TW202249035A - 工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質 - Google Patents

工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質 Download PDF

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Abstract

本申請提供一種工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質，所述方法包括：接收電子裝置的網關採集並發送的工業設備的現場消息；根據預設規則判斷所述現場消息是否具有優先順序；在所述現場消息具有優先順序時，將所述現場消息轉換為待處理事件；根據優先順序分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施；根據所述待處理事件對應的處理措施對所述工業設備進行回饋控制；在所述現場消息不具有優先順序時，將所述現場消息傳送至雲平臺進行處理。

Description

工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質
本申請涉及工業互聯網技術領域，尤其涉及一種工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質。
隨著工業技術的發展，工業互聯網技術的應用越來越廣泛。工業互聯網架構通常由工業設備、網關、邊緣計算層及雲平臺組成，網關採集工業設備的現場資料，邊緣計算層對現場資料進行篩選、轉換及預處理，再將資料提供至雲平臺，雲平臺對資料進行運算分析，並基於分析結果對工業設備進行回饋控制。雲平臺雖然具備足夠的運算資源，然而距離邊緣計算層及工業設備較遠，與邊緣計算層及工業設備之間的網路延遲較高，可能無法快速地對緊急的現場運算需求進行回饋，從而影響生產效率。
有鑒於此，有必要提供一種工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質，採用雲邊協同的方式分析現場資料並對現場設備進行回饋控制。
本申請提供一種工業互聯網的雲邊協同處理方法，包括：
接收電子裝置的網關採集並發送的工業設備的現場消息；
根據預設規則判斷所述現場消息是否具有優先順序；
在所述現場消息具有優先順序時，將所述現場消息轉換為待處理事件；
根據優先順序分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施；
根據所述待處理事件對應的處理措施對所述工業設備進行回饋控制；
在所述現場消息不具有優先順序時，將所述現場消息傳送至雲平臺進行處理。
可選地，所述接收電子裝置的網關採集並發送的工業設備的現場消息包括：
藉由所述網關採集所述工業設備的傳感設備偵測的現場資料；
根據所述工業設備的設備資訊將所述現場資料轉換為具有標準格式的所述現場消息。
可選地，所述根據預設規則判斷所述現場消息是否具有優先順序包括：
判斷所述電子裝置的規則引擎是否包含所述現場消息對應的優先順序資訊，其中，所述規則引擎記錄有所述預設規則；
在判定所述規則引擎包含所述現場消息對應的優先順序資訊時，藉由所述規則引擎定義所述現場消息的優先順序。
可選地，所述方法還包括：
將所述待處理事件存儲至所述電子裝置的暫存器，根據優先順序及時間順序將所述待處理事件加入所述暫存器的事件處理佇列。
可選地，所述根據優先順序分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施包括：
從所述事件處理佇列中選取最優先的待處理事件，確定所述最優先的待處理事件對應的函數；
根據所述最優先的待處理事件對應的函數獲取所述待處理事件所需的物理資源；
基於獲取的所述物理資源，根據所述函數對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施。
可選地，所述方法還包括：
將所述現場消息、所述現場消息對應的待處理事件及所述待處理事件對應的處理措施封裝上傳至所述雲平臺，並釋放所述物理資源。
可選地，所述將所述現場消息傳送至雲平臺進行處理包括：
在所述雲平臺將所述現場消息轉換為所述待處理事件，確定所述待處理事件對應的函數；
藉由所述雲平臺分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施；
根據所述雲平臺確定的處理措施對所述工業設備進行回饋控制。
可選地，所述根據所述待處理事件對應的處理措施對所述工業設備進行回饋控制包括：
將所述處理措施傳送至所述工業設備的處理組件，藉由所述處理組件對所述工業設備進行回饋控制。
本申請還提供一種電子裝置，包括：
處理器；以及
記憶體，所述記憶體中存儲有多個程式模組，所述多個程式模組由所述處理器載入並執行上述的工業互聯網的雲邊協同處理方法。
本申請還提供一種電腦可讀存儲介質，其上存儲有至少一條電腦指令，所述指令由處理器並載入執行上述的工業互聯網的雲邊協同處理方法。
上述工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質採用雲邊協同的方式分析現場資料並對現場設備進行回饋控制，藉由邊緣計算層對具有優先順序的事件進行處理，藉由雲平臺對無優先順序的時間進行處理，可以採用較少的運算資源優先處理緊急的現場運算需求，有效提高生產效率。
為了能夠更清楚地理解本申請的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施例對本申請進行詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本申請，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本申請。
請參閱圖1所示，為本申請較佳實施方式提供的工業互聯網的雲邊協同處理方法的應用環境架構示意圖。
本申請中的工業互聯網的雲邊協同處理方法應用在電子裝置1中，所述電子裝置1與多個工業設備2及雲平臺3藉由網路建立通訊連接。所述網路可以是有線網路，例如工業匯流排，也可以是無線網路，例如無線電、無線保真（Wireless Fidelity, WIFI）、蜂窩、衛星、廣播等。蜂窩網路可以是4G網路或5G網路。
所述電子裝置1可以為安裝有雲邊協同處理常式的電子設備，例如個人電腦、伺服器等，其中，所述伺服器可以是單一的伺服器、伺服器集群等。所述電子裝置1具有邊緣計算功能。
所述工業設備2可以為工廠生產車間的生產設備，例如表面組裝設備、數控設備等。請參閱圖2所示，所述工業設備2包括多個傳感設備201及處理組件202。在一實施方式中，所述多個傳感設備201可以包括各類感測器，例如溫度感測器、氣壓感測器、電壓感測器、攝像頭等。所述處理組件202為所述工業設備2的管理裝置。
所述雲平臺3可以是伺服器，所述伺服器可以是單一的伺服器、伺服器集群等。所述雲平臺3包括第二規則引擎301、第二暫存器302及資料庫303。
請參閱圖3所示，為本申請較佳實施方式提供的工業互聯網的雲邊協同處理方法的流程圖。根據不同的需求，所述流程圖中步驟的順序可以改變，某些步驟可以省略。
S301，接收電子裝置1的網關40採集並發送的工業設備2的現場消息。
在一實施方式中，所述網關40為工業物聯網網關，支援多種通訊協定，例如Modbus、MQTT、OPC、PLC等，可以實現各種不同協定設備的資料獲取、協定轉換、無線通訊等。
在一實施方式中，S301包括：藉由所述網關40採集所述傳感設備201偵測的現場資料。其中，所述現場資料可以包括溫度、氣壓、電壓、產品圖像等。S301進一步包括：根據所述工業設備2的設備資訊將所述現場資料轉換為具有標準格式的所述現場消息。在一實施方式中，將所述現場資料與所述設備資訊相關聯，將所述設備資訊加入至所述現場資料中，以形成具有標準格式的所述現場消息，即每一現場資料包含對應的設備資訊。例如，將所述設備資訊作為所述現場資料的首碼內容，以形成所述現場消息。其中，所述設備資訊可以包括所述工業設備2的名稱、型號、所處的位置等。
S302，根據預設規則判斷所述現場消息是否具有優先順序。
在一實施方式中，所述電子裝置1設置有第一規則引擎50，所述第一規則引擎50為應用程式元件，用於記錄所述預設規則。例如，所述優先順序包括高、中及低。例如，所述預設規則包括：若所述現場消息與人身安全相關，則所述現場消息具有高優先順序；若所述現場消息與設備安全相關，則所述現場消息具有中優先順序；若所述現場消息與產品品質相關，則所述現場消息具有低優先順序。
在一實施方式中，S302包括：判斷所述電子裝置1的第一規則引擎50是否包含所述現場消息對應的優先順序資訊。分析所述現場消息所屬的類型，確定所述現場消息是否與所述第一規則引擎中的人身安全、設備安全或產品品質相關。
例如，若所述現場消息為粉塵濃度、一氧化碳濃度或二氧化硫濃度，由於所述現場消息為有害氣體的參數，則所述現場消息與人身安全相關，可以確定所述第一規則引擎50包含所述現場消息對應的優先順序資訊。若所述現場消息為設備溫度、濕度或電壓，由於所述現場消息為所述工業設備2的參數，則所述現場消息與設備安全相關，可以確定所述第一規則引擎50包含所述現場消息對應的優先順序資訊。若所述現場消息為產品尺寸，由於所述現場消息為所述工業設備2生產的產品的參數，則所述現場消息與產品品質相關，可以確定所述第一規則引擎50包含所述現場消息對應的優先順序資訊。
在一實施方式中，S302進一步包括：在判定所述第一規則引擎50包含所述現場消息對應的優先順序資訊時，藉由所述第一規則引擎50定義所述現場消息的優先順序。例如，若所述現場消息與人身安全相關，所述第一規則引擎50定義所述現場消息的優先順序為高。
在一實施方式中，S302進一步包括：在判定所述第一規則引擎50未包含所述現場消息對應的優先順序資訊時，確定所述現場消息不具有優先順序。例如，若所述現場消息為生產的產品數量，由於所述現場消息與人身安全、設備安全及產品品質均不相關，可以確定所述第一規則引擎50不包含所述現場消息對應的優先順序資訊，從而確定所述現場消息不具有優先順序。
S303，在所述現場消息具有優先順序時，將所述現場消息轉換為待處理事件。
在一實施方式中，S303包括：在所述現場消息具有優先順序時，判斷所述現場消息是否存在異常，在確定所述現場消息存在異常時，將所述現場消息轉換成的待處理事件為消除所述現場消息存在的異常。在確定所述現場消息不存在異常時，無需將所述現場消息轉換為待處理事件。
在一實施方式中，可以將所述現場消息中的資料與閾值資料或正常資料範圍進行比對，若所述現場消息中的資料未超出閾值資料或落入正常資料範圍，則確定所述現場消息不存在異常。若所述現場消息中的資料超出閾值資料或未落入正常資料範圍，則確定所述現場消息存在異常。例如，所述現場消息中的資料包括某工業設備的溫度為80℃，所述設備的正常溫度範圍為20-60℃，所述現場消息中的資料未落入所述正常溫度範圍，確定所述現場消息存在異常，並將所述現場消息轉換成的待處理事件為降低所述設備的溫度至正常溫度範圍。
S304，將所述待處理事件存儲至所述電子裝置1的第一暫存器60，根據優先順序及時間順序將所述待處理事件加入所述第一暫存器60的事件處理佇列。
在一實施方式中，所述第一暫存器60的事件處理佇列按順序依次為高優先順序現場消息轉換得到的待處理事件、中優先順序現場消息轉換得到的待處理事件、低優先順序現場消息轉換得到的待處理事件。對於相同優先順序現場消息轉換得到的待處理事件，按照時間先後順序進行排列。
S305，根據優先順序分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施。
在一實施方式中，S305包括：從所述事件處理佇列中選取最優先的待處理事件。從所述事件處理佇列中選取排隊最前的待處理事件，以取出最優先的待處理事件。
在一實施方式中，S305進一步包括：確定所述最優先的待處理事件對應的函數。其中，所述函數為預先訓練的模型、預設的演算法或由用户預設的用於分析不同待處理事件的程式，例如神經網路模型、影像處理演算法等。若所述最優先的待處理事件為降低設備的溫度至正常溫度範圍，則確定所述最優先的待處理事件對應的函數為溫度調整演算法。
在一實施方式中，S305進一步包括：根據所述最優先的待處理事件對應的函數獲取所述待處理事件所需的物理資源。所述物理資源包括，但不僅限於，網路頻寬、CPU、GPU。
在一實施方式中，S305進一步包括：基於獲取的所述物理資源，根據所述函數對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施。具體的，基於所述物理資源運行所述函數對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施。例如，利用CPU運行溫度調整演算法分析如何降低設備的溫度至正常溫度範圍，可以確定降低設備的溫度至正常溫度範圍對應的處理措施可以包括採集更多的溫度資料作進一步分析、關閉設備或控制設備執行降溫動作等。
S306，根據所述待處理事件對應的處理措施對所述工業設備進行回饋控制。
在一實施方式中，將所述處理措施傳送至所述工業設備2的處理組件202，藉由所述處理組件202對所述工業設備2進行回饋控制。例如，若所述處理措施包括採集更多的溫度資料作進一步分析，所述處理組件202控制所述工業設備2的傳感設備201繼續偵測設備溫度。若所述處理措施包括關閉設備，所述處理組件202控制所述工業設備2關閉。若所述處理措施包括控制設備執行降溫動作，所述處理組件202控制所述工業設備2執行降溫動作。
S307，將所述現場消息、所述現場消息對應的待處理事件及所述待處理事件對應的處理措施封裝上傳至所述雲平臺3，並釋放所述物理資源。
在一實施方式中，將所述現場消息、所述現場消息對應的待處理事件及所述待處理事件對應的處理措施封裝上傳至所述雲平臺3，存儲在所述雲平臺3的資料庫303內，從而在所述雲平臺3內同步記錄所述現場消息的處理過程。然後進一步釋放獲取的所述物理資源，以便於所述電子裝置1繼續對下一待處理事件進行處理。
S308，在所述現場消息不具有優先順序時，將所述現場消息傳送至雲平臺3進行處理。
在一實施方式中，S308包括：在所述雲平臺3將所述現場消息轉換為所述待處理事件。具體的，將所述現場消息轉換成的待處理事件存儲至所述雲平臺3的第二暫存器302中，並藉由所述第二規則引擎301根據時間先後順序在所述第二暫存器302中形成事件處理佇列。
在一實施方式中，S308進一步包括：從所述第二暫存器302的事件處理佇列中取出待處理事件，確定所述待處理事件對應的函數，藉由所述雲平臺3分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施，將所述處理措施發送至所述電子裝置1，所述電子裝置1根據所述雲平臺3確定的處理措施對所述工業設備2進行回饋控制。
請參閱圖4所示，為本申請較佳實施方式提供的電子裝置的結構示意圖。
所述電子裝置1包括，但不僅限於，處理器10、記憶體20、存儲在所述記憶體20中並可在所述處理器10上運行的電腦程式30、網關40、第一規則引擎50及第一暫存器60。例如，所述電腦程式30為雲邊協同處理常式。所述處理器10執行所述電腦程式30時實現工業互聯網的雲邊協同處理方法中的步驟，例如圖3所示的步驟S301~S308。
示例性的，所述電腦程式30可以被分割成一個或多個模組/單元，所述一個或者多個模組/單元被存儲在所述記憶體20中，並由所述處理器10執行，以完成本申請。所述一個或多個模組/單元可以是能夠完成特定功能的一系列電腦程式指令段，所述指令段用於描述所述電腦程式30在所述電子裝置1中的執行過程。
本領域技術人員可以理解，所述示意圖僅僅是電子裝置1的示例，並不構成對電子裝置1的限定，可以包括比圖示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者不同的部件，例如所述電子裝置1還可以包括輸入輸出設備、網路接入設備、匯流排等。
所稱處理器10可以是中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，還可以是其他通用處理器、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、專用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、現成可程式設計閘陣列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可程式設計邏輯器件、分立門或者電晶體邏輯器件、分立硬體元件等。通用處理器可以是微處理器或者所述處理器10也可以是任何常規的處理器等，所述處理器10是所述電子裝置1的控制中心，利用各種介面和線路連接整個電子裝置1的各個部分。
所述記憶體20可用於存儲所述電腦程式30和/或模組/單元，所述處理器10藉由運行或執行存儲在所述記憶體20內的電腦程式和/或模組/單元，以及調用存儲在記憶體20內的資料，實現所述電子裝置1的各種功能。所述記憶體20可主要包括存儲程式區和存儲資料區，其中，存儲程式區可存儲作業系統、至少一個功能所需的應用程式（比如聲音播放功能、圖像播放功能等）等；存儲資料區可存儲根據電子裝置1的使用所創建的資料（比如音訊資料、電話本等）等。此外，記憶體20可以包括易失性和非易失性記憶體，例如硬碟、記憶體、插接式硬碟，智慧存儲卡（Smart Media Card, SMC），安全數位（Secure Digital, SD）卡，快閃記憶體卡（Flash Card）、至少一個磁碟記憶體件、快閃記憶體器件、或其他記憶體件。
所述第一規則引擎50為應用程式元件，用於記錄預設規則，對現場消息的優先順序進行定義。所述第一暫存器60為緩衝寄存器，用於暫存所述待處理事件，並基於所述預設規則將多個待處理事件形成事件處理佇列。
所述電子裝置1集成的模組/單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個電腦可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本申請實現上述實施例方法中的全部或部分流程，也可以藉由電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的電腦程式可存儲於一電腦可讀存儲介質中，所述電腦程式在被處理器執行時，可實現上述各個方法實施例的步驟。其中，所述電腦程式包括電腦程式代碼，所述電腦程式代碼可以為原始程式碼形式、物件代碼形式、可執行檔或某些中間形式等。所述電腦可讀介質可以包括：能夠攜帶所述電腦程式代碼的任何實體或裝置、記錄介質、U盤、移動硬碟、磁碟、光碟、電腦記憶體、唯讀記憶體（ROM，Read-Only Memory）、隨機存取記憶體（RAM，Random Access Memory）。
本申請提供的工業互聯網的雲邊協同處理方法、電子裝置及存儲介質採用雲邊協同的方式分析現場資料並對現場設備進行回饋控制，藉由邊緣計算層對具有優先順序的事件進行處理，藉由雲平臺對無優先順序的時間進行處理，可以採用較少的運算資源優先處理緊急的現場運算需求，有效提高生產效率。
對於本領域技術人員而言，顯然本申請不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本申請的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本申請。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本申請的範圍由所附申請專利範圍而不是上述說明限定，因此旨在將落在申請專利範圍的等同要件的含義和範圍內的所有變化涵括在本申請內。不應將申請專利範圍中的任何附圖標記視為限制所涉及的申請專利範圍。此外，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數不排除複數。裝置申請專利範圍中陳述的多個單元或裝置也可以由同一個單元或裝置藉由軟體或者硬體來實現。第一，第二等詞語用來表示名稱，而並不表示任何特定的順序。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
1:電子裝置 10:處理器 20:記憶體 30:電腦程式 40:網關 50:第一規則引擎 60:第一暫存器 2:工業設備 201:傳感設備 202:處理組件 3:雲平臺 301:第二規則引擎 302:第二暫存器 303:資料庫 S301-S308:步驟
圖1是本申請較佳實施方式提供的工業互聯網的雲邊協同處理方法的應用環境架構示意圖。 圖2是本申請較佳實施方式提供的工業設備、電子裝置及雲平臺的結構示意圖。 圖3是本申請較佳實施方式提供的工業互聯網的雲邊協同處理方法的流程圖。 圖4是本申請較佳實施方式提供的電子裝置的結構示意圖。
S301-S308:步驟

Claims (10)

  1. 一種工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述方法包括： 接收電子裝置的網關採集並發送的工業設備的現場消息； 根據預設規則判斷所述現場消息是否具有優先順序； 在所述現場消息具有優先順序時，將所述現場消息轉換為待處理事件； 根據優先順序分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施； 根據所述待處理事件對應的處理措施對所述工業設備進行回饋控制； 在所述現場消息不具有優先順序時，將所述現場消息傳送至雲平臺進行處理。
  2. 如請求項1所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述接收電子裝置的網關採集並發送的工業設備的現場消息包括： 藉由所述網關採集所述工業設備的傳感設備偵測的現場資料； 根據所述工業設備的設備資訊將所述現場資料轉換為具有標準格式的所述現場消息。
  3. 如請求項1所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述根據預設規則判斷所述現場消息是否具有優先順序包括： 判斷所述電子裝置的規則引擎是否包含所述現場消息對應的優先順序資訊，其中，所述規則引擎記錄有所述預設規則； 在判定所述規則引擎包含所述現場消息對應的優先順序資訊時，藉由所述規則引擎定義所述現場消息的優先順序。
  4. 如請求項3所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述方法還包括： 將所述待處理事件存儲至所述電子裝置的暫存器，根據優先順序及時間順序將所述待處理事件加入所述暫存器的事件處理佇列。
  5. 如請求項4所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述根據優先順序分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施包括： 從所述事件處理佇列中選取最優先的待處理事件，確定所述最優先的待處理事件對應的函數； 根據所述最優先的待處理事件對應的函數獲取所述待處理事件所需的物理資源； 基於獲取的所述物理資源，根據所述函數對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施。
  6. 如請求項5所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述方法還包括： 將所述現場消息、所述現場消息對應的待處理事件及所述待處理事件對應的處理措施封裝上傳至所述雲平臺，並釋放所述物理資源。
  7. 如請求項1所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述將所述現場消息傳送至雲平臺進行處理包括： 在所述雲平臺將所述現場消息轉換為所述待處理事件，確定所述待處理事件對應的函數； 藉由所述雲平臺分配資源對所述待處理事件進行分析，確定所述待處理事件對應的處理措施； 根據所述雲平臺確定的處理措施對所述工業設備進行回饋控制。
  8. 如請求項1所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法，其中，所述根據所述待處理事件對應的處理措施對所述工業設備進行回饋控制包括： 將所述處理措施傳送至所述工業設備的處理組件，藉由所述處理組件對所述工業設備進行回饋控制。
  9. 一種電子裝置，其中，所述電子裝置包括： 處理器；以及 記憶體，所述記憶體中存儲有多個程式模組，所述多個程式模組由所述處理器載入並執行如請求項1至8中任一項所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法。
  10. 一種電腦可讀存儲介質，其上存儲有至少一條電腦指令，其中，所述指令由處理器載入並執行如請求項1至8中任一項所述之工業互聯網的雲邊協同處理方法。
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