QGis Inicio
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1 Funcionamiento de un SIG
1
2 2 HISTORIA DE SU DESARROLLO
gráfica convergente estructurada en capas, lo que facilita recta o indirectamente con los SIG crece en sobremanera
su análisis espacial.[6] El CGIS estuvo operativo hasta la debido a la gran avalancha de productos en el mercado in-
década de los 90 llegando a ser la base de datos sobre re- formático internacional que hicieron generalizarse a esta
cursos del territorio más grande de Canadá. Fue desarro- tecnología.
llado como un sistema basado en una computadora cen- En la década de los noventa se inicia una etapa comer-
tral y su fortaleza radicaba en que permitía realizar análi- cial para profesionales, donde los sistemas de informa-
sis complejos de conjuntos de datos que abarcaban todo ción geográfica empezaron a difundirse al nivel del usua-
el continente. El software, decano de los sistemas de in- rio doméstico debido a la generalización de los ordena-
formación geográfica, nunca estuvo disponible de manera
dores personales o microordenadores.
comercial.
A finales del siglo XX principio del XXI el rápido creci-
En 1964, Howard T. Fisher formó en la Universidad de miento en los diferentes sistemas se ha consolidado, res-
Harvard el Laboratorio de Computación Gráfica y Aná- tringiéndose a un número relativamente reducido de pla-
lisis Espacial en la Harvard Graduate School of Design taformas. Los usuarios están comenzando a exportar el
(LCGSA 1965-1991), donde se desarrollaron una serie concepto de visualización de datos SIG a Internet, lo que
de importantes conceptos teóricos en el manejo de datos requiere una estandarización de formato de los datos y
espaciales, y en la década de 1970 había difundido código de normas de transferencia. Más recientemente, ha habi-
de software y sistemas germinales, tales como SYMAP, do una expansión en el número de desarrollos de soft-
GRID y ODYSSEY - los cuales sirvieron como fuentes ware SIG de código libre, los cuales, a diferencia del
de inspiración conceptual para su posterior desarrollos software comercial, suelen abarcar una gama más amplia
comerciales - a universidades, centros de investigación y de sistemas operativos, permitiendo ser modificados para
empresas de todo el mundo.[7] llevar a cabo tareas específicas.
En la década de los 80, M&S Computing (más tar-
de Intergraph), Environmental Systems Research Institu-
te (ESRI) y CARIS (Computer Aided Resource Informa- 3 Técnicas utilizadas en los siste-
tion System) emergerían como proveedores comerciales
de software SIG. Incorporaron con éxito muchas de las mas de información geográfica
características de CGIS, combinando el enfoque de pri-
mera generación de sistemas de información geográfica 3.1 La creación de datos
relativo a la separación de la información espacial y los
atributos de los elementos geográficos representados con
un enfoque de segunda generación que organiza y estruc-
tura estos atributos en bases de datos.
En la década de los años 70 y principios de los 80 se ini-
ció en paralelo el desarrollo de dos sistemas de dominio
público. El proyecto Map Overlay and Statistical System
(MOSS) se inició en 1977 en Fort Collins (Colorado, EE.
UU.) bajo los auspicios de la Western Energy and Land
Use Team (WELUT) y el Servicio de Pesca y Vida Silves-
tre de Estados Unidos (US Fish and Wildlife Service). En
1982 el Cuerpo de Ingenieros del Laboratorio de Investi-
gación de Ingeniería de la Construcción del Ejército de los
Estados Unidos (USA-CERL) desarrolla GRASS como
herramienta para la supervisión y gestión medioambiental
de los territorios bajo administración del Departamento La teledetección es una de las principales fuentes de datos para
de Defensa. los SIG. En la imagen artística una representación de la conste-
lación de satélites RapidEye.
Esta etapa de desarrollo está caracterizada, en general,
por la disminución de la importancia de las iniciativas in-
Las modernas tecnologías SIG trabajan con información
dividuales y un aumento de los intereses a nivel corpora-
digital, para la cual existen varios métodos utilizados en
tivo, especialmente por parte de las instancias guberna-
la creación de datos digitales. El método más utilizado
mentales y de la administración.
es la digitalización, donde a partir de un mapa impreso
Los 80 y 90 fueron años de fuerte aumento de las em- o con información tomada en campo se transfiere a un
presas que comercializaban estos sistemas, debido el cre- medio digital por el empleo de un programa de Diseño
cimiento de los SIG en estaciones de trabajo UNIX y Asistido por Ordenador (DAO o CAD) con capacidades
ordenadores personales. Es el periodo en el que se ha ve- de georreferenciación.
nido a conocer en los SIG como la fase comercial. El in-
Dada la amplia disponibilidad de imágenes orto-
terés de las distintas grandes industrias relacionadas di-
rectificadas (tanto de satélite y como aéreas), la digita-
4 3 TÉCNICAS UTILIZADAS EN LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
lización por esta vía se está convirtiendo en la principal transferidos a la computadora, el tipo de datos raster re-
fuente de extracción de datos geográficos. Esta forma de flejará una abstracción de la realidad. Las fotografías aé-
digitalización implica la búsqueda de datos geográficos reas son una forma de datos raster utilizada comúnmente
directamente en las imágenes aéreas en lugar del método con un sólo propósito: mostrar una imagen detallada de
tradicional de la localización de formas geográficas sobre un mapa base sobre la que se realizarán labores de digi-
un tablero de digitalización. talización. Otros conjuntos de datos raster podrán con-
tener información referente a las elevaciones del terreno
(un Modelo Digital del Terreno), o de la reflexión de la
3.2 La representación de los datos luz de una particular longitud de onda (por ejemplo las
obtenidas por el satélite LandSat), entre otros.
Los datos SIG representan los objetos del mundo real (ca- Los datos raster se compone de filas y columnas de cel-
rreteras, el uso del suelo, altitudes). Los objetos del mun- das, cada celda almacena un valor único. Los datos ras-
do real se pueden dividir en dos abstracciones: objetos ter pueden ser imágenes (imágenes raster), con un valor
discretos (una casa) y continuos (cantidad de lluvia caí- de color en cada celda (o píxel). Otros valores registra-
da, una elevación). Existen dos formas de almacenar los dos para cada celda puede ser un valor discreto, como el
datos en un SIG: raster y vectorial. uso del suelo, valores continuos, como temperaturas, o un
Los SIG que se centran en el manejo de datos en formato valor nulo si no se dispone de datos. Si bien una trama de
vectorial son más populares en el mercado. No obstante, celdas almacena un valor único, estas pueden ampliarse
los SIG raster son muy utilizados en estudios que requie- mediante el uso de las bandas del raster para representar
ran la generación de capas continuas, necesarias en fenó- los colores RGB (rojo, verde, azul), o una tabla extendida
menos no discretos; también en estudios medioambienta- de atributos con una fila para cada valor único de células.
les donde no se requiere una excesiva precisión espacial La resolución del conjunto de datos raster es el ancho de
(contaminación atmosférica, distribución de temperatu- la celda en unidades sobre el terreno.
ras, localización de especies marinas, análisis geológicos, Los datos raster se almacenan en diferentes formatos,
etc.). desde un archivo estándar basado en la estructura de
TIFF, JPEG, etc. a grandes objetos binarios (BLOB), los
datos almacenados directamente en Sistema de gestión
3.2.1 Raster de base de datos. El almacenamiento en bases de datos,
cuando se indexan, por lo general permiten una rápida
Un tipo de datos raster es, en esencia, cualquier tipo de recuperación de los datos raster, pero a costa de requerir
imagen digital representada en mallas. El modelo de SIG el almacenamiento de millones registros con un impor-
raster o de retícula se centra en las propiedades del espa- tante tamaño de memoria. En un modelo raster cuanto
cio más que en la precisión de la localización. Divide el mayores sean las dimensiones de las celdas menor es la
espacio en celdas regulares donde cada una de ellas repre- precisión o detalle (resolución) de la representación del
senta un único valor. Se trata de un modelo de datos muy espacio geográfico.
adecuado para la representación de variables continuas en
el espacio.
3.2.2 Vectorial
tos geográficos sobre el espacio y donde los fenómenos Las líneas unidimensionales o polilíneas[9] son
a representar son discretos, es decir, de límites defini- usadas para rasgos lineales como ríos, caminos,
dos. Cada una de estas geometrías está vinculada a una ferrocarriles, rastros, líneas topográficas o cur-
fila en una base de datos que describe sus atributos. Por vas de nivel. De igual forma que en las entida-
ejemplo, una base de datos que describe los lagos pue- des puntuales, en pequeñas escalas pueden ser
de contener datos sobre la batimetría de estos, la calidad utilizados para representar polígonos. En los
del agua o el nivel de contaminación. Esta información elementos lineales puede medirse la distancia.
puede ser utilizada para crear un mapa que describa un
atributo particular contenido en la base de datos. Los la- • Polígonos
gos pueden tener un rango de colores en función del nivel
de contaminación. Además, las diferentes geometrías de
Los polígonos bidimensionales se utilizan para
los elementos también pueden ser comparadas. Así, por
representar elementos geográficos que cubren
ejemplo, el SIG puede ser usado para identificar aquellos
un área particular de la superficie de la tierra.
pozos (geometría de puntos) que están en torno a 2 kiló-
Estas entidades pueden representar lagos, lími-
metros de un lago (geometría de polígonos) y que tienen
tes de parques naturales, edificios, provincias,
un alto nivel de contaminación.
o los usos del suelo, por ejemplo. Los polígonos
transmiten la mayor cantidad de información
en archivos con datos vectoriales y en ellos se
pueden medir el perímetro y el área.
Los elementos vectoriales pueden crearse respetando una Existen ventajas y desventajas a la hora de utilizar un mo-
integridad territorial a través de la aplicación de unas nor- delo de datos raster o vector para representar la realidad.
mas topológicas tales como que “los polígonos no deben
superponerse”. Los datos vectoriales se pueden utilizar
3.3.1 Ventajas
para representar variaciones continuas de fenómenos. Las
líneas de contorno y las redes irregulares de triángulos
3.3.2 Desventajas
(TIN) se utilizan para representar la altitud u otros valores
en continua evolución. Los TIN son registros de valores
en un punto localizado, que están conectados por líneas
3.4 Datos no espaciales
para formar una malla irregular de triángulos. La cara de
Los datos no espaciales también pueden ser almacena-
los triángulos representan, por ejemplo, la superficie del
dos junto con los datos espaciales, aquellos representa-
terreno.
dos por las coordenadas de la geometría de un vector o
Para modelar digitalmente las entidades del mundo real por la posición de una celda raster. En los datos vectoria-
se utilizan tres elementos geométricos: el punto, la línea les, los datos adicionales contiene atributos de la entidad
y el polígono.[8] geográfica. Por ejemplo, un polígono de un inventario fo-
restal también puede tener un valor que funcione como
• Puntos identificador e información sobre especies de árboles. En
los datos raster el valor de la celda puede almacenar la
información de atributo, pero también puede ser utiliza-
Los puntos se utilizan para las entidades geo- do como un identificador referido a los registros de una
gráficas que mejor pueden ser expresadas por tabla.
un único punto de referencia. En otras pala-
bras: la simple ubicación. Por ejemplo, las loca-
lizaciones de los pozos, picos de elevaciones o 3.5 La captura de los datos
puntos de interés. Los puntos transmiten la me-
nor cantidad de información de estos tipos de La captura de datos, y la introducción de información en
archivo y no son posibles las mediciones. Tam- el sistema consume la mayor parte del tiempo de los pro-
bién se pueden utilizar para representar zonas a fesionales de los SIG. Hay una amplia variedad de méto-
una escala pequeña. Por ejemplo, las ciudades dos utilizados para introducir datos en un SIG almacena-
en un mapa del mundo estarán representadas dos en un formato digital.
por puntos en lugar de polígonos.
Los datos impresos en papel o mapas en película PET
pueden ser digitalizados o escaneados para producir datos
• Líneas o polilíneas digitales.
6 3 TÉCNICAS UTILIZADAS EN LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
Dangles
Switchbacks
Knots
Con un par de fotografías aéreas tomadas en dos puntos
desplazados, como las de la imagen, se consigue realizar la
estereoscopía. Mediante este paralaje se crea una ilusión de pro-
fundidad que permite al observador reconocer información vi-
sual tridimensional como las elevaciones y pendientes del área Loops
fotografiada.
knots, loops, etc.) en los datos vectoriales y que deberán rentes regiones de la Tierra para proporcionar una mayor
ser corregidos. Tras introducir los datos en un SIG, estos precisión (por ejemplo, el European Terrestrial Reference
normalmente requerirán de una edición o procesado pos- System 1989 - ETRS89 – funciona bien en Europa pero
terior para eliminar los errores citados. Se deberá de ha- no en América del Norte).
cer una “corrección topológica” antes de que puedan ser La proyección es un componente fundamental a la ho-
utilizados en algunos análisis avanzados y, así por ejem- ra de crear un mapa. Una proyección matemática es la
plo, en una red de carreteras las líneas deberán estar co- manera de transferir información desde un modelo de la
nectadas con nodos en las intersecciones. Tierra, el cual representa una superficie curva en tres di-
En el caso de mapas escaneados, quizás sea necesario eli- mensiones, a otro de dos dimensiones como es el papel
minar la trama resultante generada por el proceso de digi- o la pantalla de un ordenador. Para ello se utilizan dife-
talización del mapa original. Así, por ejemplo, una man- rentes proyecciones cartográficas según el tipo de mapa
cha de suciedad podría unir dos líneas que no deberían que se desea crear, ya que existen determinadas proyec-
estar conectadas. ciones que se adaptan mejor a unos usos concretos que
a otros. Por ejemplo, una proyección que representa con
exactitud la forma de los continentes distorsiona, por el
3.6 Conversión de datos raster-vectorial contrario, sus tamaños relativos.
Dado que gran parte de la información en un SIG pro-
Los SIG pueden llevar a cabo una reestructuración de viene de cartografía ya existente, un sistema de informa-
los datos para transformarlos en diferentes formatos. Por ción geográfica utiliza la potencia de procesamiento de
ejemplo, es posible convertir una imagen de satélite a un la computadora para transformar la información digital,
mapa de elementos vectoriales mediante la generación de obtenida de fuentes con diferentes proyecciones y/o di-
líneas en torno a celdas con una misma clasificación de- ferentes sistemas de coordenadas, a una proyección y sis-
terminando la relación espacial de estas, tales como pro- tema de coordenadas común. En el caso de las imágenes
ximidad o inclusión. (ortofotos, imágenes de satélite, etc.) este proceso se de-
La vectorización no asistida de imágenes raster mediante nomina rectificación.
algoritmos avanzados es una técnica que se viene desarro-
llado desde finales de los años 60 del siglo XX. Para ello se
recurre a la mejora del contraste, imágenes en falso color 3.8 Análisis espacial mediante SIG
así como el diseño de filtros mediante la implementación
de transformadas de Fourier en dos dimensiones.
Al proceso inverso de conversión de datos vectorial a una
estructura de datos basada en un matriz raster se le deno-
mina rasterización.
Dado que los datos digitales se recogen y se almacenan en
ambas formas, vectorial y raster, un SIG debe ser capaz
de convertir los datos geográficos de una estructura de
almacenamiento a otra.
nudo seis grandes tipos de programas informáticos: • Servidores cartográficos. Se utilizan para distri-
buir mapas a través de Internet (véase también los
• SIG de escritorio. Son aquellos que se utilizan pa- estándares de normas Open Geospatial Consortium
ra crear, editar, administrar, analizar y visualizar los WFS y WMS).
datos geográficos. A veces se clasifican en tres sub-
categorías según su funcionalidad: • Servidores SIG. Proporcionan básicamente la mis-
ma funcionalidad que los SIG de escritorio pero per-
• Visor SIG. Suelen ser software sencillos que miten acceder a estas utilidades de geoprocesamien-
permiten desplegar información geográfica a to a través de una red informática.
través de una ventana que funciona como vi-
sor y donde se pueden agregar varias capas de
información. • Clientes web SIG. Permiten la visualización de da-
tos y acceder a funcionalidades de análisis y consulta
• Editor SIG. Es aquel software SIG orientado de servidores SIG a través de Internet o intranet. Ge-
principalmente al tratamiento previo de la in- neralmente se distingue entre cliente ligero y pesa-
formación geográfica para su posterior análi- do. Los clientes ligeros (por ejemplo, un navegador
sis. Antes de introducir datos a un SIG es ne- web para visualizar mapas de Google) sólo propor-
cesario prepararlos para su uso en este tipo cionan una funcionalidad de visualización y consul-
de sistemas. Se requiere transformar datos en ta, mientras que los clientes pesados (por ejemplo,
bruto o heredados de otros sistemas en un for- Google Earth o un SIG de escritorio) a menudo pro-
mato utilizable por el software SIG. Por ejem- porcionan herramientas adicionales para la edición
plo, puede que una fotografía aérea necesi- de datos, análisis y visualización.
te ser ortorrectificada mediante fotogrametría
de modo tal que todos sus píxeles sean corre-
• Bibliotecas y extensiones espaciales. Proporcio-
gidos digitalmente para que la imagen repre-
nan características adicionales que no forman par-
sente una proyección ortogonal sin efectos de
te fundamental del programa ya que pueden no
perspectiva y en una misma escala. Este tipo
ser requeridas por un usuario medio de este ti-
de transformaciones se pueden distinguir de
po de software. Estas nuevas funcionalidades pue-
las que puede llevar a cabo un SIG por el he-
den ser herramientas para el análisis espacial (por
cho de que, en este último caso, la labor suele
ejemplo, SEXTANTE), herramientas para la lectu-
ser más compleja y con un mayor consumo de
ra de formatos de datos específicos (por ejemplo,
tiempo. Por lo tanto es común que para estos
GDAL/OGR), herramientas para la correcta visua-
casos se suela utilizar un tipo de software es-
lización cartográfica de los datos geográficos (por
pecializado en estas tareas.
ejemplo, PROJ4), herramientas para funciones geo-
• SIG de análisis. Disponen de funcionalidades métricas fundamentales (JTS), o para la implemen-
de análisis espacial y modelización cartográfi- tación de las especificaciones del Open Geospatial
ca de procesos. Consortium (por ejemplo, GeoTools).
• Sistemas de gestión de bases de datos espaciales • SIG móviles. Se usan para la recogida de datos
o geográficas (SGBD espacial). Se emplean para al- en campo a través de dispositivos móviles (PDA,
macenar la información geográfica, pero a menudo teléfonos inteligentes, tabletas, etc.). Con la adop-
también proporcionan la funcionalidad de análisis y ción generalizada por parte de estos de dispositivos
manipulación de los datos. Una base de datos geo- de localización GPS integrados, el software SIG per-
gráfica o espacial es una base de datos con exten- mite utilizarlos para la captura y manejo de datos en
siones que dan soporte de objetos geográficos per- campo. En el pasado la recogida de datos en campo
mitiendo el almacenamiento, indexación, consulta y destinados a sistemas de información geográfica se
manipulación de información geográfica y datos es- realizaba mediante la señalización de la información
paciales. Si bien algunas de estas bases de datos geo- geográfica en un mapa de papel y, a continuación, se
gráficas están implementadas para permitir también volcaba esa información a formato digital una vez de
el uso de funciones de geoprocesamiento, el prin- vuelta frente al ordenador. Hoy en día a través de la
cipal beneficio de estas se centra en la capacidades utilización de dispositivos móviles los datos geográ-
que ofrecen en el almacenamiento de datos especial- ficos pueden ser capturados directamente mediante
mente georrefenciados. Algunas de estas capacida- levantamientos de información en trabajo de campo.
des incluyen un fácil acceso a este tipo de informa-
ción mediante el uso de estándares de acceso a bases
de datos como los controladores ODBC, la capaci- 4.1 Comparativa de software SIG
dad de unir o vincular fácilmente tablas de datos o la
posibilidad de generar una indexación y agrupación Listado incompleto de los principales programas SIG
de datos espaciales, por ejemplo. existentes en el sector y los sistemas operativos en los que
12 5 EL FUTURO DE LOS SIG
pueden funcionar sin emulación,[10] así como su tipo de 5.2 La tercera dimensión
licencia.
Los sistemas existentes en la actualidad en el mercado es-
tán básicamente sustentados en la gestión y análisis en dos
dimensiones de los datos, con las limitaciones que esto su-
5 El futuro de los SIG pone. Existen sistemas híbridos a medio camino entre el
2D y el 3D que poseen capacidades, fundamentalmente
de visualización, denominadas de dos dimensiones y me-
Muchas disciplinas se han beneficiado de la tecnología dia (2.5D) o falso 3D.
subyacente en los SIG. El activo mercado de los siste-
mas de información geográfica se ha traducido en una No obstante hoy en día cada vez más se requieren apli-
reducción de costes y mejoras continuas en los compo- caciones avanzadas con funcionalidades capaces de ges-
nentes de hardware y software de los sistemas. Esto ha tionar conjuntos de datos complejos tal y como se per-
provocado que el uso de esta tecnología haya sido asi- ciben en el mundo real por el usuario, es decir, en tres
milada por universidades, gobiernos, empresas e institu- dimensiones. Este entorno proporciona un conocimiento
ciones que lo han aplicado a sectores como los bienes mucho mejor de los fenómenos y patrones geoespaciales,
raíces, la salud pública, la criminología, la defensa na- ya sea a pequeña o gran escala, por ejemplo en la planifi-
cional, el desarrollo sostenible, los recursos naturales, la cación urbana, la geología,
[11]
la minería, la gestión de redes
arqueología, la ordenación del territorio, el urbanismo, el de abastecimiento, etc.
transporte, la sociología o la logística entre otros. Las dificultades con que se enfrenta un SIG completa-
En la actualidad los SIG están teniendo una fuerte im- mente 3D son grandes y van desde las gestión de geo-
plantación en los llamados Servicios Basados en la Lo- metrías 3D y su topología hasta su visualización de una
calización (LBS) debido al abaratamiento y masificación manera sencilla, pasando por el análisis y geoprocesado
de la tecnología GPS integrada en dispositivos móviles de la información.
de consumo (teléfonos móviles, PDAs, ordenadores por- Actualmente el Open Geospatial Consortium trabaja en
tátiles). Los LBS permiten a los dispositivos móviles con cómo abordar la combinación de los diferentes tipos de
GPS mostrar su ubicación respecto a puntos de interés fi- modelados resultantes de las distintas tecnologías SIG,
jos (restaurantes, gasolineras, cajeros, hidrantes, etc. más CIM, CAD y BIM de la forma más íntegra posible. La
cercanos), móviles (amigos, hijos, autobuses, coches de interoperabilidad de estos formatos y modelos de datos
policía) o para transmitir su posición a un servidor central constituye el primer paso hacia la creación de modelos
para su visualización u otro tipo de tratamiento. 3D inteligentes a diferentes escalas.[12]
5.4 Los SIG temporales [4] Cerda Lorca, Jaime; Gonzalo Valdivia C. (13 de julio de
2007). «John Snow, la epidemia de cólera y el nacimiento
de la epidemiología moderna» (pdf). Consultado el 20 de
Una de las principales fronteras a las que se enfrenta los septiembre de 2013.
sistemas de información geográfica es la de agregar el ele-
mento tiempo a los datos geoespaciales. Los SIG tempo- [5] Joseph H. Fitzgerald. «Map Printing Methods». Consul-
tado el 9 de junio de 2007.
rales incorporan las tres dimensiones espaciales (X, Y y
Z) añadiendo además el tiempo en una representación 4D [6] «GIS Hall of Fame - Roger Tomlinson». URISA. Archi-
que se asemeja más a la realidad. La temporalidad en los vado desde el original el 29 de noviembre de 2015. Con-
SIG recoge los procesos dinámicos de los elementos re- sultado el 9 de junio de 2007.
presentados. Por ejemplo, imaginémonos las posibilida-
des que ofrecería un sistema de información geográfica [7] Lucia Lovison-Golob. «Howard T. Fisher». Harvard Uni-
que permita ralentizar y acelerar el tiempo de los proce- versity. Archivado desde el original el 29 de noviembre de
2015. Consultado el 9 de junio de 2007.
sos geomorfológicos que en él se modelizan y analizar las
diferentes secuencias morfogenéticas de un determinado [8] Es común en el ámbito de los sistemas de información
relieve terrestre; o modelizar el desarrollo urbano de una geográfica referirse a estos elementos gráficos que repre-
área determinada a lo largo de un período dado.[12] sentan elementos del mapa con su denominación inglesa
feature. Su traducción oficial y normalizada en España es
la de «objeto geográfico».
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9 Enlaces externos
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