摘要:推動天然氣能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的核心動力是天然氣科學技術(shù)的發(fā)展,構(gòu)建面向綠色發(fā)展的天然氣科學體系對天然氣能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。為此,依據(jù)能源科學體系的基本架構(gòu)和天然氣產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)需求特點,應(yīng)用系統(tǒng)論和組合原理,提煉出由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和復合結(jié)構(gòu)組成的我國天然氣科學基本框架?;A(chǔ)結(jié)構(gòu)有3類:①基于能源科學基本分類的天然氣科學體系基本結(jié)構(gòu),包含基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、經(jīng)濟科學和管理科學等方面;②基于天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的科學技術(shù)基本結(jié)構(gòu),表現(xiàn)在天然氣勘探、天然氣開發(fā)、天然氣儲運、天然氣營銷、天然氣利用5個領(lǐng)域的科學技術(shù);③基于天然氣工業(yè)發(fā)展要素創(chuàng)新的科學技術(shù)基本結(jié)構(gòu),如天然氣環(huán)境學、天然氣政治學、天然氣政策學等。復合結(jié)構(gòu)也有3類:基礎(chǔ)型與產(chǎn)業(yè)鏈型復合、基礎(chǔ)型與發(fā)展要素型復合、產(chǎn)業(yè)鏈型與發(fā)展要素型復合。最后提出了促進中國天然氣科學體系建設(shè)的策略。
關(guān)鍵詞:綠色發(fā)展;天然氣;科學體系;基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);復合結(jié)構(gòu);構(gòu)筑;策略;中國
綠色經(jīng)濟是在生產(chǎn)、消費、分配、交換的各個環(huán)節(jié)上實現(xiàn)資源節(jié)約、污染減少和環(huán)境改善的經(jīng)濟。天然氣作為優(yōu)質(zhì)清潔高效的低碳化石能源,增加其生產(chǎn)供應(yīng)、擴大利用、提高利用水平與效能,是中國加快經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、促進節(jié)能減排和綠色發(fā)展最現(xiàn)實的選擇。中國天然氣科學理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新實踐發(fā)展都在呼喚著加快具有中國特色的天然氣科學體系構(gòu)筑與建設(shè)。
1 構(gòu)建天然氣科學體系的必要性與緊迫性
1.1 綠色經(jīng)濟發(fā)展對能源科學技術(shù)發(fā)展的基本要求
綠色經(jīng)濟以經(jīng)濟與環(huán)境的和諧為目標,將環(huán)保技術(shù)、清潔生產(chǎn)工藝等眾多有益于環(huán)境的技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,并通過有益于環(huán)境或與環(huán)境無對抗的經(jīng)濟行為,實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[1]。其核心是能源技術(shù)和減排技術(shù)的創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和制度的創(chuàng)新,以及人類生存發(fā)展理念的根本性轉(zhuǎn)變。因此,有效解決我國資源、環(huán)境、生態(tài)等重大問題有賴于如天然氣科學等清潔能源科學的發(fā)展。
1.2 現(xiàn)代清潔能源產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建的需求
黨的十七屆五中全會明確指出:“推動能源生產(chǎn)和利用方式變革,構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系。”顯然,其建設(shè)與發(fā)展必須注重相應(yīng)的能源科學體系建設(shè)予以保障。這也為包括天然氣科學在內(nèi)的能源類科學體系建設(shè)指明了方向。同時,現(xiàn)代天然氣工業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展和基礎(chǔ)保障系統(tǒng)建設(shè),要求切實考慮其科學體系建設(shè)問題[2]。
1.3 天然氣能源供應(yīng)安全的迫切需要
天然氣作為工業(yè)燃料、城市燃氣、汽車燃料、優(yōu)質(zhì)的化工原料等已成為我國重要的戰(zhàn)略能源物資。國家已把大力開發(fā)天然氣資源、提高天然氣在我國一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比例(預計2020年達到8.7%,2030年達到9.5%),作為國家能源安全保障的重要組成部分。因此,建立天然氣科學體系,以保障天然氣供應(yīng)安全各環(huán)節(jié)有效運行,具有十分重要的意義。
1.4 天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的急切需求
我國天然氣產(chǎn)量從2000年以來,年均增長13.7%,呈現(xiàn)快速增長趨勢,并將逐步融入全球市場。據(jù)預測,中國常規(guī)天然氣產(chǎn)量2015年將達到1500億立方米。引進海外天然氣資源前景廣闊,已形成多氣源供應(yīng)格局。國內(nèi)天然氣骨干管網(wǎng)已形成,天然氣儲氣庫建設(shè)已經(jīng)起步。因此,必須培育天然氣科學體系,以保障天然氣工業(yè)快速發(fā)展。
2 天然氣科學體系的構(gòu)建思路與原則
2.1 遵從現(xiàn)代能源科學的一般體系構(gòu)架
面向綠色發(fā)展的天然氣科學是研究從天然氣開采到利用過程中的基本規(guī)律及其應(yīng)用的能源科學。它具有前瞻性、規(guī)律性、創(chuàng)新性、統(tǒng)籌性、綜合性、涉及面廣、與國民經(jīng)濟密切相關(guān)等特點。它的框架理應(yīng)符合能源科學的一般框架,即基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、經(jīng)濟科學和管理科學等。
2.2 滿足天然氣產(chǎn)業(yè)鏈科學技術(shù)需求
按《國民經(jīng)濟行業(yè)分類》(GB/T 4754—2002)標準,天然氣工業(yè)是從事天然氣資源勘探、開發(fā)、管道運輸、儲存、銷售利用的企業(yè)集合。其科學技術(shù)特征表現(xiàn)為2個方面[2]:①它應(yīng)當包括天然氣勘探、天然氣開發(fā)、天然氣儲運、天然氣營銷、天然氣利用5個領(lǐng)域的科學與技術(shù)的統(tǒng)一;②5個領(lǐng)域都有自身的基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、經(jīng)濟科學和管理科學內(nèi)容。
例如,未來10年需要解決低滲透砂巖氣藏提高采收率、超深高壓氣藏長期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、砂巖及碳酸鹽巖氣藏流體預測、高含硫氣藏安全高效開發(fā)、火山巖氣藏整體規(guī)模開發(fā)等技術(shù)難題,同時要積極發(fā)展煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣開發(fā)技術(shù)[3]。四川盆地作為中國最早的一個天然氣工業(yè)基地將在以下5個方向持續(xù)發(fā)展和深化勘探開發(fā)技術(shù)[4]:①超深復雜氣藏勘探開發(fā)技術(shù)的配套完善;②低孔滲碎屑巖氣藏勘探及規(guī)模效益開發(fā)技術(shù)的配套完善;③高含硫氣田安全清潔開發(fā)配套技術(shù)的形成完善;④老氣田開發(fā)中后期穩(wěn)產(chǎn)和提高采收率配套技術(shù)的深化完善;⑤頁巖氣勘探開發(fā)配套技術(shù)的初步形成。天然氣經(jīng)濟與管理科技攻關(guān)重點在天然氣價格機制改革、天然氣市場創(chuàng)新、天然氣政策創(chuàng)新、企業(yè)經(jīng)營管理創(chuàng)新、海外天然氣經(jīng)濟與管理創(chuàng)新等方面。
2.3 符合現(xiàn)代天然氣工業(yè)發(fā)展要素創(chuàng)新的要求
中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃的建議提出,要堅持把科技進步和創(chuàng)新作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟社會發(fā)展方式的重要支撐。現(xiàn)代天然氣工業(yè)發(fā)展需要內(nèi)外部要素資源。外部要素或稱之為外部環(huán)境要素,包括自然環(huán)境、經(jīng)濟環(huán)境、法律環(huán)境、政治環(huán)境、社會環(huán)境、技術(shù)環(huán)境、市場環(huán)境等要素。天然氣工業(yè)內(nèi)部要素是其發(fā)展要素體系的主體,主要包括天然氣資源、實物資產(chǎn)、資金、組織結(jié)構(gòu)、人力資源、無形資產(chǎn)、專有技術(shù)、信息、企業(yè)文化等要素。天然氣資源要素是天然氣工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。實踐證明,現(xiàn)代天然氣工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的主要途徑是通過其內(nèi)外部非物質(zhì)類發(fā)展要素投入與創(chuàng)新,如科技、人才、市場、價格、信息、產(chǎn)權(quán)、管理、文化等要素創(chuàng)新。
2.4 注重天然氣科學與石油科學的異同
天然氣能源與煤炭的技術(shù)經(jīng)濟特性差異十分顯著,而天然氣與石油能源相比,其技術(shù)經(jīng)濟特性也非常顯著。主要體現(xiàn)在:天然氣資源在時間、空間和深度上都更廣泛,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)風險極大,涉及民生更為緊密,對國民經(jīng)濟的貢獻更為廣泛,以及天然氣能源政治的興起與迅速發(fā)展等方面。同時,因在天然氣科學技術(shù)形成與轉(zhuǎn)化機制、體系結(jié)構(gòu)、價值實現(xiàn)途徑、培育方式和績效等方面都具有顯著特點,決定了天然氣科學技術(shù)的特殊性。因此,天然氣科學應(yīng)有其獨特的能源科學地位。
3 天然氣科學體系的基本框架與主要內(nèi)容
3.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容
根據(jù)構(gòu)建思路和原則,天然氣科學體系構(gòu)建的基本要求是:借鑒和吸收國內(nèi)外天然氣科學技術(shù)成果,符合現(xiàn)代綠色天然氣工業(yè)科學發(fā)展要求,門類基本齊全、層次基本均衡的天然氣科學基礎(chǔ)體系和復合體系,它應(yīng)能指導或說明天然氣科學技術(shù)變革實踐和發(fā)展趨勢。天然氣科學基礎(chǔ)體系有以下3類:
3.1.1基于能源科學基本分類的天然氣科學體系基本結(jié)構(gòu)
基于能源科學基本分類的天然氣科學體系基本結(jié)構(gòu)(Basis型,簡稱B型)包含4個子系統(tǒng)(圖1)。它們都涉及天然氣產(chǎn)業(yè)鏈和天然氣工業(yè)發(fā)展要素的基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、經(jīng)濟科學和管理科學等方面。
1) 天然氣基礎(chǔ)理論體系(B1):中國石油、中國石化和中國海油三大石油公司,石油高等院校和部分能源研究機構(gòu),經(jīng)過數(shù)十年的科技攻關(guān)和實踐,在天然氣地質(zhì)理論、天然氣藏成藏理論、山地地震勘探理論、天然氣實驗理論等方面處于國際先進或領(lǐng)先地位。例如,中國石油在巖性地層油氣藏地質(zhì)理論、富油氣凹陷精細勘探理論、前陸盆地復雜沖斷帶構(gòu)造建模理論。又如出版了理論專著《天然氣地質(zhì)學》、《天然氣地球化學》、《天然氣水合物氣藏開發(fā)》、《復雜天然氣藏儲層特征及滲流規(guī)律》、《天然氣處理工藝理論基礎(chǔ)》等。
2) 天然氣工程技術(shù)體系(B2):目前,中國形成了川渝、長慶、塔里木3大核心供氣區(qū)?;拘纬闪司哂写硇缘?類氣藏開發(fā)配套技術(shù)嘲,如超深高壓氣藏開發(fā)技術(shù)和復雜碳酸鹽巖氣藏開發(fā)技術(shù)。四川盆地在勘探、鉆完井、氣藏工程、采氣工程、地面工程等專業(yè)技術(shù)方面都有新突破、新進展,初步形成了適應(yīng)不同類型復雜氣藏的勘探開發(fā)配套技術(shù),有力支撐了四川盆地天然氣增儲上產(chǎn)[3]。在地下儲氣庫技術(shù)方面嘲,如鹽穴儲氣庫技術(shù)、線性巖層洞穴建庫技術(shù)和儲氣庫優(yōu)化等新技術(shù)。在天然氣化工技術(shù)方面[6],有天然氣直接轉(zhuǎn)化制甲醇、甲醛,天然氣制合成氣,天然氣制液體燃料。出版工程技術(shù)專著如《天然氣資源勘探》、《天然氣地面工程》、《天然氣工程》、《天然氣集輸工程》、《天然氣綜合利用》、《城市天然氣工程》等。
3) 天然氣經(jīng)濟科學體系(B3):我國在天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展、天然氣市場與價格、政策與法規(guī)、戰(zhàn)略與管理、經(jīng)濟信息、天然氣項目技術(shù)經(jīng)濟評價等方面開展科研攻關(guān),已形成核心競爭力的天然氣價格研究方法、模型、理論,基本形成天然氣產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展、天然氣市場研究體系,天然氣市場開發(fā)和戰(zhàn)略營銷研究成效顯著。出版專著如《天然氣資源評價》、《天然氣經(jīng)濟學》、《天然氣輸配經(jīng)濟學》、《天然氣定價研究與實踐》、《天然氣要素成本管理模式研究》、《中國天然氣經(jīng)濟發(fā)展問題研究》等。
4) 天然氣管理科學體系(B4)。我國大部分石油院校設(shè)置了油氣經(jīng)濟管理專業(yè)博、碩士招生方向,如戰(zhàn)略與創(chuàng)新管理、油氣資源評價與項目管理、管理系統(tǒng)工程、油氣藏經(jīng)營管理等。出版專著如《中國天然氣工業(yè)發(fā)展研究》、《石油天然氣儲量管理》等。
3.1.2基于天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的科學技術(shù)基本結(jié)構(gòu)
該類結(jié)構(gòu)(Industry Chain型,簡稱C型)見圖1。根據(jù)天然氣產(chǎn)業(yè)鏈基本結(jié)構(gòu),可以分為天然氣勘探(C1)(如地質(zhì)勘探、地球物理勘探、鉆井勘探、化探等)、天然氣開發(fā)(C2)(如氣藏工程、采氣工程、地面集輸、凈化等)、天然氣儲運(C3)(管道輸送、儲氣庫、管道防腐、計量、管道檢測等)、天然氣營銷(C4)(營銷網(wǎng)絡(luò)、信息庫、客戶管理等)、天然氣利用(C5)(化工、化肥、城市燃氣、CNG等)5個領(lǐng)域的科學技術(shù)結(jié)構(gòu)。
3.1.3基于天然氣工業(yè)發(fā)展要素創(chuàng)新的科學技術(shù)基本結(jié)構(gòu)
該類結(jié)構(gòu)(Elements型,簡稱E型)見圖1。根據(jù)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展要素創(chuàng)新要求,形成相對獨立的專業(yè)學科,如天然氣環(huán)境學、天然氣政治學、天然氣財稅學、天然氣預測學、天然氣戰(zhàn)略學、天然氣政策學等。
3.2 復合結(jié)構(gòu)和內(nèi)容
科學技術(shù)領(lǐng)域的交叉、滲透與綜合成為天然氣科學發(fā)展的主要趨勢,天然氣科學的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)展要素和其他科學領(lǐng)域縱向和橫向方向滲透發(fā)展,形成交叉邊緣學科。主要有3類:
3.2.1基礎(chǔ)型與產(chǎn)業(yè)鏈型復合(CB型)
天然氣產(chǎn)業(yè)鏈每個領(lǐng)域都具有基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、經(jīng)濟科學和天然氣管理科學子系統(tǒng),形成CB型科學技術(shù)矩陣(圖2)。例如,天然氣勘探基礎(chǔ)理論(C1B1)、天然氣勘探工程技術(shù)(C2B2)、天然氣勘探經(jīng)濟學(C1B3)、天然氣勘探管理學(C1B4)。
3.2.2基礎(chǔ)型與發(fā)展要素型復合(BE型)
每個天然氣工業(yè)發(fā)展要素都具有基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、經(jīng)濟科學和天然氣管理科學子系統(tǒng),形成BE型科學技術(shù)矩陣(圖3)。例如,天然氣市場基礎(chǔ)理論(B1E6)、天然氣市場工程技術(shù)(B2E6)、天然氣市場經(jīng)濟學(B3E6)、天然氣市場管理學(B4E6)等。還可以進一步進行基礎(chǔ)型與發(fā)展要素的組合構(gòu)成次一級科學技術(shù)結(jié)構(gòu),如非常規(guī)天然氣市場營銷管理。
3.2.3產(chǎn)業(yè)鏈型與發(fā)展要素型復合(CE型)
根據(jù)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展要素與產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成的天然氣科學技術(shù)體系,主要屬于CE型。如天然氣勘探文化理論(C1E5)、天然氣勘探信息技術(shù)(C1E8)、天然氣勘探安全科學技術(shù)(C1E14)、天然氣勘探節(jié)能減排技術(shù)(C1E16)等,如圖3所示。也可以進一步進行產(chǎn)業(yè)鏈型與發(fā)展要素的組合構(gòu)成次一級科學技術(shù)結(jié)構(gòu),如頁巖氣市場營銷管理工程技術(shù)。
4 中國天然氣科學體系建設(shè)策略
4.1 加強國際清潔能源科技合作交流,培養(yǎng)天然氣科學技術(shù)創(chuàng)新人才
加強國際天然氣科學技術(shù)交流,積極參與國際能源技術(shù)、天然氣技術(shù)交易、設(shè)備貿(mào)易市場。特別是要加強與歐盟、美國及有關(guān)跨國油氣公司的天然氣科學技術(shù)合作,引進消化先進的天然氣新技術(shù)、清潔煤制氣技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)、替代技術(shù)、減量化技術(shù)、再利用技術(shù)、資源化技術(shù)、天然氣能源利用技術(shù)、節(jié)能建筑技術(shù)、綠色化學技術(shù)、綠色消費技術(shù)、生態(tài)恢復技術(shù)等。調(diào)研分析表明:在油氣藏數(shù)值模擬技術(shù),水平井、多分枝井、智能井等建井技術(shù),數(shù)字油田技術(shù),低滲致密氣田開采技術(shù),高含硫天然氣藏開發(fā)技術(shù),酸性氣體勘探開發(fā)技術(shù)以及海上油氣開發(fā)技術(shù)等方面,國外部分大石油公司具有較強的實力。
重視天然氣科技人才的培養(yǎng)與引進,特別是與綠色能源產(chǎn)業(yè)相關(guān)的研發(fā)人員和技術(shù)人員。進一步完善分配激勵機制,鼓勵天然氣技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新,重視培養(yǎng)天然氣領(lǐng)域技術(shù)專家和學術(shù)帶頭人,建立完善的技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)體系,創(chuàng)造條件吸引人才、留住人才[7]。
4.2 加大天然氣科學體系建設(shè)投入,促進創(chuàng)新與應(yīng)用
建立技術(shù)開發(fā)、技術(shù)制造和技術(shù)使用三位一體的創(chuàng)新機制,加大資金投入力度,提高發(fā)展天然氣科學技術(shù)政策措施的實施保障能力。激勵石油院校健全和完善天然氣基礎(chǔ)理論、天然氣工程技術(shù)、天然氣經(jīng)濟學和天然氣管理學相關(guān)專業(yè),引導天然氣綠色發(fā)展的風險投資。緊緊圍繞天然氣工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標,對關(guān)鍵領(lǐng)域核心科學技術(shù),著力自主創(chuàng)新,注重科學術(shù)的引進、消化和吸收,努力提升集成化、系列化和工程化水平,同時加快技術(shù)成果集成轉(zhuǎn)化和成熟科學技術(shù)的推廣應(yīng)用[7]。
加強基礎(chǔ)實驗室投入,促進天然氣科學自主創(chuàng)新。實驗室是天然氣科學創(chuàng)新體系的重要組成部分,是天然氣科學體系中高水平應(yīng)用基礎(chǔ)研究、聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀天然氣科技人才、開展國內(nèi)外學術(shù)交流的重要基地和平臺。實行“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制,積極鼓勵油氣企業(yè)與石油院校加強天然氣科學技術(shù)的重點實驗室和工程試驗室建設(shè)。如天然氣成藏與開發(fā)重點實驗室、特低滲透率油氣田勘探開發(fā)先導試驗基地、油氣管道輸送安全國家工程實驗室、油氣鉆井技術(shù)國家工程實驗室、油氣儲運重點實驗室、高含硫氣藏開采先導試驗基地、煤層氣先導試驗基地、煤層氣重點實驗室、國家能源頁巖氣研發(fā)(實驗)中心、天然氣能量計量實驗室、天然氣經(jīng)濟技術(shù)研究重點實驗室等。
4.3 加強天然氣知識產(chǎn)權(quán)保護力度,保障天然氣科學體系可持續(xù)拓展
天然氣科學技術(shù)要走在世界科技發(fā)展的前列,就必須堅持管理創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展,健全和完善天然氣知識產(chǎn)權(quán)保護的法規(guī)體系,抓好知識產(chǎn)權(quán)組織協(xié)調(diào)和投入建設(shè),完善天然氣知識產(chǎn)權(quán)保護和獎勵制度[6]。建立天然氣專業(yè)領(lǐng)域的專利代理人組成的知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)中心。加強宣傳培訓,提高知識產(chǎn)權(quán)保護意識,積極實施知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略規(guī)劃,促進科技人員全過程創(chuàng)造、申報和應(yīng)用知識產(chǎn)權(quán)。值得重視的是,天然氣的國家標準化工作是天然氣科學體系的重要組成和天然氣工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ),也是天然氣知識產(chǎn)權(quán)研究和保護的重要內(nèi)容。
4.4 培養(yǎng)天然氣科技文化,為天然氣科學體系建設(shè)提供不竭動力
天然氣科技文化是天然氣文化的重要組成部分。它是天然氣科技價值觀文化、天然氣科技制度文化、天然氣科技行為文化和物質(zhì)文化的總和[8]。在天然氣科學體系建設(shè)中,樹立先進的綠色天然氣科技理念,健全有利于知識共享的文化,堅持科學精神與人文精神相結(jié)合,提高天然氣企業(yè)領(lǐng)導人的創(chuàng)新素質(zhì),培育企業(yè)家技術(shù)創(chuàng)新精神,營造天然氣科技創(chuàng)新激勵環(huán)境。
參考文獻
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(本文作者:姜子昂1 肖學蘭2 余萌1 杜燕3 1.中國石油西南油氣田公司天然氣經(jīng)濟研究所;2.中國石油西南油氣田公司科技信息處;3.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)
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