机载激光雷达测量技术及应用

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机载激光雷达技术在测绘中的实践经验分享

机载激光雷达技术在测绘中的实践经验分享

机载激光雷达技术在测绘中的实践经验分享随着科技的不断发展,机载激光雷达技术在测绘领域中得到了广泛应用。

本文将分享一些在实践中积累的机载激光雷达技术使用经验,探讨其在测绘中的优势和应用场景。

1. 激光雷达技术简介激光雷达是一种可以通过发送激光束并测量其反射回来的时间来获取目标位置信息的技术。

机载激光雷达是指将激光雷达设备安装在飞机或无人机上,利用飞行器的高度和速度,可以快速高效地获取大面积地物的三维信息。

2. 机载激光雷达技术的优势相比传统的测绘方法,机载激光雷达技术有以下几个优势:首先,机载激光雷达技术能够实现高速、大范围的数据采集。

传统测绘方法需要进行人工测量,工作效率低且受制于人力和环境条件。

而机载激光雷达可以在较短时间内完成大面积数据的采集,提高了测绘效率。

其次,机载激光雷达技术具备高精度的数据测量能力。

激光雷达通过测量激光束反射回来的时间,可以得到目标物体离观测点的距离信息。

激光雷达设备的高精度传感器和计算算法可以实现厘米级的测量精度,大大提高了地物测绘的准确性。

再次,机载激光雷达技术适用于复杂地形和遥远地区的测绘。

无法通过传统测量方法获取数据的地区,如高山、森林、沙漠等,机载激光雷达可以通过飞行器的高度和速度轻松获取数据,解决了传统测绘方法的局限性。

3. 机载激光雷达在城市测绘中的应用机载激光雷达在城市测绘中有着广泛的应用场景。

以下是一些应用案例:首先,机载激光雷达可以用于制图和建筑物三维重建。

激光雷达可以高速获取建筑物外观和内部结构的细节信息,能够在短时间内生成高精度的建筑物数字模型。

这对于城市规划、建筑设计和历史文化遗产保护等方面都具有重要意义。

其次,机载激光雷达可用于城市交通规划和交通管理。

通过激光雷达获取道路和交通设施的几何和拓扑信息,能够实现对交通流量和路网的实时监测和分析,为城市交通规划和交通管理提供数据支持。

再次,机载激光雷达可用于城市环境监测。

通过激光雷达获取城市环境中的地物高度、地表覆盖类型和变化等信息,可以监测城市的植被覆盖、土地利用变化等,为城市绿化和环境保护提供科学依据。

机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用研究

机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用研究

公路勘察设计技术要求
精度要求
各项勘察设计工作应满足相应的精度要求, 确保数据的准确性和可靠性。
经济性要求
在满足技术要求的前提下,应尽可能降低工 程造价和运营成本。
安全性要求
公路勘察设计应充分考虑安全性因素,确保 道路建设和运营过程中的安全。
环保要求
公路勘察设计应遵循环境保护原则,减少对 自然环境的破坏和污染。
04 机载激光雷达技术在公路 勘察设计中的应用
数据采集与处理
数据采集
利用机载激光雷达技术进行高精 度、高密度的点云数据采集,覆 盖公路沿线及周边区域。
数据处理
对采集的点云数据进行预处理, 包括去噪、滤波、配准等操作, 提高数据质量。
公路地形地貌测绘
地形测绘
利用机载激光雷达技术获取的高精度 点云数据,绘制地形图,反映公路沿 线的地形起伏和地貌特征。
07 展望与建议
加大技术研发力度,提高技术成熟度
加大资金投入,鼓励科研机构和企业进行机载激 光雷达技术的研发,提高技术成熟度和稳定性。
加强与国际先进机构的合作与交流,引进先进技 术,缩短研发周期。
建立机载激光雷达技术研发平台,推动产学研用 一体化发展,加速技术成果转化。
加强数据处理与分析技术研究,提高数据质量
机载激光雷达技术作为一种先进的遥感技术,具有高精度、高分辨率和快 速获取地表信息的优势。
随着机载激光雷达技术的不断发展,其在公路勘察设计中的应用越来越广 泛。
研究意义
研究机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用,有助于提高公路勘察设计的效率 和精度,为公路建设提供更加科学、可靠的技术支持。
通过研究机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用,可以推动遥感技术的发展, 促进其在更多领域的应用。

机载激光雷达技术概述及在地面沉降监测中的应用

机载激光雷达技术概述及在地面沉降监测中的应用

机载激光雷达技术概述及在地面沉降监测中的应用[摘要]机载激光雷达技术在变形监测等方面具有不可比拟的优势。

本文分析影响激光雷达定位的因素,给出消除系统误差的方法,并给出机载激光雷达监测地面沉降的流程。

[关键词]机载激光雷达技术定位精度消除误差地面沉降1引言机载激光雷达技术是发展迅速的一种新技术,它集多种技术于一身,已成为空间数据获取的一种重要技术手段,主要应用于快速获取地面的三维位置,进而生成数字地图、正射影像和建立地理信息库等等,是三维位置信息的测量系统。

在变形监测、数字测图等方面具有不可比拟的优势。

2机载激光雷达定位原理机载激光雷达(Lidar)技术是激光测距技术、计算机技术、高动态载体姿态测定技术和高精度GPS 定位技术融合的集中体现。

通常机载激光雷达系统主要由激光测距单元,光学机械扫描单元,差分GPS,惯性测量单元IMU和控制单元等主要部分组成。

机载激光雷达系统通过获得一系列的地面点三维坐标来测量地球表面的地形。

假设地理空间中一点O的三维坐标(X0,Y0,Z0)已知,这一已知点O可在地面,也可在空中,该点到待测定点P的矢量(模、方向余弦)可准确测出,那么待测定点的三维坐标(Xi,Yi,Zi)即可根据己知点加矢量的方法求出。

已知点(X0,Y0,Z0)由GPS提供;方向余弦由观测平台法线的俯仰角φ、侧滚角ω、航偏角k及观测方向与法线间夹角β组成的矢量矩阵算出,观测平台法线的由姿态测量装置给出;矢量的模R由激光测距仪给出。

若X0、Y0、Z0、φ、ω、k、β、R已知,那么任意待测定点Pi的三维坐标(Xi,Yi,Zi)即可求出。

待测定点Pi的三维坐标精度取决于上述八个参数的测量精度以及八个参数测量的同步精度。

3机载激光雷达定位精度分析利用机载激光雷达系统对地面进行逐点扫描,主要目的是确定这些点的坐标,包括平面位置坐标和高程,因此坐标精度是十分重要的。

影响坐标测量精度的因素很多,按误差产生的来源可分为以下四类:①定位误差:GPS定位误差;②测角误差:GPS/INS组合姿态确定误差和扫描角误差;③测距误差:激光扫描测距误差;④集成误差。

采用机载激光雷达进行森林资源调查的方法与技巧

采用机载激光雷达进行森林资源调查的方法与技巧

采用机载激光雷达进行森林资源调查的方法与技巧随着科技的不断进步,机载激光雷达技术被广泛应用于森林资源调查中。

采用机载激光雷达进行森林资源调查可以提高效率,准确获取大量的数据并进行分析,为科学合理地利用森林资源提供可靠的依据。

本文将介绍机载激光雷达的基本原理,以及在森林资源调查中的应用方法与技巧。

一、机载激光雷达的基本原理机载激光雷达是一种通过发射激光束并测量其反射回波时间来获取地面表面高程和三维信息的技术。

其基本原理是利用激光束在空气中迅速传播,当遇到地面或其他表面时,一部分能量被反射回来。

通过测量激光束的传播时间,可以得到地面到激光雷达的距离。

结合激光雷达平台的精确定位信息,可以得到地表高程和表面形态等地理信息。

机载激光雷达可以实现高密度、高精度的地表三维测绘,为森林资源调查提供了强有力的工具。

二、机载激光雷达在森林资源调查中的应用方法1. 森林生物多样性调查机载激光雷达能够精确测量森林地表高程和结构,通过与卫星遥感数据及地理信息系统(GIS)相结合,可以获取大范围的森林生物多样性信息。

例如,可以通过激光雷达获取的树冠高度数据来估计森林垂直结构,进而研究不同高度层的物种组成和分布情况。

这对于了解森林生态系统的演替过程、评估生物多样性的变化以及制定有效的保护措施具有重要的意义。

2. 森林碳储量估算森林是地球上最重要的碳汇之一,了解森林的碳储量对于全球碳循环研究和应对气候变化具有重要意义。

机载激光雷达可以通过测量树木的高度和体积,估算森林的生物量,并据此计算森林的碳储量。

相较于传统的人工调查方法,机载激光雷达可以大大提高调查的效率和准确性,并且可以获取大面积的数据进行综合分析。

3. 森林火灾监测火灾是林业生产中的常见灾害,及早发现和控制火源对于减少损失至关重要。

机载激光雷达可以通过高精度的三维建模,实时监测森林的火情。

激光雷达可以快速获取受火灾影响的森林地区的高程、坡度和地形等信息,结合光学遥感影像和温度数据,可以精确识别和定位火源,指导灭火工作。

机载三维激光雷达(LIDAR)扫描测量技术在长输管道测量中的应用

机载三维激光雷达(LIDAR)扫描测量技术在长输管道测量中的应用

机载三维激光雷达(LIDAR)扫描测量技术在长输管道测量中的应用摘要:本文论述了机载三维激光雷达扫描测量技术在长输管道测量中的应用,并结合实际论述了该技术的方法和特点,该方法在管道测量中充分体现了其高精度、高密度、高效率、产品丰富等特点,为今后该技术在长输管道勘察设计中的应用提供了有力的技术支持。

关键词:机载激光雷达;激光点云;正射影响;数字高程模型1机载LIDAR技术简介机载三维激光雷达扫描测量(以下简称机载LIDAR- Light Detection and Ranger)技术是继GPS以来在测绘遥感领域的又一场技术革命。

LIDAR是一种集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统,用于获得数据并生成精确的DEM。

机载激光扫描可以获取更小的目标信息,如高压线,可以穿透植被等覆盖物获得地面点数据,而且可实时得到地表大范围内目标点的三维坐标,同时它也是目前唯一能测定森林覆盖地区地面高程的可行技术,可以快速、低成本、高精度地获取三维地形地貌、航空数码影像及其它方面的海量信息。

特别是对长输管网工程地处山区密林、植被茂密、无人进入的区域,传统的测量技术无法满足工期的要求,而且人员进入测区非常困难,因此,本项目的测绘工作,采用了机载三维激光雷达扫描测量。

2技术内容2.1获取数据的方法和原理机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件:机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统POS(包括全球定位系统GPS和惯性导航仪IMU)。

其中机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据,测量地形同时记录回波强度及波形;航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据;定向定位系统POS部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态,由GPS确定空间位置,由IMU测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。

激光雷达工作原理图LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。

激光器产生并发射一束光脉冲,打在物体上并反射回来,最终被接收器所接收。

机载激光雷达测绘技术的原理和实践

机载激光雷达测绘技术的原理和实践

机载激光雷达测绘技术的原理和实践地球是我们熟悉的家园,它的形态复杂多样。

人类为了更好地了解地球表面的自然地理和人文地理信息,开发了一系列测绘技术。

机载激光雷达测绘技术就是其中一种重要的技术,它以其高精度、高效率的测绘特点而广泛应用于地理信息领域。

机载激光雷达测绘技术是一种利用激光雷达设备获取地表高程和地貌等信息的测绘方法。

其原理基于光电测距技术,通过发射一束激光束并接收反射回来的激光束,来测量目标物体与仪器的距离。

具体来说,机载激光雷达测绘设备通过发射高频频率的激光束,在很短的时间内完成多次扫描,将激光束照射到地面或其他目标物体上。

然后,它通过接收激光束的反射信号,计算出目标物体与仪器的距离。

通过重复测量不同位置的距离,机载激光雷达测绘设备可以获得地面的高程数据。

机载激光雷达测绘技术的实践取得了显著的成果。

首先,它可以用于数字地形模型(DTM)的制作。

DTM是描述地球表面高程信息的一种数字模型,可以提供地形的具体信息,比如山脉、河流、道路等。

利用机载激光雷达测绘技术,可以高精度地获取地表的高程数据,进而制作出高分辨率、高精度的DTM。

这对于城市规划、自然资源管理、灾害预警等领域具有重要意义。

其次,机载激光雷达测绘技术还可以应用于林业资源调查。

林业资源调查是指调查和监测森林资源的状况和变化。

传统的林业资源调查工作需要大量的人力和物力,而且时间成本较高。

而机载激光雷达测绘技术可以快速、自动化地获取森林地区的植被高度、密度和分布等信息,为林业资源调查提供了高效的手段。

同时,机载激光雷达测绘技术还可以检测森林的火灾痕迹,提前发现和预防火灾的发生,减少林业资源的损失。

另外,机载激光雷达测绘技术在城市规划和建筑设计中也起到了关键作用。

在城市建设中,了解地面的高程和地貌信息对于规划道路、布置建筑物等工作至关重要。

利用机载激光雷达测绘技术,我们可以获取城市地区的高程、地形和建筑物等信息,辅助规划和设计工作。

同时,机载激光雷达测绘技术还可以用于测量建筑物的几何形状,为建筑设计提供精确和准确的参数数据。

测绘技术中的机载激光雷达测绘原理与技术

测绘技术中的机载激光雷达测绘原理与技术

测绘技术中的机载激光雷达测绘原理与技术近年来,随着科技的不断发展,测绘领域也迎来了一系列的创新。

其中,机载激光雷达测绘技术被广泛应用于地质勘探、地形测量、水文学等领域。

本文将围绕机载激光雷达测绘的原理与技术进行探讨,并深入探究其在测绘中的应用。

一、机载激光雷达测绘原理机载激光雷达测绘是一种通过激光束扫描地面并接收反射回来的激光信号,进而获取地理信息的技术。

这种技术的核心原理是利用激光束的发射与接收时间间隔,结合激光光束的传输速度、激光波长等参数,计算出地物的三维坐标。

具体而言,机载激光雷达测绘通过发射一束入射激光束,以较高频率进行扫描,照射到地面上的目标物体上。

随后,激光束与目标物体相互作用,发生反射现象。

机载设备通过接收这些反射回来的激光信号,并记录下激光束的发射时间、接收时间以及激光波长等信息。

最后,利用计算机算法,根据这些测量数据计算出目标物体的三维坐标,生成相应的地图或模型。

二、机载激光雷达测绘技术1.数据采集机载激光雷达测绘的第一步是数据采集。

测绘人员利用机载设备进行飞行,在飞行过程中,机载设备通过激光束对地面上的目标进行扫描并记录下相关数据。

这个过程中需要注意的是,数据采集时的激光束的分辨率和密度要足够高,以获得精确的地物信息。

2.数据处理数据采集之后,需要对采集到的原始数据进行处理。

数据处理的步骤包括去除噪声、滤波、建立点云模型等。

去除噪声是为了提高数据的质量,去除一些无效的数据点。

滤波是为了降低数据的密度,方便后续分析处理。

建立点云模型是为了更好地呈现地物的三维形貌。

3.数据分析与应用经过数据处理之后,得到的点云模型可以用于各种数据分析和应用。

比如,可以进行地形的三维重建,生成数字高程模型(DEM)。

同时,机载激光雷达可以获取地物的高度信息,可用于研究地质灾害,如山体滑坡、泥石流等。

三、机载激光雷达测绘应用领域机载激光雷达测绘技术在各个领域都有着广泛的应用。

以下是几个典型的应用案例。

探讨机载激光雷达系统在测绘领域的应用

探讨机载激光雷达系统在测绘领域的应用

探讨机载激光雷达系统在测绘领域的应用广泛应用于测绘领域的机载激光雷达系统不仅操作较为复杂且具有极强的综合性,该系统的运行需要多种系统同时运行辅助进行,如激光扫描系统、航拍系统、卫星定位系统等。

笔者结合多年的实际工作经验并结合相关资料,对机载激光雷达系统的现状、技术及应用等作了简要分析,以期为相关从业或研究人员提供借鉴与参考。

标签:机载激光雷达系统;应用现状;技术一、机载激光雷达系统的应用现状据有关文献记载,机载激光雷达系统最早出现于二十多年前,在美国的航天领域中被用于测量物体间的距离。

随着科技水平的进一步提高,机载激光雷达系统的应用范围也逐渐由简单的测量扩大到更多的领域中。

近年来,机载激光雷达系统在世界各国各领域范围内的市场份额逐渐增大。

与美国、德国等具代表性的国家相比,我国引入机载激光雷达系统的时间较晚,但发展速度却十分迅速,现阶段,机载激光雷达系统已被广泛应用于我国地质勘测、城市建设等方面。

除此之外,我国相关研究人员正致力于研究如何将与之相关的激光扫描系统等应用于交通领域。

二、机载激光雷达测量技术概述(一)主要特点及性能测量技术是机载激光雷达系统最先开发的技术之一,也是迄今为止最高效的技术性能之一。

其不仅能够高度覆盖测量范围,高效率进行测量,而且其测量数据十分精确。

准确来说,机载激光雷達技术的测量误差能够严格控制在十五厘米以内。

此外,其测量过程中所得出的点云数据还能够准确反映所勘测地区的地形、地貌等,为测量人员的实际测量降低难度,进一步提高了测量数据的精确性。

除此之外,机载激光雷达在应用于测量时使用的测量方法是主动测量,对所要测量的区域进行实地勘测。

使用机载激光雷达进行测量的最大优点是其工作的开展不受周围环境及天气状况的影响,无论是白天或是黑夜,或是浓雾、阴雨等天气,均能够正常开展工作。

与此同时,机载激光雷达的测量技术具有较强的穿透力,应用于植被茂盛的地区时,也能够直接穿过植被测量被植被所覆盖的区域,且不会出现其测量结果因植被的影响而不准确的情况。

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空间三维信息的获取提供了全新的技术手段,这项 技术的出现是继全球定位系统(GPS)以来在遥感测 绘领域的又一场技术革命。
机载激光雷达系统(LIDAR_LightDetectionAnd Ranging)是集激光扫描仪、POS定位定姿系统、高分 辨率数码相机、嵌入式计算机于一体的新型主动式 快速测量系统,能够快速、精确地获取地表三维空间 信息和真彩色影像。这些数据可广泛应用于公路、 铁路、电力、石油、国土、应急测绘、林业、文物保护等 多个领域。 2 工程应用 2.1 任务情况
《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测 6 GB7931-2008
量外业规范》 《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测 7 GB7930-2008 量内业规范》 8 GB18316-2008 《数字测绘成果质量检查与验收》 9 GB/T24356-2009 《测绘成果质量检查与验收》
2.4 机载激光雷达系统
本项目采用小型机载激光雷达系统,具体技术 指标如表 2所示:
表 2 SE-J1200A型激光雷达主要技术参数
仪器型号
视场角 数据获取方式
激光波长 扫描频率 眼睛安全度 垂直精度 影像水平精度 扫描方式 操作航高
焦距 有效操作距离
相机视场角 像素
像素尺寸 像幅大小 相机校准
SE-J1200A
60° 多次回波 1550nm 50~300kHz 人眼安全 优于 14cm @700m航高 优于 52cm @600m航高
线扫描 400~1800m40mm 150m43° 8000万像素
5.2μm 10328×7760
已检校
2.5 点云数据生产方案 2.5.1 点云数据计算
(1)解算飞行航迹
通过地面基准站的 GPS数据与机载 GPS数据 的差分 GPS解 算,精 确 确 定 航 摄 过 程 中 飞 机 的 航
摘 要:通过工程实例,阐述了机载激光雷达测量技术及应用,介绍了点云、DEM、DOM及 DLG等数据的生产 方案,可为机载激光雷达测量技术的普及和应用提供借鉴。 关键词:机载激光雷达系统;测量技术;数据处理
中图分类号:U412.2 文献标识码:B
1 概述 机载激光雷达测量技术的出现和发展,为地理
迹,再与 IMU数据进行耦合处理,得到飞机的姿态
信息,最后进行平滑处理,得到飞机在飞行过程中的 位置和姿态信息。
(2)三维激光点云的计算
利用数据预处理软件,对飞机航迹数据、激光测 距数据及 POS数据进行联合处理,得到各个测点的 (X,Y,Z)坐 标 数 据,即 三 维 激 光 点 云 数 据,文 件 格
2019年 第 7期 何延松等:机载激光雷达测量技术及应用
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表 1 技术标准
序号
编号
名称
1 JTGC10-2007 《公路勘测规范》 2 JTG/TC10-2007 《公路勘测细则》 3 CH/T8024-2011 《机载激光雷达数据获取规范》 4 CH/T8023-2011 《机载激光雷达数据处理规范》 5 GB/T20257.1-2007 《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》
通过机载激光雷达航飞,对西南地区某高速进 行轻小型 机 载 激 光 雷 达 (lidar)数 据 航 飞 与 数 据 处 理,得到 1∶500的 激 光 分 类 点 云、正 射 影 像 模 型 (DOM)、数字高程模型(DEM)、1∶2000数字线划图 (DLG)技术服务工作。 2.2 作业内容
激光雷达扫描测绘项目测区约 160km2,成图面 积约为 170km2。经数据处理得到:
(3)DOM DOM采用 24位真彩色 TIFF格式带 TFW 坐标 文件,TIFF文件均不写文件头。DOM 的地面分辨 率为 10cm,背景色(范围线之外的部分和范围线内 个别没数据 的 部 分 )统 一 使 用 黑 色,图 幅 分 幅 采 用 1km×1km分幅,按左下角坐标命名,并随 DOM 一 并提供分 幅 结 合 图,相 邻 图 幅 之 间 的 重 叠 区 域 为 20m。DOM直接在工程坐标系下纠正镶嵌分幅,避 免二次重采样。 (4)DEM DEM采用 32位浮点型 TIFF格式带 TFW 坐标 文件,TIFF文 件 均 不 写 文 件 头。 DEM 格 网 间 距 05m,DEM分幅采用与 DOM 一致的分幅,相邻图 幅之间的重叠区域为 20m。 2.3 技术标准 本项目执行的技术标准如表 1所示:
式为.las。 (3)计算改正数
由于各种误差的存在和影响,使得数据存在系 统误差和随机误差,造成平面误差和高程误差,使用 terrasolid中点云处理模块分出每条航迹的地面激光 点,再用 terrasolid中的点云匹配模块匹配地面激光 点云,通过重叠部分的激光点云计算得到航迹间的 改正数来消除这种不符值。
(1)点云 提供工程坐标系下分类后的分幅点云,点云格 式为 LAS格式。点云分类后成果需包 含 地 面、桥 梁、其他三个类别,类别编码在 TerraSolid软件里分 别为 2、6、1。激光点云分类时不要去除相邻航带重
叠区。 (2)DLG DLG文件使用 DWG格式未加密文件,DWG文
件版 本 采 用 CAD2004,图 层 符 号 编 码 依 据 GBT 20257.1-2017国 家 基 本 比 例 尺 地 图 图 式 执 行,图 形统一采 用 米 为 单 位。 DLG中 涉 及 到 的 非 标 准 字 库和形文件随地形图一并提供。地形图所采用的工 程坐标系 统 定 义、成 图 时 间 等 信 息 统 一 图 外 注 记。 所使用的控制点展点在地形图上,地形图上加注地 名注记。DLG以线路轴线方向直线长度每隔 5km 左右进行分幅。
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北 方 交 通 2019年 第 7期
文章编号:1673-6052(2019)07-0070-05 DOI:10.15996/j.cnki.bfjt.2019.07.018
机载激光雷达测量技术及应用
何延松1,王丽芬2
(1.辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166;2.绵阳天眼激光科技有限公司 绵阳市 621000)
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