DSA8401后台监控系统技术使用说明书.docx

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DSA8401后台监控系统技术使用说明书

DSA8401后台监控系统技术使用说明书

第一章系统技术说明

1、1DSA8401系统概述

DSA8401后台监控系统是由南瑞集团城乡电网公司研制开发,能够满足不同电压等级的变电站、开关站、电厂的监视、控制与管理的需要的厂站后台监控系统。

DSA8401系统的网络结构灵活,基于标准的TCP/IP协议,可采用双以太网结构。

软件设计基于C/S和B/S结构,采用客户端/应用服务器/数据库服务器三层架构作为系统的基础技术构架,充分考虑到了系统的易扩充性、开放性、可维护性和可移植性,并采用标准化的开发和设计方法,便于数据共享。

软件设计思想采用面向电力对象的模块化设计思想和标准开放的接口标准,极大提高电力企业自动化水平,保证电网的安全、稳定、经济运行。

DSA8401后台监控系统软件平台的操作系统基于Windows2000平台操作系统,充分发挥Windows操作系统的易用性和友好的特点,为用户提供方便的操作环境。

商用数据库系统采用MicrosoftSQLServer数据库管理系统作为系统存放参数数据和历史数据的数据库。

由于采用了开放标准的数据库接口,所以系统也支持与其它数据库管理系统的互联,如:

Sybase、DB2、Oracle等。

软件开发主要采用标准的C++和C语言,外围离线系统如报表系统、统计分析等采用VB、Dephi、VBA等高级语言,便于用户和现场功能的扩展。

网络系统采用标准的TCP/IP协议,支持双网冗余运行方式,双网系统可用户配置,同时在线运行时自动进行相互监视和负载均衡,保证网络不拥塞,流量均等。

当其中一个网络工作不正常时,双网起到自动备份的作用,双网的自动切换是无缝的。

DSA8401系统的图形系统是面向电力设备对象的,采用OpenGL三维图形编程环境,支持图模库一体化的绘图方式,在绘图的同时自动建立设备对象库,同时自动实现到SCADA系统的映射。

DSA8401硬件平台以Alpha工作站或高档PC机为主,配合先进的软件系统,为用户提供可靠、安全、易用的操作平台,网络采用10M/100M自适应双以太网,保证网络冗余。

DSA8401后台监控系统具有数据采集与处理、控制操作、防误闭锁、报警及事件记录处理、历史数据记录、显示与打印、故障录波显示分析、工作票操作票、VQC电压无功质量控制、事故追忆与故障回放、继电保护工程师站、小电流接地选线、系统自诊断自恢复、设备管理、远程监视与维护、数据转发等功能。

1、2DSA8401系统特点:

⑴标准的数据库平台

系统支持标准的SQL数据库查询语言定义及操纵数据库,支持并发操作,数据库可以动态扩展,为用户的二次开发提供保证。

商用数据库系统可采用MicrosoftSQLServer、Sybase、DB2、Oracle等数据库管理系统之一,根据用户要求可进行遗留系统的数据库的导入,保护用户先期投资。

为保证SCADA实时性的要求,自行开发了实时数据库系统。

实时数据库系统是面向对象的、具有C/S模式的数据库管理系统,支持标准的SQL语言访问,是快速响应的分布式的实时数据库系统。

实时数据库系统采用客户服务器的设计模式,支持网络的存取,访问透明,同时提供同步访问、并发访问的锁控制能力。

系统具有可实时在线修改数据库、动态加载商用库表、自动同步多服务器数据、实时性高、响应速度快的优点。

多机系统的数据库同步操作自动在线完成,而不需要频繁的重启系统。

⑵灵活的网络结构

系统采用功能分布的C/S和B/S网络结构,可以采用单机,也可采用多机网络方式,扩充方便。

系统支持双网运行方式,双网互相备用、负载自动均衡,满足高端用户需求。

系统的数据及进程可动态迁移,极大的发挥硬件资源的潜力,提高系统的可靠性,优化系统性能。

系统提供了方便的网络节点设置和维护工具,用户可根据现场要求自行设置每个网络节点的功能。

网络系统作为整个系统的支撑平台,实现实时数据的传输、用户报文传输、文件同步复制和保存等功能,同时通过软硬件结合的方式实现系统的安全隔离。

⑶实用的图模库一体化图形系统

系统采用面向对象的设计方法实现系统的图形子系统。

图模库一体化技术指的是在绘制电力图形的同时实现图形电力对象的绘制和数据库的一致性操作,并完成电力连接拓扑模型的建立,进行网络动态拓扑着色。

基于图模库一体化技术,可方便的绘制带有连接含义的电力系统的各种接线图,包括主接线图、系统潮流图、站内潮流图、系统结构图等。

图形系统支持标准的OpenGL三维图形绘制标准,实现三维立体图形的显示。

同时图形子系统支持丰富多彩的用户自定义的图元显示,包括各种格式的图片、动画、自定义动态图元等,基于此用户可方便的绘制各种应用图形,包括曲线、棒图、光字牌图、各种实时报表、保护位置图等。

图形系统具有全网同步功能,从而保证系统的一致性。

⑷先进的电子报表系统

基于EXCEL的标准电子报表系统,提供方便的定制和格式接口,便于用户生成,修改报表,可在线运行,功能强,易学易用。

报表包括各种格式的日、月、年报表,各种统计分析类报表,各种日志类报表,支持图形和表格混合制作,图文并茂。

提供典型报表模版,方便用户使用。

报表具有全网同步功能,从而保证报表全网的一致性。

⑸三层体系结构模式

三层结构是针对于过去的主机终端模式或者服务器客户机模式的区别而成的,它的特点是在后台有一个后端数据支持服务器,在中端有一群应用服务器,提供结合用户业务和具体应用的相关系统解决方案,在前端会有很多的接入设备,通过接入设备与客户机连接,优点是服务器侧的任何变动不会影响客户端的程序,而只需要更改相应的服务访问接口。

这里所提到的服务器的概念并不是指物理上的服务器的含义,而是逻辑上的一种应用服务程序。

DSA8401系统采用三层体系结构,使得客户机终端界面与具体应用相分离,从而使整个系统的部署更加合理,充分发挥应用服务器的高效的优点。

客户机并不直接与数据库服务器交换信息,而是通过中间的应用服务器进行应用分析,然后根据应用的需要到商用服务器中请求所关心的数据,从而降低了商用服务器的负载。

整个系统包含了一组应用服务器,包括SCADA应用服务器、通信管理服务器、报表服务器、历史数据处理服务器、打印服务器等,这些应用服务器的部署并不依赖硬件节点,而是可以自由的组合和配置,即可以运行在同一主机上,亦可根据用户要求分布在不同的主机。

所有应用服务器都可配置为双服务器运行方式,系统自动维护服务器的运行质量,自动进行无缝切换。

⑹成熟稳定的SCADA系统平台

基于公司多年积累经验,SCADA平台稳定可靠,完成数据采集、数据处理、电网控制、事故追忆和事故反演,报警处理、历史数据存储与检索等功能。

SCADA功能丰富灵活,用户可自行定义各种功能的实现细节,而不需要更改核心程序。

⑺完善的报警系统

系统支持分级的报警事件,报警信息的显示格式可自行定义,各主机节点的报警信息可自定义显示规则,从而实现不同功能节点上报警信息显示的不同。

系统支持多媒体语音告警,实现语音报警功能。

系统报警事件记录全面,不仅包括了电力应用事件,而且也包括进程级报警事件,数据库访问和修改事件,操作员对系统内程序的各种操作记录等。

⑻方便的维护和管理手段

提供方便的诊断和调试工具,具有可维护性。

系统具有自诊断、自监视功能,对系统内的所有进程进行监视,若某一进程异常退出,系统根据预先规则可以自动恢复。

⑼丰富的通信规约库

系统具有与微机保护等不同厂家现场IED设备的接口,支持标准的和非标准的多种通信规约,包括CDT规约、IEC101规约、IEC103规约、IEC104规约、MODBUS、1801、DNP等,并支持各种标准规约的变异规约。

系统支持不同通信介质的通信链路,包括串行通信方式,网络通信方式,各种总线通信方式。

支持对不同厂家的微机保护等智能电子设备的远方的访问操作,包括读写定值、远方复归、调阅录波文件等功能。

⑽方便的外部接口

系统可以实现和上级调度、DCS、SIS以及MIS等系统交换信息,并支持局域网/广域网Web浏览功能,实现远程浏览器对系统的访问和查看。

⑾完备的操作票和工作票功能

系统内嵌操作票和工作票系统,操作票系统可与不同厂家的五防系统结合,实现在线开票功能。

利用操作票系统的五防规则,系统实现安全的遥控闭锁。

系统支持直接在接线图上模拟操作,从而验证操作票的正确性。

系统包含完备的操作票、工作票管理功能,包括开票、审票、存票、票合格率统计等,并以不同的形式呈现给用户以便察看分析。

⑿VQC电压无功质量控制功能

系统的VQC功能灵活实用,支持具有3台以上的变压器的各种电压等级的厂站调节,根据用户需要和运行方式的改变策略可自动调整,定值可灵活整定,在保证电压质量的前提下尽量减少供电网络的线路损耗。

⒀可配置的继电保护工程师站

根据用户要求,系统可配置功能灵活的继电保护工程师站。

继电保护工程师站具有与SCADA系统同样的软件结构和访问接口,从而保证继电保护工程师站即可与系统集成在一起运行共享系统资源和数据,亦可作为变电站层独立的系统。

继保工程师站具有对站内所有保护的监视和管理功能。

通过各种通信介质采集和处理各种二次装置信息,并充分利用这些信息,为继电保护运行管理、分析处理电网故障提供支持。

继电保护工程师站具有向多个调度进行数据转发的功能,支持多种通信规约,支持远方调度对站内继保装置的信息查询和定值读写等操作。

⒁与视频系统的无缝结合

系统可与DSA视频监控系统无缝结合,实现保护、测控、通讯、监视、安防一体化的厂站自动化,有效提升了厂站的自动化程度,提高厂站的运行维护水平。

 

1、3系统结构说明:

DSA8401系统三层体系结构图

DSA8401系统是遵循三层体系结构而设计的,分为数据库系统层、应用服务层、客户应用层,三层结构中的各模块协同工作。

数据库系统层负责存储系统的参数数据和历史记录数据,同时利用DBMS提供的功能完成分类统计和历史数据整理。

客户应用层并不直接访问数据库系统层,而是通过各自的应用服务器定制所关心的数据库数据,完成自身的功能。

例如SCADA应用、事故追忆、拓扑着色应用等客户应用层经由SCADA服务器,在SCADA服务器中完成各自的功能处理,通过统一的接口与数据库系统交互数据。

系统采用标准的C/S体系结构,客户侧只负责应用任务的请求,请求信息经过系统的网络子系统发送到指定的应用服务器中,由应用服务器完成各自关心的逻辑功能。

采用这种方式的好处就是,客户侧只关心所定制的任务和界面显示结果,具体的业务逻辑由应用服务器完成,从而保证开发的模块化和系统的可维护性。

系统采用统一的访问接口,从而达到访问的标准化。

所有的客户应用层功能、应用服务器、数据库系统模块都采用了标准统一的开发方式和访问接口,客户应用层的功能模块和应用服务器的功能在部署上不依赖于主机节点,根据用户要求自由配置,即可以运行在一台主机系统中,也可以根据功能进行分布部署。

 

DSA8401系统软件层次图

系统提供统一的访问接口来访问实时数据库和商用数据库,支持标准的SQL语言,这种访问接口对用户来说是透明的,即无论数据库系统在本机还是在其它机器上,都采用统一的访问方式,从而屏蔽不同节点访问的差异,具有节点透明性和位置透明性,方便快捷。

系统的核心模块是分布式的实时数据库系统和网络系统,实时数据库系统是具有真正含义的内存驻留的数据库系统,它可以加载任何应用需要的商用库的表到内存进行快速访问,也可以加载任何自定义的数据表到内存中,充分发挥计算机系统访问内存数据快捷的特性。

对实时库的检索采用了b+tree和hash算法,保证在海量数据存在的情况下的快速访问。

实时数据库系统具有分布特性、并发访问控制、锁机制、自动备份、自动同步任何节点上的对记录的修改的特性。

 

DSA8401系统软件结构图

 

1、4系统网络结构说明:

DSA8401系统是规模可伸缩的节点可配置的灵活的系统,在最简情况下,只需一台主机就能运行全部功能。

对要求较高的不同层次的厂站,可根据情况分别配置不同功能的主机节点,构成功能分布的不同规模的系统,同时可以构成双网冗余热备系统。

DSA8401系统的所有应用服务器都可以设置双机系统进行互相备用,系统自动监测应用服务器的工作质量,从而决定由谁来充当主服务器的角色。

DSA8401系统的商用数据库服务器亦可设置成双机备用方式,系统能够自动同步双服务器中保存的数据记录,从而保证了系统数据的安全性、正确性和可用性。

以下用图示的方式分别表示不同规模的厂站自动化后台系统的结构。

多机系统图

单机系统图

DSA8401系统在网络结构上可分为三层:

间隔层、网络层、变电站层。

网络层支持单双网络结构,通信协议采用标准的电力行业规约,可实现与不同厂家的智能设备的互联,网络层可选用光纤通信网,提高通信的抗干扰能力。

变电站层采用分布式的系统体系结构,可选用单机系统或多机系统。

 

1、5DSA8401系统主要功能:

⑴数据采集与处理

通过不同的通信介质,经由系统的网络层,通过系统的通信采集处理模块实时采集厂站模拟量、开关量、脉冲电度量、温度量等实时信息及各类保护信息,对各类实时数据进行统计、分析、计算。

数据采集:

遥测:

采集有功、无功、电流、电压、有功电量、无功电量、周波、挡位等电气量,湿度、压力、水位等非电气量。

遥信:

采集开关、刀闸、挡位、设备、消防,事故总信号、预告总信号、保护事故信号、保护预告信号。

脉冲电量:

脉冲电量采集、数字式电度表采集。

保护:

保护定值、测量值、跳闸波形、故障跳闸信号、自诊断信号。

模拟量处理:

遥测越限监视及报警,分预告和事故告警,设置越限回差(死区),避免频繁告警,残差处理,可疑遥测处理,死数处理。

合格率统计,负荷率,挡位遥测处理,按1分钟间隔,最小可到1秒钟间隔的记库处理。

进行越限监视及报警,分预告和事故告警,设置越限回差(死区),避免频繁告警,设置事故限差并事故告警。

状态量处理:

单双位置遥信处理,双极性状态不合理时提示告警。

慢遥信开关量处理,合闸超时告警。

挡位遥信处理,遥信取反处理。

开关跳闸统计,区分正常与事故,并根据允许跳闸次数作报警提示。

开关事故跳闸自动退出用户指定画面。

事件顺序记录(SOE),记库处理。

电度量处理:

分时段统计脉冲电量,时段分峰、谷、平、腰四段,电度记库最小间隔为1分钟。

当线路开关检修以旁路母线代送时,相应的遥测和电度自动代替,记库处理。

⑵报警处理

事件的报警分层、分级、分类处理,起到事件的过滤作用;能现场灵活配置报警的处理方式。

报警事件的显示格式、报警条文的前景和背景色、报警在每个节点上的筛选条件可自定义,遥测可设置多种越限级别,包括声响语音的多种报警手段,告警可根据条件闭锁或解除。

报警处理分为事故告警和预告告警,对于事故告警系统自动判断相关开关位置判断事故级别。

告警系统记录全面,包括SCADA系统告警,主机投退告警,进程事项告警,人工操作告警等,告警信息的历史检索条件多种,包括分站检索,分类别检索,分事故类型检索,按时间段检索等多种组合方式。

提供显示丰富的告警提示窗,系统有事故发生时,自动推出指定画面、打印信息、音响或语音告警、告警信息需用户确认。

变位遥信状态在画面上自动闪烁,可选延时清闪或用户干预清闪。

可设置告警信息通过手机短信的方式发送到相关责任人。

⑶SOE及事故追忆

重要遥信变位、保护事件等信息上传SOE事件,系统可根据条件自动生成SOE事件。

系统支持功能完善的事故追忆功能,当判断有事故发生时自动捕捉开关相关的遥信和遥测数据,进行事故追忆记录。

事故追忆的条件和追忆的点数可自行定义,事故追忆的间隔可自行定义。

追忆的结果可直接在接线图上反演,并能自动绘制遥测变化的曲线。

⑷控制操作

对断路器及刀闸进行遥控操作,合闸可检同期、检无压,遥控操作进行必要的防误检查闭锁,操作记库处理。

对变压器挡位实行遥调操作,励磁和功率调节,遥调急停闭锁,记库处理。

对微机保护的软压板进行远方投切,对微机保护设备进行远方复归,对可控制的远方智能设备进行远方投退。

各种操作具备选择、返校、执行、安全闭锁的能力(SBO),只有有权限的操作员通过密码口令和权限教验才可以进行操作。

⑸权限管理

对不同用户可设置不同的管理权限,以确保系统的安全性。

权限的设置是与主机绑定的,保证同一操作员在不同主机上拥有不同的权限。

所有用户必须具有用户名、口令、操作权限,可分配给管理级别的用户最高权限,进行系统得维护,最低级别的用户只能进行画面和数据的浏览而不能进行任何操作。

⑹统计计算

系统提供可编辑的计算功能,可对系统内定义的所有数据包括遥测、遥信、档位、电度、系统数据等进行计算,计算公式编辑灵活,支持逻辑运算和数学运算功能,计算周期可自定义。

系统自动统计遥测、遥信数据的品质,遥测包括越限时间、越限次数、死数时间等;遥信包括变位次数、运行时间,遥控次数等,当变位次数超过指定次数时自动发报警事件,提示操作员。

系统对电能量分时段和方向累计。

系统可对开关所关联的保护动作情况进行统计,设备的投退、通道的异常、主要设备的运行小时数进行统计,变压器停用时间和次数统计,变压器的负荷率、损耗、经济运行的分析统计,母线电压合格率和不平衡率统计,变电站站用电率统计,安全运行天数累计,并可以报表形式进行打印和保存。

⑺画面显示与编辑

系统提供功能强大使用简捷的图形系统,符合windows标准的窗口管理系统,窗口颜色、大小、生成、撤除、移动、缩放、选择等操作可由操作人员设置和修改。

图形系统支持全面的汉字显示和处理能力,任何画面都可由用户自定义和编辑。

通过显示器可对主要电气设备运行参数和运行状态进行监视;可显示电气主接线图、潮流方向图、实时和历史曲线图、棒形图、系统运行工况图、光子牌图、保护信息及配置图、厂用电系统状态图、直流系统图等。

在图上直接可对电力对象进行操作,包括控制、调节、挂牌、人工置数、设备参数查询、统计数据查询、保护设备操作等。

⑻报表功能

系统支持EXCEL电子报表,并提供典型报表模版,方便用户使用。

支持定时和召唤打印方式,可由用户任意设置。

系统支持各种统计及功能报表,包括电量表、各种限值表、运行计划表、操作记录表、系统配置表、系统运行状况统计表、历史记录表和运行参数表等,定时报表、日报表、月报表,各种保护信息及报表,控制操作过程记录及报表,事件顺序记录报表等。

⑼防误闭锁

DSA8401系统支持完备的防误闭锁能力,支持不同厂家的五防系统,并内嵌五防操作票工作站功能。

变电站五防功能含防止误分、合断路器,防止带负荷分、合隔离开关,防止带电挂(合)接地线(接地开关),防止带接地线(接地开关)合断路器(隔离开关),防止误入带电间隔。

DSA8401微机五防系统既可与监控主机共用一台计算机,也可单独设立一台微机五防工作站。

微机五防系统与监控系统具有统一的数据总线,五防模块与监控的其他应用模块一样从同一个实时库获得数据;微机五防系统与监控系统具有统一的数据库组态,五防数据直接从监控数据中挑选测点,编辑五防属性,如合分规则,操作术语的等;微机五防系统与监控系统具有统一的画面编辑,可以直接采用监控的画面作为五防的画面,不用重新制作;微机五防系统与间隔层联锁共享规则库。

系统的操作票系统支持完善的管理功能,包括术语编辑、规则编制、开票、审票、结票、票统计、票管理、票打印功能,支持远程开票、审票功能。

⑽系统自诊断与自恢复

系统具有自监视、自诊断功能。

系统自带类看门狗功能的监视程序,根据初始化配置条件,系统监视所有系统相关进程的运行,一旦发现某一进程异常退出,系统可以自动重新启动该进程而不需要人工干预。

系统支持所有应用服务器的双机热备用能力,系统自动监视应用服务器的运行质量,从而进行无缝的快速自动切换。

⑾维护功能

系统提供的维护工具包括设置类、监视类、备份类、查询类等,涉及到数据库的设置与监视,数据库的备份与同步,系统进程的监视与维护,系统监视记录的查询。

提供通过继电保护工程师站的远程维护功能。

⑿VQC电压无功自动调节

系统支持VQC功能,VQC系统根据电压无功(功率因数)的越限情况,与监控系统共享数据库,通过后台监控系统来接受各种数据,同时通过监控系统发送各种调节命令,对变电站内电压、无功进行综合调节控制。

系统将控制策略划分为多个区域,每个区域依据不同的调节方式采取相应的控制策略。

能够适用于各种电压等级的厂站,能应用于任何一种接线方式,能自动适应系统运行方式的改变。

电压考察目标可选择中压侧或低压侧,能自动判别低压侧和中压侧主变的并列情况。

在主变并列时分接头实现同升同降。

能兼顾三卷变调低压侧电压对中压侧电压的影响或调中压侧电压时对低压侧电压的影响。

动作方案能自动整定,也可手动整定。

在自动整定时能按以下五种方式进行自动整定:

只考虑电压、只考虑无功、电压优先、无功优先、综合考虑。

电压、无功调节定值一天能分多套,根据不同的负荷取用不同的定值。

提供只监视不调节的功能,在需调节时能主动提示运行人员。

VQC程序模块的异常不影响监控后台的正常工作。

⒀网络拓扑分析与着色

系统根据电力设备的连接情况实时自动进行拓扑连接关系计算,并可以用不同颜色区分带电设备和非带电设备,实现拓扑着色功能。

⒁保护信息处理

通过变电站网络层处理二次保护信息,包括保护事件解释,保护定值读写,保护测量值读取,故障录波数据读取与显示分析,保护事件转遥信处理,保护设备管理。

支持不同厂家的微机保护设备,不同的规约格式。

对保护设备的操作有安全的权限限制,避免误操作。

根据用户要求,系统可配置功能灵活的继电保护工程师站。

继电保护工程师站具有与SCADA系统同样的软件结构和访问接口,从而保证继电保护工程师站即可与系统集成在一起运行共享系统资源和数据,亦可作为变电站层独立的系统。

继保工程师站具有对站内所有保护的监视和管理功能。

通过各种通信介质采集和处理各种二次装置信息,并充分利用这些信息,为继电保护运行管理、分析处理电网故障提供支持。

继电保护工程师站具有向多个调度进行数据转发的功能,支持多种通信规约,支持远方调度对站内继保装置的信息查询和定值读写等操作。

 

1、6系统容量和指标

平均无故障间隔时间MTBF>=20000小时(外部设备除外)

系统年可用率>=99.9%

输入及输出信号响应时间<=2秒

事件顺序记录分辨率(SOE)<=2毫秒

模拟量数据更新时间<=2秒

数字量数据更新时间<=1秒

动态画面响应时间<=2秒

系统对时精度<=1毫秒

CPU平均负荷率(正常运行)<30%

CPU平均负荷率(电力系统故障瞬时)<50%

监控系统网络平均负荷率(正常时)<30%

监控系统网络平均负荷率(电力系统故障瞬时)<50%

系统最大模拟量数量<=65536

系统最大开关量数量<=4096*128

系统最大脉冲电度量数量(无限制)

系统最大遥控量数量(无限制)

系统最大遥调量数量(无限制)

系统最大电气调节量数量(无限制)

系统最大设备量数量<=4096*128

系统最大计算模拟量数量(无限制)

系统最大计算开关量数量(无限制)

系统最大计算电度(积分电量)数量(无限制)

历史库存盘容量:

可超过一年,(根据磁盘容量大小决定)

系统时间误差<1ms

双机故障切换时间<30s

 

环境和机房要求

操作温度

15至30

温度变化率

<10

相对湿度

20%至80%

尘埃粒度

>=0.5u

调度所尘埃个数

<18000粒/升

机房尘埃个数

<10000粒/升

无线电干扰

在0.15至500Mhz时<126分贝

磁场干扰场强

<=800A/m(10奥斯特)

交流工作地接地电阻

<=4欧姆

安全保护地接地电阻

<=4欧姆

防雷保护地接地电阻

<=10欧姆

不间断电源

8小时

交流电

210至230伏

周波

49至51赫兹

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