物聯(lián)網(wǎng)技術在生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的應用研究

陳禰 陳長彬 陶安

摘要：本文將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到冷鏈物流管理，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術在產(chǎn)地預冷、加工包裝環(huán)節(jié)、冷鏈運輸和銷售等生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流在不同階段的應用。研究結(jié)論表明，通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術從整體優(yōu)化生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系，構(gòu)建一個快速有效、全程可追溯的冷鏈物聯(lián)網(wǎng)信息體系，可以促進生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運輸?shù)母咝Х€(wěn)定發(fā)展。

Abstract： This paper introduces the Internet of Things technology into cold chain logistics management， and discusses the application of Internet of things technology in different stages of cold chain logistics such as cold place， processing and packaging links， cold chain transportation and sales of fresh agricultural products. The results of the study showed that the use of networking technology to optimize the cold chain logistics system of the fresh agricultural products and the building of a fast， effective and traceable cold chain network information system can promote the efficient and stable development of cold chain logistics of fresh agricultural products.

關鍵詞：生鮮電商;物聯(lián)網(wǎng);冷鏈物流;生鮮農(nóng)產(chǎn)品

Key words： fresh e-commerce;the Internet of Things;cold chain logistics;fresh agricultural products

中圖分類號：F326.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）20-0129-04

0? 引言

近年來，隨著電子商務平臺的興起和消費模式的轉(zhuǎn)變，網(wǎng)上消費逐步成為一種生活習慣，足不出戶便可以買遍全球，其中，電子商務與生鮮產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，深刻改變著傳統(tǒng)的商業(yè)模式。數(shù)據(jù)顯示，我國生鮮電商交易規(guī)模正以高于100%的增長率迅速發(fā)展，到2014年全國的交易規(guī)模已經(jīng)達到新高即260億，同比增長將近100%;2015年的交易規(guī)模擴大到560億，同比增長115%。隨著互聯(lián)網(wǎng)應用的不斷深入和電商平臺的飛速擴展，中國電商最后的藍海及下一個能夠達到千億的市場將是生鮮電商，資本市場中對其的關注度日益提高。生鮮電商不斷吸引國內(nèi)各大電商企業(yè)參與市場競爭的主要因素包括高客戶回頭率、高客戶粘性以及高毛利等。而在國內(nèi)生鮮電商高速發(fā)展的同時，如何解決昂貴的物流配送成本，拓寬SKU（Stock Keeping Unit，庫存量單位）逐步成為困擾各大電商發(fā)展的難題。運輸成本是物流配送成本的最重要組成部分，其中最關鍵的是具體運輸方式的選擇。在目前廣泛采用的傳統(tǒng)運輸方式中，生鮮產(chǎn)品在運輸過程中出現(xiàn)很多易變質(zhì)、易損壞的現(xiàn)象，導致了非常嚴重的浪費。例如，僅僅蔬菜和水果方面，我國每年的損耗率是相當高的，在運輸過程大約有1.3億噸蔬菜和1200萬噸水果損耗掉，價值達到100億美元左右。因此，冷鏈物流建設已經(jīng)成為生鮮電商發(fā)展中至關重要的一環(huán)。然而，由于冷鏈物流運輸需要通過可持續(xù)性低溫環(huán)境以保證所運商品品質(zhì)，相對于常溫物流系統(tǒng)而言，冷鏈物流運輸?shù)囊蟾?、更復雜，投資成本更大，造成了國內(nèi)冷鏈物流發(fā)展緩慢，也進一步制約了生產(chǎn)電商的發(fā)展。由于缺乏配套的生產(chǎn)物流配送體系，在流通過程中生鮮農(nóng)產(chǎn)品的損耗率大約5-8%，而相應地，其運輸成本卻高達20%以上。由此可見，通過補齊冷鏈物流短板將有助于生產(chǎn)電商平臺保證商品的新鮮度和實效性，迅速獲得市場份額，提升平臺的核心競爭力。

物聯(lián)網(wǎng)的概念是1999年由美國麻省理工學院教授Sarma S.和Brock D.首次提出的，該概念很快就引起許多歐美國家的強烈關注，并將物聯(lián)網(wǎng)概念應用到生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系。歐美許多發(fā)達國家都已經(jīng)建成了比較完整的冷鏈物流運輸體系，實現(xiàn)了對于生鮮肉制品流通全過程的追蹤管理和全程有效監(jiān)管。Martinez-S. S.等人（2008）研究了利用RFID技術將信息系統(tǒng)跟蹤包裝容器應用于食品供應鏈中，該包裝容器是指在食品生產(chǎn)、倉儲及零售等全生命周期中可以被重復利用的一站式包裝單元[1]。Nikam M.（2004）提出了在供應鏈管理中引用物聯(lián)網(wǎng)技術，能夠?qū)湽芾碇兴嬖诘倪\輸延遲和庫存缺貨等問題進行有效地解決，并研究了物聯(lián)網(wǎng)技術在其中的重要作用[2]。另外，除了上述問題，許多學者還研究了冷鏈物流中諸如易腐品保管、冷鏈績效的優(yōu)化等問題。如S. J. James， C. James， J.A.Evans（2006）利用食品溫度、微生物生長情況和食品運輸三者之間的關系建立模型，提出通過持續(xù)低溫來保證食品品質(zhì)就是冷鏈物流的主要目的[3]?？v觀國內(nèi)外的相關研究，物聯(lián)網(wǎng)技術的研究主要在歐美發(fā)達國家起步較早，并將物聯(lián)網(wǎng)應用到就交通運輸領域，美國、加拿大等多個國家已建立了完善的食品安全追溯體系，使生鮮食品在冷鏈運輸中實現(xiàn)全程可視化。

中科院最早于1999年開展了我國的物聯(lián)相關技術的早期研究。由于物聯(lián)網(wǎng)條件和技術日趨成熟，加上其在國家未來的發(fā)展中越來越重要，國家已開始從戰(zhàn)略高度上提升物聯(lián)網(wǎng)在國家發(fā)展的地位，并使之成為七大重點培育和發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。目前，隨著國家不斷加大對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的投入，物聯(lián)網(wǎng)技術的運用也不斷擴大，已成功在交通運輸行業(yè)、醫(yī)療服務及環(huán)境保護等多個行業(yè)進行了實際應用。在國內(nèi)，目前有關物聯(lián)網(wǎng)技術應用在冷鏈物流方面的研究已經(jīng)有了比較大的進展，主要研究成果包括在物聯(lián)網(wǎng)技術應用的價值，如方凱（2013）[4]，物聯(lián)網(wǎng)技術在冷鏈物流體系的應用模型，如楊蕊（2015）[5]，王夢婕（2015）[6]，物聯(lián)網(wǎng)技術應用對冷鏈物流的影響分析，如朱先月（2015）[7]，物聯(lián)網(wǎng)技術下的冷鏈物流體系構(gòu)建，如夏翔（2015）[8]，汪旭暉和張其林（2015）[9]，物聯(lián)網(wǎng)技術對冷鏈運輸線路調(diào)度的優(yōu)化，如張俐華、時煉波（2015）[10]，劉文佳、李芳（2015）[11]。綜上所述，雖然我國學者對物聯(lián)網(wǎng)與冷鏈物流系統(tǒng)進行了多方面的研究和探索，但對物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流這一細分領域的研究不足，尤其是考慮電商背景下如何基于物聯(lián)網(wǎng)技術建立生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的高效物流系統(tǒng)值得進一步關注和研究。

1? 生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的內(nèi)涵及特點

1.1 冷鏈物流與物聯(lián)網(wǎng)技術的內(nèi)涵

冷鏈物流（Cold Chain Logistics）通常是指冷凍類食品在生產(chǎn)加工、儲存運輸?shù)戒N售的過程中始終保持低溫，以保證產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)和消耗最低，降低食品耗損率的一項系統(tǒng)工程。冷鏈物流具有較廣的適用范圍，除生鮮農(nóng)產(chǎn)品和需要冷凍的加工食品以外，還包括醫(yī)用藥品、新鮮花卉等各種特殊商品。這些商品都對本身的貯存溫度、運送時效及運輸設備的要求比較高。本文主要是以生鮮電商中的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運輸為切入點對物聯(lián)網(wǎng)技術在冷鏈物流中的應用展開深入研究。

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎，利用傳感器技術、射頻識別技術、遙感技術以及GPS、GIS等技術，按照特定協(xié)議程序，在物體和物體之間利用無線通信技術將其連接起來，使得信息傳遞、智能識別和實時監(jiān)控能夠在不同物流之間實現(xiàn)，隨時定位追蹤的一種智能管理網(wǎng)絡[12]。

1.2 生鮮農(nóng)產(chǎn)品的特點

1.2.1 易腐性

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，我國每年在市場中進行流轉(zhuǎn)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品達到4億噸以上，但其中的大部分生鮮農(nóng)產(chǎn)品在運輸和銷售環(huán)節(jié)都缺乏必要的冷鏈保障措施，其中關于果蔬類的生鮮農(nóng)產(chǎn)品進入冷鏈物流系統(tǒng)的比重僅僅占5%，肉類占15%，水產(chǎn)品約23%，因而導致生鮮農(nóng)產(chǎn)品在流通中的腐損率達到20-30%、肉類達12%、水產(chǎn)品達15%。

1.2.2 高時效性

生鮮農(nóng)產(chǎn)品的保質(zhì)期相對較短，人們在購買時比較注重產(chǎn)品是否新鮮。生鮮產(chǎn)品供應鏈流程的作業(yè)時間必須控制在最短，使得產(chǎn)品的新鮮度得以保證，生鮮農(nóng)產(chǎn)品如果在運輸過程中的時間過長，將會直接影響到最終的銷售情況。因此，冷鏈物流運輸系統(tǒng)在運營過程中，必須對時效進行嚴格監(jiān)控。

1.2.3 運輸裝備的特殊性

由于運輸商品的特殊性，因此在冷鏈物流系統(tǒng)中必須使用一些特殊冷藏運輸工具，從而在運輸過程使得產(chǎn)品的新鮮程度得以保持。由于運輸工具都是根據(jù)商品特性需要特制的，因此相應地必需配備低溫儲存?zhèn)}庫、食品保鮮箱和冷藏運輸車，才能使冷鏈物流正常運行。

1.2.4 運輸成本高，技術要求高

由于我國生鮮市場發(fā)展不成熟，存在生存規(guī)模小、銷售零散、運輸條件差、損耗率高等問題，而冷鏈物流需要持續(xù)低溫作業(yè)，這就導致了冷凍庫耗電量大、運輸費用高、產(chǎn)品流通成本高等問題。為了降低能耗，控制運輸成本費用，就要盡可能降低冷鏈物流的運作成本，以達到可持續(xù)性發(fā)展。冷鏈物流在運輸過程中必須實行實時控制，因此對技術水平的要求也比較高。

2? 物聯(lián)網(wǎng)技術在生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中不同階段的應用

生鮮農(nóng)產(chǎn)品具有生鮮易腐性和高時效性等特征，因而在冷鏈物流所包含的生產(chǎn)、貯藏、運輸和銷售等基礎環(huán)節(jié)上，運用物聯(lián)網(wǎng)技術，全程優(yōu)化生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系，以最大限度保持農(nóng)產(chǎn)品的新鮮程度、色澤及營養(yǎng)，最終保證食品質(zhì)量安全。在農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運輸系統(tǒng)中運用物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)整個冷鏈物流運輸?shù)娜炭梢暬?，使運輸效率提高，保證冷鏈物流系統(tǒng)的順暢運行。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)在產(chǎn)地預冷、加工包裝環(huán)節(jié)的應用

農(nóng)產(chǎn)品的“最先一公里”因遠離消費者，生鮮電商和消費者往往會不重視其在供應鏈中的作用，導致在“最后一公里”上投入過大但成效不明顯的死循環(huán)。而“最先一公里”在整個供應鏈條中具有極大的重要性，通過全面質(zhì)量管理體系的引入，強調(diào)事前控制，從而使得控制效果、成本的節(jié)約比事后控制明顯提高，并實現(xiàn)整個管理體系的最優(yōu)化。生鮮農(nóng)產(chǎn)品在采摘后迅速將其溫度降低至最佳倉儲溫度稱為產(chǎn)地預冷。產(chǎn)地預冷能夠有效地保存產(chǎn)品的新鮮度和延長保質(zhì)期，降低其在流通過程中的損耗[6]?，F(xiàn)實業(yè)務中，由于部分企業(yè)擔心此環(huán)節(jié)會增加冷鏈物流成本，有近80%的農(nóng)產(chǎn)品未經(jīng)預冷就直接進入流通環(huán)節(jié)，這種狀況就使得農(nóng)產(chǎn)品在運輸過程中嚴重耗損，并導致我國農(nóng)產(chǎn)品的耗損量一直居于高位。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，可以對農(nóng)產(chǎn)品在采收后立即進行預冷進行全過程監(jiān)管，從而使得農(nóng)產(chǎn)品的損耗實現(xiàn)有效地降低。目前，現(xiàn)代的預冷技術主要包括：冷庫預冷、觸冰預冷、強制冷風預冷、水預冷和真空預冷等，其中，真空預冷技術是農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中最常用的技術手段，該技術可以在真空條件下快速蒸發(fā)水分，有效地保證了產(chǎn)品的新鮮度和品質(zhì)。這種技術最主要的目的是使產(chǎn)品快速冷卻到先前所設定的溫度，在之后從設備中取出物品，然后再進行加工、貯藏、運輸、銷售，是一種快速有效的處理方法。農(nóng)產(chǎn)品在經(jīng)過預冷后，其保質(zhì)期、新鮮度等都會比預冷前更長久，更有甚者某些農(nóng)產(chǎn)品可以直接進行售賣。生鮮農(nóng)產(chǎn)品在預冷之后進行適當包裝不可或缺，尤其是對于生鮮電商來說，它對產(chǎn)品的包裝要求輕便、簡單、快捷，但又能起到較長時間的保鮮作用。在諸多包裝方法中，氣調(diào)包裝能夠有效滿足生鮮電商的特殊要求，該方法不僅輕便簡單，而且能最有效地保持產(chǎn)品原有品質(zhì)。表1是部分農(nóng)產(chǎn)品真空預冷與普通預冷后的貯藏期對比。

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資料來源：中國肉類機械網(wǎng).

在產(chǎn)地預冷和加工包裝的過程中，需要采集農(nóng)產(chǎn)品的各種信息，包括產(chǎn)地信息、產(chǎn)品信息、包裝信息、農(nóng)戶信息等。所采集的數(shù)據(jù)均建立生產(chǎn)檔案上傳至生產(chǎn)企業(yè)的信息系統(tǒng)中，方便后續(xù)產(chǎn)品信息查詢。信息可以通過實時傳遞，從而實時監(jiān)管整個采收和預冷處理過程，可以完成對這個階段的信息采集和追溯過程。如表2和圖1所示。

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2.2 物聯(lián)網(wǎng)在冷鏈運輸階段的應用

生鮮農(nóng)產(chǎn)品的配送與普通產(chǎn)品差異較大，由于其獨特的易腐和高時效性，使得其對物流運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)要求較高。盡管生鮮農(nóng)產(chǎn)品能夠在傳統(tǒng)的物流配送中實現(xiàn)一定程度的保鮮作用，但是卻無法實現(xiàn)全程的冷鏈物流配送。傳統(tǒng)物流配送的局限性主要體現(xiàn)在配送各個環(huán)節(jié)的銜接較差以及無法實現(xiàn)有效的信息采集和較低交互能力，不能及時了解到在途商品的運輸環(huán)境，很容易導致較高的貨損率，也有可能使得食品產(chǎn)生污染，從而對農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生影響，嚴重威脅消費者安全，造成客戶滿意度低。所以，對于生鮮電商在發(fā)展過程中亟需解決的關鍵性問題主要是實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的全程冷鏈運輸。

從物聯(lián)網(wǎng)技術未來的發(fā)展趨勢看，通過構(gòu)建冷鏈的追溯查詢信息系統(tǒng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術在冷鏈物流運輸?shù)年P鍵環(huán)節(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎上，構(gòu)建生鮮農(nóng)產(chǎn)品的冷鏈物流追溯信息管理系統(tǒng)，并對農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的每個環(huán)節(jié)的信息備案制度進行逐步完善，對冷鏈物流各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量和安全的全程監(jiān)控進行強化，有助于實現(xiàn)政府及相關部門、生鮮電商、農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)、冷鏈物流行業(yè)及廣大消費者對農(nóng)產(chǎn)品物流活動的檢測、監(jiān)督和控制。

應用物聯(lián)網(wǎng)技術構(gòu)建冷鏈物流追溯查詢系統(tǒng)，必須先在冷藏車內(nèi)的各個方向安裝溫濕度傳感器，使其能準確地采集冷藏車廂內(nèi)的信息，并且通過掃描商品包裝上貼有RFID溫濕度標簽，可以時刻對商品的溫濕度進行監(jiān)控，而這些信息不僅會傳輸?shù)今{駛艙的電腦或手機終端，還會通過GPRS無線通信方式把監(jiān)控的各種數(shù)據(jù)反饋到遠程監(jiān)控中心，從而可以實時監(jiān)控冷藏車的溫濕度情況，當出現(xiàn)各種意外情況的時候，系統(tǒng)會立即發(fā)出警報，并立即通知司機采取相應的措施，可以及時避免各種不必要的損失[10]，另外，同時把GPS定位跟蹤系統(tǒng)安裝在冷藏車上，獲取車輛準確的位置、車組編號、運行狀態(tài)、實時路況等信息，以便實現(xiàn)對車輛的定位與追蹤，確保準時到達。最后可以在冷藏車上安裝GIS系統(tǒng)，通過無線傳輸可以監(jiān)控到運輸車輛的實時位置，并把相關的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，提供的人機界面具有圖形化和可操作的特點，從而能夠?qū)崟r監(jiān)控各種在途車輛，并根據(jù)需要進行放大縮小，準確顯示運輸車輛的實時位置[16]。根據(jù)GIS系統(tǒng)的技術可以對整個道路的交通狀況進行實時監(jiān)測，然后獲取運輸車輛的裝載量、車型大小、配送地、客戶地址、實時路況等信息數(shù)據(jù)進行計算，通過對數(shù)據(jù)的快速處理，能夠?qū)ψ顑?yōu)配送路線進行自動選擇，指導貨運的流向，提高運輸效率，降低物流成本，具體流程如圖2。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)在銷售階段的應用

銷售階段是生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中最后的一個階段，也是消費者直接接觸產(chǎn)品的唯一環(huán)節(jié)。消費者會通過各種方法檢驗生鮮農(nóng)產(chǎn)品是否新鮮或者變質(zhì)，如果在銷售環(huán)節(jié)一旦發(fā)生斷鏈，不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，也會使商家的信譽大打折扣。因此，最后階段依然需要對其質(zhì)量進行監(jiān)控和反饋數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建一個由生產(chǎn)到銷售的完整追溯體系。銷售環(huán)節(jié)不是孤立存在的，它與生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的生產(chǎn)加工、倉儲運輸、配送等環(huán)節(jié)密切相關。生鮮農(nóng)產(chǎn)品在銷售階段，商家不僅要查驗冷藏運輸車內(nèi)的冷藏溫度與所運輸產(chǎn)品所設定的運輸溫度標準是否相符合，還應該對該批產(chǎn)品的基本信息核對是否爭取。對于如果需要進行二次加工的產(chǎn)品，還需要監(jiān)控和采集加工該批產(chǎn)品車間的溫度、加工時間以及操作人員等相關信息，以防出現(xiàn)質(zhì)量問題。利用物聯(lián)網(wǎng)技術還可以跟蹤商品的銷售速度及銷量情況，讓商家根據(jù)銷量情況采購商品。同時，利用物聯(lián)網(wǎng)技術能及時發(fā)現(xiàn)并處理快過期的商品，提高商品質(zhì)量，保證食品安全，且還可智能識別滯銷產(chǎn)品并進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并以此作為分析基礎做出相應的價格調(diào)控。最后，將產(chǎn)品包裝上的RFID電子標簽轉(zhuǎn)換成條形碼或者二維碼，方便顧客通過手機等終端進行商品信息查詢。在銷售完成后，消費者可通過手機等終端將售后信息反饋到商家網(wǎng)站或者冷鏈物聯(lián)網(wǎng)信息中心，主要涉及服務態(tài)度、配送時間以及產(chǎn)品質(zhì)量等相關信息。監(jiān)控中心可根據(jù)售后反饋信息進行改進。而且顧客在下單之后，可隨時通過手機等終端對在途商品的實時物流信息及產(chǎn)品的各項信息進行查詢。如圖3所示。

3? 結(jié)束語

將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運輸中，可以促進生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運輸水平的提高。加快冷鏈物流的發(fā)展不僅可以延長農(nóng)產(chǎn)品的保質(zhì)期和銷售期，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時能夠降低農(nóng)產(chǎn)品運輸中出現(xiàn)的耗損率，從而使物流成本降低，保障生鮮電商的經(jīng)濟利益。通過運用聯(lián)網(wǎng)技術于農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流，在此基礎上，構(gòu)建一種基于業(yè)務流程導向的冷鏈物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，為生鮮電商企業(yè)怎樣實現(xiàn)高速有效的冷鏈物流運輸提供了參考。從以上研究可以發(fā)現(xiàn)，通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術在生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中能夠促進冷鏈物流運營效率的提高，并實現(xiàn)全程的可視化監(jiān)控和溯源?？紤]到生鮮農(nóng)產(chǎn)品的特殊性，在物聯(lián)網(wǎng)技術運用方面，全過程包括采收、產(chǎn)品預冷、加工包裝、冷鏈運輸以及銷售階段等各個環(huán)節(jié)，與物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)模型相互結(jié)合一起，基于冷鏈物流業(yè)務流程的構(gòu)建的基礎，最終使得冷鏈物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系的形成。

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