CN110988575A - 电力终端电量采集告警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种电力终端电量采集告警系统，包括电流互感器CT、电压互感器PT、第一滤波电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第二滤波电路、控制器、互感器开路检测电路、互感器短路检测电路、无线通信电路以及监控单元；能够对电力终端的入户电量进行准确检测，从而能够判断出电能输送过程中的损耗，利于工作人员做出准确的维检措施，另一方面，能够对进行检测电流传感器、电流互感器进行有效的保护，防止电流互感器开路、电压互感器短路故障对互感器自身造成的损坏，确保检测系统能够持续稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统，尤其涉及一种电力终端电量采集告警系统。
背景技术
在电力系统中，电能从变电站输送到用户终端这一过程中，由于输电线路自身的特性，会造成输送到用户终端的电量小于变电站输出的电量，而在用户终端侧，用户的用电是通过用户的电能表进行计量，在这一个过程中，从变电站至用户端的输入侧的电量损耗往往被计入到用户终端损耗，因此，这种处理方式造成电力系统维检错误的处理措施，因此，对于电力终端的入户电量检测则成为电力系统的维检的一个关键，现有技术中，对于电力终端的入户电量检测往往都是通过电能表，这种方式，并不能准确反映出电力终端的入户电量，虽然现有技术中也单独通过电流互感器、电压互感器进行检测，但是，现有的检测电路稳定性差，并不能保障检测电路能够持续稳定工作。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的一种电力终端电量采集告警系统，能够对电力终端的入户电量进行准确检测，从而能够判断出电能输送过程中的损耗，利于工作人员做出准确的维检措施，另一方面，能够对进行检测电流传感器、电流互感器进行有效的保护，防止电流互感器开路、电压互感器短路故障对互感器自身造成的损坏，确保检测系统能够持续稳定运行。
本发明提供的一种电力终端电量采集告警系统，包括电流互感器CT、电压互感器PT、第一滤波电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第二滤波电路、控制器、互感器开路检测电路、互感器短路检测电路、无线通信电路以及监控单元；
所述电压互感器PT和电流互感器CT设置于电力线并采集电力线的电压和电流，所述电压互感器PT与第一滤波电路的输入端连接，所述第一滤波电路的输出端与第一模数转换电路的输入端连接，所述第一模数转换电路的输出端与控制器连接，所述电流互感器CT与第二滤波电路的输入端连接，所述第二滤波电路的输出端与第二模数转换电路的输入端连接，所述第二模数转换电路的输出端与控制器连接，所述控制器通过无线通信电路与监控单元通信连接；
所述互感器短路检测电路用于检测电压互感器PT是否短路，并在短路时执行短路保护且向控制器输出短路检测信号；
所述互感器开路检测电路用于检测电流互感器CT是否开路，并在开路时执行开路保护且向控制器输出开路检测信号；
所述控制器接收开路检测信号、短路检测信号、电压信号以及电流信号，并向监控单元输出监测数据。
进一步，所述第一滤波电路和第二滤波电路均为带通滤波电路；
所述带通滤波电路包括电容C3、电容C4、电容C6、电容C5、电阻R26、电阻R28、电阻R29以及运放U1；
所述电容C3的一端作为带通滤波电路的输入端，电容C3的另一端通过电容C4与运放U1的反相端连接，电容C3和电容C4之间的公共连接点通过电容C6和电阻R26并联后接地，运放U1的同相端通过电阻R28接地，运放U1的同相端通过电容C5和电阻R29并联后与运放U1的输出端连接，所述运放U1的输出端与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极作为带通滤波电路的输出端。
进一步，所述开路检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D1、二极管D2、双向瞬态抑制二极管TVS1、双向可控硅SCR1、光耦OC1、P型三极管Q2以及三极管Q1；
所述电阻R5的一端连接于电流互感器CT的次级绕组的同名端，电阻R5的另一端接地，电阻R5和电流互感器CT的次级绕组的公共连接点通过电容C1接地，电阻R5和电容C1的公共连接点与第二滤波电路的输入端连接，电阻R4的一端通过双向瞬态抑制二极管TVS1连接于电流互感器CT的次级绕组的同名端，电阻R4的另一端通过电阻R3接地；电阻R4和电阻R3之间的公共连接点与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R6与光耦OC1的发光二极管的正极连接，光耦OC1的发光二极管的负极接地，光耦OC1的光敏三极管的发射极通过电阻R13接地，光耦OC1的光敏三极管的集电极通过电阻R7与电源VCC连接，三极管Q2的基极连接于光耦OC1的光敏三极管的集电极，三极管Q2的发射极通过电阻R11接地，三极管Q2的集电极通过电阻R8与电源VCC连接，三极管Q2的集电极通过电阻R20与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R9与电源VCC连接，三极管Q1的发射极接地，二极管D2的负极连接于三极管Q1的集电极，二极管D2的正极与控制器连接；
电阻R1的一端与电流互感器CT的次级绕组的同名端连接，电阻R11的另一端通过双向可控硅SCR1与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接于电流互感器CT的次级绕组的异名端连接，双向可控硅SCR1的控制极通过电阻R12连接于三极管Q2的集电极。
进一步，所述短路检测电路包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R18、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R27、电容C2、可控硅SCR2、P型三极管Q3、三极管Q4、稳压管DW1、继电器、二极管D3以及二极管D4；
继电器的常闭开关J1-K的一端连接于电压互感器PT的次级绕组的同名端，继电器的常闭开关J1-K的另一端通过电阻R27和电容C2并联后接地，电容C2与电阻R27之间的公共连接点与第一滤波电路的输入端连接；电阻R15的一端连接于电压互感器PT的次级绕组的异名端，电阻R15的另一端接地，电阻R15和电压互感器PT的次级绕组的异名端之间的公共连接点通过电阻R16和电阻R17接地，电阻R16和电阻R17之间的公共连接点与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R18与光耦OC2的发光二极管的正极连接，光耦OC2的发光二极管的负极接地，光耦OC2的光敏三极管的发射极通过电阻R21接地，光耦OC2的光敏三极管的集电极通过电阻R19与电源VCC连接，三极管Q3的基极连接于光耦OC2的光敏三极管的集电极，三极管Q3的发射极通过电阻R22接地，三极管Q3的集电极通过电阻R20与电源VCC连接，三极管Q3的集电极通过电阻R24与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R25与电源VCC连接，三极管Q4的发射极接地，二极管D4的负极连接于三极管Q4的集电极，二极管D4的正极与控制器连接；
可控硅SCR2的控制极通过电阻R23连接于三极管Q3的集电极，可控硅SCR2的正极通过电阻R14与电源VCC连接，可控硅SCR2的负极通过继电器的线圈J1接地，手动开关S1的一端连接于可控硅SCR2的正极，另一端接地。
进一步，所述监控单元包括监控主机、显示器以及报警器；
所述监控主机与控制器通过无线通信模块通信连接，显示器的输入端与监控主机的输出端连接，所述监控主机的输出端还与报警器连接。
进一步，所述控制器为单片机。
进一步，所述无线通信电路为移动通信模块。
进一步，所述第一模数转换电路和第二模数转换电路为AD7810芯片。
本发明的有益效果：通过本发明，能够对电力终端的入户电量进行准确检测，从而能够判断出电能输送过程中的损耗，利于工作人员做出准确的维检措施，另一方面，能够对进行检测电流传感器、电流互感器进行有效的保护，防止电流互感器开路、电压互感器短路故障对互感器自身造成的损坏，确保检测系统能够持续稳定运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的互感器开路检测电路原理图。
图3为本发明的互感器短路检测电路原理图。
图4为本发明的带通滤波器电路原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种电力终端电量采集告警系统，包括电流互感器CT、电压互感器PT、第一滤波电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第二滤波电路、控制器、互感器开路检测电路、互感器短路检测电路、无线通信电路以及监控单元；
所述电压互感器PT和电流互感器CT设置于电力线并采集电力线的电压和电流，所述电压互感器PT与第一滤波电路的输入端连接，所述第一滤波电路的输出端与第一模数转换电路的输入端连接，所述第一模数转换电路的输出端与控制器连接，所述电流互感器CT与第二滤波电路的输入端连接，所述第二滤波电路的输出端与第二模数转换电路的输入端连接，所述第二模数转换电路的输出端与控制器连接，所述控制器通过无线通信电路与监控单元通信连接；
所述互感器短路检测电路用于检测电压互感器PT是否短路，并在短路时执行短路保护且向控制器输出短路检测信号；
所述互感器开路检测电路用于检测电流互感器CT是否开路，并在开路时执行开路保护且向控制器输出开路检测信号；
所述控制器接收开路检测信号、短路检测信号、电压信号以及电流信号，并向监控单元输出监测数据，其中，控制器采用现有的单片机，比如STM32系列单片机，AT89S52系列单片机，所述第一模数转换电路和第二模数转换电路采用AD7810芯片，无线通信电路采用现有的移动通信电路，比如4G通信电路，5G通信电路等，上述各芯片均能够直接从市场采购获得，并且厂家会对芯片的引脚功能做出相应的说明，本领域技术人员根据其说明完成相应的电路搭建即可，属于现有技术，在此不加以赘述，通过本发明，能够对电力终端的入户电量进行准确检测，从而能够判断出电能输送过程中的损耗，利于工作人员做出准确的维检措施，另一方面，能够对进行检测电流传感器、电流互感器进行有效的保护，防止电流互感器开路、电压互感器短路故障对互感器自身造成的损坏，确保检测系统能够持续稳定运行。
本实施例中，所述第一滤波电路和第二滤波电路均为带通滤波电路；
所述带通滤波电路包括电容C3、电容C4、电容C6、电容C5、电阻R26、电阻R28、电阻R29以及运放U1；
所述电容C3的一端作为带通滤波电路的输入端，电容C3的另一端通过电容C4与运放U1的反相端连接，电容C3和电容C4之间的公共连接点通过电容C6和电阻R26并联后接地，运放U1的同相端通过电阻R28接地，运放U1的同相端通过电容C5和电阻R29并联后与运放U1的输出端连接，所述运放U1的输出端与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极作为带通滤波电路的输出端，通过上述电路，能够有效滤出环境中的干扰信号，从而确保能够准确地得出电流信息以及电压信息，确保控制器对于电量计算结果的准确性。
本实施例中，所述开路检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D1、二极管D2、双向瞬态抑制二极管TVS1、双向可控硅SCR1、光耦OC1、P型三极管Q2以及三极管Q1；
所述电阻R5的一端连接于电流互感器CT的次级绕组的同名端，电阻R5的另一端接地，电阻R5和电流互感器CT的次级绕组的公共连接点通过电容C1接地，电阻R5和电容C1的公共连接点与第二滤波电路的输入端连接，电阻R4的一端通过双向瞬态抑制二极管TVS1连接于电流互感器CT的次级绕组的同名端，电阻R4的另一端通过电阻R3接地；电阻R4和电阻R3之间的公共连接点与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R6与光耦OC1的发光二极管的正极连接，光耦OC1的发光二极管的负极接地，光耦OC1的光敏三极管的发射极通过电阻R13接地，光耦OC1的光敏三极管的集电极通过电阻R7与电源VCC连接，三极管Q2的基极连接于光耦OC1的光敏三极管的集电极，三极管Q2的发射极通过电阻R11接地，三极管Q2的集电极通过电阻R8与电源VCC连接，三极管Q2的集电极通过电阻R20与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R9与电源VCC连接，三极管Q1的发射极接地，二极管D2的负极连接于三极管Q1的集电极，二极管D2的正极与控制器连接；
电阻R1的一端与电流互感器CT的次级绕组的同名端连接，电阻R11的另一端通过双向可控硅SCR1与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接于电流互感器CT的次级绕组的异名端连接，双向可控硅SCR1的控制极通过电阻R12连接于三极管Q2的集电极，电流互感器是不允许开路的，当开路发生时，即次级绕组会感应出高压，从而烧损电流互感器，因此，电阻R4和电阻R3用于对电流互感器是否发生开路进行检测，当电流互感器二次侧发生开路后，电流互感器CT的二次侧会感应出高压，双向瞬态抑制二极管TVS1导通，此时，TVS1、电阻R4和电阻R3构成临时回路，而且由于电阻R4和电阻R3的公共连接点将会产生触发信号，该信号通过二极管D1整流后，光耦OC1导通，而当光耦OC1不导通时，三极管Q2的基极和集电极电压相等，三极管Q2截止，电阻R12无触发信号输出，当光耦OC1导通，此时三极管Q2导通，双向可控硅SCR1导通，从而形成新的回路，而且同时，三极管Q1也会导通，二极管D2的正极高电平将会被拉低，从而使得控制器得到一个低电平信号，表明电流互感器发生开路故障，控制器并生成一个告警信息并上传，当双向可控硅SCR1导通后并与电阻R1、电阻R2形成一个新的回路，对电流互感器进行保护，且双向瞬态抑制二极管TVS1恢复截止。
本实施例中，所述短路检测电路包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R18、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R27、电容C2、可控硅SCR2、P型三极管Q3、三极管Q4、稳压管DW1、继电器、二极管D3以及二极管D4；
继电器的常闭开关J1-K的一端连接于电压互感器PT的次级绕组的同名端，继电器的常闭开关J1-K的另一端通过电阻R27和电容C2并联后接地，电容C2与电阻R27之间的公共连接点与第一滤波电路的输入端连接；电阻R15的一端连接于电压互感器PT的次级绕组的异名端，电阻R15的另一端接地，电阻R15和电压互感器PT的次级绕组的异名端之间的公共连接点通过电阻R16和电阻R17接地，电阻R16和电阻R17之间的公共连接点与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R18与光耦OC2的发光二极管的正极连接，光耦OC2的发光二极管的负极接地，光耦OC2的光敏三极管的发射极通过电阻R21接地，光耦OC2的光敏三极管的集电极通过电阻R19与电源VCC连接，三极管Q3的基极连接于光耦OC2的光敏三极管的集电极，三极管Q3的发射极通过电阻R22接地，三极管Q3的集电极通过电阻R20与电源VCC连接，三极管Q3的集电极通过电阻R24与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R25与电源VCC连接，三极管Q4的发射极接地，二极管D4的负极连接于三极管Q4的集电极，二极管D4的正极与控制器连接；
可控硅SCR2的控制极通过电阻R23连接于三极管Q3的集电极，可控硅SCR2的正极通过电阻R14与电源VCC连接，可控硅SCR2的负极通过继电器的线圈J1接地，手动开关S1的一端连接于可控硅SCR2的正极，另一端接地；其中，继电器采用直流性常闭继电器；电压互感器没有短路故障时，电阻R15的压降不足以使稳压管DW1导通，从而光耦OC2截止，三极管Q3截止，双向可控硅SCR2不动作，三极管Q4截止，当电压互感器的二次侧出现短路故障，将会产生一个大电流，大电流在电阻R15与电压互感器PT的次级绕组的异名端之间产生一个高压，通过电阻R16和电阻R17分压后，二极管D3进行整流，并且稳压管DW1导通，从而光耦OC2导通，三极管Q3导通，三极管Q4导通，向控制器输出一个低电平，控制器识别该低电平为电压互感器开路故障，而且，三极管Q3导通后，触发可控硅SCR2导通，继电器J1得电，使得常闭开关J1-K断开，并且，可控硅SCR2在电压互感器的二次侧断路故障排除后，通过手动开关S1关断SCR2。
本实施例中，所述监控单元包括监控主机、显示器以及报警器；
所述监控主机与控制器通过无线通信模块通信连接，显示器的输入端与监控主机的输出端连接，所述监控主机的输出端还与报警器连接，监控主机接收控制器上传的信息，当接收到短路告警信息以及开路告警信息时直接进行告警，监控主机还通过电压信息和电流信息进行电量计算，当计算得到的电量与变电站输出的电量的差值大于设定阈值时，表明电能输送过程损耗高，存在不确定故障，需要及时排除，监控主机通过报警器进行报警。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种电力终端电量采集告警系统，其特征在于：包括电流互感器CT、电压互感器PT、第一滤波电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第二滤波电路、控制器、互感器开路检测电路、互感器短路检测电路、无线通信电路以及监控单元；
所述电压互感器PT和电流互感器CT设置于电力线并采集电力线的电压和电流，所述电压互感器PT与第一滤波电路的输入端连接，所述第一滤波电路的输出端与第一模数转换电路的输入端连接，所述第一模数转换电路的输出端与控制器连接，所述电流互感器CT与第二滤波电路的输入端连接，所述第二滤波电路的输出端与第二模数转换电路的输入端连接，所述第二模数转换电路的输出端与控制器连接，所述控制器通过无线通信电路与监控单元通信连接；
所述互感器短路检测电路用于检测电压互感器PT是否短路，并在短路时执行短路保护且向控制器输出短路检测信号；
所述互感器开路检测电路用于检测电流互感器CT是否开路，并在开路时执行开路保护且向控制器输出开路检测信号；
所述控制器接收开路检测信号、短路检测信号、电压信号以及电流信号，并向监控单元输出监测数据。
2.根据权利要求1所述电力终端电量采集告警系统，其特征在于：所述第一滤波电路和第二滤波电路均为带通滤波电路；
所述带通滤波电路包括电容C3、电容C4、电容C6、电容C5、电阻R26、电阻R28、电阻R29以及运放U1；
所述电容C3的一端作为带通滤波电路的输入端，电容C3的另一端通过电容C4与运放U1的反相端连接，电容C3和电容C4之间的公共连接点通过电容C6和电阻R26并联后接地，运放U1的同相端通过电阻R28接地，运放U1的同相端通过电容C5和电阻R29并联后与运放U1的输出端连接，所述运放U1的输出端与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极作为带通滤波电路的输出端。
3.根据权利要求1所述电力终端电量采集告警系统，其特征在于：所述开路检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D1、二极管D2、双向瞬态抑制二极管TVS1、双向可控硅SCR1、光耦OC1、P型三极管Q2以及三极管Q1；
所述电阻R5的一端连接于电流互感器CT的次级绕组的同名端，电阻R5的另一端接地，电阻R5和电流互感器CT的次级绕组的公共连接点通过电容C1接地，电阻R5和电容C1的公共连接点与第二滤波电路的输入端连接，电阻R4的一端通过双向瞬态抑制二极管TVS1连接于电流互感器CT的次级绕组的同名端，电阻R4的另一端通过电阻R3接地；电阻R4和电阻R3之间的公共连接点与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R6与光耦OC1的发光二极管的正极连接，光耦OC1的发光二极管的负极接地，光耦OC1的光敏三极管的发射极通过电阻R13接地，光耦OC1的光敏三极管的集电极通过电阻R7与电源VCC连接，三极管Q2的基极连接于光耦OC1的光敏三极管的集电极，三极管Q2的发射极通过电阻R11接地，三极管Q2的集电极通过电阻R8与电源VCC连接，三极管Q2的集电极通过电阻R20与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R9与电源VCC连接，三极管Q1的发射极接地，二极管D2的负极连接于三极管Q1的集电极，二极管D2的正极与控制器连接；
电阻R1的一端与电流互感器CT的次级绕组的同名端连接，电阻R11的另一端通过双向可控硅SCR1与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接于电流互感器CT的次级绕组的异名端连接，双向可控硅SCR1的控制极通过电阻R12连接于三极管Q2的集电极。
4.根据权利要求1所述电力终端电量采集告警系统，其特征在于：所述短路检测电路包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R18、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R27、电容C2、可控硅SCR2、P型三极管Q3、三极管Q4、稳压管DW1、继电器、二极管D3以及二极管D4；
继电器的常闭开关J1-K的一端连接于电压互感器PT的次级绕组的同名端，继电器的常闭开关J1-K的另一端通过电阻R27和电容C2并联后接地，电容C2与电阻R27之间的公共连接点与第一滤波电路的输入端连接；电阻R15的一端连接于电压互感器PT的次级绕组的异名端，电阻R15的另一端接地，电阻R15和电压互感器PT的次级绕组的异名端之间的公共连接点通过电阻R16和电阻R17接地，电阻R16和电阻R17之间的公共连接点与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R18与光耦OC2的发光二极管的正极连接，光耦OC2的发光二极管的负极接地，光耦OC2的光敏三极管的发射极通过电阻R21接地，光耦OC2的光敏三极管的集电极通过电阻R19与电源VCC连接，三极管Q3的基极连接于光耦OC2的光敏三极管的集电极，三极管Q3的发射极通过电阻R22接地，三极管Q3的集电极通过电阻R20与电源VCC连接，三极管Q3的集电极通过电阻R24与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R25与电源VCC连接，三极管Q4的发射极接地，二极管D4的负极连接于三极管Q4的集电极，二极管D4的正极与控制器连接；
可控硅SCR2的控制极通过电阻R23连接于三极管Q3的集电极，可控硅SCR2的正极通过电阻R14与电源VCC连接，可控硅SCR2的负极通过继电器的线圈J1接地，手动开关S1的一端连接于可控硅SCR2的正极，另一端接地。
5.根据权利要求1所述电力终端电量采集告警系统，其特征在于：所述监控单元包括监控主机、显示器以及报警器；
所述监控主机与控制器通过无线通信模块通信连接，显示器的输入端与监控主机的输出端连接，所述监控主机的输出端还与报警器连接。
6.根据权利要求1所述电力终端电量采集告警系统，其特征在于：所述控制器为单片机。
7.根据权利要求1所述电力终端电量采集告警系统，其特征在于：所述无线通信电路为移动通信模块。
8.根据权利要求1所述电力终端电量采集告警系统，其特征在于：所述第一模数转换电路和第二模数转换电路为AD7810芯片。
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