涂志燕
安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801
摘 要 ：通過智能照明控制系統(tǒng)在某賓館電氣工程中的應(yīng)用實(shí)例，從照明控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)及系統(tǒng)軟件等方面，介紹了智能照明控制系統(tǒng)的功能及實(shí)現(xiàn)方式。探討了智能照明控制系統(tǒng)在民用建筑中的適用范圍和發(fā)展前景，并由此進(jìn)一步推斷智能照明控制系統(tǒng)在照明節(jié)能管理上的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞 ：民用建筑；照明節(jié)能 ；智能照明控制系統(tǒng)；總線
0 引 言
目前，我國照明所消耗的電能約占電力總消耗量的 1／6。提高照明系統(tǒng)的能效水平無疑將較大幅度降低照明能耗 ，有效緩解電力供應(yīng)緊張的局面。
國家建設(shè)部對(duì)照明節(jié)能設(shè)計(jì)的要求就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，利用電能、太陽能等能源，力求減少照明系統(tǒng)中的能耗損失。采用智能照明控制系統(tǒng)能夠有效地對(duì)照明進(jìn)行控制，節(jié)約電能。本文以某高級(jí)賓館為應(yīng)用實(shí)例，介紹智能照明控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用和功能。
1 智能照明控制系統(tǒng)
1．1 系統(tǒng)功能
(1)智能照明控制系統(tǒng)是全數(shù)字、模塊化、分布式總線型控制系統(tǒng) ，將控制功能分散給各功能模塊。中央處理器、模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)總線直接通信，可靠性高，控制靈活。
(2)系統(tǒng)根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同時(shí)間的不同用途和室外光亮 自動(dòng)調(diào)節(jié)照明。進(jìn)行場景預(yù)設(shè)，由樓宇自控系統(tǒng)或分控制器通過調(diào)光模塊、調(diào)光器自動(dòng)調(diào)用。
(3)照明控制系統(tǒng)分為獨(dú)立子網(wǎng)式系統(tǒng)，特定于房間或大型的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
(4)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的串行端口，可以較容易地集成到樓宇自控系統(tǒng)的中央控制器，或與其他控制系統(tǒng)組網(wǎng)。
1．2 應(yīng)用范圍
智能照明控制系統(tǒng)可對(duì)白熾燈、熒光燈等多種光源進(jìn)行調(diào)光 ，對(duì)各種場合的燈光進(jìn)行控制，滿足各種環(huán)境對(duì)照明控制的要求。
1．3 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、Pc接口、監(jiān)控計(jì)算機(jī)(大型網(wǎng)絡(luò)需線路耦合器連 接)、時(shí)鐘管理器等部件組成。所有單元器件 (除電源外)均內(nèi)置微處理器和存儲(chǔ)單元，由信號(hào)線(雙絞線或光纖等 )連接成網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)單元均設(shè)置惟一的單元地址，并使用軟件設(shè)定其功能 ，通過輸出單元控制各照明回路負(fù)載。
1．4 數(shù)據(jù)傳輸方式
照明控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式在國際上尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 目前主要有光纖傳輸方式 、雙 絞線傳輸方式、電力載波傳輸方式和無線射頻傳輸方式等。
1．5 控制方式
智能照明常用的控制方式有場景控制、群組組合控制、定時(shí)控制、天文時(shí)鐘、光感探頭控制、就地控制、遠(yuǎn)程控制、圖示化監(jiān)控、應(yīng)急處理、日程計(jì)劃安排等。其主要功能及應(yīng)用場所如下：
(1)場景控制。用戶預(yù)設(shè)多種場景，按動(dòng)一個(gè)按鍵，即可調(diào)用需要的場景。多功能廳、會(huì)議室、體育場館、博物館、美術(shù)館、高級(jí)住宅等場所采用該控制方式。
(2)群組組合控制。可設(shè)定一個(gè)按鍵，對(duì)多個(gè)配電箱(跨區(qū))中的照明回路進(jìn)行開光控制，即一鍵可控制整個(gè)場所的照明開關(guān)。
(3)定時(shí)控制 。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，觸發(fā)相應(yīng)的場景 ，使燈光打開或關(guān)閉。應(yīng)用于地下車庫等大面積場所。
(4)天文時(shí)鐘。輸入當(dāng)?shù)氐慕?jīng)、緯度，系統(tǒng)自動(dòng)推算出當(dāng)天的日出、日落時(shí)間，根據(jù)這個(gè)時(shí)間來控制照明場景的開關(guān)。特別適用于夜景照明、道路照明。
(5)光感探頭控制。根據(jù)光感探頭探測到的照度，控制照明場所相關(guān)燈具的打開或關(guān)閉。常應(yīng)用在寫字樓、圖書館等場所。靠近外窗的燈具可采用光感探頭，根據(jù)天然光的亮度進(jìn)行開、關(guān)，以節(jié)約用電。
(6)就地控制。一般情況下，控制過程自動(dòng)進(jìn)行。在某些情況下，可使用控制面板來強(qiáng)制調(diào)用需要的照明場景模式。
(7)遠(yuǎn)程控制。通過互聯(lián)網(wǎng) (Internet)對(duì)照明控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控?？蓪?duì)系統(tǒng)中的各個(gè)照明控制箱的照明參數(shù)進(jìn)行設(shè)定、修改；對(duì)照明狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制。
(8)圖示化監(jiān)控。用戶可以使用電子地圖功能，對(duì)整個(gè)控制區(qū)域的照明進(jìn)行直觀的控制?？蓪⒄麄€(gè)建筑的平面圖輸入系統(tǒng)中，并用各種不同的顏色來表示該區(qū)域當(dāng)前的狀態(tài)。
(9)應(yīng)急處理。在接收到安保系統(tǒng)、消防系統(tǒng)的警報(bào)后，能自動(dòng)將規(guī)定區(qū)域照明全部打開。
(10)日程計(jì)劃安排。可設(shè)定每天不同時(shí)間段的照明場景狀態(tài)，并將場景調(diào)用情況進(jìn)行記錄、打印輸出，方便管理。
2 應(yīng)用案例
某五星級(jí)賓館是擁有459間自然客房數(shù)的高檔酒店。該建筑內(nèi)各功能空間面積較大，對(duì) 照明控制的要求比較復(fù)雜?？紤]到該工程的主體建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備專業(yè)施工與后期裝潢設(shè)計(jì)均要同時(shí)進(jìn)行，因此，在前期的設(shè)計(jì)過程中，選用的照明系統(tǒng)具有足夠的靈活性。本工 程采用了符合EIB國際總線標(biāo)準(zhǔn)的智能照明控制I-Bus系統(tǒng)，對(duì)賓館內(nèi)大堂、會(huì)議廳、總統(tǒng)套房、各層公共走道照明部分進(jìn)行智能照明控制，有效地節(jié)約了能源，同時(shí)提高了管理人員 的控制效率及工作人員的工作效率，控制方式方便、靈活，并且易于修改、操作、維護(hù)。
2．1 系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)整個(gè)系統(tǒng)只有一條數(shù)據(jù)通信線，沒有大量的電纜附設(shè)和繁雜的控制設(shè)計(jì)。
(2)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊均帶有微處理器，可自主工作，無主從關(guān)系，也無系統(tǒng)主機(jī)。即使其中有一個(gè)模塊發(fā)生故障，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。同時(shí)，可在運(yùn)行中進(jìn)行軟件更新或重新設(shè)定功能，不影響整個(gè)系統(tǒng)的使用。
(3)控制模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)照明箱中，模塊尺寸為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化尺寸，可與微型斷路器安裝在一起，無需專用控制箱。
(4)現(xiàn)場控制面板采用24V安全低電壓供電方式，安全可靠、操作方便。
(5)功能修改、控制修改方便靈活，只需做小的程序調(diào)整，無須現(xiàn)場重新布線。通過人體感應(yīng)，氣象感應(yīng)，時(shí)鐘、光線控制，自動(dòng)運(yùn)行到較好狀態(tài)，節(jié)約能源、方便管理。
(6)所有現(xiàn)場控制面板及人體感應(yīng)器均采用標(biāo)準(zhǔn)86盒安裝方式，施工簡單。不同的面板可隨時(shí)互換，控制更方便，可實(shí)現(xiàn)就地控制。
(7)現(xiàn)場控制用 Triton系列面板可現(xiàn)場記憶場景，隨時(shí)對(duì)場景控制效果進(jìn)行調(diào)整。體積很小的模塊可直接帶最大至20A的負(fù)載，無需使用繼電器。
2．2 系統(tǒng)硬件組成
該工程中智能照明用智能開關(guān)控制，所采用的總線元件均為模塊式元件。驅(qū)動(dòng)器中開／關(guān)控制常用元件為 AT／SX．Y．Z和 SA／SX．Y．ZS，其中x代表該元件控制回路數(shù)量；Y代表觸點(diǎn)容量，表明該回路能承受的最大電流；Z代表該元件版本號(hào)；后綴S表示回路具有 電流檢測功能，適合大空間照明系統(tǒng)。窗簾、卷簾、幕布驅(qū)動(dòng)元件為 JA／SX．X．X，第一個(gè) x代表回路數(shù)量，第二個(gè)x代表電機(jī)電壓等級(jí)，第三個(gè) x代表該元件版本號(hào)。調(diào)光控制常用元件分為熒光燈調(diào)光和非熒光燈調(diào)光。開關(guān)模塊可對(duì)大樓內(nèi)的各種燈具和風(fēng)機(jī)盤管、通風(fēng)設(shè)備、加熱／制冷設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制。傳感器則根據(jù)控制要求及建筑平面圖配置傳感器元件，如 Triton系列面板、溫度控制器、人體感應(yīng)器。
中央控制站通過 EIB總線與照明控制器之間直接進(jìn)行通信，傳輸速率為 9600b／s。中央控制中心裝有電話開關(guān)TG／S3．1，如需要可實(shí)現(xiàn)電話網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制。通過中央計(jì)算機(jī)的編程設(shè)置，可對(duì)任何回路進(jìn)行開關(guān)控制?？稍O(shè)置20個(gè)組地址作回路監(jiān)控，各回路狀態(tài)通過 LCD顯示。在必要時(shí)，可通過電話開關(guān)輸出設(shè)備故障報(bào)警、狀態(tài)信號(hào)。設(shè)置 3個(gè)不同的撥出號(hào)碼，在必要時(shí)給維修人員打電話，在撥出號(hào)碼的同時(shí)，元件也可以輸出報(bào)警觸點(diǎn)信號(hào)。也可通過撥人電話輸入操作命令開關(guān)，設(shè)定回路燈。光線感測器 HS／S3．1到達(dá)設(shè)定的照度值時(shí)向EIB總線發(fā)出開／關(guān)或調(diào)光的通信信號(hào)，照度閾值分別可調(diào) 1～100lx或者100～20000lx。周編程時(shí)間開關(guān)SW／S2．5按照設(shè)定的時(shí)間發(fā)送開／關(guān)信號(hào)，2組輸出，每組可分別設(shè)定 24個(gè)時(shí)刻。
此外，還有為系統(tǒng)總線提供電源的電源供應(yīng)器 (SV／S30．640)，以及 LK／S4．1線路耦合器。系統(tǒng)總線采用 EIB專用電纜等。
2．3 系統(tǒng)軟件
在大樓一層消防監(jiān)控室內(nèi)，設(shè)一臺(tái)智能照明中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)，其中安裝WinSwitch監(jiān)控軟件、ETS2．0編程軟件。操作人員可以在中文圖形化顯示的界面上進(jìn)行監(jiān)控和操作，監(jiān)視整個(gè)智能照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
2．4 系統(tǒng)拓?fù)?/div>
(1)該系統(tǒng)由7根支線構(gòu)成，通過 RS一232接口與中控室監(jiān)控系統(tǒng)連接。中控室監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)視和控制整個(gè)大樓照明環(huán)境設(shè)備，并通過EIB網(wǎng)關(guān)與其他系統(tǒng)連接。
(2)地下二層和地下一層的各個(gè)照明箱及現(xiàn)場面板開關(guān)通過I-Bus總線電纜連接成支線 1，并在支線 1上配備一個(gè)電源供應(yīng)器SV／S30．640．5。
(3)1F～3F中各樓層照明配 電箱和景觀照明配電箱及現(xiàn)場面板開關(guān)通過I-Bus總線電纜連接成支線2，并在支線2上配備一個(gè)電源供應(yīng)器SV／S30．640．5。
(4)其余各樓層照明配電箱內(nèi)均同上設(shè)置。
(5)7根支線分別通過一個(gè)線路耦合器LK／S4．1連接至主線上構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，并在主線配備一個(gè)電源供應(yīng)器 SV／S30．640．5。
(6)各個(gè)照明箱中分別分散安裝有各種驅(qū)動(dòng)器模塊，用于控制燈光、電動(dòng)窗等。驅(qū)動(dòng)模塊采用標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝方式。
(7)現(xiàn)場安裝有各種面板開關(guān)，采用標(biāo)準(zhǔn)86盒安裝方式。
2．5 以總統(tǒng)套房設(shè)計(jì)為例具體說明
(1)根據(jù)平面圖和設(shè)計(jì)人員的要求，總結(jié)出對(duì)支線系統(tǒng)的要求：客廳共3路照明開關(guān)控制，2路照明調(diào)光控制；臥室共2路照明開關(guān)控制，2路照明調(diào)光控制，7路空調(diào)控制。4處窗簾和百葉窗可進(jìn)行電動(dòng)控制。門廳處燈光根據(jù)人員的行動(dòng)自動(dòng)開關(guān)。在客廳和臥室可用 遙控器對(duì)空調(diào)進(jìn)行起／?？刂?、加熱／制冷模式選擇、溫度調(diào)節(jié)、場景轉(zhuǎn)換，并根據(jù)實(shí)際需 求能夠自行設(shè)定場景。在臥室和客廳能夠了解室內(nèi)重要電氣設(shè)備的狀態(tài)，并能夠進(jìn)行操作。在門口處設(shè)有總開／總關(guān)功能，住戶在離開時(shí)可以一鍵將室內(nèi)電氣設(shè)備全部關(guān)閉。
(2)劃分回路。各控制回路具體情況如表1所示。
表1 各控制回路情況
(3)選取驅(qū)動(dòng)器。開閉控制驅(qū)動(dòng)器選用SA／S4．10.1×2和 SA／S8.6.1；風(fēng)機(jī)盤管控制驅(qū)動(dòng)器選用 AT／S6.6.1×2；調(diào)光控制驅(qū)動(dòng)器選用6197×2、6593×4和 6594×2；卷簾控制驅(qū)動(dòng)器選用 RA／S4．230．1×1；AV控制器驅(qū)動(dòng)器選用 AV—CON×1。
(4)選取傳感器。在臥室和客廳安裝3個(gè)6327帶遙控五聯(lián)面板，右門廳和書房安裝2個(gè)6127四聯(lián)面板，在臥室安裝6136液晶顯示器，在玄關(guān)處安裝6131移動(dòng)探測器。
(5)選取系統(tǒng)元件。電源控制器選用SV／S30．320．5。
(6)選取擴(kuò)展控制功能。遠(yuǎn)程遙控功能選用電話網(wǎng)關(guān) TG／S3．1。
(7)繪制強(qiáng)電配電箱系統(tǒng)圖。
2．6 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能
某五星級(jí)賓館工程的燈光控制方式有如下5種方式：
(1)手動(dòng)控制。按照使用習(xí)慣在大樓內(nèi)設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的現(xiàn)場控制器 (如按鈕開關(guān)等 )，來控制系統(tǒng)的動(dòng)作。
(2)移動(dòng)控制。設(shè)置在公共走廊的傳感器(如移動(dòng)感應(yīng)器、主動(dòng)感應(yīng)器等)，按照系統(tǒng)設(shè)
置的時(shí)間投入工作。根據(jù)人員的出入情況，自動(dòng)開／關(guān)相應(yīng)區(qū)域的照明設(shè)備，很大限度地節(jié)約電能。
(3)恒照度控制。設(shè)置在大堂的光線感應(yīng)模塊 (HS／S3．1)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的照度值和大堂內(nèi)照度的變化，自動(dòng)開／關(guān)大堂內(nèi)照明設(shè)備的數(shù)量，使大堂內(nèi)照度保持恒定。
(4)集中控制。設(shè)置在大樓一層消防監(jiān)控室內(nèi)的I-Bus智能中控機(jī)，根據(jù) WinSwitch軟件平臺(tái)顯示的大樓模擬圖可實(shí)時(shí)掌握大樓內(nèi)所控制的區(qū)域照明設(shè)備及空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行況，及時(shí)調(diào)整以便合理控制相應(yīng)區(qū)域的照明及空調(diào)設(shè)備，以便節(jié)約能源。
(5)網(wǎng)絡(luò)控制。通過OPC網(wǎng)關(guān)，I-Bus系統(tǒng)可與其他自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成，并可根據(jù)自控系統(tǒng)發(fā)出的操作指令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作 。
3、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
3.1 概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.2 應(yīng)用場所
適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。
3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4系統(tǒng)功能
1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。
2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。
3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。
4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。
5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。
6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。
7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。
8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。
9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。
10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。
11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。
12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。
3.5 設(shè)備選型
4 結(jié) 語
智能照明控制系統(tǒng)利用一條雙絞線代替?zhèn)鹘y(tǒng)種類繁多的普通電纜，使照明、場景控制實(shí)現(xiàn)智能化，并依據(jù)外部環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)總線中設(shè)備的狀態(tài)，達(dá)到安全、節(jié)能、人性化的效果。同時(shí)可根據(jù)用戶的要求增加或修改系統(tǒng)的功能，無須重新鋪設(shè)電纜。未來的電氣安裝系統(tǒng)將汲取目前各類總線制智能安裝系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，通過更多地向樓宇自控、安全防范等其他系統(tǒng)相互滲透、相互融合，并以其更好的靈活性、易用性、開放性、可靠性、安全性，成為標(biāo)準(zhǔn)化、人性化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化的多功能網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)：
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作者簡介：
涂志燕，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事變電所運(yùn)維系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。
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