CN107659194A - 一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，包括：基于模块化多电平变换器的子模块在电压理想状态下的插入个数寻优和电压波动范围，确定子模块插入个数范围的优化控制集，所述子模块包括上桥臂子模块和下桥臂子模块；在优化控制集范围内，通过模型预测控制方法进行寻优，确定子模块的最优插入个数；根据最优插入个数，实现模块化多电平变换器的桥臂电压平衡并生成PWM开关信号，实现模块化多电平变换器的模型预测控制。与现有技术相比，本发明具有寻优次数少、计算量小以及静态和动态控制性能优等优点。
Description
技术领域
本发明涉及模块化多电平变流器控制领域，尤其是涉及一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法。
背景技术
模块化多电平变流器是一种具有模块化结构、易级联、输出电压电流谐波小等特性的变换器。由于其在损耗、冗余性、开关频率等方面的优势，被广泛应用于高压直流输电、柔性输电、风力发电场并网、中高压电力拖动等高压、大功率工程现场。
由于模块化多电平变流器桥臂并联在直流母线两端，子模块电容处于悬浮状态，子模块电容电压的波动使得桥臂接入子模块电压之和难以与直流母线电压始终保持一致，从而导致相间环流产生。模块化多电平变流器桥臂环流交流分量的产生，将加剧子模块电容电压波动，提高了对开关器件耐压和容量的要求，增加系统损耗，甚至影响模块化多电平变流器正常工作。因此，桥臂内部环流的抑制对模块化多电平变流器的可靠运行是至关重要的。现有文献多采用设计PI、PR或矢量解耦控制方法实现对模块化多电平变流器的环流抑制，但由于开关组合数多，非线性强，使得传统控制器稳定裕度降低，动态性能变差，限制了工程应用推广。
模型预测控制因其直观、灵活、鲁棒性强、适用于非线性、多控制目标对象的特点而在模块化多电平变流器成功应用并得到广泛关注，现有的模型预测控制往往是先对所有上、下桥臂可能插入子模块个数进行全局寻优计算，再根据确定的上、下桥臂插入子模块个数实现模块化多电平变换器的桥臂电压平衡并生成PWM开关信号，从而实现模块化多电平变换器的模型预测控制，这种方法由于需要对插入子模块个数进行全局层面上的寻优，因此计算量大而且计算复杂，从而导致工程实用性不强。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，所述方法包括：
1)基于模块化多电平变换器的子模块在电压理想状态下的插入个数寻优和电压波动范围，确定子模块插入个数范围的优化控制集，所述子模块包括上桥臂子模块和下桥臂子模块；
2)在步骤1)中确定的优化控制集范围内，通过模型预测控制方法进行寻优，确定子模块的最优插入个数；
3)根据步骤2)确定的最优插入个数，实现模块化多电平变换器的桥臂电压平衡并生成PWM开关信号，实现模块化多电平变换器的模型预测控制。
优选地，所述步骤1)包括：
11)在电压理想状态下，进行初步预测寻优，确定上桥臂子模块和下桥臂子模块的理想最优插入个数；
12)基于上桥臂子模块和下桥臂子模块引起的电压波动，修正步骤11)中得到的理想最优插入个数，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块插入个数的优化控制集。
优选地，所述初步预测寻优的目标函数为：
其中，G为初步预测寻优的目标函数，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，iref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，j为电流对应的相数。
优选地，所述理想最优插入个数为：
其中，Np1为上桥臂子模块的理想最优插入个数，Nn1为下桥臂子模块的理想最优插入个数，Vdc为模块化多电平变换器的直流侧电压，为上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压差，N为上桥臂子模块和下桥臂子模块的个数总和，j为电流对应的相数。
优选地，所述步骤12)包括：
121)根据上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动范围，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动因子；
122)基于步骤11)确定的理想最优插入个数，建立上桥臂子模块和下桥臂子模块的插入个数和电压波动因子之间的关系，得到优化控制集。
优选地，所述优化控制集具体为：
其中，npj为上桥臂子模块的插入个数范围，nnj为下桥臂子模块的插入个数范围，εp为上桥臂子模块的电压波动因子，εn为下桥臂子模块的电压波动因子，Np1为上桥臂子模块的理想插入个数，Nn1为下桥臂子模块的理想插入个数，round为取整函数。
优选地，所述模型预测控制方法进行寻优的目标函数为：
其中，J为模型预测控制方法进行寻优的目标函数，λ1为模块化多电平变换器交流侧电流的权重因子，λ2为模块化多电平变换器桥臂环流的权重因子，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，iref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，idiff为模块化多电平变换器桥臂环流的预测值，为模块化多电平变换器桥臂环流的参考值，j为电流对应的相数。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提出的优化控制集模型预测控制方法，通过在通过模型预测控制方法对子模块的最优插入个数进行寻优之前，先通过对电压理想状态下的子模块插入个数并通过电压波动范围将子模块的插入个数在理想个数的基础上进行拓展，先行确定了一个基本的子模块插入个数的范围，在这一基础上再进行模型预测控制寻优来确定子模块最优插入个数，从而实现桥臂电压平衡和模型预测控制，这种方法将寻优的范围从全局寻优缩小为最优控制集范围内的寻优，因而大大缩小了寻优范围，减小了寻优次数和计算量，从而对功率变化范围宽、负载大扰动的应用对象具有良好的静、动态控制性能，解决了现有方法由于寻优计算量大而导致工程实用性不强的缺点。
(2)本发明提出的方法需要经历两次寻优，这两次寻优的次数分别为N+1次和Ntotal次，通过计算可以证明Ntotal的次数不超过(N/2)2次，因此两次寻优的次数相加为总寻优次数，这一寻优次数远小于传统控制方法基于开关量的模型预测控制计算寻优次数22N和基于桥臂电平数的模型预测控制计算寻优次数(N+1)2，因而通过计算可以证实出，本发明提出的方法从计算量上来讲，远远小于现有的控制方法，因此实用性极强，便于应用推广。
(3)在确定优化控制集时，考虑了上桥臂和下桥臂子模块的电压波动，因此引入了电压波动因子，通过电压波动因子，将子模块的插入个数控制在了一个符合实际情况的范围内，从而为后续的有限范围内寻优做足了充分的准备。
附图说明
图1为本发明提出的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法的流程图；
图2为模块化多电平变换器的主电路拓扑图；
图3为本发明提出的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法的系统控制框图；
图4为初步预测寻优的方法流程图；
图5为通过模型预测方法进行寻优的方法流程图；
图6为实施例中在负载阶跃变化下优化控制集模型预测控制目标函数不变时的系统响应波形图，其中(6a)为电网电压波形图，(6b)为有功功率和无功功率波形图，(6c)为并网电流波形图，(6d)为桥臂环流波形图，(6e)为A相桥臂子模块的电容电压波形图，(6f)为A相桥臂插入子模块的总数。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供了一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，包括：
1)基于模块化多电平变换器的子模块在电压理想状态下的插入个数寻优和电压波动范围，确定子模块插入个数范围的优化控制集，所述子模块包括上桥臂子模块和下桥臂子模块，具体包括：
11)在电压理想状态下，进行初步预测寻优，确定上桥臂子模块和下桥臂子模块的理想最优插入个数，该初步预测寻优的目标函数为：
其中，G为初步预测寻优的目标函数，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，iref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，j为电流对应的相数；
因而得到的理想插最优入个数为：
其中，Np1为上桥臂子模块的理想最优插入个数，Nn1为下桥臂子模块的理想最优插入个数，Vdc为模块化多电平变换器的直流侧电压，为上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压差，N为上桥臂子模块和下桥臂子模块的个数总和，j为电流对应的相数
12)基于上桥臂子模块和下桥臂子模块引起的电压波动，修正步骤11)中得到的理想最优插入个数，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块插入个数的优化控制集，具体包括：
121)根据上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动范围，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动因子；
122)基于步骤11)确定的理想最优插入个数，建立上桥臂子模块和下桥臂子模块的插入个数和电压波动因子之间的关系，得到优化控制集；
因而得到的优化控制集具体为：
其中，npj为上桥臂子模块的插入个数范围，nnj为下桥臂子模块的插入个数范围，εp为上桥臂子模块的电压波动因子，εn为下桥臂子模块的电压波动因子，Np1为上桥臂子模块的理想插入个数，Nn1为下桥臂子模块的理想插入个数，round为取整函数
2)在步骤1)中确定的优化控制集范围内，通过模型预测控制方法进行寻优，确定子模块的最优插入个数，该模型预测控制方法进行寻优的目标函数为：
其中，J为模型预测控制方法进行寻优的目标函数，λ1为模块化多电平变换器交流侧电流的权重因子，λ2为模块化多电平变换器桥臂环流的权重因子，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，iref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，idiff为模块化多电平变换器桥臂环流的预测值，为模块化多电平变换器桥臂环流的参考值，j为电流对应的相数；
3)根据步骤2)确定的最优插入个数，实现模块化多电平变换器的桥臂电压平衡并生成PWM开关信号，实现模块化多电平变换器的模型预测控制。
根据上述步骤进行模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制，具体的过程和参数推导过程如下：
由图2所示的模块化多电平变换器的主电路拓扑图可得其单相等效电路，因而可得到相关的参数关系：
其中：Vdc表示直流侧电压，uj表示第j(j＝a,b,c)相网侧电压，Larm和Rarm分别表示变换器桥臂电感和其等效电阻，ij表示第j相交流侧并网电流，idiffj表示流过第j相桥臂的环流。
定义状态变量和输入变量为：
x＝[idiffj ij]
u＝[u∑j uΔj]
其中：ij表示第j相交流侧并网电流，idiffj表示流过第j相桥臂的环流，uΣj为第j相上下桥臂电压之和，uΔj为第j相上下桥臂电压只差。
得到离散化数学模型：
其中：Ts为系统采样时间idiffj(k+1)为第j相桥臂环流电流预测值，ij(k+1)第j相交流侧电流并网电流预测值，R交流侧电阻，L为交流侧电感。
桥臂各子模块电压理想状态时上、下桥臂插入子模块数目的组合为[(0,N),(1,N-1)，(2,N-2),...(N,0)]，一共有N+1种选择，通过寻优计算(具体过程如图4所示)可以得到理想状态下上下桥臂子模块接入个数Np1,Nn1。可得最优上、下桥臂电压差：
假设上、下桥臂子模块电压波动为ΔV，则子模块电压波动范围为：
因上、下桥臂电压之和与差满足：
npjucpj+nnjucnj＝Vdc
可以推导出上、下桥臂可能插入子模块个数范围为：
简化可以得到
其中：为子模块电压波动比率。
由于上、下桥臂电压的波动不一致性，为了优化上、下桥臂接入子模块个数的范围以减少预测寻优计算次数，引入表示上、下桥臂的接入子模块电压偏离理想电压值的偏离程度的波动因子：
代入理想状态下的上、下桥臂接入个数：
可以得到上、下桥臂接入子模块个数的优化范围：
其中：分别表示子模块电容电压在理想情况下的上下桥臂接入个数；和分别为上下桥臂子模块电压波动因子。round(·)为取整函数。
可以确定最优控制集寻优次数的总个数满足：
其中：npj，nnj分别为第j相上、下桥臂插入的子模块数目，N为各个桥臂的子模块总数。
因此整个方法的寻优次数为N+1+Ntatal，远小于传统控制方法基于开关量的模型预测控制计算寻优次数22N和基于桥臂电平数的模型预测控制计算寻优次数(N+1)2，因而从根本上减小了寻优次数，提升了计算性能。
如图5所示为通过模型预测方法进行寻优的方法流程图，设计以并网电流快速跟踪及桥臂环流有效抑制为目标的模型预测寻优控制目标函数J为：
其中：为k+1时刻模块化多电平变换器第j相交流侧电流参考值，为k+1时刻模块化多电平变换器桥臂环流参考值，ij(k+1)为k+1时刻模块化多电平变换器第j相交流侧电流预测值，idiffj(k+1)为k+1时刻模块化多电平变换器臂环环流预测值，λ1为模块化多电平变换器交流侧电流的权重因子，λ2为模块化多电平变换器桥臂环流的权重因子。以函数J最小化为目标，在优化控制集内计算寻优，求取最优上、下桥臂子模块接入个数Np2、Nn2。再通过电压平衡控制模块实现桥臂内电压平衡，生成模块化多电平变换器各子模块对应的触发脉冲，适当控制模块化多电平变换器各子模块开关通断，实现并网电流快速跟踪及桥臂环流有效抑制的目标。
基于优化控制集的模块化多电平变换器模型预测控制框图如图3所示，子模块电压理想情况下，以交流侧电流设定预测控制目标函数，通过寻优计算得到子模块电压理想情况下上、下桥臂接入个数，引入上下桥臂电压波动因子确定模型预测优化控制集预测范围，建立交流电流以及环流的目标函数，在优化控制集内寻优计算出最适合的上下桥臂插入子模块个数，利用排序法实现桥臂内子模块电压的平衡并产生PWM开关信号，实现模块化多电平模型预测控制的计算量减少，并且稳定控制交流侧电流以及实现环流的抑制。
为了验证本实施例所提出的优化控制集模型预测方法的正确性和有效性，在Matlab/Simulink平台搭建了每个桥臂有10个子模块的11电平三相模块化多电平变流器仿真系统。仿真系统的参数设置见表1。仿真验证了本文所提出的基于优化控制集模型预测的稳态响应、动态响应以及本文所提出的改进子模块电压平衡控制方法的有效性。
表1 仿真系统参数表
| 参数 | 取值 |
| 系统容量S/MVA | 2 |
| 交流系统电压V/kV | 5 |
| 直流电压VDC/kV | 10 |
| 额定频率f/Hz | 50 |
| 桥臂子模块数N | 10 |
| 子模块电容C/μF | 1500 |
| 子模块电压Vc/V | 1000 |
| 桥臂电感L0/mH | 15 |
| 桥臂等效电阻R0/Ω | 0.1 |
| 交流侧电感L/mH | 10 |
| 交流侧电阻R/Ω | 0.5 |
为了对优化控制集模型预测方法的稳定性和响应速度进行对比分析，设置线路参数扰动的极端情形：系统稳定运行时，并网有功功率在0.05s时上升100％，目标函数的权重因子和无功功率不变。仿真结果如图6所示，分别为电网电压、有功功率和无功功率、桥臂环流、三相并网电流、A相桥臂子模块电容电压和A相插入子模块的总数。
以图(6a)所示的电网电压为参考，图(6b)和图(6c)分别显示并网功率和并网电流在并网功率发生阶跃变化时并网功率和并网电流变化情况，可以看出，功率以及电流都能快速的达到稳态。图(6d)和图(6e)分别显示出桥臂环流以及子模块电容电压变化情况，可以看出，环流的波动以及子模块电容电压虽然由于并网功率的增大有一定的增大但仍然实现了有效的抑制，图(6e)显示A相桥臂接入的子模块数目一直在10附近波动。仿真结果表明所提出的优化控制集模型预测控制方法具有计算量少、响应速度快、并网电流跟踪准确的优点。
Claims (7)
1.一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：
1)基于模块化多电平变换器的子模块在电压理想状态下的插入个数寻优和电压波动范围，确定子模块插入个数范围的优化控制集，所述子模块包括上桥臂子模块和下桥臂子模块；
2)在步骤1)中确定的优化控制集范围内，通过模型预测控制方法进行寻优，确定子模块的最优插入个数；
3)根据步骤2)确定的最优插入个数，实现模块化多电平变换器的桥臂电压平衡并生成PWM开关信号，实现模块化多电平变换器的模型预测控制。
2.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤1)包括：
11)在电压理想状态下，进行初步预测寻优，确定上桥臂子模块和下桥臂子模块的理想最优插入个数；
12)基于上桥臂子模块和下桥臂子模块引起的电压波动，修正步骤11)中得到的理想最优插入个数，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块插入个数的优化控制集。
3.根据权利要求2所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述初步预测寻优的目标函数为：
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其中，G为初步预测寻优的目标函数，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，iref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，j为电流对应的相数。
4.根据权利要求2所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述理想最优插入个数为：
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其中，Np1为上桥臂子模块的理想最优插入个数，Nn1为下桥臂子模块的理想最优插入个数，Vdc为模块化多电平变换器的直流侧电压，为上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压差，N为上桥臂子模块和下桥臂子模块的个数总和，j为电流对应的相数。
5.根据权利要求2所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤12)包括：
121)根据上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动范围，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动因子；
122)基于步骤11)确定的理想最优插入个数，建立上桥臂子模块和下桥臂子模块的插入个数和电压波动因子之间的关系，得到优化控制集。
6.根据权利要求2所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述优化控制集具体为：
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其中，npj为上桥臂子模块的插入个数范围，nnj为下桥臂子模块的插入个数范围，εp为上桥臂子模块的电压波动因子，εn为下桥臂子模块的电压波动因子，Np1为上桥臂子模块的理想插入个数，Nn1为下桥臂子模块的理想插入个数，round为取整函数。
7.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述模型预测控制方法进行寻优的目标函数为：
<mrow>
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其中，J为模型预测控制方法进行寻优的目标函数，λ1为模块化多电平变换器交流侧电流的权重因子，λ2为模块化多电平变换器桥臂环流的权重因子，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，iref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，idiff为模块化多电平变换器桥臂环流的预测值，为模块化多电平变换器桥臂环流的参考值，j为电流对应的相数。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110212800A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-06 | 东北大学 | 基于模型预测控制的模块化多电平换流器通用控制方法 |
| CN111355388A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-06-30 | 华中科技大学 | 一种基于两步模型预测控制的mmc桥臂电流控制方法及系统 |
| CN115765508A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-03-07 | 天津大学 | 模块化多电平变换器等效空间矢量模型预测控制方法 |
| CN117239711A (zh) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 四川大学 | 改善抽油机井群供电质量的储能控制方法和装置 |
| CN118100600A (zh) * | 2024-04-28 | 2024-05-28 | 苏州华电电气股份有限公司 | 一种基于智能反馈的直流电高压发生器调控方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106059355A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 上海电力学院 | 一种mmc‑hvdc低频模型预测控制方法 |
| CN107147315A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-08 | 湖南大学 | 一种基于多步模型预测控制的mmc环流控制方法 |
| CN107276107A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-10-20 | 上海电力学院 | 基于混合型模块化多电平换流器的低频模型预测控制方法 |
-
2017
- 2017-11-14 CN CN201711122378.9A patent/CN107659194B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106059355A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 上海电力学院 | 一种mmc‑hvdc低频模型预测控制方法 |
| CN107276107A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-10-20 | 上海电力学院 | 基于混合型模块化多电平换流器的低频模型预测控制方法 |
| CN107147315A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-08 | 湖南大学 | 一种基于多步模型预测控制的mmc环流控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ZHENG GONG, ET AL: "Design and Experimental Evaluation of Fast Model Predictive Control for Modular Multilevel Converters", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 * |
| 朱玲，等: "模块化多电平变流器HVDC系统的模型预测控制", 《电力系统保护与控制》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110212800A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-06 | 东北大学 | 基于模型预测控制的模块化多电平换流器通用控制方法 |
| CN110212800B (zh) * | 2019-07-05 | 2021-02-26 | 东北大学 | 基于模型预测控制的模块化多电平换流器通用控制方法 |
| CN111355388A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-06-30 | 华中科技大学 | 一种基于两步模型预测控制的mmc桥臂电流控制方法及系统 |
| CN111355388B (zh) * | 2020-01-17 | 2021-07-27 | 华中科技大学 | 一种基于两步模型预测控制的mmc桥臂电流控制方法及系统 |
| CN115765508A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-03-07 | 天津大学 | 模块化多电平变换器等效空间矢量模型预测控制方法 |
| CN117239711A (zh) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 四川大学 | 改善抽油机井群供电质量的储能控制方法和装置 |
| CN117239711B (zh) * | 2023-11-13 | 2024-02-02 | 四川大学 | 改善抽油机井群供电质量的储能控制方法和装置 |
| CN118100600A (zh) * | 2024-04-28 | 2024-05-28 | 苏州华电电气股份有限公司 | 一种基于智能反馈的直流电高压发生器调控方法及系统 |
| CN118100600B (zh) * | 2024-04-28 | 2024-06-28 | 苏州华电电气股份有限公司 | 一种基于智能反馈的直流电高压发生器调控方法及系统 |
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