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BIN
datenmodell.png
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390
main.tex
390
main.tex
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@ -55,291 +55,161 @@
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}
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}
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\mode<presentation>
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\mode<presentation>
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\title{IEC 61850}
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\title{Intelligente Systeme}
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\subtitle{Kommunikation und Datenmodell für Umspannwerke}
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\subtitle{Ontologieprojekt: RDFS Ontologie }
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\author{Marcel Felix, Jan Philipp Timme}
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\author{Marcel Felix, Jan Philipp Timme}
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\date{\today}
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\date{\today}
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\begin{document}
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\begin{document}
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\tableofcontents[hideallsubsections]
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\begin{comment}
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\begin{frame}{Szenario}
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http://www02.abb.com/global/sgabb/sgabb005.nsf/bf177942f19f4a98c1257148003b7a0a/e81bb489e5ae0b68482574d70020bf42/$FILE/B5_G2_Enhanced+protection+functionality+with+IEC+61850+and+GOOSE.pdf
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* Process Bus ist meist schon in die IED gewandert, ansonsten kann er auch auf dem selben Netz laufen wie der Station Bus (Keine Sorgen machen, passt schon irgendwie)
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* GOOSE ist für IED<->IED, regelmäßige Updates, unregelmäßig bei Abweichungen etc.
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* SMV werden (vermutlich über GOOSE) zwischen den IED geteilt, die IED werden über SCL konfiguriert (stimmt das?)
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* Datenmodell ist zumindest im Grundkonzept interessant, da es mit GOOSE direkt zusammenpasst und somit stressfreier als Binärkram zu lesen ist (Interoperabilität) [Ja, aber halt nicht alle einzelnen möglichen Bestandteile durchgehen. Ich denke einfach eine Folie mit einer Übersicht zeigen und mal drüber fliegen wäre i.O]
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* Process Bus ist sehr nah an Switchgear angesiedelt; eine Bay in einer Substation ist soetwas wie ein Rack im Serverraum - Dinge für eine gemeinsame Aufgabe stecken dort zusammen - so die Ideee
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\end{comment}
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\section{Überblick}
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\subsection{Überblick}
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\begin{frame}{Überblick}
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\begin{itemize}
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\begin{itemize}
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\item Ausgangspunkt prorietäre Protokolle
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\item Welt der Spielekonsolen mit Bewertungen
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\begin{itemize}
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\item Spielekonsolen mit einigen Attributen beschrieben
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\item Binärkodierte Daten waren nur für Geräte des passenden Herstellers verwertbar
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\item Spielekonsolen werden von Organisationen hergestellt
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\end{itemize}
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\item Spielekonsolen haben einen Nachfolger/Vorgänger
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\item Arbeit an UCA\footnote{Utility Communications Architecture} begann
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\item Organisationen haben einen CEO
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\item Woraus der IEC 61850 enstand
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\item \dots
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\end{itemize}
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Mit IEC 61850 soll die technische Weiterentwicklung zur Vereinfachung der Datenübertragung und -repräsentationen genutzt werden.
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\end{frame}
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\begin{comment}
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Früher hatte man wenig Bandbreite => Kommunikation erfolgte via wenigen bytes
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=> Das hat zum Nachteil, dass vorher viel abgesprochen werden muss
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=> welches byte bedeutet was, Konfiguration war aufwendig etc.
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Heute hat man viel Bandbreite zur verfügung
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=> Selbst erklärende Daten möglich
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Daraus enstand die UCA (Utility Communication Architecture)
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=> Grundstein für den IEC 61850 (GSSE stammt aus dem UCA (erwähnenswert?) <- Lieber nicht, GSSE und GOOSE sind zwei Paar Schuhe.
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\end{comment}
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\begin{comment}
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Aufbau des IEC 61850
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- Funktionale Anforderungen für Kommunikation in einer substation werden ermittelt
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- Diese Anforderungen dienen daraufhin dazu
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- Beispielsweise die Data Items und Service
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- Das Applikation Protokoll
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- das unterliegende transport, netzwerk, "data link" und physische "layer"
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zu finden, die diese Anforderungen erfüllen
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- Defintion der Data Items und Services die UNABHÄNGIG der darunter liegenden Protokolle sind.
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- Daraus entstehen ASCI (Abstract Communication Service Interface) für die Service
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- Und für die Data Models gibt es diese "Logical Nodes" (+ Sub-Typen) (Kommen ja später in dem Bild)
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- Hinzu kommen die: Common Data Classes (für die "common pieces" aus denen die data objects bestehen
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- Das Mappen der abstrakten Data Items / Services zu echten Protokollen.
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- MMS
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- GOOSE
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- Sample Measures Values (Aufnehmen/Sammeln/Umwandeln der "echten" anlogen werte?)
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- Process Bus.
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- Zwischendrin wird das SCL (Substation Configuration Language) erklärt. (XML Dialekt)
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- Formale beschreibung der Beziehung einer Substation und dem substation automation system (SAS)
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- ("Substation Automation System (SAS) software provides an intelligent solution to monitor, analyze, control, and protect today's modern substations")
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- Eigentlicher Fokus war "inside" the substations. Wird jedoch auch für "Substation to Master" oder substation-to-substation communcation genutzt.
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-
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<!------------------------------------------------------------------------------------------------------!>
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\end{comment}
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\subsection{Struktur des IEC 61850}
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\begin{frame}{Struktur des IEC 61850}
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\begin{minipage}{0.45\textwidth}
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\begin{itemize}
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\item Funktionale Anforderungen ermitteln (3-5)
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\item Definition der Substation Configuration Language (SCL) (6)
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\item Definition abstrakter \enquote{data items} und \enquote{services} (7)
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\item Mappen der abstrakten Typen auf Protokolle (8)
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\item Sample Measured Values (SMV) (9)
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\end{itemize}
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\end{minipage}
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\hfill
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\begin{minipage}{0.5\textwidth}
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\begin{figure}[f]
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\includegraphics[scale=0.20]{toc_IEC.png}
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\caption{Ralph Mackiewicz, Technical Overview and Benefits of \dots - Tabelle 1}
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\end{figure}
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\end{minipage}
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\end{frame}
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\begin{comment}
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Device model begins with a physical device
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- defined by network address
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- contains one or more logical devices
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- Each Logical device contains one or more logical nodes
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- A logical node:
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- One or more "Named grouping of data und services" die in Verbindung zu einer power system function stehen.
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- Typ am ersten Buchstaben des namens erkennbar. "M" is metering/measurement.
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- (Kurze Folie mit übersicht einblenden, aber nicht näher drauf eingehen?!?!)
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- Weiter unterteilt in "sub datentyp"? Beispielsweise "Phase 2"
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- Erfüllt specification of CSC (common data class)
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- Bild von so einem CSC einblenden? (overview paper, seite 3 Fig. 2.)
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\end{comment}
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\section{Datenmodell}
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\begin{comment}
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Falls du das gebrauchen kannst :-)
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\end{comment}
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\subsection{Hierarchie definierter Typen/Objekte}
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\begin{frame}{Hierarchie definierter Typen/Objekte}
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\begin{figure}
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\includegraphics[scale=0.27]{IEC61850-7-2-F1.png}
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\captionsetup{labelformat=empty}
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\caption{IEC 61850-7-2, Abbildung 1}
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\end{figure}
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\end{frame}
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\subsection{Datenmodell}
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\begin{frame}{Datenmodell}
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Definition verschiedener, hierarchischer Abstraktionsebenen
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\begin{itemize}
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\item Server $\rightarrow$ Logical Device $\rightarrow$ Logical Node $\rightarrow$ Data Object $\rightarrow$ Data Attribute
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\item Server enthalten mehrere Logical Devices
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\item Logical Devices arbeiten gemeinsam an einer Funktion
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\begin{itemize}
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\item \dots und enthaltene mehrere Logical Nodes
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\end{itemize}
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\item Logical Nodes enthalten Datenobjekte mit Attributen
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\end{itemize}
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$\Rightarrow$ Adressierung einzelner Datenattribute über voll qualifizierten \enquote{Pfad} möglich
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\end{frame}
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\begin{frame}{Datenmodell}
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\begin{figure}
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\includegraphics[scale=0.40]{UCAIUG-Slide15.png}
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\captionsetup{labelformat=empty}
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\caption{UCAIug Summit; IEC 61850 Tutorial, Folie 15}
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\end{figure}
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\end{frame}
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\begin{comment}
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=> Daten sind nun abstrakt. (Logical devices/nodes, common data class etc.)
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- Werden auf echtes Protokoll gemapped
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=> MMS (Manufacturing Message Specification)
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- Wurde gewählt, weil es leicht mit den Complexen Namen umgehen kann. Prinzipell jedoch jedes andere Protokoll denkbar,
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- (Kurze Folie die das IEC61850 to Object Mapping zeigen? Overview Paper, Seite 4, Table II)
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- (Kurze übersicht über das Mappen. Ein "control model" service wird zu read/write services, Logical device wird ein MMS Domain etc.)
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\end{comment}
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\section{Protokolle}
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\subsection{GOOSE}
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\begin{frame}{Protokolle: GOOSE}
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\begin{itemize}
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\item Generic Object Oriented Substation Events
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\item Baut direkt auf Ethernet (Layer 2) auf
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\begin{itemize}
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\item VLANs werden als Nachrichtenkanäle genutzt
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\item Peer-to-peer-Kommunikation über Multicast\footnote{Broadcasts innerhalb eines VLAN}
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\item Nachrichtenpriorität wird direkt über Ethernet-Header angegeben
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\end{itemize}
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\item IED$\Leftrightarrow$IED-Kommunikation
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\item Zustandsmeldungen (regelmäßig oder auch abhängig von Events/Wertabweichungen)
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\item Kommunikation via GOOSE hauptsächlich \textit{innerhalb} des Umspannwerks
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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\end{frame}
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\end{frame}
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\subsection{MMS}
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\begin{frame}[fragile]{Selbstdefinierte Prädikate}
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\begin{frame}{Protokolle: MMS}
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\begin{lstlisting}
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\begin{itemize}
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:foundingYear rdf:type rdf:Property ;
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\item Manufacturing Message Specification
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rdfs:domain foaf:Organization ;
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\begin{itemize}
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rdfs:range xsd:int .
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\item Gemäß ISO 9506\footnote{Nachrichtenformate für Fertigungszwecke} standardisiert
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\item IEC 61850 definiert ein Mapping des Datenmodells für MMS
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:internetEnabled rdf:type rdf:Property ;
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\end{itemize}
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rdfs:domain :GameConsole ;
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\item Client/Server-Protokoll
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rdfs:range xsd:boolean .
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\item Findet über TCP/IP (Layer 3) statt
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\item In unserem Kontext: Kommunikation zwischen HMI\footnote{Human Machine Interface} und IEDs
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:consoleName rdf:type rdf:Property ;
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\begin{itemize}
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rdfs:domain :GameConsole ;
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||||||
\item \dots und somit auch ggf. zwischen Umspannwerken und Kontrollzentren
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rdfs:range xsd:string .
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\end{itemize}
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\end{lstlisting}
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\end{itemize}
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\end{frame}
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\end{frame}
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\begin{comment}
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\begin{frame}[fragile]{Ein eigener Datentyp und mehr \dots}
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\begin{frame}{Objektmapping von IEC 61850 auf MMS}
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\begin{lstlisting}
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\begin{figure}
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# rdfs:Datatype
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\includegraphics[scale=0.40]{mms_data_mapping.png}
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:PriceEur rdf:type rdfs:Datatype .
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\caption{Ralph Mackiewicz, Technical Overview and Benefits of \dots - Tabelle 2}
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:PriceEur rdfs:label "Preis in Euro"^^xsd:string .
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\end{figure}
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\end{frame}
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\end{comment}
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# rdfs:subPropertyOf
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:predecessorOfConsole rdfs:subPropertyOf :relatedToConsole .
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:successorOfConsole rdfs:subPropertyOf :relatedToConsole .
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\begin{comment}
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# rdfs:subClassOf
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Es fehlt hier auf jeden fall noch irgendwas Praxis bezogenes. Aka wie wird das ganze umgesetzt/eingesetzt. (Ich denke, dass das spannende für das Projekt ist?!?!?)
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:GameConsole rdf:type rdfs:Class .
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Laut der readme.
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:PortableGameConsole rdf:type rdfs:Class .
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- "betroffene Geräte"
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=> Geräte die irgendwas mit dem IEC zu tun haben
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-> Was haben sie zu zun? Kann man sicher eine tolle Grafiken aus der Präsi die du gestern geschickt hast übernehmen
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- "Beispiel für die Umsetzung eines einfachen Gerätes über den Standard."
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- Das geht irgendwie ein wenig Hand in Hand mit vorherigen Punkt bzw. kann man das verbinden?
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=> in einem (Praxisbezogenen) Bild die betroffenen Geräte aufzeigen
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=> Inklusive der Beziehung zu einander
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=> Kommunikation untereinader. Wer spricht was mit wem (und worüber)
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=> Daran kann man super den Station/Prozess Bus erklären, sowie am Beispiel aufzeigen, wer wie warum welches Datenpakete (über welchen layer) verschickt.
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\end{comment}
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:PortableGameConsole rdfs:subClassOf :GameConsole .
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\end{lstlisting}
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\section{Datenfluss}
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\begin{frame}{Datenfluss auf abstrakter Ebene}
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\begin{figure}
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\includegraphics[scale=0.7]{IEC61850-5-F3.png}
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\caption{IEC 61850-5, Abbildung 3}
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\end{figure}
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\end{frame}
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\end{frame}
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\begin{frame}{Schnittstellen eines IED}
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\begin{figure}
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\includegraphics[scale=0.7]{IEC61850-6-F18.png}
|
\begin{frame}[fragile]{Überblick Daten A-Box (1/2)}
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||||||
\captionsetup{labelformat=empty}
|
\begin{lstlisting}
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||||||
\caption{IEC 61850-6, Abbildung 18}
|
@prefix : <http://example.com/ins_uebung/#> .
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||||||
\end{figure}
|
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
|
||||||
|
@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .
|
||||||
|
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
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||||||
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@prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .
|
||||||
|
@prefix rev: <http://purl.org/stuff/rev#> .
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:Nintendo rdf:type foaf:Organization ;
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:ceo :Kimishima ;
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:foundingYear 1889 ;
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foaf:name "Nintendo Co., Ltd."^^xsd:string .
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:Kimishima rdf:type foaf:Person ;
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|
foaf:familyName "Kimishima"^^xsd:string ;
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||||||
|
foaf:givenName "Tatsumi"^^xsd:string .
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||||||
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||||||
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\end{lstlisting}
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||||||
\end{frame}
|
\end{frame}
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\begin{frame}{Kommunikationswege innerhalb eines Umspannwerks}
|
\begin{frame}[fragile]{Überblick Daten A-Box (2/2)}
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\begin{figure}
|
\begin{lstlisting}
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||||||
\includegraphics[scale=0.30]{IEC_OB_Substation_Architecture.png}
|
:Switch rdf:type :PortableGameConsole .
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||||||
\caption{Ralph Mackiewicz, Technical Overview and Benefits of \dots - Abbildung 6}
|
:Switch rev:hasReview :SwitchReviewByJPT .
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||||||
\end{figure}
|
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:Wii rdf:type :GameConsole .
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:Wii_u rdf:type :GameConsole ;
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:internetEnabled true ;
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||||||
|
:consoleName "Wii U"^^xsd:string ;
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|
:numOfSupportedControllers 8 ;
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|
:predecessorOfConsole :Wii ;
|
||||||
|
:releaseYear 2012 ;
|
||||||
|
:successorOfConsole :Switch .
|
||||||
|
\end{lstlisting}
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||||||
|
...
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||||||
\end{frame}
|
\end{frame}
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||||||
\begin{comment}
|
\begin{frame}[fragile]{T-Box (1/2)}
|
||||||
In dem Overview paper steht afaik eine gute Zusammenfassung.
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\begin{lstlisting}
|
||||||
\end{comment}
|
@prefix : <http://example.com/ins_uebung/#> .
|
||||||
\section{Fazit}
|
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
|
||||||
\begin{frame}{Fazit}
|
@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .
|
||||||
Der IEC 61850 bringt sehr, sehr viel mit\footnote{Vor allem eine Menge an Text \dots}. \\
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@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
|
||||||
Uns gefällt davon vor allem \dots
|
@prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .
|
||||||
\begin{itemize}
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@prefix rev: <http://purl.org/stuff/rev#> .
|
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\item \dots Interoperabilität durch Abstraktion der Daten/Services
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\item \dots das selbstbeschreibendes Datenmodell
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# Our own properties
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\item \dots vollständig \enquote{adressierbare} Datenattribute
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:ceo rdf:type rdf:Property ;
|
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\item \dots günstige und einfache Installation/Integration von IEDs
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rdfs:domain foaf:Organization ;
|
||||||
\begin{itemize}
|
rdfs:range foaf:Person .
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||||||
\item Freiheit bei der Wahl der Hersteller
|
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||||||
\end{itemize}
|
:foundingYear rdf:type rdf:Property ;
|
||||||
\end{itemize}
|
rdfs:domain foaf:Organization ;
|
||||||
\vfill
|
rdfs:range xsd:int .
|
||||||
\dots und das war erst ein Teil des Standards!
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||||||
|
:internetEnabled rdf:type rdf:Property ;
|
||||||
|
rdfs:domain :GameConsole ;
|
||||||
|
rdfs:range xsd:boolean .
|
||||||
|
\end{lstlisting}
|
||||||
\end{frame}
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{frame}{Quellen}
|
\begin{frame}[fragile]{T-Box (2/2)}
|
||||||
\begin{itemize}
|
\begin{lstlisting}
|
||||||
\item IEC 61850
|
:consoleName rdf:type rdf:Property ;
|
||||||
\item Ralph Mackiewicz: Technical Overview and Benefits of the IEC 61850 Standard for Substation Automation
|
rdfs:domain :GameConsole ;
|
||||||
\item Ralph Mackiewicz on UCAIug Summit 11/2011: IEC 61850 Tutorial
|
rdfs:range xsd:string .
|
||||||
\end{itemize}
|
|
||||||
|
:numOfSupportedControllers rdf:type rdf:Property ;
|
||||||
|
rdfs:domain :GameConsole ;
|
||||||
|
rdfs:range xsd:string .
|
||||||
|
|
||||||
|
:successorOfConsole rdf:type rdf:Property ;
|
||||||
|
rdfs:domain :GameConsole ;
|
||||||
|
rdfs:range :GameConsole .
|
||||||
|
\end{lstlisting}
|
||||||
\end{frame}
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{comment}
|
\begin{frame}[fragile]{Anwendung von RDFS-Regeln}
|
||||||
\begin{frame}{Überblick}
|
Gegeben sei folgende A-Box
|
||||||
\begin{itemize}
|
\begin{lstlisting}
|
||||||
\item Zu erfüllende Anforderungen (????)h
|
:Wii_U rdf:type :GameConsole .
|
||||||
\item We can \enquote{know} a piece of information
|
:Switch :successorOfConsole :Wii_U .
|
||||||
\item We can \enquote{share} it with other devices
|
\end{lstlisting}
|
||||||
\item Protokolle (GOOSE, MMS, \dots)
|
mit dieser T-Box
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\item Bild: physikal/logical Device, Node, Data (Übergang zwischen Datenmodell und den Geräten)
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\item Architektur einer Substation
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:successorOfConsole rdf:type rdf:Property ;
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\item Highlevel Services
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rdfs:domain :GameConsole ;
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\item Datenmodell, Data classes, self describing, auf Elektronikkrams abgestimmt
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rdfs:range :GameConsole .
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\item Substation Configuration Language (SCL) (nur am Rande?)
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\item Vorteile durch IEC 61850 und so?
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Anwendung der Regel \texttt{rdfs2}
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\end{itemize}
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s p o .
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p rdfs:domain c . ==> s rdf:type c .
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Ergebnis:
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:Switch rdf:type :GameConsole .
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\end{frame}
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\end{frame}
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\end{comment}
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% The end.
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% The end.
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\end{document}
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Reference in New Issue