CN103731296A - 一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统及其方法。该系统包括主站运行维护单元、告警单元和至少一个子站监控单元；各子站监控单元与主站运行维护单元通过网络连接，主站运行维护单元与告警单元连接；子站监控单元将本地告警信息转换为标准的告警信息后，传输至主站运行维护单元，主站运行维护单元接收告警信息后进行解析，并发送给告警单元，告警单元对告警信息进行处理。本发明能够及时有效地处理分布式自动化系统的告警信息，从而提高分布式自动化系统的运行维护水平。

Description

一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统，同时也涉及该系统所采用的告警信息集中监视方法，属于电力系统调度技术领域。

背景技术

目前，对于多级管理的分布式自动化系统，如一个主系统和多个或多级子系统，因为各个系统/子系统各自独立运行，分布较为分散，每个系统/子系统都需要投入大量人员进行自动化系统运行维护工作。由于不同层次的自动化系统运行维护人员的技术水平参差不齐，对各个系统运行状况产生的告警信息处理的及时性和正确性很难得到保证，影响了分布式自动化系统的稳定运行。

在公开号为CN102201927A的中国专利申请中，公开了一种处理告警信息的方法，以解决现有技术中处理告警信息的方式效率较低并且操作较为复杂的问题。该方法具体包括：根据预设的告警属性确认当前告警信息属于预设类别的告警信息；按照针对于所述预设类别设置的告警信息处理方式对所述当前告警信息作出处理。应用该方案，能够剔除大量无需人为处理的告警，达到提高处理告警信息的方式效率、简化告警处理操作的效果。

在公开号为CN102487481A的中国专利申请中，公开了一种告警信息发送系统，用以解决现有技术中无法响应突发事件会同时对多个用户造成损害的问题。该系统包括前端信息采集系统、告警信息发送设备，其中，前端信息采集系统包含至少一个传感器节点，用于对待检测的数据进行检测；告警信息发送设备，用于获取根据所述数据触发产生告警信息的传感器节点的标识，并从预设的传感器节点标识与集群区标识的对应关系中，确定获取的标识对应的集群区标识，以及从预先存储的处于各区域的多个用户的用户标识中，选取确定的所述集群区标识指示的区域对应的用户标识，并向选取的用户标识所指示的用户发送告警信息。

在公开号为CN102857354A的中国专利申请中，公开了一种告警信息上报方法。该方法包括如下步骤：被管设备接收来自管理站的心跳检查消息，其中，心跳检查消息携带有指示管理站当前接收告警信息情况的编号信息；被管设备根据编号信息与被管设备当前已发送的告警信息的编号，确定需要重发的告警信息的编号；被管设备将与需要重发的告警信息的编号对应的告警信息发送给管理站。通过该技术方案，可以及时发现告警信息发生丢包后重新发送已经丢掉的告警信息，并且可以保证管理站收到的告警信息的顺序与被管设备发送的告警信息的顺序一致。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统及其方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一方面，本发明提供一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统，包括主站运行维护单元、告警单元和至少一个子站监控单元；

各所述子站监控单元与所述主站运行维护单元通过网络连接，所述主站运行维护单元与所述告警单元连接；

所述子站监控单元将本地告警信息转换为标准的告警信息后，传输至所述主站运行维护单元，所述主站运行维护单元接收所述告警信息后进行解析，并发送给所述告警单元，所述告警单元对所述告警信息进行处理。

其中较优地，所述主站运行维护单元中的通信模块和所述子站监控单元中的通信模块之间通过告警通信网关，利用基于DL476/IEC60870-5-104通信协议的字符串数据块传输告警信息。

另一方面，本发明还提供一种用于分布式系统的告警信息集中监视方法，包括如下步骤：

子站监控单元将本地告警信息转换为标准的告警信息，并传输至主站运行维护单元；

所述主站运行维护单元对接收到的所述告警信息进行解析，并发送给告警单元；

所述告警单元处理所收到的告警信息。

其中较优地，所述子站监控单元将本地告警信息转换为标准的告警信息的步骤进一步包括：

从本地告警信息中提取告警时间、设备名称、告警内容和告警原因，再根据对电网影响的程度定义告警级别，最后添加告警点号，按标准格式生成告警信息。

其中较优地，告警信息传输至主站运行维护单元的步骤进一步包括：

a）系统初始化；

b）创建TCP连接；

c）发送启动应用报文；

d）接收启动确认报文并确认；

e）若有告警信息，则发送告警信息报文；

f）对告警信息报文进行确认。

其中较优地，告警信息传输至主站运行维护单元的过程中还包括主站运行维护单元与子站监控单元相互测试的步骤：

若一定时间内没有告警信息传输，子站监控单元或主站运行维护单元发送测试报文，对端予以确认。

其中较优地，告警信息传输至主站运行维护单元的过程中还包括告警信息重传的步骤：

a）主站运行维护单元向子站监控单元发送测试报文；

b）子站监控单元向主站运行维护单元发送测试确认报文；

c）子站监控单元向主站运行维护单元发送告警信息报文；

d）判断报文序号是否连续；

e）创建TCP连接；

f）发送启动应用报文；

g）收到启动确认报文；

h）发送告警信息报文；

f）对告警信息报文进行确认。

其中较优地，告警信息传输至主站运行维护单元的过程中还包括告警信息召唤的步骤：

a）主站运行维护单元向子站监控单元发送召唤请求报文；

b）子站监控单元按召唤请求报文在本地告警信息中检索需要的告警信息；

c）子站监控单元向主站运行维护单元返回检索结果。

本发明可以实现告警信息的实时可靠传输功能。分布式系统捕捉到告警信息后，立即基于TCP连接通过实时通信协议传至集中运维系统，实时性高，可靠性强，确保了集中监视的实时性和准确性。因此，本发明能够及时有效地处理分布式自动化系统的告警信息，提高分布式自动化系统的运行维护水平。

附图说明

图1是本发明所提供的告警信息集中监视系统的整体结构示意图；

图2是告警信息集中监视方法中，告警信息传输的流程示意图；

图3是告警信息集中监视系统启动及告警信息传输的流程示意图。

图4是告警信息集中监视方法中，告警信息报文中数据块的结构示意图；

图5是告警信息集中监视方法中，告警信息重传的流程示意图；

图6是告警信息集中监视方法中，主站运行维护单元召唤告警信息的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

为了提高分布式自动化系统的运行维护水平，及时有效地处理自动化系统的告警信息，本发明提供了一套解决告警信息收集、传输和集中监视的完整技术方案，包括一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统，以及该系统所采用的告警信息集中监视方法。具体说明如下：

图1显示了本发明所提供的告警信息集中监视系统的整体结构。如图1所示，该告警信息集中监视系统包括：子站监控单元（简称子站）、主站运行维护单元（简称主站）、告警单元；子站监控单元与主站运行维护单元通过网络连接，主站运行维护单元与告警单元连接；子站监控单元将本地告警信息转换为标准告警信息后传输给主站运行维护单元，主站运行维护单元接收告警信息后进行解析，发送给告警单元，该告警单元对告警信息进行处理。

在告警信息集中监视系统中，子站监控单元可以包括场站监控系统、调控中心系统或其他自动化系统。每个子站监控单元都设有告警通信网关和通信模块。主站运行维护单元也设有告警通信网关和通信模块。主站运行维护单元中的通信模块和子站监控单元中的通信模块通过TCP协议实现连接。在本发明的一个实施例中，这两个通信模块之间通过告警通信网关，利用基于DL476/IEC60870-5-104通信协议的字符串数据块传输告警信息。

为了进一步体现本告警信息集中监视系统的技术特点，本发明还提供一种告警信息集中监视方法，包括如下步骤：子站监控单元将本地告警信息转换为标准告警信息，并传输至主站运行维护单元；主站运行维护单元对接收到的告警信息解析，并发送至告警模块单元；告警单元处理收到的告警信息。下面对该告警信息集中监视方法展开详细说明：

首先，介绍子站监控单元将本地告警信息转换为标准告警信息，并传输至主站运行维护单元的步骤。

子站监控单元首先将本地告警信息（即SCADA处理结果），转换为带站名和设备名的标准告警信息，传输到主站运行维护单元。

接下来，介绍子站监控单元将本地告警信息转换为带站名和设备名的标准告警信息的具体过程。

由于子站监控单元是多种多样的，形成的告警信息也是多种多样的。子站监控单元向主站运行维护单元传输告警信息前，子站监控单元必须将本地告警信息转换为带站名和设备名的标准告警信息，传输给主站。具体过程如下：子站需要从本地告警信息中提取告警时间、设备名称、告警内容和告警原因等信息，再根据本地告警信息对电网影响的程度定义告警级别，最后添加告警点号，按标准格式生成标准告警信息。标准告警信息的格式具有描述准确、内容精炼的特点，可读性和可扩展性强，并且具备通用性。

标准告警信息的格式示例如下：

<告警点号><告警级别><空格>告警时间<空格>设备名称<空格>告警内容<空格>告警原因

例如：156<1>2013-05-2409:52:59.651某某站/xxxkV.xxxx开关/三相不一致跳闸动作“”

其中，156表示告警点号第156点，此告警信息的某某站/xxxkV.xxxx开关/三相不一致跳闸于2013年5月24日9点52分59秒651毫秒发生动作，原因未知。在标准的告警信息中，告警点号表示主站端与子站端约定好的告警直传信息的点号。告警级别表示告警事件的类型或者严重程度，按照对电网影响的程度，采用如表1所示的5个值：

序号	告警分类	严重程度	数据值	英文名称
					1	事故	紧急	1
2	异常	重要	2
					3	越限	次要	3
4	变位	一般	4
					5	告知	一般	5

表1告警事件的类型或者严重程度

在表1中，事故信号包括由于电网故障、设备故障等，引起开关跳闸（包括非人工操作的跳闸）、保护装置动作出口跳合闸的信号以及影响全站运行的其他信号。这是需要实时监控、立即处理的紧急信号。异常信号包括反映设备运行异常情况的报警信号，影响设备遥控操作的信号。异常信号直接威胁电网安全与设备运行，也是需要实时监控、及时处理的重要信号。越限信号是反映重要遥测量超出报警上下限区间的信号，这些重要遥测量主要有设备有功、无功、电流、电压、主变油温、断面潮流等。越限信号是需要实时监控、及时处理的次要信号。变位信号是表示开关设备状态（分、合闸）改变的信息。该类信息直接反映电网运行方式的改变，是需要实时监控的一般信息。告知信号是反映电网设备运行情况、状态监测的一般信息，主要包括隔离开关、接地刀闸位置信号、主变运行档位，以及设备正常操作时的伴生信号（如：保护压板投/退，保护装置、故障录波器、收发信机的启动、异常消失信号，测控装置就地/远方等）。该告知信号需要定期查询。

在标准告警信息中，告警发生日期和时间的格式为YYYY-MM-DDHH:MM:SS.mmm，其中YYYY表示年份，MM为月份，DD是日期，mmm为毫秒。告警发生时间采用24小时制，有效取值范围为(00～23)，MM和SS的有效取值范围为(00～59)，mmm的有效取值范围为(000～999)。月、日、时、分、秒各为2个字符，小于10时十位应补0，毫秒3个字符，小于10时十位应补0，小于100时百位应补0。设备名称用于标识产生告警事件的设备，名称参照《电网设备通用数据模型命名规范》。例如：156<1>2013-05-2409:52:59.651某某站/xxxkV.xxxx开关/三相不一致跳闸动作“”中。“某某站/xxxkV.xxxx开关”为设备名称。告警内容表示告警的具体内容，用字符串描述，长度不超过16个字符，不能包含空格，如包含空格，需用单引号将整体告警内容与其他信息区分开。其中，保护出口信号表述为：动作/复归；保护压板状态信号表述为：投入/退出；测控远方/就地位置表述为：就地/远方；开关、刀闸变位表述为：合闸/分闸；异常告警信号表述为：告警/复归；越限告警信号表述为：越上（下）限/复归；通信状态表述为：中断/正常。告警原因是对具体告警内容的补充说明，用字符串描述，长度不超过32个字符。

下面，介绍子站监控单元将标准告警信息传输给主站运行维护单元的具体过程。

如图2和图3所示，子站监控单元通过DL476/IEC60870-5-104协议将标准告警信息向主站运行维护单元传送。告警信息传送的流程具体如下：

a）系统初始化。主站运行维护单元初始化通信端口；子站监控单元初始化通信端口，绑定端口，启动端口监听。

b）创建TCP连接。主站运行维护单元向子站监控单元发送连接，主站运行维护单元与子站监控单元之间创建TCP连接。

c)发送启动应用报文。主站运行维护单元向子站监控单元发送启动应用报文。此时，DL476为A_ASSOCIATE，IEC60870-5-104为STARTDT_ACT。

d)收到启动确认报文。子站监控单元向主站运行维护单元发送启动应用回执报文，子站监控单元处理启动应用请求，准备告警信息报文。主站运行维护单元收到地洞应用回执报文后等待接收告警信息。此时DL476为A_ASSOCIATE_ACK，IEC60870-5-104为STARTDT_CON。

e)若有告警信息，则发送告警信息报文。如果子站监控单元有告警信息，则子站监控单元以报文形式向主站运行维护单元发送告警信息。此时DL476采用39号报文，IEC60870-5-104采用43号报文。

f)对告警信息报文进行确认。主站运行维护单元收到子站监控单元发送的报文后，向子站监控单元发送收到告警信息的确认报文。

g)若预定时间内没有告警信息传输，子站监控单元或主站运行维护单元可以相互发送测试报文，对端予以确认。此时DL476为A_TEST（原因码区分测试和测试确认），IEC60870-5-104为TESTFR_ACT表示测试，TESTFR_CON表示测试确认。

h)子站监控单元或主站运行维护单元可以关闭连接，对端可以给予确认。此时，DL476为A_ABORT表示断开，A_ABORT_ACK表示断开确认；IEC60870-5-104为STOPDT_ACT表示停止断开，STOPDT_CON表示停止断开的确认。

下面对子站监控单元向主站运行维护单元传送告警信息过程中的各种报文进行举例说明：

DL476通信协议报文的示例如下：

（a）启动应用报文如表2所示—控制域：A_ASSOCIATE＝1；运行模式：0型规程0x10；状态标识：主机0x80；原因码：0。

1

10

80

0

0

0

表2启动应用报文

（b）启动应用确认报文如表3所示—控制域：A_ASSOCIATE_ACK＝1；运行模式：0型规程0x10；状态标识：主机0x80；原因码：0。

2

10

80

0

0

0

表3启动应用确认报文

（c）告警信息报文如表4所示—控制域：A_DATA＝10；优先级：双方约定；数据块类型(BID)：39报警内容（子站->主站）。

0a

NR

NS

优先级

BID

……

表4数据报文

在告警信息报文中，数据块的具体结构如图4所示。该数据块中数据块的类型是39，优先级固定为255，索引表号固定为0。优选每个报文一条告警信息，告警信息的编码方式优选采用GB-18030标准。在告警信息报文中，某一段中若含有空格，则在该段信息内容前加‘，在该段信息内容后加’，告警时间除外。

（d）数据确认报文如表5所示—控制域：A_DATA_ACK＝11。

0b

NR

0

0

表5数据确认报文

（e）释放连接报文如表6所示—控制域：A_RELEASE＝4；运行模式：0型规程0x10；状态标识：主机0x80；原因码：0。

4

10

80

0

0

0

表6释放连接报文

（f）释放连接确认报文如表7所示—控制域：A_RELEASE_ACK＝5；运行模式：0型规程0x10；状态标识：主机0x80；原因码：0。

5

10

80

0

0

0

表7释放连接确认报文

（g）测试激活报文如表8所示。

17

10

80

13

表8测试激活报文

（h）测试激活确认报文如表9所示。

17

10

80

14

表9测试激活确认报文

IEC60870-5-104通信协议报文的示例如下：

（a）启动应用报文如表10所示。

68

4

7

0

0

0

表10启动应用报文

（b）启动应用确认报文如表11所示。

68

4

b

0

0

0

表11启动应用确认报文

（c）数据报文如表12所示—控制域：数据标识(BID)：43报警内容（子站->主站）。

68

LEN

NS

NS

NR

NR

2b

1

3

0

A1

A2

……

表12启动应用确认报文

在本发明的一个实施例中，暂时定义每个报文为一条告警信息。汉字编码采用GB-18030。告警信息内容某一段中若含有空格，则在该段信息内容前加‘，在该段信息内容后加’，告警时间除外。

（d）数据确认报文如表13所示。

68

4

1

0

NR

NR

表13数据确认报文

（e）停止应用报文如表14所示。

68

4

13

0

0

0

表14数据确认报文

（f）停止应用确认报文如表15所示。

68

4

23

0

0

0

表15数据确认报文

（g）测试激活报文如表16所示。

68

4

43

0

0

0

表16测试激活报文

（h）测试激活确认报文如表17所示。

68

4

83

0

0

0

表17测试激活确认报文

接下来，介绍主站运行维护单元对接收到的告警信息进行解析，并发送至告警模块单元的步骤。

下面以实际应用中主站运行维护单元收到的告警信息为例进行说明，例如：

RECV at 2013-08-01 07:33:46.126

0a 00 11 01 4e 00 27 00 4a 00 3c 35 3e 20 32 30 31 33 2d 3038 2d 30 31 20 30 37 3a 33 33 3a 33 39 2e 38 32 32 20 b9 fab5 f7 2e be a3 c3 c5 d5 be 2f 35 30 30 6b 56 2e 35 30 36 33bf aa b9 d8 2f d3 cd b1 c3 b4 f2 d1 b9 d0 c5 ba c5 20 b8 e6be af 20 00

主站运行维护单元对收到的DL476协议的告警信息报文进行解析，发现报文序号是11，确定该报文是告警信息报文。主站运行维护单元向子站监控单元发送确认报文，主站运行维护单元对报文进行序号＋1确认，确认序号12。具体如下：

SEND at2013-08-0107:33:46.126

0b 12 00 00

主站运行维护单元将解析后的告警信息按标准告警信息格式发送给告警单元，将上述告警信息报文解析成标准告警信息格式如下：

RECV alarm:[139<5>2013-08-0107:33:39.822某某站/xxxkV.xxxx开关/油泵打压信号告警]2013-08-0107:33:46.126

在告警信息传输过程中，由于网络等其他原因导致通信链路连接中断，都会影响告警信息的传送。主站运行维护单元如果发现接收到的告警信息出现序号不连续的情况，通信程序会断开连接并重新建立TCP连接。此时，需要通过启动告警信息重传机制，将未正确送到主站的告警信息重新上传，具体重传过程如图5所示：

a）主站运行维护单元向子站监控单元发送测试报文。

b）子站监控单元向主站运行维护单元发送测试确认报文。

c）子站监控单元向主站运行维护单元发送告警信息报文。

d）判断报文序号是否连续。主站运行维护单元判断子站监控单元发送的告警信息报文是否连续，如果序号不连续则断开连接。

e）主站运行维护单元向子站监控单元发送连接，主站运行维护单元与子站监控单元之间创建TCP连接。

f）发送启动应用报文。主站运行维护单元向子站监控单元发送启动应用报文。

g）收到启动确认报文。子站监控单元向主站运行维护单元发送启动应用回执报文，子站监控单元处理启动应用请求，准备告警信息报文。主站运行维护单元收到启动应用回执报文后等待接收告警信息。

h）发送告警信息报文。子站监控单元以报文形式向主站运行维护单元发送告警信息。

f）对告警信息报文进行确认。主站运行维护单元收到子站监控单元发送的报文后，向子站监控单元发送收到告警信息的确认报文。

主站运行维护单元对子站监控单元上传的告警信息进行实时监视，如果发现动作未复归的告警信息则向子站监控单元进行召唤，以获得该子站的最新状态。如图6所示，具体过程如下：

a）主站运行维护单元向子站监控单元发送召唤请求报文；

b）子站监控单元按照召唤请求报文在本地告警信息中检索需要的告警信息；

c）子站监控单元向主站运行维护单元返回检索结果。

下面对召唤告警信息过程中的报文进行举例说明：

主站下发的召唤请求报文如表18所示。主站下发动作未复归信息召唤使用BID39报文，文本格式如下：SOA::EventRecall(eventpoint＝dddd1，dddd2，dddd3)

表18主站下发召唤请求报文

子站回应召唤请求，子站回复增加报文格式如表19所示。

表19子站回复增加报文

最后，介绍告警单元处理所收到的告警信息的步骤。

告警单元将收到的告警信息存储在关系数据库中，并提供综合查询管理界面，显示报警内容、发生时间、报警确认时间、故障是否处理及处理记录内容。告警单元可按照告警信息的告警级别、告警来源、告警时间、告警设备等进行分类检索。

与现有技术中，本发明可以实现告警信息的实时可靠传输功能。分布式系统捕捉到告警信息后，立即基于TCP连接通过实时通信协议传至集中运维系统，实时性高，可靠性强，确保了集中监视的实时性和准确性。因此，本发明能够及时有效地处理分布式自动化系统的告警信息，提高分布式自动化系统的运行维护水平。

上面对本发明所提供的用于分布式系统的告警信息集中监视系统及其方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (8)

1.一种用于分布式系统的告警信息集中监视系统，其特征在于包括主站运行维护单元、告警单元和至少一个子站监控单元；

各所述子站监控单元与所述主站运行维护单元通过网络连接，所述主站运行维护单元与所述告警单元连接；

所述子站监控单元将本地告警信息转换为标准的告警信息后，传输至所述主站运行维护单元，所述主站运行维护单元接收所述告警信息后进行解析，并发送给所述告警单元，所述告警单元对所述告警信息进行处理。

2.如权利要求1所述的告警信息集中监视系统，其特征在于，

所述主站运行维护单元中的通信模块和所述子站监控单元中的通信模块之间通过告警通信网关，利用基于DL476/IEC60870-5-104通信协议的字符串数据块传输告警信息。

3.一种用于分布式系统的告警信息集中监视方法，基于权利要求1或2所述的告警信息集中监视系统实现，其特征在于包括如下步骤：

子站监控单元将本地告警信息转换为标准的告警信息，并传输至主站运行维护单元；

所述主站运行维护单元对接收到的所述告警信息进行解析，并发送给告警单元；

所述告警单元处理所收到的告警信息。

4.如权利要求3所述的告警信息集中监视方法，其特征在于，所述子站监控单元将本地告警信息转换为标准的告警信息的步骤进一步包括：

从本地告警信息中提取告警时间、设备名称、告警内容和告警原因，再根据对电网影响的程度定义告警级别，最后添加告警点号，按标准格式生成告警信息。

5.如权利要求3所述的告警信息集中监视方法，其特征在于告警信息传输至主站运行维护单元的步骤进一步包括：

a）系统初始化；

b）创建TCP连接；

c）发送启动应用报文；

d）接收启动确认报文并确认；

e）若有告警信息，则发送告警信息报文；

f）对告警信息报文进行确认。

6.如权利要求5所述的告警信息集中监视方法，其特征在于告警信息传输至主站运行维护单元的过程中还包括主站运行维护单元与子站监控单元相互测试的步骤：

若一定时间内没有告警信息传输，子站监控单元或主站运行维护单元发送测试报文，对端予以确认。

7.如权利要求5所述的告警信息集中监视方法，其特征在于告警信息传输至主站运行维护单元的过程中还包括告警信息重传的步骤：

a）主站运行维护单元向子站监控单元发送测试报文；

b）子站监控单元向主站运行维护单元发送测试确认报文；

c）子站监控单元向主站运行维护单元发送告警信息报文；

d）判断报文序号是否连续；

e）创建TCP连接；

f）发送启动应用报文；

g）收到启动确认报文；

h）发送告警信息报文；

f）对告警信息报文进行确认。

8.如权利要求5所述的告警信息集中监视方法，其特征在于告警信息传输至主站运行维护单元的过程中还包括告警信息召唤的步骤：

a）主站运行维护单元向子站监控单元发送召唤请求报文；

b）子站监控单元按召唤请求报文在本地告警信息中检索需要的告警信息；

c）子站监控单元向主站运行维护单元返回检索结果。

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