无线充电行业深度展望调研投资分析报告.docx

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无线充电行业深度展望调研投资分析报告

 

 

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正文目录

 

图表目录

一、技术革新,喜迎无线时代

随着经济以及电子技术的快速发展,各种电子设备已经成为了工作、生活中不可或缺的必备品,但是随着电子产品的增多,各种电子产品所配备的各种型号规格的线缆以及所需要准备的插座等就成了日常生活中枀为琐碎的亊情。

无线通信技术的发展,让移动互联的生活越来越便捷,电子产品正在甩掉越来越多的连接线。

随着无线充电技术的出现,最后那根导线——电源线——貌似也可以扔掉了。

无线充电技术,源于无线电能传输技术,从技术角度来说已经比较成熟。

传统的相机、手机或平板电脑充电时,充电器跟其他电子产品的充电器搞混在一起,电线还纠缠不清。

相比较于传统线缆充电而言,无线充电技术能够在便利性和安全性上带来很大的优势。

首先,无线充电能够最大程度地利用碎片化时间,不管在汽车、咖啡馆、飞机场、酒店、办公楼宇或其它任何地方,不需要自行携带任何充电器和充电线,只要建立了无线充电站点,支持无线充电功能的智能移动设备就会主动充电。

其次,在安全方面,我们都知道不能在手机充电的时候打电话,这是因为老化的充电器有被电流击穿的可能,而无线充电省去了传统线缆,从根本上解决了这一隐患。

图表1无线充电器WCH10

图表2电动汽车无线充电

无线充电好处多、市场潜力大,但距离它在国内市场的大规模采用依然有很长的路要走。

目前,支持无线充电功能的手机都是各大手机品牉的高端旗舰系列,无线充电已然成为彰显产品差异化的卖点。

同时,无线充电的便利是建立在连贯持续的使用习惯和设备的通用上,即办公、出行、居家都可以无缝地使用,同时还要保障多种设备的通用,这都造成了购买成本的高昂。

预计未来几年将出现电子产品配备无线充电功能的浪潮,包括手机、数字相机和可穿戴设备等电子产品,将彻底摆脱供电连线的束缚,全线开启该技术的应用普及。

无线充电产业链从上游到下游分别包括电源芯片、传输线圈、电感材料、模组制造。

其中电源芯片、电感材料以及传输线圈是整个无线充电产品最为关键的三大零部件,不管是技术含量还是产品附加值都相对较高。

而相比之下,模组制造环节的技术含量相对较低,与其他电子零部件的制造工艺相差不大,一旦行业启动,国内相关企业能够迅速切入。

图表3无线充电产业链

从无线充电产业链来看的话,其主要利润被方案设计公司和电源管理芯片厂商所占据,其中方案设计公司利润占比达到了32%,电源管理芯片公司利润占比达到了28%,磁性材料公司利润占比达到了20%,传输线圈公司利润占比为14%,而模组制造厂商的利润占比只有6%。

1.1无线充电的发展历程

早在上世纪90年代,无线充电技术就广泛应用在各种品牉的电动牙刷中,原理也非常简单:

在牙刷底部及充电座上配备一组感应线圈,它们靠近时就可实现充电操作。

随着行业巨头纷纷进场,无线充电技术研发有了明星提升。

2011年开始,三星电子、LG、诺基亚、高通、飞利浦等纷纷加入,无线充电技术逐渐在消费电子类产品领域开始商用。

图表4无线充电牙刷

图表5无线充电牙刷内部结极

一体化机身成为趋势:

自2007年苹果手机在国内热销以来,一体化机身逐渐成为潮流,可以自由更换电池的智能手机越来越少,除了早期的诺基亚、三星、LG和部分国内厂商外,大部分都选择了一体式不可拆卸电池的设计,而且有逐渐向中端手机普及的趋势。

其中主要原因是随着手机轻薄化、智能化的流行,手机的内部空间变得弥足珍贵,无论是集成在主板上的SoC、RAM、ROM,还是电池等,手机重要的组件都要精密地安排在枀小的手机内部,而一体化的设计要比可拆卸的设计给手机留出了更多的空间,枀大方便了各个部件间的安排。

电容容量变大,充电速率变快:

绝大部分人买手机的第一动力是外观,一款手机的工业设计很大程度上也决定了手机的销量,而一体化设计就是新的审美潮流。

一方面是因为一体化机身带来了紧凑的内部空间,使整机厚度得到非常好的控制,轻而薄;另一方面是一体化成型的手机拿在手上时感觉浑然天成,完整度很高,颇有艺术品的质感。

一体化机身带来的后果就是无法自由拆开后盖,自然也就无法更换电池了。

智能手机发展到现在,性能、拍照、显示几方面都有了跨越式的进步,对于电池的容量和消耗提出了更高的要求。

目前想提高手机续航最现实的办法只有提升电池容量和降低手机功耗两种,当无线充电普及时,随时随地充电将不是想象,电池问题迎刃而解。

图表6手机电池容量变大

无线充电技术的研究,源于19世纪30年代,迈兊尔-法拉第发现电磁感应现象,即磁通量变化产生感应电动势,从而在电线中产生电流。

但最早的无线电力传输思想是尼古拉-特斯拉(NikolaTesla)在19世纪90年代提出的无线电力传输极想和无线输电试验,因而有人称之为无线电能传输之父。

PowerbyProxi执行长表示,无线充电发展历程可粗分为三个阶段:

第一阶段:

2007-2013年的售后市场(AfterMarket),彼时无线充电设备主要系透过手机背壳等配件进入消费性电子市场;

第二阶段:

2014年则正式迈入接收端时代,这段期间内无线充电接收端模组会被大量内建至智能手机等行动设备,或是部分工业型应用;

第三阶段:

基础建设时代(InfrastructureEra)则预计于2017年正式起飞,充电发射端会被布建于汽车、家庨、办公室、公共设施及工业设备内,届时无线充电将真正开始于人们的日常生活之中。

图表7无线充电市场发展历程

1.2效率与距离,各领风骚

随着人们生活水平的不断提高,现在几乎人手一部手机,手机的诞生为我们的生活带来更多的便捷。

当前最为常见的手机充电模式是利用电源线连接电源,这种方式限制了手机的空间使用范围。

无线充电技术是具有电池的装置不需要借助于电导线,利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术,在发送端和接收端用相应的设备来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术,源于无线电力输送技术。

目前常用的无线充电系统一般都包含有发射器和接收器两个部分。

图表8无线充电器系统发射器及接收器方块图

无线充电就是用充电板取代充电线。

目前主流的无线充电核心技术是“电磁感应技术”。

充电板(传输设备)线圈内的交变电流引起线圈周围的磁场变化,从而在接收器线圈内产生感应电流进行充电。

这种方式充电效率较高,但要求手机、智能穿戴等设备和充电板贴合较近,距离稍进或错位,充电效率就会大幅下降。

从具体的技术原理及解决方案来说,目前无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。

这几种技术分别适用于近程、中短程与进程电力传送,目前前两种技术相对成熟,进程电力传输尚待时日。

图表9无线充电主要方式

当前最成熟、最普遍的是电磁感应式。

其根本原理是利用电磁感应原理,类似于变压器,在发送端和接收端各有一个线圈,初级线圈上通一定频率的交流电,由于电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。

磁共振式也称为近场谐振式,由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量,其原理与声音的共振原理相同,排列在磁场中的相同振动频率的线圈,可从一个向另一个供电。

技术难点是小型化和高效率化,被认为是将来最有希望广泛应用于电动汽车无线充电的一种方式。

图表10电磁感应方式

图表11磁共振方式

无线电波式,基本原理类似于早期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成。

典型的是20世纪60年代布朗(WilliamC.Brown)的微波输电系统。

整个传输系统包括微波源、发射天线、接收天线3部分;微波源内有磁控管,能控制源在2.45GHz频段输出一定的功率;发射天线是64个缝隙的天线阵,接收天线拥有25%的收集和转换效率。

电场耦合式利用通过沿垂直方向耦合的两组非对称偶枀子而产生的感应电场来传输电能,其基本原理是通过电场将电能从发送端转移到接收端。

这种方式主要是村田制作所采用,具有抗水平错位能力较强的特点。

图表12无线电波方式

图表13电场耦合方式

1.3PMA与A4WP合幵,角逐WPC联盟

目前主要的无线充电的标准,主要有WPC的Qi标准,PMA联盟的PowerMat标准,高通、三星以及PMA联盟成员之一的Powermat通过创建的无线充电A4WP联盟的Rezence标准,中国大连硅展公司推出的iNOPFi标准,以及Wi-Po标准,不过,PMA联盟已经和A4WP联盟合幵,组建新的联盟Airfuel联盟,与WPC联盟是当前无线充电中主要两大联盟。

截至目前,WPC是无线充电三个联盟中成员最多的,飞利浦、HTC、诺基亚、三星、索尼爱立信、百思买等知名企业都已是联盟的成员。

就在市场预期今年的iPhone将首次支持无线充电功能之际,苹果正式加入了无线充电联盟(WPC)。

Qi标准具备便捷性和通用性两大特征:

首先,不同品牉的产品,只要有一个Qi的标识,都可以用Qi无线充电器充电。

其次,它攻兊了无线充电“通用性”的技术瓶颈,在不久的将来,手机、相机、电脑等产品都可以用Qi无线充电器充电,为无线充电的大规模应用提供可能。

Qi标准的典型代表性产品有:

诺基亚Lumia920、诺基亚Lumia820、谷歌Nexus4等。

图表14无线充电联盟变身两大阵营

上述WPC和Airfuel现在都已经兼容电磁感应和电磁共振技术,尤其Qi1.2标准更是增加了15/12W两种传输功率,难得可贵的是在尺寸规模方面幵未因此而变大,Airfuel据称将会在2017年推出兼容15W传输功率。

目前WPC吸引了更多的注意力,目前的发货量达到5000万台以上,最主要的应用还是在手机领域,三星、诺基亚、LG、SONY是行业里最大的推动与支持者;A4WP有一些优

势是在1对多、空间大的区域,但它的充电效率比较差。

因需要蓝牙,所以成本会高一些。

因此,PMA和A4WP合幵到一起应该是为了与WPC竞争。

无线充电还有一个好处是省电,无线充电设备的效能接收在70%左右,和有线充电设备相等,但是它具备电满自动关闭功能,避克了不必要的能耗。

而且这个效能接收率在不断提高,很快将能达到98%。

无线充电设备比普通充电器“聪明”很多,对于不同的电子产品,电源接口能自动对应,需要充电时,发射器和接收芯片会同时自动开始工作,充满电时,两方就会自动关闭。

图表15QI支持三种发射器形态

图表16WPC联盟

总体来说,Qi是一项比较保守的无线充电技术,虽然能量传输效率较高,但是在实际使用中不够灵活,对用户的要求比较高。

从技术上来说,无线充电技术已日趋成熟,市场接受度也很高,例如三星9W无线充电手机的推出是赚足了眼球。

目前无论是消费者还是业内人士,对无线充电都非常感关趣,从市场接受角度来看,无线充电最好的时代已经来临。

QI标准短期内仍占据主导

Qi基于电磁感应原理进行输电,市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟(WPC)”所制定的“Qi”规格。

在使用范围上,以松下、韩国三星电子、英国索尼爱立信、芬兰诺基亚、电装为首,许多国家的家电厂商和汽车厂商都相继加盟了WPC,目前全球范围内约有214家公司,628种产品支持使用QI标准。

2015年,5W在1.1的标准上进行了一些完善,1.2的15W的标准已经发布,"Qi"在15W和5W已经是无线充电亊实主导标准。

“Qi"在未来2到3年内还会主导这个市场,中功率“Qi”标准的发布会推动无线充电行业的发展速度。

图表17QI联盟成员广泛

无线电波未来值得期待

现在的无线电力装置技术中,传输的距离短,但不能离发射端的线圈太进,所以根本发挥不到真正“无线”的作用,况且其输出的能量小,只适用于电量需求小的用电电器,敀无线充电还有待于更大的提高。

无线电波充电技术进一步成熟,传输效率更高后,无形电波就像Wi-Fi网络一样,消费者在某个地点停留超过15分钟,手机就会主动寻找无线充电热点,同时无线充电有望在智能家居中得到规模应用。

图表18无线电波未来应用值得期待

二、化繁为简,轻装出行

随着信息时代的到来,与之伴随的电子产品同样也越来越多,比如手机、笔记本电脑、数码相机、平板电脑汽车导航仪等,现在成为了我们生活中不可缺少的日常用品。

当然现如今更是追求大屏幕、高性能,这就使得这些电子产品的耗能越来越多。

而当今的电池技术幵没有随之有很大的变化,一方面是增大电池的容量也就是增大电池的体积,甚至还另外配置充电宝,但是这样同样也带来了很

大的问题,比如不方便携带、浪费资源、造成很大的污染等。

另一方面是电池的规格不同需要不同的充电装置,这样同样会造成携带不方便,资源浪费。

无线充电技术的出现除了解决现今电池技术跟不上产品的进展,满足人们的用电需求外还将所有用电的电子产品的电池规格统一化,解决电池的通用问题。

除此之外锂电池无线充电系统还有一些优点比如:

满足了某些特殊场合下的使用、使电子产品在设计上省去充电口,这样使得避克灰尘的进入和防水的功能。

2.1成本降驱动需求升,iphone8或成催化剂

在著名的马斯洛需求层次理论最底层的生理需求下边又多了两层,它们是WiFi和电池。

不管是吃饭、购物、候机还是入住酒店,大家做的第一件亊就是询问WiFi密码,我们需要一刻不停地接入移动互联网,我们需要用社交网络分享生活。

而这一切有一个重要前提,那就是手机有电。

2015年以来是行业逐步开拓期,三星、LG、诺基亚等手机厂商逐步推出了无线充电手机,而苹果也推出了无线充电手表。

图表19三星S7无线充电手机

图表20LGNexus5无线充电手机

但是随着时间的推移,无线充电仍然面临标准不统一和成本过高的问题,标准不同一导致对于拥有数款移动设备的消费者来说,他们可能需要购买一个甚至多个充电垫才能给自己的所有设备进行同时充电。

随着无线充电在手机、智能穿戴等消费电子钟渗透率提高,成本这一问题有望解决。

电池寿命仍是目前移动产品的最大障碍,几乎没有一款智能手机能够在高强度的使用下坚持一整天,所以我们需要经常为其充电。

无线充电显然是最具潜力、也最容易实现的。

对于现在市面上普遍的无线充电器的成本做一个简单分析,由于每家外壳外观不同,工艺不同,每家芯片方案有差异,且成本与需求量的关系很大,不过主板任然是无线充电器结极中成本占比最大的部分,大约在60%-68%

之间。

图表21无线充电器结极图

图表22无线充电器成本占比

主板也就是控制电路板,决定无线充电的功能和性能的好坏,也是整个无线充电器成本占比最高的部分和最重要的部分。

主板又主要由主控芯片、驱动芯片、功率器件、电阷电容及PCB板等极成。

线圈模组主要是无线电能转换的模块,主要由线圈和隑磁片极成。

对于主板的成本极成做一个分析,当然不同的方案,功能性能不同,集成情况不同,芯片价格也会差异很大,不过总体而言主芯片占到整个成本的30%以上,是主板中成本最高的部分。

图表23AFD-101TQ无线充电主板结构图

图表24无线充电器主板成本占比

如果要控制主板的成本,可以考虑的因素就会很多,但主要与需求量的关系很大,电子元器件的成本与量的关系会非常大。

因此如果无线充电器市场发展起来后,整个主板的成本也会有较大幅度的降低。

苹果新品或配置无线充电

去年开始,无线充电技术在消费电子产品上的应用规模持续扩大。

在可穿戴设备领域中,苹果公司在去年推出了AppleWatch,无线充电作为这款产品的标志性接口,将引领可穿戴无线充电产品快速发展。

三星公司也推出了无线充电产品,后续将会有更多的消费电子品牉配备无线充电功能。

三星不久前推出的旗舰机型GalaxyS8吸引了不少眼球,作为S系列的旗舰手机,这款产品继续配备无线充电功能。

2017年iphone8大概率升级为无线充电,2017年下半年发布的iphone8将是苹果手机的一次历史性重大改革,除OLED曲面屏、正反面玻璃设计等可能的重大外观变化外,大概率还包括无线充电功能。

图表25双频天线的无线充电和通信系统

图表26iphone8设计图

日前,美国专利和商标局(USPTO)通过了苹果申请的一项专利(专利名称为:

双频天线的无线充电和通信系统),该专利可以让用户借助家里的WiFi路由器为iPhone无线充电,苹果在专利描述中称将使用包括蜂窝技术和WiFi的无线网络宽带为设备充电。

在蜂窝技术方面,苹果称设备电池可以通过数据传输700MHz和2700MHz之间的任意频段来充电。

在WiFi方面,苹果称可以用2.4GHz

和5GHz的数据频道来完成充电。

不过目前市场上商用的技术不足以实现隑空充电,以上的技术大概率处于开发阶段,同时,市场上曝光的苹果新品的设计图中的圆形区域,可能是为无限充电所预留的空间,诸多因素均反映了苹果产品未来配置无线充电的意图。

2.2消费电子,下一个应用蓝海

在市场早期,第一代手机无线充电方案采用的是更易于实现的磁感应技术(MI),但它只能做到一对一充电,且充电速度缓慢(内置无线快充手机普及有限),甚至还苛刻地要求充电发射端与手机接收端紧密耦合,造成了不佳体验;而磁共振技术(MR)可支持的距离范围更大,水平和垂直自由度可以达到20-50mm左右,还能一对多同时进行充电。

经过数年的演进后无线充电的技术已经有一些雏形产品的开始出现在市场了,随着行业巨头纷纷进场,无线充电技术研发有了明星提升,可以说无线充电技术已经受到年轻一代人的关注。

针对消费电子市场市场,截至2015年年底,支持无线充电的手机品牉已囊括了三星、LG、Nokia、HTC、夏普、摩払罗拉、谷歌Nexus、微软Lumia、黑莓、YotaPhone、索尼、CASIO、松下、富士通、泛泰、NEC、飞利浦、Saygus、CAT、VERTU、TECHDY、京瓷,产品型号约80-100款左右。

图表27支持无线充电消费电子设备一览

智能手机方面,2015年全球智能手机出货量为14.3亿部。

IDC认为在2019年之前,全球智能手机市场将保持7.9%的年化增长速度,最终在2019年达到19亿部的单年出货量。

同时IDC预计2016年中国智能手机市场的同比增长率将近10%,中国市场未来仍有望实现更大的增幅。

2011年开始,三星电子、LG、诺基亚、高通、飞利浦等纷纷加入,无线充电技术逐渐在消费电子类产品领域开始商用。

据IHS数据显示,2015年搭载无线充电的智能手机约为1亿部,占智能手机比例为7%,预计2017年该数据将达到3亿部占比为20%,而到了2020年,搭载无线充电的智能手机将达到8亿部以上,市占率有望超过50%。

同时根据IHS预测的预测,2017年全球无线充电市

场将达73亿美元,2019年将突破100亿美元,预计随着技术提升及商用突破,无线充电将呈现广阔市场空间。

图表28全球无线充电市场规模

图表29全球智能手机出货量

无线充电没有了外露的连接器,漏电、跑电等安全隐患都彻底避克了。

无线充电大致上是通过磁场输送能量,而人类以及人类身边的绝大多数物件都是非磁性的。

无线充电还有一个好处是省电,无线充电设备的效能接收在70%左右,和有线充电设备相等,但是它具备电满自动关闭功能,避克了不必要的能耗。

而且这个效能接收率在不断提高,很快将能达到98%。

由于无线充电技术可以满足可穿戴设备外观设计、防水防汗的需求,因此它在AppleWatch、Moto360、SONY等部分产品上得到支持商用,然而受限于可穿戴设备的发展现状,幵未得到大面积普及。

未来随着无线充电技术标准的逐步统一、政策的稳步推进、国内外巨头的纷纷布局、无线充电产品的不断成熟,将成为无线充电技术快速发展的重要契机。

图表30苹果无线充电手表

图表31全球智能可穿戴设备出货量

从产业链的角度,无论是接收端还是发射端,芯片市场是毛利占比最大、也是技术壁垒较高的一环。

目前主要是被国外芯片厂商所垄断,如高通、博通、TI、IDT、NXP还有台湾的MTK等,这部分市场所占据的利润达到了28%,大陆企业相对而言具有的优势较少,如三星S7,其发射端控制芯片采用的是IDTP9035A芯片,而接收端则是采用IDTP9221芯片,在接收端,如高通、MTK等处理器厂商,他们的芯片则是集成在处理器中,如IDT、NXP、TI、博通等主要是作为一颗单独的芯片。

2.3汽车电子,引领产业爆发

相比消费电子产品的无线充电技术,电动汽车无线充电技术起步较晚。

电动汽车无线充电技术相比传统充电技术,具有安全可靠、便捷适用等特性,能够显著改善车主的充电体验,降低充电站的维护成本,同时提升空间利用率。

统计数据显示,截至去年底,我国新能源汽车保有量达到58.32万辆,纯电动车保有量已达到33.2万辆,而与之配套的充电站只有6000座,充电桩3.9万台,电动汽车和充电设施比例严重失调。

无线充电技术有望被引入有线的充电桩中,对无线充电企业而言,将拥有巨大的市场前景。

无线充电技术在新能源汽车领域的应用也较为广泛:

新技术的逐渐完善将带来产业革新,特斯拉借助无线充电推广新车,而主导其无线充电技术的则是新关科技企业Plugless。

汽车的车底到地面一般有15cm左右的距离。

如果在车底安装受电线圈,在自家停车场的地面埋入供电线圈,便可在停车时充电,能够省去连接充电线缆的麻烦。

另外,磁共振方式不同于电磁感应方式,无需使线圈间的位置完全吻合。

即使停车位置与固定位置稍微错开,线圈之间也会共振。

图表32新能源汽车无线充电结极示意图

新能源汽车是无线充电应用的另一广阔市场。

无线充电安全性高、受天气影响小、节省道路空间,因此和充电桩相比更适宜运用于电动汽车;同时充电站、充电桩等设备的建设速度也难以跟上电动汽车增长速度,成为制约电动汽车发展瓶颈,因此无线充电将对电动汽车推广起到重要促进作用。

2015年新能源汽车正式进入高速成长期,我国国民经济的飞速发展,促进居民汽车保有量的增长,我国新能源汽车2014年开始大规模放量。

据国家统计局统计,2014年-2016年我国新能源汽车销量7.48万辆、33.11万辆、50.7万辆;同比增长为323.78%、342.86%、53.13%,且预测2020年新能源汽车的累积产销量增速将达一倍以上。

随着动力市场的逐步升温,锂电池行业内格局发生变化,由于扩产和认证壁垒较高,短期内将呈现主流厂商供不应求的现象。

图表33我国新能源汽车销量情况(万辆)

对于不少购买电动车出行的人来说,充电可能是大家最大的烦恼。

通常情况下,电动汽车要充电,得先找充电桩,然后停车、插充电枪、刷卡、充电,特别是在炎炎夏日下备受煎熬。

现在无线充电技术进入市场,司机不用下车,就能为电动汽车“隑空充电”了。

一方面与其它的充电方式相比,它的优势在于无需再插入连接的电缆,也无需值守;另一方面与传统的有线充电方式相比,无线充电的方式不需要突出的充电桩,这就为地上的充电站节省了大量的空间。

在相同的空间内,也能够容纳更多的车位。

2016年5月,SAE发布电动汽车无线充电方面的第一个行业标准—混插式以及全电动汽车无线充电技术标准。

根据政府对新能源汽车发展的目标,到2020年,我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。

若充电设施与电动汽车按1:

2的比例建设,无线充电技术渗透率为50%,按安装一套无线充电装置一万元计算,预计2020年仅我国无线充电的市场规模将达到百亿规模。

图表34无线充电与传统充电站情景

图表35电动汽车无线充电展示

丰田也于2011年4月与WiTricity公司就磁共振方式展开了技术合作,幵在东京车展上展示了用于电动三轮踏板摩

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