淺談地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
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摘要：本文對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，另外提出了進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)化集成的基礎(chǔ)和優(yōu)化原則。
關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；監(jiān)測(cè)方法；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)
一、概述
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)為監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空域演變信息、誘發(fā)因素等，最大程度獲取連續(xù)的空間變形數(shù)據(jù)。應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治工程效果評(píng)估。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)是集地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理、監(jiān)測(cè)儀器、時(shí)空技術(shù)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)為一體的綜合技術(shù)。當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法研究與應(yīng)用多是圍繞崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行的。
二、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法技術(shù)現(xiàn)狀
（一）常規(guī)監(jiān)測(cè)方法技術(shù)趨于成熟，設(shè)備精度、設(shè)備性能都具有很高水平
目前地質(zhì)災(zāi)害的位移監(jiān)測(cè)方法均可以進(jìn)行毫米級(jí)監(jiān)測(cè)，高精度位移監(jiān)測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)0.1mm精度。
（二）監(jiān)測(cè)方法多樣化、三維立體化
由于采用了多種有效方法結(jié)合對(duì)比校核，以及從空中、地面到災(zāi)害體深部的立體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，使得綜合判別能力加強(qiáng)，促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)能力的提高。
三、新技術(shù)新方法
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科間的相互滲透，合成孔徑干涉雷達(dá)(InSAR)、激光掃描、光纖應(yīng)變分析等技術(shù)相繼不同程度的應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與監(jiān)測(cè)中。而光纖應(yīng)變分析技術(shù)之布里淵散射光時(shí)域反射技術(shù)(BOTDR)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，處于剛剛起步階段。BOTDR是目前國際上近幾年才發(fā)展成熟起來的一項(xiàng)尖端技術(shù)。起初應(yīng)用于航天領(lǐng)域，發(fā)達(dá)國家相繼應(yīng)用于電力、通訊、工程等領(lǐng)域的應(yīng)變檢測(cè)和監(jiān)控。工程領(lǐng)域主要應(yīng)用于橋梁、大壩、隧道等大型基礎(chǔ)工程的安全監(jiān)測(cè)和健康診斷，并取得了很多成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)；在日本，開始將BOTDR技術(shù)應(yīng)用于邊坡工程的變形監(jiān)測(cè)中；我國工程領(lǐng)域引入BOTDR技術(shù)相對(duì)較晚，目前主要應(yīng)用于橋梁、隧道等構(gòu)筑工程的變形監(jiān)測(cè)中，并取得了一定成果；在三峽水庫區(qū)巫山開始將BOTDR應(yīng)用于滑坡監(jiān)測(cè)。與常規(guī)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，BOTDR技術(shù)具有多路復(fù)用分布式、長距離、實(shí)時(shí)性、精度高和長期耐久等特點(diǎn)，通過合理的布設(shè)，可以方便的對(duì)目標(biāo)體的各個(gè)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)；由于其具有很好的技術(shù)應(yīng)用前景，已經(jīng)成為一些發(fā)達(dá)國家如日本、美國、加拿大、瑞士等國家競相研發(fā)的課題。
四、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)方法發(fā)展趨勢(shì)
（一）高精度、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化的發(fā)展趨勢(shì)
光學(xué)、電學(xué)、信息學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展同時(shí)，給地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀器的研究開發(fā)帶來勃勃生機(jī)；能夠監(jiān)測(cè)的信息種類和監(jiān)測(cè)手段將越來越豐富，同時(shí)某些監(jiān)測(cè)方法的監(jiān)測(cè)精度、采集信息的直觀性和操作簡便性有所提高；充分利用現(xiàn)代通訊技術(shù)提高遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)乃俣?、?zhǔn)確性、安全性和自動(dòng)化程度；同時(shí)提高科技含量，降低成本，為地質(zhì)災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)型監(jiān)測(cè)打下基礎(chǔ)。
監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息的公眾化和政府化。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展普及，以及國家政府的地質(zhì)災(zāi)害管理職能的加強(qiáng)，災(zāi)害信息將通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布，公眾可通過互聯(lián)網(wǎng)了解地質(zhì)災(zāi)害信息，學(xué)習(xí)地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)知識(shí)；各級(jí)政府職能部門可通過所發(fā)布信息，了解災(zāi)情的發(fā)展，及時(shí)做出決策。
（二）新技術(shù)方法的開發(fā)與應(yīng)用
調(diào)查與監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的融合：隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，地球物理勘探方法的數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和資料處理能力大幅度提高，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率、高采樣技術(shù)的應(yīng)用；地球物理技術(shù)將向二維、三維采集系統(tǒng)發(fā)展；通過加大測(cè)試頻次，實(shí)現(xiàn)時(shí)間序列的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)。
智能傳感器的發(fā)展：集多種功能于一體的、低造價(jià)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)智能傳感技術(shù)的研究與開發(fā)，將逐漸改變傳統(tǒng)的點(diǎn)線式空間布設(shè)模式；由于可以采用網(wǎng)式布設(shè)模式，且每個(gè)單元均可以采集多種信息，最終可以實(shí)現(xiàn)近似連續(xù)的三維地質(zhì)災(zāi)害信息采集。
五、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)化
（一）問題的提出
監(jiān)測(cè)方法的適應(yīng)性：對(duì)于各種監(jiān)測(cè)方法所使用的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)施，均有各自的應(yīng)用方向和使用技術(shù)要求；針對(duì)不同地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種、類型其使用技術(shù)要求(包括測(cè)點(diǎn)布設(shè)模式、安裝使用技術(shù)要求等)不同。
地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展階段：對(duì)于崩塌、滑坡等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，不同發(fā)展階段所適用的監(jiān)測(cè)方法和儀器設(shè)施各異，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集周期頻度不同。
監(jiān)測(cè)參數(shù)與監(jiān)測(cè)部位：實(shí)踐證明，一方面，不同的監(jiān)測(cè)參數(shù)(地表位移、深部位移、應(yīng)力、地下水動(dòng)態(tài)、地聲等)在不同類型的災(zāi)害體監(jiān)測(cè)中具有不同程度的表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)；另一方面，同一災(zāi)害體不同部位的監(jiān)測(cè)參數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)特點(diǎn)并不相同，即存在反映災(zāi)害體關(guān)鍵部位特征的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，又存在僅反映局部單元(不具有明顯的代表性，甚至是孤立的)特征的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。因此，監(jiān)測(cè)參數(shù)和監(jiān)測(cè)部位的優(yōu)化選擇，是整個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。
自動(dòng)化程度：決定于設(shè)備的集成度、控制模式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程度和信息發(fā)布方式。
經(jīng)濟(jì)效益：決定于地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、危害程度、監(jiān)測(cè)技術(shù)組合、設(shè)備選型等因素。
（二）優(yōu)化原則
監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)化原則：針對(duì)某一類型地質(zhì)災(zāi)害，確定優(yōu)勢(shì)監(jiān)測(cè)參數(shù)和監(jiān)測(cè)部位，進(jìn)行監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)方法優(yōu)化組合，使監(jiān)測(cè)工作高效、實(shí)用。經(jīng)濟(jì)優(yōu)化原則：首先，不過于追求高、精、尖的監(jiān)測(cè)技術(shù)，而應(yīng)選擇發(fā)展最為成熟、應(yīng)用程度較高的監(jiān)測(cè)技術(shù)；其次，對(duì)于危害程度較大的大型地質(zhì)災(zāi)害體，可選擇專業(yè)化程度較高的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，由專業(yè)人員進(jìn)行操作、維護(hù)，對(duì)于危害程度低，規(guī)模小的災(zāi)害體，可選擇操作簡單、結(jié)果直觀的宏觀監(jiān)測(cè)技術(shù)，由群測(cè)群防級(jí)人員進(jìn)行操作。
六、結(jié)束語
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)是集多種學(xué)科為一體的綜合技術(shù)體系，只有充分把握地質(zhì)災(zāi)害的形成發(fā)展規(guī)律，才能正確把握技術(shù)開發(fā)的方向，只有充分掌握地質(zhì)災(zāi)害的物質(zhì)組成、動(dòng)力成因類型、變形破壞特征、外形特征、發(fā)育階段等因素，依據(jù)不同監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的應(yīng)用特點(diǎn)，做好監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)化工作，才能保證監(jiān)測(cè)效果，同時(shí)，應(yīng)以科學(xué)的發(fā)展觀實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和技術(shù)開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
[1]施斌,徐洪鐘,張丹.BOTDR應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用在大型基礎(chǔ)工程健康診斷中的可行性研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004
[2]靳曉光，王蘭生，李曉紅.位移監(jiān)測(cè)在滑坡時(shí)空運(yùn)動(dòng)研究中的應(yīng)用[J].山地學(xué)報(bào),2002
[3]魏彪,王開成,馮鵬等.測(cè)氡技術(shù)的工程地質(zhì)應(yīng)用及其在三峽庫區(qū)滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用展望[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào),2003
[4]鄧輝,黃潤秋.InSAR技術(shù)在地形測(cè)量和地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用[J].山地學(xué)報(bào),2003
關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；監(jiān)測(cè)方法；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)
一、概述
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)為監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空域演變信息、誘發(fā)因素等，最大程度獲取連續(xù)的空間變形數(shù)據(jù)。應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治工程效果評(píng)估。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)是集地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理、監(jiān)測(cè)儀器、時(shí)空技術(shù)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)為一體的綜合技術(shù)。當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法研究與應(yīng)用多是圍繞崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行的。
二、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法技術(shù)現(xiàn)狀
（一）常規(guī)監(jiān)測(cè)方法技術(shù)趨于成熟，設(shè)備精度、設(shè)備性能都具有很高水平
目前地質(zhì)災(zāi)害的位移監(jiān)測(cè)方法均可以進(jìn)行毫米級(jí)監(jiān)測(cè)，高精度位移監(jiān)測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)0.1mm精度。
（二）監(jiān)測(cè)方法多樣化、三維立體化
由于采用了多種有效方法結(jié)合對(duì)比校核，以及從空中、地面到災(zāi)害體深部的立體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，使得綜合判別能力加強(qiáng)，促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)能力的提高。
三、新技術(shù)新方法
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科間的相互滲透，合成孔徑干涉雷達(dá)(InSAR)、激光掃描、光纖應(yīng)變分析等技術(shù)相繼不同程度的應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與監(jiān)測(cè)中。而光纖應(yīng)變分析技術(shù)之布里淵散射光時(shí)域反射技術(shù)(BOTDR)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，處于剛剛起步階段。BOTDR是目前國際上近幾年才發(fā)展成熟起來的一項(xiàng)尖端技術(shù)。起初應(yīng)用于航天領(lǐng)域，發(fā)達(dá)國家相繼應(yīng)用于電力、通訊、工程等領(lǐng)域的應(yīng)變檢測(cè)和監(jiān)控。工程領(lǐng)域主要應(yīng)用于橋梁、大壩、隧道等大型基礎(chǔ)工程的安全監(jiān)測(cè)和健康診斷，并取得了很多成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)；在日本，開始將BOTDR技術(shù)應(yīng)用于邊坡工程的變形監(jiān)測(cè)中；我國工程領(lǐng)域引入BOTDR技術(shù)相對(duì)較晚，目前主要應(yīng)用于橋梁、隧道等構(gòu)筑工程的變形監(jiān)測(cè)中，并取得了一定成果；在三峽水庫區(qū)巫山開始將BOTDR應(yīng)用于滑坡監(jiān)測(cè)。與常規(guī)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，BOTDR技術(shù)具有多路復(fù)用分布式、長距離、實(shí)時(shí)性、精度高和長期耐久等特點(diǎn)，通過合理的布設(shè)，可以方便的對(duì)目標(biāo)體的各個(gè)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)；由于其具有很好的技術(shù)應(yīng)用前景，已經(jīng)成為一些發(fā)達(dá)國家如日本、美國、加拿大、瑞士等國家競相研發(fā)的課題。
四、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)方法發(fā)展趨勢(shì)
（一）高精度、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化的發(fā)展趨勢(shì)
光學(xué)、電學(xué)、信息學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展同時(shí)，給地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀器的研究開發(fā)帶來勃勃生機(jī)；能夠監(jiān)測(cè)的信息種類和監(jiān)測(cè)手段將越來越豐富，同時(shí)某些監(jiān)測(cè)方法的監(jiān)測(cè)精度、采集信息的直觀性和操作簡便性有所提高；充分利用現(xiàn)代通訊技術(shù)提高遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)乃俣?、?zhǔn)確性、安全性和自動(dòng)化程度；同時(shí)提高科技含量，降低成本，為地質(zhì)災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)型監(jiān)測(cè)打下基礎(chǔ)。
監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息的公眾化和政府化。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展普及，以及國家政府的地質(zhì)災(zāi)害管理職能的加強(qiáng)，災(zāi)害信息將通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布，公眾可通過互聯(lián)網(wǎng)了解地質(zhì)災(zāi)害信息，學(xué)習(xí)地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)知識(shí)；各級(jí)政府職能部門可通過所發(fā)布信息，了解災(zāi)情的發(fā)展，及時(shí)做出決策。
（二）新技術(shù)方法的開發(fā)與應(yīng)用
調(diào)查與監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的融合：隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，地球物理勘探方法的數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和資料處理能力大幅度提高，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率、高采樣技術(shù)的應(yīng)用；地球物理技術(shù)將向二維、三維采集系統(tǒng)發(fā)展；通過加大測(cè)試頻次，實(shí)現(xiàn)時(shí)間序列的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)。
智能傳感器的發(fā)展：集多種功能于一體的、低造價(jià)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)智能傳感技術(shù)的研究與開發(fā)，將逐漸改變傳統(tǒng)的點(diǎn)線式空間布設(shè)模式；由于可以采用網(wǎng)式布設(shè)模式，且每個(gè)單元均可以采集多種信息，最終可以實(shí)現(xiàn)近似連續(xù)的三維地質(zhì)災(zāi)害信息采集。
五、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)化
（一）問題的提出
監(jiān)測(cè)方法的適應(yīng)性：對(duì)于各種監(jiān)測(cè)方法所使用的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)施，均有各自的應(yīng)用方向和使用技術(shù)要求；針對(duì)不同地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種、類型其使用技術(shù)要求(包括測(cè)點(diǎn)布設(shè)模式、安裝使用技術(shù)要求等)不同。
地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展階段：對(duì)于崩塌、滑坡等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，不同發(fā)展階段所適用的監(jiān)測(cè)方法和儀器設(shè)施各異，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集周期頻度不同。
監(jiān)測(cè)參數(shù)與監(jiān)測(cè)部位：實(shí)踐證明，一方面，不同的監(jiān)測(cè)參數(shù)(地表位移、深部位移、應(yīng)力、地下水動(dòng)態(tài)、地聲等)在不同類型的災(zāi)害體監(jiān)測(cè)中具有不同程度的表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)；另一方面，同一災(zāi)害體不同部位的監(jiān)測(cè)參數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)特點(diǎn)并不相同，即存在反映災(zāi)害體關(guān)鍵部位特征的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，又存在僅反映局部單元(不具有明顯的代表性，甚至是孤立的)特征的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。因此，監(jiān)測(cè)參數(shù)和監(jiān)測(cè)部位的優(yōu)化選擇，是整個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。
自動(dòng)化程度：決定于設(shè)備的集成度、控制模式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程度和信息發(fā)布方式。
經(jīng)濟(jì)效益：決定于地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、危害程度、監(jiān)測(cè)技術(shù)組合、設(shè)備選型等因素。
（二）優(yōu)化原則
監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)化原則：針對(duì)某一類型地質(zhì)災(zāi)害，確定優(yōu)勢(shì)監(jiān)測(cè)參數(shù)和監(jiān)測(cè)部位，進(jìn)行監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)方法優(yōu)化組合，使監(jiān)測(cè)工作高效、實(shí)用。經(jīng)濟(jì)優(yōu)化原則：首先，不過于追求高、精、尖的監(jiān)測(cè)技術(shù)，而應(yīng)選擇發(fā)展最為成熟、應(yīng)用程度較高的監(jiān)測(cè)技術(shù)；其次，對(duì)于危害程度較大的大型地質(zhì)災(zāi)害體，可選擇專業(yè)化程度較高的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，由專業(yè)人員進(jìn)行操作、維護(hù)，對(duì)于危害程度低，規(guī)模小的災(zāi)害體，可選擇操作簡單、結(jié)果直觀的宏觀監(jiān)測(cè)技術(shù)，由群測(cè)群防級(jí)人員進(jìn)行操作。
六、結(jié)束語
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)是集多種學(xué)科為一體的綜合技術(shù)體系，只有充分把握地質(zhì)災(zāi)害的形成發(fā)展規(guī)律，才能正確把握技術(shù)開發(fā)的方向，只有充分掌握地質(zhì)災(zāi)害的物質(zhì)組成、動(dòng)力成因類型、變形破壞特征、外形特征、發(fā)育階段等因素，依據(jù)不同監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的應(yīng)用特點(diǎn)，做好監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)化工作，才能保證監(jiān)測(cè)效果，同時(shí)，應(yīng)以科學(xué)的發(fā)展觀實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和技術(shù)開發(fā)。
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