• Title/Summary/Keyword: 포화의 공간적 분포

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Representation of Runoff Area by means of DEM (DEM을 이용한 유출역의 도시)

  • Kim, Joo Cheol;Yoon, Yeo Jin
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.32 no.5B
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    • pp.287-293
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    • 2012
  • This study suggests the topographic index-based methodology which can be used to represent the saturation of soil and thereby change of variable runoff area at basin scale. ${\infty}$-flow direction method is applied to estimate topographic index because of its freedom from the restriction of 8-flow direction method as well as possibility of the minimum flow dispersion. From the comparison of topographic index distribution with the existing result the methodology is shown to be a workable one. It is judged that the representation of variable runoff area may be a systematic tool to investigate the dynamic and non-linear property of rainfall-runoff process because it can provide the explicit way to spatial distribution of basin saturation.

Parameter Estimation of Vflo$^{TM}$ Distributed Rainfall-Runoff Model by Areal Average Rainfall Calculation Methods - For Dongchon Watershed of Geumho River - (유역 평균 강우량 산정방법에 따른 Vflo$^{TM}$ 분포형 강우-유출 모형의 매개변수 평가 - 금호강 동촌 유역을 대상으로 -)

  • Kim, Si-Soo;Park, Jong-Yoon;Kim, Seong-Joon;Kim, Chi-Young;Jung, Sung-Won
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.879-879
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    • 2012
  • 강우현상의 공간적 변동성에 대한 해석은 수자원 계획 및 관리를 위해 중요한 관심사가 되고 있다. 일반적으로 우리가 얻을 수 있는 강우자료는 한 지점에 설치되어 있는 우량계에 의한 관측된 지점강우량자료이다. 기존의 집중형 수문모형이 유출과정의 공간적인 분포 및 변화를 유역단위로 평균화해서 취급하는 개념기반의 모형임에 반해서 분포형 수문모형은 유역을 수문학적으로 균일한 매개변수를 갖는 소유역 또는 격자망으로 구분하여 적용하는 것으로, 도시화 등 토지이용의 변화나 기타 유역내의 물리적인 특성의 변화가 수문과정에 미치는 영향을 잘 모의할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Vflo$^{TM}$ 분포형 강우-유출 모형과 IDW, Ordinary Kriging, Thiessen 등의 강우 분포 기법을 이용하여 낙동강 제 1지류인 금호강의 동촌 수위관측소 유역($1,544km^2$)을 출구로 하여 강우-유출모의를 하였다. 이를 위하여 강우-유출에 영향을 주는 매개변수를 선정하고 동촌 수위관측소의 실측 유량자료를 바탕으로 하여 IDW, Kriging, Thiessen 등의 면적강우량 산정방법별로 모형의 보정(2007, 2009) 및 검증(2010)을 실시하였다. 모의 된 유출량과 실측유량의 상관성은 결정계수 $R^2$에서 IDW 과 Kriging의 경우 0.95 ~ 0.99의 상관성을 나타냈으며 Thiessen 의 경우 0.94 ~ 0.99의 값을 나타냈다. Nash-Sutcliffe 모형효율은 IDW의 경우 0.95 ~ 0.98, Kriging의 경우 0.94 ~ 0.99를 나타냈으며 Thiessen의 경우는 0.90 ~ 0.98의 모형효율을 나타내었다. 이때 포화투수계수와 조도계수가 전체 유량과 첨두시간에 영향을 주었다. 호우사상을 선정하여 검보정을 실시 한 결과, 유역의 유출 모의를 수행하였을 때 선행강우량에 따라서 토양의 침투능에 영향을 많이 주고 있기 때문에, 선행 토양함수조건(Antecedent Moisture Condition: AMC)으로 분류한 뒤에 AMC 조건에 따라서 유출-모의를 수행하는 것이 타당하다고 판단된다.

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The water cycle analysis of Kyeongancheon-watershed by using GSSHA (GSSHA 모형을 이용한 경안천 유역의 물순환 해석)

  • Jang Cheol Hee;Kim Hyeon Jun;Noh Seong Jin;Kim Chul Gyum
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2005.05b
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    • pp.75-79
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    • 2005
  • GSSHA(Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis) 모형은 미 공병단 연구개발센터(USACE ERDC; US Army Corps of Engineers Engineering Research and Development Center)체서 개발된 물리적인 개념의 공간 분포형(PBSD; Physically Based Spatially Distributed) 수문모형으로, CASC2D 모형(Ogden 와 Julien, 2002; Downer 등, 2002)을 개선, 확장한 모형이다. GSSHA 모형의 실행에는 Brigham Young 대학의 컴퓨터그래픽공학연구실에 의해 개발된 미 국방성 WMS(Watershed Modeling System) 인터페이스를 사용하며, 이를 통해 많은 입력과 출력조건을 가지는 분포형 모형의 복잡한 모의 과정을 효과적으로 처리할 수 있다. 본 연구에서는 GSSHA 모형을 이용하여 경안천 유역의 물순환 양상을 분석하였다. GSSHA 모형은 유역을 균일한 유한 차분 격자로 나누어 각각의 격자를 기본 단위로 모의한다. 모형의 주요 모의 모듈은 강우 분포, 융설, 차단, 침투, 증발산, 지표면 저류, 2차원 표면류 추적, 1차원 하도 추적, 불포화 층 모의, 2차원 포화 지하 대수층 흐름, 지표면 유사 침식, 하천 유사 추적 등이 포함된다.

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Probabilistic Seepage Analysis by the Finite Element Method Considering Spatial Variability of Soil Permeability (투수계수의 공간적 변동성을 고려한 유한요소법에 의한 확률론적 침투해석)

  • Cho, Sung-Eun
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.27 no.10
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    • pp.93-104
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    • 2011
  • In this paper, a numerical procedure of probabilistic steady seepage analysis that considers the spatial variability of soil permeability is presented. The procedure extends the deterministic analysis based on the finite element method to a probabilistic approach that accounts for the uncertainties and spatial variation of the soil permeability. Two-dimensional random fields are generated based on a Karhunen-Lo$\grave{e}$ve expansion in a fashion consistent with a specified marginal distribution function and an autocorrelation function. A Monte Carlo simulation is then used to determine the statistical response based on the random fields. A series of analyses were performed to verify the application potential of the proposed method and to study the effects of uncertainty due to the spatial heterogeneity on the seepage behavior of soil foundation beneath water retaining structure with a single sheet pile wall. The results showed that the probabilistic framework can be used to efficiently consider the various flow patterns caused by the spatial variability of the soil permeability in seepage assessment for a soil foundation beneath water retaining structures.

Spatial Variation Analysis of Soil Characteristics and Crop Growth accross the Land-partitioned Boundary I. Spatial Variation of Soil Physical Properties (구획경계선(區劃境界線)의 횡단면(橫斷面)에 따른 토양특성(土壤特性)과 작물생육(作物生育)에 관한 공간변이성(空間變異性) 분석(分析) 연구(硏究) I. 토양물리성(土壤物理性)의 공간변이성(空間變異性))

  • Park, Moo-Eon;Yoo, Sun-Ho
    • Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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    • v.22 no.3
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    • pp.163-172
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    • 1989
  • In order to study spatial variability of soil physical properties accross the land-partitioned boundary on Hwadong silt clay loam soil (Fine clayey, mixed, mesic family of Aquic Hapludalfs), all measured data were analyzed by means of kriging, fractile diagram, smooth frequency distribution, and autocorrelation. Sampling for soil particle size distribution analysis was made at 225 intersections of $15{\times}15$ grid with 10m interval. Field capacity, bulk density and saturated hydraulic conductivity were measured in situ at 594 intersections of $33{\times}18$ grid with 2.5m interval in only $6,000m^2$ reselected from $22,500m^2$ of sampling area for particle size distribution analysis. Sampled or measured soil depths were 0 to 10cm 25 to 35cm and 50 to 60cm at each intersections. The results are summarized as follows: 1. The coefficient of variance (CV) of various physical properties ranges from 4.8 to 128.8%. Saturated hydraulic conductivity is classified into the high variation group with CV greater than 100%, while the low variation group with CV smaller than 10% consists of bulk density. Other properties belong to the medium variation group with CV between 10 and 100%. 2. The appropriate number of soil samples for the determination of various physical properties with error smaller than 10% are calculated as one for bulk density, six for field moisture capacity, 16 for silt, 19 for clay, 69 for sand and 686 for saturated hydraulic conductivity. 3. Smooth frequency distribution and fractile diagram show that saturated hydraulic conductivity is in lognormal distribution while other physical properties are in normal distribution. 4. Serial correlation analysis reveals that the soil physical properties have spatial dependence between two nearest neighbouring grid points. Autocorrelation analysis of physical properties measured between the serial grid points in the direction of south to north following section boundary shows that the zone of influence showing stationarity ranges from 7.5 to 40m. In the direction of east to west across section boundary, the autocorrelogram of many physical properties shows peaks with the periodic interval of 30m, which are similar to the partitioned land width. This reveals that the land-partitioned boundary causes soil variability.

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Numerical simulation for variations of water saturation in bentonite buffer under the effect of a rock joint using the TOUGH2 code (TOUGH2 code를 이용한 처분장 절리암반 내 벤토나이트 완충재의 포화도 변화)

  • Kim, Jin-Seop;Cho, Won-Jin;Lee, Kyung-Soo;Choi, Heui-Joo;Cho, Gye-Chun
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.14 no.6
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    • pp.575-593
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    • 2012
  • This paper briefly introduces the scope and objectives of SKB Task 8, which is an international cooperative research project. In addition, the hydraulic behaviors of bentonite buffer focusing on the interactions between bentonite and a rock mass with a joint were investigated using TOUGH2 code as part of a sub-mission of Task 8a. The effects of a rock joint and high capillary pressure of bentonite on the re-saturation properties and pressure distribution in a buffer were identified and successfully incorporated in the TOUGH2 code. Based on the numerical results, it was found that the speed of re-saturation in bentonite surrounded by a rock mass with a joint is 2.5 to 12 times faster than that in a condition without a rock joint, while the degree of saturation in the lower part of the buffer material is generally higher than in the upper part in both the cases of with and without a joint. It can be anticipated that the results obtained from this study can be applied to an estimation of the full saturation time and a determination of optimum thickness with regard to the design of the bentonite buffer in a high level waste disposal system.

Simulation of Soil Moisture in Gyeongan-cheon Watershed Using WEP Model (WEP 모형을 이용한 경안천 토양수분 모의)

  • Noh, Seong-Jin;Kim, Hyeon-Jun;Kim, Cheol-Gyeom;Jang, Cheol-Hee
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2006.05a
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    • pp.720-725
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    • 2006
  • 토양수분은 식물의 생장 및 가용수자원 산정 등에 있어서 중요한 요소로서 토양층 상부의 수 m내에 존재하는 수분의 양을 일컫는다. 토양수분과 토양수분의 공간적 시간적 특징들은 증발, 침투, 지하수 재충전, 토양침식, 식생 분포 등을 지배하는 중요한 요소이다. 강우 등으로 인한 지면과 지표하에서의 순간적인 포화공간의 형성 및 유출의 생성 등을 포함하는 과정과 증발산 등은 모두 비포화대(vadose zone) 혹은 토양층에서의 토양수분의 함량에 크게 의존하게 된다(이가영 등(2005)). 분포형 수문모형은 유역을 격자단위로 세분화하여 매개변수를 부여하고, 증발산, 침투, 지표면유출, 중간유출, 지하수유출, 하도 흐름 등 여러 가지 수문요소를 해석하는 종합적인 수문모형이다. 지표면에 내린 강우가 증발, 침투, 유출될 지는 토양수분의 함량에 크게 의존하게 되며, 따라서 토양수분에 대한 적절한 모의가 분포형 수문모형의 정확도를 좌우하는 핵심이라 할 수 있다. 본 연구에서는 분포형 수문모형인 WEP 모형을 경안천 유역(유역면적: $575km^2$, 유로연장: 49.3㎞)에 적용하여 토양수분의 시공간분포를 모의하였다. 지점별 토양수분 모의결과, 토양 매개변수의 최대, 최소값 내에서 적절히 모의됨을 확인하였으나, 관측값이 없어 실질적으로 타당한지 여부는 검증하지 못하였다. 토양수분비율, 연간 증발산량, 지표면 유출량 공간분포를 비교한 결과, 토양수분비율이 연간 증발산량 모의에 직접적인 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. 일부격자에서는 토양수분이 지나치게 높게 모의되었는데, 지하수위와 관련있는 것으로 보이며, 구축된 자료가 부족한 지하대수층에 대한 정보부족이 토양수분 계산에도 영향을 준 것으로 보인다. 본 연구는 WEP 모형의 토양수분 해석능력에 대한 시험적용에 그 의의가 있으며, 향후 토양 및 지표하 매개변수 정보가 충분히 갖추어지고, 토양수분 관측결과 있는 대상유역에 대한 적용이 요구된다.-Moment 방법에 의해 추정된 매개변수를 사용한 Power 분포를 적용하였으며 이들 분포의 적합도를 PPCC Test를 사용하여 평가해봄으로써 낙동강 유역에서의 저수시의 유출량 추정에 대한 Power 분포의 적용성을 판단해 보았다. 뿐만 아니라 이와 관련된 수문요소기술을 확보할 수 있을 것이다.역의 물순환 과정을 보다 명확히 규명하고자 노력하였다.으로 추정되었다.면으로의 월류량을 산정하고 유입된 지표유량에 대해서 배수시스템에서의 흐름해석을 수행하였다. 그리고, 침수해석을 위해서는 2차원 침수해석을 위한 DEM기반 침수해석모형을 개발하였고, 건물의 영향을 고려할 수 있도록 구성하였다. 본 연구결과 지표류 유출 해석의 물리적 특성을 잘 반영하며, 도시지역의 복잡한 배수시스템 해석모형과 지표범람 모형을 통합한 모형 개발로 인해 더욱 정교한 도시지역에서의 홍수 범람 해석을 실시할 수 있을 것으로 판단된다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험 지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 있을 것으로 판단되었다.4일간의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전략은 존재하므로 이러한 전략을 개발 및 활용할 수 있으며, 특히, 한국주식시장에 적합한 거래전략은 반전거래전략이고, 이 전략의 유용성은 투자자가 설정한 투자기간보다 더욱 긴 분석기간의 주식가격정보에 의하여 최대한 발휘될 수 있음을 확인하였다.(M1), 무역적자의

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Seasonal Variations of Surface Soil Hydraulic and Pore Development Properties in Two Forested Watershed (산림유역의 지표면에서의 토양공극과 수리학적 특성의 계절적 변화)

  • Joo, Seung-Hyo;Kwak, Yong-Seok;Kim, Sang-Hyun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.17-22
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    • 2009
  • 계절에 따른 토양공극의 수리학적 변화를 파악하기 위해서 설마천 유역의 범륜사 독립사면과 광릉 원두부 소유역의 독립사면을 대상으로 장력침투실험을 실시하였다. 토양수분 확보에 신뢰를 받기위해서 TDR(Time Domain Reflectometry)및 현장에서 토양의 불포화 투수계수 측정이 가능한 장력침투계(Tension infiltrometer)를 이용하였다. 계절에 따른 자료수집을 위해서 2008년 3월 20일 부터 약 6주간격으로 10월 29일까지 5회에서 6회 토양수분 자료 및 토양장력침투 자료를 획득하였다. 획득한 자료를 이용하여 포화 및 불포화 수리전도도, 대공극 유효흐름분율(macropore flow), 대공극 유효부피분율을(effective macroporosity) 나타내었다. 분기별로 자료분석 결과 계절별 특성이 나타남을 알 수 있다. 수리전도도는 3월, 5월, 10월은 유사한 반면 6월과 7월 그리고 9월은 상대적으로 높았다. 이는 여름철에 공극 발달이 활발하다는 것을 의미한다. 선행토양수분은 수리전도도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 대공극의 발달은 삼림과 같은 복잡 경관에서는 강우사상에 따른 토양수분의 공간 분포 및 이송, 유출과정이 물순환에 영향을 미친다. 지형분석을 통한 공극의 흐름특성과 토양수분 유의성에 대하여 논의하였고, 대공극 변화에 밀접한 관계가 있는 식생과 그밖에 계절적으로 발달을 일으키는 요인을 모색 하였다. 본 연구는 계절에 따라 변하는 수리전도도를 기초로 하여 불포화대에서 토양공극의 수리학적 변화와 시공간적으로 침투흐름에 얼마나 영향을 주는가를 보여준다.

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Probabilistic Seepage Analysis Considering the Spatial Variability of Permeability for Layered Soil (투수계수의 공간적 변동성을 고려한 층상지반에 대한 확률론적 침투해석)

  • Cho, Sung-Eun
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.28 no.12
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    • pp.65-76
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    • 2012
  • In this study, probabilistic analysis of seepage through a two-layered soil foundation was performed. The hydraulic conductivity of soil shows significant spatial variations in different layers because of stratification; further, it varies on a smaller scale within each individual layer. Therefore, the deterministic seepage analysis method was extended to develop a probabilistic approach that accounts for the uncertainties and spatial variation of the hydraulic conductivity in a layered soil profile. Two-dimensional random fields were generated on the basis of the Karhunen-Lo$\grave{e}$ve expansion in a manner consistent with a specified marginal distribution function and an autocorrelation function for each layer. A Monte Carlo simulation was then used to determine the statistical response based on the random fields. A series of analyses were performed to verify the application potential of the proposed method and to study the effects of uncertainty due to the spatial heterogeneity on the seepage behavior of two-layered soil foundation beneath water retaining structure. The results showed that the probabilistic framework can be used to efficiently consider the various flow patterns caused by the spatial variability of the hydraulic conductivity in seepage assessment for a layered soil foundation.

Modified grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model (ModKIMSTORM) (격자기반의 운동파 강우유출모형 KIMSTORM의 개선)

  • Jung, In-Kyun;Shin, Hyung-Jin;Park, Jin-Hyeog;Kim, Seong-Joon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2008.05a
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    • pp.254-258
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    • 2008
  • 본 연구는 격자기반 운동파 강우유출모형 KIMSTORM(grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model)의 기능을 개선하고 적용성을 평가하는 것이다. KIMSTORM은 김성준(1998)이 개발한 분포형 강우유출모형으로 포화상태의 지표흐름 및 토양수분상태의 시공간적인 분포를 파악할 수 있다. UNIX C++ 언어로 개발되었으며, GRASS 형태의 ASCII Grid를 입출력하도록 구성되어 있는 모형으로 UNIX 운영체제에서 구동이 가능하다. 그러나 UNIX와 GRASS는 최근에 많이 이용되지 않는 추세로 KIMSTORM 모형을 이용한 홍수유출해석이 적극적으로 활용되는데 주요 제약사항이 되어 왔다. 본 연구에서는 KIMSTORM을 윈도우즈 환경에서 운영될 수 있도록 FORTRAN 90을 이용하여 재개발하였으며 주요개선 사항으로, ESRI ASCII Grid 형태의 GIS(geographic information system) 자료 입력, 물리적 침투모의 방법인 GAML (Green-Ampt and Mein- Larson) 적용, 공간강우 입력가능, 정렬 알고리즘을 이용한 계산속도의 개선, 모형 자료입력 등 전처리 기능개선, 계산결과의 자동평가 및 분포도출력 등 후처리 방식개선으로 요약할 수 있다. 개선된 모형 GAML에 의한 침투방법을 적용하여, 남강댐유역($2,293\;km^2$)의 6개 강우사상을 대상으로 결정계수, Nash & Sutcliffe 모형효율계수, 용적편차, 첨두유량의 상대오차, 첨두시간의 절대오차를 이용하여 적용성을 평가하였으며, 민감도분석결과 초기토양수분조건과 하천조도계수가 가장 큰 민감도를 나타내었다.

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