CN104992254A - 基于电网gis的山火与气象结合的趋势预判方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，包括：对气象数据进行预处理；将气象数据与电网GIS进行关联；在电网GIS系统中建立电力设备图层；建立火险生成的评估要素算法；将气象要素与火险生成要素进行匹配；预判受山火影响的电力设施，并对电力设施的受损概率进行分析；判断事件类型和等级；对山火影响的范围和距离山火中心最近的电力设施进行判断；调用应急处置预案，对山火发生地进行物资调拨。本发明有益效果：将基础数据与空间数据结合起来，使基础数据具备了空间展示的条件；提高了应急处置人员的处置效率，为突发事件的应急处置提供了强有力的支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法。
背景技术
近年来各行各业基于GIS地图的应用系统层出不穷,这些系统主要应用在交通运输、电力行业、水利行业以及通信等行业。GIS地图应用系统是将计算机的数据信息以图形化的方式，直观、多元化的展示出来，这类基于GIS地图的应用系统在业务处理功能上，操作起来更加简便与快捷，提高应用系统使用人员的决策效率。
森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内造成损失的巨大性等特点，山火通常对输电线路造成熔化绝缘子、增大导线弧垂、塔材发生形变、基础受力发生变化等危害，一旦发生深林山火，将电力设施造成重大的经济损失，因此，如何对森林火灾的发生和蔓延进行预测预报,已成为一个迫切需要解决的问题。
对于气象数据的处理，以往的数据处理方法只是针对单一的数据格式进行处理，其处理标准也并不适用于电力系统的气象灾害预警领域，因此，需要建立一套专用的电网气象数据分类预处理方法。
山火的发生，对于电力设施的危害非常大，极易造成电力设施故障，因此需要非常精确了解该事发地点周边的电力设施分布情况，判断离其最近的电力设施的方位，进而采取必要的资源调拨措施，保障设施正常工作。
另外，在火灾等突发事件的处置中，资源调拨是一项非常重要的突发事件的处置工作，调拨任务及调拨路线的合理规划，对突发事件的处置会起到很大的作用。通常的物资调拨方法是以文字数据的方式录入系统进行物资调拨，这种资源调拨方法只是在信息系统对资源数据进行逻辑关系的处理，其展示并不直观，易造成地理空间混淆，并且在物资调拨的途中，无法有效看到物资的调拨状态，到达了哪里，路线是否合理等等；需要操作者或者决策者有着比较好的空间布局能力。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，以电网GIS为平台，以电力设施数据、气象数据为支撑，通过对气象的高温、湿度、卫星遥感等数据进行分析，在电网GIS平台上将可能发生火灾的地点进行实时标注，利用相关分析工具分析附近的电网设施，并叠加附近的风力、风向、降雨等气象监测信息，预判火险趋势及等级。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，包括以下步骤：
(1)对气象数据进行预处理，将实时监测的气象信息数据接入电网GIS系统，并存储在电网GIS系统的气象数据库中；
(2)将气象数据与电网GIS进行关联，在GIS地图上叠加气象要素；
(3)将电力设施坐标信息存储在电网GIS系统的电力设备数据库中，在电网GIS系统中建立电力设备图层；
(4)确定火险生成的评估要素，将气象要素与火险生成要素进行匹配，最终形成火险的等级、走势和影响范围的预警信息；
(5)将火险的预警信息与电力设施信息进行整合，预判受山火影响的电力设施，并对电力设施的受损概率进行分析；
(6)判断事件类型和等级；按照事件的性质、内容，将事件类型进行划分，按照事件严重程度，划分其具体等级；
根据事件类型和等级，结合电网的拓扑结构和空间地理信息，对山火影响的范围和距离山火中心最近的电力设施进行判断；
(7)调用应急处置预案，对山火发生地进行物资调拨。
所述步骤(1)中，对气象数据进行预处理的方法具体为：
步骤1：电网GIS平台中，建立的标准规范气象数据接口及数据解析规范，建立电网气象数据库；
步骤2：分别对电网GIS平台采集的不同格式的气象数据进行处理，转换成电网能够存储并直接展示的数据格式并存储至电网气象数据库；
步骤3：气象数据分类预处理：对存储至电网气象数据库的数据进行气象数据分类预处理；
步骤4：数据缓存与调用。
所述步骤3中，实时监测数据的预处理具体为：
首先进行完整性检查，当出现数据缺失、错误的问题时，以设定时间为划分点，调用当前无效时间点的上一时刻数据，若上一时刻同样出现数据问题，依次向上进行时间点追溯，当某一时间段出现大量无效数据时，根据监测站类型、距离、优先级关系进行匹配，调用相邻监测站气象数据；
实时监测分要素数据预处理，根据电网对气象数据实时性不同要求，风和降水采用精细查询及无效追溯，以单站为单位进行无效值检索，出现无效数据时追溯该站历史数据记录，当某一时间段数据无效时，调用相邻监测站气象数据，温度、湿度、能见度、气压采用模糊处理，以所有气象监测站为单位，当无效数值超过一定比例时时调用相邻上一时刻数据。
所述步骤(2)的具体方法为：
将实时监测的气象信息接入电网GIS系统，存储在电网GIS系统的气象数据库中，在电网GIS系统中对监测站监测的气象信息进行坐标定位，根据气象监测站在GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上，根据坐标信息建立相应的气象图层。
所述步骤(5)中对电力设施的受损概率进行分析的具体方法为：
a.对气象数据、电力设施数据、设施受损历史数据、人员数据进行数据汇总；
b.设定预警阀值；
c.对汇总到的数据进行数据分类及关联，确定火灾预警区域面积；
d.将火灾预警区域面积与设定区域总面积进行比值计算，计算火灾蔓延到某地区的概率；结合大风、降雨、湿度等级出现的概率，最终得到电力设施的受损概率；
e.将上述概率与设定预警阈值进行比较，对超过设定预警阀值的电力设施区域进行报警提示。
所述步骤(6)中判断距离事件中心最近的电力设施的方法具体为：
a.获取事件中心的经纬度坐标；将事件中心的坐标标绘到GIS平台上；
b.以事件中心为中心，设定距离为半径，检索范围内所有的电力设施；
c.对电力设施进行等级分组；按照分组检索组内的电力设施；
d.将检索到的电力设施与事件中心连接，计算电力设施与事件中心之间的距离；
e.对每个电力设施距离事件中心的距离进行排序，距离最短的电力设施即为距离事件中心最近的电力设施。
所述步骤(7)的具体方法为：
1)调用应急处置预案；应急处置预案中每一种事件都对应一个处置预案模板，根据突发事件的类型调用对应的处置预案模版，读取处置预案模板中对突发事件的物资调配方法；
2)根据处置预案模板匹配出的物资调配方法以及物资数据库中现有的物资信息，确定需要调拨的物资类型及物资数量；
3)将物资调拨的相关信息数据录入调拨数据库，并对数据进行抽取；对抽取到的数据按照物资类型和所在地进行数据分组，对分组后的物资调拨数据选择对应的态势符号；
4)获取每一组物资调拨数据所在地的坐标；将每一组物资调拨数据的坐标与对应的态势符号进行匹配，通过坐标转换将物资调拨数据的坐标标绘到GIS地图上，并对态势符号进行显示；
5)在每一组起点和终点之间绘制出箭头图形，标绘到GIS地图上。
6)对调拨任务中包含的物资数据与物资搭载的调拨车辆进行关联，实时接受调拨车辆的GPS数据，在GIS地图上绘制车辆运行的GPS轨迹；
7)调取外网实时路况数据，分析车辆行进路径是否需要纠正，如果需要纠正，根据车辆目前的位置、目标位置和道路分布，重新确定最优行进路线。
将物资调拨数据传送入移动终端，调拨任务的支、受援双方通过各自的移动终端实时查看调拨物资的信息及位置坐标。
所述物资调拨数据所在地的坐标的确定方法为：
根据物资名称和编号ID查询出物资所属的仓库，从而得到仓库的基本信息，仓库的基本信息包括仓库的坐标位置，把仓库的坐标位置作为调拨物资的坐标位置，然后根据物资的坐标在GIS地图上用图片进行展示。
进行坐标转换方法为：根据物资调拨数据所在地的坐标信息，首先对物资调拨数据所在地的坐标进行坐标校准，确保坐标的准确性；再通过坐标转换工具将80坐标系转换成2000坐标系，目的是定位到GIS地图里；转换坐标后将物资调拨数据所在地定位到电网GIS地图中。
本发明的有益效果为：
本发明将基础数据与空间数据结合起来，使基础数据具备了空间展示的条件；以电力设施数据、气象数据为支撑，通过对气象的高温、湿度、卫星遥感等数据进行分析，在电网GIS平台上将可能发生火灾的地点进行实时标注，利用相关分析工具分析附近的电网设施，并叠加附近的风力、风向、降雨等气象监测信息，预判火险趋势及等级。
以电网GIS平台为基础，将物资调拨的运输过程，在电网GIS平台上自动标绘出来，帮助操作者或决策者直观看到调拨物资所处的位置、行进路径。
系统根据事件的影响范围和危害程度自动确定事件的预警等级以及距离事件中心最近的电力设施，然后针对某一类型的处置预案模板，确定针对该事件的调拨物资类型，并对调拨物资的路线进行标绘。紧密结合电网GIS，将整个调拨过程在GIS地图上直观的进行展示，提高了应急处置人员的处置效率，为突发事件的应急处置提供了强有力的支持。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，包括以下步骤：
(1)对气象数据进行预处理，将实时监测的气象信息数据接入电网GIS系统，并存储在电网GIS系统的气象数据库中；
(2)将气象数据与电网GIS进行关联，在GIS地图上叠加气象要素；根据气象监测站在GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上，根据坐标信息建立相应的气象图层。
(3)将电力设施坐标信息存储在电网GIS系统的电力设备数据库中，在电网GIS系统中建立电力设备图层；
电网GIS平台中包含各种电力设备的地理坐标，将电力设备的坐标信息直接由电网GIS平台导出至GIS地图中，根据电力设备的坐标信息在GIS地图中建立相应的电力设备图层；
根据气象监测站在GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上，根据坐标信息建立相应的气象图层。
(4)确定火险生成的评估要素，将气象要素与火险生成要素进行匹配，最终形成火险的等级、走势和影响范围的预警信息；
根据火险最初生成的范围及大小，结合气象要素的降雨、大风、温度、湿度等影响火灾的气象要素，预判或分析火线等级、走势等，同时关联影响范围的电力设施及重要用户。
(5)将火险的预警信息与电力设施信息进行整合，预判受山火影响的电力设施，并对电力设施的受损概率进行分析；具体方法为：
a.对气象数据、电力设施数据、设施受损历史数据、人员数据进行数据汇总；
b.设定预警阀值；
c.对汇总到的数据进行数据分类及关联，确定火灾预警区域面积；
d.将火灾预警区域面积与设定区域总面积进行比值计算，计算火灾蔓延到某地区的概率；由于大风、降雨、湿度等达到那一级别都是有概率的，所以结合气象概率配合火灾情况即可计算出火灾蔓延到某地的概率，最终得到电力设施的受损概率；
e.将上述概率与设定预警阈值进行比较，对超过设定预警阀值的电力设施区域进行报警提示。
(6)判断事件类型和等级；按照事件的性质、内容，将事件类型进行划分，按照事件严重程度，划分其具体等级；
事件的类型、划分等级是根据《电力集团公司突发事件总体应急预案》来确定的；事件类型具体包括电力突发事件类、用电服务类、公共卫生事件类、自然灾害类、事故灾难类和安全事件类，其中，电力突发事件类包括电力突发事件和大面积停电事件；用电服务类包括电力短缺时间、重要保电事件和用电服务事件；自然灾害类包括水旱灾害、气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害和森林火灾；事故灾难类包括火灾、道路公交事件、电力基础设施事故、通信系统事故和环境污染事故；安全事件类包括群体性事件网络与信息突发事件、人员伤亡事件和涉外事件。
根据事件类型和等级，结合电网的拓扑结构和空间地理信息，对山火影响的范围和距离山火中心最近的电力设施进行判断；
判断距离事件中心最近的电力设施的方法具体为：
a.获取事件中心的经纬度坐标；将事件中心的坐标标绘到GIS平台上；
b.以事件中心为中心，设定距离为半径，一般默认5公里为半径，检索范围内所有的电力设施；
c.由于电力设施数量很多，为了方便查找，按供电公司、变电站、杆塔、线路、电压等级等条件进行组；按照分组检索组内的电力设施；
d.将检索到的电力设施与事件中心连接，计算电力设施与事件中心之间的距离；
e.对每个电力设施距离事件中心的距离进行排序，距离最短的电力设施即为距离事件中心最近的电力设施。
(7)调用应急处置预案，对山火发生地进行物资调拨。具体方法为：
1)调用应急处置预案；应急处置预案中每一种事件都对应一个处置预案模板，根据突发事件的类型调用对应的处置预案模版，读取处置预案模板中对突发事件的物资调配方法；
2)根据处置预案模板匹配出的物资调配方法以及物资数据库中现有的物资信息，确定需要调拨的物资类型及物资数量；
3)将物资调拨的相关信息数据录入调拨数据库，并对数据进行抽取；对抽取到的数据按照物资类型和所在地进行数据分组，对分组后的物资调拨数据选择对应的态势符号；
4)获取每一组物资调拨数据所在地的坐标；将每一组物资调拨数据的坐标与对应的态势符号进行匹配，通过坐标转换将物资调拨数据的坐标标绘到GIS地图上，并对态势符号进行显示；
物资调拨数据所在地坐标的确定方法为：
根据物资名称和编号ID查询出物资所属的仓库，从而得到仓库的基本信息，仓库的基本信息包括仓库的坐标位置，把仓库的坐标位置作为调拨物资的坐标位置，然后根据物资的坐标在GIS地图上用图片进行展示。
坐标转换的方法为：
根据物资调拨数据所在地的坐标信息，首先对物资调拨数据所在地的坐标进行坐标校准，确保坐标的准确性；再通过坐标转换工具将80坐标系转换成2000坐标系，目的是定位到GIS地图里；转换坐标后将物资调拨数据所在地定位到电网GIS地图中。
5)在每一组起点和终点之间绘制出箭头图形，标绘到GIS地图上。
在起点和终点之间使用贝塞尔曲线算法，绘制出箭头图形，标绘到GIS地图上，对调拨路线及调拨物资信息进行标绘并显示。
箭头形状为燕尾状，箭头的起点是2个点，终点是1个点，箭头中心位置是1个点，利用起点2个点连线的中心点、箭头中心位置的点与终点3个点的位置形成标绘箭头。
随着物资调拨的数据变化，间隔设定的时间后，对GIS地图上的数据进行刷新。
6)对调拨任务中包含的物资数据与物资搭载的调拨车辆进行关联，实时接受调拨车辆的GPS数据，在GIS地图上绘制车辆运行的GPS轨迹；车辆及物资通过RFID进行关联，在货物出入库及装卸车时通过RFID扫描进行关联，关联的数据存放到物资数据库，并接入GIS服务数据库，实现调拨任务中物资、车辆及GIS地图展现的关联。
7)调取外网实时路况数据，分析车辆行进路径是否需要纠正，如果需要纠正，根据车辆目前的位置、目标位置和道路分布，重新确定最优行进路线。
根据突发事件地理位置、目标位置和道路分布，计算出突发事件、目标位置之间的每条路径的长度，设定车速为n，60km/h≤n≤110km/h，计算出行驶时间Ti，i＝1,2…,m，m为路径的总数量，对行驶时间Ti按照从小到大的顺序进行排序，通过车辆内部地图导航引擎依次查看每条路径的路况情况，结合行驶时间Ti与路况情况，选择合适的行驶路线。
或者人为直接在GIS地图上进行手动标绘线路，标绘后的线路下发到车辆的移动终端。
将物资调拨数据传送入移动终端，调拨任务的支、受援双方通过各自的移动终端实时查看调拨物资的信息及位置坐标。
一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判系统，包括：
用于对气象数据进行预处理，将实时监测的气象信息数据接入电网GIS系统，并存储在电网GIS系统的气象数据库中的装置；
用于将气象数据与电网GIS进行关联，在GIS地图上叠加气象要素的装置；
用于将电力设施坐标信息存储在电网GIS系统的电力设备数据库中，在电网GIS系统中建立电力设备图层的装置；
用于建立火险生成的评估要素算法的装置；
用于将气象要素与火险生成要素进行匹配，最终形成火险的等级、走势和影响范围的预警信息的装置；
用于将火险的预警信息与电力设施信息进行整合，预判受山火影响的电力设施，并对电力设施的受损概率进行分析的装置；
用于判断事件类型和等级；按照事件的性质、内容，将事件类型进行划分，按照事件严重程度，划分其具体等级的装置；
用于根据事件类型和等级，结合电网的拓扑结构和空间地理信息，对山火影响的范围和距离山火中心最近的电力设施进行判断的装置；
用于调用应急处置预案，对山火发生地进行物资调拨的装置。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)对气象数据进行预处理，将实时监测的气象信息数据接入电网GIS系统，并存储在电网GIS系统的气象数据库中；
(2)将气象数据与电网GIS进行关联，在GIS地图上叠加气象要素；
(3)将电力设施坐标信息存储在电网GIS系统的电力设备数据库中，在电网GIS系统中建立电力设备图层；
(4)确定火险生成的评估要素，将气象要素与火险生成要素进行匹配，最终形成火险的等级、走势和影响范围的预警信息；
(5)将火险的预警信息与电力设施信息进行整合，预判受山火影响的电力设施，并对电力设施的受损概率进行分析；
(6)判断事件类型和等级；按照事件的性质、内容，将事件类型进行划分，按照事件严重程度，划分其具体等级；
根据事件类型和等级，结合电网的拓扑结构和空间地理信息，对山火影响的范围和距离山火中心最近的电力设施进行判断；
(7)调用应急处置预案，对山火发生地进行物资调拨。
2.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，所述步骤(1)中，对气象数据进行预处理的方法具体为：
步骤1：电网GIS平台中，建立的标准规范气象数据接口及数据解析规范，建立电网气象数据库；
步骤2：分别对电网GIS平台采集的不同格式的气象数据进行处理，转换成电网能够存储并直接展示的数据格式并存储至电网气象数据库；
步骤3：气象数据分类预处理：对存储至电网气象数据库的数据进行气象数据分类预处理；
步骤4：数据缓存与调用。
3.如权利要求2所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，所述步骤3中，实时监测数据的预处理具体为：
首先进行完整性检查，当出现数据缺失、错误的问题时，以设定时间为划分点，调用当前无效时间点的上一时刻数据，若上一时刻同样出现数据问题，依次向上进行时间点追溯，当某一时间段出现大量无效数据时，根据监测站类型、距离、优先级关系进行匹配，调用相邻监测站气象数据；
实时监测分要素数据预处理，根据电网对气象数据实时性不同要求，风和降水采用精细查询及无效追溯，以单站为单位进行无效值检索，出现无效数据时追溯该站历史数据记录，当某一时间段数据无效时，调用相邻监测站气象数据，温度、湿度、能见度、气压采用模糊处理，以所有气象监测站为单位，当无效数值超过一定比例时时调用相邻上一时刻数据。
4.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，所述步骤(2)的具体方法为：
将实时监测的气象信息接入电网GIS系统，存储在电网GIS系统的气象数据库中，在电网GIS系统中对监测站监测的气象信息进行坐标定位，根据气象监测站在GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上，根据坐标信息建立相应的气象图层。
5.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，所述步骤(5)中对电力设施的受损概率进行分析的具体方法为：
a.对气象数据、电力设施数据、设施受损历史数据、人员数据进行数据汇总；
b.设定预警阀值；
c.对汇总到的数据进行数据分类及关联，确定火灾预警区域面积；
d.将火灾预警区域面积与设定区域总面积进行比值计算，计算火灾蔓延到某地区的概率；结合大风、降雨、湿度等级出现的概率，最终得到电力设施的受损概率；
e.将上述概率与设定预警阈值进行比较，对超过设定预警阀值的电力设施区域进行报警提示。
6.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，所述步骤(6)中判断距离事件中心最近的电力设施的方法具体为：
a.获取事件中心的经纬度坐标；将事件中心的坐标标绘到GIS平台上；
b.以事件中心为中心，设定距离为半径，检索范围内所有的电力设施；
c.对电力设施进行等级分组；按照分组检索组内的电力设施；
d.将检索到的电力设施与事件中心连接，计算电力设施与事件中心之间的距离；
e.对每个电力设施距离事件中心的距离进行排序，距离最短的电力设施即为距离事件中心最近的电力设施。
7.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，所述步骤(7)的具体方法为：
1)调用应急处置预案；应急处置预案中每一种事件都对应一个处置预案模板，根据突发事件的类型调用对应的处置预案模版，读取处置预案模板中对突发事件的物资调配方法；
2)根据处置预案模板匹配出的物资调配方法以及物资数据库中现有的物资信息，确定需要调拨的物资类型及物资数量；
3)将物资调拨的相关信息数据录入调拨数据库，并对数据进行抽取；对抽取到的数据按照物资类型和所在地进行数据分组，对分组后的物资调拨数据选择对应的态势符号；
4)获取每一组物资调拨数据所在地的坐标；将每一组物资调拨数据的坐标与对应的态势符号进行匹配，通过坐标转换将物资调拨数据的坐标标绘到GIS地图上，并对态势符号进行显示；
5)在每一组起点和终点之间绘制出箭头图形，标绘到GIS地图上；
6)对调拨任务中包含的物资数据与物资搭载的调拨车辆进行关联，实时接受调拨车辆的GPS数据，在GIS地图上绘制车辆运行的GPS轨迹；
7)调取外网实时路况数据，分析车辆行进路径是否需要纠正，如果需要纠正，根据车辆目前的位置、目标位置和道路分布，重新确定最优行进路线。
8.如权利要求7所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，将物资调拨数据传送入移动终端，调拨任务的支、受援双方通过各自的移动终端实时查看调拨物资的信息及位置坐标。
9.如权利要求7所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，所述物资调拨数据所在地的坐标的确定方法为：
根据物资名称和编号ID查询出物资所属的仓库，从而得到仓库的基本信息，仓库的基本信息包括仓库的坐标位置，把仓库的坐标位置作为调拨物资的坐标位置，然后根据物资的坐标在GIS地图上用图片进行展示。
10.如权利要求7所述的一种基于电网GIS的山火与气象结合的趋势预判方法，其特征是，进行坐标转换方法为：根据物资调拨数据所在地的坐标信息，首先对物资调拨数据所在地的坐标进行坐标校准，确保坐标的准确性；再通过坐标转换工具将80坐标系转换成2000坐标系，目的是定位到GIS地图里；转换坐标后将物资调拨数据所在地定位到电网GIS地图中。
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