實(shí)驗(yàn)三三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)_第1頁(yè)
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1、實(shí)驗(yàn)三三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)名稱】三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.掌握無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)及過(guò)電流保護(hù)的電路原理,工作特征及整定原則;2.理解輸電線路階段式電流保護(hù)的原理圖及保護(hù)裝置中各繼電器的功用;3.掌握階段式電流保護(hù)的電氣接線和操作實(shí)驗(yàn)技術(shù)?!绢A(yù)習(xí)重點(diǎn)】1.復(fù)習(xí)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)及過(guò)電流保護(hù)有關(guān)知識(shí)。2.依據(jù)給定技術(shù)參數(shù),對(duì)三段式電流保護(hù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與整定?!緦?shí)驗(yàn)儀器設(shè)施】序號(hào)設(shè)施名稱使用儀器名稱數(shù)目1控制屏12EPL-01輸電線路13EPL-03AAB站故障點(diǎn)設(shè)置14EPL-03BBC站故障點(diǎn)設(shè)置15EPL-04繼電器(一)DL-21C電流繼電器1

2、6EPL-05繼電器(二)DS-21時(shí)間繼電器17EPL-06繼電器(四)DZ-31B中間繼電器18EPL-17三相溝通電源19EPL-11直流電源及母線110繼電器(三)DL-21C電流繼電器1EPL-32DS-21時(shí)間繼電器【實(shí)驗(yàn)原理】1無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)三段式電流保護(hù)往常用于3-66kV電力線路的相間短路保護(hù)。在被保護(hù)線路上發(fā)生短路時(shí),流過(guò)保護(hù)安裝點(diǎn)的短路電流值,隨短路點(diǎn)的地點(diǎn)不一樣而變化。在線路的始端短路時(shí),短路電流值最大;短路點(diǎn)向后挪動(dòng)時(shí),短路電流將隨線路阻抗的增大而減小,直至線路尾端短路時(shí)短路回路的阻抗最大,短路電流最小。短路電流值還與系統(tǒng)運(yùn)行方式及短路的種類有關(guān)。圖3-1曲線1表

3、示在最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下發(fā)生三相短路時(shí),線路各點(diǎn)短路電流變化的曲線;曲線2則為最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下兩相短路時(shí),短路電流變化的曲線。圖3-1剎時(shí)電流速斷保護(hù)的整定及動(dòng)作范圍因?yàn)楸揪€路尾端f1點(diǎn)短路和下一線路始端的f2點(diǎn)短路時(shí),其短路電流幾乎是相等的(因f1離f2很近,兩點(diǎn)間的阻抗約為零)。假如要求在被保護(hù)線路的尾端短路時(shí),保護(hù)裝置能夠動(dòng)作,那么,在下一線路始端短路時(shí),保護(hù)裝置不行防止地也將動(dòng)作。這樣,就不可以保證應(yīng)有的選擇性。為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性,將保護(hù)范圍嚴(yán)格地限制在本線路之內(nèi),就應(yīng)使保護(hù)的動(dòng)作電流Iop1.1(為保護(hù)1的動(dòng)作電流折算到一次電路的值)大于最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下線路尾端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流,

4、即,式中,Krel靠譜系數(shù),當(dāng)采納電磁型電流繼電器時(shí),取。明顯,保護(hù)的動(dòng)作電流是按躲過(guò)線路尾端最大短路電流來(lái)整定,可保證在其余各樣運(yùn)轉(zhuǎn)方式和短路種類下,其保護(hù)范圍均不至于高出本線路范圍??墒牵罁?jù)以上公式整定的結(jié)果。(如圖3-1中的直線3)保護(hù)范圍就必定不可以包含被保護(hù)線路的全長(zhǎng)。因?yàn)橹挥挟?dāng)短路電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流時(shí),保護(hù)才能動(dòng)作。從圖3-1中能夠得出保護(hù)裝置的保護(hù)范圍。還能夠看出,這類保護(hù)的弊端是不可以保護(hù)線路的全長(zhǎng),并且跟著運(yùn)轉(zhuǎn)方式及故障種類的不一樣,其保護(hù)范圍也要發(fā)生的相應(yīng)變化。圖3-1中在最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下三相短路時(shí),其保護(hù)范圍為lmax;而在最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下兩相短路時(shí),其保護(hù)范圍則減小至

5、lmin。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的長(zhǎng)處是:因?yàn)椴环错懴乱痪€路的故障,所以動(dòng)作時(shí)限將不受下一線路保護(hù)時(shí)限的管制,能夠剎時(shí)動(dòng)作。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的敏捷度可用其保護(hù)范圍占線路全長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。往常,在最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下保護(hù)區(qū)達(dá)到線路全長(zhǎng)的50、在最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下發(fā)生兩相短路時(shí)能保護(hù)線路全長(zhǎng)的1520時(shí),即可裝設(shè)剎時(shí)電流速斷。所以在線路始端必定范圍內(nèi)短路時(shí),無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)能夠做到迅速地切除鄰近故障。2帶時(shí)限電流速斷保護(hù)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)(也稱第I段保護(hù))固然能實(shí)現(xiàn)迅速動(dòng)作,但卻不可以保護(hù)線路的全長(zhǎng)。所以,一定裝設(shè)第II段保護(hù),即帶時(shí)限電流速斷保護(hù),用以反響無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)區(qū)外的故障。對(duì)第II段保護(hù)的要

6、求是能保護(hù)線路的全長(zhǎng),還要有盡可能短的動(dòng)作時(shí)限。(1)帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍剖析帶時(shí)限電流速斷保護(hù)要求保護(hù)線路的全長(zhǎng),那么保護(hù)區(qū)必定會(huì)延長(zhǎng)至下一線路,因?yàn)楸揪€路尾端短路時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的短路電流與下一線路始端短路時(shí)的短路電流相等,再加上還有運(yùn)轉(zhuǎn)方式對(duì)短路電流的影響,如若較小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下保護(hù)范圍達(dá)到線路尾端,則較大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下保護(hù)范圍必定延長(zhǎng)到下一線路。為盡量縮短保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,往常要求帶時(shí)限電流速斷延長(zhǎng)至下一線路的保護(hù)范圍不可以高出下一線路無(wú)時(shí)限電流速斷的保護(hù)范圍,所以線路L1帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流Iop1.1應(yīng)大于下一線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流Iop1.2,即式中,Krel靠譜系

7、數(shù),考慮到非周期重量的衰減一般取。圖3-2限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍剖析該保護(hù)的保護(hù)范圍剖析見圖3-2。由圖可知,為保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性,帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限需要與下一線路的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)相當(dāng)合,即應(yīng)比后者的時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差t。時(shí)限級(jí)差,從迅速性的角度要求,應(yīng)愈短愈好,但很短了保證不了選擇性。其時(shí)限配合如圖3-3所示。當(dāng)在下一線路首端f點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí),本線路L1的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)和下一線路L2的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)同時(shí)啟動(dòng),但本線路L1的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)需經(jīng)過(guò)延時(shí)后才能跳閘,而下一線路L2的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)剎時(shí)跳閘將故障切除,這就保證了選擇性。要做到這一點(diǎn)t應(yīng)在間,一般取0

8、.5s。圖3-3限時(shí)電流速斷保護(hù)和剎時(shí)電流速斷的時(shí)限配合(2)敏捷度校驗(yàn)為了使帶時(shí)限電流速斷能夠保護(hù)線路的全長(zhǎng),應(yīng)以本線路的尾端作為敏捷度的校驗(yàn)點(diǎn),以最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下的兩相短路作為計(jì)算條件,來(lái)校驗(yàn)保護(hù)的敏捷度。其敏捷度為式中:在線路L1尾端短路時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的最小短路電流;IIIop1線路L1帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流值折算到一次電路的值。依據(jù)規(guī)程要求,敏捷度系數(shù)應(yīng)不小于1.3。假如保護(hù)的敏捷度不可以知足要求,有時(shí)還采納降低動(dòng)作電流的方法來(lái)提升其敏捷度。為此,應(yīng)使線路L1上的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍與線路L2上的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)相當(dāng)合,即式中:Iop1.2L2上的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的一次動(dòng)作電

9、流值。IIt2L2上的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。II明顯,動(dòng)作時(shí)限增大了,但敏捷度卻提升了,并且仍保證了動(dòng)作的選擇性。3準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)和帶時(shí)限電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路全長(zhǎng),可作為線路的主保護(hù)用。為防備本線路的主保護(hù)發(fā)生拒動(dòng),一定給線路裝設(shè)后備保護(hù),以作為本線路的近后備和下一線路的遠(yuǎn)后備。這種后備保護(hù)往常采納準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(又稱為第III段保護(hù)),其動(dòng)作電流按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定,動(dòng)作時(shí)限按保證選擇性的階梯時(shí)限來(lái)整定。其原理接線圖與帶時(shí)限電流速斷保護(hù)同樣,但因?yàn)楸Wo(hù)范圍和保護(hù)的作用不一樣,其動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限則不一樣。(1)準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的工作原理和動(dòng)作電流過(guò)電流保護(hù)工

10、作原理:正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),線路流過(guò)負(fù)荷電流,保護(hù)不動(dòng)。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),保護(hù)啟動(dòng),經(jīng)過(guò)保證選擇性的延時(shí)動(dòng)作,將故障切除。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流:過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定,要考慮靠譜性原則,即只有在線路存在短路故障的狀況下,才同意保護(hù)裝置動(dòng)作。過(guò)電流保護(hù)應(yīng)按躲過(guò)最大的負(fù)荷電流計(jì)算保護(hù)的動(dòng)作電流,依據(jù)靠譜性要求,過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流一定知足以下兩個(gè)條件。a在被保護(hù)線路經(jīng)過(guò)最大負(fù)荷電流的狀況下,保護(hù)裝置不該當(dāng)動(dòng)作,即Iop1ILmax。III式中,Iop1保護(hù)的一次動(dòng)作電流值IIIILmax被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流最大負(fù)荷電流要考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電流。因?yàn)槎搪窌r(shí)電壓降落,變電所母線上所接負(fù)荷中的電動(dòng)機(jī)被

11、制動(dòng),在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí),電動(dòng)機(jī)有一個(gè)自啟動(dòng)過(guò)程,電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流大于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的額定電流IN.M,則線路的最大負(fù)荷電流ILmax也大于其正常值IR,即ILmaxKastIR。式中,Kast自啟動(dòng)系數(shù),一般取1.53。圖3-4過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流b關(guān)于已經(jīng)啟動(dòng)的保護(hù)裝置,故障切除后,在被保護(hù)線路經(jīng)過(guò)最大負(fù)荷電流的狀況下應(yīng)能靠譜地返回。如圖3-4所示,在線路L1、L2分別裝有過(guò)電流保護(hù)1和保護(hù)2,當(dāng)在f點(diǎn)短路時(shí),短路電流流過(guò)保護(hù)1也流過(guò)保護(hù)2,它們都啟動(dòng)。按選擇性的要求,應(yīng)當(dāng)由保護(hù)2動(dòng)作將QF2跳開切除故障。但因?yàn)樽冸娝鵅仍有其余負(fù)荷,并且因電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng),線路L1可能出最大負(fù)荷電流,為使保護(hù)1

12、的電流繼電器靠譜返回,它的返回電流Irel(繼電器的返回電流折算到一次電路的值),應(yīng)大于故障切除后線路L1最大負(fù)荷電流ILmax。IrelKastIRIrelKrelKastIR式中,Irel保護(hù)1的返回電流IreI因?yàn)镵re,即Iop1relIopKreKrelKastIop1IIIIRKre式中:Krel靠譜系數(shù),取。Kre電流繼電器的返回系數(shù),取。(2)動(dòng)作時(shí)限的整定準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,應(yīng)依據(jù)選擇性的要求加以確立。比如,在圖3-5所示的輻射形電網(wǎng)中,線路L1上裝設(shè)有過(guò)電流保護(hù)1,線路L2和線路L3上也都分別裝設(shè)有過(guò)電流保護(hù)2和3。那么當(dāng)線路L3上的f2點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí),短路電流將

13、從電源經(jīng)線路L1、線路L2和線路L3而流向短路點(diǎn)。這樣,過(guò)電流保護(hù)1、2及3均啟動(dòng)??墒?,依據(jù)選擇性的要求,應(yīng)當(dāng)只由保護(hù)3動(dòng)作使QF3跳閘。為此,就應(yīng)使保護(hù)2的動(dòng)作時(shí)限t2大于保護(hù)2的延時(shí)t2。因而可知,裝于輻射形電網(wǎng)中的各準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置,其動(dòng)作時(shí)限一定按選擇性的要求相互當(dāng)合。配合的原則是:離電源較近的上一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,應(yīng)比相鄰的、離電源較遠(yuǎn)的下一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限要長(zhǎng)(注意:是過(guò)電流保護(hù)之間的配合)。在圖3-5中將各級(jí)保護(hù)的整準(zhǔn)時(shí)限特征畫于圖3-5b)中,恰似一個(gè)階梯,這就是往常所說(shuō)的階梯形時(shí)限特征。圖3-5準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限若線路L3有幾條并行的出線,那么保護(hù)2的時(shí)限應(yīng)與此

14、中最大的時(shí)限配合。因而可知,每條電力線經(jīng)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,不可以離開整個(gè)電網(wǎng)保護(hù)配置的實(shí)質(zhì)狀況實(shí)時(shí)限的配合要求,不可以孤立地加以整定。處于電網(wǎng)終端的保護(hù),其動(dòng)作時(shí)限是無(wú)時(shí)限的或只帶一個(gè)很短的時(shí)限,因?yàn)樗鼪](méi)有下一線路保護(hù)需要配合。在這類狀況下,過(guò)電流保護(hù)??勺鳛橹鞅Wo(hù),而無(wú)需再裝設(shè)無(wú)時(shí)限動(dòng)作的其余保護(hù)。依據(jù)時(shí)限配合的要求,保護(hù)裝設(shè)地址離電源愈近,其動(dòng)作時(shí)限將愈長(zhǎng),而故障點(diǎn)離電源愈近,短路電流卻愈大,對(duì)系統(tǒng)的影響也愈嚴(yán)重。所以,準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)雖可知足選擇性的要求,卻不可以知足迅速性的要求。故障點(diǎn)離電源近,其動(dòng)作時(shí)間反而長(zhǎng)。這是它的弊端。正因?yàn)檫@樣,準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)在電網(wǎng)中一般用作其余迅速保護(hù)

15、的后備保護(hù)。這類過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是由時(shí)間繼電器成立的,整定后其定值與短路電流的大小沒(méi)關(guān),故稱為準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。(3)敏捷度校驗(yàn)為了使保護(hù)達(dá)到預(yù)期的保護(hù)成效,還應(yīng)進(jìn)行敏捷度的校驗(yàn),即在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí),驗(yàn)算保護(hù)的敏捷系數(shù)能否知足要求。明顯,這類驗(yàn)算應(yīng)針對(duì)最不利的條件,亦即在短路電流的計(jì)算值為最小的條件下進(jìn)行。因?yàn)橹挥性谶@類狀況下的敏捷系數(shù)知足要求時(shí),才能保證在其余任何狀況下的敏捷系數(shù)都能知足要求。電流保護(hù)的敏捷系數(shù)Ksen,等于保護(hù)區(qū)尾端金屬性短路時(shí),短路電流的最小計(jì)算值Ifmin與保護(hù)動(dòng)作電流Iop1之比,即IIIIfminKsenIIIIop1作為本線路近后備保護(hù)時(shí),Ifmin為本線

16、路尾端短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最小短路電流,要求敏捷系數(shù);作為下一線路遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí),最小計(jì)算值為下一線路尾端短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最小短路電流,要求敏捷系數(shù)Ksen1.2。4線路同樣短路的三段式電流保護(hù)裝置由無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)、準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相當(dāng)合而構(gòu)成三段式電流保護(hù)裝置。這三部分保護(hù)分別叫作I、II、III段,此中I段無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)、II段帶時(shí)限電流速斷保護(hù)是主保護(hù),III段準(zhǔn)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)是后備保護(hù)。(1)三段式電流保護(hù)的保護(hù)范圍實(shí)時(shí)限配合如圖3-6所示,當(dāng)在L1線路首端f1點(diǎn)短路時(shí),保護(hù)1的I、II、段均啟動(dòng),由I段將故障剎時(shí)切除,II段和III段返回;在線路尾端f2點(diǎn)短路時(shí)

17、,保護(hù)II段和III段啟動(dòng),II段以0.5s時(shí)限切除故障,III段返回。若I、II段拒動(dòng),則過(guò)電流保護(hù)以較長(zhǎng)時(shí)限將QF1跳開,此為過(guò)電流保護(hù)的近后備作用。當(dāng)在線路L2上f3點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),應(yīng)由保護(hù)2動(dòng)作跳開QF2,但若QF2拒動(dòng),則由保護(hù)1的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作將QF1跳開,這是過(guò)電流保護(hù)的遠(yuǎn)后備作用。圖3-6三段式電流保護(hù)各段保護(hù)范圍實(shí)時(shí)限配合(2)三段式電流保護(hù)的原理圖三段式電流保護(hù)的原理圖如圖3-7所示,圖中各元件均以完好的圖形符號(hào)表示,有溝通回路和直流回路,圖中所示的接線方式是寬泛應(yīng)用于小接地電流系統(tǒng)電力線路的兩相不完好部是星形接線。接于A相的三段式電流保護(hù),由繼電器KA1、KS1構(gòu)成I段;K

18、A3、KT1、KS2構(gòu)成II段;KA5、KT2、KS3構(gòu)成III段。接于C相的三段式電流保護(hù),由繼電器KA2、KS1構(gòu)成I段;KA4、KT1、KS2構(gòu)成I段,KA4、KT1、KS2構(gòu)成II段;KA6、KT2、KS3構(gòu)成III段。KA7反應(yīng)A相和C相的電流和,它與KT2、KS3構(gòu)成III段,可提升保護(hù)的敏捷性。為使保護(hù)接線簡(jiǎn)單,節(jié)儉繼電器,A相與C相共用此中的中間繼電器、信號(hào)繼電器實(shí)時(shí)間繼電器。圖3-7三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理圖四三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)整定計(jì)算如圖3-6所示,單側(cè)電源輻射式線路,L1的繼電保護(hù)方案制定為三段式電流保護(hù),保護(hù)采納二相二繼電器接線,其接線系數(shù)kcon1,電流互感器采納1

19、:1,在最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下及最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下f1、f2、f3、f4點(diǎn)三相短路電流值見下表:表3-1短路點(diǎn)f1f2f3f4正常最大工作電流最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下三相短路電流A)最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下三相短路電流A)三段式保護(hù)的動(dòng)作值的整定計(jì)算1線路L1的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流Iop11按大于本線路尾端生三相短路時(shí)流過(guò)的短路電流f2點(diǎn)在最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下發(fā)來(lái)整定,即保護(hù)的一次動(dòng)作電流為:IB繼電保護(hù)的動(dòng)作電流為:采納DL21C/6型電流繼電器,其動(dòng)作電流的整定范圍為1.56A,本段保護(hù)整定2A,線圈采納串連接法。2線路L1的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)(1)要計(jì)算線路L1的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流,一定第一算出線路L2無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流Iop1.2,按大于本線路尾端f4點(diǎn)在最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下發(fā)生三相短路時(shí)流過(guò)的短路電流來(lái)整定。線路L1的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的一次動(dòng)作電流為:Iop1.1KrelI繼電器的動(dòng)作電流為:Idj.1KconIo

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