CN103197193A - 一种接地网腐蚀点确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明中公开了一种接地网腐蚀点方法及系统,所述方法应用于所述系统中,包括:向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度,计算所述被检测点的归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件时,则确定所述被检测点为腐蚀断点,通过上述方法可以确定所述接地网中是否有腐蚀点,只需要向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,将所述被检测点的交变磁场强度进行归一化处理,得到归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件时,则确定所述被检测点为腐蚀点,所述方法不需要大面积的对接地网开挖,避免大量的劳动以及工作的盲目性,还能保证电力系统的正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及电网领域,特别是一种接地网腐蚀点确定方法及系统。
背景技术
所谓接地网,指的是埋于地下一定深度,由导体相互连接成网格状的接地体总称。它广泛应用在电力、建筑、计算机,工矿企业、通讯等众多行业之中,起着安全防护、屏蔽等作用。接地网有大有小,有的非常复杂庞大,也有的只由一个接地极构成,这是根据需要来设计的。
接电网对电网正常运行至关重要,但是土壤的腐蚀、人为等因素会造成接地网中某些点出现腐蚀,当系统发生接地故障时可能会造成事故扩大,危及设备和人身安全,以往对接地网的检测,一般只能采用大面积开挖检查接地网的腐蚀情况,这种方法既不准确又带来很大的盲目性、工作量也极大,并且会影响电力系统的正常运行。
发明内容
本发明提供一种接地网腐蚀点确定方法及系统,以解决使用现有技术对接地网中腐蚀点进行确定时出现的盲目性大、工作量大的问题。
具体技术方案如下:
一种接地网腐蚀点确定方法,所述方法包括:
向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流;
检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度;
计算所述被检测点的归一化响应因子;
判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点。
优选地,所述向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流的过程包括:
依据所述接地网的大小和结构,确定电流源数目和注入电流源位置;
依据所述电流源数目和注入电流源位置,通过引下线向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流。
优选地,所述计算所述被检测点的归一化响应因子的过程包括:
获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度;
将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子。
优选地,所述获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度的过程包括:
获取接地网完好时各段导体电流值;
依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度;
从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度。
优选地,所述判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点的过程包括:
判断所述归一化响应因子是否小于阈值,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点。
一种接地网腐蚀点确定系统,所述系统包括:注入模块、检测模块、计算模块和判断模块;
所述注入模块用于,向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流;
所述检测模块用于,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度;
所述计算模块用于,计算所述被检测点的归一化响应因子;
所述判断模块用于,判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点。
优选地,所述计算模块包括:获取单元和作商单元;
所述获取单元用于,获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度;
所述作商单元用于,将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子。
优选地,所述获取单元包括:获取子单元、计算子单元和选取子单元;
所述获取子单元用于,获取接地网完好时各段导体电流值;
所述计算子单元用于,依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度;
所述选取子单元用于,从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度。
从以上技术方案可以看出,本发明中提供的一种接地网腐蚀点方法及系统,所述方法应用于所述系统中,包括:向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度,计算所述被检测点的归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件时,则确定所述被检测点为腐蚀断点,通过上述方法可以确定所述接地网中是否有腐蚀点,只需要向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,将所述被检测点的交变磁场强度进行归一化处理,得到归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件时,则确定所述被检测点为腐蚀点,所述方法不需要大面积的对接地网开挖,避免大量的劳动以及工作的盲目性,还能保证电力系统的正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对发明或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一公开的一种接地网腐蚀点确定方法流程示意图;
图2为本发明实施例二公开的一种接地网腐蚀点确定方法流程示意图;
图3为本发明实施例公开的电流注入方法的示意图;
图4为本发明实施例公开的获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度的方法流程示意图;
图5为本发明实施例三公开的一种接地网腐蚀点确定系统结构示意图;
图6为本发明实施例四公开的一种接地网腐蚀点确定系统结构示意图;
图7为本发明实施例五公开的一种接地网腐蚀点确定系统结构示意图。
具体实施方式
所谓接地网,指的是埋于地下一定深度,由导体相互连接成网格状的接地体总称,接地网有大有小,但是对于电网能否正常运行却至关重要,在实际的使用中由于土壤的腐蚀、人为等因素均会造成接地网中某些点出现腐蚀,当系统发生接地故障时可能会造成事故扩大,危机设备和人身安全,以往对接地网的检测,一般只能采用大面积开挖来检测接地网的腐蚀情况,但是这种方法既不准确,又很盲目,工作量也极大,并会影响电力系统的正常运行。
为了解决上述问题,本发明的核心思想为向接地网中注入交变电流后,接地网中各段导体中均有轴向交变电流分布。根据毕奥萨伐定量,导体上的轴向电流感生垂直于导体方向的磁场,因此在导体的正上方,可以检测到垂直于导体且水平的交变磁场,对地表各点垂直于导体且水平方向的磁场进行归一化处理,得到各点的归一化的响应因子,并根据实际情况设置阈值,对各点处的响应因子进行阈值诊断,实现对腐蚀点的判断,数据归一化处理后,接地网完好时各处响应因子均为1,而存在断点时,断点处响应因子则小于根据实际情况所取的阈值。
如果要求对某些特定位置是否已出现腐蚀点进行确定,则只需确定诊断点处的交变磁场强度,无须测量其他位置的交变磁场强度,并且电流从接地网的边缘注入,接地网上方不存在载流导线,从而消除了地上载流线对断点诊断的影响。
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
本发明实施例一公开一种接地网腐蚀点确定方法,参见图1所示,所述方法步骤包括:
步骤S101:向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流;
其中,选择接地网外缘的引下线注入电流,注入电流的频率在1-10000Hz的范围内,电流值大小可以按照用户的需要进行设定;
步骤S102:检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度;
其中,采用合适的商用磁场传感器即可测得,该点处垂直于正下方导体且水平方向的交变磁场强度Bk;
步骤S103:计算所述被检测点的归一化响应因子;
其中,用理想交变磁场强度对所述交变磁场强度Bk进行归一化处理;
步骤S104:判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则执行步骤S105,如果否,则执行步骤S106;
需要说明的是,在实际情况中会根据接地网的实际大小及土壤电阻率情况,在(0,0.6)范围内选择合适的阈值,比较所述归一化响应因子与阈值的大小,若所述归一化响应因子小于所述选择的阈值,则存在腐蚀断点,反之,则不存在腐蚀断点,当所述归一化响应因子越接近于0,说明此处的腐蚀性也越严重;
步骤S105:确定所述被检测点为腐蚀断点;
步骤S106:确定所述被检测点不是腐蚀断点。
本实施例公开了一种接地网腐蚀点方法,所述方法包括:向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度,计算所述被检测点的归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件时,则确定所述被检测点为腐蚀断点,通过上述方法可以确定所述接地网中是否有腐蚀点,只需要向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,将所述被检测点的交变磁场强度进行归一化处理,得到归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件时,则确定所述被检测点为腐蚀点,所述方法不需要大面积的对接地网开挖,避免大量的劳动以及工作的盲目性,还能保证电力系统的正常运行。
本发明实施例二公开了一种接地网腐蚀点确定方法,参见图2所示,所述方法步骤包括:
步骤S201:依据电流源数目和注入电流源位置,通过引下线向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流;
其中,根据接地网的大小和结构,确定电流源数目和注入电流源位置,通过引下线向接地网中注入交流电流,注入电流的频率在1-10000Hz的范围内,注入电流的电流值大小可以按照实际情况进行设定,或者是按照用户的需要进行设定,依据计算所得的接地网完好时各段导体轴向电流最大为标准确定注入电流频率的方法;
电流注入方法如图3所示,注入电流源一端向接地网中注入电流,而另一端引至接地网对角线2倍长度处接于大地,从而消除电流注入回路地上部分对检测的影响;
步骤S202:检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度;
其中,采用合适的商用磁场传感器即可测得,该点处垂直于正下方导体且水平方向的交变磁场强度Bk;
步骤S203:获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度;
其中,获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度的过程,参见图4所示,包括:
步骤S301:获取接地网完好时各段导体电流值;
需要说明的是,计算接地网完好时各段导体电流值的过程为:
Ckp为系数矩阵参数,以下详细介绍求解Cmn的方法
K为接地网导体拓扑图的支路数(导体段数);
Ckp的求解方法如下:
每段接地网导体均应满足以下约束关系:
lk为该(k)段导体的长度
Lkp为p段导体与该(k)段导体的互阻抗
Lkk为该(k)段导体的自阻抗
Rkm1(Rkm2)为第m个节点周围单位漏电流在第k段导体的端点1(2)上产生的电位,可采用格林公式法精确计算
步骤S302:依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度;
需要说明的是,根据以求得的轴向电流分布和毕奥萨伐定理,可求出接地网完好时,各测点处垂直于正下方导体且水平方向的交变磁场强度B'k,本发明将其称作理想交变磁场强度;
步骤S303:从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度;
步骤S204:将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子;
其中,计算所述被检测点的归一化的响应因子Fk=Bk/B'k;
步骤S205:判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则执行步骤S206,如果否,则执行步骤S207;
其中,判断所述归一化响应因子是否小于阈值,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点;
需要说明的是,在实际情况中会根据接地网的实际大小及土壤电阻率情况,在(0,0.6)范围内选择合适的阈值,比较所述归一化响应因子与阈值的大小,若所述归一化响应因子小于所述选择的阈值,则存在腐蚀断点,反之,则不存在腐蚀断点,当所述归一化响应因子越接近于0,说明此处的腐蚀性也越严重;
步骤S206:确定所述被检测点为腐蚀断点;
步骤S207:确定所述被检测点不是腐蚀断点。
本实施例中公开了一种接地网腐蚀点确定方法,所述方法中包括:依据电流源数目和注入电流源位置,通过引下线向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,这样可以消除电流注入回路地上部分对检测的影响,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度,获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度,其中,对如何获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度的过程进行了细化:获取接地网完好时各段导体电流值,依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度,从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度,将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度做差,得到所述被检测点的归一化响应因子,最后判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则所述被检测点为腐蚀点,本发明中细化了如何获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度的过程和如何计算所述被检测点的归一化响应因子,只需要将所述归一化响应因子与预设条件进行比对,即可得到所述被监测点是否为腐蚀点,这样就不需要大面积对接地网开挖,避免了大量的劳动以及工作的盲目性,还能保证电力系统的正常运行。
本发明实施例三中公开了一种接地网腐蚀点确定系统,参见图5所示,所述系统包括:注入模块101、检测模块102、计算模块103和判断模块104;
其中,所述注入模块101用于,向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流;
需要说明的是,选择接地网外缘的引下线注入电流,注入电流的频率在1-10000Hz的范围内,注入电流的电流值大小可以按照实际情况进行设定,或者是按照用户的需要进行设定,依据计算所得的接地网完好时各段导体轴向电流最大为标准确定注入电流频率的方法;
所述检测模块102用于,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度;
其中,采用合适的商用磁场传感器即可测得,该点处垂直于正下方导体且水平方向的交变磁场强度Bk;
所述计算模块103用于,计算所述被检测点的归一化响应因子;
其中,用理想交变磁场强度对所述交变磁场强度Bk进行归一化处理;
所述判断模块104用于,判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点;
其中,判断所述归一化响应因子是否小于阈值,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点;
需要说明的是,根据接地网的实际大小及土壤电阻率情况,在(0,0.6)范围内选择合适的阈值,比较归一化响应因子与阈值的大小,若归一化响应因子小于该阈值,则存在腐蚀断点,反之不存在腐蚀断点。归一化的响应因子越接近于0.腐蚀也越严重。
本实施例公开了一种接地网腐蚀点确定系统,所述系统包括:注入模块、检测模块、计算模块和判断模块,其中,所述注入模块用于,向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,所述检测模块用于,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度,所述计算模块用于,计算所述被检测点的归一化响应因子,所述判断模块用于,判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点,所述系统只需要向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流,将所述被检测点的交变磁场强度进行归一化处理,得到归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件时,则确定所述被检测点为腐蚀点,所述方法不需要大面积的对接地网开挖,避免大量的劳动以及工作的盲目性,还能保证电力系统的正常运行。
本发明实施例四公开了一种接地网腐蚀点确定系统,参见图6所示,所述装置包括:注入模块101、检测模块102、计算模块103和判断模块104;
其中,所述注入模块101、所述检测模块102和所述判断模块104与实施例三公开的所述注入模块101、所述检测模块102和所述判断模块104一致;
所述计算模块103包括:获取单元105和作商单元106;
所述获取单元105用于,获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度;
所述作商单元106用于,将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子;
其中,采用合适的商用磁场传感器即可测得,该点处垂直于正下方导体且水平方向的交变磁场强度Bk;
根据以求得的轴向电流分布和毕奥萨伐定理,可求出接地网完好时,各测点处垂直于正下方导体且水平方向的交变磁场强度B'k,本发明将其称作理想交变磁场强度;
计算所述被检测点的归一化的响应因子Fk=Bk/B'k;
本实施例公开了一种接地网腐蚀点确定系统,所述系统中包括:注入模块、检测模块、计算模块和判断模块,其中,所述计算模块包括获取单元和作商单元,所述获取单元用于,获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度,所述作商单元用于,将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件,则确定所述被检测点为腐蚀点,不需要大面积的对接地网开挖,避免大量的劳动以及工作的盲目性,还能保证电力系统的正常运行。
本发明实施例五公开了一种接地网腐蚀点确定系统,参见图7所示,所述装置包括:注入模块101、检测模块102、计算模块103和判断模块104;
其中,所述注入模块101、所述检测模块102、所述计算模块103和所述判断模块104与实施例三公开的所述注入模块101、所述检测模块102、所述计算模块103和所述判断模块104一致;
所述计算模块103包括的获取单元105和作商单元106与实施例四公开的所述计算模块103包括的所述获取单元105和所述作商单元106一致;
所述获取单元105包括:获取子单元107、计算子单元108和选取子单元109;
所述获取子单元107用于,获取接地网完好时各段导体电流值;
需要说明的是,计算接地网完好时各段导体电流值的过程为:
Ckp为系数矩阵参数,以下详细介绍求解Cmn的方法
K为接地网导体拓扑图的支路数(导体段数);
Ckp的求解方法如下:
每段接地网导体均应满足以下约束关系:
为该(k)段导体的自阻抗
lk为该(k)段导体的长度
Lkp为p段导体与该(k)段导体的互阻抗
Lkk为该(k)段导体的自阻抗
为第p段导体的轴向电流
Rkm1(Rkm2)为第m个节点周围单位漏电流在第k段导体的端点1(2)上产生的电位,可采用格林公式法精确计算
为第m个节点附近的漏电流;
所述计算子单元108用于,依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度;
需要说明的是,根据以求得的轴向电流分布和毕奥萨伐定理,可求出接地网完好时,各测点处垂直于正下方导体且水平方向的交变磁场强度B′k,本发明将其称作理想交变磁场强度;
所述选取子单元109用于,从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度。
本实施例公开了一种接地网腐蚀点确定系统,所述系统包括:注入模块、检测模块、计算模块和判断模块,其中,所述计算模块包括获取单元和作商单元,而所述获取单元又包括:获取子单元、计算子单元和选取子单元,其中,所述获取子单元用于,获取接地网完好时各段导体电流值,所述计算子单元用于,依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度,所述选取子单元用于,从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度,所述系统通过获取单元中包括的获取子单元、计算子单元和选取子单元从各个检测点的交变磁场强度中选取得到了所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度,即可与所述接地网中被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子,当所述归一化响应因子符合预设条件,则所述被监测点为腐蚀点,这样就避免了大面积的对接地网开挖,避免大量的劳动以及工作的盲目性,还能保证电力系统的正常运行。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
Claims (8)
1.一种接地网腐蚀点确定方法,其特征在于,所述方法包括:
向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流;
检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度;
计算所述被检测点的归一化响应因子;
判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流的过程包括:
依据所述接地网的大小和结构,确定电流源数目和注入电流源位置;
依据所述电流源数目和注入电流源位置,通过引下线向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算所述被检测点的归一化响应因子的过程包括:
获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度;
将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度的过程包括:
获取接地网完好时各段导体电流值;
依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度;
从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点的过程包括:
判断所述归一化响应因子是否小于阈值,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点。
6.一种接地网腐蚀点确定系统,其特征在于,所述系统包括:注入模块、检测模块、计算模块和判断模块;
所述注入模块用于,向接地网中注入一定频率一定大小的交变电流;
所述检测模块用于,检测所述接地网中被检测点的交变磁场强度;
所述计算模块用于,计算所述被检测点的归一化响应因子;
所述判断模块用于,判断所述归一化响应因子是否符合预设条件,如果是,则确定所述被检测点为腐蚀断点。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述计算模块包括:获取单元和作商单元;
所述获取单元用于,获取所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度;
所述作商单元用于,将所述接地网中被检测点的交变磁场强度与所述接地网完好时所述被检测点的交变磁场强度作商,得到所述被检测点的归一化响应因子。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述获取单元包括:获取子单元、计算子单元和选取子单元;
所述获取子单元用于,获取接地网完好时各段导体电流值;
所述计算子单元用于,依据所述各段导体电流值和毕奥萨伐定理,计算得到所述接地网完好时各个被检测点的交变磁场强度;
所述选取子单元用于,从所述各个被检测点的交变磁场强度中选取所述被检测点的交变磁场强度。
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