CN115622107B - 一种基于电力现货市场的车网互动方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于电力现货市场的车网互动方法及系统,所述方法包括:调整局域电网内多个充电站的效能指数;根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流,本发明按照基于电力现货市场的车网互动方法开展充电服务费的动态计算,可实现当变压器负载、电网输电资源富裕、充电桩使用率低时,降低充电电价,引导车主进入场站充电;当变压器负载高、电网输电阻塞、充电桩使用率高时,提高充电电价,引导车主延缓充电或寻找电价更低的场站充电,综上,本发明通过充电电价现货变化,引导充电潮流,实现全网经济最优的方式。
Description
技术领域
本发明实施例涉及车网互动技术领域,具体涉及一种基于电力现货市场的车网互动方法及系统。
背景技术
目前,充电车主主要通过小区自有充电桩和社会公共充电桩两种模式完成充电。但由于小区充电桩安装涉及固定车位、小区变电容量预留等客观因素,安装不具备普遍性。因此,社会公共充电将成为未来充电市场的主力军。
与新能源汽车迅猛发展的大背景相比,车辆充电的难点、痛点越发显现。充电桩建设运营仍处于无序竞争阶段,充电负荷与电网间物理连接、潮流分布缺乏统一规划和管理,缺乏充电桩建设、运营及车网互动方面的政策奖励和引导机制,致使很难形成统一、规范、有序、高效的一体化充电网络。
同时,社会公共充电存在分布地域广、分布离散、充电不规律等问题,大规模新能源汽车充电势必造成配电网运营压力激增,加之充电服务费(充电电价)多以简单的区域划分充电电价为主,充电服务费无法反应市场真实诉求和电网经济运行情况,电价因素对于充电行为的引导未达到充分体现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是大规模新能源汽车充电造成配电网运营压力激增,以及充电服务费无法反应市场真实诉求和电网经济运行情况,电价因素对于充电行为的引导未达到充分体现,针对上述现有技术的不足,提供一种基于电力现货市场的车网互动方法及系统。
为实现上述技术目的,本发明采取的技术方案为:一种基于电力现货市场的车网互动方法,包括:
调整局域电网内多个充电站的效能指数;
根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流。
优选地,根据充电站对应配电变压器负载率、局域电网充电站平均使用率、单一充电站使用率、局域电网内充电站的平均效能指数以及区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
优选地,所述的调整局域电网内充电站的效能指数包括:
将充电站对应配电变压器负载率与区域电网输电阻塞率进行对比;
当充电站对应配电变压器负载率大于区域电网输电阻塞率时,根据充电站对应配电变压器负载率调整局域电网内充电站的效能指数;
否则,根据区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
优选地,包括:
设定充电站对应配电变压器负载率阈值;
判断充电站对应配电变压器负载率是否大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值;
当充电站对应配电变压器负载率大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值时,则进行限电。
优选地,包括:
设定区域电网输电阻塞率阈值;
判断区域电网输电阻塞率是否大于等于区域电网输电阻塞率阈值;
当区域电网输电阻塞率大于等于区域电网输电阻塞率阈值时,则进行限电。
优选地,所述局域电网内充电站的效能指数的计算公式为:
As=A*[1+(Ps-P)]*MAX(Qs,G);
其中,A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数;Ps表示单一充电站使用率;P表示局域电网充电站平均使用率;Qs表示充电站对应配电变压器负载率;G表示区域电网输电阻塞率。
优选地,包括:
根据局域电网内充电站的平均效能指数以及局域电网内充电站的效能指
数迭代计算效能指数波动率;
直至效能指数波动率小于等于效能指数波动率阈值。
优选地,所述效能指数波动率的计算公式为:
ω=(As-A)/A;
其中,ω表示效能指数波动率;A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数。
本发明还提供了一种基于电力现货市场的车网互动系统,包括:
调整单元,用于调整局域电网内多个充电站的效能指数;
引导单元,用于根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流。
优选地,根据充电站对应配电变压器负载率、局域电网充电站平均使用率、单一充电站使用率、局域电网内充电站的平均效能指数以及区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
优选地,所述调整单元包括:
对比模块,用于将充电站对应配电变压器负载率与区域电网输电阻塞率进行对比;
第一调整模块,用于当充电站对应配电变压器负载率大于区域电网输电阻塞率时,根据充电站对应配电变压器负载率调整局域电网内充电站的效能指数;
第二调整模块,用于当充电站对应配电变压器负载率小于区域电网输
电阻塞率时,根据区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
优选地,所述调整单元包括:
第一设定单元,用于设定充电站对应配电变压器负载率阈值;
第一判断单元,用于判断充电站对应配电变压器负载率是否大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值;
第一限电单元,用于当充电站对应配电变压器负载率大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值时进行限电。
优选地,所述调整单元包括:
第二设定单元,用于设定区域电网输电阻塞率阈值;
第二判断单元,用于判断区域电网输电阻塞率是否大于等于区域电网输电阻塞率阈值;
第二限电单元,用于当区域电网输电阻塞率大于等于区域电网输电阻塞率阈值时进行限电。
优选地,所述局域电网内充电站的效能指数的计算公式为:
As=A*[1+(Ps-P)]*MAX(Qs,G);
其中,A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数;Ps表示单一充电站使用率;P表示局域电网充电站平均使用率;Qs表示充电站对应配电变压器负载率;G表示区域电网输电阻塞率。
优选地,还包括:计算单元,用于根据局域电网内充电站的平均效能指数以及局域电网内充电站的效能指数迭代计算效能指数波动率;直至效能指数波动率小于等于效能指数波动率阈值。
优选地,所述效能指数波动率的计算公式为:
ω=(As-A)/A;
其中,ω表示效能指数波动率;A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本发明按照基于电力现货市场的车网互动方法开展充电服务费的动态计算,可实现当变压器负载、电网输电资源富裕、充电桩使用率低时,降低充电电价,引导车主进入场站充电;当变压器负载高、电网输电阻塞、充电桩使用率高时,提高充电电价,引导车主延缓充电或寻找电价更低的场站充电。
综上,本发明通过充电电价现货变化,引导充电潮流,实现全网经济最优的方式。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本发明一种基于电力现货市场的车网互动方法的流程图;
图2是本发明一种基于电力现货市场的车网互动系统的结构示意图;
图3是本发明一种基于电力现货市场的车网互动系统的其中一个实施例的结构示意图;
图4是本发明一种基于电力现货市场的车网互动系统的另一个实施例的结构示意图;
图5是本发明一种基于电力现货市场的车网互动系统的再一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
电力现货市场的车网互动是以电力现货市场为理论基础,即买卖双方根据合同,在未来一个时间段内(例如24小时或48小时)、在计量点处交割某一特定数量和质量的电力商品的一种互动形式。
本办法是基于电力现货市场的车网互动方法,参照电力现货市场规则,将充电站模拟为发电厂,建立日前和日内的充电电价形成机制,由充电站配电变压器负载率和充电站充电使用率,作为反映充电容量利用和通道阻塞情况的因素,充电车主参照各充电站的效能指数的波动,形成充电流,与局部配电电网形成互动,值得说明的是,本示例性实施例中,用效能指数来表征充电站的充电电价,效能指数等于充电电价,也就是说,本实施例中根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流,即根据局域电网内多个充电站的充电电价来引导充电潮流。
其中,日前电价是指发电侧电力市场运行部门建立和运行现货市场,以满足电力的供需平衡,确定第二天每一个车网(电动车-电网)互动时段内的发电计划,并计算在每个区域参考节点和发电机组上网点的现电价。电力市场运行规则必须划分车网互动时段。可以采用每30分钟为一个车网互动时段,整点结束或半小时结束。实时电价是指,为了保证供需平衡、维持系统稳定,发电侧电力市场运行部门可以在当天实时修改发电厂发电计划,发布实时调度指令,并计算在每一个区域参考节点上的实时发电电价。
如图1所示,本发明提供了一种基于电力现货市场的车网互动方法,包括步骤:调整局域电网内多个充电站的效能指数;
优选地,根据充电站对应配电变压器负载率Qs、局域电网充电站平均使用率P、单一充电站使用率Ps、局域电网内充电站的平均效能指数A以及区域电网输电阻塞率G调整局域电网内充电站的效能指数A。
具体地,局域电网内充电站的效能指数的计算公式为:
As=A*[1+(Ps-P)]*MAX(Qs,G);
其中,A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数;Ps表示单一充电站使用率;P表示局域电网充电站平均使用率;Qs表示充电站对应配电变压器负载率;G表示区域电网输电阻塞率。
其中,s表示充电桩编号。
每一个充电桩均对应于连接一个配电变压器。充电站对应配电变压器负载率Qs即表示编号为s的充电桩所对应的配电变压器的负载率。充电站对应配电变压器负载率Qs根据变压器负荷以及变压器总容量计算,具体地,充电站对应配电变压器负载率Qs=充电桩对应配电变压器负荷/充电桩对应配电变压器总容量。本实施例中当充电站对应配电变压器负载率Qs较高时,表明充电桩对应的配电变压器重载,此时需对该充电桩进行限电处理,避免变压器重载带来的设备损坏,提高用电设备的使用安全性;而当充电站对应配电变压器负载率Qs较低时,说明电网资源富裕,不采取限电的措施。具体地,设定充电站对应配电变压器负载率阈值Rs,示例性地,设定充电站对应配电变压器负载率阈值为1;判断充电站对应配电变压器负载率Qs是否大于或等于充电站对应配电变压器负载率阈值Rs,即判断充电站对应配电变压器负载率Qs是否大于或等于1,当充电站对应配电变压器负载率Qs大于或等于充电站对应配电变压器负载率阈值Rs时,即当充电站对应配电变压器负载率Qs大于或等于1时,说明充电桩对应配电变压器重载,此时为避免变压器重载带来的设备损坏,针对该充电桩采取限电措施,提高用电设备的使用安全性。当充电站对应配电变压器负载率Qs小于充电站对应配电变压器负载率阈值Rs时,即当充电站对应配电变压器负载率Qs小于1时,表示电网资源丰富,不用采取限电等措施。优选地,为方便读取数据,充电站对应配电变压器负载率用百分比的形式表示。
值得说明的是,局域充电网内包含多个充电站,每个充电站内包含多个充电桩。其中,局域电网充电站平均使用率P根据局域电网内正在充电的充电站负荷以及局部电网内总充电站容量来计算。具体地,局域电网充电站平均使用率P=局域电网内正在充电的充电站负荷/局部电网内总充电站容量。优选地,为方便读取数据,局域电网充电站平均使用率P用百分比的形式表示。
单一充电站使用率Ps根据其中一个充电站中正在充电的充电桩的负荷和该充电站中所有充电桩的总容量来计算,具体地,单一充电站使用率Ps=该充电站中正在充电的充电桩的负荷/该充电站中所有充电桩的总容量。优选地,为方便读取数据,单一充电站使用率用百分比的形式表示。
局域电网内充电站的平均效能指数A根据局域电网内充电站的效能指数As和局域充电网内充电桩的个数S来计算,具体地,局域电网内充电站的平均效能指数A的计算式为:
;
其中,As表示局域电网内充电站的效能指数,S表示充电桩的个数。
区域电网输电阻塞率G通过局部电网输电线路负荷和输电线路容量进行计算,具体地,区域电网输电阻塞率G=局部电网输电线路负荷/输电线路容量。本实施例中,当区域电网输电阻塞率G较高时,说明电网资源匮乏,需要采取限电措施;当区域电网输电阻塞率G较低时,说明电网资源富裕,不需采取限电等措施。具体地,设定区域电网输电阻塞率阈值,示例性地,设定区域电网输电阻塞率阈值为1;判断区域电网输电阻塞率是否大于等于区域电网输电阻塞率阈值,即判断区域电网输电阻塞率是否大于等于1;当区域电网输电阻塞率大于等于区域电网输电阻塞率阈值时,即当区域电网输电阻塞率大于等于1时,则表示电网资源匮乏,需要限电,相应地采取限电等措施。当区域电网输电阻塞率小于区域电网输电阻塞率阈值时,即当区域电网输电阻塞率小于1时,则表示电网资源丰富,无需采取限电措施。优选地,为方便读取数据,区域电网输电阻塞率用百分比的形式表示。
进一步地,在计算得到充电站对应配电变压器负载率Qs和区域电网输电阻塞率G之后,将充电站对应配电变压器负载率Qs与区域电网输电阻塞率G进行对比,当充电站对应配电变压器负载率Qs大于区域电网输电阻塞率G时,根据充电站对应配电变压器负载率Qs调整局域电网内充电站的效能指数As;否则,根据区域电网输电阻塞率G调整局域电网内充电站的效能指数As。也即,取充电站对应配电变压器负载率Qs和区域电网输电阻塞率G中较大的一个参数作为调整局域电网内充电站的效能指数As的参数,这样,能够使计算得到的局域电网内充电站的效能指数As始终为最大值,如此,可以反应市场真实诉求和电网经济运行情况,充分实现通过局域电网内充电站的效能指数引导充电行为。例如,当局域电网内充电站的效能指数等效于局域电网内充电站的电价时,则待充电的客户看到当前电站的电价较高时,便会寻求其他充电价格低的充电站进行充电,如此,一方面降低了充电价格,另一方面缓解了电网压力。
本实施例中各充电站充电桩电价将随着变压器负载、电网输电阻塞及充电站充电桩使用率变化而变化,系统通过各充电站与区域总充电情况进行对比、迭代计算,对充电电价进行优化,并引导新能源车车主充电行为。
具体地,根据局域电网内充电站的平均效能指数以及局域电网内充电站
的效能指数迭代计算效能指数波动率,直至效能指数波动率小于等于效能指数波动率阈值;示例性地,效能指数波动率阈值设置为0.01,即充电电价波动率小于等于0.01时,停止迭代,即当效能指数波动率足够小时,迭代结束。其中,效能指数波动率的计算公式为:
ω=(As-A)/A;
其中,ω表示效能指数波动率;A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数。
值得说明的是,效能指数波动率可以表示为充电电价波动率,也就是说,当充电电价波动率足够小时,迭代结束。
根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流。其中,局域电网内多个充电站的效能指数可以充电价格的形式表示。如此,本实施例中,按照基于电力现货市场的车网互动方法开展充电服务费的动态计算,可实现:当变压器负载、电网输电资源富裕、充电桩使用率低时,降低充电电价,引导车主进入场站充电;当变压器负载高、电网输电阻塞、充电桩使用率高时,提高充电电价,引导车主延缓充电或寻找电价更低的场站充电;也就说,通过充电电价现货变化,引导充电潮流,实现全网经济最优的方式。
如图2所示,本发明还提供一种基于电力现货市场的车网互动系统,包括:调整单元,用于调整局域电网内多个充电站的效能指数;引导单元,用于根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流。其中,根据充电站对应配电变压器负载率、局域电网充电站平均使用率、单一充电站使用率、局域电网内充电站的平均效能指数以及区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
如图3所示,所述调整单元包括:对比模块,用于将充电站对应配电变压器负载率与区域电网输电阻塞率进行对比;第一调整模块,用于当充电站对应配电变压器负载率大于区域电网输电阻塞率时,根据充电站对应配电变压器负载率调整局域电网内充电站的效能指数;第二调整模块,用于当充电站对应配电变压器负载率小于区域电网输电阻塞率时,根据区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
如图4所示,本发明提供的一种基于电力现货市场的车网互动系统包括:第一设定单元,用于设定充电站对应配电变压器负载率阈值;第一判断单元,用于判断充电站对应配电变压器负载率是否大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值;第一限电单元,用于当充电站对应配电变压器负载率大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值时进行限电。
如图5所示,本发明提供的一种基于电力现货市场的车网互动系统包括:第二设定单元,用于设定区域电网输电阻塞率阈值;第二判断单元,用于判断区域电网输电阻塞率是否大于等于区域电网输电阻塞率阈值;第二限电单元,用于当区域电网输电阻塞率大于等于区域电网输电阻塞率阈值时进行限电。
以上,所述局域电网内充电站的效能指数的计算公式为:As=A*[1+(Ps-P)]*MAX(Qs,G);其中,A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数;Ps表示单一充电站使用率;P表示局域电网充电站平均使用率;Qs表示充电站对应配电变压器负载率;G表示区域电网输电阻塞率。本系统还包括:计算单元,用于根据局域电网内充电站的平均效能指数以及局域电网内充电站的效能指数迭代计算效能指数波动率;直至效能指数波动率小于等于效能指数波动率阈值。所述效能指数波动率的计算公式为:ω=(As-A)/A;其中,ω表示效能指数波动率;A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数。本实施例中,通过基于电力现货市场的车网互动系统,能够实现上述基于电力现货市场的车网互动方法,按照基于电力现货市场的车网互动方法开展充电服务费的动态计算,实现当变压器负载、电网输电资源富裕、充电桩使用率低时,降低充电电价,引导车主进入场站充电;当变压器负载高、电网输电阻塞、充电桩使用率高时,提高充电电价,引导车主延缓充电或寻找电价更低的场站充电;综上,通过充电电价现货变化,引导充电潮流,实现全网经济最优的方式。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种基于电力现货市场的车网互动方法,其特征在于,包括:
调整局域电网内多个充电站的效能指数;
根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流;
根据充电站对应配电变压器负载率、局域电网充电站平均使用率、单一充电站使用率、局域电网内充电站的平均效能指数以及区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数;
所述的调整局域电网内充电站的效能指数包括:
将充电站对应配电变压器负载率与区域电网输电阻塞率进行对比;
当充电站对应配电变压器负载率大于区域电网输电阻塞率时,根据充电站对应配电变压器负载率调整局域电网内充电站的效能指数;
否则,根据区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
2.根据权利要求1所述的基于电力现货市场的车网互动方法,其特征在于,包括:
设定充电站对应配电变压器负载率阈值;
判断充电站对应配电变压器负载率是否大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值;
当充电站对应配电变压器负载率大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值时,则进行限电。
3.根据权利要求1所述的基于电力现货市场的车网互动方法,其特征在于,包括:
设定区域电网输电阻塞率阈值;
判断区域电网输电阻塞率是否大于等于区域电网输电阻塞率阈值;
当区域电网输电阻塞率大于等于区域电网输电阻塞率阈值时,则进行限电。
4.根据权利要求1所述的基于电力现货市场的车网互动方法,其特征在于,所述局域电网内充电站的效能指数的计算公式为:
As=A*[1+(Ps-P)]*MAX(Qs,G);
其中,A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数;Ps表示单一充电站使用率;P表示局域电网充电站平均使用率;Qs表示充电站对应配电变压器负载率;G表示区域电网输电阻塞率。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于电力现货市场的车网互动方法,其特征在于,包括:
根据局域电网内充电站的平均效能指数以及局域电网内充电站的效能指
数迭代计算效能指数波动率;
直至效能指数波动率小于等于效能指数波动率阈值。
6.根据权利要求5所述的基于电力现货市场的车网互动方法,其特征在于,所述效能指数波动率的计算公式为:
ω=(As-A)/A;
其中,ω表示效能指数波动率;A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数。
7.一种基于电力现货市场的车网互动系统,其特征在于,包括:
调整单元,用于调整局域电网内多个充电站的效能指数;
引导单元,用于根据局域电网内多个充电站的效能指数引导充电潮流;根据充电站对应配电变压器负载率、局域电网充电站平均使用率、单一充电站使用率、局域电网内充电站的平均效能指数以及区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数;
所述调整单元包括:
对比模块,用于将充电站对应配电变压器负载率与区域电网输电阻塞率进行对比;
第一调整模块,用于当充电站对应配电变压器负载率大于区域电网输电阻塞率时,根据充电站对应配电变压器负载率调整局域电网内充电站的效能指数;
第二调整模块,用于当充电站对应配电变压器负载率小于区域电网输电阻塞率时,根据区域电网输电阻塞率调整局域电网内充电站的效能指数。
8.根据权利要求7所述的基于电力现货市场的车网互动系统,其特征在于,所述调整单元包括:
第一设定单元,用于设定充电站对应配电变压器负载率阈值;
第一判断单元,用于判断充电站对应配电变压器负载率是否大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值;
第一限电单元,用于当充电站对应配电变压器负载率大于等于充电站对应配电变压器负载率阈值时进行限电。
9.根据权利要求7所述的基于电力现货市场的车网互动系统,其特征在于,所述调整单元包括:
第二设定单元,用于设定区域电网输电阻塞率阈值;
第二判断单元,用于判断区域电网输电阻塞率是否大于等于区域电网输电阻塞率阈值;
第二限电单元,用于当区域电网输电阻塞率大于等于区域电网输电阻塞率阈值时进行限电。
10.根据权利要求7所述的基于电力现货市场的车网互动系统,其特征在于,所述局域电网内充电站的效能指数的计算公式为:
As=A*[1+(Ps-P)]*MAX(Qs,G);
其中,A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数;Ps表示单一充电站使用率;P表示局域电网充电站平均使用率;Qs表示充电站对应配电变压器负载率;G表示区域电网输电阻塞率。
11.根据权利要求7-10任意一项所述的基于电力现货市场的车网互动系统,其特征在于,还包括:
计算单元,用于根据局域电网内充电站的平均效能指数以及局域电网内充电站的效能指数迭代计算效能指数波动率;直至效能指数波动率小于等于效能指数波动率阈值。
12.根据权利要求11所述的基于电力现货市场的车网互动系统,其特征在于,所述效能指数波动率的计算公式为:
ω=(As-A)/A;
其中,ω表示效能指数波动率;A表示局域电网内充电站的平均效能指数;As表示局域电网内充电站的效能指数。
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