JP7314186B2 - プラント通信システム、プラント制御・通信システム、プロセスプラント通信システム、データを処理するための方法、及びデータ処理パイプラインを構成する方法 - Google Patents
プラント通信システム、プラント制御・通信システム、プロセスプラント通信システム、データを処理するための方法、及びデータ処理パイプラインを構成する方法 Download PDFInfo
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Description
本件は、2014年10月6日出願の米国仮特許出願番号第62/060,408号、発明の名称「Data Pipeline for Process Control System Analytics」に対する優先権及び利益を主張する正規出願であり、その開示全体が、参照により本明細書に明確に組み入れられる。
Claims (44)
- プロセスを実施するプロセスプラント環境内部で用いるための分散型データパイプラインを生成するための構成環境を使用するプラント通信システムであって、
プロセスプラント内部に配設されて前記プロセスを制御する複数のプロセス制御装置と、前記複数のプロセス制御装置に通信可能に結合されたプロセス制御・通信ネットワークとを含む、プロセス制御ネットワークであって、前記複数のプロセス制御装置のうちの1つ以上が、プロセス制御データを収集または生成する、プロセス制御ネットワークと、
さらなるプラント通信ネットワークリンクによってともに通信可能に結合された複数の処理装置を含む、さらなるプラント通信ネットワークであって、前記さらなるプラント通信ネットワーク上の前記複数の処理装置のうちの少なくとも1つが、前記プロセス制御・通信ネットワークに通信可能に接続される、さらなるプラント通信ネットワークと、
分散型データパイプラインであって、前記分散型データパイプラインを生成するための構成環境において、前記プロセスプラント環境の画定された複数の異なる装置にわたって、特定の予め定められた通信順序でともに通信可能に接続された一連のデータ処理モジュールを使用することによって、特定の分散処理動作を処理制御データに対して行うように画定され、前記構成環境における前記分散型データパイプラインの画定は、前記一連のデータ処理モジュールのグラフィカル表現を配置し、前記一連のデータ処理モジュールの異なるデータ処理モジュールがダウンロードされ実行される、前記複数の異なる装置の異なる装置を特定する、ことを含み、前記分散型データパイプラインの一連の前記データ処理モジュールの異なるモジュールは前記複数の異なる装置にわたって前記特定の分散処理動作のランタイム実行の前記構成環境で画定された前記プロセスプラント環境の画定された前記複数の異なる装置の各々に前記構成環境からダウンロードされ、前記分散型データパイプラインが下流データ処理モジュールのセットに結合された1つ以上の上流データ処理モジュールを含み、一連の前記データ処理モジュールの異なるモジュールの各々は異なる機能を有する、分散型データパイプラインと、
を含み、
前記分散型データパイプライン内部の前記下流データ処理モジュールのセットに含まれるデータ処理モジュールの各々が、前記分散型データパイプライン内部の1つ以上の上流データ処理モジュールの各々から受信されたデータを処理し、
前記分散型データパイプラインの前記1つ以上の上流データ処理モジュールのうちの少なくとも1つが、前記プロセス制御・通信ネットワークに接続された前記複数のプロセス制御装置のうちの1つに配設され、
前記分散型データパイプラインの前記下流データ処理モジュールのうちの少なくとも1つが、前記さらなるプラント通信ネットワークの前記複数の処理装置のうちの1つに配設される、
プラント通信システム。 - 前記分散型データパイプラインの前記下流データ処理モジュールのうちの前記1つによって生成された前記データを格納し、前記さらなるプラント通信ネットワークを介して、前記格納されたデータを他のアプリケーションで利用可能にするために前記分散型データパイプラインの前記下流データ処理モジュールのうちの1つに通信可能に結合された、データベースをさらに含む、請求項1に記載のプラント通信システム。
- 前記上流データ処理モジュールのうちの1つが、前記プロセス制御ネットワークに配設されて、前記分散型データパイプラインによって処理するための未処理のプロセス制御データを収集し、前記収集された未処理のプロセス制御データを別個に格納するために前記プロセス制御・通信ネットワークに通信可能に結合されたデータベースをさらに含む、請求項1または請求項2に記載のプラント通信システム。
- 前記さらなるプラント通信ネットワークが、ビッグデータ通信ネットワークである、請求項1~請求項3の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記さらなるプラント通信ネットワークが、ともに結合された複数の異なる通信ネットワークを備える、請求項1~請求項4の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記複数の異なる通信ネットワークが、第1のプラントベースの通信ネットワークと、第2のクラウドベースの通信ネットワークとを含む、請求項5に記載のプラント通信システム。
- 前記分散型データパイプラインが、前記複数の異なる通信ネットワークの各々の内部の処理装置の各々に格納された、少なくとも1つの異なるデータ処理モジュールを含む、請求項5または請求項6に記載のプラント通信システム。
- 前記複数の異なる通信ネットワークのうちの少なくとも1つが、無線通信ネットワークである、請求項5~請求項7の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記プロセス制御・通信ネットワークが、ともに通信可能に結合された複数の異なる制御・通信ネットワークを備える、請求項1~請求項8の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記データ処理モジュールのうちの1つが、前記プロセス制御ネットワーク内部のデータ源から得られたデータをクリーニングするデータクリーニングモジュールである、請求項1~請求項9の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記データ処理モジュールのうちの1つが、前記プロセス制御ネットワーク内部の多数のデータ源からのデータを時間整合させるデータ整合モジュールである、請求項1~請求項10の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記データ処理モジュールのうちの1つが、プラント内部の特定のイベントに対するデータの感度を判定する感度データ分析モジュールである、請求項1~請求項11の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記データ処理モジュールのうちの1つが、データ源からのデータと、プラント内部のイベントとの間の因果関係を判定する因果関係分析モジュールである、請求項1~請求項12の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記データ処理モジュールのうちの1つが、前記データについての教師付き学習を行う学習モジュールである、請求項1~請求項13の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記データ処理モジュールのうちの1つが、前記データについての教師なし学習を行う学習モジュールである、請求項1~請求項14の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記データ処理モジュールのうちの1つが、前記分散型データパイプライン内部で生成されたデータをユーザに提示するデータ提示モジュールである、請求項1~請求項15の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記分散型データパイプラインが、前記プロセス制御ネットワークからプロセスデータを収集する1つ以上のデータ収集モジュールと、前記データ収集モジュールのうちの1つ以上または別の中間データ処理モジュールによって収集された前記データを処理する1つ以上の中間データ処理モジュールと、前記1つ以上の中間データ処理モジュールまたは1つ以上の最終使用データ処理モジュールによって生成された出力データを、1つ以上の他のアプリケーションによってアクセスされることができるような方法で格納する前記1つ以上の最終使用データ処理モジュールと、を含む、請求項1~請求項16の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記分散型データパイプラインの前記データ処理モジュールのうちの1つ以上が、前記分散型データパイプライン内部で周期的に接続される、請求項17に記載のプラント通信システム。
- 前記1つ以上の周期的に接続されたデータ処理モジュールのうちの1つが、前記分散型データパイプライン内部で発生させたデータをユーザに対して表示するデータディスプレイモジュールである、請求項17または請求項18に記載のプラント通信システム。
- 前記1つ以上の周期的に接続されたデータ処理モジュールのうちの1つが、前記さらなるプラント通信ネットワークに周期的に接続された携帯型装置に配設される、請求項17~請求項19の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- 前記複数のプロセス制御装置のうちの1つが、1つ以上の制御ルーチンを、制御器の実行速度で実行するプロセス制御器であり、前記複数のプロセス制御装置のうちの1つに配設された前記分散型データパイプラインの前記1つ以上の上流データ処理モジュールによって収集された前記プロセス制御データが、前記制御器の実行速度を上回る速度で、プロセス制御データを収集する、請求項1~請求項20の何れか1項に記載のプラント通信システム。
- プラント内部のプロセスを制御するためのデータパイプラインを生成するための構成環境を使用するプラント制御・通信システムであって、
実行速度で前記プロセスの制御を実行するプロセス制御器を含む、前記プラント内部に配設されて前記プロセスを制御する複数のプロセス制御装置と、
前記プラント内部に配設された複数のデータ処理装置と、
前記複数のプロセス制御装置及び前記複数のデータ処理装置を通信可能に結合する1つ以上の通信ネットワークと、
前記プロセス制御器の実行速度を上回る収集データ速度で、前記プラント内部の前記プロセス制御装置から未処理のデータを収集する、前記プラント内部で前記複数のプロセス制御装置間に分散して配設された1つ以上のデータ源と、
前記収集データ速度で前記1つ以上のデータ源から前記収集された未処理のデータを格納するために前記1つ以上の通信ネットワークに通信可能に結合されたデータベースと、
前記プラント内部の画定された複数の異なる装置にわたって、データパイプラインが画定されている前記データパイプラインを生成するための構成環境からダウンロードされた一連のデータ処理モジュールをもち、ランタイムの間、プロセス制御データに対して分散データ処理動作を実行するように、特定の予め定められた通信順序で、画定された前記複数の異なる装置にわたって、ともに通信可能に接続された一連の前記データ処理モジュールを含むように前記構成環境で画定され、前記構成環境における前記データパイプラインの画定は、前記一連のデータ処理モジュールのグラフィカル表現を配置し、前記一連のデータ処理モジュールの異なるデータ処理モジュールがダウンロードされ実行される、前記複数の異なる装置の異なる装置を特定する、ことを含み、一連の前記データ処理モジュールの異なるモジュールの各々は異なる機能を有する、前記データパイプラインと、
を備え、
前記データパイプラインの前記データ処理モジュールのうちの少なくとも1つが、前記1つ以上のデータ源のうちの1つからの未処理のデータに対する前記分散データ処理動作の第1部分を行い、
前記データ処理モジュールのうちの少なくとも別の1つが、前記データパイプライン内部の前記データ処理モジュールのうちの1つから受信されたデータに対する前記分散データ処理動作の第2部分を行い、
前記データ処理モジュールのうちの少なくとも2つが、前記プロセス制御器の前記実行速度よりも速い速度で動作する、
プラント制御・通信システム。 - 前記データ処理モジュールのうちの前記少なくとも2つが、前記プロセス制御器の前記実行速度よりも速い速度で前記2つのデータ処理モジュール間でデータ通信することによって、前記プロセス制御器の前記実行速度よりも速い速度で動作する、請求項22に記載のプラント制御・通信システム。
- 前記データパイプラインの下流データ処理モジュールのうちの1つに通信可能に結合され、前記データパイプラインの前記下流データ処理モジュールのうちの前記1つによって生成された前記データを格納し、前記格納されたデータを他のアプリケーションで利用可能にするためのデータベースをさらに含む、請求項22または請求項23に記載のプラント制御・通信システム。
- プラントが、前記複数のプロセス制御装置及び前記複数のデータ処理装置を通信可能に結合する2つ以上の通信ネットワークを含み、前記データパイプラインが、前記2つ以上の通信ネットワークの各々にわたって分散させた装置内のデータ処理モジュールを含む、請求項22~請求項24の何れか1項に記載のプラント制御・通信システム。
- 前記2つ以上の通信ネットワークが、少なくとも1つのプロセス制御・通信ネットワークと、1つの他のプラント通信ネットワークとを含む、請求項22~請求項25の何れか1項に記載のプラント制御・通信システム。
- 前記1つ以上の通信ネットワークが、プロセス制御ネットワークであり、前記データ処理モジュールのうちの1つが、プロセス制御ネットワーク内部のデータ源からデータを得るデータ選択モジュールである、請求項22~請求項26の何れか1項に記載のプラント制御・通信システム。
- 前記データパイプラインが、プロセスデータを収集する1つ以上のデータ収集モジュールと、前記データ収集モジュールのうちの1つ以上または別の中間データ処理モジュールによって収集された前記データを処理する1つ以上の中間データ処理モジュールと、前記1つ以上の中間データ処理モジュールによって生成された出力データを、1つ以上の他のアプリケーションによってアクセスされることができるような方法で格納する1つ以上の最終使用データ処理モジュールと、を含む、請求項22~請求項27の何れか1項に記載のプラント制御・通信システム。
- 前記データパイプラインの前記データ処理モジュールのうちの1つ以上が、前記データパイプライン内部に周期的に接続されるように構成される、請求項28に記載のプラント制御・通信システム。
- プロセスを実施するプロセスプラント環境内部で用いるための分散型データパイプラインを生成するための構成環境を使用するプロセスプラント通信システムであって、
プラント内部に配設されて前記プロセスを制御する複数のプロセス制御装置と、前記複数のプロセス制御装置間に通信可能に結合されたプロセス制御・通信ネットワークとを含み、前記複数のプロセス制御装置のうちの1つ以上が、プロセス制御データを収集または生成する、プロセス制御ネットワークと、
さらなるプラント通信ネットワークリンクによってともに通信可能に結合された複数の処理装置を含み、さらなるプラント通信ネットワーク上の前記複数の処理装置のうちの少なくとも1つが、前記プロセス制御・通信ネットワークに通信可能に接続される、さらなるプラント通信ネットワークと、
複数の分散型データパイプラインであって、各分散型データパイプラインが、ランタイムの間、前記プロセスプラント環境に含まれる画定された複数の異なる装置の各々にわたって、各々特定の予め定められた順序で、ともに通信可能に接続されている、一連の異なるデータ処理モジュールの各々を使用することによって、分散処理動作の各々をプロセス制御データに対して行うように各々画定され、前記構成環境における前記分散型データパイプラインの各々の画定は、前記一連の異なるデータ処理モジュールの各々のグラフィカル表現を配置し、前記一連の異なるデータ処理モジュールの各々の異なるデータ処理モジュールがダウンロードされ実行される、前記複数の異なる装置の各々の異なる装置を特定する、ことを含み、前記異なるデータ処理モジュールが前記構成環境で画定された前記複数の異なる装置の各々に前記分散型データパイプラインを生成するための前記構成環境からダウンロードされ、各分散型データパイプラインが、前記プロセス制御ネットワークからプロセスデータを収集する1つ以上のデータ収集モジュールと、データ収集モジュールのうちの1つ以上または別の中間データ処理モジュールによって収集されたデータを処理する1つ以上の中間データ処理モジュールと、前記1つ以上の中間データ処理モジュールによって生成されたデータを用いてデータパイプライン出力データを発生させる1つ以上の終了データ処理モジュールと、を含み、各分散型データパイプラインの少なくとも2つのデータ処理モジュールが、前記プロセス制御・通信ネットワーク及び前記さらなるプラント通信ネットワーク内部の異なる装置に各々位置し、一連の異なるデータ処理モジュールの各々の各モジュールは異なる機能を有する、複数の分散型データパイプラインと、
前記さらなるプラント通信ネットワーク内部で通信可能に接続された分析アプリケーションのセットであって、前記分析アプリケーションのセットの各々が、前記分散型データパイプラインのうちの1つ以上の前記終了データ処理モジュールによって生成されたデータを受信するように構成されている、分析アプリケーションのセットと、
を含む、プロセスプラント通信システム。 - 前記分析アプリケーションのセットのうちの1つが、前記分散型データパイプラインのうちの1つ以上に周期的に接続する、請求項30に記載のプロセスプラント通信システム。
- 前記分散型データパイプラインのうちの1つの前記データ処理モジュールが、データを処理して、前記プロセスのオンライン動作中に、前記分散型データパイプラインのうちの前記1つの内部でデータ通信する、請求項30または請求項31に記載のプロセスプラント通信システム。
- 前記分析アプリケーションのうちの1つが、前記分散型データパイプラインのうちの2つ以上からのデータを受信するように構成されている、請求項30~請求項32の何れか1項に記載のプロセスプラント通信システム。
- 前記プロセス制御ネットワークが、前記複数のプロセス制御装置をともに通信可能に結合する2つ以上の通信ネットワークを含み、前記分散型データパイプラインのうちの1つが、前記2つ以上の通信ネットワークの各々にわたって分散させた装置内のデータ処理モジュールを含む、請求項30~請求項33の何れか1項に記載のプロセスプラント通信システム。
- プラント内部に配設されてプロセスを制御する複数のプロセス制御装置と、前記複数のプロセス制御装置間で通信可能に結合されたプロセス制御・通信ネットワークとを含む、プロセス制御ネットワークを有し、前記複数のプロセス制御装置のうちの1つ以上が、プロセス制御データを収集または生成し、さらなるプラント通信ネットワークリンクによってともに通信可能に結合された複数の処理装置を含むさらなるプラントネットワークを含む、プラント内でデータを処理するための方法であって、前記方法が、
プロセス制御ネットワーク内部に、及び前記さらなるプラントネットワーク内に分散型データパイプラインを格納し、
前記分散型データパイプラインは、プロセスプラント環境の画定された複数の異なる装置にわたって、特定の予め定められた順序でともに通信可能に接続されるように構成されている一連の異なるデータ処理モジュールとして、前記分散型データパイプラインを生成するための構成環境で、画定され、前記構成環境における前記分散型データパイプラインの画定は、前記一連の異なるデータ処理モジュールのグラフィカル表現を配置し、前記一連の異なるデータ処理モジュールの異なるデータ処理モジュールがダウンロードされ実行される、前記複数の異なる装置の異なる装置を特定する、ことを含み、
一連の前記異なるデータ処理モジュールのモジュールの各々は異なる機能を有し、ランタイムの間、前記プロセス制御データに対する分散処理動作を実行するように、前記分散型データパイプラインの一連の前記異なるデータ処理モジュールのモジュールの各々は前記構成環境から前記構成環境で画定された前記複数の異なる装置の各々にダウンロードされ、
画定された前記複数の異なる装置は、前記プロセス制御装置及び処理装置のうちのさまざまな異なる装置を含み、
前記プロセス制御ネットワークのオンライン動作中に、前記分散型データパイプラインの前記データ処理モジュールのうちの1つ以上においてデータを収集し、
前記プロセス制御ネットワークのオンライン動作中に、前記分散型データパイプラインの前記データ処理モジュールにおいて、前記収集されたプロセス制御データを処理し、
コンピュータメモリ装置に、前記分散型データパイプラインの前記データ処理モジュールによって展開された処理済みデータを格納し、
さらなる処理装置で実行されたさらなるアプリケーションにおいて、前記分散型データパイプラインの前記データ処理モジュールによって展開された前記データを用いる、
方法。 - コンピュータメモリ装置に、前記分散型データパイプラインの前記データ処理モジュールによって展開された前記処理済みデータを格納することが、ビッグデータマシンに前記処理済みデータを格納することを含む、請求項35に記載のデータを処理する方法。
- 前記プロセス制御ネットワーク内部に、及び前記さらなるプラントネットワーク内に前記分散型データパイプラインを格納することが、前記さらなるプラントネットワークの第1のプラントサブネットワーク内部の装置に、前記データ処理モジュールのうちの少なくとも1つを格納することと、前記さらなるプラントネットワークの第2のプラントサブネットワークに、前記データ処理モジュールのうちの別の1つを格納することとを含む、請求項35または請求項36に記載のデータを処理する方法。
- 第1のプラントサブネットワークが、前記プラント内のビッグデータネットワークであり、かつ前記第2のプラントサブネットワークが、クラウドベースのネットワークである、請求項37に記載のデータを処理する方法。
- 前記プロセス制御ネットワークのオンライン動作中に、前記分散型データパイプラインの前記データ処理モジュールのうちの1つ以上においてデータを収集することが、オンラインプロセス制御を行うために前記プロセス制御ネットワーク内部で用いられる制御器の実行速度よりも速い実行速度でデータを収集することを含む、請求項35~請求項38の何れか1項に記載のデータを処理する方法。
- プロセスを制御するように動作する複数のプロセス制御装置を備えるプロセス制御ネットワークを有し、ともに通信可能に結合された複数の処理装置を有するプロセス通信ネットワークを有する、プロセスプラント内部にデータ処理パイプラインを構成する方法であって、
前記データ処理パイプラインを生成するための構成環境で画定されている前記データ処理パイプラインの構成に基づいて、前記複数のプロセス制御装置及び前記処理装置のうちの異なる装置の内部に、データ処理モジュールのセットを格納し、
前記データ処理パイプラインの前記構成は、ランタイムの間、前記データ処理パイプラインによって実行される特定の分散データ処理動作を画定し、
前記構成環境における前記データ処理パイプラインの画定は、前記データ処理モジュールのセットのグラフィカル表現を配置し、前記データ処理モジュールのセットの異なるデータ処理モジュールがダウンロードされ実行される、前記複数のプロセス制御装置及び前記処理装置のうちの異なる装置を特定する、ことを含み、
前記複数のプロセス制御装置及び前記処理装置のうちの異なる装置の内部に、データ処理モジュールのセットを格納することは、前記データ処理モジュールのセットに含まれる異なるデータ処理モジュールを、前記複数のプロセス制御装置及び処理装置のうちの異なる装置にダウンロードすることを含み、
前記データ処理パイプラインの構成に基づいて、前記データ処理モジュールを前記構成環境によって予め定められているように固定するように通信可能に相互接続させて、通信可能な一連の3つ以上のデータ処理モジュールのセットを作り出し、前記データ処理モジュールのセットのモジュールの各々は異なる機能を有し、
前記データ処理パイプラインの構成に基づいて、前記一連の前記3つ以上のデータ処理モジュールのセットを、プラントにおいて収集されたデータに対して、特定のタイプのデータ処理を行うように構成し、
前記データ処理の前記特定のタイプは前記特定の分散データ処理動作に含まれ、
前記一連の前記3つ以上のデータ処理モジュールを構成することは、
プロセス制御ネットワーク内部のプロセス制御装置内部の一連の3つ以上のデータ処理モジュールのうちの第1の1つ以上を、未処理のプロセスデータを収集するためのデータ収集モジュールとして構成し、
前記一連の3つ以上のデータ処理モジュールのうちの第2の1つ以上を、1つ以上のデータ収集モジュールと通信し、前記データ収集モジュールによって収集された前記未処理のプロセスデータを処理して中間プロセスデータを作成するための中間プロセスモジュールとして構成し、
前記一連の3つ以上のデータ処理モジュールのうちの第3の1つ以上を、中間データ処理モジュールのうちの1つ以上と通信し、前記中間プロセスデータを処理して、最終使用プロセスデータを生成するための最終使用プロセスモジュールとして構成し、
前記最終使用プロセスデータを受信するように構成された前記プロセス通信ネットワークに通信可能に接続された1つ以上のアプリケーションに、前記最終使用プロセスデータを提供するための最終使用プロセスモジュールのうちの1つ以上を構成することを含む、
ことを含む、
方法。 - 前記プロセス制御ネットワーク内部のプロセス制御装置内部に格納された前記一連の3つ以上のデータ処理モジュールのうちの前記第1の1つ以上を、データ収集モジュールとして構成することが、前記一連のデータ収集モジュールを、前記プロセス制御ネットワーク内部でプロセス制御を行うプロセス制御器の制御器実行速度よりも速い速度で前記未処理のプロセスデータを収集するように構成することを含む、請求項40に記載のプロセスプラント内部にデータ処理パイプラインを構成する方法。
- 前記一連の3つ以上のデータ処理モジュールのうちの前記第2の1つ以上を、中間データプロセスモジュールとして構成することが、中間データプロセスモジュールを、前記プロセス制御器の実行速度よりも速い速度で前記データ収集モジュールによって収集された前記未処理のプロセスデータを処理するように構成することを含む、請求項41に記載のプロセスプラント内部にデータ処理パイプラインを構成する方法。
- 前記一連の3つ以上のデータ処理モジュールのうちの前記第3の1つ以上を、最終使用プロセスモジュールとして構成することが、前記最終使用プロセスモジュールを、前記プロセス制御器の実行速度よりも速い速度で前記中間プロセスデータを処理するように構成することを含む、請求項41または請求項42に記載のプロセスプラント内部にデータ処理パイプラインを構成する方法。
- 前記複数のプロセス制御装置及び前記処理装置のうちの異なるものの内部に、データ処理モジュールのセットを格納することが、前記データ処理モジュールのうちのいくつかをプロセス制御ネットワーク装置に格納し、前記データ処理モジュールのうちの他をプロセス通信ネットワーク装置内に格納することを含む、請求項40~請求項43の何れか1項に記載のプロセスプラント内部にデータ処理パイプラインを構成する方法。
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