JP2023079230A - 監視装置、監視方法、プログラム、制御装置およびプラント - Google Patents

Abstract

【課題】監視装置および監視方法に関する。【解決手段】プロセスデータ・イベントデータ時系列表示部７０は、システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示する。プロセスデータ・イベントデータ時系列表示部７０は、時間軸上のイベント発生時刻においてイベント発生を示すマークを表示することによりイベントの時系列を表示する。表示態様切替部８０は、イベントの時系列をプロセス値の時系列に対して並べて表示するか重畳して表示するかをオペレータに選択させる。【選択図】図１

Description

本発明は、監視装置および監視方法に関する。

化学プラントや発電プラントなどのプロセス系システムの運用データを解析・監視して異常を検知する異常監視装置が利用されている。運用データはプロセスデータとイベントデータに分けられる。プロセスデータはプロセス系システムの各種センサの計測値、制御用の目標設定値や制御補償値、ユーザの設定値、複数の計測値を元に演算した指標群などシステムの状態に関する値の時系列データである。イベントデータはプロセス系システムで発生したイベントの履歴であり、例えば警報の履歴、オペレータの操作の履歴が含まれる。

プロセスデータは計測値等の時系列データであるため、時間を横軸に取り、プロセス値の変化をグラフで表示するのが一般的であるが、イベントデータはイベントの履歴であるため、タイムスタンプとともにリスト形式で表示するのが通常である。このようにプロセスデータとイベントデータは別々の表示形態が取られる。

特開２０１７－２１１８３９号公報

プロセス系システムに異常が発生した際、オペレータは、イベントの履歴のリストから警報が発生した時刻を参照し、異常原因を特定するため、プロセスデータのグラフにおいて警報発生時刻のプロセス値の変化を確認し、さらに、同時間帯の操作の履歴をイベントの履歴のリストから確認する。また、オペレータは、プロセスデータのグラフにおいてプロセス値が異常な変化を示した時刻を参照し、同時間帯の操作の内容や警報の有無をイベントの履歴のリストから確認することもある。このように、オペレータは異常発生時にプ
ロセスデータの時系列グラフとイベントデータの履歴リストを横断してトレース作業を行うことになるが、プロセスデータとイベントデータの表示形態が異なるため、プロセスデータとイベントデータの関連性を把握することが困難であり、また、トレースに時間がかかり、見落としが発生することもある。

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、プロセスデータとイベントデータの関連性を容易に把握することができる監視技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の監視装置は、システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示する時系列表示部を含む。

この態様によると、オペレータは、プロセス値の時系列とイベントの時系列の時間軸が揃っていることから、プロセス値とイベントの関連性を視覚的に把握することができる。

本発明の別の態様は、監視方法である。この方法は、システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示する時系列表示ステップを含む。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、プロセスデータとイベントデータの関連性を容易に把握することができる。

本実施の形態に係る異常監視装置の構成図である。 複数のプロセス値の時系列データの例を説明する図である。 図３（ａ）は、操作履歴の例を説明する図であり、図３（ｂ）は、警報履歴の例を説明する図である。 図１の異常監視装置の画面例を説明する図である。 複数のイベントの時系列データが重ね合わせて表示される例を説明する図である。 イベントの時系列データがプロセス値の時系列データに重畳されて表示される例を説明する図である。 レベルの高い警報がプロセス値の時系列データに重畳されて表示される例を説明する図である。 図１の異常監視装置による異常監視処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本実施の形態に係る異常監視装置３００の構成図である。異常監視装置３００は、プロセス系システムの異常を監視するために用いられる。異常監視装置３００は、プロセスデータ取得部１０と、プロセスデータ選択候補表示部２０と、プロセスデータ選択部３０と、イベントデータ取得部４０と、イベントデータ選択候補表示部５０と、イベントデータ選択部６０と、プロセスデータ・イベントデータ時系列表示部７０と、表示態様切替部８０とを含む。

図４は、異常監視装置３００の画面例を説明する図である。図４の画面例を参照しながら、図１の異常監視装置３００の各構成を説明する。

プロセスデータ取得部１０は、プロセス系システムの状態を示す複数のプロセス値を時系列データで取得する。

図２は、複数のプロセス値の時系列データの例を説明する図である。プロセス値Ａ、プロセス値Ｂ、プロセス値Ｃ、プロセス値Ｄなどの時系列データがタイムスタンプとともに取得される。

プロセスデータ選択候補表示部２０は、プロセスデータ取得部１０により取得された複数のプロセス値を選択候補としてリスト形式などで画面に一覧表示する。

図４のプロセスデータ選択ウィンドウ２１０は、プロセスデータ選択候補表示部２０が表示する複数のプロセス値の候補のリストであり、ウィンドウ内の項目は上下にスクロールすることで表示しきれない部分の閲覧が可能である。この例では、プロセス値Ａ～Ｆがプロセスデータ選択ウィンドウ２１０に表示されている。

プロセスデータ選択部３０は、プロセスデータ選択候補表示部２０により一覧表示された複数のプロセス値の候補の中から、１以上の閲覧したいプロセス値をオペレータに選択させる。オペレータは、図４のプロセスデータ選択ウィンドウ２１０において閲覧したいプロセス値をマウスなどでクリックすることにより選択する。この例では、二つのプロセス値Ｂ、Ｄが選択され、これらの選択されたプロセス値が強調表示されている。

イベントデータ取得部４０は、プロセス系システムのプロセス制御におけるオペレータの操作や警報などのイベントの履歴を取得する。

図３（ａ）は、操作履歴の例を説明する図である。操作種別と操作結果の履歴がタイムスタンプとともに取得される。この例では、操作Ａ、操作Ａ、操作Ｂの順に実行されており、操作結果はこの順でＳ（成功）、Ｆ（失敗）、Ｓ（成功）、Ｓ（成功）である。

図３（ｂ）は、警報履歴の例を説明する図である。警報種別と警報レベルの履歴がタイムスタンプとともに取得される。この例では、警報Ｐ、警報Ｐ、警報Ｐ、警報Ｑの順に警報イベントが発生しており、警報レベルはこの順でＬ（低）、Ｌ（低）、Ｈ（高）、Ｌ（低）である。

イベントデータ選択候補表示部５０は、イベントデータ取得部４０により取得された複数のイベントデータを選択候補としてリスト形式などで画面に一覧表示する。

図４のイベントデータ選択ウィンドウ２２０は、イベントデータ選択候補表示部５０が表示する複数のイベントの候補のリストであり、ウィンドウ内の項目は上下にスクロールすることで表示しきれない部分の閲覧が可能である。この例では、警報Ｐ、Ｑ、Ｒ、操作Ａ、Ｂ、Ｃがイベントデータ選択ウィンドウ２２０に表示されている。

イベントデータ選択部６０は、イベントデータ選択候補表示部５０により一覧表示された複数のイベントの候補の中から、１以上の閲覧したいイベントをオペレータに選択させる。オペレータは、図４のイベントデータ選択ウィンドウ２２０において閲覧したいイベントをマウスなどでクリックすることにより選択する。この例では、二つの警報Ｐ、Ｑと一つの操作Ｂが選択され、これらの選択されたイベントが強調表示されている。

なお、プロセス値が所定の閾値を超えると警報が出されたり、オペレータの操作が行われ、警報出力や操作入力の結果、特定のプロセス値に影響が出るため、プロセス値とイベントは相互に関連づけられることがある。オペレータが相互に関連するプロセス値とイベントを選択しやすくするために、プロセスデータ選択ウィンドウ２１０においてオペレータがプロセス値を選択すると、イベントデータ選択ウィンドウ２２０において関連するイベントが強調表示されるようにしてもよい。逆に、イベントデータ選択ウィンドウ２２０においてオペレータがイベントを選択すると、プロセスデータ選択ウィンドウ２１０において関連するプロセス値が強調表示されるようにしてもよい。

プロセスデータ・イベントデータ時系列表示部７０（以下、簡単のため「時系列表示部７０」と呼ぶ）は、オペレータが選択したプロセス値とイベントの時系列データを時間軸を揃えて表示する。

プロセスデータ選択部３０は、オペレータが選択したプロセス値を時系列表示部７０に通知し、イベントデータ選択部６０は、オペレータが選択したイベントを時系列表示部７０に通知する。時系列表示部７０は、オペレータが選択したプロセス値の時系列データをプロセスデータ取得部１０から取得し、オペレータが選択したイベントの時系列データをイベントデータ取得部４０から取得する。

プロセス値の時系列データとイベントの時系列データの一つの表示態様として、時系列表示部７０は、プロセス値の時系列データとイベントの時系列データを時間軸を揃えて並べて表示する。

図４のプロセス時系列グラフ２３０は、横軸を時間として、オペレータが選択したプロセス値の時系列データを折れ線グラフで表示したものである。ここでは過去６日分のプロセス値の時系列データを表示している。プロセス値Ｂの時系列データは実線で、プロセス値Ｄの時系列データは点線で表示されている。

図４のイベント時系列チャート２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、横軸を時間として、オペレータが選択したイベントの時系列データを表示したものである。プロセス時系列グラフ２３０の時間軸に揃えて過去６日分のイベントの時系列データを表示している。時間軸においてイベントが発生した時刻上にイベント発生を示すマーク（ここでは縦棒）を表示することで、時間軸に沿ってイベントの発生の有無を表示する。ここでは、プロセス時系列グラフ２３０の時間軸に揃えて、警報Ｐの時系列チャート２４０ａ、警報Ｑの時系列
チャート２４０ｂ、操作Ｂの時系列チャート２４０ｃが並列に表示される。

イベント発生を示すマークは縦棒以外に、点や三角形であってもよいが、縦棒の場合は
視覚的にイベントの発生頻度をマークの密度によって視覚的に把握しやすい。

図４のプロセス時系列グラフ２３０とイベント時系列チャート２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは時間軸が揃っているため、オペレータはプロセス値の時間変化とイベント発生の時間変化を並べて閲覧して、プロセス値の変動とイベント発生頻度を関連づけて把握することができる。

図４では、時系列表示部７０は、複数のイベントの時系列データを並列に表示したが、複数のイベントの時系列データを重ね合わせて表示することもできる。

図５は、複数のイベントの時系列データが重ね合わせて表示される例を説明する図である。この例では、オペレータが警報Ｒと操作Ｃを閲覧対象のイベントデータとして選択した場合を示す。プロセス時系列グラフ２３０の時間軸に揃えてイベント時系列チャート２４２が表示される。イベント時系列チャート２４２では、警報Ｒの時系列データと操作Ｃの時系列データが重ね合わせて表示されており、警報Ｒの時系列データは実線、操作Ｃの時系列データは点線で示されている。警報Ｒの時系列データと操作Ｃの時系列データを色
の違いで区別して表示してもよい。このように、複数のイベントの時系列データを互いに識別可能に重ね合わせて表示することにより、オペレータは複数のイベント間の関連性を容易に把握することできる。たとえば、このような重ね合わせ表示によって、複数の警報の重なり具合や、操作と警報の関連性や影響を確認することができる。

３以上のイベントの時系列データを表示する場合、すべてのイベントの時系列データを重ね合わせてもよいが、オペレータが重ね合わせたいイベントを選択してもよい。その場合、重ね合わせの対象として選択されなかったイベントの時系列チャートは、重ね合わされたイベントの時系列チャートに対して並列に表示される。これにより、重ね合わせて閲覧したいイベントだけを互いに重ね合わせて一つのチャートで確認し、それ以外のイベントは並列に表示されるチャートで別途確認することができる。３以上のイベントの時系列データを一つのチャートに重ね合わせると、異なるイベントの時系列データを視覚的に区別するのが難しくなることもあるが、特定の少なくとも二つのイベントを選択して一つのチャートに重ね合わせ、残りのイベントについては並列に表示されるチャートで個別に確認できるようにするなら、オペレータは、特定の少なくとも二つのイベント間の関連性を一つのチャートで分析しながら、残りのイベントの発生についても合わせて分析することができる。

プロセス値の時系列データとイベントの時系列データの別の表示態様として、時系列表示部７０は、プロセス値の時系列データとイベントの時系列データを時間軸を揃えて重畳して表示する。

図６は、イベントの時系列データがプロセス値の時系列データに重畳されて表示される例を説明する図である。プロセス値・イベント時系列グラフ２５０では、プロセス値Ｂ、プロセス値Ｄの時系列データである折れ線グラフの上に、警報Ｒと操作Ｃの時系列データであるチャートが重畳されて表示されている。このようにイベントの時系列データをプロセス値の時系列データに重畳させることにより、オペレータは、プロセス値の変化とイベント発生の頻度を一つのグラフで関連づけて把握することができる。

複数のイベントの時系列データを表示する場合、すべてのイベントの時系列データをプロセス値の時系列データに重畳させてもよいが、オペレータが重畳させたいイベントを選択してもよい。その場合、重畳の対象として選択されなかったイベントの時系列チャートは、プロセス値の時系列グラフに対して並列に表示される。これにより、オペレータがプロセス値の時系列に重畳させて閲覧したいイベントだけをプロセス値の時系列グラフに重畳して一つのグラフで確認し、他のイベントについては並列に表示されるチャートで別途確認することができる。多数のイベントの時系列データをプロセス値の時系列データに重畳させてしまうと、異なるイベントの時系列データを視覚的に区別するのが難しくなることもあるが、特定のイベントだけを選択的に切り替えてプロセス値の時系列データに重畳させ、残りのイベントについてはプロセス値の時系列グラフに対して並列に表示されるチャートで個別に確認できるようにするなら、オペレータは、特定のイベントの発生とプロセス値の変化の関連性を一つのグラフで分析しながら、残りのイベントの発生についても合わせて分析することができる。

時系列表示部７０は、レベルの高い警報をプロセス値の時系列データに重畳して表示することもできる。これにより、オペレータが特定のイベントを重畳表示の対象として選択しなくても、レベルの高い警報など重要なイベントの時系列データを自動的にプロセス値の時系列データに重畳させて関連性を把握することができる。

図７は、レベルの高い警報がプロセス値の時系列データに重畳されて表示される例を説明する図である。ここでは、図４と同様に、プロセス時系列グラフ２３０とイベント時系列チャート２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃが時間軸を揃えて並べて表示されているが、たとえば警報Ｑについて警報レベルが所定値よりも高い「重警報」が発生したタイミングでは、符号２４４で示すように重警報の発生を示すマークをプロセス時系列グラフ２３０に重ねて表示する。これにより、重警報についてはプロセス時系列グラフ２３０上で容易に確認することができ、軽警報についてはイベント時系列チャート２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃで別途確認することができる。これにより、重警報についてはプロセス値の時系列データに重畳させてプロセス値の変化との関連性をオペレータがいち早く把握できるようにすることができる。また、軽警報については多発する可能性もあるため、プロセス値の時系列データに重畳させると見づらくなることから、プロセス値の時系列データに重畳させずに、プロセス時系列グラフと並列にイベント時系列チャートで表示することで個別に確認することができる。

時系列表示部７０は、警報レベルの違いを異なる色で区別して警報の時系列データを表示してもよい。たとえば低いレベルの警報は黄色、高いレベルの警報は赤色で表示することにより、警報レベルの高低を視覚的に容易に確認することができる。

表示態様切替部８０は、プロセス値とイベントの時系列データの表示態様をオペレータに選択させ、時系列表示部７０に表示態様の切替を指示する。表示態様切替部８０は、イベントの時系列データをプロセス値の時系列データと並べて表示するか、イベントの時系列データをプロセス値の時系列データに重畳して表示するかをオペレータに選択させる。また、表示態様切替部８０は、複数のイベントがある場合に、いずれのイベントの時系列データをプロセス値の時系列データと重畳させるかをオペレータに選択させる。また、表示態様切替部８０は、複数のイベントの時系列データを互いに重ね合わせて表示するかどうかをオペレータに選択させる。

オペレータに表示態様を選択させる手段として、グラフィカルユーザインタフェースを利用することができる。たとえば、オペレータは、マウスなどで特定のイベントの時系列表示をプロセス時系列グラフにドラッグ・アンド・ドロップすることでプロセス値の時系列データに重畳させたいイベントを選択することができる。また、オペレータは、マウスなどで特定のイベントの時系列表示を他のイベントの時系列表示にドラッグ・アンド・ドロップすることで互いに重ね合わせて表示したいイベントを選択することができる。

図８は、異常監視装置３００による異常監視処理の手順を示すフローチャートである。

オペレータは複数のプロセス値の候補の中から閲覧すべきプロセス値を選択する（Ｓ１０）。オペレータは複数のイベントの候補の中から閲覧すべきイベントを選択する（Ｓ１２）。ここでは、プロセス値を選択してからイベントを選択する順序としたが、イベントを選択してからプロセス値を選択してもよい。オペレータはプロセス値の時系列データとイベントの時系列データを横断してトレース作業を行うため、プロセス値の異常な変化から同時間帯のイベントを閲覧したい場合もあれば、イベントの発生時刻から同時間帯のプロセス値の変化を閲覧したい場合もあるからである。

時系列表示部７０は、選択されたプロセス値の時系列データと選択されたイベントの時系列データを時間軸を揃えて表示する（Ｓ１４）。表示態様として、プロセス値の時系列グラフの時間軸に揃えて、イベントの時系列マークを並べて表示する態様と、プロセス値の時系列グラフの時間軸に揃えて、イベントの時系列マークを重畳して表示する態様とがある。プロセス値の時系列グラフにイベントの時系列マークを並べて表示する態様では、オペレータは、プロセス値の時間変化とイベントの発生頻度を個別に閲覧して監視することができ、プロセス値の時系列グラフにイベントの時系列マークを重畳して表示する態様では、オペレータは、プロセス値の時間変化とイベントの発生頻度の関連性を一つのグラフにおいて閲覧して監視することができる。

表示態様切替部８０は、オペレータにプロセス値とイベントの時系列データの表示態様
を選択させる（Ｓ１６）。オペレータが表示態様の切替を指示した場合（Ｓ１６のＹ）、表示態様切替部８０は時系列表示部７０に表示態様を変更させ（Ｓ１８）、ステップＳ１４に戻る。たとえば、オペレータが並列表示の態様を指示した場合は、イベントの時系列チャートをプロセス値の時系列グラフに時間軸を揃えて並列に表示する。オペレータが重畳表示の態様を指示した場合は、イベントの時系列チャートをプロセス値の時系列グラフに時間軸を揃えて重畳して表示する。オペレータが表示態様の切替を指示しない場合（Ｓ１６のＮ）、ステップＳ１８をスキップし、ステップＳ１４に戻る。

本実施の形態の異常監視装置３００によれば、プロセス値の時系列データとイベントの時系列データを時間軸を揃えて表示することにより、オペレータはプロセス値の変化とイベント発生の頻度を容易に関連づけて把握することができるため、早期の異常原因の特定と対策立案を支援することができる。プロセス値の時系列グラフとイベントの時系列茶チャートの時間軸が揃っているため、オペレータはプロセスデータとイベントデータを横断したトレース作業を容易に行うことができ、異常発生時に迅速に対応することができる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

システムの監視技術に利用できる。

１０プロセスデータ取得部、２０プロセスデータ選択候補表示部、３０プロセスデータ選択部、４０イベントデータ取得部、５０イベントデータ選択候補表示部、６０イベントデータ選択部、７０プロセスデータ・イベントデータ時系列表示部、８０表示態様切替部、３００異常監視装置。

図３（ａ）は、操作履歴の例を説明する図である。操作種別と操作結果の履歴がタイムスタンプとともに取得される。この例では、操作Ａ、操作Ａ、操作Ａ、操作Ｂの順に実行されており、操作結果はこの順でＳ（成功）、Ｆ（失敗）、Ｓ（成功）、Ｓ（成功）である。

図４のプロセス時系列グラフ２３０は、横軸を時間として、オペレータが選択したプロセス値の時系列データを折れ線グラフで表示したものである。ここでは過去６週間分のプロセス値の時系列データを表示している。プロセス値Ｂの時系列データは実線で、プロセス値Ｄの時系列データは点線で表示されている。

図４のイベント時系列チャート２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、横軸を時間として、
オペレータが選択したイベントの時系列データを表示したものである。プロセス時系列グ
ラフ２３０の時間軸に揃えて過去６週間分のイベントの時系列データを表示している。時
間軸においてイベントが発生した時刻上にイベント発生を示すマーク（ここでは縦棒）を
表示することで、時間軸に沿ってイベントの発生の有無を表示する。ここでは、プロセス
時系列グラフ２３０の時間軸に揃えて、警報Ｐの時系列チャート２４０ａ、警報Ｑの時系
列チャート２４０ｂ、操作Ｂの時系列チャート２４０ｃが並列に表示される。

本実施の形態の異常監視装置３００によれば、プロセス値の時系列データとイベントの時系列データを時間軸を揃えて表示することにより、オペレータはプロセス値の変化とイベント発生の頻度を容易に関連づけて把握することができるため、早期の異常原因の特定と対策立案を支援することができる。プロセス値の時系列グラフとイベントの時系列チャートの時間軸が揃っているため、オペレータはプロセスデータとイベントデータを横断したトレース作業を容易に行うことができ、異常発生時に迅速に対応することができる。

Claims (11)

1. システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示する時系列表示部を含むことを特徴とする監視装置。
2. 前記時系列表示部は、時間軸上のイベント発生時刻においてイベント発生を示すマークを表示することにより前記イベントの時系列を表示することを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
3. 前記プロセス値の候補または前記イベントの候補の中から閲覧すべき前記プロセス値または閲覧すべき前記イベントをオペレータに選択させる選択部をさらに含み、前記時系列表示部は、前記オペレータにより選択されたプロセス値またはイベントの時系列を切り替えて表示することを特徴とする請求項１または２に記載の監視装置。
4. 前記時系列表示部は、複数の前記イベントの時系列を並べてまたは重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の監視装置。
5. 前記時系列表示部は、前記イベントの時系列を前記プロセス値の時系列に並べて表示することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の監視装置。
6. 前記時系列表示部は、前記イベントの時系列を前記プロセス値の時系列に重畳して表示することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の監視装置。
7. 前記イベントの時系列を前記プロセス値の時系列に対して並べて表示するか重畳して表示するかをオペレータに選択させる切替部をさらに含むことを請求項１から４のいずれかに記載の監視装置。
8. システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示する時系列表示ステップを含むことを特徴とする監視方法。
9. システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示する時系列表示ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
10. システムの状態を監視する際、前記システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示する制御装置。
11. プロセス系システムの状態を監視する際、前記プロセス系システムの状態に関するプロセス値の時系列と前記プロセス系システムのプロセス制御に関するイベントの時系列を時間軸を揃えて表示するプラント。
    
    

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