CN218125238U - 液冷换热模块和一体柜集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种液冷换热模块和应用该液冷换热模块的一体柜集成系统，其中，液冷换热模块包括电池液冷单元、储能变流器液冷单元以及第一换热管路，电池液冷单元设于一体柜的电池表面；储能变流器液冷单元设于一体柜的储能变流器表面；第一换热管路依次设有电池液冷单元和储能变流器液冷单元，电池液冷单元和储能变流器液冷单元并联或串联设置；第一换热管路的输入端和输出端分别连通一体柜的散热模块的输出端和输入端，用于形成第一换热回路，电池液冷单元和储能变流器液冷单元能够通过第一换热回路共用散热模块散热。本申请的技术方案，能够提高液冷换热模块的工作效率，增大一体柜的功率密度。

Description

液冷换热模块和一体柜集成系统

技术领域

本实用新型涉及一体柜技术领域，特别涉及一种液冷换热模块和应用该液冷换热模块的一体柜集成系统。

背景技术

常见的，储能行业常通过设置风冷机组，对一体柜的储能变流器和电池进行散热。其中，采用风冷机组进行散热的技术方案会使一体柜的体积占用较大、整体功率密度较低，且风冷机组的使用寿命相对于液冷机组而言存在一定差距。另一种常见的技术方案是采用不同的液冷机组对储能变流器和电池分别进行散热，由于设置了多个液冷机组，液冷系统的控制设计便会较为复杂，还会增加一体柜的生产成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种液冷散热系统，旨在提高液冷换热模块的工作效率，增大一体柜的功率密度。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种液冷换热模块，包括：

电池液冷单元，所述电池液冷单元设于所述一体柜的电池表面；

储能变流器液冷单元，所述储能变流器液冷单元设于所述一体柜的储能变流器表面；以及

第一换热管路，所述第一换热管路依次设有所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元，所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元并联或串联设置；

其中，所述第一换热管路的输入端和输出端分别连通所述一体柜的散热模块的输出端和输入端，用于形成第一换热回路；

所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元能够通过所述第一换热回路共用所述散热模块散热。

可选地，所述第一换热管路包括第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路设有所述电池液冷单元，所述第二换热支路设有所述储能变流器液冷单元，所述第一换热支路和所述第二换热支路并联于所述一体柜的散热模块。

可选地，所述第一换热管路还包括两共用流路，两所述共用流路分别设于所述第一换热管路的输入端和输出端；

所述第一换热支路和所述第二换热支路并联于两所述共用流路之间。

可选地，所述液冷换热模块还包括第一控制阀，所述第一控制阀设于一所述共用流路上，用于切换所述第一换热回路的通路和断路；

当所述第一控制阀关闭时，所述第一换热支路的两端和所述第二换热支路的两端分别连通，以形成第二换热回路。

可选地，所述液冷换热模块还包括第二控制阀，所述第二控制阀设于所述第二换热支路上，用于切换所述第二换热支路的通路和断路。

可选地，所述液冷换热模块还包括温度传感器，所述温度传感器设有两个，两所述温度传感器分别用于监测对所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元上器件的温度。

本实用新型还提出一种一体柜集成系统，包括散热模块和前述任意一项所述的液冷换热模块，散热模块包括：

高温换热器；

低温换热器；以及

第二换热管路，所述第二换热管路包括并联于所述液冷换热模块设置的高温换热支路和低温换热支路，所述高温换热支路设有所述高温换热器，所述低温换热支路设有所述低温换热器；

其中，所述第二换热管路的输入端和输出端分别连通所述液冷换热模块的输出端和输入端，用于形成第一换热回路。

可选地，所述散热模块还包括压缩机和冷凝器，所述高温换热器、所述压缩机以及所述冷凝器依次串联，以形成制冷回路，所述制冷回路和所述第一换热回路之间通过所述高温换热器进行热交换。

可选地，所述散热模块还包括风机，所述风机设于所述低温换热器的侧方，用于为所述低温换热器散热。

可选地，所述散热模块还包括三通阀，所述三通阀设于所述第二换热管路的输入端，所述三通阀分别连通所述液冷换热模块的输出端、所述高温换热支路的输入端以及所述低温换热支路的输入端，用于切换所述高温换热支路与所述低温换热支路。

本实用新型的技术方案，液冷换热模块设有电池液冷单元、储能变流器液冷单元以及第一换热管路，其中，第一换热管路依次连通电池液冷单元和储能变流器液冷单元，第一换热管路的输入端和输出端能够分别连通一体柜的散热模块的输出端和输入端，以形成所述第一换热回路，电池和储能变流器便能够通过液冷换热模块共用一个散热模块进行散热，从而有利于降低一体柜的生产成本，减少一体柜的占用体积，由此能够增大一体柜的功率密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一体柜集成系统一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	一体柜集成系统	20	散热模块
10	液冷换热模块	21	高温换热器
				11	电池液冷单元	22	低温换热器
12	储能变流器液冷单元	23	第二换热管路
				13	第一换热管路	231	高温换热支路
131	第一换热支路	232	低温换热支路
				132	第二换热支路	24	压缩机
133	共用流路	25	冷凝器
				14	第一控制阀	26	风机
15	第二控制阀	27	三通阀

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种液冷换热模块10。

请参照图1，在实用新型液冷换热模块10的一些实施例中，所述液冷换热模块10包括：

电池液冷单元11，所述电池液冷单元11设于所述一体柜的电池表面；

储能变流器液冷单元12，所述储能变流器液冷单元12设于所述一体柜的储能变流器表面；以及

第一换热管路13，所述第一换热管路13依次设有所述电池液冷单元11和所述储能变流器液冷单元12，所述电池液冷单元11和所述储能变流器液冷单元12并联或串联设置；

其中，所述第一换热管路13的输入端和输出端分别连通所述一体柜的散热模块20的输出端和输入端，用于形成第一换热回路；

所述电池液冷单元11和所述储能变流器液冷单元12能够通过所述第一换热回路共用所述散热模块20散热。

本实施例中，液冷换热模块10包括电池液冷单元11、储能变流器液冷单元12以及第一换热管路13，电池液冷单元11设于所述一体柜的电池表面；储能变流器液冷单元12设于所述一体柜的储能变流器表面；第一换热管路13依次设有电池液冷单元11和储能变流器液冷单元12。其中，第一换热管路13的输入端和输出端分别连通一体柜的散热模块20的输出端和输入端，用于形成第一换热回路，液冷换热模块10能够以第一换热回路内的水或其他流动液体为传热媒介而传递和交换热能。

具体地，当环境温度较高时，一体柜对液冷换热系统的散热需求较大，电池液冷单元11和储能变流器液冷单元12能够将一体柜的电池和储能变流器所散发的热量通过第一换热回路传递至散热模块20，散热模块20能够将热量散发至外界环境中，由此便可使电池液冷单元11和储能变流器液冷单元12能够第一换热回路共用散热模块20进行散热。

在一些实施例中，电池液冷单元11和储能变流器液冷单元12可以是依次串联于散热模块20的输出端和输入端之间，也可以是如下实施例中并列于散热模块20的输出端和输入端之间；液冷单元可以是但不限于设置为冷板，冷板设于产生热量的器件表面，用于将器件的产热传导至换热回路中；具体实施方式可以依照实际需求自行设置，在此不做限定。

需要说明的是，储能行业常通过设置风冷机组，对一体柜的储能变流器和电池进行散热。其中，采用风冷机组进行散热的技术方案会使一体柜的体积占用较大、整体功率密度较低，且风冷机组的使用寿命相对于液冷机组而言存在一定差距。另一种常见的技术方案是采用不同的液冷机组对储能变流器和电池分别进行散热，由于设置了多个液冷机组，液冷系统的控制设计便会较为复杂，还会增加一体柜的生产成本。

因此，可以理解的是，本实用新型的技术方案，液冷换热模块10设有电池液冷单元11、储能变流器液冷单元12以及第一换热管路13，其中，第一换热管路13依次连通电池液冷单元11和储能变流器液冷单元12，第一换热管路13的输入端和输出端能够分别连通一体柜的散热模块20的输出端和输入端，以形成所述第一换热回路，电池和储能变流器便能够通过液冷换热模块10共用一个散热模块20进行散热，从而有利于降低一体柜的生产成本，减少一体柜的占用体积，由此能够增大一体柜的功率密度。

请参照图1，在实用新型液冷换热模块10的一些实施例中，所述第一换热管路13包括第一换热支路131和第二换热支路132，所述第一换热支路131设有所述电池液冷单元11，所述第二换热支路132设有所述储能变流器液冷单元12，所述第一换热支路131和所述第二换热支路132并联于所述一体柜的散热模块20。

本实施例中，第一换热管路13包括第一换热支路131和第二换热支路132，第一换热支路131设有电池液冷单元11，第二换热支路132设有储能变流器液冷单元12，第一换热支路131和第二换热支路132并联于一体柜的散热模块20，从而能够使电池液冷单元11和储能变流器液冷单元12共用一散热模块20进行散热，由此可以降低一体柜的生产成，提高一体柜的功率密度。

其中，第一换热管路13的第一换热支路131和第二换热支路132可以是分别并联于散热模块20的输入端和输出端之间，在一些实施例中，第一换热管路13也可以是如下实施例中设有两共用流路133，两共用流路133分别设于第一换热管路13的输入端和输出端，第一换热支路131和所述第二换热支路132通过两共用流路133并联于散热模块20的输入端和输出端之间；具体实施方式可以依照实际需求自行设置，在此不做限定。

请参照图1，在实用新型液冷换热模块10的一些实施例中，所述第一换热管路13还包括两共用流路133，两所述共用流路133分别设于所述第一换热管路13的输入端和输出端；

所述第一换热支路131和所述第二换热支路132并联于两所述共用流路133之间。

本实施例中，第一换热管路13还包括两共用流路133，两共用流路133分别设于第一页换热管路的输入端和输出端，第一换热支路131和第二换热支路132并联于两共用流路133之间，并通过两共用流路133分别连通散热模块20的输入端和输出端。可以理解的是，通过在第一换热管路13中设置第一换热支路131和第二换热支路132所共用的传热媒介流通路径，有利于使第一换热管路13的结构紧凑，减少液冷换热模块10的占用体积。

请参照图1，在实用新型液冷换热模块10的一些实施例中，所述液冷换热模块10还包括第一控制阀14，所述第一控制阀14设于一所述共用流路133上，用于切换所述第一换热回路的通路和断路；

当所述第一控制阀14关闭时，所述第一换热支路131的两端和所述第二换热支路132的两端分别连通，以形成第二换热回路。

本实施例中，第一换热管路13包括两共用流路133，两共用流路133分别设于第一换热管路13的输入端和输出端，液冷换热模块10还包括第一控制阀14，第一控制阀14设于两共用流路133的其一上，如此设置，能够通过控制第一控制阀14的开闭，切换第一换热回路的通路和断路。进一步地，第一换热支路131、第二换热支路132以及共用流路133相互连通，当第一控制阀14关闭时，共用流路133处于断路状态，此时第一换热支路131的两端和第二换热支路132的两端分别连通，以形成第二换热回路。

具体地，当环境较低时，为便于电池能够正常运行，储能变流器液冷单元12能够将一体柜的储能变流器所散发的热量通过第二换热回路传递至电池液冷单元11，以此利用无功运行时的储能变流器的热量对一体柜的电池进行预加热处理。可以理解的是，如此设置，一方面可以避免电池在低温状态下不正常运行的风险，延长电池的使用寿命；另一方面能够有效地利用储能变流器产生的热能，实现对热能的回收利用，由此可以提高液冷换热模块10的工作效率。

请参照图1，在实用新型液冷换热模块10的一些实施例中，所述液冷换热模块10还包括第二控制阀15，所述第二控制阀15设于所述第二换热支路132上，用于切换所述第二换热支路132的通路和断路。

本实施例中，液冷换热模块10还包括第二控制阀15，第二控制阀15设于第二换热支路132上，用于切换第二换热支路132的通路和断路。

具体地，当第二控制阀15和第一控制阀14均开启时，储能变流器便能够通过储能变流器液冷单元12，利用第一换热回路在散热模块20处进行散热；当第二控制阀15开启而第一控制阀14关闭时，储能变流器所散发的热量能够通过储能变流器液冷单元12，利用第一换热回路传递至电池液冷单元11处，通过热传导对一体柜的电池进行预热；当第二控制阀15关闭时，能够通过阻止第二换热支路132处的传传热媒介的流动，阻挡第二换热支路132处的热能的传递。如此设置，有利于液冷换热模块10依照实际需求控制第二换热支路132上的传热模式，由此可以提高液冷换热模块10的使用灵活性。

请参照图1，在实用新型液冷换热模块10的一些实施例中，所述液冷换热模块10还包括温度传感器，所述温度传感器设有两个，两所述温度传感器分别用于监测对所述电池液冷单元11和所述储能变流器液冷单元12上器件的温度。

本实施例中，液冷换热模块10还包括两个温度传感器，两个温度传感器分别用于检测电池液冷单元11和储能变流器液冷单元12上器件的温度，以便于液冷换热系统依照实际需求切换至不同的换热回路，或是如下实施例中改变换热组件的散热效率。

具体地，在一些实施例中，液冷换热模块10包括和两温度传感器电连接的智能控制单元，当温度传感器所监测的电子器件的温度达到预设值时，智能控制单元便能够依照预设程序控制前述实施例中的第一控制阀14和第二控制阀15的开闭，以依照实际需求切换第一换热回路和第二换热回路；其中，预设温度值可以根据实际需要进行任意设定。如此设置，能够使液冷换热模块10根据环境温度自动化地调节至相应的换热模式，提高了液冷换热模块10的工作效率和环境适用性。

本实用新型还提出一种一体柜集成系统100，该一体柜集成系统100包括散热模块20和前述任一实施例中所述的液冷换热模块10，所述液冷换热模块10的具体结构参照前述任一实施例。由于本申请提出的一体柜集成系统100可应用前述所有实施例中的全部技术方案，因此至少具有前述技术方案带来的全部有益效果，在此不一一赘述。

请参照图1，在实用新型一体柜集成系统100的一些实施例中，所述散热模块20包括：

高温换热器21；

低温换热器22；以及

第二换热管路23，所述第二换热管路23包括并联于所述液冷换热模块10设置的高温换热支路231和低温换热支路232，所述高温换热支路231设有所述高温换热器21，所述低温换热支路232设有所述低温换热器22；

其中，所述第二换热管路23的输入端和输出端分别连通所述液冷换热模块10的输出端和输入端，用于形成第一换热回路。

本实施例中，散热模块20包括高温换热器21、低温换热器22以及第二换热管路23，第二换热管路23包括并联于液冷换热模块10设置的高温换热支路231和低温换热支路232，高温换热支路231设有高温换热器21，低温换热支路232设有低温换热器22。其中，第二换热管路23的输入端和输出端分别连通液冷换热模块10的输入端和输出端，用于形成第一换热回路。

在一些实施例中，散热模块20可以是同时通过高温换热器21和低温换热器22为液冷换热模块10散热，也可以是如下实施例中仅通过高温换热器21和低温换热器22的其中之一为液冷换热模块10散热；具体实施方式可以依照实际需求自行设置，在此不做限定。

请参照图1，在实用新型一体柜集成系统100的一些实施例中，所述散热模块20还包括压缩机24和冷凝器25，所述高温换热器21、所述压缩机24以及所述冷凝器25依次串联，以形成制冷回路，所述制冷回路和所述第一换热回路之间通过所述高温换热器21进行热交换。

本实施例中，散热模块20还包括压缩机24和冷凝器25，高温换热器21、压缩机24以及冷凝器25依次串联以形成制冷回路，制冷回路和第一换热回路之间通过高温换热器21进行热交换。

具体地，当环境温度较高时，一体柜对液冷换热模块10的散热需求较大，此时，液冷换热系统所散发的热量能够通过第一换热回路传递至高温换热器21处，并通过高温换热器21和制冷回路进行热交换。其中，制冷回路能够通过压缩机24和冷凝器25，实现对制冷回路内传热媒介的循环制冷；第一换热回路内的传热媒介能够带走液冷换热模块10的电子器件所散发的热量，并在高温换热器21处通过和制冷回路进行热交换，以得到温度较低的传热媒介，而冷却后的低温传热媒介能够通过第一换热回路循环重新流通至液冷换热模块10的电子器件处，并与进行液冷换热模块10的电子器件进行热交换，以降低电子器件的温度，由此可以通过高温换热器21对散热模块20进行循环冷却，从而提高散热模块20的散热性能。

请参照图1，在实用新型一体柜集成系统100的一些实施例中，所述散热模块20还包括风机26，所述风机26设于所述低温换热器22的侧方，用于为所述低温换热器22散热。

本实施例中，散热模块20还包括风机26，风机26设于低温换热器22的侧方，用于为低温换热器22散热。

需要说明的是，当环境温度相对降低，一体柜对液冷换热模块10的散热需求相对减小时，此时散热模块20无需大功率运行也可以满足一体柜的散热需求。具体地，液冷换热系统所散发的热量能够通过第一换热回路传递至低温换热器22处，通过空冷和水冷的方式将热量散发至外界环境中。如此设置，相较于通过高温换热器21对第一换热回路进行散热的技术方案，能够一定程度上节省散热模块20的能耗。

请参照图1，在实用新型一体柜集成系统100的一些实施例中，所述散热模块20还包括三通阀27，所述三通阀27设于所述第二换热管路23的输入端，所述三通阀27分别连通所述液冷换热模块10的输出端、所述高温换热支路231的输入端以及所述低温换热支路232的输入端，用于切换所述高温换热支路231与所述低温换热支路232。

本实施例中，散热模块20还包括用于切换高温换热支路231和低温换热支路232的三通阀27，三通阀27设于第二换热管路23的输入端，三通阀27分别连通液冷换热模块10的输出端、高温换热支路231的输入端以及低温换热支路232的输入端。

具体地，当环境温度较高时，一体柜对液冷换热模块10的散热需求较大，此时三通阀27连通液冷换热模块10的输出端和高温换热支路231的输入端，第一换热回路可以通过高温换热器21配合前述实施例中的制冷回路进行散热；当环境温度降低，一体柜对液冷换热模块10的散热需求减少时，三通阀27连通液冷换热模块10的输出端和低温换热支路232的输入端，第一换热回路即可通过低温换热器22配合风机26进行散热。

可以理解的是，本实用新型通过设置并联的高温换热支路231、低温换热支路232以及三通阀27，散热模块20能够依照实际需求通过开关三通阀27的各个阀口，使液冷换热模块10连通至散热模块20的相应支路，并对应驱使高温换热器21或低温换热器22进行散热，由此可以提高散热模块20的实用性，并提高液冷换热系统的工作效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液冷换热模块，应用于一体柜，其特征在于，所述液冷换热模块包括：

电池液冷单元，所述电池液冷单元设于所述一体柜的电池表面；

储能变流器液冷单元，所述储能变流器液冷单元设于所述一体柜的储能变流器表面；以及

第一换热管路，所述第一换热管路依次设有所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元，所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元并联或串联设置；

其中，所述第一换热管路的输入端和输出端分别连通所述一体柜的散热模块的输出端和输入端，用于形成第一换热回路；

所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元能够通过所述第一换热回路共用所述散热模块散热。

2.如权利要求1所述的液冷换热模块，其特征在于，所述第一换热管路包括第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路设有所述电池液冷单元，所述第二换热支路设有所述储能变流器液冷单元，所述第一换热支路和所述第二换热支路并联于所述一体柜的散热模块。

3.如权利要求2所述的液冷换热模块，其特征在于，所述第一换热管路还包括两共用流路，两所述共用流路分别设于所述第一换热管路的输入端和输出端；

所述第一换热支路和所述第二换热支路并联于两所述共用流路之间。

4.如权利要求3所述的液冷换热模块，其特征在于，所述液冷换热模块还包括第一控制阀，所述第一控制阀设于一所述共用流路上，用于切换所述第一换热回路的通路和断路；

当所述第一控制阀关闭时，所述第一换热支路的两端和所述第二换热支路的两端分别连通，以形成第二换热回路。

5.如权利要求3所述的液冷换热模块，其特征在于，所述液冷换热模块还包括第二控制阀，所述第二控制阀设于所述第二换热支路上，用于切换所述第二换热支路的通路和断路。

6.如权利要求1至5任一项所述的液冷换热模块，其特征在于，所述液冷换热模块还包括温度传感器，所述温度传感器设有两个，两所述温度传感器分别用于监测对所述电池液冷单元和所述储能变流器液冷单元上器件的温度。

7.一种一体柜集成系统，应用于一体柜，其特征在于，所述一体柜集成系统包括散热模块和如权利要求1至6任一项所述的液冷换热模块，所述散热模块包括：

高温换热器；

低温换热器；以及

第二换热管路，所述第二换热管路包括并联于所述液冷换热模块设置的高温换热支路和低温换热支路，所述高温换热支路设有所述高温换热器，所述低温换热支路设有所述低温换热器；

其中，所述第二换热管路的输入端和输出端分别连通所述液冷换热模块的输出端和输入端，用于形成第一换热回路。

8.如权利要求7所述的一体柜集成系统，其特征在于，所述散热模块还包括压缩机和冷凝器，所述高温换热器、所述压缩机以及所述冷凝器依次串联，以形成制冷回路，所述制冷回路和所述第一换热回路之间通过所述高温换热器进行热交换。

9.如权利要求7所述的一体柜集成系统，其特征在于，所述散热模块还包括风机，所述风机设于所述低温换热器的侧方，用于为所述低温换热器散热。

10.如权利要求7所述的一体柜集成系统，其特征在于，所述散热模块还包括三通阀，所述三通阀设于所述第二换热管路的输入端，所述三通阀分别连通所述液冷换热模块的输出端、所述高温换热支路的输入端以及所述低温换热支路的输入端，用于切换所述高温换热支路与所述低温换热支路。

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