DE1050430B

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Publication number: DE1050430B
Application number: DENDAT1050430D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-12

Description

DEUTSCHES

kl: 21 c 68/50

INTERNAT. KL. H02d

PATENTAMT

S 56698 VIIIb/21 c

ANMELDETAG: 24. januar 19s8

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRIFT: 12 februar 1959

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschalteinrichtung nach Art eines sogenannten Reduktors. Unter einem Reduktor wird dabei allgemein eine Einrichtung verstanden, bestellend aus einem Schalter in Parallelschaltung mit einer Sicherung oder einem Widerstand in der Speiseleitung eines Verbrauchers. Im Falle einer notwendigen Abschaltung des Stromkreises, insbesondere wegen eines unzulässigen Uberstromes, wird dann jeweils zunächst der Schalter der ParalleIschaJtung geöffnet, wodurch dann der Strom auf die Sicherung oder den parallel liegenden Widerstand kommittiert.

Es wird dann im Falle einer benutzten Sicherung diese Sicherung zum Abschmelzen kommen. Dabei wird zuerst zufolge des mit der Erhitzung ansteigenden elektrischen Widerstandes ihres Schmelzleiters eine Herabsetzung des Stromes stattfinden und danach durch das eigentliche Durchschmelzen des Sicherungsleiters die Abschaltung des Stromkreises herbeigeführt.

Bei einer Kommutierung des Stromes mit der öffnung des Schalters der Parallelschaltung auf den parallel IiegendenWiderstand wird dieser Widerstand zunächst eine Herabsetzung des Speisestromes auf einen bestimmten Wert herbeiführen.

Sowohl im Falle der benutzten Sicherung als auch im Falle der Benutzung eines solchen Widerstandes, welcher zunächst zu der Herabsetzung des Stromes führt, kann dann abhängig von dem Wirksamwerden der Sicherung durch ihren Abschmelzvorgang bzw. dem Wirksamwerden des Widerstandes durch die von ihm herbeigeführte Herabsetzung des Speisestromes eine endgültige Abschaltung der Anlage über einen besonderen Netzschalter herbeigeführt werden.

Tm Falle der Benutzung einer Sicherung an dem Reduktor ist es dann jeweils nach jedem Störungsfall erforderlich, die Sicherung auszuwechseln. In gleicher Weise kann es sich jedoch auch dann, wenn in der Parallelschaltung ein Widerstand für die Übernahme des Stromes nach dem öffnen des Schalters benutzt wird, als zweckmäßig erwiesen, diesen Widerstand vorsorglich durch einen neuen zu ersetzen, damit die Gewähr Ijesteht, daß in einem nachfolgenden Störungsfalle die Schutzschalteinrichtung einwandfrei wirkt.

Bei den bisher für diese Zwecke bekanntgewordenen bzw. vorgeschlagenen Anordnungen ist es also jeweils notwendig, nach einer Störungsabschaltung den Reduktor dadurch wieder in einen Ixtriebsbereiten Zustand zu versetzen, daß ein Element, wie z. B. der abgeschmolzene Sicherungsleiter oder der Widerstand, durch ein entsprechendes neues ersetzt wird. Hierdurch ergibt sich eine Unterbrechung in dem Betrieb der elektrischen Anlage, die wiederum unerwünscht Schutzschalteinrichtung

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Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Johannes Sauer, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

ist, insbesondere wenn die aufgetretene Störung nur eine solche vorübergehenden Charakters von kurzzeitiger Dauer ist, so daß an sich die Anlage nach Wegfall dieser Störung unbedenklich wieder eingeschaltet werden könnte.

Die Erfindung hat eine Anordnung zum Gegenstand, durch welche die Mängel dieser bisher bekannten bzw. vorgeschlagenen Reduktoren vermieden werden und durch die Eigenart der Schutzschalteinridhtung insbesondere nur eine auf ein zeitliches Mindestmaß herabgesetzte Unterbrechung im Betrieb der Anlage eintritt.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck der Aufbau einer Schutzschalteinrichtung derart getroffen, daß parallel zu dem schnell arbeitenden Schalter der Schutzschalteinrichtung eine Mehrzahl von Reihenschaltungen oder entsprechenden Widerständen' aus je einem Schalter und je einer Sicherung oder einem entsprechenden Widerstand vorgesehen werden, Jeweils eine dieser Reihenschaltungen liegt mit ihrem geschlossenen Schalter dem allen Reihenschaltungen gemeinsam an ihren Endklemmen parallel geschalteten Schalter parallel. Mit dem Eintreten einer Störung und dem Wirksamwerden des Schalters der Schutzschalteinrichtung bzw. des Reduktors wird selbsttätig in einer anderen der Reihenschaltungen der Schalter geschlossen und deren Sicherung bzw, der entsprechende Widerstand eingeschaltet und dadurch selbsttätig eine Wiedereinschaltung der gesamten Schutzschalteinrichtung bzw. Reduktoreinrichtung herbeigeführt. Hierfür empfiehlt es sich vorzugsweise, erfindungsgemäß in Reihe mit dem schnell arbeitenden Schaltorgan der Schutzeinrichtung bzw. des Reduktors und den diesem Schaltorgan parallel liegenden Reihenschaltungen aus den einzelnen Sicherungen bzw. Widerständen und den mit ihnen in Reihe

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liegenden Schaltern einen lxisonderen Hilfsschalter vorzusehen. Dieser arbeilet sowohl im Einschaltsinne als auch im Ausschallsinnc schnell, indem er für jede Schaltrichluiig je einen Kraftspeicher besitzt, der jeweils nach der durch ein selbsttätig von der elektrischen Anlage gegebenes Kommando eingeleiteten Freigabe einer entsprechenden Verriegelung der mechanischen Schalteinrichtung dieses Schalters die Überführung seines Schaltorgans in die eine oder andere Schaltstellung herbeiführt. Hiertei kann zur A^rCrcinfachung des antriebsmäßigen Aufbaues die Anordnung derart getroffen werden, daß der eine der Kraftspeicher unmittelbar von einer mechanischen Energiequelle aufgeladen wird und dieser aufgeladene Kraftspeicher während seiner Entladung zur Ausführung eines Schaltvorganges gleichzeitig den anderen Kraftspeicher für die andere Schaltrichtung auflädt. Diese Aufladungsvorgänge werden vorzugsweise in der Weise durchgeführt, daß derjenige Kraftspeicher, welcher die Einschaltung des Schalters her-Ixiiführt, von der mechanischen Energiequelle unmittelbar aufgeladen wird und bei seiner Entladung gleichzeitig auch den Kraftspeicher mit auflädt, der Ihm" Störungen der Anlage die Ausschaltung dieses FTilfsschalters übernimmt. Dieser in Reihe mit der Schutzschalteinrichtung bzw. Reduktoreinrichtung liegende Hilfsschalter kann gleichzeitig auch zur Betätigung des Steuerkreises für die Speisung der mechanischen Energiequelle benutzt werden, durch welche der Kraftspeicher für die Einschaltridhtung dieser FTilfsschaltcinrichtung aufgeladen wird. In dem elektrischen Steuerkreis der Energiequelle für die Aufladung des Kraftspeichers liegt, wie eingangs l>creits hcrvorgeholien, jeweils eine der Sicherungen bzw. einer der entsprechenden Widerstände in Reihe mit dem zugehörigen Schalter, weiche der Reduktoreinrichtung angehören.

Eiite I >ei spiels weise Ausführung für die Anwendung der Frrmdung veranschaulicht die Zeichnung. In dieser bezeichnen 1 und 2 zwei Ecitungen eines Hilfsnetzes, welches mit dien Klemmen 3 und 4 an eine FlilfsspannungsquelIe angeschlossen sind. 5 bezeichnet die Schutzschalteinrichtung bzw. den Rcduktor, welche elektrisch in der aus den beiden Leitungsteilen 6 und 7 bestehenden Zuleitung, z. B. von einem Transformator zur Anode eines Stromrichters, liegt. Tn dieser Zuleitung liegt von dem Reduktor 5 dessen ScTiaItorgan 8, welches als beweglicher Schaltkontakt mit den ruhenden Gegenkontakten 9 und 10 zusammenarbeitet. Das bewegliche Schaltorgan 8 steht in der Ausschaltrichtung unter der Wirkung eines isolierten Stößels 11, weloher seinerseits unter der Wirkung einer Feder 12 steht, die sich mit ihrem anderen Ende gegen ein ruhendes Lager 13 abstützt. Zur Überführung des Schaltorgans 8 in die. Einschaltstelluiig dient ein um das Drehlager 14a verstellbarer mechanischer Schaltwinkelhebel 14, welcher an dem Ende eines seiner FTebel gelenkig mit dem Träger des Schaltkontaktes 8 und an dem Ende seines anderen Hebels mit einer Sperrklinke 15 zusammenwirkt. Der Schalthebel 14 ist gleichzeitig mit einer Schaltko-ntaktschiene 16 versehen, welche mit ruhenden GegenkontaTiten 17 und 18 zusammenwirkt. In der Figur ist in gestrichelter Darstellung der Schalthebel 14 in derjenigen Stellung gezeigt, in welcher er durch das Organ 15 verriegelt ist. Dfese Verriegelung leann durch die Wirkung einer Anslöseeinridbtung 19 aufgehoben werden, welche elektrisch über die Leitungen 20 gesteuert werden kann, z. B- ίο Abhängigkeit von dem Auftreten eines überstromes oder Rückstromes

in der Anlage. Parallel zu den ruhenden Gegenkontakten 9 und 10 für das Sclialtorgan 8 der Seilschalteinrichtung bzw. des Reduktors liegt eine Sicherung 21 in Reihe mit einem Schalter 22 und ejhe Sicherung 23 in Reihe mit einem Schalter 24. Die Betätigung dieser beiden Schalter 22 und 24 erfolgt über eine Nockcnscheil>e 25, welche über ein Ulxirsetzungsgetriel >e, l>estehend aus den beiden Zahnrädern 26 und 27, angetrieben wird. Der Antrieb dieses Uber-Setzungsgetriebes 26-27 erfolgt über eine Freilaufkupplung 28 und von der Welle des Schalters 30 gemäß der Wirkungslinie 29. Dieser Schalter 30 liegt mit seinem elektrischen Schaltorgan 31 in dessen Einschaltstellung an dem ruhenden Gegenkontakt 32 und im Zuge der Leitung aus den beiden Leitungsteilen 6 und 7. Der mechanische Teil dieses Schalters 30 besteht aus einem Winkelhebelsystem 33, dessen I>eide einzelne WinkefhebeI 33a bzw. 33b mit den beiden Klinken 34 und 35 zusammenarbeiten.

Dieser Winkelhebel 33 steht unter der Wirkung zweier Kraftspeicher, weiche durch die Federn $6 bzw. 37 gebildet werden. Diese beiden Federn 36 und 37 sind in ihrer relativen Kraftwirkung derart bemessen, daß die Feder 36 die Kraftwirkung und Kraftspeicherwirkung der Feder 37 überwiegt. Die Feder 37 greift einerseits am Winkelhebel 33 a und andererseits an einer Verankerung 39 an. Die Feder 36 greift einerseits am Winkelhebel 33α und andererseits an einer Schubstange 40 eines noch zu beschreibenden Antriebs an. Zur Einschaltung dps Schaltorgans 33a>31 des Schalters 30 ist als Antriebseinrichtung eine pneumatische Schafteinrichtung vorgesehen. Sie besteht aus dem Zylinder 41, denn Kolben 42 und dem Ventil 43, welches in der Speiscleitung von einer Druckluftenergiequelle liegt, und der Feder 44 zur Rückführung des Koll>cns 42 im Zylinder 41, während der Zylinderraum auf der linken Seite des Kolbens über das Ventil 43 mit der Außenluft in Verbindung· steht, was nicht besonders veranschaulicht ist. Die Steuerung dieses λ'ent ils 43 erfolgt über einen Elektromagneten 45. Wird das Ventil 43 geöffnet, so wird der Kr>ll>en 21 im Druckluftzylinder 41 nach rechts gedrückt. Es werden hierbei die Federn 36 und 44 gespannt. Ferner wirkt die Schubstange 40 über ein Gestänge entsprechend der eingetragenen Wirkungslinie 46 auf das Gelenk zwischen dem Träger des Kontaktes 8 und dem WinkeThebeI 14 zur Einschaltung von 8 unter Überwindung der Feder 12. Alsdann wirkt eine an der Schubstange 40 nach unten ausladende Stange 47 auf das freie obere Ende der Klinke 35. Diese wird irü Uhrzeigersinne um ihr Drehlager gedreht, wodurch der Winkelhebel 33 b des beweglichen Schaltorgans 33 von 30 freigegeben wird, so daß sein Schaltorgap 33 unter der Wirkung der geladenen Feder 36 mit SchneHschalttmg in die Einsehaltstellung ül>ergeführt wird, rn welcher 31 an 32 anliegt. Die Betätigung der Klinke 34 zur Freigabe der Verriegelung des Schaltorgans 33 von 30 erfolgt mittels eines ETektromagneten 48.

Die bisher beschrielxine Einrichtung wirkt in einem Störnngsfall in der folgenden AVeise. Hierbei wird UJiterstelTt₁ daß, wie dargestellt, der Schalter 22 in Reihe mit der Sicherung 21 geschlossen ist, das Schaltorgan 8 der Schutzschalteinrichtung bzw. des Reduktors 5 sich in der Einschaftstellung befindet, also an den Gegenkontakten 9 und 10 anliegt, und der Betätigungshebel 14 rn_ seiner gestrichelt wiedergegebenen Lage in gegenseitigem Eingriff mit der VerriegeltrngseinFiehtUTig 15 ist. Ferner befindet sieh

Claims

. 1 an der Schalteinrichtung 30 das Schaltorgan 33 α-31 ebenfalls in der Efnschaltstellung, wobei der Winkelhebel 33a durch die Klinke 34 verriegelt ist und in elektrischer Hir>sicht ein durchgehender Leitungszug über die Leitungen 6 und 7 besteht. Wird ein Störungskommando über die Leitungen 20 von der Einriclittrng 19 übernommen, so wird der Hebel 14 an der Einrichtung 15 entklinkt, weil 15 unter der Druckwirkung des Bolzens 19a entgegen dem LHirzeigersinne um sein Drehlager verstellt wird. Das bewegliche Schaltorgan 8 wird unter der Wirkung des Stößels 11 und der Feder 12 plötzlich in seine vom Beschauer aus rechts liegende Ausschaltstellung übergeführt. PTierdurch kommutiert der Strom, den bisher das bewegliche Schaltorgan 8 ge- 1S führt hat, auf die in Reihe mit dem Schalter 22 liegende Sicherung 21, so daß deren Abschmelzvorgang eingeleitet wird. Am Ende des Ausschaltvorganges von 8 oder im Verlauf desselben werden durch das Schaltorgan 16 die Kontakte 17 und 18 überbrückt, so daß von den HilfsspeiseIeitungen 1 und 2 der Elektromagnet 48 gespeist wird. Durch dessen Erregung wird die Verriegelung des Winkelhebels 33« durch die Klinke 34 aufgehoben, und das bewegliche Schaltorgan bzw. der Winkelhebel 33 von 30 kann unter der Wirkung der Ausschaltfeder 37 mit Schnellschaltung in die Ausschaltstellung übergeführt werden. Hierdurch werden die Hilfsschalter 49 und 50 geschlossen. Gleichzeitig wird, wie die Wirkungslinie 29 es veranschaulicht, über die Freilaufkupplung 14 und das Getriebe 26-27 die Nockenscheibe 25 betätigt, so daß sie das Schaltorgan 22 für seinen Übergang in die Ausschaltstellung freigibt und nunmehr eine Einschaltung des Schalters 24 und damit der neuen Sicherung23 herbeiführt. Durch das Einschalten von 24 und der Sicherung 23 ist aber ein Steuerkreis für den Elektromagneten 45 des Ventils 43 der pneumatischen Antriebseinrichtung 40 bis 45 vorbereitet worden. Dieser Steuerkreis verläuft von der Leitung 1 der Hilfsstromquelle über den Hilfsschalter 49, die Sicherung 23, den Schalter 24, den Hilfsschalter 50 und die Wicklung von 45 zurück zur Leitung 2. Durch die Speisung des Elektromagneten 45 wird das Druckluftventil 43 geöffnet. Es wird dadurch der Zylinder 41 der pneumatischen Antriebseinrichtung auf der linken Seite vor dem Kolben 41 mit Druckluft gespeist, so daß der Kolben 41 nach rechts geführt wird. Wie die Wirkungslinie 46 andeutet, wird hierdurch zunächst das Schaltorgan 8 gegen seine ruhenden Gegenkontakte 9 und 10 geführt, und gleichzeitig wird die Kraftspeicherfeder 36 aufgeladen. Diese Aufladung erfolgt so lange, bis, wie bereits früher geschildert, die Schubstange 47 auf das obere Ende des Klinkenhebels 35 wirkt. Hierdurch wird die \rerriegelung des Winkelhebels 33 in der dargestellten Stellung freigegeben und unter der Wirkung der Feder 36 der Winkelhebel 33 und das von ihm getragene Schaltorgan 33α-31 mit Schnellschalter in die Einschaltlage übergeführt, so daß nunmehr die Anlage wieder vollständig eingeschaltet ist. Sollte die Störung nunmehr noch nicht beseitigt sein, die UYsache für das Ansprechen der Schutzschalteinrichtung, das Aufheben der Überbrückung und Abschmelzen der Sicherung 21 und die Einschaltung der Sicherung 23 war, so wird nunmehr im Arerlauf eines gleichartigen Schutzschaltvorganges die Sicherung 23 der Reduktoreinrichtung zum Abschmelzen kommen. Da nun keine weitere Sicherung mehr in dem Recluktor vorhanden ist nach dem Ausführungsbeispiel, welche zu einer Steuerung der 430 pneumatischen Antriebseinrichtung 40 bis 45 mit dem Ventil 43 führen könnte, verbleibt nunmehr die Anlage in dem geöffneten Zustand, bis eine entsprechende Nachprüfung der Anlage stattgefunden hat und entsprechende neue Sicherungen 21 und 23 .eingesetzt worden sind. An Stelle nur zweier solcher Sicherungen in Reihe mit einzelnen Schaltern nach dem Ausführungsbeispiel kann in einer Anlage auch eine größere Zahl von Sicherungen in Reihe mit je einem Schalter vorgesehen sein. Es kann dann eine AViederholung des Einscbaltvorganges über eine entsprechend größere Anzahl von Steuervorgängen hinweg stattfinden, bis die Anlage, falls die Störung dann noch nicht beseitigt worden ist, endgültig abgeschaltet wird, damit ihre Nachprüfung stattfinden muß. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung insbesondere gedacht bei Stromrichtern mit Quecksill>erdampf- bzw. Metalldampfentladungsgefäßen oder mechanisch gesteuerten Ventilen mit Schaltkontakten als auch' bei Halbleiterventilen, welche auf der Basis eines festen Halbleiters, z. B. aus Germanium, Silicium oder Selen, arbeiten. Für solche Halbleiterventile ist, die Anwendung eines Reduktors bereits z. B. in ^der früheren Patentanmeldung S 52061 VIIIb/21d3 vorgeschlagen worden, wobei jedoch in diesem Falle rioch keine solche Ausbildung der Reduktoreinriehtung getroffen war, daß nach einem Störungsfall unmittelbar nach dem Wegfall der Störung eine selbsttätige Wiedereinschaltung der Anlage stattfand. P A T E N T Λ N S P H Γ C H E .

1. Schutzschalteinrichtung nach Art eines Reduktors, bei welcher die Abschaltung bzw. Herabsetzung des Speisestromes eines Verbrauchers über die Parallelschaltung aus einem mechanischen Schaltorgan und einer diesem parallel liegenden Sicherung bzw. einem entsprechenden Widerstand erfolgt, indem im Störungsfalle durch öffnen des SchaItorgans die Stromführung auf die Sicherung bzw. den Widerstand kommutiert, und die nach einem Herabsetzen des Stromes unmittelbar bzw. mittelbar den Abschaltvorgang mindestens des den betreffenden Reduktor enthaltenden Leitungszuges herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Schaltorgan der Schutzschalteinrichtung bzw. des Reduktors mehrere vorzugsweise flinke Sicherungen oder Widerstände in Reibe mit je einem Schalter liegen, von denen jeweils nur eine Sicherung bzw. ein Widerstand über das zugehörige Schaltorgan eingeschaltet ist, und daß mit dem Ansprechen des Reduktors jeweils eine weitere seiner Sicherungen bzw. ein weiterer Widerstand über ihr zugehöriges Schaltorgan an Stelle der vorherigen eingeschaltet sowie dabei gleichzeitig ein Steuerkreis für die Wiedereinschaltung der Schutzschalteinrichtung vorgreifet und wirksam wird.

2. Sdhutzschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reibe mit , der Schutzschalteinrichtung bzw. der Reduktoreinnchtung ein besonderer, jeweils nach der Steuerung des Hauptschaltkontaktes in eine neue Schaltstellung in die gleichartige Schaltstellung wie dieser gesteuerte Hilfssclialter vorgesehen ist,, der nach dem Einschalten einer neuen Sichening bzw. eines neuen Widerstandes nach Aufladung eines SchnelIschaltantnebes nach vorausgegangenem selbsttätigem Einschalten des Sohaltorgans der

Scliutzschalteinrichtuiig bzw. des Reduktors in seine Schließstellung geschaltet wird.

3. Schutzschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Schiiellschalteinrichtuiig des TTilfsschaIters aus je einem Kraftspeicher für seine Ein- und für seine Ausschaltung l>esteht, welche durch einen besonderen Antrieb aufgeladen werden.

4. Schutzschalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den besonderen Antrieb zunächst der Kraftspeicher für die Einschaltung des Schalters aufgeladen wird und dieser Kraftspeicher derart bemessen ist, daß er außer der Überführung des Schaltorgans des Hilfsschalters in die Einschaltstellung gleichzeitig auch den Kraftspeicher auflädt, der für den Ausschaltvorgang des Schaltorgans vorgesehen ist.

5. Schutzschalteinrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als besondere Antriebseinrichtung ein pneumatischer Antrieb vorgesehen ist.

6. Schutzschalteinrichtung nach Anspruob 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß von der in Reihe mit der Schutzschalteinrichtung liegenden Hilfssohalteinrichtung mit ihrem

Übergang in ihre Ausschaltstellung Hilfsschalter gesteuert werden, welche im Steuerkreis der besonderen Antriebseinrichtung für diese Hilfsschalteinrichtung liegen.

7. Schutzschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Betätigung des in Reihe mit der Schutzschalteinrichtung liegenden Hilfsschalters mit dem Übergang seines Schaltorgans in die Ausschaltstellung über eine Freilaufkupplung die Umsohalteinriohtuiig für die in Reihe mit den einzelnen Sicherungen bzw. Widerständen liegenden Schalter betätigt wird, während beim übergang des Schaltorgans des genannten Schalters in die Einschaltstellung der Antrieb wegen des Vorhandenseins der Freilaufkupplung für die mechanische Betätigung der in Reihe mit je einer Sicherung bzw. einem Widerstand liegenden Schalter unwirksam ist.

8. Schutzschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede neu eingeschaltete Sicherung bzw. jeder neu eingeschaltete Widerstand in einem Steuerstromkreis für die Vorbereitung der Wiedereinschaltung unmittelbar als Schaltelement benutzt i$t.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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