实物地质资料数字化技术要求 实物地质资料相关文本资料数字化

（一）岩心扫描数字化

岩心扫描数字化是指应用专门的岩心扫描设备，对岩心进行扫描，并对采集的图像进行处理和存储管理，形成附有岩心图像的钻孔综合柱状图，为岩心图像服务提供基础。

1.扫描设备

扫描设备包括岩心图像采集仪、计算机、图像管理软件等。

2.扫描方式

扫描方式通常为白光彩色平动扫描、白光彩色滚动扫描和荧光平动扫描。

3.扫描工作环境

扫描工作环境要求工作室内无强磁场，无腐蚀性气体，远离火（热）源，温度为5～35℃，湿度为5%～90%，白光扫描要求光线柔和，荧光扫描要求在暗室环境下进行。不得将仪器置于振动、潮湿和阳光直射的地方。

4.扫描技术指标

岩心图像采集仪白光平动扫描的有效平面扫描宽度不应小于160 mm；白光滚动扫描，扫描圆柱状岩心的直径范围为30～160 mm；一次扫描成像的长度宜为1000 mm或500 mm；白光扫描分辨率最小值可低于100dpi，最高值大于600dpi。

5.预处理

清洁后的岩心按编号（由浅至深）顺序摆放在岩心盒内，断面应对接整齐，破碎或风化严重的岩心碎块，按其相对应的岩心长度摆放在钻孔的相应深度位置处，各种标识齐全，放置位置准确，岩心缺失部位应放置标记牌，并做好记录。

6.扫描基本要求

岩心扫描的图像要清晰，岩心外表面性状特征要明显，数字信息要完整；用最小内存的图像文件获取清晰的岩心扫描图像。

7.扫描工作要求

扫描前应仔细检查扫描工作环境，测试扫描设备工作状况和采集精度；根据图像用途和岩心形状、规格，选择合适的扫描方式；调整扫描焦距、设定扫描图像的色彩（正常色）、扫描宽度（略大于岩心宽度）、扫描长度（为扫描范围内的任意长度）；选择合适的图像采集分辨率，以图像清晰为宜，特殊层段的岩心宜采用600dpi以上的分辨率，重要层段的岩心宜采用200～600dpi的分辨率，其他层段的岩心宜采用100～200dpi的分辨率。

8.图像处理要求

保持岩心固有信息不变，图像与岩心的原始性状一致；图像在1∶1或放大显示状态下，岩心表面的主要地质特征清晰可辨；岩心图像齐全、完整，图像的长度应与岩心的长度一致；图像在钻孔柱状图中的位置应与岩心的深度值一致；岩心图像柱状图应是垂直向上的正片图像，图像端正，倾斜度不得大于0.3°，其显示方向由浅至深，从上到下；处理后的岩心图像应清洁、美观，便于管理和分析应用；图像中若有油漆、铁锈等清洗不掉的污染物图像时，应加备注说明。

9.图像处理方法

图像处理方法包括裁剪、去污、纠斜、旋转、拼接以及亮度、对比度和饱和度的调整。

（1）裁剪：裁除图像周边的非岩心物像，保留完整的岩心图像。

（2）去污：删除图像上的污点和污迹。

（3）纠斜：对倾斜的图像进行纠斜，使图像端正。

（4）旋转：对有不同角度的非正视的图像进行适当旋转调整。

（5）拼接：依据岩心深度依次拼接图像，不得重叠或移位。

（6）亮度、对比度、饱和度：作适当调整，使图像清晰。

（7）若图像质量较差，应重新扫描。

10.图像存储原则

图像数据保存必须完整、准确、可靠；图像数据能在信息服务系统中方便地进行浏览和查询；存储图像数据的载体应利于长期保存，并便于保管；同一档号的岩心图像数据应尽可能地保存在同一物理存储介质中；文件过大而需要保存在数个物理存储介质中时，应在第一个存储介质中保存一份完整的文件目录。

11.图像存储要求

图像存储格式宜采用JPG格式，也可采用BMP、TIF格式；图像数据的载体宜用“DVD-R”（光盘），也可用“CD-R”（光盘）；图像数据保存到载体后，应进行检查，保证存储数据可读；图像数据必须备份，以防丢失，数据保存应在3份以上；保存图像数据的载体应标注外标签，注明编号、形成时间，必要时注明电子文件目录。

（二）相关资料数字化

相关资料数字化是指选择相应规格的扫描仪，运用扫描的方法对与实物相关的文字、图件、表格等纸介质资料以及实物接收、整理、保管工作中形成的记录文字或图表进行扫描，对扫描生成的图像进行处理，生成电子文件，归档保存。

1.基本要求

（1）相关资料扫描生成的图像应完整、齐全，文字、图件、表格应清晰，能满足阅读要求。

（2）图像处理后，生成的电子文件应符合相关资料的原意。

（3）对相关资料原件本身不清晰且无法考证的内容，原则上图像文件不做删改。

（4）扫描图像应为端正的正片图像，图像清洁、美观。

2.预处理

（1）整理核对与实物相关的文字、图件、表格等纸介质资料，对原件中的破损处应予修复，资料中图件的折痕要熨平，不清晰处要描清。

（2）整理和编排实物接收、整理、保管工作中形成的记录文字、图表、批文等原件。

3.执行标准

纸质资料的扫描应遵照《纸质档案数字化技术规范》（DA/T31-2005）第6章的规定；图像处理应遵照DA/T31-2005第7章的规定；图像存储应遵照DA/T31—2005第8章的规定进行存储；扫描生成的实物图像文件及相关资料图像文件应遵照《电子文件归档与管理规范》（GB/T18894-2002）第6.2条的规定进行登记；扫描生成的图像文件应遵照GB/T18894-2002第8章的规定进行整理；实物地质资料数字化形成的图像电子文件应遵照GB/T18894-2002第7章的规定进行归档管理。

实物地质资料数字化研究的意义与可行性~

实物地质资料是国家投入巨资进行地质勘查和地质科学研究过程中所取得的有关地球科学的最直接的信息载体，是地质工作档案资料的组成部分，具有重要的保存和利用价值。管理和利用好这些宝贵资源，对于促进地质科学研究的进展，提高工作效率，减少地勘投资风险和重复投入，促进地质事业与经济的可持续发展有着重要作用。
从管理层面上，对实物地质资料的管理包括两个方面：一方面是对实物地质资料实体的管理，即对岩（矿）心、各类标本以及相关资料等的管理，属于档案资料管理的范畴；另一方面是对实物所包含的地学信息的管理，即对实物所包含的信息内容的管理，属于信息管理的范畴。
实物地质资料中心作为全国实物地质资料管理机构和国际一流的实物地质资料保管单位，全面收集管理（对实体而言）具有国家级的实物地质资料是单位赖以存在的基础，而更能反映单位实力和发展潜力的是对实物所包含信息的管理。
实物地质资料数字化，是实物地质资料信息管理的重要环节，它包含了对实物信息的采集、识别、传递、储存、处理、可视化等过程。实物地质资料数字化研究，就是对上述各过程中所采取的技术方法和措施以及数字化工作流程的研究。
一、实物地质资料数字化及其研究的必要性
现代科学技术特别是信息技术（IT）迅猛发展，计算机技术、网络技术、图像处理技术、虚拟现实技术、仿真技术的应用逐渐普及，数字化、信息化、网络化已是21世纪我国现代化建设的主题。
作为“数字地球”概念提出的标志，1998年，美国副总统戈尔发表了“数字地球——认识21世纪我们这颗星球”的演讲，提出了实施“数字地球”的目的、意义和建造“数字地球”的六项关键技术，即计算机科学、大规模存储、卫星图像、宽带网络、互操作性和元数据。
所谓“数字地球”，就是在全球范围内建立一个以空间位置为主线，将信息组织起来的复杂系统，即按地理坐标整理并构造一个全球的信息模型，描述地球上每一点的全部信息（既包括地貌和深部组成的自然信息，也包括与该点有关的政治、经济、军事、人文及历史等信息），按地理位置组织、储存起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使每一个人都可以快速、准确、充分和完整地了解及利用地球上各方面的信息。
国土资源调查、评价、管理、规划、开发与利用等各个环节，都涉及海量数据资料的采集、管理、处理与决策。利用现代信息技术，来实现国土资源信息的采集、传输、存储、处理和服务的数字化、网络化、可视化和智能化，全面提升国土资源工作的效率，实时地为政府决策和社会应用提供信息服务是充分利用信息资源的迫切需要。为此，新一轮国土资源大调查纲要提出了“数字国土”的概念，要求在2010年之前完成中国陆地和海域国土资源调查资料的信息化和网络化，进入国家“数字地球”信息网络。这是对“数字地球”和“数字中国”战略计划的响应。
“数字地球”从大的方面可以分为三个层次，即全球层、区域层和国家层。现在我国实施的“数字国土”工程，属于国家层。具体来讲，“数字地球”包含各类专业层。测绘数据是基础层，国土资源数据是核心，国土资源数字化是“数字国土”的重要组成部分。
目前，国家测绘局已经建成了1∶100万和1∶25万基础地理数据库；国土资源部信息中心全面进行了地质资料的数字化研究，完成了全国大部分地区基础地质图件和重要地质报告的数字化工作；其他各部门也在建立各类专题数据库。
实物地质资料是指以岩心、标本、岩屑、化石、样品等实物为载体的地质资料，包含地球组成的重要信息，是“数字地球”和“数字国土”必不可少的信息资源。将实物地质资料纳入“数字国土”工程，前提是将实物地质资料进行数字化处理。
实物地质资料所载负的信息包括两种：一种是其自然形态数据，一种是其化学组成数据。自然形态数据又包括用文字或图表表示的描述性数据和用数字化设备采集的数字数据以及由此反映的图像数据。
实物地质资料的数字化，实质上就是利用现代科学技术和手段，将上述两种信息按一定的标准和格式，转化为数字形式，储存于计算机中，并在相应软件支持下，对其检索和利用。
实物地质资料的数字化，有以下几方面的用途。
1.为“数字国土”提供基础数据
实物地质资料是“数字国土”必不可少的信息资源，要了解地球的组成和某地的资源信息以及经济条件，实物信息是最直接的、最基础的。数字化的实物地质资料数据可以直接被“数字国土”系统所利用，成为其重要的信息资源。
2.充分发挥实物地质资料的价值
与其他地质资料不同，实物地质资料具有原始性、惟一性和不可复制的特点。因而，对其实体的直接观察受到很大局限。不同的人和组织不可能同时拥有两块完全一样的实物，对其进行观察、研究和分析，更不可能多人同时占有同一块实物对其研究。而实物地质资料通过数字化处理，利用信息网络，观察者可以在任何地区和任何时间，对其进行观察和分析，结合虚拟现实技术，可以取得身临其境的视觉效果。
3.对实物地质资料起到保护作用
实物地质资料是国家花费巨资获得的宝贵资源，一些样品非常珍贵、稀缺，因而必须对它们加强保护。以往人们对实物地质资料的利用，必须将实物从库房取出，才能对其进行观察、照相、取样等。这势必对实物产生破坏。实物地质资料数字化后，根据研究需要，人们可以通过计算机对实物进行间接观察，即观察已储存在计算机中的实物三维图像，并通过人机交互操作，实现旋转、放大等，对热点部分仔细观察。同时，根据需要，可将实物整体或某一侧面的图像进行下载或打印。
4.便于学术交流
纸质的学术材料，便于携带分发，给学术交流带来了方便。而实物地质资料，比较笨重，不便携带，尤其是整个钻孔或剖面的大量实物，搬运和携带更是困难。在这种情况下，通常是研究者将自己对样品的研究，用文字或图表以及照片形式表达出来，供其他人阅读。由于人们对客观世界的认识存在着不同的感受能力、不同的理解能力和不同的目的性，从同一实物中获取的信息必定各不相同，即实得信息量因人而异。所以有时不得不采取开现场会的形式，进行现场观察。这些给学术交流带来了很大不便。实物数字化，采用现代科学技术，可以从不同角度，全面准确地采集实物的信息，并可方便地储存在大容量光盘中，在软件和设备支撑下，可以再现实物地质资料的固有特征。通过人机交互操作，可以按个人习惯对实物进行观察研究，根据自己的需要和能力，完成对实物的认识。
5.实现远程观察和远程专家会诊
数字化的实物，在网上发布，将给研究者带来很大方便。例如，我国大陆科学钻探取得的岩心，如果采用数字化处理，在大陆科学钻探网上发布，就可供全国乃至全世界的科学家对其观察和研究，实现信息共享，而不必非到东海钻探基地不可。对于某些急需研究确认的样品，可邀请多位专家，在网上观察、研究，结合分析数据，做出判断，发表各自的见解，实现远程专家会诊。
二、实物地质资料数字化研究的可行性
实物地质资料数字化的研究有以下几个有利条件。
1.三维数字化设备已研制成功
随着各行业对于三维彩色信息数字化的需求日益迫切，三维扫描、摄像等技术应运而生。他们能快速地将真实世界的立体彩色信息转换为计算机可以直接处理的数字信号，为实物数字化提供了一种手段。
20世纪80年代，Cyberware公司研制出了可用于人头部扫描的三维扫描仪；我国华中理工大学经过两年的努力，研制成功了我国第一台三维激光彩色扫描系统。
2.三维数字化装置已经广泛应用
作为一种新技术，三维数字化装置已经广泛应用于影视特技制作、虚拟现实、文物保护、产品设计、广告宣传等诸多领域，并取得了很好的效果。如在文物保护方面，使用三维数字化装置，对文物进行数字化处理，已经得到了形象逼真的三维彩色图像。
3.虚拟现实技术（VR）和虚拟现实模型语言（VRML）得到广泛应用
虚拟现实技术是计算机模拟的三维环境，用户走进这个环境（用鼠标控制您的浏览方向）并操纵场景中的对象，实现虚拟场景中人机实时的“可交互性”。虚拟现实技术开辟了人类交流的新领域。
虚拟现实模型语言，是为了解决虚拟现实与WWW的接口问题而创建的，是为了在INTERNET上实现三维图形可视化，它是用于INTERNET上描述三维交互式虚拟场景的独立于平台的开放式语言。
在工业设计中，设计者可以形象逼真地对设计对象进行三维观察，并通过人机交互，对设计进行修改完善。
在医学领域，利用VRML实现三维结构信息可视化，查看人体三维解剖图像，研究细胞三维结构。
在石油勘探领域，美国TEXACO公司，利用SGI超级图形系统，建造了一个三维可视化中心。石油天然气科学家能利用逼真的三维环境，实现与地层数据的交互、分析和模拟石油开采过程。
4.实物地质资料中心技术人员信息技术水平普遍提高
在国家和地调局的支持下，依托《地质调查资料成果与信息社会化服务系统建设》项目，实物地质资料中心计算机及信息技术设备不断更新，中心领导和技术人员通过自学、培训等各种途径，计算机应用水平和软件开发能力得到很大提高，适应了实物地质资料管理工作和地质科研对信息技术的要求。尤其是部分技术人员多年来一直从事计算机网络和数据库建设工作，已具备软件开发的经验，具有独立进行科学实验的经历和丰富的专业知识以及良好的科学研究素质。
三、实物地质资料数字化研究的前景
1.实物地质资料数字化研究的基本任务
（1）开展实物地质资料数字化的技术和设备调研，了解国内外技术现状，综合分析各类设备和软件的优缺点，引进一套适合实物地质资料中心实物数字化的先进设备；
（2）研究出一套实物地质资料数字化的技术方法；
（3）开发出一套实物数字化和可视化系统；
（4）形成实物地质资料数字化生产能力。
2.实物地质资料数字化研究的目标
实物地质资料数字化研究的总体目标是，通过三年左右的广泛调研、认真实验、深入研究工作，确定实物地质资料中心实物数字化的方法，建立实物地质资料可视化系统，提高实物地质资料的管理和服务水平，为将实物地质资料中心建成国际一流的实物地质资料管理和服务单位奠定基础。
3.应用前景
数字化研究将为实物地质资料数字化大规模开展提供先进的数字化设备和数字化技术，为库藏实物数字化奠定基础。实现实物数字化后，作为实物的重要信息，在建成的国土资源部实物地质资料中心网站上发布，利用网络系统，客户可直接在资料目录、文件目录、实体信息等各层次的信息中查询和浏览。

张海兰 王瑞红
(国土资源部实物地质资料中心，北京 101149)
摘要 本文简要阐述了实物相关文本资料数字化工作的重要性，提出要根据文本资料原貌选择扫描方式，依照具体情况进行分辨率、亮度和对比度的调整。
关键词 文本资料；数字化
实物地质资料的相关资料是成果地质资料与原始地质资料的原件或复制件，是说明实物产生的地质背景及其保管价值的重要材料，是实物地质资料的重要组成部分。
为了适应现代化管理与服务的需要，同时为了配合实物地质资料数字化，解决图文地质资料信息长期保存问题，国土资源部实物地质资料中心开展了相关地质资料数字化工作。实物地质资料相关的图文资料包括两大类：文本资料和图纸资料，数字化工作也是针对这两部分内容而言的。本文仅就资料的数字化工作进行探讨。
一、文本资料数字化工作流程
文本资料数字化工作是通过扫描的方法把以纸介质为载体的地质资料转变为以电子为介质的电子文件，并进行文件组织的过程。主要工作过程包括资料准备、扫描、图像处理、生成电子文件、文档组织与保存等几个方面(见图1)。

图1 文本资料数字化工作流程图

二、扫描工作方法
1.扫描前的资料准备工作
做好文本资料的准备工作是十分必要的。资料的单册厚度影响着文本的扫描质量，越厚越不利于扫描，有些文本装订得比较厚时，可将文本拆开进行扫描，扫描工作结束后再按照档案管理的标准进行重新装订。在进行若干份单页的文件扫描时，扫描前要做好资料的登记工作，以免丢失。利用文档扫描仪进行多页文件扫描之前，要对文本资料进行去除静电处理。
2.扫描
(1)选择扫描方式
对于文本资料纸质较好，又不超过标准A4版面大小的时候，可以采用专用的多页文档扫描仪进行滚动扫描，以节省扫描时间提高工作效率。其他的文本资料使用平板扫描仪逐页进行扫描。
(2)选择扫描参数
扫描类型 扫描类型的选择是完成文本数字化工作的重要环节。正确的选择扫描类型，是提高扫描质量的保证。扫描类型的选择是由原件的类型来确定的。常用文本资料的扫描类型有：黑白二值、RGB、灰阶三种。黑白二值方式，当文字或表格质量都非常高时，采用这种方式扫描，扫描效果较好。灰阶方式，当文本资料字迹不清楚或是表格时，使用黑白二值方式产生的图像效果较差，表格线会断断续续，此时可选用灰阶方式扫描，但这种方式扫描的图像会有较多的灰色印迹，需在后期做图像处理，使图像达到最佳效果。RGB方式，对文本资料中的彩色图件一般采用这种方式进行扫描，用这种方式扫描产生的文件占用的磁盘空间较大，扫描时可进行亮度、对比度及色度的调整，通过反复对比，使图件色彩达到最佳的效果。
参数选择 在扫描前进行预扫描，可进行扫描分辨率的选择、亮度和对比度调整。扫描分辨率、亮度及对比度调整与文本资料的质量有一定的关系，当一册文本资料质量变化不大时，选择一页或几页进行扫描实验，结合扫描工作经验选择适合的分辨率、亮度及对比度。当文本质量有明显变化时，每页资料的亮度及对比度都要分别进行调整。每次扫描时若不进行扫描区域的选择，扫描区域就会与上次的扫描区域相同，这样有可能会漏掉文本内容。若扫描区域过大，扫描时间就会延长，文件所占的空间也会增大，后期图像处理的工作量亦会增大。
存储格式的选择 根据选择扫描类型的不同，文件存储格式也有所不同。黑白二值方式扫描产生的图像不能进行纠斜和旋转，存储格式为tiff；灰阶和RGB方式扫描存储格式都为jpg，这种格式是经过压缩的。
(3)确定文件名称及路径
当扫描参数调整完成时，就要选择路径将扫描文件进行保存。这个文件最好是放置在一个独立的位置上，以免与其他文件混淆。文件的名称是要能反映其中文本资料的主要内容的。与此同时，还要给每页文件确定一个适当的名称，最好以文件的页码为文件的名称，以便对文件进行排版时不会出顺序上的错误。同时保证以后再对文件进行处理时能很快识别此文件是属于哪个类别的、哪个地区的、哪个钻孔的等，如图2所示。

图2 文件存储结构示意图

(4)扫描并保存
在扫描方式、扫描参数、存储格式、存储路径和文件名都已设定好之后，就可以进行扫描了。当页面大于A4版面时，可以用A3大幅度扫描仪进行扫描，对于超过A3幅度的文本资料可以分次扫描，扫描完成后再进行拼接。扫描是整个数字化工作中最基础、最关键的环节，好的扫描质量，能够使电子文件获取清晰度较高的效果，投入最少的整饰工作量，从而节省大量的时间、人力和物力。
3.图像处理
当完成一册文本资料的扫描工作后，此文本资料的电子文件已经保存在一个固定的文件夹内。但此时的文件只是一个个独立的图片，还需要一系列的图像调整处理，才能达到文本数字化的真正目的。在Photoshop中打开扫描图像，逐个进行纠斜、旋转、剪裁、去污、亮度/对比度等的调整。经过几次这样的调整，使图像达到真实反映文本资料原貌的目的。
4.生成电子文件
将调整好的单个图像文件逐个插入到Word文档中，首先形成Word格式的文档，然后再转化成PDF格式文件，文件名要与每册文本资料的名称相同或相近，如秦岭、大巴山地应力孔的《岩矿心接收登记表》，电子文件命名为“岩矿心接收登记表”。
5.文档组织与保存
当完成一个矿区的所有文本资料的扫描工作以后，将形成的PDF文件按一定的顺序重新组织编排，并编制PDF格式的目录索引，链接整个矿区的PDF文件。最后将完整的电子文件进行备份保存。一般情况下同一矿区的电子文档保存在同一张光盘中，并在光盘盒上贴标签，注明文件目录、形成时间及责任人等有关信息。若一张光盘存不下时，要将电子文件分成若干个分册，一个分册放在一个光盘中。电子文档应保存一式三套，并且要实行异地保存。
三、影响文本资料扫描效果的几个因素分析
将文本资料平放在扫描仪的扫描区域中，有的文本资料装订得比较规范，一般情况下在扫描前不拆开，进行扫描时扫描人员应用手紧压文本资料，尽可能地紧贴扫描面板，以保证较好的扫描效果。如果文本资料较薄，则可用扫描仪的盖板压紧即可。这个环节的操作要轻拿轻放，避免文本资料在扫描板上滑动，将扫描板划伤，这样将直接影响扫描的效果。
我们采集来的一些实物资料是20世纪80年代初期产出的，随着时间的推移，文本资料字迹已经很模糊了，而收集来的又多以复印件为主，还有野外记录表或整理资料这部分多数都是手写资料，字体不一，书写也不规范，资料内容就更为模糊了，这样的资料扫描难度较大，效果也不理想。
有的文本资料的厚度大又不宜拆开，直接影响了扫描质量，文本资料越厚在扫描过程中就越不容易压平，一侧的资料就非常不清楚。因此在扫描较厚的文本资料时，需要扫描人员用手使劲压平文本，才能保证扫描的质量。显而易见这样扫描自然会降低扫描的效率，因此在扫描这种较厚的文本资料时，要求工作人员必须有耐心，将每一页资料都能充分地摆正放平，使每一部分信息都能扫描得非常清晰。
四、结语
文本资料数字化是一项艰巨、繁琐而责任重大的工作，是实现实物地质资料现代化管理的一项重要基础工作。由于这项工作开展时间不长，没有更多的经验可以借鉴，目前此项工作还在不断的探索和试验中。
Digitization of Relevant Text Information of Geologicalsamples
Hailan Zhang，Ruihong Wang
(National Geologicalsample Center，ministry of Land and Resources，Beijing 101149)
Abstract This paper compendiously explains thesignificances of digitization of relevant textinformation of geologicalsamples，proposes to keep in accordance with the original configuration of text information whenselectingscanningmodes，in order to properly adjust the ratio，brightness and contrast referring to the actualsituations.
Key words text information；digitization

数据建库
答：实物地质资料属性数据的存储，采用关系型数据库。依据《实物地质资料文件级目录标准》要求的内容建库。实物图像数字化按照《实物数字化技术指南》的要求，完成钻孔岩心的扫描，岩石标本的三维激光扫描、照相，光薄片的显微镜下照相。地质空间数据的采集、投影等，按照地理信息系统建设的要求执行。对属性、空间数据...

实物地质资料数字化的用途
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基于PDF 格式的原始地质资料数字化实践
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