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《中国科学院研究生院(遥感应用研究所)》 2006年
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高光谱水质遥感监测系统关键技术研究

胡兴堂  
【摘要】:对地观测数据处理软件平台的建立是对地观测系统工程中最关键也是最核心的一环。数据处理平台建设的好坏直接决定了对地观测系统的应用水平和应用效果。虽然目前国内外已经开发出各类别的软件系统和平台,但是这些平台有的偏重通用工具平台的建设,有的偏重空间数据的检索、发布,尤其是基于网络的数据发布,有的侧重于多维空间数据的可视化表达,而面向应用部门同时考虑到定量遥感专业特点和普通生产用户行业需求的专门化和业务化系统还十分缺乏。一方面我国环保行业存在重大行业应用系统需求,另一方面,我们针对高光谱数据处理长期积累成果形成了通用高光谱图像处理平台,迫切需要对通用高光谱处理平台进行业务化,构建面向水质监测行业需求的专门系统,而基于通用高光谱平台构建专门水质监测系统需要解决水质参量反演、平台构建以及系统集成等方面一系列棘手问题。基于这种局面,本文围绕高光谱水质遥感监测系统关键技术这一主题而开展研究。 本文从高光谱数据的自身特点和光谱数据库以及图谱合一的固有特点出发,充分考虑航空/航天高光谱遥感特殊性,构建面向应用的高光谱数据处理与分析平台,并以此为基础结合水质遥感业务构建面向业务化的高光谱水质监测系统REMS。同时从系统工程的角度出发,结合高光谱水质遥感的特点与环保行业需求,本文从水质环境遥感业务和软件工程两方面开展研究,针对海量多源多平台遥感数据(航空/航天)进行水质监测业务反演系统构建。本文讨论内容包括高光谱遥感数掘的多分辨率表达模型、海量高光谱数据的快速处理与访问技术、海量高光谱遥感数据的高效光谱保形压缩技术。同时,本文系统研究了遥感监测平台从建立到运行包括数据获取预处理、数据分析、水质参量反演与专题产品生成、产品发布等整体架构,水质成分产品定义和水质业务规范的建立,提供了针对水环境遥感监测业务化平台关键技术。同时,以江苏太湖为示范区,针对环境遥感监测业务化运行要求,给出了高光谱水质遥感监测系统太湖高光谱水质监测应用实例,基本形成了多类型、多专题、多空间分辨率、多光谱分辨率、多时相环境遥感数据的综合处理和应用能力。 本文以高光谱水质遥感监测系统构建为框架,在分析总结国内外大量相关文献和系统的基础上,结合作者在过去几年中参与构建高光谱图像处理与分析系统和我国首个高光谱水质遥感监测系统的实践和体会,以作者在参与系统建设过程中提出发展并实现的理论和算法为主线,组织整理这篇博士论文。 本文的工作主要体现在三个方面: ①数据处理软件系统与遥感水质反演模型集成:针对高光谱数据的空间特性、光谱辐射特性以及高光谱数据海量特性,系统地给出了海量高光谱数据处理思路和集成方案。 ②将高光谱遥感处理平台向水质遥感监测应用拓展研究:集成了水色大气校正模型和生物光学反演模型,建立了适合我国国情的内陆水色遥感技术体系和业务流程。 ③以江苏太湖流域水质监测构建应用实例,建立了国内首个高光谱水质遥感监测系统,为环保行业进一步应用做铺垫。 作者对以下几个问题做了较为深入的研究: (1) 提出高光谱图像代数结构用于描述高光谱数据,总结提炼出高光谱数据处
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(遥感应用研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP79

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王雷;乔晓艳;董有尔;张姝;尚艳飞;;高光谱图像技术在农产品检测中的应用进展[J];应用光学;2009年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李振华;高光谱图像处理平台的研究与设计[D];华中科技大学;2011年
2 包海燕;高光谱溢油图像分类算法研究[D];大连海事大学;2011年
3 陆皖宁;水体遥感实测光谱数据后处理与软件实现[D];南京师范大学;2007年
4 杨靖宇;遥感影像GPU并行化处理技术与实现方法[D];解放军信息工程大学;2008年
5 于小林;环境遥感监测系统的水质监测图校正算法研究[D];湖南大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 房育栋,余英林;基于分形的混合图象压缩方法[J];信号处理;1996年03期
2 杨超伟,李琦,承继成,齐锐,黄磊,张大力;遥感影像的Web发布研究与实现[J];遥感学报;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 肖青;机载遥感数据的定量化研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 张兵;时空信息辅助下的高光谱数据挖掘[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 耿修瑞;高光谱遥感图像目标探测与分类技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
4 宋江洪;遥感图像处理软件中的关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 隋学艳;朱振林;朱传宝;杨丽萍;姚慧敏;郭洪海;;基于MODIS数据的山东省小麦株高遥感估算研究[J];山东农业科学;2009年02期
2 蔡薇;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;;基于混合像元分解提取小麦种植面积的技术与方法研究[J];山东农业科学;2009年05期
3 陈军;王洪仁;;基于高光谱红边参数的棉花冠层覆盖度提取研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年09期
4 刘占宇;周湾;张莉丽;;入侵植物加拿大一枝黄花的高光谱特性研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年07期
5 王家强;柳维扬;吕双庆;;遥感技术在棉花氮素营养诊断上的应用[J];安徽农业科学;2006年22期
6 陆伟;毛罕平;;高光谱技术在作物信息诊断监测中的应用[J];安徽农业科学;2007年06期
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8 樊科研;田丽萍;王进;杜培林;;基于冠层高光谱遥感对加工番茄产量的估算模型[J];安徽农业科学;2008年10期
9 于祥;刘香华;;基于神经网络的黄河三角洲土地利用遥感获取技术研究[J];安徽农业科学;2009年04期
10 陈拉;;高光谱遥感数据在植被信息提取中的应用研究[J];安徽农业科学;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪震;洪津;张冬英;罗军;;液晶可调谐滤光片在遥感探测中的应用研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 赵春雷;李二杰;姚树然;;基于GIS、GPS技术的蝗虫灾害遥感监测系统[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
3 龚绍琦;王鑫;沈润平;刘振波;李云梅;;滨海盐土重金属高光谱遥感研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
4 马宁;白衡;严卫;;基于Sloped Facet模型的MODIS遥感影像条带噪声去除方法研究[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
5 燕志明;;“3S”的现状与发展展望内蒙古科技大学高等职业技术学院[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
6 熊显名;王冰冰;滕惠忠;;基于IDL的高光谱数据可视化分析[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
7 孙芳;薄文波;王贵钢;;基于MODIS数据的海冰监测研究[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
8 吕京国;张小咏;张立新;陈正超;;微波穿透指数MVI与光学植被指数NDVI的关系探讨[A];中国测绘学会第九次全国会员代表大会暨学会成立50周年纪念大会论文集[C];2009年
9 朱艳;姚霞;冯伟;曹卫星;田永超;;基于高光谱遥感的小麦叶片氮含量监测研究[A];作物逆境生理研究进展——中国作物生理第十次学术研讨会文集[C];2007年
10 罗瑜;游志胜;;分形图像压缩的改进策略[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
2 姚伏天;基于高斯过程的高光谱图像分类研究[D];浙江大学;2011年
3 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
4 杨国鹏;基于机器学习方法的高光谱影像分类研究[D];解放军信息工程大学;2010年
5 陈兵;基于多平台棉花黄萎病的遥感监测研究[D];石河子大学;2010年
6 陈国庆;荧光光谱技术在食品安全监控中的应用研究[D];江南大学;2010年
7 黄远程;高光谱影像混合像元分解的若干关键技术研究[D];武汉大学;2010年
8 李金文;基于水稻叶片生理生态学特征的氮营养诊断[D];浙江大学;2010年
9 陈进;高光谱图像分类方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 江雯倩;交互式协同空间天气数值模拟框架及可视化研究[D];中国地质大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
2 雷彤;基于高光谱的苹果花期果期光谱特征分析及其果量估测[D];山东农业大学;2010年
3 宋晓玥;基于TDPCA与SPIHT的高光谱压缩和降维算法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 邓禄群;高光谱图像类别信息相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 胡春梅;基于数据源优化的高光谱图像异常检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 谢小赞;亚热带典型植物对酸雨和氮沉降胁迫的高光谱响应研究[D];浙江农林大学;2010年
7 于婷;青海省1982-2003年草地NDVI变化分析[D];青海师范大学;2010年
8 马一薇;高光谱遥感图像融合技术与质量评价方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
9 杨雪玲;基于光谱吸收法的乙烯气体浓度检测系统研究[D];山东大学;2010年
10 韩春峰;基于HJ-1B星的云检测及土地覆盖模式与地表温度研究[D];福建师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 喻晓强;刘木华;郭恩有;杨勇;;基于荧光高光谱图像的柑桔糖度无损检测[J];安徽农业科学;2007年36期
2 杜明义;遥感图像的位置校正算法[J];测绘工程;1999年03期
3 张春玲;邱振戈;;基于机群的并行匹配算法[J];测绘科学;2006年06期
4 杨靖宇;张永生;于美娇;纪松;;基于小波变换多分辨率分析特性的遥感影像动态重构的金字塔模型[J];测绘科学;2007年05期
5 曹敏;史照良;;新一代海量影像自动处理系统“像素工厂”初探[J];测绘通报;2006年10期
6 申茜;张兵;李俊生;张霞;张小咏;;航天高光谱遥感器CHRIS的水体图像大气校正[J];测绘学报;2008年04期
7 卢丽君,廖明生,张路;分布式并行计算技术在遥感数据处理中的应用[J];测绘信息与工程;2005年03期
8 吴宇钦;张丽;陈志强;;基于GPU的锥束CT体数据等值面重构和显示的改进[J];CT理论与应用研究;2006年04期
9 王立海,赵正勇;林区TM图像消除噪声方法的比较[J];东北林业大学学报;2005年05期
10 李素菊,王学军;内陆水体水质参数光谱特征与定量遥感[J];地理学与国土研究;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 梅建新;基于支持向量机的高分辨率遥感影像的目标检测研究[D];武汉大学;2004年
2 周海芳;遥感图像并行处理算法的研究与应用[D];国防科学技术大学;2003年
3 宋江洪;遥感图像处理软件中的关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
4 李文;高效的图像恢复算法及并行处理技术[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2001年
5 刘利章;基于小波变换的图像压缩编码研究[D];西北工业大学;2005年
6 周爽;蚁群算法在高光谱图像降维和分类中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕翠芬;基于独立成分分析的高光谱溢油图像聚类研究[D];大连海事大学;2011年
2 张培强;基于小波变换的高光谱图像压缩算法初步研究[D];北京工业大学;2004年
3 周伟奇;内陆水体水质多光谱遥感监测方法和技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
4 郭剑;基于RUP的遥感图像处理软件设计与实现[D];南京师范大学;2004年
5 房波;基于通用可编程GPU的视频编解码器——架构、算法与实现[D];浙江大学;2005年
6 王晶晶;悬浮泥沙光谱特性及其浓度的遥感反演模式研究[D];南京师范大学;2005年
7 谢欢;基于遥感的水质监测与时空分析[D];同济大学;2006年
8 张媛;高光谱遥感图像的处理与应用[D];西北工业大学;2006年
9 朱若波;微型光谱仪及其软件系统的研究[D];浙江大学;2006年
10 杨国鹏;基于核方法的高光谱影像分类与特征提取[D];解放军信息工程大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 方慧;邹强;何勇;李晓丽;;基于高光谱的番茄叶片过氧化物酶活力测定[J];光谱学与光谱分析;2012年08期
2 杨海平;沈占锋;骆剑承;吴炜;;海量遥感数据的高性能地学计算应用与发展分析[J];地球信息科学学报;2013年01期
3 吴静珠;吴胜男;刘翠玲;陈兴海;高峰;;近红外和高光谱技术用于小麦籽粒蛋白含量预测探索[J];传感器与微系统;2013年02期
4 单佳佳;彭彦昆;王伟;李永玉;吴建虎;张雷蕾;;基于高光谱成像技术的苹果内外品质同时检测[J];农业机械学报;2011年03期
5 宣伟;王军;汪秀月;张淮光;;食品安全检测技术研究进展[J];肉类研究;2011年09期
6 徐爽;何建国;易东;贺晓光;;基于高光谱图像技术的长枣糖度无损检测[J];食品与机械;2012年06期
7 李娜;白勇;赵慧洁;徐秋;;基于多核CPU和GPU的高光谱数据并行几何校正[J];现代电子技术;2013年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张建华;冀荣华;祁力钧;王虎;黄士凯;王沛;;作物病虫害信息获取方法研究与展望[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 吴迪;微藻综合品质信息快速无损获取技术和方法研究[D];浙江大学;2011年
2 康俊锋;云计算环境下高分辨率遥感影像存储与高效管理技术研究[D];浙江大学;2011年
3 金长江;基于近红外光谱与机器视觉技术的浆果品质检测研究[D];东北农业大学;2011年
4 樊玉霞;猪肉肉糜品质与安全可见/近红外光谱快速检测方法的实验研究[D];浙江大学;2011年
5 杨靖宇;摄影测量数据GPU并行处理若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
6 纪松;多视匹配策略与优化方法研究[D];解放军信息工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 卢睿;JPEG2000算法中小波模块的GPU并行优化设计[D];西安电子科技大学;2011年
2 张国亮;高光谱图像的小目标检测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 马振国;基于GPU并行加速的正射影像生成研究[D];山东科技大学;2011年
4 邹强;基于高光谱图像技术的番茄叶片和植株抗氧化酶系统活性测定研究[D];浙江大学;2012年
5 杨雪;基于GPU的巨幅遥感影像快速傅立叶变换算法研究[D];河南大学;2012年
6 孙晴晴;光谱解混技术的研究及其在油量分析中的应用[D];大连海事大学;2012年
7 汪小勇;HY-1B卫星定标检验数据处理及管理系统分析与实施[D];中国海洋大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 房育栋,余英林;快速分形图象压缩编码[J];电子学报;1996年01期
2 张霞,张兵,郑兰芬,童庆禧,汪骏发,舒嵘,薛永祺;航空热红外多光谱数据的地物发射率谱信息提取模型及其应用研究[J];红外与毫米波学报;2000年05期
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8 陈良富,庄家礼,徐希孺,牛铮,张仁华,项月琴;非同温混合像元热辐射有效比辐射率概念及其验证[J];科学通报;2000年01期
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10 牛铮,朱重光,王长耀;斜视角度下大气交叉辐射影响分析[J];遥感学报;1997年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王秀珍,黄敬峰,李云梅,王人潮;水稻叶面积指数的高光谱遥感估算模型[J];遥感学报;2004年01期
2 孙琦;郑小贤;刘东兰;;高光谱遥感获取伐区调查数据的应用综述[J];林业资源管理;2006年05期
3 张连蓬;柳钦火;刘国林;江涛;;多方向投影寻踪与高光谱遥感图像特征提取[J];煤炭学报;2007年02期
4 夏学齐,田庆久,杜凤兰;高光谱遥感图像的单形体分析方法[J];中国图象图形学报;2004年12期
5 胡兴堂,张兵,李俊生,郑兰芬,童庆禧;面向应用的海量高光谱影像处理与分析系统集成与实践[J];遥感学报;2005年05期
6 谭琨;杜培军;;基于支持向量机的高光谱遥感图像分类[J];红外与毫米波学报;2008年02期
7 寻丽娜;方勇华;;独立分量分析在高光谱图像舰船检测中的应用[J];计算机仿真;2008年09期
8 温兴平;胡光道;杨晓峰;;基于光谱特征拟合的高光谱遥感影像植被覆盖度提取[J];地理与地理信息科学;2008年01期
9 施英妮;张亭禄;魏雅利;李肖霞;石立坚;;光谱微分技术在高光谱遥感浅海海底底质中的应用初探[J];遥感信息;2010年03期
10 张立福,张良培,村松加奈子,藤原昇,乡町立野北,636-8503;利用MODIS数据计算陆地植被指数VIUPD[J];武汉大学学报(信息科学版);2005年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡兴堂;张兵;郑兰芬;童庆禧;;基于小波变换和分形编码的海量高光谱遥感数据压缩框架研究[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
2 王新鸿;唐伶俐;马灵玲;;高光谱遥感在内陆水质监测中的应用[A];现代测量技术与地理信息系统科技创新及产业发展研讨会论文集[C];2009年
3 谭炳香;李增元;陈尔学;庞勇;;高光谱遥感外来物种监测研究进展[A];全国生物多样性保护及外来有害物种防治交流研讨会论文集[C];2008年
4 田庆久;;高光谱遥感陆海油气探测研究新进展[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
5 费世东;孙艳林;王通胜;;深圳境外东江水源水质监测与分析[A];第三届全国河道治理与生态修复技术交流研讨会专刊[C];2011年
6 王志刚;刘文清;张玉钧;李宏斌;赵南京;司马伟昌;肖雪;刘建国;;激光诱导荧光技术在水质监测中的应用[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
7 刘春红;李平;;高光谱遥感目标探测研究现状与典型应用[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
8 杜培军;方涛;林卉;;高光谱遥感影像降维方法研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
9 张晓红;张立福;王晋年;童庆禧;;HJ-1A卫星高光谱遥感图像质量综合评价[A];第八届成像光谱技术与应用研讨会暨交叉学科论坛文集[C];2010年
10 刘伟东;F Baret;;高光谱遥感土壤湿度信息提取研究[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“农业气象与生态环境”分会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 深圳商报记者 陈姝;深圳首次监测滨海旅游区水质[N];深圳商报;2006年
2 本报记者 闫雪静;昆玉河流动一支“水质监测站”[N];北京日报;2008年
3 龙安成;国控清水江水质监测站建设紧锣密鼓[N];团结报;2008年
4 记者 庞磊成;同饮一江水 共护母亲河[N];潮州日报;2008年
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6 记者 张灿灿 通讯员 王羽;曲靖加强旱灾期间水质监测[N];健康报;2010年
7 记者 李真;长江委加强三峡蓄水期间水质监测[N];中国水利报;2006年
8 记者 杨丽英 张春亮;山西水质监测站今年新增105个[N];中国冶金报;2007年
9 记者 刘世方;市环保局加强我市饮用水水源和水质监测[N];桂林日报;2006年
10 记者 付先锐;黔南州每月定期开展城区集中式饮用水源地水质监测[N];法制生活报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡兴堂;高光谱水质遥感监测系统关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
2 叶成名;基于高光谱遥感的青藏高原岩矿信息提取方法与应用研究[D];成都理工大学;2011年
3 张兵;时空信息辅助下的高光谱数据挖掘[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
4 林娜;高光谱遥感岩矿特征提取与分类方法研究[D];成都理工大学;2011年
5 林志贵;基于证据理论的信息融合研究及其在水质监测中的应用[D];河海大学;2005年
6 卞萌;基于高光谱遥感的茶叶生物化学参数提取的研究[D];武汉大学;2010年
7 刘顺喜;高光谱遥感土地利用信息提取技术研究[D];北京林业大学;2005年
8 孙蕾;小波构造理论及其在高光谱遥感图像去噪与压缩中的应用[D];国防科学技术大学;2010年
9 唐世浩;地表参量遥感反演理论与方法研究[D];北京师范大学;2001年
10 沈艳;植被生化组分高光谱遥感定量反演研究[D];南京信息工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 翁洁雄;面向可持续发展的黄河水资源监测与评价研究[D];天津大学;2005年
2 管军;支持向量机在水质监测信息融合与评价中的应用研究[D];河海大学;2006年
3 罗旭东;输配系统消毒副产物的预测与控制[D];辽宁工程技术大学;2005年
4 樊亚文;多源监测信息集成与融合专家系统的应用研究[D];河海大学;2006年
5 谈鹏程;基于规则的知识系统在水质评价中的应用研究[D];河海大学;2006年
6 冼国勇;紫外吸收法COD监测技术的实验研究及应用探讨[D];广东工业大学;2008年
7 李宇航;三峡库区水质在线监测系统结构控制技术研究[D];重庆大学;2010年
8 袁从贵;水质自动监测与预测初步研究[D];广东工业大学;2006年
9 税永红;城市小型景观水体水华成因及自净能力研究[D];四川大学;2007年
10 杨恒仁;基于PLS的水质多参数监测仪的研究与实现[D];电子科技大学;2009年
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