CN110601230A - 一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法及系统，控制循环计算Cnt初始设置为0；获取主机功率值Pm，直流母线电压，主机工作状态；输入至预先构建的主机判断循环模型，用于根据主机工作状态判断主机是否故障，以及判断主机功率值Pm与直流母线电压是否在主机判断模型预设的运行范围之内；在主机判断循环模型的循环计算次数不小于预先设置的最大循环次数时，获取所有从机变流器的功率、从机工作状态，输入预先构建的从机判断模型；进行功率指令分配，判断是否结束控制，若是则结束控制。优点：实现储能系统在交直流配电网中的优化运行；对直流侧突发大扰动负载提供直流供电电压及功率支撑，提升用户用电体验及供电质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法及系统，属于配用电技术领域。
背景技术
城市中心负荷地区峰谷差异大，电动汽车充电需求难以满足，而通过建设专用充电网络成本高昂，且无法与城市规划相匹配，因此如何解决电动汽车充电难是制约电动汽车普及发展的关键瓶颈。现有的解决手段多是通过有序充电的方式，引导电动汽车按序充电，但是随着电动汽车的快速发展，如不解决配电网充电容量不足的源头问题，有序充电手段将越来越难以满足车主的充电需求。
现有储能管理方法的最主要问题是储能的利用率不足，本身储能的成本就远高于储能本身能提供的功率转移收益，如果不尽可能的提高储能的利用效率，优化储能应用的经济性，储能的应用和发展前景将会受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法及系统，解决了交直流系统出现大扰动负载情况下的稳定运行问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法，步骤1，控制循环计算Cnt初始设置为0；
步骤2，获取主机功率值Pm，直流母线电压，主机工作状态；
步骤3，将获取的主机功率值Pm、直流母线电压、主机工作状态输入至预先构建的主机判断循环模型，所述主机判断模型用于根据主机工作状态判断主机是否故障，以及判断主机功率值Pm与直流母线电压是否在主机判断模型预设的运行范围之内；
步骤4，在主机判断循环模型的循环计算次数不小于预先设置的最大循环次数时，获取所有从机变流器的功率、从机工作状态，输入预先构建的从机判断模型，所述从机判断模型用于根据从机工作状态判断从机工作状态，所有从机工作状态是否在从机判断模型预设的运行范围之内；
步骤5，进行功率指令分配，判断是否结束控制，若是则结束控制，若否则转到步骤1。
进一步的，所述主机判断循环模型的控制过程为：
根据主机工作状态判断主机是否故障，若故障则系统退出，否则判断主机功率值Pm是否满足Pm<0.5*PN1，其中PN1为1号主机的额定功率，若否则获取主机储能SOC，若是则判断储能放电标识Flag_dis是否显示可以放电，若储能放电标识Flag_dis显示可以放电则放电计数器Tc＝Tc+1，循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足Tc<Tcmax或Cnt<Cntmax，其中Tcmax表示放电最大计数值，Cntmax表示循环最大计数值，若满足则转入步骤2，若不满足则转入步骤4；若储能放电标识lag_dis显示不可以放电，则循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足循环计数Cnt<Cntmax，若满足则转入步骤2，若不满足则转入步骤4；
根据获取的主机储能SOC判断是否SOC>SOCmin且储能放电标识Flag_dis显示不可以放电，其中SOCmin表示最小荷电状态，若是则判断主机功率值Pm是否满足0.5*PN1≤Pm≤0.8*PN1，若是则记录储能放电功率为Pmin，若否则记录储能放电功率为Pmax，储能放电标识Flag_dis显示可以放电，放电计数器Tc置0，并转入步骤2；
进一步的，所述从机判断模型的控制过程为：
根据获取从机工作状态判断从机是否故障，若是则系统退出，若否则获取从机储能SOC，并判断是否SOC<SOCmin且从机充电标识符Flag_ch显示不可以充电，若是发出开始储能充电指令，同时从机充电标识符Flag_ch显示可以充电，接着转入步骤5，若否则判断充电结束标识End_ch是否为停止充电标识，若是则发出停止储能充电指令，充电标识符Flag_ch显示可以充电，放电标识符显示可放电，再转入步骤5，若End_ch不为停止充电标识，则直接转入步骤5。
进一步的，所述功率指令分配过程为：
计算第i个台区系统可用容量约束为PNi，i＝2,3…表示的是从机的相关数据，
PNi＝min(SNi,STi-PTi)
其中，SNi表示第i个AC/DC变流器的额定容量，STi表示第i个AC/DC变流器上级变压器额定容量，PTi表示该变压器交流负载大小；
计算总直流功率PLoad和可用总容量PCap：
PLoad＝Pm+Ps1+∑Psi
PCap＝∑PNi
Ps1表示主机变流器功率，Psi表示第i个从机变流器功率；
若PLoad<PCap，则：
若PLoad≥PCap，则：
Psi＝SNi。
一种交直流配电网储能系统快速响应控制系统，包括循环计算控制模块、主机数据获取模块、主机判断模块、从机判断模块以及功率指令分配及结束控制模块；
所述循环计算控制模块用于控制循环计算Cnt初始设置为0；
所述主机数据获取模块用于获取主机功率值Pm，直流母线电压，主机工作状态；
所述主机判断模块用于将获取的主机功率值Pm、直流母线电压、主机工作状态输入至预先构建的主机判断循环模型，所述主机判断模型用于根据主机工作状态判断主机是否故障，以及判断主机功率值Pm与直流母线电压是否在主机判断模型预设的运行范围之内；
所述从机判断模块用于在主机判断循环模型的循环计算次数不小于预先设置的最大循环次数时，获取所有从机变流器的功率、从机工作状态，输入预先构建的从机判断模型，所述从机判断模型用于根据从机工作状态判断从机工作状态，所有从机工作状态是否在从机判断模型预设的运行范围之内；
所述功率指令分配及结束控制模块用于进行功率指令分配，判断是否结束控制，若是则结束控制，若否则循环计算控制模块再进行处理。
进一步的，所述主机判断模块包括主机故障判断模块和主机储能SOC判断模块；
所述主机故障判断模块用于根据主机工作状态判断主机是否故障，若故障则系统退出，否则判断主机功率值Pm是否满足Pm<0.5*PN1，其中PN1为1号主机的额定功率，若否则获取主机储能SOC，若是则判断储能放电标识Flag_dis是否显示可以放电，若储能放电标识Flag_dis显示可以放电则放电计数器Tc＝Tc+1，循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足Tc<Tcmax或Cnt<Cntmax，其中Tcmax表示放电最大计数值，Cntmax表示循环最大计数值，若满足则再通过主机数据获取模块处理，若不满足则进行从机判断模块的处理；若储能放电标识lag_dis显示不可以放电，则循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足循环计数Cnt<Cntmax，若满足则再通过主机数据获取模块处理，若不满足则进行从机判断模块的处理；
所述主机储能SOC判断模块用于根据获取的主机储能SOC判断是否SOC>SOCmin且储能放电标识Flag_dis显示不可以放电，其中SOCmin表示最小荷电状态，若是则判断主机功率值Pm是否满足0.5*PN1≤Pm≤0.8*PN1，若是则记录储能放电功率为Pmin，若否则记录储能放电功率为Pmax，储能放电标识Flag_dis显示可以放电，放电计数器Tc置0，并通过主机数据获取模块再进行处理。
进一步的，所述从机判断模块包括从机故障判断模块，用于根据获取从机工作状态判断从机是否故障，若是则系统退出，若否则获取从机储能SOC，并判断是否SOC<SOCmin且从机充电标识符Flag_ch显示不可以充电，若是发出开始储能充电指令，同时从机充电标识符Flag_ch显示可以充电，触发功率指令分配及结束控制模块工作，若否则判断充电结束标识End_ch是否为停止充电标识，若是则发出停止储能充电指令，充电标识符Flag_ch显示可以充电，放电标识符显示为可以放电，触发功率指令分配及结束控制模块工作，若End_ch不为停止充电标识，则直接触发功率指令分配及结束控制模块工作。
进一步的，所述功率指令分配及结束控制模块包括功率指令分配模块和结束控制模块；
所述功率指令分配模块用于计算第i个台区系统可用容量约束为PNi，i＝2,3…表示的是从机的相关数据，
PNi＝min(SNi,STi-PTi)
其中，SNi表示第i个AC/DC变流器的额定容量，STi表示第i个AC/DC变流器上级变压器额定容量，PTi表示该变压器交流负载大小；
计算总直流功率PLoad和可用总容量PCap：
PLoad＝Pm+Ps1+∑Psi
PCap＝∑PNi
Ps1表示主机变流器功率，Psi表示第i个从机变流器功率；
若PLoad<PCap，则：
若PLoad≥PCap，则：
Psi＝SNi；
所述结束控制模块用于人工控制是否结束。
本发明所达到的有益效果：
能够实现储能系统在交直流配电网中的优化运行，实现储能系统在交直流配电系统中的应急支撑、故障支援、调频调压等运行功能；还能够对直流侧突发大扰动负载提供直流供电电压及功率支撑，提升用户用电体验及供电质量。
附图说明
图1是交直流系统结构示意图；
图2是交直流配电网储能系统快速响应控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种交直流配电网储能系统快速响应控制系统，包括循环计算控制模块、主机数据获取模块、主机判断模块、从机判断模块以及功率指令分配及结束控制模块；
所述循环计算控制模块用于控制循环计算Cnt初始设置为0；
所述主机数据获取模块用于获取主机功率值Pm，直流母线电压，主机工作状态；
所述主机判断模块用于将获取的主机功率值Pm、直流母线电压、主机工作状态输入至预先构建的主机判断循环模型，所述主机判断模型用于根据主机工作状态判断主机是否故障，以及判断主机功率值Pm与直流母线电压是否在主机判断模型预设的运行范围之内；
所述从机判断模块用于在主机判断循环模型的循环计算次数不小于预先设置的最大循环次数时，获取所有从机变流器的功率、从机工作状态，输入预先构建的从机判断模型，所述从机判断模型用于根据从机工作状态判断从机工作状态，所有从机工作状态是否在从机判断模型预设的运行范围之内；
所述功率指令分配及结束控制模块用于进行功率指令分配，判断是否结束控制，若是则结束控制，若否则循环计算控制模块再进行处理。
如图1所示，交直流系统包括若干AC/DC变流设备、储能系统和直流负载(充电桩)；交直流系统采用主从控制(有且只有一台AC/DC变流器控制直流电压作为主机，其余AC/DC变流器控制功率作为从机)。
如图2所示，交直流配电网储能系统快速响应控制方法包括以下步骤：
步骤1，控制循环计算Cnt置0；
步骤2，查询主机功率值Pm，直流母线电压Udc，主机工作状态State_m；
步骤3，判断主机是否故障，若故障则系统退出QuitFlag置1(QuitFlag置1表示系统退出，否则置0)，否则转入步骤4；
步骤4，判读是否Pm<0.5*PN1，其中PN1为1号主机的额定功率，若是则转入步骤5，若否则转入步骤8；
步骤5，查询储能SOC(储能荷电状态)；
步骤6，判断是否SOC>SOCmin且储能放电标识Flag_dis为0，若是则转入步骤7，若否则转入步骤13；
步骤7，若主机功率值0.5*PN1≤Pm≤0.8*PN1，则储能放电功率为Pmin，若主机功率值Pm>0.8*PN1，则储能放电功率为Pmax，储能放电标识Flag_dis置1，放电计数器Tc置0(表示放电计数器初始化为0)，转入步骤2；
步骤8，判断储能放电标识Flag_dis是否为1(Flag_dis置1表示可以放电，否则置0)，若是转入步骤9，若否转入步骤11；
步骤9，放电计数器Tc++即(Tc＝Tc+1)，循环计算Cnt++即(Cnt＝Cnt+1)；
步骤10，判断是否Tc<Tcmax或Cnt<Cntmax，若是则转入步骤2，若否则转入步骤13；
步骤11，循环计算Cnt++即(Cnt＝Cnt+1)；
步骤12，判断循环计数Cnt<Cntmax，若是则转入步骤2，若否则转入步骤13；
步骤13，查询其余从机变流器功率Ps2、Ps3，工作状态State_s2、State_s3，查询储能SOC、工作状态State、储能功率P；
步骤14，是否存在故障，若是则系统退出QuitFlag置1，若否则转入步骤15；
步骤15，判断是否SOC<SOCmin且充电标识符Flag_ch为0(Flag_ch置1表示可以充电，否则置0为不可以充电)，若是则转入步骤16，若否则转入步骤17；
步骤16，储能充电指令Charge置1(Charge置1表示开始储能充电，否则置0，为停止储能充电)，充电标识符Flag_ch置1(表示可以充电，0表示不可以充电)，转入步骤19；
步骤17，判断充电结束标识End_ch是否为1(置1停止充电标识，否则置0)，若是则转入步骤18，若否则转入步骤19；
步骤18，储能充电指令Charge置0，充电标识符Flag_ch置1，放电标识符Flag_dis置1(表示可以放电，0表示不可以放电)；
步骤19，功率指令分配；
步骤20，判断控制结束符Stop是否为0(控制结束符Stop为0表示本控制方法不结束，为1表示控制结束，该控制可通过人工根据需要进行控制Stop为0或为1)，若是则转入步骤1，若否则结束控制。
所述功率指令分配的算法为：
(1)计算第i个台区系统可用容量约束为PNi(i＝1是主机，其余为从机)：PNi＝min(SNi,STi-PTi)(i＝2,3)
其中，SNi表示第i个AC/DC变流器的额定容量，STi表示第i个AC/DC变流器上级变压器额定容量，PTi表示该变压器交流负载大小。
(2)计算总直流功率PLoad和可用总容量PCap：
PLoad＝Pm+Ps1+Ps2
PCap＝∑PNi
(3)若PLoad<PCap，则：
(4)若PLoad≥PCap，则：
Ps2＝SN2
Ps3＝SN3
本发明提供的一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法，可实现储能系统在交直流配电网中的优化运行，实现储能系统在交直流配电系统中的应急支撑、故障支援、调频调压等运行功能；本发明提供的一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法，还可以对直流侧突发大扰动负载提供直流供电电压及功率支撑，提升用户用电体验及供电质量。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种交直流配电网储能系统快速响应控制方法，其特征在于，
步骤1，控制循环计算Cnt初始设置为0；
步骤2，获取主机功率值Pm，直流母线电压，主机工作状态；
步骤3，将获取的主机功率值Pm、直流母线电压、主机工作状态输入至预先构建的主机判断循环模型，所述主机判断模型用于根据主机工作状态判断主机是否故障，以及判断主机功率值Pm与直流母线电压是否在主机判断模型预设的运行范围之内；
步骤4，在主机判断循环模型的循环计算次数不小于预先设置的最大循环次数时，获取所有从机变流器的功率、从机工作状态，输入预先构建的从机判断模型，所述从机判断模型用于根据从机工作状态判断从机工作状态，所有从机工作状态是否在从机判断模型预设的运行范围之内；
步骤5，进行功率指令分配，判断是否结束控制，若是则结束控制，若否则转到步骤1。
2.根据权利要求1所述的交直流配电网储能系统快速响应控制方法，其特征在于，所述主机判断循环模型的控制过程为：
根据主机工作状态判断主机是否故障，若故障则系统退出，否则判断主机功率值Pm是否满足Pm<0.5*PN1，其中PN1为1号主机的额定功率，若否则获取主机储能SOC，若是则判断储能放电标识Flag_dis是否显示可以放电，若储能放电标识Flag_dis显示可以放电则放电计数器Tc＝Tc+1，循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足Tc<Tcmax或Cnt<Cntmax，其中Tcmax表示放电最大计数值，Cntmax表示循环最大计数值，若满足则转入步骤2，若不满足则转入步骤4；若储能放电标识lag_dis显示不可以放电，则循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足循环计数Cnt<Cntmax，若满足则转入步骤2，若不满足则转入步骤4；
根据获取的主机储能SOC判断是否SOC>SOCmin且储能放电标识Flag_dis显示不可以放电，其中SOCmin表示最小荷电状态，若是则判断主机功率值Pm是否满足0.5*PN1≤Pm≤0.8*PN1，若是则记录储能放电功率为Pmin，若否则记录储能放电功率为Pmax，储能放电标识Flag_dis显示可以放电，放电计数器Tc置0，并转入步骤2。
3.根据权利要求2所述的交直流配电网储能系统快速响应控制方法，其特征在于，所述从机判断模型的控制过程为：
根据获取从机工作状态判断从机是否故障，若是则系统退出，若否则获取从机储能SOC，并判断是否SOC<SOCmin且从机充电标识符Flag_ch显示不可以充电，若是发出开始储能充电指令，同时从机充电标识符Flag_ch显示可以充电，接着转入步骤5，若否则判断充电结束标识End_ch是否为停止充电标识，若是则发出停止储能充电指令，充电标识符Flag_ch显示可以充电，放电标识符显示可放电，再转入步骤5，若End_ch不为停止充电标识，则直接转入步骤5。
4.根据权利要求1所述的交直流配电网储能系统快速响应控制方法，其特征在于，
所述功率指令分配过程为：
计算第i个台区系统可用容量约束为PNi，i＝2,3…表示的是从机的相关数据，
PNi＝min(SNi,STi-PTi)
其中，SNi表示第i个AC/DC变流器的额定容量，STi表示第i个AC/DC变流器上级变压器额定容量，PTi表示该变压器交流负载大小；
计算总直流功率PLoad和可用总容量PCap：
PLoad＝Pm+Ps1+∑Psi
PCap＝∑PNi
Ps1表示主机变流器功率，Psi表示第i个从机变流器功率；
若PLoad<PCap，则：
若PLoad≥PCap，则：
Psi＝SNi。
5.一种交直流配电网储能系统快速响应控制系统，其特征在于，包括循环计算控制模块、主机数据获取模块、主机判断模块、从机判断模块以及功率指令分配及结束控制模块；
所述循环计算控制模块用于控制循环计算Cnt初始设置为0；
所述主机数据获取模块用于获取主机功率值Pm，直流母线电压，主机工作状态；
所述主机判断模块用于将获取的主机功率值Pm、直流母线电压、主机工作状态输入至预先构建的主机判断循环模型，所述主机判断模型用于根据主机工作状态判断主机是否故障，以及判断主机功率值Pm与直流母线电压是否在主机判断模型预设的运行范围之内；
所述从机判断模块用于在主机判断循环模型的循环计算次数不小于预先设置的最大循环次数时，获取所有从机变流器的功率、从机工作状态，输入预先构建的从机判断模型，所述从机判断模型用于根据从机工作状态判断从机工作状态，所有从机工作状态是否在从机判断模型预设的运行范围之内；
所述功率指令分配及结束控制模块用于进行功率指令分配，判断是否结束控制，若是则结束控制，若否则循环计算控制模块再进行处理。
6.根据权利要求5所述的交直流配电网储能系统快速响应控制系统，其特征在于，所述主机判断模块包括主机故障判断模块和主机储能SOC判断模块；
所述主机故障判断模块用于根据主机工作状态判断主机是否故障，若故障则系统退出，否则判断主机功率值Pm是否满足Pm<0.5*PN1，其中PN1为1号主机的额定功率，若否则获取主机储能SOC，若是则判断储能放电标识Flag_dis是否显示可以放电，若储能放电标识Flag_dis显示可以放电则放电计数器Tc＝Tc+1，循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足Tc<Tcmax或Cnt<Cntmax，其中Tcmax表示放电最大计数值，Cntmax表示循环最大计数值，若满足则再通过主机数据获取模块处理，若不满足则进行从机判断模块的处理；若储能放电标识lag_dis显示不可以放电，则循环计算Cnt＝Cnt+1，接着判断是否满足循环计数Cnt<Cntmax，若满足则再通过主机数据获取模块处理，若不满足则进行从机判断模块的处理；
所述主机储能SOC判断模块用于根据获取的主机储能SOC判断是否SOC>SOCmin且储能放电标识Flag_dis显示不可以放电，其中SOCmin表示最小荷电状态，若是则判断主机功率值Pm是否满足0.5*PN1≤Pm≤0.8*PN1，若是则记录储能放电功率为Pmin，若否则记录储能放电功率为Pmax，储能放电标识Flag_dis显示可以放电，放电计数器Tc置0，并通过主机数据获取模块再进行处理。
7.根据权利要求6所述的交直流配电网储能系统快速响应控制系统，其特征在于，所述从机判断模块包括从机故障判断模块，用于根据获取从机工作状态判断从机是否故障，若是则系统退出，若否则获取从机储能SOC，并判断是否SOC<SOCmin且从机充电标识符Flag_ch显示不可以充电，若是发出开始储能充电指令，同时从机充电标识符Flag_ch显示可以充电，触发功率指令分配及结束控制模块工作，若否则判断充电结束标识End_ch是否为停止充电标识，若是则发出停止储能充电指令，充电标识符Flag_ch显示可以充电，放电标识符显示为可以放电，触发功率指令分配及结束控制模块工作，若End_ch不为停止充电标识，则直接触发功率指令分配及结束控制模块工作。
8.根据权利要求5所述的交直流配电网储能系统快速响应控制系统，其特征在于，所述功率指令分配及结束控制模块包括功率指令分配模块和结束控制模块；
所述功率指令分配模块用于计算第i个台区系统可用容量约束为PNi，i＝2,3…表示的是从机的相关数据，
PNi＝min(SNi,STi-PTi)
其中，SNi表示第i个AC/DC变流器的额定容量，STi表示第i个AC/DC变流器上级变压器额定容量，PTi表示该变压器交流负载大小；
计算总直流功率PLoad和可用总容量PCap：
PLoad＝Pm+Ps1+∑Psi
PCap＝∑PNi
Ps1表示主机变流器功率，Psi表示第i个从机变流器功率；
若PLoad<PCap，则：
若PLoad≥PCap，则：
Psi＝SNi；
所述结束控制模块用于人工控制是否结束。
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