传统乡村聚落二维平面整体形态的量化方法研究
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摘要
传统乡村聚落源于民居建筑单体的聚集,其聚集的方式构建了聚落的整体形态并界定着聚落内外之间的关系。聚落整体形态较之建筑单体形式更能够显示出一个乡村聚落自然原生的风貌特质。在既往的聚落研究中,建筑单体形式的考察较多,整体形态的研究则相对较少,更鲜见对其进行科学量化的尝试。本文着眼于以建筑单体平面外轮廓为基本单元所构成的聚落总平面图,基于图底关系的空间视角,将聚落的整体形态解析为边界(线)、空间(面)、建筑(群)三个要素,分别对应于形状、结构与秩序三个方面；通过借鉴景观生态学、分形几何学、计算机辅助编程以及数理统计的方法,进行科学量化的研究。
论文第一部分论述了聚落的边界形状。聚落边界由建筑的实边界与建筑之间的虚边界构成。采用100米、30米、7米三种不同的虚边界尺度来设定聚落边界的平面闭合图形。通过三层边界平面闭合图形的加权平均形状指数,结合其长短轴之比,对聚落边界平面形态的类型(团状、条状以及指状)进行量化界定,来探讨聚落边界形态的总体特征。此外,通过聚落边界的密实度、离散度以及边缘空间的平均宽度这三项空间化属性的量化指数,来探讨聚落边界形态的局部特征。
论文第二部分论述了聚落的空间结构。将聚落的内部空间分解为相对比较规则的封闭院落空间与相对不规则的开放公共空间。一方面通过建筑外轮廓所限定的面积为基数进行庭院空间率的统计；另一方面通过将聚落中边界外推2.5米获得聚落公共空间的平面图斑,计算其分维来界定聚落的结构化程度。通过这两项各自独立的参数,来探讨聚落空间的结构化特征。
论文第三部分论述了聚落的建筑群体秩序。通过计算机编程绘制出在一定影响距离内聚落的建筑节点网络图,并据此导出每一个建筑单体的面积大小、角度偏差以及相互之间的最小距离,通过对这些数据的演算与统计,提炼出三个分项紊乱指数与一个综合紊乱指数,来探讨聚落中建筑的群体秩序特征。
通过对传统乡村聚落二维平面整体形态的量化研究,提炼出一套量化指数,以期在抽象的规划指标之外,提供更为具体而精准的形态描述,用以探析聚落形态的内在机制,并且在聚落之间实现科学量化的形态比较、分类与评述。
The traditional rural settlements are formed from assembling single residential houses, the converged methods of which will build the settlement integrated form and define the relationship between the inside and outside. Compared with the form of a single building, the integrated form displays the natural primitive features of a settle-ment better. The previous settlement research paid less attention to the integrated form than the forms of the single buildings, not to speak of the scientific quantitative re-search. This paper focuses on the master plan of the settlement with the outlines of every single building as basic units. With a view to the figure-ground relationship, it decomposes the settlement integrated form into three elements:boundary (line), space (plane), buildings (group). And these three elements respectively correspond to three aspects:shape, structure and order. By using landscape ecology, fractal geometry, computer-aided programming and statistics methods as reference, this research tries to be scientific and quantified.
The first part discusses the settlement boundary shape. The settlement boundary is formed by the building solid borders and the virtual ones in-between. Three virtual borders:100M,30M and7M are used to define the closed settlement boundary figure. With the weighted average shape indexes of these three closed boundary plans and the ratio of the length of the shaft, the first part classifies quantitatively the settlement boundary shapes as round, strip and star-shaped, for the further discussion of the gen-eral characters of the settlement boundary forms. Moreover, with three of the quanti-tative indexes of space attributes, including the density, discrete degree of the settle-ment boundary, and the average width of fringe space, the local characteristics of set-tlement boundary shape are also discussed in this part.
The second part goes into the settlement space structure. The settlement internal space is decomposed to relatively regular enclosed space and relatively irregular pub-lic open space. In one aspect, courtyard space ratio is counted, base on the defined area by the building outline. In another, the figure patch of settlement public space is obtained by extending the settlement boundary2.5M outside. Then the fractal dimen-sion is calculated to find out the degree of settlement structuralization. Through these two independent parameters, this part discusses the characteristics of settlement spa-tial structuralization.
The third part tries to explore orders within the construction groups. Through computer programming, diagrams showing the network of building nodes at a certain scope are illustrate. And then, every single building area, angle deviation and mutual minimum distance are derived according to the diagrams. Through the statistic of these figures, three partial disorder coefficients and a comprehensive disorder coeffi-cient are refined, in order to explore the characteristics of orders within the construc-tion groups in settlements.
Finally, through the above quantitative research on the integrated form of the two-dimensional plan to traditional rural settlement, a set of quantitative index system is summarized. More than the abstract planning indicators, more specific and accurate morphological description is supposed to be provided, which will be used to explore the internal mechanism of settlement forms. Meanwhile, the commentary, classifica-tion and comparison among settlements will be accomplished.
论文第一部分论述了聚落的边界形状。聚落边界由建筑的实边界与建筑之间的虚边界构成。采用100米、30米、7米三种不同的虚边界尺度来设定聚落边界的平面闭合图形。通过三层边界平面闭合图形的加权平均形状指数,结合其长短轴之比,对聚落边界平面形态的类型(团状、条状以及指状)进行量化界定,来探讨聚落边界形态的总体特征。此外,通过聚落边界的密实度、离散度以及边缘空间的平均宽度这三项空间化属性的量化指数,来探讨聚落边界形态的局部特征。
论文第二部分论述了聚落的空间结构。将聚落的内部空间分解为相对比较规则的封闭院落空间与相对不规则的开放公共空间。一方面通过建筑外轮廓所限定的面积为基数进行庭院空间率的统计；另一方面通过将聚落中边界外推2.5米获得聚落公共空间的平面图斑,计算其分维来界定聚落的结构化程度。通过这两项各自独立的参数,来探讨聚落空间的结构化特征。
论文第三部分论述了聚落的建筑群体秩序。通过计算机编程绘制出在一定影响距离内聚落的建筑节点网络图,并据此导出每一个建筑单体的面积大小、角度偏差以及相互之间的最小距离,通过对这些数据的演算与统计,提炼出三个分项紊乱指数与一个综合紊乱指数,来探讨聚落中建筑的群体秩序特征。
通过对传统乡村聚落二维平面整体形态的量化研究,提炼出一套量化指数,以期在抽象的规划指标之外,提供更为具体而精准的形态描述,用以探析聚落形态的内在机制,并且在聚落之间实现科学量化的形态比较、分类与评述。
The traditional rural settlements are formed from assembling single residential houses, the converged methods of which will build the settlement integrated form and define the relationship between the inside and outside. Compared with the form of a single building, the integrated form displays the natural primitive features of a settle-ment better. The previous settlement research paid less attention to the integrated form than the forms of the single buildings, not to speak of the scientific quantitative re-search. This paper focuses on the master plan of the settlement with the outlines of every single building as basic units. With a view to the figure-ground relationship, it decomposes the settlement integrated form into three elements:boundary (line), space (plane), buildings (group). And these three elements respectively correspond to three aspects:shape, structure and order. By using landscape ecology, fractal geometry, computer-aided programming and statistics methods as reference, this research tries to be scientific and quantified.
The first part discusses the settlement boundary shape. The settlement boundary is formed by the building solid borders and the virtual ones in-between. Three virtual borders:100M,30M and7M are used to define the closed settlement boundary figure. With the weighted average shape indexes of these three closed boundary plans and the ratio of the length of the shaft, the first part classifies quantitatively the settlement boundary shapes as round, strip and star-shaped, for the further discussion of the gen-eral characters of the settlement boundary forms. Moreover, with three of the quanti-tative indexes of space attributes, including the density, discrete degree of the settle-ment boundary, and the average width of fringe space, the local characteristics of set-tlement boundary shape are also discussed in this part.
The second part goes into the settlement space structure. The settlement internal space is decomposed to relatively regular enclosed space and relatively irregular pub-lic open space. In one aspect, courtyard space ratio is counted, base on the defined area by the building outline. In another, the figure patch of settlement public space is obtained by extending the settlement boundary2.5M outside. Then the fractal dimen-sion is calculated to find out the degree of settlement structuralization. Through these two independent parameters, this part discusses the characteristics of settlement spa-tial structuralization.
The third part tries to explore orders within the construction groups. Through computer programming, diagrams showing the network of building nodes at a certain scope are illustrate. And then, every single building area, angle deviation and mutual minimum distance are derived according to the diagrams. Through the statistic of these figures, three partial disorder coefficients and a comprehensive disorder coeffi-cient are refined, in order to explore the characteristics of orders within the construc-tion groups in settlements.
Finally, through the above quantitative research on the integrated form of the two-dimensional plan to traditional rural settlement, a set of quantitative index system is summarized. More than the abstract planning indicators, more specific and accurate morphological description is supposed to be provided, which will be used to explore the internal mechanism of settlement forms. Meanwhile, the commentary, classifica-tion and comparison among settlements will be accomplished.
引文
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4《俞源村》2007,《楼下村》2007,《梅县三村》2007,《十里铺》2007,《西华片民居与安贞堡》2007,《丁村》2007、《郭洞村》2007、《蔚县古堡》2007、《诸葛村》2010,《楠溪江中游》2010,《婺源》2010,《关麓村》2010,《高椅村》2010、《新叶村》2011
5《张壁村》2002、《诸葛村》2003、《新叶村》(彩图本)2003、《楠溪江上游古村落》(共2册)2004、《南社村》2004、《郭峪村》2004、《流坑村》2003、《石桥村》2002、《西文兴村》2003
6《闽西客家古村落：培田村》2008、《南北两瓷村：三卿口·招贤》2008
7《川南古镇：尧坝场》2009、《甘八都古镇》2009、《观前码头》2009、《峡口古镇》2009、《仙霞古道》2009、《清湖码头》2009
8《楠溪江中游古村落》1999(2005新版)、《福宝场》2003
9《户牖之美》2004、《雕梁画栋》2004、《千门万户》2006、《雕塑之艺》2006、《庙宇》2006、《宗祠》2006、《文教建筑》2007、《住宅》(上、下)2007、《村落》2008
10《砖雕石刻》2011、《户牖之艺》2011、《千门之美》2011、《雕粱画栋》2011、《装饰之道》2011
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8吴福文的研究范围大多集中于福建客家村落,着重探讨客家与中原的关系。他认为客家的社会文化特色,民居建筑形式是中原“原型”的直接搬用。林嘉书从整个东南地区共同的移民史出发,对“客家迟来说”加以批驳,提出了东南地区五大民系的形成是经过历史上不同时期整合与分化的结果,并着重从客家社会组织和文化与民居建筑形制的关系来探讨客家聚落与民居建筑。见：魏欣韵,湘南民居——传统聚落研究及其保护与开发[D],湖南大学硕士学位论文,2003：6
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2马斯洛把需求分成生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、和自我实现需五类,依次由较低层次到较高层次排列。
1岳邦瑞、王军,地域建筑与乡土建筑研究的三种基本路径及其评述[A],第十五届中国民居学术会议论文集[C],2007,提到“将研究划分为三种基本路径：即建筑本体路径、外部学科路径、建筑创作路径”。
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1诺伯格·舒尔茨在《栖居的概念》中认为,建筑语言由构筑成的形式、被组织过的空间以及建筑类型三个部分组成,并且分别对应于形态学、拓扑学以及类型学；并提出形态学研究的是空间的边界,形式的性格由它的边界决定。见：陈伯冲,建筑形式论——迈向图像思维[M],中国建筑工业出版社,1996：205
2老子《道德经》第十一章：“三十辐共一毂,当其无,有车之用。埏埴以为器,当其无,有器之用。凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用。”出现在很多建筑空间理论研究的文章中。
1陈志华、李秋香教授曾把一个血缘村落作为一个系统,其中又包含了十一个子系统：1,行政建筑；2,防御性建筑；3,文化建筑：4,礼制建筑；5,祭祀建筑；6,工商业、手工业建筑；7,交通类建筑；8,居住建筑；9,社会公益建筑：10,风景建筑：11,水利建筑。见：李秋香,乡土建筑研究三题[A],建筑史论文集[M],清华大学出版社,见：刘康宏,乡土建筑研究视域的建构[D],浙江大学硕士学位论文,1999：31
2“其中变化较显著的是屋顶,形式有庑殿、歇山、悬山、硬山、卷棚、攒尖、盔顶、盝顶、单坡、平顶、囤顶等。其组合形式又有丁字脊、十字脊、勾连搭、重檐等。”见：中国建筑史编写组,中国建筑史[M],中国建筑工业出版社,1986：159
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2邬建国,景观生态学中的十大研究论题[J],生态学报,2004,24(9)：2074-2004；徐建华、岳文泽、谈文琦,城市景观格局尺度效应的空间统计规律——以上海中心城区为例,地理学报,2004,59(6)：1058-1067; Radford JQ, Bennett AF,Cheers GJ,Landscape-level thresholds of habital cover for wood-land-dependent birds B iological Conservation,2005,124:317-337
3此“外在”并非指聚落外在,而意指所要建造建筑的外在；比如在聚落内部填充聚落单体的时候,该建筑所面对的外在现实环境,恰恰是聚落的内部环境。
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12005年10月8日至11日,中国共产党第十六届中央委员会第五次全体会议(十六届五中全会)在北京举行,会上提出了建设社会主义新农村的战略任务。
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26.王钊,生态视野下的聚落形态和美学特征研究[D],天津大学硕士学位论文,2006
27.薛原,资源、经济角度下明代长城沿线军事聚落变迁研究——以晋陕地区为例[D],天津大学硕士学位论文,2007
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32.徐贤如,传统聚落环境分析[D],昆明理工大学硕士学位论文,2007
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40.彭松,从建筑到村落形态——以皖南西递村为例的村落形态研究[D],东南大学硕士学位论文,2004
41.高峰,“空间句法”在传统村落外部空间系统分析中的应用——以徽州南屏村为例[D],东南大学硕士学位论文,2004
42.张剑辉,“此时、此地、此情”以滇西北聚落民居探索现代地域建筑创作[D],东南大学硕士学位论文,2005
43.刘进红,建筑群化设计初探——从中国传统聚落到结构主义建筑[D],东南大学硕士学位论文,2008
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45.卢建英,尉迟寺遗址及小区史前聚落形态分析[D],山东大学硕士学位论文,2006
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2林志森,基于社区结构的传统聚落形态研究[D],天津大学博士学位论文,2009：3
3王绚,传统堡寨聚落研究——兼以秦晋地区为例[D],天津大学博士学位论文,2004：25
4王海浪,镇江华山村聚落环境设计调查与研究[D],苏州大学硕士学位论文,2007：4
1业祖润,传统聚落环境空间结构探析[J],建筑学报,2001(12)：21-24。此类区分被广为借鉴,见：周绍文,云南传统聚落类型学研究[D],昆明理工大学硕士学位论文,2007：47；徐贤如,传统聚落环境分析[D],昆明理工大学硕士学位论文,2007：36
2张永辉,基于旅游地开发的苏南传统乡村聚落景观的评价[D],南京农业大学硕士学位论文,2008：36。其中乡村聚落形态的分类与管彦波在《论中国民族聚落的分类》中的形态分类有类似之处：分为集团型聚落(平面上延展形式呈方形、圆形、长方形、椭圆形、不规则的多边形和组团式、成片式、成条式、群集式等多种生长模式)与散列型聚落以及集团——散列型聚落(前两者的变异形式)三种,见：云南大学人文社会科学学报[J],2001(02)：38。聚集与散布其实是最为简单而直观的两种类型,早在20世纪初,法国地理学家德芒戎(Al-bert Demangeon)即已有所论述。
3王钊,生态视野下的聚落形态和美学特征研究[D],天津大学硕士学位论文,2006：29
4杨庆光,楚雄彝族传统民居及其聚落研究[D],昆明理工大学硕士学位论文,2008：22
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6田莹,自然环境因素影响下的传统聚落形态演变探析[D],北京林业大学硕士学位论文,2007：19
7梅策迎,珠江三角洲传统聚落公共空间体系特征及意义探析——以明清顺德古镇为例[J],规划师,2008(08)： 84-88
8向洁,藏南河谷传统聚落景观研究[D],西南交通大学硕十学位论文,2008：34
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2王(?),徽州传统聚落生成环境研究[D],同济大学博十学位论文,2005：105
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5汪亮,徽州传统聚落公共空间研究[D],合肥工业大学硕士学位论文,2006：15、27
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4高校教师、学者们所依托的单位或有变化,以当时开展主要研究工作时期为准。
5薛力,城市化进程中乡村聚落发展探讨——以江苏省为例[D],东南大学博士学位论文,2001；李立,传统与变迁——江南地区乡村聚落形态的演变[D],东南大学博十论文,2002；李晓峰,多维视野中的中国乡土建筑研究——当代乡士建筑跨学科研究理论与方法[D],东南大学博士学位论文,2004
6董卫,一座传统村落的前世今生——新技术、保护概念与乐清南阁村保护规划的关联性[J],建筑师,2005(3)：94-99
7高峰,“空间句法”,在传统村落外部空间系统分析中的应用——以徽州南屏村为例[D],东南大学硕士学位论文,2004
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2陈志华,乡土建筑研究提纲——以聚落研究为例[J],建筑师,1998(04)：43-49
3《楠溪江中游乡土建筑》(上、中、下)1993,《诸葛村乡土建筑》(上、下)1996,《婺源乡土建筑》(上、下)1998,《关麓村乡土建筑》(上、下)2002
4《俞源村》2007,《楼下村》2007,《梅县三村》2007,《十里铺》2007,《西华片民居与安贞堡》2007,《丁村》2007、《郭洞村》2007、《蔚县古堡》2007、《诸葛村》2010,《楠溪江中游》2010,《婺源》2010,《关麓村》2010,《高椅村》2010、《新叶村》2011
5《张壁村》2002、《诸葛村》2003、《新叶村》(彩图本)2003、《楠溪江上游古村落》(共2册)2004、《南社村》2004、《郭峪村》2004、《流坑村》2003、《石桥村》2002、《西文兴村》2003
6《闽西客家古村落：培田村》2008、《南北两瓷村：三卿口·招贤》2008
7《川南古镇：尧坝场》2009、《甘八都古镇》2009、《观前码头》2009、《峡口古镇》2009、《仙霞古道》2009、《清湖码头》2009
8《楠溪江中游古村落》1999(2005新版)、《福宝场》2003
9《户牖之美》2004、《雕梁画栋》2004、《千门万户》2006、《雕塑之艺》2006、《庙宇》2006、《宗祠》2006、《文教建筑》2007、《住宅》(上、下)2007、《村落》2008
10《砖雕石刻》2011、《户牖之艺》2011、《千门之美》2011、《雕粱画栋》2011、《装饰之道》2011
11《赣粤民居》2010、《浙江民居》2010、《福建民居》2010、《北方民居》2010、《西南民居》2010
5刘滨谊,王云才,论中国乡村景观评价的理论基础与指标体系[J],中国园林,2002(05)：76-79
6其中,周若祁教授已于2002年调任西安交通大学、王竹教授已于2000年调任浙江大学
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2著有《中国民居》1991、《中国古典建筑美学丛书——民居、城镇》1996、《老房子》2003、《图说民居》2003、《中国民居三十讲》2005、《乡土中国—金门》2007等一系列民居研究著作。
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7刘晓春,仪式与象征的秩序——一个客家村落的历史、权力与记忆[M],商务印书馆,2003
8吴福文的研究范围大多集中于福建客家村落,着重探讨客家与中原的关系。他认为客家的社会文化特色,民居建筑形式是中原“原型”的直接搬用。林嘉书从整个东南地区共同的移民史出发,对“客家迟来说”加以批驳,提出了东南地区五大民系的形成是经过历史上不同时期整合与分化的结果,并着重从客家社会组织和文化与民居建筑形制的关系来探讨客家聚落与民居建筑。见：魏欣韵,湘南民居——传统聚落研究及其保护与开发[D],湖南大学硕士学位论文,2003：6
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2马斯洛把需求分成生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、和自我实现需五类,依次由较低层次到较高层次排列。
1岳邦瑞、王军,地域建筑与乡土建筑研究的三种基本路径及其评述[A],第十五届中国民居学术会议论文集[C],2007,提到“将研究划分为三种基本路径：即建筑本体路径、外部学科路径、建筑创作路径”。
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2老子《道德经》第十一章：“三十辐共一毂,当其无,有车之用。埏埴以为器,当其无,有器之用。凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用。”出现在很多建筑空间理论研究的文章中。
1陈志华、李秋香教授曾把一个血缘村落作为一个系统,其中又包含了十一个子系统：1,行政建筑；2,防御性建筑；3,文化建筑：4,礼制建筑；5,祭祀建筑；6,工商业、手工业建筑；7,交通类建筑；8,居住建筑；9,社会公益建筑：10,风景建筑：11,水利建筑。见：李秋香,乡土建筑研究三题[A],建筑史论文集[M],清华大学出版社,见：刘康宏,乡土建筑研究视域的建构[D],浙江大学硕士学位论文,1999：31
2“其中变化较显著的是屋顶,形式有庑殿、歇山、悬山、硬山、卷棚、攒尖、盔顶、盝顶、单坡、平顶、囤顶等。其组合形式又有丁字脊、十字脊、勾连搭、重檐等。”见：中国建筑史编写组,中国建筑史[M],中国建筑工业出版社,1986：159
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3此“外在”并非指聚落外在,而意指所要建造建筑的外在；比如在聚落内部填充聚落单体的时候,该建筑所面对的外在现实环境,恰恰是聚落的内部环境。
1陈紫兰,传统聚落形态研究[J],规划师,1997(4)：37-41
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12005年10月8日至11日,中国共产党第十六届中央委员会第五次全体会议(十六届五中全会)在北京举行,会上提出了建设社会主义新农村的战略任务。
2代琛莹,新农村建设背景下的乡村聚落景观规划与设计研究[D]东北师范大学硕士学位论文,2008：28
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3毛亮,李满春,刘永学,刘国洪,一种基于面积紧凑度的二维空间形状指数及其应用[J],地理与地理信息科学,2005,21(05)：11—14
4邬建国,景观生态学——格局、过程、尺度与等级[M],高等教育出版社,2007：107。(从其他文献中获知,该公式最初来源于理查德T.T.福尔曼(Richard T.T.Forman),1986)
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