CN103715647A - 用于电力电缆的冷缩式终端 - Google Patents

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杨立章
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Abstract

本发明公开一种用于电力电缆的冷缩式终端，所述电力电缆包括导体芯、包裹在导体芯上的绝缘层和包裹在绝缘层上的导电屏蔽层。所述冷缩式终端包括：绝缘本体，具有第一端部和与第一端部相对的第二端部；和应力控制管，设置在所述绝缘本体的内部并靠近所述绝缘本体的第二端部。应力控制管包括在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时、直接搭接在所述电力电缆的绝缘层上的第一部分和直接搭接在所述电力电缆的导电屏蔽层上的具有预定长度的第二部分。与现有技术相比，本发明在应力控制管上增加了一段具有预定长度的第二部分，因此，容许冷缩式终端的安装位置存在一定的误差，从而降低了该冷缩式终端的安装难度，并增加了该冷缩式终端的使用安全性。

Description

用于电力电缆的冷缩式终端
技术领域
本发明涉及一种用于电力电缆的预扩张冷缩式终端，用于防止在电力电缆的连接终端处出现电场集中现象。
背景技术
图1显示一种现有的用于电力电缆的预扩张冷缩式终端。如图1所示，冷缩式终端主要包括绝缘本体1、应力控制管2和端部密封连接件5。
如图1所示，端部密封连接件5密封地连接到绝缘本体1的一端4，应力控制管2设置在绝缘本体1的内部并靠近绝缘本体1的另一端。
电力电缆一般包括导体芯、包裹在导体芯上的绝缘层、包裹在绝缘层上的导电屏蔽层和包裹在导电屏蔽层上的外部护套层。因此，在进行电力电缆的接续时，必须先去除电力电缆的一段外部护套层，以便暴露出一段导电屏蔽层，然后再将暴露出的导电屏蔽层的一部分去除，以便暴露出一段绝缘层，最后再将暴露出的绝缘层的一部分去除，以便暴露出一段导体芯。
由于在切除导电屏蔽层之后，会在电力电缆的被切除导电屏蔽层的区域处产生电场集中，为了降低该区域处的表面电场，如图1所示，在现有技术中，一般会在电力电缆的被切除导电屏蔽层的区域上额外设置一个应力控制管2，用于降低此处的表面电场。
但是，在图1所示的现有技术中，应力控制管2的长度较短，其仅在电力电缆的切除导电屏蔽层之后的材料层上延伸，而不延伸和搭接到导电屏蔽层上。这就要求，在将冷缩式终端安装到电力电缆上时，应力控制管2的一端(图1中的左端)应当基本位于导电屏蔽层被切除的断口处，以防止在应力控制管2与导电屏蔽层的断口之间存在间隙，因为，该间隙会导致局部电场集中。
因此，在现有技术中，对冷缩式终端的安装位置精度提出了一定的要求，给安装带来困难，如果安装稍有不当就会导致局部电场集中。
另外，在图1中，为了密封冷缩式终端的右端(在实际使用时，该右端竖直朝上，也可以称为顶端)，在密封冷缩式终端的右端上压接有一个端部密封连接件5，用于防止雨水和湿气进入冷缩式终端中。
另一篇欧洲专利文献EP0944944B1也公开了一种冷缩式终端，其应力控制管由多层绝缘材料叠加而成，并且包括衬垫在内部的具有高介电常数的胶泥材料层，以便达到分散电场的目的，但是由于该材料的局限性，导致在试验及正常运行时都会产生局部高温，长此以往，材料老化加剧。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，其提供一种用于电力电缆的冷缩式终端，所述电力电缆包括导体芯、包裹在导体芯上的绝缘层和包裹在绝缘层上的导电屏蔽层，所述冷缩式终端包括：绝缘本体，具有第一端部和与第一端部相对的第二端部；和应力控制管，设置在所述绝缘本体的内部并靠近所述绝缘本体的第二端部，其中，所述应力控制管包括在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时、直接搭接在所述电力电缆的绝缘层上的第一部分和直接搭接在所述电力电缆的导电屏蔽层上的具有预定长度的第二部分。
根据本发明的一个实施例，所述导电屏蔽层是金属导电屏蔽层。
根据本发明的另一个实施例，所述导电屏蔽层是铜丝导电屏蔽层或铜带导电屏蔽层。
根据本发明的另一个实施例，所述电力电缆还包括位于绝缘层和导电屏蔽层之间的半导电屏蔽层；所述应力控制管还包括位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分；所述第二部分的内径大于或等于所述第一部分的内径；并且在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时，所述应力控制管的第三部分直接搭接在所述电力电缆的半导电屏蔽层上。
根据本发明的另一个实施例，所述应力控制管和所述绝缘本体通过模压或喷涂的方式被制成一体件。
根据本发明的另一个实施例，所述冷缩式终端还包括密封胶泥，所述密封胶泥设置在所述绝缘本体的第一端部的内壁上，用于在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时将所述冷缩式终端的第一端部密封地包裹在所述电力电缆的绝缘层和与所述电力电缆的导体芯电连接的金属连接端子上。
根据本发明的另一个实施例，密封胶泥通过预扩张管被预先挤压在所述绝缘本体的第一端部的内壁上。
根据本发明的另一个实施例，在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时，所述绝缘本体的第二端部密封地包裹在所述电力电缆的位于最外层的电缆护套上。
根据本发明的另一个实施例，用于预先扩张所述冷缩式终端的预扩张管包括：具有第一外直径的第一部分；和具有第二外直径的第二部分，所述第二外直径大于或等于第一外直径，所述预扩张管的第二部分用于扩张所述应力控制管的第二部分和所述绝缘本体的第二端部；并且所述预扩张管的第一部分用于扩张所述冷缩式终端的、除了应力控制管的第二部分和绝缘本体的第二端部之外的部分。
根据本发明的另一个实施例，所述应力控制管由半导电硅橡胶材料制成。
根据本发明的另一个实施例，所述半导电硅橡胶材料的电阻率在2ohm·cm至5000ohm·cm之间。
根据本发明的另一个实施例，所述绝缘本体由电绝缘硅橡胶材料制成。
根据本发明的另一个实施例，所述电绝缘硅橡胶材料的电阻率在1010ohm·cm至1018ohm·cm之间。
根据本发明的另一个实施例，所述绝缘本体的外壁上形成有多个向外突出的伞裙。
根据本发明的另一个实施例，所述电力电缆是用于传输110kV以下电压的电力电缆。
根据本发明的另一个实施例，所述第二部分的长度大于2毫米但小于200毫米；第一部分与第二部分的总长不小于30mm。
根据本发明的另一方面，提供一种制造前述冷缩式终端的方法，包括如下步骤：
S10：提供一个绝缘本体；
S20：在绝缘本体的内部喷涂半导电材料以在其内部形成一个与其成一体的应力控制管，从而获得一个一体件；
S30：将密封胶泥放置在预扩张管的一端；
S40：将一体件通过特定的扩张方式扩张到已放置了密封胶泥的预扩张管上，其中，预扩张管的放置有密封胶泥的一端放在一体件的与应力控制管相对的位置处。
根据本发明的另一方面，提供一种制造前述冷缩式终端的方法，包括如下步骤：
S100：提供一个应力控制管；
S200：将所述应力控制管放置在一个模具内，并向预先放置有应力控制管的模具内注入绝缘材料以形成与应力控制管模制成一体的绝缘本体，从而获得一个模制一体件；
S300：将密封胶泥放置在预扩张管的一端；
S400：将模制一体件通过特定的扩张方式扩张到已放置了密封胶泥的预扩张管上，其中，预扩张管的放置有密封胶泥的一端放在模制一体件的与应力控制管相对的位置处。
与现有技术相比，本发明在应力控制管上增加了一段具有预定长度的第二部分，模制在第二长度上的应力控制管部分扩展了现有技术上应力控制管只可与电缆半导电层搭接的情况，否则就会产生安装错位，导致电气击穿；改进后的结构可使应力控制管同时与电缆的半导电层与导电屏蔽层搭接，提高了安装时的容错；鉴于现有的硅橡胶材料的弹性与强度，推荐采用第二部分的内径应大于第一部分的内径；如有弹性更佳的硅橡胶材料，也可采用第二部分与第一部分等径的设计方案。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据现有技术的一种用于电力电缆的冷缩式终端的示意图；
图2显示根据本发明的一个实施例的用于电力电缆的冷缩式终端的模制成一体的绝缘主体和应力控制管；
图3显示在图2所示的模制一体件的一端预先放置密封胶泥的示意图；
图4显示将冷缩式终端安装在预扩张管上的示意图；
图5显示通过图4所示的预扩张管将冷缩式终端安装在一个剥切好的电力电缆上的示意图；
图6显示通过图4所示的预扩张管将冷缩式终端安装在另一个剥切好的电力电缆上的示意图；和
图7显示采用喷涂的方法的将应力控制管的至少一部分喷涂在绝缘本体上。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
图2显示根据本发明的一个实施例的用于电力电缆500的冷缩式终端的模制成一体的绝缘主体100和应力控制管200。
根据本发明的一个实施例，绝缘本体100可以由电阻率在10e10欧姆·cm至10e18欧姆·cm之间的电绝缘硅橡胶材料制成。应力控制管200则可以由电阻率可以在2欧姆·cm至5000欧姆·cm之间的半导电硅橡胶材料制成。如图2所示，绝缘主体100具有第一端部101和与第一端部101相对的第二端部102。在通常使用时，绝缘主体100是处于竖直状态的，并且，图示中的第一端部101处于顶端，第二端部102处于底端。
如图2所示，应力控制管200设置在绝缘本体100的内部并靠近绝缘本体的第二端部102
在图2所示的实施例中，绝缘主体100和应力控制管200被模压成一体，成为一个模制一体件，这样制作的优点是防止在绝缘主体100和应力控制管200之间的接合界面处出现气穴和气泡，从而能够保证绝缘主体100和应力控制管200之间实现无缝连接，从而能够防止由于气穴和气泡所导致的局部电场集中。
下面说明制造图2所示的模制一体件的具体过程。
首先用半导体材料，例如半导电硅橡胶，单独模制一个应力控制管200。然后将该应力控制管200放置在一个模具内，并向预先放置有应力控制管200的模具内注入绝缘材料以形成与应力控制管200模制成一体的绝缘本体100，从而获得一个模制一体件。
图3显示在图2所示的模制一体件的第一端部101预先放置密封胶泥300的示意图。但是，本发明不局限于图3所示的实施例，密封胶泥300也可以预先放置在预扩张管400的一端上，然后密封胶泥300就可以通过预扩张管400被预先挤压在绝缘本体100的第一端部101的内壁上。
图4显示将冷缩式终端安装在预扩张管400上的示意图。
如图4所示，将密封胶泥300预先安装在预扩张管400的一端，再将图2所示的模制一体件扩张到带有密封胶泥的预扩张管上，在扩张过程中应注意将预扩张管400的有密封胶泥300的一端放置在模制一体件的与应力控制管200相对的一端。
图5显示通过图4所示的预扩张管400将冷缩式终端安装在一个剥切好的电力电缆500上的示意图。
如图5所示，在将模制一体件安装在预扩张管400上之后，将剥切好的电力电缆500插入预扩张管400内，并逐步地拉出预扩张管400，从而使图4所示的冷缩式终端回缩至电力电缆500上。
如图5所示，在图示的实施例中，电力电缆具有导体芯501、包裹在导体芯501上的绝缘层502、包裹在绝缘层502上的导电屏蔽层503和包裹在导电屏蔽层503上的外部护套层504。因此，在进行电力电缆500的接续时，必须先去除电力电缆500的一段外部护套层504，以便暴露出一段导电屏蔽层503，然后再将暴露出的导电屏蔽层503的一部分去除，以便暴露出一段绝缘层502，最后再将暴露出的绝缘层502的一部分去除，以便暴露出一段导体芯501。
如图3至图5所示，在本发明的实施例中，应力控制管200包括在冷缩式终端安装在电力电缆500上时、适于直接搭接在电力电缆500的绝缘层502上的第一部分201和适于直接搭接在电力电缆的导电屏蔽层503上的具有预定长度的第二部分202。
这样，本发明通过在应力控制管200上增加了一段具有预定长度的第二部分202，该第二部分202用于直接搭接在电力电缆500的导电屏蔽层503上，这样，在安装冷缩式终端时，容许冷缩式终端的安装位置存在一定的误差，只要该误差小于应力控制管200的第二部分202的长度即可，因为即使出现这种误差，应力控制管200的第二部分202仍然能够搭接在电力电缆500的导电屏蔽层503上，因此，仍然能够防止在导电屏蔽层503的切口处出现局部电场集中，从而降低了该冷缩式终端的安装难度，并增加了该冷缩式终端的使用安全性。
在本发明的一个实施例中，应力控制管200的第二部分202的内径大于或等于第一部分201的内径。
在本发明的一个实施例中，应力控制管200的第二部分202的长度必须大于2毫米但小于200毫米。应力控制管200的第一部分201与第二部分202的总长不小于30mm。
如图4和图5所示，在逐步拉出预扩张管400之后，挤压在绝缘本体100的第一端部101的内壁上的密封胶泥300就会随绝缘本体100的回缩被挤压在电力电缆500的绝缘层502上，从而将冷缩式终端的第一端部101密封地包裹在电力电缆的绝缘层502上，因而能够有效地防止雨水和湿气从绝缘本体100的第一端部101进入冷缩式终端中。
另外，如图4和图5所示，在逐步拉出预扩张管400之后，绝缘本体100的第二端部102就会回缩至电力电缆500的外部护套层504上，从而使得绝缘本体100的第二端部102密封地包裹在电力电缆500的最外层上，因而能够有效地防止雨水和湿气从绝缘本体100的第二端部102进入冷缩式终端中。
如图5所示，在冷缩式终端安装在电力电缆500上之后，电力电缆500的裸露出的导体芯501从冷缩式终端的第一端部101伸出，用于连接到另一个电力电缆或电连接器。
在图5所示的实施例中，导电屏蔽层503可以是金属导电屏蔽层，例如，铜丝导电屏蔽层、铜带导电屏蔽层、铝铠甲屏蔽层等任何一种现有的导电屏蔽层。
在图示的实施例中，应力控制管200可以由半导电硅橡胶材料制成。绝缘本体100可以由电绝缘硅橡胶材料制成。这样，可以保证绝缘本体100和应力控制管200能够良好地模制成一体。
在图示的实施例中，绝缘本体100的外壁上形成有多个向外突出的伞裙103，以增加爬电距离。
在本发明的一个实施例中，电力电缆500可以是用于传输110kV以下电压的电力电缆，例如，110kV电力电缆、10kV电力电缆或其它电压的电力电缆。
在本发明的一个实施例中，利用电场软件优化应力控制管200的功能曲线，极大地降低了电力电缆500在冷缩式终端处的电场，使得在不增加冷缩式终端的绝缘本体的长度的情况下可以达到更高的性能测试要求，使得电力电缆500在冷缩式终端处的电场分布更均匀。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，用于预先扩张冷缩式终端的预扩张管400可以为具有不同直径的变径预扩张管。
具体地，如图4所示，预扩张管400包括具有第一外直径的第一部分401和具有第二外直径的第二部分402，并且第二外直径大于或等于第一外直径。
预扩张管400的第二部分402用于扩张应力控制管200的第二部分202和绝缘本体100的第二端部102，并且预扩张管400的第一部分401用于扩张冷缩式终端的、除了应力控制管200的第二部分202和绝缘本体100的第二端部102之外的部分。
尽管在图4中采用了变径预扩张管，但是，本发明不局限于此，也可以采用具有同一直径的预扩张管对本发明的冷缩式终端进行预扩张。
图6显示通过图4所示的预扩张管将冷缩式终端安装在另一个剥切好的电力电缆500上的示意图。
在图6所示的实施例中，电力电缆500还包括位于绝缘层502和导电屏蔽层503之间的半导电屏蔽层505，该半导电屏蔽层505为电力电缆500的半导电层。因此，剥切电力电缆时，需要去除一部分导电屏蔽层503以暴露出一段半导电屏蔽层505，并且需要将暴露出的半导电屏蔽层505的一部分去除用于暴露出一段绝缘层502。
另外，在图6所示的实施例中，还包括一个金属连接端子600，该金属连接端子600的一端伸入冷缩式终端的第一端部101中，并压接在所述电力电缆500的裸露出的导体芯501上，金属连接端子600的另一端从冷缩式终端的第一端部101伸出，用于连接到另一个电力电缆或电连接器。因此，在冷缩式终端安装在电力电缆500上时，密封胶泥300密封地包裹在电力电缆的绝缘层502和与电力电缆500的导体芯501电连接的金属连接端子600上。
如图6所示，在图示的实施例中，应力控制管200包括在其一端的第一部分201、在其另一端的第二部分202和位于第一部分201和第二部分202之间的第三部分203。
如图6所示，在冷缩式终端安装在电力电缆500上时，应力控制管200的第一部分201适于直接搭接在电力电缆500的绝缘层502上，应力控制管200的第二部分202适于直接搭接在电力电缆500的导电屏蔽层503上并具有预定长度，应力控制管200的第三部分203适于直接搭接在电力电缆500的半导电屏蔽层505上。
尽管前面说明了通过模压的方法将应力控制管200和绝缘本体100制成模制一体件的实施例，但是，本发明不局限于此，也可以通过喷涂的方法将应力控制管200的至少一部分与绝缘本体100制成一体，具体地，可以先模制形成一个绝缘本体100，然后在绝缘本体100的内部喷涂半导电材料以在其内部形成一个与其成一体的应力控制管200。
图7显示了采用喷涂的方法的将应力控制管200的第二部分202喷涂在绝缘本体100内，从而与绝缘本体100制成一体件。至于应力控制管200的其它部分，例如，第一部分201和第三部分203则可以采用与图6中相似的模压方法将它们与绝缘本体100模制成一体。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于电力电缆的冷缩式终端，所述电力电缆(500)包括导体芯(501)、包裹在导体芯(501)上的绝缘层(502)和包裹在绝缘层(502)上的导电屏蔽层(503)，所述冷缩式终端包括：
绝缘本体(100)，具有第一端部(101)和与第一端部相对的第二端部(102)；和
应力控制管(200)，设置在所述绝缘本体(100)的内部并靠近所述绝缘本体的第二端部(102)，
其特征在于：
所述应力控制管(200)包括在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时、直接搭接在所述电力电缆的绝缘层(502)上的第一部分(201)和直接搭接在所述电力电缆的导电屏蔽层(503)上的具有预定长度的第二部分(202)。
2.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于，所述导电屏蔽层(503)是金属导电屏蔽层。
3.根据权利要求2所述的冷缩式终端，其特征在于，所述导电屏蔽层(503)是铜丝导电屏蔽层或铜带导电屏蔽层。
4.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于：
所述电力电缆(500)还包括位于绝缘层(502)和导电屏蔽层(503)之间的半导电屏蔽层(505)；
所述应力控制管(200)还包括位于所述第一部分(201)和所述第二部分(202)之间的第三部分(203)；
所述第二部分(202)的内径大于或等于所述第一部分(201)的内径；并且
在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时，所述应力控制管(200)的第三部分(203)直接搭接在所述电力电缆的半导电屏蔽层(505)上。
5.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于：所述应力控制管(200)和所述绝缘本体(100)通过模压或喷涂的方式被制成一体件。
6.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于：
所述冷缩式终端还包括密封胶泥(300)，所述密封胶泥(300)设置在所述绝缘本体(100)的第一端部(101)的内壁上，用于在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时将所述冷缩式终端的第一端部(101)密封地包裹在所述电力电缆的绝缘层(502)和与所述电力电缆的导体芯(501)电连接的金属连接端子(600)上。
7.根据权利要求6所述的冷缩式终端，其特征在于：
密封胶泥(300)通过预扩张管(400)被预先挤压在所述绝缘本体(100)的第一端部(101)的内壁上。
8.根据权利要求7所述的冷缩式终端，其特征在于：
在所述冷缩式终端安装在所述电力电缆上时，所述绝缘本体(100)的第二端部(102)密封地包裹在所述电力电缆(500)的位于最外层的电缆护套(504)上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的冷缩式终端，其特征在于，用于预先扩张所述冷缩式终端的预扩张管(400)包括：
具有第一外直径的第一部分(401)；和
具有第二外直径的第二部分(402)，所述第二外直径大于或等于第一外直径，
所述预扩张管(400)的第二部分(402)用于扩张所述应力控制管(200)的第二部分(202)和所述绝缘本体(100)的第二端部(102)；并且
所述预扩张管(400)的第一部分(401)用于扩张所述冷缩式终端的、除了应力控制管(200)的第二部分(202)和绝缘本体(100)的第二端部(102)之外的部分。
10.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于，所述应力控制管(200)由半导电硅橡胶材料制成。
11.根据权利要求10所述的冷缩式终端，其特征在于，所述半导电硅橡胶材料的电阻率在2ohm·cm至5000ohm·cm之间。
12.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于，所述绝缘本体(100)由电绝缘硅橡胶材料制成。
13.根据权利要求12所述的冷缩式终端，其特征在于，所述电绝缘硅橡胶材料的电阻率在1010ohm·cm至1018ohm·cm之间。
14.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于，所述绝缘本体(100)的外壁上形成有多个向外突出的伞裙(103)。
15.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于，所述电力电缆是用于传输110kV以下电压的电力电缆。
16.根据权利要求1所述的冷缩式终端，其特征在于，所述第二部分(202)的长度大于2毫米但小于200毫米；第一部分与第二部分的总长不小于30mm。
17.一种制造权利要求1的冷缩式终端的方法，包括如下步骤：
S10：提供一个绝缘本体(100)；
S20：在绝缘本体(100)的内部喷涂半导电材料以在其内部形成一个与其成一体的应力控制管(200)，从而获得一个一体件；
S30：将密封胶泥300)放置在预扩张管(400)的一端；
S40：将一体件通过特定的扩张方式扩张到已放置了密封胶泥的预扩张管上，其中，预扩张管的放置有密封胶泥的一端放在一体件的与应力控制管(200)相对的位置处。
18.一种制造权利要求1的冷缩式终端的方法，包括如下步骤：
S100：提供一个应力控制管(200)；
S200：将所述应力控制管200)放置在一个模具内，并向预先放置有应力控制管200)的模具内注入绝缘材料以形成与应力控制管(200)模制成一体的绝缘本体(100)，从而获得一个模制一体件；
S300：将密封胶泥(300)放置在预扩张管(400)的一端；
S400：将模制一体件通过特定的扩张方式扩张到已放置了密封胶泥的预扩张管上，其中，预扩张管的放置有密封胶泥的一端放在模制一体件的与应力控制管相对的位置处。
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