CN100511059C - 统合系统、系统统合方法 - Google Patents

Abstract

安全控制器包括功能块和映射块。功能块执行安全控制器固有的功能。映射块将由功能块处理的数据当中在控制系统中使用的数据转换为能够由该控制系统直接处理的数据格式并且还为这些数据分配共同的标签。而且，映射块根据由功能块处理的数据进行计算并且依照计算结果输出指示是否要发出过程报警的信号。而且，映射块为这一信号分配共同标签。结果是，在该控制系统中，可以识别这些数据组相互相关。

Description

统合系统、系统统合方法

技术领域

本发明涉及用于统合多个系统的统合系统、系统统合方法和具有系统统合程序的计算机可读介质。

背景技术

已知的是能够通过使用终端来广泛地监测和操纵工厂的控制系统。而且，已知的还有用于通过例如检测工厂中发生的异常情况并且切断相应的设备来确保工厂安全的安保系统。

在JP-A-2004-29910中描述了一种用于通过映射块在分布式控制系统的控制站与现场总线装置之间进行通信的技术。

发明内容

本发明要解决的问题

不过，在使得控制系统和安保系统作为相互独立的分离系统工作时，需要针对这两个系统进行独立的监视或操纵，从而操作负荷增加。因此，设想通过统合这两个系统来减小操作负荷。不过，当控制系统和安保系统采用不同的系统架构时，需要有专门的机构来进行两个系统之间的数据交换。

附图6是示出用于通过使用网关形成控制系统100与构成安保系统的安全控制器106之间的连接的方法的框图。虽然安全控制器106用在符合IEC61131-3标准的系统中，但是控制系统100是不符合这个标准的系统。如图6中所示，安全控制器106接受传感器161的信号并且根据需要发出用于关闭阀门162的信号。从而，通过关闭配备阀门162的设备来确保工厂的安全。另一方面，用于控制整个工厂的控制系统100配备有网关101，并且网关101进行数据格式的转换处理等，由此，可以在控制系统100与安全控制器106的应用程序执行功能107之间发送和接收数据。

同样，附图7是示出用于通过使用通信系统形成控制系统100与安全控制器106之间的连接的方法的框图。在附图7的例子中，将与网关类似的功能提供给安全控制器106的通信功能108并且在控制系统100中设置通信功能102。

然而，在这些方法中，为了连接安全控制器106，需要为控制系统100提供通信功能或者设置硬件网关，会有系统构造成本增高的问题。而且，需要将在安全控制器106的应用程序中使用的数据一个一个地映射为输入/输出数据，于是增加了工程成本。此外，还有一个问题是，要为各个数据分配不同的标签，然而原本就应当将这一数据组集中为一个组。结果，在从控制系统100端引用数据组的情况下，需要组合多个标签，于是造成了操作成本的增加。

附图8是示出在附图6的构造中给出过程报警的操作实例的示意图。这个例子考虑的是在传感器161的信号值超过第一上限值或第二上限值和下落到低于第一下限值或第二下限值的时候在控制系统100中给出过程报警的应用。尽管这一应用简单，但是必须分别定义表明输入过程值“PV”是否超过第一上限值的信号“HI”、表明输入过程值“PV”是否超过第二上限值的信号“HH”、表明输入过程值“PV”是否落在第一下限值以下的信号“LO”、表明输入过程值“PV”是否落在第二下限值以下的信号“LL”以及表明是否存在与各个阈值相对应的报警的信号“HI报警”、信号“HH报警”、信号“LO报警”和信号“LL报警”，从而工程变得复杂。而且，原本应当集中为一个组的信号分配了不同的标签，失去了相互关系。因此，这些信号不能作为一个数据组访问。而且，例如，信号“HI”和信号“HI报警”、信号“HH”和信号“HH报警”、信号“LO”和信号“LO报警”以及信号“LL”和信号“LL报警”原本应当作为信号对来处理。然而，在这个例子中，为各个信号分配了单独的标签，从而即使当产生过程报警时也不能很容易地访问相关数据。在用通信功能代替网关的情况下(附图7)类似地出现这样的问题。

本发明的目的是提供能够在保持与使用单个系统时相类似的使用容易程度的同时将两个系统统合起来的统合系统、系统统合方法和具有系统统合程序的计算机可读介质。

解决问题的手段

本发明提供了一种用于将第一系统和第二系统统合的统合系统，其中第一系统包括：

功能块，用于执行所述第一系统的功能；和

映射块，用于将由功能块处理的数据当中要在所述第二系统中使用的数据转换为能够由第二系统直接处理的数据格式，并且通过使得所述要在第二系统中使用的数据相互相关来输出所述要在第二系统中使用的数据。

按照这种统合系统，第一系统的功能通过使用功能块来执行，从而可以自由选择由功能块处理的数据来供应给第二系统。从而，不用牺牲第二系统的使用容易程度，就能够将两个系统统合起来。而且，映射块通过使得数据相互相关来输出在第二系统中使用的数据，以使得这些数据可以作为在第二系统中相互相关的数据来处理，从而可以容易地访问必要的数据。

在统合系统中，映射块使用由功能块处理的数据进行计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出计算结果。

在这种情况下，能够使映射块完成不同的功能，而不需要硬件或复杂的工程。

本发明提供了一种用于将第一系统和第二系统统合的统合系统，其中第一系统包括：

功能块，用于执行第一系统的功能；和

映射块，用于使用由功能块处理的数据进行计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出计算结果。

按照这种统合系统，第一系统的功能是通过使用功能块来执行的，从而能够自由选择由功能块处理的数据来供应给第二系统。从而，不用牺牲第二系统的使用容易程度，就能够将两个系统统合起来。而且，映射块使用由功能块处理的数据进行计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出计算结果，从而不需要硬件或复杂的工程就能够使映射块完成不同的功能。

在该统合系统中，第二系统可以是用于控制工厂的控制系统。而且，在该统合系统中，第一系统可以是用于确保工厂安全的系统。

本发明提供了一种用于将第一系统和第二系统统合起来的系统统合方法，该系统统合方法包括步骤：

使用功能块执行第一系统的功能；和

将由功能块处理的数据当中要在第二系统中使用的数据转换为能够由第二系统直接处理的数据格式，并且通过使得所述要在第二系统中使用的数据相互相关来输出所述要在第二系统中使用的数据。

按照这种系统统合方法，第一系统的功能通过使用功能块执行，从而可以自由选择由功能块处理的数据供应给第二系统。从而，不用牺牲第二系统的使用容易程度，就能够将两个系统统合起来。而且，通过使得数据相互相关来输出第二系统中使用的数据，以使得这些数据可以作为在第二系统中相互相关的数据来处理，从而可以容易地访问必要的数据。

在该系统统合方法中，可以包括步骤：

使用由功能块处理的数据进行计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出该计算结果。

在这种情况下，不需要硬件或复杂工程就能够完成不同功能。

本发明提供了一种用于将第一系统和第二系统统合的系统统合方法，该系统统合方法包括步骤：

使用功能块执行第一系统的功能；和

使用由功能块处理的数据进行计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出该计算结果。

按照这种系统统合方法，第一系统的功能通过使用功能块执行，从而可以自由选择由功能块处理的数据供应给第二系统。从而，不用牺牲第二系统的使用容易程度，就能够将两个系统统合起来。而且，执行了使用由功能块处理的数据的计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出该计算结果，从而不需要硬件或复杂的工程就能完成不同的功能。

在该系统统合方法中，第二系统可以是用于控制工厂的控制系统。而且，在该系统统合方法中，第一系统可以是用于确保工厂安全的系统。

本发明提供了一种统合程序，其用于执行将第一系统和第二系统统合的系统统合方法，该系统统合程序使得计算机能够执行步骤：

使用功能块执行第一系统的功能；和

将由功能块处理的数据当中要在第二系统中使用的数据转换为能够由第二系统直接处理的数据格式，并且通过使得所述数据相互相关来输出所述数据。

按照这种系统统合程序，第一系统的功能通过使用功能块执行，从而可以自由选择由功能块处理的数据供应给第二系统。从而，不用牺牲第二系统的使用容易程度，就能够将两个系统统合起来。而且，通过使得数据相互相关来输出第二系统中使用的输出数据，以使得这些数据可以作为在第二系统中按照相互相关的数据来处理，从而可以容易地访问必要的数据。

该系统统合程序允许计算机执行步骤：

使用由功能块处理的数据进行计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出该计算结果。

在这种情况下，不需要硬件或复杂工程就能够完成不同功能。

本发明提供了一种系统统合程序，其用于执行将第一系统和第二系统统合的系统统合方法，该系统统合程序允许计算机执行步骤：

使用功能块执行第一系统的功能；和

使用由功能块处理的数据进行计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出该计算结果。

按照这种系统统合程序，第一系统的功能通过使用功能块执行，从而可以自由选择由功能块处理的数据供应给第二系统。从而，不用牺牲第二系统的使用容易程度，就能够将两个系统统合。而且，执行了使用由功能块处理的数据的计算并且以能够由第二系统直接处理的数据格式输出计算结果，从而不需要硬件或复杂的工程就能够完成不同的功能。

发明效果

按照前面介绍的统合系统、系统统合方法和具有系统统合程序的计算机可读介质，第一系统的功能通过使用功能块来执行，从而可以自由选择由功能块处理的数据供应给第二系统或者可以通过自由使用这些数据来执行计算。从而，能够有机地将第一系统和第二系统统合，而不会牺牲第二系统的使用容易程度。

附图说明

附图1是示出应用了本发明的统合系统的控制系统的构造的框图。

附图2是示出安全控制器的功能的框图。

附图3是示出安全控制器和控制系统的操作实例的示意图。

附图4是示出根据从映射块获得的数据创建的显示屏的示意图。

附图5是示出在映射块中管理和产生过程报警的进程的流程图。

附图6是示出用于通过使用网关来形成安全控制器与控制系统之间的连接的方法的框图。

附图7是示出用于通过使用通信系统来形成安全控制器与控制系统之间的连接的方法的框图。

附图8是示出给出过程报警的操作实例的示意图。

附图标记说明

6   安全控制器(第一系统)

7   功能块

8   映射块

100 控制系统(第二系统)

具体实施方式

下面将参照附图1到6描述按照本发明的统合系统的一种实施例。本实施例示出了将本发明应用于控制工厂用的控制系统的例子。

附图1是示出应用了本发明的统合系统的控制系统的构成的框图。如附图1中所示，控制系统(第二系统)100包括用来在实现由操作员进行的监视的同时接受操作员操纵的终端1、用来控制工厂的各个部分的控制器2和用来控制整个控制系统100的服务器3。终端1、控制器2和服务器3由通信线5相互连接。设置在工厂中的传感器21、传感器22、阀门23、阀门24等与控制器2连接。

在控制系统100中，可以通过经由控制器2控制工厂的各个部分来进行工厂的自动运作。而且，通过控制器2将工厂各个部分的数据传送到终端1并且操作员能够通过终端1来监视整个工厂。此外，可以通过操纵终端1来手动地控制工厂的各个部分。

而且，如附图1所示，构成安保系统(第一系统)的安全控制器6与通信线5相连。设置在工厂中的传感器61、阀门62等与控制器6相连。

附图2是示出安全控制器6的功能的框图。如附图2中所示，安全控制器6包括用来实现应用程序执行功能的功能块7和用来从由功能块7处理的数据当中取得必要的数据并且将该数据转换成可在控制系统100中使用的数据格式的映射块8。功能块7为每项功能而准备，映射块8则对应于各个功能块7来设置。功通过使用用来使控制器6工作的程序来实现能块7和映射块8。

接下来，将描述安全控制器6的操作过程。

功能块7执行安全控制器6固有的功能。功能块7在监视来自传感器61等的信息和检测到异常情况的时候给出报警并且还向阀门62等发出必要的信号。例如，通过在检测到异常情况的时候发出用来关闭阀门62等的信号来关闭相应的设备并且确保工厂的安全。而且，例如，检测到火灾并且执行喷水来救火。这样的功能是与控制系统100独立地执行的，并且控制系统100对安全控制器6的操作并没有相反的影响。

另一方面，映射块8起到用来完成形成控制系统100与安全控制器6之间的连接的统合功能的组件的作用。映射块8在由功能块7处理的数据当中取得在控制系统100中使用的数据。而且，映射块具有将该数据转换成能够由控制系统100识别的数据格式并且将该数据送给控制系统100的功能。此外，实际上是在将功能块7的数据存储在临时缓冲器中之后，再在映射块8中取得该数据。此外，映射块8具有使用由功能块7处理的数据进行计算并且以能够由控制系统识别的数据格式输出计算结果的功能。

在本实施例中，可以通过将安全控制器6与控制系统100统合来在控制系统100中处理来自安全控制器6的信息。这样，可以在终端1中监视来自安全控制器6的信息，并且不需要准备另一个终端等，就能够进行包括安全控制器6的整个工厂的完全的监视。而且，经由安全控制器6获得的信息能够用在控制器2或者服务器3中。

下面将参照附图3描述控制系统100和安全控制器6的操作实例。

如附图3中所示，在这个例子中，功能块7将从传感器61获得的过程值“PV”的值与第一上限值(90.0)、第二上限值(95.0)、第一下限值(10.0)和第二下限值(5.0)进行比较。然后，功能块7输出过程值“PV”与第一上限值之间的比较结果作为信号“HI”，并且输出过程值“PV”与第二上限值之间的比较结果作为信号“HH”。而且，输出过程值“PV”与第一下限值之间的比较结果作为信号“LO”并且输出过程值“PV”与第二下限值之间的比较结果作为信号“LL”。信号“HI”、信号“HH”、信号“LO”和信号“LL”分别采用二进制值。安全控制器6依照信号“HI”、信号“HH”、信号“LO”和信号“LL”的值给出必要的报警。

而且，功能块7根据过程值“PV”进行预定计算，并且输出表明预定条件是否得到满足的信号“HI”、“HH”、“LO”和“LL”。当预定条件得到满足时，信号“HI”、“HH”、“LO”和“LL”采用用来指示阀门62的关闭状态的值，从而关闭传感器61的监视所针对的设备。预定条件的内容可以任意设置，并且例如在过程值“PV”超过第二上限值时并且当过程值“PV”落到第二下限值以下时，可以关闭设备。而且，可以通过单个地或组合地使用例如过程值“PV”的当前值、过程值“PV”的变化速度、过程值“PV”变化的历史来设置所述条件。

前面的操作是作为与控制系统100相独立的安全控制器6的操作来执行的。

映射块8在由功能块7顺序地更新并处理的数据组当中访问在终端1的监视器上进行显示所需的数据并且顺序地取得这些数据。而且，将所取得的数据转换成在控制系统100中使用的数据格式。例如，映射块8顺序地取得过程值“PV”和来自功能块7的信号“OUT”、信号“HI”、信号“HH”、信号“LO”和信号“LL”的值并且将它们的值的数据格式转换为控制系统100的数据格式。而且，将与分配给安全控制器6的标签相同的标签分配给这些值，并且将这些值表达为相互关联的数据。因此，在控制系统100中，这些数据被识别为分配了相同标签的一系列数据，即相互关联的数据。

在控制系统100中，为各个控制器2分配一个标签。于是，采用了用于把与控制器2相关的数据识别成取决于该标签的相互关联的数据的方法。因此，通过指定分配给某一控制器2的标签，可以访问与其控制器2相关的数据组。然后，通过指定分配给安全控制器6的标签，可以访问与安全控制器6相关的所有数据。这样，在控制系统100中，以与控制系统100内的一个控制器2相关的数据组类似的方式来处理与安全控制器6相关的数据组。

附图4示出了根据从安全控制器6的映射块8获得的数据创建的显示屏。例如，操作员指定分配给安全控制器6的标签，从而可以在终端1的监视器上显示这样的屏幕。如附图4中所示，将其中以图形方式显示出当前过程值“PV”的区域R1安置在终端1的监视器上，并且可见地示出第一上限值、第二上限值、第一下限值和第二下限值之间的关系。在附图4的例子中，过程值“PV”通过显示在垂直方向上延伸的条状图形状来表示，并且示出其中过程值“PV”处于第一上限值和第二下限值中间的情形。而且，在监视器的区域R2中显示表明安全控制器6是否执行了停机操作的信息。这个信息基于信号“HH”的值。

接下来，映射块8具有产生过程报警的功能。映射块8根据从功能块7取得的过程值“PV”进行预定计算，并且在预定条件得到满足时输出报警信号。这一计算是用于确定是否要在控制系统100中发出过程报警的计算，并且该过程报警独立于安全控制器6固有的功能而发出。输出报警信号的条件可以是独立于决定功能块7中的信号“OUT”的值的条件来确定。输出报警信号的条件可以任意设定，例如，当过程值“PV”超过第一上限值或第二上限值和当过程值“PV”落到第一下限值或第二下限值以下时，可以输出报警信号。而且，可以通过单个地或组合地使用例如当前过程值“PV”、过程值“PV”的变化速度、过程值“PV”的变化历史来设定所述条件。

报警信号以类似于其它信号的方式按照由控制系统100处理的数据格式输出。而且，将报警信号表达为分配了与从映射块8输出的其它值(即过程值“PV”以及信号“OUT”、信号“HI”、信号“HH”、信号“LO”和信号“LL”的值)相同的标签的数据。因此，在控制系统100中，报警信号也可以以类似于其它信号值的方式识别成包含在与安全控制器6相关的数据组中的信号。因此，例如，如附图4中所示，过程报警是否产生可以在终端1的监视器的区域R3中和与安全控制器6相关的其它信息一起显示。

此外，可以在控制系统100的各个部分中，包括服务器3或控制器2以及终端1，使用与安全控制器6相关的一组这些数据。而且，可以通过指定分配给安全控制器6的标签来正确访问这些数据的组。

此外，映射块8具有发出过程报警的情况的管理功能。映射块8在输出报警信号时检查是否执行了表明操作员认出发出过程报警的检查操作。然后，当检查到检查操作的执行时，停止过程报警。连续地或重复地发出过程报警，一直到检查到执行了检查操作。

附图5是示出在映射块8中管理和产生过程报警的处理过程的流程图。在附图5的步骤S1中，保持等待状态，直到输出报警信号的条件得到满足，并且流程前进到步骤S2。在步骤S2中，开始报警信号的输出。从而，在控制系统100中发出过程报警，并且将这一情况显示在终端1的监视器上(附图4)。接着，在步骤S3中，保持等待状态，直到经由终端1执行了操作员的检查操作，并且流程前进到步骤S4。在步骤S4中，停止报警信号的输出并且流程返回到步骤S1。从而，使控制系统100中的过程报警停止，并且将过程报警的停止反映在终端1的显示器上。

这样，在本实施例中，通过为映射块8提供管理和产VI-070095-02-校(按34条修改，无标记)生过程报警的功能来实现必须的功能，而不需要更改控制系统100。管理和产生过程报警原本是设置在控制器2中的功能，但是在本实施例中，通过将这些功能提供给安全控制器6，来以类似于控制器2的方式处理安全控制器6。

如前所述，在本实施例的统合系统中，通过为安全控制器6提供功能块7和映射块8的功能，使得安全控制器6显然作为控制系统100的一部分来起作用。这样，构造系统的成本可以得到减小，因为除了安全控制器6之外，不需要增加任何其它硬件就能够将系统统合起来。

而且，可以将与安全控制器6相关的功能集中组合到单独一个功能块7中，以实现简单的构造。这样，工程成本能够得到降低。此外，由功能块7处理的各种数据当中控制系统100中必要的数据可以在映射块8中任意选择。这样，例如，不同于仅仅使用从安全控制器6输出的信号作为计算结果的情况，可以正确选择希望仅仅在控制系统100中使用的数据。此外，在附图3的例子中图解说明了将来自传感器61的过程值“PV”与多个阈值进行比较的简单操作。不过，在实际的工厂等中，存在很多必须使用来自很多传感器的信号来进行复杂过程中的计算的情况，并且在这些情况下，由功能块7处理的数据量增加。这样，映射块8能够任意选择任何数据而不对工程增加负担的优点变得非常重要。而且，当希望在控制系统100中使用的来自传感器的信号数量增多时，在成本方面安装从传感器到控制系统100的线路变得很困难，但是按照本实施例，这一问题也能够得到有效解决。

而且，在前面描述的实施例中，不仅要取得功能块7中使用的数据，而且要通过使用在映射块8中的所述数据的一部分来进行管理和产生过程报警的处理。这样，能够进行包括过程报警的广泛控制以及访问与控制系统100中的安全控制器6的固有功能相关的数据。而且，通过为与过程报警相关的数据和与功能块7相关的数据分配共同的标签，一组这些数据可被识别为在控制系统100中的一组相互相关的数据，因此这些数据能够得到有效使用。而且，在访问必要数据的情况下的操作成本能够得到减少。此外，在构造系统的情况下，简单地为这些数据分配共同标签就足够了，因此工程负担不会在这方面增加。

在前面描述的实施例中，映射块8是借助软件使用控制器6的功能来实现的，但是映射块也可以使用硬件来构成，比如数据服务器或者专用网关。

而且，在前面描述的实施例中，使用了以与在控制系统100中相同的标签来识别数据组的方法，但是本发明也可以应用于使用其它操作方法的情况。可以适当地选择将数据关联起来的方法。

本发明的应用范围并不局限于前面描述的实施例。本发明并不局限于对控制工厂用的控制系统的应用，而是可以广泛应用于将两种不同系统统合的情况。

本申请基于2004年9月2日提交的日本专利申请(专利申请2004—255080)，并且该专利申请的内容以引用的方式并入本文。

Claims (14)

1.一种用于将第一系统和第二系统统合的统合系统，其中所述第一系统包括：

功能块，用于执行所述第一系统的功能；和

映射块，用于将由所述功能块处理的数据当中要在所述第二系统中使用的数据转换为能够由所述第二系统直接处理的数据格式，并且通过使得所述要在所述第二系统中使用的数据相互相关来输出所述要在所述第二系统中使用的数据，以及

其中由所述第一系统的功能块所处理的数据的数据格式与由所述第二系统处理的数据的数据格式不相同。

2.按照权利要求1所述的统合系统，其中所述映射块使用由所述功能块处理的数据来进行计算并且以能够由所述第二系统直接处理的数据格式输出计算结果。

3.按照权利要求1所述的统合系统，其中所述第二系统是用于控制工厂的控制系统。

4.按照权利要求3所述的统合系统，其中所述第一系统是用于确保工厂安全的系统。

5.一种用于将第一系统和第二系统统合的统合系统，其中所述第一系统包括：

功能块，用于执行所述第一系统的功能；和

映射块，用于使用由所述功能块处理的数据进行计算并且以能够由所述第二系统直接处理的数据格式输出计算结果，以及

其中由所述第一系统的功能块所处理的数据的数据格式与由所述第二系统处理的数据的数据格式不相同。

6.按照权利要求5所述的统合系统，其中所述第二系统是用于控制工厂的控制系统。

7.按照权利要求6所述的统合系统，其中所述第一系统是用于确保工厂安全的系统。

8.一种用于将第一系统和第二系统统合的系统统合方法，该系统统合方法包括步骤：

使用功能块执行所述第一系统的功能；和

将由功能块处理的数据当中要在所述第二系统中使用的数据转换为能够由所述第二系统直接处理的数据格式，并且通过使得所述要在所述第二系统中使用的数据相互相关来输出所述要在所述第二系统中使用的数据，以及

其中由执行所述第一系统的功能的功能块所处理的数据的数据格式与由所述第二系统处理的数据的数据格式不相同。

9.按照权利要求8所述的系统统合方法，包括步骤：

使用由所述功能块处理的数据进行计算并且以能够由所述第二系统直接处理的数据格式输出该计算结果。

10.按照权利要求8所述的系统统合方法，其中所述第二系统是用于控制工厂的控制系统。

11.按照权利要求10所述的系统统合方法，其中所述第一系统是用于确保工厂安全的系统。

12.一种用于将第一系统和第二系统统合的系统统合方法，该系统统合方法包括步骤：

使用功能块执行所述第一系统的功能；和

使用由所述功能块处理的数据进行计算并且以能够由所述第二系统直接处理的数据格式输出该计算结果，以及

其中由执行所述第一系统的功能的功能块所处理的数据的数据格式与由所述第二系统处理的数据的数据格式不相同。

13.按照权利要求12所述的系统统合方法，其中所述第二系统是用于控制工厂的控制系统。

14.按照权利要求13所述的系统统合方法，其中所述第一系统是用于确保工厂安全的系统。

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