基于本體的虛擬企業(yè)伙伴選擇系統(tǒng)研究

摘要:虛擬企業(yè)伙伴選擇首先必須要解決潛在伙伴企業(yè)信息的獲取和規(guī)范化處理的問題。為了解決這一問題，提出通過構(gòu)建企業(yè)本體來規(guī)范企業(yè)資源信息描述和理解。在此基礎(chǔ)上建立了一種基于本體的虛擬企業(yè)伙伴選擇系統(tǒng)，并對企業(yè)本體庫的內(nèi)容框架和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法作了詳細介紹。

關(guān)鍵詞:本體; 虛擬企業(yè)伙伴選擇; 信息檢索

中圖分類號:TP311.13文獻標(biāo)志碼:A

文章編號:1001－3695(2008)02－0428－04

虛擬企業(yè)是21世紀最有競爭力的企業(yè)運作模式。在虛擬企業(yè)的組建過程中，能否選擇出敏捷#65380;有競爭力#65380;相容的合作伙伴，關(guān)系到虛擬企業(yè)運作的成敗。目前，虛擬企業(yè)伙伴選擇的研究主要集中在虛擬企業(yè)伙伴選擇的評價指標(biāo)體系和虛擬企業(yè)合作伙伴選擇的優(yōu)化算法等方面，而忽視了對潛在伙伴企業(yè)信息的獲取和處理方面的研究。文獻[1~3]對虛擬企業(yè)合作伙伴選擇的決策支持系統(tǒng)作了研究，但是也沒有解決潛在伙伴企業(yè)信息的獲取問題?；ヂ?lián)網(wǎng)為虛擬企業(yè)伙伴選擇提供了一個理想的信息資源平臺，但由于現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)上信息的無序化使得從這一平臺獲取有用的信息非常困難。潛在伙伴企業(yè)信息獲取屬于互聯(lián)網(wǎng)信息檢索的范疇。目前，本體論在信息檢索中的應(yīng)用越來越受關(guān)注。本文將本體論引入虛擬企業(yè)伙伴選擇，提出了企業(yè)本體的構(gòu)建方法并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了一種基于本體的虛擬企業(yè)伙伴選擇系統(tǒng)。

1本體論在信息檢索中的應(yīng)用

本體論是對共享概念的明確的形式化規(guī)范說明，它的目標(biāo)在于捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認可的詞匯，并且給出這些詞匯和詞匯之間相互關(guān)系的明確定義，以實現(xiàn)軟件系統(tǒng)對這些概念的共享和重用[4]。近年來，越來越多的學(xué)者開始將本體論應(yīng)用于信息檢索研究。文獻[5]提出了將本體論應(yīng)用于信息檢索的構(gòu)想，探討了利用本體論提高信息檢索性能的機理;文獻[6]提出了一個基于本體論的信息檢索模型，該模型能夠?qū)崿F(xiàn)用戶查詢的導(dǎo)引和目標(biāo)文檔的標(biāo)注;文獻[7]提出了一種將本體應(yīng)用于信息檢索的具體方法;文獻[8，9]研究了本體對查詢需求的作用，并且提出了一些基于本體的查詢策略和查詢方法。

使用本體論進行信息檢索本質(zhì)在于利用本體詞匯來規(guī)范人和計算機對目標(biāo)信息的描述和理解，從而提高信息檢索的查全率和查準(zhǔn)率。

2基于本體的虛擬企業(yè)伙伴選擇系統(tǒng)

虛擬企業(yè)伙伴選擇包括兩個主要階段:第一階段，選擇潛在合作伙伴，搜集潛在合作伙伴的相關(guān)信息;第二階段，選擇企業(yè)評價方法和虛擬企業(yè)伙伴選擇方法，確定最終的合作企業(yè)。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，這兩個階段的工作是否有效關(guān)鍵取決于潛在合作伙伴信息的獲取與有效處理。圖1為基于本體的虛擬企業(yè)伙伴選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

該系統(tǒng)的突出特征在于引入本體論方法來解決潛在伙伴企業(yè)信息獲取和信息規(guī)范化處理的問題。

企業(yè)本體庫是該系統(tǒng)的核心。企業(yè)本體庫里的本體詞匯及其間關(guān)系規(guī)范了企業(yè)資源描述信息的語法和語義，通過它不同的企業(yè)可以以同樣的方式描述企業(yè)資源，對于同一資源描述對象又能夠保證不同的企業(yè)會產(chǎn)生一致的理解。企業(yè)本體管理子系統(tǒng)為系統(tǒng)管理員提供管理企業(yè)本體庫的功能，具體包括查詢本體詞匯#65380;結(jié)構(gòu)化本體詞匯瀏覽#65380;本體詞匯更新#65380;本體詞匯沖突校驗。

伙伴選擇方法庫主要用來存儲各種虛擬企業(yè)伙伴選擇的方法。用戶可以根據(jù)具體的需要靈活地從方法庫中選擇所需的伙伴選擇方法。對每一種伙伴選擇方法需存儲的信息條目包括方法編號#65380;方法名稱#65380;方法特征描述#65380;方法輸入信息接口和方法程序模塊。方法庫管理子系統(tǒng)為系統(tǒng)管理員提供了管理方法庫的功能界面，該子系統(tǒng)的具體功能包括伙伴選擇方法查詢#65380;伙伴選擇方法瀏覽#65380;伙伴選擇方法更新#65380;伙伴選擇方法編程環(huán)境和伙伴選擇方法測試環(huán)境。

企業(yè)資源庫用來存儲企業(yè)資源信息，它是用來進行虛擬企業(yè)伙伴選擇的信息源。企業(yè)資源信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全是按照企業(yè)本體庫來設(shè)計的，所以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。該類信息的產(chǎn)生有兩條途徑:a)用戶通過企業(yè)資源描述子系統(tǒng)按照企業(yè)資源描述模板所生成的規(guī)范化企業(yè)資源信息;b)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)蜘蛛從互聯(lián)網(wǎng)上抓取的企業(yè)網(wǎng)頁經(jīng)過信息抽取與過濾自動生成的規(guī)范化企業(yè)資源信息。企業(yè)資源庫管理子系統(tǒng)為系統(tǒng)管理員提供了管理企業(yè)資源信息的功能，具體包括信息查詢#65380;瀏覽和刪除。

用戶服務(wù)子系統(tǒng)為用戶提供各種服務(wù)，主要包括企業(yè)資源描述#65380;潛在伙伴搜索和合作伙伴選擇服務(wù)。用戶服務(wù)子系統(tǒng)是以網(wǎng)站的形式出現(xiàn)，采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計，企業(yè)用戶可以利用瀏覽器通過互聯(lián)網(wǎng)來獲取這些服務(wù)。

企業(yè)資源描述模塊主要為用戶提供描述企業(yè)資源的模板，它是按照企業(yè)本體庫中的本體詞匯以及本體詞匯之間的關(guān)系來設(shè)計的。用戶按照企業(yè)資源描述模板所描述的企業(yè)資源信息是規(guī)范了的企業(yè)資源信息。

潛在伙伴搜索模塊幫助用戶根據(jù)自己的需求搜索潛在的合作伙伴，它為用戶提供各種工具來按照企業(yè)本體庫中的本體詞匯規(guī)范查詢需求的描述。同時，企業(yè)資源庫中的信息都是規(guī)范的企業(yè)信息，該子系統(tǒng)還可以按照各種分類標(biāo)準(zhǔn)對企業(yè)進行分類，提供準(zhǔn)確的分類目錄導(dǎo)航功能。

合作伙伴選擇模塊為用戶進行潛在合作伙伴的評價和選擇提供支持，其功能包括企業(yè)對比分析#65380;評價方法分析與選擇#65380;企業(yè)信息預(yù)處理#65380;合作伙伴選擇。

為了增加本系統(tǒng)的企業(yè)信息的規(guī)模，除了注冊用戶生成的企業(yè)資源信息外，本系統(tǒng)還采用網(wǎng)絡(luò)蜘蛛從互聯(lián)網(wǎng)上抓取企業(yè)網(wǎng)頁，然后按照企業(yè)本體庫對這些網(wǎng)頁進行信息抽取和過濾，生成符合規(guī)范的企業(yè)資源信息。

3企業(yè)本體庫構(gòu)建

基于本體的虛擬企業(yè)伙伴選擇系統(tǒng)與現(xiàn)有的各類企業(yè)信息門戶網(wǎng)站最大的不同在于其利用企業(yè)本體庫來規(guī)范企業(yè)資源信息的描述以及對這些資源的理解，并在此基礎(chǔ)上提供高附加值的企業(yè)評價和合作伙伴選擇服務(wù)。所以，構(gòu)建企業(yè)本體庫就成為本系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵工作。

3.1企業(yè)本體庫的內(nèi)容框架

為了充分發(fā)揮企業(yè)本體庫的功效，企業(yè)本體庫內(nèi)容的完備性是首先要考慮的問題。建立企業(yè)本體詞匯必須從兩個方面著手，即企業(yè)呈現(xiàn)給外部企業(yè)的特征以及伙伴選擇活動的機理。通過對這兩方面的分析，本文建立了如圖2所示的企業(yè)本體內(nèi)容框架信息模型，該圖采用UML的類圖來表述，它不僅表達了企業(yè)本體內(nèi)容的構(gòu)成要素，而且描述了這些要素之間的關(guān)系，這些關(guān)系是在企業(yè)本體庫結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮的問題。

企業(yè)本體詞匯主要包含對象詞匯和屬性詞匯兩大類。對象詞匯是指用來命名企業(yè)相關(guān)要素概念的標(biāo)準(zhǔn)化名詞，如電機#65380;公司#65380;經(jīng)理等;屬性詞匯是指用來描述企業(yè)相關(guān)要素概念特征#65380;性質(zhì)以及需求的標(biāo)準(zhǔn)化名詞，如重量#65380;經(jīng)濟效益#65380;利潤等。對象擁有屬性，它可以獨立存在。屬性修飾對象，它不能獨立存在，而必須依賴于某一對象。對象詞匯與屬性詞匯之間存在著復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如有的屬性詞匯可以修飾很多對象詞匯，有的屬性詞匯卻僅僅限定于某一對象詞匯。不匹配的對象詞匯與屬性詞匯的組合沒有任何明確的語義。圖2中，對象詞匯與屬性詞匯間的關(guān)聯(lián)類——對象與屬性之間關(guān)系限制了對象詞匯與屬性詞匯之間的對應(yīng)關(guān)系。

對象詞匯與對象詞匯之間也存在著復(fù)雜的關(guān)系，如有的對象可以分解為許多其他對象，有的對象可以包含其他對象，有的對象可以擁有其他對象等。這些“分解”“包含”“擁有”都代表了不同對象詞匯間的關(guān)系。同樣地，屬性詞匯之間也存在著類似的關(guān)系。為了表達這樣一些關(guān)系，本文建立了兩個關(guān)聯(lián)類，即對象間關(guān)系和屬性間關(guān)系。這兩個關(guān)聯(lián)類表征的含義在伙伴選擇過程中發(fā)揮著非常重要的作用。因為隨著企業(yè)協(xié)作關(guān)系的深入，企業(yè)在尋找合作伙伴時對伙伴的需求越來越細致，這種細致性直接表現(xiàn)為對象詞匯與屬性詞匯的復(fù)雜組合。為了提高各類復(fù)雜組合的效率和正確性，建立這兩類詞匯間及其自身之間的關(guān)系是至關(guān)重要的。

從企業(yè)呈現(xiàn)給外部企業(yè)的特征來看，對象詞匯可以進一步分解為企業(yè)標(biāo)志詞匯#65380;企業(yè)能力詞匯和企業(yè)評價詞匯。

1)企業(yè)標(biāo)志用于說明企業(yè)的概況，如企業(yè)名稱#65380;聯(lián)絡(luò)方式#65380;地址等。合作伙伴搜索的直接目的就是尋找潛在合作對象此方面的信息，然后由此獲得進一步協(xié)商和溝通所必需的更為詳細的信息。

2)企業(yè)能力它是對企業(yè)核心資源和核心能力的簡潔描述。在合作伙伴搜索過程中主要是依據(jù)此類信息來搜索潛在合作伙伴的企業(yè)標(biāo)志信息。企業(yè)能力包括產(chǎn)品和服務(wù)兩大類，產(chǎn)品是一種有形的商業(yè)價值，而服務(wù)可視為一種無形的商業(yè)價值，它們是依賴于行業(yè)特征的。一般合作伙伴搜索活動都是跨行業(yè)的，所以企業(yè)本體庫應(yīng)該提供覆蓋不同行業(yè)的本體詞匯。

3)企業(yè)評價在合作伙伴搜索過程中，通過企業(yè)能力信息發(fā)現(xiàn)了潛在伙伴的企業(yè)標(biāo)志信息，還需要利用企業(yè)評價信息在這些潛在伙伴中比較#65380;篩選出最終的企業(yè)合作伙伴。企業(yè)評價一般作為合作伙伴評價與選擇過程中使用的約束條件，最常用的有企業(yè)產(chǎn)品#65380;企業(yè)規(guī)模#65380;企業(yè)信譽#65380;產(chǎn)品品牌#65380;經(jīng)營范圍#65380;生產(chǎn)類型#65380;人力技術(shù)資源#65380;銷售渠道#65380;管理能力#65380;企業(yè)硬件資源#65380;企業(yè)資質(zhì)#65380;市場占有率#65380;企業(yè)財務(wù)狀況#65380;質(zhì)量保證體系等。此外，不同的行業(yè)會涉及到一些特殊的企業(yè)評價指標(biāo)，所以有關(guān)企業(yè)評價的本體詞匯也應(yīng)以行業(yè)特征作為基礎(chǔ)。

從伙伴選擇活動的機理來看，企業(yè)本體詞匯還必須解決兩個主要問題:

首先，屬性詞匯必須有明確的說明，比如，企業(yè)資質(zhì)級別是優(yōu)良這一語句中優(yōu)良就是企業(yè)資質(zhì)級別這一屬性的限定詞。關(guān)于屬性的說明包含三個方面:a)屬性值類表明了屬性的取值類型，常見的類型有枚舉類型#65380;整數(shù)類型#65380;字符類型等，它保證了屬性說明的語法正確性;b)約束表明了屬性的取值范圍，常見的約束有大于某值#65380;居于兩值之間#65380;先于某時等，它保證了屬性說明的語義合理性;c)度量表明了屬性值的度量方法，不同的度量方法會導(dǎo)致不同的屬性值表述，同時還會用到不同的計量單位。屬性約束是依賴于屬性度量的，度量保證了屬性說明的精確性。

其次，伙伴選擇活動具有很強的不確定性，對于同一目標(biāo)可以有多種選擇路徑。為了提高伙伴選擇的成功概率，在企業(yè)本體庫內(nèi)容設(shè)計時應(yīng)該遵循全面和多角度原則。全面原則要求所有可能用于伙伴選擇的對象都要被標(biāo)準(zhǔn)化;多角度要求用于說明某一對象的屬性應(yīng)盡可能豐富。這兩個原則主要用于企業(yè)能力詞匯的設(shè)計上，作為伙伴選擇的必要條件，企業(yè)能力必須被逐層分解至最底層，對于每一層對象都必須建立足夠的修飾性詞匯。在圖2中，服務(wù)和產(chǎn)品均由部分聚合而成，而部分又可由部分聚合而成，它表達了企業(yè)能力詞匯設(shè)計全面性原則的需求語義。此外，部分是對象的間接子類，它繼承了對象與屬性之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這表明每一級別的部分分解都必須考慮該級別對象的屬性，它很好地表達了企業(yè)能力詞匯設(shè)計多角度原則的需求語義。

3.2企業(yè)本體庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計

功能強大的企業(yè)本體庫包含豐富的本體詞匯，如何組織這些詞匯以使它們能夠被正確地理解#65380;高效率地應(yīng)用和統(tǒng)一地管理是企業(yè)本體庫結(jié)構(gòu)設(shè)計所必須要解決的問題。筆者在總結(jié)現(xiàn)有工作[10~12]的基礎(chǔ)上建立了如圖3所示的企業(yè)本體庫結(jié)構(gòu)信息模型，它采用UML的類圖來表達，可以用來指導(dǎo)企業(yè)本體庫的數(shù)據(jù)模式設(shè)計。

企業(yè)本體庫中除了可直接應(yīng)用的詞匯信息之外還包含大量用于輔助管理的信息。圖3中的根對象類是所有企業(yè)本體庫信息的抽象，它包含了最通用的信息描述屬性。根對象類包含兩大類屬性，即基本信息屬性和管理信息屬性?；拘畔傩杂脕砻枋銎髽I(yè)本體庫中每一詞匯條目的名稱#65380;定義#65380;使用規(guī)則和外部資源參考，它主要保證每一詞匯條目被正確地理解和使用。名稱是對詞匯條目的簡潔明確的命名，它應(yīng)該做到望名知義;定義是對該條目的正式的規(guī)范化解釋，它用來保證條目名稱不會引起歧義;使用規(guī)則用來輔助應(yīng)用者正確地使用該條目，它可以包含使用該條目的環(huán)境#65380;約束等信息。企業(yè)本體庫的設(shè)計非常復(fù)雜，有時需要不同協(xié)作者的共同努力，對于某一條目可能是借用其他協(xié)作者的成果，對該條目的最終解釋還必須依賴于該條目的創(chuàng)建者，所以設(shè)立了外部資源參考屬性。通過該條目的外部資源標(biāo)志值可以導(dǎo)航到描述該外部資源具體信息的外部資源類，以獲得有關(guān)該條目的最權(quán)威的解釋。管理信息屬性用來描述企業(yè)本體庫中每一詞匯條目全生命周期過程中的狀態(tài)信息和相關(guān)的管理信息。企業(yè)本體庫的設(shè)計是一個不斷發(fā)展完善的過程，許多存儲條目在使用過中會更改#65380;刪除#65380;合并等，所以必須建立統(tǒng)一的存儲條目管理機制以保證每一條目的正確使用。主要的條目管理信息包括版本控制信息#65380;改變歷史信息和相關(guān)權(quán)限信息，它們是企業(yè)本體管理子系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。

通用對象類繼承了根對象類的屬性，并且增加了用于詞匯搜索的信息屬性，這些屬性是為了有效地在本體庫中發(fā)現(xiàn)所需的詞匯。分類標(biāo)志屬性可以將該詞匯導(dǎo)航到它所屬的分類目錄之中，它為本體詞匯的目錄導(dǎo)航方式搜索提供了技術(shù)支撐。為了提高詞匯導(dǎo)航目錄搜索的靈活性，各種分類#65380;分類模式以及分類節(jié)點均以存儲條目的形式存于本體庫中，采用這種方法一是可以靈活地設(shè)計各種本體詞匯的分類模式;二是可以便捷地將每一本體詞匯與各種分類模式相關(guān)聯(lián)。圖3中分類類#65380;分類模式類和分類節(jié)點類的屬性構(gòu)成以及它們之間的關(guān)系表達了各種分類方法的實現(xiàn)細節(jié)。關(guān)鍵詞標(biāo)志屬性將該本體詞匯與相關(guān)的搜索關(guān)鍵詞關(guān)聯(lián)起來，它為利用關(guān)鍵詞方法搜索本體庫提供了技術(shù)支撐。企業(yè)本體庫中存儲的關(guān)鍵詞是經(jīng)過精心設(shè)計的，主要用于各類本體詞匯的搜索，它也可以導(dǎo)航到各種分類模式，這樣就可以先按目錄方式查找相關(guān)關(guān)鍵詞，再以關(guān)鍵詞搜索所需本體詞匯，這種方式極大地提高了按關(guān)鍵詞搜索的成功率。同義詞屬性枚舉了與該詞匯條目含義一致的同義詞，可以通過任一同義詞獲得其相應(yīng)的本體條目，這在企業(yè)本體的實際使用過程中會極大地便利本體詞匯的發(fā)現(xiàn)。表述標(biāo)志屬性為采用不同的數(shù)據(jù)表述技術(shù)來規(guī)范化企業(yè)資源描述奠定了基礎(chǔ)，它主要用于多個企業(yè)本體庫協(xié)作的場合。

通用對象類與其自身之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系表達了各種本體詞匯之間的復(fù)雜關(guān)系，通過關(guān)聯(lián)類—關(guān)聯(lián)關(guān)系可以表達詞匯間關(guān)系的類型和關(guān)系實例。由于詞匯間關(guān)系是多對多的，通過該關(guān)聯(lián)類的對應(yīng)關(guān)系標(biāo)志可以導(dǎo)航到各種具體的關(guān)系實例表。關(guān)系實例表的結(jié)構(gòu)可從對應(yīng)關(guān)系類的屬性中看出。這些存儲于企業(yè)本體庫中的詞匯間關(guān)系主要用于企業(yè)資源描述時的有效性評估，它保證了各種本體詞匯組合表達了正確的且合理的語義。

通用對象類包含四個子類，即對象#65380;屬性#65380;對象集和屬性集，它們代表直接可用的本體詞匯。對象類是單一對象詞匯的抽象，它除了繼承根對象類和通用對象類的所有屬性之外，還擁有對象標(biāo)志屬性，它是該對象詞匯在企業(yè)本體庫中的惟一性標(biāo)志。屬性類是單一屬性詞匯的抽象，它除了繼承根對象類和通用對象類的所有屬性之外，還擁有屬性標(biāo)志#65380;屬性值#65380;約束#65380;度量和單位四個屬性，它們是對該屬性詞匯的完全說明。對象集類是一系列對象所組集合的抽象，這些對象集合能夠被應(yīng)用于某一具體場合，并且以一定的次序組合同時出現(xiàn)，可以將它們作為一個單一的對象詞匯來使用。屬性集類是一系列屬性所組集合的抽象，它們能被用于修飾某一對象，并且以一定的次序組合同時出現(xiàn)，可以將它們看做是單一的屬性詞匯來使用。對象集類和屬性集類均含有構(gòu)成約束屬性，用它來描述組成該集合的原因和使用環(huán)境約束。屬性集和對象集的設(shè)計是為了使用便利，將經(jīng)常同時出現(xiàn)的對象或?qū)傩越M裝成一類并賦予其豐富的描述和管理信息，就可以直接發(fā)現(xiàn)和使用這些對象和屬性的集合，避免了重復(fù)工作。

4原型系統(tǒng)實現(xiàn)

原型系統(tǒng)的開發(fā)采用J2EE平臺，部署采用Weblogic7.0服務(wù)器，后臺數(shù)據(jù)庫采用Oracle數(shù)據(jù)庫。采用J2EE平臺主要有如下兩個原因:首先，采用J2EE平臺可以按照三層軟件體系架構(gòu)來開發(fā)系統(tǒng)，系統(tǒng)的靈活性和可擴充性較好;其次，采用EJB組件技術(shù)開發(fā)伙伴選擇程序，可以實現(xiàn)真正的即插即用，這是合作伙伴選擇模塊必須解決的問題。

該原型系統(tǒng)目前只是作為企業(yè)應(yīng)用協(xié)同系統(tǒng)EAC 2.0的一個子系統(tǒng)。企業(yè)應(yīng)用協(xié)同系統(tǒng)EAC是一套商品化的教學(xué)軟件，目前已有了多個高校用戶。

5結(jié)束語

傳統(tǒng)的虛擬企業(yè)伙伴選擇研究過多地關(guān)注于各種指標(biāo)評價體系和優(yōu)化算法的研究，而忽視了對伙伴選擇所需信息的獲取與處理方面的研究。如果伙伴選擇缺乏信息源，那么方法再好，指標(biāo)再全面，也只是紙上談兵。本文提出通過建立企業(yè)本體來規(guī)范企業(yè)資源信息的描述和理解，為伙伴選擇信息源的建立提供了一種新的思路?；诒倔w的虛擬企業(yè)伙伴選擇系統(tǒng)的核心是構(gòu)建企業(yè)本體庫，本文建立的本體庫內(nèi)容框架和本體庫結(jié)構(gòu)模型為本體庫的設(shè)計提供了有價值的參考。

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