孫娜

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷更新發(fā)展，特別是信息化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)中，極大地倪鳴時(shí)了我國(guó)各行業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率的發(fā)展。由于我國(guó)環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，為了保證我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)越來(lái)越重視綠色環(huán)保的工作。為了更好地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)我國(guó)水資源水質(zhì)情況，我國(guó)積極推廣發(fā)展PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證污水處理系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效、低耗運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：PLC自動(dòng)控制系統(tǒng);污水處理;綠色環(huán)保;應(yīng)用

引言

科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速進(jìn)步，對(duì)于我國(guó)的各個(gè)行業(yè)都產(chǎn)生了比較大的沖擊，這一影響在自動(dòng)化控制行業(yè)表現(xiàn)的尤為明顯?，F(xiàn)今，越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始使用自動(dòng)化控制技術(shù)，而這一技術(shù)的應(yīng)用也使得自動(dòng)化控制工作的水平有了顯著的提升，在污水處理廠(chǎng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了全方位的信息化管理。水資源短缺始終是我國(guó)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一，為了保證水資源的充分利用，應(yīng)加大對(duì)污水處理的重視，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源再生及利用的目的，是解決水資源短缺問(wèn)題的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)理想的污水處理成效，則應(yīng)充分利用PLC這一自動(dòng)控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)作用下，能促使污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)主動(dòng)進(jìn)行，有利于提高污水處理效率，避免由于污水問(wèn)題對(duì)城市建設(shè)及人們生活帶來(lái)不利影響，是污水處理中PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值的重要體現(xiàn)。

一、自動(dòng)化控制技術(shù)的原理與作用

1.1自動(dòng)化控制技術(shù)的工作原理

污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成有：現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集、人機(jī)界面等四個(gè)部分，而自動(dòng)控制系統(tǒng)也是由其他三個(gè)部分組成的，并且需要建立好工藝曲線(xiàn)，將這一曲線(xiàn)與人工輸入、進(jìn)出水控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)對(duì)COD、色度、磷等指標(biāo)及濃度、溶解氧、回流比等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)以獲得污水處理的規(guī)律，在此基礎(chǔ)上更好的提升污水處理的工藝。工藝控制系統(tǒng)包括上位工控機(jī)、PLC、電控機(jī)構(gòu)三個(gè)部分，這其中的其核心部分是上位機(jī)智能控制系統(tǒng)。使用自動(dòng)化控制系統(tǒng)開(kāi)展工作時(shí)，需要先使用上位機(jī)控制應(yīng)用軟件，然后再開(kāi)展智能化控制工作，這樣才能夠保證多重范圍下良好的自動(dòng)化控制水平。

1.2自動(dòng)化控制技術(shù)的作用

一般條件下，污水處理主要由承包商、提供商和運(yùn)營(yíng)商共同來(lái)完成，而后再根據(jù)污水的污染程度開(kāi)展相應(yīng)的處理，需要結(jié)合污水的具體性質(zhì)選擇相應(yīng)的處理方法，一般會(huì)將生活廢水直接排進(jìn)城市污水管道內(nèi)，而工業(yè)廢水則必須經(jīng)處理消除有毒物質(zhì)后才可以排進(jìn)城市污水管道內(nèi)。對(duì)于城市污水管道中的廢水，一定要再次處理保證其不會(huì)危害環(huán)境后才可以排入自然環(huán)境內(nèi)，這樣能夠保證水資源的良好循環(huán)。

二、PLC的概念及工作原理

PLC一般在工業(yè)控制的精密計(jì)算設(shè)備中有著較為廣泛的應(yīng)用。之前的PLC一般是代替各種電氣發(fā)揮邏輯性控制功能。社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)于PLC也有了更高的要求，現(xiàn)今的PLC都是可編程的，在經(jīng)過(guò)一系列的改進(jìn)后，形成現(xiàn)今的可編程邏輯控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容有如下三個(gè)環(huán)節(jié)：

2.1采樣錄入工作

需要使用掃描的方式來(lái)掃碼分析各個(gè)樣本數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)錄入I/O映像區(qū)完成儲(chǔ)存，當(dāng)進(jìn)行其他的操作時(shí)，樣本數(shù)據(jù)便會(huì)產(chǎn)生較大的變動(dòng)，不過(guò)通過(guò)錄入儲(chǔ)存在I/O儲(chǔ)存器中的數(shù)據(jù)始終不會(huì)產(chǎn)生改變，會(huì)保持其原有的狀態(tài)。如果把脈沖信號(hào)當(dāng)做代表，則I/O儲(chǔ)存器的寬度應(yīng)該超過(guò)一個(gè)掃碼周期，這樣才能夠確保掃碼數(shù)據(jù)得到正確的錄入和儲(chǔ)存。

2.2執(zhí)行操作環(huán)節(jié)

這一環(huán)節(jié)需要落實(shí)好使用者的各項(xiàng)指令，PLC需要按照固定的順序來(lái)執(zhí)行指令，可以是從上到下、從左至右等各種方式，還必須科學(xué)的確定執(zhí)行后的結(jié)果，保證準(zhǔn)確完成了使用者的指令。

2.3刷新完成環(huán)節(jié)

PLC在這一環(huán)節(jié)需要完成各項(xiàng)用戶(hù)指令的刷新和輸出，并且需要將結(jié)果錄入I/O映像區(qū)予以?xún)?chǔ)存，最后再由輸出程序完成最后的數(shù)據(jù)輸出。

三、PLC控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

3.1硬件構(gòu)成

通常將PLC自控系統(tǒng)分成上位監(jiān)視以及下位控制等兩個(gè)層級(jí)，其中監(jiān)視級(jí)主要由打印機(jī)以及工控機(jī)共同組成的，在這類(lèi)構(gòu)件作用下，能做到對(duì)污水處理現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及隨時(shí)將運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)，從而為工作人員相關(guān)作業(yè)的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)支持，使得他們?cè)趯?duì)污水處理設(shè)施運(yùn)行狀況有所了解的條件下，有效制定污水處理方案及維護(hù)工序等。而控制部分一般由可編程控制器組成，在多個(gè)控制裝置分別安裝在鼓風(fēng)機(jī)房、進(jìn)水泵房、污泥泵房以及處理車(chē)間等施工環(huán)節(jié)中，能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)各污水處理階段的自動(dòng)化控制。硬件構(gòu)成是影響污水處理階段PLC自控系統(tǒng)運(yùn)行成效的主要因素，因此，有必要加大對(duì)硬件構(gòu)成的掌握，以便為自控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行加以保障。

3.2軟件構(gòu)成

污水處理中使用的自控系統(tǒng)離不開(kāi)可編程控制器作用，在進(jìn)行控制器編程時(shí)，通常采取Wondware軟件，能實(shí)現(xiàn)程序編輯、在線(xiàn)命令以及編譯與反編譯等功能。這一系統(tǒng)軟件主要體現(xiàn)出開(kāi)發(fā)環(huán)境良好的優(yōu)勢(shì)，具備強(qiáng)大的通信及信號(hào)接口功能，可為系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞提供多種渠道，這些特點(diǎn)使其在PLC自控系統(tǒng)建立中取得了較好運(yùn)用。

四、污水處理中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在污水處理工作開(kāi)展上，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)的引入，能確保污水處理目標(biāo)的達(dá)成，實(shí)現(xiàn)更為出色的污水處理效果。

4.1充分實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)控功能

通過(guò)在污水處理工作開(kāi)展上引入PLC系統(tǒng)，確保充分達(dá)成相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的及時(shí)采集，并針對(duì)污水處理的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在進(jìn)行污水處理工資開(kāi)展上，所需要涉及到的環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，通過(guò)PLC系統(tǒng)的引入，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理不同環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化、實(shí)時(shí)的管控。一旦在過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，就可以結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)控的結(jié)果快速進(jìn)行問(wèn)題的處理和解決。而且借助實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，還可以確保相應(yīng)的工作人員能對(duì)系統(tǒng)整體的運(yùn)行狀態(tài)有所了解，并合理地進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)變化的判定，這對(duì)于確保系統(tǒng)的順暢運(yùn)行也有積極價(jià)值。

4.2達(dá)到污水處理的動(dòng)態(tài)管理目標(biāo)

污水處理的環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜，過(guò)程中涉及到不同的管控要求。通過(guò)PLC系統(tǒng)的引入，確保在進(jìn)行污水處理工作開(kāi)展上，相應(yīng)的工作人員可以借助系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)結(jié)果，針對(duì)污水處理不同環(huán)節(jié)的表現(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理，并結(jié)合獲取的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理效果的分析。如果在進(jìn)行污水處理工作開(kāi)展上，過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)情況，也可以基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)問(wèn)題的快速排查和處理，針對(duì)問(wèn)題的成因進(jìn)行相應(yīng)分析，并完成相應(yīng)解決對(duì)策的規(guī)劃和制定。

借助PLC系統(tǒng)，確保實(shí)現(xiàn)污水處理的東臺(tái)話(huà)管控，規(guī)避在污水處理上出現(xiàn)的不利情況，通過(guò)實(shí)施合理的對(duì)策，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的快速解決。

4.3實(shí)現(xiàn)污水處理數(shù)據(jù)的采集和分析

PLC系統(tǒng)在運(yùn)用上，其中一個(gè)突出的特點(diǎn)在于可以進(jìn)行相應(yīng)污水處理數(shù)據(jù)的有效采集，并基于系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)據(jù)分析軟件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的快速分析。

在進(jìn)行污水處理工作開(kāi)展上，通過(guò)PLC系統(tǒng)的引入，能針對(duì)污水處理不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)采集，結(jié)合對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析，明確污水處理的情況。通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理工作的有效監(jiān)管，確保在進(jìn)行污水處理工作開(kāi)展上，能?chē)?yán)格按照預(yù)期的目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)工作開(kāi)展。通過(guò)結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，能針對(duì)污水處理的效果做出相應(yīng)的判定，并及時(shí)進(jìn)行過(guò)程中問(wèn)題的妥善處理和解決，這對(duì)以后提升污水處理工作的開(kāi)展效果起到積極的推動(dòng)作用。

4.4快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)自身故障

由于PLC系統(tǒng)自身搭載故障報(bào)警系統(tǒng)，所以在系統(tǒng)使用過(guò)程中，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，借助PLC系統(tǒng)的故障報(bào)警，可以告知相應(yīng)運(yùn)維人員故障所在位置，確保運(yùn)維人員可以在第一時(shí)間獲取故障信息，并快速完成故障的排除。

五、PLC自控系統(tǒng)功能

將PLC自控系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)用到污水處理過(guò)程中，能起到降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提升污水處理效率等作用，在實(shí)際處理時(shí)，自控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、故障報(bào)警以及數(shù)據(jù)生成等功能。從控制方式角度出發(fā)，可將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成站點(diǎn)控制以及中心控制兩種，在這兩類(lèi)系統(tǒng)中能對(duì)其中的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)選擇，可確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)滿(mǎn)足污水處理需求。而對(duì)于自控系統(tǒng)的在線(xiàn)監(jiān)視功能來(lái)講，能做到對(duì)污水處理各個(gè)流程的有效監(jiān)控，旨在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)處理參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)及記錄。例如，在自控系統(tǒng)應(yīng)用下，能實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理工序的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，與傳統(tǒng)工作流程控制手段不同，工作人員可利用計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)控制各項(xiàng)處理參數(shù)，同時(shí)能獲取系統(tǒng)反饋的處理信息，從而做到對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的合理調(diào)整，對(duì)提高污水處理質(zhì)量有重要意義。

六、污水處理中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

6.1細(xì)格柵裝置的自動(dòng)控制

在進(jìn)行污水處理時(shí)，需要借助細(xì)格柵裝置作用，起到過(guò)濾污水的作用，將自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)用在這一處理環(huán)節(jié)上，能實(shí)現(xiàn)合理控制水位差以及處理時(shí)間等，以便充分利用細(xì)格柵裝置運(yùn)用效果，做到對(duì)過(guò)濾流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控及控制。當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)除污設(shè)施時(shí)，則在系統(tǒng)指令驅(qū)動(dòng)作用下，輸送機(jī)以及脫水機(jī)將開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)污泥進(jìn)行有序處理。當(dāng)細(xì)格柵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，需要延遲一段時(shí)間才能按停輸送機(jī)和脫水機(jī)，主要是為了保證污水處理的完整性。污水處理過(guò)程中管理工作的開(kāi)展可借助監(jiān)控系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)來(lái)完成，在對(duì)自控系統(tǒng)運(yùn)行信息加以收集及分析后，能做到結(jié)合污水處理現(xiàn)場(chǎng)狀況有針對(duì)性地實(shí)施管理操作，并通過(guò)控制屏落實(shí)各項(xiàng)管理措施。如通過(guò)利用計(jì)算機(jī)設(shè)備，可進(jìn)行水位差值設(shè)定、細(xì)格柵運(yùn)行時(shí)間調(diào)整等，有利于提高管理效率，并能確保污水處理過(guò)程中的管理工作全方位開(kāi)展。

6.2泵房自動(dòng)控制

為了加大對(duì)污水處理質(zhì)量及效率的控制，則應(yīng)在進(jìn)水泵房裝置上運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以便確保進(jìn)水泵房相關(guān)性能的有效發(fā)揮，保證進(jìn)水速度以及進(jìn)水量等滿(mǎn)足污水處理要求，在此基礎(chǔ)上，達(dá)到較好的污水處理成效。對(duì)于進(jìn)水泵房裝置來(lái)講，其對(duì)應(yīng)的自控流程主要是對(duì)水位值進(jìn)行測(cè)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)自動(dòng)執(zhí)行進(jìn)水控制操作。當(dāng)水位升高至正常處理量時(shí)，則PLC自控系統(tǒng)將觸發(fā)控制按鈕，促使進(jìn)水泵房裝置開(kāi)始運(yùn)行，需要嚴(yán)格按照水泵運(yùn)行時(shí)間來(lái)合理控制水泵啟動(dòng)順序，以便保證污水處理能在各裝置良好運(yùn)行的前提下，達(dá)到水資源回收利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在水位降低的情況下，水泵控制按鈕將依次停止，標(biāo)志著進(jìn)水環(huán)節(jié)的完成。通過(guò)利用自控系統(tǒng)來(lái)記錄水泵運(yùn)行時(shí)間，能促使水泵根據(jù)時(shí)間信息自動(dòng)輪值，發(fā)揮其在污水處理中的作用，并且有利于保障水泵裝置始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。在進(jìn)水泵房實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)水位下降至最低保護(hù)水位，這種情況下裝置將停止運(yùn)作，需要重新設(shè)定水位值。由以上闡述可知，將自控系統(tǒng)應(yīng)用到污水處理中的水泵控制上，可確保有關(guān)操作行為的自動(dòng)執(zhí)行，有利于提高污水處理自動(dòng)化，并能做到對(duì)進(jìn)水量的控制。

6.3沉砂池自動(dòng)控制

沉砂池主要是用來(lái)沉淀污水的一類(lèi)裝置，在進(jìn)行污水沉淀處理時(shí)，該裝置上的攪拌葉輪將始終處于運(yùn)行狀態(tài)，在PLC自控系統(tǒng)作用下，可定時(shí)啟動(dòng)排砂裝置，使得污水處理過(guò)程高效開(kāi)展，避免由于沉砂堆積造成裝置運(yùn)行故障。同時(shí)控制系統(tǒng)還將對(duì)污水沉淀處理階段運(yùn)用到的設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)控制，將自動(dòng)控制貫穿在裝置運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)，從而促進(jìn)整體自控效果的提高。例如，沉砂池裝置運(yùn)行時(shí)，其中的自控系統(tǒng)可對(duì)排沙泵、沉砂池以及沖洗水等設(shè)施進(jìn)行控制，根據(jù)污水處理系統(tǒng)具體運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)性地采取裝置控制行為，保證裝置運(yùn)行狀態(tài)符合污水處理要求。

6.4氧化溝曝氣量的自動(dòng)控制

污水處理階段需要向其中輸入適量氧氣，對(duì)污水處理效果有直接影響。為了加大氧氣輸入控制程序的應(yīng)用靈活性，需要將自控系統(tǒng)結(jié)合到控制體系中，并能做到根據(jù)污水處理對(duì)氧氣的需求以及系統(tǒng)負(fù)荷情況等，嚴(yán)格控制污泥中的氧氣輸入量，是確保污水處理效果滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求的關(guān)鍵。利用PLC自控系統(tǒng)，旨在為曝氣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制提供新途徑，通過(guò)采取自動(dòng)控制的技術(shù)手段，能確保氧氣輸入量滿(mǎn)足污水處理要求。如通過(guò)自控系統(tǒng)來(lái)收集污水處理系統(tǒng)的氧氣量需求信息，在對(duì)信息進(jìn)行分析的情況下，自控系統(tǒng)可調(diào)節(jié)裝置轉(zhuǎn)速，在氧氣量較少時(shí)，可通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速來(lái)適當(dāng)增加氧氣量。自控系統(tǒng)進(jìn)行曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的指標(biāo)包括污水中溶解氧濃度以及氧化還原電位等，借助上述信息能保證污水處理系統(tǒng)高效運(yùn)行。另外，自控系統(tǒng)運(yùn)用優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)能源節(jié)約上，自控系統(tǒng)主要是根據(jù)污水處理時(shí)產(chǎn)生的信息執(zhí)行控制行為，因此可做到充氧量和污水處理實(shí)際需氧量的完全匹配，進(jìn)而避免能源浪費(fèi)。

6.5污泥回流量的自動(dòng)控制

實(shí)際開(kāi)展污水處理作業(yè)時(shí)，還應(yīng)借助污泥脫水系統(tǒng)在污泥量控制上的作用，是保證污泥處理質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)。將自控系統(tǒng)運(yùn)用到脫水系統(tǒng)中，可采取時(shí)間控制以及手動(dòng)控制這兩種方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥回流量的自動(dòng)控制，避免由于回流量控制不佳造成污水治理效果較差。污水處理系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備將在接收到控制指令后執(zhí)行相應(yīng)操作，通常按照輸送機(jī)、脫水機(jī)、加藥泵的順序啟動(dòng)。而在處理系統(tǒng)存在運(yùn)行故障后，自控系統(tǒng)將停止運(yùn)行。例如，在藥液制備環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)液位低或者進(jìn)泥流量低等問(wèn)題后，PLC自控系統(tǒng)將檢測(cè)其中故障信息并停止運(yùn)行。

七、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著時(shí)代的快速發(fā)展，水資源在社會(huì)進(jìn)步及人們生活實(shí)際中的重要性越加凸顯出來(lái)。目前我國(guó)水資源短缺問(wèn)題較嚴(yán)重，部分地區(qū)水資源供應(yīng)不足，是阻礙區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要因素，因此，應(yīng)做好污水處理工作。通過(guò)將PLC系統(tǒng)結(jié)合到污水處理中，則系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自行收集、分析及記錄污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的信息，從而為工作人員提供相關(guān)數(shù)據(jù)，保證污水處理工作的高效開(kāi)展，為我國(guó)水資源保護(hù)作出貢獻(xiàn)。

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