1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA Uma Aplicação Móvel para Melhorar a Comunicação com os Beneficiários de um Perímetro de Rega Gonçalo Gaiolas Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal [email protected] João Maia Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal [email protected] Paula Marques Instituto Superior de Agronomia, Lisboa, Portugal [email protected] Luís Mira da Silva Instituto Superior de Agronomia, Lisboa, Portugal [email protected] Miguel Mira da Silva Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal [email protected] Resumo O projecto SIIPRA teve início há cerca de quatro anos. Com o objectivo de melhorar a gestão dos perímetros de rega foram desenvolvidas várias aplicações, incluindo um sistema de gestão da água de rega, um sistema de informação geográfica de apoio à gestão, e uma interface Web para melhorar a comunicação com os beneficiários. Estas aplicações têm sido utilizadas e validadas, em condições reais, pela Associação de Beneficiários da Obra de Rega de Odivelas. Apesar da gestão do perímetro de Odivelas ter sido consideravelmente melhorada com o projecto, muito está ainda por fazer. No que diz respeito à comunicação com os beneficiários, existem pelo menos duas grandes limitações. Por um lado, a comunicação dos beneficiários para a Associação é ainda ineficaz, com cerca de doze técnicos a recolherem informação no terreno em formato papel (por exemplo, fornecimentos de água) com todos os atrasos e erros inerentes. Por outro lado, a comunicação da Associação para os beneficiários apresenta igualmente problemas, porque a grande maioria dos beneficiários é obrigada a deslocar-se à Associação para obter informação. Isto porque apenas um número muito restrito de beneficiários tem acesso à Internet. A aplicação móvel apresentada neste artigo – para a qual foi construído um protótipo – foi planeada para ser utilizada num computador de bolso (PDA) e vem resolver grande parte destes problemas. Esta aplicação será usada pelos técnicos da Associação para recolher informação em formato electrónico no terreno (por exemplo, fornecimentos de água) assim como transmitir informação aos beneficiários (por exemplo, a água utilizada por hectare ou a eficiência do uso de água relativamente a outros beneficiários). A sincronização da informação será efectuada através de uma replicação com a base de dados central na Associação, via GPRS. Esta nova aplicação móvel permitirá, deste modo, reduzir drasticamente os custos associados à recolha de informação, assim como fornecer informação fiável e actualizada a todos os beneficiários pelos próprios técnicos. Este facto constitui uma melhoria significativa da comunicação entre a Associação e os beneficiários e, potencialmente, da gestão de todo o perímetro de rega. Palavras chave: rega, aplicações móveis, replicação de dados, PDA, GPRS. 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA 1. Enquadramento Na primeira fase do projecto SIIPRA (Sistema Integrado de Informação para os Perímetros de Rega do Alentejo) que decorreu entre 1999 e 2002 desenvolveram-se, com o objectivo de melhorar a gestão do perímetro de rega, as seguintes aplicações [Mira da Silva, L. et al 2002]: • Sistema de gestão da água de rega – baseado em Access e VBA (Visual Basic for Applications) este sistema permite, de uma forma genérica, gerir a utilização da água de rega e de toda a informação relacionada, incluindo as áreas regadas, beneficiários, culturas, etc. • Sistema de informação geográfica (GIS) de apoio à gestão – baseado em ArcView, este sistema está integrado com o sistema de gestão da água de rega e permite gerir toda a informação de carácter geográfico, incluindo áreas das parcelas, inscrições, mapas de culturas, etc. • Sistema de informação com interface Web – baseado em ASP (Active Server Pages) este sistema permite que os beneficiários possam obter informação tanto de carácter genérico (totais das área regadas, volumes actualizados de armazenamento na barragem, etc.) como específico (áreas inscritas, água utilizada por cultura, etc.). Estes sistemas encontram-se operacionais desde 2001, tendo já sido testados e validados ao longo de três campanhas de rega. Esta larga experiência permitiu não só corrigir pequenas limitações e alguns problemas nas aplicações, como também identificar quais as necessidades e requisitos (em termos de gestão da informação na Associação e de troca de informação entre a Associação e os beneficiários) que não foram contemplados na primeira fase do projecto SIIPRA [Mira da Silva, L. et al 2001]. Assim, e apesar do sucesso global da primeira fase do projecto SIIPRA, continuam a existir algumas limitações na comunicação entre a Associação e os beneficiários, em particular: • Dos beneficiários para a Associação – Actualmente, os dados referentes à utilização da água de rega (i.e. fornecimentos de água) são recolhidos, em papel, por dez cantoneiros responsáveis por dez cantões (zonas do perímetro de rega), e entregues no final da semana a dois fiscais, cada um responsável por seis cantões, que os entregam por sua vez na Associação. A informação assim recolhida é introduzida no sistema de gestão central por pessoal baseado na sede da Associação. O processo tem custos elevados na recolha e introdução dos dados, gera atrasos na disponibilização da informação, e tende a dar origem a um número elevado de erros. • Da Associação para os beneficiários – Actualmente, os beneficiários podem obter informação acerca da utilização da água de rega directamente na Associação (deslocando-se à sede ou por telefone) ou através da Internet (recorrendo à interface Web). A interface Web teve por objectivo facilitar o acesso dos beneficiários à informação e reduzir os custos do atendimento aos beneficiários. No entanto, e não obstante o esforço que foi feito no sentido de publicitar a interface Web, verifica-se na prática que são poucos os beneficiários que utilizam a Internet. Tendo como objectivo ultrapassar estas limitações, decidiu-se construir uma aplicação móvel para ser utilizada pelos técnicos da Associação num computador de bolso (PDA), de forma a recolher e disponibilizar informação no terreno. Esta nova aplicação – para a qual se construiu um protótipo – será utilizada pelos cantoneiros no seu contacto diário com os beneficiários. A informação será sincronizada diariamente, via GPRS, com a base de dados central localizada na sede da Associação. Com esta aplicação os beneficiários poderão ter acesso a informação mais actualizada. Poderão, por exemplo, saber a água que já utilizaram em cada parcela ou em cada cultura, total ou por hectare, e comparar esta informação com as médias referentes a todo o perímetro de rega. A aplicação permitirá igualmente recolher informação no terreno. Em vez de escreverem os dados referentes aos fornecimentos em papel, os cantoneiros passarão a recolher a 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA informação directamente em formato electrónico nos seus computadores de bolso. A maior parte desta informação (beneficiários, parcelas, tomadas de rega, etc.) será seleccionada a partir de listas pré-definidas, de forma a reduzir os erros. Além disso, a informação da aplicação será sincronizada directamente com a base de dados central com uma periodicidade diária, mantendo-a actualizada e eliminando os erros e reduzindo os custos resultantes da passagem do formato papel para o formato digital. Este artigo explica em detalhe os pormenores da aplicação segundo a metodologia dos sistemas de informação. Na Secção 2 é feita uma descrição da análise e concepção da aplicação no contexto das aplicações existentes. Na Secção 3 apresenta-se a descrição do protótipo, com destaque para as tecnologias e funcionalidades. Na Secção 4 justifica-se o carácter inovador da aplicação, tendo em vista não só a perspectiva tecnológica, como as vantagens concretas na comunicação com os beneficiários. 2. Análise e Concepção Nesta secção apresentamos os requisitos globais da aplicação, assim como a sua arquitectura tecnológica no contexto das aplicações existentes. Análise de Requisitos O ponto de partida para esta nova aplicação foi especificar detalhadamente as suas funcionalidades, sobretudo no que diz respeito à interface com o utilizador e aos vários passos da sincronização de dados. Para minimizar a quantidade de dados transmitidos entre a base de dados central na Associação e a base de dados da aplicação móvel optou-se por fazer a sincronização em duas fases. Numa primeira fase, a aplicação móvel apenas obtém da Associação a informação referente aos cantoneiros. Esta informação é necessária para que o cantoneiro, ao receber o PDA com a aplicação, possa proceder à autenticação perante o sistema, introduzindo o seu nome de utilizador e a sua palavra passe. Depois de efectuada esta autenticação é feita, numa segunda fase, uma nova sincronização, de forma a obter toda a informação relevante dos beneficiários que estão associados a este cantoneiro. Esta informação, para além de incluir todos os dados relativos aos beneficiários, inclui também todos os dados relativos aos cantões, canais, regadeiras e tomadas que têm intervenção directa por parte do cantoneiro. Após estas duas fases, toda a informação necessária fica disponível na aplicação móvel, podendo agora ser efectuadas autonomamente todas as operações sem acesso em tempo real à informação da base de dados da Associação. A sincronização dos dados é efectuada apenas ao fim do dia, actualizando no servidor todos os dados relativos aos fornecimentos e actualizando no PDA as alterações efectuadas no servidor que dizem respeito a este cantoneiro. Note-se que, desta forma, a informação poderá estar, no máximo, 12 horas desactualizada. Além disso, o custo de operação é extremamente baixo (apenas são trocados uma vez por dia os dados alterados) e a fiabilidade da aplicação é elevada. Como cada PDA só é, geralmente, utilizado por um cantoneiro durante o ano, quando este sai da aplicação é guardado o nome de utilizador e a palavra passe, de modo a que da vez seguinte não seja necessário efectuar de novo a autenticação. Arquitectura Tecnológica Actualmente, a aplicação existente na Associação encontra-se em formato Microsoft Figura 1. Esta tecnologia foi desenhada para pequenas quantidades de dados e tem criado alguns problemas, nomeadamente no que respeita à quantidade de informação armazenada e aos tempos de acesso à informação. Com a quantidade de informação no servidor a aumentar em cada ano, foi necessário escolher outro sistema de gestão de base de dados. A escolha recaiu sobre o Microsoft SQL Server 2000, que suporta uma quantidade de informação muito superior, melhora os tempos de acesso e, por outro lado, permite reaproveitar a aplicação desenvolvida em VBA que corre actualmente em Microsoft Access. 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA Beneficiário Associação Técnico Access Web Figura 1 – Arquitectura tecnológica actual Como podemos observar na Figura 2, a aplicação em Microsoft Access foi separada em duas partes: os dados foram migrados para Microsoft SQL Server, enquanto a lógica (implementada em VBA) manteve-se em Microsoft Access. Conseguiu-se, assim, e na prática, o melhor dos dois mundos, com um esforço extremamente reduzido. Com a escolha do SQL Server, que facilita bastante a tarefa de sincronizar dados centrais com dados móveis, a tecnologia para construir a aplicação móvel teria necessariamente de estar baseada em ferramentas Microsoft. Felizmente, a Microsoft oferece actualmente uma série de ferramentas para desenvolver aplicações móveis: • .Net Compact Framework [Microsoft 2004a] – ferramenta de desenvolvimento para aplicações móveis utilizando as mais recentes tecnologias Microsoft; • SQL Server CE [Microsoft 2004b] – sistema de gestão de base de dados (SGBD) para dispositivos móveis com um nível de funcionalidade semelhante aos SGBD para servidores; • SQL Server 2000 – SGBD para computadores pessoais e servidores que permite sincronizar dados facilmente com outros SGBD, em particular com o SQL Server CE [Wilson J. 2004]. 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA Beneficiário Cantoneiro Técnico Access (VBA) SQL Server Web Associação Figura 2 – Nova arquitectura tecnológica (com a aplicação móvel) Paralelamente à arquitectura tecnológica, houve igualmente que seleccionar a melhor forma de efectuar a sincronização dos dados, a qual deve ser feita de uma forma fácil, rápida e económica. Analisando as várias alternativas disponíveis tanto em termos de fiabilidade como em termos económicos [Mira da Silva M. 2003] a troca de dados por GPRS pareceu-nos a mais indicada. De facto, nas comunicações móveis por GPRS o custo é proporcional à quantidade de dados transmitidos. Segundo testes efectuados, a quantidade de dados trocados entre os PDAs dos cantoneiros e a Associação será muito reduzida, pelo que a opção pelo GPRS faz todo o sentido. Além disso, o GPRS permite uma ligação instantânea, uma vez que, em termos práticos, está permanentemente ligado. 3. Descrição do Protótipo Nesta secção apresentamos as funcionalidades do protótipo (em particular, a gestão dos fornecimentos e as consultas), assim como a implementação da sincronização dos dados entre os PDAs e a Associação. Gestão dos Fornecimentos Uma das funcionalidades principais da nova aplicação móvel é recolher informação sobre os fornecimentos de água (actualmente feita em papel, o que, como já foi dito, tem vários problemas). O facto dos cantoneiros estarem pouco habituados a lidar com novas tecnologias levou a que fosse feito um esforço adicional para desenvolver uma solução extremamente simples e fácil de utilizar. O boletim utilizado actualmente pelos cantoneiros para recolher informação sobre os fornecimentos inclui a identificação do beneficiário, tomada, data/hora de abertura e fecho da tomada, e caudal de água utilizado. Numa primeira análise, esta seria a informação que seria necessário recolher. No entanto, pensando nas necessidades concretas de quem anda no terreno, foi acrescentado um campo que indica se o fornecimento já foi executado fisicamente ou não (ou seja, neste último caso, se está apenas planeado e ainda não foi executado). Este novo campo permite que o cantoneiro tenha uma lista ordenada de todas as tomadas que tem de abrir e fechar. 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA Como se pode observar na Figura 3, a gestão dos fornecimentos está dividida em duas áreas: Abrir e Ver (neste último caso, por beneficiário ou valores totais - Todos). O cantoneiro escolhe primeiro o beneficiário, uma vez que, no terreno, o cantoneiro tende a trabalhar com um beneficiário de cada vez. Este beneficiário será seleccionado sempre que o cantoneiro voltar à janela de entrada, de forma a facilitar a introdução de mais informação do mesmo beneficiário. Para criar um novo fornecimento, a parcela e o canal, regadeira e tomada terão que ser seleccionados, o que é efectuado numa segunda página. Finalmente, numa terceira página, será pedida a informação sobre o fornecimento, nomeadamente a data/hora de abertura e fecho e o caudal. Se o cantoneiro quiser listar os fornecimentos que ainda se encontram por executar poderá fazê-lo de três formas: por parcela, por tomada, ou por data de abertura/fecho. Se seleccionar por data de abertura, por exemplo, serão listados todos os fornecimentos que faltam executar pela ordem de abertura. Ao seleccionar um fornecimento desta lista, o cantoneiro tem ainda a possibilidade de o alterar, de forma a executar uma abertura ou fecho planeados ou simplesmente corrigir um erro. Figura 3 – Selecção do beneficiário Consultas A aplicação móvel também permite realizar consultas e obter relatórios sobre a informação armazenada, para que os beneficiários tenham acesso a esta informação directamente junto do cantoneiro. Esta funcionalidade evita que os beneficiários tenham que telefonar ou deslocarse fisicamente à Associação, libertando simultaneamente os técnicos da Associação para outras tarefas mais produtivas. Utilizando a aplicação móvel, os cantoneiros poderão prestar aos beneficiários informação sobre dados específicos, das suas parcelas, culturas, tomadas de rega, etc., ou genéricos, sobre o perímetro de rega ou valores agregados referentes a todos os beneficiários. Como foi referido anteriormente, toda esta informação estará sempre actualizada, pois é sincronizada diariamente com a base de dados central na Associação. Em termos concretos, a nova aplicação móvel suportará as seguintes consultas: • • Dados genéricos sobre o perímetro de rega: • volume de armazenamento da barragem; • volume de água utilizado por cultura. Dados específicos sobre o beneficiário e seus fornecimentos: • área inscrita por parcela, por beneficiário; • área inscrita por cultura, por beneficiário; • área inscrita por parcela e por cultura, por beneficiário; • volume total de água utilizado por beneficiário; • volume de água utilizado por cultura, por beneficiário; • volume de água utilizado por parcela, por beneficiário; • volume de água utilizado por parcela e por cultura, por beneficiário. 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA Este tipo de consultas permite aos beneficiários controlar melhor os consumos de água em cada uma das suas parcelas e culturas. A comparação entre a utilização de água por beneficiário e os valores agregados para todos os beneficiários poderá servir, por exemplo, para efectuar uma gestão mais eficaz da água de rega. Paralelamente, e uma vez que toda a informação estará disponível e actualizada, os beneficiários saberão, em cada instante, a água que já utilizaram, o que permite também controlar de forma mais eficiente os consumos e evitar gastos desnecessários. A disponibilização desta informação no terreno permitirá reduzir drasticamente o número de chamadas telefónicas e visitas à Associação por parte dos beneficiários, algo que a interface Web (apesar de todas as potencialidades da Internet) infelizmente nunca conseguiu. Sincronização da Informação A sincronização da informação entre a base de dados central na Associação e a base de dados no PDA assume um papel fundamental na aceitação da aplicação móvel junto da Associação, dos cantoneiros e dos próprios beneficiários. Em particular, a sincronização tem de ser fácil, rápida e fiável. A sincronização consegue-se enviando os dados alterados em cada base de dados para a outra base de dados. Na Figura 4 é ilustrado o fluxo de dados entre as duas bases de dados. Embora os tipos de dados trocados sejam bastante variados, na realidade a quantidade de dados que precisam ser enviados e recebidos é relativamente pequena. De facto, no PDA apenas são inseridos fornecimentos. Todos os outros tipos de dados são inseridos na base de dados central, embora a grande maioria desses dados sejam bastante estáveis. A infraestrutura de rega, por exemplo, não é alterada com frequência. Cantoneiro Associação Base de dados no PDA (SQL Server CE) Agricultores Inscrições Parcelas Estruturas de Rega Cantoneiros Fornecimentos Base de dados central (SQL Server 2000) Figura 4 – Fluxo de dados entre as duas bases de dados As características mais importantes das duas principais tecnologias de sincronização de dados suportadas pelo SQL Server podem resumir-se da seguinte forma [Wilson J. 2004]: • Replicação por Junção (Merge Replication) – baseia-se no conceito de Publicador (base de dados que disponibiliza os seus dados) e Subscritor (base de dados que aceita os dados de um Publicador). Esta tecnologia destaca-se por suportar a resolução automática de conflitos, o que é muito importante em cenários de elevada complexidade. • RDA (Remote Data Access) – baseia-se no paradigma Pull/Push, onde qualquer cliente pode fazer Pull da informação que deseja, podendo esta informação ser ajustada de acordo com a identificação e necessidades do cliente. Esta informação também pode ser marcada (tracked) para detecção de alterações, efectuando mais tarde um Push destas mesmas alterações. Esta tecnologia é preferível em cenários de reduzida complexidade ou quando a performance é um factor fundamental. Em contrapartida, exige um maior esforço de configuração. Analisando os requisitos da aplicação móvel, optou-se por seleccionar a tecnologia RDA, devido à sua maior simplicidade e eficiência. De facto, os únicos tipos de dados trocados que 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA sofrem actualização no dispositivo móvel são os fornecimentos de água, e só neste caso seria relevante a resolução automática de conflitos. Além disso, o facto de cada cantoneiro ser responsável por um cantão elimina a possibilidade de existirem actualizações contraditórias em vários PDA, tornando assim desnecessária a complexidade acrescida da Replicação por Junção. A Figura 5 ilustra como a sincronização é implementada utilizando a tecnologia RDA. A base de dados central suportada pelo SQL Server 2000 está instalada na Associação, num servidor Web que recebe os pedidos feitos pelos PDA, com uma firewall para impedir acessos não autorizados vindos da Internet. Os PDA ligam-se à Associação através da Internet, utilizando GPRS. O servidor Web acede a uma “pasta virtual” que contém um agente que é responsável por efectuar a mediação entre as duas bases de dados, providenciando serviços de compressão de dados, autenticação (simulando um utilizador Windows) e acesso ao SQL Server 2000. Pasta virtual contendo sscesa20.dll SQL Server 2000 SQL Server CE HTTP --------GPRS Aplicação .NET Servidor Web Figura 5 – Detalhe da arquitectura tecnológica da sincronização Como foi referido, a comunicação entre o PDA e o servidor Web é realizada pela Internet via GPRS. Em particular, utiliza-se o protocolo HTTP, que é reconhecido como “amigável” pela firewall. A ligação por GPRS permite ao PDA comunicar com a Associação a partir de qualquer local. Além disso, e ao contrário do GSM, foi especialmente desenhado para a troca de dados, sendo o seu custo proporcional à quantidade de dados transmitida. Neste caso, e uma vez que a quantidade de dados é relativamente reduzida, o custo das sincronizações diárias não deverá ser muito elevado. 4. Conclusões Neste artigo apresentou-se uma aplicação móvel para melhorar a comunicação com os beneficiários de um perímetro de rega. O desenvolvimento desta aplicação surge no contexto de um projecto com alguns anos onde já foram desenvolvidas várias aplicações. Uma delas, em particular, merece destaque. Uma interface Web que deveria ter resolvido o problema da comunicação com os beneficiários mas cuja utilização, na prática, ficou aquém das expectativas. Surgiu, assim, esta aplicação móvel, cujo objectivo é precisamente resolver os dois principais problemas de comunicação existentes, nomeadamente a recolha em formato electrónico dos fornecimentos de água e a disponibilização de informação (tanto genérica como específica) aos beneficiários. O protótipo desenvolvido com aquele objectivo permite já sincronizar todos os dados necessários e recolher a informação referente aos fornecimentos. O módulo das consultas, no entanto, encontra-se apenas parcialmente desenvolvido, uma vez que faltava identificar claramente todos os requisitos. O carácter inovador do trabalho desenvolvido pode ser resumido nos seguintes pontos: 1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA • A solução encontrada é perfeitamente compatível com a arquitectura tecnológica actual, tendo mesmo servido para resolver outros problemas existentes, uma vez que os tempos de acesso foram drasticamente reduzidos; • A aplicação móvel foi desenhada para funcionar autonomamente, sem depender do acesso permanente à Associação, podendo mesmo funcionar vários dias sem esse acesso (embora com uma qualidade de serviço degradada); • No desenvolvimento foram utilizadas as tecnologias de informação mais recentes (.Net Compact Framework, SQL Server CE, GPRS, Internet, etc.); além disso, a aplicação está já preparada para a 3ª geração móvel; • A sincronização dos dados foi conseguida sem programação, o que a torna relativamente fácil de alterar caso seja necessário; • O investimento necessário foi extremamente reduzido, nomeadamente quando comparado com os benefícios potenciais da aplicação. O protótipo está pronto a ser utilizado num PDA com suporte para GPRS. Em todo o caso, é preciso ter em atenção que este trabalho não está terminado, nomeadamente porque falta: • Finalizar o módulo das consultas; • Preparar os técnicos da Associação para a utilização da aplicação móvel; • Efectuar um projecto-piloto e realizar testes exaustivos no terreno. Só quando a aplicação móvel for utilizada por todos os cantoneiros, melhorando efectivamente a comunicação com os beneficiários do perímetro de rega, será possível considerar que este trabalho foi bem sucedido. 5. Referências Microsoft (2004a). Microsoft .NET Compact Framework. http://msdn.microsoft.com/mobility/prodtechinfo/devtools/netcf/ Microsoft (2004b). SQL Server CE 2.0 Books Online. http://www.microsoft.com/sql/ce/techinfo/20bol.asp Mira da Silva, L.; Neto, M.; Tristany, M.; Marques, P. (2001). Evaluating the Introduction of Information Technology in the Large State-developed Irrigation Schemes in Portugal. 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