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《中国人民解放军国防科学技术大学》 2002年
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基于均匀空间离散域对象的空间数据库关键技术研究

朱铁稳  
【摘要】: 本文的研究以三维空间几何体为研究对象,空间对象的定义符合OpenGIS规范的要求。OpenGIS规范是国际非营利性组织——开放地理数据互操作规范联合会(The Open GIS Consortium,Inc.,简称OGC)——制定的非强制性规范,它的目标旨在解决地理数据共享和地理处理互操作问题,为地理信息系统的应用提供相应的数据共享和地理信息服务。 论文的研究涉及地理信息系统中的空间数据库关键技术,研究的主要思路着眼于利用现有的关系对象数据库技术处理三维空间对象。研究中,我们把三维空间中的0维对象、1维对象、2维对象和3维对象纳入了统一的处理框架,为利用现有的数据库技术处理复杂的地理数据探索出一条可行的途径。 在三维空间中,空间对象的定义基础是欧几里得几何,服从欧几里得公理,但利用计算机系统处理严格服从欧几里得公理的空间对象必定会带来一些问题。例如,如果两条直线有交点,在欧几里得空间中,这个交点是能够被精确地计算出来的,然而,计算机系统是以有限数位工作的,它只能表示有限位的数字,也就是说,计算机中交点的表示通常是近似的,需要进行四舍五入处理,即把精确交点移动到最近的“栅格”点,这样处理必定会带来一些错误,或许利用计算机计算出来的这个交点并不位于这两条直线的任何一条上,这与欧几里得公理是相违背的;由此引发的问题在GIS的实现层面上也往往带来一些错误,例如判定两简单空间对象的交叠(Overlap)时都会产生不正确的结果。为了克服这些问题,本文的研究首先引入了均匀空间离散域RSDD(Regularly Spatial Discrete Domains)的概念,并定义了基于RSDD的基本对象RPOs(RSDD-based Primary Objects)和基于RSDD的对象ROs(RSDD-based Objects)。这些对象的最大特点是它的端点或顶点的坐标都是整数,便于利用计算机对它进行处理,这是因为,计算机对整数的运算和表示不会产生错误。正是由于计算机整数运算和表示的特殊性,用计算机处理均匀空间离散域对象,能保证相关对象的几何一致性和空间数据类型的计算封闭性。 为了保证基于RSDD对象ROs在进行几何运算时的封闭性,论文研究了对均匀空间离散域基本对象相交情形的调整算法(重画一条线、重构一个面和重构一个体)以及对均匀空间离散域对象的操作算法(插入一个RPO-point的算法、插入一条RPO-line的算法、插入一个RPO-plane的算法和插入一个RPO-solid的算法)。 利用Egenhofer的9-交集模型,论文全面地研究了三维空间对象之间的拓扑关系。通过综合与列举一般空间对象拓扑关系的判定规则,得到了从全部512种可能关系中剔除不可能拓扑关系的条件,并利用这些规则和条件得到了三维空间中线与线之间的可能关系数为33种、线与面之间的可能关系数为31种、线与体之间的可能关系数为19种、面与面之间的可能关系数为38种、面与体之间的可能关系数为19种、体与体之间的可能关系数为8种、点与点之间的可能关系数为2种、点与其它对象之间的可能关系为3种,并给出了这些关系各自对应的9-交集矩阵。应 国防科学技术大学研究生院学位论文 用这些结论于RSDD空间对象,得到了RSDD空间对象之间的拓扑关系,以及关于 它们的度量计算。 对象关系数据库是较为成熟的数据库技术,我们在第四章中研究了利用对象关 系数据库处理空间对象的技术,给出了在关系模式中处理空间对象的一般思路和方 法,为地理信息系统的有效应用提出了一种切实可行的办法。 为了在关系模式下有效地对空间数据进行处理,论文提出了八分树的索引结 构,并利用空间填充z一曲线把RSDD空间映射到一维空间,从而建立起了空间对象 的索引顺序。通过把均匀空间离散域RSDD的空间八分分层所得到的子空间作为空 间对象的MBB,加速了空间对象的查询处理效率,可以得到任意的逼近精度。 论文的第六章介绍了我们开发的RO对象处理实验系统,RO对象处理实验系 统旨在验证我们的研究成果。系统采用三层结构,它的底层是利用对象关系数据库 Oraclesi的关系模式存储的空间对象。中间层包括三个处理模块:RSDD空间数据 的处理;RSDD空间数据查询;RSDD空间数据显示。RSDD空间数据的处理主要 处理数据库中空间数据的更新、修改、添加和删除操作,包括对RSDD空间对象的 重构;RSDD空间数据查询主要管理空间数据的查询并给出相应的查询处理结果; RSDD空间数据显示主要管理结果数据的文本显示以及三维可视化显示等。最上层 是用户与系统的交互界面。
【学位授予单位】:中国人民解放军国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP311.131

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 邵晓芳;刘纯贵;杨泽刚;;基于OCI的空间数据访问[J];电脑编程技巧与维护;2010年02期
2 黄继先,鲍光淑,肖志强,林剑;一种面向GIS的静态R-树数据组织方法[J];中南大学学报(自然科学版);2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 黄继先;基于R-树的空间数据库查询技术研究[D];中南大学;2005年
2 周杰文;三维城市地质信息可视化研究[D];华东师范大学;2006年
3 熊伟;基于空间ECA模型的空间数据库主动规则技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 刘新;三维空间关系的描述及其定性推理[D];山东科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李超迪;数字城市地理空间框架的构建与实现[D];河南农业大学;2010年
2 李英本;基于信息网格的空间数据查询[D];辽宁工程技术大学;2005年
3 王十;基于Geodatabase模型的重砂空间数据库研究[D];东北师范大学;2006年
4 王巨才;引白水源测量工程设计及实施成果检验[D];辽宁工程技术大学;2006年
5 陈仲;航道地理信息数据库的设计与研究[D];重庆交通大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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2 朱铁稳,肖予钦,景宁;RSDD和基于RSDD对象的重构算法[J];国防科技大学学报;2002年01期
3 朱铁稳;陈宏盛;景宁;;开放地理数据互操作规范综述[J];计算机科学;2001年07期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李军;三维GIS空间数据模型及可视化技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余小军;;基于MAPGIS输出功能的改进设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2007年01期
2 刘玉红;张卫国;;基于GIS的土壤侵蚀研究系统框架的设计[J];安徽农业科学;2008年08期
3 孙鹏翔;胡昱玲;;ArcGIS9.0在水文分析中的应用[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2010年01期
4 王德春;胡坚;陈欣;;基于MapX的潜艇航行可视化系统[J];兵工自动化;2007年05期
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7 余小军;;基于MAPGIS输出功能的改进设计[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年01期
8 王凌云,李琦,喻文承;Web Service与地理信息互操作[J];测绘科学;2004年01期
9 王鹏;刘立娜;毕再宽;江鹏;;基于Web-XML的地理信息服务体系的设计与实现[J];测绘科学;2006年04期
10 张立亭,祝国瑞,周世健;基于WebGIS的地图数据传输关键技术[J];测绘通报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王锋;顾欲晓;李堑;齐志高;袁育芬;;浅谈“中央直属储备粮库信息查询系统”的开发及应用[A];中国粮油学会第二届学术年会论文选集(综合卷)[C];2002年
2 汪爱华;张树清;张柏;;地理信息系统技术在湿地研究中的应用[A];2001年东北三省测绘学术与信息交流会论文集[C];2001年
3 张永忠;屈婷;;航道海量地形数据三维GIS设计浅析[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
4 李觅;杨焕文;;地理信息系统在农业上的应用研究进展[A];云南省作物学会2004—2006年优秀论文选集[C];2006年
5 陈军;李洁;南立波;;GIS发展应用综述[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
6 周宁;丁琦;;开放实时数据库及其在调度自动化系统中的应用[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年
7 谭红杨;李静宜;;现代制造企业电子商务中GIS应用案例分析[A];中国电工技术学会第八届学术会议论文集[C];2004年
8 潘雨青;陈天滋;;基于GML的地理空间数据模型[A];地图学与GIS学术讨论会论文集[C];2002年
9 于红艳;朱英;;大庆油田地面信息系统及其网络发布技术[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
10 杨卫华;张雁;;加强农业信息化建设促进兵团经济可持续发展[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张泽宝;空间数据库的索引技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 许浒;时空数据库聚集查询算法研究[D];华中科技大学;2010年
3 徐红波;基于空间填充曲线高维空间查询算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 郭新成;拓扑地图模型与图库一体化研究[D];长安大学;2011年
5 韩冰;地学G~4I系统中数据集成技术研究[D];吉林大学;2011年
6 何云峰;视频内容组织与索引技术研究[D];华中科技大学;2011年
7 邱冬生;湖南省国土资源地学数据库模型与数据融合技术应用研究[D];中南大学;2001年
8 何强;基于地理信息系统(GIS)的水污染控制规划研究[D];重庆大学;2001年
9 罗德安;一种基于关系数据库的空间数据模型及其特殊应用[D];西南交通大学;2001年
10 樊昀;基于内容图像检索的一些关键技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程晓;数据仓库中基于位图索引查询优化的研究[D];郑州大学;2010年
2 路瑞强;基于均值和标准差的空间索引方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 冷杰宣;大平矿水库下开采库区三维建模及可视化技术研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 马伟;基于FD-tree的闪存数据库索引技术研究[D];浙江大学;2011年
5 唐亚;无线通讯管理系统中GPS定位的设计与实现[D];电子科技大学;2010年
6 周小军;基于球面的矢量数据可视化研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 于青;面向对象的发电厂资产维护平台[D];山东大学;2010年
8 余定椿;基于GIS的大围山国家森林公园水土流失信息系统研究[D];中南林业科技大学;2010年
9 杨玉军;时态索引技术及算法的研究[D];中南林业科技大学;2007年
10 刘红;XML格式林业矢量专题图网络传输的研究[D];中南林业科技大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐振宇;地理空间元数据库的研究与实现[J];安徽地质;2002年02期
2 刘彭和;韩双旺;张明珠;;基于WEBGIS的巢湖市旅游信息系统设计[J];安徽农学通报;2007年02期
3 蔡爱民,查良松;GIS数据共享机制研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2005年02期
4 朱大培,牛文杰,杨钦,熊璋,陈其明;地质构造的三维可视化[J];北京航空航天大学学报;2001年04期
5 孟宪海,杨钦,李吉刚;基于层面结构的三维闭合地质区块构造算法[J];北京航空航天大学学报;2005年02期
6 僧德文,李仲学,李春民,李翠平;矿床的三维可视化仿真技术与系统[J];北京科技大学学报;2004年05期
7 周志逵,吴娟娟,林国璋,吴鹤龄;AO2DB系统C/S模型及并发控制的设计与实现[J];北京理工大学学报;2001年01期
8 叶水盛,董耀松;基于GIS的重砂空间信息合成[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年01期
9 黄地龙,柴贺军,黄润秋;岩体结构可视化软件系统研究[J];成都理工学院学报;2001年04期
10 邵永社,李晶;GeoDatabase数据模型及其几何网络的拓扑分析应用[J];测绘工程;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 张杨;樊文友;;基于MapGIS的国土资源管理信息系统的特点和发展趋势[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
2 罗灵军;李静;;地理空间信息行业应用与发展[A];重庆市测绘学会第三届优秀论文评选获奖论文暨2005-2006年度学术交流会论文选编[C];2008年
3 李满春;高月明;;基于工作流和GIS的土地利用规划管理信息系统体系结构研究[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
4 李明峰;陈春晖;谈俊忠;;基于VC++的移动曲面拟合等高线生成算法研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
5 彭智成;符永好;黄汉存;;海口市农村土地调查地籍测量数据处理软件的设计与实现[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十一次学术信息交流会论文集[C];2007年
6 兰红明;李敏;杨波;;海南省地名管理信息系统的设计与实现[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十一次学术信息交流会论文集[C];2007年
7 陈镇;李黎;王厚之;;3S技术在现代城镇地籍测绘中的应用[A];新技术在土地调查中的应用与土地科学技术发展-2005年中国土地学会学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗德安;一种基于关系数据库的空间数据模型及其特殊应用[D];西南交通大学;2001年
2 朱大明;基于地理信息系统(GIS)的个旧高松矿田成矿预测[D];昆明理工大学;2002年
3 董鹏;分布式空间信息的高效查询与分析系统研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
4 李军;三维GIS空间数据模型及可视化技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
5 杨峰;分布式并行索引研究[D];电子科技大学;2003年
6 蔡砥;网络计算环境下空间分析的计算模式研究[D];华东师范大学;2004年
7 杜世宏;空间关系模糊描述及组合推理的理论和方法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
8 程起敏;基于内容的遥感影像库检索关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
9 陈珉;分布式空间数据库主动数据更新研究[D];武汉大学;2004年
10 赵仁亮;基于Voronoi图的空间关系计算研究[D];中南大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张长星;基于GIS的活动断裂识别支持系统及其应用[D];辽宁工程技术大学;2000年
2 李勤爽;基于多源遥感信息的WebGIS的设计与实现[D];解放军信息工程大学;2001年
3 蒋鹏;基于组件技术的县域土地开发整理管理信息系统研究[D];南京农业大学;2001年
4 邬群勇;空间数据管理与信息共享技术方法研究[D];福州大学;2002年
5 陈镇虎;面向空间数据库引擎的空间索引系统[D];北京工业大学;2002年
6 夏启兵;基于关系数据库的地理数据库引擎的研究与实践[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
7 施益强;GIS支持下的环境建模研究[D];福州大学;2003年
8 黄添强;基于空间数据挖掘的环境调控空间决策支持系统研究[D];福州大学;2003年
9 侯顺艳;基于组件式GIS的精准农业变量施肥处方系统应用研究[D];河北农业大学;2003年
10 骆炎民;基于XML的WebGIS及其数据共享的研究[D];华侨大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 沈敬伟;温永宁;闾国年;吴明光;张红平;;时空拓扑关系描述及其推理研究[J];地理与地理信息科学;2010年06期
2 李亚楠;刘连忠;;策略驱动的数据交换模型[J];计算机工程;2008年20期
3 刘永山;成雪琴;;基于坐标映射模型的方向关系一致性检验[J];计算机工程;2011年16期
4 吴光强;谭汉松;吴小飞;;空间数据索引技术探究[J];科技广场;2009年09期
5 王文彬;刘文远;;基于MBR&IR的拓扑关系查询处理方法[J];计算机工程与设计;2010年20期
6 王宏艳;;拓扑关系查询中决策树生成算法的改进[J];计算机工程与设计;2011年04期
7 陈学工;张厅;张文艺;张驰伟;;HilCluster:一种简单有效的R-树压缩技术[J];计算机技术与发展;2007年06期
8 张华伟;张洪永;蔡一兵;赵琛;;基于OCI的GIS数据库的开发与应用[J];现代电子技术;2010年15期
9 王少青;武伟;刘洪斌;罗微;;基于GeoDatabase的重庆市柑橘果园数据管理模型研究[J];西南大学学报(自然科学版);2008年09期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
2 宋小华;结合多方面空间关系的动态空间信息处理及其应用的研究[D];吉林大学;2011年
3 马亚明;嵌入式空间数据库理论与技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
4 张建东;个旧锡矿花岗岩接触—凹陷带空间展布特征、控矿机理及空间信息成矿预测研究[D];中南大学;2007年
5 樊红朝;基于光纤光栅的动态面形检测和可视化关键技术研究[D];上海大学;2008年
6 林伟华;多重近似空间索引及其相关检索技术研究[D];华中科技大学;2009年
7 马张宝;旅游出行决策支持系统的方法和技术研究[D];山东科技大学;2009年
8 刘家红;基于复合事件的分布系统异常识别与预警技术研究及实现[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁磊;矿产资源规划数据库建设及应用研究[D];昆明理工大学;2010年
2 詹伟;基于GIS技术的县级国土资源管理系统的开发与设计[D];电子科技大学;2010年
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7 陈宇萍;对ARCGIS制图表达技术路线的改进[D];长安大学;2011年
8 邱丽丽;基于内容的矢量工程图检索技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 许娇龙;基于CityGML的三维GIS关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 殷跃鹏;基于事件的分布式系统行为分析框架的设计与实现[D];国防科学技术大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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3 满晓麟,王书庆,石洞;软件构件化技术及其在桥梁CAD中的应用[J];计算机应用研究;2000年09期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 朱铁稳,钟志农,景宁;基于关系数据库系统的空间数据处理方法(英文)[J];软件学报;2002年01期
3 朱铁稳,肖予钦,景宁;RSDD和基于RSDD对象的重构算法[J];国防科技大学学报;2002年01期
4 李军,景宁,孙茂印;集成型空间数据库技术分析[J];国防科技大学学报;2000年03期
5 李佳田,刘洪斌,武伟,王春晓;基于SDE的土壤信息系统空间数据库的设计与构建[J];西南农业大学学报;2003年02期
6 黄永平,王丽珍;考虑对象方向关系的密度聚类算法[J];云南大学学报(自然科学版);2004年03期
7 黄海涛;基于空间数据库及中间件的GIS网络应用[J];地理信息世界;2004年04期
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9 马长发;县市级农地定级数据库的建立[J];新疆师范大学学报(自然科学版);2005年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陶迎春;陈品祥;;新一代城市地形图产品初探——英国框架性空间数据产品OS MasterMap研究[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年
2 余卓渊;王英杰;Tumasch Reichenbacher;;自适应空间信息用户模型分析研究[A];第七届北京青年科技论文评选获奖论文集[C];2003年
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4 万剑华;叶海波;;房屋管理信息系统数据库的设计与实现[A];山东省测绘学术年会论文集[C];2006年
5 何延波;李轩;;面向气象应用的空间数据库建设与应用[A];中国地理信息系统协会第九届年会论文集[C];2005年
6 尚俊玲;李辉;曾宪胜;;黄河基础地理信息平台空间数据库建设技术的应用研究[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 廖湖声;金志伟;;Web空间要素服务中的复杂要素建模与实现[A];2006年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(三)[C];2006年
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10 吴杰;陆锋;程昌秀;;基于OCCI的空间数据库几何对象实现方法研究[A];中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 蒋捷 韩刚 陈军;空间数据库的基本概念[N];中国测绘报;2004年
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6 北京超图软件股份有限公司总裁 宋关福;地理信息系统平台软件技术发展之路[N];中国测绘报;2009年
7 记者于小晗;1∶20万数字地质图空间数据库建成[N];科技日报;2002年
8 记者 王巧然;国家又一批基础地质资料向社会开放[N];中国石油报;2008年
9 记者 陈瑜;我国1∶5万地质图及航磁系列图件发布[N];科技日报;2008年
10 本报记者 汤传稷;“数字河南”越来越近[N];河南日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 母海东;区域水文地质图空间数据库建设规则研究[D];中国地质科学院;2008年
6 张泽宝;空间数据库的索引技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王旭红;遥感影像数据挖掘技术研究[D];西北大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 银迎;地理栅格数据的空间数据库存储管理研究与实现[D];中南大学;2006年
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5 郭忠胜;基于GIS数据管理系统的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2004年
6 万倩;移动空间信息动态服务与分发研究[D];成都理工大学;2005年
7 王帆飞;空间数据库数据质量评测与质量控制体系研究[D];四川大学;2005年
8 徐曦;城市遗产保护的信息分析[D];武汉大学;2005年
9 周海燕;基于WebGIS的防汛信息发布系统的设计与实现[D];武汉大学;2005年
10 王嫒婷;南海热流信息系统[D];中国地质大学(北京);2006年
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