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PLC编程控制自动门
摘要
门是伴随着人们的文明而诞生的，随着科学的发展，门的种类越来越多，技术也越来越复杂。
自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。
所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。
作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。
因此门体本身应牢固、密封。
自动门是随着人们对生活条件的不断追求、科技的不断发展应运而生的高科技产品，因此，它具备了普通门所没有的优势：
雅观漂亮，而且使用管理起来更加的安全、方便、舒适，通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提高了建筑的档次。
因此自动门被广泛的应用于大型商场、银行、大酒店、机场、办公大厦等各种大型的公共场所。
本文通过结合PLC控制系统的简介及各种普遍应用的自动门的特点，对由PLC作为控制系统的自动门的概况、主要分类、组成、原理、软硬件控制系统、PLC程序的编写等都进行了一定的介绍。
关键字：
自动门PLC控制编程
目录
内容摘要1
目录2
前言4
第一章自动门的简介5
1.1自动门的发展5
1.2自动门的分类6
第二章PLC控制系统简介7
2.1PLC的概述7
2.2PLC的主要功能及特点8
2.21PLC的主要功能8
2.22PLC的特点9
2.3PLC的组成与基本结构10
2.31PLC的硬件系统10
2.32PLC的软件系统10
2.4PLC的工作原理及在自动门中的应用11
2.41PLC的工作原理11
2.42PLC在自动门中的应用12
第三章自动门的硬件系统14
3.1自动门的硬件组成14
3.2硬件的工作原理14
3.3自动门的系统配置15
第四章执行机构的设计17
4.1稳压电源设计17
4.2无刷直流电机的应用19
第五章自动门的软件控制系统及举例21
5.1控制系统流程21
5.2PLC程序的编写21
5.3PLC在底层电梯自动门中的应用举例23
5.31电梯控制门的控制要求23
5.32自动门控制线路及PLC梯形图设计25
5.33结语29
结语29
前言
随着科技的不断发展，各种各样的自动门应运而生，但由于PLC技术的不断完善，自动门大多采用PLC系统来进行集中控制。
因此自动门的发展一个是在硬件设施上的完善，另一个就是plc控制系统的不断发展。
自动门尤其是高级自动门的造价不菲，目前多应用于大型商场、银行、大酒店、机场、办公大厦等各种大型的公共场所。
自动门虽然作为高科技产品，但仍会有一些安全隐患存在，如果关门过程控制不当，容易对人们造成挤伤，碰伤，所以自动门在稳定性上还需要不断的突破。
影响自动门不稳定因素的原因是多方面的，但主要是噪声、电磁场的干扰，他导致电源电压便的不稳定是一个重要方面，它对安全产生很大的影响，因此，设计系统时考虑执行部分的输送电压稳定是一个应该重视的问题。
由于中国的自动门技术起步较晚，掌握的技术相对稚嫩。
虽然从事自动门行业的厂家很多，但真正掌握成熟技术的却很少。
因此多是代理一些国外的自动门。
由于这些因素，未来自动门的发展应该朝着精简化、安全化去努力，使自动门的使用更普遍，安全性更有保障。
目前在各种建筑物中应用比较广泛的主要是平移形感应自动门，这种自动门主要是通过红外探头来感应是否有人靠近，红外探头主要是对产生热量的物体有感应，当人靠近是时，红外感应到人的存在，就会发送信号到控制部分，控制部分接收到信号通过处理后发送信号到驱动部分，通过电机执行动作完成开门动作。
但这种技术存在着一些弊端，它会对一些高温的物体产生误操作。
第1章自动门的简介
人类文明的产物，自动门已经经过了数十年的漫漫发展，至今为止，通过应用PLC控制系统及其他各种科技产品，已经具备了及其完善的控制技术，形成了具有庞大规模的自动门家族。
并且根据不同的需求制定了一系列的标准。
如JG/T177-2005是由中华人民共和国建设部于2005-12-01制定的中国自动门标准编号，标准内容主要有：
规定了建筑用各种自动门的分类、规格、代号、材料、要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。
本标准适用于推拉自动门（弧形自动门）、平开自动门、折叠自动门、旋转自动门。
其他自动门可参照执行。
有特殊要求的自动门，还应参见其相关标准。
1.1自动门的发展（顶格）
门和人类文明是孪生的，它伴随着人类文明的发展而跃动。
数千年来，门一直作为人类社会活动的守护神，拒侵入者于门外，而作为人类社会活动的航道，门又承载着文明，追寻着人们向往的光辉彼岸。
人类对文明的渴望是无穷尽的。
从古埃及到古罗马到今天的现代社会，都可以见到门迈动的足迹。
往昔，门的屏障作用是被动隔离，而通道作用仅仅是保证通行。
21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：
有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。
门的高级形式--自动门起源在欧美，从1802年8月，德标公司成功设计并开发出世界第一台感应自动门，门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。
迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。
中国早在十多年前就开始引用欧洲自动门，并把它应用在酒店、机场、购物中心、银行、写字楼等大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。
1.2自动门的分类
自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常宠大，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。
自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达，当人走近自动门时，雷达通过发射微波感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。
当人通过门之后，再将门关闭。
另外还有红外感应形式，主要是通过红外线来感受指定范围内温度变化，当人走进时，微波感应其器发射信号控制门的变化。
微波感应器和红外感应器的区别主要是：
微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动，雷达便不再反应，自动门就会关闭，有可能出现夹人现象。
红外感应器，对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器的扫描范围内，它都会反应。
红外感应器的反应速度比微波感应器慢。
根据一些不同的要求，某些厂家在生产自动门的时候会增加一些个性功能，以方便管理和维护。
如福州蔚蓝电子有限公司自动门，它具备以下特点：
1，自动门微波感应器对物体的运动进行反应，灵敏度可调，性能稳定！
2，自动门加密遥控器聚多功能为一体，对感应门进行加密，可以避免工程上出现的赖帐，呆帐，等现象从而有效保护经销商的利益，同时可以实现遥控开门、常开、上锁、开锁；具有连接读卡机、指纹、出门按扭、电锁等外围设备的功能。
3，安全光线可以有效克服感应探头感应不到的盲区，从而使感应门更安全。
4，自助银行刷卡机整体一机设计，ABS电镀外壳坚固耐用方便安装，可搭配任何银行提款卡使用，无卡片容量限制，进口合金磁头灵敏度高、超耐磨、高抗（400）或低抗（300）Oe磁卡均可使用；适用于自助银行。
5，自动门微波模块、踢脚开光、ID卡密码机、遥控收发模块、电动车报警器、伸缩门电子显示屏、摩托车报警器。
第二章PLC控制系统简介
可编程控制器（ProgrammableController简称PLC）。
PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。
可编程控制器具有能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单等优点，是当代工业生产自动化的主要手段和重要的自动化控制设备。
由于PLC在自动化控制中的种种优势，因此被广泛的引用于自动门系统中。
2.1PLC的概述
由于PLC在不断发展，因此，对它进行确切的定义是比较困难的。
美国电气制造商协会（NEMA）经过四年的调查工作，于1980年正式将可编程序控制器命名为PC（ProgrammableController），但为了与个人计算机PC（PersonalComputer）相区别，常将可编程序控制器简称为PLC，并给PLC作了定义：
可编程序控制器是一种带有指令存储器、数字的或模拟的输入/输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和运算等功能，用于控制机器或生产过程的自动化控制装置。
1982年，国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee，IEC）颁布了PLC标准草案第一稿，1985年提交了第2稿，并在1987年的第3稿中对PLC作了如下的定义：
“PLC是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。
它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。
”
上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。
2.2PLC的主要功能及特点
2.21PLC的主要功能
1.开关逻辑和顺序控制
这是PLC应用最广泛、最基本的场合。
它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制，从而可以实现各种控制要求。
2.模拟控制（A/D和D/A控制）
在工业生产过程中，许多连续变化的需要进行控制的物理量，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。
过去，PLC长于逻辑运算控制，对于模拟量的控制主要靠仪表或分布式控制系统，目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能，而且编程和使用方便。
3.定时/计数控制
PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时器与计数器。
对于定时器，定时间隔可以由用户加以设定；对于计数器，如果需要对频率较高的信号进行计数，则可以选择高速计数器。
4.步进控制
PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步进控制功能。
5．运动控制
在机械加工行业，可编程序控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动控制。
6.数据处理
大部分PLC都具有不同程度的数据处理能力，它不仅能进行算术运算、数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等操作，有些PLC还可以进行浮点运算和函数运算。
7.通信联网
PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。
2.22PLC的特点
PLC能如此迅速发展的原因，除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。
它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。
其主要特点如下：
1.可靠性高
可靠性指的是可编程控制器平均无故障工作时间。
由于可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。
可编程序控制器已被广大用户公认为是最可靠的工业控制设备之一。
2.控制功能强
一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。
与相同功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。
可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制与集中管理。
3.用户使用方便
可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。
可编程序控制器的安装接线也很方便，有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。
硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
4.编程方便、简单
梯形图是可编程序控制器使用最多的编程语言，其电路符号、表达方式与继电器电路原理图相似。
梯形图语言形象、直观、简单、易学，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。
5.设计、安装、调试周期短
可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少，缩短了施工周期。
可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟调试，模拟调试好后再将PLC控制系统在生产现场进行安装和接线，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，大大缩短了设计和投运周期。
6.易于实现机电一体化
可编程序控制器体积小、重量轻、功耗低、抗振防潮和耐热能力强，使之易于安装在机器设备内部，制造出机电一体化产品。
目前以PLC作为控制器的CNC设备和机器人装置已成为典型。
2.3PLC的组成与基本结构
PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，从广义上讲，PLC也是一种计算机系统，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入/输出接口，具有更适用于控制要求的编程语言，具有更适应于工业环境的抗干扰性能。
因此，PLC是一种工业控制用的专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
2.31PLC的硬件系统
PLC的硬件系统由主机系统（如图1）、输入/输出扩展环节及外部设备组成。
图1名称
2.32PLC的软件系统
PLC的软件系统主要包括系统程序和用户程序。
2.4PLC的工作原理及在自动门中的应用
2.41PLC的工作原理
可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，其工作原理与计算机控制系统的工作原理基本相同。
PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。
CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。
一个扫描周期（工作周期）主要分为以下几个阶段：
1.输入采样扫描阶段
这是第一个集中批处理过程，在这个阶段中，PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，不论输入端子上是否接线，CPU顺序读取全部输入端，将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中，在当前的扫描周期内，用户程序用到的输入信号的状态（ON或OFF）均从输入映像寄存器中去读取，不管此时外部输入信号的状态是否变化。
即使此时外部输入信号的状态发生了变化，也只能在下一个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取，对于这种采集输入信号的批处理，虽然严格上说每个信号被采集的时间有先有后，但由于PLC的扫描周期很短，这个差异对一般工程应用可忽略，所以可以认为这些采集到的输入信息是同时的。
2．执行用户程序扫描阶段
是第二个集中批处理过程，在执行用户程序阶段，CPU对用户程序按顺序进行扫描。
如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、从左至右的顺序进行扫描，每扫描到一条指令，所需要的输入信息的状态均从输入映像寄存器中去读取，而不是直接使用现场的立即输入信号。
对其他信息，则是从PLC的元件映像寄存器中去读取，在执行用户程序中，每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中，对输出继电器的扫描结果，也不是马上去驱动外部负载，而是将其结果写入到输出映像寄存器中。
在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。
在这个阶段，除了输入映像寄存器外，各个元件映像寄存器的内容是随着程序的执行而不断变化的。
3.输出刷新扫描阶段
这是第三个集中批处理过程，当CPU对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。
在输出刷新阶段结束后，CPU进入下一个扫描周期，重新执行输入采样，周而复始。
2.42PLC在自动门中的应用（重点写此部分）
通过PLC控制系统作为中央处理器，来宏观整体调控自动门中各硬件设施协调工作，来完成自动打开和关闭大门。
使用红外感应器或微波发射器来感应外界的物体，当有人进如了感应范围之后，感应器通过感应到人的到来，会产生一个信号，通过PLC的模拟/数字输入部分输入PLC。
玻璃门的打开或关闭由电机控制来完成，目前少数由交流变频电机或无刷直流电机来实现。
但更多的使用步进电机来实现。
步进电机作为可靠性好，控制简单，价格低廉的动力装置已经被广泛的应用于自动门。
图2是一个以PIC为控制器，统一控制传感器、步进电机，通过机械直线运动单元驱动玻璃门的PLC自动门控制系统。
图2
目前一些厂家PIE供应商都提供可直接控制步进电机运动的定位控制单元，可直接控制步进电机，通过编程完成单轴，两轴插补运动。
直线运动系统设计师习惯上自行设计包括轴承、滚珠丝杠副、同步齿形带等。
设计时非常简单，零件可直接选用，但装配时有较高的要求。
因此，国际上出现了一些机械直线运动控制单元，将滚珠丝杠副、同步齿形带、轴承等安装在一个密闭的长壳体内，并安装有一个滑动模块。
生产商预先调整好精度、预紧力等，该单元安装有限位开关，并提供安装法兰，供电机、编码器安装用。
用户按传动行程、受力情况等直接选用，直接安装在基础上即可。
步进电机与机械直线运动单元连接，建立一个直线运动轴，“零点”、“终点”分别为玻璃门全开、全闭时的位置。
如果无人进出，玻璃门关闭。
传感器一旦给PIC信号，PLC通过定位控制单元立刻控制步进电机中断当前运动，回零位。
开始速度逐渐提高，在即将闭合时，速度逐渐减为零。
而当门在关闭的过程时，一旦有人通过，应立即停止动作，转入开门过程。
PIC通过定位控制单元进行速度调节非常方便。
一旦无人进出，传感器无信号发出，PIC控制步进电机中断当前运动，向终点运动，速度控制如前。
第三章自动门的硬件系统（将本章调整到第二章）
3.1自动门的硬件组成
自动门的硬件根据不同的类型各有不同，此以平移型感应门为例介绍它的硬件，主要有：
自动感应门主控制器，自动感应门感应探测器，自动感应门动力马达，自动感应门门扇行进轨道，门扇吊具走轮系统:
，同步皮带（有的厂家使用三角皮带），自动感应门下部导向系统：
是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。
大体分为6部分，如（图0）。
图0
3.2硬件的工作原理
（1）自动感应门主控制器：
它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。
（2）自动感应门感应探测器：
负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号；
（3）自动感应门动力马达：
提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。
（4）自动感应门门扇行进轨道：
就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。
（5）门扇吊具走轮系统:
用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。
（6）同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：
用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。
（7）自动感应门下部导向系统：
是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。
加入一小节为控制器的选择，（将第二章调整至此）
3.3自动门的系统配置
自动门的系统配置是指根据使用要求而配备的与自动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、门禁系统、安全装置、集中控制等。
必须根据建筑物的使用特点。
通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。
自动门安装公司有责任在对用户系统需求的充分了解的基础上，向用户提供合理而经济的系统配置方案。
1、开门信号。
自动门的开门信号是触点信号，微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源。
微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后，雷达便不再反应，自动门就会关闭，对门机有一定的保护作用。
红外传感器对物体存在进行反应，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。
缺点是红外传感器的反应速度较慢，适用于有行动迟缓的人员出入的场所。
另外，如果自动门接受触点信号时间过长，控制器会认为信号输入系统出现障碍。
而且自动平移门如果保持开启时间过长，也会对电气部件产生损害。
由于微波雷达和红外传感器并不了解接近自动门的人是否真耍进门，所以有些场合更愿意使用按键开关。
按键开关可以是一个触点式的按钮，更方便的是所谓肘触开关。
肘触开关很耐用，特别是它可以用胳膊肘来操作。
避免了手的接触。
还有所谓脚踏开关，功能一样，但对防水的要求较高，而且脚踏的力量很大，容易使脚踏开关失效。
还有一种带触点开关的拉手，当拉手被推（或在反方向拉）到位时，向门机提供触点信号。
现在的楼字自控有时会提出特殊的要求，例如使用电话的某一分线控制开门。
要达到这个要求，只要保证信号是无源的触点信号即可。
极少情况下，人们会提出天线遥控的要求。
用一个无线接受器与自动门进行触点式连接，再配一个无线发射器，就可以达到要求。
不过，现在的无线电波源太多，容易导致偶然开门是一个麻烦的问题。
定时器可以自动控制门的状态，其原理是将时钟与特定的开关电路相连，还预设定的时间将自动门处于自动开启或锁门状态。
2、门禁系统统与非公共区域的自动门 如果说对自动门的性能和质量要求最高的是在使用频率极高的大型公共区域，那么那自动门自动控制功能要求最高的对进出人员进行选择的非公共区域。
门禁系统是对入门授权的识别。
在识别或检测入门授权通过以后，向自动门的控制系统提供开门信号。
在提供开门信号之前，自动门必须处于锁门的状态。
门禁系统包括从最简单的钥匙开关，密码锁，磁卡锁。
一直到复杂的体重识别系统，指纹识别系统等。
但无论系统怎样复杂，最终都是给自动门提供开门的触点信号。
信号电路的屏蔽对避免由于无关信号的干扰而误开门的情况发生非常重要。
3、对自动门的要求就是解锁动作与开门动作之间的协调。
应用于自动平移门的电子锁有锁皮带的电磁锁和锁门体吊挂件的电动锁两种。
后者用于重型自动平移门，自动平开门的电子锁有电磁门吸，电子插销锁和电子开门器，电子开门器又称阴锁。
作用力方向不影响门的开启动作，不易发生误操作。
还有一种带触点开关的机械锁，使锁与开关结合，锁不处于开锁状态，触点就不能接触，不可能发生误操作。
4、集中控制。
集中控制的概念包括集中监视自动门运行状态和集中操作多个自动门两层含义，集中监视自动门开门关门状态可以通过位置信号翰出电路来实现，可以采用接触式开关，当门到达一定位置（如开启位置）时，触动开关而给出触点信号。
也可以采用感应式信号发生装置，当感应器探测到门处于某一位置时发出信号。
在中控室设置相应的指示灯，就可以显示自动门的状态，而集中操作通常指同时将多个门打开或锁住，这取决于自动门控制器上有无相应的接线端子。
第四章执行机构的设计
4.1稳压电源设计
随着自动门的不断发展，被越来越多的应用于各建筑物，广泛的应用也使其安全变的越来越重要。
对电源的影响
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