CN102966578B - 核电站泵组压力控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电站泵组压力控制方法及装置,其方法包括以下步骤:S1:安装在泵组入口处的压力开关检测到泵组入口处的压力小于设定值,则压力开关由打开转为闭合,产生压力异常信号并将其传递至延时模块;S2:延时模块接收压力异常信号并按照预设时间延时后,产生泵组入口压力低信号;S3:泵组入口压力低信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。其装置包括压力开关(1)和延时模块(2)。其有益效果:可以确保在DCS及LSA不可用的情况下,保证泵组在异常工况下(例如泵入口压力低),迅速停止泵组的运行,保证设备的安全,从而节约建造工期及成本。
Description
技术领域
本发明涉及核电技术领域,更具体地说,涉及一种核电站泵组压力控制方法及装置。
背景技术
核电站的大型泵组启动时,需要对泵入口压力参数加强监视,通常需要保证泵入口压力参数不能低于某一定值,而泵入口压力参数通常由于以下原因导致泵入口压力降低:
1、泵入口滤网密度细致,流量流通面积减小,当管路流量增大时,导致泵入口压力降低。
2、泵入口阀门没有全开,导致系统管阻增大,管路介质的局部损失增大。
3、泵入口介质吸入高度不够。
水泵工作时,叶轮入口处的压力最低,如果叶轮入口处压力低于饱和蒸汽压力Pn(水开始汽化的压力)时,水就开始汽化,同时溶解在水中的气体也从水中逸出,形成许多蒸汽与气体混合的小气泡,这些小气泡随着水流进入叶轮内,压力超过饱和蒸汽压力Pn的区域时,气泡中的蒸汽又突然凝结成水,结果在气泡消失处形成空洞,周围的水急速冲入空洞,造成极大的水力冲击。由于气泡不断的形成与凝结,强大的水击压力以极高的频率反复地作用在叶轮上,时间长了,就会使金属表面逐渐的因疲劳而破坏,通常称这种破坏为剥蚀。在所产生的气泡中还夹杂有一些活泼的气体(氧气),借助水蒸气凝结时所释放出的热量对金属起化学腐蚀作用,化学腐蚀与机械剥蚀的共同作用使金属表面很快出现了蜂窝状的麻点,并逐渐形成空洞,形成汽蚀现象。
水泵发生汽蚀时,水泵内就会发出噪音和振动,同时因为在水流中有大量的气泡,破坏了水流的连续性,阻塞流道,增大流动阻力,使水泵流量、扬程、功率和效率显著下降,随着汽蚀程度的加强,气泡大量产生,最后造成了断流。
大型泵组首次启动及系统运行期间,泵组保护都是通过软件即修改DCS(分布式控制系统DistributedControlSystem)组态的方式来实现的。而从DCS系统供货、安装、调试的进度来考虑,DCS系统无法满足现场系统调试及机组运行需求,尤其是大型泵组启动时的压力保护需求。而一旦失去了保护,将会直接影响泵组首次启动时的设备安全及核电站的安全运行状态。
DCS系统的保护可以通过设计组态的方式来实现。而此项目主要难点在于重新进行保护方案策划、成品设计、制造、及现场验证工作。同时该系统需要考虑运行时的安全可靠性(例如供电)及稳定性(例如参数波动不会导致保护误动作或者拒动)等。该系统从核电站设备安全、进度控制方面来考虑是必须的。
现有技术方案主要是修改DCS系统的逻辑组态的方式来实现异常情况下泵组的停运,将泵入口压力信号通过修改组态传递到停泵模块上,详细地讲:当泵入口压力开关探测到压力低于设定值时,泵入口压力开关便会闭合,压力信号便会传递至DCS逻辑处理模块,经过DCS逻辑处理模块判断后,将停泵指令传递给泵供电盘柜,以断开泵组动力电源,从而达到停泵的目的。设计延时是为了防止压力瞬态波动时产生停泵信号。
但DCS系统存在以下缺陷:
受制于供货、安装、调试等进度,在设备调试时,DCS不具备可用条件,不能满足泵组启动时的保护需求;
对原有的逻辑组态进行了修改,导致系统控制方式的变更,带来其它不可控的风险;
核岛大多数设备属于核安全级设备,保护属于核安全级系统,设备调试时的仪控调试及维修人员没有权限对逻辑组态进行修改(例如日本三菱DCS控制系统),此时需要向控制系统供应商提出控制变更方案,设备调试显得繁琐、费事,这延长了设备调试的周期,而当DCS升版或者系统改造时,会将原有变更覆盖掉;
系统瞬态运行期间,设备有误启动的风险存在;
每次启动设备前,需要仪控人员配合工艺人员确认DCS逻辑组态;
现场出现事故时,不能立即停运运行中的设备。
另外,泵组首次启动还可通过LSA(试验回路系统TestLoops)系统来实现就地启停控制,但LSA系统受制于各种条件均无法按时实现可用。当泵组出现其他意外事故时,不能立即停运运行中的泵。
本发明正是基于以上背景,旨在研究应对在DCS及LSA不可用的情况下的泵组保护装置,保证泵组在异常工况下(例如泵入口压力低)通过自动或者手动的方式迅速停止泵组的运行,保证设备的安全,从而节约建造工期及成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种核电站泵组压力控制方法。
本发明要解决的技术问题之二在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种核电站泵组压力控制装置。
本发明的方法和装置克服了上述缺陷,在DCS及LSA不可用的情况下,在泵组入口压力异常时,可以自动或手动停止泵组的运行;因采用延时模块进行信号的延时,所以不会因系统压力参数的异常导致泵误停运或者拒动;不用通过修改DCS系统逻辑组态的方式来实现异常情况下泵组的停运,避免因对DCS系统逻辑组态的修改带来的不可控的风险;因不用修改DCS系统逻辑组态,所以在设备调试时也不需要向仪控人员提出控制变更方案,简化了设备调试的程序,节省了设备调试的时间;本发明的延时模块和泵组电气盘柜的跳闸指令端子之间采用硬接线的连接方式,在压力异常时可以准确可靠地跳泵,保证核电站的安全运行。
本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是:构造一种核电站泵组压力控制方法,包括以下步骤:
S1:安装在泵组入口处的压力开关检测到泵组入口处的压力小于设定值,则压力开关由打开转为闭合,产生压力异常信号并将其传递至延时模块;
S2:延时模块接收压力异常信号并按照预设时间延时后,产生泵组入口压力低信号;
S3:泵组入口压力低信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
在本发明所述的核电站泵组压力控制方法中,所述步骤S1中,压力开关上还并联有事故按钮,用于在泵组出现异常情况时,通过按下该事故按钮,产生泵组异常信号,泵组异常信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
在本发明所述的核电站泵组压力控制方法中,所述步骤S2中,延时模块为延时继电器开关。
在本发明所述的核电站泵组压力控制方法中,通过设置在压力开关与泵组入口之间的压力检测装置监测并显示泵组入口的压力。
在本发明所述的核电站泵组压力控制方法中,延时模块和泵组电气盘柜均采用不间断式直流电源供电。
本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是:构造一种核电站泵组压力控制装置,包括压力开关和延时模块,
所述压力开关,安装在泵组入口处,用于在检测到泵组入口处的压力小于设定值时,所述压力开关由打开转为闭合,产生压力异常信号并将其传递至所述延时模块;
所述延时模块,一端与所述压力开关连接、另一端通过硬接线与泵组电气盘柜的跳闸指令端子连接,用于接收所述压力异常信号并按照预设时间延时后,产生泵组入口压力低信号,所述泵组入口压力低信号通过所述硬接线传递至所述泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
在本发明所述的核电站泵组压力控制装置中,所述压力开关上还并联有事故按钮,用于在泵组出现异常情况时,通过按下该事故按钮,产生泵组异常信号,泵组异常信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
在本发明所述的核电站泵组压力控制装置中,所述延时模块为延时继电器开关。
在本发明所述的核电站泵组压力控制装置中,所述压力开关与泵组入口之间还设置有压力检测装置,用于监测并显示泵组入口的压力。
在本发明所述的核电站泵组压力控制装置中,所述核电站泵组压力控制装置还包括第一不间断式直流电源和第二不间断式直流电源,所述第一不间断式直流电源用于向所述延时模块供电,所述第二不间断式直流电源用于向所述泵组电气盘柜供电。
实施本发明的核电站泵组压力控制方法及装置,具有以下有益效果:在DCS及LSA不可用的情况下,当泵组入口压力异常时,可以自动停止泵组的运行;因采用延时模块进行信号的延时,所以不会因系统压力参数的异常导致泵误停运或者拒动;不用通过修改DCS系统逻辑组态的方式来实现异常情况下泵组的停运,避免因对DCS系统逻辑组态的修改带来的不可控的风险;因不用修改DCS系统逻辑组态,所以在设备调试时也不需要向仪控人员提出控制变更方案,简化了设备调试的程序,节省了设备调试的时间;本发明的延时模块和泵组电气盘柜的跳闸指令端子之间采用硬接线的连接方式,在压力异常时可以准确可靠地跳泵,保证核电站的安全运行。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明核电站泵组压力控制方法实施例的程序流程图;
图2是本发明核电站泵组压力控制装置实施例的结构示意图;
图中:
1-压力开关;2-延时模块;3泵组电气盘柜,31-跳闸指令端子;4-事故按钮;5-压力检测装置;6第一不间断式直流电源;7-第二不间断式直流电源;8-水箱;9-隔离阀;10-滤网;11-泵。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
在核电站中,一般是通过DCS系统或者LSA系统来控制大型泵组在异常情况下的停运。但在设备调试过程中或者设备正常运行过程中,DCS系统或者LSA系统存在以下问题:
DCS系统:
受制于供货、安装、调试等进度,在设备调试时,DCS不具备可用条件,不能满足泵组启动时的保护需求;
修改DCS系统的逻辑组态的方式来实现异常情况下泵组的停运,但对原有的逻辑组态进行了修改,导致系统控制方式的变更,带来其它不可控的风险;
核岛大多数设备属于核安全级设备,保护属于核安全级系统,设备调试时的仪控调试及维修人员没有权限对逻辑组态进行修改,此时需要向控制系统供应商提出控制变更方案,设备调试显得繁琐、费事,这延长了设备调试的周期,而当DCS升版或者系统改造时,会将原有变更覆盖掉;
系统瞬态运行期间,设备有误启动的风险存在;
每次启动设备前,需要仪控人员配合工艺人员确认DCS逻辑组态;
现场出现事故时,不能立即停运运行中的设备。
LSA系统:
泵组首次启动还可通过LSA系统来实现就地启停控制,但LSA系统受制于各种条件均无法按时实现可用。当泵组出现其他意外事故时,不能立即停运运行中的泵。
本实施例正是基于以上背景,旨在研究应对在DCS及LSA不可用的情况下的泵组保护装置,保证泵组在异常工况下(例如泵入口压力低)通过自动或者手动的方式迅速停止泵组的运行,保证设备的安全,从而节约建造工期及成本。
本实施例提供一种核电站泵组压力控制方法及装置。
首先讲述本实施例的核电站泵组压力控制方法,如图1所示,并可参见图2:
包括以下步骤:
S1:安装在泵组入口处的压力开关检测到泵组入口处的压力小于设定值,则压力开关由打开转为闭合,产生压力异常信号并将其传递至延时模块。当然,如果压力开关检测到泵组入口处的压力大于或者等于设定值,则压力开关维持打开状态,此时不会产生压力异常信号;而设定值的大小,最好以不产生汽蚀现象的最小压力值为准。
S2:延时模块接收压力异常信号并按照预设时间延时后,产生泵组入口压力低信号。设置延时有两个作用,一是在启泵瞬间避开泵入口压力信号,二是当设备运行期间泵入口压力瞬间(这种情况是允许的)波动时,不会产生停泵信号。这样可以防止压力瞬态波动产生时停泵信号,保证核电站的正常、安全运行。而延时的预设时间,应根据设备、实际运行来确定,例如可以是0.5秒。
S3:泵组入口压力低信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。硬接线方式即传统的接线方式。硬接线系统具有可见的接线、接线端子、测试点。相对硬接线控制,采用可编程控制器、计算机的软连接编程控制等就叫做软接线。本实施例的延时模块和泵组电气盘柜的跳闸指令端子之间采用硬接线的方式来传递泵组入口压力低信号,将信号转为换电信号,可以在泵入口压力达到设定值时,准确可靠的跳泵,保证设备的安全运行。而DCS系统采用软接线的方式控制泵组停止运行,如果软件程序存在错误或者逻辑组态的修改错误,将导致错误的跳泵,给核电站的安全运行带来风险。本实施例中的硬接线为双绞线。
在一些实施例中,所述步骤S1中,压力开关上还并联有事故按钮,用于在泵组出现异常情况时,通过按下该事故按钮,产生泵组异常信号,泵组异常信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行,当然,泵组异常信号也需要经延时模块延时预设时间后再传送至泵组电气盘柜的跳闸指令端子。泵组出现的异常情况包括温度异常、压力异常等。需要说明的是,停泵信号的产生有2种方式:一是压力开关检测到泵组入口处的压力小于设定值,则压力开关由打开转为闭合,产生压力异常信号;二是手动按下并联在压力开关上的事故按钮,在泵运行期间如果出现意外情况(例如泵轴承温度异常升高等),可以迅速的按下事故按钮,产生泵组异常信号,泵组异常信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,停止设备的运行,为保护现场设备及人身安全增加了一道安全屏障。
所述步骤S2中,延时模块为延时继电器开关。其它与本实施例相同。
在一些实施例中,通过设置在压力开关与泵组入口之间的压力检测装置监测并显示泵组入口的压力。压力检测装置可以是压力表或者压差表。工作人员可以通过压力检测装置查看泵的压力的信息。其它与本实施例相同。
在一些实施例中,延时模块和泵组电气盘柜均采用不间断式直流电源供电。进一步讲,延时模块和泵组电气盘柜均可采用UPS(不间断电源UninterruptiblePowerSystem)。优选地,为延时模块供电的UPS电压为24V,为泵组电气盘柜供电的UPS电压为48V。采用不间断式直流电源供电,这是一种独立的、不依靠核电站系统的供电模式,可以在核电站系统的电力异常情况下,为延时模块和泵组电气盘柜供电,保证泵组异常情况下,本实施例可正常、准确、快速地停止泵组运行,保证核电站的安全。其它与本实施例相同。
其次讲述本实施例的核电站泵组压力控制装置,如图2所示:
本实施例的核电站泵组压力控制装置,包括压力开关1和延时模块2,
压力开关1,安装在泵组入口处,用于在检测到泵组入口处的压力小于设定值时,压力开关1由打开转为闭合,产生压力异常信号并将其传递至延时模块2。当然,如果压力开关1检测到泵组入口处的压力大于或者等于设定值,则压力开关1维持打开状态,此时不会产生压力异常信号;而设定值的大小,最好以不产生汽蚀现象的最小压力值为准。
延时模块2,一端与压力开关1连接、另一端通过硬接线与泵组电气盘柜3的跳闸指令端子31连接,用于接收压力异常信号并按照预设时间延时后,产生泵组入口压力低信号,泵组入口压力低信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜3的跳闸指令端子31,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
设置延时有两个作用,一是在启泵瞬间避开泵入口压力信号,二是当设备运行期间泵入口压力瞬间(这种情况是允许的)波动时,不会产生停泵信号。这样可以防止压力瞬态波动产生时停泵信号,保证核电站的正常、安全运行。而延时的预设时间,应根据设备、实际运行来确定,例如可以是0.5秒。
硬接线方式即传统的接线方式。硬接线系统具有可见的接线、接线端子、测试点。相对硬接线控制,采用可编程控制器、计算机的软连接编程控制等就叫做软接线。本实施例的延时模块2和泵组电气盘柜3的跳闸指令端子31之间采用硬接线的方式来传递泵组入口压力低信号,将信号转为换电信号,可以在泵入口压力达到设定值时,准确可靠的跳泵,保证设备的安全运行。而DCS系统采用软接线的方式控制泵组停止运行,如果软件程序存在错误或者逻辑组态的修改错误,将导致错误的跳泵,给核电站的安全运行带来风险。本实施例中的硬接线为双绞线。
压力开关1上还并联有事故按钮4,用于在泵组出现异常情况时,通过按下该事故按钮,产生泵组异常信号,泵组异常信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。其主要作用为在泵运行期间如果出现意外情况(例如泵轴承温度异常升高等),我们就可以在泵房直接按下事故按钮4来立即停止泵11的运行,防止对泵11造成损坏。事故按钮4在泵启动初期作用非常大,减少了泵房和电气间通讯带来的麻烦。
需要说明的是,停泵信号的产生有2种方式:一是压力开关1检测到泵组入口处的压力小于设定值,则压力开关由打开转为闭合,产生压力异常信号;二是手动按下并联在压力开关上的事故按钮4时产生的泵组异常信号,在泵运行期间如果出现意外情况(例如泵轴承温度异常升高等),可以迅速的按下事故按钮,停止设备的运行,为保护现场设备及人身安全增加了一道安全屏障。
延时模块2为延时继电器开关。
压力开关1与泵组入口之间还设置有压力检测装置5,用于监测并显示泵组入口的压力。压力检测装置5可以是压力表或者压差表。工作人员可以通过压力检测装置5查看泵的压力的信息。如图2所示,泵11与水箱8连接,泵11的入口处设置有滤网10,在滤网10处设置压力开关1,压力开关1的进水口和出水口处分别安装有隔离阀9,压力检测装置5设置于压力开关1的进水口和出水口之间,以监测并显示泵11入口的压力。
核电站泵组压力控制装置还包括第一不间断式直流电源6和第二不间断式直流电源7,第一不间断式直流电源6用于向延时模块2供电,第二不间断式直流电源7用于向泵组电气盘柜供电。优选地,第一不间断式直流电源6和第二不间断式直流电源7均可采用UPS。第一不间断式直流电源6的电压为24V,第二不间断式直流电源7的电压为48V。采用不间断式直流电源供电,这是一种独立的、不依靠核电站系统的供电模式,可以在核电站系统的电力异常情况下,为延时模块2和泵组电气盘柜3供电,保证泵组异常情况下,本实施例可正常、准确、快速地停止泵11运行,保证核电站的安全。
本实施例的核电站泵组压力控制装置安装完成后,首次投用之前需要对该装置进行测试,以保证试验装置的可用性及动作准确性。
按照功能要求,一般的做法是使用DRUCK表(气压型压力校验仪)对泵入口压力开关进行定值校验,以模拟泵入口压力信号验证整个控制回路的可用性及设备动作的准确性。由于使用DRUK表验证需要安装软管等,比较麻烦,耗时耗力,在此可以不用此方法。在这套试验装置中,通常利用泵入口水箱的水位高产生的压力模拟泵运行期间压力异常现象。经过试验、验证及后期的运行使用,本实施例的核电站泵组压力控制方法和装置,可以确保在DCS及LSA不可用的情况下,保证泵组在异常工况下(例如泵入口压力低)通过自动或者手动的方式迅速停止泵组的运行,保证设备的安全,从而节约建造工期及成本。
本实施例的核电站泵组压力控制方法及装置:
1、从设计角度看,设计方法为采用硬接线的方式,将信号转为换电信号,可以在泵入口压力达到设定值时,准确可靠的跳泵,保证设备的安全运行。
2、从调试角度看,对该设备的测试利用现场设备布置位差的方式实现,避免了安装测试设备带来的麻烦,试验方法简单。
3、从安全角度看,在压力开关1上设计了事故按钮4。当现场出现异常情况时,可以迅速的按下事故按钮4,停止设备的运行,为保护现场设备及人身安全增加了一道安全屏障。
4、从运行角度看,还可以将泵组电气盘柜3上从主控传递过来的信号线进行拆除,从而屏蔽掉泵11的自启动信号,降低了现场设备损坏及人身伤亡的风险。
5、从控制系统可靠性来看,采用更为可靠的UPS电源系统供电,保证整个系统的稳定性。
6、从进度控制角度看,在DCS及LSA系统不可用的情况下,可以继续进行大型泵组的启动及运行。节约调试关键路径工期,对整个核电厂的建造工期做出巨大贡献。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (8)
1.一种核电站泵组压力控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:安装在泵组入口处的压力开关检测到泵组入口处的压力小于设定值,则压力开关由打开转为闭合,产生压力异常信号并将其传递至延时模块;
S2:延时模块接收压力异常信号并按照预设时间延时后,产生泵组入口压力低信号;其中,所述延时模块为延时继电器开关;
S3:泵组入口压力低信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
2.根据权利要求1所述的核电站泵组压力控制方法,其特征在于,所述步骤S1中,压力开关上还并联有事故按钮,用于在泵组出现异常情况时,通过按下该事故按钮,产生泵组异常信号,泵组异常信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
3.根据权利要求1所述的核电站泵组压力控制方法,其特征在于,通过设置在压力开关与泵组入口之间的压力检测装置监测并显示泵组入口的压力。
4.根据权利要求1所述的核电站泵组压力控制方法,其特征在于,延时模块和泵组电气盘柜均采用不间断式直流电源供电。
5.一种核电站泵组压力控制装置,其特征在于,包括压力开关(1)和延时模块(2),
所述压力开关(1),安装在泵组入口处,用于在检测到泵组入口处的压力小于设定值时,所述压力开关(1)由打开转为闭合,产生压力异常信号并将其传递至所述延时模块(2);
所述延时模块(2),一端与所述压力开关(1)连接、另一端通过硬接线与泵组电气盘柜(3)的跳闸指令端子(31)连接,用于接收所述压力异常信号并按照预设时间延时后,产生泵组入口压力低信号,所述泵组入口压力低信号通过所述硬接线传递至所述泵组电气盘柜(3)的跳闸指令端子(31),以断开泵组动力电源,停止泵组运行;其中,所述延时模块(2)为延时继电器开关。
6.根据权利要求5所述的核电站泵组压力控制装置,其特征在于,所述压力开关(1)上还并联有事故按钮(4),用于在泵组出现异常情况时,通过按下该事故按钮,产生泵组异常信号,泵组异常信号通过硬接线传递至泵组电气盘柜的跳闸指令端子,以断开泵组动力电源,停止泵组运行。
7.根据权利要求5所述的核电站泵组压力控制装置,其特征在于,所述压力开关(1)与泵组入口之间还设置有压力检测装置(5),用于监测并显示泵组入口的压力。
8.根据权利要求5所述的核电站泵组压力控制装置,其特征在于,所述核电站泵组压力控制装置还包括第一不间断式直流电源(6)和第二不间断式直流电源(7),所述第一不间断式直流电源(6)用于向所述延时模块(2)供电,所述第二不间断式直流电源(7)用于向所述泵组电气盘柜供电。
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