CN105871059A - 10kV线路运行状态在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种10kV线路运行状态在线监测系统，它包括监测终端、无线通讯网络和远程监控平台，所述监测终端设置在10kV线路的监测点处，用于获取10kV线路现场实况信息并通过无线通讯网络发送给远程监控平台，所述远程监控平台接收监测终端发送的10kV线路现场实况信息并根据10kV线路现场实况信息判断10kV线路运行是否正常；所述10kV线路现场实况信息包括10kV线路/杆塔的视频/图像信息。本发明通过采集10kV线路现场实况信息，能够对10kV输电线路/杆塔的进行全面监控，能够及时、准确地掌握10kV输电线路/杆塔的运行状态，及时发现并解决线路中存在的各种缺陷隐患，达到防患于未然。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路运行状态监测技术领域，具体地说是一种10kV线路运行状态在线监测系统。
背景技术
10kV输电线路担负着输送、分配电力的重要任务，是电力系统的重要环节。但10kV输电线路处于野外环境中，受各种恶劣自然条件如洪水冲刷、覆冰、覆雪等的影响非常大，运行状态很不稳定，甚至有时还受到人为的偷盗和破坏，使杆塔倒塌、线路断裂的事故不断，给电力输送带来严重影响。为保证10kV输电线路的运行安全，需对其经常进行检查。
目前，对10kV输电线路/杆塔运行状态的检查一般依靠人工巡视的方法来进行，这种方法使得测量受主观因素影响较大，难以保证结果准确无误，同时也不能做到实时在线测量，因此不能及时发现高压输电线路/杆塔上存在的安全隐患，容易酿成重大的安全事故。
10kV线路中转角杆塔、T接杆塔、开关杆塔、环网柜、耐张杆塔、柱变杆塔、配电室，是10kV输电线路故障多发点，也是日常运行的重要监测点。由于现有技术还不能对10kV线路异常及突发情况进行全面实时监控，当10kV输电线路出现故障后，需要对全线所有杆塔设备进行巡视筛查，确定故障点后消除故障才能恢复线路正常用电。从全线巡视→筛查故障→确定故障→消除故障→恢复线路正常，整个检修过程下来，存在费工、费时、准确度低，影响供电可靠率等弊端。
发明内容
为了解决现有技术对10kV线路异常及突发情况无法全面实时监控的问题。，本发明的目的在于提供一种10kV线路运行状态在线监测系统，其能够及时、准确地掌握10kV输电线路/杆塔的运行状态，实现对10kV输电线路/杆塔的全面监控，及时发现并解决线路中存在的各种缺陷隐患，达到防患于未然。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：包括监测终端、无线通讯网络和远程监控平台，所述监测终端通过无线通讯网络与远程监控平台相连接，所述监测终端设置在10kV线路的监测点处，用于获取10kV线路现场实况信息，并通过无线通讯网络将10kV线路现场实况信息发送给远程监控平台，所述远程监控平台接收监测终端发送的10kV线路现场实况信息并根据10kV线路现场实况信息判断10kV线路运行是否正常；所述10kV线路现场实况信息包括10kV线路/杆塔的视频/图像信息。本发明通过采集10kV线路现场实况信息，能够对10kV输电线路/杆塔的进行全面监控，能够及时、准确地掌握10kV输电线路/杆塔的运行状态，及时发现并解决线路中存在的各种缺陷隐患，达到防患于未然。
优选地，所述监测终端包括视频采集模块、微处理器模块、电源模块和无线通讯模块；所述视频采集模块用于拍摄10kV线路/杆塔及周围环境的实况视频/图像，视频采集模块的输出端通过地址总线和数据总线与微处理器模块相连接；所述无线通讯模块一端与微处理器模块通过地址总线和数据总线相连接，另一端接入无线通讯网络与远程监控平台相连接；所述电源模块分别与视频采集模块、微处理器模块和无线通讯模块连接。为了更好地获取实况视频/图像，视频采集模块优选采用红外摄像头。本发明通过将监测终端的视频采集模块(如红外摄像头等)设置在10kV线路的各个监测点，对监测点运行进行实时摄像，将监控信息传到远程监控平台，远程监控平台对监控信息进行汇总、筛选、分类后并根据异常信息将线路异常情况以指令形式告知配电抢修站人员，配电抢修站人员根据远程监控平台指示问题进行抢修，及时消除故障，整个过程下来，省时、省工、准确度高，保证了供电可靠率。另外，本发明可以对10kV线路运行情况进行在线监测，可在故障出现前将问题消除，将隐患消灭在萌芽期，节省大量人力、物力财力，最大限度保障10kV线路的供电可靠性。
优选地，所述监测终端还包括通信信号监控装置，所述通信信号监控装置包括信号采集电路、PLC控制器和断电重启电路，所述信号采集电路设置在无线通讯模块与微处理器模块之间的通信线路中，信号采集电路的输出端与PLC控制器的输入端连接，所述PLC控制器的输出端与断电重启电路的控制端连接，所述断电重启电路设置在无线通讯模块的供电回路中。本发明在监测终端中设置了通信信号监控装置，进行监测监测终端的通信信号，如果发现通信信号中断时发送报警信息给PLC控制器，PLC控制器根据报警信息通过控制断电重启电路对无线通讯模块进行断电重启工作。本发明在与监测终端相连的无线通讯模块出现死机时自动完成无线通讯模块的重启工作，提高了监测终端的通信可靠性，降低了监测终端的维护成本，有效解决了由于无线通讯模块死机导致无法实时监控配10kV线路运行状态的问题。
优选地，所述断电重启电路包括光耦隔离电路和常闭继电器，所述常闭继电器的常闭开关设置在无线通讯模块的供电回路中,常闭继电器线圈的两端分别与电源模块的正负输出端相连，所述光耦隔离电路的输出端串联在常闭继电器的线圈回路中，光耦隔离电路的输入端与所述PLC控制器的输出端连接；所述信号采集电路包括TTL电平转换电路，所述TTL电平转换电路的输入端与无线通讯模块到微处理器模块的下行信号线连接，输出端与PLC控制器的输入端连接；所述PLC控制器还连接有晶振电路和延时动作开关。
优选地，所述PLC控制器采用SIEMENS的S7-200PLC。
优选地，所述无线通讯模块包括CDMA2000无线通信模块、WCDMA无线通信模块和TD-SCDMA无线通信模块中任意一种。无线通讯模块采用能够支持视频通信的3G网络无线通讯技术，可实现真正意义上的视频在线监测，更够获取清楚、准确反映现场实况的视频/图像信息。
优选地，所述电源模块包括主用供电电源、备用供电电源、双电源切换装置和开关电源，所述主用供电电源和备用供电电源分别通过双电源切换装置的常开开关和常闭开关与开关电源连接；所述开关电源为DC-DC开关电源，开关电源的直流输出端分别与视频采集模块、微处理器模块和无线通讯模块连接。电源模块负责给监测终端提供稳定的电源支持，通过双电源切换装置实现了监测终端的双电源输入供电方式，当一路电源出现故障时，自动切换到另一路电源，保证了监测终端不间断供电，提高了监测终端的运行可靠性。
优选地，所述双电源切换装置包括直流继电器，所述主用供电电源分为两条支路，一条支路与直流继电器的常开开关进线侧端子连接，另一支路与直流继电器的吸引线圈连接，所述备用供电电源与直流继电器的常闭开关进线侧端子连接，常闭开关的出线侧端子和常开开关的出线侧端子同相并联后与DC-DC开关电源连接。采用继电器进行双电源切换，结构简单，成本低。
优选地，所述主用供电电源为开环式感应取电装置，所述开环式感应取电装置包括弧形结构互感器、整流滤波电路和稳压输出电路，所述弧形结构互感器内置磁钢，磁钢上缠绕有电感线圈；所述弧形结构互感器的输出端与整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与稳压输出电路连接；所述备用供电电源为蓄电池。主用供电电源采用开环式感应取电装置，打破了闭环取电的种种局限，闭环取电工作电流的范围较窄，受线路电流的大小、饱和度等因素的影响较大，因而输出的稳定性不高，会产生涡流、发热等现象，容易对设备造成损坏，而开环式取电环作为一个开放式的电磁场，工作范围从20A到1000A均可正常工作，不会受到线路的影响，具有较高的稳定性，也不会对设备产生损伤。开环式感应取电装置中的弧形结构互感器可设计成一对，可以相对卡接，不仅不影响各自的取电效果，还可以方便的安装在到导线上，而且不易掉落，两个弧形结构互感器的内侧可设有橡胶等材质制成弹性固定块，使得取电环可以适应不同尺寸的导线，能够更牢固的安装在导线上。
优选地，所述监测点包括10kV线路的转角杆塔、T接杆塔、开关杆塔、环网柜、耐张杆塔、柱变杆塔和配电室。将监测终端的视频采集模块(红外摄像头)设置在10kV线路的转角杆塔、T接杆塔、开关杆塔、环网柜、耐张杆塔、柱变杆塔和配电室等监测点，对各种10kV输电线路故障多发点进行实时摄像，将监控信息传到远程监控平台，远程监控平台对监控信息进行汇总、筛选、分类后并根据异常信息将线路异常情况以指令形式告知配电抢修站人员，配电抢修站人员根据远程监控平台指示问题进行抢修，及时消除故障。
本发明的有益效果是：
本发明通过采集10kV线路现场实况信息，能够对10kV输电线路/杆塔的进行全面监控，能够及时、准确地掌握10kV输电线路/杆塔的运行状态，及时发现并解决线路中存在的各种缺陷隐患，达到防患于未然。
本发明通过将监测终端的视频采集模块(如红外摄像头等)设置在10kV线路的各个监测点，对监测点运行进行实时摄像，将监控信息传到远程监控平台，远程监控平台对监控信息进行汇总、筛选、分类后并根据异常信息将线路异常情况以指令形式告知配电抢修站人员，配电抢修站人员根据远程监控平台指示问题进行抢修，及时消除故障，整个过程下来，省时、省工、准确度高，保证了供电可靠率。另外，本发明可以对10kV线路运行情况进行在线监测，可在故障出现前将问题消除，将隐患消灭在萌芽期，节省大量人力、物力财力，最大限度保障10kV线路的供电可靠性。
本发明在监测终端中设置了通信信号监控装置，进行监测监测终端的通信信号，如果发现通信信号中断时发送报警信息给PLC控制器，PLC控制器根据报警信息通过控制断电重启电路对无线通讯模块进行断电重启工作。本发明在与监测终端相连的无线通讯模块出现死机时自动完成无线通讯模块的重启工作，提高了监测终端的通信可靠性，降低了监测终端的维护成本，有效解决了由于无线通讯模块死机导致无法实时监控配10kV线路运行状态的问题。
本发明的无线通讯模块采用能够支持视频通信的3G网络无线通讯技术，可实现真正意义上的视频在线监测，更够获取清楚、准确反映现场实况的视频/图像信息。
本发明监测终端的电源模块负责给监测终端提供稳定的电源支持，通过双电源切换装置实现了监测终端的双电源输入供电方式，当一路电源出现故障时，自动切换到另一路电源，保证了监测终端不间断供电，提高了监测终端的运行可靠性。
本发明为监测终端的主用供电电源采用开环式感应取电装置，打破了闭环取电的种种局限，闭环取电工作电流的范围较窄，受线路电流的大小、饱和度等因素的影响较大，因而输出的稳定性不高，会产生涡流、发热等现象，容易对设备造成损坏，而开环式取电环作为一个开放式的电磁场，工作范围从20A到1000A均可正常工作，不会受到线路的影响，具有较高的稳定性，也不会对设备产生损伤。开环式感应取电装置中的弧形结构互感器可设计成一对，可以相对卡接，不仅不影响各自的取电效果，还可以方便的安装在到导线上，而且不易掉落，两个弧形结构互感器的内侧可设有橡胶等材质制成弹性固定块，使得取电环可以适应不同尺寸的导线，能够更牢固的安装在导线上。
附图说明
图1是本发明的原理结构图；
图2是本发明所述监测终端的原理图；
图3是本发明所述监测终端的电路原理图；
图4是本发明所述电源模块的原理图；
图5是本发明所述电源模块的电路原理图；
图6是本发明所述开环式感应取电装置的原理图；
图3中：1无线通讯模块、2监测终端、3电源模块、4信号采集电路、5PLC控制器、6光耦隔离电路、7常闭继电器、8晶振电路、9延时动作开关、10红外摄像头。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，本发明的一种10kV线路运行状态在线监测系统，它包括监测终端、无线通讯网络和远程监控平台，所述监测终端通过无线通讯网络与远程监控平台相连接，所述监测终端有若干个，分别设置在10kV线路的各个监测点处，用于获取10kV线路现场实况信息，并通过无线通讯网络将10kV线路现场实况信息发送给远程监控平台，所述远程监控平台接收监测终端发送的10kV线路现场实况信息并根据10kV线路现场实况信息判断10kV线路运行是否正常；所述10kV线路现场实况信息包括10kV线路/杆塔的视频/图像信息。本发明通过采集10kV线路现场实况信息，能够对10kV输电线路/杆塔的进行全面监控，能够及时、准确地掌握10kV输电线路/杆塔的运行状态，及时发现并解决线路中存在的各种缺陷隐患，达到防患于未然。
如图2所示，本发明所述的监测终端包括视频采集模块、微处理器模块、电源模块和无线通讯模块；所述视频采集模块用于拍摄10kV线路/杆塔及周围环境的实况视频/图像，视频采集模块的输出端通过地址总线和数据总线与微处理器模块相连接；所述无线通讯模块一端与微处理器模块通过地址总线和数据总线相连接，另一端接入无线通讯网络与远程监控平台相连接；所述电源模块分别与视频采集模块、微处理器模块和无线通讯模块连接。为了更好地获取实况视频/图像，视频采集模块优选采用红外摄像头。本发明通过将监测终端的视频采集模块(如红外摄像头等)设置在10kV线路的各个监测点，对监测点运行进行实时摄像，将监控信息传到远程监控平台，远程监控平台对监控信息进行汇总、筛选、分类后并根据异常信息将线路异常情况以指令形式告知配电抢修站人员，配电抢修站人员根据远程监控平台指示问题进行抢修，及时消除故障，整个过程下来，省时、省工、准确度高，保证了供电可靠率。另外，本发明可以对10kV线路运行情况进行在线监测，可在故障出现前将问题消除，将隐患消灭在萌芽期，节省大量人力、物力财力，最大限度保障10kV线路的供电可靠性。
如图2和图3所示，所述监测终端还包括通信信号监控装置，所述通信信号监控装置包括信号采集电路、PLC控制器和断电重启电路，所述信号采集电路设置在无线通讯模块与微处理器模块之间的通信线路中，信号采集电路的输出端与PLC控制器的输入端连接，所述PLC控制器的输出端与断电重启电路的控制端连接，所述断电重启电路设置在无线通讯模块的供电回路中。本发明在监测终端中设置了通信信号监控装置，进行监测监测终端的通信信号，如果发现通信信号中断时发送报警信息给PLC控制器，PLC控制器根据报警信息通过控制断电重启电路对无线通讯模块进行断电重启工作。本发明在与监测终端相连的无线通讯模块出现死机时自动完成无线通讯模块的重启工作，提高了监测终端的通信可靠性，降低了监测终端的维护成本，有效解决了由于无线通讯模块死机导致无法实时监控配10kV线路运行状态的问题。
如图3所示，所述断电重启电路包括光耦隔离电路6和常闭继电器7，所述常闭继电器7的常闭开关设置在无线通讯模块1的供电回路中,常闭继电器7的线圈的两端分别与电源模块3的正负输出端相连，所述光耦隔离电路6的输出端串联在常闭继电器7的线圈回路中，光耦隔离电路6的输入端与所述PLC控制器5的输出端连接；所述信号采集电路4包括TTL电平转换电路，所述TTL电平转换电路的输入端与无线通讯模块1到微处理器模块2的下行信号线连接，输出端与PLC控制器5的输入端连接；所述PLC控制器5还连接有晶振电路8和延时动作开关9。所述视频采集模块优选为红外摄像头10，红外摄像头10的输出端通过地址总线和数据总线与微处理器模块2相连接。在该实施方式中，所述PLC控制器5采用SIEMENS的S7-200PLC。
优选地，本发明所述的无线通讯模块包括CDMA2000无线通信模块、WCDMA无线通信模块和TD-SCDMA无线通信模块中任意一种。无线通讯模块采用能够支持视频通信的3G网络无线通讯技术，可实现真正意义上的视频在线监测，更够获取清楚、准确反映现场实况的视频/图像信息。
如图4所示，本发明所述的电源模块包括主用供电电源、备用供电电源、双电源切换装置和开关电源，所述主用供电电源和备用供电电源分别通过双电源切换装置的常开开关和常闭开关与开关电源连接；所述开关电源为DC-DC开关电源，开关电源的直流输出端分别与视频采集模块、微处理器模块和无线通讯模块连接。电源模块负责给监测终端提供稳定的电源支持，通过双电源切换装置实现了监测终端的双电源输入供电方式，当一路电源出现故障时，自动切换到另一路电源，保证了监测终端不间断供电，提高了监测终端的运行可靠性。
如图5所示，所述双电源切换装置包括直流继电器，所述主用供电电源分为两条支路，一条支路与直流继电器的常开开关进线侧端子连接，另一支路与直流继电器的吸引线圈连接，所述备用供电电源与直流继电器的常闭开关进线侧端子连接，常闭开关的出线侧端子和常开开关的出线侧端子同相并联后与DC-DC开关电源连接。采用继电器进行双电源切换，结构简单，成本低。
如图6所示，本发明所述的主用供电电源为开环式感应取电装置，所述开环式感应取电装置包括弧形结构互感器、整流滤波电路和稳压输出电路，所述弧形结构互感器内置磁钢，磁钢上缠绕有电感线圈；所述弧形结构互感器的输出端与整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与稳压输出电路连接；所述备用供电电源为蓄电池。主用供电电源采用开环式感应取电装置，打破了闭环取电的种种局限，闭环取电工作电流的范围较窄，受线路电流的大小、饱和度等因素的影响较大，因而输出的稳定性不高，会产生涡流、发热等现象，容易对设备造成损坏，而开环式取电环作为一个开放式的电磁场，工作范围从20A到1000A均可正常工作，不会受到线路的影响，具有较高的稳定性，也不会对设备产生损伤。开环式感应取电装置中的弧形结构互感器可设计成一对，可以相对卡接，不仅不影响各自的取电效果，还可以方便的安装在到导线上，而且不易掉落，两个弧形结构互感器的内侧可设有橡胶等材质制成弹性固定块，使得取电环可以适应不同尺寸的导线，能够更牢固的安装在导线上。
10kV线路中转角杆塔、T接杆塔、开关杆塔、环网柜、耐张杆塔、柱变杆塔和配电室是10kV输电线路故障多发点，也是日常运行的重要监测点，所以，本发明所述的监测点主要包括10kV线路的转角杆塔、T接杆塔、开关杆塔、环网柜、耐张杆塔、柱变杆塔和配电室。将监测终端的视频采集模块(红外摄像头)设置在10kV线路的转角杆塔、T接杆塔、开关杆塔、环网柜、耐张杆塔、柱变杆塔和配电室等监测点，对各种10kV输电线路故障多发点进行实时摄像，将监控信息传到远程监控平台，远程监控平台对监控信息进行汇总、筛选、分类后并根据异常信息将线路异常情况以指令形式告知配电抢修站人员，配电抢修站人员根据远程监控平台指示问题进行抢修，及时消除故障。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：包括监测终端、无线通讯网络和远程监控平台，所述监测终端通过无线通讯网络与远程监控平台相连接，所述监测终端设置在10kV线路的监测点处，用于获取10kV线路现场实况信息，并通过无线通讯网络将10kV线路现场实况信息发送给远程监控平台，所述远程监控平台接收监测终端发送的10kV线路现场实况信息并根据10kV线路现场实况信息判断10kV线路运行是否正常；所述10kV线路现场实况信息包括10kV线路/杆塔的视频/图像信息。
2.根据权利要求1所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述监测终端包括视频采集模块、微处理器模块、电源模块和无线通讯模块；所述视频采集模块用于拍摄10kV线路/杆塔及周围环境的实况视频/图像，视频采集模块的输出端通过地址总线和数据总线与微处理器模块相连接；所述无线通讯模块一端与微处理器模块通过地址总线和数据总线相连接，另一端接入无线通讯网络与远程监控平台相连接；所述电源模块分别与视频采集模块、微处理器模块和无线通讯模块连接。
3.根据权利要求2所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述监测终端还包括通信信号监控装置，所述通信信号监控装置包括信号采集电路、PLC控制器和断电重启电路，所述信号采集电路设置在无线通讯模块与微处理器模块之间的通信线路中，信号采集电路的输出端与PLC控制器的输入端连接，所述PLC控制器的输出端与断电重启电路的控制端连接，所述断电重启电路设置在无线通讯模块的供电回路中。
4.根据权利要求3所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述断电重启电路包括光耦隔离电路和常闭继电器，所述常闭继电器的常闭开关设置在无线通讯模块的供电回路中, 常闭继电器线圈的两端分别与电源模块的正负输出端相连，所述光耦隔离电路的输出端串联在常闭继电器的线圈回路中，光耦隔离电路的输入端与所述PLC控制器的输出端连接；所述信号采集电路包括TTL电平转换电路，所述TTL电平转换电路的输入端与无线通讯模块到微处理器模块的下行信号线连接，输出端与PLC控制器的输入端连接；所述PLC控制器还连接有晶振电路和延时动作开关。
5.根据权利要求4所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述PLC 控制器采用SIEMENS 的S7-200PLC。
6.根据权利要求2所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述无线通讯模块包括CDMA2000 无线通信模块、WCDMA 无线通信模块和TD-SCDMA 无线通信模块中任意一种。
7.根据权利要求2所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述电源模块包括主用供电电源、备用供电电源、双电源切换装置和开关电源，所述主用供电电源和备用供电电源分别通过双电源切换装置的常开开关和常闭开关与开关电源连接；所述开关电源为DC-DC开关电源，开关电源的直流输出端分别与视频采集模块、微处理器模块和无线通讯模块连接。
8.根据权利要求7所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述双电源切换装置包括直流继电器，所述主用供电电源分为两条支路，一条支路与直流继电器的常开开关进线侧端子连接，另一支路与直流继电器的吸引线圈连接，所述备用供电电源与直流继电器的常闭开关进线侧端子连接，常闭开关的出线侧端子和常开开关的出线侧端子同相并联后与DC-DC开关电源连接。
9.根据权利要求8所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述主用供电电源为开环式感应取电装置，所述开环式感应取电装置包括弧形结构互感器、整流滤波电路和稳压输出电路，所述弧形结构互感器内置磁钢，磁钢上缠绕有电感线圈；所述弧形结构互感器的输出端与整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与稳压输出电路连接；所述备用供电电源为蓄电池。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的10kV线路运行状态在线监测系统，其特征是：所述监测点包括10kV线路的转角杆塔、T接杆塔、开关杆塔、环网柜、耐张杆塔、柱变杆塔和配电室。
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