CN115419549A - 风电机组的并网回路系统及控制方法 - Google Patents

风电机组的并网回路系统及控制方法 Download PDF

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CN115419549A
CN115419549A CN202211116835.4A CN202211116835A CN115419549A CN 115419549 A CN115419549 A CN 115419549A CN 202211116835 A CN202211116835 A CN 202211116835A CN 115419549 A CN115419549 A CN 115419549A
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蔺雪峰
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Huaneng Clean Energy Research Institute
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Huaneng Jiangxi Clean Energy Co ltd
Huaneng Clean Energy Research Institute
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Abstract

本申请提出的风电机组的并网回路系统及控制方法，其中，所述系统包括：电流互感器、并网运行参数监测装置、主控系统和定子接触器；所述电流互感器，用于采集风电机组的实时电流值，并将所述实时电流值发送到所述并网运行参数监测装置；所述并网运行参数监测装置，用于根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统；所述主控系统，用于根据所述操作指令控制所述定子接触器断开连接；所述定子接触器，用于响应于所述主控系统的控制。本申请提出的技术方案，消除了定子接触器存在的隐患，提高了风电机组并网运行的安全性、稳定性。

Description

风电机组的并网回路系统及控制方法
技术领域
本申请涉及风电机组并网技术领域，尤其涉及风电机组的并网回路系统及控制方法。
背景技术
风电机组的并网过程有其自身的特点，当机组达到并网转速时，主控制器向定子接触器下达并网指令，定子接触器吸合，机组并网发电。由于早期的风电机组设计思路及受限于当时的技术条件，导致风电机组的并网回路存在固有的缺陷，加之运行年限的增长，问题就会暴露出来，主要体现在：第一，定子接触器分断大电流的能力较弱，当大功率运行有停机情况时，会产生定子接触器粘连的情况；第二，定子接触器运行时间长了，会发生打火、烧蚀的情况，由于定子接触器安装于机舱，油污、线缆等可燃物较多，严重的甚至会导致着火事故的发生；第三，定子接触器安装在机舱内，给运维人员带来了不便，处理相关问题需要登塔检查，增加了工作量同时危险性也增加了，即使得风电机组并网回路的稳定性较差且存在安全隐患。
发明内容
本申请提供的风电机组的并网回路系统及控制方法，以至少解决相关技术中风电机组并网回路的稳定性较差且存在安全隐患的技术问题。
本申请第一方面实施例提出一种风电机组的并网回路系统，包括：电流互感器、并网运行参数监测装置、主控系统和定子接触器；
所述电流互感器，用于采集风电机组的实时电流值，并将所述实时电流值发送到所述并网运行参数监测装置；
所述并网运行参数监测装置，用于根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统；
所述主控系统，用于根据所述操作指令控制所述定子接触器断开连接；
所述定子接触器，用于响应于所述主控系统的控制。
优选的，所述并网回路系统还包括：并网柜和断路器；
所述电流互感器、所述并网运行参数监测装置、所述定子接触器和所述断路器均设置在所述并网柜内；
所述主控系统，还用于根据所述操作指令控制所述断路器断开连接；
所述断路器，用于响应于所述主控系统的控制。
进一步的，所述当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统，包括：
当所述实时电流值大于预设的报警电流阈值、小于等于预设的速断电流阈值且持续时长大于预设的报警电流持续时长阈值时，将断开所述定子接触器连接的操作指令发送到所述主控系统；
当所述实时电流值大于预设的速断电流阈值时，将断开所述断路器连接的操作指令发送到所述主控系统。
进一步的，所述主控系统，还用于向所述风电机组发送第一收桨指令或第二收桨指令。
进一步的，当所述主控系统接收到所述断开所述定子接触器连接的操作指令时，所述主控系统先向所述风电机组发送第一收桨指令，然后再将所述断开所述定子接触器连接的操作指令发送到所述定子接触器；
当所述主控系统接收到所述断开所述断路器连接的操作指令时，所述主控系统先向所述风电机组发送第二收桨指令，在向发出所述第二收桨指令第二预设时长后将所述断开所述断路器连接的操作指令发送到所述断路器；
其中，所述第一收桨指令对应的收桨时间大于所述第二收桨指令对应的收桨时间。
进一步的，所述定子接触器，还用于当接收到所述断开所述定子接触器连接的操作指令后出现粘连时，将未断开信号发送到所述主控系统；
所述主控系统，还用于接收所述信号，并向所述断路器发送断开所述断路器连接的操作指令。
进一步的，所述并网运行参数监测装置，还用于监测所述定子接触器及所述断路器连接状态。
进一步的，所述并网回路系统还包括：电压互感器，所述电压互感器设置在所述并网柜内；
所述电压互感器，用于采集风电机组的实时电压值，并将所述实时电压值发送到所述并网运行参数监测装置；
所述并网运行参数监测装置，还用于接收所述实时电压值，并基于所述实时电压值判断所述风电机组是否出现异常。
进一步的，所述并网回路系统还包括：温湿度控制系统和自动灭火系统，所述湿度控制系统和自动灭火系统均设置在所述并网柜内；
所述温湿度控制系统，用于监测所述并网柜内的温度和湿度，当监测到并网柜内的温度高于预设的最高温度阈值或低于预设的最低温度阈值时，进行散热或加热，当监测到并网柜内的湿度高于预设的最高湿度阈值或低于预设的最低湿度阈值时，进行除湿或加湿；
所述自动灭火系统，用于监测所述并网柜内的是否有火焰，当监测到所述并网柜内出现火焰时，激发灭火弹进行灭火。
本申请第二方面实施例提出风电机组的并网回路系统的控制方法，所述方法包括：
利用电流互感器采集风电机组的实时电流值；
并网运行参数监测装置根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令；
主控系统根据所述操作指令控制定子接触器或断路器断开连接。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请提出了风电机组的并网回路系统及控制方法，其中，所述系统包括：电流互感器、并网运行参数监测装置、主控系统和定子接触器；所述电流互感器，用于采集风电机组的实时电流值，并将所述实时电流值发送到所述并网运行参数监测装置；所述并网运行参数监测装置，用于根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统；所述主控系统，用于根据所述操作指令控制所述定子接触器断开连接；所述定子接触器，用于响应于所述主控系统的控制。本申请提出的技术方案，利用并网运行参数监测装置基于所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，并根据异常情况对应发出操作指令，消除了定子接触器存在的隐患，提高了风电机组并网运行的安全性、稳定性。
本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一个实施例提供的一种风电机组的并网回路系统的框图；
图2为根据本申请一个实施例提供的一种风电机组的并网回路系统的第一种结构图；
图3为根据本申请一个实施例提供的一种风电机组的并网回路系统的第二种结构图；
图4为根据本申请一个实施例提供的早期风电机组并网回路系统的示意图；
图5为根据本申请一个实施例提供的修改后的风电机组并网回路系统的示意图；
图6为根据本申请一个实施例提供的风电机组的并网回路系统的运行流程图；
图7为根据本申请一个实施例提供的一种风电机组的并网回路系统的控制方法的流程图；
附图说明：
电流互感器1、并网运行参数监测装置2、主控系统3、定子接触器4、并网柜5、断路器6、电压互感器7、温湿度控制系统8、自动灭火系统9。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
本申请提出的风电机组的并网回路系统及控制方法，其中，所述系统包括：电流互感器、并网运行参数监测装置、主控系统和定子接触器；所述电流互感器，用于采集风电机组的实时电流值，并将所述实时电流值发送到所述并网运行参数监测装置；所述并网运行参数监测装置，用于根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统；所述主控系统，用于根据所述操作指令控制所述定子接触器断开连接；所述定子接触器，用于响应于所述主控系统的控制。本申请提出的技术方案，利用并网运行参数监测装置基于所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，并根据异常情况对应发出操作指令，消除了定子接触器存在的隐患，提高了风电机组并网运行的安全性、稳定性。
下面参考附图描述本申请实施例的风电机组的并网回路系统及控制方法。
实施例1
图1为根据本申请一个实施例提供的一种风电机组的并网回路系统的框图，如图1所示，所述系统包括：电流互感器1、并网运行参数监测装置2、主控系统3和定子接触器4；
所述电流互感器1，用于采集风电机组的实时电流值，并将所述实时电流值发送到所述并网运行参数监测装置2；
所述并网运行参数监测装置2，用于根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统3；
所述主控系统3，用于根据所述操作指令控制所述定子接触器4断开连接；
所述定子接触器4，用于响应于所述主控系统3的控制。
在本公开实施例中，如图2所示，所述并网回路系统还包括：并网柜5和断路器6；
所述电流互感器1、所述并网运行参数监测装2置、所述定子接触器4和所述断路器6均设置在所述并网柜5内，所述并网柜5设置塔基处；
所述主控系统3，还用于根据所述操作指令控制所述断路器6断开连接；
所述断路器6，用于响应于所述主控系统3的控制。
需要说明的是，将原定子接触器4由机舱移至并网柜5，远离了火源，消除了机舱火灾隐患；同时将所述并网柜5放置在塔基处，减轻了运维人员处理此类故障的负担，无需再进入机舱消缺。
需要说明的是，所述当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统3，包括：
当所述实时电流值大于预设的报警电流阈值、小于等于预设的速断电流阈值且持续时长大于预设的报警电流持续时长阈值时，将断开所述定子接触器4连接的操作指令发送到所述主控系统3；
当所述实时电流值大于预设的速断电流阈值时，将断开所述断路器6连接的操作指令发送到所述主控系统3。
其中，报警电流阈值可以为额定电流的1.2-1.5倍，速断电流阈值可以为额定电流的4-5倍，报警电流持续时长阈值可以为10-20s。
在本公开实施例中，所述主控系统3，还用于向所述风电机组发送第一收桨指令或第二收桨指令，所述第一收桨指令对应的收桨时间大于所述第二收桨指令对应的收桨时间。
其中，当所述主控系统3接收到所述断开所述定子接触器4连接的操作指令时，所述主控系统3先向所述风电机组发送第一收桨指令，然后再将所述断开所述定子接触器4连接的操作指令发送到所述定子接触器4；
当所述主控系统3接收到所述断开所述断路器6连接的操作指令时，所述主控系统3先向所述风电机组发送第二收桨指令，在向发出所述第二收桨指令第二预设时长后将所述断开所述断路器6连接的操作指令发送到所述断路器6；其中，所述第二预设时长可以为05s以内。
进一步的，所述定子接触器4，还用于当接收到所述断开所述定子接触器4连接的操作指令后出现粘连时，将未断开信号发送到所述主控系统3；
所述主控系统3，还用于接收所述信号，并向所述断路器6发送断开所述断路器6连接的操作指令。
需要说明的是，通过定子接触器4和断路器6的配合，优化电流过大时的停机保护逻辑，达到了两级保护的效果，防止因定子接触器4无法及时断开给机组造成的进一步损伤；同时停机逻辑中增加了防止风电机组飞车的保护程序，避免大负荷下机组突然断电造成的飞车事故，更全面的保护了机组。
在本公开实施例中，所述并网运行参数监测装置2，还用于监测所述定子接触器4及所述断路器6连接状态。
在本公开实施例中，如图3所示，所述并网回路系统还包括：电压互感器7，所述电压互感器7设置在所述并网柜5内；
所述电压互感器7，用于采集风电机组的实时电压值，并将所述实时电压值发送到所述并网运行参数监测装置2；
所述并网运行参数监测装置2，还用于接收所述实时电压值，并基于所述实时电压值判断所述风电机组是否出现异常。
在本公开实施例中，如图3所示，所述并网回路系统还包括：温湿度控制系统8和自动灭火系统9，所述湿度控制系统8和自动灭火系统9均设置在所述并网柜5内；
所述温湿度控制系统8，用于监测所述并网柜5内的温度和湿度，当监测到并网柜5内的温度高于预设的最高温度阈值或低于预设的最低温度阈值时，进行散热或加热，当监测到并网柜5内的湿度高于预设的最高湿度阈值或低于预设的最低湿度阈值时，进行除湿或加湿；
所述自动灭火系统9，用于监测所述并网柜5内的是否有火焰，当监测到所述并网柜5内出现火焰时，激发灭火弹进行灭火。
需要说明的是，申请提供的系统在应用到早期风电机组并网中时，需要将定子接触器4从机舱位置拆除，原位置用载流量合格的铜排连接，拆下来的定子接触器4安装到新增的并网柜5内，同时，原定子接触器4的电源线、信号反馈线由机舱引下；在并网柜5内安装好电流互感器1、并网运行参数监测装置2、定子接触器4、断路器6、电压互感器7、温湿度控制系统8和自动灭火系统9后将相关的信号反馈线及动作控制信号线与主控系统3连接，主要包括电流是否超限反馈、定子接触器4开闭反馈、断路器6开闭反馈和断路器6执行断开动作控制信号，其中，图4为早期风电机组并网回路系统的示意图，包括：电网、箱变断路器、保险、网测接触器、变流器、发电机和定子接触器，各部件的连接关系如图4所示，且定子接触器4安装在风电机组对应的机舱内；图5为本方案修改后的风电机组并网回路系统，增加了电流互感器1、并网运行参数监测装置2、主控系统3、并网柜5、断路器6、电压互感器7、温湿度控制系统8、自动灭火系统9且定子接触器4设置在所述并网柜5，各个部件的连接关系如图5所示。
示例的，如图6所示为风电机组的并网回路系统的运行流程图，并网运行参数监测装置2进行实时监测风电机组的电流值，当电流值正常时说明风电机组正常运行继续监测，当风电机组电流出现异常情况时，并网运行参数监测装置2做出判断，向主控系统3发送相关信号，主控系统3向机组做出相应的动作指令，具体如下：
判断电流值是否超过预设的速断电流阈值C2，若是，并网运行参数监测装置2直接向主控系统3发出停机信号，主控系统3收到信号后，首先进行发出紧急收桨(比快速收桨的速度更快)的指令(之所以首先进行快速收桨，是为了防止突然断开定子接触器或者断路器，桨叶未收回发生飞车事故)，第二预设时长T2后，无需经过定子接触器4，直接向断路器6发出断开的指令，断开整个并网回路，风电机组停机；这种情况下，第二预设时长的作用是给主控系统3留出下达紧急收桨指令的时间。
否则，判断实时电流值是否大于预设的报警电流阈值C1且持续时长大于预设的报警电流持续时长阈值T1，若否，风电机组正常运行继续监测，若是，并网运行参数监测装置2做出判断，向主控系统3发出停机信号，主控系统3收到信号后，首先进行发出快速收桨的指令(之所以首先进行快速收桨，是为了防止突然断开定子接触器或者断路器，桨叶未收回发生飞车事故)，然后再向定子接触器4下达断开连接的操作指令即停机指令，这时，并网运行参数监测装置2监测定子接触器4的开闭状态，判断定子接触器4是否断开，若迟迟未能松开，即开关未断开，那么定子接触器4同样将信号反馈至主控系统3，主控系统3随即向断路器6发出断开的指令，断开整个并网回路。
综上所述，本实施例提出的一种风电机组的并网回路系统，消除了定子接触器存在的隐患，提高了风电机组并网运行的安全性、稳定性，同时本方案科学合理且具有很好的经济性，实践意义强，对老旧风电机组的改造优化具有重要的指导意义。
实施例2
图7为根据本申请一个实施例提供的一种风电机组的并网回路系统的控制方法的流程图，如图7所示，所述方法包括：
步骤1：利用电流互感器采集风电机组的实时电流值；
步骤2：并网运行参数监测装置根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令；
步骤3：主控系统根据所述操作指令控制定子接触器或断路器断开连接。
在本公开实施例中，并网运行参数监测装置进行实时监测风电机组的电流值，当电流值正常时说明风电机组正常运行继续监测，当风电机组电流出现异常情况时，并网运行参数监测装置做出判断，向主控系统发送相关信号，主控系统向机组做出相应的动作指令，具体如下：
判断电流值是否超过预设的速断电流阈值C2，若是，并网运行参数监测装置直接向主控系统发出停机信号，主控系统收到信号后，首先进行发出紧急收桨(比快速收桨的速度更快)的指令(之所以首先进行快速收桨，是为了防止突然断开定子接触器或者断路器，桨叶未收回发生飞车事故)，第二预设时长T2后，无需经过定子接触器，直接向断路器发出断开的指令，断开整个并网回路，风电机组停机；这种情况下，第二预设时长的作用是给主控系统留出下达紧急收桨指令的时间。
否则，判断实时电流值是否大于预设的报警电流阈值C1且持续时长大于预设的报警电流持续时长阈值T1，若否，风电机组正常运行继续监测，若是，并网运行参数监测装置做出判断，向主控系统发出停机信号，主控系统收到信号后，首先进行发出快速收桨的指令(之所以首先进行快速收桨，是为了防止突然断开定子接触器或者断路器，桨叶未收回发生飞车事故)，然后再向定子接触器下达断开连接的操作指令即停机指令，这时，并网运行参数监测装置监测定子接触器的开闭状态，判断定子接触器是否断开，若迟迟未能松开，即开关未断开，那么定子接触器同样将信号反馈至主控系统，主控系统随即向断路器发出断开的指令，断开整个并网回路。
综上所述，本实施例提出的一种风电机组的并网回路系统的控制方法，消除了定子接触器存在的隐患，提高了风电机组并网运行的安全性、稳定性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种风电机组的并网回路系统，其特征在于，包括：电流互感器、并网运行参数监测装置、主控系统和定子接触器；
所述电流互感器，用于采集风电机组的实时电流值，并将所述实时电流值发送到所述并网运行参数监测装置；
所述并网运行参数监测装置，用于根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统；
所述主控系统，用于根据所述操作指令控制所述定子接触器断开连接；
所述定子接触器，用于响应于所述主控系统的控制。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述并网回路系统还包括：并网柜和断路器；
所述电流互感器、所述并网运行参数监测装置、所述定子接触器和所述断路器均设置在所述并网柜内；
所述主控系统，还用于根据所述操作指令控制所述断路器断开连接；
所述断路器，用于响应于所述主控系统的控制。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令，然后将所述操作指令发送到所述主控系统，包括：
当所述实时电流值大于预设的报警电流阈值、小于等于预设的速断电流阈值且持续时长大于预设的报警电流持续时长阈值时，将断开所述定子接触器连接的操作指令发送到所述主控系统；
当所述实时电流值大于预设的速断电流阈值，将断开所述断路器连接的操作指令发送到所述主控系统。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主控系统，还用于向所述风电机组发送第一收桨指令或第二收桨指令。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述主控系统接收到所述断开所述定子接触器连接的操作指令时，所述主控系统先向所述风电机组发送第一收桨指令，然后再将所述断开所述定子接触器连接的操作指令发送到所述定子接触器；
当所述主控系统接收到所述断开所述断路器连接的操作指令时，所述主控系统先向所述风电机组发送第二收桨指令，在向发出所述第二收桨指令第二预设时长后将所述断开所述断路器连接的操作指令发送到所述断路器；
其中，所述第一收桨指令对应的收桨时间大于所述第二收桨指令对应的收桨时间。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述定子接触器，还用于当接收到所述断开所述定子接触器连接的操作指令后出现粘连时，将未断开信号发送到所述主控系统；
所述主控系统，还用于接收所述信号，并向所述断路器发送断开所述断路器连接的操作指令。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述并网运行参数监测装置，还用于监测所述定子接触器及所述断路器连接状态。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述并网回路系统还包括：电压互感器，所述电压互感器设置在所述并网柜内；
所述电压互感器，用于采集风电机组的实时电压值，并将所述实时电压值发送到所述并网运行参数监测装置；
所述并网运行参数监测装置，还用于接收所述实时电压值，并基于所述实时电压值判断所述风电机组是否出现异常。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述并网回路系统还包括：温湿度控制系统和自动灭火系统，所述湿度控制系统和自动灭火系统均设置在所述并网柜内；
所述温湿度控制系统，用于监测所述并网柜内的温度和湿度，当监测到并网柜内的温度高于预设的最高温度阈值或低于预设的最低温度阈值时，进行散热或加热，当监测到并网柜内的湿度高于预设的最高湿度阈值或低于预设的最低湿度阈值时，进行除湿或加湿；
所述自动灭火系统，用于监测所述并网柜内的是否有火焰，当监测到所述并网柜内出现火焰时，激发灭火弹进行灭火。
10.一种基于上述权利要求1-9任一所述的风电机组的并网回路系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
利用电流互感器采集风电机组的实时电流值；
并网运行参数监测装置根据所述实时电流值判断所述风电机组是否异常，当所述风电机组异常时基于所述实时电流值确定操作指令；
主控系统根据所述操作指令控制定子接触器或断路器断开连接。
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