ArcGIS构建三维虚拟城市
在ArcGIS中构建生成三维地形地貌场景
如何在ArcGIS中构建生成三维地形地貌场景一、为什么要用三维地形地貌场景地理信息与人类的生产生活息息相关，人类的诸多活动都离不开地形。
如何更好的表达真实地形供人类实践活动所用，一直是人们追求的目标。
在古代，人类用符号、线条在绢、丝、布、兽皮、纸等介质上标绘地形。
所用的符号各种各样，如用△代表山峰，用数字标注海拔，用线条表示行进路线等等。
在不同的历史时期和不同的区域，符号系统有很大的区别。
到了近代逐渐形成了统一的图例，平面地图被广泛应用在更行各业中，这种方式最大的缺点是不直观，缺乏真实感。
为了更直观更形象的表达地理信息，人们用到了沙盘，它除了平面方位之外，还能表达空间上的方位，因为它是真实三维地形地貌的微缩场景。
二、什么是三维虚拟仿真技术三维地形虚似可视化仿真技术是指在计算机上对数字地形模型中的地形数据实时的进行三维逼真显示、模拟仿真、简化和多分辨率表达等内容的一项技术。
它涉及到遥感与测绘、现代数学、计算几何、地理信息系统、计算机图形学等众多学科领域，在游戏交互、土地与城市规划、战场环境仿真、飞行器导航与地形提示和警告系统等众多领域有广泛应用。
三、如何在ArcGIS中构建生成三维地形地貌首先，请确保水经注万能地图下载器软件版本为X3.0build2224及以上，然后我们只需要以下几步说明如何在ArcGIS(ArcSence)中构建生成“XX市”虚拟三维地形地貌场景。
第一步：下载卫星影像和高程数据这里我们按行框选下载X围的方式同时下载“XX市”的谷歌高清卫星影像和高程数据。
在软件的下载工具栏中点击“框选下载”工具，可以在视图中框选需要下载的X围。
在绘制的矩形X围中双击之后，可以新建下载任务。
在“新建任务”对话框中，勾选“下载高程”可以同时下载高程。
在选择级别时，对于高程来讲一般选择11到15级，15级以上精度没有提高；对于影像来讲，一般选择15到19级，19级以上的国内区域数据清晰度没有提高，是基于19级放大的。
arcgis三维建模步骤
arcgis三维建模步骤ArcGIS三维建模步骤三维建模是ArcGIS中的一项重要功能，可以通过创建真实感十足的三维模型来进行场景建模、可视化分析等。
下面将介绍ArcGIS 中进行三维建模的具体步骤。
步骤一：数据准备在进行三维建模之前，首先需要准备好相关的数据。
这些数据包括高程数据、影像数据、建筑物数据等。
高程数据可以通过卫星遥感获取，影像数据可以通过航空摄影获取，建筑物数据可以通过现场勘测或CAD软件导入等方式获取。
步骤二：创建三维场景在ArcGIS中，可以通过创建三维场景来进行三维建模。
打开ArcGIS软件，在“Catalog”菜单中选择“ArcGlobe”，打开ArcGlobe窗口。
然后在“File”菜单中选择“Add Data”，将之前准备好的高程数据、影像数据等添加到三维场景中。
步骤三：导入建筑物数据在三维场景中，可以通过导入建筑物数据来进行建筑物的三维建模。
在ArcGlobe窗口中选择“File”菜单中的“Add Data”选项，将之前准备好的建筑物数据导入到三维场景中。
步骤四：贴图处理在三维建模中，贴图处理是一个重要的步骤。
通过选择合适的贴图材质，可以使建筑物的外观更加真实。
在ArcGlobe窗口中选择“Tools”菜单中的“Texture Mapping”选项，然后根据需要选择合适的贴图材质，并将其应用到建筑物上。
步骤五：调整建筑物形状在三维建模中，可以通过调整建筑物的形状来使其更加符合实际。
在ArcGlobe窗口中选择“Edit”菜单中的“Edit Vertices”选项，然后通过拖动顶点、边或面来调整建筑物的形状。
步骤六：添加细节在三维建模中，可以添加一些细节来增加建筑物的真实感。
例如，可以添加窗户、门、屋顶等细节元素。
在ArcGlobe窗口中选择“Edit”菜单中的“Edit Vertices”选项，然后通过在建筑物上绘制线段或面来添加细节元素。
步骤七：光照和阴影处理在三维建模中，光照和阴影处理可以使建筑物的外观更加逼真。
如何使用ArcGIS制作三维地图
如何使用ArcGIS制作三维地图
有的时候需要查看某个地方的地形地貌，这时候就需要使用三维地图，那如何将二维的地图做成三维的呢，我们可以借助ArcGIS来制作三维地图。
工具/原料
水经注万能地图下载器 ArcGIS
方法/步骤
1.翻开水经注万能地图下载器，将地图切换到谷歌地球〔图1〕。
图1
2.缩放地图到需要下载的地方，点击“下载〞→“框选下载〞，将需要下载的地方给框选上〔图2〕。
图2
3.双击，在弹出的对话框中选择“高级模式〞，在右上方将“高程地图〞勾选上，设置好任务名称和勾选上下载级别〔图3〕。
图3
4.点击“列表〞→“高级任务〞可以看到刚刚下载的任务，把鼠标移上去可以看到“导出拼接图片〞按钮〔图4〕，点击。
图4
5.在弹出的对话框中一切默认，点击“输出〞分别将高程和影像导出成tif格式〔图5〕。
图5
6.分别将生成的高程和影像tif加载到ArcScene内，可以看到现在还不是三维的地图〔图6〕。
图6
7.在影像图层上点击右键，选择“属性〞〔图7〕，在弹出的对话框中点击“根本高度〞，选择“在定义外表浮动〞，然后在“自定义〞旁边选择一个适宜的数字，这里设置的是0.00002〔图8〕。
图7
图8
8.到此就完成了三维地图的制作〔图9〕，有兴趣的朋友可以自己试一下。
图9。
使用GIS实用模板创造三维数字城市(一)
使用GIS模板创造三维数字城市（一）ArcGIS提供了ArcScene和ArcGlobe两种应用程序，二维数据可以以三维的形式进行可视化展示。
然而，一般采用设置图层的“Base Heights”属性实现。
某些情况下，把二维几何图形转化为贴附地形表面的三维要素是非常必要的。
这样，当你想使用这些要素和地表交互或者进行空间分析的时候会更具有真实性。
如下的操作步骤描述了如何使用三维数据并结合地形数据来创建三维贴附地形的三维要素，模板中使用的数据是虚拟城市模板的一部分。
数据下载地址：/s/30Oyr1、打开2Dto3D.sxd文档在“2Dto3D\Maps and GDBs”下启动2Dto3D.sxd文档。
右键单击DEM图层，点击【属性】，在【基本高度】标签下启用【在自定义表面浮动】选项，如图2。
设置完成以后DEM可以看到高低起伏，而二维数据却在DEM下面。
我们可以通过设置图层属性（【基本高度】->【在自定义表面浮动】）来显示，但是如果你得到真实的三维要素，那需要将二维要素转化为基于DEM的三维要素。
2、二维线转化为三维线我们已经构建了一个创建好的模型来快速生成3D线。
右键点击“2Dto3Dlines”GP模型（位于CityData.gdb中Conversion工具箱中）并【编辑】。
通过模型我们可以看到要对“Streets”进行简化，去掉多余的曲线；然后，简化的街道数据被“Interpolate Shape”工具转化为3D街道数据。
点击【模型】->【验证整个模型】，然后【运行】。
定位到书签“3Dstreets”和“Bridges”查看分析结果。
3 、二维点转化为三维点我们同样构建了一个模型来快速生成3D点。
右键点击“2Dto3DPoints”GP模型（位于CityData.gdb中Conversion工具箱中）并【编辑】。
可以看到，“Street furniture”点数据直接被“Interpolate Shape”工具转化成3D点。
基于GIS的三维数字城市构建研究
基于GIS的三维数字城市构建研究作者：郑煜琳来源：《科技创新导报》 2014年第27期郑煜琳(贵州大学贵州贵阳 550007)摘要：数字城市是城市信息化的重要途径，开展三维数字城市构建研究非常必要。
三维数据城市系统主要由数据资源层、数据处理层、数据应用层三层组成，分析了各层的功能及要求。
针对数字城市三维建模的要求，提出了建模方法。
GIS技术、三维建模技术的综合运用，为数据城市建设提供了保障。
关键词：GIS 数字城市三维模型 3DMAX中图分类号:P208 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)09(c)-0024-01随着城市信息化进程的加快，数字城市成为研究的热点，全国各地纷纷开展数字城市建设工作。
数字城市以地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）、全球定位系统（GNSS）、虚拟现实技术（VR）为基础，对城市基础地理信息数据进行采集，建立空间地理信息数据库，综合运用WebGIS等先进技术，为行政管理部门、企事业单位及人民群众提供多尺度、多分辨率、多时态的综合信息服务应用，并为政府决策提供依据。
三维数字城市具有三维视觉感，清晰表达数字城市的功能，能满足公众的需求，建立三维可视化模型是实现三维数字城市的基本保证。
研究三维数字城市构建方法，具有重要意义。
1 基于GIS的三维数字城市系统结构目前三维数字城市结构一般由数据资源层、数据处理层、数据应用层三层组成。
数据资源层主要包括基础资源数据库、2D数据、三维模型数据组成，其中基础资源数据库主要包括数据高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）、数字线画图（GLG）三部分组成。
基础资源数据库数据经过处理后生成地表数据集（MPT文件），2D数据、三维模型数据构成了扩展GIS数据库；数据处理层主要由数据库、驱动平台、用户界面三部分组成，以地表数据集与扩展GIS数据库为基础，构建三维数字城市驱动平台，综合运用WebGIS、网络技术，通过三维数字城市系统用户界面，为用户提供基础地理信息服务。
ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程
ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程ARCSCENE是一种功能强大的三维GIS软件，它可以帮助用户将现实世界的地理信息制作成虚拟现实的可视化效果。
下面是一份关于如何使用ARCSCENE进行三维GIS虚拟现实可视化制作的教程，帮助初学者了解基本的操作步骤。
第一步：数据准备第二步：打开ARCSCENE软件在你的电脑上打开ARCSCENE软件。
如果你已经安装了ARCSCENE软件，可以直接点击桌面上的程序图标打开软件。
第三步：导入地理信息数据从菜单栏中选择“文件”，然后选择“导入”选项。
在弹出的对话框中，选择要导入的地理信息数据文件，然后点击“打开”按钮。
ARCSCENE会将数据导入到软件中。
第四步：创建场景在导入地理信息数据后，需要创建一个场景来展示数据。
在菜单栏中选择“场景”选项，然后选择“新建场景”。
在弹出的对话框中，设置场景的名称、坐标系统、单位等参数，然后点击“确定”按钮。
第五步：调整视角在创建场景后，你可以通过鼠标操作来调整视角。
在左上方的工具栏中选择“三维漫游”工具，然后通过拖动鼠标来改变视角。
也可以使用键盘上的方向键来调整视角。
第六步：添加图层在菜单栏中选择“插入”选项，然后选择“添加数据”。
在弹出的对话框中，选择要添加的图层文件，然后点击“打开”按钮。
添加的图层将会在场景中显示出来。
第七步：设置图层属性在添加图层后，需要对图层进行一些属性设置。
通过右键点击图层名称，在弹出的菜单中选择“属性”选项。
在弹出的对话框中，你可以设置图层的颜色、透明度、阴影等属性。
第八步：添加效果除了基本的图层显示外，你还可以添加一些效果来提升可视化效果。
通过菜单栏中的“效果”选项，可以添加光照、阴影、雾效等。
点击“效果”选项后，弹出一个对话框，你可以在其中选择并设置各种效果。
第九步：保存和导出这里仅仅是一个简单的ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程，帮助初学者快速入门。
实际操作过程中可能会遇到更多的问题和挑战，建议多加练习和尝试，深入了解软件的各种功能和工具，以便能够更好地运用ARCSCENE进行三维GIS虚拟现实可视化制作。
ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程
ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程在三维场景中浏览数据更加直观和真实，对于同样的数据，三维可视化将使数据能够提供一些平面图上无法直接获得的信息。
可以很直观地对区域地形起伏的形态及沟、谷、鞍部等基本地形形态进行判读，比二维图形如等高线图更容易为大部分读图者所接受。
ArcScene 是ArcGIS 三维分析模块的一部分，通过在3D Analyst 菜单条中点击按钮打开。
它具有管理3D GIS 数据、进行3D 分析、编辑3D 要素、创建3D 图层以及把二维数据生成3D 要素等功能。
一、要素立体显示有时需要将要素数据在三维场景中以透视图显示出来进行观察和分析。
要素数据与表面数据的不同之处在于，要素数据描述的是离散的对象如点对象、线对象、面对象（多边形）等。
它们通常具有一定的几何形状和属性。
常见的点要素有通信塔台、泉眼等在地图上通常表现为点状符号；线状要素更为常见，如道路、水系、管线等等；多边形要素如湖泊、行政区及大比例尺地形图上的居民地等。
在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。
因此，要素的三维显示主要有两种方式：1）具有三维几何的要素，在其属性中存储有高程值，可以直接使用其要素几何中或属性中的高程值，实现三维显示；2）对于缺少高程值的要素，可以通过叠加或突出两种方式在三维场景中显示。
所谓叠加，即将要素所在区域的表面模型的值作为要素的高程值，如将所在区域栅格表面的值作为一幅遥感影像的高程值，可以对其做立体显示；突出则是指根据要素的某个属性或任意值突出要素，如要想在三维场景中显示建筑物要素，可以使用其高度或楼层数这样的属性来将其突出显示（图1）。
图1 建筑物二维图形按高度突出另外，有时研究分析可能需要使用要素的非高程属性值作为三维Z值，在场景中显示要素。
最常见的是在社会、经济领域的应用。
如对某省行政范围内每个市县的经济总量值作为Z 值进行三维立体显示（图2），可直观地观察和分析全省总体的情况。
构建虚拟城市流程
创建三维虚拟城市流程一、 ArcGIS结合SketchUp建模1. 流程概括(1)使用ArcGIS桌面，即ArcMap，加载矢量数据；(2)在ArcMap环境中，利用SketchUp插件工具，将所需要建模的区域导入SketchUp中。
(3)在SketchUp创建模型。
(4)在SketchUp中将模型转成ArcGIS的Multipatch模型要素文件并保存于Personal GeoDatabase（后面统称为PGDB）中。
2. 软件环境软件 版本 安装先后顺序ArcInfo 9.2和9.3.1 1Google SketchUp 6.0 pro版 2模型转化插件 SketchUp6ESRI 3软件安装及配置步骤如下：(1)安装ArcGIS Desktop软件，如ArcInfo。
（过程略）(2)安装草图大师Goolge SketchUp软件。
（过程略）(3)安装SketchUp6 ESRI 插件，过程如下，双击“SketchUp6ESRI.exe”，开始安装，接受协议，点击“Next”，第一个组件“GIS Plugin”，使用户能够在SketchUp中将模型以Multipatch要素的形式导入GDB。
第二个组件“3D Analyst SketchUp 3D Symbol Support”，用户可以在ArcMap中将GIS数据导入SketchUp中。
上述两个组件的安装位置尽量不要改变，可能会导致在SketchUp中导出3D模型失败。
执行组件安装，(4)在ArcGIS环境中激活SketchUp6 ESRI插件，过程如下， 启动ArcMap界面，在工具栏上右键，单击“Customize”，点击“Add from file”，加载SketchUp插件安装后，为ArcGIS产品添加的动态库文件“FeaturesToSkp.dll”，该动态库的位置在ArcGIS 安装目录下，添加插件动态库后，在Toolbars项中可以找到SketchUp6的功能项，选中“SketchUp 6 Tools”组件以后，在桌面上会弹出组件的功能按钮二、 具体步骤安装完“SketchUp6ESRI”插件以后，我们来开始实际的建模过程。
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GIS/ CAD数据支持
Bitmap3D Technology
GIS/ CAD数据支持
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GIS/ CAD数据支持
- 全球图像(15米分辨率) - 单位图像(1米分辨率) - 全美图像(1米分辨率) - 微软图像(Bing Aerial Imagery) - 在线图像数据(ArcGIS Online)
• 用户自有数据
演示：构建三维地形
构建建筑物
• 构建简单的建筑物群
- 通过二维底图创建（2D Footprint） - 建立底图
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CityEngine版本
CityEngine各个商业版本之间的功能差异：
专业版:
分单机版和网络版，并带有所有功能， 包括Python语言和先进的导入/导出格式的支持。
工作室版本:提供主要功能，并支持最新的行业标准的导入/导出格式，
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Map-Controlled City Modeling 全局范围内的建筑物和街道的任何参数，可以控制通过图像映射 （例如建筑物的高度或土地利用混合）。这使得直观的城市在全局范围内 建模和控制更加快速和便捷。
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Python脚本 使用内置PYTHON脚本接口，实现简化重复任务或特定流程， 例如可写出每座建筑物的任意元数据或实例信息，导入FBX相机以及实现CGA 规则文件所达不到的效果。
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Available for All Platforms 支持多平台操作系统 CityEngine可支持Windows（32/64）操作系统 支持Mac OSX版（64位）和Linux（32/64）。 用户可自由选择单机版或网络版。
CCiittyyEEnnggiinnee
Uderstanding Our World
CityEngine由瑞士Procedural研发的一款强大的城 市建模引擎软件,可快速生成大型的城市三维模型。
应用领域:
n城市规划 n建筑设计 n游戏开发 n电影制作 n模拟仿真
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• 文字标注加载
– Label，实体要素的属性标签。
获取立起来的文字数据
– Annotation，要素。可由Label转化。
小结
• 创建一个虚拟三维场景
加载 DEM
加载 影像
加载 矢量
构建建 筑物
构建街 景部件
添加 标注
三维可视化—创建地形
ArcGlobe中地形+影像
பைடு நூலகம்
道路网
建筑物轮廓
轮廓夸张（拉伸）
3D
三维要素层级
• 街景构件 • 精细模型 • 建筑物模型 • 基础矢量数据 • 基础影像 • 数字地形模型
地形数据
• 数字地形模型
• 数字高程模型(DEM) • 不规则三角网(TIN/Terrain) • 传统等高线数据
• Esri在线数据(ArcGIS Online)
• 全球高程模型(解析度90米/1公里) • 全美高程模型(解析度30米)
• 论坛
- /ESRI/
• 3D热点
- /
下个讲座：《ArcGIS三维空间分析》
Esri 中国（北京）有限公司 吴文娟
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OpenStreetMap Import 在这里您可以下载免费的真正的城市地理空间数据，并直接导入到CityEngine
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Dynamic City Layouts 一个直观的工具集提供交互式设计，编辑和修改（弯）街道，街区和包裹的城 市布局。街道建设或块细分是通过控制参数的接口，提供即时的视觉反馈。
等高线获取DEM
create TIN——create TIN form features
Analyst——convert——TIN to raster
P5立体像对DEM提取实例
影像加载
• 航片/卫星图片
• ArcGIS缺省数据
- 桌面系统来源 - ArcGIS 服务器发布的数据
• 在线图像数据(ArcGIS Online)
Key Features：
ü GIS/ CAD数据支持 OpenStreetMap Import
ü Dynamic City Layouts Street Networks Patterns
ü Rule-based Modeling Core Facade Wizard
- 数字化 - 影像解析
- 设定高度
- 楼层 - 手动标识
- 拉伸处理
使用哪种模型？
数字模型 • 图标(Graphic)
- 简单、方便 - 不可分析
• 符号(Symbol)
- 可变、可调、 - 可作简单分析
• 模型(Geo-Referenced)
- 包含纹理 - 可直接引入 - 可作分析
• 如何决定用哪种?
Industry-Standard 3D Formats CitEngine支持Collada，欧特克® FBX ®的Wavefront的OBJ和3DS， 允许无损的3D数据交换。 FBX ®和Collada支持实例，多个UV集， 分组和二进制编码。此外，CityEngine场景也可以导出的RenderMan ® RIB或者mental ray ® MI格式，当然包含所有纹理。
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Street Networks Patterns 街道网络模式 CityEngine增长的工具，快速设计和建设城市布局提供了独特的街道模式。 如网格模式，有机或圆形的地形地势等。
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Rule-based Modeling Core CGA规则为基础的程序建模提供了无限的可能性，以控制在全局范围内的建筑物 或街道纹理的质量，几何形状，比例，规模等。用户可以定义自己的规则， 使用自己的纹理/模型的节点或基于文本的规则编辑器来编辑。
ü Available for All Platforms
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GIS/ CAD数据支持 CityEngine支持工业标准格式，如ESRI的Shapefile或DXF允许导入/导出，包含任何 geo-spatial/vector数据，建立任意属性、行数据、街道网络。
ü Parametric Modeling Interface Map-Controlled City Modeling
ü Industry-Standard 3D Formats Reporting (BIM for Cities)
ü Python脚本 Training Materials & Provided Examples
- 特订与普适
快速导入精细模型
– 针对标志性重要建筑需要精细建模
• 场景逼真 • 支撑分析业务
– 如何转换
• Import 3D File • 支持主流的三维模型导入，SketchUp、3DMax、 VRML等。
演示：数据处理及场景搭建
演示：CityEngine
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Facade Wizard 通过简单易用的视觉界面创建工具,可快速由图像或有纹理的整个模型而生成的规则。 编辑完的外观规则是不依赖于场景大小并且随着详细的窗口资源可具有扩展性。
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Parametric Modeling Interface 为交互的方式控制街道或建筑物的具体参数，提供了一个方便的接口， 如高度（规则所定义）、与生长模式等，直接修改参数调节即可。
如COLLADA或FBX。单机版。
独立版本: 对三维城市创建提供了最主要的功能和支持，单机版。
VUE版本: 功能和独立版本相同，但是只能支持到e-on公司的VUE格式。
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最低硬件要求
RAM：至少2GB内存。 CPU：英特尔和AMD处理器的支持。 在Mac OS X的英特尔“酷睿2双核”或更高版本（即PowerPC和Intel“酷睿双核”，不 支持）。 硬盘：至少700MB可用磁盘空间。安装程序将占用350 MB的总磁盘空间（不含项目文件） 显卡：CityEngine需要的OpenGL 2.x的（NVIDIA的GeForce 6XXX或更高， ATI / AMD的Radeon X1600或更高，最新的英特尔GMA X和GMA HD图形卡）。 官方建议至少256 MB独立显存。 推荐使用6GB RAM的64位操作系统
构建三维虚拟城市
Esri中国（北京）有限公司 谢喆
三维场景-费城
概要
• 构建三维城市的要素 • 构建三维城市的过程和技术
为什么需要3D GIS
• 视觉 空间数据的三维展示
带来新的视角
2D
3D
• 编辑 有时我们需要在三维
场景中编辑维护我们的数据
2D
3D
• 分析 有些问题需要在三维
场景中解决
3D
建筑物模型
贴纹理模型
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