JP2001055145A - 動的環境下における列車乗客数の推定方法及びそれを用いた運転整理支援システム - Google Patents

動的環境下における列車乗客数の推定方法及びそれを用いた運転整理支援システム

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JP2001055145A
JP2001055145A JP11228497A JP22849799A JP2001055145A JP 2001055145 A JP2001055145 A JP 2001055145A JP 11228497 A JP11228497 A JP 11228497A JP 22849799 A JP22849799 A JP 22849799A JP 2001055145 A JP2001055145 A JP 2001055145A
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Tsutomu Hirai
力 平井
Norio Tomii
規雄 富井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動的環境下における列車乗客数の推定方法及
びそれを用いた運転整理支援システムを提供する。 【解決手段】 駅の自動改札4において、旅客の行き先
をはじめとした旅客情報等がICカード3の情報として
読み取られる。そこで、取得されたデータはその駅から
列車運行指令所5に無線又は有線によって伝送される。
そこで、列車運行指令所5で旅客流動を把握して、この
列車運行指令所5で推定した旅客数を考慮した運転整理
案を作成し、列車側に送信する。つまり、データ(各駅
における乗車予定の旅客数)は、列車運行指令所5に送
信され、列車10への乗車人数の推定、列車10からの
降車人数の推定に基づいて、列車乗客数の推定を行うこ
とができる。その旅客流動推定情報は、列車10の旅客
流動把握装置11に送信されて、運転整理が実行され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動的環境下におけ
る列車乗客数の推定方法及びそれを用いた運転整理支援
システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】大都市圏の通勤線区で列車ダイヤが乱れ
ると、輸送力が低下するため、旅客は、旅行時間の増
加、および混雑による不快感等を被ることになる。その
際輸送力を確保するために、運転指令員と呼ばれる専門
家が、列車の発車時刻を変更したり、待避駅を変更した
りして、列車ダイヤの乱れによる遅延を収束させようと
する。この一連の操作は「運転整理」と呼ばれている。
【0003】しかしながら、現在の運転整理は、主に指
令員の経験と勘による判断に基づいて行われており、定
量的な評価に基づいているわけではない。運転整理を計
算機システムで支援することが求められているが、この
ときに提示される運転整理案は、定量的な評価に基づい
て生成されるのが望ましい。
【0004】特に、旅客の視点からの評価尺度、例え
ば、総旅行時間および列車の混雑度が重要である
〔(1)荒屋真二、曽根悟、「都市型軌道輸送システム
の列車群制御とシミュレーションによる特性解析」、電
気学会論文誌C,Vol.101,No.4,pp.1
7−24,1981.(2)村田悟、C.J.Good
man、「乗客の満足度を考慮した列車群制御方式」,
第34回鉄道におけるサイバネティクス利用国内シンポ
ジウム論文集,pp.100−103,1997.〕。
そこで、旅客の視点から運転整理案を定量的に評価する
ためには、列車ダイヤが乱れたときに、各列車の乗客数
を推定することが必要になる。
【0005】ICカードなどの導入により、駅における
旅客数及び旅客の詳細な情報が取得可能になると考えら
れる〔(3)高木亮、原口竜也、曽根悟、「公共交通利
用個別支援システムIPASS」,電気学会交通・電気
鉄道研究会資料、TER−97−50,1997.〕。
これに基づいて、各列車の乗客数を推定することができ
れば、旅客の視点を考慮した運転整理案を提示できる運
転整理支援システムの構築が可能になる。
【0006】与えられたダイヤに対して、各列車の乗客
数を推定する手法は既に提案されている〔(4)家田
仁、赤松隆、高木淳、畠中秀人、「利用者均衡配分法に
よる通勤列車運行計画の利用者便益評価」,土木計画学
研究・論文集,No.6,pp.177−184,19
88.〕。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献(4)に示された方法は計画ダイヤを対象としたもの
で、実際に列車が運行された時に現れる、列車運行と旅
客数の間の「動的な相互作用」は考慮されていない。す
なわち、大都市圏における列車運行においては、ある列
車に旅客が集中すると、乗降に必要な時間が増大するの
で、その列車の発車時刻が遅れる。また、ある列車が遅
れるとその列車に旅客が集中するので、その列車は更に
遅れる。このように、列車の遅れと旅客の集中はどちら
が先に発生しても、互いに影響を与え合う。つまり、列
車運行と旅客数の間には動的な相互作用がある。実際に
列車が運行された時の各列車の乗客数を推定するために
は、ダイヤを固定的なものと考えるのではなく、このよ
うな動的環境下にあることを考慮する必要がある。
【0008】本発明は、このような、動的環境下におけ
る列車乗客数の推定方法及びそれを用いた運転整理支援
システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕動的環境下における列車乗客数の推定方法におい
て、列車の乗客数を求め、目的駅へ向けての駅での乗客
の乗車行動を予測し、目的駅へ向けての駅での乗客の降
車行動を予測し、前記乗客の乗降に基づいて列車乗客数
を推定するようにしたものである。
【0010】〔2〕運転整理支援システムにおいて、列
車への乗客数を求める手段と、目的駅へ向けての駅での
乗客の乗車行動を予測し、乗車人数を求める手段と、目
的駅へ向けての駅での乗客の降車行動を予測し、降車人
数を求める手段と、前記乗客の乗降に基づいて列車乗客
数を推定する手段と、計画ダイヤ及び実績ダイヤを記憶
する手段とを備え、前記計画ダイヤと、運転整理時刻ま
での実績ダイヤと、前記乗客数と、前記乗車人数と、前
記降車人数とに基づいて運転整理判断を行うことを特徴
とする。
【0011】〔3〕上記〔2〕記載の運転整理支援シス
テムにおいて、前記運転整理判断は、待避駅変更判断で
あることを特徴とする。
【0012】〔4〕上記〔2〕記載の運転整理支援シス
テムにおいて、前記運転整理判断は、停車駅変更判断で
あることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
【0014】図1は本発明の実施例を示す旅客流動を把
握するシステムの模式図、図2は旅客が携帯する無線通
信機能を有するICカードの構成図、図3はその列車に
搭載する制御装置の構成図である。
【0015】図1において、A駅のホーム1の旅客2は
乗車券に代わる無線通信機能を有するICカード3を携
帯する。ICカード3は、図2に示すように、アンテナ
3Aと、送信機能を有する無線部3Bと、目的駅等が記
憶されるメモリ3Cと、表示部3Dと、制御部3Eなど
を具備している。
【0016】一方、運行される列車10には、旅客流動
把握装置11が搭載される。この旅客流動把握装置11
は、図3に示すように、送受信アンテナ12、無線部1
3、CPU(中央処理装置)14、計画ダイヤや実績ダ
イヤ等を記憶するメモリ15、表示装置16などを具備
している。
【0017】そこで、図1に示すように、駅の自動改札
4において、旅客の行き先をはじめとした旅客情報等が
ICカード3の情報として読み取られる。この際の読み
取り方式としては、自動改札4におけるICカード3の
接触読み取り方式でもよいし、ICカード3の無線方式
による非接触読み取り方式でもよい。そこで、取得され
たデータはその駅から列車運行指令所5に無線又は有線
によって伝送される。
【0018】そこで、列車運行指令所5で旅客流動を把
握して、この列車運行指令所5で推定した旅客数を考慮
した運転整理案を作成し、列車側に送信する。つまり、
データ(各駅における乗車予定の旅客数)は、列車運行
指令所5に送信され、列車10への乗車人数の推定(後
述)、列車10からの降車人数の推定(後述)に基づい
て、列車乗客数の推定を行うことができる。
【0019】その旅客流動推定情報は、列車10の旅客
流動把握装置11に送信されて、運転整理が実行され
る。なお、B駅6やC駅7においても、自動改札におい
てICカードが読み込まれて、乗車する旅客数や目的駅
等の情報を列車運行指令所5に収集し、旅客数を考慮し
た運転整理案が作成され、それらのB駅6やC駅7に送
信される。
【0020】〔1〕旅客流動モデルの構築 列車ダイヤに乱れが生じた時の各列車の乗客数を正確に
推定するためには、次の条件を満たす旅客流動モデルを
構築する必要がある。
【0021】1.動的な相互作用を表現できる。
【0022】2.乗換行動が表現できる。
【0023】3.その他の条件。
【0024】本発明では、乗客数を推定する方法とし
て、上記の条件を以下のように満足する旅客流動モデル
を構築した。
【0025】(1)乗車する客数、降車する客数、車内
の客数から、必要な停車時間を算出する関数を実験デー
タから導出する。この関数を用いることで、乗降客数が
多い駅の列車遅延が表現される。これにより、列車運行
と、旅客数の動的な相互作用を表現できる。
【0026】(2)交通需要予測の分野で広く用いられ
ているロジットモデル〔(5)新谷洋二、「都市交通計
画」,技報堂出版,1993.〕に基づいた旅客行動モ
デルを構築し、旅客の乗換行動を客観的に表現可能とし
た。
【0027】(3)列車の収容可能人数を超えた旅客は
乗車できない。
【0028】これにより、複数種別の列車が存在する線
区における列車運行と旅客数の動的関係を表現できる。
【0029】よって、運転整理支援システムで必要とな
る乗客数の推定が可能となる。
【0030】次に、乗換行動を組み入れた旅客流動モデ
ルについて説明する。
【0031】〔2〕旅客流動モデル 列車運行状態や旅客数の状態は時々刻々と変化する。列
車の着発時刻などのタイミングが、わずかにずれただけ
でも、後々の旅客流動に影響を与える可能性がある。例
えばラッシュ時において、ある線区と別線区の接続駅で
は、列車の到着が遅れることで乗換客が駅ホーム上に集
中し、次発列車の発車時刻が遅延するなどの状況が考え
られる。これらの現象を表現するためには、列車運行の
動的な状態変化を逐次追っていく必要がある。よって、
動的な状態変化を表現するためには、状態変化を逐次表
現できる計算機シミュレーションを利用することが必要
である。
【0032】本方法は、列車運行シミュレーションと、
旅客流動シミュレーションから構成される。これらのシ
ミュレーションが同期を取りながら稼働することで、列
車運行と旅客流動の動的な状態変化を表現する。
【0033】列車運行シミュレーションはカラード・ぺ
トリネットに基づくモデル〔(6)富井規雄、坂口隆、
「カラード・ペトリネットによる列車運行モデルとその
列車ダイヤ作成システムへの応用」,電気学会産業シス
テム情報化研究会資料、IIS−97−25,199
7.〕を基盤としており、高速なシミュレーションを行
うことが可能である。
【0034】一方、旅客流動シミュレーションは、以下
で述べる旅客流動モデルに従う。
【0035】〔2−1〕列車運行に伴う旅客の動きを、
次の3つに大別する。
【0036】 駅への出現 乗車行動 降車行動 また、列車種別は複数ある、つまり停車駅の異なる列車
が同一線区内で運転されるのが一般的である。よって、
旅客の乗換行動(列車選択行動)を考慮する必要があ
る。本旅客流動モデルでは乗換行動を表現するために
「ロジットモデル」と呼ばれる旅客行動モデルを導入す
る。
【0037】ロジットモデルとは、交通需要予測の非集
計分析で用いられるモデルである。旅客の行動は「状況
に応じて利用可能な選択肢から最も望ましい選択肢を選
ぶ」という仮説に基づいている。このロジットモデル
は、関数形が簡潔でパラメータ推定などの操作性が高い
ため交通需要予測の分野では幅広く使われている〔上記
文献(5)〕。
【0038】ロジットモデルの例として、2つの経路か
ら1つを選ぶ場合を考える。1番目の経路を選んだとき
の効用を示す値をV1 とし、2番目の経路を選んだ場合
における同様の値をV2 とする。このとき、旅客が1番
目を選ぶ確率は、 ev1/(ev1+ev2) …(1) であり、2番目を選ぶ確率は、 ev2/(ev1+ev2) …(2) で与えられる〔(7)太田勝敏、原田昇、「やさしい非
集計分析1.非集計分析の基礎」,交通工学,Vol.
26,No.1,pp.69−76,1991.〕。
【0039】この旅客流動モデルでは、状況が変化する
中で旅客が列車に乗車するか否か、または降車するか否
かの判断を、ロジットモデルに基づいて行う。駅上に出
現した旅客は、到着した列車に乗車するか否かを判断す
る(乗車判断)。この場合には、 (1)到着した列車に乗車する。
【0040】(2)その列車を見送り次発以降の列車に
乗車する。 の望ましい方をロジットモデルに基づいて選択する。
【0041】一方、列車がある駅に到着したとき、その
列車に乗車している旅客は、そこで降車して乗り換える
か否かを判断する(降車判断)。この場合には、 (1)降車して次発以降の列車に乗車する。
【0042】(2)降車せずに乗車し続ける。 の望ましい方をロジットモデルに基づいて選ぶことにな
る。 〔2.1.1〕駅への出現 駅の旅客数は上記したように、自動改札におけるICカ
ードの読み取りにより取得する。また、このような実際
に取得されたデータに代えて、既に蓄積されている実績
としてのODデータを用いるようにしてもよい。 〔2.1.2〕乗車行動 列車が到着すると、駅で待っていた旅客は、次の各項目
を総合して、乗車するか否かを定める乗車判断を行う。
【0043】到達可能性:目的駅に後戻りすることな
く到達できることを「到達可能」とする。「到達可能」
とならない列車には乗車しない。
【0044】到達時分:乗車した場合と、次以降の列
車に乗車した場合との、目的駅までの到達時分を考慮す
る。
【0045】乗換回数:乗車した場合と、次以降の列
車に乗車した場合との、目的駅に到達するまでに最低限
必要となる乗換の回数を考慮する。
【0046】混雑度:乗車した場合と、次以降の列車
に乗車した場合との、混雑度を考慮する。
【0047】また、列車の収容可能人数を超えて乗車す
ることはできない。
【0048】乗車できなかった旅客は、次以降の列車を
待つ。
【0049】図4は本発明の実施例を示す乗車行動フロ
ーチャートである。
【0050】(1)まず、駅上に旅客がいるか否かをチ
ェックする(ステップS1)。
【0051】(2)次に、駅上に旅客がいる場合には、
目的駅に到達可能性があるか否かをチェックする(ステ
ップS2)。
【0052】(3)次に、目的駅までの到達時分、乗換
回数、混雑度を加味したロジットモデルの乗車判断を行
う(ステップS3)。ここで、乗車しないと判断される
場合にはこの処理を終了する。
【0053】(4)次に、ロジットモデルにより乗車す
ると判断される場合には、列車が収容可能人数内である
か否かをチェックする(ステップS4)。ここで、列車
が収容可能人数超過の場合には、乗車できない。
【0054】(5)上記ステップS1からステップS4
が全てYESの場合は、駅上の旅客は乗車し(ステップ
S5)、上記ステップS1からステップS4のそれぞれ
においてNOの場合には、駅上の旅客は乗車しない。 〔2.1.3〕降車行動 列車の乗客は目的駅に到着すると降車する。目的駅では
ない駅に到着したとき、乗客は、次の各項目を総合し、
乗換のために降車するか否かを定める降車判断を行う。
【0055】乗り越し:目的駅を乗り越してしまう場
合は降車する。
【0056】到達時分:降車しない場合と、降車して
乗り換えた場合との、目的駅までの到達時分を考慮す
る。
【0057】乗換回数:降車しない場合と、降車して
乗り換えた場合との、目的駅に到達するまでに最低限必
要となる乗換の回数を考慮する。
【0058】混雑度:降車しない場合と、降車して乗
り換えた場合との、混雑度を考慮する。
【0059】図5は本発明の実施例を示す降車行動フロ
ーチャートである。
【0060】(1)まず、車上に旅客がいるか否かをチ
ェックする(ステップS11)。
【0061】(2)次に、車上に旅客がいる場合には、
目的駅を乗り越すか否かをチェックする(ステップS1
2)。乗り越す場合は、降車(ステップS14)する。
【0062】(3)次に、目的駅を乗り越さない場合に
は、目的駅までの到達時分、乗換回数、混雑度を加味し
たロジットモデルの降車判断を行う(ステップS1
3)。
【0063】(4)次に、ステップS13において、降
車すると判断される場合には旅客は降車し(ステップS
14)、上記ステップS13において降車しないと判断
される場合にはこの処理を終了する。 〔2.2〕列車運行と旅客数の間の相互作用 乗車する人数、降車する人数、車内に乗車している人数
と、乗降に必要な停車時間との関係として下式を仮定
し、実験データから各パラメータα、β、γ、δを導出
する。乗降時間は、 乗降時間〔秒〕=α・(乗車する人数)+β・(降車す
る人数)+γ・(車内に乗車している人数)+δ なお、ここで、δは定数である。
【0064】この関数を用いて乗降による遅延を表現す
る。列車が駅を発車する直前の旅客数から算出された停
車時分が、その時点における停車時間を超えた場合に遅
延が発生する。
【0065】つまり、旅客数から算出した停車時間W
が、その時の実績停車時分Tよりも大きい場合、W−T
だけ遅延する。
【0066】この遅延により列車間隔が広がると、駅の
旅客数が増大する。これが「列車運行と旅客数の間の相
互作用」となる。 〔3〕具体例 〔3.1〕待避駅変更判断の例 待避駅の変更判断への適用例を図6および図7に示す。
【0067】ここでは、細線が計画ダイヤ、太線が運転
整理案を表す。計画ダイヤでは、列車Aが駅4において
列車Bを待避(接続)することになっている。駅2に
て、列車Aに遅延が発生した場合を考える。
【0068】図6は待避駅の変更を行わない場合の運転
整理案を示す。図7は列車Aが駅3で列車Bを待避する
ように変更した運転整理案である。
【0069】(1)駅1と駅4では駅6を行き先とする
旅客が多い場合、駅1と駅4に出現した旅客の多くは列
車Bに乗車すると考えられる。
【0070】よって、図6の運転整理案に比べ、列車B
の遅延が少ない図7の運転整理案が総旅行時間の視点か
らは好ましい結果になる。
【0071】(2)駅3において駅6を行き先とする旅
客が多い場合、駅4において列車Bへの乗換が可能とな
る図6の運転整理案の方が、総旅行時間の視点からは好
ましい結果になる。
【0072】この方法を運転整理支援システムに組み込
むことで、旅客の状況に応じた運転整理案を作成するこ
とができる。そこでは、各駅の旅客出現率、列車運行と
旅客数の動的な相互作用、乗換行動が考慮されており、
その状況に応じて、上記の1、または2の運転整理案の
内、より適切な案を選ぶことができる。
【0073】これにより、運転整理の判断を定量的に行
うための支援が可能となる。 〔3.2〕停車駅変更判断の例 図8は、本発明の実施例を示す列車Bが駅4で停止する
ようにした運転整理案を示す図であり、図9は本発明の
実施例を示す列車Bが駅4で停止しないようにした運転
整理案を示す図である。
【0074】図8および図9にて点線で表される計画ダ
イヤでは、列車A〜列車Eがすべての駅(駅1〜駅5)
に停車する。駅2において列車Bに遅延が生じた場合を
考える。列車Bにはそれ以上の乗車が困難なほど多くの
旅客が乗車しており、その旅客のほとんどが駅5を行き
先としているという状態を想定する。
【0075】図8の運転整理案は、駅2で発生した列車
Bの遅延に起因し、列車運行と旅客数の相互作用によ
り、遅延が増大していく様子を表す。つまり、それ以上
の乗車が不可能な列車に対しても、旅客は乗車しようと
するために、遅延が増大すると考えられる。
【0076】一方、図9の運転整理案は列車Bの停車駅
を変更し、駅4を通過させている。これは、旅客数の増
加による列車の遅延を回避するため、停車駅を変更する
という運転整理案であり〔(8)水津宏志、中田和丈、
曽根悟、「新しい運転整理手法に関する検討」,日本機
械学会第6回交通・物流部門大会講演論文集(鉄道シン
ポジウム編),No.97−13,1997〕でこれに
類似した運転整理手法が提案されている)。図8および
図9のような運転整理案に対し、旅客の視点による評価
値を算出することにより、停車駅を変更するか否かの判
断を行うことができる。
【0077】なお、上記実施例では、運転整理判断とし
て、待避駅変更判断と、停車駅変更判断について述べた
が、列車の時隔調整や臨時列車を運行させるか否かなど
の運転整理判断に適用することも可能である。
【0078】本発明の動的環境下における列車乗客数の
推定方法を用いることにより、運転整理の判断を定量的
に行うことができる。
【0079】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0080】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【0081】(1)請求項1記載の発明によれば、動的
環境下における列車乗客数の推定を確実に行うことがで
きる。
【0082】(2)請求項2記載の発明によれば、列車
乗客数の推定に基づいて、運転整理判断を支援すること
ができる。
【0083】(3)請求項3記載の発明によれば、列車
乗客数の推定に基づいて、待避駅変更判断を的確に行
い、運転整理を支援することができる。
【0084】(4)請求項4記載の発明によれば、列車
乗客数の推定に基づいて、停車駅変更判断を的確に行
い、運転整理を支援することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す旅客流動を把握するシス
テムの模式図である。
【図2】本発明の実施例を示す旅客が携帯する無線通信
機能を有するICカードの構成図である。
【図3】本発明の実施例を示す列車に搭載する制御装置
の構成図である。
【図4】本発明の実施例を示す乗車行動フローチャート
である。
【図5】本発明の実施例を示す降車行動フローチャート
である。
【図6】本発明の実施例を示す待避駅の変更を行わない
場合の運転整理案を示す図である。
【図7】本発明の実施例を示す列車Aが駅3で列車Bを
待避するように変更した運転整理案を示す図である。
【図8】本発明の実施例を示す列車Bが駅4で停止する
ようにした運転整理案を示す図である。
【図9】本発明の実施例を示す列車Bが駅4で停止しな
いようにした運転整理案を示す図である。
【符号の説明】
1 駅のホーム 2 旅客 3 ICカード(無線通信機能付き) 3A アンテナ 3B 送信機能を有する無線部 3C 目的駅等の旅客情報が記憶されるメモリ 3D 表示部 3E 制御部 4 自動改札 5 列車運行指令所 10 列車 11 旅客流動把握装置 12 送受信アンテナ 13 無線部 14 CPU(中央処理装置) 15 メモリ 16 表示装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)列車の乗客数を求め、(b)目的駅
    へ向けての駅での乗客の乗車行動を予測し、(c)目的
    駅へ向けての駅での乗客の降車行動を予測し、(d)前
    記乗客の乗降に基づいて列車乗客数を推定する動的環境
    下における列車乗客数の推定方法。
  2. 【請求項2】(a)列車の乗客数を求める手段と、
    (b)目的駅へ向けての駅での乗客の乗車行動を予測
    し、乗車人数を求める手段と、(c)目的駅へ向けての
    駅での乗客の降車行動を予測し、降車人数を求める手段
    と、(d)前記乗客の乗降に基づいて列車乗客数を推定
    する手段と、(e)計画ダイヤ及び実績ダイヤを記憶す
    る手段とを備え、(f)前記計画ダイヤと、運転整理時
    刻までの実績ダイヤと、前記乗客数と、前記乗車人数
    と、前記降車人数とに基づいて運転整理判断を行うこと
    を特徴とする運転整理支援システム。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の運転整理支援システムに
    おいて、前記運転整理判断は、待避駅変更判断であるこ
    とを特徴とする運転整理支援システム。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の運転整理支援システムに
    おいて、前記運転整理判断は、停車駅変更判断であるこ
    とを特徴とする運転整理支援システム。
JP11228497A 1999-08-12 1999-08-12 動的環境下における列車乗客数の推定方法及びそれを用いた運転整理支援システム Withdrawn JP2001055145A (ja)

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