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TWI650705B - 架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法 - Google Patents

架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法 Download PDF

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TWI650705B
TWI650705B TW106128003A TW106128003A TWI650705B TW I650705 B TWI650705 B TW I650705B TW 106128003 A TW106128003 A TW 106128003A TW 106128003 A TW106128003 A TW 106128003A TW I650705 B TWI650705 B TW I650705B
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Abstract

本發明係提供一種架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法，係應用於一機台控制器，並於機台控制器操控機台內外加有複數感測器，而系統模組之影像擷取裝置則可接收機台控制器所輸出之機台控制程式原始的顯示畫面，並傳送至非侵入式資料擷取系統擷取機台顯示畫面中的資訊，且軟體控制系統將感測器所量測到的數據整合顯示畫面的資訊結合客製化顯示畫面，再於機台控制器輸出之機台控制程式原始的操作畫面中嵌入額外的控制元件，便可藉由影像輸出裝置將客製化顯示畫面輸出至機台控制器，有別於原本機台控制程式的操作畫面，以不同的方式呈現機台資訊，且可利用信號接收裝置及人機介面模擬裝置提供多電腦切換器基本功能。

Description

架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法
本發明係提供一種架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法，尤指非侵入式資料擷取系統可擷取機台控制器輸出機台原始的顯示畫面資訊，並由系統模組結合客製化顯示畫面輸出，且可在既有的操作畫面添加額外的互動操作介面。
按，現今製造產業面臨勞工短缺及環保意識的高漲、人工與經營成本的提高，並由勞力密集而轉型成技術性密集的壓力，業者大都是運用生產線自動化技術及治具等輔助製造，以達到縮減人力、節省製造工時而提高產能之目的，並在生產線自動化的作業中，係應用廠區不同工站的加工機具或機台進行各種加工、檢驗、清洗、組裝、品管、倉儲與搬送等生產流程，以製造出所需的零組件及完成品。
再者，隨著生產線自動化技術的發展，必須運用更快速的設備及開放的架構來滿足使用需求，所以廠商便開發出各種適用於工業控制的工業電腦，並作為自動化設備的機台與主控裝置間之控制，不過在自動化設備製造的過程中，老舊的機台控制器若要更新升級為具備聯網功能的設備有其困難性，這類機台控制器升級的困難同時出現在硬體設備的擴充與軟體系統的修改上，因此，為了能夠維持這類老舊機台正常地運作， 多採用非侵入式資料擷取系統(Non-invasive Data-extraction System)獲取控制機台的資訊。
請參閱第三圖所示，係為習用非侵入式資料擷取系統架構之示意圖，由圖中可清楚看出，傳統的非侵入式資料擷取系統多使用機台控制器輸出的顯示畫面作為資料的來源，並將顯示畫面同時傳輸給資料擷取系統與機台控制器的螢幕上，即可透過影像辨識進行感興趣區域的擷取〔ROI(Region of Interest)Extraction〕，以及光學字元辨識(Optical Character Recognition，OCR)來將螢幕畫面上所顯示的資訊轉換成數位資訊，且機台控制器的操控係透過多電腦切換器(KVM Switch)在資料擷取系統與機台控制器的鍵盤/滑鼠間切換，但因其所需的資訊可能分佈在機台控制器不同的操作畫面，便需要快速地切換機台控制器的操作畫面，藉以擷取相關的機台狀態與資料，故，當資料擷取系統開始運作時，現場操作人員反而無法切換機台控制器操作畫面即時的檢視機台狀態與資料，便會造成整體功能上受到一定的限制，即為從事於此行業者所亟欲研究改善之關鍵所在。
故，發明人有鑑於上述之習用資料擷取系統擷取機台控制器顯示畫面資料的同時，現場操作人員無法檢視機台狀態與資料所造成使用上之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷試作與修改，始有此種架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法的發明專利誕生。
本發明之主要目的乃在於機台控制器操控之機台內為外加有複數感測器，並由機台控制器電性連接有架構於非侵入式資料擷取系統內之系統模組，而系統模組之影像擷取裝置則可接收機台控制器所輸出之機台控制程式原始的顯示畫面，並傳送至非侵入式資料擷取系統擷取機台顯示畫面中的資訊，且軟體控制系統可包含設定程式，用以將感測器所量測到的數據整合顯示畫面的資訊結合客製化顯示畫面，再於機台控制器輸出之機台控制程式原始的操作畫面中嵌入額外的控制元件，便可藉由影像輸出裝置將客製化顯示畫面輸出至機台控制器之螢幕或機台的操作畫面，有別於原本機台控制程式的操作畫面，以更視覺化的方式呈現機台資訊，並可解決老舊機台顯示畫面無法修改之問題，且軟體控制系統可利用信號接收裝置及人機介面模擬裝置提供多電腦切換器基本功能，提供現場操作人員即時的檢視機台狀態與資料。
本發明之次要目的乃在於軟體控制系統可利用信號接收裝置及人機介面模擬裝置提供多電腦切換器的基本功能，並在非侵入式資料擷取系統擷取機台畫面資料的同時，現場操作人員是可以透過機台控制器操作系統模組，提供現場操作人員客製化顯示畫面的資料展示，例如翻閱操作畫面所顯示的資料內容，即時的檢視機台狀態與資料，以提高生產效率及降低維護成本；當現場操作人員需要操作機台控制器以進行狀況或異常排除時，非侵入式資料擷取系統便會暫停，並將軟體控制系統接收鍵盤/滑鼠輸入的指令轉發給機台控制器之機台控制程式。
本發明之另一目的乃在於當非侵入式資料擷取系統擷取機台控制器所輸出機台原始的顯示畫面資訊時，可利用軟體控制系統結合客 製化顯示畫面，並由影像輸出裝置輸出至機台控制器，以提供現場操作人員即時的資料展示，再結合機台原始的操作畫面，以類似螢幕顯示選單介面的方式，在機台原始的操作畫面中嵌入額外的控制元件，便可在既有的操作畫面添加額外的互動操作介面。
1‧‧‧機台控制器
11‧‧‧電腦主機
111‧‧‧鍵盤/滑鼠
12‧‧‧螢幕
2‧‧‧非侵入式資料擷取系統
21‧‧‧感興趣區域的擷取
22‧‧‧光學字元辨識
3‧‧‧系統模組
31‧‧‧影像擷取裝置
32‧‧‧軟體控制系統
321‧‧‧設定程式
33‧‧‧影像輸出裝置
34‧‧‧信號接收裝置
35‧‧‧人機介面模擬裝置
第一圖 係為本發明系統模組透過非侵入式資料擷取系統擷取機台控制器資料輸出客製化顯示畫面之方塊圖。
第二圖 係為本發明系統模組設定客製化顯示畫面之操作流程圖。
第三圖 係為習用非侵入式資料擷取系統架構之示意圖。
為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。
請參閱第一、二圖所示，係分別為本發明系統模組透過非侵入式資料擷取系統擷取機台控制器資料輸出客製化顯示畫面之方塊圖及系統模組設定客製化顯示畫面之操作流程圖，由圖中可清楚看出，本發明之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法係應用於一機台控制器1，該機台控制器1電性連接有包含但不限於桌上型電腦、工作站、伺服器、筆記型電腦或其他用於操控機台運作之控制台，並於控制台具有一電腦主機11，且電腦主機11電性連接有一螢幕12及一鍵盤/滑鼠111。
在本實施例中之機台控制器1電性連接之機台係以SMT設備的迴焊爐(Reflow Oven)為例，但於實際應用時，並不以此為限，亦可為半導體、印刷電路板、精密電子及光電、機械製造等產業所使用之自動化設備或加工機具，使機台控制器1可根據機台內外加的複數感測器蒐集機台運作和生產狀態等資料，例如使用的頻率、時間、溫度、油壓等參數之數據，即時操控機台或監看機台之生產效率，且機台控制器1之螢幕12顯示畫面可為機台原始的顯示畫面，所以在以下說明書中皆一起進行說明，合予陳明。
再者，本發明之機台控制器1電性連接有架構於非侵入式資料擷取系統2之系統模組3，並於系統模組3包含一影像擷取裝置31、一軟體控制系統32、一影像輸出裝置33、一信號接收裝置34及一人機介面(Human Interface Device，HID)模擬裝置35，其中該軟體控制系統32可驅動影像擷取裝置31接收機台控制器1所輸出之機台控制程式原始顯示畫面的影像傳送至非侵入式資料擷取系統2，主要作為光學字元辨識軟體(OCR Software )的影像資料來源，便可藉由非侵入式資料擷取系統2對顯示畫面的影像進行感興趣區域(ROI)的擷取21，以及光學字元辨識22將該影像所顯示的資訊轉換成數位資訊。
然而，上述之非侵入式資料擷取系統2主要用於擷取顯示畫面中的資訊，並於系統模組3之軟體控制系統32內建設定程式321係對應非侵入式資料擷取系統2產生的數位資訊，便可以選擇其全部或部分的數位資訊，並將機台內外加的複數感測器量測到的數據整合原本由顯 示畫面的影像中所擷取的數位資訊，再將經過後製處理所產生的客製化顯示畫面結合在機台控制程式原始顯示的操作畫面，例如除了可以在原始的操作畫面中加上滑鼠游標及鍵盤輸入等效果，亦可依設計或使用需求在原始的操作畫面中嵌入額外的對話框(Dialog Box)、按鍵(Button)或資料列表(Data List)等控制元件，並為其控制元件連結特定的處理函式，便可在既有的機台控制程式原始的操作畫面中添加額外的互動操作介面，以合成不同的方式呈現的客製化顯示畫面，再由影像輸出裝置33來將客製化顯示畫面的影像輸出至機台控制器1之螢幕12或機台原始的操作畫面，且可透過非侵入式資料擷取系統2週期性提供更新的機台數位資訊。
此外，信號接收裝置34用於接收來自電腦主機11實體鍵盤/滑鼠111輸入的控制信號，並將控制信號透過HID數據緩衝器(HID Data Buffer)，以及HID檢測(Detect ion)/數據轉寄(Data Forwarder)功能傳送至軟體控制系統32進行處理，而人機介面模擬裝置35則可以軟體控制系統32之微控制器(MCU)模擬鍵盤/滑鼠傳送對應的控制信號，並由HID數據緩衝器暫時儲存控制信號，以及HID檢測/數據轉寄功能，依據滑鼠游標移動(Mouse-Moving)與滑鼠按鍵點擊(MouSe-Clicking)位置反應鍵盤/滑鼠輸入的控制信號，再傳送至軟體控制系統32進行處理，該控制信號的指令包含上述所嵌入之控制元件，且可透過人機介面模擬裝置35將軟體控制系統32反應鍵盤輸入、滑鼠游標位置與滑鼠點擊控制元件產生的控制信號傳送至機台控 制器1之電腦主機11，使軟體控制系統32可利用信號接收裝置34及人機介面模擬裝置35提供多電腦切換器的基本功能。
在本實施例中，當本發明之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的方法應用於機台控制器1，並由系統模組3設定客製化顯示畫面的操作流程時，該方法包含下列之步驟：(S1Q1)決定需要顯示的資訊，該資訊包含機台控制程式原始顯示畫面的資訊、外加的感測器量測到的數據；(S1Q2)規劃顯示的畫面，該顯示畫面係來自機台控制程式原始的顯示畫面，或者是將感測器量測到的數據整合顯示畫面的資訊結合客製化顯示畫面；(S103)使用者介面，規劃客製化顯示畫面，包含結合機台控制程式原始的操作畫面，並嵌入額外的控制元件；以及(S1Q4)功能確認，確認客製化顯示畫面的功能符合規格。
由上述之實施步驟可以清楚得知，本發明之系統模組3實際上是共生於非侵入式資料擷取系統2，並利用非侵入式資料擷取系統2擷取機台控制器1所輸出之機台控制程式原始的顯示畫面資訊，為整合非侵入式資料擷取系統2擷取的機台資訊，軟體控制系統32也可包含一設定程式321，便可提供現場操作人員選擇所需要顯示的機台資訊結合客製化顯示畫面，利用非侵入式資料擷取系統2週期性提供機台資訊搭配客製化顯示畫面呈現選擇的機台資訊，即可提供即時的資料展示，而軟體控制系統32則可結合既有的機台控制程式原始的操作畫面將特定的控制元 件嵌入於其中，並為其控制元件連結特定的處理函式，便可在既有的機台控制程式原始的操作畫面中添加額外的互動操作介面。
在本實施例中，系統模組3係架構於非侵入式資料擷取系統2的基礎下，當非侵入式資料擷取系統2擷取機台控制器1所輸出機台原始的顯示畫面資訊時，可利用軟體控制系統32結合客製化顯示畫面，並由影像輸出裝置33輸出至機台控制器1，有別於原本機台控制程式原始的操作畫面，以不同的方式呈現機台資訊，可提供現場操作人員即時的資料展示，再結合機台原始的操作畫面在既有的機台控制程式增添額外的操作介面，以類似螢幕顯示(On-Screen Display，OSD)選單介面的方式，在機台原始的操作畫面中嵌入額外的對話框控制元件，並為其控制元件連結特定的處理函式，便可在既有的操作畫面中添加額外的互動操作介面。
如上所述，機台控制器1之螢幕12顯示畫面可為機台原始的顯示畫面，並由非侵入式資料擷取系統2擷取顯示畫面中的資料透過影像辨識轉換成數位資訊，且因老舊的機台所呈現的顯示畫面可能是最基本的數據，例如以數字表示作業的溫度，當需要更視覺化的方式呈現機台資訊(例如有警戒標示的溫度表頭)時，老舊機台所呈現原始的顯示畫面是無法進行修改的，而本發明之系統模組3在傳統的非侵入式資料擷取系統2可提供現場操作人員客製化顯示畫面的資料展示，例如可將機台顯示畫面的數據轉換成數位資訊後，再以儀表板(Dashboard)的方式顯示選擇的機台資訊，或者是可搭配機台3D模型(Model)標示每個外加的感測器在機台的位置與量測到的數據，再整合原本由顯示畫面 所擷取的數位資訊，惟該儀表板或3D模型只是另一種不同的方式呈現客製化顯示畫面，並不以此為限，若以SMT設備的迴焊盧為例，係在迴焊爐內不同安裝位置外加有十二個溫度感測器，即可透過客製化迴焊爐3D模型在對應溫度感測器安裝位置標示實際所量測到的溫度。
此外，當現場操作人員在操作電腦主機11之鍵盤/滑鼠111時，可由信號接收裝置34接收實體鍵盤/滑鼠111輸入的控制信號，並傳送至軟體控制系統32進行處理，當信號接收裝置34所接收的是鍵盤輸入的指令時，軟體控制系統32之主程式會根據鍵盤按壓進行輸入操作；當信號接收裝置34所接收的是滑鼠移動的指令時，軟體控制系統32之主程式會根據滑鼠移動更新滑鼠游標位置；當信號接收裝置34所接收的是滑鼠點擊的指令時，軟體控制系統32之主程式便會將目前滑鼠游標位置與滑鼠點擊指令一併回傳給主程式進行處理，且可透過人機介面模擬裝置35將軟體控制系統32反應鍵盤輸入、滑鼠游標位置與滑鼠點擊控制元件產生的控制信號傳送至電腦主機11。
而傳統的非侵入式資料擷取系統是採用多電腦切換器切換機台控制器的操作畫面，本發明之軟體控制系統32可利用信號接收裝置34及人機介面模擬裝置35提供多電腦切換器的基本功能，因此，非侵入式資料擷取系統2在擷取機台畫面資料的同時，現場操作人員是可以透過機台控制器1正常的操作系統模組3，提供現場操作人員客製化顯示畫面的資料展示，例如翻閱不同操作畫面所顯示的資料內容，即時的檢視機台狀態與資料，以提高生產效率及降低維護成本；當現場操作人員真的需要操作機台控制器1時，例如狀況或異常排除等，非侵入式資料擷取系統 2會暫停，並將軟體控制系統32所接收到鍵盤/滑鼠111輸入指令轉發給機台控制器1之機台控制程式。
是以，本發明主要針對機台控制器1操控之機台內為外加有複數感測器，並由機台控制器1電性連接有架構於非侵入式資料擷取系統2之系統模組3，而系統模組3之影像擷取裝置31則可接收機台控制器1所輸出之機台控制程式原始的顯示畫面，並傳送至非侵入式資料擷取系統2擷取機台顯示畫面中的資訊，且軟體控制系統32將感測器所量測到的數據整合顯示畫面的資訊結合客製化顯示畫面，再於機台控制器1輸出之機台控制程式原始的操作畫面中嵌入額外的控制元件，便可藉由影像輸出裝置33將客製化顯示畫面輸出至機台控制器1，有別於原本機台控制程式的操作畫面，以更視覺化的方式呈現機台資訊，且軟體控制系統32可利用信號接收裝置34及人機介面模擬裝置35提供多電腦切換器的基本功能，提供現場操作人員即時的檢視機台狀態與資料。
上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。
綜上所述，本發明上述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組及方法使用時為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，實符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (10)

  1. 一種架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組，係應用於一機台控制器，該機台控制器用於操控機台，並於該機台內外加有複數感測器，該系統模組包含一影像擷取裝置，用於接收該機台控制器所輸出之機台控制程式原始的顯示畫面，並傳送至該非侵入式資料擷取系統擷取機台顯示畫面中的資訊；一軟體控制系統，用於將該感測器所量測到的數據整合顯示畫面的資訊，並結合客製化顯示畫面在該機台控制器所輸出之機台控制程式原始的操作畫面中嵌入額外的控制元件；一影像輸出裝置，用於將客製化顯示畫面輸出至該機台控制器；一信號接收裝置，用於將該機台控制器所輸入之鍵盤/滑鼠控制信號傳送至該軟體控制系統進行處理；以及一人機介面模擬裝置，用於模擬鍵盤/滑鼠傳送對應的控制信號至該機台控制器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組，其中該機台控制器電性連接有一電腦主機，且電腦主機電性連接有一螢幕及一鍵盤/滑鼠。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組，其中該非侵入式資料擷取系統用於接收該機台控制器所輸出之機台控制程式原始的顯示畫面，並對顯示畫面的影像進行感興趣區域擷取，以及光學字元辨識來將影像所顯示的資訊轉換成數位資訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組，其中該軟體控制系統內建之設定程式係對應非侵 入式資料擷取系統產生的數位資訊，並提供選擇其全部或部分的數位資訊，再將經過後製處理的客製化顯示畫面結合機台控制程式原始顯示的操作畫面嵌入額外的控制元件，該控制元件可為對話框、按鍵或資料列表，並為其控制元件連結特定的處理函式。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的系統模組，其中該信號接收裝置為可接收鍵盤/滑鼠輸入的控制信號，並傳送至軟體控制系統進行處理，當信號接收裝置所接收的是鍵盤輸入的指令時，軟體控制系統之主程式會根據鍵盤按壓進行輸入操作；當信號接收裝置所接收的是滑鼠移動的指令時，軟體控制系統之主程式會根據滑鼠移動更新滑鼠游標位置；當信號接收裝置所接收的是滑鼠點擊的指令時，軟體控制系統之主程式便會將目前滑鼠游標位置與滑鼠點擊指令一併回傳給主程式進行處理，且可透過人機介面模擬裝置將軟體控制系統反應鍵盤輸入、滑鼠游標位置與滑鼠點擊控制元件產生的控制信號傳送至該機台控制器。
  6. 一種架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的方法，係應用於一機台控制器，該機台控制器用於操控機台，並於該機台內外加有複數感測器，該機台控制器電性連接有架構於非侵入式資料擷取系統之系統模組，該方法包含下列之步驟：(S101)決定需要顯示的資訊，該資訊包含機台控制程式原始顯示畫面的資訊、外加的感測器量測到的數據；(S102)規劃顯示的畫面，該顯示畫面係來自機台控制程式原始的顯示畫面，或者是將感測器量測到的數據整合顯示畫 面的資訊結合客製化顯示畫面；(S103)使用者介面，規劃客製化顯示畫面，包含結合機台控制程式原始的操作畫面，並嵌入額外的控制元件；(S104)功能確認，確認客製化顯示畫面的功能符合規格。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的方法，其中該系統模組包含一影像擷取裝置，用於接收該機台控制器所輸出之機台控制程式原始的顯示畫面，並傳送至該非侵入式資料擷取系統擷取機台顯示畫面中的資訊；一軟體控制系統，用於將該感測器所量測到的數據整合顯示畫面的資訊，並結合客製化顯示畫面在該機台控制器所輸出之機台控制程式原始的操作畫面中嵌入額外的控制元件；一影像輸出裝置，用於將客製化顯示畫面輸出至該機台控制器；一信號接收裝置，用於將該機台控制器所輸入之鍵盤/滑鼠控制信號傳送至該軟體控制系統進行處理；以及一人機介面模擬裝置，用於模擬鍵盤/滑鼠傳送對應的控制信號至該機台控制器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的方法，其中該軟體控制系統內建之設定程式係對應非侵入式資料擷取系統產生的數位資訊，並提供選擇其全部或部分的數位資訊，再將經過後製處理的客製化顯示畫面結合機台控制程式原始顯示的操作畫面嵌入額外的控制元件，該控制元件可為對話框、按鍵或資料列表，並為其控制元件連結特定的處理函式。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的方法，其中該軟體控制系統之設定程式係以儀表板的方式顯 示機台資訊，或者是搭配機台3D模型標示每個外加的感測器在機台的位置與量測到的數據，再整合原本由顯示畫面所擷取的數位資訊。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之架構於非侵入式資料擷取系統客製化顯示畫面的方法，其中該信號接收裝置為可接收鍵盤/滑鼠輸入的控制信號，並傳送至軟體控制系統進行處理，當信號接收裝置所接收的是鍵盤輸入的指令時，軟體控制系統之主程式會根據鍵盤按壓進行輸入操作；當信號接收裝置所接收的是滑鼠移動的指令時，軟體控制系統之主程式會根據滑鼠移動更新滑鼠游標位置；當信號接收裝置所接收的是滑鼠點擊的指令時，軟體控制系統之主程式便會將目前滑鼠游標位置與滑鼠點擊指令一併回傳給主程式進行處理，且可透過人機介面模擬裝置將軟體控制系統反應鍵盤輸入、滑鼠游標位置與滑鼠點擊控制元件產生的控制信號傳送至該機台控制器。
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