KR102171638B1 - Tcms and method of data distributed processing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열차종합제어장치 및 그의 데이터 분산 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 철도차량의 최선두 차량과 최후부 차량 각각에 설치된 제1 제어 컴퓨터 및 제2 제어 컴퓨터를 포함하고, 고장 또는 처리 지연 여부에 따라 상기 제1 제어 컴퓨터 및 상기 제2 제어 컴퓨터 중 어느 하나가 제어 기능을 수행하고, 나머지 하나는 휴면 상태를 유지하는, 열차종합제어장치를 제공한다.The present invention relates to an integrated train control apparatus and a data distribution processing method thereof. According to an embodiment of the present invention, a first control computer and a second control computer installed in each of the front and end vehicles of the railway vehicle are included, and the first control computer and the second control computer are provided according to whether a failure or processing delay occurs. One of the control computers performs a control function and the other maintains a dormant state, providing an integrated train control device.
Description
본 발명은 열차종합제어장치 및 그의 데이터 분산 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 열차 내부 네트워크에서 증가되고 있는 데이터를 열차종합제어장치에서 효율적으로 처리하기 위한 열차종합제어장치 및 그의 데이터 분산 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated train control apparatus and a data distribution processing method thereof, and more particularly, the present invention relates to an integrated train control apparatus and data thereof for efficiently processing data increasing in a train internal network in the integrated train control apparatus. It relates to a distributed processing method.
최근, 철도차량에는 하부 장치와 센서가 대폭 추가되고 있다. 또한, 사물인터넷(Internet of Things, IOT)와 같이 많은 센서들이 하나의 네트워크에 연결되는 커넥티드(connected) 시대가 다가오고 있고, 열차도 서비스 품질을 강화하기 위해 다양한 센서들을 제어하기 위한 브레이크 장치, 추진 제어장치, 출입문 장치, 조명장치, 지상 통신장치 등 많은 하부 장치들도 장착되어 있다.Recently, lower devices and sensors have been added significantly to railway vehicles. In addition, the connected era in which many sensors are connected to a single network, such as the Internet of Things (IOT), is approaching, and trains also have brake devices for controlling various sensors to enhance service quality, Many subordinate devices are also equipped, such as propulsion control devices, door devices, lighting devices, and ground communication devices.
열차종합제어장치는 네트워크에서 각 장치와 센서들이 보낸 상태 정보를 취득하여 연산 및 가공한 다음 네트워크를 통해 각 하부 장치로 제어 신호를 송출하는 방식으로 동작한다.The integrated train control device operates by acquiring, calculating and processing the status information sent by each device and sensor in the network, and then transmitting a control signal to each subordinate device through the network.
하부 장치의 다양화, 대량화, 각종 센서의 추가는 네트워크를 통해 이동되는 데이터의 증가로 이어지고, 이를 수신하여 처리하게 되는 열차종합제어장치는 연산 부담이 증가된다. 그렇기 때문에 열차종합제어장치는 연산 능력이 고도화된 설계를 반영하여 개발되고 있다.Diversification, mass increase, and addition of various sensors leads to an increase in data that is moved through the network, and the integrated train control device receiving and processing the data increases the computational burden. Therefore, the integrated train control device is being developed by reflecting a design with advanced computing capabilities.
더불어 최근 열차에는 상태기반 유지보수(CBM) 체계를 구축하고 있다. 여기서, 생태기반 유지보수는 열차 각 차량의 하부장치들이 송신하는 데이터들을 다양한 데이터베이스와 실시간 비교하여 결정하고, 정확한 유지보수 방법을 사용자에게 제공해줘야 하므로 데이터 처리 지연에 민감한 서비스 항목이다.In addition, a condition-based maintenance (CBM) system has been established for recent trains. Here, ecological-based maintenance is a service item sensitive to data processing delay because data transmitted by sub-devices of each train vehicle are compared in real time with various databases, and an accurate maintenance method must be provided to the user.
차상에 설치되는 열차종합제어장치는 제한된 연산 리소스를 가지고 있기 때문에 데이터의 대량화에 따른 데이터 처리 지연시간 최소화의 이슈로부터 신뢰성 있는 동작을 보장할 방법이 필요한다.Since the integrated train control device installed on the vehicle has limited computational resources, there is a need for a method to ensure reliable operation from the issue of minimizing data processing delay time due to mass increase of data.
본 발명은 철도차량 내 정보를 이용한 서비스 품질을 확보하고, 증가되는 하부장치들이 열차 네트워트로 연결할 때의 안정성을 확보할 수 있는 열차종합제어장치 및 그의 데이터 분산 처리 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides an integrated train control device and a data distribution processing method for securing the quality of service using information in a railroad vehicle and securing stability when increasing subordinate devices are connected to a train network.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 철도차량의 최선두 차량과 최후부 차량 각각에 설치된 제1 제어 컴퓨터 및 제2 제어 컴퓨터를 포함하고, 고장 또는 처리 지연 여부에 따라 상기 제1 제어 컴퓨터 및 상기 제2 제어 컴퓨터 중 어느 하나가 제어 기능을 수행하고, 나머지 하나는 휴면 상태를 유지하는, 열차종합제어장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a first control computer and a second control computer installed in each of the front and end vehicles of the railway vehicle are included, and the first control computer and the second control computer are provided according to whether a failure or processing delay occurs. One of the control computers performs a control function and the other maintains a dormant state, providing an integrated train control device.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 철도차량의 최선두 차량과 최후부 차량 각각에 설치된 제1 제어 컴퓨터 및 제2 제어 컴퓨터를 포함하는 열차종합제어장치에서 데이터를 분산 처리하는 방법에 있어서, (a) 상기 제1 제어 컴퓨터가 하부장치들로부터 상태 데이터를 수신하는 단계, (b) 상기 제1 제어 컴퓨터 및 상기 제2 제어 컴퓨터 중 어느 하나가 상기 상태 데이터를 분석하고 조합하여 제어 데이터를 생성하며, 나머지 하나가 휴면 상태를 유지하는 단계, 및 (c) 상기 제1 제어 컴퓨터가 상기 하부장치들로 상기 제어 데이터를 송신하는 단계를 포함하는, 열차종합제어장치의 데이터 분산 처리 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, in a method for distributing data in a train integrated control apparatus including a first control computer and a second control computer installed in each of the front and rear vehicles of a railway vehicle, (a) Receiving, by the first control computer, state data from sub-devices, (b) any one of the first control computer and the second control computer analyzes and combines the state data to generate control data, and the rest It provides a data distribution processing method of the integrated train control apparatus comprising the step of maintaining one of the dormant states, and (c) the first control computer transmitting the control data to the sub-devices.
또한, 상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 제1 제어 컴퓨터가 수신한 상기 상태 데이터를 분석하는 단계, (b-2) 상기 제1 제어 컴퓨터가 분석된 상기 상태 데이터를 조합하는 단계, 및 (b-3) 상기 제1 제어 컴퓨터가 연산 과정을 거쳐 상기 제어 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step (b), (b-1) analyzing the state data received by the first control computer, (b-2) combining the analyzed state data by the first control computer And (b-3) generating the control data through an operation process by the first control computer.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 (b-1), (b-2), (b-3) 중 적어도 하나의 처리 지연을 감지하고, 휴면 상태의 상기 제2 제어 컴퓨터에게 상기 (b-1), (b-2), (b-3) 중 처리 지연되는 해당 단계를 수행하도록 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step (b) detects the processing delay of at least one of the (b-1), (b-2), and (b-3), and sends the (b-) to the second control computer in the dormant state. It may further include a step of requesting to perform a corresponding step of delayed processing among 1), (b-2), and (b-3).
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 제2 제어 컴퓨터가 상기 제1 제어 컴퓨터의 요청을 수락하여 데이터 분산 처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step (b) may further include performing, by the second control computer, a data distribution process by accepting the request of the first control computer.
또한, 상기 데이터 분산 처리를 수행하는 단계에서는 상기 (b-1), (b-2), (b-3) 중 처리 지연되는 해당 단계를 수행할 수 있다.In addition, in the step of performing the data distribution processing, a corresponding step in which the processing is delayed among (b-1), (b-2), and (b-3) may be performed.
본 발명은 철도차량 내 데이터 연산을 분산시켜 서비스 품질을 확보하고, 증가되는 하부장치들이 열차 네트워트로 연결할 때의 안정성을 확보할 수 있다.According to the present invention, service quality can be secured by distributing data calculations in a railroad vehicle, and stability when increasing sub-devices are connected to a train network can be secured.
또한, 본 발명은 데이터 처리 지연을 줄여 원활한 철도차량 제어를 수행할 수 있다.In addition, the present invention can perform smooth railroad vehicle control by reducing data processing delay.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차종합제어장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열차종합제어장치에서 제어 컴퓨터 내부에서 단위 기능 모듈의 동작 순서를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차종합제어장치에서 데이터 처리에 소요되는 시간을 표현한 구분도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차종합제어장치의 데이터 분산 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 데이터 처리 지연 및 데이터 처리 이관을 보다 상세하게 나타내는 순서도이다.1 is a diagram showing the configuration of an integrated train control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an operation sequence of a unit function module in a control computer in the integrated train control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a time required for data processing in the integrated train control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a data distribution processing method of the integrated train control apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 and 6 are flowcharts illustrating in more detail the data processing delay and data processing transfer of FIG. 4.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on a preferred embodiment of the present invention. However, the following examples are only examples for aiding understanding of the present invention, and thus the scope of the present invention is not reduced or limited.
철도차량에서는 장치 고장으로 인한 영향을 감소시키기 위해 이중화 설계를 적용하는 경우가 많다. 특히, 주행 안전과 깊게 관여하는 열차종합제어장치는 그 중 일부가 고장 날 경우를 대비해 추가 제어 컴퓨터를 구비할 수 있다.In railroad vehicles, redundant designs are often applied to reduce the effects of equipment failure. In particular, the integrated train control device that is deeply concerned with driving safety may have an additional control computer in case some of them fail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차종합제어장치의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of an integrated train control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열차종합제어장치는 철도차량(50)의 최선두 차량과 최후부 차량 각각에 설치된 제1 제어 컴퓨터(100) 및 제2 제어 컴퓨터(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the integrated train control apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
여기서, 제1 제어 컴퓨터(100) 및 제2 제어 컴퓨터(200)는 고장 또는 처리 지연 여부에 따라 둘 중 선택된 하나가 제어 기능을 수행하고, 나머지 하나는 휴면 상태를 유지할 수 있다.Here, in the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열차종합제어장치에서 제어 컴퓨터 내부에서 단위 기능 모듈의 동작 순서를 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing an operation sequence of a unit function module in a control computer in the integrated train control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 열차종합제어장치에서 제어 컴퓨터 내부에서 단위 기능 모듈의 동작 순서는 하부장치들로부터 송신된 상태 데이터를 수신하는 단계(S110), 수신한 상태 데이터를 분석하는 단계(S120), 분석된 상태 데이터를 조합하는 단계(S130), 연산 과정을 거쳐 제어 데이터를 생성하는 단계(S140), 하부장치들로 제어 데이터를 송신하는 단계(S150), 수행 대기 상태를 유지하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the operation sequence of the unit function module inside the control computer in the integrated train control apparatus is a step of receiving state data transmitted from sub-devices (S110), analyzing the received state data (S120), Combining the analyzed state data (S130), generating control data through a calculation process (S140), transmitting control data to sub-devices (S150), and maintaining a standby state for execution (S160) It may include.
단계 S110에서는 하부장치들로부터 송신된 데이터를 수신하고, 단계 S120 내지 단계 S140에서는 연산 과정을 거쳐 제어 데이터를 만들어내고 단계 S150의 과정을 거쳐 하부장치로 제어 데이터를 전송한 후 단계 S160에서 수행 대기 상태를 유지할 수 있다.In step S110, the data transmitted from the sub-devices is received, and in steps S120 to S140, control data is generated through an operation process, and control data is transmitted to the sub-device through the process of step S150. Can keep.
통상적으로 단위 기능 모듈은 지정된 시간 범위 내에서 주기적으로 작동할 수 있다.Typically, the unit function module can operate periodically within a specified time range.
단계 S110 내지 단계 S150의 과정의 소요 시간은 하드웨어에 의존적이며, 기능 모듈이 다시 데이터를 수신할 때까지 남아있는 시간동안 수행 대기 상태에 진입하여 다른 기능 모듈이 연산을 수행하게 된다.The time required for the processes of steps S110 to S150 is hardware dependent, and the function module enters the execution standby state for the remaining time until data is received again, and the other function module performs the operation.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차종합제어장치에서 데이터 처리에 소요되는 시간을 표현한 구분도이다.3 is a diagram illustrating a time required for data processing in the integrated train control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3에서 가로축이 시간에 해당되며, 기능 모듈은 도 의 ③의 시간을 주기로 동작할 수 있다.In Fig. 3, the horizontal axis corresponds to time, and the function module can operate in a period of time in Fig. ③.
또한, 도 3의 ①은 실제 데이터 처리에 소요되는 시간이며, ②는 수행 대기 시간이다.In addition, ① in FIG. 3 is a time required for actual data processing, and ② is a waiting time for execution.
다른 기능 모듈의 수가 증가하면 연산 자원 선점(인터럽트)에 의해 해당 기능 수행 시간이 길어지면서 ④의 시간이 필요하게 되고, ⑤만큼 처리 지연 시간이 발생된다.If the number of other function modules increases, the execution time of the corresponding function becomes longer due to the preemption of computational resources (interrupt), and the time of ④ is required, and processing delay time occurs as much as ⑤.
본 발명은 ⑤의 처리 지연을 실시간 감지하고, 휴면 상태의 제어 컴퓨터에게 해당 기능을 수행하도록 지령을 전달하고, 결과를 수집하여 처리 지연에 강건한 기능 처리에 대한 방법을 제안한다.The present invention detects the processing delay of ⑤ in real time, transmits a command to perform a corresponding function to a control computer in a dormant state, collects the result, and proposes a method for functional processing robust to processing delay.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차종합제어장치의 데이터 분산 처리 방법을 나타내는 순서도이다. 여기서는, 도 2와 중복되는 단계에 대한 설명을 생략한다.4 is a flow chart showing a data distribution processing method of the integrated train control apparatus according to another embodiment of the present invention. Here, a description of the steps overlapping with that of FIG. 2 will be omitted.
도 4를 참조하면, 제1 제어 컴퓨터(100)는 단계 S210에서 데이터 처리에 소요되는 시간을 측정하고, 단계 S220에서 처리가 지연되는지 판단하여 목표 시간을 초과하는 경우, 단계 S230에서 휴면중인 제2 제어 컴퓨터(200)에게 해당 기능의 처리를 요청하고, 단계 S240에서 제1 제어 컴퓨터(100)는 다른 기능 모듈이 데이터 처리를 원활히 할 수 있도록 동작 대기 상태로 진입할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
이하에서는 도 5 및 도 6을 더 참조하여, 데이터 처리 요청 및 분산 처리를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a data processing request and distributed processing will be described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6.
도 5 및 도 6은 도 4의 데이터 처리 지연 및 데이터 처리 이관을 보다 상세하게 나타내는 순서도이다. 도 5 및 도 6에서는 처리 지연이 발생된 제1 제어 컴퓨터(100)에서 휴면 중인 제2 제어 컴퓨터(200)로 데이터 처리를 이관하는 절차를 나타낸다.5 and 6 are flowcharts illustrating in more detail the data processing delay and data processing transfer of FIG. 4. 5 and 6 show a procedure for transferring data processing from the
우선, 도 5의 데이터 처리 지연 상태에서, 제1 제어 컴퓨터(100)는 하부 장치(50)로부터 상태 데이터를 수신하고, 상태 데이터를 처리하여 제어 데이터를 생성하고, 제어 데이터를 하부 장치(50)로 송신하는 과정을 수행할 수 있다. 이때, 제1 제어 컴퓨터(100)는 상태 데이터를 처리하는 시간이 지연될 경우 제2 제어 컴퓨터(200)로 데이터 처리를 요청할 수 있다.First, in the data processing delay state of FIG. 5, the
다음, 도 6의 데이터 처리 이관 상태에서, 제2 제어 컴퓨터(200)는 제1 제어 컴퓨터(100)의 요청을 수락하여 데이터 분산 처리를 수행할 수 있다. 이를 위하여, 제2 제어 컴퓨터(200)는 제1 제어 컴퓨터(100)로부터 상태 데이터를 수신하고, 상태 데이터의 처리를 이관하여 수행하여 제어 데이터를 생성하고, 제어 데이터를 제1 제어 컴퓨터(100)에 송신할 수 있다.Next, in the data processing transfer state of FIG. 6, the
즉, 제1 제어 컴퓨터(100)의 요청에 의해 데이터 처리를 이관받은 제2 제어 컴퓨터(200)는 제1 제어 컴퓨터(100)를 대신하여 데이터 분석, 데이터 조합, 데이터 생성을 수행할 수 있다.That is, the
본 발명은 철도차량 내 데이터 연산을 분산시켜 서비스 품질을 확보하고, 증가되는 하부장치들이 열차 네트워트로 연결할 때의 안정성을 확보할 수 있다.According to the present invention, service quality can be secured by distributing data calculations in a railroad vehicle, and stability when increasing sub-devices are connected to a train network can be secured.
또한, 본 발명은 데이터 처리 지연을 줄여 원활한 철도차량 제어를 수행할 수 있다.In addition, the present invention can perform smooth railroad vehicle control by reducing data processing delay.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, this is illustrative of a preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In addition, it is a clear fact that anyone of ordinary skill in the art can perform various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
50: 철도차량
100: 제1 제어 컴퓨터
200: 제2 제어 컴퓨터50: railway vehicle
100: first control computer
200: second control computer
Claims (6)
(a) 상기 제1 제어 컴퓨터가 하부장치들로부터 상태 데이터를 수신하는 단계;
(b) 상기 제1 제어 컴퓨터 및 상기 제2 제어 컴퓨터 중 어느 하나가 상기 상태 데이터를 분석하고 조합하여 제어 데이터를 생성하며, 나머지 하나가 휴면 상태를 유지하는 단계; 및
(c) 상기 제1 제어 컴퓨터가 상기 하부장치들로 상기 제어 데이터를 송신하는 단계; 를 포함하며,
상기 (b) 단계는,
(b-1) 상기 제1 제어 컴퓨터가 수신한 상기 상태 데이터를 분석하는 단계;
(b-2) 상기 제1 제어 컴퓨터가 분석된 상기 상태 데이터를 조합하는 단계; 및
(b-3) 상기 제1 제어 컴퓨터가 연산 과정을 거쳐 상기 제어 데이터를 생성하는 단계로 이루어지고,
상기 (b) 단계는,
상기 (b-1), (b-2), (b-3) 중 적어도 하나의 처리 지연을 감지하고, 휴면 상태의 상기 제2 제어 컴퓨터에게 상기 (b-1), (b-2), (b-3) 중 처리 지연되는 해당 단계를 수행하도록 요청하는 단계를 더 포함하는, 열차종합제어장치의 데이터 분산 처리 방법.
In a method for distributing data in a train integrated control apparatus including a first control computer and a second control computer installed in each of the front and rear vehicles of the railway vehicle,
(a) receiving, by the first control computer, status data from subsystems;
(b) any one of the first control computer and the second control computer analyzes and combines the state data to generate control data, and the other one maintains a dormant state; And
(c) the first control computer transmitting the control data to the sub-devices; Including,
The step (b),
(b-1) analyzing the state data received by the first control computer;
(b-2) combining the analyzed state data by the first control computer; And
(b-3) the first control computer generates the control data through an arithmetic process,
The step (b),
(B-1), (b-2), (b-3) detects the processing delay of at least one of the above, and sends the second control computer to the dormant state (b-1), (b-2), (b-3) A method of distributing data in a train control apparatus further comprising the step of requesting to perform a corresponding step of delayed processing.
상기 (b) 단계는,
상기 제2 제어 컴퓨터가 상기 제1 제어 컴퓨터의 요청을 수락하여 데이터 분산 처리를 수행하는 단계를 더 포함하는, 열차종합제어장치의 데이터 분산 처리 방법.
The method of claim 2,
The step (b),
And performing, by the second control computer, a data distribution process by accepting the request of the first control computer.
상기 데이터 분산 처리를 수행하는 단계에서는 상기 (b-1), (b-2), (b-3) 중 처리 지연되는 해당 단계를 수행하는, 열차종합제어장치의 데이터 분산 처리 방법.
The method of claim 5,
In the step of performing the data distribution processing, a corresponding step in which processing is delayed among (b-1), (b-2), and (b-3) is performed.
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KR1020180118668A KR102171638B1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Tcms and method of data distributed processing |
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KR102709539B1 (en) | 2023-11-13 | 2024-09-26 | 인터콘시스템스 주식회사 | Modular TCMS with interoperarble I/O modules |
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2018
- 2018-10-05 KR KR1020180118668A patent/KR102171638B1/en active IP Right Grant
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