TOMORROW TODAY DEMONSTRATIONSPROJEKT MIT WIENERBERGER
WÄRMEPUMPE STEIGERT DIE EFFIZIENZ
XPOSURE LEMANS // Wegweisende Automati sierungstechnologien in der Bildverarbeitung SOCIAL ENGINEERING // Gamification zur Vermeidung von Phishing ECAIMAN // Verbesserte Aktivmaterialien für Hochvolt-Zellen
Thomas Fleckl, Head of Business Unit Sustainable Thermal Energy Systems
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DEKARBONISIERUNG ALS WETTBEWERBSVORTEIL
Wienerberger ist mit 202 Produktionsstandorten in 30 Ländern größter Ziegelproduzent weltweit, Nr. 1 bei Tondachziegeln in Europa und MarktAnalyse des Trocknungsprozesses.
führer bei Betonsteinen in CEE und bei Rohrsystemen in Europa.
Top-Story
Das AIT Center for Energy und die Wienerberger AG, ein international führendes Baustoffunternehmen, arbeiten gemeinsam an der Optimierung von Produktionsprozessen. Um die globale Erwärmung bei 1,5 Grad zu stoppen, müssen die Treibhausgasemissionen bis 2060 weltweit auf Null zurückgefahren werden. Dieses auf der UN-Klimakonferenz in Paris 2015 festgelegte Ziel ist nur zu erreichen, wenn sofort mit dem Umbau der nationalen Energiesysteme begonnen wird. Eine zentrale Rolle dabei spielt die Dekarbonisierung der Industrie, auf die in Österreich rund 26 % des Gesamtenergieverbrauchs entfallen. Ein Viertel davon geht auf das Konto von Trocknungsprozessen mittels fossiler Energieträger etwa in der Papier-, Holz-, Nahrungsmittel-, Textil- oder Ziegelindustrie.
Fotos && Coverbild: Johannes Zinner/AIT Fotos Coverbild:
GEMEINSAM ZU EINER BESSEREN ENERGIEEFFIZIENZ
Roland Pointner, Automatisierungs- und Prozesstechnik, Wienerberger, Michaela Fraubaum, Scientist im Bereich Thermal Energy Systems, AIT, Stefan Puskas, Project Manager Engineering, Technical Support, Wienerberger (v.l.n.r.)
Aus diesem Grund haben sich Wienerberger und das AIT Austrian Institute of Technology mit seinem umfangreichen Wärmepumpen-Know-how zur systematischen Zusammenarbeit entschlossen. „Unser Ziel ist es, durch gemeinsame Forschungsprojekte und einen regelmäßigen interdisziplinären Austausch nicht nur die Qualität des Produktes Ziegel zu verbessern, sondern zugleich mit den Produktionskosten auch den Energiebedarf deutlich zu senken“, erläutert Thomas Fleckl, Head of Business Unit Sustainable Thermal Energy Systems bei AIT. Zentrale Themen dieser Kooperation sind etwa die Energieoptimierung der Produktionsprozesse, die Entwicklung und gemeinsame Nutzung von Simulationsmethoden und Forschungsinfrastrukturen sowie die Initiierung und Betreuung entsprechender Diplomarbeiten und Dissertationen. Auch den Herausforderungen durch die fortschreitende Digitalisierung, zusammengefasst im Schlagwort Industrie 4.0, wollen sich die beiden Kooperationspartner mit der Bündelung ihrer Ressourcen und fachlichen Erfahrung offensiv stellen.
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Eine konsequente Dekarbonisierung erfordert radikale Prozessinnovationen. Im Bereich der Ziegelproduktion ist eine solche Neuerung etwa die Trocknung mit Kompressionswärmepumpen im prozessrelevanten Temperaturbereich. Im Rahmen der neuen Kooperation beantworten die beiden Partner die offenen Fragen, die den Einsatz dieser Wärmepumpen in industriellen Trocknungsprozessen bislang verzögerten. Im von der EU mitfinanzierten Gemeinschaftsprojekt entwickelt das AIT einen prozessintegrierten Wärmepumpen-Demonstrator mit einer Nutzungstemperatur von bis zu 160° C für Wienerberger. „Durch die signifikante Reduktion der Energiekosten wird auch die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen gesteigert“, so Fleckl.
ENTWICKLUNG IM NEUEN LABOR Industriepartner profitieren nicht nur von der umfassenden Wärmepumpen-Expertise der AIT-Fachleute, sondern auch von der neuen AIT-Labor-Infrastruktur speziell für industrielle Anwendungen. Damit steht den Wärmepumpen-Herstel-
Thomas Fleckl: „Die Projektergebnisse sind nicht nur für die Ziegelherstellung, auch für andere energieintensive Industriezweige relevant. Mindestens 40 % der Abwärme sollen dank der neuen Erkenntnisse mittels Wärmepumpe zurückgewonnen werden.“
lern eine akkreditierte High-Tech-Entwicklungsumgebung für unabhängige Leistungs- und Funktionstests zur Verfügung, deren Ergebnisse nicht zuletzt als stichhaltige Verkaufsargumente dienen.
ZUKUNFT DER INDUSTRIE IN ÖSTERREICH MITGESTALTEN Letzten Endes ist das Projekt aber auch unter der Prämisse einer Stärkung der Industrie in Österreich zu sehen. Eine nachhaltige und effiziente Energieversorgung ist ein zentraler Standortfaktor für die österreichische Wirtschaft. Deshalb wurde „Energieeffizienz in der Industrie“ auch als zentrales strategisches Thema am AIT etabliert. Im Vordergrund stehen hier Technologien zur Erhöhung der Energieeffizienz durch Wärmerückgewinnung, Abwärmenutzung und den Einsatz thermischer Energiespeicher sowie die Optimierung von Betriebsstrategien mit Hilfe dynamischer Prozessmodelle und Simulation. Von diesen Aktivitäten profitieren Partner wie Wienerberger in besonderem Maße. „Klares Ziel von Wienerberger ist die Verringerung des Ressourceneinsatzes in der Produktion. Da die Trocknung der energieintensivste Prozess der Ziegelherstellung ist, tauschen wir uns zur Prozessoptimierung seit Jahren mit dem AIT aus und konnten bereits viele wertvolle Erkenntnisse sammeln. Die Energierückgewinnung aus Trocknerfortluft mit Wärmepumpen ist ein sehr vielversprechender Ansatz. Mit dem AIT hat Wienerberger einen kompetenten und gut vernetzten Partner zur Optimierung seiner Produktionsprozesse gefunden“, betont Dirk Saldsieder, Head of R&D, Wienerberger AG.
Professur für Energie effizienz in der Industrie Seit 1. Mai 2015 bündeln TU Wien und AIT ihr Know-how im Rahmen der vom AIT finanzierten Professur für „Industrielle Energiesysteme“. Prof. Dr. René Hofmann: „Eines unserer wichtigsten Ziele ist die Erhöhung der Energieeffizienz in Industrie und Wärmenetzen durch Design-, Einsatz- und Betriebsoptimierung. Dabei erfolgt beispielsweise eine Prozessoptimierung über Modellierung und Simulation. Dazu zählen unter anderem Aktivitäten wie die Entwicklung von Bewertungsmethoden zur kosteneffizienten Wärmeintegration in Produktionsprozesse sowie Methodenentwicklung zur Optimierung von S ystemen und Demand-Side-Management bzw. optimale Steuerungen.“
Foto: Johannes Zinner/AIT, AIT
ERFORSCHEN UND AUSPROBIEREN
Performance & Success
FOCUS ON PERFORMANCE & SUCCESS Leonhard Schitter (Vorstand Salzburg AG), Nikolaus Ederer (Strabag), Mario Faschang (AIT), Wolfgang Anzengruber (Präsident Oesterreichs Energie und CEO Verbund AG)/v.l.n.r. Veränderungen in Wirtschaft und Gesellschaft fordern von politischen EntscheidungsträgerInnen Weitsicht.
INTELLIGENTE STROMNETZE
Fotos: Oesterreichs Energie/Christian Fürthner,Parlamentsdirektion/Christian Hikade
DREIFACH AUSGEZEICHNETE DISSERTATION Das gibt es nur selten: Mario Faschang vom AIT Center for Energy wurde für seine Dissertation zu neuen Entwicklungsprozessen für Regelungssysteme für die intelligenten Stromnetze von morgen gleich dreifach ausgezeichnet – mit dem „Oesterreichs Energie Forschung & Innovation Preis“, dem ersten Platz beim INiTS Award 2016 in der Kategorie „Informations- und Kommunikationstechnologie“ und mit dem Green Tech Award 2016. „Der in der Dissertation entwickelte agile Entwicklungsprozess vereint moderne Ansätze aus der Softwareentwicklung mit Engineeringmethoden aus der Elektrotechnik“, erklärt Faschang. Die Regelungssoftware wird in einem sehr frühen Entwurfsstadium mit einem simulierten Stromnetz und anschließend mit dem entsprechenden Kommunikationsnetz gekoppelt und evaluiert. In der Folge geht es ins Labor, wo die entwickelte Regler-Software in realer Hardware in einem „Controller-Hardware-in-the-Loop“-Test evaluiert wird. In der Dissertation ist erstmals eine durchgängige Kopplung all dieser Schritte gelungen. Das ermöglicht deutlich kürzere Entwicklungszeiten, reduziert das Risiko bei der Einführung von neuartigen Regelungssystemen und erhöht die Flexibilität im Entwicklungsprozess. XPOSURE LEMANS
EMBEDDED HIGH-SPEED BILDVERARBEITUNG Auf der internationalen Leitmesse für Bildverarbeitung VISION 2016 in Stuttgart präsentierte das AIT wegweisende Automatisierungstechnologien in der Bildverarbeitung. Mit „xposure LeMans“ zeigte man die Zukunft der Embedded High-Speed Bildverarbeitung. xposure LeMans besteht aus dem weltweit schnellsten Zeilensensor, einer High-Performance Multi-Zeilenkamera und einer einzigartigen Embedded Vision Auswerteplattform (VisionBox LeMans). Dieses Technologiepaket kombiniert bisher unerreichte Geschwindigkeiten mit höchsten optischen Auflösungen und ermöglicht vollkommen neue Anwendungsmöglichkeiten für industrielle Bildverarbeitungslösungen, etwa auf dem Gebiet der Inline-3D-Inspektion. Als Partner fungiert die deutsche Firma IMAGO Technologies.
FORESIGHT UND TECHNIKFOLGENABSCHÄTZUNG
PARLAMENT SETZT AUF AIT-EXPERTISE Technischer Fortschritt und eine zunehmend komplexer werdende Welt konfrontieren Abgeordnete bei ihren politischen Entscheidungen laufend mit vielschichtigen Themen. Die Präsidiale des Parlaments hat deshalb beschlossen, Beratungsleistungen im Bereich Foresight und Technikfolgenabschätzung auszuschreiben. Vorangegangen waren mehrere Pilotprojekte, die das AIT gemeinsam mit dem Institut für Technikfolgenabschätzung (ITA) der ÖAW seit 2014 durchgeführt hat. Die Teams ermittelten u. a. im Rahmen von Interviews mit ParlamentarierInnen, wo Defizite bestünden und somit Informationsbedarf gegeben wäre. Darauf basierend wurde exemplarisch das Thema Industrie 4.0 behandelt. Anschließend definierte man acht Themenfelder, die als Querschnittsmaterie relevant für alle Ausschüsse des Parlaments sind. Projektleiter Peter Biegelbauer: „Die immer kurzfristigeren Veränderungen im Bereich Forschung, Technologie und Innovation haben weitreichende Auswirkungen auf die Gesellschaft. Foresight und Technikfolgenabschätzung können das Parlament dabei unterstützen, neue Themenbereiche frühzeitig zu erkennen und informiert zu diskutieren.“
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Projektleiter Marc Busch, AIT Center for Technology Experience: „Digitale Minispiele sorgen für starke Bewusstseinsbildung im Bereich Informationssicherheit.“
Menschen aller Altersgruppen und Bevölkerungsschichten waren mit großem Eifer im Prozess dabei.
SOCIAL ENGINEERING
GAMIFICATION ZUR VERMEIDUNG VON PHISHING
SAIL VIENNA 2035
ALTERNSKULTUREN IN GROSSSTÄDTEN SCHAFFEN Das im Oktober erfolgreich abgeschlossene AAL-Projekt „SAIL Vienna 2035: Smart Aging – Integrative Lifestyles in Vienna 2035“ verband zwei aktuelle Problemfelder unserer Zeit: Die Versorgung von Personen im dritten und vierten Lebensabschnitt sowie das Älterwerden von BewohnerInnen selbstverwalteter Wohnprojekte. Ziel des Projekts war es, eine Vielfalt zukunftsträchtiger Alternskulturen im urbanen Umfeld von Wiener Wohnprojekten zu fördern und dabei hohe Lebensqualität und Selbstbestimmung alternder Menschen zu unterstützen. Gemeinsam mit BewohnerInnen des Matznerviertels, mehrerer Wiener Wohnprojekte sowie der Sargfabrik und ExpertInnen aus Pflegeorganisationen und Forschung wurden Visionen und Szenarien attraktiver Alternskulturen entwickelt, Produkt- und Dienstleistungsideen erarbeitet und Anforderungen an Technologien definiert, die den Alltag in den eigenen vier Wänden erleichtern können. Projektleiterin Doris Wilhelmer: „Eindrucksvoll waren die Begeisterung aller Stakeholder und ihre Bereitschaft zur Co-Creation der Ergebnisse. Die Basis dafür war ein ausgeprägtes Bewusstsein für die Notwendigkeit, das gemeinsame Altern in hoher Lebensqualität proaktiv in die Hände zu nehmen und dabei Lösungen abseits gängiger Pflegeeinrichtungen zu finden.“
Fotos: Rita Skof, AIT/Mario Drobics
Moderne Unternehmen sind unterschiedlichsten Cyberangriffen ausgesetzt. Sogenanntes Social Engineering wie Phishing hat das Ziel, an sensible Informationen von Unternehmen zu kommen. BetrügerInnen gehen dabei immer innovativere Wege. Neben unpersönlichen Massenmails, die beispielsweise große Erbschaften versprechen und auf diesem Wege zur Herausgabe heikler Daten verleiten, werden gezielte, auf Einzelpersonen zugeschnittene Phishingattacken ausgeführt. Klassische Informationssicherheitstrainings sind dagegen weitgehend wirkungslos, da diese nicht über einen längeren Zeitraum im Gedächtnis bleiben. Die Business Unit Technology Experience verfolgt im Rahmen des EU-Projekts DOGANA einen radikal neuen Ansatz in der Phishing-Prävention und entwickelt digitale Minispiele, die dafür sorgen, dass MitarbeiterInnen Spaß haben und gleichzeitig eine hohe Sensibilität für die Gefahren durch Phishing entwickeln. Das Spiel „Phishing Wars“ integriert sich in den Büroalltag, nimmt nur ein paar Minuten pro Woche in Anspruch und wird herkömmlichen Trainings bevorzugt.
ECAIMAN
AKTIVMATERIALIEN FÜR HOCHVOLT-ZELLEN
Foto: CIDETEC
Im Horizon 2020 Projekt „eCAIMAN“ werden verbesserte Aktivmaterialien für Hochvolt-Zellen entwickelt und funktionsfähige Materialkombinationen untersucht. Diese Zellen für Lithium-Ionen Batterien sollen eine um 20 % erhöhte Energiedichte sowie um 20 % gesenkte Kosten im Vergleich zu derzeitigen am Markt befindlichen Systemen aufweisen. Eine möglichst zeitnahe Umsetzung des Konzepts in die Serienfertigung soll dabei möglich sein. Im AIT-geführten Konsortium aus 14 Partnern sind drei Fahrzeug-OEMs sowie mehrere Forschungseinrichtungen, eine Universität, Hersteller von Aktivmaterialien sowie ein Unternehmen mit Fokus auf Zellproduktion vertreten. Nach der Entwicklung der Aktivmaterialien für die Elektroden sowie des Elektrolyts in der ersten Projekthälfte laufen derzeit Vergleichstests, um zu ermitteln, welches Material bzw. welche Materialkombination die besten Eigenschaften aufweist, um in weiterer Folge in die finale Zelle und somit in das Demonstratormodul aufgenommen zu werden. Danach werden die selektierten Materialien von Labormengen auf industrielle Produktionsprozesse hochskaliert. Daraus werden Zellen hergestellt, die in Modulen zusammengefasst diversen Tests unterzogen werden. Auch die Aktualisierung von Standards zum Testen von Hochvolt-Zellen wird berücksichtigt.
Die AIT-ForscherInnen forcieren in ihren Arbeiten die Stärkung der europäischen Batteriematerialentwicklung und -produktion.
INNOVATION CALENDAR 08.-12.01.2017 // TRANSPORTATION RESEARCH BOARD Geboten werden als 5.000 Präsentationen und 800 Workshops zu Fragen rund um Verkehr und Transport. Ort: Washington AIT-Kontakt: Manfred Haider Infos: www.trb.org // 23.1.-27.1.2017 // RISIS WEEK Die RISIS-Jahreskonferenz (Research infrastructure for research and innovation policy studies) findet in Wien statt. Ziel des EU-Projekts ist der Aufbau einer räumlich verteilten Forschungsin frastruktur zur Unterstützung der Wissenschafts- und Innovationsforschung. Ort: Tech Gate Vienna AIT-Kontakt: Thomas Scherngell Infos: www.risis.eu // 26.-27.01.2017 // FORSCHUNGSKOLLOQUIUM BETONSTRASSENBAU Im Fokus stehen Fragen zur technologischen Entwicklung des Straßenbaus. Ort: München AIT-Kontakt: Manfred Haider Infos: www.events.tum.de // 30.1.–1.2.2017 // FIT INFOTAGE FIT ist ein Studienorientierungsprogramm speziell für Schülerinnen ab der 9. Schulstufe aus Wien, NÖ und Burgenland. Heuer nimmt das AIT mit den Energy Themen teil, u. a. gibt es einen Workshop im Photovoltaik-Labor. Ort: AIT Giefinggasse, Wien AIT-Kontakte: Elvira Welzig, Michaela Jungbauer Infos: www.fitwien.at // 15.-17.2.2017 // IEWT TU WIEN Die 10. Internationale Energiewirtschaftstagung spannt den Bogen über das Thema „Klima“ und allen damit ver-
bundenen Themen, wie Entwicklungen auf Energiemärkten oder zunehmende Partizipation der Endkunden. Ort: TU Wien AIT-Kontakt: Wolfgang Hribernik, Michaela Jungbauer Infos: www.eeg.tuwien.ac.at/ // 16.02.2017 // INTERNATIONAL MULTISTAKEHOLDER AND BUSINESS CONFERENCES Cyberspace, Energy & Development stehen im Mittelpunkt dieser Konferenzen. Ort: Wien AIT-Kontakt: Michael Mürling Infos: www.energypact.org // 17.02.2017 // INTERNATIONAL BUSINESS HIGH LEVEL Digital Security sowie Maßnahmen zum Schutz von Unternehmen und Organisationen werdern hier behandelt. Ort: Wien AIT-Kontakt: Michael Mürling Infos: www.energypact.org // 20.2.-21.2.2017 // ERA-LEARN Kurs im Rahmen von ERA-LEARN 2020 zur Anwendung von Foresight-Prozessen in Fragen transnationaler strategischer F&I-Agenden. ORT: Tech Gate Vienna AIT-Kontakt: Klaus Kubeczko Infos: www.era-learn.eu // 07.03.2017 // SEHEN UND VERSTEHEN Mega-Themen wie Industrie 4.0, Cyber Security, Blockchain, Internet of Things, Smart City oder Krisen- und Katastrophenmanagement werden in diesem bewährten Format behandelt. Ort: Tech Gate Vienna AIT-Kontakt: Michael Mürling Infos: www.ikt.wien //
AIT Top Journal Papers
QUALITY OF EXPERIENCE ENERGIEEFFIZIENZ UND WETTBEWERBSFÄHIGKEIT IM MOBILFUNK
STROMNETZFREUND LICHE BÜROGEBÄUDE
Ist Wettbewerbsfähigkeit und eine umweltverträgliche Produktion ein Widerspruch? Die vorliegende Arbeit, die gemeinsam mit der University of Southern Denmark erstellt wurde, untersucht quantitativ den Zusammenhang zwischen Investitionen in Energieeffizienz und Produkt- und Prozessinnovationen, also der Entwicklung neuer Produkte und Produktionsprozesse zur Steigerung von Produktivität. Nach überwiegender Meinung sind Produkt- und Prozessinnovationen der wesentlichste Baustein für Wachstum und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Als Grundlage der Analyse dienen Daten des European Manufacturing Survey (EMS), einer Befragung zur Modernisierungsstrategien in der Industrie. Die Analyse zeigt, dass Firmen, die Produkt- und Prozessinnovationen einführen, auch häufiger in energieeffiziente Produktionstechnologien investieren. Mit anderen Worten: Es bestehen Synergien zwischen Energieeffizienz und Wettbewerbsfähigkeit durch Innovation, und die Innovations- und Technologiepolitik kann über den Umweg der Innovationsförderung auch eine wichtige Rolle bei der Erreichung von Umweltzielen spielen, wenn über höhere technologische Kompetenzen von Firmen auch Investitionen in Energieeffizienz stimuliert werden.
In diesem Paper stellen wir Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt SmartCityGrid: CoOpt vor. Thema ist die energieeffiziente und gleichzeitig stromnetzfreundliche Regelung von Bürogebäuden. Der spezielle Beitrag dieses Papers ist eine hierarchische Regler-Architektur, die auf Ebene des elektrischen Netzes für eine Maximierung der Aufnahmekapazität für erneuerbare Energien sorgt. Auf Gebäudeebene werden gleichzeitig Energieeffizienz und Eigenverbrauch unter Berücksichtigung des Nutzerkomforts optimiert. Auf beiden Ebenen kommen modellprädiktive Regler zum Einsatz, die untereinander ein möglichst minimales Set an Vorhersagen und Sollwerten austauschen. Im Nachgang zu diesem Paper konnte der Ansatz in Praxisversuchen mit der EnergyBase validiert werden. Für eine Beteiligung von Gebäuden an einer Netzregelung fehlt jedoch derzeit der finanzielle Anreiz.
Wie schnell muss das mobile Funknetz für heutige SmartphonebenutzerInnen sein? Und: Wie kann ich mittels technischer Netzperformancemessungen auf die Zufriedenheit aller NutzerInnen schließen? Der vorliegende Artikel beantwortet diese Fragen mit Methoden der Quality of Experience (QoE) Forschung, welche die Qualität von Netzen und Anwendungen aus der Perspektive ihrer (zahlenden) BenutzerInnen begreif- und messbar macht. Unsere QoE Labor- und Feldstudien untersuchen die Auswirkungen von Bandbreite und Latenz auf das Qualitätserlebnis in fünf verbreiteten mobilen Anwendungsszenarien: YouTube, Facebook, Surfen mit Chrome, Google Maps und WhatsApp. Wir evaluieren den Einfluss sowohl von konstanter als auch von dynamisch schwankender Netzqualität, wie sie gerade für Mobilfunknetze typisch ist. Mit Hilfe der gewonnenen Daten quantifizieren wir den Zusammenhang zwischen technischer und wahrgenommener Netzqualität bei Smartphone-Nutzung und analysieren das Potential von passiven Qualitätsmessungen am Endgerät. Die in diesem Paper vorgestellten einzigartigen Ergebnisse bilden den Schlüssel zum besseren Verständnis der tatsächlichen Anforderungen populärer mobiler Apps und zur Realisierung von nutzerzentriertem Qualitätsmonitoring für mobile Betreibernetzwerke.
M. Brandstetter, A. Schirrer, M. Miletic, S. Henein, M. Kozek, F. Kupzog: „Hierarchical Predictive Load Control in Smart Grids“; IEEE Transactions on Smart Grid, Volume: PP (2015), Issue: 99; S. 1 - 10.
Gerstlberger, W., Knudsen, M.P., Dachs, B. and Schröter, M. (2016) Closing the ener-
Casas, P., Seufert, M., Wamser, F., Gard
gy-efficiency technology gap in European
lo, B., Sackl, A. and Schatz, R. (2016) Next
firms? Innovation and adoption of energy
to You: Monitoring Quality of Experience in
efficiency technologies. Journal of Enginee-
Cellular Networks From the End-Devices.
ring and Technology Management, 2016, 40,
IEEE Transactions on Network and Service
87-1002016
Management, 13, 2, 181-196
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