CN115760422A - 一种基于区块链技术的电力市场交易系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于区块链技术的电力市场交易系统及方法，包括：联盟链和与联盟链连接的星际文件系统；联盟链包括多个参与成员节点和联盟存储双链，联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；参与成员节点，用于接收和验证交易信息，并当通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；金融信息链，用于存储所述节点中的金融信息；关键信息链，用于存储通过验证后的交易信息的关键信息；星际文件系统，用于存储通过验证后的交易信息的元数据；本发明的联盟链具有区块链公开透明、不可篡改的特性，能够解决电力交易体系所面临的数据安全问题，保证了在进行电力交易时信息的准确以及安全，使联盟链具有更好的给开放性。

Description

一种基于区块链技术的电力市场交易系统及方法

技术领域

本发明属于电力供应链领域，具体涉及一种基于区块链技术的电力市场交易系统及方法。

背景技术

数字货币的快速发展是的人们对区块链的关注程度加深，区块链技术已经处于飞速发展的阶段，而区块链在电力市场领域仍然存在着巨大的潜力。

电力交易系统采用的是集中式架构管理，交易结果和过程对于市场成员来说时一个“黑匣子”，目前区块链在电力交易系统方面的应用仍然停留在初级阶段，大多数研究围绕具体的小规模应用场景展开，而且缺乏与电力市场实际交易情况的结合。

区块链本质上是一个具有去中心化特征的分布式账本，区块链上的数据具有不可被篡改、公开透明的特性，能够很好地解决电力交易市场上存在的难以检验交易执行过程合规性的问题，目前市场上电力市场交易系统难以检验交易执行过程的合规性，并且交易信息安全性也不高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种基于区块链技术的电力市场交易系统，包括：

联盟链和与所述联盟链连接的星际文件系统；

所述联盟链包括多个参与成员节点和联盟存储双链，所述联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；

所述参与成员节点，用于接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；

所述金融信息链，用于存储所述参与成员节点中的金融信息；

所述关键信息链，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息；

所述星际文件系统，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据；

其中，多个参与成员节点被预先选择为记账人节点。

优选的，所述参与成员节点包括：身份信息验证模块、市场交易模块和数据存储模块；

所述市场交易模块，用于通过所述记账人节点接收交易公告、交易申报信息和交易出清信息，并通过记账人节点或参与成员节点进行验证，当所述交易出清信息通过验证后，执行交易出清结果；

所述数据存储模块，用于将通过信息通过记账人节点或参与成员节点验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息得元数据存储在星际文件系统，将所述参与成员节点的金融信息存储在金融信息链，将通过验证后交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息存储在关键信息链；

其中，所述金融信息至少包括下述中的一种或多种：授信信息、融信信息、融资信息、企业信用信息及企业负债信息；所述关键信息至少包括下述中的一种或多种：合同、图片、发票和哈希值。

优选的，所述市场交易模块包括：交易公告单元、交易申报单元和市场出清单元；

所述交易公告单元，用于对接收的交易公告，通过所述记账人节点进行投票验证，并当票数超过预先设置的票数时，确定有权参与市场交易申报的记账人，当所述票数没有超过预先设置的票数时，舍弃所述交易公告；

所述交易申报单元，用于对接收的交易申报信息，通过所述记账人节点验证后，将符合要求的交易申报信息发送给市场运营机构，将没有通过验证的交易申报信息进行舍弃；

所述市场出清单元，用于对接收的交易出清信息，通过所有参与成员节点验证后，执行通过验证的交易出清结果，将没有通过验证的交易出清信息进行舍弃；

其中，所述参与成员节点至少包括下述中的一种或多种：合作企业节点、电力交易中心节点、调度中心节点、监管机构节点、电网节点和市场运营机构节点。

优选的，所述星际文件系统，具体用于：

存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据，并根据所述元数据位置生成哈希值；

将所述哈希值存储到所述关键信息链中。

优选的，所述联盟链的内部、联盟链与星际文件系统通过智能合约进行交互；

其中，所述智能合同至少包括下述中的一种或多种：数据管理智能合约、数据访问智能合约、数据存储智能合约和联盟存储双链与星际文件系统交互智能合约。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于区块链技术的电力市场交易方法，包括：

通过联盟链的参与成员节点接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；

将通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据存储在星际文件系统；

将所述验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息存储在联盟存储双链的关键信息链中；

将所述节点的金融信息存储在联盟存储双链的金融信息链中；

其中，所述联盟链至少包括下述中的一种或多种：多个参与成员节点和联盟存储双链，所述联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；多个参与成员节点被预先选择为记账人节点。

优选的，所述通过联盟链的参与成员节点接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果,包括：

通过记账人节点对接收的交易公告进行投票验证，并当票数超过预先设置的票数时，确定有权参与市场交易申报的记账人，当所述票数没有超过预先设置的票数时，舍弃所述交易公告；

通过所述记账人节点对接收的交易申报信息进行验证，将通过验证的交易申报信息发送给市场运营机构，将没有通过验证的交易申报信息进行舍弃；

通过所有参与成员节点对接收的交易出清信息进行验证，执行验证通过的交易出清结果，对没有通过验证的市场交易出清信息进行舍弃；

其中，所述节点的类型包括参与成员节点和记账人节点；所述参与成员节点至少包括下述中的一种或多种：合作企业节点、电力交易中心节点、调度中心节点、监管机构节点、电网节点和市场运营机构节点。

优选的，所述通过所述记账人节点对接收的交易公告进行投票验证之前，还包括：

所述市场运营机构节点对其他参与成员节点的法人信息、市场注册、准入信息进行验证。

优选的，所述关键信息至少包括下述中的一种或多种：合同、图片、发票和哈希值。

优选的，所述将通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据存储在星际文件系统之后，还包括：

当需要查询所述交易公告、交易申报信息和市场交易出清信息的元数据时，通过所述哈希值索引出存储在星际文件系统的交易公告、交易申报信息和市场交易出清信息的元数据。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

本发明提供了一种基于区块链技术的电力市场交易系统及方法，包括：联盟链和与所述联盟链连接的星际文件系统；所述联盟链包括多个参与成员节点和联盟存储双链，所述联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；所述参与成员节点，用于接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；所述金融信息链，用于存储所述节点中的金融信息；所述关键信息链，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息；所述星际文件系统，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据；其中，多个参与成员节点被预先选择为记账人节点；本发明的联盟链具有区块链公开透明、不可篡改的特性，能够解决电力交易体系所面临的数据安全问题，保证了在进行电力交易时信息的准确以及安全，使联盟链具有更好的给开放性。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于区块链技术的电力市场交易系统示意图；

图2为本发明提供的智能合约图；

图3为本发明提供的一种基于区块链技术的电力市场交易方法流程示意图；

图4为本发明提供的电力交易系统优化方法具体实施流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

实施例1：

本发明提供的一种基于区块链技术的电力市场交易系统如图1所示，包括：

联盟链和与所述联盟链连接的星际文件系统；

所述联盟链包括多个参与成员节点和联盟存储双链，所述联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；

所述参与成员节点，用于接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；

所述金融信息链，用于存储所述参与成员节点中的金融信息；

所述关键信息链，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息；

所述星际文件系统，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据；

其中，多个参与成员节点被预先选择为记账人节点。

联盟链中每个区块都是由多个指定的记账人节点共同决定的；

优选的，所述参与成员节点包括：

身份信息验证模块、市场交易模块和数据存储模块；

所述市场交易模块，用于通过所述记账人节点接收的交易公告、交易申报信息和交易出清信息，并通过记账人节点或参与成员节点进行验证，当所述交易出清信息通过验证后，执行交易出清结果；

联盟链与外部的市场成员通过应用层进行交互，为客户提供友好的交互方式；

所述数据存储模块，用于将通过信息通过记账人节点或参与成员节点验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息得元数据存储在星际文件系统，将所述参与成员节点的金融信息存储在金融信息链，将通过验证后交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息存储在关键信息链；

其中，所述金融信息至少包括下述中的一种或多种：授信信息、融信信息、融资信息、企业信用信息及企业负债信息；所述关键信息至少包括下述中的一种或多种：合同、图片、发票和哈希值。

优选的，所述市场交易模块包括：交易公告单元、交易申报单元和市场出清单元；

所述交易公告单元，用于对接收的交易公告，通过所述记账人节点进行投票验证，并当票数超过预先设置的票数时，确定有权参与市场交易申报的记账人，当所述票数没有超过预先设置的票数时，舍弃所述交易公告；

所述交易申报单元，用于对接收的交易申报信息，通过所述记账人节点验证后，将符合要求的交易申报信息发送给市场运营机构，将没有通过验证的交易申报信息进行舍弃；

所述市场出清单元，用于对接收的交易出清信息，通过所有参与成员节点验证后，执行通过验证的交易出清结果，将没有通过验证的交易出清信息进行舍弃；

其中，所述参与成员节点至少包括下述中的一种或多种：合作企业节点、电力交易中心节点、调度中心节点、监管机构节点、电网节点和市场运营机构节点。

优选的，所述星际文件系统，具体用于：

存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据，并根据所述元数据位置生成哈希值；

将所述哈希值存储到所述关键信息链中。

如图2所示，所述联盟链的内部、联盟链与星际文件系统通过智能合约进行交互；

其中，所述智能合同至少包括下述中的一种或多种：数据管理智能合约、数据访问智能合约、数据存储智能合约和联盟存储双链与星际文件系统交互智能合约。

设计联盟链外部的服务层，主要包括对适配层信息进行解析、转换、加工、形成标准化数据，处理分布式环境运行时的数据传输问题，缓存频繁请求的数据，定义中间件于接入的应用系统之间的关联关系，保证数据的正确性和一致性，提供规范的功能接口。

设计联盟链外部的适配层，适配层包括数据访问间协议适配以及接口协议适配两个主要功能。接口协议适配能够在应用中间件框架中集成区块链系统，能够满足适配不同区块链系统所使用的通信访问协议；数据访问协议适配能够实现对不同类型数据库的访问；具备读写中间件数据库的能力，能够将数据转变为标准化数据。本发明能够解决集中式架构下，难以检验交易执行过程的合规性以及提高交易信息安全性的问题。

实施例2：

本发明提供的一种基于区块链技术的电力市场交易方法如图3所示，包括：

步骤1：通过联盟链的参与成员节点接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；

步骤2：将通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据存储在星际文件系统；

步骤3：将所述验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息存储在联盟存储双链的关键信息链中；

步骤4：将所述节点的金融信息存储在联盟存储双链的金融信息链中；

其中，所述联盟链至少包括下述中的一种或多种：多个参与成员节点和联盟存储双链，所述联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；多个参与成员节点被预先选择为记账人节点。

具体地，步骤1包括：

以区块链为基础，构建以合作企业节点、电力交易中心节点和调度中心节点、监管机构节点和电网节点为主要参与成员节点的联盟链，联盟链的参与成员节点准备好身份信息和公私钥对，身份信息是参与机构的法人信息、市场注册、准入信息，市场运营机构节点负责检查验证，通过后方能登入联盟链，设置电网节点为联盟链的超级节点，对联盟链的其它参与成员节点进行管理，记账人节点为预先选择的参与成员节点，联盟链内部可以制定多个预选记账人节点，每个区块的产生由指定的记账人节点共同决定，存在证书颁发机构CA，CA要能够保证每个参与成员的身份和信息安全。

每次进行电力市场交易，公钥随发布的交易信息一同在联盟链网络中广播，其他联盟链中参与成员可以根据公钥确定交易信息发布来源，而私钥是每个参与成员管理数据的关键，采取密码学加密方法，保证信息安全，交易信息至少包括下述中的一种或多种：交易公告、交易申报信息和交易出清信息。

如图4所示，交易公告阶段，联盟链外的交易成员通过应用层在联盟链中发布交易公告，交易成员使用自己的私钥加密交易公告信息，将该信息发布于联盟链上，联盟链记账人节点接收并进行确认，收到信息的记账人能够满足市场交易的要求，则验证通过，发布环节结束，进入交易申报阶段。

交易申报阶段，发布交易公告阶段能够满足市场交易的要求的记账人节点有权参与市场交易申报，使用私钥加密交易申报信息，然后在联盟链中发布，经记账人节点验证之后，符合要求的申报将被市场运营机构采纳；

市场出清阶段，市场运营机构按照市场交易规则，根据申报信息进行市场交易出清，出清信息发布在联盟链网络中，联盟链成员进行验证，通过的市场出清结果将会被执行；本发明联盟链的内容使用XML标记语言记录，技术成熟、简介规范，语义明确且用检查容易，本发明的联盟链具有区块链公开透明、不可篡改的特性，能够解决电力交易体系所面临的数据安全问题，保证了在进行电力交易时信息的准确以及安全，使联盟链具有更好的给开放性。

具体地，步骤2包括：

将通过验证后交易公告文件、交易申报信息文件和交易出清信息文件存储在星际文件系统IPFS中，交易公告文件、交易申报信息文件和交易出清信息文件含有交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据，根据交易公告文件、交易申报信息文件和交易出清信息文件的存储位置，生成哈希值，将哈希值发送给关键信息链(DIAC链)，当需要查询所述交易公告、交易申报信息和市场交易出清信息的元数据时，通过所述哈希值索引出存储在星际文件系统的交易公告、交易申报信息和市场交易出清信息的元数据，本发明针对区块链运行时效率低下，处理事务速度太慢的问题，本发明提出使用联盟链以及星际文件系统IPFS进行链上链下双存储结构来加快事务处理速度，本发明通过在区块链实验平台部署联盟链进行实验，通过6组数据，实验的存储、读取成功率为100％，发起不同数据量的存储读取请求。结果表明：节点越少性能越好；文件越小效率越高；IPFS效率明显高于区块链效率，说明IPFS不但扩展了区块链空间，而且提高了区块链效率。

具体地，步骤3包括：

将通过验证后的交易公告文件、交易申报信息文件和交易出清信息中的关键信息存储在关键信息链上，关键信息至少包括下述中的一种或多种：合同、图片、发票和哈希值，通过联盟存储双链与星际文件系统交互智能合约接收星际文件系统IPFS发送的哈希值，本发明通过在联盟链上存储交易公告文件、交易申报信息文件和交易出清信息的关键信息，有利于保护交易信息的关键信息。

具体地，步骤4包括：

将联盟链中参与成员节点的金融信息存储在金融信息链(FIAC链)上，金融信息至少包括下述中的一种或多种：授信信息、融信信息、融资信息、企业信用信息及企业负债信息，本发明通过金融信息链可以让交易成员更方便了解各参与成员的信息。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链技术的电力市场交易系统，其特征在于，包括：联盟链和与所述联盟链连接的星际文件系统；

所述联盟链包括多个参与成员节点和联盟存储双链，所述联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；

所述参与成员节点，用于接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；

所述金融信息链，用于存储所述参与成员节点中的金融信息；

所述关键信息链，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息；

所述星际文件系统，用于存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据；

其中，多个参与成员节点被预先选择为记账人节点。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参与成员节点包括：

身份信息验证模块、市场交易模块和数据存储模块；所述市场交易模块，用于通过所述记账人节点接收交易公告、交易申报信息和交易出清信息，并通过记账人节点或参与成员节点进行验证，当所述交易出清信息通过验证后，执行交易出清结果；

所述数据存储模块，用于将通过信息通过记账人节点或参与成员节点验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息得元数据存储在星际文件系统，将所述参与成员节点的金融信息存储在金融信息链，将通过验证后交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息存储在关键信息链；

其中，所述金融信息至少包括下述中的一种或多种：授信信息、融信信息、融资信息、企业信用信息及企业负债信息；所述关键信息至少包括下述中的一种或多种：合同、图片、发票和哈希值。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述市场交易模块包括：交易公告单元、交易申报单元和市场出清单元；

所述交易公告单元，用于对接收的交易公告，通过所述记账人节点进行投票验证，并当票数超过预先设置的票数时，确定有权参与市场交易申报的记账人，当所述票数没有超过预先设置的票数时，舍弃所述交易公告；

所述交易申报单元，用于对接收的交易申报信息，通过所述记账人节点验证后，将符合要求的交易申报信息发送给市场运营机构，将没有通过验证的交易申报信息进行舍弃；

所述市场出清单元，用于对接收的交易出清信息，通过所有参与成员节点验证后，执行通过验证的交易出清结果，将没有通过验证的交易出清信息进行舍弃；

其中，所述参与成员节点至少包括下述中的一种或多种：合作企业节点、电力交易中心节点、调度中心节点、监管机构节点、电网节点和市场运营机构节点。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述星际文件系统，具体用于：

存储通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据，并根据所述元数据位置生成哈希值；

将所述哈希值存储到所述关键信息链中。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述联盟链的内部、联盟链与星际文件系统通过智能合约进行交互；

其中，所述智能合同至少包括下述中的一种或多种：数据管理智能合约、数据访问智能合约、数据存储智能合约和联盟存储双链与星际文件系统交互智能合约。

6.一种基于区块链技术的电力市场交易方法，其特征在于，包括：

通过联盟链的参与成员节点接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果；

将通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据存储在星际文件系统；

将所述验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的关键信息存储在联盟存储双链的关键信息链中；

将所述节点的金融信息存储在联盟存储双链的金融信息链中；

其中，所述联盟链至少包括下述中的一种或多种：多个参与成员节点和联盟存储双链，所述联盟存储双链包括金融信息链和关键信息链；多个参与成员节点被预先选择为记账人节点。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过联盟链的参与成员节点接收和验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息，当所述验证交易公告、交易申报信息和交易出清信息通过验证后，根据所述交易出清信息执行交易出清结果,包括：

通过记账人节点对接收的交易公告进行投票验证，并当票数超过预先设置的票数时，确定有权参与市场交易申报的记账人，当所述票数没有超过预先设置的票数时，舍弃所述交易公告；

通过所述记账人节点对接收的交易申报信息进行验证，将通过验证的交易申报信息发送给市场运营机构，将没有通过验证的交易申报信息进行舍弃；

通过所有参与成员节点对接收的交易出清信息进行验证，执行验证通过的交易出清结果，对没有通过验证的市场交易出清信息进行舍弃；

其中，所述节点的类型包括参与成员节点和记账人节点；所述参与成员节点至少包括下述中的一种或多种：合作企业节点、电力交易中心节点、调度中心节点、监管机构节点、电网节点和市场运营机构节点。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述记账人节点对接收的交易公告进行投票验证之前，还包括：

所述市场运营机构节点对其他参与成员节点的法人信息、市场注册、准入信息进行验证。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述关键信息至少包括下述中的一种或多种：合同、图片、发票和哈希值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将通过验证后的交易公告、交易申报信息和交易出清信息的元数据存储在星际文件系统之后，还包括：

当需要查询所述交易公告、交易申报信息和市场交易出清信息的元数据时，通过所述哈希值索引出存储在星际文件系统的交易公告、交易申报信息和市场交易出清信息的元数据。

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