CN107154643B - 一种变压器组自调控系统 - Google Patents

Abstract

一种变压器组自调控系统，该系统包括若干台分别向不同区域供电的变压器，每台变压器的低压智能检测装置将检测到的负载功率传递给控制中心，控制中心将接收到的负载功率汇总并以此为依据控制某台或某几台变压器的高压内置式智能真空断路器和低压外置式智能断路器断开与连通。本发明通过将若干台变压器的低压输出电线相并联，并通过低压智能检测装置监控每台变压器的输出功率，然后通过计算整个系统某段时间的总输出功率，以此总输出功率来决定开启或关闭部分变压器，从而充分利用了变压器的有效负载，不仅解决了电能利用率低的问题，而且也可以延长变压器的使用寿命。

Description

一种变压器组自调控系统

技术领域

本发明涉及到电气领域的变压器，具体的说是一种变压器组自调控系统。

背景技术

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，是供电系统中必备的电气设备，其目的是将为了便于输送的高压电转换成各用电器使用的低压电。为了给某片区域的用电户进行供电，传统的供电方式为，将这片区域分成若干个小区域，然后每个小区域分配一台变压器，由该变压器负责该小区域内的用电供给，各小区域之间相互独立。但是这种供电方式，在用电低谷时，如夜间，整片区域的若干台变压器几乎都处于低负载状态，此时，有相当一部分变压器自身的功耗大于其负载功耗，导致电能的利用率甚至不到10%，不仅造成了电能的浪费，而且也不利于变压器的长期使用。

发明内容

为解决现有的变压器供电方式在用电低谷时导致的电能利用率低、变压器损耗的问题，本发明提供了一种变压器组自调控系统，该自调控系统首先将若干台变压器的低压输出电线相并联，并通过低压智能检测装置监控每台变压器的输出功率，然后通过计算整个系统某段时间的总输出功率，以此总输出功率来决定开启或关闭部分变压器，从而充分利用了变压器的有效负载，不仅解决了电能利用率低的问题，而且也可以延长变压器的使用寿命。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种变压器组自调控系统，该系统包括若干台分别向不同区域供电的变压器，每台变压器的高压接线端子和低压接线端子分别通过高压智能检测装置和低压智能检测装置与高压内置式智能真空断路器和低压外置式智能断路器连接，且在每台变压器上设置有将变压器高压接线端子、低压接线端子、低压智能检测装置、高压智能检测装置和高压内置式智能真空断路器密封在其内的密封罩，高压电缆通过插拔式结构与高压内置式智能真空断路器连接，低压外置式智能断路器与低压输出电线连接，且每台变压器的低压输出电线之间并联连接；所述每台变压器的低压智能检测装置将检测到的负载功率传递给控制中心，控制中心将接收到的负载功率汇总并以此为依据控制某台或某几台变压器的高压内置式智能真空断路器和低压外置式智能断路器断开与连通。

所述插拔式结构包括相互配合的母头和子头，母头包括一端开口另一端封闭的绝缘套筒、设置在绝缘套筒底部的导电卡座以及若干弧形固定板，其中，导电卡座的底部设置有引出绝缘套筒的导线，导电卡座的外边缘和中心位置分别设置有环形挡板和圆形凸台，所述若干弧形固定板的底部均活动设置在环形挡板和圆形凸台之间形成的环形槽内，以使每块弧形固定板均可在环形槽内沿环形槽的径向活动；环绕所有弧形固定板外侧的上部和下部均设置有环形弹簧，以使所有弧形固定板之间围成供子头插入的空腔，在弧形固定板与绝缘套筒侧壁之间设置有弹性胶套，所述圆形凸台伸入空腔内，且其端部设置有卡住子头端部的弧形凹陷；所述子头包括一绝缘皮套和一端插入绝缘皮套内的导电杆，导电杆位于绝缘皮套内的一端与电缆的金属芯连接，另一端具有伸入到空腔并与弧形凹陷接触的导电头。

所述围成空腔的弧形固定板与圆形凸台之间具有间隙；所述导电卡座通过其底部设置的连接台与绝缘套筒的底壁螺纹连接。

所述环形挡板朝向弧形固定板的侧壁为倾斜的坡面，且该坡面自底部向上朝向绝缘套筒的侧壁倾斜。

所述弹性胶套的底部外侧设置有插入环形挡板与绝缘套筒侧壁间的延伸部，且延伸部与弹性胶套连接处形成卡在环形挡板上的卡台结构。

所述弧形固定板外侧壁的上部和下部分别设置有定位环形弹簧的弧形槽，弧形固定板内侧壁的上部和下部分别设置有弧形凸起和矩形凸起，且弧形凸起和矩形凸起之间形成凹陷部；弧形固定板的底部通过支台活动设置在环形槽内，且支台和矩形凸起之间形成与圆形凸台侧壁相配合的卡台；弧形固定板的顶部与弧形凸起之间为自下而上外扩的坡面，以使子头的导电头能够在该坡面上滑动并克服环形弹簧的弹力后卡入到弧形凹陷内；所述子头的导电杆上设置有环形的限位卡槽，该限位卡槽与弧形固定板上的弧形凸起相配合，以将导电头锁紧固定在空腔内。

环绕所述若干弧形固定板外侧壁的上部和下部分别设置有限定弧形固定板最大扩展范围的限位环。

所述导电杆插入绝缘皮套内的一端上设置有具有内螺纹的连接孔，该连接孔与高压电缆内金属芯端部的连接头螺纹连接。

所述密封罩的侧壁上设置电缆孔，电缆孔内设置有防水密封结构，该防水密封结构包括对称卡在密封罩上电缆孔两端的由硅胶材质制成的密封环，密封环中部的穿线孔与其中穿过电缆的外径为过盈配合，两个密封环之间为填充封闭胶凝固后形成的填充密封塞。

所述电缆孔的两端外扩形成一直径大于电缆孔直径的卡环，且密封环由膨胀部和塞紧部两部分构成，其中，膨胀部的外径与电缆孔的内径相同，塞紧部的外径与卡环的内径相同，塞紧部的厚度大于卡环的厚度。

本发明中，高压智能检测装置用于控制高压内置式智能真空断路器的断开或闭合；高压内置式智能真空断路器用于断开或连接高压与变压器的初级；低压智能检测装置用于控制低压外置式智能断路器的断开或闭合，以及检测并传递变压器的负载功率（即输出功率）到控制中心；低压外置式智能断路器用于断开或连接低压与变压器的次级。

本发明所述的密封罩及变压器外壳的材质为铝合金。

本发明中，所述电缆孔内设置有外扩的环状弧形凹陷，以使填充的封闭胶凝固后形成与此弧形凹陷相配合的凸起环；或者，电缆孔内沿其内径分布有螺旋状凹陷。

本发明中，所述环形弹簧有4条，且每两条为一组，两组环形弹簧分别环绕设置在弧形固定板外侧的上部和下部。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明通过将若干台变压器的低压输出电线相并联，并通过低压智能检测装置监控每台变压器的输出功率，然后通过计算整个系统某段时间的总输出功率，以此总输出功率来决定开启或关闭部分变压器，从而充分利用了变压器的有效负载，不仅解决了电能利用率低的问题，而且也可以延长变压器的使用寿命；

2）本发明的电缆采用插拔式结构连接，不仅连接方便快速，而且连接紧密；插拔式结构的母头通过采用若干弧形固定板和环形弹簧配合围成供子头插入的空腔，而且在空腔内设置有弧形凹陷，该弧形凹陷与子头配合，从而不仅保证了接触的紧密性，而且也提高了连接的紧固性，子头克服环形弹簧的弹力后插入到空腔内后，在环形弹簧弹力作用下，能够使弧形固定板卡紧子头，从而提高了连接的紧固性；

3）弧形固定板的下端可在环形挡板和圆形凸台之间形成的环形槽内活动，而且外部设置有弹性胶套，能够使子头在插入到空腔内后，空腔体积变大，进而对子头产生一定的卡紧作用；

4）本发明通过将变压器的高压接线端子、低压接线端子、低压智能检测装置、高压智能检测装置和高压内置式智能真空断路器密封在密封罩内，而后用于接线的电缆通过密封罩上的电缆孔伸入到密封罩内，在电缆与电缆孔配合时采用特殊的防水密封结构，这样通过防水密封结构与密封罩的配合，改善了变压器的防水密封效果，实现了变压器的防水功能；本发明的防水密封结构通过采用硅胶材质制成两个密封环，电缆穿入这两个密封环内后，由于两者过盈配合，因此，电缆穿入密封环后再穿入电缆孔中时，由于挤压变形，使得密封环与电缆孔以及密封环与电缆之间均形成紧密封闭结构，而且在两个密封环之间填充封闭胶，这样在封闭胶凝固后形成填充密封塞，进一步增强了密封效果，完全隔绝了水的渗透。

附图说明

图1为本发明中每台变压器的连接结构示意图；

图2为本发明插拔式结构母头的结构示意图；

图3为本发明弧形固定板的结构示意图；

图4为本发明插拔式结构子头的结构示意图；

图5为本发明防水密封结构的示意图；

附图标记：1、变压器，2、密封罩，201、弧形凹陷A，202、卡环，3、插拔式结构，4a、高压智能检测装置，4b、低压智能检测装置，5a、高压内置式智能真空断路器，5b、低压外置式智能断路器，6、绝缘套筒，7、弹性胶套，701、延伸部，702、插入孔，703、遮盖部，8、导电卡座，801、连接台，802、圆形凸台，803、导线，804、弧形凹陷，805、环形挡板，806、环形槽，9、弧形固定板，901、空腔，902、弧形槽，903、支台，904、卡台，905、矩形凸起，906、凹陷部，907、弧形凸起，908、坡面，10、环形弹簧，11、限位环，12、导电杆，1201、导电头，1202、限位卡槽，1203、连接孔，1204、绝缘体，1205、导电芯，13、绝缘皮套，14、高压电缆，1401、连接头，15、防水密封结构，1501、密封环，1502、填充密封塞，1503、塞紧部，1504、膨胀部。

具体实施方式

如图所示，一种变压器组自调控系统，该系统包括若干台分别向不同区域供电的变压器1，每台变压器1的高压接线端子和低压接线端子分别通过高压智能检测装置4a和低压智能检测装置4b与高压内置式智能真空断路器5a和低压外置式智能断路器5b连接，且在每台变压器1上设置有将变压器1高压接线端子、低压接线端子、低压智能检测装置4b、高压智能检测装置4a和高压内置式智能真空断路器5a密封在其内的密封罩2，高压电缆14通过插拔式结构3与高压内置式智能真空断路器5a连接，低压外置式智能断路器5b与低压输出电线连接，且每台变压器1的低压输出电线之间并联连接；所述每台变压器1的低压智能检测装置4b将检测到的负载功率传递给控制中心，控制中心将接收到的负载功率汇总并以此为依据控制某台或某几台变压器1的高压内置式智能真空断路器5a和低压外置式智能断路器5b断开与连通。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：

如，所述插拔式结构3包括相互配合的母头和子头，母头包括一端开口另一端封闭的绝缘套筒6、设置在绝缘套筒6底部的导电卡座8以及若干弧形固定板9，其中，导电卡座8的底部设置有引出绝缘套筒6的导线803，导电卡座8的外边缘和中心位置分别设置有环形挡板805和圆形凸台802，所述若干弧形固定板9的底部均活动设置在环形挡板805和圆形凸台802之间形成的环形槽806内，以使每块弧形固定板9均可在环形槽806内沿环形槽806的径向活动；环绕所有弧形固定板9外侧的上部和下部均设置有环形弹簧10，以使所有弧形固定板9之间围成供子头插入的空腔901，在弧形固定板9与绝缘套筒6侧壁之间设置有弹性胶套7，所述圆形凸台802伸入空腔901内，且其端部设置有卡住子头端部的弧形凹陷804；所述子头包括一绝缘皮套13和一端插入绝缘皮套13内的导电杆12，导电杆12位于绝缘皮套13内的一端与电缆3的金属芯连接，另一端具有伸入到空腔901并与弧形凹陷804接触的导电头1201；

进一步的，所述围成空腔901的弧形固定板9与圆形凸台802之间具有间隙；所述导电卡座8通过其底部设置的连接台801与绝缘套筒6的底壁螺纹连接；

再进一步的，所述环形挡板805朝向弧形固定板9的侧壁为倾斜的坡面，且该坡面自底部向上朝向绝缘套筒6的侧壁倾斜；

再进一步的，所述弹性胶套7的底部外侧设置有插入环形挡板805与绝缘套筒6侧壁间的延伸部701，且延伸部701与弹性胶套7连接处形成卡在环形挡板805上的卡台结构；

再进一步的，所述弧形固定板9外侧壁的上部和下部分别设置有定位环形弹簧10的弧形槽902，弧形固定板9内侧壁的上部和下部分别设置有弧形凸起907和矩形凸起905，且弧形凸起907和矩形凸起905之间形成凹陷部906；弧形固定板9的底部通过支台903活动设置在环形槽806内，且支台903和矩形凸起905之间形成与圆形凸台802侧壁相配合的卡台904；弧形固定板9的顶部与弧形凸起907之间为自下而上外扩的坡面908，以使子头的导电头1201能够在该坡面908上滑动并克服环形弹簧10的弹力后卡入到弧形凹陷804内；所述子头的导电杆12上设置有环形的限位卡槽1202，该限位卡槽1202与弧形固定板9上的弧形凸起907相配合，以将导电头1201锁紧固定在空腔901内；

更进一步的，环绕所述若干弧形固定板9外侧壁的上部和下部分别设置有限定弧形固定板9最大扩展范围的限位环11；

更进一步的，所述导电杆12插入绝缘皮套13内的一端上设置有具有内螺纹的连接孔1203，该连接孔1203与高压电缆14内金属芯端部的连接头1401螺纹连接；

又如，所述密封罩2的侧壁上设置电缆孔，电缆孔内设置有防水密封结构15，该防水密封结构15包括对称卡在密封罩2上电缆孔两端的由硅胶材质制成的密封环1501，密封环1501中部的穿线孔与其中穿过电缆的外径为过盈配合，两个密封环1501之间为填充封闭胶凝固后形成的填充密封塞1502；

进一步的，所述电缆孔的两端外扩形成一直径大于电缆孔直径的卡环202，且密封环1501由膨胀部1504和塞紧部1503两部分构成，其中，膨胀部1504的外径与电缆孔的内径相同，塞紧部1503的外径与卡环202的内径相同，塞紧部1503的厚度大于卡环202的厚度；

最后，为了解决整个电缆的插拔式结构3的防水问题，可以采用如下结构：

首先，弹性胶套7的材质选用硅胶材质，其高度与弧形固定板9平齐，而且上部也具有相同材质的遮盖部703，也就是说，弹性胶套7的顶部上设置有一体的遮盖部703，在遮盖部703上开一个供子头通过的插入孔702，且插入孔702与子头过盈配合；

然后，在绝缘套筒6的上部设置盖板，盖板将遮盖部703以及弹性胶套7整个密封在其中，盖板上具有与插入孔702位置和大小均相同的孔；

同时，子头的导电杆12做成如下结构，内部为一根与导电头1201连接的导电芯1205，导电芯1205的外部包裹绝缘体1204，导电芯1205另一端与高压电缆14内的金属芯接触，绝缘体1204上设置有环形的限位卡槽1202，该限位卡槽1202与弧形固定板9上部内侧壁上设有的弧形凸起907相配合；而且，在子头插入到空腔901内，导电头1201与弧形凹陷804卡接时，绝缘皮套13的端部能够伸入到插入孔702内；

采用上述结构后，在子头的导电杆12通过插入孔702插入到空腔901内后，由于子头与空腔901为过盈配合，所以使弧形固定板9外扩进而挤压弹性胶套7，由于弹性胶套7是硅胶材质的，因此，弹性胶套7变形，进而使插入孔702变小，从而提高了防水密封性能。

所述电缆孔内设置有外扩的弧形凹陷A201，以使填充的封闭胶凝固后形成与此弧形凹陷A201相配合的凸起环，凸起环的存在，改变了电缆孔内壁与填充密封塞1502间的接触面，从而进一步增强了防水密封的性能，或者，所述电缆孔内沿其内径分布有螺旋状凹陷，螺旋状凹陷存在的意义，实际上也是为了改变电缆孔内壁与填充密封塞1502间的接触面，从而进一步增强防水密封的性能；上述防水密封结构15的施工方法为：首先将电缆穿过位于密封罩2上电缆孔外侧的密封环1501，并将其穿入电缆孔后伸入密封罩内部，而后再将位于电缆孔内侧的密封环1501套在电缆上，并将该密封环1501塞入到电缆孔的内侧，接着从电缆孔的外侧向电缆孔内注入封闭胶，最后再将电缆上穿设的另一密封环1501塞入到电缆孔中。

本发明采用上述防水密封结构15、插拔式结构3以及对插拔式结构3进行防水改进后，能够使变压器1成为防水变压器；此时可以将防水变压器设置在街边地下的坑道内，然后在坑道内设置抽水机抽出坑道内下雨的积水，设置排风机进行散热；在坑道表面铺上盖板不会占用任何的地表面积，而且也美观，也可以在坑道的地表设置广告牌。

本发明中，控制中心将接收到的负载功率汇总并以此为依据控制某台或某几台变压器1的高压内置式智能真空断路器5a和低压外置式智能断路器5b断开与连通，其实际操作为：控制中心根据所有变压器1反馈的负载功率汇总得出系统中某段时间的总用电负荷，然后计算出需要几台变压器1分配这些负荷，并按照输出功率从低到高的顺序依次关闭或启动若干变压器1，从而使保持工作的变压器1满足该系统总用电负荷的同时，各台工作变压器的输出功率为其额定功率的75-85%；下面举例对其进行说明：

以某片商业区为例，假定该商业区有A、B、C、D四个区域，每个区域均有五台变压器为各自的区域供电；

现有的供电方法为，A区域的五台变压器A1-A5分别单独负责A区域的五个部分的用电需求；B区域的五台变压器B1-B5分别单独负责B区域的五个部分的用电需求；C区域的五台变压器C1-C5分别单独负责C区域的五个部分的用电需求；D区域的五台变压器D1-D5分别单独负责D区域的五个部分的用电需求；

本发明的方法为，首先将整片商业区的每台变压器进行如上述结构的改造，并设置控制中心，控制中心实际上用电脑进行处理，可以人工也可以编程自动控制；控制中心分别控制每台变压器的高压内置式智能真空断路器5a和低压外置式智能断路器5b，该商业区所有变压器的低压输出电线相并联；

当晚上十点以后，整片商业区的用电负荷降低（多数商铺关门，只有少数的几家仍在营业），此时用电负荷大幅降低，但是由于营业的商铺分布于整片商业区，因此，若以常规的供电方法，所有的25台变压器均需要工作；

而本发明中，控制中心通过计算出此时的用电负荷，如果该用电负荷能够由十台变压器承载的话，即将输出功率低的十五台变压器关闭，由于变压器低压输出电线并联，因此，这十台工作变压器可以承担整个商业区的用电负荷；

当用电负荷进一步降低时，可以继续关闭若干台变压器，从而使这个区域由聊聊几台变压器进行供电；

而当用电负荷逐渐增大时，现有的变压器已不能满足负荷，则控制中心控制关闭的变压器逐次启动。

Claims (7)

1.一种变压器组自调控系统，该系统包括若干台分别向不同区域供电的变压器（1），其特征在于：每台变压器（1）的高压接线端子和低压接线端子分别通过高压智能检测装置（4a）和低压智能检测装置（4b）与高压内置式智能真空断路器（5a）和低压外置式智能断路器（5b）连接，且在每台变压器（1）上设置有将变压器（1）的高压接线端子、低压接线端子、低压智能检测装置（4b）、高压智能检测装置（4a）和高压内置式智能真空断路器（5a）密封在其内的密封罩（2），高压电缆（14）通过插拔式结构（3）与高压内置式智能真空断路器（5a）连接，低压外置式智能断路器（5b）与低压输出电线连接，且每台变压器（1）的低压输出电线之间并联连接；所述每台变压器（1）的低压智能检测装置（4b）将检测到的负载功率传递给控制中心，控制中心将接收到的负载功率汇总并以此为依据控制某台或某几台变压器（1）的高压内置式智能真空断路器（5a）和低压外置式智能断路器（5b）断开与连通；

所述插拔式结构（3）包括相互配合的母头和子头，母头包括一端开口另一端封闭的绝缘套筒（6）、设置在绝缘套筒（6）底部的导电卡座（8）以及若干弧形固定板（9），其中，导电卡座（8）的底部设置有引出绝缘套筒（6）的导线（803），导电卡座（8）的外边缘和中心位置分别设置有环形挡板（805）和圆形凸台（802），所述若干弧形固定板（9）的底部均活动设置在环形挡板（805）和圆形凸台（802）之间形成的环形槽（806）内，以使每块弧形固定板（9）均可在环形槽（806）内沿环形槽（806）的径向活动；环绕所有弧形固定板（9）外侧的上部和下部均设置有环形弹簧（10），以使所有弧形固定板（9）之间围成供子头插入的空腔（901），在弧形固定板（9）与绝缘套筒（6）侧壁之间设置有弹性胶套（7），所述圆形凸台（802）伸入空腔（901）内，且其端部设置有卡住子头端部的弧形凹陷（804）；所述子头包括一绝缘皮套（13）和一端插入绝缘皮套（13）内的导电杆（12），导电杆（12）位于绝缘皮套（13）内的一端与电缆的金属芯连接，另一端具有伸入到空腔（901）并与弧形凹陷（804）接触的导电头（1201）；

围成空腔（901）的弧形固定板（9）与圆形凸台（802）之间具有间隙；所述导电卡座（8）通过其底部设置的连接台（801）与绝缘套筒（6）的底壁螺纹连接；

所述弧形固定板（9）外侧壁的上部和下部分别设置有定位环形弹簧（10）的弧形槽（902），弧形固定板（9）内侧壁的上部和下部分别设置有弧形凸起（907）和矩形凸起（905），且弧形凸起（907）和矩形凸起（905）之间形成凹陷部（906）；弧形固定板（9）的底部通过支台（903）活动设置在环形槽（806）内，且支台（903）和矩形凸起（905）之间形成与圆形凸台（802）侧壁相配合的卡台（904）；弧形固定板（9）的顶部与弧形凸起（907）之间为自下而上外扩的坡面（908），以使子头的导电头（1201）能够在该坡面（908）上滑动并克服环形弹簧（10）的弹力后卡入到弧形凹陷（804）内；所述子头的导电杆（12）上设置有环形的限位卡槽（1202），该限位卡槽（1202）与弧形固定板（9）上的弧形凸起（907）相配合，以将导电头（1201）锁紧固定在空腔（901）内。

2.根据权利要求1所述的一种变压器组自调控系统，其特征在于：所述环形挡板（805）朝向弧形固定板（9）的侧壁为倾斜的坡面，且该坡面自底部向上朝向绝缘套筒（6）的侧壁倾斜。

3.根据权利要求1所述的一种变压器组自调控系统，其特征在于：所述弹性胶套（7）的底部外侧设置有插入环形挡板（805）与绝缘套筒（6）侧壁间的延伸部（701），且延伸部（701）与弹性胶套（7）连接处形成卡在环形挡板（805）上的卡台结构。

4.根据权利要求1所述的一种变压器组自调控系统，其特征在于：环绕所述若干弧形固定板（9）外侧壁的上部和下部分别设置有限定弧形固定板（9）最大扩展范围的限位环（11）。

5.根据权利要求1所述的一种变压器组自调控系统，其特征在于：所述导电杆（12）插入绝缘皮套（13）内的一端上设置有具有内螺纹的连接孔（1203），该连接孔（1203）与高压电缆（14）内金属芯端部的连接头（1401）螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种变压器组自调控系统，其特征在于：所述密封罩（2）的侧壁上设置电缆孔，电缆孔内设置有防水密封结构（15），该防水密封结构（15）包括对称卡在密封罩（2）上电缆孔两端的由硅胶材质制成的密封环（1501），密封环（1501）中部的穿线孔与其中穿过电缆的外径为过盈配合，两个密封环（1501）之间为填充封闭胶凝固后形成的填充密封塞（1502）。

7.根据权利要求6所述的一种变压器组自调控系统，其特征在于：所述电缆孔的两端外扩形成一直径大于电缆孔直径的卡环（202），且密封环（1501）由膨胀部（1504）和塞紧部（1503）两部分构成，其中，膨胀部（1504）的外径与电缆孔的内径相同，塞紧部（1503）的外径与卡环（202）的内径相同，塞紧部（1503）的厚度大于卡环（202）的厚度。

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