于慶濤

摘要： BIM技術(shù)中包含的信息通過協(xié)同工作的模式實(shí)現(xiàn)資源共享，是建設(shè)行業(yè)信息化管理的一個(gè)全新突破手段。借用BIM模型中豐富的幾何信息和非幾何信息整合工程全生命周期中項(xiàng)目各參與方間的信息協(xié)同、共享集成與應(yīng)用。

Abstract： The information contained in BIM technology realizes resource sharing through the mode of collaborative work. It is a brand-new breakthrough method for information management of construction industry. Using the rich geometric information and non-geometric information in the BIM model to integrate information cooperation， sharing， integration and application among project participants in the entire project life cycle.

關(guān)鍵詞： BIM技術(shù)；BIM應(yīng)用；BIM內(nèi)涵；載體維度；碰撞檢測(cè)；施工模擬

Key words： BIM technology；BIM application；BIM content；carrier dimension；collision detection；construction simulation

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）26-0241-04

0 引言

BIM技術(shù)引入國(guó)內(nèi)工程施工領(lǐng)域后，被視為繼CAD后又一次重大變革，引起了行業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注，應(yīng)用階段涵蓋了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維。通過應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)積累了大量應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也存在著對(duì)BIM技術(shù)認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一、BIM技術(shù)人員儲(chǔ)備不足、BIM技術(shù)流程和成果不規(guī)范等因素，以至于很多項(xiàng)目出現(xiàn)BIM技術(shù)與項(xiàng)目管理結(jié)合度不夠的現(xiàn)象。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2015年6月16日發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知》（建質(zhì)函[2015]159號(hào)），要求到2020年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用；到2020年末，以下新立項(xiàng)項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)中集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目比率達(dá)到90%；以國(guó)有資金投資為主的大中型建筑；申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)。

1 BIM基本概念及特征

1.1 BIM基本概念

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是在建設(shè)工程及設(shè)施全生命周期內(nèi)，對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的過程和結(jié)果的總稱。

1.1.1 Building

Building指建設(shè)工程，是一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目從初期規(guī)劃，到過程設(shè)計(jì)、施工乃至運(yùn)行維護(hù)全生命周期的過程。

1.1.2 Information

Information意為信息，是BIM技術(shù)中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，具有重要意義，承載著建設(shè)工程產(chǎn)生的龐大的信息與數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了BIM出現(xiàn)的根本意義。

1.1.3 Modeling

Modeling即為模型，BIM是以模型為載體，通過模型傳遞信息，是整個(gè)BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

1.2 BIM內(nèi)涵

1.2.1 工程項(xiàng)目的全生命周期應(yīng)用

BIM的作用是可以通過信息的協(xié)同傳遞，提供信息管理與共享的有效方法?？梢载灤┱麄€(gè)項(xiàng)目從概念提出到拆除的全過程，減少建設(shè)工程“錯(cuò)、缺、漏、碰”現(xiàn)象的產(chǎn)生，減少浪費(fèi)，降低材料、人工消耗。

1.2.2 BIM的信息載體維度（nD）

BIM技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)二維到三維繪圖，甚至n維的轉(zhuǎn)變。是建設(shè)工程通過3D可視化、4D進(jìn)度管控、5D造價(jià)管理、6D性能分析直至與物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用、云端、虛擬現(xiàn)實(shí)的基于網(wǎng)絡(luò)的多維協(xié)同方式與集成應(yīng)用，為建設(shè)工程不同參與者之間實(shí)現(xiàn)信息協(xié)同與共享起到顯著作用。

2 BIM技術(shù)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用起步較早，從提出到完善，歷經(jīng)三十余載，逐步被新加坡、英國(guó)、美國(guó)等幾個(gè)主導(dǎo)國(guó)家所普遍接受并經(jīng)過長(zhǎng)期的醞釀，從政府層面對(duì)于工程項(xiàng)目的BIM應(yīng)用制定了相應(yīng)的政策支撐。

新加坡1995年啟動(dòng)了一個(gè)名為CORENETIT的IT 項(xiàng)目采用先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑房地產(chǎn)業(yè)的參與方間實(shí)現(xiàn)高效、無縫地溝通和信息交流；英國(guó)政府要求強(qiáng)制使用BIM，到2016年，政府要求全面協(xié)同3D-BIM.并將全部的文件以信息化管理；2003年起，美國(guó)總務(wù)管理局（GSA）通過其下屬的公共建筑服務(wù)處（Public Buildings Service，PBS）開始實(shí)施一項(xiàng)被稱為國(guó)家3D-4D-BIM計(jì)劃的項(xiàng)目，為了保證計(jì)劃的順利實(shí)施，GSA制定了一系列的策略進(jìn)行支持和引導(dǎo)，BIM在美國(guó)逐漸成為主流，并對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的其他國(guó)家的BIM實(shí)踐產(chǎn)生影響。

2.2 國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)未來建設(shè)領(lǐng)域?qū)⑹且袁F(xiàn)代化、工業(yè)化、信息化為主導(dǎo)的三個(gè)發(fā)展方向，而BIM技術(shù)將成為建設(shè)行業(yè)信息化發(fā)展的主旋律。無論從降低建設(shè)成本或是減少人材機(jī)的消耗方面，BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用無疑對(duì)我國(guó)建設(shè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和綠色建造等產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

2.2.1 我國(guó)現(xiàn)行各類BIM標(biāo)準(zhǔn)、政策

自2011年至今，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部相繼發(fā)布了《2011～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》、《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》（建質(zhì)函[2015]159號(hào)）、《2016～2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（建質(zhì)函[2016]183號(hào)）等政策性文件，對(duì)建設(shè)單位、勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位的BIM實(shí)施起到積極地引導(dǎo)作用，指明了BIM技術(shù)實(shí)施方向。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部相繼發(fā)布了6項(xiàng)BIM國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的編制計(jì)劃，分別是：《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程信息模型存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程信息模型編碼標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、《制造工業(yè)工程設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑工程信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》。目前《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51212-2016和《建筑工程信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51235-2017已經(jīng)編制完成并發(fā)布實(shí)施。

2.2.2 國(guó)內(nèi)各類工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用情況

國(guó)內(nèi)項(xiàng)目最初使用BIM技術(shù)輔助工程建設(shè)主要以大型公建、超高層項(xiàng)目為主，如國(guó)家體育場(chǎng)、銀河SOHO、深圳平安中心、上海中心、“中國(guó)尊”、新機(jī)場(chǎng)航站樓以及萬達(dá)系列項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。建設(shè)單位通過BIM技術(shù)對(duì)一些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、異形鋼結(jié)構(gòu)和幕墻以及超大規(guī)模的機(jī)電設(shè)備和管線安裝等工作進(jìn)行預(yù)排模擬，提前發(fā)現(xiàn)一些以往常規(guī)做法不易管控、不易發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，通過各專業(yè)三維模型的協(xié)同管理解決“錯(cuò)、漏、碰、缺”等諸多問題，降低工程建造成本，產(chǎn)生更為直接的經(jīng)濟(jì)利益。

近幾年來，越來越多的工程項(xiàng)目在招標(biāo)之初即明確使用BIM技術(shù)，施工單位為了適應(yīng)新時(shí)期的工程管理模式的變革，也逐步開始推動(dòng)BIM技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。施工單位中BIM技術(shù)應(yīng)用較為成功的以中國(guó)建筑、北京城建、上海建工、湖南建工等企業(yè)為代表，經(jīng)過多年工程項(xiàng)目中的BIM實(shí)施，已逐步完善了自身BIM體系并在相關(guān)涉及BIM技術(shù)的工程投標(biāo)中占據(jù)有利位置。

3 BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

施工單位是工程建設(shè)最直接的實(shí)施完成者，對(duì)工程項(xiàng)目施工中的管理亦深有體會(huì)。目前，國(guó)內(nèi)BIM發(fā)展程度最完善和最能體現(xiàn)BIM技術(shù)水平的也是施工單位。

3.1 施工管理的BIM應(yīng)用特點(diǎn)

建造過程中，質(zhì)量、進(jìn)度、成本被稱為工程項(xiàng)目建設(shè)的三大目標(biāo)，是建設(shè)工程施工階段管理的主要工作內(nèi)容。充分運(yùn)用BIM的可視化、協(xié)同性、模擬和分析、優(yōu)化性、可出圖性等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)施工階段的數(shù)字化管理。

3.2 工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用價(jià)值與案例

中鐵北京工程局建筑工程分公司充分運(yùn)用BIM技術(shù)的五大特點(diǎn)，積極在各工程項(xiàng)目上推廣，產(chǎn)生了一些實(shí)際效益，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.2.1 基于BIM技術(shù)的三維可視化交底

按照?qǐng)D集規(guī)范、2D設(shè)計(jì)圖紙，利用Autodesk Revit、Trimble Sketchup、Autodesk 3dsMax等系列軟件創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝飾BIM模型，對(duì)主要節(jié)點(diǎn)做法、施工工藝通過PC、移動(dòng)端等設(shè)備及紙質(zhì)交底進(jìn)行可視化展示，使項(xiàng)目管理人員、作業(yè)人員更直觀地理解交底內(nèi)容，規(guī)范地進(jìn)行施工生產(chǎn)工作。

三維可視化交底在合肥市軌道交通1號(hào)線裝修5標(biāo)工程、北京市軌道交通昌平線南延工程三標(biāo)、貴陽(yáng)小碧新城二期（安置點(diǎn)）項(xiàng)目的技術(shù)交底中均得到了應(yīng)用。以北京市軌道交通昌平線南延工程三標(biāo)為例，在前期臨時(shí)設(shè)施的建設(shè)過程中，項(xiàng)目按照?qǐng)D集規(guī)范自行制作了“不上人吊頂做法”、“地磚鋪貼做法”、“磚墻乳膠漆做法”、“磚墻貼壁紙做法”、“廚房屋面做法”等三維模型，通過輸出多角度圖片進(jìn)行打印或傳輸至手機(jī)移動(dòng)端、PC端等等方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員和作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。通過這種方式使施工現(xiàn)場(chǎng)的不規(guī)范的做法大幅減少，質(zhì)量問題得到有效控制。

3.2.2 基于BIM技術(shù)的碰撞檢測(cè)與施工模擬

將建立完成的各專業(yè)BIM模型，經(jīng)過檢查審核后導(dǎo)出為國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)BIM格式IFC文件后，使用專業(yè)的碰撞檢測(cè)與模擬軟件對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件、建筑、管線綜合各專業(yè)之間進(jìn)行碰撞檢測(cè)和分析，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，優(yōu)化施工方案和資源配置。

中鐵北京工程局建筑工程分公司在北京曹妃甸職教城北京職業(yè)技術(shù)師范高等?？茖W(xué)校項(xiàng)目-校級(jí)辦公樓工程中采用Autodesk Revit進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝（給排水、暖通、電氣）等專業(yè)分別建模，轉(zhuǎn)換為Naivsworks能夠識(shí)別的.nwc格式文件，對(duì)模型進(jìn)行逐一整合。通過對(duì)各專業(yè)間的相互沖突檢測(cè)，檢測(cè)出機(jī)電各專業(yè)與結(jié)構(gòu)模型的碰撞5處，機(jī)電各專業(yè)與建筑模型的碰撞53處，機(jī)電各專業(yè)之間的碰撞53處（圖2）。貴陽(yáng)小碧新城二期（安置點(diǎn)）項(xiàng)目也通過對(duì)中小學(xué)工程的管線綜合碰撞檢測(cè)發(fā)現(xiàn)39處水、電專業(yè)沖突，并提前做出優(yōu)化。

3.2.3 基于BIM技術(shù)的工程進(jìn)度管理

進(jìn)度控制是建設(shè)項(xiàng)目管理三大目標(biāo)之一。隨著建設(shè)項(xiàng)目的大型化和復(fù)雜化，進(jìn)度與承包、質(zhì)量的多方面協(xié)調(diào)僅依靠傳統(tǒng)進(jìn)度控制方法已很難兼顧，應(yīng)用信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)度的控制已成為發(fā)展趨勢(shì)。BIM技術(shù)在進(jìn)度管理中有其自身的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)如下：

①BIM基于立體模型，具有很強(qiáng)的可視性和操作性。

BIM的成果是高仿真三維模型，可以對(duì)建筑內(nèi)外部進(jìn)行細(xì)致地檢查；可以對(duì)某個(gè)建筑構(gòu)件的空間位置、三維尺寸和材質(zhì)顏色等特質(zhì)進(jìn)行精細(xì)化地修改，降低因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤對(duì)施工進(jìn)度造成的影響。

②BIM包含了完整的建筑數(shù)據(jù)信息。

BIM模型包含了完整的建筑信息，從構(gòu)件的材質(zhì)到尺寸數(shù)量，從項(xiàng)目位置到周圍環(huán)境，甚至可以精確到材料等級(jí)、出廠日期等數(shù)據(jù)。將建筑模型附加進(jìn)度計(jì)劃的虛擬建造，可以間接產(chǎn)生材料和資金供應(yīng)計(jì)劃，并與施工進(jìn)度的變化同步自動(dòng)更新，保證施工過程的資金和材料充分供應(yīng)。

基于BIM的進(jìn)度管理以貴陽(yáng)小碧新城二期（安置點(diǎn)）項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目對(duì)中小學(xué)工程建立了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電Revit模型，并將模型輸出至Navisworks與Project施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的匹配；再為實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行相應(yīng)的匹配，通過軟件的自動(dòng)模擬，查找實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度之間存在的差異，并通過模擬找到問題根本所在。

3.2.4 基于BIM的現(xiàn)場(chǎng)布置與模擬

施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的布置與模擬按照以往傳統(tǒng)圖紙的方式很難表現(xiàn)完整，且各種構(gòu)筑物、植物、周邊環(huán)境、交通情況復(fù)雜，容易在設(shè)計(jì)布置前期產(chǎn)生各種問題，出現(xiàn)返工現(xiàn)象。因此，發(fā)揮BIM三維可視化的特點(diǎn)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的布局提前預(yù)判，以達(dá)到減少材料的浪費(fèi)及返工影響工期的目的。（圖3）

3.2.5 基于BIM的工程量計(jì)算

由BIM平臺(tái)創(chuàng)建的三維模型，包含了各種與構(gòu)件相關(guān)的屬性，并進(jìn)行了匹配，并錄入附帶幾何信息和非幾何信息，可以便捷的統(tǒng)計(jì)任意部位的工程量。

通過合肥市軌道交通1號(hào)線裝修5標(biāo)工程、北京市軌道交通昌平線南延工程三標(biāo)、貴陽(yáng)小碧新城二期（安置點(diǎn)）項(xiàng)目的摸索。已經(jīng)可以通過Auto Revit按照相應(yīng)規(guī)范規(guī)則創(chuàng)建模型自動(dòng)計(jì)算工程量或?qū)С鲋翉V聯(lián)達(dá)算量軟件中生成工程量清單。（圖4）

以合肥市軌道交通1號(hào)線裝修5標(biāo)工程為例，Revit本身缺少大量模型，如果需要得出準(zhǔn)確的工程量，繪制各種類型的族文件就成為最緊迫、最重要的環(huán)節(jié)。如搪瓷鋼板，由于顏色不同、工藝不同、形狀不同等因素，需要?jiǎng)?chuàng)建帶有參數(shù)變化的族庫(kù)。創(chuàng)建的有石材踢腳、盲道、各種規(guī)格的搪瓷鋼板、材料伸縮縫、導(dǎo)向標(biāo)識(shí)、鋁圓通、折邊鋁板等十幾種專用族。

通過對(duì)應(yīng)的模型建立及信息錄入，軟件自動(dòng)匯總數(shù)據(jù)，在生成報(bào)表之前只需簡(jiǎn)單設(shè)置所需條目，即可對(duì)工程數(shù)量進(jìn)行快捷的匯總統(tǒng)計(jì)。

3.2.6 BIM與裝配式建筑施工

裝配式建筑與BIM結(jié)合應(yīng)用能夠發(fā)揮的作用除了工程質(zhì)量進(jìn)度控制、5D動(dòng)態(tài)成本控制、和可視化技術(shù)交底等BIM價(jià)值外，最重要的就是對(duì)于預(yù)制構(gòu)件入場(chǎng)和存儲(chǔ)的管理。

通過BIM信息共享與RFID（無線射頻識(shí)別）的有效結(jié)合，對(duì)構(gòu)件實(shí)施追蹤控制。RFID是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別并獲取數(shù)據(jù)，BIM與RFID相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)就是信息讀取準(zhǔn)確，傳遞速度快，減少人工錄入信息可能造成的錯(cuò)誤。

未來裝配式建筑也是公司工程施工項(xiàng)目的主要發(fā)展方向，裝配式建筑與BIM技術(shù)也必然成為項(xiàng)目施工管理的重要措施之一。研究BIM技術(shù)與裝配式建筑的有效結(jié)合，解決過程中出現(xiàn)的問題，制定相應(yīng)的裝配式BIM業(yè)務(wù)流程與規(guī)則是今后的重點(diǎn)研究方向。

3.3 BIM技術(shù)的未來展望

BIM技術(shù)除了自身的特點(diǎn)與價(jià)值，還應(yīng)與各類其他新興技術(shù)有機(jī)結(jié)合，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)運(yùn)用比較成功的BIM拓展應(yīng)用主要是與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、數(shù)字化加工、智能全站儀、GIS、3D掃描、虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印等的技術(shù)融合。其根本均是以BIM模型為基礎(chǔ)，利用BIM模型的信息共享，實(shí)現(xiàn)各階段的協(xié)同工作，這樣才能充分發(fā)揮BIM技術(shù)的自身特性，科學(xué)有效的提高工程項(xiàng)目施工管理水平。

4 BIM技術(shù)對(duì)于建筑行業(yè)的重要性

在過去的30年中，隨著社會(huì)的發(fā)展和生活觀念的變遷，城市建設(shè)進(jìn)入了空前發(fā)展的黃金時(shí)期，建筑行業(yè)經(jīng)歷了粗放式的增長(zhǎng)形態(tài)。如今經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了常態(tài)化，以前在建設(shè)行業(yè)里有這樣一個(gè)規(guī)律，只要能接到項(xiàng)目，怎么干都能掙錢！這導(dǎo)致建筑行業(yè)一直是粗放型的管理模式。而現(xiàn)在企業(yè)面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)，我們不得不提高管理水平。BIM技術(shù)的出現(xiàn)就成了促進(jìn)項(xiàng)目的精細(xì)化管理，增加企業(yè)競(jìng)核心爭(zhēng)力的有效途徑之一。

BIM技術(shù)是一項(xiàng)顛覆設(shè)計(jì)、施工管理的新技術(shù)，徹底改變了相關(guān)人員的工作和管理方式。無論從現(xiàn)階段BIM工具出發(fā)，還是基于未來協(xié)同管理模式創(chuàng)新來看，BIM的應(yīng)用推廣趨勢(shì)已不可阻擋。就如同10年前的互聯(lián)網(wǎng)一樣，基于BIM所引領(lǐng)的技術(shù)變革、管理變革，也勢(shì)必會(huì)創(chuàng)造出新的商業(yè)機(jī)會(huì)、商業(yè)模式和新的工作崗位。無論是對(duì)施工企業(yè)與施工管理人員，將會(huì)產(chǎn)生重要的影響，它將直接決定施工企業(yè)的施工技術(shù)與管理水平和相關(guān)從業(yè)人員的素質(zhì)。

5 BIM技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

BIM 的提出和發(fā)展，對(duì)工程建設(shè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了重大影響。應(yīng)用BIM 技術(shù)可大幅度提高工程建設(shè)的集成化程度，促進(jìn)工程建設(shè)行業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，提高投資、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維乃至整個(gè)工程生命期的質(zhì)量和效率，提升科學(xué)決策和管理水平。

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