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// @(#)root/mathcore:\$Id: PtEtaPhiE4D.h 31938 2009-12-18 14:49:38Z moneta \$
// Authors: W. Brown, M. Fischler, L. Moneta    2005

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*                                                                    *
* Copyright (c) 2005 , LCG ROOT FNAL MathLib Team                    *
*                                                                    *
*                                                                    *
**********************************************************************/

// Header file for class PtEtaPhiE4D
//
// Created by: fischler at Wed Jul 20 2005
//   based on CylindricalEta4D by moneta
//
// Last update: \$Id: PtEtaPhiE4D.h 31938 2009-12-18 14:49:38Z moneta \$
//
#ifndef ROOT_Math_GenVector_PtEtaPhiE4D
#define ROOT_Math_GenVector_PtEtaPhiE4D  1

#ifndef ROOT_Math_Math
#include "Math/Math.h"
#endif

#ifndef ROOT_Math_GenVector_etaMax
#include "Math/GenVector/etaMax.h"
#endif

#ifndef ROOT_Math_GenVector_GenVector_exception
#include "Math/GenVector/GenVector_exception.h"
#endif

//#define TRACE_CE
#ifdef TRACE_CE
#include <iostream>
#endif

namespace ROOT {

namespace Math {

//__________________________________________________________________________________________
/**
Class describing a 4D cylindrical coordinate system
using Pt , Phi, Eta and E (or rho, phi, eta , T)
The metric used is (-,-,-,+).
Phi is restricted to be in the range [-PI,PI)

@ingroup GenVector
*/

template <class ScalarType>
class PtEtaPhiE4D {

public :

typedef ScalarType Scalar;

// --------- Constructors ---------------

/**
Default constructor gives zero 4-vector
*/
PtEtaPhiE4D() : fPt(0), fEta(0), fPhi(0), fE(0) { }

/**
Constructor  from pt, eta, phi, e values
*/
PtEtaPhiE4D(Scalar pt, Scalar eta, Scalar phi, Scalar e) :
fPt(pt), fEta(eta), fPhi(phi), fE(e) { Restrict(); }

/**
Generic constructor from any 4D coordinate system implementing
Pt(), Eta(), Phi() and E()
*/
template <class CoordSystem >
explicit PtEtaPhiE4D(const CoordSystem & c) :
fPt(c.Pt()), fEta(c.Eta()), fPhi(c.Phi()), fE(c.E())  { }

// for g++  3.2 and 3.4 on 32 bits found that the compiler generated copy ctor and assignment are much slower
// so we decided to re-implement them ( there is no no need to have them with g++4)

/**
copy constructor
*/
PtEtaPhiE4D(const PtEtaPhiE4D & v) :
fPt(v.fPt), fEta(v.fEta), fPhi(v.fPhi), fE(v.fE) { }

/**
assignment operator
*/
PtEtaPhiE4D & operator = (const PtEtaPhiE4D & v) {
fPt  = v.fPt;
fEta = v.fEta;
fPhi = v.fPhi;
fE   = v.fE;
return *this;
}

/**
Set internal data based on an array of 4 Scalar numbers
*/
void SetCoordinates( const Scalar src[] )
{ fPt=src[0]; fEta=src[1]; fPhi=src[2]; fE=src[3]; Restrict(); }

/**
get internal data into an array of 4 Scalar numbers
*/
void GetCoordinates( Scalar dest[] ) const
{ dest[0] = fPt; dest[1] = fEta; dest[2] = fPhi; dest[3] = fE; }

/**
Set internal data based on 4 Scalar numbers
*/
void SetCoordinates(Scalar pt, Scalar eta, Scalar phi, Scalar e)
{ fPt=pt; fEta = eta; fPhi = phi; fE = e; Restrict(); }

/**
get internal data into 4 Scalar numbers
*/
void
GetCoordinates(Scalar& pt, Scalar & eta, Scalar & phi, Scalar& e) const
{ pt=fPt; eta=fEta; phi = fPhi; e = fE; }

// --------- Coordinates and Coordinate-like Scalar properties -------------

// 4-D Cylindrical eta coordinate accessors

Scalar Pt()  const { return fPt;  }
Scalar Eta() const { return fEta; }
Scalar Phi() const { return fPhi; }
Scalar E()   const { return fE;   }

Scalar Perp()const { return Pt(); }
Scalar Rho() const { return Pt(); }
Scalar T()   const { return E();  }

// other coordinate representation

Scalar Px() const { return fPt*cos(fPhi);}
Scalar X () const { return Px();         }
Scalar Py() const { return fPt*sin(fPhi);}
Scalar Y () const { return Py();         }
Scalar Pz() const {
return fPt >   0 ? fPt*std::sinh(fEta)     :
fEta == 0 ? 0                       :
fEta >  0 ? fEta - etaMax<Scalar>() :
fEta + etaMax<Scalar>() ;
}
Scalar Z () const { return Pz(); }

/**
magnitude of momentum
*/
Scalar P() const {
return  fPt  > 0                 ?  fPt*std::cosh(fEta)       :
fEta >  etaMax<Scalar>() ?  fEta - etaMax<Scalar>()   :
fEta < -etaMax<Scalar>() ? -fEta - etaMax<Scalar>()   :
0                         ;
}
Scalar R() const { return P(); }

/**
squared magnitude of spatial components (momentum squared)
*/
Scalar P2() const { Scalar p = P(); return p*p; }

/**
vector magnitude squared (or mass squared)
*/
Scalar M2() const { Scalar p = P(); return fE*fE - p*p; }
Scalar Mag2() const { return M2(); }

/**
invariant mass
*/
Scalar M() const    {
Scalar mm = M2();
if (mm >= 0) {
return std::sqrt(mm);
} else {
GenVector::Throw ("PtEtaPhiE4D::M() - Tachyonic:\n"
"    Pt and Eta give P such that P^2 > E^2, so the mass would be imaginary");
return -std::sqrt(-mm);
}
}
Scalar Mag() const    { return M(); }

/**
transverse spatial component squared
*/
Scalar Pt2()   const { return fPt*fPt;}
Scalar Perp2() const { return Pt2();  }

/**
transverse mass squared
*/
Scalar Mt2() const {  Scalar pz = Pz(); return fE*fE  - pz*pz; }

/**
transverse mass
*/
Scalar Mt() const {
Scalar mm = Mt2();
if (mm >= 0) {
return std::sqrt(mm);
} else {
GenVector::Throw ("PtEtaPhiE4D::Mt() - Tachyonic:\n"
"    Pt and Eta give Pz such that Pz^2 > E^2, so the mass would be imaginary");
return -std::sqrt(-mm);
}
}

/**
transverse energy
*/
/**
transverse energy
*/
Scalar Et() const {
return fE / std::cosh(fEta); // faster using eta
}

/**
transverse energy squared
*/
Scalar Et2() const { Scalar et = Et(); return et*et; }

private:
inline static Scalar pi() { return M_PI; }
inline void Restrict() {
if ( fPhi <= -pi() || fPhi > pi() )
fPhi = fPhi - std::floor( fPhi/(2*pi()) +.5 ) * 2*pi();
return;
}
public:

/**
polar angle
*/
Scalar Theta() const {
if (fPt  >  0) return 2* std::atan( exp( - fEta ) );
if (fEta >= 0) return 0;
return pi();
}

// --------- Set Coordinates of this system  ---------------

/**
set Pt value
*/
void SetPt( Scalar  pt) {
fPt = pt;
}
/**
set eta value
*/
void SetEta( Scalar  eta) {
fEta = eta;
}
/**
set phi value
*/
void SetPhi( Scalar  phi) {
fPhi = phi;
Restrict();
}
/**
set E value
*/
void SetE( Scalar  e) {
fE = e;
}

/**
set values using cartesian coordinate system
*/
void SetPxPyPzE(Scalar px, Scalar py, Scalar pz, Scalar e);

// ------ Manipulations -------------

/**
negate the 4-vector
*/
void Negate( ) {
fPhi = ( fPhi > 0 ? fPhi - pi() : fPhi + pi()  );
fEta = - fEta;
fE = - fE;
}

/**
Scale coordinate values by a scalar quantity a
*/
void Scale( Scalar a) {
if (a < 0) {
Negate(); a = -a;
}
fPt *= a;
fE  *= a;
}

/**
Assignment from a generic coordinate system implementing
Pt(), Eta(), Phi() and E()
*/
template <class CoordSystem >
PtEtaPhiE4D & operator = (const CoordSystem & c) {
fPt  = c.Pt();
fEta = c.Eta();
fPhi = c.Phi();
fE   = c.E();
return *this;
}

/**
Exact equality
*/
bool operator == (const PtEtaPhiE4D & rhs) const {
return fPt == rhs.fPt && fEta == rhs.fEta
&& fPhi == rhs.fPhi && fE == rhs.fE;
}
bool operator != (const PtEtaPhiE4D & rhs) const {return !(operator==(rhs));}

// ============= Compatibility secition ==================

// The following make this coordinate system look enough like a CLHEP
// vector that an assignment member template can work with either
Scalar x() const { return X(); }
Scalar y() const { return Y(); }
Scalar z() const { return Z(); }
Scalar t() const { return E(); }

#if defined(__MAKECINT__) || defined(G__DICTIONARY)

// ====== Set member functions for coordinates in other systems =======

void SetPx(Scalar px);

void SetPy(Scalar py);

void SetPz(Scalar pz);

void SetM(Scalar m);

#endif

private:

ScalarType fPt;
ScalarType fEta;
ScalarType fPhi;
ScalarType fE;

};

} // end namespace Math
} // end namespace ROOT

// move implementations here to avoid circle dependencies
#ifndef ROOT_Math_GenVector_PxPyPzE4D
#include "Math/GenVector/PxPyPzE4D.h"
#endif
#if defined(__MAKECINT__) || defined(G__DICTIONARY)
#ifndef ROOT_Math_GenVector_PtEtaPhiM4D
#include "Math/GenVector/PtEtaPhiM4D.h"
#endif
#endif

namespace ROOT {

namespace Math {

template <class ScalarType>
inline void PtEtaPhiE4D<ScalarType>::SetPxPyPzE(Scalar px, Scalar py, Scalar pz, Scalar e) {
*this = PxPyPzE4D<Scalar> (px, py, pz, e);
}

#if defined(__MAKECINT__) || defined(G__DICTIONARY)

// ====== Set member functions for coordinates in other systems =======

template <class ScalarType>
inline void PtEtaPhiE4D<ScalarType>::SetPx(Scalar px) {
GenVector_exception e("PtEtaPhiE4D::SetPx() is not supposed to be called");
throw e;
PxPyPzE4D<Scalar> v(*this); v.SetPx(px); *this = PtEtaPhiE4D<Scalar>(v);
}
template <class ScalarType>
inline void PtEtaPhiE4D<ScalarType>::SetPy(Scalar py) {
GenVector_exception e("PtEtaPhiE4D::SetPx() is not supposed to be called");
throw e;
PxPyPzE4D<Scalar> v(*this); v.SetPy(py); *this = PtEtaPhiE4D<Scalar>(v);
}
template <class ScalarType>
inline void PtEtaPhiE4D<ScalarType>::SetPz(Scalar pz) {
GenVector_exception e("PtEtaPhiE4D::SetPx() is not supposed to be called");
throw e;
PxPyPzE4D<Scalar> v(*this); v.SetPz(pz); *this = PtEtaPhiE4D<Scalar>(v);
}
template <class ScalarType>
inline void PtEtaPhiE4D<ScalarType>::SetM(Scalar m) {
GenVector_exception e("PtEtaPhiE4D::SetM() is not supposed to be called");
throw e;
PtEtaPhiM4D<Scalar> v(*this); v.SetM(m);
*this = PtEtaPhiE4D<Scalar>(v);
}

#endif  // endif __MAKE__CINT || G__DICTIONARY

} // end namespace Math

} // end namespace ROOT

#endif // ROOT_Math_GenVector_PtEtaPhiE4D

```
PtEtaPhiE4D.h:1
PtEtaPhiE4D.h:2
PtEtaPhiE4D.h:3
PtEtaPhiE4D.h:4
PtEtaPhiE4D.h:5
PtEtaPhiE4D.h:6
PtEtaPhiE4D.h:7
PtEtaPhiE4D.h:8
PtEtaPhiE4D.h:9
PtEtaPhiE4D.h:10
PtEtaPhiE4D.h:11
PtEtaPhiE4D.h:12
PtEtaPhiE4D.h:13
PtEtaPhiE4D.h:14
PtEtaPhiE4D.h:15
PtEtaPhiE4D.h:16
PtEtaPhiE4D.h:17
PtEtaPhiE4D.h:18
PtEtaPhiE4D.h:19
PtEtaPhiE4D.h:20
PtEtaPhiE4D.h:21
PtEtaPhiE4D.h:22
PtEtaPhiE4D.h:23
PtEtaPhiE4D.h:24
PtEtaPhiE4D.h:25
PtEtaPhiE4D.h:26
PtEtaPhiE4D.h:27
PtEtaPhiE4D.h:28
PtEtaPhiE4D.h:29
PtEtaPhiE4D.h:30
PtEtaPhiE4D.h:31
PtEtaPhiE4D.h:32
PtEtaPhiE4D.h:33
PtEtaPhiE4D.h:34
PtEtaPhiE4D.h:35
PtEtaPhiE4D.h:36
PtEtaPhiE4D.h:37
PtEtaPhiE4D.h:38
PtEtaPhiE4D.h:39
PtEtaPhiE4D.h:40
PtEtaPhiE4D.h:41
PtEtaPhiE4D.h:42
PtEtaPhiE4D.h:43
PtEtaPhiE4D.h:44
PtEtaPhiE4D.h:45
PtEtaPhiE4D.h:46
PtEtaPhiE4D.h:47
PtEtaPhiE4D.h:48
PtEtaPhiE4D.h:49
PtEtaPhiE4D.h:50
PtEtaPhiE4D.h:51
PtEtaPhiE4D.h:52
PtEtaPhiE4D.h:53
PtEtaPhiE4D.h:54
PtEtaPhiE4D.h:55
PtEtaPhiE4D.h:56
PtEtaPhiE4D.h:57
PtEtaPhiE4D.h:58
PtEtaPhiE4D.h:59
PtEtaPhiE4D.h:60
PtEtaPhiE4D.h:61
PtEtaPhiE4D.h:62
PtEtaPhiE4D.h:63
PtEtaPhiE4D.h:64
PtEtaPhiE4D.h:65
PtEtaPhiE4D.h:66
PtEtaPhiE4D.h:67
PtEtaPhiE4D.h:68
PtEtaPhiE4D.h:69
PtEtaPhiE4D.h:70
PtEtaPhiE4D.h:71
PtEtaPhiE4D.h:72
PtEtaPhiE4D.h:73
PtEtaPhiE4D.h:74
PtEtaPhiE4D.h:75
PtEtaPhiE4D.h:76
PtEtaPhiE4D.h:77
PtEtaPhiE4D.h:78
PtEtaPhiE4D.h:79
PtEtaPhiE4D.h:80
PtEtaPhiE4D.h:81
PtEtaPhiE4D.h:82
PtEtaPhiE4D.h:83
PtEtaPhiE4D.h:84
PtEtaPhiE4D.h:85
PtEtaPhiE4D.h:86
PtEtaPhiE4D.h:87
PtEtaPhiE4D.h:88
PtEtaPhiE4D.h:89
PtEtaPhiE4D.h:90
PtEtaPhiE4D.h:91
PtEtaPhiE4D.h:92
PtEtaPhiE4D.h:93
PtEtaPhiE4D.h:94
PtEtaPhiE4D.h:95
PtEtaPhiE4D.h:96
PtEtaPhiE4D.h:97
PtEtaPhiE4D.h:98
PtEtaPhiE4D.h:99
PtEtaPhiE4D.h:100
PtEtaPhiE4D.h:101
PtEtaPhiE4D.h:102
PtEtaPhiE4D.h:103
PtEtaPhiE4D.h:104
PtEtaPhiE4D.h:105
PtEtaPhiE4D.h:106
PtEtaPhiE4D.h:107
PtEtaPhiE4D.h:108
PtEtaPhiE4D.h:109
PtEtaPhiE4D.h:110
PtEtaPhiE4D.h:111
PtEtaPhiE4D.h:112
PtEtaPhiE4D.h:113
PtEtaPhiE4D.h:114
PtEtaPhiE4D.h:115
PtEtaPhiE4D.h:116
PtEtaPhiE4D.h:117
PtEtaPhiE4D.h:118
PtEtaPhiE4D.h:119
PtEtaPhiE4D.h:120
PtEtaPhiE4D.h:121
PtEtaPhiE4D.h:122
PtEtaPhiE4D.h:123
PtEtaPhiE4D.h:124
PtEtaPhiE4D.h:125
PtEtaPhiE4D.h:126
PtEtaPhiE4D.h:127
PtEtaPhiE4D.h:128
PtEtaPhiE4D.h:129
PtEtaPhiE4D.h:130
PtEtaPhiE4D.h:131
PtEtaPhiE4D.h:132
PtEtaPhiE4D.h:133
PtEtaPhiE4D.h:134
PtEtaPhiE4D.h:135
PtEtaPhiE4D.h:136
PtEtaPhiE4D.h:137
PtEtaPhiE4D.h:138
PtEtaPhiE4D.h:139
PtEtaPhiE4D.h:140
PtEtaPhiE4D.h:141
PtEtaPhiE4D.h:142
PtEtaPhiE4D.h:143
PtEtaPhiE4D.h:144
PtEtaPhiE4D.h:145
PtEtaPhiE4D.h:146
PtEtaPhiE4D.h:147
PtEtaPhiE4D.h:148
PtEtaPhiE4D.h:149
PtEtaPhiE4D.h:150
PtEtaPhiE4D.h:151
PtEtaPhiE4D.h:152
PtEtaPhiE4D.h:153
PtEtaPhiE4D.h:154
PtEtaPhiE4D.h:155
PtEtaPhiE4D.h:156
PtEtaPhiE4D.h:157
PtEtaPhiE4D.h:158
PtEtaPhiE4D.h:159
PtEtaPhiE4D.h:160
PtEtaPhiE4D.h:161
PtEtaPhiE4D.h:162
PtEtaPhiE4D.h:163
PtEtaPhiE4D.h:164
PtEtaPhiE4D.h:165
PtEtaPhiE4D.h:166
PtEtaPhiE4D.h:167
PtEtaPhiE4D.h:168
PtEtaPhiE4D.h:169
PtEtaPhiE4D.h:170
PtEtaPhiE4D.h:171
PtEtaPhiE4D.h:172
PtEtaPhiE4D.h:173
PtEtaPhiE4D.h:174
PtEtaPhiE4D.h:175
PtEtaPhiE4D.h:176
PtEtaPhiE4D.h:177
PtEtaPhiE4D.h:178
PtEtaPhiE4D.h:179
PtEtaPhiE4D.h:180
PtEtaPhiE4D.h:181
PtEtaPhiE4D.h:182
PtEtaPhiE4D.h:183
PtEtaPhiE4D.h:184
PtEtaPhiE4D.h:185
PtEtaPhiE4D.h:186
PtEtaPhiE4D.h:187
PtEtaPhiE4D.h:188
PtEtaPhiE4D.h:189
PtEtaPhiE4D.h:190
PtEtaPhiE4D.h:191
PtEtaPhiE4D.h:192
PtEtaPhiE4D.h:193
PtEtaPhiE4D.h:194
PtEtaPhiE4D.h:195
PtEtaPhiE4D.h:196
PtEtaPhiE4D.h:197
PtEtaPhiE4D.h:198
PtEtaPhiE4D.h:199
PtEtaPhiE4D.h:200
PtEtaPhiE4D.h:201
PtEtaPhiE4D.h:202
PtEtaPhiE4D.h:203
PtEtaPhiE4D.h:204
PtEtaPhiE4D.h:205
PtEtaPhiE4D.h:206
PtEtaPhiE4D.h:207
PtEtaPhiE4D.h:208
PtEtaPhiE4D.h:209
PtEtaPhiE4D.h:210
PtEtaPhiE4D.h:211
PtEtaPhiE4D.h:212
PtEtaPhiE4D.h:213
PtEtaPhiE4D.h:214
PtEtaPhiE4D.h:215
PtEtaPhiE4D.h:216
PtEtaPhiE4D.h:217
PtEtaPhiE4D.h:218
PtEtaPhiE4D.h:219
PtEtaPhiE4D.h:220
PtEtaPhiE4D.h:221
PtEtaPhiE4D.h:222
PtEtaPhiE4D.h:223
PtEtaPhiE4D.h:224
PtEtaPhiE4D.h:225
PtEtaPhiE4D.h:226
PtEtaPhiE4D.h:227
PtEtaPhiE4D.h:228
PtEtaPhiE4D.h:229
PtEtaPhiE4D.h:230
PtEtaPhiE4D.h:231
PtEtaPhiE4D.h:232
PtEtaPhiE4D.h:233
PtEtaPhiE4D.h:234
PtEtaPhiE4D.h:235
PtEtaPhiE4D.h:236
PtEtaPhiE4D.h:237
PtEtaPhiE4D.h:238
PtEtaPhiE4D.h:239
PtEtaPhiE4D.h:240
PtEtaPhiE4D.h:241
PtEtaPhiE4D.h:242
PtEtaPhiE4D.h:243
PtEtaPhiE4D.h:244
PtEtaPhiE4D.h:245
PtEtaPhiE4D.h:246
PtEtaPhiE4D.h:247
PtEtaPhiE4D.h:248
PtEtaPhiE4D.h:249
PtEtaPhiE4D.h:250
PtEtaPhiE4D.h:251
PtEtaPhiE4D.h:252
PtEtaPhiE4D.h:253
PtEtaPhiE4D.h:254
PtEtaPhiE4D.h:255
PtEtaPhiE4D.h:256
PtEtaPhiE4D.h:257
PtEtaPhiE4D.h:258
PtEtaPhiE4D.h:259
PtEtaPhiE4D.h:260
PtEtaPhiE4D.h:261
PtEtaPhiE4D.h:262
PtEtaPhiE4D.h:263
PtEtaPhiE4D.h:264
PtEtaPhiE4D.h:265
PtEtaPhiE4D.h:266
PtEtaPhiE4D.h:267
PtEtaPhiE4D.h:268
PtEtaPhiE4D.h:269
PtEtaPhiE4D.h:270
PtEtaPhiE4D.h:271
PtEtaPhiE4D.h:272
PtEtaPhiE4D.h:273
PtEtaPhiE4D.h:274
PtEtaPhiE4D.h:275
PtEtaPhiE4D.h:276
PtEtaPhiE4D.h:277
PtEtaPhiE4D.h:278
PtEtaPhiE4D.h:279
PtEtaPhiE4D.h:280
PtEtaPhiE4D.h:281
PtEtaPhiE4D.h:282
PtEtaPhiE4D.h:283
PtEtaPhiE4D.h:284
PtEtaPhiE4D.h:285
PtEtaPhiE4D.h:286
PtEtaPhiE4D.h:287
PtEtaPhiE4D.h:288
PtEtaPhiE4D.h:289
PtEtaPhiE4D.h:290
PtEtaPhiE4D.h:291
PtEtaPhiE4D.h:292
PtEtaPhiE4D.h:293
PtEtaPhiE4D.h:294
PtEtaPhiE4D.h:295
PtEtaPhiE4D.h:296
PtEtaPhiE4D.h:297
PtEtaPhiE4D.h:298
PtEtaPhiE4D.h:299
PtEtaPhiE4D.h:300
PtEtaPhiE4D.h:301
PtEtaPhiE4D.h:302
PtEtaPhiE4D.h:303
PtEtaPhiE4D.h:304
PtEtaPhiE4D.h:305
PtEtaPhiE4D.h:306
PtEtaPhiE4D.h:307
PtEtaPhiE4D.h:308
PtEtaPhiE4D.h:309
PtEtaPhiE4D.h:310
PtEtaPhiE4D.h:311
PtEtaPhiE4D.h:312
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