排水管网地理信息系统(十)——数字排水用于排水管网运营监控
jvivienned
jvivienned Lv.3
2009年11月02日 11:29:57
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数字排水用于排水管网运营监控 摘要:排水管网的运营监控是保证城市基础设施正常运转的重要工作。城市排水系统的复杂性、多维性和专业性决定了排水管网运营监控的复杂性。基于数字排水(DigitalWater)平台开发的排水管网运营监控系统具有对城市排水管网复杂数据库进行管理的功能,具有对多维管网系统的结构分析和显示的功能,具有对管网内的水力和水质状况进行专业分析的功能。结合现代排水监测手段,可用于构建软硬件集成的排水管网综合管理平台,打造符合当地情况的“数字排水解决方案”,全面提升城市排水管网的运营监控的科学化水平。

数字排水用于排水管网运营监控


摘要:排水管网的运营监控是保证城市基础设施正常运转的重要工作。城市排水系统的复杂性、多维性和专业性决定了排水管网运营监控的复杂性。基于数字排水(DigitalWater)平台开发的排水管网运营监控系统具有对城市排水管网复杂数据库进行管理的功能,具有对多维管网系统的结构分析和显示的功能,具有对管网内的水力和水质状况进行专业分析的功能。结合现代排水监测手段,可用于构建软硬件集成的排水管网综合管理平台,打造符合当地情况的“数字排水解决方案”,全面提升城市排水管网的运营监控的科学化水平。
关键词:数字排水;DigitalWater;管网;运营监控


随着城市的发展,城市排水管网的覆盖规模迅速扩张,同时原有的排水管网日趋老化带来的管道堵塞和负荷过重等问题,给排水管网的运行管理带来巨大压力。另一方面,我国排水管网的运营水平仍停留在凭人工经验进行管理和维护的状态。首先,排水管网资产信息分散、存储方式多样且有缺失现象,有时发生了管道破裂事故只能靠老工人回忆该地区管网的结构;其次,缺乏先进的管网运营监控软硬件技术对管道的运行状态进行实时监控和分析,难以快速发现排水管网运营中的产生的各类问题(如管道堵塞、流量异常、节点溢流等),无法分析这些问题产生的根源,更无法快速及时的做出及时有效的处理,往往引发后续的溢流和污染事故。如何通过科学的手段对排水管网进行运营状态进行监控和分析,快速判断并迅速解决排水管网运营中的种种问题是排水管理者目前面临的重要挑战。
但是,由于城市排水管网埋藏于地下,是一个具有隐蔽性、复杂的巨型网络系统,增加排水管网运营管理的难度。要提高排水管网运营管理的水平,必须通过一系列的在线监控技术、通讯传输技术、计算机软硬件技术和动态模拟分析技术构建城市排水管网运营监控系统,将地下的网络结构及排水管道的运行状况以直观的图形或数据的形式快速准确的呈现在管理者面前。
利用数字排水(DigitalWater)平台,可以将一系列软硬件系统(如工业自动化控制、网络通信、大屏幕展示平台、管网液位与流量在线监测、地理信息系统、排水管网动态模拟等)有机的整合到一起构建符合当地条件的排水管网运营监控系统。数字排水(DigitalWater)平台是整个运营监控系统的核心软件,该平台通过对当排水管网模拟技术和GIS技术进行紧密的集成开发,为实时监测信息的挂接提供数据接口,可以方便的进行管网数据的维护更新,满足城市排水管网数字化管理的要求。利用数字排水(DigitalWater)平台可以协助选择合理的监控节点和参数,将各种监控设备采集的信息在统一的数据库中进行存储和管理,并利用平台对管网数据和在线监测数据进行加工处理,将地下的排水管网及其内部状态客观的呈现于管理者面前,并利用结构分析、预警预报、动态模拟等功能辅助进行科学决策。


1 DigitalWater主要监控功能
利用数字排水(DigitalWater)平台为核心构建的城市排水管网运营监控系统可实现资产管理、在线监测、结构分析、动态模拟等功能,为实现“数字排水解决方案”提供了关键技术的支持。
1.1 资产管理
由于数字排水(DigitalWater)平台具有“完善的排水数据体系及便捷对数据编辑与维护”和“海量数据的集成管理及综合的数据分析与查询”两大特点,用户可以快捷的将所属的管网资产及相关信息导入或录入系统,并对系统中存储的各种信息进行综合的查询与分析。下图为DigitalWater资产文档管理界面,在该界面用户可以方便的对各种电子资料,包括文档、扫描图纸、声音和视频信息等进行分区、分类管理,便于随时查阅任何一根管道、一片区域的排水管网的相关列表数据和各种文档资料,为地下排水管网的运营监控提供基础的信息支持。

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图 1数字排水(DigitalWater)平台资产管理界面

1.2 在线监测
目前对排水管网的监测多采用人工监测采样的方法,这种方法存在数据量小、采样连续性差、时间滞后等缺陷,无法对排水管网进行及时的状态分析、故障预警及措施决策提供数据依据。随着监测技术、远程传输和计算机技术的发展,为了弥补人工巡检的弊端,越来越多对城市开始建立排水管网在线监测系统。数字排水(DigitalWater)平台在统一数据库的支持下实现了传统的在线监测系统、资产管理系统和动态模拟分析系统的软件功能,实现了多种信息的集成管理与分析。这不仅方便了数据的更新、维护、管理与查询,也可以利用在线数据及时对模型参数进行调整和验证,提高排水管网模型模拟分析的准确度,为管网日常维护、调水、防汛、应急、决策等行为提供数据与模型支持,从而提高排水公司的管理和服务水平,实现排水管网管理的科学化、智能化。

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图 2数字排水(DigitalWater)平台在线监测数据动态显示

利用在线监测设备可以对排水管网进行如下的监控:(1)城市排水管网内的水位、流量、淤积、水质等实时监测;(2)对城市重要排水户的排水过程进行追踪与监控;(3)对城市重点地区排水管道有毒有害气体进行检测。数字排水(DigitalWater)平台可以根据监测的需要和监测系统的预算,充分利用已有的排水管网数据和模型,为在线监测点位的布置和监测指标与频次的选择提供依据,以最大限度的发挥在线监测数据的有效性,并将各类监测数据统一存储和管理,为排水管网的动态管理提供了全面可靠的实时信息,对管网日常维护、调水、防汛、应急、决策等提供数据支持。同时,实时监测体系与管网模型可以紧密结合、相互促进。利用历史监测数据对模型进行定期自动的校正可逐渐提高模型的模拟精度,而基于监测数据的前瞻性预测为管理决策和应急抢险提供了更为宝贵的科学参考。
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jvivienned
2009年11月02日 11:30:53
2楼
1.3 结构分析
城市排水管网埋藏于地下,是一个具有隐蔽性的复杂网络系统,网络中一个环节出了问题势必会对其他地区造成影响,网络节点发生的故障可能是其他节点的缺陷引发的。因此对地下管网的网络结构进行快速准确的分析有利于对管网运营管理过程中局部区域发生事故的原因和可能影响到的区域进行快速识别,从而辅助工程技术人员及时发现造成故障的节点位置,并将事故产生的不利影响降到最低。例如某在线监测点突然检测到该点的污水量突然增加而且水质较差,可通过管网结构分析中的上游查询快速查到该点上游覆盖的区域,结合对上游关键节点的排查可缩小或找出错接点或偷排点所在位置。然后查询该地区的施工单位和可能的接入户从而快速找到直接责任部门,以便快速解决这一问题。因此,将网络结构分析与在线监测和管网资产信息结合,可以使得排水管理者有效的控制城市排水系统的接入,从而保证排水的水量和水质。由于城市排水管网在线监测设备费用较高,所以利用有限的监测设备对关键的节点进行监测很重要,网络结构分析也可以为在线监测点的选择提供科学参考。

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图 3数字排水(DigitalWater)平台结构分析界面

数字排水(DigitalWater)平台中管网的结构可通过平面图、纵断图、逻辑视图和三维视图四种方式显示,并且四种显示视图可同步缩放,便于用户从多种角度快速了解排水管网的结构,如上图所示。因此,管网结构分析是对排水管网进行管理分析的一项重要基本功能,可以辅助工程技术人员对监测到的问题进行快速分析与处理,以做到防患于未然,最大限度的保障城市排水管网的安全运行。
1.4 动态模拟
目前,排水管网的日常养护计划多是利用人为经验和主观分析制定的,并没有充分考虑排水管网的水力负荷状态,利用有限的人力资源往往难以做到有效的管网维护。同时,在遇到紧急情况时没有科学的应对手段,无法及时全面的掌握相关信息。
利用排水管网模型,进行动态模拟计算可为排水管网的数字化管理提供决策分析平台和科学依据。数字排水(DigitalWater)平台集成了国际先进的管网水力水质动态模型,可满足各种不同需求的排水管网动态模拟。结合情景对比,动态显示等系统功能,模型可以为排水管网的规划决策、日常养护、事故应急等具体工作提供重要的技术支持。例如:在突发暴雨条件下对管网溢流进行分析可以预测城市积水状况;对洪水条件下城市排水设施的应急能力和运行调度方案进行模拟分析可以为排水抢险提供科学合理的应急预案;在典型日排水特征情况下对排水管道内的充满度、流量和流速状况进行仿真模拟,可以协助制定科学合理的管网日常养护和清淤工作方案。

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图 4数字排水(DigitalWater)平台动态模拟界面

只有正确的模型应用方法才能充分发挥数学模型的计算分析功能。为使管理人员充分了解模型的功能及应用,数字排水(DigitalWater)平台对污水管网现状评估、户线接入方案设计与分析、污水管道清淤分析等多种常见应用模式提供专业的建模应用流程与案例,(详见本刊2008年第4期-2009年第2期的“数字排水”应用连载)。另外,在数字排水(DigitalWater)平台的在线帮助中也有对应用模式的说明。专业人员可参考这些应用模式,从而将模型模拟技术真正应用到排水管网的运营维护管理工作中。
2 管网运营监控的技术路线
数字排水(DigitalWater)平台软件用于城市排水管网运营监控主要按以下步骤进行:首先构建排水管网模型,然后利用模型对管网结构进行分析,对关键节点进行监测以验证模型,利用经过验证的模型对管网进行模拟预测并结合在线监测数据对管网的运行状况进行分析,从而全面的监控管网的运营状态,为管网日常维护、事故分析、应急调度和预警预报提供数据支持,保障排水管网系统的安全稳定运行,降低事故发生的风险,并将排水事故造成的影响降到最低。同时,围绕着数字排水(DigitalWater)核心软件,可以进行网络通信系统、大屏幕展示平台、管网液位与流量在线监测系统、计算机服务器平台等硬件系统的建设,以打造符合当地情况的“数字排水解决方案”,全面提升城市排水管网的运营监控的科学化水平。

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图 5数字排水平台用于运营监控技术的路线

3 结论
数字排水(DigitalWater)平台将先进的硬件设备和排水数字化管理技术相结合,能有效地监控排水管网的运行情况,辅助工程技术人员及时消除安全隐患,保障排水管网设施安全运行,为排水管网设施的维修养护提供依据。以数字排水(DigitalWater)平台为核心软件可以开展“城市排水管网运营监控中心”的建设,从而提高排水管网的运行效率,全面提高排水管网设施管理水平,为城市提供安全可靠的公共卫生环境。
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咨询电话:400-686-6901
E-mail: support@digitalwater.cn
网站 : http://digitalwater.cn
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jack.lykc
2010年02月23日 15:12:01
3楼
学习中!:handshake
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jvivienned
2010年04月08日 16:08:35
4楼
排水管网地理信息(GIS)系统的更多资料会陆续为大家提供
希望大家多关注
对于如何应对排水管网资产管理的现状问题,也欢迎大家参与讨论
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jvivienned
2010年04月12日 10:54:24
5楼
数字排水十大应用示例总结帖(排水管网信息系统建设必读)

一、数字排水用于雨水管网溢流管理
摘要:近年来,我国城市局地性暴雨事件频发,且来势猛、速度快、历时短、难以准确预报,常造成较严重的突发性洪涝灾害,对城市的正常运转带来较大影响。本文介绍了基于第四代管网管理技术开发的数字排水(DigitalWater)平台中特别针对城市洪涝灾害开发的雨水管网溢流管理专业应用模块。该模块以构建“集中管理、结构完整、功能全面、反应灵敏、运转高效”的数字化城市雨水管网溢流管理体系为目标,为最大限度地避免和减轻洪涝灾害损失提供数据支持,从而全面提升城市的防汛应急管理水平。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=111

二、数字排水用于污水管网结构分析与现状评估
摘要:随着我国城市化的进程,已经建成的污水管线数量越来越多,如何有效的进行已有管网系统的管理已经成为各个城市和地区面临的一项紧迫任务。但是由于长期以来我国缺乏有效的管网结构分析和状态评估手段,使得对复杂管网的分析决策水平还停留在主观判断和简单推理的层次。介绍了基于第四代管网管理技术——数字排水(DigitalWater)平台如何进行污水管网结构分析和现状评估。通过对复杂管网的网络结构、上下游关系进行查询和分析,有助于管理者准确了解污水管网的结构特征;通过污水排水现状的动态模拟分析、晴天与雨天的对比模拟分析,可以全面反映污水管网的排水负荷现状,发现污水管网系统中的薄弱环节和区域,使得污水管网的管理决策“有数可依”,对于城市排水系统的管理和维护具有重要意义。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=203

三、数字排水用于管网结构分析与升级改造
摘要:由于城市化的加快,排水管网系统的老化情况日益凸显,其升级改造成为维护城市排水可持续发展的重要措施之一。目前在我国由于缺乏有效的管网改造方案设计和评估手段,管网改造工程存在着一定的盲目性,工程实施后往往难以从根本上解决问题。介绍了第四代管网管理技术——数字排水(DigitalWater)平台如何对排水管网系统的结构缺陷进行全面分析,对管网升级改造的优先级按照排水负荷的规律进行排序,以筛选和缩小管网升级改造的区域;并辅助进行改造方案的设计,以及对方案实施后的排水负荷变化规律进行动态模拟和评估计算,从而保障升级改造方案的可行性和有效性。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=204

四、数字排水用于管网养护中的清淤分析
摘要:排水管网是城市重要的基础设施,它具有保护城市环境和防洪排涝的双重功能。由于设计上的缺陷、施工中的不规范及管网养护不力等原因,管道淤积是城市排水管网系统经常出现的问题,该问题将干扰雨污水排除与处理设施的正常运行,甚至影响居民的正常生活和生产。基于第四代管网管理技术——数字排水()平台,通过对管网水动力学状况的动态仿真模拟对管道的淤积风险进行评估,分析淤积程度对管网系统排水能力的影响,可用于建立以排水管道的周期性调查、评估、维护为主要内容的科学养护体系,制定科学的管网养护计划,保证管网系统的正常运行。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=705

五、数字排水用于管网养护中的事故应急分析
摘要:城市排水管网是城市的重要基础设施之一,由于管道老化、长期压力过大等原因,城市地下污水管道破裂时有发生。介绍了基于第四代管网管理技术——数字排水(DigitalWater)平台如何综合的利用GIS空间分析技术和管网水动力学动态模拟技术对管道的破裂风险进行全面评估。通过对管道的排水负荷、压力与管龄等参数进行综合排序和筛选,分析容易发生管道破裂事件的管道位置,制定相应的巡查养护计划,降低事件发生的可能性;在发生破裂事故后,可以迅速分析破裂处上下游的管道状况和雨污水溢出量的时间变化规律,为制定排水事故应急预案和应急抢险处理提供科学有效的数据支持,对排水突发事件的预防和快速抢修具有重要意义。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=224

六、数字排水用于污水管网户线接入设计与评估
摘要:伴随着城市化的进程,城市建筑面积和人口的不断增加,必然产生更多的生产和生活污水,这些污水通常通过户线进入城市排水系统。户线接入带来的新增污水量必然会对城市排水系统的运行造成一定的负面影响,如何选择合适的接入方案以将对排水系统的影响降到最低是城市建设者和排水管理与审批部门普遍关心的问题。基于第四代管网管理技术——数字排水(DigitalWater)平台开发的户线接入与评估模块利用国际上先进的排水模型对户线接入前后的管网负荷进行对比分析,可以辅助建设者进行接入点的选择和户线接入方案的模拟评估与优化,从而提升户线接入方案设计的科学化水平。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=706

七、数字排水用于管网规划设计与模拟优化分析
摘要:排水规划方案是排水管网设计和建设的基础,方案的优劣从根本上决定了排水管网建成后的运行状况。基于第四代管网管理技术——数字排水(DigitalWater)平台,实现了排水管网规划设计与评估优化的“一体化”,可以在同一平台中进行城市排水管网的布局设计、管径、坡度等参数的自动计算、规划方案的调整与计算、规划数据转为模拟数据、规划方案动态模拟和评估等工作,从而提高城市排水规划的科学性、可靠性和有效性。通过在某新建小区排水系统规划中的应用示例,说明了该平台的可操作性、实用性和高效性,可以为城市排水系统规划的优化设计提供强有力的技术支持。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=707

八、数字排水用于污水管网负荷分析与布局优化
摘要:伴随着我国城市化的进程,城市排水管网系统的建设速度快、规模大、更新快,排水管网管理的难度越来越大。合理优化的排水系统布局可以有效降低管道系统的基建投资和运行管理费用,提高管网的运行效率,充分发挥现有管网的排水能力,对于新建城区的排水管网规划设计和老城区原有排水管网的升级改造都具有十分重要的意义。基于第四代管网管理技术的数字排水平台(DigitalWater DS)可以对现状和未来情景下的城市排水系统进行结构和负荷分析,发现管网系统布局的缺陷并提出调整建议,利用平台开发的设计模拟一键式功能,可以对布局调整方案进行模拟分析以评估布局优化调整的效果,从而为排水系统布局优化分析提供科学依据,使得流域级别的综合管理模式得以实现。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=708

九、数字排水用于城市雨洪利用工程设计与评估
摘要:合理的雨洪利用工程建设是减轻城市汛期防洪压力、缓解城市水资源紧缺、改善城市水环境的重要措施。近年来,我国许多城市都在开展雨洪利用的相关研究与应用。但由于雨洪利用工程通常设计复杂,对区域水环境影响较大,实施后的效果无法准确预测,因此总体而言,我国各大城市的雨洪利用仍处于局部试验阶段。基于第四代管网管理技术的数字排水(DigitalWater)平台,可以将气象、地质、土地利用等多方面因素综合考虑,进行雨洪利用工程的设计;并可以对各种城市雨洪利用措施进行模拟分析,辅助工程设计人员进行多种雨洪利用方案的设计、评估与综合比选,有效提高了雨洪利用工程设计的科学化和系统化水平。
http://www.bjenv.com/dw/bbs/dispbbs.asp?boardid=21&Id=709

十、数字排水用于排水管网运营监控
摘要:排水管网的运营监控是保证城市基础设施正常运转的重要工作。城市排水系统的复杂性、多维性和专业性决定了排水管网运营监控的复杂性。基于数字排水(DigitalWater)平台开发的排水管网运营监控系统具有对城市排水管网复杂数据库进行管理的功能,具有对多维管网系统的结构分析和显示的功能,具有对管网内的水力和水质状况进行专业分析的功能。结合现代排水监测手段,可用于构建软硬件集成的排水管网综合管理平台,打造符合当地情况的“数字排水解决方案”,全面提升城市排水管网的运营监控的科学化水平。
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jvivienned
2010年08月05日 15:04:57
6楼
DigitalWater2010部分新功能的详细介绍
目前,数字排水平台第三代产品DigitalWater2010 已经问世,2010版本新增加了很多人性化的功能设计,更加符合用户的使用习惯。以下是DigitalWater2010部分新功能的详细介绍:

(一)软件安装和界面风格
1. 全新的界面风格及功能图标:
 在视觉上焕然一新;
 全新的主窗口工具栏布局方案,方便用户的快速操作。
2. 全新的自定义安装模式:
 可选择是否安装示例方案、扩展模块,并可以选择安装您所需要的扩展模块;
 扩展模块可在标准版安装后安装;
 包含“管网监测、管网规划设计、用户权限管理、户线接入管理、管网三维、模拟结果率定、暴雨生成、空间资料管理、脚本编辑”9个扩展模块;
 扩展模块可临时加载,也可保留加载,在扩展模块菜单下扩展模块管理中实现。
3. 两种软件注册方式:
 支持注册码注册和密码狗注册两种方式;
 满足不同客户在软件使用权限方面的不同需求。

(二)地图操作和查询功能
4. 方案另存为mxd文档:
 将当前打开的排水管网模型方案保存为mxd文档;
 保存图层的索引信息和各个图层数据的表达规则(包括符号、显示范围、透明度等)。
5. 新增视图和地图打印:
 对当前视图和地图进行打印;
 可对地图打印进行图层、范围、图形要素、文本要素、地图要素等设置。
6. 新增属性数据源查看功能:
 在查看方案属性时,可查看属性数据源的信息。
7. 可在地图窗口添加CAD图层:
 可在地图窗口中添加DXF和DWG等CAD文件作为地图的底图;
 方便用户进行地图坐标校正、编辑节点和管线等操作。
8. 新增命令行功能:
 对于习惯于CAD等制图软件命令操作的用户,可直接通过键盘输入命令进行功能操作;
 例如添加CAD数据、上下游标记设置及分析、模拟运行、查看模拟结果报表、调出模拟结果专题图、调出模拟结果曲线图等操作均可以通过命令行功能实现。

9. 根据坐标添加节点管线:
 采用命令的方式,根据手动输入的坐标值在管网地图中添加节点;
 在添加节点的同时,添加连接节点管道,管道流线默认为添加列表中前一节点至后一节点;
 当用户通过测绘得到节点的坐标时,可使用该功能在方案中添加节点及管线。
10. 新增快捷查询功能:
 新增节点、管线、汇水区的同一窗口内的快捷查询;
 使得查询功能更加快捷、方便。

(三)管网模拟新增功能
11. 多种管网模拟模式:
 除全部管网模拟外,新增选择管道上游管网模拟和选择管道所在分支管网模拟功能;
 当用户只需选中某一管道,并选中模拟模式,即可实现对不同分支管网的模拟;
 根据需要,减少了模拟计算的数据量,提高模拟效率。
12. 新增模拟结果查询:
 以图层查询的方式查看选中要素(节点、管线、汇水区)模拟结果;
 可通过点选或框选操作。
13. 新增模拟结果动态表:
 以数据表的形式显示管网要素模拟结果的动态变化;
 方便查看模拟过程的结果数据。

(四)其他
14. 新增列表管理:
 对常用地图、选择集、结果曲线、管道纵断图、横截面图、结果专题图等数据以书签的形式进行管理;
 可实现对书签的添加、删除和修改,用户可通过书签快速调用和查看常用地图、选择集、结果曲线、管道纵断图、横截面图、结果专题图等数据。
15. 新建方案可选择配置数据源:
 选择进行空间数据库和属性OLE数据库的配置。


我们还提供DigitalWater 2010测试版免费在线申请: http://digitalwater.cn/web2009/digitalwater/channels/demoapply.asp
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