沈躍棟,姜 凌
(上海科學(xué)院/上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院 上?!?01203)
本文基于大數(shù)據(jù)思維方式,應(yīng)用上??茖W(xué)院/上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院自主開發(fā) “科技發(fā)展動態(tài)分析平臺”服務(wù)于戰(zhàn)略咨詢研究工作,從戰(zhàn)略研究的大數(shù)據(jù)分析模塊開發(fā)入手,設(shè)計建立戰(zhàn)略咨詢研究流程,運用大數(shù)據(jù)分析工具開展我國能源發(fā)展態(tài)勢分析研究。2016年底公開發(fā)布的國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃,提出了到2020年建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系戰(zhàn)略要求,并就推動能源技術(shù)革命,作為七項主要任務(wù)之一做了具體部署[1]。本文運用信息計量、數(shù)據(jù)邏輯運算和大數(shù)據(jù)分析(文獻計量分析、輿情熱點分析),通過輿情分析來識別能源戰(zhàn)略的認(rèn)同度、用文獻計量分析來研判能源科技的發(fā)展態(tài)勢,并以此為基礎(chǔ)做出相應(yīng)判斷。
“科技發(fā)展動態(tài)分析平臺”作為大數(shù)據(jù)分析工具(見圖1),應(yīng)用信息數(shù)據(jù)采集技術(shù),聚焦能源、信息、制造和健康等四大領(lǐng)域,以專業(yè)關(guān)鍵詞為線索,收集匯總互聯(lián)網(wǎng)(如新聞網(wǎng)站、微博等)和相關(guān)文獻情報數(shù)據(jù)庫等的信息數(shù)據(jù),對領(lǐng)域發(fā)展動態(tài)進行跟蹤與分析[2-3]。本平臺由社會輿情、科技情報、熱詞云圖和專題研究等四大欄目組成,“社會輿情”呈現(xiàn)的社會公眾數(shù)據(jù)信息,“科技情報”呈現(xiàn)的是專業(yè)學(xué)界數(shù)據(jù)信息,“熱詞云圖”呈現(xiàn)的是公眾與專業(yè)二大視角(范疇)熱詞分析結(jié)果,這三個欄目按標(biāo)準(zhǔn)化處理分析、社會化共享要求運行;“專題研究”提供個性化定制數(shù)據(jù)信息,按柔性化加工處理要求,為特定用戶提供專業(yè)增值服務(wù)。
圖1 平臺架構(gòu)
數(shù)據(jù)資源庫建設(shè)包括二個部分。一是科技文獻(中文)數(shù)據(jù)庫:是與國內(nèi)專業(yè)機構(gòu)合作,根據(jù)能源、信息、制造和健康等四大領(lǐng)域,對國內(nèi)相關(guān)中文專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫信息進行匯總梳理,建成以實現(xiàn)全社會知識資源傳播共享與專業(yè)應(yīng)用為目標(biāo)的文獻資源數(shù)據(jù)庫。二是社會輿情庫:作為我院自主開發(fā)的“科學(xué)發(fā)展動態(tài)分析平臺”基礎(chǔ)部分,應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù),以專業(yè)關(guān)鍵詞為線索,圍繞相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域與方向,采集匯總網(wǎng)站新聞報道和微博等信息,現(xiàn)已建成相當(dāng)體量(約七百萬條信息)的社會輿情數(shù)據(jù)庫,現(xiàn)日新增信息近萬條。
1.2.1文獻計量分析
科技文獻計量分析是以科技論文、報告資料等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的一種客觀分析方法,通過運用文獻計量、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等手段,研究科技論文、報告資料等所包含的相關(guān)信息,開展相關(guān)科技熱點和前沿、發(fā)展趨勢等方面分析。
1.2.2信息數(shù)據(jù)邏輯運算
網(wǎng)絡(luò)信息資源具有體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動態(tài)性等特點,以關(guān)鍵詞為線索,收集互聯(lián)網(wǎng)公開信息數(shù)據(jù),應(yīng)用邏輯運算對信息數(shù)據(jù)進行處理和分析,通過邏輯關(guān)系分析可發(fā)現(xiàn)問題、提煉規(guī)律、驗證觀點,為戰(zhàn)略研究工作提供信息數(shù)據(jù)支撐。
1.2.3熱詞分析
(1)文本數(shù)據(jù)分詞。做好文本數(shù)據(jù)分詞是進行熱詞分析的基礎(chǔ)。對于各種分詞工具,關(guān)鍵在于識別從未見過的網(wǎng)絡(luò)熱門詞、各種個性化品牌、產(chǎn)品詞等,這就需要專業(yè)知識庫的輔助和支持。
(2)熱詞獲取。對于成千上萬的文獻資料,包含海量的詞,而其中真正需要被關(guān)注的只是少數(shù)關(guān)鍵詞,從文獻資料中挑出關(guān)鍵詞是核心問題。作為熱詞分析方法,如TextRank算法提供了生成關(guān)鍵詞的有效途徑,TextRank的算法思想來源于PageRank,旨在通過文獻資料中詞(或句子)之間的相互投票,為詞(或句子)進行權(quán)重的排序,最后可以挑選TopN詞作為關(guān)鍵詞。
(3)詞關(guān)聯(lián)度計算。對于每個熱詞,人們還關(guān)注與其強關(guān)聯(lián)的詞。對于關(guān)聯(lián)度的確定,可用點互信息(Pointwise Mutual Information,PMI)來表示,點互信息衡量是“給定一個隨機變量后,另一個隨機變量不確定性的減少程度”。假設(shè)有兩個詞x和y,二者間的點互信息表示為:
(1)
其中p(x,y)表示x和y同時出現(xiàn)的概率,p(x)和p(y)分別表示x和y單獨出現(xiàn)的概率。就每個熱詞,相對于單獨出現(xiàn),某兩個詞更喜歡一起出現(xiàn),則它們之間的關(guān)聯(lián)程度越高。
(4)熱度計算。根據(jù)不同研究問題,詞熱度計算式也不同,這不能僅統(tǒng)計這個詞在所有資料文章中的出現(xiàn)次數(shù),因每篇文章的熱門程度不一樣。熱詞分析在計算熱度時,要用資料文章的熱度對詞進行加權(quán),而資料文章的熱度要綜合考慮以下因素:文章的轉(zhuǎn)發(fā)量、瀏覽量、評論量、文章發(fā)布的時間;隨發(fā)布時間推移,熱度則相應(yīng)衰減。
現(xiàn)代能源體系涉及相關(guān)問題及范圍由五個一級關(guān)鍵詞界定:綠色能源、可再生能源、新能源汽車、儲能和能源系統(tǒng)等,每個一級關(guān)鍵詞涉及六個二級關(guān)鍵詞。
根據(jù)國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃對現(xiàn)代能源體系的描述,其具有清潔、低碳、安全、高效的四大標(biāo)識。把“能源及四大標(biāo)識詞”作為一項專題研究任務(wù),由“科技發(fā)展動態(tài)分析平臺”采集相應(yīng)信息數(shù)據(jù)。先用計量方法匯總統(tǒng)計五個關(guān)鍵詞的個人(為需求側(cè)主體)關(guān)注量和機構(gòu)(為供給側(cè)主體)關(guān)注量,隨后就關(guān)鍵詞“能源”分別和四大標(biāo)識詞不同組合進行邏輯“與”運算。對40天(2017年9月1日至10月10日)采集信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和運算,結(jié)果分別見表1。
表1 個人關(guān)注量(真實數(shù)據(jù))
個人(社會民眾)就獨立四大標(biāo)識概念的認(rèn)同度依次排序為:清潔、高效、安全、低碳;當(dāng)能源問題與四大標(biāo)識結(jié)合起來考慮時,認(rèn)同度依次排序為:清潔、低碳、高效、安全;就能源體系而言,清潔低碳更受關(guān)注見表2。
表2 機構(gòu)關(guān)注量(真實數(shù)據(jù))
單位機構(gòu)就獨立四大標(biāo)識概念的認(rèn)同度依次排序為:高效、安全、清潔、低碳;當(dāng)能源問題與四大標(biāo)識結(jié)合起來考慮時,認(rèn)同度依次排序為:清潔、低碳、安全、高效;就能源體系而言,清潔低碳更受關(guān)注[3-4]。
能源體系由供給側(cè)和需求側(cè)二部分組成,對此判別要有一個歸類判據(jù)。將個人與機構(gòu)關(guān)注量之比(主體比值)作為指標(biāo)Xn,當(dāng)Xn大于某個臨界值,相應(yīng)問題主要體現(xiàn)需求側(cè)的特性;當(dāng)Xn小于某個臨界值,相應(yīng)問題主要體現(xiàn)供給側(cè)的特性。
同樣,情感分析數(shù)據(jù)可作為能源體系相關(guān)問題總體評價的判據(jù)。將正向與負向評價量之比(情感比值)作為指標(biāo)Yn,當(dāng)Yn大于某個臨界值,相應(yīng)問題為社會普遍接受,可積極推進;當(dāng)Yn小于某個臨界值,相應(yīng)問題社會認(rèn)同度有問題,要給予謹(jǐn)慎對待。
如何給Xn、Yn取值,取決于相關(guān)問題的思考角度和方位。根據(jù)“與”邏輯運算規(guī)則:Xn數(shù)值隨著相關(guān)因素的增加而減小,而Yn數(shù)值隨著相關(guān)因素的增加而增加。
獨立關(guān)鍵詞關(guān)注度與贊同度比對見表3。
表3 獨立關(guān)鍵詞關(guān)注度與贊同度比對
根據(jù)近二年來數(shù)據(jù)匯總,設(shè)X1=2.0;當(dāng)X1≥2.0,主要體現(xiàn)需求側(cè)的特性;當(dāng)X1<2.0,主要體現(xiàn)供給側(cè)的特性。設(shè)Y1=10,當(dāng)Y1≥10,社會各方以贊同為主;當(dāng)Y1<10,社會各方認(rèn)同度不高。
表3數(shù)據(jù)表明,能源問題具有明顯的市場屬性;作為全社會的一種高度共識,當(dāng)下經(jīng)濟增長必須以確保能源供應(yīng)為前提,搶占未來發(fā)展制高點要有堅強能源保障。
單復(fù)合關(guān)鍵詞關(guān)注度與贊同度比對見表4。
表4 單復(fù)合關(guān)鍵詞關(guān)注度與贊同度比對
根據(jù)近二年來數(shù)據(jù)匯總,設(shè)X2=1.5;當(dāng)X2≥1.5,主要體現(xiàn)需求側(cè)的特性;當(dāng)X2<1,5,主要體現(xiàn)供給側(cè)的特性。設(shè)Y2=20,當(dāng)Y2≥20,則各方以贊同為主;當(dāng)Y2<20,則各方的認(rèn)同度不高。表4數(shù)據(jù)表明:能源體系供給側(cè)是問題的主要方面。
(1)能源的清潔化問題解決,供給側(cè)要發(fā)揮重要作用。對這個問題,各方爭議還是比較大,從自身利益角度考慮,贊同度較低。為此,政府部門要加強宏觀管理,通過規(guī)劃制定、政策引導(dǎo)和項目扶持等方式,提升社會各方對此認(rèn)識,在經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的二者間尋求平衡點。
(2)能源的高效化包含二層含義。能源體系運行高效率和高收益,而高效率運行是高收益回報的前提條件。在一個健全的市場體系下,需求側(cè)起主導(dǎo)作用,這點是社會各方高度認(rèn)同的。
(3)能源的低碳化問題,供給側(cè)要發(fā)揮積極作用。對這個問題,社會各方認(rèn)同度較高。為此,政府、企業(yè)和消費者等各類主體要協(xié)力同心,加強宏觀引導(dǎo)管理,從規(guī)劃制定、政策引導(dǎo)和項目扶持等方面入手,增加低碳能源技術(shù)供給,從能源的特性和成本方面給需求側(cè)有充分的選擇機會。
(4)能源的安全保障問題,供給側(cè)發(fā)揮決定性作用,這點得到社會各方普遍認(rèn)同。能源安全的重點是保障能源供應(yīng),為此,政府和企業(yè)責(zé)無旁貸,同時也確保能源使用安全,需要社會民眾的共同參與。
雙復(fù)合關(guān)鍵詞的關(guān)注度與贊同度比對見表5。
表5 雙復(fù)合關(guān)鍵詞的關(guān)注度與贊同度比對
根據(jù)近二年來數(shù)據(jù)匯總,設(shè)X3=1.0;當(dāng)X3≥1.0,主要體現(xiàn)需求側(cè)的特性;當(dāng)X3<1.0,主要體現(xiàn)供給側(cè)的特性;設(shè)Y3=30;當(dāng)Y3≥30,則各方以贊同為主;當(dāng)Y3<30,則各方的認(rèn)同度不高。
表5數(shù)據(jù)表明,對于綜合性能源問題,各種因素相互間影響是錯綜復(fù)雜的,有耦合關(guān)系、互補關(guān)系和并列關(guān)系等。當(dāng)研究能源體系的二個因素作用時,有五種組合顯現(xiàn)出供給側(cè)的特性,只有清潔低碳能源這一項呈需求側(cè)的特性[5-6]。
以2017年上半年數(shù)據(jù)信息的地域?qū)傩詾闃?biāo)識,用計量方法匯總統(tǒng)計個人關(guān)注量和機構(gòu)關(guān)注量,并參考百度搜索指數(shù)(見表6)。以這三組數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ),提出能源技術(shù)熱度值算法,根據(jù)計算結(jié)果,繪制我國能源領(lǐng)域技術(shù)熱度版圖(即能源技術(shù)熱度榜,見表7)。
表6 數(shù)據(jù)信息匯總
2.2.1計算公式
要綜合考慮事件的主動性和被動性,可從三個觀察點入手,做到既關(guān)注事件發(fā)起引領(lǐng)者的因素,用個人和機構(gòu)的主體行為次數(shù)來表示;也關(guān)注事件參與執(zhí)行者的因素,用社會公眾搜索行為(百度搜索指數(shù))來表示。用等權(quán)重法,計算式為
熱度值=100*(個人次數(shù)/最大個人次數(shù)+機構(gòu)次數(shù)/最大機構(gòu)次數(shù)+百度搜索指數(shù)/最大百度搜索指數(shù))/3
2.2.2能源技術(shù)熱度版圖
基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù),根據(jù)熱度值計算式可得熱度榜(Top20)。
由此繪制成我國能源技術(shù)熱度版圖見圖2。
表7 能源技術(shù)熱度榜
圖2 能源技術(shù)熱度版圖
與“胡煥庸線”對比(見圖3),二者在地域分布是吻合的,這也是我國人口密度對比線的佐證;而與之形成強烈反差的我國陸域能源資源分布恰好是東稀西密,構(gòu)成供給側(cè)與需求側(cè)間的不平衡局面,是我國現(xiàn)代能源體系建設(shè)面臨的最大挑戰(zhàn)。
圖3 胡煥庸線
截至2016年12月31日,平臺系統(tǒng)生成Top100熱詞。作為一種人工干預(yù)方法,用能源領(lǐng)域熱詞網(wǎng)絡(luò)語(熱詞以TOP100為主,相關(guān)內(nèi)容開展至TOP1000)來串聯(lián)造句成段,形成對國內(nèi)外總體態(tài)勢描述和發(fā)展趨勢預(yù)判。
(1)領(lǐng)域方向和技術(shù)熱點:新能源已成為能源領(lǐng)域的重點發(fā)展方向;近幾年來,新能源汽車、太陽能技術(shù)等為中國能源技術(shù)聚焦的熱點。
(2)企業(yè)和政府的做法:就技術(shù)而言,發(fā)電技術(shù)是關(guān)鍵,全球各大公司致力于電池項目開發(fā);各國政府積極扶植綠色產(chǎn)業(yè),出臺相關(guān)補貼政策。
表8 TOP10專業(yè)熱詞(科技文獻庫)
(3)電動汽車開發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展:在新能源汽車行業(yè),我國的比亞迪、格力和長安與美國的特斯拉及德國企業(yè)等致力于電動汽車開發(fā),以動力電池(如鋰電池)系統(tǒng)為科技創(chuàng)新和投資重點。作為外圍的配套,北京、上海等地電網(wǎng)公司、環(huán)保企業(yè)開展充電站建設(shè),根據(jù)“十三五”發(fā)展規(guī)劃和城市建設(shè)要求,建成一批智能型充電樁,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好條件。
(4)我國新能源與節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展:經(jīng)歷了從持續(xù)追趕的階段起步、到強化創(chuàng)新的發(fā)展階段,現(xiàn)正跨入整體先進、制造領(lǐng)先的新時代。目前,我國新能源與節(jié)能技術(shù)研發(fā)規(guī)模大,產(chǎn)業(yè)技術(shù)有一定競爭力,產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對成熟、制造優(yōu)勢明顯。
根據(jù)TOP1000能源領(lǐng)域熱詞列表梳理排序得到。
2.4.1熱點國家排行榜
Top100之內(nèi):中國、美國和德國;Top200-300的有:英國;Top300之后的有:印度、日本、澳大利亞、歐盟國家和加拿大等。
2.4.2熱點國內(nèi)城市排行榜
Top100之內(nèi):北京、上海;Top100-200的有:深圳;Top200-300的有:珠海、蘇州、重慶;Top300-500之后的有:成都、杭州、廣州、天津、濟南、南京;Top500之后的有:武漢、寧波、合肥、青島、大連、無錫和南昌等。
2.4.3熱點新能源汽車企業(yè)排行榜
Top100之內(nèi):比亞迪、格力、特斯拉、長安;Top200-300的有:北汽、寶馬;Top300-500的有:三星;Top500之后的有:奇瑞、奧迪、東風(fēng)、上汽、吉利、通用汽車、沃爾沃等。
以科技專業(yè)文獻信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計量基礎(chǔ),進行能源領(lǐng)域?qū)I(yè)熱詞分析,生成熱詞云圖(見圖4、圖5)。作為一種人工干預(yù)方法,應(yīng)用專業(yè)知識對熱詞列表進行篩選整理,匯總成TOP10專業(yè)熱詞表見表8。對表8數(shù)據(jù)梳理歸類,可分為如下三種情況。
圖4 能源領(lǐng)域熱詞云圖
圖5 其他方面熱詞云圖
(1)近期推廣實用技術(shù):以綠色發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)等重大需求為牽引,推廣普及先進能源、高效節(jié)能和污染治理技術(shù),把技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢。應(yīng)用工業(yè)節(jié)能、智能生態(tài)建筑、高效清潔煤利用等技術(shù),為能源的高效、清潔利用提供技術(shù)保障。
(2)中期開發(fā)新型技術(shù):加強信息技術(shù)與能源技術(shù)的深度融合,推動能源互聯(lián)網(wǎng)與分布式能源、智能電網(wǎng)、智慧能源等技術(shù)發(fā)展;在可再生能源規(guī)?;谩δ?、新能源汽車、頁巖氣與可燃冰開采與利用、特高壓輸電、新型核電和核廢料處理技術(shù)等方面實現(xiàn)突破,為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系提供技術(shù)支撐。
(3)遠期布局前瞻技術(shù):開展氫能、可控?zé)岷司圩兊惹把丶夹g(shù)的研發(fā)和示范,占領(lǐng)能源科技的制高點,為能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
表8列述的能源技術(shù)是熱詞,同時還是基于近中期經(jīng)濟和特性指標(biāo)綜合權(quán)衡的結(jié)果,所以前瞻性技術(shù)未能進入TOP排行榜。還有關(guān)于核電、生物燃料和煤炭凈化及其碳捕獲技術(shù)是否屬低碳技術(shù),學(xué)界是存在爭議的。對比社會輿情與專業(yè)文獻的熱點,二者通常不一致,如新能源汽車是社會輿情的熱點,但不是學(xué)界關(guān)注的重點。
作為一種全新的研究范式,對于能源大數(shù)據(jù)的判斷分析,在應(yīng)用層面需綜合考慮如下三個方面因素。
(1)參考度。由于信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作僅二年時間,積累數(shù)據(jù)資源有局限性,所包含內(nèi)容不一定全面、觀察角度不一定精準(zhǔn),因而形成判斷可能與實際情況有偏差;但作為分析全局問題的一份基礎(chǔ)資料,還是有相應(yīng)的參考價值。
(2)關(guān)聯(lián)度。從排序情況看,北京一般總是名列前茅,這是由于其作為我國的首都,是各類資訊的發(fā)源地,體現(xiàn)了全國信息樞紐港作用(信息的集聚和擴散),而不一定是相關(guān)領(lǐng)域狀況的標(biāo)量。但應(yīng)該認(rèn)同的是:熱度值與相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r具有正關(guān)聯(lián)性。
(3)認(rèn)可度。對分析計算結(jié)果的解讀,需要大量的背景資料支撐,而此熱度值和熱詞等,僅是一種數(shù)量的標(biāo)識和重點的標(biāo)識,可有不同的理解和認(rèn)可度。只有通過不同觀點的交流碰撞,推動新型科學(xué)研究范式的發(fā)展。
根據(jù)大數(shù)據(jù)分析顯示:目前我國在這四個方面發(fā)展是不充分的,也是不平衡的,為全面實現(xiàn)建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系,要制定具體細致的實施進程表,根據(jù)先易后難的原則,做到單點突破和綜合平衡的結(jié)合,建議如下。
(1)實現(xiàn)能源高效化的關(guān)鍵在需求側(cè),要繼續(xù)強化市場機制、充分發(fā)揮好需求側(cè)響應(yīng)作用,保持供給側(cè)與需求側(cè)良性互動;
(2)基于社會各方對能源低碳化、能源安全保障的較高共識度,要發(fā)揮好供給側(cè)的推動作用,充分動員全社會力量的積極支持和共同參與;
(3)對于有相當(dāng)難度的能源清潔化問題,要發(fā)揮好供給側(cè)的引領(lǐng)作用,創(chuàng)新體制機制,在商業(yè)運行模式上尋求突破點和適宜的解決方案。
(4)對于綜合性能源體系問題,從供給側(cè)改革入手,重點調(diào)整平衡好清潔、安全和高效三者間關(guān)系。
為使能源技術(shù)革命已成為推進我國能源革命的新動能,要發(fā)揮能源科技對能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的支撐引領(lǐng)作用,要加快形成新能源技術(shù)相對于傳統(tǒng)化石能源的競爭優(yōu)勢,建議如下。
(1)著力提高化石能源和可再生能源的開發(fā)技術(shù)水平,降低能源成本,尤其是提升可再生能源的競爭力,為能源品種的選擇提供更多可能性,以實現(xiàn)能源的安全保障和清潔化。
(2)以智慧能源技術(shù)為重點,構(gòu)建安全高效的能源基礎(chǔ)設(shè)施體系,形成支撐多能源協(xié)調(diào)互補、及時有效接入的能源互聯(lián)網(wǎng),推廣智能儲能設(shè)施、智能用電設(shè)施,實現(xiàn)能源供需信息的實時匹配和智能化響應(yīng),確?,F(xiàn)代能源體系高效運營。
(3)以能源低碳技術(shù)為主攻方向,應(yīng)用能源外部成本核算法,發(fā)揮好碳稅的杠桿作用,打造低碳發(fā)展優(yōu)勢,使我國在全球能源變革和應(yīng)對氣候變化國際合作行動中占據(jù)主動和引領(lǐng)地位。
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