基于能源高端定制系統解決方案的最佳實(shí)踐

2021-07-14

---以?shī)W德新能科技集團為例

摘要：隨著(zhù)人類(lèi)工業(yè)化的發(fā)展，化石能源提供的集中式能源供應為社會(huì )的進(jìn)步作出了巨大的貢獻。但在快速發(fā)展的同時(shí)，也帶有諸多弊端，能源利用效率低，能源輸送損耗大，溫室效應逐年增加，環(huán)境壓力越來(lái)越大。隨著(zhù)一次能源逐漸短缺，追求高效、低碳、清潔利用能源是發(fā)展的必然趨勢。

未來(lái)能源發(fā)展方向將會(huì )是化石能源清潔化，清潔能源規?；?，多種能源綜合化，能源應用智慧化。以貼近客戶(hù)端的用能需求為導向，實(shí)施專(zhuān)業(yè)定制的能源供應系統，實(shí)現能源清潔、低碳、安全、高效利用，將會(huì )促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型。本文旨在以?shī)W德新能科技集團在綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)最佳實(shí)踐為范本，為能源行業(yè)及需求客戶(hù)提供可借鑒、可參考的成功案例及范本。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng) 高端定制系統解決方案

一、我國的能源現狀及發(fā)展趨勢

（一）我國的能源現狀

我國的能源資源稟賦不均衡，已探明石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源儲量嚴重不足。在經(jīng)濟高速增長(cháng)的條件下，我國能源的消耗速度比其他國家更快，能源枯竭的威脅可能來(lái)得更早、更嚴重。能源發(fā)展面臨一系列新問(wèn)題、新挑戰。因而，日益增長(cháng)的對外能源需求造成的能源壓力迫使我們不得不尋找解決能源危機的突圍之路。

伴隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展和能源需求量的持續增長(cháng)，化石燃料燃燒所產(chǎn)生的溫室氣體排放給環(huán)境造成了越來(lái)越沉重的壓力。習近平主席向世界承諾到2030年，中國單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。^【1】二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現碳中和。^【2】

因此，我國調整能源結構已迫在眉睫，要堅持“節約、清潔、安全”的戰略方針，重點(diǎn)實(shí)施節約優(yōu)先、立足國內、綠色低碳和創(chuàng )新驅動(dòng)四大戰略，加快構建清潔、高效、安全、可持續的現代能源體系?！八膫€(gè)革命、一個(gè)合作”的能源安全新戰略，從全局和戰略的高度指明了保障我國能源安全、推動(dòng)我國能源事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的方向和路徑。

（二）未來(lái)能源轉型發(fā)展趨勢

能源應用由以煤為主向以非化石能源為主逐步轉型，化石能源與非化石能源多元發(fā)展、協(xié)調互補、此消彼長(cháng)。向綠色、低碳、安全、高效轉型，實(shí)現電氣化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化、低碳化。我國能源產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展轉型升級加快，新型商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)不斷涌現，平臺經(jīng)濟、數字經(jīng)濟、共享經(jīng)濟等新經(jīng)濟模式在能源行業(yè)生根發(fā)芽，孕育出眾多新型能源服務(wù)產(chǎn)品，這為我國能源行業(yè)發(fā)展注入了新動(dòng)力。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展背景下，能源與信息行業(yè)融合發(fā)展趨勢不斷增強，大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區塊鏈等新興技術(shù)在能源行業(yè)的應用日益廣泛，能源生產(chǎn)和消費朝著(zhù)智能化方向逐步轉型。^【3】

能源供給側結構性改革要突出新能源替代化石能源，新一輪高質(zhì)量發(fā)展，必須是通過(guò)有效的、高水平的供給以及在政策保障上提供新能源供給，可再生能源與天然氣分布式能源協(xié)同發(fā)展，提高分布式可再生能源綜合利用水平。綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)需要大力推進(jìn)，綜合能源服務(wù)涉及多種形式能源的“發(fā)、輸、配、售用”，因此用戶(hù)可從多種渠道獲得能源以滿(mǎn)足用能需求，同時(shí)運用大數據及云計算技術(shù)處理能源需求的及時(shí)響應與多種能源調配，大大提升用戶(hù)用能的可靠性與穩定性。

二、能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向

（一）能源互聯(lián)網(wǎng)由集中式向分布式能源方向轉變

分布式能源可以小規模,小容量,模塊化,分散式的方式布置在用戶(hù)附近,可獨立地輸出冷、熱、電、汽，是靠近用戶(hù)端的能源利用系統，大大減少能源遠距離輸送的投資和損耗。同時(shí)實(shí)現能源梯級利用，能源效率可大大提升。它的鮮明特點(diǎn)是為特定終端用戶(hù)量身打造能源服務(wù)系統，規?？纱罂尚?。

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展，新一代分布式能源應建立在智能信息網(wǎng)絡(luò )基礎之上，是智能化的、有生命的能源系統。它可以實(shí)現多種能源高效組合利用，如天然氣、各種可再生能源、電網(wǎng)電力、種種儲能設施、熱泵等都可以融入其中，各展其長(cháng)，協(xié)同出力，為終端用戶(hù)提供最佳的服務(wù)。

（二）亟需建立現代能源服務(wù)體系

（1）以客戶(hù)為中心。

綜合能源服務(wù)的核心是服務(wù)，堅持以客戶(hù)為中心，提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平是綜合能源服務(wù)核心思想。綜合能源服務(wù)的實(shí)踐性也同樣，一個(gè)區域的地理，風(fēng)光水地資源稟賦、電價(jià)、氣價(jià)均不同，沒(méi)有一統江湖的某種綜合能源能滿(mǎn)足各類(lèi)訴求，需要針對不同用能需求制定專(zhuān)業(yè)的定制方案。

隨著(zhù)能源清潔低碳轉型深入推進(jìn)，能源服務(wù)型公司沒(méi)有任何辦法 “不”貼近用戶(hù)需求，不貼近用戶(hù)需求的綜合能源服務(wù)都是不成立的，為用戶(hù)服務(wù)而不考慮用戶(hù)需求的方案沒(méi)有生命力，不管是從技術(shù)上還是經(jīng)濟上。

當前，應該調轉視角，站在用戶(hù)需求、站在社會(huì )大眾、站在子孫后代的角度來(lái)看待當前能源行業(yè)的發(fā)展，深化能源供給側結構改革。站在用戶(hù)需求的角度，建立清潔低碳、安全高效的現代能源體系。

（2）加快建設現代能源服務(wù)體系。

即要有一大批專(zhuān)業(yè)化的企業(yè)，以更加清潔環(huán)保、安全可靠、經(jīng)濟便捷的手段為用戶(hù)實(shí)現光明、動(dòng)力和溫暖的能源效用需求。從現代能源體系到現代能源服務(wù)體系，是一個(gè)巨大的飛躍，從政府到市場(chǎng)，都要真正轉移到一切以用戶(hù)為中心，一切從更好滿(mǎn)足用戶(hù)需求出發(fā)。政府能源主管部門(mén)，需要從用戶(hù)的角度，從可靠性、清潔性、經(jīng)濟性、便捷性、服務(wù)質(zhì)量上進(jìn)行監管，從能源服務(wù)標準體系、能源服務(wù)平臺和能源信息共享方面提供公共服務(wù)；從組織、制度、管理上進(jìn)行轉型，確立以用戶(hù)為中心的政策出發(fā)點(diǎn)來(lái)推進(jìn)改革，擴大用戶(hù)選擇權，擴大終端環(huán)節開(kāi)放力度，改變壟斷專(zhuān)營(yíng)和條塊分割格局，促進(jìn)終端能源融合發(fā)展和運營(yíng)。

隨著(zhù)分布式能源加儲能技術(shù)的快速發(fā)展、成本的快速下降，現代能源解決方案已具備規?；l(fā)展的條件。讓廣大的居民和中小工商業(yè)用戶(hù)，便利地參與進(jìn)來(lái)，清潔低碳、安全高效的現代能源體系就真正建立在千家萬(wàn)戶(hù)的基礎之上了。對電力系統穩定、大氣環(huán)境保護、國家能源安全都有巨大的正面作用。

三、能源高端定制系統解決方案的技術(shù)支撐及實(shí)施路徑

（一）奧德集團在能源互聯(lián)網(wǎng)方面的探索

（1）謀劃戰略轉型。

奧德集團作為國內知名民營(yíng)燃氣企業(yè)，自 2016 年開(kāi)始探索新舊動(dòng)能轉換戰略布局，積極探索一業(yè)多元發(fā)展模式，多元化培育和發(fā)展新興戰略產(chǎn)業(yè)，順應能源發(fā)展向能源革命轉變要求。成立二級產(chǎn)業(yè)集團新能科技集團，布局 LNG 貿易、天然氣分布式能源、可再生能源、一體化智慧電網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)、綜合能源服務(wù)等業(yè)務(wù)方向。

（2）戰略升級。

圍繞“以客戶(hù)為中心，以效益為目標”的經(jīng)營(yíng)原則，構建城市燃氣“一體化產(chǎn)業(yè)鏈”、“增值業(yè)務(wù)與新零售”、“產(chǎn)業(yè)鏈延伸”、“綜合能源”四大業(yè)務(wù)布局，實(shí)現奧德能源從傳統燃氣分銷(xiāo)商到“清潔能源整體解決方案服務(wù)商”的戰略升級。致力于打造科技+“智慧能源服務(wù)”生態(tài)系統，形成“城市燃氣業(yè)務(wù)”和“綜合能源服務(wù)”雙輪驅動(dòng)的智慧能源業(yè)務(wù)系統。

改變傳統氣價(jià)差的燃氣思維模式，構建奧德開(kāi)放式的智慧能源生態(tài)圈，以“多能源供應”為基礎，實(shí)現園區“發(fā)、儲、配、售”智能協(xié)同控制。依托系統能效及智慧能源理念、高效技術(shù)和管理手段，構建循環(huán)經(jīng)濟體系，提高系統能效，通協(xié)調各方資源，提供綜合能源整體解決方案。

（二）能源專(zhuān)業(yè)定制的技術(shù)支撐

（1）三級循環(huán)一體化最優(yōu)算法

圖1 三級循環(huán)一體化設計體系^【4】

基于 K-means 聚類(lèi)算法、NSGA-Ⅱ遺傳算法、Encoder-decoder 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的非侵入式負荷辨識技術(shù)—NLP 人工智能算法等多環(huán)節關(guān)鍵要素實(shí)現最優(yōu)算法，利用物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)結合，突破了算法技術(shù)瓶頸，能源利用集成優(yōu)化、協(xié)同調控、用能決策引導三大解決方案，徹底實(shí)現了能源系統縱向一體化、橫向數據的互通互聯(lián)，解決了多能源協(xié)同管理系統及企業(yè)能源定制化服務(wù)。

（2）構建兩網(wǎng)三化三平臺的核心競爭優(yōu)勢

圖2 兩網(wǎng)三化三平臺能源生態(tài)圈^【5】

基于縱向奧能網(wǎng)，橫向能谷網(wǎng)，實(shí)現區塊化、生態(tài)化、開(kāi)放化的智慧能源生態(tài)圈，依托方案設計平臺、多能供給平臺、能源服務(wù)平臺三大平臺優(yōu)勢，以客戶(hù)需求為導向，成為清潔低碳、安全高效的現代能源體系實(shí)踐者、創(chuàng )新者、引領(lǐng)者。

① 以?shī)W能網(wǎng)（ENNV）為價(jià)值平臺。

采用“1+N+X” 模式，打造 1 個(gè)業(yè)態(tài)智慧能源能效和交易平臺，再依托于這個(gè)平臺，同時(shí)建設 N 個(gè)子系統。^【6】包括分布式光伏發(fā)電、風(fēng)電、分布式供暖、CCHP 熱電聯(lián)產(chǎn)項目、儲能、新能源汽車(chē)充電等，同步建設 X 張網(wǎng)，包括配電網(wǎng)、氣網(wǎng)、熱網(wǎng)、冷網(wǎng)、信息網(wǎng)等。為客戶(hù)提供清潔能源整體解決方案，推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”新能源體系協(xié)同發(fā)展, 打造電網(wǎng)、氣網(wǎng)、冷網(wǎng)、熱網(wǎng)、信息網(wǎng)等價(jià)值網(wǎng)絡(luò )融合的能源服務(wù)體系。

② 整合資源創(chuàng )建能谷網(wǎng)，依托云平臺，實(shí)現從企業(yè)價(jià)值到社會(huì )價(jià)值的根本轉變。

從價(jià)值創(chuàng )造到價(jià)值共享,基于企業(yè)層面的奧能網(wǎng)到基于區塊鏈、去中心、無(wú)邊界、開(kāi)發(fā)、共享經(jīng)濟的能源行業(yè)生態(tài)平臺。

③ 提升數字化能力，完善互聯(lián)網(wǎng)運營(yíng)管理平臺架構。

完善應用架構，降低開(kāi)發(fā)成本，快速響應業(yè)務(wù)變化，由“能用”向“好用”轉變。構建智慧化的數據應用場(chǎng)景，強化“數據價(jià)值挖掘”，構建市場(chǎng)-工程-運營(yíng)-客服全鏈條跨業(yè)務(wù)域數據應用場(chǎng)景，為智慧經(jīng)營(yíng)賦能。打造全員自助分析，讓每個(gè)用戶(hù)都能便捷獲取、有效分析數據，創(chuàng )造價(jià)值，打造無(wú)邊界數據應用團隊。不斷提升數據質(zhì)量，優(yōu)化數據質(zhì)量校驗與質(zhì)量示險，搭建完善的數據治理體系。緊跟大數據前沿技術(shù)優(yōu)化系統架構，提升數據處理效率，實(shí)現數據價(jià)值和業(yè)務(wù)裂變。

（三）專(zhuān)業(yè)定制系統解決方案的實(shí)施路徑

（1）一個(gè)理念：能源高端定制、系統解決方案

以為客戶(hù)提供綜合能源整體解決方案為導向，通過(guò)科技創(chuàng )新引領(lǐng)，整合優(yōu)勢資源，構建冷熱電氣信息等五位一體的智慧能源生態(tài)系統，打造成受人尊敬，行業(yè)領(lǐng)先的綜合智慧能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商。

（2）兩大引擎

：科技創(chuàng )新+模式創(chuàng )新

搭建“兩網(wǎng)三化三平臺”核心技術(shù)體系整合成熟技術(shù)并研發(fā)自有核心技術(shù)，解決行業(yè)痛點(diǎn)，創(chuàng )新科技核心競爭優(yōu)勢。構建產(chǎn)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，統一各利益相關(guān)方的需求，各取所需，形成戰略聯(lián)盟。

①科技創(chuàng )新

技術(shù)創(chuàng )新。圍繞業(yè)務(wù)需求，強化技術(shù)創(chuàng )新體系，夯實(shí)技術(shù)創(chuàng )新平臺。重點(diǎn)在四個(gè)方面發(fā)力，持續強化技術(shù)創(chuàng )新體系，打造開(kāi)放、前瞻、高效吸納整合外部資源的技術(shù)創(chuàng )新平臺，加速成果產(chǎn)出及應用，確保技術(shù)持續領(lǐng)先。

構建技術(shù)生態(tài)。細化內部組織載體在技術(shù)創(chuàng )新上的分工協(xié)作關(guān)系，強化客戶(hù)及業(yè)務(wù)需求對技術(shù)創(chuàng )新的導向性，立足開(kāi)放、前瞻，結合實(shí)際應用場(chǎng)景，同領(lǐng)先機構、高校、技術(shù)公司、專(zhuān)家等廣結聯(lián)盟，持續擴展技術(shù)生態(tài)圈。建立專(zhuān)門(mén)組織，強化新技術(shù)跟蹤研究，立足制高點(diǎn)把握技術(shù)動(dòng)向，提高對新技術(shù)的敏感度。

強化技術(shù)賦能。以?xún)r(jià)值為導向，強化技術(shù)研發(fā)、引進(jìn)及示范的資源配置及統籌。強化知識產(chǎn)權保護及運作，確保領(lǐng)先地位，釋放智慧價(jià)值，持續開(kāi)展標準體系建設。

②模式創(chuàng )新

完善關(guān)鍵機制。完善技術(shù)評價(jià)體系，根據重要度及成熟度建立分層評價(jià)指標體系，強化技術(shù)評價(jià)專(zhuān)家團隊，重點(diǎn)強化應用后評價(jià)。打通技術(shù)驗證通道，通過(guò)內部項目示范、外部項目跟蹤、實(shí)驗室測試等方式加快技術(shù)驗證速度，設立綠色通道，加快示范項目進(jìn)程，強化技術(shù)創(chuàng )新激勵機制，激發(fā)能動(dòng)性。

豐富運作模式。聚焦關(guān)鍵項目，采用虛擬組織方式，建立開(kāi)放、靈活、復合的項目組，加速技術(shù)引進(jìn)、研發(fā)及示范、升級。緊密?chē)@業(yè)務(wù)需求，采用靈活合作模式吸納新技術(shù)，尤其是在技術(shù)驗證后，通過(guò)技術(shù)買(mǎi)斷、技術(shù)入股、合資合作、收益分享等方式，同技術(shù)所有人共贏(yíng)，激發(fā)生態(tài)圈活力。

（3）“三位一體”商業(yè)模式

以技術(shù)解決方案為核心。以積累的技術(shù)解決方案和項目規劃落地經(jīng)驗，樹(shù)立其他競爭對手短期難以突破的競爭壁壘。

以市場(chǎng)需求為導向。堅持以客戶(hù)為中心的原則，深入到用能單位調查研究，把用能需求了解清楚，才能最科學(xué)、最有效地制定方案規劃，通過(guò)綜合能源規劃，構建現代能源體系，提高系統能效。

以資本為支柱。關(guān)鍵在于突破資金解決方案，項目融資渠道多元化，從僅依靠?jì)炔抠Y金、銀行貸款轉為基金、信托以及資產(chǎn)證券化、資本市場(chǎng)等多種手段結合。

（4）四大關(guān)鍵舉措

一是鎖定目標市場(chǎng)。

根據用能單位的資源稟賦，確定具體服務(wù)對象，如大型樓宇、公共建筑、獨立社區、新建城區、工業(yè)園區等，鎖定目標客戶(hù)群體，詳細分析項目特點(diǎn)，分類(lèi)進(jìn)行對接開(kāi)發(fā)。

二是多能循環(huán)。

提供多能源供應服務(wù)，包括電力、燃氣和冷、熱、蒸汽等綜合服務(wù)。涵蓋項目周期全過(guò)程，包括方案設計、工程服務(wù)、投資服務(wù)和運營(yíng)服務(wù)。

三是智慧化管理。

以能谷網(wǎng)、奧能網(wǎng)為平臺，推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”新能源體系協(xié)同發(fā)展，通過(guò)智能化手段積累信息和數據，提升系統能源利用效率性。

四是創(chuàng )新合作模式。

政府資源，核心技術(shù)解決方案，項目經(jīng)驗積累未來(lái)。首先與地方政府達成共識、獲取項目資源、政策優(yōu)惠。其次，規劃階段聯(lián)合合作伙伴提供整體解決方案（技術(shù)、資金、能源項目等）。

（5）五大管理規劃

以?shī)W能網(wǎng)理論為指導，貫通傳統專(zhuān)項規劃的邊界，優(yōu)先利用可再生能源，多能互補，融合園區各項能源需求，運用科學(xué)、綜合規劃方法，以園區綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)為手段，奧能云搭建智能化運營(yíng)調度平臺，實(shí)現提升園區品質(zhì)、降低企業(yè)能源帳單、促進(jìn)園區綠色發(fā)展的目標。

一是統籌規劃，頂層設計，分步實(shí)施。

構建綠色、清潔、低碳、安全、智慧、高效的現代能源體系。以市場(chǎng)及客戶(hù)的需求為導向，壯大節能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)、清潔能源產(chǎn)業(yè)。

二是需求側切入。

從用戶(hù)側出發(fā)，立足區域，不但關(guān)注終端用能，更追根溯源，關(guān)注工藝及生產(chǎn)特性，從中挖掘匹配、擴展、優(yōu)化空間。

三是多種能源融合。

系統把握資源稟賦和用能品類(lèi)、品位、規模、時(shí)間，實(shí)現泛進(jìn)泛出，能量全價(jià)值鏈開(kāi)發(fā)，節能降本。設施互聯(lián)互通，能源設施與建筑脫鉤、重構；存量設施能用盡用，增量適度配置，調結構、提效率，整體協(xié)同共享，提高設施利用率，降低整體投資規模。

四是需供充分互動(dòng)。

虛擬負荷池、虛擬供給池組合尋優(yōu)，高效用設施優(yōu)先利用，開(kāi)源節流。

五是實(shí)時(shí)調度交易。

做好物聯(lián)接入，充分釋放平臺價(jià)值。

四、結論及未來(lái)展望

未來(lái)的能源服務(wù)將以產(chǎn)品為中心轉變?yōu)橐钥蛻?hù)為中心，盡可能因地制宜用好區域內的各種資源，來(lái)提高用能效率，實(shí)現就地消納。圍繞客戶(hù)的綜合需求開(kāi)展服務(wù)，提高客戶(hù)滿(mǎn)意度、增強客戶(hù)粘性，營(yíng)造良好的發(fā)展環(huán)境、產(chǎn)業(yè)生態(tài)。不同類(lèi)型的企業(yè)，要把握自己優(yōu)勢和劣勢，利用自己的資源，來(lái)確定適合自己的戰略，為客戶(hù)創(chuàng )造價(jià)值。從傳統能源向“智慧能源+智慧城市轉變”，樹(shù)立“互聯(lián)網(wǎng)+平臺”思維，最終才能實(shí)現推動(dòng)綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展的需求，促進(jìn)可再生能源強力發(fā)展，將推動(dòng)人類(lèi)由工業(yè)文明走向生態(tài)文明。碳中和目標對我國是挑戰更是機遇，將帶來(lái)新產(chǎn)業(yè)、新增長(cháng)點(diǎn)、新投資?！疤觳谎远臅r(shí)行，地不語(yǔ)而百物生?！钡厍蚴侨祟?lèi)共同的、唯一的家園，加快發(fā)展清潔、高效、安全、可持續的現代能源體系，實(shí)施能源定制化服務(wù)，方能最終實(shí)現經(jīng)濟、能源、環(huán)境、氣候的共贏(yíng)。

此篇論文由濟南工達捷能科技發(fā)展有限公司胡令猛同志主要參與撰寫(xiě)完成，現已被《新型工業(yè)化》雜志錄用！

《新型工業(yè)化》雜志

是由中華人民共和國工業(yè)和信息化部主管、工信部電子科學(xué)技術(shù)情報研究所主辦的中央國家級專(zhuān)業(yè)期刊（國家出版總署批準國內統一連續出版物序號CN11-5947/TB國際標準刊號ISSN2095-6649國際發(fā)行代號M9020,郵發(fā)代號：82-254）

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