CN109995015A - 220kv两电两充直流系统 - Google Patents
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Abstract
220KV两电两充直流系统,包括I#直流系统、II#直流系统;所述I号直流系统包括1#直流充电柜、1#蓄电池组、1#直流馈线柜、2#直流馈线柜;所述II号直流系统包括2#直流充电柜、2#蓄电池组、3#直流馈线柜、4#直流馈线柜。1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线‑1DM、+1DM;1#蓄电池组通过直流断路器ZK3连接直流DC220母线‑1M、+1HM;1#直流馈线柜连接直流DC220母线‑1M、+1KM;2#直流馈线柜连接直流DC220母线‑1M、+1HM;1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线‑1M、+1HM;2#直流充电柜通过双联直流断路器ZK2连接直流DC220母线‑2DM、+2DM。本发明系统可以实现充电、浮充电的过程,采用两进两出的进线,可以有效的提高供电电源的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及变电站直流系统技术领域,具体是一种220KV两电两充直流系统。
背景技术
1:变电站直流系统的作用:
直流系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源,它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响,并在外部交流电中断的情况下,保证由后备电源(蓄电池)继续提供直流电源的重要设备。
2:现有直流系统的不足:
直流系统的用电负荷极为重要,对供电的可靠性要求很高。直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。而目前的直流系统的操作要求规定是在满足全厂(所)事故停电时,直流电源负荷、最大冲击负荷及1h事故照明等用电需要;且能保证直流母线电压在规定的额定值,包括正常运行时,操作电源母线电压波动范围小于5%额定值;事故时操作电源母线电压不低于90%额定值;失去浮充电源后,在最大负载下的直流电压不低于80%额定值等;且波纹系数小于5%,只能满足80-90%的情况,虽然符合国家有关规定,但是对于电力系统来说,有10-20%的故障风险也是不可承受的。因此如何对现有直流系统进行改造,使其满足当发生事故停电时,直流电源负荷、最大冲击负荷及1h事故照明等用电需要的准确性、可靠性、安全性大于99%以上,是当前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种220KV两电两充直流系统,由2套单电源和单母线接线组成,两段母线之间设分段隔离开关,正常时2套电源各自独立运行,安全可靠性高。与1组蓄电池配置不同,本发明充电装置采用浮动充电、均衡充电,需要时采用核对性充放电的双向接线方式,运行灵活性高。充电装置能满足两段母线的经常性负荷和1组蓄电池的浮充电要求,同时整流模块按N+1的冗余配置。该直流充电系统与目前变电站同类型的直流充电装置相比,对母线电压的要求和运行方式不受限制,运行更加稳定,充电可高性可达到100%无故障。
本发明采取的技术方案为:
220KV两电两充直流系统,包括I#直流系统、II#直流系统;
所述I号直流系统包括1#直流充电柜、1#蓄电池组、1#直流馈线柜、2 #直流馈线柜;
所述II号直流系统包括2#直流充电柜、2#蓄电池组、3#直流馈线柜、4 #直流馈线柜;
1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线-1DM、+1DM;
1#蓄电池组通过直流断路器ZK3连接直流DC220母线-1M、+1HM;
1#直流馈线柜连接直流DC220母线-1M、+1KM;
2 #直流馈线柜连接直流DC220母线-1M、+1HM;
1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线-1M、+1HM;
2#直流充电柜通过双联直流断路器ZK2连接直流DC220母线-2DM、+2DM;
2#蓄电池组通过直流断路器ZK4连接直流DC220母线-2M、+2HM;
3#直流馈线柜连接直流DC220母线-2M、+2HM;
4#直流馈线柜连接直流DC220母线-2M、+2KM;
2#直流充电柜通过双联直流断路器ZK2连接直流DC220母线-2M、+2HM;
母线-1M、+1KM、+1HM分别通过母联开关ZK5连接母线-2M、+2KM、+2HM;
母线-2M、+2KM、+2HM分别通过母联开关ZK6连接母线-1M、+1KM、+1HM。
所述1#直流充电柜包括电源模块1M1~电源模块1M7,电源模块1M1~电源模块1M7一侧连接交流AC380V母线I、另一侧通过直流熔断器1RT3、1RT4连接双联直流断路器ZK1,电源模块1M1~电源模块1M7另一侧与双联直流断路器ZK1串联1#充电机电流测量装置1PA1,并联1#充电机电压测量装置1PV1;
交流AC380V母线I通过互锁装置一连接交流断路器1QF、2 QF,交流断路器1QF、2 QF分别连接1#AC380V输入端、2#AC380V输入端;
交流AC380V母线I通过1#交流测量转换开关1CK连接1#交流电压测量装置1V。
所述1#蓄电池组通过直流熔断器1RT1、1RT2连接直流断路器ZK3,直流熔断器1RT1、1RT2与直流断路器ZK3之间串联1#蓄电池电流测量装置1PA1,并联1#蓄电池电压测量装置1PA2。
所述2#直流充电柜包括电源模块2M1~电源模块2M7,电源模块2M1~电源模块2M7一侧连接交流AC380V母线II、另一侧通过直流熔断器2RT3、2RT4连接双联直流断路器ZK2,电源模块2M1~电源模块2M7另一侧与双联直流断路器ZK2串联2#充电机电流测量装置2PA1,并联2#充电机电压测量装置2PV1;
交流AC380V母线II通过互锁装置二连接交流断路器,交流断路器连接3#AC380V输入端、4#AC380V输入端;
交流AC380V母线II通过2#交流测量转换开关2CK连接2#交流电压测量装置2V。
所述2#蓄电池组通过直流熔断器2RT1、2RT2连接直流断路器ZK4,直流熔断器2RT1、2RT2与直流断路器ZK4之间串联2#蓄电池电流测量装置2PA2,并联2#蓄电池电压测量装置2PA2。
所述直流DC220母线-1M、+1HM之间连接微机集中监控装置1;直流DC220母线-1M、+1KM之间连接微机绝缘监测单元1;所述直流DC220母线+1HM、+1KM之间连接降压装置一、I段控母电压测量装置1PV3,直流DC220母线-1M、+1HM之间连接I段合母电压测量装置1PV4。
所述直流DC220母线-2M、+2HM之间连接微机集中监控装置2;直流DC220母线-2M、+2KM之间连接微机绝缘监测单元2;所述直流DC220母线+2HM、+2KM之间连接降压装置二、II段控母电压测量装置2PV3,直流DC220母线-2M、+2HM之间连接II段合母电压测量装置2PV4。
所述交流AC380V母线I通过交流采样保护板一连接微机集中监控装置1;
交流AC380V母线II通过交流采样保护板二连接微机集中监控装置2。
所述互锁装置一、互锁装置二均包括:机械联锁部分、电气联锁部分。
本发明一种220KV两电两充直流系统,该系统可以实现充电、浮充电的过程,采用两进两出的进线,可以有效的提高供电电源的可靠性。而且本发明系统充电过程具有程序化、自动化的特点,可以根据交流停电时间的长短,自动选择浮充或者均衡充电的状态对蓄电池充电,在直流系统运行时候,浮充电路不影响分合闸和事故放电,随机监控,进行调节,在主充、浮充可以同时或者分别运行,能保证控制母线在不间断供电情况下,对蓄电进行充电,使整个直流系统运行更加可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的系统电路图。
图2为本发明的微机集中监控装置1控制电路图。
图3为本发明的微机绝缘监测单元1控制电路图。
图4为本发明的微机集中监控装置2控制电路图。
图5为本发明的微机绝缘监测单元2控制电路图。
图6为本发明的后台监控示意图。
图7为本发明的交流切换回路控制图。
具体实施方式
如图1~图7所示,220KV两电两充直流系统,包括I#直流系统、II#直流系统;
所述I号直流系统包括1#直流充电柜、1#蓄电池组、1#直流馈线柜、2 #直流馈线柜;
所述II号直流系统包括2#直流充电柜、2#蓄电池组、3#直流馈线柜、4 #直流馈线柜;
1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线-1DM、+1DM;
1#蓄电池组通过直流断路器ZK3连接直流DC220母线-1M、+1HM;
1#直流馈线柜连接直流DC220母线-1M、+1KM;
2#直流馈线柜连接直流DC220母线-1M、+1HM;
1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线-1M、+1HM;
2#直流充电柜通过双联直流断路器ZK2连接直流DC220母线-2DM、+2DM;
2#蓄电池组通过直流断路器ZK4连接直流DC220母线-2M、+2HM;
3#直流馈线柜连接直流DC220母线-2M、+2HM;
4#直流馈线柜连接直流DC220母线-2M、+2KM;
2#直流充电柜通过双联直流断路器ZK2连接直流DC220母线-2M、+2HM;
母线-1M、+1KM、+1HM分别通过母联开关ZK5连接母线-2M、+2KM、+2HM;
母线-2M、+2KM、+2HM分别通过母联开关ZK5连接母线-1M、+1KM、+1HM。
所述1#直流充电柜包括电源模块1M1~电源模块1M7,电源模块1M1~电源模块1M7一侧连接交流AC380V母线I、另一侧通过直流熔断器1RT3、1RT4连接双联直流断路器ZK1,电源模块1M1~电源模块1M7另一侧与双联直流断路器ZK1串联1#充电机电流测量装置1PA1,并联1#充电机电压测量装置1PV1;
交流AC380V母线I通过互锁装置一连接交流断路器1QF、2 QF,交流断路器1QF、2 QF分别连接1#AC380V输入端、2#AC380V输入端;
交流AC380V母线I通过1#交流测量转换开关1CK连接1#交流电压测量装置1V。
所述1#蓄电池组通过直流熔断器1RT1、1RT2连接直流断路器ZK3,直流熔断器1RT1、1RT2与直流断路器ZK3之间串联1#蓄电池电流测量装置1PA1,并联1#蓄电池电压测量装置1PV1。
所述2#直流充电柜包括电源模块2M1~电源模块2M7,电源模块2M1~电源模块2M7一侧连接交流AC380V母线II、另一侧通过直流熔断器2RT3、2RT4连接双联直流断路器ZK2,电源模块2M1~电源模块2M7另一侧与双联直流断路器ZK2串联2#充电机电流测量装置2PA1,并联2#充电机电压测量装置2PV1;
交流AC380V母线II通过互锁装置二连接交流断路器,交流断路器连接3#AC380V输入端、4#AC380V输入端;
交流AC380V母线II通过2#交流测量转换开关2CK连接2#交流电压测量装置2V。
所述2#蓄电池组通过直流熔断器2RT1、2RT2连接直流断路器ZK4,直流熔断器2RT1、2RT2与直流断路器ZK4之间串联2#蓄电池电流测量装置2PA2,并联2#蓄电池电压测量装置1PV2。
所述直流DC220母线-1M、+1HM之间连接微机集中监控装置1;直流DC220母线-1M、+1KM之间连接微机绝缘监测单元1;所述直流DC220母线+1HM、+1KM之间连接降压装置一、I段控母电压测量装置1PV3,直流DC220母线-1M、+1HM之间连接I段合母电压测量装置1PV4。
所述直流DC220母线-2M、+2HM之间连接微机集中监控装置2;直流DC220母线-2M、+2KM之间连接微机绝缘监测单元2;所述直流DC220母线+2HM、+2KM之间连接降压装置二、II段控母电压测量装置2PV3,直流DC220母线-2M、+2HM之间连接II段合母电压测量装置2PV4。
所述交流AC380V母线I通过交流采样保护板一连接微机集中监控装置1;
交流AC380V母线II通过交流采样保护板二连接微机集中监控装置2。
所述互锁装置一、互锁装置二均包括:机械联锁部分、电气联锁部分。
图1-图7中,各个部件功能与作用:
1.1#AC380V输入端、2#AC380V输入端为主交流输入端,3#AC380V输入端、4#AC380V输入端为辅交流输入端,互为备用,当主交流输入端失去时,能自动或手动切换到辅交流输入端输入,保证交流输入的供电可靠性。
2.1BLQ1、1BLQ2、2BLQ1、2BLQ2为直流避雷器,用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害,通常连接在电网导线与地线之间。
3.1QF、2QF为交流断路器,用于闭合和切断交流AC 380V输入。
4.联锁装置分为机械联锁和电气联锁两个部分。机械联锁就是通过机械部件实现互锁,使得两个交流接触器不可能同时合上,当一个交流接触器励磁吸合时,另一个交流接触器无法励磁吸合。电气联锁的工作原理是通过继电器、交流接触器的触点实现互锁。回路1 中串联继电器1KM和继电器2KM的常闭触点,回路2中串联继电器2KM和继电器1KM的常闭触点。当回路1正常工作时,回路2中的常闭触点打开,回路2无法闭合,反之,回路2正常工作时,回路1中的常闭触点打开,回路1无法闭合。如图7所示。通过机械联锁和电气联锁的联锁装置,实现两路交流AC 380V输入之间的切换,从而保证只有一路输入能进入到交流AC380V母线中。
5.交流AC380V母线I、II为交流AC 380V母线,分为A相,B相,C相和中性线N。
6.XSB-D为交流采样保护板,监测交流AC 380V母线上的状态,并将数据传送至微机监控。
7.1#交流测量转换开关1CK 、1#交流电压测量装置1V构成电压检测装置(1#交流电压检测),交流AC380V母线上各相分别连接熔断器,接入交流测量转换开关1CK,将测量电压值显示在电压表1V上。2#交流测量转换开关2CK 、2#交流电压测量装置2V功能同理。
8.三相交流整流桥电源模块1M1~电源模块1M7、电源模块2M1~电源模块2M7均为高频开关电源TEP-M20/220V电源模块,输入为交流AC 380V,输出为直流DC 220V/20A,一共有7个整流桥并联工作,可以为直流馈线柜和电池组提供直流DC 140A的供电输入能力。并且有一定的冗余,当其中2个整流桥无法正常工作时,也能提供直流DC 100A的供电输入能力,从而保证上述设备正常工作。
9.1RT1、1RT2、2RT1、2RT2 为直流熔断器,并装有辅助报警触点。该型号熔断器适用频率为45-62Hz,额定电压660V及以下、额定电流1000A及以下的低压配电网络或配电装置,作为短路和过负荷保护,使用类别为全范围分断的一般用途,安装地点环境污秽登记为3级,安全等级为III类。主要作用是能在短路电流峰值出现前已经熔断,切断了电路电流,从而保护了导线、电缆和其他负荷,避免了直流系统因巨大的热冲击和电冲击所造成的损失。
10.1#蓄电池电流测量装置1PA1(1#充电机电流测量装置),检测供电输入回路上的电流,并将数据传送至微机监控。
11.1#蓄电池电压测量装置1PV1(1#充电机电压测量装置),检测供电输入回路上的电压。
12.1D1为二极管,主要作用是单向导通,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过,从而保证直流输电极性的正确性。
13.直流DC220母线-1DM、+1DM作为供电输入回路、蓄电池组回路与放电回路之间的总线。
14.双联直流断路器ZK1为1#充电机输出开关,至I段母线/至1#电池。
15.1#蓄电池组,共有108节500AH/2V蓄电池组成,并用电池架组装。采用的特点是蓄电池个数少,占地面积小,安装维护方便。绝缘水平低,中间继电器线圈线径较大,减少了线圈断线和接地故障,相对同型号的220V蓄电池容量增加了1倍,可靠性更高。
16.1#蓄电池电压测量装置1PV2,检测蓄电池组的电压。
17.1#蓄电池电流测量装置1PA2,检测蓄电池组回路上的电流,并将数据传送至微机监控。
18.母线-1M、+1KM、+1HM为直流DC 220V母线,作为供电输入回路与多组直流馈线柜之间的总线。降压装置一、降压装置二由硅链、控制器、辅助继电器、切换开关等元件构成。用于自动或手动完成直流系统中降压的过程。作用是将电压降低至允许的范围内,保证安全地供电电压水平,在直流系统中的作用是控制负荷降压,和全部负荷降压。
19.直流断路器ZK3(1#蓄电池输出开关),用于闭合和切断蓄电池组与直流DC220V母线之间的连接。
20.1#直流馈线柜、2 #直流馈线柜,馈线柜的作用就是负责把电源输出到负荷或下级配电柜、箱,并提供一系列保护。主要作用是在系统中的故障电流比较小的时候,可以切除故障中的保护。具备三段保护功能,有过载长延时保护(1秒到1h内),短路瞬时保护(3毫秒内),短路短延时保护功能(28毫秒内),可以在不同时间内切除故障,可靠性明显提升。
21.微机集中监控装置主要的作用是对直流系统的监控中心控制设备实施操作、故障和异常工况的实施及状态的现实,对整个直流系统进行管理。
22.母联开关ZK5、母联开关ZK6为双联断路器,用于闭合和切断I号直流系统与II号直流系统之间的回路。
整个系统的工作原理如下:
1.1#直流充电柜、1#蓄电池组模块:
1#AC380V输入端、2#AC380V输入端分别连接各自直流避雷器回路1BLQ1、1BLQ2和交流断路器1QF、2QF,通过联锁装置,只将其中一路接入到交流AC380V母线I,再采用三相交流整流桥电源模块1M1~1M7整流成直流DC 220V,接入到直流DC220母线-1DM、+1DM,并与1#蓄电池组连接,对其进行充电。在整个充电回路中,串联有1RT1、1RT2直流熔断器和电流测量装置1PA1、并联有电压测量装置1PV1,并将数据传送到微机集中监控装置1。而微机监控,将电压检测与1#交流测量转换开关1CK 、1#交流电压测量装置1V相互连接,形成了1#直流充电柜和1#蓄电池组模块。该模块可以实现1#直流充电柜向1#蓄电池组充电的过程,也可以实现1#直流充电柜向2#直流馈线柜直接相互充电,还可以实现1#直流充电柜和4#直流馈线柜直接相互充电连接。
2.1#直流馈线柜模块、2#直流馈线柜模块:
直流馈线柜作用就是负责把电源输出到负荷或下级配电柜、箱,并提供一系列保护。主要作用是在系统中的故障电流比较小的时候,可以切除故障中的保护。具备三段保护功能,有过载长延时保护(1秒到1h内),短路瞬时保护(3毫秒内),短路短延时保护功能(28毫秒内),可以在不同时间内切除故障,可靠性明显提升。
通过对零线的检测,对整流桥模块的自检,就可以实现直流的输出功能。还采用直流输出的RT和SD,在工作的过程中二极管D可以减弱相应的电压效果,该元件是采用带熔断器的带报警装置的模块,电池组PU可以对电流进行检测,起到充放电的作用,因为和母线1相互连接,而通过母线1与母线2的开关,使得母线1与母线2上的设备相互连接,1#直流馈线柜模块和2#直流馈线柜模块相互能够连接在一起,使得该模块能够实现1#直流馈线柜向1#蓄电池组,2#直流馈线柜之间相互充电的功能。
3.I号直流系统与II号直流系统:
I号直流系统由1#直流充电柜(1#蓄电池组)模块、1#直流馈线柜、2#直流馈线柜三部分组成;
II号直流系统由2#直流充电柜(2#蓄电池组)模块、3#直流馈线柜、4#直流馈线柜三部分组成。
两套系统的工作原理完全相同,并通过双联断路器连接,既可以分开独立工作,又可以互为冗余交替工作,大大提高了安全可靠性。
Claims (9)
1.220KV两电两充直流系统,包括I#直流系统、II#直流系统;
所述I号直流系统包括1#直流充电柜、1#蓄电池组、1#直流馈线柜、2 #直流馈线柜;
所述II号直流系统包括2#直流充电柜、2#蓄电池组、3#直流馈线柜、4 #直流馈线柜;
其特征在于:
1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线-1DM、+1DM;
1#蓄电池组通过直流断路器ZK3连接直流DC220母线-1M、+1HM;
1#直流馈线柜连接直流DC220母线-1M、+1KM;
2 #直流馈线柜连接直流DC220母线-1M、+1HM;
1#直流充电柜通过双联直流断路器ZK1连接直流DC220母线-1M、+1HM;
2#直流充电柜通过双联直流断路器ZK2连接直流DC220母线-2DM、+2DM;
2#蓄电池组通过直流断路器ZK4连接直流DC220母线-2M、+2HM;
3#直流馈线柜连接直流DC220母线-2M、+2HM;
4#直流馈线柜连接直流DC220母线-2M、+2KM;
2#直流充电柜通过双联直流断路器ZK2连接直流DC220母线-2M、+2HM;
母线-1M、+1KM、+1HM分别通过母联开关ZK5连接母线-2M、+2KM、+2HM;
母线-2M、+2KM、+2HM分别通过母联开关ZK6连接母线-1M、+1KM、+1HM。
2.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述1#直流充电柜包括电源模块1M1~电源模块1M7,电源模块1M1~电源模块1M7一侧连接交流AC380V母线I、另一侧通过直流熔断器1RT3、1RT4连接双联直流断路器ZK1,电源模块1M1~电源模块1M7另一侧与双联直流断路器ZK1串联1#充电机电流测量装置1PA1,并联1#充电机电压测量装置1PV1;
交流AC380V母线I通过互锁装置一连接交流断路器1QF、2 QF,交流断路器1QF、2 QF分别连接1#AC380V输入端、2#AC380V输入端;
交流AC380V母线I通过1#交流测量转换开关1CK连接1#交流电压测量装置1V。
3.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述1#蓄电池组通过直流熔断器1RT1、1RT2连接直流断路器ZK3,直流熔断器1RT1、1RT2与直流断路器ZK3之间串联1#蓄电池电流测量装置1PA1,并联1#蓄电池电压测量装置1PA2。
4.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述2#直流充电柜包括电源模块2M1~电源模块2M7,电源模块2M1~电源模块2M7一侧连接交流AC380V母线II、另一侧通过直流熔断器2RT3、2RT4连接双联直流断路器ZK2,电源模块2M1~电源模块2M7另一侧与双联直流断路器ZK2串联2#充电机电流测量装置2PA1,并联2#充电机电压测量装置2PV1;
交流AC380V母线II通过互锁装置二连接交流断路器,交流断路器连接3#AC380V输入端、4#AC380V输入端;
交流AC380V母线II通过2#交流测量转换开关2CK连接2#交流电压测量装置2V。
5.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述2#蓄电池组通过直流熔断器2RT1、2RT2连接直流断路器ZK4,直流熔断器2RT1、2RT2与直流断路器ZK4之间串联2#蓄电池电流测量装置2PA2,并联2#蓄电池电压测量装置2PA2。
6.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述直流DC220母线-1M、+1HM之间连接微机集中监控装置1;直流DC220母线-1M、+1KM之间连接微机绝缘监测单元1;所述直流DC220母线+1HM、+1KM之间连接降压装置一、I段控母电压测量装置1PV3,直流DC220母线-1M、+1HM之间连接I段合母电压测量装置1PV4。
7.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述直流DC220母线-2M、+2HM之间连接微机集中监控装置2;直流DC220母线-2M、+2KM之间连接微机绝缘监测单元2;所述直流DC220母线+2HM、+2KM之间连接降压装置二、II段控母电压测量装置2PV3,直流DC220母线-2M、+2HM之间连接II段合母电压测量装置2PV4。
8.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述交流AC380V母线I通过交流采样保护板一连接微机集中监控装置1;
交流AC380V母线II通过交流采样保护板二连接微机集中监控装置2。
9.根据权利要求1所述220KV两电两充直流系统,其特征在于:所述互锁装置一、互锁装置二均包括:机械联锁部分、电气联锁部分。
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