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Ciudad inteligente

Posible escenario de movilidad inteligente y sostenible

Una ciudad inteligente es un área urbana tecnológicamente moderna que utiliza diferentes tipos de métodos electrónicos y sensores para recopilar datos específicos . La información obtenida a partir de esos datos se utiliza para gestionar activos, recursos y servicios de manera eficiente; a cambio, esos datos se utilizan para mejorar las operaciones en toda la ciudad. [1] Esto incluye datos recopilados de ciudadanos, dispositivos, edificios y activos que se procesan y analizan para monitorear y gestionar el tráfico y los sistemas de transporte, [2] plantas de energía , servicios públicos, silvicultura urbana, [3] redes de suministro de agua, residuos , criminalidad. investigaciones, sistemas de información , escuelas, bibliotecas, hospitales y otros servicios comunitarios. [4] [5] Las ciudades inteligentes se definen como inteligentes tanto por la forma en que sus gobiernos aprovechan la tecnología como por la forma en que monitorean , analizan, planifican y gobiernan la ciudad. En las ciudades inteligentes, el intercambio de datos no se limita a la propia ciudad, sino que también incluye a empresas, ciudadanos y otros terceros que pueden beneficiarse de diversos usos de esos datos. Compartir datos de diferentes sistemas y sectores crea oportunidades para una mayor comprensión y beneficios económicos. [6] [7]

El concepto de ciudad inteligente integra tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y varios dispositivos físicos conectados a la red de Internet de las cosas (IOT) para optimizar la eficiencia de las operaciones y servicios de la ciudad y conectarse con los ciudadanos. [8] [9] La tecnología de ciudad inteligente permite a los funcionarios de la ciudad interactuar directamente con la infraestructura comunitaria y de la ciudad y monitorear lo que está sucediendo en la ciudad y cómo está evolucionando. Las TIC se utilizan para mejorar la calidad, el rendimiento y la interactividad de los servicios urbanos, reducir los costos y el consumo de recursos y aumentar el contacto entre los ciudadanos y el gobierno. [10] Las aplicaciones de ciudades inteligentes se desarrollan para gestionar los flujos urbanos y permitir respuestas en tiempo real. [11] Por lo tanto, una ciudad inteligente puede estar más preparada para responder a los desafíos que una que tenga una relación "transaccional" convencional con sus ciudadanos. [12] [13] Sin embargo, el término en sí sigue sin estar claro en sus detalles y, por lo tanto, está abierto a muchas interpretaciones. [14] Muchas ciudades ya han adoptado algún tipo de tecnología de ciudad inteligente.

Las iniciativas de ciudades inteligentes han sido criticadas como una moda pasajera de marketing, mal adaptadas a las necesidades de los residentes, como en gran medida infructuosas y como un paso peligroso hacia la vigilancia totalitaria.

Terminología

El concepto de ciudad inteligente es amorfo y no existe una comprensión compartida de una definición comúnmente aceptada de lo que abarca el término. [15] : 71  Deakin y Al Waer [16] enumeran cuatro factores que contribuyen a la definición de una ciudad inteligente:

  1. La aplicación de una amplia gama de tecnologías electrónicas y digitales a comunidades y ciudades.
  2. El uso de las TIC para transformar los entornos de vida y de trabajo en la región.
  3. La incorporación de dichas tecnologías de la información y las comunicaciones en los sistemas gubernamentales.
  4. La territorialización de prácticas que acercan a las TIC y a las personas para potenciar la innovación y el conocimiento que ofrecen.

Deakin define la ciudad inteligente como aquella que utiliza las TIC para satisfacer las demandas del mercado (los ciudadanos de la ciudad) y afirma que la participación de la comunidad en el proceso es necesaria para una ciudad inteligente. [17] Por lo tanto, una ciudad inteligente sería una ciudad que no sólo posee tecnología TIC en áreas particulares, sino que también ha implementado esta tecnología de una manera que impacta positivamente a la comunidad local.

Las definiciones alternativas incluyen:

En el contexto de China, los conceptos de ciudad inteligente se centran en mejorar la gestión y los servicios urbanos a través de avances en la tecnología de la información como Internet de las cosas , big data, tecnología 5G, computación en la nube e inteligencia artificial. [15] : 72 

Características

Se ha sugerido que una ciudad inteligente (también comunidad, clúster empresarial , aglomeración urbana o región) utiliza las tecnologías de la información para:

  1. Hacer un uso más eficiente de la infraestructura física (carreteras, entorno construido y otros activos físicos) a través de inteligencia artificial y análisis de datos para apoyar un desarrollo económico, social y cultural fuerte y saludable. [31]
  2. Comprometerse efectivamente con la gobernanza local [32] mediante el uso de procesos de innovación abiertos y participación electrónica , mejorando la inteligencia colectiva de las instituciones de la ciudad a través de la gobernanza electrónica , [11] con énfasis en la participación ciudadana y el codiseño . [33] [34]
  3. Aprender, adaptarse e innovar y así responder de manera más efectiva y rápida a las circunstancias cambiantes mejorando la inteligencia de la ciudad. [11] [35]

Evolucionan hacia una fuerte integración de todas las dimensiones de la inteligencia humana , la inteligencia colectiva y también la inteligencia artificial dentro de la ciudad . [36] : 112-113  [37] La ​​inteligencia de las ciudades "reside en la combinación cada vez más eficaz de redes de telecomunicaciones digitales (los nervios), inteligencia ubicuamente integrada (los cerebros), sensores y etiquetas (los órganos sensoriales) y software ( el conocimiento y la competencia cognitiva)". [38]

Estas formas de inteligencia en las ciudades inteligentes se han demostrado de tres maneras

Bletchley Park a menudo se considera la primera comunidad inteligente.
  1. Inteligencia de orquestación : [11] Donde las ciudades establecen instituciones y colaboraciones y resolución de problemas basados ​​en la comunidad, como en Bletchley Park , donde el cifrado nazi Enigma fue decodificado por un equipo dirigido por Alan Turing . Se ha hecho referencia a este como el primer ejemplo de ciudad inteligente o comunidad inteligente. [39]
  2. Inteligencia de empoderamiento : las ciudades proporcionan plataformas abiertas , instalaciones experimentales e infraestructura de ciudad inteligente para agrupar la innovación en ciertos distritos. Estos se ven en la Ciudad de las Ciencias de Kista en Estocolmo y en la Zona del Ciberpuerto en Hong Kong. También se han creado instalaciones similares en Melbourne y Kiev . [40]
  3. Inteligencia de instrumentación : donde la infraestructura de la ciudad se vuelve inteligente mediante la recopilación de datos en tiempo real , con análisis y modelos predictivos en los distritos de la ciudad. Hay mucha controversia en torno a esto, particularmente en lo que respecta a cuestiones de vigilancia en ciudades inteligentes . Ejemplos de inteligencia de instrumentación son los implementados en Amsterdam. [41] Esto se realiza a través de: [11]
    1. Una infraestructura IP común que está abierta a los investigadores para desarrollar aplicaciones.
    2. Los medidores y dispositivos inalámbricos transmiten información en un momento dado.
    3. Se dotan a varios hogares de contadores de energía inteligentes para tomar conciencia del consumo de energía y reducir el consumo de energía.
    4. Compactadores de basura con energía solar , estaciones de recarga de coches y lámparas de bajo consumo .

Algunos campos importantes de activación de ciudades inteligentes son:

Según David K. Owens, ex vicepresidente ejecutivo del Edison Electric Institute , dos elementos clave que debe tener una ciudad inteligente son una plataforma de comunicaciones integrada y una "red dinámica y resiliente". [42]

Recopilación de datos

Las ciudades inteligentes se han conceptualizado utilizando el modelo OSI de abstracciones de "capas". Las ciudades inteligentes se construyen conectando la infraestructura pública de la ciudad con los sistemas de aplicaciones de la ciudad y pasando los datos recopilados a través de tres capas: la capa de percepción, la capa de red y la capa de aplicación. Luego, los sistemas de aplicaciones de la ciudad utilizan datos para tomar mejores decisiones al controlar diferentes infraestructuras de la ciudad. La capa de percepción es donde se recopilan datos en toda la ciudad inteligente mediante sensores. Estos datos podrían recopilarse a través de sensores como cámaras, RFID o posicionamiento GPS. La capa de percepción envía los datos que recopila mediante transmisiones inalámbricas a la capa de red. La capa de red es responsable de transportar los datos recopilados desde la capa de percepción a la capa de aplicación. La capa de red utiliza la infraestructura de comunicación de una ciudad para enviar datos, lo que significa que pueden ser interceptados por atacantes y deben ser responsables de mantener la privacidad de los datos y la información recopilados. La capa de aplicación es responsable de procesar los datos recibidos de la capa de red. La capa de aplicación utiliza los datos que procesa para tomar decisiones sobre cómo controlar la infraestructura de la ciudad en función de los datos que recibe. [43] [44]

Marcos

La creación, integración y adopción de capacidades de ciudades inteligentes requieren un conjunto único de marcos para realizar las áreas de enfoque de oportunidad e innovación centrales para los proyectos de ciudades inteligentes. Los marcos se pueden dividir en cinco dimensiones principales que incluyen numerosas categorías relacionadas del desarrollo de ciudades inteligentes: [45]

Tecnología

Una ciudad inteligente depende en gran medida del despliegue de tecnología. Diferentes combinaciones de infraestructura tecnológica interactúan para formar un conjunto de tecnologías de ciudades inteligentes con distintos niveles de interacción entre los sistemas humanos y tecnológicos. [46]

Humano

Las iniciativas de ciudades inteligentes tienen impactos positivos mensurables en la calidad de vida de sus ciudadanos y visitantes. [55] El marco humano de una ciudad inteligente (su economía, sus redes de conocimiento y sus sistemas de apoyo humano) es un indicador importante de su éxito. [56]

Institucional

Según Mary Anne Moser [61] desde la década de 1990, el movimiento de comunidades inteligentes tomó forma como una estrategia para ampliar la base de usuarios involucrados en TI. Los miembros de estas Comunidades son personas que comparten sus intereses y trabajan en asociación con el gobierno y otras organizaciones institucionales para impulsar el uso de TI para mejorar la calidad de la vida diaria como consecuencia de diferentes empeoramientos en las acciones diarias. John M. Eger [64] dijo que una comunidad inteligente toma una decisión consciente y acordada para implementar la tecnología como catalizador para resolver sus necesidades sociales y comerciales. Es muy importante entender que este uso de las TI y la consecuente mejora podrían ser más exigentes sin la ayuda institucional; de hecho, la participación institucional es esencial para el éxito de las iniciativas comunitarias inteligentes. Nuevamente Moser [61] explicó que "la construcción y planificación de una comunidad inteligente busca un crecimiento inteligente"; El crecimiento inteligente es esencial para que la asociación entre ciudadanos y organizaciones institucionales reaccione ante el empeoramiento de las tendencias en problemas cotidianos como la congestión del tráfico, el hacinamiento escolar y la contaminación del aire.

La propagación tecnológica no es un fin en sí mismo, sino un medio para reinventar las ciudades para una nueva economía y sociedad. [52] [59] Las iniciativas de ciudades inteligentes requieren coordinación y apoyo del gobierno de la ciudad y otros órganos de gobierno para su éxito. Como señaló Fleur Johns, el uso cada vez mayor y en evolución de datos tiene implicaciones significativas en múltiples niveles de gobernanza. Los datos y la infraestructura incluyen plataformas digitales, algoritmos y la incorporación de tecnología de la información en la infraestructura física de las ciudades inteligentes. La tecnología digital tiene el potencial de usarse tanto de manera negativa como positiva, y su uso es inherentemente político. [32] Es necesario tener cuidado para garantizar que el desarrollo de ciudades inteligentes no perpetúe las desigualdades y excluya a los grupos marginados en relación con el género, [65] [66] la edad, [67] [68] la raza y otras características humanas. [69]

La importancia de estas tres dimensiones diferentes es que sólo un vínculo entre ellas puede hacer posible el desarrollo de un concepto real de ciudad inteligente. Según la definición de ciudad inteligente dada por Andrea Caragliu et al., una ciudad es inteligente cuando las inversiones en capital humano/social e infraestructura de TI impulsan el crecimiento sostenible y mejoran la calidad de vida, a través de una gobernanza participativa. [20]

Energía

Las ciudades inteligentes utilizan datos y tecnología para crear eficiencias, mejorar la sostenibilidad, generar desarrollo económico y mejorar los factores de calidad de vida de las personas que viven y trabajan en la ciudad. Es posible que sea necesario integrar una variedad de conjuntos de datos diferentes para crear una infraestructura energética inteligente. [70] Más formalmente, una ciudad inteligente es: "Un área urbana que ha integrado de forma segura la tecnología en los sectores de información... y de Internet de las cosas (IoT) para gestionar mejor los activos de una ciudad". [71] El empleo de tecnologías inteligentes permite la aplicación más eficiente de tecnologías energéticas integradas en la ciudad, permitiendo el desarrollo de áreas más autosostenibles o incluso Distritos de Energía Positiva que producen más energía de la que consumen. [72]

Una ciudad inteligente funciona con "conexiones inteligentes" para diversos elementos, como alumbrado público, edificios inteligentes , recursos energéticos distribuidos (DER), análisis de datos y transporte inteligente. Entre estas cosas, la energía es primordial; Por eso las empresas de servicios públicos desempeñan un papel clave en las ciudades inteligentes. Las compañías eléctricas, que trabajan en asociación con funcionarios municipales, empresas de tecnología y otras instituciones, se encuentran entre los principales actores que ayudaron a acelerar el crecimiento de las ciudades inteligentes de Estados Unidos. [73]

Gestión de datos

Las ciudades inteligentes emplean una combinación de tecnologías de recopilación, procesamiento y difusión de datos junto con tecnologías informáticas y de redes y medidas de seguridad y privacidad de los datos que alientan la aplicación de la innovación para promover la calidad de vida general de sus ciudadanos y cubren dimensiones que incluyen: servicios públicos, salud, transporte, entretenimiento y servicios gubernamentales. [74]

Mapa vial

Una hoja de ruta de ciudad inteligente consta de cuatro/tres (el primero es una verificación preliminar) componentes principales: [5] [75]

  1. Define exactamente qué es la comunidad: tal vez esa definición pueda condicionar lo que estés haciendo en los pasos siguientes; se relaciona con la geografía, los vínculos entre las ciudades y el campo y los flujos de personas entre ellos; tal vez – incluso – que en algunos Países la definición de Ciudad/comunidad que se da no se corresponda efectivamente con lo que – de hecho – sucede en la vida real.
  2. Estudie la comunidad: antes de decidir construir una ciudad inteligente, primero debemos saber por qué. Esto se puede hacer determinando los beneficios de dicha iniciativa. Estudie la comunidad para conocer a los ciudadanos, las necesidades de la empresa; conozca a los ciudadanos y los atributos únicos de la comunidad, como la edad de los ciudadanos, su educación, pasatiempos y atracciones de la ciudad.
  3. Desarrollar una política de ciudad inteligente: Desarrollar una política para impulsar las iniciativas, donde se puedan definir roles, responsabilidades, objetivos y metas. Crear planes y estrategias sobre cómo se alcanzarán los objetivos.
  4. Involucrar a los ciudadanos: Esto se puede hacer involucrando a los ciudadanos mediante el uso de iniciativas de gobierno electrónico , datos abiertos , eventos deportivos, etc.

En resumen, Personas, Procesos y Tecnología (PPT) son los tres principios del éxito de una iniciativa de ciudad inteligente. Las ciudades deben estudiar a sus ciudadanos y comunidades, conocer los procesos, los impulsores de negocios, crear políticas y objetivos para satisfacer las necesidades de los ciudadanos. Entonces, se podrá implementar tecnología para satisfacer las necesidades de los ciudadanos, mejorar la calidad de vida y crear oportunidades económicas reales. Esto requiere un enfoque holístico personalizado que tenga en cuenta las culturas de las ciudades, la planificación urbana a largo plazo y las regulaciones locales.

Ya sea para mejorar la seguridad, la resiliencia, la sostenibilidad, la congestión del tráfico, la seguridad pública o los servicios de la ciudad, cada comunidad puede tener diferentes razones para querer ser inteligente. Pero todas las comunidades inteligentes comparten atributos comunes y todas están impulsadas por conexiones inteligentes y por la infraestructura energética más inteligente de nuestra industria. Una red inteligente es la pieza fundamental para construir una comunidad inteligente.

—  Pat Vincent-Collawn, presidente del Edison Electric Institute y presidente y director ejecutivo de PNM Resources . [76]

Historia

Las primeras concepciones de las futuras ciudades inteligentes se encontraron en obras utópicas como Nueva Atlántida . [77] La ​​idea y la existencia de ciudades inteligentes es relativamente nueva. Siguiendo el camino de las "ciudades conectadas" y las "ciudades inteligentes", el concepto de ciudad inteligente se centra en el uso de las TIC por parte de una ciudad para la resolución de problemas urbanos. El uso del análisis estadístico computacional por parte de la Oficina de Análisis Comunitario de Los Ángeles a finales de los años 1960 [78] y el establecimiento por Singapur de la Junta Nacional de Computación en 1981 se citan como una de las primeras intervenciones cibernéticas en la planificación urbana . [79]

IBM lanzó su iniciativa de marketing “Smarter Cities” en 2008, [80] llamada Smarter Planet , que incluía el IBM Smarter Cities Challenge. En 2010, Cisco Systems , con 25 millones de dólares de la Fundación Clinton, estableció su programa de Desarrollo Urbano Conectado en asociación con San Francisco, Ámsterdam y Seúl. En 2011 se celebró en Barcelona un Smart City Expo World Congress al que asistieron 6.000 personas de 50 países. En 2012, la Comisión Europea creó el Smart Cities Marketplace, un centro centralizado para iniciativas urbanas en la Unión Europea . [81] El Presupuesto del Canciller del Reino Unido de 2015 propuso invertir £140 millones en el desarrollo de ciudades inteligentes y el Internet de las cosas (IoT). [82] Otras competiciones de ciudades inteligentes fueron lanzadas en la década de 2010 por Bloomberg Philanthropies , la Fundación Rockefeller y el Departamento de Transporte de los Estados Unidos (este último ganado por Columbus, Ohio ). [83] En 2016, AT&T lanzó una alianza con Cisco, Deloitte , Ericsson , General Electric , IBM, Intel y Qualcomm , con socios municipales de Atlanta, Georgia ; Chicago, Illinois ; y Dallas, Texas . [83]

El movimiento de ciudades inteligentes de China comenzó con un programa piloto lanzado en 2012 a través de su Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural . [15] : 58–59  El desarrollo de ciudades inteligentes se aborda en el Plan Nacional de Urbanización de Nuevo Tipo de China para 2014-2020. [15] : 59–60  Identifica seis aspectos importantes para el desarrollo de ciudades inteligentes: (1) red de información y banda ancha, (2) digitalización de la gestión de la planificación, (3) infraestructura inteligente, (4) conveniencia de los servicios públicos, (5) modernizar el desarrollo industrial, y (6) una gobernanza social sofisticada. [15] : 60 

En 2016, había aproximadamente 500 proyectos de ciudades inteligentes en China. [15] : 59  En 2021, China ocupó el primer lugar en todas las categorías del International AI City Challenge, lo que demuestra el compromiso nacional con los programas de ciudades inteligentes: "según algunas estimaciones, China tiene la mitad de las ciudades inteligentes del mundo". [84] A medida que pase el tiempo, el porcentaje de ciudades inteligentes en el mundo seguirá aumentando y, para 2050, se espera que hasta el 70% de la población mundial habite una ciudad. [85]

Políticas

La Red de Ciudades Inteligentes de la ASEAN (ASCN) es una plataforma colaborativa que tiene como objetivo crear sinergias en los esfuerzos de desarrollo de ciudades inteligentes en toda la ASEAN facilitando la cooperación en el desarrollo de ciudades inteligentes, catalizando proyectos financiables con el sector privado y asegurando financiación y apoyo de los socios externos de la ASEAN.

La Unión Europea (UE) ha dedicado esfuerzos constantes a diseñar una estrategia para lograr un crecimiento urbano "inteligente" para sus ciudades-regiones metropolitanas . [86] : 337–355  [87] La ​​UE ha desarrollado una serie de programas en el marco de la " Agenda Digital de Europa ". [88] En 2010, destacó su enfoque en fortalecer la innovación y la inversión en servicios de TIC con el fin de mejorar los servicios públicos y la calidad de vida. [87] Arup estima que el mercado mundial de servicios urbanos inteligentes ascenderá a 400 mil millones de dólares al año en 2020. [89]

La Misión de Ciudades Inteligentes es un programa de modernización y renovación urbana encabezado por el Ministerio de Desarrollo Urbano del Gobierno de la India. El Gobierno de la India tiene la ambiciosa visión de desarrollar 100 ciudades modernizando las ciudades medianas existentes. [90]

Tecnologías

Las redes inteligentes son una tecnología importante en las ciudades inteligentes. La mayor flexibilidad de la red inteligente permite una mayor penetración de fuentes de energía renovables altamente variables, como la energía solar y la energía eólica. La política moderna de ciudad inteligente también se centra en el monitoreo en línea del consumo de energía en tiempo real de hogares y empresas, la identificación de problemas con la eficiencia energética, el ajuste de tarifas para lograr objetivos ecológicos y de ahorro de recursos , y el estímulo de los edificios sostenibles. [91]

Los dispositivos móviles (como teléfonos inteligentes y tabletas) son otra tecnología clave que permite a los ciudadanos conectarse a los servicios de la ciudad inteligente. [92] [93] [94]

Las ciudades inteligentes también dependen de los hogares inteligentes y, en concreto, de la tecnología utilizada en ellos . [95] [96] [97] [98] [99]

Los sistemas de bicicletas compartidas son un elemento importante en las ciudades inteligentes. [100]

La movilidad inteligente también es importante para las ciudades inteligentes. [101]

También se están desarrollando sistemas de transporte inteligentes y sistemas de CCTV . [102]

Se han creado bibliotecas digitales en varias ciudades inteligentes. [103] [104] [ 105] [106] [107] [108]

Las plataformas colaborativas de gestión de datos de sensores en línea son servicios de bases de datos en línea que permiten a los propietarios de sensores registrarse y conectar sus dispositivos para introducir datos en una base de datos en línea para su almacenamiento y permiten a los desarrolladores conectarse a la base de datos y crear sus propias aplicaciones basadas en esos datos. . [109] [110]

Las tecnologías y tendencias de apoyo adicionales incluyen el trabajo remoto , [111] [112] [113] telesalud , [114] [115] blockchain , [116] [117] tecnología de banca en línea , [118]

Las tarjetas electrónicas (conocidas como tarjetas inteligentes ) son otro componente común en contextos de ciudades inteligentes. Estas tarjetas poseen un identificador cifrado único que permite al propietario iniciar sesión en una variedad de servicios (o servicios electrónicos ) proporcionados por el gobierno sin configurar varias cuentas. El identificador único permite a los gobiernos agregar datos sobre los ciudadanos y sus preferencias para mejorar la prestación de servicios y determinar los intereses comunes de los grupos. Esta tecnología se ha implementado en Southampton. [dieciséis]

En 2022, la corporación rusa Rostec desarrolló SmartAirKey. Se trata de una llave electrónica que da acceso a puertas, barreras, ascensores y torniquetes. El registro se realiza a través del " Gosuslugi " [119] [120]

Los bolardos retráctiles permiten restringir el acceso al interior de los centros urbanos (es decir, a los camiones de reparto que reabastecen las tiendas outlet). La apertura y el cierre de dichas barreras se realiza tradicionalmente de forma manual, mediante un pase electrónico [121] , pero incluso se puede realizar mediante cámaras ANPR conectadas al sistema de bolardo. [122]

Los sistemas de gestión de datos energéticos (EDMS) pueden ayudar a ahorrar energía en las ciudades registrando datos y utilizándolos para aumentar la eficiencia. [123]

Análisis coste-beneficio

Se han realizado análisis de coste-beneficio de las ciudades inteligentes y de las tecnologías individuales. Estos pueden ayudar a evaluar si es económica y ecológicamente beneficioso implementar algunas tecnologías y también comparar la rentabilidad de cada tecnología entre sí [124] [125] [126] [127]

Comercialización

Grandes empresas de TI, telecomunicaciones y gestión de energía como Apple , Baidu , Alibaba , Tencent , Huawei , Google , Microsoft , Cisco , IBM y Schneider Electric lanzaron iniciativas de mercado para ciudades inteligentes.

Investigación

Los laboratorios de investigación de la universidad desarrollaron prototipos de ciudades inteligentes.

Crítica

Las críticas a las ciudades inteligentes son variadas: [31]

Ver también

Referencias

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