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PAGE第2頁(yè)共16頁(yè)500kWG2軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)目錄1,概述 22,控制算法設(shè)計(jì) 22.1矢量控制算法設(shè)計(jì) 22.2DCI的控制 22.3小脈沖剔除 33,降額功能設(shè)計(jì) 33.1輸出總電流限幅 43.2有功功率限幅 53.2.1輸入過(guò)電流降額的實(shí)現(xiàn) 63.2.2過(guò)頻率降額 73.2.3軟關(guān)機(jī)功能 83.2.4開(kāi)機(jī)功率軟起 94,電力調(diào)度功能設(shè)計(jì) 104.1調(diào)度指令的產(chǎn)生 104.2調(diào)度的執(zhí)行 114.2.1調(diào)度的開(kāi)環(huán)部分 114.2.2調(diào)度的閉環(huán)部分 125,SVG功能 135.1SVG運(yùn)行模式判斷 135.2SVG運(yùn)行模式的執(zhí)行 156,外置傳感器自適應(yīng)功能 157,總結(jié) 16參考文獻(xiàn): 161,概述當(dāng)前電源公司設(shè)計(jì)的500kWG2逆變器與之前的500kW逆變器的結(jié)構(gòu)差異較大,其總體架構(gòu),采用如下圖所示的方式:圖1500kWG2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖因此,整個(gè)500kWG2的軟件系統(tǒng)與之前的500kW逆變器也有很多差異,在參考文獻(xiàn)中已經(jīng)對(duì)軟件上的差異進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。本文檔,將針對(duì)這些差異進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。2,控制算法設(shè)計(jì)2.1矢量控制算法設(shè)計(jì)按照500kWG2的開(kāi)發(fā)規(guī)格書(shū)要求,500kWG2逆變器需要滿足BDEW對(duì)于LVRT的要求。因此,需要對(duì)控制算法進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用DVCCL的控制方式,在之前的500kW機(jī)器上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。詳見(jiàn)參考文獻(xiàn),并在張北測(cè)試中通過(guò)(參考文獻(xiàn))。與之前的500kW逆變器采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)不同,本系統(tǒng)采用并管的方式,采樣電流非常大,最大峰值可達(dá)到1660A。如果仍然采用Q4的標(biāo)定方式,所有的功率計(jì)算,及控制算法都將溢出。因此本系統(tǒng)對(duì)于電流采樣采用Q3的方式標(biāo)定。注意所有的控制算法內(nèi)部電流都采用Q3的方式。在參數(shù)整定時(shí)需要注意數(shù)據(jù)格式。2.2DCI的控制本系統(tǒng)的DCI控制沿用之前500kW的控制方式,只是控制參數(shù)需要修改。在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)偏置的變化對(duì)DCI影響最大,因此本系統(tǒng)沿用電網(wǎng)零點(diǎn)自學(xué)習(xí)的算法。并采用變步長(zhǎng)的DCI閉環(huán)調(diào)節(jié)方式。當(dāng)DCI的值超過(guò)1.5A時(shí)開(kāi)始調(diào)節(jié)。最大調(diào)節(jié)范圍為115個(gè)ACCount,約合101A的偏置電流。2.3小脈沖剔除本系統(tǒng)采用的IGBT在脈沖小于8us時(shí),此時(shí)如果出現(xiàn)短路故障時(shí),可能導(dǎo)致IGBTHault故障無(wú)法報(bào)出。因此,考慮進(jìn)行小脈沖剔除。本系統(tǒng)采用改變“零矢量”的方法來(lái)剔除掉小脈沖。實(shí)際如果調(diào)制比過(guò)大,仍然會(huì)后小脈沖存在。要求最小脈沖不小于8us,加死區(qū)時(shí)間,也就是允許打出去的最小脈沖不能低于12us。12us對(duì)應(yīng)的PWMCount為1800,則對(duì)應(yīng)到10000的標(biāo)幺值因?yàn)?800//25000*10000=720。剔除的方法是在SVPWM調(diào)整算法中,計(jì)算三相的占空比時(shí)進(jìn)行判斷。如果零矢量小于720,則將“000”矢量的作用時(shí)間改為0,也就是“111”矢量變長(zhǎng),但是有效矢量的作用時(shí)間維持不變。這樣盡管調(diào)整波發(fā)生變化,但是整個(gè)SVPWM的有效輸出不變。實(shí)際這種方法只能減少,不能完全剔除掉小脈沖。3,降額功能設(shè)計(jì)本系統(tǒng)對(duì)降額部分進(jìn)行了徹底的修改,與原來(lái)的Mppt上搜降額不同,本系統(tǒng)采用輸出限電流的方式進(jìn)行降額。引起降額的全部條件如下:1,額定設(shè)置引起的降額,包括270V與315V的切換引起的輸出電流變化,已經(jīng)是否允許過(guò)載引起的輸出電流變化;2,溫度超限引起的降額,包括環(huán)境溫度,電感溫度,以及散熱器溫度;3,I2t超限引起的降額;4,PV電壓過(guò)高引起的降額;6,電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的降額;7,PF設(shè)置引起的降額;8,無(wú)功Q設(shè)置引起的降額;9,PV過(guò)流引起的降額;10,過(guò)頻率引起的降額;11,有功調(diào)度引起的降額;12,開(kāi)機(jī)軟起的限流;13,軟關(guān)機(jī)的限流。上述全部的條件,可以分為3類(lèi),其中第1,2,3,4屬于一類(lèi),比較嚴(yán)重,全部是要求限制最大的輸出電流,這個(gè)電流包括有功及無(wú)功電流,實(shí)際相對(duì)于要求輸出能夠允許的最大視在功率。6到13屬于有功功率的限制。因此程序?qū)⒎譃閮蓚€(gè)函數(shù)進(jìn)行處理,suMaxOutputCurrCal()函數(shù),處理1到4的情況,輸出系統(tǒng)能夠允許輸出的最大電流,所有的電流不能超過(guò)這個(gè)限值。函數(shù)suCalIdLimit()計(jì)算最終用于矢量控制進(jìn)行限幅的最大電流,其上升與下降的速率受降額步長(zhǎng)wEepromPDeratingStep這個(gè)參數(shù)影響。3.1輸出總電流限幅上面描述了引起降額的所有條件,及計(jì)算總電流限幅的函數(shù)suMaxOutputCurrCal()。該函數(shù)采樣標(biāo)幺化處理,實(shí)際函數(shù)的返回值為對(duì)額定電流標(biāo)幺成Q14的結(jié)果。圖2suMaxOutputCurrCal()函數(shù)的處理流程上圖為該函數(shù)的簡(jiǎn)要處理流程,下面介紹其主要的工作流程:1,本程序中設(shè)定的額定為:額定功率為500kVA,額定電壓為270V,額定電流為1070A。如果允許過(guò)載,其標(biāo)幺值為18022,實(shí)際對(duì)應(yīng)的電壓應(yīng)為18022*1070/16384=1176A。2,如果設(shè)定為315V系統(tǒng),且不允許過(guò)載,則其最大電流為270/315*1070,其標(biāo)幺值的結(jié)果為14043。如果允許過(guò)載,其標(biāo)幺值結(jié)果為15447;3,散熱器溫度,電感溫度以及環(huán)境溫度引起的降額都是在上面輸出的電流上進(jìn)行減少的;4,輸入過(guò)壓降額,是因?yàn)樵诟邏洪_(kāi)機(jī)時(shí),要保證整個(gè)IGBT的應(yīng)力不超,因此必須保證其在某個(gè)電壓點(diǎn),其輸出功率被限制在一定的范圍內(nèi);5,I2t實(shí)際僅會(huì)在270V系統(tǒng)中起作用,因?yàn)?15V系統(tǒng)的電流不會(huì)超過(guò)1.05倍的額定電流;6,最后為了防止出現(xiàn)硬切換,對(duì)其輸出進(jìn)行了低通濾波;7,本程序輸出的最大電流對(duì)SVG功能也有效,因此,其結(jié)果也會(huì)傳遞給SVG的Q設(shè)定函數(shù),進(jìn)行無(wú)功限幅3.2有功功率限幅在3.1節(jié)中已經(jīng)限制了最大輸出電流。上述列舉的6到13的情況,將全部在suCalIdLimit()函數(shù)中實(shí)現(xiàn)。這個(gè)函數(shù)最終輸出得是實(shí)際的電流內(nèi)環(huán)限幅值,其值一定不能超過(guò)3.1節(jié)中的電流限制。suCalIdLimit()函數(shù)的簡(jiǎn)要流程如圖3所示。下面簡(jiǎn)單介紹如下:1,實(shí)際的調(diào)度在此函數(shù)中進(jìn)行。在功率軟起過(guò)程中,如果軟起功率達(dá)到或超過(guò)調(diào)度的值,則自動(dòng)退出軟起功能,進(jìn)行降額。2,軟關(guān)機(jī)功能的優(yōu)先級(jí)最高,一旦確認(rèn)了軟關(guān)機(jī)指令,則功率從當(dāng)前功率以wEepromStopPowerStep參數(shù)指定的關(guān)機(jī)補(bǔ)償進(jìn)行關(guān)機(jī),當(dāng)有功電流小于一定的值后,切回PowerOnMode;3,過(guò)頻率降額僅在BDEW標(biāo)準(zhǔn)下才會(huì)起作用,其是在當(dāng)前的功率基礎(chǔ)上進(jìn)行降額的;4,輸入過(guò)電流降額,也是在當(dāng)前功率基礎(chǔ)上進(jìn)行降額的,輸出電流減少到PV電流不超限為止;5,降額的速率受wEepromPDeratingStep參數(shù)影響;6,在執(zhí)行降額時(shí),如果降額的目標(biāo)比當(dāng)前功率小,則從當(dāng)前功率往下降。如果比當(dāng)前功率大,則不管;7,由于輸出總電流限幅值在此函數(shù)中進(jìn)行,而LVRT發(fā)生時(shí),在矢量控制中也有電流限幅,且其優(yōu)先級(jí)高于suCalIdLimit()函數(shù)的優(yōu)先級(jí),因此在退出LVRT模式時(shí),為了保證有功功率上升滿足10%額定每秒的速率,其要做一定的特殊處理,否則上升速度則不能滿足條件。8,原來(lái)通過(guò)Mppt降額的方式徹底取消,因此Mppt函數(shù)需要去除降額部分。降額的標(biāo)準(zhǔn)也在suCalIdLimit()函數(shù)中進(jìn)行清除和置位,用于LCD上進(jìn)行顯示。圖3suCalIdLimit()函數(shù)的處理流程3.2.1輸入過(guò)電流降額的實(shí)現(xiàn)suCalIdLimit()函數(shù)中的輸入過(guò)電流降額,主要用于在PV低壓時(shí),為了防止DCBreaker的降額不夠而加入的,其具體的實(shí)現(xiàn)流程如下:圖4PV過(guò)流降額函數(shù)的處理流程1,在未觸發(fā)降額時(shí),程序?qū)崟r(shí)保存當(dāng)前的tInvCurrDqoRef.d,為后續(xù)的降額作準(zhǔn)備;2,在過(guò)電流發(fā)生時(shí),置位PV過(guò)電流標(biāo)志,同時(shí),降最大限流從當(dāng)前的tInvCurrDqoRef.d開(kāi)始按固定步長(zhǎng)減少;3,如果電流不超限,且其小于一定的值時(shí),則退出PV過(guò)流降額。程序中的回差較小,但是這并不影響降額時(shí)的功率的穩(wěn)定性和精度。實(shí)際可以不設(shè)回差,因此即使退出PV過(guò)流降額,其功率的上升速率也受wEepromPDeratingStep參數(shù)影響,因此不會(huì)出現(xiàn)功率波動(dòng)。實(shí)測(cè)的功率的穩(wěn)態(tài)精度在1kW以內(nèi)。3.2.2過(guò)頻率降額在BDEW標(biāo)準(zhǔn)中要求進(jìn)行過(guò)頻率降額,其曲線如下:圖5過(guò)頻降額曲線根據(jù)上面的曲線,程序中設(shè)定了wEepromPDeratingF1,wEepromPDeratingF2OrRatio,wEepromFreOVPDeratingEn等3個(gè)參數(shù),分別表示降額開(kāi)始的頻率點(diǎn),降額的結(jié)束頻率或者斜率,和過(guò)頻降額使能。其具體的實(shí)現(xiàn)流程如下:圖6過(guò)頻降額簡(jiǎn)要流程說(shuō)明如下:1,本地的過(guò)頻降額,及遠(yuǎn)程的過(guò)頻降額,都是通過(guò)這個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn);2,降額是在當(dāng)前功率的基礎(chǔ)上往下降,因此有保留當(dāng)前功率的變量;3,降額的速率受wEepromPDeratingStep參數(shù)影響;4,在降額退出時(shí),要求功率由軟起功能,是在suCalIdLimit()函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的,其具體的上升速率也受wEepromPDeratingStep參數(shù)影響。3.2.3軟關(guān)機(jī)功能本程序增加軟關(guān)機(jī)功能,也就是在使能該功能后,在發(fā)生人為操作的關(guān)機(jī)事件時(shí),實(shí)現(xiàn)輸出功率逐漸降低,直到逆變器輸出電流足夠小而關(guān)機(jī)。軟關(guān)機(jī)條件判斷流程:圖7軟關(guān)機(jī)條件判斷簡(jiǎn)要流程一旦fSoftStopEn標(biāo)志置位,就進(jìn)入軟關(guān)機(jī)的處理:圖8軟關(guān)機(jī)簡(jiǎn)要流程1,軟關(guān)機(jī)時(shí),電流也是從當(dāng)前有功電流往下降;2,軟關(guān)機(jī)的步長(zhǎng)由wEepromStopPowerStep參數(shù)決定;3,軟關(guān)機(jī)僅在人為干預(yù)的關(guān)機(jī)時(shí)才有效。對(duì)于由于故障引起的關(guān)機(jī),其無(wú)效;4,對(duì)于正常因?yàn)楣β蕼p少引起的關(guān)機(jī),軟關(guān)機(jī)也無(wú)效。3.2.4開(kāi)機(jī)功率軟起開(kāi)機(jī)功率軟起功能,是指在逆變器開(kāi)機(jī)時(shí),逆變器的功率增加的速率要可調(diào),不允許出現(xiàn)功率過(guò)沖等現(xiàn)象,防止對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。其流程圖如下,簡(jiǎn)單說(shuō)明如下:1,開(kāi)機(jī)軟起的步長(zhǎng)受wEepromSoftPowerStep參數(shù)控制,要求在逆變器軟起到PV曲線波峰處退出軟起到正常運(yùn)行;2,開(kāi)機(jī)軟起時(shí)如果發(fā)現(xiàn)軟起的電流超過(guò)其它的電流限制,將自動(dòng)退出軟起去執(zhí)行降額功能;3,軟起時(shí),如果BUS電壓低于最小Mppt電壓,或者低于程序預(yù)測(cè)的最大功率點(diǎn)電壓也將退出軟起;4,當(dāng)軟起過(guò)波峰后,降出現(xiàn)輸出有功電流小于電流限幅值,此時(shí)也退出軟起功能;5,程序中在軟起時(shí)BUS電壓的參考值不會(huì)突變,這樣可以防止軟起過(guò)波峰后,出現(xiàn)BUS電壓的急劇降低的現(xiàn)象。圖9功率軟起簡(jiǎn)要流程4,電力調(diào)度功能設(shè)計(jì)有功調(diào)度功能已經(jīng)在上一章中講到,都是通過(guò)函數(shù)suCalIdLimit()實(shí)現(xiàn)的。本章著重介紹電力調(diào)度中的無(wú)功調(diào)度,以及調(diào)度指令的產(chǎn)生。本程序調(diào)度功能通過(guò)sfPowerComdCal(),suCalIqRef()兩個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。sfPowerComdCal()函數(shù)主要產(chǎn)生調(diào)度指令,suCalIqRef()處理關(guān)于無(wú)功功率的調(diào)度指令,而有功的調(diào)度通過(guò)suCalIdLimit()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。4.1調(diào)度指令的產(chǎn)生本程序的調(diào)度分為遠(yuǎn)程調(diào)度和本地調(diào)度兩大類(lèi),這兩種調(diào)度包含的內(nèi)容基本一致,包括:有功功率控制,無(wú)功調(diào)度模式選擇,PF設(shè)置,Q設(shè)置,PF(P)曲線,Q(U)曲線。遠(yuǎn)程調(diào)度還包括遠(yuǎn)程調(diào)度使能選項(xiàng)。當(dāng)遠(yuǎn)程調(diào)度不使能時(shí),默認(rèn)按本地調(diào)度執(zhí)行。下面分別給出這兩個(gè)函數(shù)的流程圖。圖10sfPowerComdCal函數(shù)簡(jiǎn)要流程1,遠(yuǎn)程調(diào)度要使能,必須從遠(yuǎn)程發(fā)來(lái)wRemotePwCtrSel為1,否則即使改遠(yuǎn)程調(diào)度中的各個(gè)參數(shù),最終程序也不會(huì)響應(yīng);2,面向用戶的無(wú)功調(diào)度有4中方式,包括PF,Q的設(shè)定以及PF(P),Q(U)的曲線。但在程序內(nèi)部?jī)H有兩種方式,即PF方式和Q方式;3,對(duì)于PF(P),Q(U)的曲線的方式,部分參數(shù)可能在某些標(biāo)準(zhǔn)中不存在,用戶可以將其值設(shè)到合適的范圍內(nèi),以防止誤觸發(fā);4,本程序的輸出值都被定標(biāo)為Q12,傳遞給suCalIqRef()和suCalIdLimit()函數(shù);5,遠(yuǎn)程調(diào)度的數(shù)據(jù)在掉電后會(huì)丟失,如果用戶需要退出遠(yuǎn)程模式,可以通過(guò)更改wRemotePwCtrSel位實(shí)現(xiàn),在此位為0時(shí),程序?qū)凑誆eprom中的值執(zhí)行;6,Eerpom中存的值稱為本地調(diào)度,程序在默認(rèn)狀態(tài)下執(zhí)行本地調(diào)度;7,無(wú)功模式還包括“無(wú)”選項(xiàng),該選項(xiàng)為出廠默認(rèn)值,其執(zhí)行的目標(biāo)是PF為1。4.2調(diào)度的執(zhí)行4.2.1調(diào)度的開(kāi)環(huán)部分sfPowerComdCal函數(shù)在產(chǎn)生Q12的調(diào)度指令后,將無(wú)功調(diào)度的內(nèi)部模式以及當(dāng)前的調(diào)度指令傳遞給suCalIqRef()函數(shù),實(shí)際執(zhí)行的函數(shù)為suCalIqRef(),其簡(jiǎn)要的流程如下:圖11suCalIqRef函數(shù)簡(jiǎn)要流程1,這里的調(diào)節(jié)為開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié),當(dāng)其指令達(dá)到目標(biāo)值后,才使能閉環(huán)調(diào)節(jié);2,無(wú)功的條件速率受wEepromQPFActTimer參數(shù)影響,最少的響應(yīng)時(shí)間在1s作用;3,由于無(wú)功的影響速度可能很快,因此如果在有功滿載時(shí)進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié),可能使得總的輸出電流嚴(yán)重變大。因此,程序設(shè)計(jì)當(dāng)降額完成后才能進(jìn)行無(wú)功調(diào)度;4,對(duì)DSP程序而言,調(diào)度方式僅PF和Q設(shè)定兩種方式,這兩種方式都可以進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。4.2.2調(diào)度的閉環(huán)部分為了滿足調(diào)度的精度和速度要求,程序中還設(shè)計(jì)了閉環(huán)調(diào)節(jié)部分。在開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)完成后,才能進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié),為了滿足調(diào)節(jié)速度,閉環(huán)的調(diào)節(jié)過(guò)程非???,大概在一拍左右就可以調(diào)節(jié)到位。包括SVG功能的無(wú)功功率也經(jīng)過(guò)閉環(huán)調(diào)節(jié)以保證精度。閉環(huán)調(diào)節(jié)函數(shù)sAdjustPF的簡(jiǎn)要流程如下:圖12sAdjustPF函數(shù)簡(jiǎn)要流程1,程序中在逆變使能時(shí)加入2s延時(shí),是因?yàn)殚_(kāi)始運(yùn)行的初期,無(wú)功計(jì)算尚未穩(wěn)定,加入延時(shí)后待計(jì)算穩(wěn)定才投入閉環(huán);2,當(dāng)PF模式時(shí),如果有功非常小,將導(dǎo)致PF計(jì)算偏差較大,容易引起不穩(wěn)定,加入小功率屏蔽可以避免這個(gè)問(wèn)題。3,在LVRT時(shí),程序?qū)⒆⑷牒艽蟮臒o(wú)功,此時(shí)可能與給定不符,因此要在LVRT發(fā)生時(shí)屏蔽閉環(huán)功能。5,SVG功能500kWGen2加入了夜間的SVG功能,用于在夜間時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。硬件上加入了從電網(wǎng)給BUS充電的回路,防止在夜間BUS電壓不足導(dǎo)致無(wú)法開(kāi)機(jī)。整個(gè)SVG功能由以下兩個(gè)參數(shù)控制wEepromSVGEnable和wEepromSVGQPer;前者用于使能和禁止該功能,后者用于指定無(wú)功的比例。SVG功能由兩個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn),sfSVGAndSysSleepChk()函數(shù)用于判斷是否進(jìn)入SVG功能,并給出SVG的運(yùn)行模式,sfSVGRunMode()函數(shù)根據(jù)SVG的運(yùn)行模式進(jìn)行相應(yīng)的操作。運(yùn)行的模式有4中,分別為“0”表示當(dāng)前SVG未使能,“1”表示當(dāng)前SVG未BUS充電模式,“2”表示當(dāng)前SVG為正式運(yùn)行模式,“3”表示當(dāng)前SVG為關(guān)機(jī)運(yùn)行模式。5.1SVG運(yùn)行模式判斷sfSVGAndSysSleepChk()函數(shù)用于運(yùn)行模式判斷,其簡(jiǎn)要流程如下:圖12sfSVGAndSysSleepChk函數(shù)簡(jiǎn)要流程1,如果在系統(tǒng)未關(guān)機(jī)之前就接受到SVG使能命令,則程序在InvRunMode時(shí)判斷到達(dá)到關(guān)機(jī)條件后直接切換到SVG運(yùn)行模式,不進(jìn)行充電操作;2,如果逆變器是在待機(jī)模式下使能SVG功能,程序判斷當(dāng)前BUS電壓小于一定值并持續(xù)60s后,閉合SVGRelay給BUS充電,如果超過(guò)5min逆變器未能開(kāi)機(jī),則提示用戶,可能充電回路不存在;3,系統(tǒng)運(yùn)行于SVG模式時(shí),如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的直流功率大于一定值,則開(kāi)始運(yùn)行SVG關(guān)機(jī)模式,當(dāng)無(wú)功降到0時(shí),系統(tǒng)切入PowerOnMode,準(zhǔn)備重新開(kāi)機(jī);4,如果在運(yùn)行模式時(shí),發(fā)現(xiàn)SVG不使能了,則直接關(guān)機(jī);5,其他模式下,在由使能變?yōu)椴皇鼓軙r(shí),且首先進(jìn)行重啟初始化,然后切入PowerOnMode。5.2SVG運(yùn)行模式的執(zhí)行sfSVGRunMode()函數(shù),根據(jù)SVG的運(yùn)行模式進(jìn)行無(wú)功的輸出,其具體的實(shí)現(xiàn)流程如下:圖13sfSVGRunMode函數(shù)簡(jiǎn)要流程SVG的無(wú)功功率也是需要降額的,其降額受suMaxOutputCurrCal()函數(shù)影響;如果當(dāng)前直流

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