Die Geschichte der Alarmanlage

Im Jahr 1835 wurde die erste elektro-magnetische Alarmanlage (Gefahrenmeldeanlage) von dem Tüftler Augustus Pope aus Sommerville Boston erfunden und patentiert. Diese reagierte auf das Schliessen von einem parallel geschaltetem Stromkreislauf.

Pope verkaufte seine Erfindung im Jahre 1857 an Edwin Holmes, der die Firma Holmes Electric Protection Company gründete. Dank intensiver Werbung und Publikation schaffte er den wirtschaftlichen Durchbruch für seinen "Einbruchsalarmtelegraphen". Durch die Nutzung des New Yorker Telegrafienetzes war es ihm möglich das erste Alarmleitsystem aufzubauen.

In den 1860er Jahren tüftelte der Telegrafietechniker und Erfinder Edward A. Calahan an einem effektiveren Alarmsystem, das auch Hilfe rufen konnte. Später half Calahan beim Aufbau der American District Telegraph durch die Aufteilung der Stadt New York in Distrikte, diese er jeweils mit einer solchen Notrufstelle verbunden hatte. Die Notrufkästen vom Typ Calaham wurden zum Standard bei Polizei, Feuerwehr, Rettungsdiensten und dem Nachrichtendienst.

In den 1950er Jahren wurden die Alarmanlagen auch für den Privatgebrauch immer erschwinglicher. 1970 wurden die ersten PIR-Bewegungsmelder (Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder) in die Alarmsysteme integriert. In den folgenden Jahrzehnten fanden Alarmanlagen immer stärkere Verbreitung, bis schliesslich Anfang 2000 die ersten drahtlosen Funkalarmanlagen in Serie auf den Markt kamen und die Alarmtechnik popularisierten.

In den letzten Jahren folgten Gefahrenmeldeanlagen dem Trend der Vernetzung: Moderne Alarmanlagen verbinden Draht- und Funkalarm mit Netzwerktechnik. Darüberhinaus integrieren die neuen Systeme neuerdings auch Videoüberwachung via IP. Die bisher mit Bus-Techniken einfach überbrückten Grenzen zwischen Videoüberwachung und Alarmtechnik (sogenannte „Alarmeingänge/-Ausgänge“) werden dadurch aufgelöst. Die Technik entwickelt sich mit Hilfe der Hersteller stetig weiter.



Alarmanlagen


Brandmelder

Brandmelder sind technische Geräte zum Auslösen eines Alarms im Falle eines Brandes in Wohnungen, öffentlichen Einrichtungen, Verkehrsmitteln oder Industrieanlagen.

Brandgas- oder Rauchgasmelder

Ein Brandgas- oder Rauchgasmelder schlägt Alarm, wenn die Konzentration von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid oder anderen Verbrennungsgasen in einem Raum einen Grenzwert überschreitet und die Gefahr eines Brandes bzw. einer Rauchgasvergiftung besteht. Sie sind auch in warmen, staubigen oder rauchigen Räumen einsetzbar, in denen Wärmemelder und Rauchwarnmelder versagen.

Optische bzw. photoelektrische Rauchmelder

Die gängigsten Brandmelder sind die optischen bzw. photoelektrischen Rauchmelder. Diese arbeiten nach dem Streulichtverfahren (Tyndall-Effekt). Befinden sich Rauchpartikel in der Luft und somit in der optischen Kammer des Rauchmelders, so wird ein ausgesandter Prüf-Lichtstrahl von einer Infrarotdiode (LED) an die Rauchpartikel gestreut. Ein Teil dieses Streulichtes fällt dann auf einen lichtempfindlichen Sensor (Fotodiode), der nicht direkt vom Lichtstrahl beleuchtet wird, und der Rauchmelder spricht an. Ohne Partikel in der Luft kann der Prüf-Lichtstrahl die Fotodiode nicht erreichen, da klare Luft praktisch kein Licht reflektiert; die Beleuchtung des Sensors durch von den Gehäusewänden reflektiertes Licht der Leuchtdiode oder von außen eindringendes Fremdlicht wird durch das Labyrinth aus schwarzem, nicht reflektierendem Material verhindert. Optische Rauchmelder werden bevorzugt angewendet, wenn mit vorwiegend kaltem Rauch bei Brandausbruch (Schwelbrand) zu rechnen ist.

CO Melder

Qualitativ hochwertige CO Melder unterscheiden sich hauptsächlich in der Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Die chemische Messzelle altert und lässt in Ihrer Empfindlichkeit nach. Je nach Hersteller wird eine Lebensdauer von 5-10 Jahren angegeben. Danach ist die Zelle verschlissen und der Melder auszutauschen. In hochwertigeren Meldern ist eine nicht austauschbare Lithiumbatterie verbaut, deren Haltbarkeit allerdings der der Messzelle entspricht. Hochwertige Melder erreichen die angegebene Haltbarkeit von 6-10 Jahren und sind weniger umweltbelastend als CO-Melder mit austauschbaren Batterien. Teilweise sind die Melder mit einer Digitalanzeige ausgestattet, an der sich der gemessene Kohlenmonoxid Wert ablesen lässt. Dabei gelten Toleranzen von 30% als unbedenklich, da es keine ausgewiesenen Messgeräte sind. Für die Praxis ist dies jedoch nebensächlich. CO-Melder mit Anzeige haben in der Regel einen Spitzenwertspeicher. Ein in Ihrer Abwesenheit stattfindender Austritt von Kohlenmonoxid wird angezeigt und bleibt nicht unbemerkt. Wenn Kohlenmonoxid gemessen wird, muss die Ursache unbedingt gefunden und beseitigt werden.


Wassermelder

Ein Wassermelder meldet die Entstehung von Feuchtigkeit mit Hilfe eines speziellen Sensors. Der Wassermelder meldet sich mit einem lauten Signalton, wenn der Sensor Feuchtigkeit wahrnimmt, dabei unterscheidet er aber nicht nach Kondensat, Wandfeuchte, aus Maschinen austretendes Wasser, Überschwemmung oder Grundwasser. Einige Geräte können an eine zentrale Alarmanlage gekoppelt oder mit einer Pumpe verbunden werden, die bei Feuchtigkeit in Gang gesetzt wird.


Glasbruchmelder

Akustische Glasbruchmelder

Akustische Glasbruchmelder reagieren auf Luftschall und werden im Raum der zu überwachenden Glasfläche montiert. Sie haben ein integriertes Mikrofon und reagieren auf charakteristische Frequenzen, die bei Bruch eines Glases entstehen. In der Regel sind dies tiefe Frequenzen (Einschlagen) und anschliessend hohe Frequenzen (Glassplittern) sowie ggf. auch Infraschallwellen (Luftdruckänderungen), die beim Scheibendurchbruch entstehen. Die Glasscheibe sollte mindestens eine Größe von etwa 30 cm x 30 cm haben, damit ein Auslösen durch zerbrechende Trinkgläser verhindert wird. Der maximale Abstand des Glasbruchmelders zur Scheibe beträgt 7 bis 10 Meter. Innerhalb dieses Radius werden alle Scheiben überwacht. Akustische Glasbruchmelder benötigen eine Versorgungsspannung, die von einer herkömmlichen Batterie oder über die Verdrahtung geliefert wird.

Passive Glasbruchmelder

Passive Glasbruchmelder arbeiten ebenfalls akustisch, werden jedoch direkt auf die zu überwachende Glasfläche geklebt und registrieren Körperschall. Ein piezoelektrischer Sensor reagiert auf typische Glasbruchschwingungen im Bereich um 100 kHz, die bei Zerstörung der Scheibe entstehen. Der Überwachungsradius auf der Scheibe beträgt ein bis zwei Meter. Ein Auslösen durch Klopfen an die Glasscheibe ist nicht möglich, jedoch werden die von Glasschneidern hervorgerufenen Geräusche meist nicht erkannt.

Aktive Glasbruchmelder

Aktive Glasbruchmelder bestehen aus einem Ultraschallsender und einem oder mehreren Empfängern. Sender und Empfänger sind auf der Scheibe angebracht und sind heutzutage oft im gleichen Gehäuse untergebracht. Wird die Scheibe eingedrückt oder beschädigt, so ändert sich das Übertragungsmedium (Glas) zwischen Sender und Empfänger. Aktive Glasbruchmelder benötigen eine eigene Versorgungsspannung und entsprechen der höchsten Sicherheitsklasse.


Bewegungsmelder

Ein Bewegungsmelder ist ein elektronischer Sensor, der Bewegungen in seiner näheren Umgebung erkennt zum Einschalten einer Beleuchtung oder zum Auslösen eines Alarms eingesetzt wird.

Funktionsprinzip

Der PIR-Sensor (Passiv-Infrarot-Sensor) nutzt die Pyroelektrizität seiner Empfängerfläche und reagiert auf eine Temperaturänderung die durch Strahlungsflussänderung bewirkt wird (hauptsächlich durch Wärmestrahlung im mittleren Infrarot; Wellenlänge ca. 10 µm). Diese Signale entstehen wenn Menschen, Tiere oder Kraftfahrzeuge in den Detektionsbereich des Sensors eintreten.

Vor dem Sensor liegt – in Brennweitenabstand – eine gewölbte Kuppel aus kleinen Sammellinsen aus weißlich-trübem Kunststoff, die im Infraroten jedoch klar und durchsichtig erscheint. Diese Vielfachlinse sammelt infrarotes Licht aus einer entsprechenden Anzahl diskreter Richtungssektoren auf die kleine Sensorfläche. Sichtbares Licht wird mehr zurückgestreut. Der Sensor sieht je nach Linsenanordnung die Umgebung durch senkrechte Jalousieschlitze oder den Raster eines Lochblechs. Bewegt sich nun ein Gegenstand oder Lebewesen mit einer Oberflächentemperatur die genügend höher (selten: tiefer) als der Hintergrund ist quer durch diese Fächer aus Sichtsektoren, und ist die warme, im Infrarot daher hellere Fläche, günstigerweise etwa so breit wie ein einzelner Sichtsektor, so spürt der Sensor die zeitliche Abfolge warm-kalt-warm. Die Temperaturänderung am Sensor bewirkt ein elektrisches Signal, das verarbeitet und verstärkt wird, um über ein Relais z.B. ein Licht einzuschalten.

Neben Querbewegung zu den Sichtsektorstreifen wird auch das erstmalige Eintreten oder aber das ausreichend rasche Näherkommen in einen solchen Streifen detektiert. Bewegungsmelder sind meist in der Empfindlichkeit einstellbar und mit einem ebenfalls justierbaren Dämmerungsschalter gekoppelt. Durch Vorsatzblenden kann ein Teil der Sichtsektoren abgedeckt und das Sensormodul eventuell auch verschwenkt werden. Ein Sensor der im Leuchtenschatten liegt, wird das Ausgehen dieser Leuchte per Zeitschaltung kaum unerwünscht als Auslösesignal werten. Radfahrer mit exponierter Haut werden von Bewegungsmeldern oft weiter gesehen als geschlossene Pkw mit Wärmeschutzglas und luftgekühlter Karosserie. Abgekühlte, gut isolierende Winterkleidung mit Kapuze und gesenktes Gesicht kann auch die Körperwärme eines Menschen verstecken.

Passiv-Infrarot-Sensoren (PIR-Sensoren) empfangen ausschließlich von Objekten ausgesandte Strahlen und senden selbst keine Strahlung aus. Sie reagieren schlecht, wenn sich ein Objekt auf sie zu oder von ihnen weg bewegt. Dies liegt am Funktionsprinzip, dass die Bewegungserkennung aufgrund eines Temperaturwechsels auf der Sensorfläche erkennt. Bewegungen die quer zum Erfassungsbereich verlaufen können aufgrund des vorwiegend quer angeordneten Linsenbereichs besser erkannt werden. PIR-Melder können beispielsweise durch sich aufwärmende Fußbodenheizungen fälschlicherweise ausgelöst werden.

Die Vernetzung von Bewegungsmeldern kann über Leitungsverbindungen (direkt oder über ein Bussystem, z.B. EIB) oder durch Ausrüstung mit einem Funkmodul stattfinden. Wenn einer der vernetzten Bewegungsmelder reagiert, wird bei allen angeschlossenen Meldern z.B. die Beleuchtung oder der Alarm ausgelöst.


Magnetkontakt

Ein Magnetkontakt ist ein automatischer Melder zur Überwachung von z.B. Türen, Fenstern oder anderen beweglichen Objekten. Der Magnetkontakt besteht aus einem oder mehreren Reedkontakten und einem Dauermagneten. Beim unbefugten Öffnen der Tür oder des Fensters, wird der Magnet entfernt und somit das Magnetfeld verändert. Der Reedkontakt wird dadurch geöffnet und unterbricht die Meldergruppe. Magnetkontakte sind wasserdicht in schlagfeste Kunststoffgehäuse eingegossen. Für die Absicherung schwerer Tore und bei mechanischer Beanspruchung sind die Kontakte in soliden Aluminiumgehäusen untergebracht. Diese können auch starken Belastungen ausgesetzt werden. Am sichersten sind sogenannte „fremdfeldgeschützte“ oder „Doppelreed-Magnetkontakte“, die bei Zuführung eines zweiten Magnetfeldes Alarm auslösen.

Vom Verband der Sachversicherer (VdS) zugelassene Magnetkontakte haben eine vieradrige Zuleitung und sind mit einem Überbrückungsschutz versehen. Reedkontakte sind empfindlich gegenüber Entmagnetisierung. Für Metallfenster oder -türen die stärkeren Blockreedkontakte zu verwenden. Beim Einbau von Magnetkontakten an Kunststoff-Fenstern ist darauf zu achten, dass die Montageschrauben nicht den Metallkern der Rahmen berühren, da auch dies zu einer schnellen Entmagnetisierung des Kontaktes und daraus resultierenden Falschalarmen führen würde.

Lichtschranke

Eine Lichtschranke ist in der Optoelektronik ein System, das die Unterbrechung eines Lichtstrahls erkennt und als elektrisches Signal anzeigt. Auf diese Weise können automatische Vorrichtungen bewegliche Objekte berührungslos detektieren. Zum Beispiel können Hindernisse bei selbsttätig schließenden Türen erkannt werden oder Eindringlinge durch Alarmanlagen.

Funktionsweise

Lichtschranken bestehen aus einer Lichtstrahlenquelle (dem Sender) und einem Sensor (dem Empfänger).

Als Lichtquelle kommen unter anderem Leuchtdioden mit einer Wellenlänge von 660 nm (sichtbares rotes Licht) oder Infrarot-LEDs mit 880–940 nm im Infrarotbereich zum Einsatz. Infrarotlicht ist unsichtbar und hat den Vorteil, auf dunklen Materialien eine höhere Reichweite zu erzielen. Der Vorteil beim Rotlicht besteht in der einfacheren Einstellung des Sensorsystems durch den sichtbaren Lichtfleck. Für besonders präzise Anwendungen (Kleinteileerkennung, hohe Wiederholgenauigkeit) wird i. d. R. Licht aus einer Laserdiode eingesetzt. Der Empfänger ist meist ein Photodiode oder Phototransistor, seltener auch ein Fotowiderstand.

Um eine Lichtschranke unempfindlich gegenüber Fremdlicht zu machen wird die Strahlung, insbesondere bei weitreichenden Modellen, moduliert, um sie vom Umgebungslicht unterscheiden zu können. Zusätzlich kann vor dem Empfänger ein dem menschlichen Auge fast schwarz erscheinender Infrarotfilter angebracht sein, um höherfrequentes Licht abzuschirmen.

Um die Reichweite zu erhöhen, sind meist Sender und Empfänger mit einem optisch bündelnden System, etwa einer Sammellinse, versehen. Zusätzlich können die Photodioden und Phototransistoren in ein Seitenlicht ausblendendes zylindrisches Blechgehäuse montiert werden, in dessen kreisförmige Öffnung eine kleine Linse aus Kunststoff oder Glas definiert eingepresst wird. Oft bestehen die Gehäuse von kleinen Sendern und Empfängern ganz aus dem schwarzen nur für IR durchsichtigen Kunststoff.

Um eine elektrische Zuleitung an einen zweiten Ort einzusparen, werden Sender und Empfänger häufig nahe beinander doch optisch getrennt in einem Gehäuse integriert und werden zur Ausbildung der Lichtschranke genau auf einen Retroreflektor gerichtet, der meist aus Würfelecken an der Rückseite einer Kunststoffplatte gebildet wird.


Endgeräte

Signalgeber

Je nach Art des zu überwachenden Objektes werden optische oder akustische Signalgeber eingesetzt, um einen Einbruch oder Überfall zu signalisieren.

Wählgerät

In den meisten Fällen ist es erwünscht oder sogar vorgeschrieben, einen eingetroffenen Ernstfall unmittelbar an hilfeleistende Stellen zu übermitteln. Dies erfolgt entweder über eine Standleitung direkt an die Polizei (mithilfe eines sog. Hauptmelders), über das Telefonnetz (analog oder digital) an einen Sicherheitsdienst oder eine damit beauftragte Sicherheitszentrale, oder über das GSM-Netz. Wählgeräte können so programmiert werden, dass sie in verschiedenen Situationen oder zu verschiedenen Zeiten unterschiedliche oder auch mehrere Stellen benachrichtigen. Dabei können wahlweise aufgezeichnete Sprachmitteilungen oder digitalisierte Informationen (ähnlich wie beim Fax-Gerät) übertragen werden. Neuere Technologien nutzen die virtuelle Standleitung X31 um eine dauernde Überwachung der Telefonleitung zu gewährleisten und den redundanten Übertragungsweg zu sichern.

Videospeicher

Videospeicher zeichnen Videofilme oder Einzelbilder im Moment des Alarmfalles auf. Je nach Art und Konfiguration wird auch eine bestimmte Zeitspanne vor und nach dem Alarm gespeichert, um die Rekonstruktion und Identifizierung der / des Täter/s zu erleichtern. Es gibt analoge (analoge Kamera und Videogerät) und digitale (digitale oder analoge Kamera in Verbindung mit einem Computer) Videospeicher.

Fotokamera

Fotokameras fertigen in regelmäßigen Abständen über eine gewisse Zeit hinweg Lichtbilder. Das erste Foto entsteht beim Auslösen des Alarmes, auch wenn diese Technik weiträumig von Videospeichern abgelöst wurde, so gibt es auch heute noch zahlreiche Banken, in denen Fotokameras (meist Schwarzweiss) eingesetzt werden.

Ereignisdrucker

Dieser Drucker hält alle Ereignisse fest, um den Ursprung eines Alarmes zu ermitteln und die Situation rekonstruieren zu können. Moderne Alarmanlagen erfüllen zwar automatisch diese Funktion mit einem internen Speicher und einer Anzeige, jedoch kann ein Drucker die Aufgabe erleichtern und ermöglicht ausserdem eine problemlose und unaufwändige Portabilität der Daten.


Scharfschaltung

Damit eine Einbruchmeldeanlage bei Detektion eines Einbruchs Alarm auslöst, muss sie „scharfgeschaltet“ sein. Andererseits muss eine berechtigte Person die Anlage deaktivieren können, um den Alarm nicht auszulösen. Hierfür kommen verschiedene Technologien infrage, die je nach Situation und Hersteller eingesetzt werden. Sinnvoll ist auch häufig ihre Kombination.

Damit eine Einbruchmeldeanlage bei Detektion eines Einbruchs Alarm auslöst, muss sie „scharfgeschaltet“ sein. Andererseits muss eine berechtigte Person die Anlage deaktivieren können, um den Alarm nicht auszulösen. Hierfür kommen verschiedene Technologien infrage, die je nach Situation und Hersteller eingesetzt werden. Sinnvoll ist auch häufig ihre Kombination.

Zum einen stehen Systeme zur Verfügung, die einen physisch vorhandenen Schlüssel zur Scharfschaltung erfordern. Dabei kann es sich um mechanische Schlüsselschalter handeln, die meist mit einem Stift- oder Chubbschloss ausgerüstet sind. Auch möglich sind elektronische Schlüssel mit integriertem Prozessor, die kontaktlos per RFID oder über physischen Kontakt die Autorisierung ermöglichen. Diese elektronischen Schlüssel können in Form von kleinen Schlüsselanhängern, Chipkarten oder auch mit einem mechanischen Schlüssel kombiniert auftreten. Auch Magnetkarten werden verwendet, können aber ein Sicherheitsrisiko darstellen.

Zum anderen werden Systeme verwendet, die entweder die Eingabe eines Zugangscodes/Passworts erfordern, oder ein biometrisches Merkmal überprüfen, z. B. den Fingerabdruck oder die Iris.

Die Scharfschalteinheit muss sich immer baulich außerhalb des gesicherten Bereiches befinden. Erst wenn alle Türkontakte geschlossen sind, Bewegungsmelder keine Bewegungen registrieren und alle anderen Alarmgeber nichts detektieren kann die Anlage scharf geschaltet werden.

Bei privat betriebenen Anlagen, die keine direkte Benachrichtigung der Polizei auslösen und nicht durch Versicherungen gefordert werden, wird aus Kostengründen teilweise von der räumlichen Trennung abgesehen. Die Scharfschaltung erfolgt dann kurz vor Verlassen des gesicherten Bereichs meist direkt an der Steuerungseinheit, das Unscharfschalten kurz nach Betreten des Bereichs.

Von der sogenannten Spätheimkehrerschaltung (engl. late return disarming feature, auch Intern-scharf-extern-unscharf-Schaltung, ISEU-Schaltung oder Säuferschaltung) spricht man, wenn die Anlage von innen aktiviert wird und sie von außen wieder deaktiviert werden kann.


Sabotage

Entgegen dem allgemeinen Filmgeschehen sind moderne Alarmanlagen sehr gut gegen Sabotage gesichert. Die einzige Möglichkeit, eine Alarmanlage zu sabotieren, ist ihre Manipulation im unscharfen Zustand. Diese Manipulation kann jedoch nur unter Sicht und somit bei evtl. anwesenden Zeugen erfolgen. Sie lässt sich später detailliert nachweisen. Hier ein paar offensichtliche Möglichkeiten der Sabotage und wie sie verhindert werden:

Abtrennung eines Melders

Bei Meldergruppen in Gleichstromtechnik fließt permanent ein bekannter Strom. Eine durch Manipulation an der Leitung verursachte Änderung dieses Stromes führt zur Alarmauslösung. Bei Anlagen mit Bus-Technik erkennt die zentrale Steuereinheit ein fehlendes Element und löst Alarm aus.

Überbrückung eines Melders

Am Ende jeder Gleichstrommeldergruppe befindet sich ein definierter Widerstand. Wird dieser überbrückt, z. B. durch einen vorher bereits manipulierten Alarmgeber oder mit einem Draht, ändert sich der gemessene Widerstandswert, welcher von der Zentrale erkannt und als (Sabotage-)Alarm gewertet wird.

Abdeckung eines Bewegungsmelders

Moderne IR-Bewegungsmelder haben eine Sichterkennung. Werden sie mit Farbe übersprüht oder mit einem Karton o. Ä. abgedeckt, wird die veränderte „Sichtweite“ erkannt und als Sabotagealarm gemeldet (Vorschrift bei Geräten der Klasse VdS-C).

Manipulation der Peripherie im Inneren

Theoretisch wäre es möglich, den Auslösekontakt eines Melders zu manipulieren. Moderne und auch ältere Elemente verfügen jedoch über einen sog. Deckelkontakt, der der gleichen Meldergruppe wie der Alarmkontakt zugeordnet ist (nicht VdS-konform) oder an eine separate Sabotageleitung (VdS-konform) angeschlossen ist. Wird bei Anschaltung an eine Sabotageleitung das Gehäuse geöffnet, erfolgt auch im unscharfen Zustand eine Alarmauslösung („Sabotage“).

Unterbrechen der Standleitung

Da viele Anlagen einen Hauptmelder besitzen, der einen Alarm über eine Standleitung an die zuständige Polizei meldet, klingt es verführerisch, die Standleitung zu kappen. Das Problem liegt jedoch darin, dass der Hauptmelder ununterbrochen ein Signal an die Empfangszentrale der Polizei übermitteln muss. Wird dieses Signal nicht empfangen, meldet die Empfangseinrichtung sofortigen Alarm. Zusätzlich zum Signal wird die Standleitung ebenfalls mit einem Widerstand von Seiten des Empfängers überwacht, der die Überbrückung verhindert.

Trennung der Telefonleitung

Hierdurch könnte das Wählgerät keinen Alarmruf mehr ausführen. Dieses muss jedoch in regelmäßigen, einem potentiellen Täter unbekannten, Intervallen einen Statusbericht an einen Empfänger übermitteln. Bleibt der sog. Routineruf aus, werden je nach Objekt und Richtlinien hilfeleistende Maßnahmen eingeleitet.



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