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庫(kù)存控制Thursday,April27,2023第一頁,共四十七頁。第一節(jié)庫(kù)存的基本概念

庫(kù)存問題的提出

庫(kù)存是指各種資源的儲(chǔ)備。國(guó)家有庫(kù)存,企業(yè)有庫(kù)存,家庭、個(gè)人也有庫(kù)存。制造廠商為了避免發(fā)生停工待料現(xiàn)象,就要儲(chǔ)存一定數(shù)量的原料;商店為了避免缺貨現(xiàn)象而失去銷售機(jī)會(huì)也會(huì)儲(chǔ)存一定數(shù)量的商品。事實(shí)上,所有的公司(包括JIT方式下的公司)都要保持一定的庫(kù)存。保持一定的庫(kù)存是正常的,但我們都應(yīng)意識(shí)到庫(kù)存需要付出代價(jià),而且高庫(kù)存一般是沒有必要的。一方面需要存貨,另一方面,持有存貨既有成本又有風(fēng)險(xiǎn),于是產(chǎn)生了庫(kù)存問題:“到底應(yīng)該保有多少存貨才算是合理的?”專門研究這類有關(guān)存儲(chǔ)問題的理論構(gòu)成了運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)分支——庫(kù)存論(Inventorytheory)。

第二頁,共四十七頁。第一節(jié)庫(kù)存的基本概念

存貨類型和特征制造廠商的原材料、零部件和制成品的存貨。批發(fā)商的商品存貨。零售商的商品存貨。第三頁,共四十七頁。第一節(jié)庫(kù)存的基本概念

存貨的作用保持生產(chǎn)運(yùn)作的獨(dú)立性為增強(qiáng)生產(chǎn)計(jì)劃的柔性滿足需求的變化克服交貨時(shí)間的波動(dòng)利用經(jīng)濟(jì)訂購(gòu)量的好處地域?qū)I(yè)化的需要解決生產(chǎn)與消費(fèi)時(shí)間上的不一致創(chuàng)造“時(shí)間效用”第四頁,共四十七頁。第一節(jié)庫(kù)存的基本概念

與存貨有關(guān)的定義輸出(也稱為需求)輸入(也稱為補(bǔ)充)完成周期(也稱為提前時(shí)間或提前期)存貨策略(Q,s)策略、(s,S)策略(t,S)策略(t,s,S)策略

服務(wù)水平(Servicelevel)平均存貨(Averageinventory)周期存貨(Cycleinventory)安全儲(chǔ)備存貨(Safetystockinventory)

中轉(zhuǎn)存貨(TransitInventory)

第五頁,共四十七頁。第一節(jié)庫(kù)存的基本概念

存貨的成本存儲(chǔ)成本生產(chǎn)準(zhǔn)備(生產(chǎn)變化)成本訂購(gòu)成本短缺成本運(yùn)輸成本采購(gòu)成本第六頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型(EconomicOrderQuantityEOQ)

在研究、建立模型時(shí),需要作一些假設(shè),目的是使模型簡(jiǎn)單、易于理解、便于計(jì)算。為此作如下假設(shè):(1)已知全年的需求量;(2)已知連續(xù)不變的需求速率(每天的需求量為常數(shù));(3)已知不變的補(bǔ)給完成周期時(shí)間;(4)購(gòu)買單價(jià)或運(yùn)輸價(jià)格與訂貨數(shù)量無關(guān)(不存在折扣);(5)多種存貨項(xiàng)目之間不存在交互作用;(6)不考慮在途存貨;(7)不限制可得資本;(8)不允許缺貨;(9)每次訂貨量不變,訂購(gòu)費(fèi)不變;(10)單位存貯費(fèi)不變。第七頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型(EconomicOrderQuantityEOQ)定義各參數(shù)的含義如下:EOQ=經(jīng)濟(jì)訂貨批量;C=年度總成本

Co

=每次訂貨發(fā)生的費(fèi)用;

Ci

=年度存貨儲(chǔ)囤成本占存貨價(jià)值的百分比;

D=年度銷售量;

Q=每次訂貨批量;

K=每單位運(yùn)輸成本;

U=每單位成本。第八頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型(EconomicOrderQuantityEOQ)年總成本=年訂貨成本+年運(yùn)輸成本+年采購(gòu)成本+年存儲(chǔ)成本第九頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型(EconomicOrderQuantityEOQ)經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型的示意圖

總成本年存儲(chǔ)成本年訂貨成本C0EOQQ圖3-3經(jīng)濟(jì)訂貨批量第十頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型(EconomicOrderQuantityEOQ)

[例1]某商店有甲商品出售。每單位甲商品成本為300元,其存貯費(fèi)用每年為成本的20%。甲商品每次訂購(gòu)需訂購(gòu)費(fèi)20元。顧客對(duì)甲商品的年需求量為3650單位。其需求率為常數(shù)(顧客每天需求甲商品數(shù)10單位)。求經(jīng)濟(jì)訂貨批量EOQ。利用EOQ公式計(jì)算

=49.3(取整為50單位)

=2960(元)第十一頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型經(jīng)濟(jì)訂貨批量下訂貨時(shí)點(diǎn)的確定用單位數(shù)表示的再訂貨點(diǎn)

影響訂貨時(shí)點(diǎn)的因素有兩個(gè):一個(gè)是訂貨完成周期T(天),另一個(gè)是需求速度d(個(gè)/天),兩者的乘積R=d×T就是在訂貨完成周期內(nèi)的輸出量,為了保證不缺貨,當(dāng)庫(kù)存量下降到R時(shí),就必須訂貨了,所以,R就是在經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型中用單位數(shù)表示的再訂貨點(diǎn)。

[例2]假定需求量為10個(gè)單位數(shù)/天,且完成周期為20天,則:

R=d×T

=10個(gè)單位數(shù)/天×20天=200個(gè)單位數(shù)即當(dāng)庫(kù)存量下降到200個(gè)單位數(shù)時(shí),就必須訂貨了。第十二頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型經(jīng)濟(jì)訂貨批量下訂貨時(shí)點(diǎn)的確定用時(shí)間表示的再訂貨點(diǎn)——定期訂貨模型用時(shí)間表示再訂貨點(diǎn),就是要求給出訂貨的周期t0,即每隔多少天訂一次貨。在例1中實(shí)際上我們已經(jīng)算出每隔5天訂一次貨。這5天的計(jì)算過程是這樣的:首先,根據(jù)EOQ公式計(jì)算每次訂貨量;其次,用全年需求量除以每次訂貨量算出全年訂貨次數(shù)n0(3650÷50=73);最后,用全年天數(shù)除以全年訂貨次數(shù)得到訂貨周期t0(365÷73=5)。

第十三頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸大批量裝運(yùn)運(yùn)費(fèi)率折扣

Q0總成本存儲(chǔ)成本運(yùn)輸成本訂貨成本CQ圖3-5運(yùn)輸費(fèi)率折扣下的最佳訂貨量第十四頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸[例3]已知有關(guān)數(shù)據(jù)如表3-1所示,求最佳訂貨量Q0。

表3-1考慮運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)時(shí)所需的EOQ數(shù)據(jù)

年度需求量3650單位每單位成本300元年度存儲(chǔ)成本百分比20%每次訂貨成本20元小批量(<80)裝運(yùn)的費(fèi)率每單位1元大批量(≥80)裝運(yùn)的費(fèi)率每單位0.75元

第十五頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸解:表3-2提供了對(duì)總成本進(jìn)行的分析,結(jié)論是應(yīng)采用較大批量購(gòu)買方案。表3-2用運(yùn)量費(fèi)率修正的EOQ

方案1

方案2

Q0=50Q0=80存儲(chǔ)成本15002400訂貨成本1460912.5運(yùn)輸成本36502737.5總成本66106050

本例說明,運(yùn)量費(fèi)率對(duì)購(gòu)買總成本的影響是不能被忽視的。因此,運(yùn)輸費(fèi)用如果是由買方負(fù)責(zé)支付的話,任何EOQ方法都必須在批量的分類范圍內(nèi)測(cè)試運(yùn)輸成本對(duì)總成本的影響程度。第十六頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸數(shù)量折扣(QuantityDiscounts)從總成本的計(jì)算公式(3-1)中可以看出,數(shù)量折扣影響到產(chǎn)品的單價(jià)U,從而影響到存儲(chǔ)成本,在數(shù)量折扣情況下,U將不再是常數(shù),而是Q的函數(shù)。類似于運(yùn)輸費(fèi)率折扣,這種函數(shù)往往是不連續(xù)的,所以,也只能分段處理,根據(jù)不同的價(jià)值,建立一系列成本函數(shù):

第十七頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸[例4]有一數(shù)量折扣問題,有關(guān)數(shù)據(jù)如下:年度需求量10000單位年度存儲(chǔ)成本百分比20%每次訂貨成本20元0—499單位5元

每單位成本500

—999單位4.5元

1000單位以上3.9元

問最優(yōu)訂貨量為多少?第十八頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸[例4]解:利用EOQ模型求解,結(jié)果如下:

每單位成本3.9元時(shí),Q=716單位,不可行;

每單位成本4.5元時(shí),Q=666單位,可行,總成本=45599.7元;

每單位成本5元時(shí),Q=633單位,不可行;Q=1000時(shí),總成本=39590元,所以它是最優(yōu)解。第十九頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸表3-3三個(gè)批量折扣價(jià)格條件下的相關(guān)成本

Q=633P=5Q=666P=4.5Q=716P=3.9P=3.9的起購(gòu)點(diǎn)1000存儲(chǔ)成本

666÷2×0.2×4.50=299.7

1000÷2×0.2×3.9=390訂購(gòu)成本不可行10000×20÷666=300不可行10000×20÷1000=200存儲(chǔ)成本與訂購(gòu)成本

299.7+300=599.7

390+200=590采購(gòu)成本

10000×4.50=45000

10000×3.90=39000總成本

45599.70

39590第二十頁,共四十七頁。第二節(jié)庫(kù)存控制基本模型EOQ的延伸圖3-6表示訂購(gòu)量的多少與總成本的關(guān)系

P=55006336667161000P=4.5P=3.9圖3-6三個(gè)折扣價(jià)格條件下的訂購(gòu)量模型曲線第二十一頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整概率論的相關(guān)概念隨機(jī)變量及其分布取值具有隨機(jī)性的變量稱為隨機(jī)變量。在需求不確定的情況下,每天的需求量就是一個(gè)隨機(jī)變量。如果對(duì)隨機(jī)變量進(jìn)行長(zhǎng)期觀察,可以發(fā)現(xiàn)有些隨機(jī)變量其取值還是有一定的規(guī)律性:首先,取值有一定的范圍;其次,在取值范圍內(nèi),取具體值的可能性(概率)基本上是不變的。數(shù)學(xué)上用分布函數(shù)或叫概論分布來反映這種規(guī)律性。最常見的概論分布是正態(tài)分布。

第二十二頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整概率論的相關(guān)概念隨機(jī)變量的數(shù)字特征隨機(jī)變量的兩個(gè)最重要的數(shù)字特征是均值和標(biāo)準(zhǔn)差。均值:也稱為期望值,是平均值概念的推廣。在統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)有限時(shí),就用平均值代替均值。標(biāo)準(zhǔn)差:也稱為標(biāo)準(zhǔn)離差(standarddeviation),是反映概率分布的離散程度的一個(gè)指標(biāo)。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)離差的公式如下:式中,σ=標(biāo)準(zhǔn)離差;

Fi

=事件i的頻率;

Di

=事件i與平均值的事件離差;

n=可利用的觀察值(樣本)總計(jì)。

第二十三頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整概率論的相關(guān)概念隨機(jī)變量的數(shù)字特征一系列獨(dú)立事件的標(biāo)準(zhǔn)差等于各方差(標(biāo)準(zhǔn)差的平方)之和的平方根。比如,已知每天的需求量的標(biāo)準(zhǔn)差為Ss,提前期為T,則在T天內(nèi)的總需求量的標(biāo)準(zhǔn)差為

第二十四頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整概率論的相關(guān)概念正態(tài)分布的離散程度與標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)離差常被用于衡量事件在正態(tài)曲線下的特定區(qū)域內(nèi)的離中趨勢(shì)。在庫(kù)存控制的例子中,事件可以是每天的銷售量,而離中趨勢(shì)就是日銷售量水平中的變量;在均值±1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)離差之內(nèi),所有事件中有68.27%的可能性會(huì)發(fā)生。這意味著有68.27%的日銷售量在平均日銷售量的±1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)離差之內(nèi)。在均值±2標(biāo)準(zhǔn)離差之內(nèi),將有95.45%的事件會(huì)發(fā)生。在均值±3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)離差的范圍之內(nèi),將包括99.73%的事件。第二十五頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整需求不確定因素的調(diào)整當(dāng)存在需求不確定因素時(shí),我們必須采取預(yù)防措施以免實(shí)際需求超過預(yù)期的需求時(shí)出現(xiàn)缺貨,預(yù)防措施就是制訂安全儲(chǔ)備計(jì)劃。制訂安全儲(chǔ)備計(jì)劃的任務(wù)由三個(gè)步驟組成:第一,必須測(cè)定缺貨的可能性;第二,必須估算缺貨期間的潛在需求;最后,需要將有關(guān)防止缺貨程度的政策決定引入到系統(tǒng)中去。第二十六頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整需求不確定因素的調(diào)整[例3.6]第二十七頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整完成周期的不確定因素調(diào)整完成周期的不確定因素意味著實(shí)際的完成周期可能超過預(yù)計(jì)的時(shí)間。從計(jì)劃制訂的角度來看,安全儲(chǔ)備政策可以根據(jù)存貨完成周期的最低可能天數(shù)或平均期望天數(shù)或最大可能天數(shù)來確立。當(dāng)然,基于不同的完成周期天數(shù)確定的安全儲(chǔ)備會(huì)有很大的區(qū)別。我們知道,安全儲(chǔ)備之所以要存在,是為了防止補(bǔ)給期間的需求不確定因素。因此,基于最低完成周期數(shù)值確立起來的存貨政策將提供不太充分的保護(hù),而基于最大完成周期數(shù)值建立起來的存貨政策則將導(dǎo)致過剩的安全儲(chǔ)備。

第二十八頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整完成周期的不確定因素調(diào)整

[例3.7]第二十九頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整需求和存貨完成周期中都存在著不確定因素

[例3.8]第三十頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整按服務(wù)水平(訂貨完成率)確定安全儲(chǔ)備訂貨完成率是指可以用現(xiàn)有庫(kù)存來滿足需求的數(shù)量占總的需求的百分?jǐn)?shù),反映的是一種服務(wù)水平(ServerLevel),用SL表示。例如,對(duì)某商品的需求量為1000單位,如果950單位可以從庫(kù)存中得到滿足,而短缺50單位,則SL=95%。顯然,(1-SL)就是短缺率。如果全年需求量為D,則全年的短缺數(shù)為

(1-SL)D

下面我們來分析每次訂購(gòu)周期內(nèi)的短缺量為多少?由于需求的隨機(jī)性,短缺量也是隨機(jī)的。RobertBrown對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為1的情況總結(jié)了在訂購(gòu)周期內(nèi)短缺量的期望值。見表4-13

第三十一頁,共四十七頁。表4-13標(biāo)準(zhǔn)化正態(tài)分布的損耗積分表

-3.003.000-2.202.205-1.401.437-0.600.769-2.902.901-2.102.106-1.301.346-0.500.698-2.802.801-2.002.008-1.201.256-0.400.630-2.702.701-1.901.911-1.101.169-0.300.567-2.602.601-1.801.814-1.001.083-0.200.507-2.502.502-1.701.718-0.901.000-0.100.451-2.402.403-1.601.623-0.800.9200.000.399-2.302.303-1.501.529-0.700.8430.00.39890.80.12021.60.02322.40.00270.10.35090.90.10041.70.01422.50.00200.20.30681.00.08331.80.01102.60.00140.30.26671.10.06861.90.00842.70.00100.40.23041.20.05612.00.00742.80.00070.50.19771.30.04552.10.00642.90.00050.60.16861.40.03662.20.00483.00.00030.70.14281.50.02932.30.0036

K

f(k)Kf(k)Kf(k)Kf(k)

第三十二頁,共四十七頁。第三節(jié)不確定因素的調(diào)整按服務(wù)水平(訂貨完成率)確定安全儲(chǔ)備

f(k)——

在σ=1時(shí)在訂購(gòu)周期內(nèi)短缺量的期望值;

k——

既定服務(wù)水平的標(biāo)準(zhǔn)差個(gè)數(shù)。

在實(shí)際問題中,當(dāng)需求標(biāo)準(zhǔn)差為σc

,則在訂購(gòu)周期內(nèi)短缺量的期望值為

f(k)σc

。假定我們已經(jīng)確定每次訂購(gòu)量為Q,則全年將訂購(gòu)D/Q次,全年的短缺量為(D/Q)f(k)σc。從而可得:

[例3.9]

第三十三頁,共四十七頁。第四節(jié)復(fù)雜條件下的經(jīng)濟(jì)批量模型延期購(gòu)買(BackOrdering)條件下的經(jīng)濟(jì)批量模型

當(dāng)企業(yè)向供應(yīng)商訂貨時(shí),在供應(yīng)商庫(kù)存不足發(fā)生缺貨的情況下,如果不轉(zhuǎn)向購(gòu)買其他供應(yīng)商的替代產(chǎn)品而是延期購(gòu)買的話,供應(yīng)商為了盡快滿足顧客需要,加班生產(chǎn)產(chǎn)品,快速運(yùn)送發(fā)貨。這樣對(duì)供應(yīng)商來說由于加班和快速發(fā)送而產(chǎn)生延期購(gòu)買成本,在這種情況下,需要對(duì)經(jīng)濟(jì)批量模型進(jìn)行必要的修正。

[例3.10]

第三十四頁,共四十七頁。第四節(jié)復(fù)雜條件下的經(jīng)濟(jì)批量模型價(jià)格上漲條件下的經(jīng)濟(jì)批量模型當(dāng)已知采購(gòu)價(jià)格在將來某一時(shí)間會(huì)上漲時(shí),就面臨一個(gè)應(yīng)在價(jià)格上漲之前購(gòu)買多少數(shù)量以便使總庫(kù)存成本最少的決策問題。在價(jià)格上漲條件下,需要對(duì)經(jīng)濟(jì)批量模型進(jìn)行必要的修正。[例3.11]第三十五頁,共四十七頁。第五節(jié)庫(kù)存管理計(jì)劃方法ABC庫(kù)存計(jì)劃任何一個(gè)庫(kù)存系統(tǒng)必須指明何時(shí)發(fā)出訂單,訂購(gòu)數(shù)量為多少。然而大多數(shù)庫(kù)存系統(tǒng)要訂購(gòu)的物資種類非常多,因此對(duì)每種物資采用模型來進(jìn)行控制有些不切實(shí)際。為了有效地解決這一問題,可用ABC分類法把物資分成三類:(A)金額大的物資;(B)中等金額的物資;(C)金額較小的物資。金額的大小是物資重要程度的尺度,也就是說,一種價(jià)格雖低但用量極大的物資可能比價(jià)格雖高但用量極少的物資重要。ABC分類法把物資按年耗用金額分成三類:A類物資的品種約為15%,B類約為35%,C類約為50%。

第三十六頁,共四十七頁。第五節(jié)庫(kù)存管理計(jì)劃方法公平份額分配(fairshareallocation)公平份額分配是一種簡(jiǎn)化的存貨管理計(jì)劃方法,用以向每一個(gè)配送設(shè)施提供公平的或“公平份額(fairshare)”的可得存貨,這些可得存貨來自諸如工廠倉(cāng)庫(kù)之類的共同貨源。這里,公平的標(biāo)準(zhǔn)是以各配送中心獲得同樣的供給天數(shù)所需的儲(chǔ)備為原則來制定的。

第三十七頁,共四十七頁。第五節(jié)庫(kù)存管理計(jì)劃方法公平份額分配(fairshareallocation)利用公平份額分配規(guī)則,確定共同供給天數(shù)的計(jì)算公式如下:(3-17)分配給每一個(gè)配送中心的數(shù)量由下式確定:

(3-18)式中,DS——

每一個(gè)配送中心存貨應(yīng)達(dá)到的共同供給天數(shù);

A——

從工廠倉(cāng)庫(kù)分配的存貨單位數(shù);

Ij

——

用單位數(shù)表示的配送中心j的現(xiàn)有存貨;

Dj——

配送中心j的日需求量;Aj

——分配給配送中心j的數(shù)量。第三十八頁,共四十七頁。第五節(jié)庫(kù)存管理計(jì)劃方法公平份額分配(fairshareallocation)[例3.11]圖3-8說明了由一個(gè)共同工廠倉(cāng)庫(kù)向三個(gè)配送中心提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、當(dāng)前存貨水平和日常需求量。假定在工廠倉(cāng)庫(kù)保留100個(gè)單位的存貨是合乎需要的,因此,500個(gè)單位是可得的分配數(shù)。試用公平份額分配方法,確定各配送中心共同供給天數(shù)及分配給各配送中心的數(shù)量。

第三十九頁,共四十七頁。第五節(jié)庫(kù)存管理計(jì)劃方法公平份額分配(fairshareallocation)[例]

圖3-8公平份額分配的例子工廠倉(cāng)庫(kù)存貨數(shù)量600個(gè)單位存貨數(shù)50個(gè)單位日用數(shù)10個(gè)單位配送中心1存貨數(shù)100單位日用數(shù)50個(gè)單位配送中心2存貨數(shù)75個(gè)單位日用數(shù)15個(gè)單位配送中心3第四十頁,共四十七頁。第五節(jié)庫(kù)存管理計(jì)劃方法公平份額分配(fairshareallocation)解:由圖3-8及題意知

A=600-100=500;I1

=50;I2

=100;I3

=75;D1=10;D2=50;D3=15

由4-1式:

所以,每一個(gè)配送中心應(yīng)達(dá)到9.67天的儲(chǔ)備。由3-15式,分配給配送中心1的數(shù)量為:

依次類推,分配給配送中心2和配送中心3的數(shù)量可以分別確定為383個(gè)單位和70個(gè)單位。第四十一頁,共四十七頁。第五節(jié)庫(kù)存管理計(jì)劃方法配送需求計(jì)劃(DRP,DistributionRequirementsPlanning)第四十二頁,共四十

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