cartografia

IV Simpsio Brasileiro de Cincias Geodsicas e Tecnologias da Geoinformao Recife - PE, 06- 09 de Maio de 2012

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O.A.Lunardi, A. L. T. Da Penha, R.W. Cerqueira

O EXRCITO BRASILEIRO E OS PADRES DE DADOS GEOESPACIAIS PARA A INDE

1OMAR ANTNIO LUNARDI

2ALEX DE LIMA TEODORO DA PENHA 2RODRIGO WANDERLEY DE CERQUEIRA

1Diretoria de Servio Geogrfico DSG, Braslia, DF

23 Diviso de Levantamento 3 DL, Olinda, PE [email protected], [email protected], [email protected]

RESUMO - O presente trabalho descreve a atuao do Exrcito Brasileiro nos padres de dados espaciais para a Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE), conforme o Decreto no 6.666, de 27 de novembro de 2008. Para tanto, expe como o crescimento do universo de usurios de informaes geoespaciais (IG) tornou necessrio as seguintes aes: padronizar os produtos gerados (requisito fundamental para a interoperabilidade dos dados); atestar a qualidade dos dados. Assim, apresenta os conceitos fundamentais a respeito das IG, no contexto das modernas normas da Comisso Nacional de Cartografia (CONCAR), tais como: dado, informao, conhecimento, padro, qualidade, dados geoespaciais de referncia e dados geoespaciais oficiais de referncia. Expe ainda as responsabilidades do Exrcito para a elaborao dos padres da INDE, bem como a situao das especificaes tcnicas (ET), detalhando as Especificaes Tcnicas para Estrutura de Dados Geoespaciais Vetoriais (ET-EDGV); para a Aquisio de Dados Geoespaciais Vetoriais (ET-ADGV); para Controle da Qualidade de Produtos de Conjunto de Dados Geoespaciais (ET-CQPCDG); e para Produtos de Conjunto de Dados Geoespaciais (ET-PCDG). Descreve-se tambm o significado e a importncia do Perfil de Metadados Geoespaciais Brasileiro (MGB). ABSTRACT - This work describes the actions of the Brazilian Army in the spatial data standards for the National Spatial Data Infrastructure (INDE), as the Decree at 6,666, November 27, 2008. For this, exposes how the growing universe of users of geospatial information (GI) became necessary the following actions: standardize the products generated (fundamental requirement for interoperability of data); attest the data quality. So presents the fundamental concepts of IG, in the context of modern standards of the National Commission of cartography (CONCAR), such as: data, information, knowledge, standard, quality, geospatial reference data, official geospatial reference data. Also exposes the Brazilian armys responsibilities for the elaboration of the standards of the INDE, as well as the situation of technical specifications (ET), detailing the technical specifications for Geospatial Vector data structure (ET-EDGV); for the acquisition of geospatial data Vector (ET-ADGV); for quality control of products of Geospatial data set (ET-CQPCDG); and for Geospatial data set products (ET-PCDG). Also describes the significance and importance of Brazilian Geospatial Metadata Profile (MGB).

1 INTRODUO

H pouco tempo, as informaes geoespaciais (IG) das feies naturais e artificiais do terreno eram transmitidas ao usurio apenas por meio de sua posio, definida por sua geometria, e de sua identificao, de acordo com convenes cartogrficas estabelecidas para cada escala de carta. A utilizao dessas informaes dependia essencialmente da inferncia humana para sua localizao, interpretao e manipulao.

Atualmente, com o crescimento do universo de usurios de IG, o aumento do nmero de produtores dessas informaes e com o advento do geoprocessamento, surgiram duas necessidades: padronizar os produtos gerados (requisito fundamental para a interoperabilidade dos dados) e atestar a qualidade dos mesmos. Esses aspectos foram abordados pela Conferncia das Naes Unidas para o Meio Ambiente e Desenvolvimento que, em 1992, reconheceu que em muitas reas (territoriais e de conhecimento) a qualidade dos dados espaciais no era adequada. Alm disso,


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onde os dados espaciais existentes eram consistentes, e possuam qualidade satisfatria, a sua utilidade estava reduzida por restries de acesso ou por falta de padronizao dos conjuntos de dados.

2 CONCEITOS

Antes que seja feita a abordagem de modo mais aprofundado, de fundamental importncia a compreenso de alguns conceitos bsicos. Assim, a seguir sero expostos conceitos adotados no presente trabalho:

- Dados: observaes ou resultado de uma medida (por investigao, clculo ou pesquisa) de aspectos caractersticos da natureza, estado ou condio de algo de interesse, que so descritos atravs de representaes formais e, ao serem apresentados de forma direta ou indireta conscincia, servem de base ou pressuposto no processo cognitivo (SETZER, 2001).

- Informao: gerada a partir de algum tratamento ou processamento dos dados por parte do seu usurio, envolvendo, alm de procedimentos formais (traduo, formatao, fuso, exibio, etc.), processos cognitivos de cada indivduo (MACHADO, 2002; SETZER, 2001).

- Conhecimento: informaes que foram analisadas e avaliadas sobre a sua confiabilidade, sua relevncia e sua importncia (DAVENPORT, 2001). gerado a partir da interpretao e integrao de dados e informaes.

- Padro: documento aprovado por um organismo reconhecido que prov, pelo uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou caractersticas de produtos, processos ou servios cuja obedincia no obrigatria (ISO 9000:2000).

- Qualidade: Expressa o grau de aderncia de um produto a padres que atendem um determinado uso (CONCAR, 2010).

- Dados geoespaciais de referncia: conjunto de dados que proporcionam informaes genricas de uso no particularizado, elaborados como bases imprescindveis para o referenciamento geogrfico de informaes sobre a superfcie do territrio nacional. Constituem os insumos bsicos para o georreferenciamento e contextualizao geogrfica de todas as temticas territoriais especficas (CONCAR, 2010).

- Dados geoespaciais oficial de referncia: para ser considerado oficial, um determinado conjunto de dados geoespaciais precisa ser, necessariamente, homologado pelo rgo federal competente. Entende-se por competente o rgo cuja atribuio legal elaborar as especificaes tcnicas referentes ao conjunto de dados geoespaciais e/ou aquele com amparo legal para fazer a homologao (CONCAR, 2010). 3 A INFRAESTRUTURA NACIONAL DE DADOS ESPACIAIS (INDE) No Brasil, o Decreto no 6.666, de 27 de novembro de 2008, institui a Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE) e a define como o conjunto integrado de tecnologias; polticas; mecanismos e procedimentos de coordenao e monitoramento; padres e acordos, necessrio para facilitar e ordenar a gerao, o armazenamento, o acesso, o compartilhamento, a disseminao e o uso dos dados geoespaciais de origem federal, estadual, distrital e municipal.

Masser (2002) aponta o seguinte conjunto de motivaes para a implementao de uma INDE: - A importncia crescente da informao geogrfica dentro da sociedade de informao; - A necessidade de os governos coordenarem a aquisio e oferta de dados; - A necessidade de planejamento para o desenvolvimento social, ambiental e econmico; - A modernizao do governo, em todos os nveis de gesto e desenvolvimento (aquisio, produo, anlise e

disseminao de dados e informaes). Quanto aos objetivos de uma INDE, destacam-se os seguintes: - Compartilhar IG, inicialmente na administrao pblica, e depois para toda a sociedade; - Incrementar a administrao eletrnica no setor pblico; - Garantir aos cidados os direitos de acesso IG pblica para a tomada de decises; - Incorporar a IG produzida pela iniciativa privada; - Harmonizar a IG disponibilizada, bem como registrar as caractersticas dessa IG; - Subsidiar a tomada de decises de forma mais eficiente e eficaz. A justificativa para a implantao de uma IDE est ligada, fundamentalmente, a duas idias (IGN, 2008): - O acesso aos dados geogrficos existentes deve ocorrer de modo fcil, cmodo e eficaz; - A IG deve ser reutilizada uma vez que tenha sido usada para o projeto que justificou a sua aquisio, face aos

custos elevados de sua produo. A proposta da criao de uma INDE tem como base o princpio de cooperao entre sistemas, o acesso livre s

informaes geogrficas, a interoperabilidade possibilitada pela padronizao dos metadados (LUNARDI et. al.,2009). A Figura 1 ilustra exemplos de padres da INDE e suas especificaes tcnicas:


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Figura 1: Exemplos de Padres da INDE

As responsabilidades para elaborao dos padres da INDE, bem como a situao das aludidas especificaes

tcnicas (ET), encontram-se na tabela 1:

Tabela 2: Exemplos de Padres da INDE

Dado Geoespacial Esp. define Padro

Finalidade Instituio Responsvel

Situao / Instituio Executora

Dados vetoriais escalas menores que 1:250.000

Map srie Brasil (2 verso Man. CIM, doc. Tc. BCIM, e MD,

v.5.0)

Definir um modelo de dados vetoriais para garantir a consistncia lgica

IBGE - Art 8 do Decreto Lei Nr 243,

28 Fev67

Em Atualizao

IBGE Cartografia Terrestre

(Mapeamento Geogrfico) Dados matriciais

escalas menores que 1:250.000

NI NI IBGE NI

Dados matriciais escalas 1:250.000 e

maiores ET-PCDG

Definir os padres dos produtos de conjuntos de dados geoespaciais matriciais

Em elaborao /

DSG

ET-EDGV Definir um modelo conceitual p/ dados vetoriais garantindo a consistncia lgica

Elaborada/ CONCAR/ CEMND

ET-ADGV

Definir regras de aquisio da geometria dos dados garantindo a consistncia lgica do atributo geometria e consistncia topolgica

Elaborada/ DSG

ET-PCDG Definir os padres dos produtos de conjuntos de dados geoespaciais vetoriais

ET-RDG Garantir a consistncia na representao das mesmas classes de objetos

Cartografia Terrestre

(Mapeamento Topogrfico)

Dados vetoriais escalas 1:250.000 e maiores

ET-CQPCDG

Definir os procedimentos para o controle de qualidade dos produtos de conjuntos de dados geoespaciais vetoriais

Dados matriciais escalas 1:2.000 e

maiores ET-PCDG

Definir os padres dos produtos de conjuntos de dados geoespaciais do tipo planta cadastral matricial

Cartografia Terrestre

(Mapeamento Cadastral) Dados vetoriais escalas

1:2.000 e maiores ET-PCDG

Definir os padres das plantas cadastrais vetoriais

Exrcito Brasileiro- DSG -decreto Lei 243 Cap IV, art 6. 1, Letra b) com o Cap VII, art. 15,

1 , numero 2

Em elaborao /

DSG

3.1 Especificaes tcnicas para estrutura de dados geoespaciais vetoriais (ET-EDGV) e para aquisio de dados geoespaciais vetoriais (ET-ADGV)


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A elaborao da ET-EDGV iniciou com a criao de uma abstrao, seguindo o enfoque na tecnologia orientada a objetos, do Espao Geogrfico Brasileiro (EGB), observando o nvel de detalhamento adequado a uma base cartogrfica sistemtica (LUNARDI, 2009).

Da abstrao do EGB foram realizados recortes temticos de interesse, denominados de categorias da informao geogrfica, que podem ser visualizados na Figura 2.

Figura 2: Categorias de Informao Geogrfica do Espao Geogrfico Brasileiro (Fonte: CONCAR, 2007)

A estruturao das classes de objetos e atributos, alm das relaes espaciais e topolgicas, constitui o passo

inicial para garantir a interoperabilidade da IG. A ET- EDGV, cujo pblico-alvo o de usurios de dados geoespaciais, busca especificar o que deve ser estruturado.

A ET-ADGV tem por objetivo padronizar e orientar todo o processo de aquisio da geometria dos vrios tipos de dados geoespaciais vetoriais, presentes na ET-EDGV, da CONCAR, para qualquer que seja o insumo a ser utilizado (levantamento de campo, fotografias areas, imagens de sensores orbitais, etc.), visto que os processos de aquisio so similares. Compe um documento que define as regras para a construo dos atributos da geometria de cada classe de objeto constante da modelagem do EGB, nas suas diversas categorias da informao geogrfica. Esta especificao reflete a forma como foram modelados as classes dos objetos e seus relacionamentos espaciais. A elaborao da ET-ADGV de inteira responsabilidade da Diretoria de Servio Geogrfico do Exrcito (DSG) (LUNARDI, 2009).

A ET-ADGV, cujo pblico-alvo o de produtores de dados geoespaciais, busca especificar o como os dados geoespaciais vetoriais devero ser adquiridos. 3.2 Especificaes tcnicas para controle da qualidade de produtos de conjunto de dados geoespaciais (ET-CQPCDG)

A crescente demanda por informaes geoespaciais, para as mais diversas aplicaes (planejamento urbano, marketing, obras de engenharia, etc.), tem se deparado com uma quantidade cada vez maior de produtores / fornecedores de IG e, conseqentemente, de produtos. No entanto, tais produtos nem sempre se encontram atualizados, na escala adequada finalidade desejada e, em alguns casos, sequer existem. H ainda questionamentos, no que se refere aos produtos disponveis: Qual a qualidade do produto? Qual o erro aceitvel para que a finalidade do projeto no seja comprometida? Quem definir o padro de exatido?

Nos primeiros anos da dcada de 80 os produtos cartogrficos se apresentavam exclusivamente na forma analgica e os erros acumulados durante o processo de produo j eram bem conhecidos. Neste contexto foi estabelecido o Padro de Exatido Cartogrfica PEC que se restringia aos aspectos posicionais dos elementos representados em produtos cartogrficos.

A utilizao do PEC restrita para avaliao dos produtos cartogrficos obtidos de forma analgica, mesmo que tenham sofrido posterior processo de digitalizao. Cita-se como exemplo os produtos provenientes da digitalizao matricial de cartas topogrficas impressas, cujos dados geoespaciais foram adquiridos por vetorizao e includos em bancos de dados geogrficos.

Durante o processo de digitalizao os erros originais presentes nos produtos analgicos so acrescidos de outros erros, provenientes das novas etapas produtivas inseridas. Por esse motivo, mesmo que se trate de um produto digital, a qualidade posicional encontrada ser, na melhor das hipteses, igual a do original cartogrfico.

Com o advento da fotogrametria digital, a grandeza dos valores constantes no PEC, bem como a aplicao da prpria norma, passou a ser questionada. Apesar de a cartografia digital gerar alguns erros de pequena significncia, a experincia adquirida pela Diretoria de Servio Geogrfico (DSG), rgo normatizador, indica que os produtos de dados geoespaciais apresentam hoje um maior grau de acurcia posicional que aqueles preconizados pelo PEC. Pode-se atribuir isso a dois fatos:


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- a incorporao ao processo produtivo de avanos tecnolgicos, como por exemplo, a utilizao de satlites para a definio do posicionamento, a aquisio de dados por sistemas fotogramtricos e outros;

- a eliminao de erros tpicos da cartografia analgica e semi-analgica oriundos da utilizao de processos ptico-mecnicos na produo.

Diante dos fatos possvel verificar que novos indicadores estatsticos se fazem necessrios para avaliao da qualidade posicional dos produtos digitais.

Nesse contexto, ser inserida a CQPCDG que, alm de avaliar a acurcia posicional, tambm definir testes de qualidade para os demais indicadores de qualidade de dados geoespaciais previstos na ISO 19113, quais sejam: completude, consistncia lgica, acurcia temtica, acurcia temporal e acurcia posicional, mencionada anteriormente.

De um modo geral, os indicadores de qualidade de dados, e seus sub-elementos, podem assim ser definidos (ISO 19113, 2000):

a) Completude: presena ou ausncia de feies cartogrficas, seus atributos e relacionamentos. - sub-elemento Comisso: presena de excesso de dados; - sub-elemento Omisso: ausncia de dados. b) Consistncia Lgica: grau de concordncia para regras lgicas de estrutura de dados, atributos e

relacionamentos. - sub-elemento Conceitual: suporte para regras de um esquema conceitual; - sub-elemento Domnio: suporte para regras de um valor do domnio; - sub-elemento Formato: grau com que o dado armazenado de acordo com a estrutura fsica da base de dados; - sub-elemento Topolgica: verificao de incorrees de caractersticas topolgicas explicitamente codificadas. c) Acurcia Temtica: acurcia de atributos quantitativos e os atributos incorretos no quantitativos e a

classificao de feies e seus relacionamentos. - sub-elemento Classificaes Incorretas: comparao de classes prprias de feies ou seus atributos com o

universo de discusso; - sub-elemento Atributos No Quantitativos: incorrees de atributos no quantitativos; - sub-elemento Atributos Quantitativos: acurcia de atributos quantitativos. d) Acurcia Temporal: acurcia de atributos temporais e relacionamentos temporais de feies cartogrficas. - sub-elemento Medidas de Tempo: incorrees na referncia temporal de um item; - sub-elemento Consistncia Temporal: incorrees de eventos ordenados e seqncias, se registrados; - sub-elementoValidade Temporal: validade de dados em relao data (tempo). e) Acurcia Posicional: acurcia de posio das feies cartogrficas. - sub-elemento Absoluta ou Externa: no coincidncia no registro de valores de coordenadas, com valores

aceitos como valores reais; - sub-elemento Relativa ou Interna: no coincidncia da posio relativa de feies em uma base de dados e sua

respectiva posio relativa aceita como real; - sub-elemento Reticulado: no coincidncia da posio de valores da malha de coordenadas, com valores

aceitos como reais. Em relao Acurcia Posicional, sero observados os valores constantes no Padro de Acurcia Posicional para

Produtos Cartogrficos Digitais (PAP-PDC), previsto na ET-ADGV (DSG, 2008), conforme expostos nas tabelas 2, 3 e 4.

Tabela 2: Preciso e Acurcia da Planimetria do Produto Cartogrfico

Tabela 3: Preciso e Acurcia da Altimetria do Produto Cartogrfico


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Tabela 4: Preciso e Acurcia do MDT para produo de Produtos Cartogrficos Digitais

(*) Baseado no Decreto no 89.817, de 20 de junho de 1984 (**) Baseado no Manual T34.201 - Normas Gerais para Operaes Geodsicas, Astronmicas,

Topogrficas, Fotogramtricas e Cartogrficas. Edio 1982. (***) Calculado levando-se em considerao o erro do processo de aerotriangulao e o erro de campo Para avaliar os indicadores de qualidade descritos, a CQPCDG definir, para cada teste: o elemento de qualidade

a ser avaliado; a distribuio estatstica a ser utilizada; a amostragem necessria e os procedimentos a serem seguidos. 3.3 Especificaes tcnicas para produtos de conjunto de dados geoespaciais (ET-PCDG)

Composta por duas partes, a ET-PCDG (CONCAR, 2007) tem por finalidade regular e padronizar os Produtos de Conjunto de Dados Geoespaciais (PCDG) utilizados como referncia para o Espao Geogrfico Brasileiro (EGB). Integram a norma as seguintes partes:

- Parte I: Produtos de Conjunto de Dados Geoespaciais Vetoriais; - Parte II: Produtos de Conjunto de Dados Geoespaciais Matriciais. As especificaes tcnicas dos produtos fundamentam-se no contido na norma tcnica ISO 19131, que dispe

sobre as especificaes dos produtos de dados (DPS) de informaes geogrficas. Dentre as especificaes constantes da ISO 19131, encontra-se a Qualidade dos Dados. O DPS estabelece os valores dos ndices necessrios para que determinado produto possua conformidade positiva em relao a qualidade de um produto padro. Estabelece ainda as formas de apresentao dos dados e de distribuio dos produtos (meios de fornecimento, formato de fornecimento do arquivo digital, ...). 3.4 Perfil de metadados

Os metadados - normalmente definidos como informaes que descrevem os dados de informaes geoespaciais so elementos centrais dinmica de todo o processo da INDE, conforme definido no Art. 2 do Decreto n 6.666, de 27 de novembro de 2008: conjunto de informaes descritivas sobre os dados, incluindo as caractersticas de seu levantamento, produo, qualidade e estrutura de armazenamento, essenciais para promover a

sua documentao, integrao e disponibilizao, bem como possibilitar sua busca e explorao. Em virtude do grande nmero de instituies que, na atualidade, esto envolvidas na cadeia de produo e

distribuio de dados geoespaciais, necessrio a aderncia a um conjunto de normas e padres comuns que iro garantir a interoperabilidade entre sistemas diversos, facilitando o compartilhamento dos dados entre as diferentes instituies e organizaes (CONCAR, 2009).


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Um perfil de metadados contm um conjunto bsico e necessrio de elementos que retrate as caractersticas dos produtos geoespaciais de uma determinada comunidade e garanta sua identificao, avaliao e utilizao consistente. Esse conjunto bsico proposto como o ncleo comum a todos os tipos de produtos geoespaciais, sendo que os produtos de mapeamento especial, cadastral e temtico requerem maior detalhamento dos itens de algumas sees dos metadados para retratar suas peculiaridades (CONCAR, 2009).

A PCDG prope a adoo de um formulrio de metadados para armazenar as informaes previstas no Perfil de Metadados Geoespaciais Brasileiro (MGB). A Figura 3 ilustra um modelo de formulrio de metadados para ortofotocarta.

Figura 3: Formulrio de Metadados para Ortofotocarta

4 CONSIDERAES FINAIS

O Exrcito Brasileiro, por intermdio da DSG, vem desenvolvendo especificaes tcnicas e metodologias para nortear a produo de dados geoespaciais estruturados para a INDE. Os dados produzidos de acordo com essas especificaes possibilitaro, atravs da interoperabilidade e dos seus metadados, a racionalizao de recursos e o maior compartilhamento das informaes geoespaciais. REFERNCIAS BRASIL. Decreto n 6.666, de 27 de novembro de 2008. Institui, no mbito do Poder Executivo federal, a Infra-Estrutura Nacional de Dados Espaciais - INDE, e d outras providncias. Dirio Oficial [da] Repblica Federativa do Brasil, Braslia, DF, 28 nov. 2008. Seo 1, pt. 1, p. 57. CONCAR Comisso Nacional de Cartografia, 2007. Especificao tcnica para estruturao de dados geoespaciais vetoriais (ET-EDGV). Rio de Janeiro. CONCAR Comisso Nacional de Cartografia, 2009. Perfil de metadados geoespaciais do Brasil (MGB). Rio de Janeiro. CONCAR Comisso Nacional de Cartografia, 2010. Plano de ao para implantao da infraestrutura de dados espaciais (INDE). Rio de Janeiro. DAVENPORT, T. H. Ecologia da informao. So Paulo: Futura, 2001. 316 p. DSG Diretoria do Servio Geogrfico, 2008. Especificao tcnica para aquisio de dados geoespaciais vetoriais (ET-ADGV). Braslia. IGN/IDEE. Curso sobre IDE. [s. l.], 2008. Ministrado pelo Instituto Geogrfico Espanhol (IGN) e Universidade Politcnica de Madri (UPM), no IBGE, Rio de Janeiro, 2008. 1 CD-ROM.


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ISO. 2000. Project 19113 Quality principles. ISO/ TC 211. Geographic information / Geomatics.. Oslo Norway. 37 pginas. LUNARDI, O. A.; ISSMAEL, L. S.; ALVES, P. D. V.; CARVALHO, L. H. M. Aquisio da geometria de dados geoespaciais para a infraestrutura nacional de dados espaciais (INDE). In: XIV Simpsio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Anais: Cartografia. Natal RN, 2009. MACHADO, F. B. Limitaes e deficincias no uso da informao para tomada de decises. Caderno de pesquisas em administrao, So Paulo, v. 9, n. 2, 2002. MASSER, I. Report on a comparative analysis of NSDI's in Australia, Canada and the U.S. contract report work item d5.4 to ginie (geographic information network in europe). [s. l.]: [s. n.], 2002. Disponvel em: . Acesso em: 10 mai. 2003. SETZER, V. W. Dado, informao, conhecimento e competncia. Datagrama, So Paulo v. 10, 2001. Disponvel em: . Acesso em: 12 jun. 2004. Coleo Ensaios Transversais.

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