...): " << segments->GetLast() << endl;
 238           segment->Dump();
 239           cout << "HitForRec in first chamber" << endl;
 240           hit1Ptr->Dump();
 241           cout << "HitForRec in second chamber" << endl;
 242           hit2Ptr->Dump();
 243         }
 244       }
 245     } //for (Int_t hit2
 246   } // for (Int_t hit1...
 247   AliDebug(1,Form("Station: %d  NSegments:  %d ", station, segments->GetEntriesFast()));
 248   return segments;
 249 }
 250
 251   //__________________________________________________________________________
 252 void AliMUONVTrackReconstructor::ValidateTracksWithTrigger(void)
 253 {
 254   /// Try to match track from tracking system with trigger track
 255   static const Double_t kDistSigma[3]={1,1,0.02}; // sigma of distributions (trigger-track) X,Y,slopeY
 256
 257   Int_t loTrigger =  0;
 258   Int_t loCirc    = -1;
 259   Int_t loStripX  = -1;
 260   Int_t loStripY  = -1;
 261   Int_t loDev     = -1;
 262   Int_t loLpt     = -1;
 263   Int_t loHpt     = -1;
 264
 265   AliMUONTrack *track;
 266   AliMUONTrackParam trackParam;
 267   AliMUONTriggerTrack *triggerTrack;
 268   AliMUONLocalTrigger *locTrg;
 269
 270   fMUONData->SetTreeAddress("RL");
 271   fMUONData->GetRecTriggerTracks();
 272   TClonesArray *recTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks();
 273
 274   fMUONData->SetTreeAddress("TC");
 275   fMUONData->GetTrigger();
 276   TClonesArray *localTrigger = fMUONData->LocalTrigger();
 277
 278   Int_t matchTrigger;
 279   Int_t loTrgNum;
 280   Double_t distTriggerTrack[3];
 281   Double_t xTrack, yTrack, ySlopeTrack, chi2MatchTrigger, minChi2MatchTrigger, chi2;
 282
 283   track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->First();
 284   while (track) {
 285     matchTrigger = 0;
 286     chi2MatchTrigger = 0.;
 287     loTrgNum = -1;
 288     Int_t doubleMatch=-1; // Check if track matches 2 trigger tracks
 289     Double_t doubleChi2 = -1.;
 290
 291     trackParam = *((AliMUONTrackParam*) (track->GetTrackParamAtHit()->Last()));
 292     AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZ(&trackParam, AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10)); // extrap to 1st trigger chamber
 293
 294     xTrack = trackParam.GetNonBendingCoor();
 295     yTrack = trackParam.GetBendingCoor();
 296     ySlopeTrack = trackParam.GetBendingSlope();
 297     minChi2MatchTrigger = 999.;
 298
 299     triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->First();
 300     while(triggerTrack){
 301       distTriggerTrack[0] = (triggerTrack->GetX11()-xTrack)/kDistSigma[0];
 302       distTriggerTrack[1] = (triggerTrack->GetY11()-yTrack)/kDistSigma[1];
 303       distTriggerTrack[2] = (TMath::Tan(triggerTrack->GetThetay())-ySlopeTrack)/kDistSigma[2];
 304       chi2 = 0.;
 305       for (Int_t iVar = 0; iVar < 3; iVar++) chi2 += distTriggerTrack[iVar]*distTriggerTrack[iVar];
 306       chi2 /= 3.; // Normalized Chi2: 3 degrees of freedom (X,Y,slopeY)
 307       if (chi2 < fMaxNormChi2MatchTrigger) {
 308           Bool_t isDoubleTrack = (TMath::Abs(chi2 - minChi2MatchTrigger)<1.);
 309           if (chi2 < minChi2MatchTrigger && chi2 < fMaxNormChi2MatchTrigger) {
 310               if(isDoubleTrack){
 311                   doubleMatch = loTrgNum;
 312                   doubleChi2 = chi2MatchTrigger;
 313               }
 314               minChi2MatchTrigger = chi2;
 315               chi2MatchTrigger = chi2;
 316               loTrgNum=triggerTrack->GetLoTrgNum();
 317               locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(loTrgNum);
 318               matchTrigger=1;
 319               if(locTrg->LoLpt()>0)matchTrigger=2;
 320               if(locTrg->LoHpt()>0)matchTrigger=3;
 321           }
 322           else if(isDoubleTrack) {
 323               doubleMatch = triggerTrack->GetLoTrgNum();
 324               doubleChi2 = chi2;
 325           }
 326       }
 327       triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->After(triggerTrack);
 328     }
 329     if(doubleMatch>=0){ // If two trigger tracks match, select the one passing more trigger cuts
 330         AliDebug(1, Form("Two candidates found: %i and %i",loTrgNum,doubleMatch));
 331         AliMUONLocalTrigger *locTrg1 = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(doubleMatch);
 332         if((locTrg1->LoLpt()>0 && matchTrigger<2) || (locTrg1->LoHpt() && matchTrigger<3)){
 333             if(locTrg1->LoHpt()>0)matchTrigger=3;
 334             else matchTrigger=2;
 335             loTrgNum = doubleMatch;
 336             chi2MatchTrigger=doubleChi2;
 337         }
 338     }
 339
 340     track->SetMatchTrigger(matchTrigger);
 341     track->SetLoTrgNum(loTrgNum);
 342     track->SetChi2MatchTrigger(chi2MatchTrigger);
 343
 344     if (loTrgNum >= 0 && loTrgNum < 234) {
 345       locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(loTrgNum);
 346
 347       loCirc   = locTrg->LoCircuit();
 348       loStripX = locTrg->LoStripX();
 349       loStripY = locTrg->LoStripY();
 350       loDev    = locTrg->LoDev();
 351       loLpt    = locTrg->LoLpt();
 352       loHpt    = locTrg->LoHpt();
 353
 354       track->SetLocalTrigger(loCirc,loStripX,loStripY,loDev,loLpt,loHpt);
 355     }
 356
 357     track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->After(track);
 358   }
 359
 360   return;
 361 }
 362
 363 //__________________________________________________________________________
 364 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstructTrigger(void)
 365 {
 366   /// To reconstruct trigger for one event
 367   AliDebug(1,"Enter EventReconstructTrigger");
 368   MakeTriggerTracks();
 369   return;
 370 }
 371
 372   //__________________________________________________________________________
 373 Bool_t AliMUONVTrackReconstructor::MakeTriggerTracks(void)
 374 {
 375   /// To make the trigger tracks from Local Trigger
 376   AliDebug(1, "Enter MakeTriggerTracks");
 377
 378   TTree* treeR;
 379   UChar_t gloTrigPat;
 380   TClonesArray *localTrigger;
 381   TClonesArray *globalTrigger;
 382   AliMUONLocalTrigger *locTrg;
 383   AliMUONGlobalTrigger *gloTrg;
 384
 385   treeR = fMUONData->TreeR();
 386   if (!treeR) {
 387     AliWarning("TreeR is not loaded");
 388     return kFALSE;
 389   }
 390
 391   fMUONData->SetTreeAddress("TC");
 392   fMUONData->GetTrigger();
 393
 394   // global trigger for trigger pattern
 395   gloTrigPat = 0;
 396   globalTrigger = fMUONData->GlobalTrigger();
 397   gloTrg = (AliMUONGlobalTrigger*)globalTrigger->UncheckedAt(0);
 398
 399   if (gloTrg)
 400     gloTrigPat = gloTrg->GetGlobalResponse();
 401
 402
 403   // local trigger for tracking
 404   localTrigger = fMUONData->LocalTrigger();
 405   Int_t nlocals = (Int_t) (localTrigger->GetEntries());
 406
 407   Float_t z11 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10);
 408   Float_t z21 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(12);
 409
 410   Float_t y11 = 0.;
 411   Int_t stripX21 = 0;
 412   Float_t y21 = 0.;
 413   Float_t x11 = 0.;
 414
 415   for (Int_t i=0; i<nlocals; i++) { // loop on Local Trigger
 416       locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(i);
 417
 418       Bool_t xTrig=kFALSE;
 419       Bool_t yTrig=kFALSE;
 420
 421       if ( locTrg->LoSdev()==1 && locTrg->LoDev()==0 &&
 422            locTrg->LoStripX()==0) xTrig=kFALSE; // no trigger in X
 423       else xTrig=kTRUE;                         // trigger in X
 424       if (locTrg->LoTrigY()==1 &&
 425           locTrg->LoStripY()==15 ) yTrig = kFALSE; // no trigger in Y
 426       else yTrig = kTRUE;                          // trigger in Y
 427
 428       if (xTrig && yTrig) { // make Trigger Track if trigger in X and Y
 429
 430           AliDebug(1, "AliMUONTrackReconstructor::MakeTriggerTrack using NEW trigger \n");
 431           AliMUONTriggerCircuit* circuit =
 432               (AliMUONTriggerCircuit*)fTriggerCircuit->At(locTrg->LoCircuit()-1); // -1 !!!
 433
 434           y11 = circuit->GetY11Pos(locTrg->LoStripX());
 435 // need first to convert deviation to [0-30]
 436 // (see AliMUONLocalTriggerBoard::LocalTrigger)
 437           Int_t deviation = locTrg->LoDev();
 438           Int_t sign = 0;
 439           if ( !locTrg->LoSdev() &&  deviation ) sign=-1;
 440           if ( !locTrg->LoSdev() && !deviation ) sign= 0;
 441           if (  locTrg->LoSdev() == 1 )          sign=+1;
 442           deviation *= sign;
 443           deviation += 15;
 444           stripX21 = locTrg->LoStripX()+deviation+1;
 445           y21 = circuit->GetY21Pos(stripX21);
 446           x11 = circuit->GetX11Pos(locTrg->LoStripY());
 447
 448           AliDebug(1, Form(" MakeTriggerTrack %d %d %d %d %d %f %f %f \n",i,locTrg->LoCircuit(),
 449                            locTrg->LoStripX(),locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1,locTrg->LoStripY(),y11, y21, x11));
 450
 451           Float_t thetax = TMath::ATan2( x11 , z11 );
 452           Float_t thetay = TMath::ATan2( (y21-y11) , (z21-z11) );
 453
 454           fTriggerTrack->SetX11(x11);
 455           fTriggerTrack->SetY11(y11);
 456           fTriggerTrack->SetThetax(thetax);
 457           fTriggerTrack->SetThetay(thetay);
 458           fTriggerTrack->SetGTPattern(gloTrigPat);
 459           fTriggerTrack->SetLoTrgNum(i);
 460
 461           fMUONData->AddRecTriggerTrack(*fTriggerTrack);
 462       } // board is fired
 463   } // end of loop on Local Trigger
 464
 465   return kTRUE;
 466 }
 467
 468 //__________________________________________________________________________
 469 void AliMUONVTrackReconstructor::EventDumpTrigger(void)
 470 {
 471   /// Dump reconstructed trigger event
 472   /// and the particle parameters
 473   AliMUONTriggerTrack *triggertrack ;
 474   Int_t nTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks()->GetEntriesFast();
 475
 476   AliDebug(1, "****** enter EventDumpTrigger ******");
 477   AliDebug(1, Form("Number of Reconstructed tracks : %d ",  nTriggerTracks));
 478
 479   // Loop over reconstructed tracks
 480   for (Int_t trackIndex = 0; trackIndex < nTriggerTracks; trackIndex++) {
 481     triggertrack = (AliMUONTriggerTrack*)fMUONData->RecTriggerTracks()->At(trackIndex);
 482       printf(" trigger track number %i x11=%f y11=%f thetax=%f thetay=%f \n",
 483              trackIndex,
 484              triggertrack->GetX11(),triggertrack->GetY11(),
 485              triggertrack->GetThetax(),triggertrack->GetThetay());
 486   }
 487 }
 488