CN116433174A - 一种电力设备监控信息智能对比方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力设备监控信息智能对比方法，属于电力设备监控技术领域，通过将“人工比对”方式变为“计算机辅助人工比对”方式，保障监控信息接入的质量和效率，从而保障电网运行安全，并且，能大幅节省工作量，提升监控信息管理的智能化水平。实现设备监控信息的自动比对及可视化展示，确保监控信息完整规范，保障电网及设备安全稳定运行，同时代替人工劳动，提高工作效率，尤其是在迎峰度夏及重要保电等情况下可以对点表进行快速比对，提升调度管理的自动化和智能化管理水平。通过监控信息自动比对工具，可以自动将监控信息表与标准库进行差异比对，避免缺漏信号，保障电网安全，同时辅助人工审核工作，大幅提高工作效率。

Description

一种电力设备监控信息智能对比方法

技术领域

本发明属于电力设备监控技术领域，具体涉及一种电力设备监控信息智能对比方法。

背景技术

目前，变电站监控信息比对完全依赖人工，由监控人员对照国网规范逐条确认是否缺失、命名是否规范，效率低下，制约了监控信息表的高效化管理。近年来随着电网建设规模扩大，新建站点及已投产站点的工程改造数量与日俱增，既增大了监控班监控信息表的审核工作量，也增大了审核难度，因此急需有效的技术手段，对监控信息的规范性、正确性和完整性进行确认，同时降低劳动强度。电力设备监控信息已经进入深化应用阶段，工作模式发生较大变化，为了适应新的管理需要，省公司对于变电站一、二次设备监控信息的完整性、规范性做出严格要求，如何保障和提升监控信息的数据质量成为摆在每个公司变电运维中心面前的难题。由于变电站投运时间不一，点表由不同的人编制审核且随着变电站运行过程中改扩建不断变化版本，造成变电站设备监控信息存在不规范的现象。监控信息的不完整、不规范会给监控运行工作带来很大困扰，威胁电网安全运行。因此，需要研究电力设备监控信息自动比对决策技术，研发可离线使用的监控信息自动比对工具软件，对监控信息数据与标准规范进行自动比对，查找缺漏信号及不规范信号，辅助人工审核工作。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种电力设备监控信息智能对比方法，能够为确保监控信息的完整准确提供有效的技术手段，保障监控信息的质量，同时大幅提高工作效率，尤其是在迎峰度夏及重要保电等情况下可以对点表进行快速比对，提升电力设备监控信息的智能化管理水平。

本发明的目的是这样实现的：一种电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立标准信号库且研究点表数据；

S2：抽取总结形成对比专家库；

S3：建立计算机辅助对比机制和机制验证应用；

S4：校核结果并添加审核意见；

S5：导出审核后的点表和审核模板。

进一步的，所述抽取总结形成对比专家库具体为采用整表对比，将点表数据与信号库进行差异比对；由信号自动判断电压等级，按导入点表中间隔名称这一列的数据自动去重、划分间隔，自动判断设备的类型；在比对过程中的重点是最大限度提高处置相同信号的条数，降低多出信号和缺少信号的重复内容，先将公用信号筛选出来、单独分类处理；然后，将无法判断设备或电压的信息做为异常数据单独分类；接着将条信号与标准信号库进行比对，出具比对结果。

进一步的，所述抽取总结形成对比专家库具体为采用单间隔比对，将点表数据与间隔模板比对；基于信号库形成间隔的模板库，作为比对标准；导入外部的点表数据，每一类间隔挑选一个间隔，与间隔模板进行差异比对；人工确认比对结果，作为本类型的标准间隔；支持人工干预，并丰富知识库；将同类型的其他间隔与标准间隔进行差异比对。

进一步的，所述计算机辅助对比机制包括建立数据应用软件管理系统，所述数据应用软件管理系统包括数据库、编程语言、后端语言、前端语言、与服务器数据交互和框架。

进一步的，所述数据库采用MySQL，所述后端语言采用java为后端开发语言，所述前端语言包括HTML、CSS和JavaScript，所述与服务器数据交互采用AsynchronousJavaScript and XML，所述框架采用JQuery。

进一步的，所述框架包括后端框架和前端框架，所述后端框架采用Springboo和Mybati，所述前端框架采用layui。

进一步的，所述计算机辅助对比机制包括系统架构、开发环境和安全保护；所述系统架构采用分成设计三层架构体系，使业务逻辑更加清晰，写代码更加方便，达到分层解耦、复用、便于测试和维护的目的；所述开发环境采用eclipse作为开发环境；所述安全保护采用系统加密安全保护。

进一步的，所述数据库包括变电站、电压等级、接线形式、间隔类型、设备类型和监控信号。

进一步的，采用价值工程法对整表对比或单间隔比对进行评价权重计算，按照各方案的功能评价系数及成本占用系数，计算出价值系数，价值系数计算公式为

V＝Fi/C

式中，V为价值系数，Fi为功能评价系数，C为成本占用系数。

进一步的，通过变电站监控信息辅助比对软件进行点表审核，按照导入点表、维护模板、设置规则、与间隔模板比对、同类间隔批量比对的流程进行整站点表审核，在模板中选择信号，根据审核结果自动添加审核意见。

本发明的有益效果：通过形成离线版监控信息自动比对工具，利用安装包的形式进行部署，安装十分便捷，可以用于各集控及站端等工作场景。将“人工比对”方式变为“计算机辅助人工比对”方式，保障监控信息接入的质量和效率，从而保障电网运行安全，并且，能大幅节省工作量，提升监控信息管理的智能化水平。建立通用的点表专家审核经验库，消除人员经验不足导致的审核问题，保障审核质量，显著提高工作效率。通过单机版软件程序，适用更多的使用场景。单机版审核程序可以在Windows平台上运行，可以用于台式机、笔记本等工作环境，可以满足更广泛的使用场景和需求。实现设备监控信息的自动比对及可视化展示，确保监控信息完整规范，保障电网及设备安全稳定运行，同时代替人工劳动，提高工作效率，尤其是在迎峰度夏及重要保电等情况下可以对点表进行快速比对，提升调度管理的自动化和智能化管理水平。通过监控信息自动比对工具，可以自动将监控信息表与标准库进行差异比对，避免缺漏信号，保障电网安全，同时辅助人工审核工作，大幅提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的主流程图；

图2是本发明的整表比对流程图；

图3是本发明的单间隔比对过程图；

图4是本发明的整体流程图；

图5是本发明的校核逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明，需要指出的是本发明中出现的所有上下前后左右等方位词，所有方位词均不对本发明做限定，只是为了更清楚的说明和解释本发明。

如图1-5所示，本发明一种电力设备监控信息智能对比方法，包括以下步骤：

S1：建立标准信号库且研究点表数据；提出方案，依据人工审核点表经验，小组成员经过讨论，总结本课题研究的关键点有二，分别是：(1)研究人工比对监控信息的工作过程，总结通用规律，形成比对专家规则库；(2)研究建立监控信息计算机辅助人工比对的机制并验证应用效果，需要进行多次调整修改，最终确保自动比对的准确率。小组成员经过讨论，总结出监控信息计算机辅助人工比对主流程图。

S2：抽取总结形成对比专家库；针对主流程图中的“抽取总结比对专家规则”部分，小组成员共提出两种技术路线，分别是整表比对和单间隔比对。实施方案提出后，小组成员又针对软件设计部分提出不同方案，

一级方案；

方案一：采用整表比对，将点表数据与信号库进行差异比对。

由信号自动判断电压等级，按导入点表中“间隔名称”这一列的数据自动去重、划分间隔，自动判断设备的类型。在比对过程中的重点是最大限度提高处置相同信号的条数，降低多出信号和缺少信号的重复内容，假定外来1000条信息，先将公用信号筛选出来、单独分类处理；然后，将无法判断设备或电压的信息做为异常数据单独分类；接着，将剩余的700条信号与标准信号库进行比对，出具比对结果。

方案二：采用单间隔比对，将点表数据与间隔模板比对。

(1)基于信号库形成间隔的模板库，作为比对标准。(2)导入外部的点表数据，每一类间隔挑选一个间隔，与间隔模板进行差异比对。(3)人工确认比对结果，作为本类型的标准间隔。支持人工干预，并丰富知识库。(4)将同类型的其他间隔与标准间隔进行差异比对。

小组成员从“比对主体对象”和“信号比对方式”两方面对两种方案进行比较，经过比对分析，方案一中待审信号与标准信号库经过整体比对后，需要人工进行审核备注的信号数量多。方案二首先进行单间隔比对，然后人工确认比对结果，最后再用这个已经审核过的间隔与其他同类间隔比对，比对结果中需要人工审核备注的信号数量少，工作量减少，而且同类问题可以归类处理，大幅减少了人工审核备注信息表的工作量，整体缩短监控信息表的审核时间。通过对以上两种方案的全面综合分析、评价，我们采用价值工程法对两种方案进行优选。小组成员通过功能评价，并结合功能权重进行折算，最终得出各方案的功能评价系数，按照各方案的功能评价系数(Fi)及成本占用系数(C)，计算出价值系数(V)，由价值系数计算公式V＝Fi/C可知，方案一价值系数小于1，成本高而功能小，成本和功能分配不合理；方案二价值系数约等于1，表明目前成本与实现功能所需的最低成本大致相当，分配合理。据此，方案二：单间隔比对为最优方案。

二级方案：

数据库选择，目前，商品化的数据库管理系统以关系型数据库为主，技术成熟。国际国内的主导关系型数据库管理系统如下图所示，小组根据自身需求则优利用。首先，MySQL体积小、速度快，满足本项目的开发需求；第二，MySQL基于Linux操作系统开发、是开放源码的免费数据库，可以满足国网后续信息通信安全管理的相关要求；第三，MySQL支持多个操作系统(如Windows、Linux、MacOS等)，适合本项目多应用现场的需求。因此，综合考虑数据库本身的性能、稳定性、扩展性、成本等因素，本发明选择MySQL(V5.6.50)来管理系统数据。

编程语言选择，编程语言选择包括后端语言与前端语言选择，小组成员分别列举了目前设计软件方面市场上应用比较多的编程语言进行对比。Java具有良好的通用性、安全性、高效性及平台移植性，可在不同平台上得到最大的应用，因此，综合考虑性能、跨平台、开发周期等因素，本项目选择java为后端开发语言。本发明选择java为后端开发语言。

前端语言和技术选择，本课题拟采用的前端语言包括HTML、CSS、JavaScript。HTML是一种标记语言，是前端开发的基础。层叠样式表(Cascading Style Sheets)，用来设置html文件上不同元素不同选择器的显示样式(如长度、高度、颜色、字体等)，来对网页显示进行排版。JavaScript一种具有函数优先的轻量级、解释型的编程语言，实现跨平台、跨浏览器驱动网页以及与用户的交互。

与服务器数据交互，常见的与服务器通信(不刷新整个页面)的方法对比如下：AJAX对CSS、文本支持好，支持搜索；交互仅返回所需数据，缺点是在低版本浏览器可能出现中文乱码。iframe简单易用，能很好的嵌入其他网页或网站，缺点是页面高度问题，不能使用于响应式布局。Flash多媒体处理；矢量图形处理；调用浏览器外部资源(如摄像头)，缺点是二进制格式；格式私有；文件很大。需求分析，本发明处理的数据主要为变电站点表，功能要求灵活易用，因此选用AJAX(AsynchronousJavaScript and XML)实现与后台数据交互。

为了进一步提高前端开发效率，简化javascript和ajax编程，使程序员从设计和书写繁杂的JS应用中解脱出来，将关注点转向功能需求而非实现细节上，本发明采用JS框架。JS框架具有轻量级；强大的选择器；DOM操作封装；完善的Ajax；文档完善的优点。

框架设计选择，框架是整个或部分系统的可重用设计，规定了应用的体系结构，阐明了整个设计、协作构件之间的依赖关系、责任分配和控制流程。本发明调研了国内主流的前后端框架，选择Web开发框架的标准如下：

1)能够对开发过程提供更多、更好的帮助。

2)设计结构合理，运行稳定，运行效率高。

3)框架的学习要简单，上手要快。

4)能得到很好的技术支持。

5)结合其他技术的能力强。

6)扩展能力强。

7)最好能提供可视化的开发和配置。

后端框架选择，采用主流框架Springboo(tV2.4.2)+Mybati(sV3.2.0)。Springboo构建于spring之上，被称作一站式解决方案，去掉spring繁琐的配置，简化了原有spring开发的流程。Mybati是支持普通SQL查询、存储过程和高级映射的优秀持久层框架，使用简单的XML或注解用于配置和原始映射，将接口和Java的POJOs映射成数据库中的记录。

前端框架选择，采用layui作为前端框架。layui国产开源；轻量级框架，简单易上手，UI简洁美观，适合后端人员使用。综合考虑现有人员技术结构、开发周期、技术支持等因素，选择遵循原生HTML/CSS/JS、“拿来即用”的layui作为前端框架，以快速开发项目。

系统架构选择，采用分层设计，使业务逻辑更加清晰，写代码更加方便，达到分层解耦、复用、便于测试和维护的目的。目前分层架构主要分为两大类，分别是两层架构和三层架构。本发明采用三层架构体系，三层架构体系的优点，发生在哪一层的变化，只需更改该层，不需要更改整个系统。层次清晰，分工明确，每层之间耦合度低，适应需求变化，可维护性高，可扩展性高。简化客户端电脑载荷，减轻系统维护与升级的成本和工作量，实现“高内聚，低耦合”。

开发环境选择，本发明采用eclipse作为开发环境。eclipse开源、免费、内存使用相对少，默认自动构建，可有多个项目，自由度更大，目录结构显示扁平易于理解，alt+/显示全局中以关键字母开头的内容，可配置快捷键，无快捷键主题。采用eclipse作为开发环境，并且采用sts(spring tool suite)搭建开发环境，方便创建调试运行维护Spring应用，使spring开发更加简单、高效。

安全保护选择，依据国网公司保密安全文件《国家电网公司信息工作管理办法》和《国家电网公司涉密办公自动化设备保密管理规定》相关规定，软件系统必须具有比较高的安全级别，据此软件增加安全保护模块。安全保护模块主要从数据库加密和系统加密两方面进行对比考虑。本发明采用系统加密安全保护方案，在信息安全领域中主要使用Hash加密算法(不可逆)，MD5和SHA1是目前应用最广泛的Hash算法，本发明用户登录采用MD5加密算法。

制定对策，软件设计对策实施，数据库采用MySQL数据库，MySQL数据库安装成功并运行正常，BUG为0，满足目标要求。编程语言采用Java(后端语言)和HTML、CSS、JavaScript、AJAX、JQuery(前端语言)。Java安装包安装成功并运行正常，BUG为0，且应用采用的前端语言和技术，正确完成前端编程，满足目标要求。系统架构采用三层架构，后端框架采用Springboot+mybatis，前端框架采用layui。检测系统架构设计，合理性为100％，满足目标要求。开发环境采用eclipse。eclipse安装包安装成功并配置调试正确，运行BUG为0，满足目标要求。安全保护采用MD5加密。软件可以成功实现MD5加密，功能实现度为100％，满足目标要求。监控信息辅助比对对策实施，建立标准信号库并研究点表数据规则，监控信息比对专家审核，给出如下结论：(1)标准信号库建立完整。分别按照设备厂家、设备型号归类，并按照设备原理归类建立了标准信号库。(2)建立了“变电站→电压等级→接线形式→间隔类型→设备类型→监控信号”的规则库。考虑全面，各类信号都包含在内，可以判定信息完整度为100％，满足目标要求。抽取总结比对专家规则，校核规则库可以反应实际监控信息的各种同类性差异，涵盖了实际工作中遇到的所有相同设备的不同命名，规则涵盖率为100％。同时，这些规则可以灵活调整和配置，充分实现了校核规则库的功能，满足目标要求。

S3：建立计算机辅助对比机制和机制验证应用；具体为，1、间隔信号自动比对；2、同类间隔批量审核；3、一次比对操作完成所有间隔信号比对量为100％。

建立计算机辅助比对机制；

1、间隔信号自动比对；间隔模板比对。选中一个间隔，与间隔模板库中的间隔，调用专家库的规则，进行自动审核。a.将点表数据导入，根据点表的数据结构，系统建立间隔、设备与信号的关联关系。按照间隔类型手动选择一个间隔，作为审核的目标间隔。b.选择与目标间隔对应的间隔模板。c.调用专家经验库，将间隔模板与目标间隔进行自动比对。d.将比对结果分类展示：包括缺少信号、命名不规范的信号、多出信号等。手工调整。在自动比对的基础上，支持手工调整信号的对照关系。确认后，将作为其他同类间隔审核的模板。

2、同类间隔批量审核；选择与目标间隔同类型的多个间隔，根据信号命名的规则，分析同类间隔中信号的命名，实现同类间隔批量审核。

3、一次比对操作完成所有间隔信号比对量为100％；设定待审点表的间隔与标准模板之间的对应关系，从而实现整站点表的一键校核。例如110kV科河线、110kV五科线与110kV线路间隔模板进行比对。

S4：校核结果并添加审核意见；

校核结果分类展示，比对结果包括：相同、同类、对应、规则、未知信号。所有的顺序按照原点表的顺序。相同：显示导入的信号与标准库的信号完全一样。同类：显示导入的信号与标准库的信号属于同类信号。对应：显示导入的信号与标准库的信号通过对应关系可以判断为相同信号。(相同、同类、对应信号属于没问题的信号，可以直接通过)规则：显示导入的点表中通过信号规则匹配上的信号。(规则信号属于不规范的信号)未知：除了相同、同类、对应、规则，剩下的信号。(未知信号属于未匹配、缺失的信号)从校核结果可以看出，每一条信号都被标注了审核结果，未标注校核结果信号数为0，满足目标要求。

自动添加审核意见；基于信号比对的结果，进一步实现审核意见自动添加功能，减轻人工的工作量。支持两种方式：缺失信号：在指定位置添加审核意见，格式为“缺失xx条：信号1；信号2……”。不规范信号：选择模板信号，自动在待审点表添加审核意见。格式为“不规范。规范信号为：xxx”。在模板中选择信号，软件可以根据审核结果自动添加审核意见，成功实现了自动添加审核意见的功能，功能实现度为100％，满足目标要求。

S5：导出审核后的点表和审核模板；支持导出审核后的点表，支持导出审核标准模板文件，发给施工单位参照，成功导出审核后的点表与审核模板，功能实现度为100％，满足目标要求。效果检查，软件使用，通过变电站监控信息辅助比对软件进行点表审核，按照“导入点表、维护模板、设置规则、与间隔模板比对、同类间隔批量比对”的流程进行整站点表审核。辅助比对结果，通过辅助比对软件，分别对科里站监控信息表进行目标间隔与间隔模板比对、同类间隔批量比对结果。在模板中选择信号，根据审核结果自动添加审核意见。从辅助比对结果可以看出，通过辅助比对软件审核点表，只需要通过几步简单的设置，就可以完成整站不同间隔的点表比对，且信号匹配率高，未知信号数量少，并且软件具备“在模板中选择信号，根据审核结果自动添加审核意见”和“导出审核后的点表和审核模板”的功能，减轻人工工作量，便于施工单位参照修改。将点表审核由“人工比对”方式变为“计算机辅助人工比对”方式。

通过软件完成科里站监控信息比对后，再将直接由软件导出的经审核备注后的信息表和审核模板发给施工单位进行参照修改，简化修改难度，保证修改正确率。实际使用辅助比对软件进行点表审核过程证明，只需一次审核修改流程就完成了整站点表的审核工作。经小组成员统计，从将待审点表导入软件，至点表正确无误可供使用，整个过程共用时4.3h(258min)。将使用辅助比对软件审核点表时间与传统人工审核点表时间及目标值相比较，通过使用本发明的技术方案，使得审核点表时间缩短至4.3h(258min)。

本发明通过自动将监控信息表与标准库进行差异比对，大幅度提高工作效率，缩短点表审核时间，进一步缩短停电时间，相比原方法下所节省的时间换算成经济效益为：缩短时间*该地区每小时平均负荷电量*(销售电价-上网电价)。改造期间通过使用监控信息辅助比对软件可共计缩短停电时间9.9h，节省的时间可带来的经济效益为：9.9h*0.16万千瓦*(0.56元/千瓦时-0.3779元/千瓦时)＝0.29万元。使用监控信息辅助比对软件审核点表，确保监控信息完整规范，保障电网及设备安全稳定运行，同时代替人工劳动，提高工作效率，缩短设备停电检修时间，尤其是在迎峰度夏及重要保电等情况下可以对点表进行快速比对，避免未停电设备超稳定极限运行，有效减轻电网压力。可广泛用于变电站设计、调试、验收等多个领域，在调控中心、检修公司、设计院之间搭建统一共享的设备信息库，共同维护变电站情况及相关设备的信息，并生成共享的信息点表。将各单位工作有效串接起来，避免重复工作，提高工作效率与工作质量，保障电网的安全、稳定运行。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立标准信号库且研究点表数据；

S2：抽取总结形成对比专家库；

S3：建立计算机辅助对比机制和机制验证应用；

S4：校核结果并添加审核意见；

S5：导出审核后的点表和审核模板。

2.根据权利要求1所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：所述抽取总结形成对比专家库具体为采用整表对比，将点表数据与信号库进行差异比对；由信号自动判断电压等级，按导入点表中间隔名称这一列的数据自动去重、划分间隔，自动判断设备的类型；在比对过程中的重点是最大限度提高处置相同信号的条数，降低多出信号和缺少信号的重复内容，先将公用信号筛选出来、单独分类处理；然后，将无法判断设备或电压的信息做为异常数据单独分类；接着将条信号与标准信号库进行比对，出具比对结果。

3.根据权利要求1所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：所述抽取总结形成对比专家库具体为采用单间隔比对，将点表数据与间隔模板比对；基于信号库形成间隔的模板库，作为比对标准；导入外部的点表数据，每一类间隔挑选一个间隔，与间隔模板进行差异比对；人工确认比对结果，作为本类型的标准间隔；支持人工干预，并丰富知识库；将同类型的其他间隔与标准间隔进行差异比对。

4.根据权利要求2或3所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：所述计算机辅助对比机制包括建立数据应用软件管理系统，所述数据应用软件管理系统包括数据库、编程语言、后端语言、前端语言、与服务器数据交互和框架。

5.根据权利要求4所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：所述数据库采用MySQL，所述后端语言采用java为后端开发语言，所述前端语言包括HTML、CSS和JavaScript，所述与服务器数据交互采用Asynchronous JavaScriptandXML，所述框架采用JQuery。

6.根据权利要求5所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：所述框架包括后端框架和前端框架，所述后端框架采用Springboo和Mybati，所述前端框架采用layui。

7.根据权利要求4所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：所述计算机辅助对比机制包括系统架构、开发环境和安全保护；所述系统架构采用分成设计三层架构体系，使业务逻辑更加清晰，写代码更加方便，达到分层解耦、复用、便于测试和维护的目的；所述开发环境采用eclipse作为开发环境；所述安全保护采用系统加密安全保护。

8.根据权利要求4所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：所述数据库包括变电站、电压等级、接线形式、间隔类型、设备类型和监控信号。

9.根据权利要求4所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：采用价值工程法对整表对比或单间隔比对进行评价权重计算，按照各方案的功能评价系数及成本占用系数，计算出价值系数，价值系数计算公式为

V＝Fi/C

式中，V为价值系数，Fi为功能评价系数，C为成本占用系数。

10.根据权利要求4所述的电力设备监控信息智能对比方法，其特征在于：通过变电站监控信息辅助比对软件进行点表审核，按照导入点表、维护模板、设置规则、与间隔模板比对、同类间隔批量比对的流程进行整站点表审核，在模板中选择信号，根据审核结果自动添加审核意见。

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