CN106953918B - 基于通用服务协议的主子站程序化控制系统及方法 - Google Patents

基于通用服务协议的主子站程序化控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于通用服务协议的主子站程序化控制系统及方法，其系统包括电力调度主站和变电站子站，变电站子站包括依次相连的智能网关机和监控服务器，以及均与监控服务器相连的测控装置、保护装置和视频巡检系统，电力调度主站依次通过服务管理中心和服务代理与变电站子站交互通信，智能网关机或监控服务器提供程序化控制服务；电力调度主站用于通过通用服务协议来调用程序化控制服务而将程序化控制操作请求下发；变电站子站用于接收调度主站的程序化控制操作请求，并实现五防服务、操作票服务、视频服务、测控保护控制服务的响应获得反馈信息，将反馈信息响应给电力调度主站。有益效果：提高主子站程序化控制工作效率和安全性。

Description

基于通用服务协议的主子站程序化控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种程序化控制技术，特别是涉及一种基于通用服务协议的主子站程序化控制系统及方法，属于电力自动化技术领域。
背景技术
众所周知，程序化控制技术在电力系统的高级应用中已经非常重要，而主子站程序化控制技术的完善，更大大推动了无人值班或少人值班变电站的发展。
传统的主子站程序化控制技术的基本流程是通过子站内远动设备，将主站的指令发送给子站内监控服务器，按照指定的操作票一次性完成多个步骤，并同时进行五防闭锁逻辑或其他控制条件的判断。
近年来SOA（面向服务技术架构）的兴起，越来越多的应用系统开始进行分布式的设计和部署。系统由原来单一的技术架构变成面向服务的多系统架构。原来在一个系统之间完成的业务流程，现在通过多系统之间的多次交互来实现。
主子站程序化控制技术还没有标准化，各厂家实现该技术功能更是百花齐放，这造成了主站统一监控的困难，同时也无法推动主子站程序化控制技术在国内大部分地区的实施。
目前，国内的电力系统存在二次设备种类繁杂，专业分裂严重，形成各自的信息孤岛等问题，不但造成系统建设的重复和浪费，也不利于程序化控制技术及其他高级应用的共同发展。另外，现有的主子站程序化控制尚不完善，一方面存在安全隐患，另一方面在操作时仍需要子站内值班人员参与，自动化程度低。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于通用服务协议的主子站程序化控制系统及方法，可提高主子站程序化控制工作效率和安全性。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于通用服务协议的主子站程序化控制系统，基于SOA架构，依据电力系统通用服务协议的标准配置，包括电力调度主站和变电站子站；所述变电站子站包括依次相连的智能网关机和监控服务器，以及均与监控服务器相连的测控装置、保护装置和视频巡检系统；所述电力调度主站依次通过服务管理中心和服务代理与变电站子站交互通信，所述智能网关机或监控服务器提供程序化控制服务；
所述电力调度主站，采用请求应答模式，用于通过通用服务协议来调用变电站子站的程序化控制服务，而将程序化控制操作请求下发；
所述服务管理中心，用于接收变电站子站的服务注册和申请上线，对变电站子站进行服务监视和定位服务，并向服务代理查询服务节点和转发程序化控制操作请求；
所述服务代理，用于接收调度主站下发的程序化控制操作请求，实现调度主站对变电站子站的程序化控制服务的调用；
所述变电站子站，用于提供程序化控制服务，接收调度主站的程序化控制操作请求，并实现五防服务、操作票服务、视频服务、测控保护控制服务的响应获得反馈信息，将反馈信息响应给电力调度主站。
本发明的系统进一步设置为：所述智能网关机还提供远程浏览服务、告警直传服务和远程维护服务。
本发明的系统进一步设置为：所述程序化控制服务包括一次设备的遥控、保护定值切区、保护定值修改、保护压板投退、操作票管理和防误闭锁规则管理。
本发明的系统进一步设置为：所述程序化控制操作请求包括选择请求、预演请求、单步执行请求、一键顺控执行请求、暂停请求、继续请求和撤销请求。
本发明还提供一种基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，包括以下步骤：
1）电力调度主站通过通用服务协议调用程序化控制服务，将程序化控制操作请求通过服务管理中心发送给服务代理；
服务代理接收程序化控制操作请求，将程序化控制操作请求转发给变电站子站；
变电站子站中的智能网关机或监控服务器提供程序化控制服务；
变电站子站将收到的程序化控制操作请求后，作为服务消费者，启动程序化控制服务调用操作票服务，将操作任务与本地的子站操作票进行匹配，并反馈匹配结果给电力调度主站；
2）若匹配成功，变电站子站利用电力系统通用服务协议的数据集服务接口实现操作票信息的上传，并请求电力调度主站校验；
若匹配失败，则反馈失败原因给电力调度主站；
当失败原因为电力调度主站发送的程序化控制操作请求有误时，电力调度主站重新下发正确的程序化控制操作请求；
当失败原因为不存在该子站操作票时，电力调度主站发送“CIM/E GSP”格式报文生成目标任务操作票的命令给变电站子站，提供程序化控制服务的智能网关机或监控服务器生成子站新操作票后将其上传给电力调度主站，并显示在电力调度主站；
3）电力调度主站收到子站操作票或子站新操作票后，进行操作票内容校验；
如果操作票内容有误，则发送编辑操作票报文给服务代理，变电站子站启动程序化控制服务调用操作票服务，对该操作票项目进行修改，修改完毕后先覆盖原来的有误操作票，再将正确的新编辑操作票发送给电力调度主站进行审核；
4）校验操作票内容确定无误后，发送确认报文给服务代理；程序化控制服务接收到确认报文后，等待电力调度主站发送检查操作步骤中涉及到的五防闭锁逻辑的请求；
无需检查，则进入下一步；
选择检查，则查看监控服务器的数据库中保存的所有操作项的五防闭锁逻辑关系，确保操作过程中的安全性后进入下一步；
在查看五防闭锁逻辑时，如果发现五防闭锁逻辑有误，电力调度主站发送编辑逻辑报文给服务代理，程序化控制服务收到后，调用五防服务修改对应设备的五防闭锁逻辑，并将修改后的新五防闭锁逻辑下传给间隔层设备进行同步，并重新上传新五防闭锁逻辑给电力调度主站进行校验，经校验确认无误后通过调用远程运维服务重启间隔层设备来使能新五防闭锁逻辑；
5）电力调度主站下发操作票预演请求给服务代理，程序化控制服务调用五防服务判断当前操作是否闭锁，监控服务器调用测控装置或保护装置的实时数据服务判断操作前条件是否满足，将每一步预演结果发送给电力调度主站，如果预演失败则反馈失败原因给电力调度主站；
6）当操作票操作项目全部预演完成后，电力调度主站下发操作票执行请求给服务代理，并选择是否同时发送调用视频服务请求；程序化控制服务收到主站请求后，监控服务器调用测控装置或保护装置的控制服务并调用视频图像联动服务；
若调用视频图像联动服务，则每步实际操作项目执行过程中都上传“CIM/G GSP”格式的视频图像；如果现场发生意外情况使得设备没有实际动作，则电力调度主站可以通过下发暂停或急停请求，停止操作票的继续执行；
若不调用视频图像联动服务，则直接根据操作票内容调用五防服务判断当前操作是否闭锁，监控服务器调用测控装置或保护装置的实时数据服务判断操作前条件是否满足；校验无误后，监控服务器调用测控装置或保护装置的控制服务执行操作项；
7）变电站子站的程序化控制服务对操作票的每一步执行都保存操作日志以供电力调度主站调阅，直至全部执行结束后发送总执行成功的信息给电力调度主站。
本发明的方法进一步设置为：所述通用服务协议采用“代理头+GSP报文头+GSP报文体”的服务交互格式，所述程序化控制操作命令采用M1编码、并均包含安全认证报文。
本发明的方法进一步设置为：所述程序化控制服务包括一次设备的遥控、保护定值切区、保护定值修改、保护压板投退、操作票管理和防误闭锁规则管理。
本发明的方法进一步设置为：所述程序化控制操作命令包括选择命令、预演命令、单步执行命令、一键顺控执行命令、暂停命令、继续命令和撤销命令。
本发明的方法进一步设置为：所述视频图像由监控服务器与视频巡检系统通信获得，所述视频巡检系统对操作对象的图像进行分析并判断操作对象是否已经实际动作。
本发明的方法进一步设置为：所述变电站子站向服务管理中心完成服务注册和申请上线后投入正常使用，所述服务管理中心对变电站子站的服务上线或删除进行管理；服务上线使用后，服务管理中心对变电站子站进行服务监视、定位服务和服务调用；
所述服务注册是监控服务器将服务描述、地址信息发送给服务管理中心，服务管理中心解析后记录服务注册信息、并保持在信息表里；注册成功后，监控服务器提交上线申请，经服务管理中心审批同意后即可正常使用；
所述服务监视是服务管理中心定时发送服务监视请求，监控服务器则将服务管理中心指定的服务状态信息反馈给服务管理中心；所述定位服务是服务管理中心获得变电站子站的程序化控制服务的配置；所述服务调用是由电力调度主站通过服务代理建立TCP链接，随后发送关联请求，每次服务会话时都需要先建立关联，会话结束时负责资源释放，关联建立成功后，服务代理即可向智能网关机发送服务请求。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、针对目前不同远动规约，以及各个厂家通信装置中通信协议并存、互不兼容的情况，在主子站之间使用统一的通用服务协议，统一程度高。
2、可扩展性强，可扩展其他相关服务内容，适用性强，可通过设计良好的代码允许更多的功能在必要时插入到适当的位置中；有助于应对未来可能需要进行的修改，便于添加新功能或修改完善现有功能。
3、具有较强的安全防护措施，保证在实现主子站程序化控制的同时，加强了调度端操作的安全性，大大增强了一体化架构下，各级调度对无人值守变电站的管理和维护。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明基于通用服务协议的主子站程序化控制系统的结构示意图；
图2是本发明基于通用服务协议的主子站程序化控制方法的控制流程图；
图3是本发明基于通用服务协议的主子站程序化控制方法中服务交互流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种基于通用服务协议的主子站程序化控制系统，如图1所示，基于SOA架构，依据电力系统通用服务协议的标准配置，包括电力调度主站和变电站子站；所述变电站子站包括依次相连的智能网关机和监控服务器，以及均与监控服务器相连的测控装置、保护装置和视频巡检系统；所述电力调度主站依次通过服务管理中心和服务代理与变电站子站交互通信，所述智能网关机或监控服务器提供程序化控制服务。
所述电力调度主站，采用请求应答模式，用于通过通用服务协议来调用变电站子站的程序化控制服务，而将程序化控制操作请求下发；其中，程序化控制服务包括一次设备的遥控、保护定值切区、保护定值修改、保护压板投退、操作票管理和防误闭锁规则管理；程序化控制操作命令包括选择命令、预演命令、单步执行命令、一键顺控执行命令、暂停命令、继续命令和撤销命令。
所述服务管理中心，用于接收变电站子站的服务注册和申请上线，对变电站子站进行服务监视和定位服务，并向服务代理查询服务节点和转发程序化控制操作请求。
所述服务代理，用于接收调度主站下发的程序化控制操作请求，实现调度主站对变电站子站的程序化控制服务的调用。
所述变电站子站，用于提供程序化控制服务，接收调度主站的程序化控制操作请求，并实现五防服务、操作票服务、视频服务、测控保护控制服务的响应获得反馈信息，将反馈信息响应给电力调度主站。变电站子站中的智能网关机还提供远程浏览服务、告警直传服务和远程维护服务；采用多种高级应用，各应用之间存在可互补性，可完善彼此的功能。
在电力调度主站与变电站子站进行交互通信时，变电站子站中的测控装置、保护装置和视频巡检系统作为服务提供者提供间隔层五防服务、各种控制服务和视频图像服务等；变电站子站中的智能网关机和监控服务器相对于接收电力调度主站下发的程序化控制操作请求的时候作为服务提供者，而相对于调用测控装置、保护装置和视频巡检系统的相关服务时候则作为服务消费者。
本发明还提供一种基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
1）电力调度主站通过通用服务协议调用程序化控制服务，将程序化控制操作请求通过服务管理中心发送给服务代理；
服务代理接收程序化控制操作请求，将程序化控制操作请求转发给变电站子站；
变电站子站中的智能网关机或监控服务器提供程序化控制服务；
变电站子站将收到的程序化控制操作请求后，作为服务消费者，启动程序化控制服务调用操作票服务，将操作任务与本地的子站操作票进行匹配，并反馈匹配结果给电力调度主站。
所述通用服务协议采用“代理头+GSP报文头+GSP报文体”的服务交互格式，所述程序化控制操作命令采用M1编码、并均包含安全认证报文。
所述程序化控制服务包括一次设备的遥控、保护定值切区、保护定值修改、保护压板投退、操作票管理和防误闭锁规则管理。
所述程序化控制操作命令包括选择命令、预演命令、单步执行命令、一键顺控执行命令、暂停命令、继续命令和撤销命令。
如图3所示，所述变电站子站向服务管理中心完成服务注册和申请上线后投入正常使用，所述服务管理中心对变电站子站的服务上线或删除进行管理；服务上线使用后，服务管理中心对变电站子站进行服务监视、定位服务和服务调用；
所述服务注册是监控服务器将服务描述、地址信息发送给服务管理中心，服务管理中心解析后记录服务注册信息、并保持在信息表里；注册成功后，监控服务器提交上线申请，经服务管理中心审批同意后即可正常使用；
所述服务监视是服务管理中心定时发送服务监视请求，监控服务器则将服务管理中心指定的服务状态信息反馈给服务管理中心；所述定位服务是服务管理中心获得变电站子站的程序化控制服务的配置；所述服务调用是由电力调度主站通过服务代理建立TCP链接，随后发送关联请求，每次服务会话时都需要先建立关联，会话结束时负责资源释放，关联建立成功后，服务代理即可向智能网关机发送服务请求。
2）若匹配成功，变电站子站利用电力系统通用服务协议的数据集服务接口实现操作票信息的上传，并请求电力调度主站校验；
若匹配失败，则反馈失败原因给电力调度主站；
当失败原因为电力调度主站发送的程序化控制操作请求有误时，电力调度主站重新下发正确的程序化控制操作请求；
当失败原因为不存在该子站操作票时，电力调度主站发送“CIM/E GSP”格式报文生成目标任务操作票的命令给变电站子站，提供程序化控制服务的智能网关机或监控服务器生成子站新操作票后将其上传给电力调度主站，并显示在电力调度主站。
3）电力调度主站收到子站操作票或子站新操作票后，进行操作票内容校验；
如果操作票内容有误，则发送编辑操作票报文给服务代理，变电站子站启动程序化控制服务调用操作票服务，对该操作票项目进行修改，修改完毕后先覆盖原来的有误操作票，再将正确的新编辑操作票发送给电力调度主站进行审核。
4）校验操作票内容确定无误后，发送确认报文给服务代理；程序化控制服务接收到确认报文后，等待电力调度主站发送检查操作步骤中涉及到的五防闭锁逻辑的请求；
无需检查，则进入下一步；
选择检查，则查看监控服务器的数据库中保存的所有操作项的五防闭锁逻辑关系，确保操作过程中的安全性后进入下一步；
在查看五防闭锁逻辑时，如果发现五防闭锁逻辑有误，电力调度主站发送编辑逻辑报文给服务代理，程序化控制服务收到后，调用五防服务修改对应设备的五防闭锁逻辑，并将修改后的新五防闭锁逻辑下传给间隔层设备进行同步，并重新上传新五防闭锁逻辑给电力调度主站进行校验，经校验确认无误后通过调用远程运维服务重启间隔层设备来使能新五防闭锁逻辑。
5）电力调度主站下发操作票预演请求给服务代理，程序化控制服务调用五防服务判断当前操作是否闭锁，监控服务器调用测控装置或保护装置的实时数据服务判断操作前条件是否满足，将每一步预演结果发送给电力调度主站，如果预演失败则反馈失败原因给电力调度主站。
6）当操作票操作项目全部预演完成后，电力调度主站下发操作票执行请求给服务代理，并选择是否同时发送调用视频服务请求；程序化控制服务收到主站请求后，监控服务器调用测控装置或保护装置的控制服务并调用视频图像联动服务；
若调用视频图像联动服务，则每步实际操作项目执行过程中都上传“CIM/G GSP”格式的视频图像；如果现场发生意外情况使得设备没有实际动作，则电力调度主站可以通过下发暂停或急停请求，停止操作票的继续执行；
若不调用视频图像联动服务，则直接根据操作票内容调用五防服务判断当前操作是否闭锁，监控服务器调用测控装置或保护装置的实时数据服务判断操作前条件是否满足；校验无误后，监控服务器调用测控装置或保护装置的控制服务执行操作项。
所述视频图像由监控服务器与视频巡检系统通信获得，所述视频巡检系统对操作对象的图像进行分析并判断操作对象是否已经实际动作，以及将图像上传给电力调度主站，交给电力调度主站的调度员查看设备的动作情况，实现主子站程序化控制人工校验时的方便。
7）变电站子站的程序化控制服务对操作票的每一步执行都保存操作日志以供电力调度主站调阅，直至全部执行结束后发送总执行成功的信息给电力调度主站。
本发明的创新点在于，提高了工作效率，保证了主子站程序化控制的基本要求，规范了主子站程序化控制的发展方向；基于通用服务协议可扩展性好，具有较好的开放性以及调试维修方便，在满足良好交互性的同时，具有较强的干扰能力，保证了主子站程序化控制的安全性；解决了既有方法存在的问题，为大量无人值守变电站提供了高效的运维方案。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)电力调度主站通过通用服务协议调用程序化控制服务，将程序化控制操作请求通过服务管理中心发送给服务代理；
服务代理接收程序化控制操作请求，将程序化控制操作请求转发给变电站子站；
变电站子站中的智能网关机或监控服务器提供程序化控制服务；
变电站子站收到程序化控制操作请求后，作为服务消费者，启动程序化控制服务调用操作票服务，将操作任务与本地的子站操作票进行匹配，并反馈匹配结果给电力调度主站；
2)若匹配成功，变电站子站利用电力系统通用服务协议的数据集服务接口实现操作票信息的上传，并请求电力调度主站校验；
若匹配失败，则反馈失败原因给电力调度主站；
当失败原因为电力调度主站发送的程序化控制操作请求有误时，电力调度主站重新下发正确的程序化控制操作请求；
当失败原因为不存在该子站操作票时，电力调度主站发送“CIM/E GSP”格式报文生成目标任务操作票的命令给变电站子站，提供程序化控制服务的智能网关机或监控服务器生成子站新操作票后将其上传给电力调度主站，并显示在电力调度主站；CIM/E是在IEC61970-301电力系统公用数据模型CIM(Common Information Model)的基础上，针对CIM以XML方式进行描述时的效率缺陷所发展起来的一种新型高效的电力系统数据标记语言；GSP(General Service Protocol)是国家标准GB/T3360—017电力系统通用服务协议；
3)电力调度主站收到子站操作票或子站新操作票后，进行操作票内容校验；
如果操作票内容有误，则发送编辑操作票报文给服务代理，变电站子站启动程序化控制服务调用操作票服务，对该操作票项目进行修改，修改完毕后先覆盖原来的有误操作票，再将正确的新编辑操作票发送给电力调度主站进行审核；
4)校验操作票内容确定无误后，发送确认报文给服务代理；程序化控制服务接收到确认报文后，等待电力调度主站发送检查操作步骤中涉及到的五防闭锁逻辑的请求；
无需检查，则进入步骤5)；
选择检查，则查看监控服务器的数据库中保存的所有操作项的五防闭锁逻辑关系，确保操作过程中的安全性后进入步骤5)；
在查看五防闭锁逻辑时，如果发现五防闭锁逻辑有误，电力调度主站发送编辑逻辑报文给服务代理，程序化控制服务收到后，调用五防服务修改对应设备的五防闭锁逻辑，并将修改后的新五防闭锁逻辑下传给间隔层设备进行同步，并重新上传新五防闭锁逻辑给电力调度主站进行校验，经校验确认无误后通过调用远程运维服务重启间隔层设备来使能新五防闭锁逻辑；
5)电力调度主站下发操作票预演请求给服务代理，程序化控制服务调用五防服务判断当前操作是否闭锁，监控服务器调用测控装置或保护装置的实时数据服务判断操作前条件是否满足，将每一步预演结果发送给电力调度主站，如果预演失败则反馈失败原因给电力调度主站；
6)当操作票项目全部预演完成后，电力调度主站下发操作票执行请求给服务代理，并选择是否同时发送调用视频服务请求；程序化控制服务收到主站请求后，监控服务器调用测控装置或保护装置的控制服务并调用视频图像联动服务；
若调用视频图像联动服务，则每步实际操作项目执行过程中都上传“CIM/G GSP”格式的视频图像；如果现场发生意外情况使得设备没有实际动作，则电力调度主站可以通过下发暂停或急停请求，停止操作票的继续执行；CIM/G是针对SVG的公共图形交换格式无法直接表达电力系统图形和模型一体化等不足，在IEC 61970-453基于CIM的图形交换基础啊上，发展起来的、应用电力系统的一种新型图形描述语言；
若不调用视频图像联动服务，则直接根据操作票内容调用五防服务判断当前操作是否闭锁，监控服务器调用测控装置或保护装置的实时数据服务判断操作前条件是否满足；校验无误后，监控服务器调用测控装置或保护装置的控制服务执行操作项；
7)变电站子站的程序化控制服务对操作票的每一步执行都保存操作日志以供电力调度主站调阅，直至全部执行结束后发送总执行成功的信息给电力调度主站。
2.根据权利要求1所述的基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，其特征在于：所述通用服务协议采用“代理头+GSP报文头+GSP报文体”的服务交互格式，所述程序化控制操作命令采用M1编码、并均包含安全认证报文，M1(ASM.1coding mode with name)是带名字的ASN.1编码方式。
3.根据权利要求1所述的基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，其特征在于：所述程序化控制服务包括一次设备的遥控、保护定值切区、保护定值修改、保护压板投退、操作票管理和防误闭锁规则管理。
4.根据权利要求1所述的基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，其特征在于：所述程序化控制操作命令包括选择命令、预演命令、单步执行命令、一键顺控执行命令、暂停命令、继续命令和撤销命令。
5.根据权利要求1所述的基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，其特征在于：所述视频图像由监控服务器与视频巡检系统通信获得，所述视频巡检系统对操作对象的图像进行分析并判断操作对象是否已经实际动作。
6.根据权利要求1所述的基于通用服务协议的主子站程序化控制方法，其特征在于：所述变电站子站向服务管理中心完成服务注册和申请上线后投入正常使用，所述服务管理中心对变电站子站的服务上线或删除进行管理；服务上线使用后，服务管理中心对变电站子站进行服务监视、定位服务和服务调用；
所述服务注册是监控服务器将服务描述、地址信息发送给服务管理中心，服务管理中心解析后记录服务注册信息、并保持在信息表里；注册成功后，监控服务器提交上线申请，经服务管理中心审批同意后即可正常使用；
所述服务监视是服务管理中心定时发送服务监视请求，监控服务器则将服务管理中心指定的服务状态信息反馈给服务管理中心；所述定位服务是服务管理中心获得变电站子站的程序化控制服务的配置；所述服务调用是由电力调度主站通过服务代理建立TCP链接，随后发送关联请求，每次服务会话时都需要先建立关联，会话结束时负责资源释放，关联建立成功后，服务代理即可向智能网关机发送服务请求。
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