以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工風(fēng)險評價研究

趙忠澤 白立晨 宿慧芳 龐南生

摘要： EPC總承包模式是一種可以有效融合各責(zé)任方、緩解各方矛盾、加強合作、減少分隔的項目管理模式，將EPC總承包模式應(yīng)用到輸變電工程的建設(shè)中可以有效提高建設(shè)效率，降低建設(shè)風(fēng)險。在EPC總承包企業(yè)中，設(shè)計企業(yè)憑借設(shè)計的優(yōu)勢使得以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包在承建項目時更能發(fā)揮主導(dǎo)作用，但施工管理是其總承包全過程管理的薄弱環(huán)節(jié)，存在著許多施工風(fēng)險問題。本文將利用集對分析原理，建立集對故障樹風(fēng)險分析模型，結(jié)合輸變電工程的特點，對以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包在輸變電施工中可能遇到的施工風(fēng)險進行評價分析。

Abstract： EPC general contracting model is a kind of project management mode which can effectively integrate the responsible parties， alleviate the contradictions among the parties， strengthen cooperation and reduce the separation， and apply the EPC general contracting mode to the construction of power transmission and transformation projects can effectively improve the construction efficiency and reduce the Construction risk. In all kinds of EPC general contracting enterprises， the design institute has made the EPC general contract with the design institute as the leading factor in the construction project， but the construction process management is the whole process of the general contract management. Weak links， there are a series of problems. In this paper， we use the principle of set pair analysis to establish a set of risk analysis model of fault tree， combined with the characteristics of power transmission and transformation project， and analyze and analyze the risks that may be encountered in EPC general contracting.

關(guān)鍵詞： 設(shè)計企業(yè)；EPC；輸變電工程；風(fēng)險；集對故障樹

Key words： design institute；EP；power transmission engineering；risk；set fault tree

中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0098-05

0 引言

近年來，EPC（設(shè)計—采購—施工）模式已逐漸成為電力工程項目施工的發(fā)展趨勢，這種承發(fā)包模式最大的優(yōu)勢在于可以有效加強各參與方間的合作和減少項目分層，在解放業(yè)主的同時也使得項目建設(shè)更具整體性。輸變電工程投資大、建設(shè)周期長、技術(shù)復(fù)雜、參建單位多、組織管理協(xié)調(diào)難度高，以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包模式由于需要負(fù)責(zé)項目的設(shè)計、采購、施工和試運行等項目的全過程管理，而自身又缺乏施工管理人才、施工經(jīng)驗和管理組織機構(gòu)不適應(yīng)等，在施工管理中常常處于劣勢，很容易在施工過程中出現(xiàn)紕漏，影響項目的順利實施。因此，要充分發(fā)揮以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包的功能，對總承包企業(yè)不僅要求要有較強的經(jīng)濟和建設(shè)能力，而且還要有較強的風(fēng)險管控能力。

目前，圍繞EPC總承包模式和輸變電工程風(fēng)險管控的研究已取得了一定的成果。文獻(xiàn)[1]闡述了我國輸變電工程EPC模式的特點，并對完善和改進輸變電工程EPC模式的項目管理提出了相應(yīng)的措施。文獻(xiàn)[2]指出了輸變電工程的特點，從管理、技術(shù)、質(zhì)量三方面定性分析了輸變電工程存在的風(fēng)險，并提出了風(fēng)險控制措施。文獻(xiàn)[3]從政治、財務(wù)、技術(shù)等方面識別輸變電工程風(fēng)險，依照風(fēng)險回避、風(fēng)險控制、風(fēng)險自留、風(fēng)險轉(zhuǎn)移、風(fēng)險利用和風(fēng)險監(jiān)督五中風(fēng)險應(yīng)對策略提出了風(fēng)險應(yīng)對的措施。文獻(xiàn)[4]指出輸變電工程的特點，從輸變電工程建設(shè)程序入手，詳細(xì)分析了輸變電工程建設(shè)的各個階段存在的風(fēng)險，并對各階段存在的風(fēng)險建立了風(fēng)險因素體系。文獻(xiàn)[5]從設(shè)計企業(yè)為主體的EPC總承包的特征及總承包過程管理兩方面，圍繞投標(biāo)、設(shè)計采購和施工三個方面，詳細(xì)分析了設(shè)計企業(yè)為主導(dǎo)的EPC總承包過程管理的優(yōu)缺點。文獻(xiàn)[6]指出了設(shè)計企業(yè)在EPC總承包的地位和現(xiàn)狀，并針對設(shè)計企業(yè)成為EPC總承包的發(fā)展方向及在合同和人才方面存在的問題提出了自己的看法。文獻(xiàn)[7]從設(shè)計企業(yè)開展EPC模式的促進因素、阻礙因素和存在的風(fēng)險因素三方面進行了詳細(xì)的分析。文獻(xiàn)[8]通過對比分析傳統(tǒng)項目管理模式和EPC總承包模，得出EPC模式的優(yōu)勢，并對EPC模式下項目的實施階段進行了重點研究，對實施階段存在的不足提出了意見和措施。然而，在各類對EPC總承包模式和輸變電工程風(fēng)險的研究中，針對以設(shè)計企業(yè)總為主導(dǎo)的總承包在輸變電工程建設(shè)中風(fēng)險的研究文獻(xiàn)相對較少，尚需要進一步開展研究。

本文將在以往研究成果的基礎(chǔ)上，考慮設(shè)計企業(yè)為主導(dǎo)的總承包在項目施工階段風(fēng)險發(fā)生的概率最大，重點分析以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工中的風(fēng)險，建立風(fēng)險識別體系，并應(yīng)用集對分析與故障樹原理對風(fēng)險因素的不確定性進行量化分析，為以設(shè)計企業(yè)為主導(dǎo)的總承包在輸變電工程施工中的風(fēng)險管理提供有益的參考。

1 基于集對故障樹的輸變電工程風(fēng)險分析法

1.1 故障樹分析法

故障樹分析法[9，10]（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是指識別各種可能造成系統(tǒng)損失的不穩(wěn)定因素，建立一種倒立樹枝狀的邏輯關(guān)系圖，通過分析各不穩(wěn)定因素的關(guān)系及其發(fā)生的概率，從而計算整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，為保障措施的設(shè)立提供依據(jù)的一種方法。

本文將運用故障樹法對以設(shè)計單位為龍頭的EPC總承包在輸變電工程施工過程中可能出現(xiàn)的各類風(fēng)險因素進行識別分析。其分析的基本步驟為：

①確定頂事件：頂事件是故障樹建立的倒立樹枝狀結(jié)構(gòu)圖中最頂端的事件，是故障樹分析的根本；②構(gòu)建故障樹：找出所對頂事件有影響的事件，根據(jù)各事件的邏輯關(guān)系，建立故障樹關(guān)系圖，從而完成故障樹的構(gòu)建；③分析故障樹：故障樹分析中一般采用下行法或上行法描述各事件間的邏輯關(guān)系，在已知各底事件發(fā)生的概率且各底事件相互獨立的情況下，結(jié)合布爾邏輯運算準(zhǔn)則確定頂事件的發(fā)生概率。

1.2 集對故障樹法

故障樹方法中采用精確概率來表示事件發(fā)生的情況，但輸變電工程中不確定因素多，導(dǎo)致準(zhǔn)確概率不能很好體現(xiàn)各種不確定因素。而利用集對分析法可以將確定性與不確定性結(jié)合起來的特點，本文將采用集對分析法[9，10]對故障樹各底事件的發(fā)生概率進行描述。

1.2.1 集對分析法

1.2.1.1 集對分析的基本原理

集對分析理論[11，12]是我國學(xué)者趙克勤提出的一種不確定性分析理論，它認(rèn)為對兩個集合的特性可以作同異反分，并可定量地用聯(lián)系度表達(dá)式來描述。

集對分析的定義：設(shè)兩個集合A、B，它們組成集對T=（A，B），在某背景下，T共有N個特性，其中：S個特性是A、B共有，P個特性是A、B對立，其余F=N-S-P個特性上既不對立也不同一，則T的聯(lián)系度可以表示為：

1.3 輸變電工程施工風(fēng)險因素分析

1.3.1 施工風(fēng)險故障樹的構(gòu)建

全面考慮各種情況下可能在設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工中出現(xiàn)的風(fēng)險因素，根據(jù)故障樹分析法，建立了如下施工風(fēng)險因素故障樹，如圖1所示。EPC總承包輸變電工程施工風(fēng)險風(fēng)險作為頂事件，中間事件和底事件詳見表1和表2。

1.3.2 故障樹中（事件）風(fēng)險因素分析

1.3.2.1 技術(shù)風(fēng)險

①設(shè)計風(fēng)險。

1）設(shè)計變更風(fēng)險

輸變電工程復(fù)雜程度高，建設(shè)周期長且作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變，施工中常常因為地質(zhì)條件或者現(xiàn)場實際情況的變動導(dǎo)致設(shè)計變更，如基礎(chǔ)開挖過程中發(fā)現(xiàn)土質(zhì)變化需要進行填換土處理；設(shè)計桿塔基礎(chǔ)為巖石錨桿基礎(chǔ)因現(xiàn)場巖石風(fēng)化嚴(yán)重需改為巖石嵌固基礎(chǔ)等。設(shè)計變更不但會影響工程進度還會造成工程量的增減和費用變動。EPC總承包模式下，施工過程中工程量的變動和費用的增減均由總承包承擔(dān)，設(shè)計企業(yè)應(yīng)努力做好設(shè)計工作，減少因設(shè)計變更帶來的損失。

2）圖紙設(shè)計深度及合理性性風(fēng)險

設(shè)計圖是項目建設(shè)的依據(jù)，設(shè)計圖紙的優(yōu)劣決定了整個工程質(zhì)量的好壞。圖紙設(shè)計過程中應(yīng)避免因為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、設(shè)計人員對實際情況掌握不準(zhǔn)確、交叉專業(yè)的設(shè)計人員溝通不到位等因素造成設(shè)計圖紙不能滿足施工要求的現(xiàn)象。輸變電工程建設(shè)要求高質(zhì)量，注重細(xì)節(jié)的把控，金具設(shè)計的合理性直接影響整個輸電線路和桿塔的受力，變電電氣設(shè)備抗震設(shè)計是電氣設(shè)備的安全保障。從某種程度上說，保證了設(shè)計圖紙質(zhì)量就等于保證了工程質(zhì)量。

②施工方案風(fēng)險。

1）工期計劃制定合理性

工期計劃制定合理與否直接決定了總承包能否按時交工，以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包企業(yè)在計劃制定時，要打破分別制定設(shè)計、施工工期的思想觀念，全面考慮、合理分配設(shè)計、施工工期及安排材料設(shè)備的進場時間。設(shè)計企業(yè)作為總承包如果僅從設(shè)計角度出發(fā)，對施工工期和材料設(shè)備進場時間的把握不準(zhǔn)確，必然會出現(xiàn)設(shè)計周期長而施工工期不足的現(xiàn)象，或者是因過多的考慮了施工工期而使得設(shè)計時間緊張，從而造成項目圖紙設(shè)計不全，施工隊伍過早進場無法施工的情況出現(xiàn)。

2）專項施工方案風(fēng)險

a）材料設(shè)備運輸方案。根據(jù)項目實際情況，制定安全、高效、經(jīng)濟的運輸方案，是項目正常、有序?qū)嵤┑谋Ｕ稀］斪冸姽こ梯旊娋€路架設(shè)區(qū)域跨度大，經(jīng)常需要跨越山川、河流、溝壑等復(fù)雜地形條件施工。桿塔、線纜這類材料普遍體積較大且極其沉重，常用的運輸方式有物料運輸車、專用索道運輸及軌道運輸，遇到及特殊情況甚至需要采用直升機運輸。

b）機械設(shè)備使用方案。技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)不同的情況，制定合理的機械設(shè)備使用方案，避免因機械設(shè)備選用不合理而造成不必要的損失。輸變電工程施工中需要用到各種機械設(shè)備。桿塔組立和變電站電氣設(shè)備安裝主要機械設(shè)備為各種起重機，而線纜的張力放線更是需要用到各種飛行器，如無人機、飛艇、滑翔傘等。

c）特殊工藝方案。輸變電工程復(fù)雜程度高，技術(shù)難度大，施工中采用特殊的施工工藝的情況時有出現(xiàn)，比如桿塔基礎(chǔ)施工中采用爆破技術(shù)、變電站電氣設(shè)備大體積混凝土基礎(chǔ)的澆筑等。特殊施工工藝往往在特殊情況或關(guān)鍵部位采用，方案的優(yōu)劣決與工程的進度和質(zhì)量的好壞息息相關(guān)。

3）項目標(biāo)段劃分風(fēng)險

輸變電工程工程量大，施工范圍廣，EPC總承包企業(yè)很難獨立完成整個項目的設(shè)計、采購、施工等任務(wù)，通過對項目進行合理的標(biāo)段劃分，尋求有能力的企業(yè)進行合作是總承包企業(yè)普遍采用的一種方式。以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包企業(yè)在缺少施工管理人才和施工經(jīng)驗匱乏的情況下，在對項目進行標(biāo)段劃分時很難做到準(zhǔn)確合理，很容易為后續(xù)施工埋下隱患。

1.3.2.2 施工建設(shè)風(fēng)險

①輸電線路建設(shè)風(fēng)險。

1）項目駐地選址風(fēng)險

輸電線路建設(shè)沿線流動作業(yè)是不可避免的，輸電線路建設(shè)人員和材料的流動性大，桿塔、金具、線纜等材料成本較高，項目駐地如果選擇不合理會在一定程度上增加建設(shè)難度。因此，項目駐地選址時要優(yōu)先考慮交通便利、環(huán)境安全、到達(dá)各施工場地相對便捷的地點作為駐地，方便施工。

2）線路復(fù)測風(fēng)險

線路復(fù)測能夠幫助施工人員更好的理解設(shè)計意圖、掌握施工作業(yè)環(huán)境，為施工計劃、施工方案等工作打好基礎(chǔ)。線路復(fù)測工作做的好壞，在很大程度上影響著后續(xù)的施工作業(yè)能否順利進行。因此，線路復(fù)測工作是輸電線路施工中需要考慮的風(fēng)險因素之一。

3）桿塔基礎(chǔ)施工風(fēng)險

桿塔基礎(chǔ)是輸電線路建設(shè)環(huán)節(jié)中一個重要的組成部分，其造價、工期和勞動消耗量在整個輸電線路建設(shè)工程中占據(jù)了很大的比例，桿塔基礎(chǔ)的優(yōu)劣關(guān)系到整個線路的安全運行。桿塔基礎(chǔ)施工中主要需避免安全事故和質(zhì)量，一旦某個桿塔基礎(chǔ)出現(xiàn)塌陷、滑坡或者撥出等安全質(zhì)量事故，不但會帶來施工進度延后和費用的增加，還有可能造成人員傷亡。如何做好基礎(chǔ)施工，降低風(fēng)險發(fā)生的概率，是輸電線路施工建設(shè)中必須重視的環(huán)節(jié)。

4）桿塔施工風(fēng)險

桿塔組立主要包括：鋼結(jié)構(gòu)塔、鋼筋混凝土和木電桿的組立。桿塔組立方法分為整體組立和分解組立兩類。桿塔組立難度大，專業(yè)性強，組立時很容易出現(xiàn)高空墜落、觸電、纜繩斷裂或者桿塔傾倒等安全質(zhì)量事故，施工技術(shù)人員應(yīng)在組立前做好施工組織方案，避免風(fēng)險產(chǎn)生。

5）線路架設(shè)風(fēng)險

輸電線路架要經(jīng)過導(dǎo)引繩展放、牽引繩展放、架空地線展放、放線作業(yè)、緊線作業(yè)和附件安裝等幾個步驟，多為高空作業(yè)。高空作業(yè)人員的防墜落、防觸電等安全防護是安全防范的重點，而導(dǎo)、地線架設(shè)過程的免損傷，導(dǎo)線的防震、防舞是檢驗架設(shè)質(zhì)量的核心。保障線路架設(shè)的質(zhì)量，先要控制線路架設(shè)過程風(fēng)險的產(chǎn)生。

②變電站建設(shè)風(fēng)險。

1）變電站土建施工風(fēng)險

變電站土建施工主要包括混凝土道路、混凝土電纜溝及GIS設(shè)備大體積混凝土澆筑等工程。變電站土建施工工藝主要為鋼筋綁扎、模板支護、及混凝土澆筑。施工中應(yīng)避免鋼筋混凝土工程中蜂窩、空洞等質(zhì)量通病的出現(xiàn)，大體積混凝土澆筑控制好混凝土的溫度，避免因水化熱過高引起混凝土開裂和強度下降。

2）變電站電氣設(shè)備安裝風(fēng)險

變電站電氣設(shè)備主要有變壓器、并聯(lián)電抗器、斷路器、避雷器、互感器等。變壓器、并聯(lián)電抗器屬于重型電氣設(shè)備，重量從十噸到數(shù)百噸不等。斷路器、互感器、避雷器等屬于支柱變電電氣設(shè)備，部分材料脆性大，容易損壞。變電站電氣設(shè)備安裝工藝復(fù)雜、質(zhì)量要求高，現(xiàn)場不安定因素多，風(fēng)險控制困難，是項目施工中需要重點把控的環(huán)節(jié)。

1.3.2.3 安全風(fēng)險

①自然災(zāi)害風(fēng)險。

輸電線路的架設(shè)多為野外作業(yè)，受自然因素影響很大，如洪水、滑坡、泥石流、臺風(fēng)、地震等，自然災(zāi)害的發(fā)生很容易影響到工程的順利進行并帶來巨大損失。總承包單位應(yīng)該項目實施前充分考慮自然災(zāi)害的風(fēng)險，降低工程損失。

②施工安全風(fēng)險。

1）輸電線路施工安全風(fēng)險

輸電線路建設(shè)多為野外高空作業(yè)，不穩(wěn)定因素多，安全隱患大。施工前做好安全預(yù)防措施，避免高處墜落、觸電、基坑坍塌等事故的發(fā)生。

2）變電站施工安全風(fēng)險

變電站建設(shè)地點相對固定，但由于變電站中電氣設(shè)備眾多且設(shè)備本身重量大，設(shè)備的安裝難度大，很容易出現(xiàn)安全事故。變電站安全生產(chǎn)應(yīng)制定合理安全管理制度，避免觸電、機械傷害、火災(zāi)等事故的發(fā)生。

③治安環(huán)境風(fēng)險。

輸變電工程因區(qū)域跨度大，野外作業(yè)多，導(dǎo)致人員和材料流動性大、分散不易管理，施工人員的安全，現(xiàn)場材料的防偷防盜需要引起重視。

1.3.2.4 材料及資金風(fēng)險

①材料價格變動風(fēng)險。

輸變電工程的工程量較大，建設(shè)周期長，電器設(shè)備、電線電纜和施工建設(shè)材料的市場價格均處在波動中。雖然預(yù)算價中考慮了材料價差的問題，但并不能完全避免因材料價格變動帶來的問題。因此，材料價格變動是施工建設(shè)中不可忽視的風(fēng)險因素。

②資金保障風(fēng)險。

資金風(fēng)險是工程實施過程中需要特別注重的環(huán)節(jié)。業(yè)主方的支付能力和按時支付的執(zhí)行能力，作為主導(dǎo)地位的設(shè)計單位、施工分包企業(yè)、設(shè)備廠商的墊資能力，這些因素直接決定了項目能否按計劃實施并最終交付使用。

1.3.2.5 組織管理風(fēng)險

①合同風(fēng)險。

項目實施的所有內(nèi)容都是為了滿足合同要求，合同管理貫穿項目建設(shè)的全過程。設(shè)計單位作為EPC總承包的主導(dǎo)方，在與施工企業(yè)簽訂分包合同時往往存在對價格的把握不準(zhǔn)確、施工范圍不明確、雙方的權(quán)利義務(wù)不清晰等問題，這些問題的存在很可能使總包方（主要指設(shè)計方）在后面處理可能發(fā)生的糾紛中處于被動，直接影響總包單位的經(jīng)濟利益。

②機構(gòu)設(shè)置不健全。

EPC總承包企業(yè)往往都需要組建總承包事業(yè)部，下設(shè)設(shè)計部、綜合部、市場部、項目管理部、資本運營部等部門。以設(shè)計企業(yè)為龍頭的總承包企業(yè)的組織機構(gòu)十分不健全，一般的設(shè)計企業(yè)僅設(shè)有設(shè)計部一個部門，這對EPC總承包項目的管理時十分不利的。

③組織管理體系不完善。

設(shè)計企業(yè)往往采用的是職能式或者不完善的矩陣式組織結(jié)構(gòu)，按照專業(yè)劃分業(yè)務(wù)，流程化管理，而EPC總承包需要的是可多項目運作的矩陣式組織結(jié)構(gòu)。以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC綜合承包企業(yè)在組織結(jié)構(gòu)設(shè)置上屬于薄弱環(huán)節(jié)，而且常常在總承包管理部門之外單獨設(shè)立設(shè)計部門，造成組織管理不舒暢。健全組織管理模式是以設(shè)計企業(yè)為龍頭的總承包企業(yè)保障項目順利實施的基礎(chǔ)。

④缺乏復(fù)合型人才。

隨著以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC工程總承包企業(yè)業(yè)務(wù)范圍的擴大，不僅需要設(shè)計人才還需要能夠組織EPC項目投標(biāo)工作、合理確定報價和具備較強綜合能力的復(fù)合型項目管理人才。然而，當(dāng)今社會復(fù)合型人才十分緊缺，以設(shè)計企業(yè)為龍頭的總承包企業(yè)想要更好的發(fā)展，需要注重復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

2 集對故障樹法風(fēng)險評估模型

根據(jù)圖l，采用上述準(zhǔn)則，從最底端的底事件開始，按布爾邏輯運算規(guī)則及Semanderes[13]算法，由下而上逐級的用底事件表示中間事件直到頂事件為止，并將頂事件T表示為底事件和的最簡形式。計算如下：

企業(yè)根據(jù)自身能力設(shè)定輸變電工程施工風(fēng)險閥值，當(dāng)施工風(fēng)險的聯(lián)系度值超過它時，表明輸變電工程施工風(fēng)險超過了設(shè)計企業(yè)總承包的最大承受能力，需要采取有效措施降低風(fēng)險的發(fā)生。

3 實例分析

本文構(gòu)建了以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工風(fēng)險因素指標(biāo)體系，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和以往輸變電工程的歷史數(shù)據(jù)，得到各風(fēng)險因素發(fā)生的聯(lián)系度系數(shù)（如表3所示）。

若輸變電工程建設(shè)管理單位設(shè)定的風(fēng)險聯(lián)系度閥值為0.2，由于μ（t）>0.2，這說明風(fēng)險較大，建設(shè)管理單位應(yīng)采取相應(yīng)的措施，以減少工程建設(shè)的風(fēng)險，使其達(dá)到可承受的范圍。

為了檢驗i的值對集對聯(lián)系度值的影響，本文把不同的i代入最終式中進行比較，可以得出表4。

由表4可以看出，i的取值對集對聯(lián)系度的影響非常大i的不同取值可能會影響到公司對風(fēng)險的判斷，因此，合理確定i值是風(fēng)險評估有效性的必要條件。

4 結(jié)論

本文分析了以設(shè)計企業(yè)為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工中風(fēng)險因素并構(gòu)建了風(fēng)險因素故障樹，運用集對故障分析原理對其風(fēng)險進行了分析，希望能對以設(shè)計研為龍頭的總承包在輸變電工程施工中的風(fēng)險控制起到一定的幫助作用。另外，對確定風(fēng)險要素的優(yōu)先級和風(fēng)險損失的分析，尚需要進一步研究的問題。

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