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驱动电网从传统的工业系统向平台型转化,国家电网发布泛在电力物联网科研、创新等方面成果

以更开放的姿态推动泛在电力物联网建设——访中国电力科学研究院副院长、国网能源互联网技术研究院院长王继业

5月28日,国家电网公司召开学习贯彻习近平总书记关于科技创新重要论述暨公司科技创新大会,并召开新闻发布会,向全社会发布公司加强科技创新开放合作八大举措。

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2019年6月18日

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在中美贸易摩擦紧张情绪相对缓和的背景下,国内的焦点更多转向了新技术和基建方面。2019年初,国家电网发布了两网战略——坚强的智能电网+泛在电力物联网。其中,坚强智能电网是第一张名片,目标是打造全球领先的物理基础设施;泛在电力物联网作为第二张名片,则是智能坚强电网在数字世界的孪生,是网上国网的体现。

今年年初,国家电网有限公司正式确立了“三型两网、世界一流”的战略目标。要实现战略目标,需凝聚社会各方创新资源,攻克泛在电力物联网等技术“无人区”的问题。那么,公司泛在电力物联网的建设进展如何?科研布局和创新方向如何规划的?又该如何发挥好公司系统的科研技术优势呢?本报记者就此专访了中国电力科学研究院副院长、国网能源互联网技术研究院院长王继业。

党的十九大提出加快建设创新型国家和世界科技强国的战略目标,强调创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。2018年5月28日,习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上发表重要讲话,从增强自主创新能力、提升创新体系效能等方面对加快建设世界科技强国作出了部署。为贯彻习近平总书记关于科技创新的系列重要论述精神,落实党中央、国务院关于科技创新的决策部署,凝聚各界创新力量,营造开放合作创新生态,服务创新型国家建设,国家电网有限公司研究提出了“四个开放、四个合作”的八大举措。

5月28日,国家电网发布泛在电力物联网科研、创新等方面成果。记者了解到,目前,国家电网正在探索泛在电力物联网这一电力领域的“无人区”,并计划在三年内基本建设完成。此外,国家电网还与三大运营商在5G领域开展合作。

记者:公司提出“三型两网”战略已有一段时间,您能否介绍下目前泛在电力物联网的建设情况?

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2019年初,国家电网提出了“三型两网、世界一流”的战略目标。在这一战略目标的驱动下,芯片、边缘计算、人工智能、数据融合、网络安全等多项技术都已成为国家电网重点攻关领域。

王继业:建设泛在电力物联网,通过与智能电网的“两网融合”,将实现电网的数字化、网络化和智能化。通过对能源和电力系统的全面感知,用数据驱动和人工智能的方法改变电网传统的运营模式,把电网打造成源网荷储全程在线、设备和装置全程在线、产业与生态全程在线的平等互联的平台,使电网成为能源输送和转换的枢纽,经济社会和民众需求的共享平台。驱动电网从传统的工业系统向平台型转化,支撑供给侧和消费侧的连动,开放共享并高效地实现供需匹配。

公司科技创新取得阶段性成果

在国家电网的创新工作中,泛在电力物联网将成为其中的一个重点。而2019年将成为泛在电力物联网的元年。“目前,泛在电力物联网仍然属于无人区。我们计划用三年的时间基本建成这一网络。”国家电网科技部主任吕运强说道。

泛在电力物联网提出以来,引起社会各界强烈反响和资本市场广泛认可。公司全面推进泛在电力物联网建设,发布《泛在电力物联网建设大纲》,编制形成2019年建设方案,明确了全年建设任务,并启动创新研究和示范建设,涉及6大方面、57项创新建设任务,25项大型综合示范工程。

一直以来,公司高度重视科技创新,持续加大科技创新投入,着力提升自主创新能力,科技创新取得显著成效。截至2018年底,公司累计获得国家科学技术奖79项,其中特等奖2项、一等奖8项,中国专利金奖10项,中国标准创新贡献奖一等奖9项。累计拥有专利82810项,其中发明专利20715项,专利申请量和累计拥有量连续8年排名央企第一。拥有国家级实验平台19个。中国大陆电气领域被SCI数据库收录的3本期刊全部由公司主办或承办。攻克±1100千伏特高压直流输电、特高压GIL输电、大电网安全与控制、新能源友好并网和柔性输电等系列关键技术。建成国家风光储输、江苏500千伏统一潮流控制器、张北虚拟同步机、舟山、厦门柔性直流输电等一批技术水平国际领先的示范工程。

记者了解到,泛在电力物联网可以通过对能源系统和电力系统的全面感知,用数据驱动和人工智能的方法改变电网传统的运行模式,把电网打造成源网荷储全程在线、设备和装置全程在线、产业与生态全程在线的平等互联的平台。使电网成为能源输送和转换的枢纽,社会经济和民众需求的共享平台。从而驱动电网从传统的工业系统向平台型转化。通俗地说,泛在电力物联网将是一张巨大的物联网,把所有与电相关的物全面连接起来。

制定泛在电力物联网关键技术研究框架,凝练出10大科研方向,聚焦智能芯片、智能传感及智能终端、物联网平台、人工智能等20余项基础性、前瞻性、战略性关键技术,以及“国网芯”、能源路由器、多站融合成套设备等10余项核心产品,集中力量开展攻关研究。今年启动泛在电力物联网科技项目49个。

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事实上,在新一轮工业革命的背景下,工业互联网建设是我国经济发展战略转型的重要抓手。“能源互联网是工业互联网的重要组成,是能源电力体系和互联网体系深度融合而形成的全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新业态,它体量大、覆盖广、动能强,将成为工业互联网在行业落地的典范和带动与支撑。”中国电力科学研究院副院长王继业说道。

打造5个源网荷储协同服务(电动汽车及分布式新能源、家庭智慧用能、社区多能供应、商业楼宇能效提升、工业企业及园区能效提升)和5个能源互联网生态圈(电动汽车、分布式光伏、综合能效、能源电商、大数据商业化)。

这些成绩的取得,离不开社会各界的大力支持。新时代,国家电网有限公司需要进一步加强科技创新开放合作,与社会各界一道,构建能源电力创新共同体,不断提升我国自主创新能力。

此外,在国家电网的规划中,泛在电力物联网将不局限于电力工业领域。“泛在电力物联网建设的核心是数字化、网络化和智能化,将大量应用到先进的传感、感知及芯片、5G等先进技术的泛在通信网络平台,也将大量应用到人工智能的技术与算法。这将从应用的角度,促进核心技术在我国的成熟与进步。”中国工程院院士汤广福说道。

创新开展基于人工智能的配网带电作业,推进不停电作业,压降停电时间。创新移动抢修APP作业模式,缩短抢修到达时间,居民用户通过“掌上电力”和其他互联网平台参与供电、用电互动。深挖智能电表数据价值,结合配电自动化建设,大幅减少配网故障带来的停电影响。

推进“四个开放、四个合作”

对于用电客户而言,泛在电力物联网通过与电气的互联感知,提升能效,实现节能,通过用户互动,智慧用电,节约成本降低电费。此外,泛在电力物联网将进一步推进清洁绿色能源高效利用,推进电能替代促进我国电气化水平提升,有助于民众生活质量的提升和环境的优化。并且,用能者和电网公司形成在线互联,进行用能方式的选择,包括时间、价格等,参与能源交易,将享受到更为丰富的互联网服务内容。

当前正在开展的重点攻关领域包括芯片、边缘计算、人工智能、数据融合、网络安全、智能终端融合、新一代信息通信网、能源转换、能源综合利用与优化、新能源高比例消纳等。例如营配贯通的终端合一、数据平台的内外数据融合与共享、新型网络安全防御体系等领域的问题。开展新一代GIS、数字基建、物资智慧物联等场景性的泛在物联设计和金融、电商、电动汽车等业务创新;同时正在进行互联网运营、新型交易、电网资源运营、数据运营、综合能源服务等模式创新及产业生态在线互联的平台设计。此外,技术标准的研究与制定也在重点攻关。

开创公司科技创新对外开放新局面

“今年实施泛在电力物联网,已初见效果,我们看到平均停电时间得到缩短,居民通过掌上电力更加便捷地与电网互动,电动汽车充电更加方便,通过光伏云网,用户的发电效率得到提高。”王继业说道。

总的来说,泛在电力物联网关键技术研发攻关正在开展,创新试验已经启动,大型综合示范正在铺开,有省、市、园区多个层级的综合示范,也有县乡的业务创新(如河南兰考、河北正定、冀北北戴河等),有新能源、电动汽车、大数据价值、综合能源、互联网业务等多种类型的模式创新。今年是一个试验示范、研究开发的探索攻坚期,将为明年的推广和2021年的基本建成奠定基础。

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参与5G测试

记者:您能否介绍一下泛在电力物联网科研布局及模式创新?

开放共享实验研究资源

如今,5G技术由于其超高带宽、超低时延、超高速率的优势受到社会各界的广泛关注。泛在电力物联网未来将在5G时代发挥巨大作用。

王继业:关于泛在电力物联网科研布局及模式创新,在能源技术的创新研究领域,包括多能转换、储能、能效、新能源、电网安全的新方法等技术。

面向全社会开放100个实验室,包括19个国家级实验室。按照国家重点实验室开放共享有关要求,完善实验室基础设施共享机制,将公司实验室资源纳入国家实验资源共享平台,提升实验资源使用效率。鼓励社会各界积极参与共建公司各级实验室。

泛在网络则主要研究以5G、光纤和卫星综合利用的高速、动态、灵活、智能的下一代通信网络和应用。因此,国家电网在泛在电力物联网方面的探索与5G密不可分。

在信息感知与智能处理技术领域主要包括四个方面:全面感知主要研究传感、感知、量测等数字化转换方式,实现对电网系统、用户用能和需求的全面感知;泛在网络主要研究以5G、光纤和卫星等综合利用的高速、动态、灵活、智能的下一代通信网络和应用;统一平台主要研究统一物联管理、数据融合共享、企业中台、互联网运营平台等,支撑海量物联数据统一接入、存储与处理;智能应用主要研究数据自动分析与理解、数据与知识融合的人工智能等核心技术,数据驱动的电网安全稳定与能源平衡、电网资源的综合利用与优化、用户与电网的智能互动。

开放合作科技项目研究

“目前,国家电网与三大运营商在做5G网络应用方面的测试。其中,在5G方面备受关注的几个领域,包括广泛连接、切片技术和大宽带等方面均有合作。几项合作正在积极进行中。”王继业说道。

模式创新和业态创新是当前更重要的任务,变革原有的能源产供销、发输配变用的利用模式,形成多种要素互联、用户广泛参与、积极互动的能源体系。形成平台型模式,扩展多元业态,建立覆盖能源产业、用能用户,延展到全社会的互联网生态圈,带动产业链上下游共同发展,形成全社会多行业互利共享的生态体系。

联合社会各类创新主体,共同开展国家级重大科技项目、能源互联网技术研究框架项目、泛在电力物联网建设大纲项目和公司科技指南项目实施,对外合作科技项目在公司年度项目中占比不低于60%。面向全社会发布公司年度科技成果报告,共同促进科技成果的孵化转化和应用。

泛在电力物联网技术由于其具备基础规模大、覆盖范围广,渗透能力强等特点,未来将以互联网效应来带动众多产业和经济社会发展,同时成为我国数字化建设的重要基础设施,为经济高质量发展提供新动能。

必赢官网,下一步,公司将围绕上述科研领域、攻关方向全面开展科研创新和模式创新,重点开展试点示范工程,为进行大规模建设奠定基础,以技术和模式创新为驱动,带动形成能源电力领域的质效提升和业态变革。

开放实施科技示范工程

记者了解到,泛在电力物联网可以成为智慧城市和数字乡村的有力支撑,其丰富的感知信息电表数据等可挖掘巨大的价值,基础设施功能复用也是一个重点。

记者:泛在电力物联网的建设对经济发展能起到哪些积极作用?

面向全社会发布并共同实施10类科技示范工程,涵盖新能源友好并网、综合能源服务、友好并网型储能、源网荷储协同控制、电动汽车与电网友好互动等领域,在示范工程的规划设计、技术攻关、装备研制、投资运营等环节加大开放力度,带动全行业共同发展,推动国产装备走向国际高端行列。

2019年初,国家电网天津滨海公司联合中国联通、中兴通讯、天津普迅、云圣智能等多家公司,率先开展5G技术在电力行业中应用的研究,为5G技术在电力领域落地提供“应用场景”。

王继业:对国家经济发展而言,泛在电力物联网至少有六个方面积极作用:

开放应用全社会新技术

一是将有力支撑经济战略转型。建设泛在电力物联网就是为了实现能源互联网。在新一轮工业革命的背景下,工业互联网建设是我国经济发展战略转型的重要抓手。能源互联网是工业互联网的重要组成,是能源电力体系和互联网体系深度融合而形成的全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新业态,它体量大、覆盖广、动能强,将成为工业互联网在行业落地的典范和带动与支撑。

面向全社会广泛征集新技术,将优秀创新成果纳入公司新技术目录,并在公司系统推广应用。建立开放、透明、公正的新产品挂网试运行管理流程,健全完善运行成效评估机制,全面畅通新技术推广应用渠道。落实国家有关政策要求,联合行业高端装备企业,推动高端装备进入国家首台重大装备示范应用目录。

二是提高新能源的消纳能力,促进新能源发展。以感知智能的科学方法,提高可再生清洁能源发电占比,实现我国能源结构变革,提高能源安全和绿色水平。建设泛在电力物联网是推进新能源高比例利用的必然路径。

合作共建能源电力创新共同体

三是将降低全社会的能耗。通过能源体系各环节的全面感知,能源供给和消费的全面在线,实现优化配置。

联合央企及国际国内上下游企业、高校、科研院所,建立联盟、研究机构等多种形式的能源电力创新共同体,探索项目柔性组织模式,合作开展国家“科技创新2030”智能电网重大项目、国家自然科学基金委-国家电网公司智能电网联合基金等项目研发,培育能源互联网领域重大原创性成果,促进行业技术发展和学科进步。

四是这将是一张全国最大的物联网,把所有与电相关的物全面连接起来,将助力国家互联网与物联网的建设与融合,驱动新一轮的互联网经济。

合作共建国家双创基地

五是它不仅是能源电力工业的基础支撑,也是科技创新的载体。泛在电力物联网建设的核心是数字化、网络化和智能化,是将大量应用先进的传感、感知及芯片、5G等先进技术的泛在通信网络平台,也将大量应用人工智能的技术与算法。这将从应用角度促进核心技术在我国的成熟与进步。

联合社会力量在国家战略布局地区共建泛在电力物联网双创中心,吸引超过百支优秀创新团队入驻,推进产学研用协同攻关,强化创新成果的落地转化。围绕能源互联网产业发展方向,积极与政府和社会投资机构共建双创产业园,全面支撑电网新兴业务发展,形成区域覆盖、各具特色、协同创新的格局。

六是基础规模大,覆盖范围广,渗透能力强,不仅将带动电工电气产业发展,还能以互联网效应来带动众多产业和经济社会发展,同时成为我国数字化建设的重要基础设施,为经济高质量发展提供新动能。

合作共享科技服务平台

当然,泛在的电力设施资源、泛在电力物联网还是智慧城市和数字乡村的有力的支撑,其丰富的感知信息、电表数据等可挖掘巨大的价值。基础设施功能复用也是一个重点,比如杆塔利用,可作为基站、环境、交通、治安、地理信息等多用;变电站的多站合一,可作为储能充电,可作为数据中心,解决大数据基础设施资源的瓶颈问题,能耗、传输成本高的问题,还能用于与5G公众网配合的边缘计算、本地互联网交易区块链等。

联合打造国网“双越之星”双创平台,服务公司内外创新团队,汇聚创客数万人,聚集上下游企业过千家。打造国网特色的“科技+金融+产业”的创新模式,建立新能源云、智慧能源综合服务等新业态承载平台。发挥各类产业投资基金的“杠杆”作用,形成“公司积极投入、社会资本竞相融入”的多元化资金投入机制。

记者:对于普通民众而言,能感受到哪些变化呢?

合作共营科技创新企业

王继业:从民众角度看,能源互联网将变革传统电网工业体系,以客户为中心,面向社会开放共享,开展To C服务。

鼓励社会投资者与公司科技型企业建立混合所有制企业,打造科学灵活的股权架构和激励模式,激发创新活力和发展动能。围绕泛在电力物联网产业发展方向,遴选具有较强竞争力和成长性的公司中小企业,共同推动上市工作。联合社会资本共同孵化培育,推动双创中心和双创产业园中的高科技企业在科创板上市。

一是泛在电力物联网通过与电气的互联感知,提升能效,实现节能,通过用户互动,智慧用电,节约成本降低电费。二是进一步推进清洁绿色能源高效利用,推进电能替代、促进我国电气化水平提升,有助于民众生活质量的提升和环境的优化。三是用能者和电网公司形成在线互联,进行用能方式的选择,包括时间、价格等,参与能源交易,还将享受到更为丰富的互联网服务内容。

2019年是新中国成立70周年,是决胜全面建成小康社会的关键之年。在新的征程上,国家电网有限公司将以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,大力推进科技创新,全面加强开放共享,当好国企科技创新的排头兵、开放合作的先行者,为建设创新型国家,实现“两个一百年”奋斗目标做出新的更大贡献!

今年,实施泛在电力物联网已初见效果,我们看到平均停电时间得到缩短,居民通过“掌上电力”更加便捷地与电网互动,电动汽车充电更加方便,通过光伏云网,用户的发电效率得到提高。未来,用户将通过泛在电力物联网深度与电网之间进行互动,用户的参与度与获得感将大大提升。

会上还发布

记者:5月28日,公司发布了加强科技创新开放合作八大举措,其中不少举措涉及到科研院所。您是如何看待泛在电力物联网合作共赢的?

《泛在电力物联网科研、攻关和创新》

王继业:“八大举措”是公司“开门搞创新”广泛利用全社会资源来开展科研攻关的重要改革,体现了开放合作的现代创新发展理念和生态与互联网的思维方法。泛在电力物联网建设是一项开放、复杂、宏大的社会工程,需要社会各方的广泛参与,共同构建创新生态。泛在电力物联网有两个关键,一是创新,二是互联。一方面在创新的过程中,需要社会的科技、产业,各方的创新力量来协同,共同进行创新生态的建设;另一方面,将把全社会与电有关的物全面连起来,需要用能的用户、电器和家电制造商广泛的参与,与电网共赢互惠。

建设泛在电力物联网,通过与智能电网的融合,将实现电网的数字化、网络化和智能化。通过对能源系统和电力系统的全面感知,用数据驱动和人工智能的方法改变电网传统的运行模式,把电网打造成源网荷储全程在线、设备和装置全程在线、产业与生态全程在线的平等互联的平台。使电网成为能源输送和转换的枢纽,社会经济和民众需求的共享平台。驱动电网从传统的工业系统向平台型转化,支撑供给侧和消费侧的联动,高效连接新能源、各类储能、电动汽车、电能替代、能效互动等元素和服务,开放共享并高效地实现供需匹配。

公司将通过技术攻关、项目研究、标准制定、资本合作、特别是在模式创新方面与全社会的创新力量进行合作。

泛在电力物联网建设情况

公司与清华大学、西安交通大学和华北电力大学共同建设联合研究机构,共同开展关键技术研发和高端人才培养,与多所高校科研院所开展了项目和课题的研究。

泛在电力物联网提出以来,引起社会各界强烈反响,资本市场广泛认可。公司全面推进泛在电力物联网建设,发布泛在电力物联网建设大纲,编制形成泛在电力物联网2019年建设方案,明确了全年建设任务,涉及对内业务、对外业务、数据共享、基础支撑、技术攻关、安全防护6大方面、57项建设任务,以及省、地市、县、园区4个层级、25项大型综合示范工程。

芯片领域国家地方联合工程研究中心启动,在中国通信学会和中国人工智能学会成立了能源互联网专业委员会,成立了泛在电力物联网产业生态联盟,建立了相关的标准组织。

制定泛在电力物联网关键技术研究框架,凝练出10大科研方向,聚焦智能芯片、智能传感及智能终端、物联网平台、人工智能等20余项基础性、前瞻性、战略性关键技术,以及“国网芯”、能源路由器、多站融合成套设备等10余项核心产品,集中力量开展攻关研究。今年启动泛在电力物联网科技项目49个。

公司与阿里、腾讯、百度、京东、华为、中联通等22家互联网企业和有关央企进行35次交流座谈,借鉴外部经验做法,共商合作共赢大计。与运营商开展了5G应用的联合测试。

打造五个源网荷储协同服务(电动汽车及分布式新能源、家庭智慧用能、社区多能供应、商业楼宇能效提升、工业企业及园区能效提升),五个能源互联网生态圈(电动汽车、分布式光伏、综合能效、能源电商、大数据商业化)。

公司成立了“一部两院一中心”的管理和技术支撑体系,国网能源互联网技术研究院是泛在电力物联网建设支撑体系的核心机构之一,将作为对外合作、创新开放的平台和窗口。我们真诚希望与社会各界开展多种形式的联合创新。来源:国家电网报

创新开展基于人工智能的配网带电作业机器人的研制,推进不停电作业,压降停电时间。创新移动抢修app作业模式,缩短抢修到达时间,居民用户通过掌上电力、微信公众号等参与供电互动。深挖智能电表数据价值,结合配电自动化建设,大幅减少配网故障带来的停电影响。

当前正在开展的重点攻关领域包括芯片、边缘计算、人工智能、数据融合、网络安全、智能终端融合、新一代信息通信、能源转换、能源综合利用与优化、新能源高比例消纳等。同时正在进行互联网运营、新型交易、电网资源运营、数据运营、综合能源服务等模式创新及产业生态在线互联的平台建设。

泛在电力物联网科研布局及模式创新

能源技术的创新研究:多能转换、储能、能效、新能源等技术。

信息感知与智能处理技术:包括全面感知、泛在网络、统一平台、智能应用等四个方面。

❖ 全面感知主要研究传感、感知、量测等数字化转换方式,实现对电网的全面感知、用户用能和需求的全面感知。

❖ 泛在网络主要研究以5G、光纤和卫星综合利用的高速、动态、灵活、智能的下一代通信网络和应用。

❖ 统一平台主要研究统一物联管理、数据融合共享、企业中台、互联网运营平台等,支撑海量物联数据统一接入、存储与处理。

❖ 智能应用主要研究数据自动分析与理解、数据与知识融合的人工智能等核心技术,数据驱动的电网安全稳定与能源平衡、电网资源的综合利用与优化、用户用能与电网的智能互动。

模式创新和业态创新:变革原有的能源产供销、发输配变用的利用模式,形成多种要素互联、用户广泛参与、积极互动的能源体系。突破“以电为核心”的电网业态,扩展多元业态模式,带动产业链上下游共同发展,形成全社会多行业互利共享的生态体系。

下一步,将围绕上述科研领域、攻关方向全面开展科研创新和模式创新,重点开展试点示范工程,而后进行大规模建设,以技术和模式创新为驱动,带动形成能源电力领域的质效提升和业态变革。

泛在电力物联网合作共赢

泛在电力物联网建设是一项开放复杂、宏大的社会工程,需要社会各方的广泛参与,构建创新生态。

国家电网公司将通过技术攻关、项目研究、标准制定、资本合作,特别是在模式创新方面与全社会的创新力量进行合作。

公司与清华大学、西安交通大学和华北电力大学共同建设了联合研究机构,共同开展关键技术研发和高端人才培养,与多所高校开展了项目和课题的研究。

启动芯片领域国家地方联合工程研究中心,在中国通信学会和中国人工智能学会成立了能源互联网专业委员会,成立了泛在电力物联网产业生态联盟,建立了相关的标准组织。

与阿里、腾讯、百度、京东、华为、中国联通等22家互联网企业及有关央企进行35次交流座谈,借鉴外部经验做法,共商合作共赢大计。

国网能源互联网技术研究院是泛在电力物联网建设支撑体系的核心机构之一,将作为对外合作、创新开放的平台和窗口,我们真诚希望与社会各界开展多种形式的联合创新。

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