JP2011038853A - Analyzing system using plc - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily alter the arithmetic formula of PLC without rewriting an arithmetic program. <P>SOLUTION: The PLC used in an analyzing system is equipped with a data storage part for storing data obtained from one or a plurality of analyzing devices, a table receiving part for receiving an operation table including an operation command formed from the arithmetic formula for arithmetically processing the data of the data storage part, a storage address and arithmetic procedure and an operation part for acquiring the data from the data storage part on the basis of the operation table to perform operation using the operation command by the arithmetic procedure. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば煙道を流れる排ガス等の測定対象を連続測定又はそのデータの連続記録するためのプログラマブルロジックコントローラ(PLC)を用いた分析システムに関するものである。   The present invention relates to an analysis system using a programmable logic controller (PLC) for continuously measuring a measurement object such as exhaust gas flowing through a flue or continuously recording the data.

分析システムに用いられるPLCとしては、例えば特許文献1に示すように、所定の演算式を示す演算プログラムを予めラダー言語に組み込んで、PLC内部に格納されているデータの演算処理を行うものがある。   As a PLC used in an analysis system, for example, as shown in Patent Document 1, there is a PLC that incorporates an arithmetic program showing a predetermined arithmetic expression in a ladder language in advance and performs arithmetic processing on data stored in the PLC. .

しかしながら、ユーザが演算式を変更したい場合には、シーケンスプログラムに組み込まれた演算プログラムを変更する必要があり、簡単には演算式を変更することができないという問題があり、その変更作業が面倒であるという問題がある。   However, when the user wants to change the arithmetic expression, it is necessary to change the arithmetic program incorporated in the sequence program, and there is a problem that the arithmetic expression cannot be easily changed. There is a problem that there is.

また、上記演算プログラムを変更するためには、知識を持った技術者が書き換える必要があり、知識のないユーザによっては変更することが難しいという問題もある。   Further, in order to change the arithmetic program, it is necessary for an engineer with knowledge to rewrite, and there is a problem that it is difficult for some users without knowledge to change the arithmetic program.

なお、PLCにおいては、例えば特許文献2に示すように、ラダー言語により記載されたシーケンスプログラムを変更するものがあるが、シーケンスプログラムの順序を変更するものであり、シーケンスプログラムに組み込まれた演算プログラムを変更するものではない。   In addition, in PLC, for example, as shown in Patent Document 2, there is a program that changes a sequence program written in a ladder language, but the sequence program is changed in order, and an arithmetic program incorporated in the sequence program Does not change.

特開平10−240313号公報JP-A-10-240313 特開2000−29676号公報JP 2000-29676 A

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、演算プログラムを書き換える必要が無く、PLCの演算式を容易に変更可能にすることをその主たる所期課題とするものである。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems all at once, and it is not necessary to rewrite the operation program, and the main intended problem is to make it possible to easily change the PLC expression. It is.

すなわち本発明に係るPLCを用いた分析システムは、複数の分析機器と、前記複数の分析機器との間で順次データの送受信を行うプログラマブルロジックコントローラ(以下、PLC)と、を備え、前記PLCが、前記1又は複数の分析機器から得られたデータを格納するデータ格納部と、前記データ格納部のデータを演算処理するための演算式から作成された演算コマンド、当該演算コマンドにより演算すべきデータの格納アドレス、及び、前記演算コマンドの演算手順を含む演算テーブルを受け付けるテーブル受付部と、前記テーブル受付部により受け付けられた演算テーブルに基づいて、前記データ格納部からデータを取得し、前記演算手順により前記演算コマンドを用いて演算する演算部と、を備えることを特徴とする。   That is, an analysis system using a PLC according to the present invention includes a plurality of analysis devices and a programmable logic controller (hereinafter, referred to as a PLC) that sequentially transmits and receives data between the plurality of analysis devices. A data storage unit for storing data obtained from the one or more analytical instruments, an arithmetic command created from an arithmetic expression for arithmetically processing the data in the data storage unit, and data to be calculated by the arithmetic command And a table receiving unit that receives a calculation table including a calculation procedure of the calculation command and a calculation table received by the table reception unit, and obtains data from the data storage unit, and the calculation procedure And a calculation unit that calculates using the calculation command.

このようなものであれば、所定の演算式を演算コマンド、格納アドレス及び演算手順を含む演算テーブルに変換して、その演算テーブルにより演算部が演算するので、演算式を変更する場合であっても、その演算式を示す演算プログラムを変更することなく演算することができる。   In such a case, a predetermined arithmetic expression is converted into an arithmetic table including an arithmetic command, a storage address, and an arithmetic procedure, and the arithmetic unit performs an arithmetic operation based on the arithmetic table. In addition, the calculation can be performed without changing the calculation program indicating the calculation formula.

上記演算テーブルをプログラマブルロジックコントローラに直接入力する場合には、ユーザによって取り扱いにくいという問題がある。そこで、前記テーブル受付部が、通信回線により接続されたパーソナルコンピュータにより作成された演算テーブルを受け付けるものであることが望ましい。これにより、ユーザがパーソナルコンピュータに演算式(例えばy=ax+bx+c)を入力して、当該パーソナルコンピュータにより演算コマンド、格納アドレス及び演算テーブルを含む演算テーブルが作成されるようにすれば、ユーザによってより一層簡単に演算式を変更することができる。 When the calculation table is directly input to the programmable logic controller, there is a problem that it is difficult for the user to handle. Therefore, it is desirable that the table receiving unit is to receive a calculation table created by a personal computer connected by a communication line. As a result, if the user inputs an arithmetic expression (for example, y = ax 2 + bx + c) to the personal computer and the personal computer creates the arithmetic table including the arithmetic command, the storage address, and the arithmetic table, the user can The arithmetic expression can be changed even more easily.

このように構成した本発明によれば、演算プログラムを書き換える必要が無く、PLCの演算式を容易に変更可能にすることができる。   According to the present invention configured as described above, it is not necessary to rewrite the arithmetic program, and the arithmetic expression of the PLC can be easily changed.

本発明の一実施形態に係る分析システムの構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the composition of the analysis system concerning one embodiment of the present invention. 同実施形態のPLCの動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of PLC of the same embodiment. 同実施形態のPLCの機能構成図である。It is a functional block diagram of PLC of the same embodiment.

以下に本発明に係るPLCを用いた分析システムの一実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of an analysis system using a PLC according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係る分析システム100は、例えば車両のエンジンから排出される排ガスを連続測定及びその測定データを連続記録するものであり、具体的には、排ガスのダスト量、流量、流速、及び排ガス中に含まれるNO、SO、CO、CO、O等の含有成分の濃度を測定及び記録するものである。 The analysis system 100 according to the present embodiment continuously measures exhaust gas discharged from, for example, a vehicle engine and continuously records the measurement data. Specifically, the dust amount, flow rate, flow rate, and exhaust gas of the exhaust gas are measured. NO X, which measures and records the SO 2, CO, the concentration of the contained components, such as CO 2, O 2 contained in the.

具体的にこのものは、図1に示すように、排ガスの各物理量及び/又は化学量を測定するための複数の分析機器2a〜2dと、それら複数の分析機器2a〜2dから測定データを順次取得するプログラマブルロジックコントローラ(以下、PLC)3と、一部の分析機器2a〜2d及びPLC3の間に介在して設けられ、PLC3及びその一部の分析機器2a〜2d等との間でデータ通信を行うことにより、PLC3と一部の分析機器2a〜2d等との間で送受信されるデータを中継する1又は複数のリモートI/O4a、4bと、を備えている。   Specifically, as shown in FIG. 1, this is a plurality of analytical instruments 2a to 2d for measuring each physical quantity and / or chemical quantity of exhaust gas, and measurement data from these analytical instruments 2a to 2d sequentially. Data communication between the programmable logic controller (hereinafter referred to as PLC) 3 to be acquired, and some of the analytical instruments 2a to 2d and the PLC 3 interposed therebetween, and between the PLC 3 and some of the analytical instruments 2a to 2d, etc. 1 or a plurality of remote I / Os 4a and 4b that relay data transmitted and received between the PLC 3 and some of the analytical instruments 2a to 2d.

本実施形態においては分析機器2として、排ガスのダスト量を測定するダスト計2aと、排ガスの流量及び流速を測定するための流量計を構成する差圧センサ2b及び温度センサ2c等のセンサ群と、排ガス中の含有成分濃度を測定する排ガス分析装置2dとを用いている。   In the present embodiment, as the analytical instrument 2, a dust meter 2a that measures the dust amount of the exhaust gas, and a sensor group such as a differential pressure sensor 2b and a temperature sensor 2c that constitute a flow meter for measuring the flow rate and flow velocity of the exhaust gas, The exhaust gas analyzer 2d for measuring the concentration of the contained component in the exhaust gas is used.

ダスト計2aは、例えばModbusプロトコル等の通信プロトコル(半二重通信)を用いたRS−485の通信ケーブルCAによりPLC3に接続されている。また、排ガス分析装置2dは、例えばModbusプロトコル等の通信プロトコルを用いたRS−232Cの通信ケーブルCAによりPLC3に接続されている。センサ群は、例えばModbusプロトコル等の通信プロトコルを用いたRS−422の通信ケーブルCAにより第1のリモートI/O4aに接続されている。この第1のリモートI/O4aは、例えばModbusプロトコル等の通信プロトコルを用いたRS−485の通信ケーブルCAによりPLC3に接続されている。また、第1のリモートI/O4aは第2のリモートI/O4bとRS−485通信により接続されている。この第2のリモートI/O4bには、スイッチ類5がRS−422通信により接続されている。スイッチ類5としては、例えば、メンテナンス用スイッチ、流量計パージ開始/停止用スイッチ、流量計校正用スイッチなどである。   The dust meter 2a is connected to the PLC 3 by an RS-485 communication cable CA using a communication protocol (half-duplex communication) such as the Modbus protocol. Further, the exhaust gas analyzer 2d is connected to the PLC 3 by an RS-232C communication cable CA using a communication protocol such as the Modbus protocol. The sensor group is connected to the first remote I / O 4a by an RS-422 communication cable CA using a communication protocol such as the Modbus protocol. The first remote I / O 4a is connected to the PLC 3 by an RS-485 communication cable CA using a communication protocol such as the Modbus protocol. The first remote I / O 4a is connected to the second remote I / O 4b by RS-485 communication. Switches 5 are connected to the second remote I / O 4b by RS-422 communication. Examples of the switches 5 include a maintenance switch, a flow meter purge start / stop switch, a flow meter calibration switch, and the like.

PLC3は、例えばラダー言語で記述されたシーケンスプログラムを実行して、複数の制御対象である分析機器2a〜2dをシーケンス制御するシーケンサであり、複数の分析機器2a〜2d等との間で順次データの送受信を半二重通信により行うものである。そして、PLC3は、排ガス分析装置2dからの測定データを取得して蓄積し、ダスト計2aからのダスト量データを取得して蓄積し、流量計(差圧センサ2b、温度センサ2c)から測定データを取得して流量及び流速を計算して蓄積し、その他の各種センサ及びスイッチ類5からのデータを取得して蓄積する。   The PLC 3 is a sequencer that executes a sequence program described in a ladder language, for example, and controls the analysis devices 2a to 2d as a plurality of control objects in sequence, and sequentially transmits data to and from the plurality of analysis devices 2a to 2d and the like. Transmission / reception is performed by half-duplex communication. Then, the PLC 3 acquires and accumulates measurement data from the exhaust gas analyzer 2d, acquires and accumulates dust amount data from the dust meter 2a, and measures data from the flowmeters (differential pressure sensor 2b and temperature sensor 2c). The flow rate and flow velocity are calculated and stored, and data from other various sensors and switches 5 are acquired and stored.

なおPLC3には、PLC3との間でデータ通信を行うと共に、システム全体の制御を行うパーソナルコンピュータ(PC)6が例えばイーサネット(登録商標)により接続されている。また、PLC3には、液晶ディスプレイ(LCD)7が接続され、PLC3による演算結果、各分析機器2a〜2dからの測定値、及びコンピュータ6からの情報が表示されるように構成してある。   A personal computer (PC) 6 that performs data communication with the PLC 3 and controls the entire system is connected to the PLC 3 by, for example, Ethernet (registered trademark). In addition, a liquid crystal display (LCD) 7 is connected to the PLC 3 so that the calculation results by the PLC 3, the measured values from the analytical instruments 2a to 2d, and the information from the computer 6 are displayed.

このPLC3には、所定時間(例えば毎秒)毎に各分析機器2a〜2dに送信(発行)するコマンド(Modbusコマンド)が予め登録されており、PLC3は、図2に示すように、データ取得タイミング時に登録されたコマンドを各分析機器2a〜2dに順次送信する。そして、PLC3は、コマンドが送信された分析機器2a〜2dの応答により取得した測定データを、PLC3内部に設けられたメモリ内に記憶する。このようにして、各分析機器2a〜2dから所定間隔(例えば1秒毎)で測定データを取得すると共に、複数の分析機器2a〜2dから順番に測定データを取得する。なお、図2において、例えば機器Aは分析機器2a、機器Bは分析機器2b、機器Cは分析機器2c、機器Dは分析機器2dに対応する。   In the PLC 3, a command (Modbus command) to be transmitted (issued) to each of the analytical instruments 2a to 2d every predetermined time (for example, every second) is registered in advance, and the PLC 3 has a data acquisition timing as shown in FIG. The commands registered at the time are sequentially transmitted to the analytical instruments 2a to 2d. And PLC3 memorize | stores the measurement data acquired by the response of the analytical equipment 2a-2d to which the command was transmitted in the memory provided in PLC3. In this way, the measurement data is acquired from each of the analysis instruments 2a to 2d at a predetermined interval (for example, every second), and the measurement data is sequentially acquired from the plurality of analysis instruments 2a to 2d. In FIG. 2, for example, device A corresponds to analytical device 2a, device B corresponds to analytical device 2b, device C corresponds to analytical device 2c, and device D corresponds to analytical device 2d.

次に、本実施形態におけるPLCの演算機能について図3を参照して説明する。
本実施形態のPLCは、図3に示すように、複数の制御対象である分析機器2a〜2dから得られたデータを受け付ける測定データ受付部31と、当該測定データ受付部31から取得した測定データを格納する1又は複数(図3では2つ)のデータ格納部D1と、データ格納部D1のデータを演算処理するための演算テーブルを受け付けるテーブル受付部32と、テーブル受付部32により受け付けられた演算テーブルに基づいて、測定データを演算処理する演算部33と、を備えている。
Next, the calculation function of the PLC in the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the PLC according to the present embodiment includes a measurement data receiving unit 31 that receives data obtained from a plurality of analytical devices 2 a to 2 d that are control targets, and measurement data acquired from the measurement data receiving unit 31. Received by the table receiving unit 32, the table receiving unit 32 that receives the calculation table for calculating the data in the data storing unit D 1, and the data receiving unit 32 And a calculation unit 33 for calculating the measurement data based on the calculation table.

テーブル受付部は、通信回線により接続されたコンピュータ6により作成された演算テーブルを受け付けるものである。演算テーブルは、所定の演算式をオペレータ(演算子)及びオペランド(被演算子)に分解して作成され、さらにその演算手順を示すものであり、より具体的には、所定の演算式から分解された演算子である演算コマンド、当該演算コマンドにより演算すべきデータ(被演算子)の格納アドレス、演算コマンドの演算手順、出力先のメモリデバイスの種別、及び、出力先アドレスを含む。   The table reception unit receives a calculation table created by the computer 6 connected by a communication line. The operation table is created by decomposing a predetermined operation expression into an operator (operator) and an operand (operand), and further shows the operation procedure. More specifically, the operation table is decomposed from the predetermined operation expression. The operation command that is the calculated operator, the storage address of the data (operated) to be operated by the operation command, the operation procedure of the operation command, the type of the output destination memory device, and the output destination address are included.

ここで、演算テーブルの書式としては、[演算コマンド],[引数(被演算子)A],[引数(被演算子)B],[出力先のメモリデバイスの種別],[出力先アドレス]である。演算コマンドとしては、四則演算、整数変換、小数変換、論理演算、平方根、平均、移動平均、単なる値のコピー等が考えられる。なお、演算部により使用可能な演算コマンドは、演算コマンド等格納部D2に予め格納されている。また、演算式の係数データも演算コマンド等格納部D2に予め格納されている。   Here, the format of the operation table includes [arithmetic command], [argument (operator) A], [argument (operator) B], [type of output destination memory device], [output destination address]. It is. As arithmetic commands, four arithmetic operations, integer conversion, decimal conversion, logical operation, square root, average, moving average, simple value copy, and the like can be considered. Note that operation commands that can be used by the operation unit are stored in advance in the operation command storage unit D2. The coefficient data of the arithmetic expression is also stored in advance in the arithmetic command storage unit D2.

具体例として、演算式y=ax+bx+cの演算テーブルについて説明する。ここで、演算コマンド等格納部D2には、乗算を示す演算コマンドMUL、和算を示す演算コマンドADD、係数aとしてM1、係数bとしてM2、係数cとしてM3が格納されており、データ格納部D1には、変数xとしてM0が格納されている。このとき、出力先のメモリデバイスの種別及び出力先アドレスを指定しない場合、上記演算式の演算テーブルは、
M100=MUL M0,M0 (xを示す)
M200=MUL M1,M100 (a×xを示す)
M300=MUL M2,M0 (b×xを示す)
M400=ADD M200,M200 (a×x+b×xを示す)
M500=ADD M400,M3 (a×x+b×x+cを示す)、
となる。
As a specific example, an operation table of an arithmetic expression y = ax 2 + bx + c will be described. Here, the operation command storage unit D2 stores an operation command MUL indicating multiplication, an operation command ADD indicating addition, M1 as a coefficient a, M2 as a coefficient b, and M3 as a coefficient c. In D1, M0 is stored as a variable x. At this time, when the type of the output destination memory device and the output destination address are not specified, the calculation table of the above calculation formula is
M100 = MUL M0, M0 (indicating the x 2)
M200 = MUL M1, M100 (indicating a × x 2 )
M300 = MUL M2, M0 (shows b × x)
M400 = ADD M200, M200 (indicating a × x 2 + b × x)
M500 = ADD M400, M3 (indicating a × x 2 + b × x + c),
It becomes.

そして、演算部33は、テーブル受付部32により受け付けられた演算テーブルに基づいて、格納アドレスにより指定されたデータをデータ格納部D1又は演算コマンド等格納部D2から取得し、指定された演算手順により演算コマンドを用いて演算する。   Then, based on the calculation table received by the table receiving unit 32, the calculation unit 33 acquires the data specified by the storage address from the data storage unit D1 or the calculation command storage unit D2, and performs the specified calculation procedure. Calculate using calculation commands.

<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態に係る分析システム100によれば、所定の演算式を演算コマンド、格納アドレス及び演算手順を含む演算テーブルに変換して、その演算テーブルにより演算部33が演算するので、演算式を変更する場合であっても、その演算式を示す演算プログラムをダウンロードし直す必要がない。したがって、PLC3の演算プログラムを書き換える必要なく、PLC3により用いられる演算式を変更することができる。また、分析システム100では、各分析機器2a〜2dにより得られた測定データを、それら分析機器2a〜2dの周囲環境により校正又は補正する必要がある。そのため、校正式又は補正式を周囲環境により異ならせる必要があるが、本実施形態の分析システム100によれば、校正式又は補正式等の演算式を容易に変更可能であり、PLC3を用いた分析システム100として極めて有効である。
<Effect of this embodiment>
According to the analysis system 100 according to the present embodiment configured as described above, a predetermined calculation formula is converted into a calculation table including a calculation command, a storage address, and a calculation procedure, and the calculation unit 33 calculates using the calculation table. Even when the arithmetic expression is changed, it is not necessary to download the arithmetic program indicating the arithmetic expression again. Accordingly, the arithmetic expression used by the PLC 3 can be changed without having to rewrite the PLC 3 arithmetic program. Moreover, in the analysis system 100, it is necessary to calibrate or correct the measurement data obtained by the respective analytical instruments 2a to 2d according to the surrounding environment of the analytical instruments 2a to 2d. Therefore, although it is necessary to change the calibration formula or the correction formula depending on the surrounding environment, according to the analysis system 100 of the present embodiment, the calculation formula such as the calibration formula or the correction formula can be easily changed, and the PLC 3 is used. The analysis system 100 is extremely effective.

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、演算テーブルの作成はパーソナルコンピュータにより行っているが、PLCに演算式データから演算コマンドを作成するコマンド作成部を設けても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the calculation table is created by a personal computer, but a command creation unit for creating a calculation command from calculation formula data may be provided in the PLC.

また、前記実施形態では、分析機器として、ダスト計、流量計及び排ガス分析装置を用いたものであったが、これに限られず、測定対象に応じて適宜選択可能である。例えば、測定対象が液体の場合には水質分析装置を用いても良いし、測定対象が大気の場合には、大気中の浮遊粒子の濃度を測定する大気中粒子測定装置を用いても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the dust meter, the flow meter, and the exhaust gas analyzer were used as an analytical instrument, it is not restricted to this, It can select suitably according to a measuring object. For example, when the measurement target is a liquid, a water quality analyzer may be used, and when the measurement target is the air, an air particle measurement device that measures the concentration of suspended particles in the air may be used.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。   In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

100・・・分析システム
2a〜2d・・・分析機器
3 ・・・PLC
D1 ・・・データ格納部
D2 ・・・演算コマンド等格納部
31 ・・・データ受付部
32 ・・・テーブル受付部
33 ・・・演算部
CA ・・・通信ケーブル
4a、4b・・・リモートI/O
5 ・・・スイッチ類
6 ・・・コンピュータ(PC)
7 ・・・液晶ディスプレイ(LCD)
100 ... Analytical systems 2a to 2d ... Analytical equipment 3 ... PLC
D1 ・ ・ ・ Data storage unit D2 ・ ・ ・ Calculation command storage unit 31 ・ ・ ・ Data reception unit 32 ・ ・ ・ Table reception unit 33 ・ ・ ・ Calculation unit CA ・ ・ ・ Communication cables 4a, 4b ... Remote I / O
5 ... Switches 6 ... Computer (PC)
7 ... Liquid crystal display (LCD)

Claims (2)

複数の分析機器と、前記複数の分析機器との間で順次データの送受信を行うプログラマブルロジックコントローラ(以下、PLC)と、を備え、
前記PLCが、
前記1又は複数の分析機器から得られたデータを格納するデータ格納部と、
前記データ格納部のデータを演算処理するための演算式から作成された演算コマンド、当該演算コマンドにより演算すべきデータの格納アドレス、及び、前記演算コマンドの演算手順を含む演算テーブルを受け付けるテーブル受付部と、
前記テーブル受付部により受け付けられた演算テーブルに基づいて、前記データ格納部からデータを取得し、前記演算手順により前記演算コマンドを用いて演算する演算部と、を備える、PLCを用いた分析システム。
A plurality of analytical instruments, and a programmable logic controller (hereinafter, PLC) that sequentially transmits and receives data between the plurality of analytical instruments,
The PLC is
A data storage unit for storing data obtained from the one or more analytical instruments;
A table receiving unit that receives a calculation table including a calculation command created from a calculation expression for calculating data in the data storage unit, a storage address of data to be calculated by the calculation command, and a calculation procedure of the calculation command When,
An analysis system using a PLC, comprising: a calculation unit that acquires data from the data storage unit based on the calculation table received by the table reception unit and calculates the calculation command using the calculation command.
前記テーブル受付部が、通信回線により接続されたパーソナルコンピュータにより作成された演算テーブルを受け付けるものである請求項1記載のPLCを用いた分析システム。   The analysis system using a PLC according to claim 1, wherein the table receiving unit receives a calculation table created by a personal computer connected by a communication line.
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