CN106933173A - 一种基于corba的染整设备监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于CORBA的染整设备的监控系统，包括数据库服务器端、WEB服务器端、WEB客户端和本地中控客户端；所述数据库服务器端用于接收染色机、松式络、脱水机、烘干机和紧式络筒机的运行数据；所述WEB服务器端与数据库服务器端连接，采集和处理所述数据库服务器端的数据；所述WEB服务器端包括HTTP模块和CORBA模块；所述WEB客户端与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示；所述本地中控客户端与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示；所述WEB客户端和本地中控客户端中分别装有ORB模块；所述WEB客户端的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接，所述本地中控客户端中的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控系统，特别是一种基于CORBA的染整设备监控系统。
背景技术
随着工业的制作的不断进步，底层设备的数据可用于交换与传输，初步形成了自动化制造的生产链，使得自动化生产与远程监控成为了可能。研究开发数字化、智能化中央控制系统，实现生产过程实时数据采集及传输、生产设备互联互通，完成这些的前提是生产设备之间的连接标准化，才能简单、低成本、快速实现设备与设备、设备与智能制造系统之间的连接与数据交换，才能让智能制造系统发挥作用。远程监控是本地计算机通过网络系统对远端的控制系统进行监视和控制，并且完成对分散控制网络的状态控制、远程软件下载及设备的诊断维护等功能。能够完成远程监控的计算机硬、软件系统称之为远程监控系统。
而对于染整设备中，其包括松式络筒机、脱水机、烘干机、紧式络筒机和染色机，而需要对该染整设备中的各个机器进行实时监控，方便操作人员进行观察。而传统的监控系统大多数采取单一主机的形式，而随着数据量的增加和计算量的增加，将会导致本地主机的高负荷运作，此外加大以后维护的困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种基于CORBA的染整设备监控系统。
本发明通过以下的方案实现：一种基于CORBA的染整设备的监控系统，包括数据库服务器端、WEB服务器端、WEB客户端和本地中控客户端；
所述数据库服务器端用于接收染色机、松式络、脱水机、烘干机和紧式络筒机的运行数据；
所述WEB服务器端与数据库服务器端连接，采集和处理所述数据库服务器端的数据；所述WEB服务器端包括HTTP模块和CORBA模块；
所述WEB客户端与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示；
所述本地中控客户端与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示；
所述WEB客户端和本地中控客户端中分别装有ORB模块；所述WEB客户端的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接，所述本地中控客户端中的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接。
相比于现有技术，本发明采用了面向服务的分布式监控框架，从而提高工业制造行业的监控系统存在的问题，致力于提高监控的实时性、可伸缩性、低入侵性、可扩展性、可移植性、安全性等。
作为本发明的进一步改进，所述WEB服务器端包括：
实时数据趋势图处理模块，用于选择染色生产过程中的数据进行可视化处理；
告警可视化模块，用于告警的提醒与处理进行可视化处理；
能耗信息数据挖掘及可视化模块，用于将采集到的生产能耗原始数据进行分析挖掘和可视化处理；
故障数据挖掘及可视化模块，用于挖掘生产数据中隐含的机械状态以及生产故障的数据信息。
作为本发明的进一步改进，所述的故障数据挖掘及可视化模块包括：
数据清洗模块，用于对数据库内的数据进行清洗，去除无效数据和将数据格式化；
数据挖掘模块，用于通过数据挖掘引擎对数据进行挖掘处理；
结果展示模块，用于将结果输出进行可视化处理。
作为本发明的进一步改进，所述数据清洗模块通过Hadoop平台进行数据清理。
作为本发明的进一步改进，所述数据挖掘模块通过使用基于MapReduce的Apriori算法进行数据挖掘。
作为本发明的进一步改进，所述WEB服务器端包括智能远程服务系统，其包括：
监控中心，用于进行作业跟踪和报警；
信息管理系统，用于管理存储作业计划、历史作业和报表分析，以及用于对个人进行信息查看和信息修改；
系统管理模块，用于进行用户管理、作业管理、报表管理和能耗管理。
作为本发明的进一步改进，所述WEB服务器端包括监控模块，用于监测实时生产设备状态，将车间生产的实时参数从各设备采集并存储，进行跟踪，以图表或曲线的形式展示特定参数的走向，并实时对获取的数据进行与预设值的比较，判断是否超出阈值，进行告警。
作为本发明的进一步改进，所述WEB服务器端包括查询分析模块，用于对数据库中的各种信息进行提取与统计，包括告警查询，能耗查询，生产批次查询，机械生产记录及状态查询；所述生产批次查询包括历史批次查询和作业计划分析，同时对存储在数据库的数据进行分析以提供决策支持。
作为本发明的进一步改进，所述WEB服务器端包括系统管理模块，用于对数据库信息进行管理，包括增删查改机械信息、员工信息、染助剂信息、相关生产报表和以及系统用户管理。
进一步，所述WEB服务器端通过ODBC方式与数据库服务器端建立连接。
综上，相比于现有技术，本发明具备以下有益效果：
1)加强的客户端的监控功能，并且降低运算量，支持不同编程语言的对象调用，提高了监控系统的可扩容性。
2)可通过以太网对厂内的印染设备实时生产状态实时监控。染色生产系统的能耗信息数据挖掘及可视化，染纱系统所采集到是全部的生产能耗原始数据，从信息提取的角度客观准确的分析能耗情况并提供更节能的决策支持。
3)提出一种新型的分布式框架，实现监控和大数据的传输，克服了以前的单机系统和旧式的分布式系统的缺点，并且从垂直方向上增加了系统的扩容能力。
4)与染色机本身的SETEX智能染色系统兼容，提出基于SETEX染色系统和orgaTEX染色机数据服务器PSQL 10和现代监控系统的优化框架，在监控服务提供监控服务，向上层提供服务接口，充分展现互联网在工业生产的作用。
5)采用CORBA服务框架面向服务的体系的服务支持，使得上层交互与下层的逻辑可以通过高性能的RPC实现服务的输出和输入功能，提高各个层之间的透明性。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的监控系统的硬件设备连接框图。
图2是本发明的基于CORBA的染整设备的监控系统的连接框图。
图3是本发明的web服务端运行流程图。
图4是本发明的数据流示意图。
图5是WEB服务器端中的功能模块框图。
图6是本发明的故障数据挖掘及可视化模块的连接框图。
图7是本发明的对能耗预测的模型图。
图8是本发明的智能远程服务系统的连接框图。
图9是本发明的监控模块的连接框图。
图10是本发明的查询分析模块的连接框图。
图11是本发明的系统管理模块的连接框图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明通过整合超低浴比高温高压染色机、松\紧式络筒机、脱水机、烘干机、能源补给系统等染色全过程生产线上设备，实现节能染色过程生产设备的互联互通，采用多任务生产调度管理模式，构建中央监控系统，实现染色生产全过程的联动控制。对染色生产工艺数据进行信息挖掘的可视化处理，搭建远程信息服务平台，实现染整装备产品智能化提升。所提出一种面向服务的分布式监控框架，提高工业制造行业的监控系统存在的问题，致力于提高监控的实时性、可伸缩性、低入侵性、可扩展性、可移植性、安全性等问题。监控中心通过以太网实现对厂区内所有的印染设备实时生产状态监控。
首先，请参阅图1，其为本发明监控系统的硬件设备连接框图。
本发明染整设备监控系统，能实现车间设备的组网及设备之间的联动控制和整体远程监控。本发明中的底层设备采用基于RS485、CANbus、以太网的通信网络设计。底层硬件设备的组网的具体步骤如下：
厂区设备(包括有松式络筒机，脱水机，烘干机，紧式络筒机，染色机)通过以太网及人口连接上网，对于没有CAN接口的设备，本发明方案是添加一块CAN转RS232/RS845的协议转换器，并转换为统一的标准CAN2.0B协议，以使不同品牌的PLC可以得到统一监控。以下分别对上述设备的连接进行介绍，具体如下：
染色机本身的SETEX智能染色系统，它配备有触摸屏控制终端和服务器，提供了以太网接口，所以中央监控系统对染色机的监控直接通过由以太网通过路由器访问染色系统服务器，获取实时监控参数。
松式络筒机主控板上提供了网线接口，但是主板访问是异步串行，需要在485总线上传输控制信号，通过以太网/485转换将主板连接到485总线上，异步串行，通讯参数设为1起始位，8数据位，1停止位无校验位，波特率9600bps，主控板作为从机，然后再通过458转CAN协议转换器连接到CAN总线，最后通过CAN/TCP网关，经过路由器由网线与中央监控系统上位PC主机组网，远程浏览器端可以通过访问本地服务器来实现远程监控。最后的紧式络筒机过程与松式络筒机相反，接口相同，组网方式同松式络筒机。
脱水机单独由汇川PLC控制，PLC上有可用的RS485通信接口COM1口，对PLC内部程序做了部分修改，设置PLC为Modbus RTU从站，地址为1，通讯参数为9600bps,8N1。通过RS485/CAN协议转换器连到CAN总线上。上位机通过TCP/IP协议发送命令，最终转换为Modbus RTU从机协议命令，实现对脱水机PLC的组网，进而可进行远程监控与控制。
烘干机的控制器为信捷PLC，要将烘干机与其他设备组网必须将其作为从机。烘干机本身在车间是由触摸屏作为上位机，通过RS232总线接口控制PLC，从而控制烘干工序的进行，由于烘干机控制是第三方开发，无法更改内部程序设置来更改串口。本组网方案采用在PLC外增加485总线接口模块的方式，可以将PCL作为从机来进行访问，通信参数为19200bps，8E1。然后通过RS485/CAN协议转换器连到CAN总线上，上位机通过TCP/IP协议发送命令，最终转换为Modbus RTU协议命令，实现对烘干机的组网。
通过以太网将数据这部分数据和染色机的SETEX数据库一同传入数据库服务器中，以便后续服务。
请参阅图2，其为本发明的基于CORBA的染整设备的监控系统的连接框图。本发明的基于CORBA的染整设备的监控系统，包括数据库服务器端1、WEB服务器端2、WEB客户端3和本地中控客户端4。
所述数据库服务器端1用于接收染色机、松式络、脱水机、烘干机和紧式络筒机的运行数据。
所述WEB服务器端2与数据库服务器端1连接，采集和处理所述数据库服务器端的数据，所述WEB服务器端2包括HTTP模块和CORBA模块。
具体的，由于染色机内部有智能设备终端SETEX，orgaTEX是SEXTEX提供的控制中心监控SETEX的服务器程序，其内部的数据库PSQL 10通过ODBC与自建数据库(mysql)相连接，运行过程中这两个实时数据库需要做数据融合和信息交换，此外需要做一个数据迁移和处理的接口，以方便双方的调用。本实施例中的WEB服务器端2通过ODBC与数据库服务器端1建立连接。
请参阅图3，其为本发明的web服务端运行流程图。其中，在web服务器端的总体编写过程如下：
(1)启动命名服务，加载dll接口文件生成所需调用的接口
(2)启动事件服务，通知服务。
(3)启动数据服务，时间服务。
(4)运行web服务器，等待底层数据采集并且发送上传，开启线程一监听客户端的连接，开启线程二服务器端和客户端发送事件服务。
(5)客户端请求数据服务则发送数据，通过HTML的格式回传到客户端，通过图表的形式呈现。
(6)客户端选择事件服务，需要从浏览器端下载接收器作为客户端和服务器端的应用对象，并在浏览器上ORB注册。
(7)处理事件。
所述WEB客户端3与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示。
具体的，本发明的远程监控部分是基于JAVA EE平台的，提出了一种新的分布式监控系统的方法，克服了当前web就是工业监控技术的缺点，提出了以CORBA和java为基础的网络应用层过渡模型，在java客户端总体的编写过程如下：
1)用IDL定义一个接口文件，描绘要实现的功能，也可以说是定义一个要实现功能的一个模版(SysProp.idl)。
2)使用"IDL to Java"编译器(这里是IDLJ)将IDL文件转化为Java编程语言中编写的接口定义，生成所需的代码存根及helper类。
3)使用Java语言编写客户机和服务器的实现程序。
4)使用"IDL to C++"编译器(这里是omniidl)将IDL文件转化为C++编程语言中编写的接口定义，生成所需的代码存根及helper类。
5)使用C++语言编写客户机实现程序。
6)起动命名服务tnameserv。
7)起动Java编写的服务程序。
8)用Java和C++编写的客户机分别调用相应的服务。
所述本地中控客户端4与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示。在本实施例中，所述本地中控客户端采用c++语言编写中控程序，其中其对CORBA接口的初始化的步骤：
1)下载OmniORB。
2)配置环境变量。
3)生成并编译time.idl。
4)新建服务器端项目并添加文件，并在文件中编写服务器端和客户端的代码。
5)修改工程参数。
6)编译调试、运行。
所述WEB客户端3和本地中控客户端4中分别装有ORB模块；所述WEB客户端的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接，所述本地中控客户端中的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接。
请同时参阅图4，其为本发明的数据流示意图。具体的，对需要调用CORBA接口的应用程序进行配置以便客户机的对象调用，为了保证在不同的CORBA产品基础之上构建的分布式对象可以相互通信，Client和Server通过ORB(对象请求代理)进行通信。一般的运行流程是Client把请求发送给ORB，ORB再把请求发送给Server，Server把返回结果发送ORB，ORB再把返回结果发送给Client。由于这是一个长运系统，所以数据与时刻相关，底层设备采集回来的数值是一个时间序列，在web服务器中数据一次交替存放在三个动态数组内，从数据中心的到的实时数据将通过html的形式发送至客户端中。在web客户端建立容器对象，通过软件总线ORB和服务器端进行数据传输，web内部的数据流向如图4所示。客户端可通过AJAX技术结合VML进行动态图的绘制和历史数据的呈现。这种方式不仅可以减轻服务器的负担，而且可以提高系统的实时性和稳定性。
进一步，在完成对上述数据通信配置后，需要实现多种数据处理功能。具体的请同时参阅图5，其为WEB服务器端中的功能模块框图。所述WEB服务器端2包括：实时数据趋势图处理模块21、告警可视化模块22、能耗信息数据挖掘及可视化模块23、故障数据挖掘及可视化模块24、智能远程服务系统25、监控模块26、查询分析模块27和系统管理模块28。
所述实时数据趋势图处理模块21，用于选择染色生产过程中的数据进行可视化处理，例如：将染缸的温度，水位，气压等，形象化相关场景，提高直接可观性，使工作人员能更方便的对生产状态进行把控。
所述告警可视化模块22，用于告警的提醒与处理进行可视化处理。本发明的智能染纱系统在监控机械运行最重要的部分就是对于告警的提醒与处理，利用视觉上的冲击来提醒工作人员处理告警，在监测机械数据的同时给出告警信息，并且提出问题的所在和解决方案。
所述能耗信息数据挖掘及可视化模块23，用于将采集到的生产能耗原始数据进行分析挖掘和可视化处理。具体的，染色生产系统的能耗信息数据挖掘及可视化，染纱系统所采集到是全部的生产能耗原始数据，从信息提取的角度客观准确的分析能耗情况并提供更节能的决策支持。
所述故障数据挖掘及可视化模块24，用于挖掘生产数据中隐含的机械状态以及生产故障的数据信息。具体的，染色生产系统的故障数据挖掘及可视化，对于染色生存过程中可能存在的大量不同种类的故障，通过挖掘生产数据中隐含的机械状态以及生产故障的数据信息，分析其中的潜在规律来对故障进行诊断和避免。
具体请同时参阅图6，其为本发明的故障数据挖掘及可视化模块的连接框图。所述的故障数据挖掘及可视化模块24包括：数据清洗模块241、数据挖掘模块242和结果展示模块243。
所述数据清洗模块241，用于对数据库内的数据进行清洗，去除无效数据和将数据格式化。作为本发明的进一步改进，所述数据清洗模块通过Hadoop平台进行数据清理。
本系统选择Hadoop平台做数据清理，该平台具有很强的拓展能力，具有分布计算的优势，可以通过增加集群中的计算机数量来提升数据清洗速度。且该平台采用的Hbase可以兼容结构化数据和非结构化数据。
所述数据挖掘模块242，用于通过数据挖掘引擎对数据进行挖掘处理。作为本发明的进一步改进，所述数据挖掘模块通过使用基于MapReduce的Apriori算法进行数据挖掘。
数据清洗后的数据存储在HDFS中，通过使用基于MapReduce的Apriori算法进行数据挖掘，首先设置最小支持度和最小置信度，启动Hadoop集群，最故障数据挖掘频繁项集，利用频繁项集生成染纱系统的故障关联强规则，并计算支持度和置信度。充分利用生产产生的海量数据，通过数据挖掘技术，发现数据中的潜在数据关系，如染机故障与温度，季节的关系；故障发生次数与使用时间长短，使用次数的相关性等等。通过对故障数据挖掘结果的可视化展现，为染纱系统提供故障预警，这对绿色智能染纱具有重要意义。
所述结果展示模块243，用于将结果输出进行可视化处理。
进一步请同时参阅图7，其为本发明的对能耗预测的模型图。基于上述大数据的采集和分析，可以对能耗进行预测，具体流程如下：
1)在能耗数据库中，通过聚类识别存在的能耗模式。
2)建立能耗模式判别树；
3)根据待预测时段，判别所述模式，提取相同模式能耗时序数据集；
4)进行数据处理，包括缺失值处理和归一化处理等。
5)划分能耗时序数据；
6)建立RBF神经网络进行训练并测试；
7)结合待预测时间前能耗值，得出能耗预测值。
请同时参阅图8，其为本发明的智能远程服务系统的连接框图。所述智能远程服务系统25，其包括：监控中心251、信息管理系统252和系统管理模块253。
所述监控中心251，用于进行作业跟踪和报警。
所述信息管理系统252，用于管理存储作业计划、历史作业和报表分析，以及用于对个人进行信息查看和信息修改。
所述系统管理模块253，用于进行用户管理、作业管理、报表管理和能耗管理。
请同时参阅图9，其为本发明的监控模块的连接框图。所述WEB服务器端包括监控模块26，用于监测实时生产设备状态，将车间生产的实时参数从各设备采集并存储，进行跟踪，以图表或曲线的形式展示特定参数的走向，并实时对获取的数据进行与预设值的比较，判断是否超出阈值，进行告警。
请同时参阅图10，其为本发明的查询分析模块的连接框图。所述查询分析模块27，用于对数据库中的各种信息进行提取与统计，包括告警查询，能耗查询，生产批次查询，机械生产记录及状态查询；所述生产批次查询包括历史批次查询和作业计划分析，同时对存储在数据库的数据进行分析以提供决策支持。
请同时参阅图11，其为本发明的系统管理模块的连接框图。所述系统管理模块28，用于对数据库信息进行管理，包括增删查改机械信息、员工信息、染助剂信息、相关生产报表和以及系统用户管理。
相比于现有技术，本发明具备以下有益效果：
1)加强的客户端的监控功能，并且降低运算量，支持不同编程语言的对象调用，提高了监控系统的可扩容性。
2)可通过以太网对厂内的印染设备实时生产状态实时监控。染色生产系统的能耗信息数据挖掘及可视化，染纱系统所采集到是全部的生产能耗原始数据，从信息提取的角度客观准确的分析能耗情况并提供更节能的决策支持。
3)提出一种新型的分布式框架，实现监控和大数据的传输，克服了以前的单机系统和旧式的分布式系统的缺点，并且从垂直方向上增加了系统的扩容能力。
4)与染色机本身的SETEX智能染色系统兼容，提出基于SETEX染色系统和orgaTEX染色机数据服务器PSQL 10和现代监控系统的优化框架，在监控服务提供监控服务，向上层提供服务接口，充分展现互联网在工业生产的作用。
5)采用CORBA服务框架面向服务的体系的服务支持，使得上层交互与下层的逻辑可以通过高性能的RPC实现服务的输出和输入功能，提高各个层之间的透明性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：包括数据库服务器端、WEB服务器端、WEB客户端和本地中控客户端；
所述数据库服务器端用于接收染色机、松式络、脱水机、烘干机和紧式络筒机的运行数据；
所述WEB服务器端与数据库服务器端连接，采集和处理所述数据库服务器端的数据；所述WEB服务器端包括HTTP模块和CORBA模块；
所述WEB客户端与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示；
所述本地中控客户端与WEB服务器端的HTTP模块连接，接收WEB服务器端的数据，并进行展示；
所述WEB客户端和本地中控客户端中分别装有ORB模块；所述WEB客户端的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接，所述本地中控客户端中的ORB模块与服务器端的CORBA模块连接。
2.根据权利要求1所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述WEB服务器端包括：
实时数据趋势图处理模块，用于选择染色生产过程中的数据进行可视化处理；
告警可视化模块，用于告警的提醒与处理进行可视化处理；
能耗信息数据挖掘及可视化模块，用于将采集到的生产能耗原始数据进行分析挖掘和可视化处理；
故障数据挖掘及可视化模块，用于挖掘生产数据中隐含的机械状态以及生产故障的数据信息。
3.根据权利要求2所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述的故障数据挖掘及可视化模块包括：
数据清洗模块，用于对数据库内的数据进行清洗，去除无效数据和将数据格式化；
数据挖掘模块，用于通过数据挖掘引擎对数据进行挖掘处理；
结果展示模块，用于将结果输出进行可视化处理。
4.根据权利要求3所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述数据清洗模块通过Hadoop平台进行数据清理。
5.根据权利要求3所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述数据挖掘模块通过使用基于MapReduce的Apriori算法进行数据挖掘。
6.根据权利要求1所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述WEB服务器端包括智能远程服务系统，其包括：
监控中心，用于进行作业跟踪和报警；
信息管理系统，用于管理存储作业计划、历史作业和报表分析，以及用于对个人进行信息查看和信息修改；
系统管理模块，用于进行用户管理、作业管理、报表管理和能耗管理。
7.根据权利要求1所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述WEB服务器端包括监控模块，用于监测实时生产设备状态，将车间生产的实时参数从各设备采集并存储，进行跟踪，以图表或曲线的形式展示特定参数的走向，并实时对获取的数据进行与预设值的比较，判断是否超出阈值，进行告警。
8.根据权利要求1所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述WEB服务器端包括查询分析模块，用于对数据库中的各种信息进行提取与统计，包括告警查询，能耗查询，生产批次查询，机械生产记录及状态查询；所述生产批次查询包括历史批次查询和作业计划分析，同时对存储在数据库的数据进行分析以提供决策支持。
9.根据权利要求1所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述WEB服务器端包括系统管理模块，用于对数据库信息进行管理，包括增删查改机械信息、员工信息、染助剂信息、相关生产报表和以及系统用户管理。
10.根据权利要求1所述基于CORBA的染整设备的监控系统，其特征在于：所述WEB服务器端通过ODBC方式与数据库服务器端建立连接。
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