CN112462738A - 设备可用性的评估方法、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN112462738A CN202011295876.5A CN202011295876A CN112462738A CN 112462738 A CN112462738 A CN 112462738A CN 202011295876 A CN202011295876 A CN 202011295876A CN 112462738 A CN112462738 A CN 112462738A
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沈利斌
姚杰
刘祺鹤
林明雷
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    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations

Abstract

本申请属于工业控制技术领域，具体涉及一种设备可用性的评估方法、设备及计算机可读存储介质。该方法包括：获取目标设备在指定监控周期内的运行监控信息；采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息；根据所述状态信息，获取目标设备可用性的评估信息。通过本申请的方法获取的评估信息能客观、全面反映设备的可用性，直观展现当前设备的健康程度，保证了最终评价结果的准确性。

Description

设备可用性的评估方法、设备及计算机可读存储介质
技术领域
本申请属于工业控制技术领域，具体涉及一种设备可用性的评估方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
在工业控制领域通常需要计算一个设备或者整个装置的可用性指标，用于对该设备或装置的可用性进行判断，并以此为依据对设备进行维护和检修。目前对设备可用性的判断主要是通过计算设备的报警数量，并且统计装置内所有设备的报警总数。现有的统计方法无法客观体现设备的可用性，同时无法直观展现当前设备的健康程度，以至于无法保证最终评价结果的准确性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种设备可用性的评估方法、设备及计算机可读存储介质。
(二)技术方案
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种基于报警信息的设备可用性的评估方法，该方法包括：
获取目标设备在指定监控周期内的运行监控信息；
采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息；
根据所述状态信息，获取目标设备可用性的评估信息。
可选地，所述运行监控信息包括设备正常运行信息和报警信息；
所述采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息，包括：
识别报警信息中报警类别；
根据识别的报警类别和设备正常运行信息将运行状态划分为：异常状态、警告状态、离线状态、正常状态；
根据每一运行状态的时间点数据，获取状态信息，所述状态信息包括异常状态的时间段信息，警告状态的时间段信息、离线状态的时间段信息、正常状态的时间段信息。
可选地，根据所述状态信息，获取目标设备可用性的评估信息，包括：
根据所述状态信息，获取用于评估目标设备可用性的评价指标，所述评价指标包括：操作时间、未监控时间、正常运行时间，所述操作时间为指定监控周期的总时长，所述未监控时间为指定监控周期内离线状态的总时长，所述正常运行时间为指定监控周期内正常状态的总时长；
根据公式1和评价指标，获取时间可用性评价信息；
Figure BDA0002785393370000021
其中，At表示时间可用性，to表示操作时间，tu表示未监控时间；
根据公式2和评价指标，获取功能可用性评价信息；
Figure BDA0002785393370000022
其中，Af表示功能可用性，tr表示正常运行时间；
根据公式3和评价指标，获取设备整体可用性评价信息；
Figure BDA0002785393370000023
其中，Ae表示设备整体可用性。
可选地，所述报警类别包括失效报警、维护报警、通知报警、未定义报警、离线报警、通信错误报警。
可选地，根据识别的报警类别和设备正常运行信息将运行状态划分为：异常状态、警告状态、离线状态、正常状态；包括：
当报警类别为失效报警时，确定所述目标设备的运行状态为异常状态；
当报警类别为维护报警、通知报警、未定义报警中的一种时，确定所述目标设备的运行状态为警告状态；
当报警类别为离线报警或通信错误报警时，确定所述目标设备的运行状态为离线状态；
当收到设备正常运行信息时，确定所述目标设备的运行状态为正常状态。
可选地，该方法还包括：获取包括多个设备的待评估装置的评估信息，所述待评估装置的评估信息获取方法包括：
将所述待评估装置中每一设备作为目标设备，获取该目标设备的评估信息；
综合所述待评估装置中所有设备的评估信息，确定待评估装置的评估信息。
可选地，该方法还包括：统计所述待评估装置中每个设备的报警类别、运行状态、可用性的评估信息，并进行图形化展示。
第二方面，本申请提供一种评估设备，用于工业控制设备运行管理系统中，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上第一方面中任一项所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法的步骤。
第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面中任一项所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法的步骤。
(三)有益效果
本申请的有益效果是：本申请提出了一种设备可用性的评估方法、设备及计算机可读存储介质，其中的方法包括：获取目标设备在指定监控周期内的运行监控信息；采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息；根据状态信息，获取目标设备可用性的评估信息。通过本申请的方法获取的评估信息能客观、全面反映设备的可用性，直观展现当前设备的健康程度，保证了最终评价结果的准确性。
附图说明
本申请借助于以下附图进行描述：
图1为本申请一个实施例中的工业控制系统架构示意图；
图2为本申请一个实施例中的基于报警信息的设备可用性的评估方法流程示意图；
图3为本申请另一个实施例中的评估设备的架构示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
工业控制系统，一般由上位的控制中心和下位的可编程逻辑控制器(programmable logic controller，PLC)组成，PLC和控制中心之间建立有通信连接(可以是无线连接或有线连接)。PLC通过输出信号控制受控设备(如机床，加工中心等)运行，通过受控设备反馈的输入信号监测受控设备的状态，并且需要实时的将输出信号和输入信号的信号值上传至控制中心存储。工业控制设备运行管理系统设置于控制中心，可实时采集工业控制的仪表、设备在运行过程中产生的各种报警。本发明通过分析仪表、设备长时间运行累积产生的报警，提出一种基于报警信息的设备可用性的评估方法，可用于工业控制设备运行管理系统中，工业控制设备运行管理系统可根据得到的设备可用性评估信息确定设备维护、检修计划。
实施例一
本申请实施例提供的基于报警信息的设备可用性的评估方法，可以应用于任意一种由控制中心和若干个可编程逻辑控制器(下文简称PLC)组成的工业控制系统中，如图1所示就是本申请实施例提供的一种可以适用本申请的基于报警信息的设备可用性的评估方法的工业控制系统。
请参考图1，本实施例提供的工业控制系统包括一个控制中心101和两个可编程逻辑控制器104，每个可编程逻辑控制器104均和控制中心101通过工业以太网103连接，控制中心设有工业控制设备运行管理系统102，可编程逻辑控制器104下连接1个或多个被控设备105。可以理解的，在实际的应用场景中，一个控制中心可以连接两个及以上的PLC，图1中由控制中心和两个PLC组成的工业控制系统仅仅是一个可选的例子。
图2为本申请一个实施例中的基于报警信息的设备可用性的评估方法流程示意图。如图所示，本实施例的基于报警信息的设备可用性的评估方法，包括：
S10、获取目标设备在指定监控周期内的运行监控信息。
本实施例中，运行监控信息包括发生报警事件时生成的报警信息、设备正常运行时生成的正常运行信息。
工业控制系统部署的工业控制设备运行管理系统，会监控设备的离、在线状态，采集生产环境下仪表、设备的所有报警信息，并且存入数据库持久化保存。因此，本实施例中可从工业控制设备运行管理系统获取目标设备的监控信息。目标设备可以是工业控制系统中受PLC控制的受控设备，包括但不限于各种自动化加工设备、仪表。
S20、采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息，包括：
S21、识别报警信息中报警类别。
对报警信息按照分类规则进行分类、识别报警信息中报警类别时采用的分类规则可以是采用目标设备的管理软件中默认的分类规则，也可以采用用户根据实际情况定义的分类规则。
本实施例中，采用目标设备的管理软件中默认的分类规则，即报警类别包括失效报警、维护报警、通知报警、未定义报警、离线报警、通信错误报警，因此最终可将报警信息分为失效报警信息、维护报警信息、通知报警信息、未定义报警信息、离线报警信息、通信错误报警信息。
其中，通常情况下，目标设备的失效报警信息、维护报警信息、通知报警信息、未定义报警信息的报警程度是由重到轻的。
S22、根据识别的报警类别将运行状态划分为：异常状态、警告状态、离线状态、正常状态。
根据报警类别和报警的严重程度，定义发生报警事件时目标设备的运行状态，具体包括：
当报警类别为失效报警时，确定目标设备的运行状态为异常状态；
当报警类别为维护报警、通知报警、未定义报警中的一种时，确定目标设备的运行状态为警告状态；
当报警类别为离线报警或通信错误报警时，确定目标设备的运行状态为离线状态；
当未收到上述报警类别的报警信息、仅收到设备正常运行信息时，确定目标设备的运行状态为正常状态。
表1为目标设备状态表，表1列出了目标设备运行时所有可能的状态。其中，颜色表示的是目标设备的颜色，通过不同的颜色表示收到报警信息的严重程度。
Figure BDA0002785393370000071
需要说明的是，对于不同的设备，由于其在整个工业控制系统中的作用不同，因此在出现同一类别的报警信息的时候，不同的设备的报警运行状态可以不同。
S23、根据每一运行状态的时间点数据，获取状态信息，状态信息包括异常状态的时间段信息，警告状态的时间段信息、离线状态的时间段信息、正常状态的时间段信息。
控制中心可以向PLC下发控制命令，然后PLC根据控制命令生成对应的输出信号，并将输出信号通过连接线路发送至和PLC连接的、并且受PLC控制的受控设备。另一方面，为了维护和管理各个受控设备，PLC需要实时将自身向受控设备输出的输出信号的信号值以及对应的时间戳向控制中心发送，然后由控制中心存储；并且需要实时的将受控设备向自身传递的输入信号和对应的时间戳向控制中心发送，然后由控制中心存储。因此通过从报警信息中提取时间点数据，可以确定目标设备在异常状态的时间段信息，警告状态的时间段信息、离线状态的时间段信息、正常状态的时间段信息。
本实施例中，时间段信息包括当前状态的起始时间、终止时间、以及持续的时长。
S30、根据状态信息，获取目标设备可用性的评估信息。
S31、根据状态信息，获取用于评估目标设备可用性的评价指标。
本实施例中评价指标包括：操作时间、未监控时间、正常运行时间。未监控时间是目标设备在指定监控周期内所有离线状态下的累计总时长，正常运行时间是目标设备在指定监控周期内所有正常状态下的累计总时长，操作时间是监控周期的总时长。
S32、根据公式和评价指标，获取目标设备可用性的评估信息。
目标设备可用性的评估信息包括时间可用性评价信息、功能可用性评价信息、设备整体可用性评价信息。其中，时间可用性表示可以监视目标设备多长时间而不发生通信错误，功能可用性表示监控的设备能够正常运行多长时间，设备整体可用性表示设备能正常运行多长时间。
本实施例中，时间可用性评价信息通过公式(1)计算得到。
Figure BDA0002785393370000081
其中，At表示时间可用性，to表示操作时间，tu表示未监控时间。
功能可用性评价信息通过公式(2)计算得到。
Figure BDA0002785393370000082
其中，Af表示功能可用性，tr表示正常运行时间。
设备整体可用性评价信息通过公式(3)计算得到，也可以通过公式(4)计算得到。
Figure BDA0002785393370000091
其中，Ae表示设备整体可用性。
Ae＝Af×At (4)
本实施例中的评价信息能全面、客观反映设备的可用性，直观展现当前设备的健康程度，以此进行目标设备的可用性评价，保证了最终评价结果的准确性。得到的评价结果可以作为工业控制设备运行管理系统维护、检修的依据。
可选地，在本申请其他的一个实施例中，还可以进一步评价装置的整体的可用性。装置中包括多个设备时，将每一设备作为目标设备，获取该目标设备的评估信息；综合评估装置中所有设备的评估信息，确定待评估装置的评估信息。
待评估装置的评估信息包括：装置整体可用性评价信息、时间可用性评价信息、功能可用性评价信息。
装置整体可用性等于统计范围的所有设备整体可用性的平均值，时间可用性等于统计范围的所有设备时间可用性的平均值，功能可用性等于统计范围的所有设备功能可用性的平均值。
可选地，在本申请其他的一个实施例中，可以通过对多个设备报警类别、运行状态、可用性的评估信息的统计，图形化展示统计结果，直观展现系统整体的健康度，客观、全面地评价系统的可用性，为系统的日常维护、检修体统有力的依据。
实施例二
本申请第二方面通过另一实施例提供了一种评估设备，用于工业控制设备运行管理系统中，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上实施例中任意一项所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法的步骤。
图3为本申请另一个实施例中的评估设备的架构示意图。该评估设备可以是电脑终端。上述图2所描述的方法可由评估设备来实现。
图3所示的评估设备可包括：至少一个处理器41、至少一个存储器42、至少一个网络接口44和其他的用户接口43。评估设备中的各个组件通过总线系统45耦合在一起。可理解，总线系统45用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统45除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图3中将各种总线都标为总线系统45。
其中，用户接口43可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)或者触感板等。
可以理解，本实施例中的存储器42可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(ProgrammableROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyEPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(StaticRAM，SRAM)、动态随机存取存储器(DynamicRAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(SynchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleDataRateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(SynchlinkDRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambusRAM，DRRAM)。本文描述的存储器42旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器42存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统421和应用程序422。
其中，操作系统421，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序422，包含各种应用程序，例如工业控制设备运行管理系统，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序422中。
在本发明实施例中，处理器41通过调用存储器42存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序422中存储的程序或指令，处理器41用于执行第一方面所提供的方法步骤，例如包括以下步骤：
获取目标设备在指定监控周期内的运行监控信息；采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息；根据状态信息，获取目标设备可用性的评估信息。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器41中，或者由处理器41实现。处理器41可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器41中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器41可以是通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器42，处理器41读取存储器42中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
另外，结合上述实施例中的基于报警信息的设备可用性的评估方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上方法实施例中的任意一种基于报警信息的设备可用性的评估方法。
可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPDevice，DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本文所述功能的单元来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
在本申请公开的上述实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的方法、设备和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于报警信息的设备可用性的评估方法，其特征在于，该方法包括：
获取目标设备在指定监控周期内的运行监控信息；
采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息；
根据所述状态信息，获取目标设备可用性的评估信息。
2.根据权利要求1所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法，其特征在于，所述运行监控信息包括设备正常运行信息和报警信息；
所述采用预存的分类策略对运行监控信息进行分类处理，获取分类后各运行状态的状态信息，包括：
识别报警信息中报警类别；
根据识别的报警类别和设备正常运行信息将运行状态划分为：异常状态、警告状态、离线状态、正常状态；
根据每一运行状态的时间点数据，获取状态信息，所述状态信息包括异常状态的时间段信息，警告状态的时间段信息、离线状态的时间段信息、正常状态的时间段信息。
3.根据权利要求2所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法，其特征在于，根据所述状态信息，获取目标设备可用性的评估信息，包括：
根据所述状态信息，获取用于评估目标设备可用性的评价指标，所述评价指标包括：操作时间、未监控时间、正常运行时间，所述操作时间为指定监控周期的总时长，所述未监控时间为指定监控周期内离线状态的总时长，所述正常运行时间为指定监控周期内正常状态的总时长；
根据公式1和评价指标，获取时间可用性评价信息；
Figure FDA0002785393360000021
其中，At表示时间可用性，to表示操作时间，tu表示未监控时间；
根据公式2和评价指标，获取功能可用性评价信息；
Figure FDA0002785393360000022
其中，Af表示功能可用性，tr表示正常运行时间；
根据公式3和评价指标，获取设备整体可用性评价信息；
Figure FDA0002785393360000023
其中，Ae表示设备整体可用性。
4.根据权利要求2所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法，其特征在于，所述报警类别包括失效报警、维护报警、通知报警、未定义报警、离线报警、通信错误报警。
5.根据权利要求4所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法，其特征在于，根据识别的报警类别和设备正常运行信息将运行状态划分为：异常状态、警告状态、离线状态、正常状态；包括：
当报警类别为失效报警时，确定所述目标设备的运行状态为异常状态；
当报警类别为维护报警、通知报警、未定义报警中的一种时，确定所述目标设备的运行状态为警告状态；
当报警类别为离线报警或通信错误报警时，确定所述目标设备的运行状态为离线状态；
当收到设备正常运行信息时，确定所述目标设备的运行状态为正常状态。
6.根据权利要求2-5中任一权利要求所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法，其特征在于，该方法还包括：获取包括多个设备的待评估装置的评估信息，所述待评估装置的评估信息获取方法包括：
将所述待评估装置中每一设备作为目标设备，获取该目标设备的评估信息；
综合所述待评估装置中所有设备的评估信息，确定待评估装置的评估信息。
7.根据权利要求6所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法，其特征在于，该方法还包括：统计所述待评估装置中每个设备的报警类别、运行状态、可用性的评估信息，并进行图形化展示。
8.一种评估设备，用于工业控制设备运行管理系统中，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上权利要求1至7任一项所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上权利要求1至7任一项所述的基于报警信息的设备可用性的评估方法的步骤。
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