基于ArcGIS的琿春市城區(qū)土地定級研究

孫 博，李淑杰，黃爍秋，梁珍瑋

(吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130061)

基于ArcGIS的琿春市城區(qū)土地定級研究

孫 博，李淑杰，黃爍秋，梁珍瑋

(吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130061)

為確定琿春市城區(qū)土地級別，促進(jìn)土地合理利用，采用多因素綜合評價法構(gòu)建指標(biāo)體系，運(yùn)用特爾斐法確定各因素、因子的權(quán)重，基于ArcGIS軟件平臺對琿春市土地級別進(jìn)行了劃分，并利用市場價格進(jìn)行了驗證.結(jié)果表明：土地級別界線一般平行于道路；河流等障礙物兩側(cè)的土地質(zhì)量差異明顯；土地級別由高至低呈環(huán)狀過渡，距琿春市中心區(qū)愈近，土地級別愈高；土地級別與商服中心在空間上存在相關(guān)關(guān)系.

城區(qū)土地定級；ArcGIS；多因素綜合評價法；琿春市

土地作為一個動態(tài)系統(tǒng)，其質(zhì)量隨時間的推移而不斷發(fā)生變化[1].土地定級是以土地的經(jīng)濟(jì)、社會、自然等多方面屬性為依據(jù)，對土地使用價值進(jìn)行綜合分析、揭示城鎮(zhèn)內(nèi)部土地質(zhì)量空間差異的過程.[2]為滿足土地定級成果應(yīng)保持現(xiàn)勢性的要求，當(dāng)影響土地質(zhì)量的相關(guān)因素發(fā)生變化時，必須對土地定級成果進(jìn)行更新.本文采用多因素綜合評價法，主要從定量的角度分析了琿春市城區(qū)土地質(zhì)量的差異，并基于ArcGIS軟件平臺完成了土地定級，以全面掌握琿春市城區(qū)土地的基本情況，實現(xiàn)土地資源的最優(yōu)配置，綜合提高土地的利用效率；同時，也為琿春市土地政策的制定及調(diào)控措施的完善提供理論支撐，為土地估價、土地稅費(fèi)征收和土地利用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù).

1 數(shù)據(jù)來源與研究區(qū)域概況

1.1 數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括經(jīng)濟(jì)社會狀況、土地開發(fā)利用水平等，主要來源于琿春市統(tǒng)計年鑒及國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、報表等；圖件資料包括土地利用總體規(guī)劃圖、行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖、遙感影像圖以及各種管線圖等，主要通過琿春市國土局及相關(guān)部門調(diào)研獲得；樣點(diǎn)資料來源于市場調(diào)查(已剔除異常樣本).評價時點(diǎn)為2014年12月31日.

1.2 研究區(qū)域概況

琿春市坐落于吉林省延邊朝鮮族自治州東南部，地理位置為東經(jīng)130°03′21″～131°18′33″，北緯42°25′20″～43°30′18″；東南與俄羅斯接壤，北部與汪清縣毗鄰，西北與圖們市相連，東北與黑龍江省相鄰，是國家級戰(zhàn)略長吉圖開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)的窗口城市，也是中國唯一位于中俄朝三國交界的邊境城市，區(qū)位優(yōu)勢得天獨(dú)厚.本文研究區(qū)域為琿春市城區(qū)建設(shè)用地范圍內(nèi)的土地，依據(jù)琿春市土地利用總體規(guī)劃確定，總面積21.42 km2.

近年來，琿春市主動融入國家“一帶一路”戰(zhàn)略，借著東北亞老工業(yè)基地再振興的東風(fēng)，不斷推進(jìn)示范區(qū)建設(shè)，這勢必會對土地質(zhì)量帶來深刻的影響.因此研究琿春市土地級別的變化對于區(qū)域發(fā)展具有重要意義，對于確定同類小城鎮(zhèn)的土地級別具有借鑒作用.

2 技術(shù)路線及技術(shù)要點(diǎn)

2.1 技術(shù)路線

本文采用特爾斐(DELPHI)法篩選、確定琿春市城區(qū)土地定級的因素、因子及權(quán)重值；借助ArcGIS軟件，利用網(wǎng)格法劃分土地定級單元；按總分頻率曲線法和總分?jǐn)?shù)軸法對土地級別進(jìn)行初步劃分；最后利用市場交易價格對初步劃分的土地級別進(jìn)行驗證.

2.2 技術(shù)要點(diǎn)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，土地管理水平的高低與信息化管理水平的好壞息息相關(guān)[3].ArcGIS為構(gòu)建電子化、科技化、信息化、一張圖的數(shù)據(jù)體系提供了良好的技術(shù)平臺，為本次土地定級提供了可靠的軟件支撐.

(1) 將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)完美結(jié)合

圖1 空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)關(guān)系

ArcGIS建立起了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)系(見圖1)，有效利用了地籍圖、規(guī)劃圖、遙感圖、行政區(qū)劃圖等圖形數(shù)據(jù)，滿足了定級過程中圖數(shù)互查的要求.

(2) 可高效完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

基于ArcGIS軟件平臺建庫，電子圖件采用基于ArcGIS軟件的個人地理數(shù)據(jù)庫(personal geodatabase)格式，其他數(shù)據(jù)格式包括Mapinfo(MIF)，MapGIS(wt，wl，wp)，CAD(DWG)等都可以基于ArcGIS軟件平臺轉(zhuǎn)換為個人地理數(shù)據(jù)庫格式，為土地定級所用[4-6].

(3) 可實現(xiàn)投影變換

城市總體規(guī)劃成果圖件、地籍圖等工作底圖均為北京54坐標(biāo)系，ArcGIS可將其統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成西安80坐標(biāo)系，并以1980西安坐標(biāo)系、高斯3°帶投影作為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)創(chuàng)建本文土地定級的數(shù)據(jù)庫圖層.

(4) 可進(jìn)行圖層配準(zhǔn)

本文將2010年土地級別圖和地籍圖經(jīng)坐標(biāo)系和投影轉(zhuǎn)換后，基于ArcGIS軟件平臺以遙感影像圖為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)道路、水系、重要地物及標(biāo)志性建筑來進(jìn)行空間校正，確保三套圖件數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的一致性.

(5) 制圖功能強(qiáng)大，方便快捷

道路系統(tǒng)：地籍圖中道路系統(tǒng)依據(jù)道路的自然屬性測繪成圖.琿春市的鐵路、高速公路、主干道、次干道、支路等均位于同一圖層，基于ArcGIS軟件平臺提取道路圖層，形成最終的道路系統(tǒng).

水系系統(tǒng)：以遙感影像圖為工作底圖，基于ArcGIS軟件平臺對琿春市水系進(jìn)行矢量化成圖，然后依據(jù)水域面積大小及其分布情況進(jìn)行適當(dāng)取舍和簡化.

宗地權(quán)屬界線：基于ArcGIS軟件平臺，提取地籍圖中的宗地權(quán)屬界線圖層，對于國家保密單位、不公開的單位宗地權(quán)屬界線全部舍去，相鄰宗地相同地類的權(quán)屬界線適度合并和形狀簡化[7].

3 琿春市城區(qū)土地綜合定級

3.1 定級因素因子及其權(quán)重的確定

根據(jù)《城鎮(zhèn)土地定級規(guī)程》(GB/T 18507-2014)的要求，本文嚴(yán)格按照主導(dǎo)因素原則、級差收益原則以及地域分異等原則確定因素、因子體系.采用特爾菲法篩選可充分體現(xiàn)區(qū)位差異且對土地級別影響較大的因素、因子，經(jīng)三輪打分最終確定了商服繁華程度、交通條件以及基礎(chǔ)設(shè)施狀況3個定級因素，因素、因子體系及權(quán)重值詳見表1.

3.2 劃分土地定級單元

定級單元作為評定土地級別的基本空間單位，各單元內(nèi)部的土地特性及區(qū)位條件基本相同.本文以琿春市2014年地籍圖及遙感影像圖為底圖，借助ArcGIS平臺，采用網(wǎng)格法劃定每一個定級單元，面積均為50 m×50 m.

表1 琿春市土地定級因素因子權(quán)重表

3.3 計算因素分值及繪制作用分值圖

土地定級因素可分面狀和點(diǎn)、線狀兩大類分別量化.面狀因素可直接計算其對研究區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的作用分；點(diǎn)、線狀因素應(yīng)先按規(guī)?；蝾愋颓蟪龉δ芊?，再根據(jù)相對距離，按照衰減公式計算出空間上各點(diǎn)的作用分；最終經(jīng)加權(quán)求和確定評價單元總分值，即多因素綜合作用分值[8].各因子的分值計算說明見表2.值得注意的是，點(diǎn)、線狀因素、因子的作用分值在計算過程中，測算距離時一般采用的是空間直線距離，卻忽略了因素因子與各定級單元之間的可通達(dá)性，如：琿春市城區(qū)定級范圍內(nèi)有琿春河流過，對因素因子的作用分衰減造成了影響.因此，本文以通行處為結(jié)點(diǎn)，按結(jié)點(diǎn)處的作用分及剩余的影響半徑進(jìn)行二次衰減.

表2 綜合定級因子作用分值說明表

本文以商服繁華程度分值的計算為例，著重進(jìn)行詳盡說明.

(1) 商服中心的劃分

根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會相關(guān)資料和實地調(diào)查結(jié)果可以確定，琿春市城區(qū)內(nèi)國貿(mào)附近，即龍源西街與新安路交匯處為商服業(yè)網(wǎng)點(diǎn)集聚區(qū).該區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)活動最為密集、客流量較多且交易量大，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的輻射、帶動作用較強(qiáng)，本文最終將該區(qū)域確定為商服中心.

(2) 規(guī)模指數(shù)和功能分的確定

由于琿春市城區(qū)只確定了一個商服中心，因此其規(guī)模指數(shù)為1，功能分值為100分.

(3) 服務(wù)半徑的確定

以商服中心的邊緣到定級邊界的最大距離作為服務(wù)半徑.本文基于ArcGIS系統(tǒng)，經(jīng)圖上量算，最終確定琿春市城區(qū)商服中心的服務(wù)半徑為4 040 m.

(4) 影響作用分值表的編制

選擇指數(shù)衰減公式完成商服功能影響作用分的計算，其公式為

相對距離(r)的計算公式為

式中：r為相對距離；di為i級商服的服務(wù)半徑內(nèi)，點(diǎn)到中心的實際距離；d為i級商服的服務(wù)半徑，本文為4 040 m.

首先將商服中心的影響范圍劃分為10個相對距離空間，各個距離空間的作用分見表3；其次將空間上各點(diǎn)的作用分值進(jìn)行等值勾繪，最終得到商服繁華影響度作用分等值線圖(該圖由ArcGIS生成，見圖2).

表3 琿春市商服功能影響作用分值表

絕對距離/m相對距離/m作用分00.00100.004000.1063.108000.2039.8112000.3025.1216000.4015.8520000.5010.0024000.596.6128000.694.1732000.792.6336000.891.6640000.991.05

(5) 各定級單元內(nèi)因素分值的計算

各定級單元商服繁華影響度分值等于單元中心點(diǎn)的作用分值，根據(jù)作用分值圖及定級單元劃分結(jié)果完成賦值.定級范圍內(nèi)各評價單元的商服繁華影響度分值統(tǒng)計情況如圖3所示.

4 土地級別的劃分

4.1 土地級別的初步劃分

依據(jù)各定級單元總分值的計算結(jié)果，采用總分?jǐn)?shù)軸法和總頻率曲線法綜合確定琿春市城區(qū)的土地分級標(biāo)準(zhǔn)，并利用ArcGIS系統(tǒng)生成土地級別圖.在土地級別劃分過程中，要遵循級別高低與質(zhì)量優(yōu)劣相對應(yīng)、級別間過渡連續(xù)、相鄰單元土地級差適宜以及盡量保證地塊完整等基本原則.[9-11]

(1) 總分?jǐn)?shù)軸確定法.根據(jù)各定級單元總分值的統(tǒng)計結(jié)果，利用ArcGIS軟件繪制總分?jǐn)?shù)軸圖(見圖4)，并根據(jù)琿春市土地質(zhì)量高低的實際情況，選取突變處對應(yīng)的分值作為分級標(biāo)準(zhǔn).

(2) 總分頻率曲線法.對定級單元的總分值作頻率統(tǒng)計并繪制頻率直方圖，參考琿春市城區(qū)土地質(zhì)量的實際情況，選擇頻率曲線重要拐點(diǎn)處所對應(yīng)的分值作為土地分級標(biāo)準(zhǔn)(見圖5).

圖2 商服繁華影響度作用分等值線圖

圖3 商服繁華影響度單元分值頻率直方圖

圖4 綜合網(wǎng)格值單元質(zhì)量分?jǐn)?shù)軸圖

圖5 綜合網(wǎng)格值單元質(zhì)量分頻率直方圖

綜合上述方法，確定本輪琿春市土地定級基本方案(見表4).

表4 琿春市土地定級基本方案表

4.2 土地級別的驗證

利用市場交易價格驗證法，遵循土地條件相近以及地價樣本相似的原則，將琿春市城區(qū)劃分為若干均質(zhì)區(qū)域，經(jīng)統(tǒng)計、檢驗后，對各均質(zhì)區(qū)域內(nèi)的樣點(diǎn)進(jìn)行計算、分析，獲得地價的平均值，并通過數(shù)理統(tǒng)計分析確定初步劃分的各土地級別對應(yīng)的平均地價區(qū)間[12-13]，結(jié)果見表5.

表5 琿春市城區(qū)土地定級更新樣點(diǎn)數(shù)據(jù)分析表

圖6 琿春市土地級別圖

基于上述結(jié)果，將同一地價區(qū)間內(nèi)的相鄰均質(zhì)地域勾畫連塊繪制成圖，得到琿春市城區(qū)土地級別圖，并與多因素綜合評價法初步確定的土地級別圖對比分析，發(fā)現(xiàn)兩種方法所得到的分級結(jié)果基本相同，證明初步劃分方案較為合理.

5 土地級別圖的編制

琿春市土地級別圖以2014年地籍圖作為工作底圖，結(jié)合遙感圖及行政區(qū)劃圖，基于ArcGIS軟件平臺編制土地級別圖，并遵循土地級別高低與土地質(zhì)量優(yōu)劣基本相同、相鄰單元間的土地級差應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)、盡量保持宗地、自然地塊的完整性等定級原則調(diào)整初步繪制的土地級別圖，結(jié)果見圖6.

6 結(jié)果與分析

6.1 地域組合特點(diǎn)

(1) 琿春市一級用地主要分布于沿河西街、春城路、靖邊路之間的繁華區(qū)域，其所處區(qū)域為城區(qū)內(nèi)商服業(yè)最發(fā)達(dá)、交通條件最好的區(qū)域.其中新安路與沿河西街相交地段為琿春市的商業(yè)中心，國貿(mào)大廈等綜合性的營業(yè)場所均坐落于此，反映了城鎮(zhèn)土地級別與商服中心在空間上的相互關(guān)系.

(2) 土地級別界線一般平行于道路.一級界線呈現(xiàn)此種空間走向特征的原因在于目前琿春市城區(qū)內(nèi)商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)主要分布于道路兩側(cè)，沿道路延伸方向呈線狀分布，使得道路成為土地質(zhì)量和收益的突變界線；三、四級土地質(zhì)量和收益受道路影響較大，同時根據(jù)土地分級界線不切割宗地、道路兩側(cè)土地質(zhì)量相同的原則，土地級別的分界線在空間上的走向一般也平行于道路.

(3) 土地級別由高至低呈環(huán)狀過渡，離市中心區(qū)愈近土地級別愈高，隨著距離中心區(qū)的空間距離逐漸加大，土地級別也逐漸降低.

(4) 河流兩側(cè)土地質(zhì)量差異明顯.以琿春河為界，琿春河以北的城區(qū)內(nèi)人口密集、交通便利、基礎(chǔ)設(shè)施完善、商服業(yè)活躍，土地質(zhì)量和土地收益均較河流以南地區(qū)高，土地級別也相對較高，河流以南地區(qū)的土地級別普遍偏低.

(5) 面積比例構(gòu)成：研究區(qū)域總面積為21.42 km2，其中，一級地面積1.38 km2，占總面積的6.44%；二級地為6.10 km2，占28.48%；三級地為9.53 km2，占44.49%；四級地為4.41 km2，占20.59%；一、二、三、四級地的面積比例為1∶4.4∶6.9∶3.2.由此可見，琿春市城區(qū)內(nèi)級別較低的土地所占面積較大，質(zhì)量較高的一級土地面積很小.

(6) 土地用途構(gòu)成：一、二級地以商業(yè)用地為主，其次為行政單位用地等；三級地以住宅用地為主；四級地以工業(yè)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)用地為主.

6.2 土地級別差異分析

根據(jù)定級因素分值的高低和實地考察結(jié)果可以看出，造成土地級別空間分布呈現(xiàn)上述特征和差異的主要原因是基礎(chǔ)設(shè)施配套水平(包括基礎(chǔ)設(shè)施和公用設(shè)施)、商業(yè)集聚規(guī)模以及道路交通條件等.琿春市城區(qū)中心地帶的基礎(chǔ)設(shè)施配套較為完善，商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)分布密集，經(jīng)濟(jì)活動頻繁，土地質(zhì)量和土地收益較高，而新開發(fā)或新規(guī)劃建成區(qū)內(nèi)的土地基礎(chǔ)設(shè)施的配套建設(shè)不夠完善，商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)零星，土地級別較低.另外，琿春河南側(cè)區(qū)域雖離城市中心距離較近，但由于河流的阻礙，造成河流以南地區(qū)各定級因素單元分值不高，土地質(zhì)量與土地收益均較低，土地級別也呈現(xiàn)出明顯低于河流以北地區(qū)的空間特征.

6.3 土地級別范圍變化分析

基于ArcGIS軟件平臺，將本輪更新最終確定的土地級別界限與2010年的土地級別圖進(jìn)行對比分析，得出以下結(jié)論：

(1) 琿春市城區(qū)一級地、二級地的級別界限變化不大.

(2) 三級地范圍有所擴(kuò)大，主要原因是該區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施日益完善、交通條件更加便利；另外，環(huán)亞山城、龍源華府等房地產(chǎn)項目的開發(fā)，進(jìn)一步加快了該區(qū)域的發(fā)展，因此土地級別有所提高，三級地范圍有所擴(kuò)大.

(3) 四級地范圍稍有減小，且主要集中在琿春市城區(qū)的西部，該區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施完善度不高，交通條件較差，土地級別較低.

7 結(jié)論與討論

(1) 土地定級一般呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：土地級別界線一般平行于道路；障礙物對土地質(zhì)量的影響較大；土地級別由高至低呈環(huán)狀過渡；土地級別與商服中心在空間上存在相關(guān)關(guān)系.

(2) 土地定級作為城鎮(zhèn)土地質(zhì)量經(jīng)濟(jì)評定的有效方法，也是土地管理的基礎(chǔ)工作，有助于促進(jìn)土地資源高效配置、引導(dǎo)土地市場健康發(fā)展.

(3) 利用多因素綜合評價法初步確定土地級別，結(jié)合交易樣點(diǎn)綜合定級是行之有效的方法，本文建立的評價體系科學(xué)可行.

(4) ArcGIS軟件平臺可操作性強(qiáng)，可以將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)完美結(jié)合，大大減少了土地級別確定過程中的人為性，有效提高了科學(xué)性.

[1] 張海霞，李明竹，劉斐，等.GIS支持下城鎮(zhèn)土地定級研究——以河北省高陽縣為例[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2012(6)：57-61.

[2] 王博，符海月.基于Voronoi圖的貴陽市城鎮(zhèn)土地定級[J].中國土地科學(xué)，2013(4)：85-90.

[3] 張文婷，王海軍，陳瑩瑩，等.顧及障礙物的樸素貝葉斯分類法在城鎮(zhèn)土地定級中的應(yīng)用[J].資源科學(xué)，2013(9)：1871-1876.

[4] 陳韋，熊向?qū)?，王芳，?兼顧城市規(guī)劃因素的城鎮(zhèn)土地定級技術(shù)路線探討——以武漢市商業(yè)用地定級為例[J].中國土地科學(xué)，2015(1)：79-85.

[5] 李玉華，高明，許汀汀，等.基于ArcEngine的城鎮(zhèn)土地定級估價信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國土地科學(xué)，2015(1)：92-97.

[6] 賈澤露，劉耀林，張彤.空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在土地定級估價中應(yīng)用[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2005(3)：72-77.

[7] 林先成，楊武年.基于柵格數(shù)據(jù)空間分析的城鎮(zhèn)土地定級研究[J].國土資源遙感，2008(2)：99-101+108.

[8] 吳宇哲，吳次芳.城鎮(zhèn)土地定級技術(shù)路線的探討[J].經(jīng)濟(jì)地理，2006(1)：106-110.

[9] 王海軍，張德禮.基于空間聚類的城鎮(zhèn)土地定級方法研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)，2006(7)：628-631.

[10] 陳海燕，楊立國，周國華.基于GIS的城鎮(zhèn)土地定級研究——以益陽市為例[J].云南地理環(huán)境研究，2007(1)：47-50.

[11] 李淑英，付梅臣，畢銀麗.城鎮(zhèn)土地定級因素選擇研究——以河北省武安市為例[J].國土資源科技管理，2007(6)：12-15.

[12] 劉耀林，唐旭，何建華.基于數(shù)據(jù)場的空間分析技術(shù)及其在土地定級中的應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)，2009(9)：1009-1013.

[13] 黃杏元，高文，徐壽成.地理信息系統(tǒng)支持的城市土地定級方法研究[J].環(huán)境遙感，1993(4)：241-249.

(責(zé)任編輯：方 林)

Study on land grading in Hunchun city based on ArcGIS

SUN Bo，LI Shu-jie，HUANG Shuo-qiu，LIANG Zhen-wei

(College of Earth Sciences，Jilin University，Changchun 130061，China)

To determine the land level of Hunchun city and promote it’s rational use，this article building land synthesized grading index system by multi-factor comprehensive evaluation method，using Delphi method to confirm index weight，taking Hunchun as an example to divide the land grade based on ArcGIS and validating it with the market price.The results indicate that the land grade boundaries generally parallel to the road；the quality of land on both sides of the river or other obstacles is obviously different；land level from the senior level to the low level present a gradual transition，the closer to the downtown area，the higher the grade of land；land gradation and commercial service center exist correlation in space.

Hunchun；ArcGIS；land gradation；multi-factor comprehensive evaluation method

1000-1832(2017)02-0142-07

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2017.02.026

2016-09-01

國家自然科學(xué)基金資助項目(71303006)；琿春市基準(zhǔn)地價更新與平衡項目(20150812).

孫博(1994—)，女，碩士研究生；通訊作者：李淑杰(1964—)，女，博士，教授，主要從事土地經(jīng)濟(jì)評價和規(guī)劃研究.

F 293.2 [學(xué)科代碼] 790·4720

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