CN114137302A - 一种电能计量器具检定全过程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能计量器具检定全过程监控系统，包括巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置，巡检机器人获取检定流水线的运行状态信息，环境监测装置获取检定流水线现场的环境参数，视频监控装置获取检定流水线检定现场的图像信息；巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置形成与服务器连接的计量器具检定流水线监测模块，通过数据采集模块储存计量器具检定流水线监测模块获取的信息形成现场运行数据库；基于现场运行数据库保存的信息发送给现场监控展示模块，展示检定流水线现场的信息；基于现场运行数据库保存的信息利用检定流水线运行管理模块生成巡检方案。实现计量器具检定全过程监控，有利于开展检定设备状态评价、故障推理分析等工作。

Description

一种电能计量器具检定全过程监控系统

技术领域

本发明涉及电能计量领域，具体为一种电能计量器具检定全过程监控系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电能表是经过强制检定的用于电能计量的设备/器具，现有技术利用电能表检定流水线实现电能表的批量自动检定，自动化的电能表检定流水线一般由上下料单元、输送单元、外观检查单元、耐压试验单元、误差检定单元、激光刻码单元和自动贴标单元等部分组成，这类电能计量器具自动检定流水线是一套集电能计量器具输送、检验工作人员身份识别、误差检定、功能测试、自动贴标和分组等操作于一体的自动化系统，能够与电力营销业务应用系统交互检定任务及结果，提高检定工作效率及质量。

这类自动化的电能表检定流水线缺乏对检定全过程的监控，只能通过巡检发现检定过程中存在的异常情况，当检定流水线出现检定设备不动作、上下游设备配合出错、缺乏备品备件以及环境参数改变时难以在短时间内实现异常信息传递，使得电能表的检定过程受到影响，进而降低电能表的检定效率。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种电能计量器具检定全过程监控系统，利用巡检机器人获取检定流水线的状态信息，配合传感器获取的检定流水线环境参数、图像采集装置获取的检定流水线现场关键位置和环节图像和检定流水线统计信息和检定结果信息，产生的数据经服务器汇总后发送给管理和运维工作人员，有利于开展后续的检定设备全生命周期管理、检定设备状态评价、故障推理分析和检定设备巡检路线优化等工作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种电能计量器具检定全过程监控系统，包括巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置，巡检机器人获取检定流水线的运行状态信息，环境监测装置获取检定流水线现场的环境参数，视频监控装置获取检定流水线检定现场的图像信息；

巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置形成与服务器连接的计量器具检定流水线监测模块，服务器具有数据采集模块、检定流水线运行管理模块和现场监控展示模块；

通过数据采集模块储存计量器具检定流水线监测模块获取的信息形成现场运行数据库；基于现场运行数据库保存的信息发送给现场监控展示模块，展示检定流水线现场的信息；基于现场运行数据库保存的信息利用检定流水线运行管理模块生成巡检方案。

检定流水线的运行状态信息包括检定设备状态信息、检定结果和检定流水线送料信息。

环境参数包括检定设备温度、异常气体浓度和空气湿度信息。

检定流水线运行管理模块通过现场监控展示模块展示巡检机器人当前执行的巡检方案和经调整后生成的巡检方案。

服务器还具有运维知识库、设备全生命周期管理模块和权限管理模块。

运维知识库包括标准库、故障消缺库和运维人员库；标准库储存计量检定标准的信息，故障消缺库储存检定异常情况和对应的异常消除的信息，运维人员库储存运维人员的身份信息。

设备全生命周期管理模块包括设备台账管理模块、设备运行管理模块、设备维保管理模块和设备备品备件管理模块；设备台账管理模块储存检定设备的信息，设备运行管理模块储存检定设备操作和维保信息，设备维保管理模块储存检定设备维保记录，设备备品备件管理模块基于已构建的库存模型储存检定设备所需备品备件的信息。

权限管理模块具有人脸抓拍分析模块，人脸抓拍分析模块识别获取的人脸信息，当识别到非许可人员进入检定区域后向服务器发出报警指令。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、针对检定流水线实现了全过程的监控，形成的现场运行数据中，图像数据、环境参数和流水线运行状态信息有利于现场运维人员及时掌握检定流水线各功能单元的当前状态。

2、根据巡检任务及历史巡检结果，基于故障风险评估，自动调整设备的巡检频率，生成的巡检方案可有效提高巡检效率。

3、对检定流水线中出现的故障以及异常情况，基于深度学习算法能够快速定位故障类型，并基于运维知识库通过规则引擎匹配自动生成运维方案，节省异常的查找时间。

4、通过检定设备软硬件数据的汇总和分析，及时发现计量检定过程中的故障隐患并指导运维人员进行故障排查解决。

5、记录检定过程结果，使得电能表的检定结果可追溯，提高检定流水线的服务能力。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明一个或多个实施例提供的系统整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术中所描述的，自动化的电能表检定流水线缺乏对检定全过程的监控，而检定流水线是多个检定单元相互配合的流水线，例如由上下料单元、输送单元、外观检查单元、耐压试验单元、误差检定单元、激光刻码单元、自动贴标单元等组成的一种电能表检定流水线，各个功能单元相互配合，其中任意一个单元发生异常情况都会对检定流水线整体产生影响。

例如，某一单元的检定设备出现不动作时，会导致前序单元的待检定电能表无法传输至后续单元，从而出现流水线拥堵的问题。

例如，误差检定单元中，如果电能表受到环境参数影响(温度、湿度或烟雾等)较大，则会使得误差检定的结果超出标准要求，使得整批次的电能表误差超标。

例如，激光刻码单元和自动贴标单元中，检定完毕的电能表会被机械臂或是类似设备放置在托盘上运输至后续环节，受到托盘结构的影响可能会出现电能表与托盘卡住从而无法使电能表与托盘分离的问题。

综上，对于电能表的自动化检定流水线而言，目前仅依靠巡检的方式主动发现流水线运行过程中的问题，缺乏对流水线检定过程的监控过程，使得流水线的运维人员无法掌握整个检定流水线的当前状态，更难以了解出现流水线异常状态的原因，只能在流水线出现异常时逐步查找(例如流水线某一单元拥堵，会沿该拥堵的单元逐级反向查找，从而确定拥堵的原因)。

因此以下实施例提供一种电能计量器具检定全过程监控系统，利用巡检机器人获取检定流水线的状态信息，配合传感器获取的检定流水线环境参数、图像采集装置获取的检定流水线现场关键位置和环节图像和检定流水线统计信息和检定结果信息，产生的数据经服务器汇总后发送给管理和运维工作人员，有利于开展后续的检定设备全生命周期管理、检定设备状态评价、故障推理分析和检定设备巡检路线优化等工作。

实施例一：

本实施例的目的是提供一种电能计量器具检定全过程监控系统，包括巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置，巡检机器人获取检定流水线的运行状态信息，环境监测装置获取检定流水线现场的环境参数，视频监控装置获取检定流水线检定现场的图像信息；

巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置形成与服务器连接的计量器具检定流水线监测模块，服务器具有数据采集模块、检定流水线运行管理模块和现场监控展示模块；

通过数据采集模块储存计量器具检定流水线监测模块获取的信息形成现场运行数据库；基于现场运行数据库保存的信息发送给现场监控展示模块，展示检定流水线现场的信息；基于现场运行数据库保存的信息利用检定流水线运行管理模块生成巡检方案。

服务器还具有运维知识库、设备全生命周期管理模块和权限管理模块。

本实施例中的环境参数包括温度、空气质量和空气湿度信息。

本实施例中的环境监测装置(模块)指至少一组能够获取环境参数的传感器，依据实际需求布置在检定流水线的设定位置，并通过有线或无线的方式与服务器实现通信，形成实现环境监测的模块。

本实施例中的视频监控装置(模块)指至少一组能够获取图像数据的摄像头，依据实际需求布置在检定流水线的设定位置，例如采用彩色高分辨率固定监控对计量现场关键位置和环节(中控室、实验室出入口、机器人位置、输送线、拆码垛机、缓存线等)进行实时画面采集和判断，将检定设备出现的不动作、堵线、卡箱、卡托盘等异常信息采集，并通过有线或无线的方式与服务器实现通信，将图像信息发送给服务器，形成实现视频监控的模块。

具体如下：

(1)计量器具检定流水线监测模块，用于通过巡检机器人、固定监控相机、红外测温头等监视监测设备实时获取计量器具检定流水线的运行情况。包括智能巡检模块、环境监测模块、视频监控模块。

智能巡检模块，用于通过加载高清视频头、红外测温头等监视监测单元的空轨移动云台智能巡检机器人对计量器具检定流水线关键核心部位及设备发热状况进行状态巡视和异常报警。在关键功能专机、上下料、输送线关键节点、异常排出通道等流水线重要节点设置巡检点，巡检机器人设置巡航路线，与巡检点进行信息交互，完成巡视、拍照、存档等日常工作，生成数据及图片，积累巡检点的状态数据；并识别发出故障报警的设备，对故障点进行位置锁定及局部放大检测，实时采集故障现场的高清画面，为智能运维技术提供数据支持。

环境监测模块，用于对计量器具检定现场的试验环境进行检测，通过红外热成像仪、空气质量云测仪、局放检测仪等监测设备，实现红外测温、空气检测、温湿度检测等。应用热成像技术监控检定专机的电流探针、机柜、配电系统、UPS等设备温度，发现异常自动生成异常信息预警，对于线路老化等原因引发的火情及检定单元电流插针的发热情况，利用巡检机器人对巡视无障碍的检定单元进行针对性巡检。空气检测能检测烟雾、PM10等异常气体，超过设定值时发出预警。通过温湿度传感器采集现场温湿度数据，发现异常自动生成异常信息预警。

视频监控模块，用于获取固定监控相机监控视频，采用彩色高分辨率固定监控对计量现场关键位置和环节(中控室、实验室出入口、机器人位置、输送线、拆码垛机、缓存线等)进行实时画面采集和判断，将设备不动作、堵线、卡箱、卡托盘等异常信息及时采集和推送。

(2)数据采集模块，用于集中采集存储计量器具检定流水线监测模块获取的巡检点状态信息、环境监测信息、故障报警信息、视频数据等信息，以及从检定流水线控制系统中获取上下料及输送信息、检定测试结果信息等。包括实时监测信息采集模块、现场报警信号采集模块、视频采集模块、检定流水线运行信息采集模块、现场运行数据库。

实时监测信息采集模块，用于从计量器具检定流水线监测模块中的智能巡检模块获取巡检记录、巡视数据及图片等巡检点状态信息，从环境监测模块获取设备温度、异常气体浓度、现场温湿度等实时环境监测信息，并获取巡检机器人运行情况，包括巡检机器人、红外热成像仪、空气质量云测仪、局放检测仪、固定监控相机等监测设备的实时运行数据。

现场报警信号采集模块，用于从计量器具检定流水线监测模块获取故障报警信号，包括通过智能巡检模块、环境监测模块、视频监控模块获取的巡视异常报警、环境异常预警、故障报警等。

视频采集模块，用于从视频监控模块获取视频监控数据，故障报警时自动进行视频信息采集留证。

(3)检定流水线运行信息采集模块，用于从检定流水线控制系统获取检定流水线上下料及输送统计信息、检定测试结果信息。

现场运行数据库，用于通过大数据混合存储框架集中存储实时监测信息采集模块、现场报警信号采集模块、视频采集模块、检定流水线运行信息采集模块获取的数据、图片、视频等。混合存储框架采用云存储与关系数据库混合存储，采用关系数据库存储修改操作较为频繁的数据，云存储架构在进行海量数据的处理时采用分布式文件存储实现，通过构建分片集群实现强大、灵活、可扩展的数据存储，保障海量数据的稳定性和可靠性。将采集的数据转化为半结构化业务数据，根据大数据管理引擎提供的档案数据将半结构化数据与业务建立语义关联，形成基础业务数据，基础业务数据按照类型存入文件，然后交由大数据管理引擎处理，实现数据的快速查询及分析处理。

检定流水线运行管理模块，用于通过对数据采集模块采集到的现场运行大数据进行分析，根据巡检任务及历史巡检结果，基于故障风险评估，自动调整设备的巡检频率，生成的巡检方案可有效提高巡检效率；基于运维知识库，采用规则引擎匹配自动生成运维方案。管理及运维人员可根据经验及实际需要对方案进行调整，生成的巡检方案及运维方案通过现场监控展示模块向管理及运维人员展示，指导管理人员调整巡检方案、运维人员开展运维工作。包括现场运行大数据分析模块、方案智能生成模块和人工调整模块。

现场运行大数据分析模块，用于从现场运行数据库中抽取所需的现场运行实时数据及历史数据，从设备全生命周期管理模块获取设备状态等基础信息，并采用Yolo_v3图像分析算法实现巡检机器人采集图像对应设备状态及故障报警的自动检测。基于深度学习算法，构建检定流水线故障报警模型并采用历史数据进行训练，故障报警模型输入检定流水线运行参数数据，输出设备状态及出现某种故障概率，实现设备状态评价和故障推理分析，定位异常或故障类型，设备状态和故障信息通过现场监控展示模块进行实时可视化展示，采用分布式计算框架对计算任务进行并行化处理，提高分析实时性。

方案智能生成模块，包括巡检方案智能生成模块和运维方案智能生成模块，其中巡检方案智能生成模块，用于从现场运行大数据分析模块获取巡检点状态信息、巡检机器人运行情况、重点巡检点统计情况，采用单元故障指数模型计算计量器具检定流水线各单元故障频率，乘以故障修复时间得到各巡检点对应单元故障风险。单元故障指数模型可简化为在一段时间t内某单元发生故障数除以流水线故障总数。设定高中低三级风险阈值，单元故障风险处于高风险区增加该巡检点巡检频率，单元故障风险处于低风险区减少该巡检点巡检频率。

生成包括巡检任务名称、巡检任务类型、巡检频率、巡检任务状态、检查对象、检查项目、巡检路线等在内的巡检方案。巡检任务名称是由管理人员设置，便于管理巡检任务。巡检任务类型包括日常巡检、定制巡检、遥控巡检，日常巡检是巡检机器人按照设定的巡检路线进行周期性常规自动巡检，定制巡检是根据需要检测的设备定制巡检任务(如监控运维人员现场操作，对现场运维人员的故障处理及日常运维工作进行记录，对其日常运维工作起到监督作用)，遥控巡检是由运维人员手动控制巡检机器人进行针对性巡检。巡检任务状态包括启用和未启用两种，可以根据需要制定多个巡检任务，定时开启或手动开启。例如，生成的巡检任务如表1所示：

表1：巡检任务

巡检任务依据设定的巡检策略执行，包含检查对象、检查项目以及对应的巡检路线。检查对象，包括巡检点名称、位置、设备信息，界定本次巡检任务需要检查的对象范围。检查项目是针对巡检点需要检查的项目，包括入口流量、出口流量、机器人抓表情况、输送情况、压接情况、铜棒温度、信息识别情况、验证情况等。巡检路线是根据巡检点位置，采用Dijkstra算法生成最优的巡检机器人运动路线。

巡检策略中检查对象、检查项目以及对应的巡检路线如表2所示，

表2：巡检策略

运维方案智能生成模块，用于从现场运行大数据分析模块获取异常或故障类型，结合运维知识库中相应的运维方案，通过规则引擎匹配自动生成运维方案。

人工调整模块，用于管理及运维人员根据经验及实际需要对自动生成的巡检方案和运维方案进行调整，使方案更贴合实际应用需求。

(4)运维知识库，用于存储及管理计量生产运维相关标准、典型故障解决方案、运维人员信息，辅助解决方案制定及推荐，对现场设备进行综合管控。包括标准库、故障消缺库、运维人员库。

标准库，用于分类存储将计量生产运维相关标准，便于运维人员学习查找相应规范标准。标准库按照国家标准、电网公司规范、行业标准、其他标准进行分类，同时允许有管理权限的管理人员进行分类添加，便于后期知识库扩展需要；各分类目录下设置标准目录表格，标准按照序号、类别、页数、标准号、标准名称、代替标准号、关键词等内容，建立相应标准的索引库，便于后期运维人员进行标准查询使用。

故障消缺库，用于存储计量生产过程中的故障报警、缺陷，通过深度挖掘分析运维人员对各类故障告警、问题、缺陷的处理手段，将运维经验提炼固化为知识，为操作人员在解决各类问题时提供必要的经验和知识支持的专家经验系统。故障消缺库基于产生式表示法进行构建，知识库中存放描述异常及故障的ECA规则供规则引擎匹配，E CA规则将事件触发规则和面向对象、事件驱动的环境结合起来的方法，表示为(Event，Condition，Action)三元组。

故障消缺库中展示的对各类故障告警、问题、缺陷的处理手段如表3所示，表3：故障消缺库中的故障告警、问题、缺陷的处理手段

运维人员库，用于存储运维人员的基础信息，如运维人员所得资质、相关故障处理经验、技能水平等，通过结合运维人员信息及故障信息，可为不同故障处理提供运维调配建议，为运维提供技能人员支持。

(5)设备全生命周期管理模块，用于实现有权限的管理人员对计量器具设备的全生命周期管理，运维人员及时上报维修工作进度，并可通过数据采集模块及时获取设备检定结果、装箱管理等信息，更新设备情况，设备信息可通过现场监控展示模块向有权限的管理及运维人员展示。包括设备台账管理模块、设备运行管理模块、设备维保管理模块、设备备品备件管理模块。

设备台账管理模块，用于存储及管理设备基础信息、变动信息、知识信息、编码等信息，是设备综合管理工作开展的基础数据、信息的来源。设备台账信息由有权限的管理人员进行维护，并可通过现场监控展示模块向管理及运维人员展示，向检定流水线运行管理模块提供运维基础信息。有权限的管理人员结合条码对设备进行唯一标识，对设备的基础信息、巡检结果进行统一管理；标记使用过程中的入库、安装、运行、修理等物理变动，运行、故障、待检、报废等设备状态，累计运行时长、当日运行时长、停机时长等运行记录；管理设备的图纸资料、安装记录、试验报告、交接报告、使用说明、检修手册、失效标准、故障处理等方面的文档与资料；管理设备编码。

设备运行管理模块，用于存储及管理设备运行的操作、保养、维修方面的信息，保障设备安全稳定运行。设备运行管理模块从数据采集模块获取设备检定结果、装箱管理等信息，向检定流水线运行管理模块提供运维基础信息，并可根据流水线系统规模及结构布局，对流水线的运行情况进行仿真展示，通过现场监控展示模块向管理及运维人员展示各功能单元运行情况。

设备维保管理模块，用于对设备维保整个过程进行跟踪、监控，包括设备的日常检修和大修，并记录其维保过程信息。设备维保管理模块向检定流水线运行管理模块提供运维基础信息。

设备备品备件管理模块，用于基于合理的库存模型，对备品备件的基础信息进行统一管理。设置备品备件使用情况、库存信息提示与维护窗口，对库存不足的关键元器件、易耗元器件进行预警提示。

(6)现场监控展示模块，用于从数据采集模块获取信息，实时展示计量生产现场采集到的数据、图片及视频；从检定流水线运行管理模块获取生成的运维方案和巡检方案；从设备全生命周期管理模块获取设备信息；通过可视化大屏或WEB浏览方式，便于管理及运维人员对计量生产现场进行监控。对重要的关键设备由监控系统进行仿真画面与视频监控进行联动切换，实现现场报警信息、监控系统、视频场景三级联动。

(7)权限管理模块，用于对管理及运维人员的操作权限进行管理，包括人脸门禁模块和人脸抓拍分析模块。

人脸门禁模块，在各实验室入口处加装人脸识别设备，有资质和被允许人员才能进入实验室。

人脸抓拍分析模块，通过实验室内部装设的人脸抓拍设备及比对设备进行监测与分析，当识别到非许可人员进入特定区域后能实现报警提醒和信息推送等方式。

上述系统建立计量中心贯穿生产过程的透明化监管平台，对运维人员、生产作业过程、生产设备、故障处理、备品备件进行有效、高效、统一的管理，提高计量生产过程透明化水平。

通过搭建统一监管平台实现计量生产过程管理的实时化、智能化、规范化。

规范计量生产过程、记录生产过程结果，使计量工作变得可管理、可追溯、可控制，提升计量中心的管控能力。

通过对运维系统及生产设备软硬件数据的汇总和分析，及时发现计量生产过程中的故障隐患并指导运维人员进行故障排查解决。

将计量中心检定生产线管理及运维人员从日常繁杂业务中解放出来，提高工作效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：包括巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置，巡检机器人获取检定流水线的运行状态信息，环境监测装置获取检定流水线现场的环境参数，视频监控装置获取检定流水线检定现场的图像信息；

巡检机器人、环境监测装置和视频监控装置形成与服务器连接的计量器具检定流水线监测模块，服务器具有数据采集模块、检定流水线运行管理模块和现场监控展示模块；

通过数据采集模块储存计量器具检定流水线监测模块获取的信息形成现场运行数据库；基于现场运行数据库保存的信息发送给现场监控展示模块，展示检定流水线现场的信息；基于现场运行数据库保存的信息利用检定流水线运行管理模块生成巡检方案。

2.如权利要求1所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述检定流水线的运行状态信息包括检定设备状态信息、检定结果和检定流水线送料信息。

3.如权利要求1所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述环境参数包括检定设备温度、异常气体浓度和空气湿度信息。

4.如权利要求1所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述检定流水线运行管理模块通过现场监控展示模块展示巡检机器人当前执行的巡检方案和经调整后生成的巡检方案。

5.如权利要求1所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述服务器还具有运维知识库、设备全生命周期管理模块和权限管理模块。

6.如权利要求5所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述运维知识库包括标准库、故障消缺库和运维人员库。

7.如权利要求5所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述设备全生命周期管理模块包括设备台账管理模块、设备运行管理模块、设备维保管理模块和设备备品备件管理模块。

8.如权利要求5所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述权限管理模块具有人脸抓拍分析模块，人脸抓拍分析模块识别获取的人脸信息，当识别到非许可人员进入检定区域后向服务器发出报警指令。

9.如权利要求6所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述标准库储存计量检定标准的信息，故障消缺库储存检定异常情况和对应的异常消除的信息，运维人员库储存运维人员的身份信息。

10.如权利要求7所述的一种电能计量器具检定全过程监控系统，其特征在于：所述设备台账管理模块储存检定设备的信息，设备运行管理模块储存检定设备操作和维保信息，设备维保管理模块储存检定设备维保记录，设备备品备件管理模块基于已构建的库存模型储存检定设备所需备品备件的信息。

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