CN101706815B - 数据库设备和*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数据库设备和***，涉及通信领域；所述数据库***，包括至少一台数据库设备，所述数据库设备获取网络中对应区域内设备的数据点，并在所述设备对应的内存区中，将所述数据点以记录项的形式记录在该数据点的记录类型对应的内存地址中，并配置所述数据点在该数据库设备对应的身份信息，建立所述数据点的身份信息以及内存地址的对应关系，其中所述身份信息包括所述记录项的项名和项号；当接收到访问所述数据点的访问请求时，所述访问请求包括所述数据点的身份信息和记录项信息，在所述访问请求中身份信息对应的内存地址，获取与所述访问请求中的记录项信息匹配的记录项，并将所述获取的记录项发送给所述访问请求的发起方。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数据库设备和***。
背景技术
现有通信***中，为了满足生产工控的需求，采取实时数据库向外部提供数据，如采用PI、PHD、eDNA等数据库***，但上述数据库***价格昂贵且不满足自主开发的工业控制***对访问速度的要求，无法应用到自主开发的工业控制***中。
发明内容
本发明提供的数据库设备和***，能够快速查找到需要定位的数据。
为达到上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：
一种数据库***，包括至少一台数据库设备，所述数据库设备获取网络中对应区域内设备的数据点，并在所述数据库设备对应的内存区中，将所述数据点以记录项的形式记录在该数据点的记录类型对应的内存地址中，并配置所述数据点在该数据库设备对应的身份信息，建立所述数据点的身份信息以及内存地址的对应关系，其中所述身份信息包括所述记录项的项名和项号；
当接收到访问所述数据点的访问请求时，所述访问请求包括所述数据点的身份信息和记录项信息，在所述访问请求中身份信息对应的内存地址，获取与所述访问请求中的记录项信息匹配的记录项，并将所述获取的记录项发送给所述访问请求的发起方。
进一步的，所述数据库***还具有如下特点：所述数据库设备存储的多个记录类型的数据点，包括设备状态点、内部状态量、事件顺序(SOE)点、时间量中的一个或多个。
进一步的，所述数据库***还具有如下特点：
所述数据库存储在内存地址中记录项包括进入历史库的指示信息、周期性上传的指示信息、在线修改的指示信息中的一个或多个。
进一步的，所述数据库***还具有如下特点：
所述数据库设备为相同项名的数据点分配对应的伪项号，所述伪项号是为被经常访问的数据点配置的特殊项号，所述伪项号的长度较所述数据点的项号短，并建立所述伪项号与所述数据点项号的对应关系；
当所述访问请求中携带所述数据点的伪项号时，所述数据库设备根据所述伪项号与所述数据点项号的对应关系，并将所述数据点项号对应的记录项发送给所述访问请求的发起方。
进一步的，所述数据库***还具有如下特点：
所述数据库设备获取所述访问请求的发起方周期性访问的记录项；
建立所述访问请求的发起方与所述周期性访问的记录项的对应关系；
根据所述对应关系，周期性向所述访问请求的发起方发送所述记录项。
进一步的，所述数据库***还具有如下特点：
所述数据库设备采用配置的拒绝访问内存区的接口与所述访问请求的发起方进行通信，所述拒绝访问内存区的接口包括COM。
一种数据库设备，包括：
存储模块，用于获取网络中对应区域内设备的数据点，并在所述数据库设备对应的内存区中，将所述数据点以记录项的形式记录在该数据点的记录类型对应的内存地址中，并配置所述数据点在该数据库设备对应的身份信息，建立所述数据点的身份信息以及内存地址的对应关系；
访问响应模块，用于当接收到访问所述数据点的访问请求时，所述访问请求包括所述数据点的身份信息和记录项信息，在所述访问请求中身份信息对应的内存地址，获取与所述访问请求中的记录项信息匹配的记录项，并将所述获取的记录项发送给所述访问请求的发起方。
进一步的，所述数据库设备还具有如下特点：所述数据库设备还包括：
管理模块，用于为相同项名的数据点分配对应的伪项号，所述伪项号是为被经常访问的数据点配置的特殊项号，所述伪项号的长度较所述数据点的项号短，并建立所述伪项号与所述数据点项号的对应关系；
所述访问响应模块，用于当所述访问请求中携带所述数据点的伪项号时，所述数据库设备根据所述伪项号与所述数据点项号的对应关系，并将所述数据点项号对应的记录项发送给所述访问请求的发起方。
进一步的，所述数据库设备还具有如下特点：所述访问响应模块包括：
获取单元，用于获取所述访问请求的发起方周期性访问的记录项；
建立单元，用于建立所述访问请求的发起方与所述周期性访问的记录项的对应关系；
发送单元，用于根据所述对应关系，周期性向所述访问请求的发起方发送所述记录项。
本发明提供的数据库设备和***，采用记录类型和记录项的管理方式，建立数据点的身份信息与内存地址的对应关系，通过直接操作内存，实现在线数据的读写，达到快速访问的目的。
附图说明
图1为本发明提供的数据库设备存储数据点的结构示意图；
图2为本发明中所述数据库设备对内存区中每个站点的数据点的结构示意图；
图3为本发明中点名索引表的结构示意图；
图4为本发明中点号索引表的结构示意图；
图5为本发明中所述数据库设备查询数据点的示意图；
图6为本发明提供的数据库设备的结构示意图；
图7为图6所示实施例中访问响应模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案作进一步介绍。
本发明提供的数据库***可应用于现有的大型计算机监控***中，如分布式控制***(Distributed Control System，DCS)、在核电站***中使用的集中数据处理***(Centralized Data Processing KIT)。由于每个***中的处理流程相似，此处以分布式控制***为例进行说明。
所述数据库***包括多台数据库设备，每个数据库设备对所述分布式控制***对应管理区域内设备的数据点进行管理，其中所述数据库设备的管理范围可以根据所述分布式控制***的覆盖范围和所述数据库设备的处理能力进行划分。
所述数据库设备获取对应管理区域内设备的身份信息。在本发明实施例中，所述设备包括服务器和I/O站。配置所述管理区域中的全部服务器为一类，简称为服务器站，为其他I/O站依次编号为I/O站1、I/O站2、I/O站3、I/O站4等。上述服务器站和I/O站统称为站点。
如图1所示，所述数据库设备为每个站点分配对应的内存区，存储所述站点的数据点。再按照站点上数据点的记录类型，在每个站点对应的内存区内，为每个记录类型配置一段连续的内存地址，在所述内存地址中存储所述数据点的描述信息，其中在内存地址中所述数据点的描述信息采用记录项的方式进行管理。
首先对数据点的记录类型作以介绍，以下简称为点类型。如下表所示：
| 点类型号 | 点类型名 | 点类型说明 | 点类型号 | 点类型名 | 点类型说明 |
| 1 | SYSNAME | ***名称 | 16 | DI | 开关量输入 |
| 2 | DV | 设备状态点 | 18 | DO | 开关量输出 |
| 6 | AI | 模拟量输入 | 19 | DM | 内部开关量 |
| 7 | AO | 模拟量输出 | 20 | DS | 开关量类型常数点 |
| 8 | PI | 脉冲量输入 | 21 | DE | SOE点 |
| 9 | PO | 脉冲量输出 | 29 | TM | 时间量 |
| 10 | VI | 数字量输入 | 30 | BIT | 位类型项 |
| 11 | VO | 数字量输出 | 31 | BYTE | 字节类型项 |
| 12 | AM | 内部模拟量 | 32 | WORD | 字类型项 |
| 13 | AS | 模拟量类型常数点 | 33 | DWORD | 双字类型项 |
| 14 | VM | 内部数字量 | 34 | FLOAT | 浮点类型项 |
| 35 | STRING | 字符串类型项 |
如图2所示，所述数据库设备对内存区中每个站点的数据点采用如下结构，本实施例成称为数据点描述表，用于存储实际数据库的数据点的参数表，其中所述数据记录区中的记录项包括如下参数：
最大记录类型数：预先定义的记录类型数；
当前记录类型数：本发明中不授权在线修改，此处默认为记录类型数；
记录类型号：记录类型的序号。记录类型号有***定义的(1～40号)和用户自己定义的(41之后)，***定义的为基本数据记录类型(如AI、DI等见表格1)排在前面，配置的权限为用户不可以修改；用户自定义的排在后面，可以由用户随意添加或者删除(如各种算法点或者自定义点类型)，记录类型号顺序递增；
记录类型名：16字符字母-数字；
全记录项数：该记录类型具有的项数，表示在记录描述表中该记录类型有多少项的描述记录；
全记录长度：该记录类型完整的记录长度；
实时项记录长度：该记录类型所有实时库项的长度
参数项记录长度：该记录类型所有参数库项的长度；
记录描述区指针：存储该记录类型的项的内存地址。
进一步的，所述记录项描述结构又包括如下参数：
项名：数据库字段名，简要说明记录的内容，8字母/数字；
项描述：32字符/16汉字；
项号：为本记录类型的项描述记录按项名排序后的序号，不是物理存储位置的项号，因此项号为1时不一定指的是数据记录的第一个字段。因此对不同记录类型的相同项名，项号不一定相同。项号优化访问时用；
项值类型号：项的记录类型的编号，包括：1表示点名类型；2表示字节类型；3表示字符串类型；4表示位项类型；5表示有符号短整形类型；6表示无符号短整形类型；7表示四字节整形类型；8表示4字节无符号整形类型；9表示单精度浮点类型；10表示双精度浮点类型；11表示时间秒类型；12表示毫秒数类型；13表示开关型点名类型；14表示模拟型点名类型；15表示混合型点名类型；16表示位类型的组合类型(长度为2)；
项周期上传属性：指控制站通过服务器IOServer传给数据库，0表示不周期传，1表示周期传；
是否下装IO站标识：0表示本项不下装I/O站，1表示下装；
进历史库标识：0表示不进历史库，1表示进模拟量，2表示进开关量；
在线修改属性：指从操作站是否可以修改该项。0表示不可修改，1表示可以修改；
项长度：该项对应的字节个数，对位定义项，固定为1；
项偏移：在数据库记录区中该项距本记录首偏移的字节数；
子项位置：对于按位定义的项，该项相对于整数字节首的位偏移；
子项位数：对于按位定义的项，为该位定义项所占的位数。所述数据库设备查找数据点信息的过程如下，首先对点的访问进行说明，如果采用点名访问，采用哈希算法进行查找，***预先将所有点名加入哈希表中，当接收到点名时，从哈希表中获取对应的点号，根据点号与内存地址的对应关系，查找到数据点。
为了便于获取当前内存的使用状态，所述数据库设备还对如下信息进行管理，包括两类，分别为域信息的管理和站信息的管理：
其中域信息的管理包括对以下信息的管理：
1、域内站点的占用信息，用于确定所述数据库设备当前还支持管理多少个站点，所需的参数包括预先定义的站点总数最大值和管理域内当前运行的站点总数。
2、域内记录类型的使用信息，用于确定所述数据库设备当前还支持管理多少个记录类型，所需的参数包括预先定义的站点总数最大值和管理域内 当前的记录类型总数。
3、域存储空间的使用信息，用于确定所述数据库当前内存地址的剩余情况，所需的参数包括允许记录的数据点总数最大值，当前已记录的数据点个数，允许使用的内存空间和已使用的内存空间。
4、域内每个记录类型中存储的数据点个数，用于确定域内每个记录类型对应的存储空间还可以支持多少个数据点，所需的参数包括每个记录类型的内存中允许记录的数据点总数最大值，当前已记录的数据点个数。
5、域内站点的内存区信息，用于确定每个I/O站对应内存区的内存地址范围。
其中站信息的管理包括对以下信息的管理：
1、站内存储空间的使用信息，用于确定该站点对应内存区中允许使用的内存地址，所需的参数包括允许记录的数据点总数最大值，当前已记录的数据点总数，允许使用的内存空间和已使用的内存空间；
2、站内记录类型的使用信息，用于确定该站点对应内存中还支持管理多少个记录类型，所需的参数包括预先定义的记录当前的记录类型总数；
3、站内每个记录类型中存储的数据点个数，用于确定该站点对应的内存区中每个记录类型对应的存储空间还可以支持多少个数据点，所需的参数包括每个记录类型的内存中允许记录的最大数据点总数，当前已记录的数据点总数。
在对所述数据库***初始化完成后，所述数据库设备获取管理域内设备的数据点，将所述数据点记录在该数据点的记录类型对应内存地址的记录项中，并配置所述数据点在该数据库设备对应的身份信息以及内存地址，建立所述数据点的身份信息与内存地址的对应关系。在本实施例中，所述身份信息为所述数据点的名字和/或编号，以下分别简称为点名和点号。
为了便于所述数据库设备快速找到对应的数据点的描述信息，所述数据库设备还要建立所述数据点的索引信息，包括所述数据点的点名和点号的对应关系，以及所述点名、点号分别与存储该数据点的内存地址的对应关系，具体包括：
如图3所示，点名索引表：以点名为主键保存点名-点号对应表，用于按点名查询数据库和点名转换成点号；具体为按点名字母顺序排序后紧凑连续存放，并按自定义的哈希检索。
如图4所示，点号索引表：作为数据记录区的索引，按照站点的编号顺序进行编制，每个站点内的点号连续递增且无编码信息，在查找过程中通过一次偏移就成查找到，同时所述点号只对在线运行的数据库版本起作用，控制了对数据库修改的权限，提高了安全性。其中每个点号对应的还包括如下信息：
记录区指针：指向该点数据记录在数据库记录区的内存地址；
记录类型号：本点的记录类型描述信息在记录类型表中对应的位置；
点定义状态：0表示有效状态，1表示未定义(预留)状态，2表示已动态删除状态，3表示暂停状态；
点访问状态：用于数据库的互斥访问，0表示可访问状态，1表示上锁状态；
工艺***名：本点所属的工艺***名。
在上述索引关系建立完成后，当外部设备需要访问数据库设备的数据点时，可采用如下方式，如图5所示，：
数据区由一系列变长结构记录组成，数据点按站号顺序连续存放，站内按记录类型存放记录，相同记录类型的数据按离线组态的录入顺序排在一起。
访问点的方式有2种：点名和点号；
在确定该点所在的记录区后，项的访问方式有3种：项名、项号、伪项号。
点号访问：采用直接偏移点号，定位该点数据区地址的方式。
访问点的数据区定位后，根据指定访问的项和项描述表中“项偏移、项长度和项类型”得出该项的值。
项名访问：在记录项描述表文件中，项名是按照字符串排序的，所以按 项名的访问方式就是二分法找到要访问的项名，得到该项在数据区中的位置和类型，得到项值。
项号访问：项号是所有的记录项根据字符串排序后得到的顺序号。同点号查询类似，用直接偏移项的方式得到要查询的项信息。
为提高服务器应用程序在线访问数据库的效率，减少项访问过程中搜索关键字的长度，为此提出了伪项号的概念，所述伪项号是为被经常访问的数据点配置的特殊项号，其长度小于项号的长度。
下面对伪项号的建立过程进行说明：
步骤1、从数据库访问记录中选取访问次数较多的数据点；
模拟量输入点(记录类型号＝6)的质量位DQ和开关量输入点(记录类型号＝16)的质量位DQ经常被访问。
步骤2、获取所述访问次数较多的数据点对应的项名；
本步骤中，得到的项名为质量位DQ。
步骤3、为得到的项名分配一个伪项号；
配置质量位的伪项号为2，该伪项号适用于记录类型为6和16的数据点。
步骤4、建立伪项号和所述数据点的项号的对应关系。
将所述伪项号分别于模拟量输入点(记录类型号＝6)的质量位DQ和某个开关量输入点(记录类型号＝16)的质量位DQ建立对应关系。
下面以伪项号进行点和项访问的过程进行说明：
步骤1、接收用户输入的点和项信息；
在本步骤中，用户输入的点信息为点的记录类型号(又简称为点类型号)为6；项号信息为伪项号2。
步骤2、根据所述点信息，确定需要访问的记录类型；
在步骤中，用户需要访问模拟量输入点。
步骤3、在所述确定的记录类型中查找对应的项信息；
在本步骤中，根据所述伪项号，查询所述伪项号对应的项号，根据查询得到的项号，得到对应的项信息。
例如：
***在初始化时定义好经常访问的项名：
const char INameTable[4][3]＝{″AV″，″DV″，″DQ″，″AS″}；
和项名枚举：
enum Iid_enum{AV＝0，DV，DQ，AS}；
***实现方案是在进程的代码区定义一个名为全局的二维short数组，大小是“项个数4”*数据库定义的记录类型数，来保存常用项名对应于各种记录类型的项号，如果“数据库定义的记录类型数”为300，则
short(*IidTable)[300]＝NULL；
IidTable＝new short[4][300]；
然后在进程初始化时将常用的项名对应的项号填入IidTable数组中，此后调用方只要输入项名对应的枚举，***即可快速对应到该项在该类型中的项号。定位到项号后，直接偏移即可查询到项值。
其他访问方式：所述数据库设备获取所述访问请求的发起方周期性访问的记录项；建立所述访问请求的发起方与所述周期性访问的记录项的对应关系；根据所述对应关系，周期性向所述访问请求的发起方发送所述记录项，这样减少了网络通讯量，加快了访问速度。
需要说明的是，为了保证数据库的安全，所述数据库设备对本地的读写服务采用自定义读写接口(API)，对应外部设备的读写服务采用外部通信接口完成，如FLRPC或者COM，不允许外部设备对内存的直接操作。
进一步的，为每台数据库设备配置一台备用数据库设备，备用数据库设备代替***中原来的数据库设备进行写操作，采用双机启动和过程对齐的两种方式，实现所述数据库***的双机冗余。
本发明实施例提供的数据库***，采用记录类型和记录项的管理方式，建立数据点的身份信息与内存地址的对应关系，通过直接操作内存，实现在 线数据的读写，达到快速访问的目的。
下表给出在实际应用中得到的实验数据，在60000点工程下查询100000次所花的时间：
| 点名 | 点号 | |
| 项名 | 62毫秒 | 47毫秒 |
| 项号(伪项号) | 31毫秒 | 16毫秒 |
如果是10000次，时间毫秒数均为0。
如上表可以看出，本发明提供的数据库***运行速度明显提高。
如图6所示，本发明实施例提供一种数据库设备，包括：
存储模块601，用于获取网络中对应区域内设备的数据点，并在所述设备对应的内存区中，将所述数据点以记录项的形式记录在该数据点的记录类型对应的内存地址中，并配置所述数据点在该数据库设备对应的身份信息，建立所述数据点的身份信息以及内存地址的对应关系；
访问响应模块602，用于当接收到访问所述数据点的访问请求时，所述访问请求包括所述数据点的身份信息和记录项信息，在所述访问请求中身份信息对应的内存地址，获取与所述访问请求中的记录项信息匹配的记录项，并将所述获取的记录项发送给所述访问请求的发起方。
其中所述数据库设备存储的多个记录类型的数据点，包括设备状态点、内部状态量、SOE点、时间量中的一个或多个。
进一步的，所述数据库存储在内存地址中记录项包括进入历史库的指示信息、周期性上传的指示信息、在线修改的指示信息中的一个或多个。
可选的，所述***还可以进一步包括：
管理模块，用于为相同项名的数据点分配对应的伪项号，所述伪项号的长度较所述数据点的项号短，并建立所述伪项号与所述数据点项号的对应关系；
所述响应模块602，用于当所述访问请求中携带所述数据点的伪项号时，所述数据库设备根据所述伪项号与所述数据点项号的对应关系，并将所 述数据点项号对应的记录项发送给所述访问请求的发起方。
进一步的，如图7所示，所述访问响应模块602还可以进一步包括：
获取单元6021，用于获取所述访问请求的发起方周期性访问的记录项；
建立单元6022，用于建立所述访问请求的发起方与所述周期性访问的记录项的对应关系；
发送单元6023，用于根据所述对应关系，周期性向所述访问请求的发起方发送所述记录项。
本发明实施例提供的数据库***，采用记录类型和记录项的管理方式，建立数据点的身份信息与内存地址的对应关系，通过直接操作内存，实现在线数据的读写，达到快速访问的目的。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种数据库***，其特征在于，包括至少一台数据库设备，
所述数据库设备获取网络中对应区域内设备的数据点，并在所述数据库设备对应的内存区中，将所述数据点以记录项的形式记录在该数据点的记录类型对应的内存地址中，并配置所述数据点在该数据库设备对应的身份信息，建立所述数据点的身份信息以及内存地址的对应关系，其中所述身份信息包括所述记录项的项名和项号；
当接收到访问所述数据点的访问请求时，所述访问请求包括所述数据点的身份信息和记录项信息，在所述访问请求中身份信息对应的内存地址，获取与所述访问请求中的记录项信息匹配的记录项，并将所述获取的记录项发送给所述访问请求的发起方。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述数据库设备存储的多个记录类型的数据点，包括设备状态点、内部状态量、事件顺序(SOE)点、时间量中的一个或多个。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述数据库存储在内存地址中记录项包括进入历史库的指示信息、周期性上传的指示信息、在线修改的指示信息中的一个或多个。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述***还包括：
所述数据库设备为相同项名的数据点分配对应的伪项号，所述伪项号是为被经常访问的数据点配置的特殊项号，所述伪项号的长度较所述数据点的项号短，并建立所述伪项号与所述数据点项号的对应关系；
当所述访问请求中携带所述数据点的伪项号时，所述数据库设备根据所述伪项号与所述数据点项号的对应关系，并将所述数据点项号对应的记录项发送给所述访问请求的发起方。
5.根据权利要求1至4任一所述的***，其特征在于，
所述数据库设备获取所述访问请求的发起方周期性访问的记录项；
建立所述访问请求的发起方与所述周期性访问的记录项的对应关系；
根据所述对应关系，周期性向所述访问请求的发起方发送所述记录项。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述数据库设备采用配置的拒绝访问内存区的接口与所述访问请求的发起方进行通信，所述拒绝访问内存区的接口包括COM。
7.一种数据库设备，其特征在于，包括：
存储模块，用于获取网络中对应区域内设备的数据点，并在所述数据库设备对应的内存区中，将所述数据点以记录项的形式记录在该数据点的记录类型对应的内存地址中，并配置所述数据点在该数据库设备对应的身份信息，建立所述数据点的身份信息以及内存地址的对应关系；
访问响应模块，用于当接收到访问所述数据点的访问请求时，所述访问请求包括所述数据点的身份信息和记录项信息，在所述访问请求中身份信息对应的内存地址，获取与所述访问请求中的记录项信息匹配的记录项，并将所述获取的记录项发送给所述访问请求的发起方。
8.根据权利要求7所述的数据库设备，其特征在于，还包括：
管理模块，用于为相同项名的数据点分配对应的伪项号，所述伪项号是为被经常访问的数据点配置的特殊项号，所述伪项号的长度较所述数据点的项号短，并建立所述伪项号与所述数据点项号的对应关系；
所述访问响应模块，用于当所述访问请求中携带所述数据点的伪项号时，所述数据库设备根据所述伪项号与所述数据点项号的对应关系，并将所述数据点项号对应的记录项发送给所述访问请求的发起方。
9.根据权利要求7或8所述的数据库设备，其特征在于，所述访问响应模块包括：
获取单元，用于获取所述访问请求的发起方周期性访问的记录项；
建立单元，用于建立所述访问请求的发起方与所述周期性访问的记录项的对应关系；
发送单元，用于根据所述对应关系，周期性向所述访问请求的发起方发送所述记录项。
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