施组十五章信息化.docx
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施组十五章信息化
第十五章信息化建设方案
第一节概述
工程建设信息化是实现第29届奥林匹克运动会国家体育场工程各项指标的重要保证。
国家体育场项目公司遵循“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的宗旨，总结多年来参与国际工程和国内大型工程建设中信息化应用的经验，联合国际、国内多家IT公司和厂商对国家体育场工程建设中的信息化需求进行了缜密的分析，对信息化建设方案进行了精心的策划和准备，可以相信，该方案将为整个工程建设提供最强有力的保证。
国家体育场工程信息化建设方针：
全面覆盖、先进可靠、灵活实用、以人为本、持续改进。
按上述方针，国家体育场工程信息化建设将实现的目标和所呈现的特点为：
1.1全面覆盖的计算机网络信息系统
在项目管理公司和项目施工现场建立功能完善的、高速的局域网；通过专线或VPN与设计、监理、工程总包和分包单位的局域网连成外延网；通过光纤接入INTERNET网；采用通讯卫星等先进通讯技术，实现信息网的全面覆盖和信息透明，除了保证工程建设信息的及时准确地传递和处理，同时也保证项目公司与北京市政府、中国奥委会、国际奥委会以及全世界关心奥运建设的人们的迅捷联接。
1.2先进的网络技术和管理
为保证网络信息畅通，对外要建一个强大的信息门户，该门户可以通过工作流的方式，完成各种信息的传递和审批，该门户通过个性化的界面，根据授权，为登录网站的用户提供及时、详尽的数据和资料。
在内部要建立一个功能强大的信息支撑平台，由该平台完成不同单位、不同业务系统的数据的传递和整合，最终存入公共数据库供全体用户共享。
1.3可靠的安全保障
保证网络的安全、可靠运行以及施工现场的安全和环保是信息化建设的重中之重。
选择成熟的技术和先进设备是重要的过程，可靠的信息备份是系统必备的条件。
通过计算机网络技术支持的视频监控（会议）系统、门禁系统、巡更系统和报警系统的建立和有效运行，切实保障工程建设的顺利进行，确保工程项目建设期间的安全和环境保护。
1.4灵活实用的应用系统
开发先进的信息支撑平台和应用软件系统，兼容来自土木工程、钢结构工程、房屋工程、设备安装、装饰装修，以及相关的勘察设计、设备半成品、钢结构加工等众多行业的应用软件，对项目的进度、质量、成本和安全进行有效控制。
与此同时，为虚拟现实技术（VR）、全球定位技术（GPS）、CAD三维建模技术等最新技术在建设施工领域的应用提供支撑平台。
1.5以人为本的建设理念
提高劳动者素质是除了工程建设指标以外的另一项重要目标，通过奥运工程信息化建设，在本质上实现国内信息技术从软件、硬件水平到人才素质的全面提升，与此同时，建设行业的劳动力水平也会因此而得到本质提高。
遵循“以人为本”的思想，国家体育场工程信息化系统将充分体现人性化，并通过建立有效的培训机制实现劳动力水平的不断提升，满足奥运工程高标准的要求。
1.6持续改进的运行机制
国家体育场工程信息化系统不仅仅服务于该工程的施工建设阶段，在系统的策划和设计上，还具备了该系统与今后项目运营系统的可扩展性，以确保该系统能够顺利地过渡为运营阶段的信息化系统，从而有效降低运营成本，实现信息化在奥运工程中的全过程参与和最有力支持。
第二节信息化总体结构
2.1应用系统总体结构
针对本次奥运工程国家体育场建设项目而言，我们是围绕着项目管理公司经营管理的现代化和国家体育场建设的项目管理、现场管理、设计管理等主要内容，为实现工程的进度控制、质量控制、安全控制、成本控制，实现电子商务和决策支持等目标而提出以下国家体育场建设管理信息化应用系统总体结构。
附图15-1应用系统结构总图
国家体育场建设管理的信息化是用计算机、通信、自动控制等高新技术集成处理信息，是用信息技术对传统土木工程技术、管理及施工方式进行改造与提升，使其更加科学、合理，从而提高效率，降低成本。
推动管理团队的重组及施工流程的优化，促使建设管理理念和手段的革新；融入现代物流业、电子商务和信息产业，从而实现国家体育场建设管理的高效益、高效率。
整个国家体育场项目的信息化管理围绕着参与建设的五大主体而设计的，包括项目管理公司、总承包部、监理公司、设计院、分包商。
如图所示，通过给他们部署相应的应用系统来一起完成国家体育场建设管理信息化的应用实施。
其中在项目管理公司安装国家体育场国际网站和办公自动化系统（企业门户）和国家体育场建设管理系统；在施工现场安装国家体育场施工管理系统、现场管理系统和技术管理系统；在监理公司、设计院安装国家体育场建设管理系统和办公自动化系统；在分包商安装施工管理系统。
2.2信息化总体框架
根据国家体育场应用系统建设内容，结合国家体育场信息化管理特征，我们提出了国家体育场建设管理信息化整体框架，如下页图所示。
从图中我们可以发现在整个框架的最基础部分就是国家体育场建设管理信息化支撑平台，由于国家体育场工程浩大，且涉及的工程门类很多，导致参与建设的企业众多，构成了一个庞大而复杂的工程信息集合，其信息量非常大。
同时不仅在本项目现场管理要运用到众多的系统（例如消防、门禁、监控、建设管理系统等），而且可能还要运用的其它系统也是众多，所以需要一个强大的应用基础平台来进行支撑。
附图15-2信息化整体框架
第三节网络构建安全备份体系
3.1网络总体目标和设计原则
网络平台设计的总体目标是：
构建覆盖整个项目公司系统、技术先进、安全稳定、高可用性、统一管理的信息网络，实现系统的资源共享。
在网络建设和网络设计时，我们遵循如下原则：
开放性：
遵循国际工业化标准，参照网络系统标准，支持各种标准协议、传输方式及传输接口，充分考虑未来异种计算机系统和计算机网络互联的情况，以保证系统有较长的生命周期。
先进性：
在保证开放性和实用性原则的基础上，采用先进的网络技术，适当的网络组合，结合交换无线网、以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、帧中继等各种技术，发挥最佳的集成效果。
灵活性：
网络带宽的灵活性、网络规模的灵活性以及网络服务的可增删性等。
可靠性：
系统备份与网络冗余连接。
使网络有较好的容错能力，整个网络可靠地工作，以确保系统的可靠与稳定运行。
安全性：
在网络设计时，采用多级安全防范措施，包括路由器过滤、防火墙隔离、加密传输等多种方法组合防护。
最大程度地保护整个网络系统的安全。
可管理性：
通过网管系统，及时方便地了解网络的运行状况，提高网络运行效率，及时发现各种网络故障并迅速排除，以保障网络系统正常、高效运行。
多协议支持：
由于应用环境的要求，可能应用了多种网络传输协议，如TCP/IP、SPX/IPX、NetBEUI等。
多服务支持：
对络传输服务以及将来可能的传输服务的支持扩展。
3.2网络总体结构
根据国家体育场建设管理信息化的需要，我们提出了国家体育场建设管理网络总体结构图（见下页）。
如图（国家体育场网络总体结构图）所示，本网络总体结构以行业标准和规范为准绳，并建立在强大的安全保障体系之上，应用了先进的计算机技术、网络技术、通信技术。
3.3网络设计
根据国家体育场网络系统的需求分析，网络系统总体框架为两级分布式网络。
项目公司、国家体育场为一级节点，其他相关单位通过各种线路接入一级节点，从而形成整个国家体育场项目建设网络体系。
通过电信部门连接起来的网络系统可以是多种形式：
通过专线实现各相关单位间连接的专网、通过PSTN连接起来的公共网络、通过VPN技术连接起来的虚拟专用网络。
利用这些网络可以实现信息的传递与共享。
3.3.1局域网设计：
国家体育场有线（无线）局域网：
由于网络规模较大，计算机设备较多，使用人员多、业务系统复杂，随着企业的发展网络节点还会增加，因而网络的主干的传输能力要强、带宽要大，考虑采用千兆以太网技术和无线技术，主干交换机应具备较强的交换能力，支持VLAN、三层交换等技术，采用千兆交换机和无线HUB；千兆以太网接入层工作站可采用快速以太网技术，百兆交换到桌面，接入交换机采用百兆交换机，支持VLAN技术；无线接入层间借助红外线或频率电波接入无线HUB。
要求网络具有高带宽和快速传输能力，同时具有较高的QOS（服务质量），并具有对网络流量进行管理和划分功能。
在组网技术上，采用星型结构。
项目公司：
采用快速以太网,千兆到桌面，支持VLAN技术，将工作站及服务器接入网络。
附图15-3国家体育场网络总体结构图
3.3.2广域网络设计：
在各相关单位局域网建设的基础上，根据各相关单位的应用及通信条件，可采用多种方式联至国家体育场信息中心。
设计方案：
系统一级网络中心采用高性能骨干路由器，提供多种接口，各个二级中心采用边缘路由器，根据选用的通信线路选择相应的接口模块，将各个分散的局域网通过广域网络连接起来，组成交通工程网络系统。
3.4网络的安全
网络安全、系统安全、数据库安全、信息安全、设备安全、信息介质安全和计算机病毒防治等，其安全体系结构如图所示：
3.4.1物理安全设计：
保证计算机信息系统各种设备的物理安全是整个计算机信息系统安全的前提。
尤其是保护计算机网络设备、配套设施、媒体免遭地震、水灾、火灾等环境事故或人为操作失误以及各种计算机犯罪行为导致破坏过程。
它主要包括四部分：
3.4.1.1环境安全：
对系统环境的安全保护，参见国家标准GB9361-88《计算机场地安全要求》、GB2887-89《计算机站场地技术条件》、GB50173-93《电子计算机机房设计规范》等。
3.4.1.2设备安全：
主要包括设备的防盗、防毁、防电磁信息辐射泄漏、防止线路截获、抗电磁干扰及电源保护等。
3.4.1.3冗余备份：
主要是针对内联网中的重要网络和计算机设备、以及重要的通信线路，采用冗余备份措施（冷备份、热备份和负载均衡相结合）。
3.4.1.4灾难恢复：
对内联网中的重要数据，除了要采取各种备份措施之外，还必须设立一整套完善的灾难恢复机制。
另外通过制定严格的管理制度，如《场地与设施安全管理规章制度》等进一步加强对设施的安全管理。
3.4.2安全的管理因素：
网络安全可以采用多种技术来增强和执行。
但是，很多安全威胁不是首先起因于技术上的落后，而是直接源于管理上的松懈及对安全威胁认识的淡化。
安全威胁主要利用以下途径：
系统实现存在的漏洞；系统安全体系的缺陷；使用人员的安全意识薄弱；管理制度的薄弱；
良好的平台管理有助于增强系统的安全性：
及时发现系统安全的漏洞；审查系统安全体系；加强对使用人员的安全知识教育；建立完善的系统管理制度。
安全系统需要人来执行，即使是最好的、最值得信赖的系统安全措施，也不能完全由计算机系统来完全承担安全保证任务，因此必须建立完备的安全组织和管理制度。
3.4.3安全系统保障体系：
系统安全其实时的方式的不同，可分为两个层次：
包括基础平台级的安全和应用级的软件和数据安全。
应用级的软件和数据安全从数据库和应用软件设计上考虑安全的实施。
本章只涉及到基础平台级的安全保障体系。
3.5数据的备份
NAS是一种不依赖于平台的高性能数据存储技术，文件管理器可以为连接至局域网和广域网的客户机和服务器提供文件服务、数据存储和磁带备份。
其高效率和优化的体系结构使它们可以分担当前由多用途应用程序服务器执行的许多文件管理操作，而后者在处理文件服务活动的效率方面远远不如文件管理器。
此外，由于文件管理器直接连接至网络而不是连接至某台应用程序服务器，因此在添加时无需关闭网络或应用程序服务器。
在工作组级和企业级网络中，优化的NAS体系结构比常规的多用途服务器体系结构在价格与性能方面更具优势。
文件管理器通常具有以下好处：
3.5.1不依赖于平台的多协议存储和文件服务。
3.5.2实时操作系统，优化用于多协议数据存储和文件服务操作。
3.5.3简单的安装与远程管理。
3.5.4基于标准的多协议文件共享，它在支持混合多机种客户机的网络环境中提供了成本低廉的数据共享功能。
在某些情况下，可以在网络中同时实施NAS和SAN解决方案。
例如，对于要求组合的磁盘和磁带合并、更高的可伸缩性以及光纤信道技术的网络环境，NAS和SAN都很合适。
第四节项目施工管理信息子系统
国家体育场工程造型奇特，规模宏大，在施工过程中任务重、工期短，涉及的行业多、专业多、交叉作业多，因此仅仅依靠传统的手工管理将很难实现预期的工程目标。
而现代计算机技术和网络技术的发展，为管理的信息化、自动化和现代化提供了强大的支持并使之成为可能。
因此，我们在本项目的施工过程中，将采用先进的项目施工管理信息系统，实现对施工信息的采集、整理、处理、存储、传递与应用，为项目各层次管理人员提供信息，作为项目管理规划、决策、实施、控制和检查的依据，从而保证国家体育场项目管理工作的顺利实施和工程目标的实现。
本项目施工管理信息子系统按照项目管理的主要内容，实现四控制（进度、质量、安全、成本）、三管理（合同、现场、信息）、一提供（为组织协调提供数据依据）。
国家体育场项目建设阶段的整体管理流程如下图所示。
附图15-4建设阶段管理流程
4.1进度控制信息化管理
4.1.1施工进度管理
附图15-5施工进度管理流程
4.1.2工程进度信息化管理内容：
利用进度管理模块，填报项目进度的计划、日报或周报，汇总成月报。
数据保存在网络数据库中，方便查询。
工程进度信息主要包括工程计划、年、季、月、周、日完成情况、形象进度等。
系统以网络计划技术为核心，实现施工计划的制订与控制。
从项目进度计划中读取进度计划数据，和施工现场所采集的实际数据进行对比，实时地为工程项目管理者提供工程情况的评价依据；再将上述数据与预算进行对比，实时反映项目的进度、费用等情况。
4.1.2.1施工总承包部进度管理信息化：
编制工程进度总体进度网络计划。
支持网络-子网络和WBS（WorkBreakdownSystem”项目工程分解结构“）两种工作方式，并且建立里程碑，在WBS节点上分配的资源自动导入网络图。
通过网络下发工作分解任务，接受分包商上传的任务完成情况，并进行实际进度的自动统计汇总，做出与计划进度的对比分析。
4.1.2.2专业分包商进度管理信息化：
通过网络接收由施工总承包部下发的进度分解任务。
编制分部分项目工程进度网络计划。
在网络图上分配资源，从预算材料、设备、人员工日清单给上级网络图导入资源。
根据进度计划生成资源计划。
完成实际进度的统计，与计划进度进行对比。
4.1.2.3进度管理模块与其他信息模块的连接：
进度与采购模块连接；进度与合同管理模块连接；进度与支付申请连接；进度与合同变更、设计变更连接。
4.2成本控制信息化
附图15-6成本控制流程
4.3材料管理信息化
4.3.1施工总承包部关键材料管理：
根据网络计划图编制采购进度计划；编制资金使用计划；根据网络计划图的资源生成：
工程用设备清单、表格形式的主要材料采购计划、表格形式的工程用设备采购计划。
4.3.2分包商材料管理：
通过网络接收总进度计划和总材料需用计划；根据物资信息库中的信息，将材料阶段性物资需用进行分类，通过材料属性设置，自动生成月阶段性料具租赁计划、阶段性物资采购计划。
4.4机械设备管理信息化
机械管理的主要内容包括：
设备计划（需用、租赁、采购）的编制和审核；设备进出场的记录；设备维护的提示维修保养时间；设备易损件的查阅和统计；设备的消耗统计（燃料、配件、租赁费）；设备档案等。
4.5质量控制信息化
4.5.1质量控制流程
附图15-7质量管理流程图
4.5.2质量信息化管理内容：
工程项目的质量信息化管理是根据工程施工质量管理规范和标准，对每一质量控制单元进行控制管理。
包括质量检测标准、工程项目划分、工序检测（记录）管理、质量缺陷及事故的登记和处理、质量验收与评估等功能模块。
按照ISO9001：
2000标准进行按模块划分的质量管理，帮助管理者在施工过程中严把质量关，创造优质工程。
另外系统还包括对工程质量评优评奖的申报，收集汇总质量信息并提出纠正预防措施，以及参与质量事故处理等内容。
4.5.2.1施工总承包部质量信息化管理
4.5.2.2分包商质量信息化管理：
查询质量标准及质量通病及纠正预防措施信息库中的相关内容。
根据质量标准规范，录入相应质量检测表格。
查询施工总承包部、监理的质量整改及控制意见，及时做出反馈。
4.6安全控制管理信息化
安全管理信息化主要实现施工安全相关信息的收集与维护，主要包括安全措施（方案）、安全操作规程、安全检查、安全事故及处理、伤亡事故、安全会议、安全培训等功能。
4.7合同及资料管理信息化
4.7.1合同管理信息化：
合同信息化管理，可以让施工总承包部、分包商以多种形式依据权限实现对总包合同、分包合同、材料采购合同等进行查询、追踪，以考察合同的执行情况，最终做到合同的建档、归档以及合同分类、变更等的全面管理。
本项目合同管理模块，除了满足日常管理工作的需要外，还提供了相应的制作、查询、合同监控、冲突检查等功能，使用户可以随时掌握合同执行情况。
4.7.2施工资料管理信息化：
在本工程的施工管理过程中，将产生大量的施工资料，尤其是过程资料众多繁杂，而所有的资料又与时间和编号紧密相关。
这些资料要以一定的顺序归章建档，还要满足《建筑工程施工资料管理规程》、监理规定、ISO9001及城建档案馆的要求和规定，以及在施工管理过程中要做到资料管理的可追溯性、创过程精品，仅依靠传统的资料整理已难以达到上述要求的高度。
因此，我们采用施工资料信息化管理模块来进行，该模块实现了资料的电子化的综合管理，实现快捷的“傻瓜式”录入、规整的存档、方便的查询、简洁的报表输出。
4.7.3图纸管理信息化：
图纸信息化管理能有效克服工程中图纸数量多，变更频繁，版本变化快带来的管理难点，对图纸进行有效管理，从而保证按照最新正确图纸进行施工。
本图纸管理模块，将建立电子版图纸档案数据库，建立图纸清单，进行版本管理，按照权限提供图纸的更新、浏览、打印、前后版本对照和搜索等功能，确保员工及时、准确地得到所需的图纸。
4.8信息化施工技术的应用
4.8.1虚拟现实技术的应用
虚拟现实技术（VirtualReality－VR）是一种可以创建和体验虚拟世界（VirtualWorld）的计算机系统，目前在建筑工程的多个方面均有成功应用，如工程设计、结构分析与计算、施工过程模拟与仿真等方面，同时引导出一大批施工技术创新项目。
在国家体育场项目施工中，需要进行大跨度的钢结构安装工程，由于施工过程复杂，施工场地空间局限，施工机械设备运作困难，从而使施工方案可行性论证成为国际性难题，但采用虚拟现实技术就可方便的解决以上难题，如在广州体育馆160米跨钢——索混合空间轻钢结构体系安装工程中成功利用了虚拟现实技术，采用国际上最先进的空间分析软件进行结构模拟分析计算与索力的高空测量，确定了科学、合理、经济快捷的施工方案，创新了大跨度特种钢结构吊装、预应力拉索施工等多项技术。
4.8.2GPS技术的应用：
全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖。
国家体育场工程空间造型复杂、空间轴线多且互不平行，从而使各空间轴线和标高定位难度大，采集测量数据多，计算复杂，而且测量的质量控制精度高。
采用常规的测量技术很难满足精度与工程进度要求，采用GPS技术可以进行高速度、高精度的测量，实现整个工程结构各个节点的空间位置的精度，能够有效解决大型场馆空间结构复杂的施工测量与控制难题。
4.8.3GIS技术的应用：
地理信息系统（GeographicalInformationSystem-GIS）是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
在国家体育场工程中，在运送混凝土和大型钢结构的运输车上安装全球定位系统，结合地理信息系统，就可以得知运输车所在位置，从而为指挥调度提供方便，以提高混凝土搅拌的质量和钢构件安装的质量。
第五节施工现场管理信息化
5.1施工现场管理信息化总体结构
附图15-8信息化管理总体结构
控制中心将视频信息、门禁信息、巡更信息进行汇总分析，并且将各类信息显示在中心控制室的大屏幕上，可以对现场进行整体监控，通过数据的整理汇总向支撑平台提供视频信息、人员考勤信息、进场材料信息、场容信息等其他系统所需信息。
并且控制中心与报警系统联动，一旦发生灾害可以立即报警。
5.2视频监控子系统
视频监控系统为各级领导、各级部门相关人员提供各类视频信息，以便能够实时、直接地了解和掌握国家体育场的各项建设情况，并及时对发生的情况做出反应。
5.2.1视频监控子系统结构
附图15-9视频监控子系统示意图
视频信息通过各类前端设备进行视频采集，经过嵌入式流媒体服务器、多路数字录像系统，将数据传输给多画面矩阵主机，由多画面矩阵主机将视频信息传输给电视墙、现场各部门监控终端以及控制中心视频控制计算机。
监控中心接收视频信息后经过处理，进行存储、管理，并通过平台发送到各远程监控终端，以实现施工现场内部人员以及各远程网络用户对现场的即时监控。
5.2.2主要监控对象：
重要设备、材料的实时监控；施工现场施工状况；办公、仓库等临建设施的室内外环境监控；施工工地各大门进出入情况的监控；各重要通道监控；易燃地点重点监控。
5.3门禁子系统
门禁子系统主要提供工程现场出入口的人员控制以及车辆控制，并且通过对发放给专人或者车辆的识别卡的纪录，将人员信息、车辆信息以及带入现场设备材料信息提供给控制中心。
同时门禁系统将视频监控信息容入系统控制当中，并且与报警系统协同实现防盗报警。
门禁系统由非接触式读卡器、控制器、电磁锁、非接触式识别卡和计算机组成。
如下图所示。
附图15-10门禁子系统示意图
门禁系统所表现的具体功能如下：
5.3.1登记注册卡：
凡是新增加的卡，都要进行登记注册。
登记时输入卡号、姓名和有效时段等信息，登记完成后，该卡在所登记的有效时段内使用可以正常使用出入现场。
5.3.2删除注册卡：
当识别卡丢失或由于某种原因不能使用时，可随时将该卡注销。
输入要删除的卡号即可注销该卡。
5.3.3记录读卡信息并控制门的开关：
当车辆或人员读卡后控制器将读卡器的送出信号读入，根据卡号、当前时间和登记信息进行判断该卡是否有效，控制开锁或不开，同时将卡号和时间记录下来。
5.3.4实时监测：
将系统设置成实时监测状态，这时每读一次卡，控制器所记录的卡号、是否注册以及有效无效等信息会立即显示在计算机上。
另外门的状态（开或关）也可实时显示。
5.3.5统计与考勤功能：
将人员的进出信息发送至平台，为人员考勤管理提供相应数据。
5.3.6车辆载入材料记录：
将车辆的进出信息及时发送至平台，为场容管理以及材料管理、设备管理提供相应数据。
5.3.7报警功能：
对于非法入侵、破坏门禁系统等事件、可与声光报警器联动报警。
5.4巡更子系统
巡更子系统主要是为了控制保安人员的巡更路线，保障场地安全并且通过人员巡查为设备管理提供信息。
巡更系统由信息钮、采集器、下载器以及管理软件组成。
附图15-11巡更子系统示意图
系统可对场地安全和现场设备进行巡查，考核巡逻人员值勤，是否严格遵守制定的巡逻时间、巡查地点、巡查设备以及线路进行巡查工作，规范并管理巡查工作。
并且使巡查线路、时间的人员安排通过对数据的操作进行便捷的管理，通过准确直观的展示巡查结果和问题为相关人员提供可靠数据。
系统最终将巡更人员信息以及设备信息传输给平台，为其他系统提供数据。
5.5报警子系统
报警子系统可分为火灾报警、防盗报警、门禁报警几部分，控制中心通过各类信息收集，一旦发生灾害立即将报警信息传送至报警系统。
报警子系统主体为消防报警，配合门禁、监控、巡更等子
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