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Ingeniería Catastral y Geodesia - Cartografía

FACULTAD DE INGENIERÍA PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA

Cartografía Unidad 1 Introducción y conceptos básicos 327 - 2014 Recopilado por: Luz Angela Rocha Salamanca

Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems Imágenes tomadas de ArcGis on line

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INTRODUCCIÓN Los mapas son fundamentalmente una herramienta de comunicación para la sociedad pues suministran información acerca de la localización y de las características espaciales de los objetos del mundo real Los mapas son producidos por diferentes empresas de tipo público o privado y en general por varios entes de la sociedad para realizar estudios y trabajos que tienen como base los datos espaciales. Es por esta razón que muchos de los cartógrafos e ingenieros conocen y han enfatizado en el poder que tienen los mapas Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Cartografía y ciencia CIENCIAS FORMALES lógica, matemática, geometría

CIENCIAS BÁSICAS Física, química

CIENCIA Y CARTOGRAFÍA

CIENCIAS HUMANAS Psicología, Semiología, Hermeneutica

CIENCIAS NATURALES Geo-ciencias

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Cartografía - Definición: • Arte y ciencia de confeccionar una carta o mapa bajo ciertas

normas, expresando gráficamente los rasgos físicos naturales y culturales de la superficie de la tierra o de otros cuerpos celestes.

•Es la ciencia encargada de producir mapas. (antes de 1960)

• Técnica de representar en forma convencional parte o toda la superficie terrestre sobre un plano, utilizando para este fin un sistema de proyección y una relación de proporcionalidad (escala) entre terreno y mapa. Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Cartografía - Definición: • Organización, presentación, comunicación y utilización de la geo-

información en forma gráfica o digital. Incluye todas las etapas desde la preparación hasta la creación final del mapa y los productos de información espacial derivados. (Taylor, 1991). • Representación de la información espacial en un mapa. (actual) Disciplina encargada de la producción de mapas con base en estándares establecidos para cada escala

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Introducción - Historia Cartógrafos

Navegantes geógrafos

Presentaban estos datos como Recolectaban datos

Mapas Primer uso:

Navegación propósitos militares

Siglo 18: Mapas topográficos grandes áreas - países completos Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Introducción - Historia Siglos 18 al 20: Estudio científico de la tierra (ciencias de la tierra) nuevos mapas: • recursos naturales • geología • geomorfología • ecología, etc.

Mapas temáticos Nuevas herramientas de producción de mapas:

Automatización

Fotografías aéreas Percepción remota

Utilización de computadores Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Introducción - Historia Mapas análogos

Cartografía asistida por computador

• Estático, expresan un solo tema • Producción de mapas muy lenta y costosa • Muy difícil de actualizar • Difícil combinar datos de diferentes mapas • Las áreas de interés cubren mas de una hoja

• Producción de mapas más rápida y menos costosa • Más fácil de actualizar • Se puede combinar datos de diferentes mapas • Mapas para usuarios específicos

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Introducción - Mapa digital al SIG... Mapa digital:

Niveles: ríos, vías, curvas de nivel etc. representados como

Puntos, líneas, polígonos y textos

Topología Bases de Datos espaciales Análisis espacial creación de nuevos mapas a partir de análisis Sistema de Información Geográfica (SIG) Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Las herramientas de multimedia

Sonido

Animación

texto Video imágenes

Texto texto Atlas electrónico

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Mapas en la web WWW (word wide web) : Es el más reciente medio para difundir datos geo- espaciales

Mapas juegan un papel muy importante • proveen información • cubren diferentes temas (Atlas, turismo, vías, etc..) • sirven de interface de información adicional

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Mapas en la web Usuarios buscan respuestas a preguntas sobre datos geográficos o espaciales

• Turismo • Atlas • Clima • Hojas de ruta

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Mapa- Definición: •Modelo gráfico de los aspectos espaciales del mundo real. • Imagen convencional, representada en un plano, de un fenómeno concreto o abstracto que puede ser localizado en el espacio. • Representación o abstracción de la realidad geográfica. Es la herramienta para para presentar información geográfica en forma visual, digital o táctil. • Representación convencional gráfica de fenómenos concretos o abstractos, localizados en la tierra o en cualquier parte del Universo. (Asociación cartográfica Internacional)

Modelo simplificado y reducido de la realidad que contiene información espacial

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Los Mapas Desde tiempos atrás el hombre ha tenido la necesidad de utilizar dibujos del terreno, en su afán de descubrir, conquistar, dominar, conocer el mundo y transmitir ese conocimiento a sus vecinos, así como para delimitar sus dominios y propiedades. Las técnicas día a día fueron mejoradas hasta llegar a los mapas actuales en formato digital

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Los Mapas Los mapas representan gráficamente el terreno

y sobre ellos se pueden identificar objetos que existen sobre la superficie como: carreteras, lagunas, ríos, ciudades, etc.

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Trazado de carreteras, vías férreas, caminos, construcciones, puentes, hidroeléctricas, aeropuertos

Planeación y Ordenamiento Territorial

Comercial

Los Mapas son la base de Propiedad raiz

Reforestación

Residencial

Institucional

Comercial Recreacional

Medio Ambiente

Aplicaciones para Sistemas de Información Geográfica

Censos

Recursos minerals

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Sistemas Catastrales

Los Mapas son la base de Propietario: Juan Camilo Arjona

Area: 200 m2

Redes de Servicios públicos Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Clasificación de los Mapas En función del propósito • mapas generales:

- mapas topográficos (media, pequeña) - Atlas - mapas del mundo (mapamundis)

• mapas especiales:

- Mapas temáticos (turísticos, geológicos, suelos, etc.)

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Clasificación de los Mapas En función de la escala Escala grande:

- escalas entre1:1000-1:500

Escala media:

- escalas entre 1:10.000 y 1:50.000

Escala pequeña:

- escalas < de 100.000

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Clasificación de los Mapas En función del uso: (ICA) Mapas topográficos Mapas de ruta y cartas de navegación: (escala media o pequeña) Mapas temáticos

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Clasificación de los Mapas Según el tipo: Mapas lineales o vectoriales

Mapas de imagen o espaciomapas

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Adaptado de Kraak & Ormeling

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Proyecciones Una proyección cartográfica es un sistema de representación de la superficie curva de la tierra sobre un plano. Para lograr esto

se utiliza una figura geométrica desarrollable en un plano que puede ser un cono, un cilindro o un plano

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Proyecciones Las proyecciones cartográficas son modelos matemáticos que convierten las localizaciones sobre la superficie de la tierra de coordenadas esféricas a coordenadas planas, permitiendo así representar objetos tridimensionales en un espacio plano. La selección de la superficie sobre la cual se hace la proyección depende del uso del mapa y de la situación geográfica a cartografiar.

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Proyecciones El problema de la representación plana de la tierra

Ni la esfera ni el elipsoide son desarrollables

Necesidad de un sistema de transformación

Sobre un plano

Sobre un cilindro Sobre un cono

Otras superficies Conserva algunas distancias

Deformaciones inevitables

Conserva las áreas

Función de transformación

Conserva los ángulos Funciones arbitrarias Tomado de Juan Bautista Mena Berrios. 2006

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Clasificación de las Proyecciones En las proyecciones se utilizan tres figuras geométricas: el cilindro, el cono y el rectángulo, las cuales se pueden desarrollar (es decir, transformar) en un plano, para minimizar las deformaciones. Estas figuras se pueden ubicar envolviendo la

Tierra

en

diferentes

posiciones.

Además,

pueden

ser

tangentes o secantes a ella. Existen, por lo tanto, decenas de proyecciones diferentes. Las más usadas son Mercator, Mercator Transversa o Gauss-Krugger, Universal Transversa de Mercator (UTM) y Cónica Conforme de Lambert entre otras. Las

proyecciones

se

clasifican

de

acuerdo

a

la

figura

seleccionada: • Proyección cónica • Proyección azimutal • proyección cilíndrica Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Proyección cónica

La proyección cónica se obtiene proyectando los elementos de la superficie esférica terrestre a una superficie cónica tangente, tomando el vértice en el eje que une los dos polos. Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Proyección azimutal

La proyección azimutal, se origina al proyectar el globo terráqueo sobre una superficie plana que puede tocarlo en cualquier punto. Se utiliza especialmente para mostrar los polos y sólo representa la mitad de la tierra Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Proyección cilíndrica

Al realizar una proyección cilíndrica se considera la superficie del mapa como un cilindro, que rodea al globo terráqueo tocándolo en el Ecuador. El mapa resultante representa la superficie del mundo como un rectángulo. Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Tomado del libro ´El uso de mapas y fotografías aéreas (IGAC)

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Propiedades de las Proyecciones Si un mapa mantiene los ángulos que dos líneas forman en la superficie terrestre, se dice que la proyección es conforme. El requerimiento para que haya conformidad es que en el mapa, los meridianos y los paralelos se corten en ángulo recto y que la escala sea la misma en todas las direcciones alrededor de un punto, sea el punto que sea.

Equivalencia es la condición por la cual una superficie en el plano de proyección tiene la misma superficie que en la esfera. La equivalencia no es posible sin deformar considerablemente los ángulos originales. Por lo tanto, ninguna proyección puede ser equivalente y conforme a la vez. Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Propiedades de las Proyecciones Cuando una proyección mantiene las distancias entre dos puntos situados sobre la superficie del Globo (representada por el arco de Círculo Máximo que las une) se denomina equidistante. Es posible diseñar mapas que tengan esta característica, pero las distancias correctas sólo podrán ser medidas desde un punto, o dos como máximo. Las distancias entre otros puntos no serán correctas.

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Propiedades de las Proyecciones PROYECCIONES CILINDRICAS

CÓNICAS

ACIMUTALES

Cilindrica modificada de Mercator Universal Transversa Mercator (U.T.M.)

Proyección de Bonne Conforme de Lambert

Equidistante de Postell Equivalente de Lambert

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Coordenadas planas La proyección de la tierra no puede hacerse directamente sobre una superficie plana sin que sus componentes sufran deformaciones. Con el fin de reducir al máximo las deformaciones que se presentan en ángulos, distancias y áreas, se proyecta por secciones sobre una figura geométrica utilizando un sistema de proyección que permite otro tipo de coordenadas diferentes a las geográficas, son las coordenadas planas. Las coordenadas planas están conformadas por vectores: línea vertical (Y) línea horizontal (X), que se intersectan formando un retículo que es muy útil en la representación de áreas a escala grande.

La unidad de medida de las coordenadas planas es el sistema métrico decimal.

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Sistema Gauss-Krüger Se la conoce también como Mercator Transversa. El sistema Gauss-Krüger es el sistema geométrico de referencia empleado para expresar numéricamente la posición geodésica de un punto sobre el terreno en Colombia. Desde este punto de partida, la ubicación de un punto se establece en relaciones de distancia a una grilla. Es representado por dos números: uno correspondiente a la distancia al eje x y otro asociado a la distancia al eje y.

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Sistema Gauss-Krüger Se utiliza un cilindro transverso como superficie de proyección donde se define un meridiano central como lugar de contacto con la tierra (en lugar del Ecuador). El resultado es una proyección conforme que no mantiene las direcciones. A lo largo del meridiano central no se observan deformaciones.

En el caso colombiano se definen 5 ejes o husos para reducir las deformaciones lineales. Cada faja mide 3° de ancho.

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Proyecciones Universal Transversa de Mercator(UTM) : Cilíndrica Horizontal; conforme; el meridiano central y el Ecuador son líneas rectas; el resto de los meridianos y paralelos son curvas complejas; la escala es verdadera a lo largo de dos líneas paralelas al meridiano central (secante), con un factor de escala igual a 1 y husos de 6º de ancho

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Proyecciones Universal Transversa de Mercator(UTM): zonas Están secuencialmente numeradas del 1 al 60, ​de oeste a este, el punto cero o de partida para las zonas (y del límite común entre las zonas 1 y 60) es el este de 180 grados (o el oeste) meridiano de longitud.

Situado en el Océano Pacífico, el meridiano 180º, o línea de fecha internacional, está situado justo enfrente del meridiano cero grados de longitud, o Meridiano de Greenwich Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Universal Transversa de Mercator(UTM) :

Tomado de Michael Neiger Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Coordenadas Geográficas Las coordenadas geográficas se componen de latitud, longitud y altitud. Para determinar la latitud y la longitud se ideó una red de líneas imaginarias compuestas por los paralelos y los meridianos, los cuales se han determinado a partir de la representación de la tierra, como una esfera que gira de occidente a oriente sobre un eje imaginario en cuyos extremos se encuentran los polos.

http://www.atlasdemurcia.com/index.php/secciones/3/cartografia-actual-topografica-ortofotos-satelite/

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Coordenadas Geográficas Con las coordenadas geográficas de los paralelos y los meridianos determinamos la ubicación exacta de un punto sobre el planeta, medida en grados sexagecimales; además nos permite deducir características propias de ese punto, tales como el clima, la vegetación o la fauna existente, asociadas a la latitud en la que se encuentran.

http://www.atlasdemurcia.com/index.php/secciones/3/cartografia-actual-topografica-ortofotos-satelite/

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Selección de la proyección apropiada

La localización geográfica del área a representar El primer paso para seleccionar La proyección apropiada es determinar

La longitud del área a representar La forma del área a representar El propósito del mapa

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Selección de la proyección apropiada Un país del trópico requiere Una proyección cilíndrica

Según Mailing (1992), la regla tradicional dice:

Un país de zona intermedia requiere una proyección cónica

Un país cercano al polo requiere Una proyección azimutal

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LA ESCALA DE LOS MAPAS

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LA ESCALA DE LOS MAPAS La escala se define como la relación que existe entre la distancia real de un terreno y su correspondiente representación en el mapa

Si se tiene una escala 1:500 ó 1/500, una unidad de distancia medida sobre el mapa (un cm. por ejemplo) equivale a 500 unidades de distancia en le terreno es decir 500 cm. De esta forma se expresa la escala de un mapa. Lo cual significa que la escala es la relación matemática que liga las distancias en el mapa con las terreno.

La escala también se representa en forma gráfica en los mapas

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LA ESCALA DE LOS MAPAS mapa Distancia en el mapa

terreno Distancia en el terreno

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LA ESCALA DE LOS MAPAS FÓRMULAS La escala se puede exponer mediante la siguiente relación:

1/E = d/D Donde:

E= las veces en que se reduce una distancia para ser representada en el mapa D= distancia real en terreno d= distancia correspondiente en el mapa

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LA ESCALA DE LOS MAPAS FÓRMULAS Porcentaje de reducción: Denominador de la escala actual Denominador de la escala deseada

X 100

Porcentaje de ampliación:

Denominador de la escala actual Denominador de la escala deseada

X 100

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LA ESCALA DE LOS MAPAS Dibujo de escalas gráficas 1.

Se determina cuánto debe medir cada segmento para que represente la longitud en el terreno

2. Se calcula la longitud total que debe tener la escala

3. Con los anteriores datos se procede a dibujar la escala gráfica agregando un segmento para medir distancias más pequeñas

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LA ESCALA DE LOS MAPAS Dibujo de ejemplo:

escalas

gráficas

Dibujar la escala gráfica correspondiente a la numérica 1:50.000 de tal forma que cada segmento represente 1Km y sirva para medir hasta 2.5 km. 1.

1 cm = 500 m X = 1.000m

X= 1cm X 100.000 cm = 2 cm 50.000 cm

X= 250.000cm X 2 cm = 5 cm 100.000 cm

2. 2 cm = 1.000 m X = 2.500 m 1

0

1

2

2.5

km

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EL MAPA Y EL SIG

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EL MAPA Documento análogo, métrico, simbolizado Límites: papel, ojo (0.2mm)

Los mapas están hechos para leer Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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EL SIG Sistema que permite responder preguntas y realizar análisis

Límites: el diseño y el computador

Los SIG están hechos para consultar analizar y tomar decisiones Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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La Cartografía digital Modelo Digital del paisaje (MDP)

Modelo Cartográfico Digital (MCD)

Mundo real Mapa

Modelo de Datos Geográfico Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Objetos espaciales o geográficos

Elemento geográfico

Mundo real

imagen del mundo real localización en el espacio

BD Geográfica

geometría polígono

Coordenadas X,Y,Z punto

Elemento espacial línea

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CATALOGOS DE OBJETOS Descripción de los objetos del MDP

CATALOGO DE SIMBOLOS Reglas de la representación Cartográfica del objeto en el MCD

Mapas topográficos 1:25.000 Fotografías Aéreas

INFORMACION TOPOGRAFICA Y TEMATICA Diferentes escalas

Captura con base en modelo

M Modelo D Digital P Paisaje

Proceso Cartográfico

M Modelo C Cartog. D Digital

S O F T W A R E

Preparación salida final mapa

MAPA

S O F T W A R E

INFORMACION DIGITAL

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Contenido comparable con escalas Topográficas

1: 2000

1: 2000

1: 1: 25000 25000

1: 1: 25000 25000

1: 100000

1: 100000

MODELO DIGITAL DEL PAISAJE

MODELO CARTOGRAFICO DIGITAL Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Adaptado de Kraak & Ormeling

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Contenido del modelo digital Del paisaje

• TEMAS • GRUPOS • OBJETOS Luz Angela Rocha Salamanca - Msc. Geoinformation Systems

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Modelo Digital del Paisaje (MDP) • TEMAS • GRUPOS • OBJETOS

•

Clasificación y Codificación

•

Definición y reglamentación de elementos

•

Tipo de objeto (geometría)

•

Definición de atributos y relaciones

Fuente catálogo de objetos CO-U- IGAC

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Modelo Cartográfico Digital ( M.C.D. ) • Representación gráfica de los objetos - Escala. - Geometría. - Reglas de representación cartográfica

Catálogo de símbolos

Fuente catálogo de Símbolos CS-2000- IGAC

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