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    重庆时时彩开奖规则: 一种数字化油田分布式主RTU系统及井口RTU网络通讯中继方法.pdf

    关 键 词:
    一种 数字化 油田 分布式 RTU 系统 井口 网络通讯 中继 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410178332.9

    申请日:

    2014.04.29

    公开号:

    CN103944843A

    公开日:

    2014.07.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):H04L 25/20变更事项:发明人变更前:李江红 刘科峰 马鹏刚变更后:李江红 章莉敏 付蒙 巩全成 刘科峰 马鹏刚|||实质审查的生效IPC(主分类):H04L 25/20申请日:20140429|||公开
    IPC分类号: H04L25/20; G08C19/00 主分类号: H04L25/20
    申请人: 西北工业大学
    发明人: 李江红; 刘科峰; 马鹏刚
    地址: 710072 陕西省西安市友谊西路127号
    优先权:
    专利代理机构: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 蔡和平
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410178332.9

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2017.01.25|||2014.11.19|||2014.08.20|||2014.07.23

    法律状态类型:

    授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种数字化油田分布式主RTU系统及井口RTU网络通讯中继方法,包括:1)加载任务监护集合;2)扫描节点网络,判别并记录活动节点;3)由上位数据通讯处理??榻邮丈衔徽究叵低诚麓锶挝裰噶?;4)任务中继处理单元实现对测控任务指令解析处理;5)在任务记录处理单元中对测控任务指令进行搜索与匹配;6)选择进行直接或间接中继处理,完成本次网络通讯中继过程;7)重复上述步骤1)至6),循环网络通讯中继过程。本发明利用多节点井口RTU网络通讯中继方法,解决了原有系统中有效数据丢失严重的问题,极大地提高了原有网络的通讯响应成功率,实际有效数据达到了95%以上;从而实现通讯数据可靠、无损地完成传输。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种数字化油田分布式主RTU系统,其特征在于,该分布式主RTU系统包括:
    ——上位数据通讯处理???1),由网络通讯器组件构成,用于同上位站控系统进行通讯;
    ——RTU网络通讯中继处理???3),包括子网扫描处理单元(4)、任务中继处理单元(5)、任务监护处理单元(6)和任务记录处理单元(7),用于将上位数据通讯处理???1)传输的上位站控系统的数据无损中继后,通过下位数据通讯处理???2)传输至下位井口RTU网络;
    ——下位数据通讯处理???2),由串行收发器组件构成,用于同下位井口RTU网络进行通讯;
    所述上位数据通讯处理???1)得到上位站控系统的RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理???3)进行数据无损中继,中继后的数据由下位数据通讯处理???2)传输至下位井口RTU网络;或者下位数据通讯处理???2)得到下位井口RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理???3)进行数据无损中继,中继后的数据由上位数据通讯处理???1)传输至上位站控系统,从而完成控系统与数字化油田系统末梢多节点井口RTU网络通讯。

    2.  根据权利要求1所述的分布式主RTU系统,其特征在于,所述子网扫描处理单元(4)用于扫描系统下位井口RTU网络中节点状态,同时将扫描到的节点标识记录;
    所述任务中继处理单元(5)用于处理上位数据通讯处理???1)接收到的任务指令;
    所述任务监护处理单元(6)用于轮询当前下位井口RTU网络中活动的节点,反复执行预定义的监护任务集合中的任务;
    所述任务记录处理单元(7)用于记录和维护子网扫描处理单元(4)、任务中继处理单元(5)、任务监护处理单元(6),以及包括下位井口RTU网络的工作参数信息、工作状态信息、工况控制动作执行信息的处理过程信息。

    3.  根据权利要求1或2所述的分布式主RTU系统,其特征在于,所述任务中继处理单元(5)直接中继上位数据通讯处理???1)与下位数据通讯处理???2)之间的通讯内容。

    4.  根据权利要求1或2所述的分布式主RTU系统,其特征在于,所述任务中继处理单 元(5)从任务记录处理单元(7)获取任务监护状态,通过上位数据通讯处理???1)回复已完成监护的任务结果,间接中继上位数据通讯处理???1)与下位数据通讯处理???2)之间的通讯内容。

    5.  根据权利要求1所述的分布式主RTU系统,其特征在于,分布式主RTU系统进一步包括:
    前置管理功能???8),前置管理功能???8)包括功图信息处理单元(9)、脱机工作处理单元(10)和故障应急处理单元(11),用于上位站控系统失联情况下进行前置管理,允许现场调看功图信息、实施持续自主系统作业和处理发生的紧急故障;
    所述前置管理功能???8)与RTU网络通讯中继处理???3)相连。

    6.  根据权利要求5所述的分布式主RTU系统,其特征在于,所述功图信息处理单元(9)用于处理和调看任务记录处理单元(7)所记录的历史功图信息。

    7.  根据权利要求5所述的分布式主RTU系统,其特征在于,所述脱机工作处理单元(10)用于控制下位井口RTU网络进行自主系统作业。

    8.  根据权利要求5所述的分布式主RTU系统,其特征在于,所述故障应急处理单元(11)用于控制下位井口RTU网络在产生紧急故障时采取响应的应急措施。

    9.  一种数字化油田站控系统与末梢多节点井口RTU网络通讯中继方法,其特征在于:该方法包括下述步骤:
    1)加载任务监护集合,该集合是根据系统中通讯内容提取的常用任务列表;
    2)扫描节点网络,判别并记录当前网络所有活动节点;
    3)由上位数据通讯处理???1)接收上位站控系统下达的测控任务指令;
    ①收到上位站控系统下达的测控任务指令时,进入步骤4)执行任务指令解析处理;
    ②未收到上位站控系统下达的测控任务指令时:
    a任务监控空闲时,重新执行子网扫描,保存子网扫描处理结果后返回至步骤1);
    b任务监控正忙时,继续执行任务监控,保存任务监控处理结果后返回至步骤1);
    4)任务中继处理单元(5)实现对测控任务指令解析处理;
    ①判别符合直接中继规则时,进入步骤6)执行直接中继处理;
    ②判别不符合直接中继规则时,进入步骤5)进行搜索与匹配处理;
    5)在任务记录处理单元(7)中对测控任务指令进行搜索与匹配;
    6)选择进行直接或间接中继处理,完成本次网络通讯中继过程;
    ①如果测控任务指令匹配成功,通过上位数据通讯处理???1)回复已完成监护的任务结果至上位站控系统,保存间接中继的过程数据,完成本次通讯的间接中继处理过程;
    ②如果测控任务指令匹配失败,通过下位数据通讯处理???2)转发未匹配的测控任务指令,并将下位数据通讯处理???2)接收的任务结果通过上位数据通讯处理???1)回复至上位站控系统,保存直接中继的过程数据,完成本次通讯的直接中继处理过程;
    7)重复上述步骤1)至6),循环网络通讯中继过程。

    说明书

    说明书一种数字化油田分布式主RTU系统及井口RTU网络通讯中继方法
    技术领域
    本发明属于石油化工领域,具体涉及一种数字化油田分布式主RTU系统以及多节点井口RTU通讯中继方法,用于井场特殊工况下通讯数据的中继传输及井口RTU的自主管理。
    背景技术
    目前在数字化油田中为了能有效地发现油井、地层、油藏的变化,可用油井远程测控系统,通过在抽油机上安装位移传感器和载荷传感器,检测抽油机的工况,实时在线监测抽油机工作参数,及时发现故障并报警,及时维护。在每个井口安装一台RTU检测井口注水阀组间数据和抽油机数据,由于大多数井场分布在山川旷野之中,因此现有的井口RTU一般采用485有线结合433MHz无线透传方式传送至站控系统进行监控,RTU每天采集大量数据,但实际有效数据不足70%,存在数据丢失严重,历史数据不可追溯等问题。并且在上位站控系统定期维护或通讯失联的情况下,下位井口RTU处于非自主维持状态,无法现场提取功图、无法及时发现故障,更无法及时进行故障应急处理,不能够自主地、安全地进行系统作业,不能够第一时间响应故障状态,影响井场生产效率,并可能带来重大生成安全隐患。
    发明内容
    本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种数字化油田分布式主RTU系统,利用多节点井口RTU网络通讯中继方法,解决了原有系统中有效数据丢失严重的问题,实际有效数据达到了95%以上,同时在与上位站控系统失联的情况下,仍然可以进行功图信息处理、脱机工作处理和故障应急处理,保证井场高效地、安全地、持续的完成自主作业。
    本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
    一种数字化油田分布式主RTU系统,该RTU系统包括:
    ——上位数据通讯处理???,由网络通讯器组件构成,用于同上位站控系统进行通讯;
    ——RTU网络通讯中继处理???,包括子网扫描处理单元、任务中继处理单元、任务监护处理单元和任务记录处理单元,用于将上位数据通讯处理??榇涞纳衔徽究叵低车氖菸匏鹬屑毯?,通过下位数据通讯处理??榇渲料低诚挛痪赗TU网络;
    ——下位数据通讯处理???,由串行收发器组件构成,用于同系统下位井口RTU网络进行通讯;
    所述上位数据通讯处理??榈玫缴衔徽究叵低车腞TU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理??榻惺菸匏鹬屑?,中继后的数据由下位数据通讯处理??榇渲料低诚挛痪赗TU网络;或者下位数据通讯处理??榈玫较挛痪赗TU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理??榻惺菸匏鹬屑?,中继后的数据由上位数据通讯处理??榇渲辽衔徽究叵低?,从而完成控系统与数字化油田系统末梢多节点井口RTU网络通讯。
    进一步地,所述子网扫描处理单元用于扫描系统下位井口RTU网络中节点状态,同时将扫描到的节点标识记录;
    所述任务中继处理单元用于处理上位数据通讯处理??榻邮盏降娜挝裰噶?;
    所述任务监护处理单元用于轮询当前下位井口RTU网络中活动的节点,反复执行预定义的监护任务集合中的任务;
    所述任务记录处理单元用于记录和维护子网扫描处理单元、任务中继处理单元、任务监护处理单元,以及包括下位井口RTU网络的工作参数信息、工作状态信息、工况控制动作执行信息的处理过程信息。
    进一步地,所述任务中继处理单元直接中继上位数据通讯处理??橛胂挛?数据通讯处理??橹涞耐ㄑ赌谌?。
    进一步地,所述任务中继处理单元从任务记录处理单元获取任务监护状态,通过上位数据通讯处理??榛馗匆淹瓿杉嗷さ娜挝窠峁?,间接中继上位数据通讯处理??橛胂挛皇萃ㄑ洞砟?橹涞耐ㄑ赌谌?。
    进一步地,RTU系统进一步包括:
    前置管理功能???,前置管理功能??榘üν夹畔⒋淼ピ?、脱机工作处理单元和故障应急处理单元,用于上位站控系统失联情况下进行前置管理,允许现场调看功图信息、实施持续自主系统作业和处理发生的紧急故障;
    所述前置管理功能??橛隦TU网络通讯中继处理??橄嗔?。
    进一步地,所述功图信息处理单元用于处理和调看任务记录处理单元所记录的历史功图信息。
    进一步地,所述脱机工作处理单元用于控制下位井口RTU网络进行自主系统作业。
    进一步地,所述故障应急处理单元用于控制下位井口RTU网络在产生紧急故障时采取响应的应急措施。
    相应地,本发明进而给出了一种数字化油田站控系统与末梢多节点井口RTU网络通讯中继方法,该方法包括下述步骤:
    1)加载任务监护集合,该集合是根据系统中通讯内容提取的常用任务列表;
    2)扫描节点网络,判别并记录当前网络所有活动节点;
    3)由上位数据通讯处理??榻邮丈衔徽究叵低诚麓锏牟饪厝挝裰噶?;
    ①收到上位站控系统下达的测控任务指令时,进入步骤4)执行任务指令解析处理;
    ②未收到上位站控系统下达的测控任务指令时:
    a任务监控空闲时,重新执行子网扫描,保存子网扫描处理结果后返回至步骤1);
    b任务监控正忙时,继续执行任务监控,保存任务监控处理结果后返回至步骤1);
    4)任务中继处理单元实现对测控任务指令解析处理;
    ①判别符合直接中继规则时,进入步骤6)执行直接中继处理;
    ②判别不符合直接中继规则时,进入步骤5)进行搜索与匹配处理;
    5)在任务记录处理单元中对测控任务指令进行搜索与匹配;
    6)选择进行直接或间接中继处理,完成本次网络通讯中继过程;
    ①如果测控任务指令匹配成功,通过上位数据通讯处理??榛馗匆淹瓿杉嗷さ娜挝窠峁辽衔徽究叵低?,保存间接中继的过程数据,完成本次通讯的间接中继处理过程;
    ②如果测控任务指令匹配失败,通过下位数据通讯处理??樽⑽雌ヅ涞牟饪厝挝裰噶?,并将下位数据通讯处理??榻邮盏娜挝窠峁ü衔皇萃ㄑ洞砟?榛馗粗辽衔徽究叵低?,保存直接中继的过程数据,完成本次通讯的直接中继处理过程;
    7)重复上述步骤1)至6),循环网络通讯中继过程。
    本发明RTU网络通讯中继处理??槟芄蛔灾鞯?、适时地、智能地实施井口RTU子网节点扫描、自动选择任务代理方式完成网络中继、优选执行预定义的监护任务集合中的任务、大量可靠完整有序地保存任务监护处理单元的处理结果。
    本发明相对于现有技术,具有下述有益效果:
    1)发明的RTU网络通讯中继处理???,采用了任务记录处理单元中对通讯数据进行大容量持久化存储,可以明显降低数据的缺失、碎片化现象,使历史数据具有可追溯性;
    2)发明的RTU网络通讯中继处理???,通过任务中继处理单元以间接中继 方式最大限度的回传历史状态数据,使得在下位井口RTU网络中的数据丢失或遭到破坏的情况下,仍然可以成功响应上位站控系统大部分任务指令,极大地提高了原有网络的通讯响应成功率;
    3)发明的RTU网络通讯中继处理???,通过任务中继处理单元以直接中继方式可以在下位井口RTU通讯链路不稳定的情况下进行多次重试处理,从而实现通讯数据可靠、无损地完成传输;
    4)发明的前置管理功能???,通过功图信息处理单元可以在油井现场数字化油田分布式主RTU系统前完成功图信息的调看;
    5)发明的前置管理功能???,通过脱机工作处理单元可以在上位站控系统失联情况下,仍然保证下位井口RTU自主地、持续的完成系统作业,提高了原有井场作业时间;
    6)发明的前置管理功能???,通过故障应急处理单元可以在上位站控系统失联情况下,当出现下位井口RTU出现故障或油井作业故障时,及时地进行故障应急处理,保证井场的生产作业安全;
    7)发明利用多节点井口RTU网络通讯中继方法,解决了原有系统中有效数据丢失严重的问题,实际有效数据达到了95%以上;
    8)发明利用数字化油田分布式主RTU系统,解决了原有系统中失联状态下无法自主持续作业,无法现场提取功图、无法及时发现故障,更无法及时进行故障应急处理的问题,有效保证了井场高效地、安全地、持续的完成自主作业。
    本发明系统有效地避免了原有数字化油田系统中的网络竞争拥挤、最大化地保存数字化油田系统末梢多节点井口RTU的状态数据,保证了历史数据的安全性和可靠性,明显地降低数据的缺失、碎片化现象,极大地提高了原有网络的通讯响应成功率;在数字化油田分布式主RTU系统与上位站控系统失联的情况下,仍然可以进行自主地、安全地、持续地系统作业,提高了井场作业时间,保障了井场作业安全。
    附图说明
    图1是本发明数字化油田分布式主RTU系统应用结构框图。
    图2是本发明数字化油田分布式主RTU系统结构框图。
    图3是本发明一种多节点井口RTU网络通讯中继方法流程图。
    具体实施方式
    如图1所示,为本发明系统应用框图,本发明数字化油田分布式主RTU系统通过上位站控系统呈网络分布形式,分布式主RTU系统连接有若干个下位井口RTU网络。
    如图2所示,本发明的数字化油田分布式主RTU系统,包括上位数据通讯处理???、下位数据通讯处理???及RTU网络通讯中继处理???,其中,
    上位数据通讯处理???,由网络通讯器组件构成,用于同上位站控系统进行通讯;
    RTU网络通讯中继处理???,包括子网扫描处理单元4、任务中继处理单元5、任务监护处理单元6和任务记录处理单元7,用于将上位数据通讯处理???传输的上位站控系统的数据无损中继后,通过下位数据通讯处理???传输至系统下位井口RTU网络;RTU网络通讯中继处理??槟芄蛔灾鞯?、适时地、智能地实施井口RTU子网节点扫描、自动选择任务代理方式完成网络中继、优选执行预定义的监护任务集合中的任务、大量可靠完整有序地保存任务监护处理单元的处理结果。
    下位数据通讯处理???,由串行收发器组件构成,用于同系统下位井口RTU网络进行通讯;
    其中,上位数据通讯处理???得到上位站控系统的RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理???进行数据无损中继,中继后的数据由下位数据通讯处理???传输至系统下位井口RTU网络;或者下位数据通讯处理???得到下位井口RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理???进行 数据无损中继,中继后的数据由上位数据通讯处理???传输至上位站控系统,从而完成控系统与数字化油田系统末梢多节点井口RTU网络通讯,并且过程中的通讯数据可以自动完成持久化存储。
    在网络通讯中级处理系统中,子网扫描处理单元4用于扫描系统下位井口RTU网络中节点状态,同时将扫描到的节点标识记录。任务中继处理单元5用于处理上位数据通讯处理???接收到的任务指令。任务监护处理单元6用于轮询当前下位井口RTU网络中活动的节点,反复执行预定义的监护任务集合中的任务。任务记录处理单元7用于记录和维护任务监护处理单元6的处理结果。
    任务中继处理单元5能够直接中继上位数据通讯处理???与下位数据通讯处理???之间的通讯内容。任务中继处理单元5可以从任务记录处理单元7获取任务监护状态,通过上位数据通讯处理???回复已完成监护的任务结果,间接中继上位数据通讯处理???与下位数据通讯处理???之间的通讯内容。
    本发明的系统中还设置了前置管理功能???,前置管理功能???包括功图信息处理单元9、脱机工作处理单元10和故障应急处理单元11,用于上位站控系统失联情况下进行前置管理,允许现场调看功图信息、实施持续自主系统作业和处理发生的紧急故障;前置管理功能???连接在RTU网络通讯中继处理???与上位数据通讯处理???之间。
    其中,在前置管理功能???中,功图信息处理单元9能够处理和调看任务记录处理单元7所记录的历史功图信息。脱机工作处理单元10能够从任务记录处理单元7获取任务监护状态,分析下位井口RTU网络工作状态,通过网络通讯中继???经过下位通讯处理???与下位井口RTU网络进行任务通讯,进行正常系统作业调控。故障应急处理单元11能够在脱机工作处理单元10判定下位井口RTU网络工作状态出现故障情况下,通过网络通讯中继???经过下位通讯处理???与下位井口RTU网络进行任务通讯,及时地进行故障应急处理。
    图3所示,本发明的数字化油田站控系统与末梢多节点井口RTU网络通讯中继方法,通过下述步骤实现:
    1)加载任务监护集合,该集合是根据系统中通讯内容提取的常用任务列表;
    2)扫描节点网络,判别并记录当前网络所有活动节点;
    3)由上位数据通讯处理???接收上位站控系统下达的测控任务指令;
    ①收到上位站控系统下达的测控任务指令时,进入步骤4)执行任务指令解析处理;
    ②未收到上位站控系统下达的测控任务指令时:
    a任务监控空闲时,重新执行子网扫描,保存子网扫描处理结果后返回至步骤1);
    b任务监控正忙时,继续执行任务监控,保存任务监控处理结果后返回至步骤1);
    4)任务中继处理单元5实现对测控任务指令解析处理;
    ①判别符合直接中继规则时,进入步骤6)执行直接中继处理;
    ②判别不符合直接中继规则时,进入步骤5)进行搜索与匹配处理;
    5)在任务记录处理单元7中对测控任务指令进行搜索与匹配;
    6)选择进行直接或间接中继处理,完成本次网络通讯中继过程;
    ①如果测控任务指令匹配成功,通过上位数据通讯处理???回复已完成监护的任务结果至上位站控系统,保存间接中继的过程数据,完成本次通讯的间接中继处理过程;
    ②如果测控任务指令匹配失败,通过下位数据通讯处理???转发未匹配的测控任务指令,并将下位数据通讯处理???接收的任务结果通过上位数据通讯处理???回复至上位站控系统,保存直接中继的过程数据,完成本次通讯的直接中继处理过程;
    7)重复上述步骤1)至6),循环网络通讯中继过程。
    本发明数字化油田站控系统与末梢多节点井口RTU网络通讯中继方法,有效地避免了原有数字化油田系统中的网络竞争拥挤、最大化地保存数字化油田系统末梢多节点井口RTU的状态数据,保证了历史数据的安全性和可靠性,明显地降低数据的缺失、碎片化现象,极大地提高了原有网络的通讯响应成功率。
    具体实施方法的内容如下:
    假如上位站控系统发出读取某下位井口RTU网络功图数据任务指令,首先由上位通讯处理??榻邮崭萌挝裰噶?,然后由网络通讯中继处理??橹械娜挝裰屑檀淼ピ卸系鼻叭挝裰噶钍欠穹现苯又屑坦嬖?,由于该指令已经包含在监护任务集合之内,所以不符合直接中继规则,再查询任务记录处理单元中的任务监护记录是否已经存在本次任务的监护结果,如果匹配到任务监护记录,则通过上位通讯处理??榛馗锤萌挝裰噶畹娜挝窦嗷ご斫峁缴衔徽究叵低?,完成当前任务指令的间接中继过程;如果没有匹配到任务监控记录,则通过下位通讯处理??橄蛳挛痪赗TU网络代理发送当前任务指令,等待接收到下位井口RTU网络处理结果后,通过上位通讯处理??榉⑺椭辽衔徽究叵低?,完成当前任务指令的直接中继过程。
    假如上位站控系统正在查询其他站点信息时,当前系统就不会收到上位站控系统的任务指令,此时,网络通讯中继处理??橹械娜挝窦嗷ご淼ピ嶂葱性ざㄒ宓募嗷と挝窦现械娜挝?,对所有活动的下位井口RTU网络进行轮询处理,通过算法评估任务监护处理单元中的任务时间,当任务时间充裕时,判定工作空闲,可以执行子网扫描处理,重新扫描下位井口RTU网络的活动状态,当任务时间较大时,判定工作正忙,继续进行任务监护处理。
    假如上位站控系统维护或故障,或上位站控系统线路故障,都可能产生与上位站控系统通讯的情况,如果出现紧急故障,在与上位站控系统通讯失联情况下,前置管理功能??槠舳?,其中功图信息处理单元允许工作人员现场处理 和调看任务记录处理单元所记录的历史功图信息;其中脱机工作处理单元实时从任务记录处理单元获取任务监护状态,分析下位井口RTU网络工作参数信息,通过通讯中继处理??榇涂刂乒ぷ魅挝裰噶?,仍然保证下位井口RTU网络自主地、持续的完成系统作业;其中故障应急处理单元通过网络通讯中继??榫挛煌ㄑ洞砟?橛胂挛痪赗TU网络进行任务通讯;当出现下位井口RTU网络出现故障或油井作业故障时,根据故障应急预案及时地进行故障应急处理,保证井场的生产作业安全。
    以上所述,仅是本发明针对本发明应用的实施例,可以使本领域的技术人员更全面的理解本发明,但并非对本发明做任何限制。按照本发明技术方案,上述实施例可举出很多例子。凡是根据本发明技术方案所给出的范围和对以上实施例所做的任何简单的修改和变更,均属于本发明技术方案的?;し段?。大量的实验结果表明,在本发明权利要求书所提出的范围,均可达到本发明的目的。

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