康吉森Tricon系统硬件介绍
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Tricon简介-1概论及硬件
第一章Tricon 概述1.1 Tricon概述Triconex公司旗下有Tricon和Trident两套控制系统，其中Trident更适用于系统比较小的中/小型现场环境，而Tricon则多用在需要控制的设备比较多的大系统中。
它们都是一种现代化的可编程逻辑与过程控制器，可以提供高水平的系统容错能力的控制器。
下面说明容错的概念，并为大家介绍Tricon系统的主要特性。
1.1.1 什么是容错?容错是Tricon系统的最为重要的能力，它是指对瞬态的和稳态的出错情况的探查发现的能力以及采取适当的相应的在线措施的能力。
具有容错能力时，控制器及其控制的过程的安全性得以增强，利用率得以提高。
Tricon通过三重组合式冗余结构(TMR)而给出其容错能力。
此系统由三个完全相同的系统支路组成(电源模件除外，该模件是双重冗余的)。
每个系统支路独立地执行控制程序，并与其它两个支路并行工作。
硬件表决机制则对所有来自区域场的数字式输入和输出进行考核和验定。
模拟输入则经受中值选择处理过程。
因为每一个支路都是和其它两个隔离的，任一支路内的任何一个单点失效都不会传递给其它两支。
如果在一支内有硬件故障发生，该失效的一支就能被其它两支所补偿。
所以修理工作，包括拆卸和更换失效的支路内的失效模件都可以在Tricon在线情况下进行，不使过程中断。
系统能自行重新配置而进行充分的TMR运作。
对于各个支路、各模件和各功能电路的广泛的诊断工作能够及时地探查到运行中的故障，并用指示器或警报作出报告。
诊断还可以把有关故障的信息存储在系统变量内。
在发现有故障时，操作者可以利用诊断信息以修改控制动作，或者指导其维护过程。
从用户的观点看，使用是简单的，因为此三重系统工作起来和一个控制系统一样。
用户连接感应器和作动器于单一的接线端上，并且用一组应用逻辑为Tricon编程。
其余的事都由Tricon自行管理。
1.1.2 Tricon的特点为了保证在任何时候系统都有最高的完整性，TRICON有如下特点：·备有三重组合式冗余结构，三个完全相同的系统分支的每一个都能独立地执行控制程序。
Tricon系统的硬件设计
四、各电气设备的实际功耗： 2.其他设备的功耗： 1、安全栅： 2、电磁阀： 3、LED指示灯： 可根据手册查出 应由用户提供 0.1W / 个
220VAC电源负荷的计算
一、交流电源需求原则 1、交流电源需求应为实际最大负荷的1.2倍为宜 2、负荷的计算
24VDC电源负荷的计算
二、24V电源负荷的组成： 1、IO卡件的逻辑供电 2、安全栅，继电器等 3、现场需系统供电设备（电磁阀，指示灯等） 4、交换机、超速保护器、VC卡等
24VDC电源负荷的计算
三、24V电源使用原则： 1、若以满IO点计算，负载功率不得超过电源额定 功率的90%。 2、若以实际使用IO点计算，负载功率不得超过电 源额定功率的80%。
二、交流电源负荷的组成： 1、系统机架 2、24VDC电源 3、需要交流供电的电磁阀、仪表等 4、Bently3500、203超速保护器等 5、机柜照明灯，风扇等 6、维护插座、操作站、工程师站等
保护元件的选择
一、选型原则： 1、C65N型空开，用于交流电路保护。 2、C65H型空开，用于直流电路保护。 3、C65H-DC型空开，用于高压直流电路保护。 4、所有空开，均不带有漏电保护功能。 5、空开的脱扣电流，应大于被保护电路的额定工 作电流；但不大于被保护电路的最大工作电流。
Tricon系统的硬件设计
—— 电源负荷的计算 —— 保护元件的选择 —— 系统设备命名原则
24VDC电源负荷的计算
一、电气设备额定值： 1、额定电压：电气设备长时间工作时所使用的最 佳电压值。 2、额定电流：电气设备在额定环境条件下，长期 持续工作时允许的电流值。 3、额定功率：电气设备在正常工作状况下，动力 设备的输出功率。
设备命名原则
一、根据Tricon系统命名： 4、端子命名：
220VAC电源负荷的计算
一、交流电源需求原则 1、交流电源需求应为实际最大负荷的1.2倍为宜 2、负荷的计算
24VDC电源负荷的计算
二、24V电源负荷的组成： 1、IO卡件的逻辑供电 2、安全栅，继电器等 3、现场需系统供电设备（电磁阀，指示灯等） 4、交换机、超速保护器、VC卡等
24VDC电源负荷的计算
三、24V电源使用原则： 1、若以满IO点计算，负载功率不得超过电源额定 功率的90%。 2、若以实际使用IO点计算，负载功率不得超过电 源额定功率的80%。
二、交流电源负荷的组成： 1、系统机架 2、24VDC电源 3、需要交流供电的电磁阀、仪表等 4、Bently3500、203超速保护器等 5、机柜照明灯，风扇等 6、维护插座、操作站、工程师站等
保护元件的选择
一、选型原则： 1、C65N型空开，用于交流电路保护。 2、C65H型空开，用于直流电路保护。 3、C65H-DC型空开，用于高压直流电路保护。 4、所有空开，均不带有漏电保护功能。 5、空开的脱扣电流，应大于被保护电路的额定工 作电流；但不大于被保护电路的最大工作电流。
Tricon系统的硬件设计
—— 电源负荷的计算 —— 保护元件的选择 —— 系统设备命名原则
24VDC电源负荷的计算
一、电气设备额定值： 1、额定电压：电气设备长时间工作时所使用的最 佳电压值。 2、额定电流：电气设备在额定环境条件下，长期 持续工作时允许的电流值。 3、额定功率：电气设备在正常工作状况下，动力 设备的输出功率。
设备命名原则
一、根据Tricon系统命名： 4、端子命名：
TRICON硬软件介绍
• 冗余=> 无单点故障
• Isolated architecture
• 隔离构造
• On-line repair possible
• 在线维护
• Triplication - Fully implemented. Transparent to user
• 三重化 -- 遍布于整个系统
• Diagnostics - Transparent to user
无单点故障 – 承受隔离技术，每一通道内部的 三重电路都是独立的.
Tricon TMR Architecture Tricon三重化构造
Input Termination
Auto Spare
Input Leg
A
Input Leg
B
Inห้องสมุดไป่ตู้ut Leg
C
I/O Bus
TriBus
Main Processor
Tricon System Hardware Introduction
Tricon 系统硬件及软件介绍
Tricon Hardware Architecture
Tricon 硬件构造
Tricon－Triple Modular Systems
Tricon－三重化模块式系统
• Over 6,300 TMR ESD/CPC Solutions Installed Worldwide
B
Main Processor
A
TriBus I/O Bus
TriBus I/O Bus
Main Processor
C
Auto Spare
Output Leg A
Output Leg B
Output Leg C
TRICON硬软件介绍
Tricon TMR Main Principles
Tricon TMR 主要特点
1.
Diagnostics - Catch problems before it become a threat to the process !
诊断系统 – 在系统发生危险之前抓住隐患！
2.
On-Line Repair - A failed module can be pull out on-line (Hot Spare).
Tricon 高密度主机架
Tricon High Density Expansion Chassis
Tricon 高密度扩展机架
Inter-connected I/O Chassis
I/O 机架的连接
3 cables 3 cables
3 cables
Expansion Chassis #3
Expansion Chassis #4 to #14
I/O Expansion Bus Ports
I/O 扩展总线接口
I/O Bus Ports OUT A IN B C
Tricon Chassis Front View
I/O Bus Connections
OUT A Leg A output port OUT B Leg B output port OUT C Leg C output port Leg A input port IN A Leg B input port IN B Leg C input port IN C
Tricon TMR Technology
Tricon TMR 技术
• • • • •
•
Redundancy => No single point of failure
TRICON系统的硬件组态
TRICON系统的硬件组态作者：汪春竹来源：《中国科技博览》2015年第10期中图分类号：U912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0010-021.前言辽阳石化分公司炼油厂120万吨/年加氢精制装置以及脱硫装置的SIS系统采用北京康吉森公司的Tricon系统，是装置的核心，系统组态也尤为重要。
1.1 Tristation 1131的应用平台是Windows NT、Windows XP1.2 Tristation 1131程序支持四种语言1.2.1 函数方块图（FBD）功能块图。
1.2.2 梯形图（LD）。
1.2.3 结构文本（ST）1.2.4 因果矩阵（CEM）。
需要相应的专用软件。
以上三种语言（FBD、LD、ST）完全符合IEC1131-3国际标准中的关于程序控制器程序语言的规定。
1.3 Tristation 1131的特点使用语言编辑器可以开发和执行程序，例如：函数、函数块和数据类型。
1.3.1 从IEC-自适应库（包括过程控制，火气函数）或者用户库中选择函数和函数块。
1.3.2 TRICON系统可以配置每一种模块（卡件）。
1.3.3 TRICON系统可以设置SOE功能，以方便查询。
1.3.4 运用不同的“用户名”和“密码”权限等级，保护工程文件和程序。
1.3.5 可以用仿真功能调试逻辑程序。
1.3.6 程序逻辑、硬件设置、变量列表和主过程参数均可以打印出来。
1.3.7 单用户的TRICON系统中可以执行250个程序项。
1.3.8 通过控制面板可以显示系统参数和诊断信息。
2.硬件组态2.1 创建工作平台（创建系统）（Program Name）当启动Tristation 1131后，你可以选用以下任何一种语言来编制你的程序。
2.1.1 按projrct按钮，建立项目描述（图1、2）。
2.1.2 创建项目打开TriStation 1131.在文件菜单按新建项目（New Project）。
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Tricon 控制器 Tricon I/O 模块
2、在线维护 ——故障硬件可以被在线更换，体现了
Tricon系统的高可利用率。
Tricon系统组成
3、在线诊断（自诊断） ——在发生系统危险前抓住隐患。
Tricon相关认证 Tricon系统集成
INTELLIGENT I/O CONTROLLER(S) TRIPLICATED
I/O BUS
AC/DC Input Circuit
Individual Opto-Isolation
Intelligent I/O Controller(s)
-
+
-
+
Threshold Detect Op to-Isolator
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Tricon 控制器 Tricon I/O 模块 Tricon系统组成 Tricon相关认证 Tricon系统集成
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Tricon控制器
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Tricon系统的构成
• Tricon 主系统机柜(机架)
容错控制
容错控制系统可以识别和补偿控制系统元件的故障，并 允许在继续完成指定任务的同时，对故障元件进行修复， 不中断过程控制。即：Tricon控制系统能够在不影响正常生 产的同时修复系统故障。具有以下特点：
Tricon相关认证 Tricon系统集成
高度安全性 —— 取决于TMR硬件结构, 自诊断以及在线维修 高可用性 —— 消除误停车 高维护性 —— 在线更换故障卡件，不必停车，
硬件 Tricon的系统模件三
Tricon System Hardware
Introduction
Tricon 系统硬件介绍及维护知识
第三部分
Tricon MODULES Tricon 模块
TRICON MODULES
Tricon 模块
项目应用模件类型
主处理器模块 高密度主机架 高密度扩展机架 远程扩展机架 三个RXM扩展模块(组) I/O总线扩展电缆(3根/套） 系统电源模块 Tricon多功能通讯模块(带UTP接口) 模拟量输入模块 模拟量输出模块 数字量输入模块 数字量输出模块 脉冲量输入模块
通常RC地 和信号地
共地
RC Network connected to
Chassis Ground Connection to TRICON Internal Signal Ground
Live (hot) or DC + Neutral or DC-
Chassis ground / Protective Earth
• 16 MB DRAM (non-battery backed-up) 16 Mb DRAM(不带后备电池（ refer to P25 of Technical Product Guide, Tricon v9.6），存放用户控制程序、SOE数据、I/O数据、诊断信息等
• Fault Tolerant inter-processor Bus (TRIBUS) at 25 MHz, 32 bit CRCprotected, DMA fully isolated 容错的内部处理器总线 (TRIBUS)，25MHZ,32位循环冗余校验
• 32 Bit Communication processor MPC860, at 50 MHz 32位通讯 协处理器，MPC860,50MHZ
Introduction
Tricon 系统硬件介绍及维护知识
第三部分
Tricon MODULES Tricon 模块
TRICON MODULES
Tricon 模块
项目应用模件类型
主处理器模块 高密度主机架 高密度扩展机架 远程扩展机架 三个RXM扩展模块(组) I/O总线扩展电缆(3根/套） 系统电源模块 Tricon多功能通讯模块(带UTP接口) 模拟量输入模块 模拟量输出模块 数字量输入模块 数字量输出模块 脉冲量输入模块
通常RC地 和信号地
共地
RC Network connected to
Chassis Ground Connection to TRICON Internal Signal Ground
Live (hot) or DC + Neutral or DC-
Chassis ground / Protective Earth
• 16 MB DRAM (non-battery backed-up) 16 Mb DRAM(不带后备电池（ refer to P25 of Technical Product Guide, Tricon v9.6），存放用户控制程序、SOE数据、I/O数据、诊断信息等
• Fault Tolerant inter-processor Bus (TRIBUS) at 25 MHz, 32 bit CRCprotected, DMA fully isolated 容错的内部处理器总线 (TRIBUS)，25MHZ,32位循环冗余校验
• 32 Bit Communication processor MPC860, at 50 MHz 32位通讯 协处理器，MPC860,50MHZ
TRICON系统维护A
TRICON系统的硬件 TRICON系统的硬件
主机架Main Chassis（型号：8110） 主机架Main Chassis（型号：8110）
系统后备电池作用： 系统后备电池作用： 保存用户程序和自诊断信息 寿 命：5年 累计使用6个月
冗余供电
机架的地址号 机架电源模块，220VAC供电 （型号：8312）
TRICON系统的硬件 TRICON系统的硬件
电源模件上的指示灯
指示灯 PASS FAULT ALARM TEMP BAT LOW 颜色 绿色 红色 红色 黄色 黄色
TRICON系统的硬件 TRICON系统的硬件
针对电源模件的维护建议
电源正常状态指示
Pass Fault Alarm Bat Low Temp Description Action
绿色 稳光
不亮
不亮
红色 闪烁
不亮
对于V9.6 以后版本的主处理器其他MP 向它灌输应用程序
3008模件需等待10分钟完成程序灌输。
1. 符号 ( — ) 表示这种情况下该指示灯亮否不重要
TRICON系统的硬件 TRICON系统的硬件
针对主处理器模件的维护建议 主处理器模件故障状态的指示
Pass
不亮
不亮 绿色 稳光
不亮 不亮
— 不亮
— 不亮
卡件上的指示灯或者线路故障了 卡件正常工作 但在机架或者系统中其他卡件 发生故障
更换卡件 通过查看其它卡件前面板上 PASS/FAULT指示灯或者用 TriStation的诊断面板来辨识 更换故障的卡件
1. 符号 ( — ) 表示这种情况下该指示灯亮否部重要
绿色稳光 不亮 不亮 不亮 不亮 卡件工作正常 正常状态：不需要操作
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Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
2、在线维护 ——故障硬件可以被在线更换，体现了 Tricon系统的高可利用率。 3、在线诊断（自诊断） ——在发生系统危险前抓住隐患。 自诊断功能内置于Tricon 的硬件内，不需 要用户编写应用程序，它是长期可靠性及可 用性与短期可靠性与可用性的区别，也是 Tricon TMR系统区别于其它PLC的技术优点。
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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Tricon 控制器
FIELD CIRCUITRY -- TYPICAL POINT (1 of 32) AC/DC Input Circuit +
T hreshold Detect Opto-Isolator
高度安全性 —— 取决于TMR硬件结构, 自诊断以及在线维修 高可用性 —— 消除误停车 高维护性 —— 在线更换故障卡件，不必停车， 维护操作无需培训
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
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Tricon控制器的三重化结构
Powe r Supp ly #1
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
DUAL POWER RAILS
Power Supply #2
Leg A Com Leg Leg C B ms
Leg A Bus Leg B I/O Leg C Bu
Tricon相关认证
Main Right I/O Module * Left I/O EICM / NCM Module module
Tricon系统组成Tri源自on相关认证Tricon系统集成
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Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
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Tricon系统组成
Tricon系统集成
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高密度主机架
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
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Tricon系统集成
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Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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模拟输出模件
每个输出点都有相应的三重化12位的D/A转换器 3取2选择电路选取正确的输出电路，并周期性检测 所有通道的回路检测 通过内置参考电压进行自动电压校正 无单点故障 在线更换
INTELLIGENT I/O CONTROLLER(S) T RIPLICAT ED
I/O BUS
Individual Opto-Isolation
Intelligent I/O Controller(s)
A
Tricon I/O 模块
Individual Point Field Termination
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
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Tricon I/O 模块
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Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统集成
Processors
A, B & C
* Either the left module or right module functions as the active or hot spare module at any particular time.
s
TRIBUS总线 MP之间的数据传送 COMMBUS总线 MP和通讯模件之间的数据传递 I/OBUS总线 MP和I/O模件时间的数据传递
Tricon系统组成
Tricon相关认证
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Tricon 控制器
4、硬件表决
通过三重化总线对数字量输入信号进行表决 在 DO 组件内实现数字量输出表决 在 AO 组件内实现模拟量输出选择表决 5、软件表决 模拟量脉冲量输入信号，选择中值 诊断数据保存在 I/O 组件内
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Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
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数字输入模件
独立的三重化的信号转换器、电源和通讯通道 Stuck-On Stuck-Off检测功能 所有32点扫描时间不超过1ms 现场回路故障检测 无单点故障 输出通道间光电隔离 抗干扰能力强 在线更换
32 位微处理器，带有浮点协处理器， MPC860, 50 MHz 16 Mb DRAM(带后备电池） 容错的内部处理器总线 (TRIBUS)， 25MHZ。32位CRC保护，DMA,完全隔 离 32位通讯 协处理器，MPC860， 50MHZ 硬件表决 和 比较电路 支持SOE 数据的采集 扩展的背板诊断功能
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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机械锁、连接电缆
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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高密度主机架背板
Logical Slot TRIB US
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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通讯模件
TRICON 通讯模件（TCM） 可支持TRICON与TRISTATION，其它TRICON和TRIDENT系统，网络设备以及 MODBUS主从设备通讯。 每个TCM卡提供四个串口，两个网口，一个诊 断口，可支持高速115.2MODBUS 协议，连接DCS和时钟同步源，此时它 和EICM 有相同的功能。 先进通信模件（ACM） 提供TRICON与Foxboro I/A系列Node bus间的高度集成的高速接口。两个 端口提供单一或冗余信号通路。ACM允许Node bus将TRICON指定为一安 全节点，这样过程通信与TRICON诊断数据可在I/A系列系统上的任何地方 被使用。另外的端口支持TRISTATION，远程诊断系统（RDS），TRICON系 统可存取应用以及TCP/IP通讯。
Input Mux OptoIsolator
Proc
Bus Xcvr
Tricon系统组成
Dual Port RAM B
-
+
T hreshold Detect Opto-Isolator Input Mux OptoIsolator Proc Bus Xcvr
Tricon相关认证
Leg-to-Leg Isolation
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
康吉森
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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脉冲输入模件
独立的信号转换器、电源和通讯通道 三重化脉冲计数器 1 微秒的计数器精确度 转速测量精度 (RPM) 可达 0.01% 无单点故障 在线更换
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon系统集成
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电源模件
双电源供电－每个电源模块可承担整个机架的负荷 （175瓦） 双电压调整器－每个I/O模块有两个通道 良好的抗干扰能力 60摄氏度高温报警 在线更换 存储器后备电池 （可维持存储器保持六个月的时间）
TRICON系统硬件介绍
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Tricon
系统的硬件配置
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内容简介
一、 Tricon系统控制器及其特点 二、 Tricon系统I/O 模块 三、 Tricon系统组成 四、 Tricon系统相关认证 五、 Tricon系统集成
DCS BUS
Tricon 控制器
Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
Tricon相关认证
Tricon系统集成
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基于TMR结构的容错控制器
容错控制 容错控制系统可以识别和补偿控制系统元件的故障，并 允许在继续完成指定任务的同时，对故障元件进行修复， 不中断过程控制。即：Tricon控制系统能够在不影响正常生 产的同时修复系统故障。具有以下特点：
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Tricon I/O 模块
Tricon系统组成
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