摘 要：X波段天氣雷達(dá)以其高分辨率、高精度和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠有效識(shí)別并追蹤西藏災(zāi)害性天氣系統(tǒng)，因而在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)中得到了廣泛應(yīng)用。從X波段天氣雷達(dá)的基本原理出發(fā)，結(jié)合西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)面臨的挑戰(zhàn)與需求，深入探討了X波段天氣雷達(dá)在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)中的具體運(yùn)用。研究表明，X波段天氣雷達(dá)在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)中具有廣闊的運(yùn)用前景和較高的實(shí)踐價(jià)值，對(duì)減輕災(zāi)害損失、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：X波段天氣雷達(dá)；災(zāi)害性天氣；天氣預(yù)報(bào)；氣象服務(wù)

中圖分類號(hào)：P456 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）11–0-03

近年來，全球氣候變化導(dǎo)致極端天氣事件的頻率和強(qiáng)度顯著增加。暴雨、臺(tái)風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣不僅嚴(yán)重影響人們的日常生活，還可能引發(fā)嚴(yán)重的自然災(zāi)害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，提高災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性和時(shí)效性，對(duì)減少災(zāi)害帶來的損失具有重要意義。

作為一種先進(jìn)的氣象觀測(cè)工具，X波段天氣雷達(dá)通過發(fā)射和接收電磁波，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大氣中降水粒子、云團(tuán)等目標(biāo)的探測(cè)與識(shí)別[1]。其高分辨率的特點(diǎn)使得雷達(dá)能夠捕捉到更精細(xì)的天氣現(xiàn)象，為西藏災(zāi)害性天氣的預(yù)警提供更準(zhǔn)確信息。利用X波段天氣雷達(dá)提供的高精度、高時(shí)效觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以顯著提高西藏災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性和時(shí)效性，從而更好地服務(wù)于防災(zāi)減災(zāi)工作[2]。

研究旨在深入分析X波段天氣雷達(dá)在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)中的具體運(yùn)用，為X波段天氣雷達(dá)在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)中的進(jìn)一步應(yīng)用提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)，從而提高西藏災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)水平，減少災(zāi)害帶來的損失。

1 X波段雷達(dá)的工作原理

X波段雷達(dá)的工作原理主要基于電磁波的發(fā)射與接收。雷達(dá)系統(tǒng)先由發(fā)射器產(chǎn)生高頻電磁波，這些電磁波經(jīng)過天線被發(fā)射至大氣中。當(dāng)電磁波遇到降水粒子、云團(tuán)等目標(biāo)時(shí)會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象，部分散射波返回雷達(dá)天線，然后被雷達(dá)的接收器捕獲。接收器接收到的反射電磁波經(jīng)過信號(hào)處理系統(tǒng)的處理和分析，最終轉(zhuǎn)化為關(guān)于目標(biāo)物體距離、速度、方向等信息。這一過程使得X波段雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大氣中降水粒子、云團(tuán)等目標(biāo)的探測(cè)與識(shí)別[3-4]。

2 X波段天氣雷達(dá)探測(cè)能力

2.1 高分辨率監(jiān)測(cè)能力

X波段天氣雷達(dá)因其較短的波長(zhǎng)，能夠提供比傳統(tǒng)S波段或C波段雷達(dá)更高的空間和時(shí)間分辨率。這種高分辨率對(duì)捕捉小尺度天氣現(xiàn)象，如雷暴云團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、強(qiáng)降水帶和龍卷風(fēng)等局部強(qiáng)對(duì)流天氣過程具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過提供更加細(xì)致的氣象圖像，X波段雷達(dá)有助于科學(xué)家和氣象學(xué)家更準(zhǔn)確地掌握復(fù)雜天氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而提高對(duì)極端天氣事件的預(yù)測(cè)精度。此外，高時(shí)間分辨率使得雷達(dá)能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)同一區(qū)域內(nèi)的天氣變化，為短時(shí)天氣預(yù)報(bào)提供寶貴的數(shù)據(jù)

支持[5]。

2.2 短時(shí)臨近預(yù)報(bào)優(yōu)勢(shì)

X波段天氣雷達(dá)在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)方面展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，主要得益于其強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力和快速響應(yīng)機(jī)制。該雷達(dá)能夠迅速捕獲天氣系統(tǒng)的最新發(fā)展情況，及時(shí)更新天氣狀況，這對(duì)于需要快速作出決策的情境尤為重要，如航空交通管制、大型活動(dòng)安全保障等領(lǐng)域。通過集成先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理軟件，X波段雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)解析和可視化展示，幫助預(yù)報(bào)員快速識(shí)別潛在的危險(xiǎn)天氣模式，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。這種高效的監(jiān)測(cè)與響應(yīng)能力可以極大地增強(qiáng)西藏災(zāi)害性天氣的防控效果[6]。

2.3 地物抑制能力與低層探測(cè)

在城市等復(fù)雜環(huán)境中，傳統(tǒng)雷達(dá)受到建筑物和其他地面物體反射的影響，可能會(huì)產(chǎn)生虛假回波，干擾對(duì)真實(shí)天氣現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)。而X波段天氣雷達(dá)具備較好的地物抑制能力，能夠有效減少這類干擾，提高對(duì)近地面層氣象條件的感知精度。尤其是在探測(cè)低空風(fēng)切變、湍流等影響飛行安全的氣象要素時(shí)，X波段雷達(dá)的表現(xiàn)尤為突出。采用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，如多普勒處理和極化技術(shù)，X波段雷達(dá)可以在復(fù)雜背景下清晰地識(shí)別出重要的氣象目標(biāo)，為用戶提供可靠的數(shù)據(jù)支持。這不僅提高了天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，還為城市氣象服務(wù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐[7]。

3 西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)的需求分析

（1）預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)的首要需求是預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性直接關(guān)系到災(zāi)害預(yù)防和應(yīng)對(duì)措施的有效性，對(duì)減少災(zāi)害損失、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)中，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天氣現(xiàn)象的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度及影響范圍，能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門提供科學(xué)依據(jù)，使其能夠及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采取必要的防災(zāi)減災(zāi)措施[8]。

（2）預(yù)警時(shí)效性。預(yù)警時(shí)效性是西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)的另一個(gè)核心需求。及時(shí)傳遞預(yù)警信息對(duì)減輕災(zāi)害影響、減少災(zāi)害損失具有重要意義。在西藏災(zāi)害性天氣即將發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)需要在最短時(shí)間內(nèi)捕捉到天氣變化，并迅速發(fā)布預(yù)警信息，確保公眾和相關(guān)部門有足夠的時(shí)間采取應(yīng)對(duì)措施。

（3）災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與應(yīng)對(duì)。通過對(duì)西藏災(zāi)害性天氣的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，相關(guān)部門可以了解災(zāi)害發(fā)生的可能性、影響范圍及潛在損失，為制定應(yīng)對(duì)措施提供科學(xué)依據(jù)。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要綜合考慮氣象條件、地形地貌、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等因素，建立科學(xué)的評(píng)估模型和方法。同時(shí)，基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，制定針對(duì)性的災(zāi)害應(yīng)對(duì)預(yù)案，包括人員疏散、物資儲(chǔ)備、應(yīng)急救援等措施。

4 X波段天氣雷達(dá)在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)中的運(yùn)用

4.1 強(qiáng)對(duì)流天氣捕捉與預(yù)警

X波段天氣雷達(dá)因其高分辨率監(jiān)測(cè)能力，在捕捉和預(yù)警強(qiáng)對(duì)流天氣方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。強(qiáng)對(duì)流天氣，包括雷暴、冰雹、龍卷風(fēng)等，通常具有突發(fā)性強(qiáng)、影響范圍小、生命周期短的特點(diǎn)，這對(duì)氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備提出了較高的要求。X波段雷達(dá)的高分辨率能夠清晰地顯示出小尺度天氣現(xiàn)象的細(xì)節(jié)，如云體內(nèi)部的垂直結(jié)構(gòu)、強(qiáng)烈的上升氣流和旋轉(zhuǎn)特征等，這對(duì)識(shí)別和跟蹤強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)的生成與發(fā)展至關(guān)重要。

此外，X波段雷達(dá)的多普勒功能可以測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，幫助氣象學(xué)家判斷風(fēng)暴的移動(dòng)方向和速度，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其路徑。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速更新數(shù)據(jù)，X波段雷達(dá)能夠在強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生前提供及時(shí)的預(yù)警信息，為相關(guān)部門和公眾采取預(yù)防措施贏得寶貴時(shí)間。同時(shí)，雷達(dá)提供的高精度數(shù)據(jù)還有助于研究強(qiáng)對(duì)流天氣的物理機(jī)制，推動(dòng)氣象科學(xué)的發(fā)展。

4.2 臺(tái)風(fēng)路徑與強(qiáng)度監(jiān)測(cè)

臺(tái)風(fēng)作為一種大規(guī)模的熱帶氣旋，其路徑和強(qiáng)度的預(yù)測(cè)對(duì)沿海地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)工作具有重要意義。X波段天氣雷達(dá)在臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用。

首先，雷達(dá)能夠提供臺(tái)風(fēng)眼區(qū)及其外圍云系的詳細(xì)圖像，揭示臺(tái)風(fēng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征，如眼壁、螺旋雨帶等，從而評(píng)估臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度等級(jí)和可能造成的破壞程度。

其次，通過連續(xù)的雷達(dá)觀測(cè)，可以追蹤臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)軌跡，預(yù)測(cè)其未來的行進(jìn)路線。X波段雷達(dá)的小波束寬度和高空間分辨率，使得即使在臺(tái)風(fēng)中心附近也能獲得清晰的回波圖像，這有助于監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)的演變過程和評(píng)估其登陸后的二次發(fā)展。

最后，雷達(dá)數(shù)據(jù)還可以與其他觀測(cè)資料（如衛(wèi)星遙感、地面氣象站等）相結(jié)合，構(gòu)建更為準(zhǔn)確的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)模型，提高臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為沿海地區(qū)提供更為可靠的防災(zāi)指導(dǎo)。

4.3 暴雨洪澇定量估測(cè)與預(yù)警

暴雨洪澇是常見的氣象災(zāi)害之一，對(duì)農(nóng)業(yè)、交通、城市建設(shè)等領(lǐng)域造成嚴(yán)重影響。X波段天氣雷達(dá)在暴雨洪澇的定量估測(cè)和預(yù)警中扮演了關(guān)鍵角色。雷達(dá)能夠通過測(cè)量降雨率、雨滴大小分布等參數(shù)，對(duì)降雨量進(jìn)行高精度的定量估計(jì)，這是其他氣象觀測(cè)手段難以實(shí)現(xiàn)的。尤其是在復(fù)雜地形條件下，X波段雷達(dá)的高分辨率特性使其能夠捕捉到局部強(qiáng)降水的發(fā)生和發(fā)展過程，從而識(shí)別暴雨中心和評(píng)估洪水風(fēng)險(xiǎn)?；诶走_(dá)數(shù)據(jù)，氣象部門可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降雨分布，快速評(píng)估哪些地區(qū)可能出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，并及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。

此外，雷達(dá)數(shù)據(jù)還可以用于水文模型，幫助預(yù)測(cè)河流流量變化和洪水到達(dá)時(shí)間，為防汛抗旱工作提供科學(xué)依據(jù)。通過這些綜合應(yīng)用，X波段天氣雷達(dá)不僅可以提高暴雨洪澇預(yù)警的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，還可以增強(qiáng)社會(huì)對(duì)極端天氣事件的應(yīng)對(duì)能力。

4.4 在人工影響天氣業(yè)務(wù)中應(yīng)用

人工影響天氣是指通過人為手段改變局部地區(qū)的天氣狀況，以達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高空氣質(zhì)量等目的。在實(shí)施這些操作前，工作人員需要詳細(xì)了解目標(biāo)區(qū)域的天氣狀況，包括云層結(jié)構(gòu)、降水類型、溫度濕度分布等信息。X波段雷達(dá)憑借其高分辨率和多普勒功能，提供關(guān)鍵參數(shù)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。例如，在增雨作業(yè)中，雷達(dá)可以用于監(jiān)測(cè)云層內(nèi)的微物理過程，如冰晶和水滴的分布，選擇最佳的作業(yè)時(shí)機(jī)和位置。在防雹作業(yè)中，雷達(dá)能夠識(shí)別出強(qiáng)烈的上升氣流和冰雹生成的核心區(qū)域，指導(dǎo)作業(yè)飛機(jī)準(zhǔn)確投放催化劑，抑制冰雹的形成和發(fā)展。

此外，雷達(dá)數(shù)據(jù)還可以用于評(píng)估人工影響天氣的效果，通過對(duì)比作業(yè)前后的雷達(dá)圖像，分析作業(yè)對(duì)天氣系統(tǒng)的影響，為后續(xù)的科學(xué)研究和業(yè)務(wù)改進(jìn)提供依據(jù)。X波段天氣雷達(dá)的應(yīng)用可以大大提高人工影響天氣作業(yè)的科學(xué)性和有效性。

5 X波段天氣雷達(dá)運(yùn)用中的挑戰(zhàn)與對(duì)策

5.1 技術(shù)挑戰(zhàn)

5.1.1 電磁干擾與防雷措施

X波段雷達(dá)的電磁波頻率較高，容易受到周圍環(huán)境其他電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁波的干擾，導(dǎo)致雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量下降，影響西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。因此，采取有效的防雷和電磁屏蔽措施至關(guān)重要。這包括優(yōu)化雷達(dá)天線設(shè)計(jì)，提高其抗干擾能力，以及在雷達(dá)站周圍建設(shè)電磁屏蔽設(shè)施，減少外部電磁波的干擾。同時(shí)，加強(qiáng)雷達(dá)設(shè)備的防雷擊保護(hù)，確保在雷電天氣下雷達(dá)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

5.1.2 數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)技術(shù)的挑戰(zhàn)

隨著X波段天氣雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，其獲取的數(shù)據(jù)量急劇增加，這對(duì)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)技術(shù)提出了更高要求。雷達(dá)數(shù)據(jù)具有復(fù)雜性、多樣性和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，如何高效地處理、分析和存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，提取出對(duì)西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)有用的信息，是當(dāng)前面臨的一大技術(shù)難題。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，需要研發(fā)更高效的數(shù)據(jù)處理算法和存儲(chǔ)技術(shù)，加快數(shù)據(jù)處理速度、提高存儲(chǔ)能力，同時(shí)加強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

5.2 應(yīng)用挑戰(zhàn)

5.2.1 預(yù)報(bào)員技能的提升需求

X波段天氣雷達(dá)的高分辨率和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力為西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)提供了更為準(zhǔn)確和及時(shí)的信息，但同時(shí)對(duì)預(yù)報(bào)員的技能提出了更高的要求。預(yù)報(bào)員需要熟練掌握雷達(dá)原理、數(shù)據(jù)處理和分析方法，以及西藏災(zāi)害性天氣的特征和預(yù)報(bào)技巧，充分利用雷達(dá)數(shù)據(jù)提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。因此，加強(qiáng)預(yù)報(bào)員的專業(yè)培訓(xùn)和技能提升，提高其綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力，是X波段天氣雷達(dá)應(yīng)用中不可忽視的挑戰(zhàn)[9]。

5.2.2 跨部門協(xié)同與信息共享機(jī)制

西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)涉及多個(gè)部門和領(lǐng)域，如氣象、水利、交通等，需要各部門之間的密切協(xié)同和信息共享。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于部門壁壘、“信息孤島”等問題，往往難以實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)同和信息共享。這可能導(dǎo)致預(yù)報(bào)信息無法及時(shí)傳遞和有效利用，影響西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。因此，建立跨部門協(xié)同和信息共享機(jī)制，打破部門壁壘，實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞和有效利用，是X波段天氣雷達(dá)應(yīng)用中需要解決的重要問題。

5.3 對(duì)策與建議

5.3.1 技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新的路徑

為了應(yīng)對(duì)X波段天氣雷達(dá)運(yùn)用中的技術(shù)挑戰(zhàn)，相關(guān)部門需要加大技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新的力度。包括優(yōu)化雷達(dá)天線設(shè)計(jì)、提高抗干擾能力、研發(fā)更高效的數(shù)據(jù)處理算法和存儲(chǔ)技術(shù)等。同時(shí)，加強(qiáng)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的交流與合作，引進(jìn)和消化吸收先進(jìn)技術(shù)成果，提高我國(guó)X波段天氣雷達(dá)技術(shù)的整體水平。此外，相關(guān)部門還應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)等參與雷達(dá)技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，形成產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的良性循環(huán)。

5.3.2 人才培養(yǎng)與培訓(xùn)體系

針對(duì)預(yù)報(bào)員技能提升的需求，相關(guān)部門應(yīng)建立完善的人才培養(yǎng)與培訓(xùn)體系。這包括加強(qiáng)氣象、水利、交通等相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)，尤其是培養(yǎng)具備跨學(xué)科知識(shí)和技能的復(fù)合型人才。同時(shí)，定期開展針對(duì)預(yù)報(bào)員的專業(yè)培訓(xùn)和技能提升課程，提高其專業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)能力。此外，相關(guān)部門還可以通過建立實(shí)踐基地和開展實(shí)戰(zhàn)演練等方式，提高預(yù)報(bào)員的實(shí)踐能力和應(yīng)對(duì)復(fù)雜天氣情況的能力。

5.3.3 政策支持與法規(guī)保障

為了推動(dòng)X波段天氣雷達(dá)的廣泛應(yīng)用和持續(xù)發(fā)展，相關(guān)部門需要制定和完善相關(guān)政策與法規(guī)。這包括明確雷達(dá)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、加強(qiáng)雷達(dá)數(shù)據(jù)的管理和保護(hù)、制定應(yīng)急預(yù)案和響應(yīng)機(jī)制等。政策支持和法規(guī)保障可以為X波段天氣雷達(dá)的研發(fā)、應(yīng)用和管理提供有力的制度保障和法律依據(jù)。同時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)加大政策宣傳和推廣力度，提高社會(huì)各界對(duì)X波段天氣雷達(dá)的認(rèn)識(shí)和重視程度，推動(dòng)其在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)中發(fā)揮更大的作用。

6 結(jié)束語

X波段天氣雷達(dá)在西藏災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)中具有廣闊的運(yùn)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，X波段天氣雷達(dá)將在減輕災(zāi)害損失、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加重要的作用。因此，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)X波段天氣雷達(dá)技術(shù)的研究和應(yīng)用，不斷提升西藏災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性和時(shí)效性，為防災(zāi)減災(zāi)工作提供更加精準(zhǔn)、高效的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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