CN2323501Y - 多功能可调式电子断路器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型多功能可调式电子断路器是电技术领域电力系统对电动机进行安全保护的装置。用三根负载线穿过电流互感器LH1、LH2、LH3对缺相过流故障信号取样输入至IC2、IC3比较器,通过IC4或非门电路使三极管T3、T4的导通与截止控制继电器J的通断,驱动断路器开关的通断对线路实施保护。用RW1设立额定电流值、RW2是设定值的7倍,采用RW1与RW2为同轴电位器实现对过载大电流的有效保护。用LED作运行指示,通过转换开关监测电源电压、整定电流、运行负载电流,用LCD作测量显示。
Description
本实用新型多功能可调式电子断路器是电技术领域电力系统对电动机进行安全保护的装置。
目前普遍采用的断路器,对电动机有一定的保护功能。存在的缺欠是所用断路器的额定电流难以和电动机的运行电流匹配,标称的额定电流与实际电流值之间误差较大。电动机的安装位置与断路器的安装位置远时,热反应迟缓,大多不能有效地起到保护电动机的作用。断路器短路瞬时动作电流不能随负载电流大小进行调整,造成短路故障较多。特别是对农村深井泵电动机的断路保护,上述缺欠尤为明显。
本实用新型的目的是采用现代电子技术使断路器整定电流能随负载电流大小进行调整,并增加有供电压,整定电流、运行电流进行指示,在电流、电压波动时,电动机可延时启动。还增加当前普遍使用的断路器的功能,使电动机在缺相、过流、短路时都能进行有效地保护。
本实用新型的技术方案是在电源电路集成块IC1的第2、3脚并联的电容C2、C3两端输出稳定的直流电压为全电路供电并保证断路器脱扣线圈的正常工作;三根负载线分别穿过电流互感器LH1、LH2、LH3为故障信号取样,取样信号分别由电阻R18、R19、R20送至集成块IC3B1、B2、B3的同相输入端、由电阻R25、R26分别送至集成块IC2A1、A2的同相输入端、由电阻R21送至集成块IC3B4的异相输入端;整定值信号由电阻R15、R16、R17的公共点分别送至集成块IC3B1、B2、B3的异相输入端,由电位器RW1的活动端送至集成块IC3B4的同相输入端、由电位器RW2的活动端送至集成块IC2A1的同相输入端、由电阻R23、R24的公共点送至集成块IC2A2的异向输入端,RW1、RW2为同轴电位器,上边装一调整旋钮,可调的电位比为1∶7,负载小信号额负电流的整定用RW1调整设定额定值,负载大信号的过流整定值为RW1调整设定值的7倍。当电流互感器LH1、LH2、LH3取样信号小于调整设定值时,IC2的B4输出高电平、三极管T5导通,发光二极管LED指示灯亮、而取样信号大于调整设定值时LED运行指示灯灭;当主电路出现缺相、过流故障时、IC3的B1、B2、B3其中任一路出现低电平后三极管T4导通脱扣线圈工作,断路器开关断开线路实施保护;而主电路电网波动时,负载瞬间过流、IC2A2的输出高电平,延时电路R30、R34、C9工作,控制电动机延时启动,防止断路器误动作;当高于设定过载电流7倍以上时,IC2的A1输出为低电平,三极管T3导通,脱扣线圈工作,断路器开关断开线路实施保护;转换开关三档用于监测电源电压,整定电流值和运行时负载电流值。其电路组成和工作过程是电源电路由二极管D1~D6,三极管T1、T2、稳压二极管DW1、电阻R1、R2、R3,电容C1、C2、C3和T8系列稳压块IC1组成。在IC1第2、3脚并联的C2、C3两端输出稳定的直流电压35V,为全电路供电和保证断路器脱扣的正常工作。由电流互感器LH1、LH2、LH3分别穿在断路器三根负载线上对故障信号进行取样,经二极管D9、D10、D11整流,电阻R4~R9分压限流,DW2、DW3、DW4分别是三相短路电流感应高压时,起限幅作用。电容C4、C5、C6滤波,电阻R18、R19、R20将取样信号降压后分别送至IC3B1、B2、B3的输入端。还通过二极管D12、D13、D14整流后再经过电阻R25、R26送至IC2A1、A2的输入端,经电阻R21送至IC3B4的输入端。
电阻R12~R17、R23、R24的分压值是负载电流缺相时动作比较值,电阻R10限定负载过流断路器脱扣电流的可调整范围,用RW1进行调整。电阻R22限定负载过流高于7倍整定电流的瞬间动作比较值,用电位器RW2进行调整。电位器RW1、RW2为同轴电位器上边装一旋钮,可调的电位为1∶7。当电流互感器LH1、LH2、LH3的取样信号小于RW1的整定值时,比较器IC3的B4输出高电平,通过电阻R35推动三极管T5导通,发光二极管LED指示灯亮;当电流互感器LH1、LH2、LH3的取样信号大于RW1的整定值时,比较器IC3的B4输出低电平三极管T5载止,发光二极管LED指示灯灭,表示线路负载已过流。
当主电路出现缺相、过流故障时,IC3的B1、B2、B3其中任一路输出低电平后,经IC4逻辑电路的运算在IC4的S1输出端为低电平、经R27使三极管T4导通,继电器J工作常开触点闭合使脱扣线圈L通电、断路器开关断开,线路实施保护。
电动机在启动时或电网波动时使负载电流有瞬间波动,为防止断路器的误动作,本实用新型设计了延时电路,由IC2的A2、电阻R30、R34电容C9组成。在线路正常运行时IC2的A2输出低电平,当负载电流瞬间波动时IC2的A2输出高电平,通过R30、R34、C9冲电,控制电动机的启动延时时间。在延时时间内,过载电流瞬间波动线路将正常运行,如果过载电流继续增大超过延时时间并高于过载电流7倍以上时,IC2的A1输出端为低电平三极管T3导通,继电器J工作,常开触点闭合,脱扣线圈L通电,断路器断开,线路实施保护,电动机停止工作。
转换开关有三档,一档为检测三相交流电源的输入值、二档为检测整定电流值与同轴电位器RW1、RW2配合使用、三档为检查运行时负载电流值。其检测信号通过A/D转换后用LCD显示。该转换开关为一部件。
本实用新型全电路连接关系如下:
A、B、C是三相交流电源输入端,A相接在D1、D4的中间点,B相接D2、D5的中间点,C相接D3、D6的中间点,D1、D2、D3的负端与R1连接,R1的另一端与R2、T1和T2的集电极相连接,T1的基极与T2的发射极相连接,T2的基极与R3相连接,R2、R3并联后与DW1负端相连接,DW1正端与D4、D5、D6的正端相连接,C1的一端与T1的发射极、IC1的1脚相连接,另一端与DW1的正端、IC1的2脚相连接,C2、C3并联后与IC1的2脚、3脚相连接,3脚为电源正端,2脚为电源负端,输出直流35V的稳定直流为全电路供电。
电流互感器取样电路LH1一端与D9正端相连接,D9负端与R4、R5相连接,R5另一端与DW2负端、C4正端相连接后与R18连接,R18另一端将取样信号送至IC3A1的9脚。LH1的另一端与电源负端连接,电流互感器LH2、LH3以同样方式与相关电子器件按电路图上的标志连接,通过R19、R20分别将取样信号送至IC3B2的11脚、IC3B3的5脚,LH2、LH3的另一端与电源负端连接。
在R5与R18的中间点接D14的正端、在R10与R19的中间点接D13的正端、在R9与R20的中间点接D12的正端,D12、D13、D14的负端并联后与C7的正端、R21、R25、R26的一端相连,C7的负端连接C3的负端,R21的另一端与IC3B4的6脚相连接,R25另一端与IC2A1的6脚相连接,R26另一端与IC2A2的3脚相连接。RW2接电源负端、另一端串联R22、R10、RW1,R22、R10公共点接电源正端,RW2活动端与IC2A15脚连接,RW1活动端与IC3B4的7脚连接。R12接电源正端与R15串联,公共点与IC3B34脚连接。R13接电源正端与R16串联,公共点与IC3B210脚连接。R14接电源正端与R17串联,公共点与IC3B18脚连接。R23、R24并联在电源正、负两端,其公共点与IC2A2的2脚连接。电源负端接IC2A1的4脚IC2A2的8脚与IC3B1的3脚连接,IC3B4的12脚与电流负端连接。
IC2A1由7脚输出、连接R28、R29的公共点,R28另一端连接T3基极,发射极电流正端集电极与继电器J连接,继电器J的另一端接电源负端,控制其工作状态。R29另一端连接电源正端,IC2A2由1脚输出与R30、R34的公共点连接,R30另一端接电流正端、R34与D7并联后与C9连接输入至IC4S38、9脚C9另一端与电源负端连接。IC3B1的14脚、IC3B2的13脚、IC3B3的12脚连接后与R36连接,R36与电流正端连接,另一路与IC4S4的1脚连接;IC4S4的输出端3脚与D8的正端连接、负端与IC4S1的5、6脚及C8的正端连接、C8另一端连接电源负端。IC3B4的输出端1脚连接R35IC4S2的13脚和R32,R32的另一端接电流正端,R35的另一端与T5基极连接,发射极接电流负端,集电极与LED发光二极管负端连接,正端接R33、R33的另一端接电源正端。
IC4S3输出端10脚与IC4S2的12脚、IC4S4的2脚连接,IC4S2的输出端11脚串联R31与IC4S1的5、6脚连接,其输出端4脚与R27串联后输入至三极管T4的基极,发射极与电源正端连接,集电极与继电器J连接,控制其工作状态。继电器J的另一端接电源负端。继电器J的常开触点J1与脱扣线圈L串联后接三相电源A相,其另一端与三相电源C相连接。
转换开关的V端子与电源连接,M端子与线路中RW1活动端m点连接,A端子与线路中D12、D13、D14与C7公共点的a点相连接。
本实用新型在结构上有一底座和上盖,底座上装有断路器机械部件、脱扣线圈L、三相电源整流块D1~D6、三根负载线分别穿过电流互感器LH1、LH2、LH3输入三相端子A、B、C、输出三相端子a、b、c,在上盖上装有断路器开关K、功能转换开关HJ、LCD显示屏、调整旋钮N、LED运行指示灯、装有电子元器件的印刷电路控制板。底座与上盖通过四个螺钉孔用螺钉加以固定。
本实用新型的优点是有稳定的直流供电电源,保证断路器的可靠工作,增加了缺相、过流的保护功能,过流整定值可随负载不同,进行调整,扩大了使用范围,通过转换开关可以监测电源电压值,过流整定电流值,线路正常运行时负载的电流值,采用LCD显示。发光二极管LED为运行指示灯,清淅直观、使用方便、宜于推广应用。
附图说明:图1多功能可调式电子断路器上盖主视图。图2多功能可调式电子断路器底座主视图。图3多功能电子断路器电路图。
其中1底座、2上盖、3断路器机械部件、4脱扣线圈、5三相整流块(D1~D6)、6电流互感器(LH1)、7电流互感器(LH2)、8电流互感器(LH3)、9断路器开关(K)、10转换开关(HJ)、11LCD显示屏、12调整旋钮(N)、13运行指示灯(LED)、14电子元器件的印刷电路控制板、15输入端子(A、B、C)、16输出端子(a、b、c)、17负载线(P、Q、S)、18螺钉孔(4个)、19集成电路IC1为稳压器、20集成电路IC2(由A1、A2比较器组成)、21集成电路IC3(由B1、B2、B3、B4比较器组成)、22集成电路IC4(由S1、S2、S3、S4或非门组成)。
结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步描述:三相电源接到输入端子A、B、C(15)上各部件装联关系是在底座(1)上装有断路器机械部件(3)再将脱扣线圈(4)装在(3)上,还装上三相整流块(5)、三根相电源线(P、Q、S)穿过电流互感器(6、7、8)接到输出端子a、b、c(16)上与控制电动机负载连接。
三相整流块(5)D1~D3的负端与R1连接,D4~D6的正端与DW1正端连接。电流互感器LH1(6)上一端与D9正端连接,电流互感器LH2(7)一端与D10正端连接,电流互感器LH3(8)一端与D11正端连接,LH1、LH2、LH3的另一端与电源负端连接,脱扣线圈(4)一端与A相电源连接,另一端与继电器常开触点J1一端连接,常开触点另一端接C相电源连接。
在上盖(2)正面上,装有断路器开关(9)的头、功能转换开关(10)、LCD显示屏(11)、调整旋钮(12)、运行指示灯(13),上盖(2)的背面安装有电子元器件的印刷电路控制板(14)。
当电流互感器LH1(6)、LH2(7)、LH3(8)的故障取样信号小于负载电流整定值、比较器IC3B4输出高电平三极管T5导通发光二极管LED导通、指示灯亮,表示线路正常运行。而在取样信号大于负载电流整定值时,IC3B4、输出低电平,三极管T5截止,指示灯灭,表示线负载电流超过线路整定值。
当主电路出现缺相、过流、过载等故障时,经逻辑电路运算使IC4S1的输出低电平、经R27使三极管T4导通,继电器J工作,常开触点闭合,脱扣线圈通电断路器开关断开,线路实施保护,电动机停转。
当主电路中出现超出整定电流7倍以上的电流时比较器IC2的A1输出低电平使T3导通继电器J工作,脱扣线圈(4)通电,断路器开关断开,线路实施保护,电动机停转IC2的A2为启动延时电路、在电网出现瞬间波动时防止误动作的保护电路,其工作过程如前所述。
以11KW,Y系列电动机为例,操作过程和典型故障情况是将电源线A、B、C接在相应输入端子(15)上,负载线接在相应输出端子(16)上,将功能转换开关(10)调整在一档,测量输入三相交流电源,二档检测整定电流值,转动调整旋钮(12),使LCD指示在26、4A,再接通负载使电动机运行。经12秒钟后,用三档检测运行电流值,逆时针转动调整旋钮(12),使指示灯(13)灭,再微调一下旋钮(12),使指示灯(13)亮。此时LCD显示的将是线路正常运行时,负载电流整定值。其典型故障有电动机正常运行时出现缺相故障,此时IC3的B1、B2、B3IC4的S1、S4、C8工作延时输出低电平,使三极管T4导通,继电器J工作,常开触点J1闭合,脱扣线圈(4)通电,断路器开关(9)由接通位置到断开位置。其动作时间小于0.2秒。
在电动机启动时瞬间过流或电网波动时瞬间过流IC2A2的R34、C9工作,进行延时保护,7-10秒钟后逻辑电路进入正常工作状态,IC3B4、IC4的S2、R31、C8工作延时7-12秒种,输入给IC4的S1高电平,其目的是为了防止误动作。延时过后,仍然过流IC4的S1输出低电平三极管T4导通,继电器J工作,常开触点闭合,脱扣线圈(4)接通,断路器开关断开。
当负载过流超出整定值的7-10倍时IC2的A1输出低电平由R28推动三极管T3导通继电器J工作,常开触点闭合,脱扣线圈(4)接通,断路器开关断开,线路实施保护,电动机停转。
本实用新型继采用的电子元器件、部件明细表如下:
项 目代 号 | 名称及规格型号 | 数量 | 备 注 |
D1~D4 | 整流桥1N14007 | 1 | |
DW1 | 稳压二极管 30V | 1 | |
DW2~DW4 | 稳压二极管 18V | 3 | |
LED | 发光二极管 φ5绿 | 1 | |
T1 | 三极管 3DD15C | 1 | |
T2 | 三极管 2W5401 | 1 | |
T3、T4 | 三极管 C9012 | 2 | |
T5 | 三极管 C9013 | 1 | |
R1 | 电阻 15K | 1 | |
R15~R17 | 电阻 330Ω | 3 | |
R22、R24 | 电阻 330 | 2 | |
R18~R21R25、R26 | 电阻 1K | 6 | |
R27、R28 | 电阻 2.2K | 2 | |
R29、R30R32、R36 | 电阻 51K | 4 | |
R31 | 电阻 1M | 1 | |
R33 | 电阻 5.1K | 1 | |
R34 | 电阻 560K | 1 | |
R35 | 电阻 68K | 1 | |
C1 | 电容 220μf | 1 |
项 目代 号 | 名称及规格型号 | 数量 | 备 注 |
C2 | 电容 0.1μf | 1 | |
C3 | 电容 470μf | 1 | |
C4~C7 | 电容 3.3μf | 4 | |
C8、C9 | 电容 22μf | 2 | |
IC1 | 集成电路 7815 | 1 | |
IC2 | 集成电路 193 | 1 | |
IC3 | 集成电路 139 | 1 | |
IC4 | 集成电路 C4001 | 1 | |
HJ | 三刀开关 | 1 | |
A/D | 数摸转换器 | 1 | |
J | 继电器 | 1 | |
L | 脱扣线圈 | 1 | |
J1 | 常开触点 | 1 | |
Claims (3)
1、一种多功能可调式电子断路器,其特征在于:在电源电路集成块IC1的第2、3脚并联的电容C2、C3两端输出稳定的直流电压为全电路供电并保证断路器脱扣线圈(4)的正常工作;三根负载线(17)分别穿过电流互感器(6、7、8)LH1、LH2、LH3为故障信号取样,取样信号分别由电阻R18、R19、R20送至集成块IC3(21)B1、B2、B3的同相输入端、由电阻R25、R26分别送至集成块IC2(20)A1、A2的同相输入端、由电阻R21送至集成块IC3(21)的B4异相输入端;整定值信号由电阻R15、R16、R17的公共点分别送至集成块IC3(21)B1、B2、B3的异相输入端,由电位器RW1的活动端送至集成块IC3(21)B4的同相输入端、由电位器RW2的活动端送至集成块IC2(20)A1的同相输入端、由电阻R23、R24的公共点送至集成块IC2(20)A2的异向输入端,RW1、RW2为同轴电位器,上边装一调整旋钮(12),可调的电位比为1∶7,负载小信号额定电流的整定用RW1调整设定额定值,负载大信号的过流整定值为RW1调整设定值的7倍;当电流互感器(6、7、8)LH1、LH2、LH3取样信号小于调整设定值时,IC3(21)的B4输出高电平、三极管T5导通,发光二极管LED指示灯(13)亮、而取样信号大于调整设定值时LED运行指示灯(13)灭;当主电路出现缺相、过流故障时、IC3的B1、B2、B3其中任一路出现低电平后三极管T4导通,脱扣线圈(4)工作,断路器开关(9)断开,线路实施保护;而主电路电网波动时,负载瞬间过流、IC2(20)的A2输出高电平,延时电路R30、R34C9工作,控制电动机延时启动,防止断路器误动作;当高于设定过载电流7倍以上时,IC2(20)的A1输出为低电平,三极管T3导通,脱扣线圈(4)工作,断路器开关(9)断开,线路实施保护;转换开关(10)三档用于监测电源电压,整定电流值和运行时负载电流值;全电路连接关系如下:A、B、C是三相交流电源输入端,A相接在D1、D4的中间点,B相接D2、D5的中间点,C相接D3、D6的中间点,D1、D2、D3的负端与R1连接,R1的另一端与R2、T1和T2的集电极相连接,T1的基极与T2的发射极相连接,T2的基极与R3相连接,R2、R3并联后与DW1负端相连接,DW1正端与D4、D5、D6的正端相连接,C1的一端与T1的发射极、IC1的1脚相连接,另一端与DW1的正端、IC1的2脚相连接,C2、C3并联后与IC1的2脚、3脚相连接,3脚为电源正端,2脚为电源负端,输出直流35V的稳定直流为全电路供电;电流互感器取样电路LH1一端与D9正端相连接,D9负端与R4、R5相连接,R5另一端与DW2负端、C4正端相连接后与R18连接,R18另一端将取样信号送至IC3A1的9脚。LH1的另一端与电源负端连接,电流互感器LH2、LH3以同相方式与相关电子器件按电路图上的标志连接,通过R19、R20分别将取样信号送至IC3B2的11脚、IC3B3的5脚,LH2、LH3的另一端与电源负端连接;在R5与R18的中间点接D14的正端、在R10与R19的中间点接D13的正端、在R9与R20的中间点接D12的正端,D12、D13、D14的负端并联后与C7的正端,R21、R25、R26的一端相连,C7的负端连接C3的负端,R21的另一端与IC3B4的6脚相连接,R25另一端与IC2A1的6脚相连接,R26另一端与IC2A2的3脚相连接;RW2接电源负端、另一端串联R22、R10、RW1,R22、R10公共点接电源正端,RW2活动端与IC2A15脚连接,RW1活动端与IC3B4的7脚连接,R12接电源正端与R15串联,公共点与IC3B34脚连接,R13接电源正端与R16串联,公共点与IC3B210脚连接,R14接电源正端与R17串联,公共点与IC3B18脚连接,R23、R24并联在电源正、负两端,其公共点与IC2A2的2脚连接。电源负端接IC2A1的4脚IC2A2的8脚与IC3B1的3脚连接,IC3B4的12脚与电流负端连接;IC2A1由7脚输出、连接R28、R29的公共点,R28另一端连接T3基极,发射极接电源正端,集电极与继电器J连接,继电器J的另一端接电源负端,控制其工作状态,R29另一端连接电流正端,IC2A2由1脚输出与R30、R34的公共点连接,R30另一端接电流正端、R34与D7并联后与C9连接输入至IC4S38、9脚,C9另一端与电源负端连接,IC3B1的14、IC3B2的13脚、IC3B3的2脚连接后与R36连接,R36与电流正端连接,另一路与IC4S4的1脚连接;IC4S4的输出端3脚与D8的正端连接、负端与IC4S1的5、6脚及C8的正端连接、C8另一端连接电源负端,IC3B4的输出端1脚连接R35、IC4S2的13脚和R32,R32的另一端接电流正端,R35的另一端与T5基极连接,发射极接电源负端,集电极与LED发光二极管负端连接,正端接R33,R33的另一端接电源正端;IC4S3输出端10脚与IC4S2的12脚、IC4S4的2脚连接,IC4S2的输出端11脚串联R31与IC4S1的5、6脚连接,其输出端4脚与R27串联后输入至三极管T4的基极,发射极与电源正端连接,集电极与继电器J连接,控制其工作状态;继电器J的另一端接电源负端。继电器J的常开触点J1与脱扣线圈L串联后接三相电源A相,其另一端与三相电源C相连接;转换开关的V端子与电源连接,M端子与线路中RW1活动端m点连接,A端子与线路中D12、D13、D14与C7公共点的3点相连接。
2、如权利要求1所述的多功能可调式电子断路器,其特征在于:集成电路IC1(19)为稳压器7815型;集成电路IC2(20)为2个比较器193型A1、A2;集成电路IC3(21)为4个比较器139型B1、B2、B3、B4;集成电路IC4(22)为4个C4001型或非门S1、S2、S3、S4。
3、如权利要求1所述的多功能可调式电子断路器,其特征在于:脱扣线圈(4)、电流互感器(6、7、8)、断路器开关(9)负载线(17)、装在底座(1)上;断路器开关(9)的头、功能转换开关(10),LCD显示屏(11)调整旋钮(12)、运行指示灯(13)装在上盖(2)的正面;电子元器件控制板(14)装在上盖(2)的背面。
Priority Applications (1)
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CN 98213168 CN2323501Y (zh) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 多功能可调式电子断路器 |
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CN (1) | CN2323501Y (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101582325B (zh) * | 2008-05-13 | 2012-03-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空调用保护装置 |
CN105009394A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-10-28 | 伊顿公司 | 电子跳闸单元,包括相同电子跳闸单元的电路中断器,以及设定跳闸单元设定的方法 |
CN109725251A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-07 | 中国人民解放军海军工程大学 | 交直流开关电子脱扣器校验仪 |
CN111969565A (zh) * | 2019-05-20 | 2020-11-20 | 陈锡瑜 | 直流控制断路器高压断电跳脱系统改良装置 |
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1998
- 1998-03-10 CN CN 98213168 patent/CN2323501Y/zh not_active Expired - Fee Related
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CN111969565B (zh) * | 2019-05-20 | 2023-01-10 | 陈锡瑜 | 直流控制断路器高压断电跳脱系统改良装置 |
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