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Itzel Mota Castañeda (2023, [Tesis de maestría])
La tesis se enfoca en abordar los desafíos en sistemas de comunicación inalámbrica, con el objetivo principal de diseñar redes de conformación de haz eficiente para un arreglo circular de antenas. Esta red debe reducir la dependencia de cambiadores de fase o dispositivos activos y cumplir con patrones de radiación específicos. Para lograr esto, se propone una solución que combina una red de excitación cofasal y una red CORPS cilíndrica. La red de alimentación cofasal, optimizada mediante algoritmos genéticos, demuestra la capacidad de generar un haz de radiación que puede ser escaneado en todo el plano azimutal. Esto se logra aprovechando las propiedades de rotación y simetría del arreglo circular. Además, se alcanza un rendimiento destacado en la supresión de lóbulos laterales, con una reducción significativa de -16 dB en comparación con el caso sin optimizar. Esta mejora en la calidad del haz de radiación es crucial para la transmisión confiable de señales en sistemas de comunicación. La red CORPS cilíndrica presentada en la investigación simplifica la red de alimentación en un 50%. Permite generar una cantidad distribuida de haces en todo el plano azimutal, y la dirección de escaneo de cada haz se ajusta según el número de puertos de entrada. Cada puerto de entrada controla un haz de radiación, lo que simplifica la complejidad del sistema y permite un mayor control sobre los lóbulos laterales. A medida que se aumenta el número de elementos y puertos de entrada en el arreglo, se mejora aún más el rendimiento en la supresión de lóbulos laterales. Esto ofrece la flexibilidad de ajustar el nivel de lóbulos laterales según los requisitos específicos de diseño. La investigación ha demostrado que la combinación de una red de alimentación cofasal optimizada y una red CORPS cilíndrica ofrecen una solución efectiva para la conformación de haz en arreglos circulares de antenas. Esta solución reduce significativamente la dependencia de dispositivos activos, mejora la calidad de la señal y simplifica la operación del sistema. Estos resultados abren oportunidades para futuras investigaciones y prometen mejoras en la industria de las comunicaciones inalámbricas.
This work is focused on the challenges in wireless communication systems, with the main objective of designing efficient beamforming networks for a circular antenna array. This network must reduce the reliance on phase shifters or active devices and meet specific radiation patterns. To achieve this, we propose two possible solutions: a cophasal excitation network and a cylindrical CORPS network. The cophasal feed network, optimized by genetic algorithms, generates a radiation beam that can be scanned in the whole azimuth plane. It is possible by taking advantage of the rotation and symmetry properties of the circular array. Furthermore, we achieve an outstanding performance in sidelobe suppression, with a significant reduction of -16 dB compared to the unoptimized case. This improvement in the quality of the radiation beam is crucial for the reliable transmission of signals in communication systems. The cylindrical CORPS network (presented in this research) simplifies the power network by 50%. It allows the entire azimuth plane to generate a distributed number of beams and adjust the scanning direction of each beam in according to the number of input ports. Each input port controls one radiation beam, simplifying the complexity of the system and allowing greater control over the side lobes. As the number of elements and input ports increases, sidelobe suppression performance is further improved. This proposal offers the flexibility to adjust the level of side lobes based on specific design requirements. Research has shown that the optimization of a cophasal feeder network and a cylindrical CORPS network offers an effective solution for beamforming in circular antenna arrays. This solution significantly reduces dependency on active devices, improves signal quality, and simplifies system operation. These results open up opportunities for future research and promise improvements in the wireless communications industry.
Arreglo circular de antenas, algoritmos genéticos, Red CORPS cilíndrica Circular array of antennas, Genetic algorithms, Cylindrical CORPS network INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES ANTENAS ANTENAS
CAMILO ANDRES RODRIGUEZ NIETO (2021, [Tesis de doctorado])
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología No. 602990
In research in Mathematics Education, models have been reported to analyze mathematical connections in which specific connection categories are considered. In the literature, it was identified that the most used model is the Businskas with contributions from other researchers. However, the problem refers to the fact that some categories of connections limit the analysis of mathematical activity and, therefore, the research suggests that the established categories are validated and, if possible, new categories of connections are reported. Other investigations focused on exploring mathematical connections and understanding the derivative reveal that high school students, pre-service teachers, and some in-service mathematics teachers have difficulty connecting multiple representations of the derivative (e.g., algebraic, or symbolic, verbal, graphic, tabular) and establish connections between partial meanings about this concept.
Networking of theories Mathematical connections Onto-semiotic approach semiotic function derivative teacher students HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA CONDUCTA PEDAGOGÍA TEORÍA Y MÉTODOS EDUCATIVOS TEORÍAS EDUCATIVAS
Design of antenna arrays for 5G environments using simplification techniques in the feeding network
ELIZVAN JUAREZ PACHECO (2023, [Tesis de doctorado])
En los últimos años, las redes de comunicaciones inalámbricas de quinta generación (5G) han tomado gran relevancia debido al crecimiento del número de usuarios móviles que se conectan a estas redes inalámbricas. Estas redes utilizan arreglos de antenas para generar haces de radiación directivos que pueden escanearse en una o múltiples direcciones en el espacio mediante el control de una red de alimentación. En una red de alimentación convencional cada elemento de antena se alimenta con un dispositivo amplificador y desfasador, lo que resulta en sistemas costosos y complejos de implementar. Por lo tanto, esta tesis de investigación propone nuevas técnicas de diseño que simplifican la red de alimentación al reducir el número de puertos de entrada y dispositivos desfasadores necesarios en el sistema de antenas. Las configuraciones propuestas consideran como requisitos de diseño el nivel de lóbulo lateral (SLL por sus siglas en inglés), rango de escaneo del haz principal y ancho de banda de operación adecuados para sistemas de 5G. Así, se introduce la técnica de bloques CORPS (Estructuras Periódicas de Radiación Coherente, en inglés) como una solución para simplificar la red de alimentación en arreglos lineales y planares. Esta técnica aprovecha la propiedad de interpolación de fase de las redes CORPS de una capa para generar los valores cofasales ideales necesarios para escanear el haz principal. Además, la aplicación de una excitación de amplitud de coseno alzado genera un haz de radiación con bajo SLL. Adicionalmente, se aplica la técnica de bloques CORPS en configuraciones con subarreglos para mejorar la reducción de desfasadores en comparación con la implementación individual de cada tecnología. Los resultados obtenidos mediante simulación electromagnética y mediciones experimentales validan los diferentes diseños propuestos. Todo esto contribuye al estado del arte al presentar diferentes diseños de arreglos de antenas que simplifican la red de alimentación manteniendo buenas características en el patrón de radiación en comparación con diseños tradicionales.
In recent years, fifth-generation wireless networks (5G) have become very relevant due to the exponential growth in the number of mobile users connecting to wireless networks. These networks employ antenna arrays to generate directional radiation beams that can be scanned in one or multiple directions in space by controlling a feeding network. In a conventional feeding network, each antenna element is fed with an amplifier and phase shifter device, which results in expensive and complex systems to implement. Therefore, this thesis proposes novel design techniques that simplify the feeding network by reducing the number of input ports and phase shifter devices required in the antenna system. The proposed configurations take into account requirements such as side lobe level (SLL), scanning range, and bandwidth appropriate for 5G systems. Thus, the CORPS (Coherent Radiation Periodic Structures) blocks technique is introduced as a solution to simplify the feeding network in linear and planar phased arrays. This technique takes advantage of the phase interpolation property of single-layer CORPS to generate the ideal cophasal values necessary for the main beam scanning. Furthermore, the application of a raised-cosine amplitude distribution generates a radiation beam with low SLL. Additionally, the CORPS blocks technique is applied in subarrays configurations to improve the phase shifters reduction compared to the individual implementation of each technology. The results obtained by electromagnetic simulation and experimental measurements validate the different proposed designs. This contributes to the state of the art by different designs of antenna arrays that simplify the feeding network while maintaining good radiation pattern characteristics when compared to traditional designs.
Arreglo de antenas, Red de alimentación, Quinta generación, Arreglo lineal, Arreglo planar Antenna array, Feeding network, Fifth Generation, Linear array, Planar array INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES ANTENAS ANTENAS
Arreglos de antenas para radiación tipo Isoflux en satélites LEO con diferentes alturas orbitales
Antenna arrays for Isoflux radiation in LEO satellites at various orbital altitudes
Paulina Díaz De la Paz (2023, [Tesis de maestría])
En los últimos años, las constelaciones de satélites en órbita baja han ganado popularidad como infraestructura para ofrecer el servicio de Internet satelital, y se espera que su presencia siga en aumento. Para minimizar la latencia en la transmisión de datos, estos satélites suelen situarse en el rango inferior y medio de la órbita baja terrestre. Comúnmente, los satélites de estas constelaciones emiten una radiación que consiste en un único haz que concentra la potencia en una sola dirección. Sin embargo, debido a la curvatura de la Tierra, las ondas electromagnéticas radiadas por el arreglo de antenas abordo del satélite viajan distancias diferentes. Las ondas que se desplazan en dirección del nadir del satélite hacen un recorrido más corto en comparación con las que se propagan en las direcciones más distantes a este. Este fenómeno ocasiona pérdidas de potencia en los bordes del área de cobertura. Para compensar estas pérdidas, se propone el uso de arreglos de antenas de radiación tipo Isoflux. Estos arreglos distribuyen la densidad de potencia de manera uniforme en el área de cobertura, aumentando la ganancia en direcciones donde el trayecto es más largo. Lograr este tipo de radiación para satélites en órbita baja se vuelve más desafiante. Debido a la proximidad del satélite a la Tierra, es necesario que la radiación se extienda sobre una gran parte del plano de elevación, requiriendo un haz Isoflux que sobrepasa los 100 grados. Esta tesis presenta 18 diseños de arreglos de antenas para satélites en las alturas orbitales de 340 km, 550 km y 1150 km. Para el diseño de estos arreglos, se emplean las geometrías lineales, planares y anillos concéntricos, tanto periódicas como aperiódicas. La distribución de excitaciones de amplitud y la separación entre elementos de antena se optimizan utilizando algoritmos genéticos. La presente tesis incluye un análisis comparativo de las prestaciones de radiación y cantidad de elementos de los diseños presentados, categorizados por altura orbital.
In recent years, the utilization of low-Earth orbit satellite constellations as infrastructure for providing satellite Internet services has experienced substantial growth. The rise of this trend is likely to continue. These satellites are typically placed in the lower to mid-range of low-Earth orbit in order to reduce latency in data transmission. It is common for the antenna arrays on these satellites to emit a single radiation beam that concentrates power in a singular direction. Due to the curvature of the Earth, the electromagnetic waves radiated by the antenna array travel different distances. Waves traveling in the satellite’s nadir direction cover a shorter distance compared to those propagating in more distant directions. This phenomenon causes power losses at the edges of the coverage area. To compensate for these losses, the use of Isoflux radiation antenna arrays is proposed. These arrays distribute the power density evenly across the coverage area, increasing gain in directions where the path is longer. Achieving such radiation characteristics becomes more difficult for low-Earth orbit satellites. Due to the satellite’s proximity to Earth, radiation needs to extend over a large portion of the elevation plane, requiring an Isoflux beam that exceeds 100 degrees. This thesis presents 18 antenna array designs for satellites at the orbital altitudes of 340 km, 550 km, and 1150 km. Linear, planar, and concentric ring geometries are employed, with both periodic and aperiodic antenna element distributions. The distribution of amplitude excitations and the spacing between antenna elements are optimized using genetic algorithms. This thesis includes a comparative analysis of the radiation performance and the number of elements of the presented designs, categorized by orbital altitude.
arreglos de antenas, radiación Isoflux, satélites LEO, algoritmos genéticos antenna arrays, Isoflux radiation, LEO satellites, genetic algorithms INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA ANTENAS ANTENAS
Diseño de una red de dispositivos inalámbricos para monitorear la calidad del aire en interiores
FRIDA JENNY DE LA ROSA ANDRADE (2023, [Tesis de maestría])
No cabe duda de que la contaminación ambiental siempre a existido, y es una consecuencia
producida por las diferentes actividades que el ser humano ha realizado a lo largo de su
desarrollo y evolución tecnológica, por lo que conlleva a muchas repercusiones en la
integridad física del ambiente. Las actividades de desarrollo, como la construcción, el
transporte y la fabricación, no solo agotan los recursos naturales, sino que también producen
una gran cantidad de desechos que conducen a la contaminación del aire, el agua, el suelo y
los océanos, dando pie a los problemas más preocupantes del ser humano, tal es el caso del
calentamiento global, las lluvias acidas. Hoy en día la contaminación del aire se considera
un tema de gran importancia puesto que, es uno de los principales problemas en las zonas
más urbanizadas del mundo, y se encuentra presente tanto en los países desarrollados como
en los no desarrollados, por ello surge la necesidad de conocer que tan contaminado se
encuentra el aire que se respira.
El estándar de calidad del aire es una táctica para establecer las condiciones del aire desde un
grado de pureza, hasta una calidad critica perjudicial para el deterioro de la salud humana,
haciendo referencia a la cantidad de contaminación presente en el aire, definiéndola ya sea
de alta calidad con un nivel bajo de contaminación o una mala calidad con un nivel elevado
de concentración de contaminación en el aire.
En este proyecto se diseñará una Red de dispositivos inalámbricos para el análisis y
monitoreo de la calidad del aire en interiores, con la finalidad de fungir como un medidor de
contaminación que le permita a las personas darse cuenta de que tan contaminados están sus
hogares. Por tal motivo en el desarrollo de este proyecto se hará uso de un microcontrolador
Arduino IDE, un Node-red y un phpMyadmin para el análisis y monotoreo constante de
diversos gases como CO, CO2, metano, nitrógeno y O2. Cabe mencionar que este escrito se
ha dividido en 4 capítulos en los cuales se explica detalladamente todos y cada uno de los
procesos llevado a cabo para la elaboración y el desarrollo de este proyecto.
There is no doubt that environmental pollution has always existed, and is a consequence
produced by the different activities that human beings have carried out throughout their
development and technological evolution, which leads to many repercussions on the physical
integrity of the environment. Development activities such as construction, transportation and
manufacturing not only deplete natural resources but also produce a large amount of waste
leading to pollution of air, water, soil and oceans, giving rise to to the most worrying problems
of human beings, such as global warming and acid rain. Nowadays, air pollution is considered
an issue of great importance since it is one of the main problems in the most urbanized areas
of the world, and is present in both developed and undeveloped countries, which is why the
need to know how contaminated the air you breathe is.
The air quality standard is a tactic to establish air conditions from a degree of purity to a
critical quality harmful to the deterioration of human health, referring to the amount of
pollution present in the air, defining it either high quality with a low level of contamination
or poor quality with a high level of concentration of contamination in the air.
In this project, a network of wireless devices will be designed for the analysis and monitoring
of indoor air quality, with the purpose of serving as a pollution meter that allows people to
realize how polluted their homes are. For this reason, in the development of this project, an
Arduino IDE microcontroller, a Node-red and a phpMyadmin will be used for the analysis
and constant monitoring of various gases such as CO, CO2, methane, nitrogen and O2. It is
worth mentioning that this writing has been divided into 4 chapters in which each and every
one of the processes carried out for the preparation and development of this project is
explained in detail.
BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA Red de dispositivos inalámbricos, análisis monitoreo, calidad, riesgo, contaminación. Network of wireless devices, monitoring analysis, quality, risk, contamination.
Algorithmic differentiation of linear mixed models with variance-covariance structures
Fernando Henrique Toledo Jose Crossa Juan Burgueño Keith Gardner Rosa Angela Pacheco Gil (2023, [Objeto de congreso])
CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA MATHEMATICAL MODELS ALGORITHMS LINEAR MODELS
YOLANDA MACIAS RODRIGUEZ (2022, [Artículo])
La epiescleritis (ESC) y escleritis (SC) son enfermedades que se caracterizan por causar inflamación de la capa externa fibrosa del globo ocular, la esclera y epiesclera. Estos padecimientos fueron descritos desde el siglo XIX y el Dr. Watson proporcionó la clasificación clínica que se usa para ordenarlas en sus diferentes subtipos. La etiología de las ESC y SC puede ser idiopática o asociada a causas específicas, como enfermedades autoinmunes, traumatismos, cirugías o infecciones. En diversas poblaciones del mundo se han reportado previamente las características de las ESC y SC. Sin embargo, en la población mexicana solo existen reportes de casos de presentaciones inusuales de ESC y SC y una sola serie reportando las características de la SC. Por lo anterior, se decidió llevar a cabo el presente estudio para expandir el conocimiento acerca de las características de la ESC y SC en la población mexicana. Se realizó un estudio retrospectivo y observacional. El diseño metodológico corresponde a una serie de casos. Se incluyeron pacientes con diagnóstico de ESC y SC, que hubieran firmado el consentimiento informado para participación en investigación clínica. Se analizaron los expedientes físicos y electrónicos de los pacientes que cumplieran con los criterios de inclusión, se tomó la información correspondiente a las variables previamente establecidas y se vació en una hoja de Microsoft Excel y posteriormente se analizaron estadísticamente con el programa SPSS (IBM). Se encontraron y analizaron 55 casos de ESC y 130 casos de SC. En ambos grupos hubo una predominancia del sexo femenino y la edad media fue mayor en pacientes con SC que en ESC (52.26 vs. 44.78 años). El tipo más común de ESC fue la simple y en SC la anterior difusa. La SC posterior fue el subtipo menos frecuente. La etiología más frecuente en ESC y SC fue la idiopática, y la segunda en frecuencia fue la espondiloartropatía asociada al haplotipo HLA B27 y la artritis reumatoide respectivamente. Los motivos de consulta más frecuente fueron ojo rojo solamente y ojo rojo doloroso. Los síntomas más comúnmente descritos por los pacientes con ESC y SC fueron ojo rojo, sensación de cuerpo extraño, dolor, lagrimeo y visión borrosa. Asimismo, los datos clínicos más comúnmente encontrados en pacientes con ESC y SC fueron la ingurgitción de los plexos conjuntivales y epiesclerales, queratopatía punteada superficial y queratitis ulcerativa periférica. La agudeza visual promedio fue buena tanto en ESC como en SC, siendo de 20/25 y 20/30 respectivamente. Para el análisis de tratamiento y recurrencias, se consideraron a los pacientes con un seguimiento mayor a una consulta, consistiendo estos últimos en 35 ESC y 108 SC. En la ESC, 91.4% de los pacientes fueron tratados con un AINE oral, 57.1% con esteroide tópico y 5.7% con AINE tópico. En SC, 76.9% usaron un AINE oral, 62% un esteroide oral, 50% un esteroide tópico y 52.7% un agente imnunosupresor. 29.6% de los pacientes con SC tuvieron una recurrencia. Al comparar la presente serie con las series de ESC y SC reportadas previamente en la literatura se encontró una considerable cantidad de similitudes, como la predominancia del sexo femenino, la media de edad, la incidencia estimada, los síntomas y signos, el tratamiento empleado y la cantidad de recurrencias y su asociación a una edad menor. Debido a todos lo anterior, se concluyó que la presentación de las ESC y SC en la población mexicana es similar a la presentación en otras poblaciones del mundo, previamente reportadas.
Especialidad en Oftalmología
MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD CIENCIAS MÉDICAS CIENCIAS CLÍNICAS OFTALMOLOGÍA
Búsqueda de un conjunto óptimo de descriptores moleculares para la modelación QSAR
Search for an optimal subset of molecular descriptors for QSAR modeling
Luis Antonio García González (2023, [Tesis de doctorado])
En la actualidad, se estima que más de 10 millones de vertebrados son utilizados cada año en estudios toxicológicos. Dadas estas circunstancias, varias agencias regulatorias están impulsando activamente a la comunidad científica para el desarrollo de una alternativa a la experimentación con animales. Entre las alternativas existentes se pueden encontrar los estudios in-silico, especialmente los métodos de Relación Cuantitativa Estructura-Actividad (QSAR por sus siglas en inglés), los cuales se destacan como uno de los más utilizados. Los estudios QSAR se basan en la hipótesis de que compuestos estructuralmente similares presentan una actividad similar, lo que permite predecir la actividad de nuevos compuestos en función de compuestos estructuralmente similares, para los cuales se definió su actividad de forma experimental. Estudios han demostrado que la selección del subconjunto “óptimo” de las variables (descriptores moleculares) que caracterizan estructuralmente los compuestos tiene mayor importancia para la construcción de un modelo QSAR robusto que la estrategia de modelación utilizada. Actualmente, los descriptores moleculares (DMs) utilizados para la modelación QSAR son calculados con herramientas computacionales que no tienen en cuenta si estos caracterizan bien la actividad que se quiere modelar y los compuestos que se están analizando. En este trabajo se describen las limitaciones del enfoque actual, teniendo en cuenta que, si se sigue este enfoque, se puede pasar por alto información relevante al suponer que el conjunto de DMs calculado caracteriza bien las estructuras químicas que se están analizando, cuando en realidad puede que esto no suceda. Estas limitaciones se deben principalmente a que dichas herramientas limitan el número de DMs que calculan, restringiendo el dominio de los parámetros en los que se definen los algoritmos que calculan los DMs, parámetros que definen el Espacio de Configuración de Descriptores (DCS por sus siglas en inglés). En este trabajo se propone relajar estas restricciones en un enfoque DCS abierto, de manera que se pueda considerar inicialmente un universo más amplio de DMs y que estos caractericen de manera adecuada las estructuras a modelar. La generación de DMs se aborda entonces como un problema de optimización multicriterio, y para darle solución, dos algoritmos evolutivos son propuestos. Estos algoritmos incluyen conceptos de coevolución cooperativa para medir la sinergia entre descriptores moleculares ...
Currently, it is estimated that more than 10 million vertebrates are used per year for toxicological studies. Numerous regulatory agencies are actively advocating for the development of alternative methods to avoid unnecessary experimentation on animals. Among the existing alternatives in silico studies, especially Quantitative Structure Activity Relationships (QSAR) methods, stands out as one ofthe most widely used approaches. QSAR Methods are based on the premise that molecules with similar structures presents similar activities, which makes it possible to predict the activity of new compounds based on structurally similar compounds, for which their activity has been defined experimentally. Studies have demonstrated that the selection of the “optimal” set of molecular descriptors (MDs) is more important to build a robust QSAR models than the choice of the learning algorithm. Nowadays, the molecular descriptors (MD) used for QSAR modeling are calculated using computational tools that do not consider whether they accurately characterize the activity to be modeled and the compounds being analyzed. We demonstrate here that this approach may miss relevant information by assuming that the initial universe of MDs codifies, when it does not, all relevant aspects for the respective learning task. We argue that the limitation is mainly because of the constrained intervals of the parameters used in the algorithms that compute the MDs, parameters that define the Descriptor Configuration Space (DCS). We propose to relax these constraints in an open CDS approach, so that a larger universe of MDs can initially be considered, and these descriptors can adequately characterize the structures to be modeled. We model the MD generation as a multicriteria optimization problem, and two genetic algorithms-based approaches are proposed to solve it. These algorithms include cooperative-coevolutionary concepts to consider the synergism between theoretically different MDs during the evolutionary process. As a novel component, the individual fitness function is computed by aggregating four criteria via the Choquet Integral using a fuzzy non-additive measure. Experimental outcomes on benchmarking chemical datasets show that models created from an “optimized” sets of MDs present greater probability to achieve better performances than models created from sets of MDs obtained without optimizing their DCSs. Therefore, it can be concluded that the proposed algorithms are more suitable ..
algoritmos genéticos, descriptores moleculares QuBiLS-MAS, QSAR, DILI, cooperación coevolutiva genetics algorithms, QuBiLS-MAS molecular descriptors, QSAR, DILI, cooperativecoevolutionary algorithms INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES DISEÑO CON AYUDA DE ORDENADOR DISEÑO CON AYUDA DE ORDENADOR
Leah Mungai Joseph Messina Leo Zulu Jiaguo Qi Sieglinde Snapp (2022, [Artículo])
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