CN113947220A - 基于bim+gis的区域能源站智慧运维系统及其实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及区域能源站管理系统技术领域，公开了一种基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，包括BIM+GIS交互系统服务器和的展示端，还包括数据存储服务器，传感器子系统层，BIM+GIS交互系统服务器设有BIM+GIS模型轻量化处理系统和运维管理系统，BIM+GIS模型轻量化处理系统用于对BIM模型和GIS模型进行轻量化处理，运维管理系统对数据存储服务器获取的传感器子系统层的数据进行监测和管控。本发明还公开了一种基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的实施方法。本发明基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统及其实施方法，集成能源站生产、维保、安防数据，搭建物联网+AI+三维展示一体化运维模式，有效解决区域能源站生产管理效率不高、巡检维护不便、安全防范能力不强的问题。
Description
技术领域
本发明涉及区域能源站管理系统技术领域，具体涉及一种基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统及其实施方法。
背景技术
城市区域能源站是一种水、电能源协同作用的区域供冷供热解决方案。区域能源站利用江水、地热等可再生能源，对区域用户进行集中供冷供热，可以显著提升能源利用效率。
但区域能源站供能片区分散，水、电、冷、热能源集中，大功率设备设施复杂，并且多为地下工程，安全风险高，人工巡检维护困难。
传统区域能源站运维管理系统缺乏三维可视化功能，生产管理、维保管理、安防管理系统各自独立，信息集成度不高、承载能力不强，生产调度智能化程度低、效率低下，设备监控缺乏精准定位和及时有效的现场视频图像佐证资料，存在隐蔽工程监管盲区，限制了综合运营效益的提升。
因此急需一种可视化运维平台对能源站生产和维护进行智能管控，提升风险防控能力，提升综合运营效益。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统及其实施方法，集成能源站生产、维保、安防数据，搭建物联网+AI+三维展示一体化运维模式，有效解决区域能源站生产管理效率不高、巡检维护不便、安全防范能力不强的问题。
为实现上述目的，本发明所设计的基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，包括BIM+GIS交互系统服务器和与所述BIM+GIS交互系统服务器连接的展示端，其特征在于：还包括与所述BIM+GIS交互系统服务器连接的数据存储服务器，所述数据存储服务器连接有传感器子系统层，所述BIM+GIS交互系统服务器通过有线网络与所述数据存储服务器通信，所述数据存储服务器通过有线网络与所述传感器子系统层通信获取数据并存储，从所述BIM+GIS交互系统服务器获取数据并存储，所述BIM+GIS交互系统服务器设有BIM+GIS模型轻量化处理系统和运维管理系统，所述BIM+GIS模型轻量化处理系统用于对BIM模型和GIS模型进行轻量化处理，所述运维管理系统对所述数据存储服务器获取的所述传感器子系统层的数据进行监测和管控。
优选地，所述展示端包括PC客户端、大屏显示端和移动端，所述PC客户端、大屏显示端通过视频线接入所述BIM+GIS交互系统服务器，所述移动端通过公共无线网络与所述BIM+GIS交互系统服务器通信。
优选地，所述传感器子系统层包括站房自控系统、电力监控系统、安防监控系统和火灾自动报警系统。
优选地，所述运维管理系统包括运行工况监视、能源消耗监视、设备健康监视、安全防范监视、能源调度管理、维保业务管理、设备设施管理和人员信息管理模块。
优选地，所述数据存储服务器存储有从所述BIM+GIS交互系统服务器获取的BIM模型数据、GIS模型数据和维护保养数据，还存储有通过所述传感器子系统层获取的设备健康数据、负荷监测数据、系统运行数据、能耗监测数据、安防监控数据和火灾报警数据。
优选地，所述移动端内置有BIM+GIS模型浏览功能模块、维保日志填报功能模块、蓝牙定位功能模块和信息查阅功能模块。
一种所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的实施方法，包括如下步骤：
A)搭建BIM模型和GIS模型；
B)编制区域能源站运维平台数据字典；
C)所述数据存储服务器通过所述传感器子系统层和所述BIM+GIS交互系统服务器获取数据，根据区域能源站运维平台数据字典的规则进行数据归档并存储；
D)所述BIM+GIS模型轻量化处理系统对BIM模型和GIS模型进行轻量化处理，按照统一比例尺对BIM模型和GIS模型进行融合对接和实时渲染，当比例尺≤1:1000米时，显示GIS地理模型，当1:200米≤比例尺≤1:1000米时，显示倾斜摄影模型，当比例尺≤1:200米时，显示BIM+GIS融合模型。
优选地，所述大屏显示端和PC客户端可流畅浏览完整的BIM+GIS融合模型；在所述移动端可以浏览GIS地理模型，可以通过查找设备浏览设备BIM模型，点击BIM模型，可浮动显示模型设备信息和健康状态，并可关联设备附近的摄像机，调取设备现场视频监控画面。
优选地，所述BIM+GIS交互系统服务器内置运行工况监视模块，定时从所述数据存储服务器读取能源站运行数据，以折线表形式进行展示，能源站运行数据包括冷负荷值、热负荷值、设备运行台数、设备运行功率、管道流量、温度、温差、压力和压差，所述运行工况监视模块通过三维模型颜色变换动态展示设备启停、管道水流温度、压力数值，色调随温度、压力数值渐变，蓝色为停机，黄色为工作，红色为高温、高压预警；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置能源消耗监视模块，定时从所述数据存储服务器提取能耗监测数据，分析单台设备能耗、系统能耗、总体能耗，通过折线图、饼状图的形式进行展示；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置设备健康监视模块，实时显示设备健康数据、负荷监测数据和能耗监测数据，根据能效比和设备管网健康状态评定系统健康系数，根据健康、亚健康、故障三个等级对各个环路设备进行颜色区分展示，并形成系统安全日志存档；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置安全防范监视模块，实时读取安防监控数据和火灾报警数据，设置独立窗口展示视频监控画面，将火灾报警数据与消防设备三维模型关联，立体展示火灾监控状态；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置能源调度管理模块，实时从数据存储服务器读取负荷监测数据、系统运行数据和能耗监测数据进行折线图展示，运维人员也可通过交互窗口输入调度指令，进行人工调控，所述能源调度管理模块可开启BIM+GIS三维模拟展示功能，通过GIS地图显示负荷分布和变化趋势，通过设备和管道BIM模型颜色渐变反应水压、水温变化，直观展示能源站房和管廊整体能源调度过程，让调控效果信息反馈更加及时；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置维保业务管理模块，实时检测设备健康数据，当设备处于故障状态，根据设备故障类型给出初步维保建议，并生成维保工单，推送给移动端，维保业务管理模块提供交互窗口，由运维人员自定义巡检和保养流程路线，并发送维保工单，系统根据巡检和保养路线自动生成漫游动画，供工作人员随时查看，所述数据存储服务器同步接收工单的派发与回执数据，进行归档存储；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置设备设施管理模块，对设备设施进行管理，通过模型树对设备进行分类，为每一个设备指定唯一设备编码，关联设备维修、保养、使用年限日志，建立设备信息档案；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置人员信息管理模块，登记录入人员档案信息、值班签到信息，根据职责对运维人员进行权限适配，针对管理者，开放能源站能效数据、整体运营效益、系统健康指数功能数据，便于管理者掌控全局；针对运行者，开放能源站运行数据、能耗数据、负荷数据、调度控制功能数据，便于运行着调度指挥；针对维护者，开放设备健康数据、备品备件数据、维保管理功能数据，便于维护者实时监测，及时维修。
优选地，所述移动端内置BIM+GIS模型浏览功能模块，可浏览GIS地理模型，可通过模型树选中设备，浏览设备三维模型，当所述移动端收到BIM+GIS交互系统服务器派发的维护工单，维保人员按照工单要求找到站房和管廊内相应的设备进行维护，设有蓝牙定位功能模块，根据预先设置在站房和管廊内的蓝牙信标进行定位，并将位置信息在GIS地图中显示，维护过程中，人员可通过蓝牙定位功能模块调阅设备规格参数、故障库、维护知识等数据，维护结束后，人员通过维保日志填报功能模块回执工单完成情况。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、可以通过GIS地图定位人员和设备位置，通过BIM模型映射展示现实场景，通过主要供能管道水流方向动态指示及BIM模型颜色依次变化展示能源调度状态，通过BIM模型关联现场设备和摄像机，方便设备运行监控和管理，通过GIS地图关联用户类型和负荷需求，直观显示负荷需求变化，方便负荷预测分析；
2、通过整合数据资源为生产管理提供更加丰富的数据支撑；
3、通过搭建大屏、PC客户端、移动端多元终端，形成监视、调控、执行一体化运维链路，提升运维管理效率；
4、集成能源站生产、维保、安防数据，搭建物联网+AI+三维展示一体化运维模式，有效解决区域能源站生产管理效率不高、巡检维护不便、安全防范能力不强的问题。
附图说明
图1为本发明基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一种基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，包括BIM+GIS交互系统服务器和与BIM+GIS交互系统服务器连接的展示端，还包括与BIM+GIS交互系统服务器连接的数据存储服务器，数据存储服务器连接有传感器子系统层，BIM+GIS交互系统服务器通过有线网络与数据存储服务器通信，数据存储服务器通过有线网络与传感器子系统层通信获取数据并存储，从BIM+GIS交互系统服务器获取数据并存储，BIM+GIS交互系统服务器设有BIM+GIS模型轻量化处理系统和运维管理系统，BIM+GIS模型轻量化处理系统用于对BIM模型和GIS模型进行轻量化处理，实现模型的信息融合和流畅渲染，运维管理系统对数据存储服务器获取的传感器子系统层的数据进行监测和管控，用于实现对站房的全方位监测和管控。
其中，展示端包括PC客户端、大屏显示端和移动端，PC客户端、大屏显示端通过视频线接入BIM+GIS交互系统服务器，移动端通过公共无线网络与BIM+GIS交互系统服务器通信，大屏显示端用于显示系统监控主界面，PC客户端用于显示后台运维管理人机交互界面。
传感器子系统层包括站房自控系统、电力监控系统、安防监控系统和火灾自动报警系统。
运维管理系统包括运行工况监视、能源消耗监视、设备健康监视、安全防范监视、能源调度管理、维保业务管理、设备设施管理和人员信息管理模块。
数据存储服务器存储有从BIM+GIS交互系统服务器获取的BIM模型数据、GIS模型数据和维护保养数据，还存储有通过传感器子系统层获取的设备健康数据、负荷监测数据、系统运行数据、能耗监测数据、安防监控数据(包含视频监控和门禁系统)和火灾报警数据。
移动端内置有BIM+GIS模型浏览功能模块、维保日志填报功能模块、蓝牙定位功能模块和信息查阅功能模块，用于实现维保工单收发、日志填报、人员定位、信息查阅功能。
本实施例基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的实施方法，包括如下步骤：
A)搭建BIM模型和GIS模型，BIM模型包括能源站房和供能管廊建筑、结构、机电三维模型，模型信息包含设备型号、生产厂家、使用说明、尺寸、材质、电气、机械等技术参数，GIS模型包括供能区域地理模型、倾斜摄影模型、外部管网及周边建筑物模型，模型信息包含道路信息、建筑名称、建筑位置、建筑类别、负荷类别和需求量；
B)编制区域能源站运维平台数据字典，数据字典对指令、信号、数据进行一级校验码分类编码，对指令类别、信号类别、数据类别按照设备区分进行二级校验码分类编码；
C)数据存储服务器通过传感器子系统层和BIM+GIS交互系统服务器获取数据，根据区域能源站运维平台数据字典的规则进行数据归档并存储；
D)BIM+GIS模型轻量化处理系统对BIM模型和GIS模型进行轻量化处理，按照统一比例尺对BIM模型和GIS模型进行融合对接和实时渲染，当比例尺≤1:1000米时，显示GIS地理模型，当1:200米≤比例尺≤1:1000米时，显示倾斜摄影模型，当比例尺≤1:200米时，显示BIM+GIS融合模型。
其中，大屏显示端和PC客户端可流畅浏览完整的BIM+GIS融合模型；在移动端可以浏览GIS地理模型，可以通过查找设备浏览设备BIM模型，点击BIM模型，可浮动显示模型设备信息和健康状态，并可关联设备附近的摄像机，调取设备现场视频监控画面。
BIM+GIS交互系统服务器内置运行工况监视模块，定时从数据存储服务器读取能源站运行数据，以折线表形式进行展示，能源站运行数据包括冷负荷值、热负荷值、设备运行台数、设备运行功率、管道流量、温度、温差、压力和压差，运行工况监视模块通过三维模型颜色变换动态展示设备启停、管道水流温度、压力数值，色调随温度、压力数值渐变，蓝色为停机，黄色为工作，红色为高温、高压预警；
BIM+GIS交互系统服务器内置能源消耗监视模块，定时从数据存储服务器提取能耗监测数据，分析单台设备能耗、系统能耗、总体能耗，通过折线图、饼状图的形式进行展示；
BIM+GIS交互系统服务器内置设备健康监视模块，实时显示设备健康数据、负荷监测数据和能耗监测数据，根据能效比和设备管网健康状态评定系统健康系数，根据健康、亚健康、故障三个等级对各个环路设备进行颜色区分展示，并形成系统安全日志存档；
BIM+GIS交互系统服务器内置安全防范监视模块，实时读取安防监控数据和火灾报警数据，设置独立窗口展示视频监控画面，将火灾报警数据与消防设备三维模型关联，立体展示火灾监控状态；
BIM+GIS交互系统服务器内置能源调度管理模块，实时从数据存储服务器读取负荷监测数据、系统运行数据和能耗监测数据进行折线图展示，运维人员也可通过交互窗口输入调度指令，进行人工调控，能源调度管理模块可开启BIM+GIS三维模拟展示功能，通过GIS地图显示负荷分布和变化趋势，通过设备和管道BIM模型颜色渐变反应水压、水温变化，直观展示能源站房和管廊整体能源调度过程，让调控效果信息反馈更加及时；
BIM+GIS交互系统服务器内置维保业务管理模块，实时检测设备健康数据，当设备处于故障状态，根据设备故障类型给出初步维保建议，并生成维保工单，推送给移动端，维保业务管理模块提供交互窗口，由运维人员自定义巡检和保养流程路线，并发送维保工单，系统根据巡检和保养路线自动生成漫游动画，供工作人员随时查看，数据存储服务器同步接收工单的派发与回执数据，进行归档存储；
BIM+GIS交互系统服务器内置设备设施管理模块，对设备设施进行管理，通过模型树对设备进行分类，为每一个设备指定唯一设备编码，关联设备维修、保养、使用年限日志，建立设备信息档案；
BIM+GIS交互系统服务器内置人员信息管理模块，登记录入人员档案信息、值班签到信息，根据职责对运维人员进行权限适配，针对管理者，开放能源站能效数据、整体运营效益、系统健康指数功能数据，便于管理者掌控全局；针对运行者，开放能源站运行数据、能耗数据、负荷数据、调度控制功能数据，便于运行着调度指挥；针对维护者，开放设备健康数据、备品备件数据、维保管理功能数据，便于维护者实时监测，及时维修。
另外，移动端内置BIM+GIS模型浏览功能模块，可浏览GIS地理模型，可通过模型树选中设备，浏览设备三维模型，当移动端收到BIM+GIS交互系统服务器派发的维护工单，维保人员按照工单要求找到站房和管廊内相应的设备进行维护，设有蓝牙定位功能模块，根据预先设置在站房和管廊内的蓝牙信标进行定位，并将位置信息在GIS地图中显示，维护过程中，人员可通过蓝牙定位功能模块调阅设备规格参数、故障库、维护知识等数据，维护结束后，人员通过维保日志填报功能模块回执工单完成情况。
本发明基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统及其实施方法，可以通过GIS地图定位人员和设备位置，通过BIM模型映射展示现实场景，通过主要供能管道水流方向动态指示及BIM模型颜色依次变化展示能源调度状态，通过BIM模型关联现场设备和摄像机，方便设备运行监控和管理，通过GIS地图关联用户类型和负荷需求，直观显示负荷需求变化，方便负荷预测分析；通过整合数据资源为生产管理提供更加丰富的数据支撑；通过搭建大屏、PC客户端、移动端多元终端，形成监视、调控、执行一体化运维链路，提升运维管理效率；集成能源站生产、维保、安防数据，搭建物联网+AI+三维展示一体化运维模式，有效解决区域能源站生产管理效率不高、巡检维护不便、安全防范能力不强的问题。
Claims (10)
1.一种基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，包括BIM+GIS交互系统服务器和与所述BIM+GIS交互系统服务器连接的展示端，其特征在于：还包括与所述BIM+GIS交互系统服务器连接的数据存储服务器，所述数据存储服务器连接有传感器子系统层，所述BIM+GIS交互系统服务器通过有线网络与所述数据存储服务器通信，所述数据存储服务器通过有线网络与所述传感器子系统层通信获取数据并存储，从所述BIM+GIS交互系统服务器获取数据并存储，所述BIM+GIS交互系统服务器设有BIM+GIS模型轻量化处理系统和运维管理系统，所述BIM+GIS模型轻量化处理系统用于对BIM模型和GIS模型进行轻量化处理，所述运维管理系统对所述数据存储服务器获取的所述传感器子系统层的数据进行监测和管控。
2.根据权利要求1所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，其特征在于：所述展示端包括PC客户端、大屏显示端和移动端，所述PC客户端、大屏显示端通过视频线接入所述BIM+GIS交互系统服务器，所述移动端通过公共无线网络与所述BIM+GIS交互系统服务器通信。
3.根据权利要求1所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，其特征在于：所述传感器子系统层包括站房自控系统、电力监控系统、安防监控系统和火灾自动报警系统。
4.根据权利要求1所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，其特征在于：所述运维管理系统包括运行工况监视、能源消耗监视、设备健康监视、安全防范监视、能源调度管理、维保业务管理、设备设施管理和人员信息管理模块。
5.根据权利要求1所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，其特征在于：所述数据存储服务器存储有从所述BIM+GIS交互系统服务器获取的BIM模型数据、GIS模型数据和维护保养数据，还存储有通过所述传感器子系统层获取的设备健康数据、负荷监测数据、系统运行数据、能耗监测数据、安防监控数据和火灾报警数据。
6.根据权利要求2所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统，其特征在于：所述移动端内置有BIM+GIS模型浏览功能模块、维保日志填报功能模块、蓝牙定位功能模块和信息查阅功能模块。
7.一种如权利要求1～6任一项所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的实施方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)搭建BIM模型和GIS模型；
B)编制区域能源站运维平台数据字典；
C)所述数据存储服务器通过所述传感器子系统层和所述BIM+GIS交互系统服务器获取数据，根据区域能源站运维平台数据字典的规则进行数据归档并存储；
D)所述BIM+GIS模型轻量化处理系统对BIM模型和GIS模型进行轻量化处理，按照统一比例尺对BIM模型和GIS模型进行融合对接和实时渲染，当比例尺≤1:1000米时，显示GIS地理模型，当1:200米≤比例尺≤1:1000米时，显示倾斜摄影模型，当比例尺≤1:200米时，显示BIM+GIS融合模型。
8.根据权利要求7所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的实施方法，其特征在于：所述大屏显示端和PC客户端可流畅浏览完整的BIM+GIS融合模型；在所述移动端可以浏览GIS地理模型，可以通过查找设备浏览设备BIM模型，点击BIM模型，可浮动显示模型设备信息和健康状态，并可关联设备附近的摄像机，调取设备现场视频监控画面。
9.根据权利要求7所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的实施方法，其特征在于：所述BIM+GIS交互系统服务器内置运行工况监视模块，定时从所述数据存储服务器读取能源站运行数据，以折线表形式进行展示，能源站运行数据包括冷负荷值、热负荷值、设备运行台数、设备运行功率、管道流量、温度、温差、压力和压差，所述运行工况监视模块通过三维模型颜色变换动态展示设备启停、管道水流温度、压力数值，色调随温度、压力数值渐变，蓝色为停机，黄色为工作，红色为高温、高压预警；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置能源消耗监视模块，定时从所述数据存储服务器提取能耗监测数据，分析单台设备能耗、系统能耗、总体能耗，通过折线图、饼状图的形式进行展示；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置设备健康监视模块，实时显示设备健康数据、负荷监测数据和能耗监测数据，根据能效比和设备管网健康状态评定系统健康系数，根据健康、亚健康、故障三个等级对各个环路设备进行颜色区分展示，并形成系统安全日志存档；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置安全防范监视模块，实时读取安防监控数据和火灾报警数据，设置独立窗口展示视频监控画面，将火灾报警数据与消防设备三维模型关联，立体展示火灾监控状态；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置能源调度管理模块，实时从数据存储服务器读取负荷监测数据、系统运行数据和能耗监测数据进行折线图展示，运维人员也可通过交互窗口输入调度指令，进行人工调控，所述能源调度管理模块可开启BIM+GIS三维模拟展示功能，通过GIS地图显示负荷分布和变化趋势，通过设备和管道BIM模型颜色渐变反应水压、水温变化，直观展示能源站房和管廊整体能源调度过程，让调控效果信息反馈更加及时；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置维保业务管理模块，实时检测设备健康数据，当设备处于故障状态，根据设备故障类型给出初步维保建议，并生成维保工单，推送给移动端，维保业务管理模块提供交互窗口，由运维人员自定义巡检和保养流程路线，并发送维保工单，系统根据巡检和保养路线自动生成漫游动画，供工作人员随时查看，所述数据存储服务器同步接收工单的派发与回执数据，进行归档存储；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置设备设施管理模块，对设备设施进行管理，通过模型树对设备进行分类，为每一个设备指定唯一设备编码，关联设备维修、保养、使用年限日志，建立设备信息档案；
所述BIM+GIS交互系统服务器内置人员信息管理模块，登记录入人员档案信息、值班签到信息，根据职责对运维人员进行权限适配，针对管理者，开放能源站能效数据、整体运营效益、系统健康指数功能数据，便于管理者掌控全局；针对运行者，开放能源站运行数据、能耗数据、负荷数据、调度控制功能数据，便于运行着调度指挥；针对维护者，开放设备健康数据、备品备件数据、维保管理功能数据，便于维护者实时监测，及时维修。
10.根据权利要求7所述基于BIM+GIS的区域能源站智慧运维系统的实施方法，其特征在于：所述移动端内置BIM+GIS模型浏览功能模块，可浏览GIS地理模型，可通过模型树选中设备，浏览设备三维模型，当所述移动端收到BIM+GIS交互系统服务器派发的维护工单，维保人员按照工单要求找到站房和管廊内相应的设备进行维护，设有蓝牙定位功能模块，根据预先设置在站房和管廊内的蓝牙信标进行定位，并将位置信息在GIS地图中显示，维护过程中，人员可通过蓝牙定位功能模块调阅设备规格参数、故障库、维护知识等数据，维护结束后，人员通过维保日志填报功能模块回执工单完成情况。
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