CN102035898A - 自动化设备与数据处理设备数据通信的方法和接口转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于在自动化设备(2)和数据处理设备(12)之间通过该数据处理设备(12)的通用数据接口(11b)进行数据通信的方法。在该方法中,为有线或无线连接到硬件端子上的自动化设备(2)分配至少一个借助于软件驱动器实现的并根据可用性选择的通信接口。该方法具有如下的步骤:-从自动化设备(2)的至少一个数据存储器中读取自动化设备(2)的至少一个标志;-根据所述至少一个所读取的标志选择至少一个另外的通信接口;以及-将所述至少一个所选择的通信接口分配给硬件端子,使得数据通信不仅通过所述至少一个根据可用性选择的通信接口而且通过所述至少一个根据标志选择的通信接口来进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在自动化设备和数据处理设备之间通过数据处理设备的通用数据接口进行数据通信的方法,其中,为有线或无线连接到硬件端子上的自动化设备分配至少一个根据可用性选择的通信接口。
此外,本发明还涉及一种用于在数据处理设备上执行的具有程序代码装置的接口驱动程序以及一种接口转换器,该接口转换器具有:转换器单元,和用于连接自动化设备的至少一个数据接口,以及用于连接数据处理设备的至少一个通用数据接口,其中数据接口与转换器单元连接。
背景技术
自动化技术的设备通常具有服务接口,该服务接口尤其是作为串行接口来实现。用户可以通过服务接口经由数据处理设备(譬如便携的计算机)借助在数据处理设备上运行的配置程序来配置所连接的自动化设备。
但也可考虑的是,通过服务接口在所连接的自动化设备和数据处理设备之间交换测量数据和控制数据。
在将自动化设备连接到数据处理设备时,用户必须保证安置正确的通信接口,通过该通信接口实现借助通信软件与自动化设备相连。否则,要么不可能通信,要么用户无意地与错误的同样通过其他通信接口连接的自动化设备通信,而未发现该情况。可以进行通信,以便用于包括参数化在内的配置、用于编程或用于对自动化设备进行诊断,或者也用于交换过程数据等。
例如在US 7,412,544 B2、US 2002/0178295A1和EP 1 158 406 A2中已知分散的设备通过串行USB接口的配置。
这些系统使用标准化的USB接口,其提供了位串行总线,其中数据分组的各个位相继地被传输。数据传输在此对称地通过两个双绞线路进行,其中一个线路传输数据信号而另一线路传输与其相反的信号。两个另外的线路用于对所连接的设备供电。通过USB端子(通用串行总线)彼此连接的设备以点对点连接来电气耦合。该规范针对USB连接而言要求USB设备与借助接口驱动器产生的虚拟接口根据所连接的USB设备的序列号强制唯一地相关联。这导致在将USB设备与接口驱动器连接时根据所连接的USB设备的序列号选择自由的可用的虚拟接口,使得在每个USB设备中分配有另一接口。例如在US 7,400,648 B2中描述了虚拟USB-COM端口的产生。
US 7,577,735 B1公开了一种用于借助多个虚拟接口的接口端子来识别目标设备的方法,其中,在第二接口端子的可用时将多个虚拟接口的第二接口端子分配给主设备。
US 7,412,544 B2公开了一种方法和系统,其允许参与者使用远距离的USB设备。为此,将多个USB设备耦合到管理模块上。
对于用户而言不受控的根据USB设备当前端子占用来时接口的自动选择,导致用户始终必须手动地调整在所有访问这种USB设备的应用中的接口设置。除了舒适性损失之外,COM端口的灵活生成也带来了无意的与错误USB设备通信的危险。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于,提出一种在自动化设备和数据处理设备之间通过数据处理设备的通用数据接口进行数据通信的改进的方法,借助该方法可以改进通信接口的确定。
该技术问题借助本文开始部分所述类型的方法通过确定附加的至少一个另外的通信接口来解决,具有如下步骤:
-从自动化设备的至少一个数据存储器中读取自动化设备的至少一个标志;
-根据所述至少一个所读取的标志选择至少一个另外的通信接口,以及
-将所述至少一个所选择的通信接口与硬件端子相关联,使得数据通信不仅通过至少一个根据可用性选择的通信接口以及通过根据所选择的通信接口来进行。
因此,根据本发明的教导,按照规范对于所连接的自动化设备一对一地根据可用性选择的通信接口被加倍,并且要选择至少一个另外的通信接口并且与自动化设备相关联,通过该自动化设备不仅经由其中一个接口而且经由另一通信接口进行数据处理设备和自动化设备之间的通信。所述至少一个另外的通信接口根据自动化设备的至少一个标志来选择。
由此可能的是,连接有新的自动化设备的用户不必每次都重新设置接口。更确切地说,通信接口的设置例如可以在数据传输设备的配置程序中保持设置在至少一个已知的配置接口地址(例如COM端口)上。实际映射到不同的根据可用性选择的通信接口上的自动化设备可以通过所述至少一个附加(镜像的)通信接口来访问。
数据处理设备的通用数据接口可以被集成到处理器控制的计算单元(例如计算机)中或实施为单独的接口适配器,该接口适配器通过标准接口与处理器控制的计算单元连接。
该方法尤其可以结合通用位串行USB数据总线作为通用数据接口使用,其中通过接口驱动器产生按照串行COM端口形式的虚拟软件通信接口。
为了选择至少一个另外的通信接口,可以例如将存储在自动化设备中的制造商标识(譬如USB标准中定义的厂商ID)用作标志。按照这种方式可以为一个制造商的所有自动化设备指派固定限定的通信接口。厂商ID在带有USB端子的自动化设备中本来就作为USB接口的强制的组成部分而被存储。
有利的是,将譬如存储在自动化设备中的USB接口的产品ID的产品标识用作标志,以便选择另外的通信接口。该标志可以单独或与其他标志(譬如制造商标志)组合地一起加以考虑。
产品标识是用于产品类型的标志,其可以单独地或者作为序列号的一部分存储在自动化设备中。
特别有利的是,作为标志使用产品类别标识用于选择至少一个另外的通信接口。按照这种方式可能的是,不同的产品类别归纳为共同的类别并且与针对这种类别的配置工具结合地将工具预设到针对相同类别的所有产品类型的通信接口上。
针对例如用于建筑物自动化的自动化设备,例如可以为自动化设备分配类别“加热”,为其他自动化设备分配类别“升降机”以及另外的自动化设备分配类别“出入口管制”。针对可以设置用于过程自动化的自动化设备,例如可以设置用于不同的制造段或制造方法的类别。
在选择至少一个另外的通信接口时,也可以将存储在自动化设备中的可用户定义的标志作为标识加以考虑。
所提及的不同类型的标志可以单独地用于选择至少一个另外的通信接口。但也可考虑的是,不同的标志的组合或至少一个标志的不同组成部分彼此结合,以便根据多个标志或多个组成部分的结合选择相应相关联的通信接口。
在将序列号用作标志时,可考虑的是,自动化设备在首次登录时根据可用性分配有对于序列号一对一的通信接口。接着,序列号可以改变为必要时并非一对一的标识号,使得随后针对改变的序列号为自动化设备分配与改变的序列号相关联的另外的通信接口。USB自动化设备按照这种方式多次(例如两次)登录,即使其在物理上仅仅登录一次。
如果同时连接两个或更多个自动化设备,这些自动化设备由于其标志相似而使用相同根据该标志选择的另外的通信接口,则在用于数据通信的所描述的方法中会出现问题。在这种情况下,配置工具同时作在所有使用相同的另外的通信接口的自动化设备上起作用,使得个别的配置是不可能的。对于用户而言可能不能看出自动化设备中的那个自动化设备受到了配置影响。
因此有利的是,如下的已连接自动化设备被停用:该自动化设备分配有至少一个根据标志选择的通信接口,由于针对另外的稍后连接的自动化设备而言标志相同所以该通信接口也要用于稍后连接的自动化设备。由此保证了,始终最后连接的自动化设备通过根据标志选择的另外的通信接口来访问。另外的使用相同通信接口的并且在前连接的自动化设备按照这种方式与通信接口分离,而不必将这些自动化设备在物理上从数据接口去除。
为此,当连接具有相同标志的另一自动化设备时,对用于至少一个已经连接的自动化设备的至少一个根据该标志所选择的通信接口进行停用。接着,停用的通信接口可以分配给新连接的另外的自动化设备并且激活用于该自动化设备的通信接口。
但可选地,也可考虑的是,在通信接口被已连接的自动化设备占用时,在新连接另一包含相同标志的自动化设备的情况下,禁止为该新连接的自动化设备指派通信接口。在此情况下,例如可以发出报警消息。然后可选地,通过配置工具(例如配置软件、特定的接口工具或驱动器设置)的合适编程,能够实现手动地将根据标志预先给定的包括不同的以太网端口在内的通信接口分配给竞争性的自动化设备。
另一可能性在于,将冲突的自动化设备(即,具有相同标志的至少一个已连接的自动化设备和新连接的自动化设备)停用,以便防止无意的错误参数化。
通信接口通常通过地址明确地表征。在此有利的是,可以由所述至少一个标志的组成部分的组合或由多个标志来计算根据所述至少一个标志选择的通信接口的地址。为了分配,于是仅仅必须预先给定在通信接口的地址和标志之间的函数关系。
但也可考虑的是,根据列表来进行通信接口的选择,该列表例如被存储在数据处理设备中,并且分别包含标志、标志的组合或者至少一个标志的组成部分的组合与通信接口的对应。于是,在从自动化设备读取该至少一个标志之后,在该列表中自动地找出要指派给该自动化设备的(镜像的)另外的通信接口。
该方法可以有利地实施为用于在数据处理设备上执行的具有编程代码装置的接口驱动器程序中。编程代码装置于是被编程为使得当接口驱动程序在数据处理设备上执行时编程代码装置执行上面所描述的方法。这样,该方法例如作为USB驱动器的一部分实施成USB驱动器并且在将另一USB自动化设备连接到数据处理设备的USB端子上时自动地被执行。
不过,该方法也可以实施在接口转换器中,该接口转换器作为单独的设备来提供,该接口转换器连接在自动化设备和数据处理设备之间。在此,该接口转换器具有转换器单元和用于连接自动化设备的至少一个数据接口以及用于连接数据处理设备的至少一个通用数据接口(例如US,RS232、centronics等),其中数据接口与转换器单元相连。在此,转换器单元优选包括微处理器或微控制器,其以程序控制的方式执行上述方法。对此,转换器单元优选通过编程构建为:通过至少一个第一可用的通信接口建立在所连接的自动化设备与所连接的数据处理设备之间的通信通道;根据至少一个所读取的标志选择至少一个另外的通信接口;以及将至少一个所选择的通信接口分配给硬件端子,使得数据通信不仅通过所述至少一个根据可用性选择的通信接口而且通过所述至少一个根据标志选择的通信接口来进行。
转换器单元基本上例如可以被构建来进行通信协议和/或电平转换,并且由此除了所描述的接口相关联之外也进行在数据处理设备和自动化设备的不同接口之间的匹配。
有利的是,接口转换器配备有转换器单元和用于连接自动化设备的至少一个数据接口以及配备有用于连接数据处理设备的至少一个通用数据接口,其中,数据接口与转换器单元相连,并且接口转换器被构建来读取自动化设备的至少一个标志并且用于从自动化设备的至少一个数据存储器选择自动化设备之间的通信通道和根据从多个所连接的数据处理设备选择的数据处理设备。自动化设备的标志按照这种方式控制与该标志相关联的数据处理设备通过接口选择的连接。
在用于已连接的和新连接的自动化设备的标志冲突的情况下,可以将至已连接的、冲突的自动化设备的通信通道分离和/或可以禁止建立至新连接的自动化设备的通信通道。
有利的实施形式在从属权利要求中进行描述。
附图说明
以下参照附图借助实施例更为详细地阐述本发明。其中:
图1示出了具有数据处理设备和通过数据接口连接的自动化设备的自动化系统的框图;
图2a和图2b示出了用于表示用于分配通信接口的方法的不同变形方案的状态图;
图3示出了具有连接到其上的自动化设备和数据处理设备的接口转换器的框图。
具体实施方式
图1示出了自动化系统1的框图,该自动化系统具有至少一个自动化设备2,该自动化设备在所示的实施例中实施为现场总线耦合器3。现场总线耦合器3形成用于另外的通过内部总线连接到其上的输入和/输出模块4的头部模块(Kopfmodul)。按照已知的方式,输入和/或输出模块4具有用于连接现场设备的连接端子5,现场设备例如可以是执行器6或传感器7。
此外,现场总线耦合器3具有用于连接现场总线9的现场总线接口8。这种现场总线系统标准化并且例如以Profibus、Modbus、以太网IP等著称。
另外的现场总线耦合器3以及中央控制计算机10可以耦合到现场总线9上,以便形成用于控制、调节和/或监控建筑物或过程的复杂的自动化系统,其中,该现场总线耦合器具有通过内部总线耦合到该现场总线耦合器上的输入和/或输出模块4。
这种本身已知的自动化设备1被使用在建筑物自动化和过程自动化中例如用于加工技术的设备或者制造技术的设备。
自动化设备2中的至少一个具有通用数据接口11,该数据接口优选地实施为根据通用串行总线标准的USB接口。数据处理设备12可以连接到该通用数据接口11a上,该数据处理设备优选地用于配置自动设备2以及必要时配置连接到其上的输入和/或输出模块4。对此在数据处理设备12上安装有配置程序,通过该配置程序可以对自动化设备2以及所连接的输入和/或输出模块4进行配置,并且必要时也又所连接总线参与者进行配置。这种配置程序本身已充分公知。
在自动化设备2中安装有用于通用数据接口11a的软件驱动器,该软件驱动器通过数据接口11a对数据通信的控制进行管理。以相同方式在数据处理设备12上实现用于数据处理设备12的对应的通用数据接口11b的相应的接口驱动器。
此外,在自动化设备2中在存储器中存储用于自动化设备2的标志。该标志例如可以是厂商标识和产品标识,其按照标准在具有USB能力的终端设备中必须设置,以便通过通用数据接口11a、11b在数据处理设备12和自动化设备2之间建立唯一的点对点的连接。
在自动化设备2的通用数据接口11a连接到数据处理设备12的通用数据接口11b之后,数据处理设备12中的接口驱动器以公知的方式如由USB标准所描述的那样从自动化设备2中读取制造商标识和产品标识。于是,为可唯一标识的自动化设备2指派暂时可用的并且尚未被其他设备占用的、COM端口形式的通信接口。COM端口的指派在自动化设备2的每次连接时重新进行。具体的COM端口的选择由此可以改变并且可以不固定地分配,因为这并不违反USB标准的规定。
自动化设备2的标志然后被读取。该标志可以是制造商标识、产品标识和/或可用户定义的标志。作为产品标识可以使用序列号或者可以使用产品类别标记或者产品类型标记。
现在,该标志用于为通用数据接口11b指派分配给该标志的另外的通信接口,使得为连接到通用数据接口11b上的自动化设备2分配有唯一地根据可用性选择的通信接口,并且除了该唯一的通信接口之外还分配有例如COM端口形式的至少一个另外的通信接口。
由此,通过利用并行驱动的、虚拟的、另外的通信接口来进行通过通用数据接口11b的通信。选择要么可以借助如下的列表来进行,该列表存储在数据处理设备12中并且包含标志、标志的组合或带有至少一个标志的组成部分分别与通信接口的地址的对应。作为对此的替代,也可以考虑的是,借助函数关系来进行另外的通信接口的选择,其中,该至少一个标志、标志的组合或至少一个标志的组成部分被用作函数关系的确定选择的可变的量。如果另外的通信接口可以通过其地址譬如COM端口号唯一地索引,则尤其是在标志可用户定义的情况下这点是可能的。
数据处理设备12的通用数据接口11b可以如所示的那样集成到受处理器控制的计算单元(例如计算机)中,或也可以实施为单独的接口适配器,该接口适配器通过标准接口与受处理器控制的计算单元相连。由受处理器控制的计算单元(例如计算机)和集成的或单独的通用数据接口11b构成的整体形成数据处理设备12。
从图2a和2b可以看到用于示出分配通信接口的方法的不同变形方案的状态图。在此,假设针对自动化设备2定义两个设备组,即,一方面为用于加热控制的自动化设备的设备组“加热”,以及用于建筑物自动化中的光控制的自动化设备的设备组“灯光”。
假设将三个不同的自动化设备A、B、C连接到一个通用数据总线上,其中自动化设备A和B分配给设备组“加热”,自动化设备C分配给设备组“灯光”。在第一自动化设备A连接到数据处理设备的USB接口上时,USB驱动器按照COM端口VPortA形式将一个虚拟通信接口指派给自动化设备A。在此涉及的是一个自由的、唯一分配给自动化设备A的COM端口。此外,为自动化设备A指派虚拟COM端口VPort2形式的另外的通信接口,使得在自动化设备A和数据处理设备之间通过两个接口VPort A和VPort2进行数据交换。
在连接相同设备组“加热”的另外的自动化设备B之后,由USB接口驱动器为自动化设备B分配按照COM端口VPort B形式的可自由使用的通信接口。此外,根据存储在自动化设备中的设备组的标志为自动化设备B分配另外的通信接口VPort 2,该通信接口针对设备组“加热”而设置。
通过另外的通信接口VPort 2对两个自动化设备A和B与自动化设备A和B建立数据通信。这可能会不希望地导致,实际上仅针对设备A、B之一设置的配置在两个设备中进行。
因此,为了保证通过数据处理设备仅仅对后面连接的自动化设备进行配置,在根据图2a的第一变形方案中,如果自动化设备A和B属于相同的设备组并且因此占用同一附加通信接口,则在自动化设备B的连接之后,通过接口驱动器自动地停用在另外的通信接口VPort 2此前所连接的自动化设备A。
此后,唯一地通过通信接口VPort B和VPort 2与自动化设备B进行数据通信。然后,在执行配置之后,自动化设备B可以被去除,使得又释放通信接口。
按照根据图2b的第二变形方案,也可以停用两个冲突的自动化设备A和B。在第三变形方案中,也可以设计的是,在连接自动化设备之后禁止另外的冲突的自动化设备的连接。
以下示出了连接不同设备组的自动化设备的情况。在连接自动化设备B之后为该自动化设备指派自由可用的通信接口VPort B以及根据设备组选择的并且分配给该设备组的通信接口VPort 2。在连接到设备组“灯光”的自动化设备C之后,为该自动化设备分配自由的通信接口VPort C以及根据设备组指派给该自动化设备的通信接口VPort 3。两个自动化设备B和C因此可以唯一地通过数据处理设备中的配置程序来访问。
如果现在当随后连接组“加热”的自动化设备A,则该自动化设备A获得被指派可自由使用的通信接口VPort A以及另外的通信接口VPort 2。因为现在存在对附加通信接口VPort2的双重占用,所以在数据处理设备中的USB接口自动地从接口控制中去除冲突的在前连接的自动化设备B,使得将通信接口VPort 2以及必要时指派给自动化设备B的通信接口VPortB释放。另外的通信接口VPort 2于是仅还被后面连接的自动化设备A占用,使得唯一的通信又变得可能。
从图3中可看到接口转换器13的框图,该接口转换器具有用于连接自动化设备2的数据接口14以及用于连接数据处理设备12的至少一个通用数据接口15。在此,通过数据接口11a将自动化设备2与接口转换器13连接,以便按照这种方式例如可以对自动化设备2进行配置。
此外,接口转换器13具有转换器单元16,该转换器单元与该至少一个通用数据接口15以及该至少一个数据接口14连接。转换器单元16例如可以是可编程的微处理器或微控制器。除了在通用数据接口15和数据接口14之间的数据传输之外,转换器单元16还例如可以用于,将通信协议从由自动化设备2支持的格式转换成由通用数据接口11b、15支持的其他通信协议格式,并且反之亦然。这样,转换器单元16例如可以将通用数据接口15侧上的USB协议,转换成数据接口14侧上的纯粹串行协议,如RS232协议。
此外,接口转换器13具有数据存储器17,在该数据存储器中存储如下列表,该列表具有自动化设备2的标志、标志的组成部分或不同的标志的组合或者自动化设备2的标志组成部分与(虚拟的)通信接口的对应,在数据处理设备12中除了自动选择的通信接口之外将该对应指派给自动化设备2。
例如可能的是,接口转换器在数据处理设备12的方向上执行TCP服务器(Transmission Control Protocol传输控制协议)并且根据选择的标志将不同的自动化设备2反映到多个端口上。
Claims (13)
1.一种用于在自动化设备(2)和数据处理设备(12)之间通过该数据处理设备(12)的通用数据接口(11b)进行数据通信的方法,其中,为有线或无线连接到硬件端子上的自动化设备(2)分配至少一个根据可用性选择的通信接口,其特征在于,借助如下步骤确定附加的至少一个另外的通信接口:
-从所述自动化设备(2)的至少一个数据存储器中读取该自动化设备(2)的至少一个标志;
-根据至少一个所读取的标志选择至少一个另外的通信接口;以及
-将至少一个所选择的通信接口如下地分配给硬件端子:使得数据通信不仅通过所述至少一个根据可用性选择的通信接口而且通过至少一个根据标志所选择的通信接口来进行。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,实现带有通用串行数据总线(USB)的通用数据接口(11b),并且所述通信接口是虚拟COM端口。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,为选择所述至少一个另外的通信接口而读取的自动化设备(2)的标志是制造商标识、产品标识和/或可用户定义的标志。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,当连接具有相同的标志的另外的自动化设备(2)时,停用用于已连接的自动化设备(2)的所述至少一个根据标志所选择的通信接口。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,将停用的通信接口分配给新连接的另外的自动化设备(2)并且激活该通信接口。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,从所述至少一个标志的组成部分的组合或从多个标志的组合中,计算根据所述至少一个标志所选择的通信接口的地址。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,通过根据至少一个标志的比较,从预先给定的列表中读取根据所述至少一个标志所选择的通信接口的地址,其中,该列表包含标志、标志的组合或至少一个标志的组成部分分别与通信接口的地址的对应。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,读取所述自动化设备(2)的序列号作为标志,其中,将该序列号改变成不唯一的标识号,以便为自动化设备(2)分配依赖于改变后的序列号的另外的通信接口。
9.一种用于在数据处理设备(12)上执行的具有程序代码装置的接口驱动器程序,其特征在于,当所述接口驱动器程序在该数据处理设备(12)上被执行时,构建用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法的程序代码装置。
10.一种接口转换器(13),具有转换器单元(16)和用于连接自动化设备(2)的至少一个数据接口(14)以及用于连接数据处理设备(12)的至少一个通用数据接口(15),其中,所述数据接口(14,15)与所述转换器单元(16)相连,
其特征在于,所述转换器单元(16)被构建为:通过至少一个第一可用的通信接口建立在所连接的自动化设备(2)与所连接的数据处理设备(12)之间的通信通道;从所述自动化设备(2)的数据存储器中读取该自动化设备(2)的至少一个标志;根据至少一个所读取的标志选择至少一个另外的通信接口;以及将所述至少一个所选择的通信接口如下地分配给硬件端子,使得不仅通过至少一个根据可用性所选择的通信接口而且通过至少一个根据标志所选择的通信接口来进行数据通信。
11.一种接口转换器(13),具有转换器单元(16)和用于连接自动化设备(2)的至少一个数据接口(14)以及用于连接数据处理设备(12)的至少一个通用数据接口(15),其中,所述数据接口(14,15)与所述转换器单元(16)相连,
其特征在于,所述转换器单元(16)被构建为:从所述自动化设备(2)的至少一个数据存储器中读取该自动化设备(2)的至少一个标志,并且根据所述标志选择在该自动化设备(2)与一个根据多个所连接的数据处理设备(12)的标志所选择的数据处理设备(12)之间的通信通道。
12.根据权利要求10或11所述的接口转换器(13),其特征在于,所述接口转换器(13)被构建为:对于连接具有相同的标志的另外的自动化设备(2)的情况,将至自动化设备(2)的现有的通信连接分离。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的接口转换器(13),其特征在于,所述接口转换器(13)构建为:如果已经连接了具有相同的标志的自动化设备(2),则不选择至新连接的自动化设备(2)的通信通道。
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