楊紹純
摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)在地理信息測(cè)繪領(lǐng)域也取得了一些進(jìn)展,但與國(guó)外相比仍存在著較大差距。本文主要針對(duì)煙臺(tái)市當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行研究和分析,以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)建立一個(gè)完善、有效的用于城市測(cè)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)。該平臺(tái)輔助地圖應(yīng)用軟件對(duì)城市坐標(biāo)點(diǎn)提供空間圖形化,同時(shí)結(jié)合地理信息系統(tǒng)中導(dǎo)航定位、地形圖繪制及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等多方面內(nèi)容,以及地理信息系統(tǒng)中導(dǎo)航定位、地形圖繪制及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用,可在測(cè)繪領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。
關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng);測(cè)繪;地圖勘測(cè);GIS
目前國(guó)內(nèi)地圖勘測(cè)技術(shù)還不是很成熟,而且信息量也比較小,但是地理信息系統(tǒng)卻有著巨大的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用前景,在測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用到的地圖勘測(cè)技術(shù)是利用GPS定位系統(tǒng)以及地理信息采集與傳輸?shù)饶K對(duì)地物進(jìn)行測(cè)量和分析。
一、地理信息系統(tǒng)概述
(一)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展
地理信息系統(tǒng)GIS是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的地表空間地理數(shù)據(jù)信息系統(tǒng),通過(guò)與地表探測(cè)相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)地表空間數(shù)據(jù)信息的采集、儲(chǔ)存、運(yùn)算、分析、管理、顯示和描述等功能。GIS技術(shù)綜合了地理學(xué)、地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多技術(shù),而且該技術(shù)常與其它應(yīng)用技術(shù)融合,廣泛用于環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害管理、礦山資源勘探、地質(zhì)測(cè)繪、城市規(guī)劃等諸多領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展,地理信息系統(tǒng)發(fā)展向多媒體地理數(shù)據(jù)信息、數(shù)字制圖、“3S”集成、空間可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)、三維和時(shí)態(tài)GIS等技術(shù)方向發(fā)展。1995年,煙臺(tái)市建設(shè)局建立了第一個(gè)基于地理信息的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),主要是用于城市地理數(shù)據(jù)信息的管理和分析。當(dāng)下,隨著GIS技術(shù)與各行各業(yè)深度融合,尤其與人工智能的融合等,為GIS應(yīng)用發(fā)展提供了諸多可能。
在城市建設(shè)方面,利用地理信息系統(tǒng)可以對(duì)全市進(jìn)行統(tǒng)一控制。例如,城市坐標(biāo)、道路地形圖等地物地圖通過(guò)GIS軟件可生成交通路線圖并實(shí)時(shí)顯示。公路測(cè)量數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)可以通過(guò)GIS軟件的接口,將采集到的各類(lèi)原始資料傳輸至道路地圖上,方便工作人員隨時(shí)查看和修正。
在測(cè)繪領(lǐng)域中,GIS可對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)用地區(qū)域內(nèi)各種建筑物、構(gòu)筑物情況進(jìn)行測(cè)量;利用地質(zhì)地貌特征與水文條件以及氣象因素可確定工程的地理位置;通過(guò)遙感技術(shù)獲取地下水位信息,可確定工程的地址;通過(guò)GIS技術(shù)建立起地物信息數(shù)據(jù)庫(kù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)土地資源狀況進(jìn)行分析與共享。不難看出,地理信息系統(tǒng)在測(cè)繪領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。
(二)地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)
1.GIS系統(tǒng)的組成
GIS系統(tǒng)由數(shù)據(jù)信息采集、處理的各類(lèi)硬件系統(tǒng)設(shè)備、軟件平臺(tái)、以及采集到的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息、系統(tǒng)維護(hù)與應(yīng)用的技術(shù)人員以及各類(lèi)數(shù)據(jù)信息處理模型和方法組成。
2.GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理
基于GIS相關(guān)硬件設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)信息將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)平臺(tái)上,并通過(guò)計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)技術(shù)、分布式運(yùn)算技術(shù)、分析建模技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸、篩選、分析建模、可視化呈現(xiàn)、傳輸以及應(yīng)用和管理等功能。GIS系統(tǒng)可以建立基于時(shí)間、空間、時(shí)態(tài)等多維度空間數(shù)據(jù)信息和屬性數(shù)據(jù)信息。通過(guò)空間分區(qū)、專題分層等數(shù)據(jù)組織方法,建立廣泛的基于空間地理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)資源信息。
3.GIS數(shù)據(jù)信息的可視化表達(dá)與輸出
基于空間和時(shí)間信息,可以建立完整的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)并實(shí)現(xiàn)可視化。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及應(yīng)用分析建??梢詫?shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息結(jié)果展現(xiàn)以及信息處理過(guò)程的可視化,方便快捷地實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果、分析結(jié)果、展現(xiàn)結(jié)果等的數(shù)字化輸出和打印。
4.數(shù)據(jù)庫(kù)資源的查詢、分析、利用與開(kāi)發(fā)
通過(guò)GIS系統(tǒng)建立的是一個(gè)系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的、多維度的、關(guān)于地理信息和空間結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)資源庫(kù)。各類(lèi)采集到的單一數(shù)據(jù)本身并沒(méi)有太多的實(shí)際意義,需要對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)化的篩選、處理等,以信息資源的形式應(yīng)用在具體的工作中才能發(fā)揮出GIS數(shù)據(jù)資源的作用。因而,對(duì)GIS數(shù)據(jù)信息的查詢、建模分析、可視化顯示,以及對(duì)數(shù)據(jù)資源相應(yīng)的預(yù)警、決策處理等,只有通過(guò)數(shù)據(jù)資源的開(kāi)發(fā)和利用,才能將GIS系統(tǒng)價(jià)值發(fā)揮到最大。
二、煙臺(tái)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究
(一)煙臺(tái)地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程
通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及GIS軟件等知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹,初步了解地理信息系統(tǒng)。同時(shí),在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮到不同地區(qū)地理數(shù)據(jù)資源差異性和地域差別。
根據(jù)需要將其分為多個(gè)模塊,每個(gè)功能模塊都有相應(yīng)對(duì)應(yīng)的接口,各部分之間也有不同之處但又相互聯(lián)系。數(shù)據(jù)采集、處理和顯示系統(tǒng)是以模塊化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì),由不同功能模塊形成一個(gè)整體,以實(shí)現(xiàn)信息共享。例如,將地觀測(cè)站分為若干個(gè)單元,根據(jù)需要可設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)及相關(guān)參數(shù)等指標(biāo)。
各子系統(tǒng)間建立起相互關(guān)聯(lián)的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)流系統(tǒng)。該模型由兩個(gè)主要部分組成:第一部分是對(duì)各種類(lèi)型、數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行分析與描述;第二部分則為在上述條件下,各子系統(tǒng)間建立起相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。
(二)總結(jié)
地理信息系統(tǒng)是對(duì)測(cè)繪技術(shù)的一種應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)信息共享,能夠?qū)λ@得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析。而這種功能則需要借助計(jì)算機(jī)來(lái)完成。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)建立起完善且有效的數(shù)據(jù)庫(kù)。我們要利用GPS系統(tǒng)與RTK系統(tǒng)等相關(guān)軟件建立起一套完整并且高效地地理信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),對(duì)其應(yīng)用范圍以及具體操作方式做出合理化處理,以便能夠更好地滿足測(cè)繪作業(yè)需求,同時(shí)還要對(duì)地理信息進(jìn)行查詢和分析,為測(cè)繪作業(yè)提供更多的便利。
三、GIS在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用
(一)測(cè)繪領(lǐng)域介紹
測(cè)繪即測(cè)量和繪圖,現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)融合了GPS、RS、GIS(3S)以及RTK等技術(shù),以多學(xué)科的技術(shù)交叉為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)基于地理信息的測(cè)繪結(jié)果在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的多維度、多時(shí)態(tài)的測(cè)繪結(jié)果呈現(xiàn)。
在傳統(tǒng)的坐標(biāo)系基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段,將衛(wèi)星信息轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)、高程數(shù)據(jù)以及其他空間參數(shù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析可以得到所需的導(dǎo)航位置和路線。該方法不僅能提高測(cè)繪效率,而且能減少工作量,保證測(cè)量精度與質(zhì)量水平,還可實(shí)現(xiàn)多方位觀測(cè)定位(X-Y方向)及遠(yuǎn)程監(jiān)控(NH),確保在對(duì)多點(diǎn)實(shí)施精準(zhǔn)跟蹤時(shí)獲得更為準(zhǔn)確地坐標(biāo)信息。地理信息系統(tǒng)能夠有效地對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,提供更為準(zhǔn)確的信息,同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星定位和全球定位等功能。
(二)測(cè)繪技術(shù)
測(cè)繪數(shù)字化技術(shù)包括GPS技術(shù)、GNSS技術(shù)、RS技術(shù)、RTK技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)為測(cè)繪的精準(zhǔn)定位和定位標(biāo)準(zhǔn)化提供便利,遙感RS技術(shù)為測(cè)繪遠(yuǎn)距、大范圍地理空間信息成像提供給方便,RTK技術(shù)則幫助實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字化的測(cè)繪和測(cè)繪管理,而網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與則為測(cè)繪數(shù)據(jù)的傳送提供了便利。
1.GPS系統(tǒng)
GPS是一種基于全球定位技術(shù)的衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備。該系統(tǒng)能夠提供海量地形要素及其變化情況,并能自動(dòng)生成地圖、三維坐標(biāo)和坐標(biāo)表等地理參數(shù)信息,服務(wù)于測(cè)繪工作。GPS系統(tǒng)是一種高精度的地面三維坐標(biāo)測(cè)量技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間信息進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地觀測(cè),并將其轉(zhuǎn)化為圖形數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用,可以有效提高測(cè)繪工作效率,實(shí)現(xiàn)信息共享,為企業(yè)和政府節(jié)省大量人力、物力資源。
2.RTK系統(tǒng)
RTK系統(tǒng)是一種通過(guò)衛(wèi)星定位獲取地面點(diǎn)位和地理坐標(biāo)以及空間位置間關(guān)系的測(cè)繪技術(shù),是一種空間地理信息系統(tǒng),能夠自動(dòng)獲取地面點(diǎn)位和地物坐標(biāo),還可以通過(guò)GIS、RS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。RTK系統(tǒng)在測(cè)繪領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景。
3.網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在地理信息領(lǐng)域中的應(yīng)用,為人們提供了更方便、更高品質(zhì)地獲取資源的方法。本文主要介紹利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)對(duì)煙臺(tái)市各礦井進(jìn)行定位與分析。通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將礦藏內(nèi)各個(gè)位置上的地形圖和地質(zhì)資料提供給工作人員。同時(shí)也可以借助GIS軟件建立數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)對(duì)空間圖形處理功能以及地理信息查詢等相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)展示,為人們提供更加方便、快捷、高效、實(shí)用的服務(wù)。
(三)GIS在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用
GIS和測(cè)繪有著密不可分的關(guān)系。GIS技術(shù)為測(cè)繪中的“繪圖”建立動(dòng)態(tài)、多維的可視化信息呈現(xiàn)系統(tǒng)。測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展,尤其精準(zhǔn)測(cè)量技術(shù),可為GIS系統(tǒng)提供精準(zhǔn)、可靠、快速、及時(shí)、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)信息。GIS與測(cè)繪融合建立起龐大的空間數(shù)據(jù)庫(kù)、基于測(cè)繪結(jié)果高可閱讀性、可分性的空間數(shù)據(jù)庫(kù),為測(cè)繪數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用提供便利?,F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)基于多種交叉科學(xué)技術(shù)集成了GNSS、RS和GIS系統(tǒng)。
在測(cè)繪領(lǐng)域中,GIS技術(shù)應(yīng)用的例子比較多。例如,應(yīng)用地理信息系統(tǒng)軟件來(lái)進(jìn)行野外地形圖、地物地貌等方面信息的采集。比如,對(duì)山區(qū)河流和丘陵地帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)利用了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)這些資料建立起空間數(shù)據(jù)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)地圖定位功能以及地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。還可根據(jù)需要將所需坐標(biāo)點(diǎn)用坐標(biāo)格式轉(zhuǎn)換成不同類(lèi)型的GIS平臺(tái)中,實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)共享。利用地理信息系統(tǒng)軟件來(lái)進(jìn)行測(cè)繪數(shù)據(jù)采集,可以有效避免人工測(cè)量帶來(lái)的誤差。
(四)空間數(shù)據(jù)庫(kù)
空間數(shù)據(jù)庫(kù)是以GIS、RS技術(shù)為基礎(chǔ),用于對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理的計(jì)算機(jī)程序,可將地理信息轉(zhuǎn)換成可視化圖形或半視覺(jué)符號(hào)形式,并能通過(guò)顯示系統(tǒng)自動(dòng)獲取到所需參數(shù)及結(jié)果的數(shù)字格式??臻g數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量龐大且具有高可訪問(wèn)性,空間數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)不同的需求,將圖形圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、空間關(guān)系數(shù)據(jù)等相應(yīng)的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)模型、處理模式、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法等方面進(jìn)行設(shè)計(jì),進(jìn)而建立起符合需要的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。
煙臺(tái)市在發(fā)展經(jīng)濟(jì)時(shí)也存在著一些問(wèn)題,比如,土地資源分布不均、土地利用率低等一系列問(wèn)題都給開(kāi)發(fā)區(qū)帶來(lái)了極大地壓力和挑戰(zhàn)性,而利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)可以有效解決這些難題。地理信息系統(tǒng)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用使得開(kāi)發(fā)區(qū)對(duì)土地信息進(jìn)行高效處理和分析變得更加便捷,同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)查詢速度,為相關(guān)部門(mén)提供更多的資料。隨著煙臺(tái)市國(guó)土資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的逐步建成和完善,其在地理信息系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代作用,為開(kāi)發(fā)區(qū)提高土地管理效率、促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了一定的積極影響。
四、煙臺(tái)地理信息系統(tǒng)在測(cè)繪領(lǐng)域的擴(kuò)展應(yīng)用
(一)地理信息系統(tǒng)基本原理
地理信息系統(tǒng)是一種信息采集、處理和分析的系統(tǒng),通過(guò)對(duì)各種信息進(jìn)行采集、傳輸和處理,并根據(jù)需要建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢索功能。通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),并利用圖形界面將其呈現(xiàn)出來(lái),為人們提供所需要的資料。
(二)煙臺(tái)地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)
煙臺(tái)市在2015年6月發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)市容縣域空間信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用工作促進(jìn)全市區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化發(fā)展意見(jiàn)》,明確提出要建立“市區(qū)”、“區(qū)(鄉(xiāng))”兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng),并將其分為三個(gè)等級(jí),分別為市級(jí)核心控網(wǎng)、縣域控制網(wǎng)和鄉(xiāng)村關(guān)鍵點(diǎn)控網(wǎng)。
中心控制節(jié)點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn)確認(rèn)根據(jù)開(kāi)發(fā)區(qū)的總體規(guī)劃要求確定煙臺(tái)GIS體系中重要位置控制樁號(hào)。根據(jù)煙臺(tái)GIS體系中的控制點(diǎn)和關(guān)鍵控樁號(hào),確定其坐標(biāo)系統(tǒng),并利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立煙臺(tái)GPS空間軌跡模型。通過(guò)該坐標(biāo)系下對(duì)全廠各分區(qū)域內(nèi)的各類(lèi)信息進(jìn)行整合分析及處理。在煙臺(tái)市開(kāi)發(fā)區(qū)實(shí)施后實(shí)現(xiàn)了資源共享與數(shù)據(jù)共享功能、地理數(shù)據(jù)庫(kù)管理等新應(yīng)用,提高了區(qū)域測(cè)繪精度以及測(cè)量效率,提升了工作人員的專業(yè)素質(zhì)水平和業(yè)務(wù)能力與服務(wù)質(zhì)量,滿足了企業(yè)需求。
(三)煙臺(tái)地理信息系統(tǒng)模型
在坐標(biāo)系中,將平面地圖導(dǎo)入到GPS地理信息系統(tǒng)內(nèi),并利用三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息處理、分析和計(jì)算,其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的高程控制。該模型包括三個(gè)部分:第一個(gè)是建立地物的三維立體圖,第二個(gè)部分為控制點(diǎn)及基準(zhǔn)線,第三層則為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(XY方向)以及地面坐標(biāo)系統(tǒng)等內(nèi)容。
在大地坐標(biāo)系中,將平面地圖導(dǎo)入到GPS地理信息系統(tǒng)內(nèi)后,可以在地圖上顯示出各類(lèi)地物信息,而這些數(shù)據(jù)的獲取是以坐標(biāo)測(cè)量為基礎(chǔ),利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行整合、分析和處理。地理信息系統(tǒng)是以GIS為基礎(chǔ),在對(duì)其進(jìn)行信息的查詢和分析時(shí),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊等手段實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)以及圖形圖像顯示。在利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)時(shí),可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸以及存儲(chǔ),還可實(shí)現(xiàn)空間圖形分析與顯示功能。
五、結(jié)語(yǔ)
在地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中,目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息采集及分析能力等方面仍存在不足之處以及地理數(shù)據(jù)處理與管理等環(huán)節(jié)上有待完善,因此對(duì)其進(jìn)行改造和優(yōu)化是非常有必要的。通過(guò)將空間數(shù)據(jù)庫(kù)引入到測(cè)繪領(lǐng)域當(dāng)中來(lái)解決當(dāng)前所面臨的信息化時(shí)代下資源共享問(wèn)題具有一定現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí)也可為其他相關(guān)行業(yè)提供參考。社會(huì)公眾對(duì)地理信息系統(tǒng)的使用,在一定程度上也能夠提高人們了解、掌握和利用信息資源的效率。
參考文獻(xiàn):
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