吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：近幾年，在我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，我國電力行業(yè)也處于快速發(fā)展的時(shí)期，電網(wǎng)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。在發(fā)電機(jī)容量不斷增加、分布式新能源出現(xiàn)后，電網(wǎng)連接的主體已經(jīng)成為能源革命的重要部分，能源輸送和轉(zhuǎn)換利用的重要樞紐正朝著數(shù)字化、智能化的方向不斷發(fā)展。而基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)作為現(xiàn)階段較為先進(jìn)的技術(shù)類型，對于電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)具有一定意義。文章基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，分析了配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，探究了配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；配電系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

0引言

在我國國家電網(wǎng)的倡導(dǎo)下，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念隨之出現(xiàn)，其主要是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)當(dāng)中，對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督和智能控制等，使電網(wǎng)運(yùn)行的效率和控制質(zhì)量能夠得到大幅提升。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和人工智能技術(shù)等新型技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)資源信息的整合與分析，還可以使電力企業(yè)的生產(chǎn)模式、運(yùn)營模式和業(yè)務(wù)模式等實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的含義

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是指將電力用戶、發(fā)電企業(yè)和供應(yīng)商三方進(jìn)行連接，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的一種服務(wù)模式，也就是將配電網(wǎng)作為核心，借助建立信息化數(shù)據(jù)共享平臺的方式，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與交流，進(jìn)而使電力市場的價(jià)值能夠得到大程度的發(fā)揮。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)著重結(jié)合配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的“能量流"“信息流"“業(yè)務(wù)流"等，能夠使用戶了解與掌握電網(wǎng)信息，在對電力企業(yè)配電網(wǎng)合理安排的同時(shí)還能夠使配電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性得到提升。

1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的體系組成

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層4個(gè)層次組成，不同層次具有不同的定位和功能，如圖1所示。

（1）感知層。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系當(dāng)中，感知層主要起到“神經(jīng)末梢"的作用，能夠借助不同類型的傳感器深入設(shè)備內(nèi)部，對其進(jìn)行感知。在感知層當(dāng)中主要包含電力電流互感器和電能表等多種終端設(shè)備，不但能夠?qū)ε潆娤到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)評估，還能夠在配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)時(shí)間發(fā)出警報(bào)信號，并且對故障問題進(jìn)行管理和控制，盡可能降低突發(fā)故障問題對配電系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)面影響，進(jìn)而保證配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是保障泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)通信服務(wù)質(zhì)量，通常分為內(nèi)部專網(wǎng)和互聯(lián)專網(wǎng)，并且因?yàn)椴煌到y(tǒng)在使用條件和經(jīng)濟(jì)成本等方面存在一定的差異，能夠滿足其條件的通信方式也有所不同。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的主要通信方式可以分為４種：移動空中網(wǎng)、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、近距離有線傳輸和近距離無線傳輸。移動空中網(wǎng)主要是以5G、230MHz等為主，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)主要是以Wi-Fi、以太網(wǎng)絡(luò)等為主，近距離有線傳輸主要是以電線、USB和有線開關(guān)量等為主，近距離無線傳輸主要是以電力線載波通信和藍(lán)牙等為主。

（3）平臺層。平臺層能夠借助大數(shù)據(jù)存儲和分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互與融合，能夠很好地處理傳統(tǒng)模式中信息存儲碎片化的問題，不但能夠從本質(zhì)上對信息“孤島問題"進(jìn)行解決，還能夠利用線上信息平臺和云數(shù)據(jù)中心等方式，對配電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理與分析，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模式的更新與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電力信息數(shù)據(jù)的共享。

（4）應(yīng)用層。應(yīng)用層主要包含對內(nèi)業(yè)務(wù)和對外業(yè)務(wù)2個(gè)方面，具體包括用戶用能業(yè)務(wù)、電網(wǎng)運(yùn)營業(yè)務(wù)、綜合能源系統(tǒng)運(yùn)營等豐富的業(yè)務(wù)類型，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層主要是使用戶能夠與智能配電系統(tǒng)產(chǎn)生互動，解決用戶需求。

2配電系統(tǒng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1感知層關(guān)鍵技術(shù)

要想對電力系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化管理和控制，對電力系統(tǒng)中的各類終端設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理十分重要。由于配電網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)和設(shè)備類型越來越豐富，所需要監(jiān)測和控制的設(shè)備數(shù)量較多，其所需處理的數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出復(fù)雜性的特點(diǎn)。所以，對于配電系統(tǒng)和用電人員來說，想要使雙方共同降低成本、提升效率、實(shí)現(xiàn)電力信息的貢獻(xiàn)，就需要泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的傳感設(shè)備更加先進(jìn)與科學(xué)，借助感知層性能的提升使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠得到發(fā)展。

（1）新型電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)。要想使目前的配電系統(tǒng)朝著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)將先進(jìn)設(shè)備的研發(fā)作為主要的工作內(nèi)容，且在設(shè)備研發(fā)的過程中將電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢考慮其中，對設(shè)備的尺寸、布設(shè)環(huán)境、電磁兼容等問題進(jìn)行思考，研發(fā)出先進(jìn)的電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并將其投入使用。

（2）底層傳感器部署技術(shù)。在配電系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，由于運(yùn)行場景相對較復(fù)雜，只有對底層大量設(shè)備實(shí)現(xiàn)全覆蓋，才能夠保證設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況的感知，并且對其進(jìn)行智能化控制。所以，對底層傳感器的部署已經(jīng)成為眾多專家和學(xué)者研究的重點(diǎn)，例如在對分布式風(fēng)電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，可以利用空間正四面體的模式完成傳感器的部署。

2.2網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行感知和控制的前提是需要具有一個(gè)可靠、穩(wěn)定的通信通道，這樣才能夠確保數(shù)據(jù)的及時(shí)接收和指令的準(zhǔn)確傳達(dá)。然而，隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和部署也變得愈加復(fù)雜，如果依然借助傳統(tǒng)有線通信的方式進(jìn)行通信，不但會因線路布設(shè)困難對其正常使用產(chǎn)生影響，還會增加通信的成本。近年來，隨著無線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，電力物聯(lián)網(wǎng)具有能耗低、部署便利、抗損毀性強(qiáng)等優(yōu)勢。而在日后的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中，有線通信與無線通信相結(jié)合的模式已經(jīng)成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層發(fā)展的主要方向，不但能夠?qū)崿F(xiàn)通信的穩(wěn)定性和可靠性，還能夠避免遭受惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊，確保通信的安全性。

2.3平臺層關(guān)鍵技術(shù)

為了使用戶獲取到電力系統(tǒng)相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享、對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和分析、對用戶側(cè)用能數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)做出決策的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。而在社會不斷發(fā)展的背景下，數(shù)據(jù)獲取的范圍愈加廣泛，數(shù)據(jù)格式較為多樣，數(shù)據(jù)數(shù)量也相對較多，其中無用的信息數(shù)量也較多，所以，對配電系統(tǒng)中的信息進(jìn)行分類、篩選與整合，將有用的信息進(jìn)行整理和分析，并將其共享給用戶，才能夠大程度上發(fā)揮泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺層的作用和價(jià)值。

（1）數(shù)據(jù)融合技術(shù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測與感知時(shí)，會出現(xiàn)很多無實(shí)際用途的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致其感知到的整體數(shù)據(jù)量偏多，而采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以對數(shù)據(jù)的冗余度進(jìn)行降低，精簡數(shù)據(jù)信息，使數(shù)據(jù)分析量也能夠有所減少。而數(shù)據(jù)融合技術(shù)主要可以分為三個(gè)級別，分別為數(shù)據(jù)級、特征級以及決策級。

（2）大數(shù)據(jù)存儲管理技術(shù)。由于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)數(shù)量較多，傳統(tǒng)的存儲管理方式往往存在數(shù)據(jù)重復(fù)率高、利用率低等問題。所以，面對這一情況，可以采用大數(shù)據(jù)存儲管理技術(shù)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的科學(xué)管理，還能夠盡可能降低數(shù)據(jù)的重復(fù)率，提升數(shù)據(jù)的利用率。

（3）大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中，采用大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)能夠大程度上對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘與分析，將其中的深刻內(nèi)涵提取，不但有助于提升數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，將有效信息與用戶進(jìn)行共享，還能夠?yàn)闆Q策提供數(shù)據(jù)支持，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

由于傳統(tǒng)電網(wǎng)存在信息化程度低、數(shù)據(jù)感知不全等方面的問題，導(dǎo)致其往往會存在一系列問題，影響著應(yīng)用層的發(fā)展。而在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，為了能夠?qū)ΜF(xiàn)存問題進(jìn)行處理和解決，可以采用態(tài)勢感知技術(shù)，通過對電網(wǎng)的態(tài)勢進(jìn)行感知和察覺，并對其運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識別、預(yù)測、評估等，再采用主動優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)對其存在的風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行優(yōu)化與處理，可使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠保持在一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

3配電系統(tǒng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

3.1保障配電系統(tǒng)安全運(yùn)行

現(xiàn)階段，我國電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中往往會出現(xiàn)一系列的問題，影響著電力行業(yè)的發(fā)展，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)借助關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)勢，不但能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與控制，還能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備的自我診斷，對于配電系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行起到較為重要的作用。

3.2提高清潔能源占比

在目前配電系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中，清潔能源利用率較低，造成清潔能源浪費(fèi)的情況。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)能夠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等，對清潔能源的發(fā)電情況進(jìn)行預(yù)測，并對清潔能源實(shí)現(xiàn)靈活的存儲和應(yīng)用，以多能源互補(bǔ)的方式，提高清潔能源在電網(wǎng)運(yùn)行中的占比，提升清潔能源的利用率[9]。

3.3加快建設(shè)智慧能源服務(wù)平臺

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用有助于智慧能源服務(wù)平臺的建設(shè)。電力企業(yè)可以通過商業(yè)化的模式鼓勵人們增強(qiáng)對電力資源的需求，并采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)金融技術(shù)等將眾多新型產(chǎn)業(yè)或是企業(yè)納入自身的服務(wù)范圍之內(nèi)，不但可以為用戶提供好的服務(wù)，還能夠加強(qiáng)電網(wǎng)與企業(yè)、政府的合作，使電力行業(yè)得到發(fā)展。

3.4實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資產(chǎn)管理

過去通常以人力或是電子設(shè)備的方式對配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進(jìn)行巡檢，而在電氣設(shè)備不斷增加、巡檢任務(wù)不斷增強(qiáng)的背景下，依靠傳統(tǒng)的巡檢方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段巡檢的要求。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以利用實(shí)物ID數(shù)據(jù)技術(shù)，對電氣設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行智能化管理，并對其進(jìn)行評估，極大程度上提升了電網(wǎng)資產(chǎn)管理的準(zhǔn)確性與高效性。

4 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺結(jié)構(gòu)

（4）平臺功能

電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

智慧消防

通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)論

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能電網(wǎng)的建設(shè)，不但可以確保配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全，提升清潔能源的利用率，還能夠?qū)崿F(xiàn)智慧能源平臺的建設(shè)，提供綜合化的服務(wù)，使泛在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的價(jià)值能夠充分發(fā)揮，對于電力行業(yè)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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