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PROFINET IO 通讯
PROFINET IO Communication
IO 控制器-CP443-1 Adv IO 设备-ET200S, ET200M IO Controller - CP443-1 Adv IO Device - ET200S,ET200M
Getting Started Edition 01/2006
SIEMENS A&D CS
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摘要：
通过 PROFINET，分布式现场设备(如现场 IO 设备，例如信号模板)可直 接连接到工业以太网，与 PLC(IO 控制器)等设备通讯。本文举例一个 PN IO 控制器 (CP443-1 Adv) 和 PN IO 设备 (ET200S) 实现 PROFINET IO 实时通讯。通过一步一步的组态，给读者一个清晰的组态 PROFINET IO 通讯的实现方法。
关键字：
PROFINET, PROFINET IO 通讯, 工业以太网, IO Supervisor, IO 控制器, IO 设备, 交换机, IE/PB Link, PROFIBUS-DP, Step7
Key words:
PROFINET, PROFINET IO Communication, IE, IO Supervisor, IO Controller, IO Device, Switch, IE/PB Link, PROFIBUS-DP, Step7
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3/57 目录
1 PROFINET IO 概述... 4
2 PROFINET IO 现场设备简介 ... 5
3 PN IO 组态... 6
3.1 本例设备简介... 6
4 PN IO 的组态步骤 ... 7
4.1 打开 Step7 软件... 7
4.2 新建一个项目... 9
4.3 添加 IO Controller... 11
4.4 对 IO Controller 进行硬件组态 ... 13
4.5 对 IO Device 进行硬件组态 ... 20
4.6 组态 IE/PB LINK ... 27
4.7 组态 PB Device 到 PN IO 中... 29
4.8 编写用户程序... 34
4.9 设置 IO 设备名... 36
4.10 设置 PG/PC 接口 ... 39
4.11 下载硬件组态... 43
4.12 下载用户程序... 46
4.13 测试用户程序... 47
5 PN IO 的诊断 ... 52
5.1 在线诊断 ... 52
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1 PROFINET IO 概述
PROFINET 是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC 61158）。使用 PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。
• PROFINET 用于自动化的开放式工业以太网标准。
• PROFINET 基于工业以太网。
• PROFINET 采用 TCP/IP 和 IT 标准。
• PROFINET 是一种实时以太网。
• PROFINET 实现现场总线系统的无缝集成。
通过PROFINET，分布式现场设备（如现场 IO 设备，例如信号模板）可直接连接到工 业以太网，与PLC 等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，
其典型的响应时间在10ms 的数量级，完全满足现场级的使用。
在使用Step7 进行组态的过程中，这些现场设备（IO device, IO 设备）制定由一个中央 控制器(IO controller, IO 控制器)。借助于具有 PROFINET 的能力接口或代理服务器，
现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS 用户的投资。在 PROFINET IO 中，IE/PB LINK PN IO 所连接的每一个 PROFIBUS-DP 从站，都可看作为
PROFINET IO 设备。
IO Supervisor（IO 监视设备）用于 HMI 和诊断。
在PROFINET 的结构中，PROFINET IO 是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。
PROFINET IO 能让您从您所熟悉的 PROFIBUS 一样，创造出自动化的解决方案。所以 不管您组态PROFINET IO 或 PROFIBUS，在 STEP7 中的有着相同的应用程序外观。
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2 PROFINET IO 现场设备简介
以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：
• IM151-3 PN
作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
• CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN
作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以 太网。
• IE/PB LINK PN IO
将现有的 PROFIBUS 设备透明的连接到 PROFINET 的代理设备。
• IWLAN/PB LINK PN IO
将 PROFIBUS 设备通过无线的方式透明的连接到 PROFINET 的代理设备。
• CP343-1
用于连接 S7-300 到 PROFINET，连接现场设备的通讯处理器。
• CP443-1 Advanced
用于连接S7-400 到 PROFINET，连接现场设备并带有集成的 WEB 服务器和集 成的交换机的通讯处理器。
• CP1616
可作为IO 设备。用于连接 PC 到 PROFINET，连接现场设备并带有集成交换机 的通讯处理器。
• SOFT PN IO
作为 IO 控制器，用于运行编程器或 PC 的通讯软件。
• STEP7
用于已有的 PROFIBUS 进行传统方式组态 PROFINET。
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3 PN IO 组态
PROFINET IO的IO现场设备在PROFINET上有着相同的等级，在网络组态时分配给一 个IO控制器。现场IO设备的文件描述定义在GSD(XML)文件。
1. 导入GSD文件，并在Step7中进行硬件组态 2. 编写相关程序，下载到IO 控制器中
3. IO控制器和IO设备自动的交换数据 3.1 本例设备简介
1
STEP7 / HW-Config 2
IO controller
IO devices 3
CP443-1 Adv
IE/PB LINK PN IO ET200S1
ET200S2 ET200M
IO Supervisor
GSD
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7/57 上图中的硬件组成：
模块名称 模块型号 订货号 数量
CPU CPU416-2DP 6ES7 416-2XK04-0AB0 1 电源 PS407 10A 6ES7 407-0KR00-0AA0 1
PN 控制器模板 CP443-1 Adv V2.1 6GK7 443-1EX40-0XE0 1
机架 UR2 6ES7 400-1JA01-0AA0 1
ET200S1 接口模块 IM151-3 PN STANDARD 6ES7 151-3AA00-0AB0 1
ET200S1 电源模块 PM-E 6ES7 138-4CA00-0AA0 1 ET200S1 数字量输入模块 4DI 6ES7 131-4BB00-0AA0 2 ET200S1 数字量输出模块 2DO 6ES7 132-4BB00-0AA0 2 ET200S1 电源端子模块 TM-P15N23-A0 6ES7 193-4CD70-0AA0 1
ET200S1 普通端子模块 TM-E15C24-01 6ES7 193-4CB30-0AA0 4 存储卡 MMC 128K 6ES7 953-8LG00-0AA0 1 ET200S2 接口模块 IM151-3 PN STANDARD 6ES7 151-3AA00-0AB0 1
ET200S2 电源模块 PM-E 6ES7 138-4CA00-0AA0 1 ET200S2 数字量输入模块 4DI 6ES7 131-4BB00-0AA0 2 ET200S2 数字量输出模块 2DO 6ES7 132-4BB00-0AA0 2 ET200S2 电源端子模块 TM-P15N23-A0 6ES7 193-4CD70-0AA0 1
ET200S2 普通端子模块 TM-E15C24-01 6ES7 193-4CB30-0AA0 4 存储卡 MMC 128K 6ES7 953-8LG00-0AA0 1 代理 IE/PB LINK PN IO 6GK5 411-5AB00 1
ET200M IM153-2 6ES7 153-2BA00-0XB0 1
机架 Rail 6ES7 390-1AE80-0AA0 1
电源 PS307 5A 6ES7 307-1EA00-0AA0 1
ET200M 数字量输入模块 16DI 6ES7 321-1BH01-0AA0 1 ET200M 数字量输出模块 16DO 6ES7 322-1BH01-0AA0 1 快速连接RJ45 接头 180o IE FC RJ45 Plug 180 6GK1 901-1BB10-2AB0 6
快速连接RJ45 接头 90 o IE FC RJ45 Plug 90 6GK1 901-1BB20-2AB0 2 快速连接标准电缆 FC Standard Cable 6XV1 840-2AH10
上图中的软件组成：
软件名称 版本
Windows XP SP2 Step7 V5.3 SP1 or high 4 PN IO 的组态步骤
4.1 打开 Step7 软件
在桌面上选择Step7 图标 SIMATIC Manager，并双击。
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或在Start 中寻找 SIMATIC Manager 程序，点击打开。
打开的Step7 软件
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9/57 4.2 新建一个项目
点击工具栏中的 按钮，弹出New project(新建项目)对话框。在 Name: 栏中写入要新 建的工程名，PN400Controller_IODevice。可以点击 按钮，给新建的工 程存储在新的路径下，D:\zhao xin\PN\workshop\Getting started。
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点击 按钮，在SIMATIC Manager 中新建了该工程。
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11/57 4.3 添加 IO Controller
在SIMATIC Manager 左侧栏内，右键点击 ，弹出菜单，插入一 个S7-400 站。
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插入S7-400 站后的 SIMATIC Manager 的界面。双击 图标，或点击图标
的+号，点击 图标，在右侧会显示出 图标。双击该图
标，打开HW Config 界面对该项目进行硬件组态。
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13/57 4.4 对 IO Controller 进行硬件组态
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右侧栏内为产品分类，点击 图标的+号。找到对应的 RACK- 400 的机架 UR2，用鼠标托拽到左上侧的空白栏内。
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15/57 在右侧栏内找到对应的电源模块PS407，用鼠标托拽到机架的 1 号槽中。
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在右侧栏内找到对应的CPU 模块 CPU416-2DP，用鼠标托拽到机架的 3 号槽中。这时 会弹出一个对话框，询问是否建立一个PROFIBUS 的子网，在这里不需要建立
PROFIBUS 网络，所以保持默认，点击 OK 即可。
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17/57 在右侧栏内找到对应的CP 模块 CP443-1 Adv，用鼠标托拽到机架的 4 号槽中。
这时会出现设置以太网接口的属性界面，根据需要可以使用其它的IP 地址信息。修改 默认IP 地址 192.168.0.1 为 192.168.0.10 和子网掩码 255.255.255.0。并点击
按钮，新建一个子网Ethernet(1)点击 OK 即可。
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右键点击CP443-1 Adv 模板，插入一个 PROFINET IO System。
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19/57 这时，会看到CPU 控制器的 PN-IO 左侧出现一个轨线图标，说明已经建立了一个名字 为Ethernet(1)的子网。
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4.5 对 IO Device 进行硬件组态
在这个子网Ethernet(1)中，配置 IO 设备站。同样在右侧的栏内找到需要组态的 PROFINET IO 的 ET200S 的 GSD 文件图标，并且找到与相应的硬件相同的订货号的 ET200S 接口模块。
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21/57 然后使用鼠标把该接口模块的图标托拽到Ethernet(1)上。
用鼠标双击(1)IM151-3 图标，弹出该 ET200S 的属性界面。可以看到对于 ET200S 的简 单描述，订货号，设备名称，设备号码和IP 地址。其中 Device Name 设备名称可以根
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据工艺的需要来自行修改，这里改为ET200S1。Device Number 设备号码用于表示设备 的个数。IP 地址也可以根据需要来修改。这里使用默认状态 192.168.0.11（根据 IO 控 制器的IP 地址自动加 1）。点击 OK 按钮，关闭该对话框。
用鼠标单击(1)ET200S1 图标，会在左下栏中显示该 IO 设备的模块列表。目前只有 PN 接口模块在槽号0 上。
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23/57 使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择其它ET200S 的模块添加到 IO 设备的模块列 表中。首先选择PM-E 模板，注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号要相 同。使用鼠标托拽到该列表的1 号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该
图标可以打开并修改其电源模板属性，这里使用默认方式。
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使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择4DI 模板，注意该模板的订货号要与实际的 配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的2 和 3 号槽内。这与实际的硬件 模板顺序一致。双击该 图标可以打开并修改其DI 模板属性，这里使 用默认方式。可以看到DI 模板的地址为 0，1。
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25/57 使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择2DO 模板，注意该模板的订货号要与实际的 配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的4 和 5 号槽内。这与实际的硬件 模板顺序一致。双击该 图标可以打开并修改其DO 模板属性，这里 使用默认方式。可以看到DO 模板的地址也为 0，1。
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使用同样的方式组态另一个ET200S 站，并改其 Device name 为 ET200S2。也可以使用 鼠标点击ET200S1 的图标，加上 Ctrl 键，复制出另一个 ET200S2 站。因为实际的组态 中两个ET200S 的硬件组态是相同的。IP 地址保持默认状态，192.168.0.12。可以看到 DI 和 DO 模板的地址分别为 2，3。
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27/57 4.6 组态 IE/PB LINK
在右侧栏内PROFINET IO 中找到 Gateway 中的 IE/PB LINK PN IO，选择正确的型号，
用鼠标托拽到Ethernet(1)上。这时会弹出一个对话框，询问是否要增加一个 PROFIBUS/DP 网络。
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点击 按钮，新建一个PROFIBUS/DP 子网。这时弹出 PROFIBUS/DP 子网 的属性。保持默认即可。
这时，IE/PB LINK 和一个 PROFIBU/DP 子网就建立在硬件组态中。
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29/57 双击IE-PB LINK 图标，可以查看其属性，默认 IP 地址为 192.168.0.13。
4.7 组态 PB Device 到 PN IO 中
在右侧栏的PROFIBUS DP 栏内，找到 ET200M 的模块。
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然后使用鼠标把该接口模块的图标托拽到PROFIBUS(1)上。这时会弹出选择
PROFIBUS 的地址的对话框。注意要与 ET200M 接口模块的 DIP 选择硬件地址一致。
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31/57 用鼠标单击ET200M 图标，会在左下栏中显示该 IO 设备的模块列表。目前只有 IM153-2 接口模块在槽号 2 上。
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同样在该右侧栏内的IM153-2 的下级目录中，找到 16DI 模板，用鼠标托拽到 4 号槽 中。默认地址为4，5。
同样在该右侧栏内的IM153-2 的下级目录中，找到 16DO 模板，用鼠标托拽到 5 号槽 中。
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33/57 到现在硬件组态完毕。点击工具栏中的 按钮，保存和编译硬件组态。
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4.8 编写用户程序
在SIMATIC Manager 中，依照等级次序，点击+号至 Blocks。
可以看见右侧栏内的OB1，双击 OB1，进入 LAD/STL/FBD 的编程界面中。使用 STL 语言编程。根据在硬件组态中的ET200S 两个站的 DI，DO 模板地址，在 Network1 中，对ET200S1 进行数据读写；在 Network2 中，对 ET200S2 进行数据读写。在 Network3 中对 ET200M 进行数据读写。点击工具栏 进行保存。
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4.9 设置 IO 设备名
系统上电，在HW Config 界面中，点击 图标。然后选择
菜单PLC 中，点击 Assign Device Name...。
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37/57 从图中看到两个ET200S 和 IE/PB LINK 站的一些信息。IP 地址，由于没有下载 PLC 的 硬件组态，故没有IP 地址。MAC 地址，是 ET200S 和 IE/PB LINK 的 PN 接口模块在 出厂时固化的硬件地址，不能修改。设备类型，此时指示在Ethernet(1)上的 PN IO 的 类型为ET200S 和 IE/PB LINK。设备名，目前在 ET200S 的 MMC 卡中没有存储任何信
息。通过下拉菜单 指示硬件组态的ET200S 的设备名称
为ET200S1，根据不同的 MAC 地址，通过鼠标选择不同 ET200S 设备。选择 MAC 地 址为08-00-06-6B-F7-A6 的 ET200S，通过 按钮，给其命名ET200S1。
ET200S1 的 MAC 地址在 IM151-3 的接口模块上，打开接口模块的前盖，可以看见相应 的MAC 地址。
使用同样的方式给ET200S2 命名。
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ET200S2 的 MAC 地址在 IM151-3 的接口模块上，打开接口模块的前盖，可以看见相应 的MAC 地址。
点击 图标。然后选择菜单PLC 中，点击 VerifyDevice Name...。来查看组态的设备名是否正确。绿色的√，表示正确。
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39/57 设置完毕后点击工具栏中的 按钮，保存和编译刚刚的组态。
4.10 设置 PG/PC 接口
对于PROFINET 的组态下载和调试，使用 TCP/IP 协议，所以在 SIMATIC Manager 中 选择Options 菜单，选择“Set PG/PC Interace...”
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选择TCP/IP->Intel(R) PRO/1000MT...接口参数。其中 Intel(R) PRO/1000MT...表示本台 PG/PC 的以太网卡。点击 OK 即可。
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41/57 可以在SIMATIC Manager 的界面的状态栏中，发现已经选择的 PG/PC 接口。
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对本台PG/PC 作为 IO supervisor，通过一根 FC 标准以太网线连接 CP443-1 Adv。双击 本地网络连接图标 ，给本机设置IP 地址 192.168.0.100。注意要使各台 PN 设备要在 同一个网段上192.168.0.0。
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43/57 4.11 下载硬件组态
在HW Config 界面中，选择 图标。弹出选择目标模块界面，默认状态为CPU416- 2DP，点击 OK。
弹出选择节点地址对话框。IP 地址 192.168.0.10 为已经设定的 CP443-1 的 IP 地址。
MAC 地址为 CP443-1 出厂时的硬件固化的地址。
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45/57 点击 按钮，可以查看到网络上的所有IO 设备。IP 地址为 192.168.0.100 是PC/PG(IO Supervisor)的以太网地址。
用鼠标点击CP443-1。点击 OK 下载。
令PLC 运行。
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4.12 下载用户程序
在SIMATIC Manager 中用鼠标点击左侧栏内的 Blocks。
在右侧栏内选中要下载的块OB1。
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47/57 点击工具栏内的 下载用户程序。
4.13 测试用户程序
然后，双击OB1，打开用户编程界面。用鼠标点击工具栏中的眼镜 图标，进行在线 测试用户程序。在线后，编程界面的标题栏，状态栏显示绿色。并且在程序窗口的右 侧，出现程序指令的状态字。在STANDARD 的栏下表示的是各个字的在线值。由于 对于此位置的在线值，不能以二进制形式表示，那么也就不能清晰的显示二进制DI 和 DO 的信号状态。可以使用变量表的方式来观察。
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在SIMATIC Manager 中的右侧栏的空白处，单击鼠标右键，弹出插入变量表的菜单。
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49/57 保持默认名字VAT_1，点击 OK。
在SIMATIC Manager 中出现名字为 VAT_1 的变量表。双击打开。
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在Address 栏中，添加所要观察的变量 MW0，MW4，MW8；添加所要强制的变量 MW2，MW6，MW10。用鼠标点击 Display Format 栏，点击右键选择 Binary 方式显 示。
点击工具栏中的 按钮，进行在线观察。
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51/57 如果ET200M 的 DI 模板，有信号输入，那么相应的位会显示为 1。
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同样，可以强制DO 模板的输出。使用鼠标在对应的 Modify value 栏中，强制你所要的 对应的输出。点击工具栏的 按钮，那么观察DO 模板输出灯相应的变亮。
5 PN IO 的诊断
5.1 在线诊断
通过SIAMTIC Manager 在线，你可以观察到系统的当前一般状态信息。包括运行，停 止，故障显示等等。点击SIMATIC Manager 工具栏中的 图标，使其在线。
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53/57 通过显示访问点，你可以看到在SIMATIC Manger 的右侧栏内的 PROFINET 设备状 态。用鼠标点击SIMATIC Manager 中工具栏的 图标。
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通过硬件诊断，你可以快速的查找出现故障的模块的信息。打开HW Config 界面，在 该界面的工具栏内点击 图标，使其在线。
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55/57 通过双击故障设备图标，查找故障信息。双击ET200S2 图标。可以快速的查找故障原 因。
通过双击CPU 416-2DP 图标，可以在 Diagnostic Buffer 中查找 CPU 停机的诊断信息。
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