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二高档数控机床和机器人
附件2:
《中国制造2025江宁区行动纲要》
重点领域技术路线图
南京市江宁区工业和信息化局
2016年1月
一、新一代信息技术产业
(一)集成电路及专用设备
集成电路是指通过半导体工艺将大量电子元器件集成而成的具有特定功能的电路。
本路线图主要包括集成电路设计、集成电路制造、集成电路测试封装、关键装备和材料等内容。
1.集成电路设计
移动通讯基站及终端集成电路设计
2.集成电路制造
(1)新器件
SiC外延材料及器件
3.集成电路封装
(1)倒装封装技术大面积倒装芯片球阵列封装
(2)多芯片封装双芯片封装、三维系统级封装(3DSIP)
(二)信息通信设备
信息通信设备产业是指利用电子计算机、现代通信技术等获取、传递、存储、处理和应用信息的系统和装置。
本路线图主要包括无线移动通信设备、新一代网络设备、高性能计算机与服务器(含通用中央处理器(CPU)、存储设备)等,不包括其它信息通信产品和服务。
1.重点产品
(1)无线移动通信,包括:
5G移动通信系统设备(含5G基站、5G核心网设备、5G行业专网等)、5G移动通信仪器仪表(含5G终端综测仪、5G协议一致性测试仪等)、5G移动终端(含5G消费终端、5G行业终端、M2M终端等)、5G关键芯片(含5G基带芯片、5G射频(RF)芯片、5G片上系统(SoC)芯片等)和5G关键器件(如5G高频通信器件)等。
(2)新一代网络,包括:
高速大容量光传输设备(400G/1Tbps)、高速光接入设备(10G/100Gbps)、光交换设备(100Tbps光电混合交换设备)、核心路由器(单接口400G,交换容量100T)、支持软件定义网络(SDN)的大容量交换机(1Tbps),模数数模转换(ADC/DAC)(64Gb/s以上)、数字信号处理器(DSP)芯片、光传送网(OTN)芯片(N*100G/N*400G)、光线路终端(OLT)芯片(100G/400G/1T)、波分复用-无源光网络(WDM-PON)芯片、波长选择开关(WSS)、网络处理器(400G/1T及以上)等关键零部件。
(3)高性能计算机与服务器,包括:
通用CPU、高端服务器万核级)、海量存储设备(千亿亿字节(10EB)级)、高性能计算机(百亿亿次/秒级),面向云计算和大数据的融合架构云数据中心、跨地域/多维度/多类型融合的云存储设备、基于全国产CPU的高性能计算机和高端服务器等。
2.关键技术
(1)无线移动通信,包括:
新型多址接入技术、高频段通信技术(6GHz以上)、终端间通信技术(含车联网等)、新型核心网架构技术(支持SDN、网络功能虚拟化(NFV)等)等关键技术。
(2)新一代网络技术,包括:
大容量光交换技术(100Tbps的光电混合交换技术)、高速路由交换技术(100Tbps路由交换技术)、网络管控技术(含:
NFV、SDN等)、网络测量感知技术,高速光传输技术(单端口400Gbps/1Tbps)、大容量的全光交换技术、网络设备的关键元器件技术(含:
光收发器件技术、高速交换芯片技术、支持NFV的大容量分组交换芯片技术等)、硅光子和光电集成芯片技术、WSS光交叉技术等关键技术。
(三)操作系统与工业软件
操作系统与工业软件是制造业数字化网络化智能化的基石,是新一轮工业革命的核心要素。
发展实时工业操作系统及高端制造业嵌入式系统、以工业大数据平台与制造业核心软件为代表的基础工业软件、面向先进轨道交通装备、电力装备、农业装备、高档数控机床与机器人、航空航天装备、海洋工程装备与高技术船舶等重点领域的工业应用软件,对我国工业领域自主可控,具有重要意义。
1.重点产品
(1)工业操作系统及其应用软件
衔接“核高基”等重大专项形成的成果,构建可裁剪的工业基础软件平台。
面向数字化产品与智能成套装备需求,重点研制高安全、高可信的实时工业操作系统,实现与主流控制设备、CPU与总线协议的适配,并在此基础上研发出一套嵌入式软件接口、组态语言与集成开发环境,形成嵌入式操作系统的安全性、可信性以及性能的测评标准和规范。
研制高端制造业嵌入式系统,并在先进轨道交通装备、电力装备、农业装备等重要关键领域推广应用。
(2)“云端”+“终端”工业大数据平台
面向终端与云端数据的交换融合与智能协同,研制设备端的嵌入式数据管理平台与实时数据智能处理系统,开发云端具有海量处理能力的工业数据采集、存储、查询、分析、挖掘与应用的工业数据处理软件栈。
构建覆盖产品全生命周期和制造全业务活动的工业大数据平台,支持企业内部与外部、结构化与非结构化、同步与异步、动态与静态、设备与业务、实时与历史数据的整合集成与统一访问,实现“数据驱动”。
(3)智慧工业云与制造业核心软件
研发“互联网+”智慧工业云体系架构与标准体系,构建工业资源库(包括知识库、模型库、零件库、工艺库和标准库等)。
面向“互联网+”制造生态,重构产品生命周期管理(CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM)、企业资源规划(ERP)、供应链管理(SCM)和客户关系管理(CRM)等制造业核心软件,形成新型工业云构件库。
研制数据驱动的构件组合引擎,研制工业能源管理智能化软件与协同管控平台,研制工业能源管理智能化软件与协同管控平台,构建“互联网+”智慧工业云平台,推动工业企业互联网化,形成全行业与跨行业的工业应用生态系统。
(4)重点领域工业应用软件
面向先进轨道交通装备、电力装备、高档数控机床与机器人、航空航天装备、海工装备等重点工业领域,研制涵盖从设计研发、生产制造到产品服务的全生命周期行业应用软件,重点突破产品创新开发、智能控制与分析优化、装备智能服务等关键技术,发展自主工业应用软件体系。
2.关键技术
(1)“端到端”的工业软件安全技术。
研究从设备端到云端的控制系统安全、硬件安全、网络通信安全、系统安全、数据安全、信息与系统安全本质安全等技术。
研究开发安全、高可信工业软件系统的安全标准、验证技术与认证体系。
(2)嵌入式操作系统技术。
针对实时嵌入式操作系统的安全机制及可信机理,研发满足高安全、可信嵌入式操作系统需求的实时调度算法。
研究操作系统对底层异构、复杂装备及其现场总线协议的适配技术。
研究模型驱动的控制程序统一设计、开发、测试与发布技术。
(3)设备端智能化技术。
研究小容量的嵌入式数据库系统,以及数据缓存与数据同步、交换技术。
加快研究终端的环境语义建模技术,以及实时数据动态采集、变频传输、视觉理解、单机智能分析与控制、区域协同等终端智能化新技术。
(4)工业大数据管理与分析技术。
研发工业数据的实时采集、高吞吐量存储、数据压缩、数据索引、查询优化、数据缓存等关键技术。
研究时空关联与机理模型下的数据质量检查与修复关键技术。
研究前端装备实时数据与后台信息系统关系型数据的集成技术。
突破工业大数据并行分析处理技术、机理模型建模技术、知识推理技术与仿真模型。
(5)数据驱动的构件组合技术。
研究行业垂直应用软件构件集开发和构件信息整合平台关键技术。
研究通过制造资源数据、企业数据、行业数据和互联网数据等信息要素分析驱动的行业内、企业间快速反应,动态融合、优化资源利用效率。
(四)智能制造核心信息设备
智能制造核心信息设备是制造过程各个环节实现信息获取、实时通信和动态交互及决策分析和控制的关键基础设备。
智能制造核心信息设备主要包括智能制造基础通信设备、智能制造控制系统、新型工业传感器、制造物联设备、仪器仪表和检测设备、制造信息安全保障产品。
1.重点产品
(1)智能制造基础通信设备
开发适应恶劣工业环境的高可靠、高容量、高速度、高质量的支持IPv6的高速工业交换机、高速工业无线路由器/中继器、工业级低功耗远距/近场通讯设备、快速自组网工业无线通讯设备、工业协议转换器/网关、工业通讯一致性检测设备等工业通信网络基础设备,构建面向智能制造的高速、安全可靠的工业通信网络,为实现制造信息的互联互通奠定基础。
(2)智能制造控制系统
开发支持具有现场总线通信功能的分布式控制系统(DCS)、可编程控制系统(PLC)、工控机系统(PAC)、嵌入式控制系统以及数据采集与监视控制系统(SCADA),提高智能制造自主安全可控的能力和水平。
(4)制造物联设备
大力发展RFID芯片和读写设备、工业便携/手持智能终端、工业物联网关、工业可穿戴设备,实现人、设备、环境与物料之间的互联互通和综合管理。
2.关键技术
(1)制造信息互联互通标准与接口技术
制订制造信息互联互通的技术标准,重点研究制订智能装备、数字化车间/工厂的技术标准和规范。
研究制造信息互联互通的接口技术,提供设备与设备之间、设备与系统之间协议互操作整体框架、协议互操作服务接口定义,支持异构协议设备的互联互通与协同工作。
二、高档数控机床和机器人
(一)高档数控机床与基础制造装备
高档数控机床是指具有高速、精密、智能、复合、多轴联动、网络通信等功能的数控机床,基础制造装备是制造各种机器和设备的装备之总称。
高档数控机床与基础制造装备包括金属切削加工机床、特种加工机床、铸、锻、焊、热处理等热加工工艺装备、增材制造装备等,具有基础性、通用性、和战略性的特征。
1.重点产品
重点针对航空航天装备、汽车、电子信息设备等重点产业发展的需要,开发高档数控机床、先进成形装备及成组工艺生产线。
(1)电子信息设备加工装备
重点开发五轴联动高速加工中心、PSA贴敷机以及机器人化智能检测装配生产线等。
(2)船舶及海洋工程装备关键制造装备
重点开发船舶及海工关键装备;大型柴油机缸体、曲轴、齿轮、叶片、海工齿条等先进加工成形工艺装备等。
(3)轨道交通装备关键零部件成套加工装备
重点开发时速350Km/h以上列车用轴承、轮对、转向架、制动系统等轻量化加工成形成套装备等。
(4)汽车关键零部件加工成套装备及生产线
重点开发汽车发动机/变速箱等高效加工/近净成形装备及成组工艺生产线;开发柴油高压共轨、汽车安全、低成本超高强钢/铝合金/碳纤维汽车零部件、新能源汽车机电耦合系统等产业化急需的高效加工与成形、在线检测与装配成套装备。
(5)工程及农业机械生产线
重点研发工程和农业机械发动机、变速箱以及高压大流量液压系统的精密加工成形装备与成套生产线,开发焊接、涂装、装配等基于机器人的生产线。
3.高档数控系统
重点开发多轴、多通道,高精度插补、动态补偿和智能化编程、具有自监控、维护、优化、重组等功能的智能型数控系统;提供标准化基础平台,允许开发商、不同软硬件模块介入,具有标准接口、模块化、可移植性、可扩展性及可互换性等功能的开放型数控系统。
4.高性能功能部件
重点开发多轴联动主轴头、精密光栅、告诉高精度主轴轴承等,研发高性能功能部件精密加工、成形、检测、装配成套装备。
5.关键共性技术
(1)数字化协同设计及3D/4D全制造流程仿真技术
开展基于开放式网络、众创式协同创新设计以及面向装备产品全生命周期的数字化全流程建模与仿真技术。
(2)精密及超精密机床的可靠性及精度保持技术
研究高精度机床的可靠性和精度稳定性关键技术及推进路径,并建立可靠性及精度保持性大数据平台。
(3)复杂型面和难加工材料高效加工及成形技术
针对难加工及复杂型面材料,研究高速、高效加工与先进成形技术。
(4)100%在线检测技术
基于机器视觉、非接触测量及灵巧机器人等先进技术,研究100%在线检测技术。
(二)机器人
机器人是一种半自主或全自主工作的机器,集现代制造技术、新型材料技术和信息控制技术为一体,是智能制造的代表性产品。
机器人包括在制造环境下应用的工业机器人和非制造环境下应用的服务机器人两大类。
其中,服务机器人根据应用环境不同又分为应用于家庭或直接服务于人的个人/家用服务机器人和应用于特殊环境的专业服务机器人。
1.重点产品
(1)工业机器人
实现多关节工业机器人、并联机器人、移动机器人的本体开发及批量生产,使国产工业机器人在焊接、搬运、喷涂、加工、装配、检测、清洁生产等方面的实现规模化集成应用。
(2)服务机器人
重点开发空间机器人、救援机器人、能源安全机器人、无人机等特种机器人。
2.关键零部件
重点开发关节位置、力矩、视觉、触觉、光敏、高频测量、激光位移等传感器,满足国内机器人产业的应用需求。
3.关键共性技术
(1)整机技术
以机器人的系列化设计和批量化制造,提高机器人产品的控制性能、人机交互性能和可靠性性能,提高机器人负载/自重比、人机协作安全为目标,分阶段开展关键共性技术攻关。
(2)部件技术
以突破机器人关键零部件、满足国内市场应用,满足与人协作型机器人的关键部件需求,满足新型机器人关键部件需求为目标,分阶段开展关键共性技术攻关。
(3)集成应用技术
以提升机器人任务重构、偏差自适应调整的能力,提高机器人在人机共存环境中完成复杂任务的能力,促进机器人融入人类生活为目标,分阶段开展关键共性技术攻关。
三、航空航天装备
(一)飞机
飞机是为国民经济、社会发展和人民交通出行服务的空中运载工具,主要包括干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机和无人机等。
1.重点产品
(1)无人机
开发不同级别的固定翼无人机,突破微型任务载荷、自主导航、自适应控制、感知与规避、高可靠通信、适航及空域管理等关键技术,逐步提高无人机的可靠性和安全水平,满足边境巡逻、治安反恐、农林作业、地图测绘、管线监测与维修、应急救援、摄影娱乐等各类应用需求。
(二)航空发动机
航空发动机产业是指涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机和传动系统以及航空活塞发动机的集研发、生产、维修保障服务的一体化产业集群。
航空发动机产业链长,覆盖面广,对国民经济和科技发展有着巨大带动作用。
1.重点产品
(1)中/小型涡扇/涡喷发动机
1000kgf级小型涡扇发动机,用于7-8座轻型公务机。
(2)航空活塞发动机
200kW航空活塞发动机,重油、航空生物燃料等安全低碳燃料,功重比大于3,耗油率不大于235g/kWh,直联输出活塞发动机,用于轻型通用飞机和无人机。
(三)航空机载设备与系统
航空机载设备与系统及配套包括航空电子、飞行控制和航空机电系统以及航空材料和元器件等配套产业。
航空机载设备与系统及配套是提高国产飞机性能、实现航空工业自主创新、形成航空产业竞争力的重要保障。
1.重点产品
(1)航电系统
——综合处理与网络系统
具备面向机载系统具备150个以上应用分区的综合处理与重构功能;具备多种信息智能采集与输出功能,远端接口单元可动态配置;具备高速安全网络功能,实现开放式网络架构。
——综合导航系统
含大气数据惯性参考单元,具备卫星导航、无线电导航功能。
——座舱显控系统
具备飞行、导航、发动机参数和飞机状态信息的显示以及人机交互功能,并提供机组告警功能。
——机载维护系统
具备状态监测、故障检测与隔离以及趋势分析等功能,健康评估模型的预测逼真度不低于80%。
——通信系统
具备甚高频通信、高频通信、选择呼叫、卫星通信、数据链通信、音频综合、无线电调谐、应急定位发射、驾驶舱门监视等功能。
(2)飞控系统
——主飞行控制系统
具备主动控制功能,掌握主动侧杆技术;部分操纵面采用电作动器;实现主飞控、自动飞行、高升力一体化系统综合的能力。
——高升力系统实现先进高升力系统装备国产干、支线客机;研制出采用分布式驱动、自适应等新技术的高升力系统。
(3)机电系统
——液压系统
实现基于35MPa的高压系统设计,实现分布式液压系统国产民用飞机的应用。
——电力系统
实现宽变频交流电源系统,分布式自动配电,单通道功率等级大于250kVA。
——环控系统
实现三轮升压式高压除水制冷系统装备国产运输机,掌握四轮升压式环控系统技术,研制出电动环控系统。
——辅助动力系统
具备起动/发电一体化功能,实现多电型组合动力装置装机应用。
——客舱设备
掌握水/废水系统压力供水、真空冲洗技术,实现水/废水系统在民机上装机应用。
——货运系统
实现集装式系统在货运型飞机上的应用,实现滑毯式系统在客用型飞机货舱的应用。
四、海洋工程装备及高技术船舶
海洋工程装备及高技术船舶是人类开发、利用和保护海洋矿产资源、海洋可再生能源、海洋化学资源、海洋生物资源和海洋空间资源等海洋资源以及海上运输活动的主要载体和手段。
海洋工程装备及高技术船舶制造业是我国战略性新兴产业的重要组成部分,是发展海洋经济的先导性产业。
1.重点产品
海洋矿产资源开发装备
重点开展多金属结核、富钴结壳等海底资源勘探、可燃冰开发装备、钻采及相关船舶与装备的研制和应用。
2.关键零部件。
(1)高效、低排放大功率低速发动机关键零部件
重点开展船用大功率发动机的铸钢气缸体铸造与焊接技术,高效涡轮增压器技术,燃油喷射系统、缸内过程、智能调速系统设计及实验等技术,智能化核心控制元件及系统关键机械部件设计技术,长期极低负荷运行工况的船用低速发动机关键配件技术,模块化设计与集成技术研究。
(2)船舶智能监控系统
重点实现船岸一体化数据交换技术、多源传感器数据融合技术、一体化船舶智能导航应用技术、多维数据模型变换及现实等技术集成。
3.关键共性技术
(1)新材料与船体结构轻量化设计技术
重点研究基于新型高性能钢材料的大型船舶与海洋平台装备的腐蚀控制技术,研制集超高强度、强韧性和长寿命等优良性能于一体的新型高性能钢材料与复合材料。
(2)高性能能源及储能技术
重点突破恶劣作业环境下所需的高能量密度、高可靠性、长寿命能源与储能技术。
(3)深远海信息传输技术
重点突破深远海数据采集装备、数据传输装备、信息融合处理装备以及数据应用服务装备等所需的信息传输关键技术。
(4)减振降噪与舒适性技术
重点突破设备隔振技术、高性能船用声学材料、建造声学工艺与舾装管理、声振主动控制技术、舒适性舱室设计技术、结构声学设计技术、螺旋桨噪声控制技术等。
五、先进轨道交通装备
轨道交通装备是国家公共交通和大宗运输的主要载体,属高端装备制造业,也是我国高端装备“走出去”的重要代表。
先进轨道交通装备包含现代技术的干线轨道交通、区域轨道交通和城市轨道交通的运载装备、通号装备、运控装备与路网装备。
轨道交通制造业将重点研制安全可靠、先进成熟、节能环保的绿色智能谱系化产品,建立世界领先的现代轨道交通装备产业体系,实现全球化运营发展。
1.重点产品
研制适用于30吨轴重重载需求的电力机车制动系统等关键部件及系统。
2.关键零部件
(1)动力型超级电容器件。
研制12000F、3.0V、10Wh/kg、100万次充放的大功率、高能量、长寿命、高安全、免维护超级电容单元器件
(2)通信信号装备。
突破列控系统车载ATP、车载ATO、地面RBC/ZC、地面列控中心、地面联锁设备以及无线通信宽带等关键技术,研制覆盖高、中、低速的自主化轨道交通通信信号装备。
(3)齿轮传动系统。
开展高速动车组、城际快速动车组、现代有轨电车齿轮传动系统技术攻关,突破齿轮热处理、轻合金箱体铸造、在线故障诊断等技术,开发出适合不同平台的齿轮传动产品。
3.关键共性技术
(1)高性能转向架技术。
研制粘着重量利用高、动力学性能优、不同轴系列、不同机型配置的转向架系列。
(2)制动系统技术。
研究高速动车组、快速动车组、现代有轨电车制动控制技术,完成装置及关键零部件的自主化。
(3)列车网络控制技术。
自主开发适用于中国标准高速动车组、城际快速动车组的网络控制系统,及规范化、标准化、系列化的现代有轨电车用以太网络系统硬件、软件平台。
(4)通信信号技术。
重点研究先进轨道交通安全处理平台技术、车地信息交换及安全通信技术、行车许可安全分配及优化技术、列车自动驾驶技术(ATO)、高速铁路列控系统全寿命周期维护保障技术、高速列车无线数据传输技术等。
六、节能汽车
传统汽车在未来三十年内仍将在消费中占绝对主体地位,因此节能汽车的大量普及对缓解我国能源与环境压力起着至关重要的作用。
传统动力汽车技术的持续优化也是我国汽车工业缩短差距并有利于新能源汽车发展和市场导入的重要举措。
节能汽车是指以内燃机为主要动力,综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。
1.重点产品
(1)节能内燃动力乘用车
以小排量节能乘用车的开发和大量普及为主,实现汽油机技术升级、能量损失减少、中低压助力与能量回收、先进柴油机等技术在全系列乘用车产品的推广应用。
(2)混合动力乘用车
以A级以上混合动力乘用车的开发和普及为主,实现混合动力技术在家庭用车、商务用车等全系列乘用车的推广应用,综合工况节能效果超过同期传统动力20%。
(3)节能柴油商用车
以节能型半挂牵引车等的大批量发展为主,实现高效动力总成、综合电子控制、轻量化等技术在全系列商用车的推广应用。
以综合燃料消耗和市场份额均位于前20%的商用车为带动,形成中国特色节能品牌产品。
2.关键零部件
(1)高效内燃机
乘用车汽油机热效率≥40%,重型商用车柴油机热效率≥52%。
(2)高效内燃机关键部件
突破可变气门、可变压缩比、增压、高效后处理技术,突破250bar汽油喷射和2000bar以上柴油喷射技术。
突破废气能量回收技术,实现产业化。
(3)电子控制系统
发动机、变速器电控系统达到国际先进水平。
(4)高效自动变速器
突破双离合器自动变速器(DCT)、无级变速器(CVT)和6速以上自动变速器(AT)、机械式自动变速器(AMT)等总成关键技术,并实现产业化。
(5)自动变速器关键零部件
突破离合器总成、高压静音油泵、电液耦合液压阀体、液力变矩器技术,实现产业化发展。
(6)轻量化的零部件
钢/铝混合、铝/纤维、碳纤维车身等代表性的轻量化部件占市场的20%。
车身、车身闭合件、车轮、副车架、变速器壳体、制动器、电线束、线控等零部件上实现广泛的轻量化技术应用。
3.关键共性技术
(1)整车集成技术:
突破节能车系列化开发、匹配与控制技术难题。
(2)动力技术:
突破小型化增压直喷汽油机燃烧和控制技术、突破高效商用车柴油机燃烧和控制技术、突破乘用车先进柴油机技术。
(3)传动技术:
突破高效自动变速器的开发和控制技术。
(4)轻量化技术:
突破轻质材料、复合材料汽车零部件性能分析、成形及连接等技术难题。
(5)低阻力技术:
突破低风阻、低滚阻、低摩擦等技术难题。
七、电力装备
(一)发电装备
发电装备是将化石能源、核能、水能、风能、太阳能等一次能源转换为电能的装备,包括大型先进煤电、核电、水电、气电和可再生能源装备,是国家实现能源结构调整和节能减排战略的重要保障。
1.重点产品
核电站建设所需的反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、汽水分离再热器、冷凝器、核电模块、核电配套设备、核电预制构件等设备产品。
风电传动设备。
2.关键共性技术
(1)可再生能源发电装备
5MW以上等级风力发电机组叶片设计技术。
太阳能高效集热、储换热系统及设备研制,智能控制技术,系统集成技术。
生物质和垃圾发电工艺。
(二)输变电装备
输变电装备是实现电能传输、转换的及保障电力系统安全、可靠、稳定运行的设备。
包括特高压输变电设备、智能输变电设备、智能电网用户端设备。
1.重点产品
(1)特高压输变电成套设备
——特高压交流输变电成套装备
现场组装式变压器:
电压1000kV,容量1000MVA-1500MVA。
并联电抗器系列产品(包括可控电抗器):
系列化产品涵盖电压1000kV、容量120Mvar-400Mvar全系列。
——特高压直流输电成套装备
现场组装式换流变压器:
容量200MVA-560MVA。
换流阀:
±800kV/6250A换流阀,±1100kV/5000A换流阀。
流控制保护系统。
(2)智能输变电成套设备
——智能变电站成套装置
智能变压器:
电压110kV-1000kV,容量50MVA-100
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