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Smart City - ey.com · Smart City Applikationen als mögliches Mittel gegen städtische...

Date post: 21-Jun-2019
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Smart City Smart City Applikationen für die Verbesserung der Luftqualität in deutschen Städten Beispiel Smart Parking
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Smart City Smart City Applikationen für die Verbesserung der Luftqualität in deutschen Städten

Beispiel Smart Parking

Smart City Applikationen als mögliches Mittel gegen städtische Luftverschmutzung in der Stadt

► Der Europäische Gerichtshof verpflichtet Städte zur Einhaltung eines Stickstoffoxidanteils von maximal 40 mg NO2/m³. 151 Städte haben diesen Grenzwert 2015 überschritten. In Stuttgart und München zeichnen einige Messstationen sogar eine Überschreitung des Wertes um das Doppelte auf. Die Folgen sind die Zunahme von Feinstaub und ca. 6.000 Tote durch Luftverschmutzung in Deutschland.

► Neben Privatpersonen haben auch Verbände die Möglichkeit in solchen Fällen für ihr „Recht auf saubere Luft“ zu klagen. 2013 wurden 33 Städte angemahnt. Eine erfolgreiche Klage würde den Städten immense Kosten verursachen.

► Städte stehen vor der Herausforderung die Verkehrsflüsse zu optimieren und Umweltbelastungen trotz Bevölkerungszuwachs zu verhindern.

Stickoxidbelastung der Städte

► Im Boden eingesetzte Wireless-Sensoren erheben Belegungsdaten von Parkplätzen in Echtzeit und leiten diese an eine Cloud weiter.

► Ermittlung freier Parkflächen via Smartphone (Social Parking)

► Eine Applikation auf dem Smartphone ruft die Daten aus der Cloud ab (sendet selbst auch welche) und navigiert den Nutzer zu dem freien Parkplatz.

► Zusätzlich wird eine echtzeitgenaue Abrechnung für die Nutzung ermöglicht.

► Zuverlässige Datenerhebung ohne kritische Masse

► Höhere Parkeinnahmen und Kosteneinsparungen

► Soziale Aspekte können berücksichtigt werden

Smart Parking

TechnikNutzungsfelder/

FunktionenVorteile

► Beispielrechnung: Laufende Kosten können um bis zu 21% gesenkt werden, während laufende Einnahmen um bis zu 33% gesteigert werden

► Signifikante Reduzierung des Platzplatzsuchverkehrs (20-30% des Stadtverkehrs entsteht durch Parkplatzsuche)

► Eine Verkehrsminderung führt zu weniger No2 und Co2 Emissionen

► Entscheidungen können zukünftig datenorientiert getroffen werden Steigerung der Effizienz jeglicher Maßnahmen

► Vereinfachte Parkplatzsuche, weniger Verkehr und verbesserte Luftqualität machen die Stadt lebenswerter

Wirtschaftlichkeit des Smart Parkings

► Eine Möglichkeit diesen Herausforderungen zu begegnen ist eine „Smart City“ Plattform. „Smart City“ Plattformen sind vielseitig einsetzbar und sparen durch die Nutzung von digitalen Steuerungssystemen Ressourcen (Finanzen, Umwelt, Energie). Zudem werden den Nutzern die Dienstleistungen online zur Verfügung gestellt (Verkehr, Energie, Verwaltung) und in einer zentralem Cloud- Plattform

► Das Parken spielt unter den Faktoren der Verkehrsentwicklung eine große Rolle. Laut der Quatum 2020 Studie machen Parksuchverkehre bis zu 30% des Gesamtverkehrs in Städten aus. Parken ist weiterhin ein wesentlicher Bestandteil unserer Mobilität. Jede Fahrt mit dem PKW beginnt und endet mit einem Parkvorgang. Automobile stehen im Schnitt 23 Stunden am Tag und sind daher eher als Parkmobile anzusehen. Lokal sind Städte außerdem mit wachsenden Kfz-Beständen, zunehmender Luftverschmutzung sowie knapper werdenden öffentlichen Räumen konfrontiert.

► Fazit: Das heutige Parkraummanagement weist ein erhebliches Optimierungspotenzial auf. Als Teilsolution der „Smart City“ Plattform hilft die „Smart Parking“ Applikation dieses Potenzial zu aktivieren und Auswirkungen des Parksuchverkehrs durch sensorbasierte Parkleitsysteme zu reduzieren und weiterhin Wartungskosten sowie -aufwand zu senken.

Smart City Plattform

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Smart City Applikationen verbessern das Verhältnis von Infrastrukturkosten zu der Qualität des Angebots

Smart Infrastructure► Kooperatives Verkehrs-

managementsystem (LSA)

► Smart Waste

► Smart Water

► Smart Lighting

Smart Government► E - Government

► Krisenmanagement

► E - LearningSmart Energy► Smart Grids

► Smart Meters

► Intelligente Energiespeicherung

Smart Mobility► Integrierte

Mobilitätsangebote

► Intelligent Transport System (ITS)

► Smart Parking

Enabler: Smart Technology► Sensoren Netzwerk► Connectivity (5G, WLAN,

Broadband)► Mobile Devices & Applications► Mobile Payment / Billing / Ticketing

Smart Buildings ► Gebäudeautomatisierung

► Beleuchtungsequipment

► Überwachung & Energieproduktion

► E-Health/Demographics

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Digitale Lösungen als Mittelweg bei der komplexen Herausforderung der Emissionsreduzierung

EU-Grenzwerte werden nicht oder nur schwer erreicht

In 29 Regionen Deutschlands wird der EU- Grenzwert (40 Mikrogramm

NOx pro Kubikmeter) nicht eingehalten (2016) / 64% der

Stickoxidbelastung durch Verkehr verursacht / 16 Klagen durch

Deutsche Umwelthilfe und eine durch den BUND

Verkehrsaufkommen in Deutschland weiter steigend

Anstieg der Personenbeförderungen in Deutschland um 4,5% auf 67,7 Millionen in den letzten 9 Jahren /

Zahl der gemeldeten PKW 2017, im Vergleich zum Vorjahr, um 1,9% auf

62,6 Millionen gewachsen

Politische Maßnahmen werden kontrovers diskutiert

Fahrverbote nur regional und temporär geplant/Bundesverkehrs-

ministerium hat sich gegen die blaue Plakette für Pkw ausgesprochen / Förderung alternativer Antriebe in

der Innenstadt / Standortfaktor Automobilindustrie

Reduzierung der Emissionsbelastung bei Qualitätssteigerung des Angebots

Mittelbare Maßnahmen, die mit den politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen korrespondieren, können der Herausforderung besser gerecht werden:

► Kleine und schwächere ordnungspolitische Maßnahmen notwendig (Fahrverbote unpopulär)

► Starke Nachfrage digitaler Angebote im Verkehr / Mobilität durch Nutzer (Navigation, ÖPNV)

► Generierung von Verkehrs-Daten: Verknüpfung mit weiteren Services denkbar

► Förderung von Technologiestandorten

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Reduzierung der Stickoxidbelastung in Städten ohne Einschränkung des Mobilitätsangebots

Eine Studie der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen zeigt, dass im Vergleich zu umweltsensitiven Verkehrsmanagement- und Navigationslösungen (auch in Kombination) das Reduzierungspotenzial für Stickoxid-Emissionen bei Smart Parking Lösungen am vielversprechendsten ist. Das liegt auch an dem hohen Anteil, den der Parkraumsuchverkehr beim innerstädtischen Individualverkehr einnimmt: Je nach Quelle kann dieser 18 – 40% des Gesamtverkehrs ausmachen.

Das Potenzial zur Reduzierung von Emissionen

Mobile Applikation, welche Benutzer über eine Navigations- App zu freien Parkplätzen führt:

► Sensoren identifizieren freie Parkplätze

► Status wird über eine Cloud an die App weitergegeben

► Direktes Anfahren eines Parkplatzes möglich

10% - 20%

der verkehrsbedingten Emissionen

Smart ParkingApplikation

Verkehrsmanagement & Navigations-App

Kombination aus mobiler Applikation und Verkehrsmanagement-Software:

► Verkehrsmanagement-Software analysiert Verkehrsaufkommen und identifiziert stark befahrene Straßen

► Die Software kommuniziert mit der App und schlägt dem (Auto-) Fahrer alternative Routen vor

3% - 9%

der verkehrsbedingten Emissionen

Umweltsensitives Verkehrsmanagement

Verkehrsmanagement-Software mit:

► Steuerung des Verkehrs unter Berücksichtigung des Schadstoffausstoßes

► Echtzeitanalyse des Individualverkehrs

► Vorrauschauende Analyse: Prognose zukünftiger Verkehrsbedingungen

5% - 15%

der verkehrsbedingten Emissionen

Reduzierungspotenzial Stickoxid

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7

Smart Parking bietet das größte Potenzial zur Reduzierung von Verkehr und Emissionen

Sensorbasiertes On-Street Parking

► In den Boden eingesetzte Wireless-Sensoren erheben im On-Street Parking Belegungsdaten von Parkplätzen auf der Straße in Echtzeit

► Die Daten werden mittels WIFI an eine Cloud übermittelt und dienen dann als Grundlage für effizientere Prozesse und neue Dienstleistungen:

► Navigations-App für freie Parkplätze

► Mobiles Bezahlen

► Echtzeit-Monitoring von Falschparkern

► Nachfrageorientiertes Gebührenmodell

Beispiel: Westminster, Anbieter: Smart Parking Ltd.

Social Parking

► Beim Social Parking greifen verschiedene App-Anbieter auf Smartphone-Sensordaten zu (z.B. Kamera, GPS) um freie Parkplätze zu ermitteln

► Zusätzlich können Nutzer auch ihre nicht genutzten, privaten Parkplätze freigeben

► Als Grundlage für die App wird eine kritische Masse an Nutzern benötigt, welche die eigenen Daten zum Wohle der Gemeinschaft freigeben

► Anschließend werden die Daten in einer bislang kostenfreien Navigations-App gebündelt. In Zukunft wäre das Einführen eines mobilen Bezahlsystems möglich

Beispiel: Berlin, Hamburg, München,Anbieter: ParkTAG GmbH

Sensorbasiertes Off-Street Parking

► Im Boden oder an der Decke eingelassene Wireless-Sensoren erheben im Off-Street ParkingBelegungsdaten der Parkplätze neben der Straße in Echtzeit (z.B. Garagen, Parkflächen etc.)

► Die Daten werden mittels WIFI an eine Cloud übermittelt und dienen dann als Grundlage für effizientere Prozesse und neue Dienstleistungen:

► Parkhäuser, Parkflächen etc. können ihre Kunden zu freien Flächen leiten

► Autonome Parkplätze/-garagen/-flächen

► Fahrzeug wird abgegeben und von Maschinen „verstaut“

Beispiel: Hamburg (Europapassage),Anbieter: CONTIPARK

Nutzung der Techniken als Hybridlösung

► Die Hybridlösung basiert auf einer Navigations-App für freie, öffentliche und private Parkplätze

► Die App kann durch Sensortechnik und die Verknüpfung mit Parkhäusern erweitert werden

► Weiterhin ist die Einführung einer mobilen Bezahlung möglich, sobald dies erforderlich ist

► Die App ermöglicht Einwohnern die Kurzzeit-Vermietung/Anmietung von privaten Parkplätzen

► Ein einheitlicher Standard ist notwendig, um die Datenqualität und damit die Anwendbarkeit auf einem hohem Level zu halten

Beispiel: Columbus (US) – Google

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Die Digitalisierung vereinfacht Parkraumsuche und –management

Im Vorfeld lädt sich der User die kostenlose App herunter und richtet sie mit seinen Daten ein: Kontaktdaten Bezahldaten Kennzeichen

Der User erhält Zugriff auf: Freie Parkplätze Parkplatzkosten Parkort Parkdauer Parkplatz-

Reservierungen*

Smart Parking

App

Mit Hilfe von Echtzeitanalysen der Parkplatznutzung können die Parkplatzgebühren nachfrageorientiertangepasst werden. Weiterhin können diese Daten für zukünftige Planungsprozesse genutzt werden.

Aufgrund der Sichtbarkeit von Zahlungs- und Belegungsdaten (Zeit und Standort) eines Parkplatznutzers ist es möglich, Falschparker sofort zu identifizieren und einen effizienteren Kontrollprozess zu etablieren.

*bei Parkflächen mit Zugangsbeschränkung

BEZAHLUNGÜber eine Mobile Payment App können Einwohner die Parkgebühren auch bargeldlos über das Smartphone bezahlen

GEBÜHRENMODELLMit Hilfe von Echtzeitanalysen der Parkplatznutzung können die Parkplatzgebühren nachfrageorientiert angepasst werden

KONTROLLEAufgrund der Sichtbarkeit von Zahlungs- und Belegungsdaten (Zeit und Standort) eines Parkplatznutzers ist es möglich, Falschparker sofort zu identifizieren und einen effizienteren Kontrollprozess zu etablieren

PLANUNGDurch die Sammlung von diversen Daten können zukünftige Planungsprozesse schneller gestaltet und Entscheidungen datenbasierter getroffen werden

NAVIGATIONÜber die im Parkplatz eingebauten Sensoren ist es möglich, freie Parkplätze zu erfassen und die Informationen über eine mobile App mit integrierter Navigationsfunktion an den Nutzer weiterzugeben

Betreiber

Nutzer

Der Park-Zyklus

Step 3: Navigation zu Parkplatz inNähe des Ziels

Parken/Parkplatzbelegung (Sensoren)

Navigation zu Parkplatzin Nähe des Ziels

Abfahrt/ Start App mit Navigation

Automatische Neusuche bei

Belegung

Einparken und (auto-

matische) Bezahlung

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Der klare Fokus auf den Nutzer und seine Bedarfe sorgt für hohe Akzeptanz

1 2 3 4 5Vorbereitung

• Über verschiedene Vertriebskanäle wird die Parking-App vermarktet (öffentlicher Raum/Online)

• Für Download und Nutzung gibt es Anleitungen und Demonstrations-videos

• Der Nutzer musssich vor der ersten Nutzung der App registrieren

Zielsuche und Abfahrt

• Step 1: Zieleingabe

• Automatische Auswahl einer Gegend mit mehreren freien Parkplätzen in Nähe des Ziels

• Step 2: Generierung der schnellstmöglichen Route

• Option: Reservierung möglich bei zugangs-beschränktem Parkraum (off-street)

Navigation

• Bei Annäherung an das Ziel: Auswahl des Ziel-Parkplatzes und Navigation zu diesem Parkplatz

• Bei Belegung des Ziel-Parkplatzes Navigation zu einem neuen, freien Parkplatz

Einparken & Bezahlung

• Option 1: Aktivierung des Bezahlvorgangs nach Einparken

• Option 2: Automatische Aktivierung des Bezahlvorgangs durch Smartphone & Sensor Kombination

• An das System wird die Belegung des Parkplatzes kommuniziert

Kontrolle

• Automatischer Abgleich von Belegungs - und Zahlungsdaten

• Mitteilung an Kontrollpersonal bei Nicht-übereinstimmung von bezahlter Gebühr und Belegungszeitraum

• Der nicht bezahlte Parkplatz wird dem Kontrollpersonal über eine Karte angezeigt

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Die größten Kostentreiber im Parkraummanagement sind Nichtzahlung und Ausgaben für Kontrolle

Regelmäßige Kontrollläufe ohne Datengrundlage

► Automatische Meldung von Falschparkern► Keine Kontrollläufe mehr notwendig

ca. 30% p.a.

Hohe Dunkelziffer► Parksensor meldet Nichtzahlung► App ermöglicht Verlängerung der Parkdauer

ca. 45% p.a.

Große Anzahl und hoher Wartungsaufwand notwendig

► Mobiles Zahlen als Alternative - Langfristig weniger Parkscheinautomaten benötigt

Ca. 15% p.a.

Mögliche LösungSmart Parking

Status QuoKostentreiber

Potenzial Kosten-

reduzierung

Zahlung einerstarren/festgelegten Gebühr über einen Parkscheinautomat

► Höhere Nutzung durch einfacheren Zugang zu Parkflächen und Bezahlung

► Nachfrageorientiertes/dynamisches Gebührenmodell

Ca. 17% p.a.

Alle Parkplätze werden benötigt

► Einsparung von Parkflächen durch effizientere Nutzung - Veräußerung möglich

Ca. 10%

Nicht-Bezahlen von Parkgebühren

Kontrolle: Personalkosten &Equipment

Parkgebühren Einnahmen-steigerung

Parkschein-automaten(Neuanschaffungen und Wartungen)

Veräußerung Parkfläche

*Werte beziehen sich auf das Reduktionspotential nach Ende des angegeben Zeithorizonts.

Mögliche LösungSmart Parking

Status QuoEinnahmentreiber

Potenzial Steigerung Einnahmen

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Worst Case Base Case Best Case Status Quo

Investitionskosten 528.100 470.250 414.025 0

LaufendeGesamtkosten*¹

9.589.377 9.387.578 9.177.782 9.674.874

LaufendeKostenersparnis

85.497 287.296 497.092 0

LaufendeGes. Einnahmen*²

960.433 1.022.607 1.070.920 858.000

Laufende Mehreinnahmen

102.433 164.607 212.920 0

Überschuss p.a. 314.838 451.902 710.012

*¹bei 33.000 Parkplätzen*²bei 2.000 Parkplätzen

Smart Parking Applikation kann sich nach vier Jahren amortisieren – Beispielhafte Rechnung für die Stadt Köln

Vergleich der Soll-Werte mit Smart Parking im 5. Jahr und dem aktuellen Zustand ohne Smart Parking

-600

-200

200

600

T 0 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5

TA

US

EN

D

Überschuss pro Jahr Überschuss kum.

Amortisierung nach 4 Jahren

Periodenbetrachtung im Base Case

Stadt Köln

Anbieter Fybr

Berechnungs-zeitraum 5 Jahre

Kommunale Parkflächen

gesamt 33.000

Anzahl Parkplätze für

Berechnung2.000

12

13

Als Teil einer Smart City Strategie vereint die Parking Applikation politische und wirtschaftliche Ziele

Politische Ziele

100% 100%

79%

133%

Laufende Kosten p.a. Laufende Einnahmen p.a.

Ohne Smart Parking Mit Smart Parking

Optimierung Verkehrsfluss

Einsparung Emissionen

Effizienzsteigerung in der Verwaltung

Höhere Lebensqualität für die Bürger

► Signifikante Reduzierung des Parkplatzsuchverkehrs (20-30% des Stadtverkehrs entsteht durch Parkplatzsuche)

► Eine Verkehrsminderung führt zu weniger NOx und Co2 Emissionen

► Entscheidungen können zukünftig datenorientiert getroffen werden

► Eine vereinfachte Parkplatzsuche, weniger Verkehr und verbesserte Luftqualität machen die Stadt lebenswerter

Im Vergleich zum Ist-Zustand führt Smart Parking durchschnittlich zu folgenden Kostensenkungs-/Einnahmepotentialen:

Wirtschaftliche Ziele

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05

„Smart City Readinessassessment“ der Stadt

Zuständigkeit / Entgegenwirken „Silo-Denken“

Vision und Strategie

Wirtschaftlichkeit/ Geschäftsmodell

Betreibermodell

07

Standardisierung der Datenund Applikationen

Datensicherheit

01

04

03

02

Die wichtigsten Voraussetzungen für die Umsetzung -Der Weg zur Smart City

06

15

Die wichtigsten Voraussetzungen für die Umsetzung -Der Weg zur Smart City

Gemeinsame Abstimmung mit Klärung der Verantwortlichkeiten und Aufsetzen eines Projektteams

Beteiligung von Verwaltung, Bürger, Anbieter…

Angebote müssen wirtschaftlich sein

Verantwortlichkeit des neuen Betreibers muss in Konzeptphase klar sein

Standard für generierte Daten notwendig

Auf Basis der Standardisierung sollteein Konzept für Datensicherheit erstellt werden

Welche Angebote gibt es? Was möchte die Stadt anbieten? Was sind die Herausforderungen?

Wie kann „Silo-Denken“ vermieden werden? Wer gibt Initialzündung für übergreifende Kooperation? Welche Bereiche/Unternehmen einbinden? Wie (Kommunal-) Politik einbinden und „abholen“?

Wo will die Stadt hin? Was sind Erwartungen/Ideen der Bürger? Wie kann der private Sektor eingebunden werden? Welche Strategien/Angebote ergeben Sinn?

Welches Pilotkonzept passt zur Strategie? Gibt es ein wirtschaftliches Geschäftsmodell? Wer ist Betreiber? (öffentlich, privat oder public-

private partnership?)

In wessen Produktportfolio fällt das neue Angebot (öffentlich o. privat)?

Wer bietet die (neue) Dienstleistung an?

In welcher Form liegen bestehende Daten vor? Gibt es gemeinsame Standards und Datenplattformen? Welche Daten dürfen genutzt und welche

möglicherweise verkauft werden?

Welche Daten müssen geschützt werden? Erfüllt die Plattform alle Sicherheitsanforderungen? Regelmäßigkeit von Scans und Updates?

Datensammlung und –analyse nicht um ihrer selbst Willen…

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Als Transformationspartner bietet EY von Benchmark bis zur IT-Implementierung zuverlässige Unterstützung

Strategie & Transformation

Programm-management IT Strategie

CyberSecurity

Umgang mit Daten

Digital hub/ Reallabor

Geschäfts-modelle

MarktanalyseProgramm-

management IoT

Strukturen

Benchmark, Diagnostik, Datensammlung,

-speicherung/-analyse & -management

Smart City Readiness Analyse

Im Rahmen der EY Smart City Marktanalyse wurden 77deutsche Großstädte (+100.000 Einwohner) analysiert unddavon 19 mit dem größten Potential ausgewählt. DieAuswahl der Städte erfolgte aufgrund von Kriterienbasierend auf den Rahmenbedingungen, dem Status quoim Hinblick auf Digitalisierung und Integration sowie demdaraus resultierenden Potenzial. Der Fokus bei dem Statusquo lag auf Projekten im Bereich Mobilität, Infrastrukturund Energie.

Der Smart City Index der 19 Städte ermöglicht detailliertenEinblick in den Entwicklungsstand der Städte und einenÜberblick über den deutschen Markt.

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

EY hat potentielle Smart City Geschäftsmodelle modelliert und deren Technologien und Funktionalitäten im Hinblick auf Qualität, Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit analysiert. Dies wurde für folgende Technologien umgesetzt:

► Smart Parking

► Smart Lighting

► Smart Waste

► Humble Lamppost

Weiterhin wurde das Emissionsreduktionspotenzial der Smart Traffic und Smart Mobility Lösungen analysiert.

EY Services

Hackathon/ Ideen-Workshop

Kontakt

EY | Assurance | Tax | Transactions | Advisory

Ernst & Young GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft

Rothenbaumchaussee 78

20148 Hamburg, Germany

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www.de.ey.com/futuremobility

Nadja GläserManager

GSA Mobility Innovation Group

Advisory Services, Ernst & Young

[email protected]

Quellen

EY Smart City Marktanalyse 2016; fybr-tech.com; stadtentwicklung.berlin.de; publictechnology.net; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen; libelium.com; smartparking.com; goo.gl; kba.de; destatis.de

Patrice LeskoConsultant

GSA Mobility Innovation Group

Advisory Services, Ernst & Young

[email protected]


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