JP2997782B1 - 品質別電力供給装置 - Google Patents
品質別電力供給装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
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- Power Engineering (AREA)
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Abstract
【要約】
【課題】 特に負荷の大多数を占める単相負荷に対して
品質別電力を安価に供給できる品質別電力供給装置を提
供する。 【解決手段】 三相四線式交流の各相の配電線路２，
３，４に接続される交流出力端子を有する三相ブリッジ
構成のインバータ５と、このインバータ５の直流側の二
個の入力端子と中性線路６とのそれぞれの間に接続した
コンデンサ７，７と、インバータ５の配電線路への接続
点よりも負荷側の所定の一相の配電線路２に挿入され、
配電線路２の電圧低下・停電を補償する無停電電源手段
８と、インバータ５の配電線路への接続点よりも負荷側
の他の所定の一相の配電線路３に挿入され、配電線路３
の電圧低下を補償する電圧低下補償手段９とを有し、イ
ンバータ５の各相を独立して制御して、中性線路６と配
電線路２，３，４とのそれぞれの間に接続される単相負
荷へ品質の異なる電力を供給するよう構成する。
品質別電力を安価に供給できる品質別電力供給装置を提
供する。 【解決手段】 三相四線式交流の各相の配電線路２，
３，４に接続される交流出力端子を有する三相ブリッジ
構成のインバータ５と、このインバータ５の直流側の二
個の入力端子と中性線路６とのそれぞれの間に接続した
コンデンサ７，７と、インバータ５の配電線路への接続
点よりも負荷側の所定の一相の配電線路２に挿入され、
配電線路２の電圧低下・停電を補償する無停電電源手段
８と、インバータ５の配電線路への接続点よりも負荷側
の他の所定の一相の配電線路３に挿入され、配電線路３
の電圧低下を補償する電圧低下補償手段９とを有し、イ
ンバータ５の各相を独立して制御して、中性線路６と配
電線路２，３，４とのそれぞれの間に接続される単相負
荷へ品質の異なる電力を供給するよう構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、負荷の要求に即
した品質の電力を供給する品質別電力供給装置に関する
ものである。
した品質の電力を供給する品質別電力供給装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】電気エネルギーは、取り扱いが容易であ
ることから広く用いられており、現在非常に高品質に電
力供給が行なわれている。しかしながら、負荷によって
は、電熱用途など品質を要求しないが低コストを求める
もの、コンピュータなど瞬時の電圧低下や停電を許容で
きないものなど多様である。また、近年では、太陽光発
電や風力発電などの自然エネルギー発電システムの普
及、発送配電システムにおける規制緩和の傾向から、太
陽光発電装置などが家庭に設置され、さらに太陽光発電
装置などからの回生電力が配電系統に供給されるように
なってきている。
ることから広く用いられており、現在非常に高品質に電
力供給が行なわれている。しかしながら、負荷によって
は、電熱用途など品質を要求しないが低コストを求める
もの、コンピュータなど瞬時の電圧低下や停電を許容で
きないものなど多様である。また、近年では、太陽光発
電や風力発電などの自然エネルギー発電システムの普
及、発送配電システムにおける規制緩和の傾向から、太
陽光発電装置などが家庭に設置され、さらに太陽光発電
装置などからの回生電力が配電系統に供給されるように
なってきている。
【０００３】このようなことから、配電系統の新しい考
え方として、学会などから負荷の要求に即した品質の電
力を供給する品質別電力供給方法が提案されている。
え方として、学会などから負荷の要求に即した品質の電
力を供給する品質別電力供給方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、品質別電力
供給を行なう場合には、それを実施するためのシステム
のコストが問題となる。すなわち、発電所から送配電線
を経て需要家に至る経路全てを品質別に対応させて複数
設けると、システムのコストが極端に上昇し、それに伴
って電力のコストも上昇することになる。また、太陽光
発電装置などが増大するにつれて、逆潮流による配電線
の電圧上昇や系統の周波数変動をも引き起こす惧れがあ
る。さらに、非線形負荷のために、高調波電流が系統に
流れて系統の電圧が歪む傾向にある。
供給を行なう場合には、それを実施するためのシステム
のコストが問題となる。すなわち、発電所から送配電線
を経て需要家に至る経路全てを品質別に対応させて複数
設けると、システムのコストが極端に上昇し、それに伴
って電力のコストも上昇することになる。また、太陽光
発電装置などが増大するにつれて、逆潮流による配電線
の電圧上昇や系統の周波数変動をも引き起こす惧れがあ
る。さらに、非線形負荷のために、高調波電流が系統に
流れて系統の電圧が歪む傾向にある。
【０００５】この発明は、上述した配電系の諸問題を解
決し、特に負荷の大多数を占める単相負荷に対して品質
別電力を安価に供給できるよう適切に構成した品質別電
力供給装置を提供することを目的とする。
決し、特に負荷の大多数を占める単相負荷に対して品質
別電力を安価に供給できるよう適切に構成した品質別電
力供給装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る品質別電力供給装置の発明は、三相
四線式交流の各相の配電線路に接続される交流出力端子
を有する三相ブリッジ構成のインバータと、このインバ
ータの直流側の二個の入力端子と上記三相四線式交流の
中性線路とのそれぞれの間に接続したコンデンサと、上
記インバータの配電線路への接続点よりも負荷側の所定
の一相の配電線路に挿入され、当該配電線路の電圧低下
を補償すると共に、停電時に当該配電線路に所定の電圧
を給電する無停電電源手段と、上記インバータの配電線
路への接続点よりも負荷側の他の所定の一相の配電線路
に挿入され、当該配電線路の電圧低下を補償する電圧低
下補償手段とを有し、上記インバータの各相を独立して
制御して、中性線路と各相の配電線路とのそれぞれの間
に接続される単相負荷へ品質の異なる電力を供給するよ
う構成したことを特徴とするものである。
め、請求項１に係る品質別電力供給装置の発明は、三相
四線式交流の各相の配電線路に接続される交流出力端子
を有する三相ブリッジ構成のインバータと、このインバ
ータの直流側の二個の入力端子と上記三相四線式交流の
中性線路とのそれぞれの間に接続したコンデンサと、上
記インバータの配電線路への接続点よりも負荷側の所定
の一相の配電線路に挿入され、当該配電線路の電圧低下
を補償すると共に、停電時に当該配電線路に所定の電圧
を給電する無停電電源手段と、上記インバータの配電線
路への接続点よりも負荷側の他の所定の一相の配電線路
に挿入され、当該配電線路の電圧低下を補償する電圧低
下補償手段とを有し、上記インバータの各相を独立して
制御して、中性線路と各相の配電線路とのそれぞれの間
に接続される単相負荷へ品質の異なる電力を供給するよ
う構成したことを特徴とするものである。
【０００７】請求項１の発明によれば、インバータの各
相を独立して制御することによって、各相の配電線路に
対して不平衡および高調波を補償でき、さらに無停電電
源手段が接続された配電線路に対しては電圧低下および
停電を補償でき、また電圧低下補償手段が接続された配
電線路に対しては電圧低下を補償することができる。し
たがって、無停電電源手段が接続された配電線路で最高
品質の電力を、電圧低下補償手段が接続された配電線路
で高品質の電力を、残りの一相の配電線路で通常品質の
電力をそれぞれ供給することが可能となる。
相を独立して制御することによって、各相の配電線路に
対して不平衡および高調波を補償でき、さらに無停電電
源手段が接続された配電線路に対しては電圧低下および
停電を補償でき、また電圧低下補償手段が接続された配
電線路に対しては電圧低下を補償することができる。し
たがって、無停電電源手段が接続された配電線路で最高
品質の電力を、電圧低下補償手段が接続された配電線路
で高品質の電力を、残りの一相の配電線路で通常品質の
電力をそれぞれ供給することが可能となる。
【０００８】請求項２に記載の品質別電力供給装置の発
明は、三相四線式交流の各相の配電線路に接続される交
流出力端子を有する三相ブリッジ構成のインバータと、
このインバータの直流側の二個の入力端子と上記三相四
線式交流の中性線路とのそれぞれの間に並列に接続した
コンデンサおよび二次電池と、上記インバータの配電線
路への接続点よりも電源側の所定の一相の配電線路に挿
入され、停電時に当該配電線路を遮断するスイッチ手段
とを有し、上記インバータの各相を独立して制御して、
中性線路と各相の配電線路とのそれぞれの間に接続され
る単相負荷へ品質の異なる電力を供給するよう構成した
ことを特徴とするものである。
明は、三相四線式交流の各相の配電線路に接続される交
流出力端子を有する三相ブリッジ構成のインバータと、
このインバータの直流側の二個の入力端子と上記三相四
線式交流の中性線路とのそれぞれの間に並列に接続した
コンデンサおよび二次電池と、上記インバータの配電線
路への接続点よりも電源側の所定の一相の配電線路に挿
入され、停電時に当該配電線路を遮断するスイッチ手段
とを有し、上記インバータの各相を独立して制御して、
中性線路と各相の配電線路とのそれぞれの間に接続され
る単相負荷へ品質の異なる電力を供給するよう構成した
ことを特徴とするものである。
【０００９】請求項２の発明によれば、インバータの直
流側の二個の入力端子と三相四線式交流の中性線路との
それぞれの間にコンデンサの他に二次電池を接続してい
るので、不平衡および高調波を補償できる他、太陽光発
電装置等からの回生電力を吸収することが可能となる。
また、無停電電源手段や電圧低下補償手段を独立して設
けることなく、インバータの各相を独立制御する簡単な
構成によって、スイッチ手段が接続された配電線路に対
しては電圧低下および停電を補償した最高品質の電力
を、他の二相の内の一相の配電線路に対しては電圧低下
を補償した高品質の電力を、残りの一相の配電線路に対
しては通常品質の電力をそれぞれ供給することが可能と
なる。
流側の二個の入力端子と三相四線式交流の中性線路との
それぞれの間にコンデンサの他に二次電池を接続してい
るので、不平衡および高調波を補償できる他、太陽光発
電装置等からの回生電力を吸収することが可能となる。
また、無停電電源手段や電圧低下補償手段を独立して設
けることなく、インバータの各相を独立制御する簡単な
構成によって、スイッチ手段が接続された配電線路に対
しては電圧低下および停電を補償した最高品質の電力
を、他の二相の内の一相の配電線路に対しては電圧低下
を補償した高品質の電力を、残りの一相の配電線路に対
しては通常品質の電力をそれぞれ供給することが可能と
なる。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
品質別電力供給装置において、上記スイッチ手段は、サ
イリスタスイッチを有することを特徴とするものであ
る。
品質別電力供給装置において、上記スイッチ手段は、サ
イリスタスイッチを有することを特徴とするものであ
る。
【００１１】請求項３の発明によれば、当該サイリスタ
スイッチが接続された配電線路の停電復旧後の回復動作
をサイリスタスイッチにゲート信号を供給することによ
り簡単にできる利点がある。
スイッチが接続された配電線路の停電復旧後の回復動作
をサイリスタスイッチにゲート信号を供給することによ
り簡単にできる利点がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。図１は、この発明に係
る品質別電力供給装置の第１実施の形態を示す要部回路
図である。この品質別電力供給装置は、変圧器１から三
相四線式の配電系統によって単相負荷に品質別の電力を
供給するもので、変圧器１の二次側の三相の配電線路
２，３，４には、半導体スイッチを用いた三相ブリッジ
構成のインバータ５のそれぞれの交流出力端子を接続す
る。インバータ５には、その直流側の二個の入力端子
と、三相四線式交流の中性線路６との間にコンデンサ
７，７をそれぞれ接続する。
の実施の形態について説明する。図１は、この発明に係
る品質別電力供給装置の第１実施の形態を示す要部回路
図である。この品質別電力供給装置は、変圧器１から三
相四線式の配電系統によって単相負荷に品質別の電力を
供給するもので、変圧器１の二次側の三相の配電線路
２，３，４には、半導体スイッチを用いた三相ブリッジ
構成のインバータ５のそれぞれの交流出力端子を接続す
る。インバータ５には、その直流側の二個の入力端子
と、三相四線式交流の中性線路６との間にコンデンサ
７，７をそれぞれ接続する。
【００１３】また、インバータ５の配電線路２，３，４
への接続点よりも負荷側で、配電線路２には無停電電源
装置８を、配電線路３には電圧低下補償装置９をそれぞ
れ接続する。無停電電源装置８は、例えば整流器、二次
電池およびインバータを有する構成のものを用い、電圧
低下補償装置９は、コンデンサおよび直列インバータを
有する構成のものを用いる。インバータ５、無停電電源
装置８および電圧低下補償装置９は、無停電電源装置８
の出力電圧を用いて制御する。なお、図１には、相間電
圧を３８０Ｖ、中性線路を用いる各相電圧を２２０Ｖと
して示しているが、この配電線電圧は従来から欧州各国
で実施されている電圧で、我が国においても電圧需要の
増大から将来実施が想定される電圧値である。
への接続点よりも負荷側で、配電線路２には無停電電源
装置８を、配電線路３には電圧低下補償装置９をそれぞ
れ接続する。無停電電源装置８は、例えば整流器、二次
電池およびインバータを有する構成のものを用い、電圧
低下補償装置９は、コンデンサおよび直列インバータを
有する構成のものを用いる。インバータ５、無停電電源
装置８および電圧低下補償装置９は、無停電電源装置８
の出力電圧を用いて制御する。なお、図１には、相間電
圧を３８０Ｖ、中性線路を用いる各相電圧を２２０Ｖと
して示しているが、この配電線電圧は従来から欧州各国
で実施されている電圧で、我が国においても電圧需要の
増大から将来実施が想定される電圧値である。
【００１４】図１に示す品質別電力供給装置によれば、
インバータ５の各相を独立して制御することにより、三
相間の不平衡を補償すると共に、高調波を補償しなが
ら、配電線路２については無停電電源装置８により電圧
低下および停電を補償する最高品位の電力を供給し、配
電線路３については電圧低下補償装置９により電圧低下
を補償した高品位の電力を供給し、配電線路４について
は通常品位の電力を供給することができる。なお、停電
補償時は、インバータ５は各相に対応する半導体スイッ
チをオフとして系統から切り離す。
インバータ５の各相を独立して制御することにより、三
相間の不平衡を補償すると共に、高調波を補償しなが
ら、配電線路２については無停電電源装置８により電圧
低下および停電を補償する最高品位の電力を供給し、配
電線路３については電圧低下補償装置９により電圧低下
を補償した高品位の電力を供給し、配電線路４について
は通常品位の電力を供給することができる。なお、停電
補償時は、インバータ５は各相に対応する半導体スイッ
チをオフとして系統から切り離す。
【００１５】図２は、この発明に係る品質別電力供給装
置の第２実施の形態を示す要部回路図である。この品質
別電力供給装置は、家庭等に設置される太陽光発電装置
等からの回生電力をも吸収するようにしたものである。
このため、この実施の形態では、変圧器１の二次側の三
相の配電線路２，３，４に三相ブリッジ構成のインバー
タ５の交流出力端子を接続し、このインバータ５の直流
側の二個の入力端子と、三相四線式交流の中性線路６と
の間にコンデンサ７，７および二次電池１１，１１をそ
れぞれ接続する。また、最高品質の電力を供給する配電
線路２には、インバータ５との接続点よりも変圧器１側
にスイッチ手段としてのサイリスタスイッチ１２を接続
する。インバータ５およびサイリスタスイッチ１２は、
最高品質の電力が供給される配電線路２の出力電圧を用
いて制御する。
置の第２実施の形態を示す要部回路図である。この品質
別電力供給装置は、家庭等に設置される太陽光発電装置
等からの回生電力をも吸収するようにしたものである。
このため、この実施の形態では、変圧器１の二次側の三
相の配電線路２，３，４に三相ブリッジ構成のインバー
タ５の交流出力端子を接続し、このインバータ５の直流
側の二個の入力端子と、三相四線式交流の中性線路６と
の間にコンデンサ７，７および二次電池１１，１１をそ
れぞれ接続する。また、最高品質の電力を供給する配電
線路２には、インバータ５との接続点よりも変圧器１側
にスイッチ手段としてのサイリスタスイッチ１２を接続
する。インバータ５およびサイリスタスイッチ１２は、
最高品質の電力が供給される配電線路２の出力電圧を用
いて制御する。
【００１６】このようにして、インバータ５の各相を独
立して制御することにより、インバータ５で高調波およ
び三相間の不平衡を補償すると同時に、二次電池１１，
１１で逆潮流を抑制するように回生電力を吸収しなが
ら、配電線路２については電圧低下および停電を補償す
る最高品位の電力を供給し、配電線路３については電圧
低下を補償した高品位の電力を供給し、配電線路４につ
いては通常品位の電力を供給する。なお、この実施の形
態では、停電補償時は、サイリスタスイッチ１２をオフ
とし（通常の運転状態ではオン）、インバータ５は配電
線路２に対応する相の半導体スイッチついてはスイッチ
ング制御を継続させ、他の相の半導体スイッチはオフと
して系統から切り離す。
立して制御することにより、インバータ５で高調波およ
び三相間の不平衡を補償すると同時に、二次電池１１，
１１で逆潮流を抑制するように回生電力を吸収しなが
ら、配電線路２については電圧低下および停電を補償す
る最高品位の電力を供給し、配電線路３については電圧
低下を補償した高品位の電力を供給し、配電線路４につ
いては通常品位の電力を供給する。なお、この実施の形
態では、停電補償時は、サイリスタスイッチ１２をオフ
とし（通常の運転状態ではオン）、インバータ５は配電
線路２に対応する相の半導体スイッチついてはスイッチ
ング制御を継続させ、他の相の半導体スイッチはオフと
して系統から切り離す。
【００１７】この第２実施の形態によれば、インバータ
５の直流側の二個の入力端子と中性線路６とのそれぞれ
の間に並列にコンデンサ７および二次電池１１を接続
し、インバータ５の各相を独立して制御することによ
り、不平衡・高調波補償および電圧低下補償を行なうと
共に、回生電力吸収機能および無停電電源機能を持たせ
るようにしたので、図１に示した第１実施の形態の場合
よりも、構成および制御を簡単にでき、全体を安価にで
きる。
５の直流側の二個の入力端子と中性線路６とのそれぞれ
の間に並列にコンデンサ７および二次電池１１を接続
し、インバータ５の各相を独立して制御することによ
り、不平衡・高調波補償および電圧低下補償を行なうと
共に、回生電力吸収機能および無停電電源機能を持たせ
るようにしたので、図１に示した第１実施の形態の場合
よりも、構成および制御を簡単にでき、全体を安価にで
きる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、三相四線式の交流を用い、その配電系統にコンデ
ンサを有するインバータ、無停電電源手段、電圧低下補
償手段を接続し、インバータの各相を独立して制御する
という、簡単かつ安価な構成で、不平衡・高調波を補償
しながら、電圧低下・停電を補償した最高品位の電力、
電圧低下を補償した高品位の電力、および通常品位の電
力をそれぞれ供給することができる。
れば、三相四線式の交流を用い、その配電系統にコンデ
ンサを有するインバータ、無停電電源手段、電圧低下補
償手段を接続し、インバータの各相を独立して制御する
という、簡単かつ安価な構成で、不平衡・高調波を補償
しながら、電圧低下・停電を補償した最高品位の電力、
電圧低下を補償した高品位の電力、および通常品位の電
力をそれぞれ供給することができる。
【００１９】また、請求項２記載の発明によれば、三相
四線式の交流を用い、その配電系統にコンデンサおよび
二次電池を有するインバータ、スイッチ手段を接続し、
インバータの各相を独立して制御するという、より簡単
かつ安価な構成で、太陽光発電装置等からの回生電力を
吸収し、かつ不平衡・高調波を補償しながら、電圧低下
・停電を補償した最高品位の電力、電圧低下を補償した
高品位の電力、および通常品位の電力をそれぞれ供給す
ることができる。
四線式の交流を用い、その配電系統にコンデンサおよび
二次電池を有するインバータ、スイッチ手段を接続し、
インバータの各相を独立して制御するという、より簡単
かつ安価な構成で、太陽光発電装置等からの回生電力を
吸収し、かつ不平衡・高調波を補償しながら、電圧低下
・停電を補償した最高品位の電力、電圧低下を補償した
高品位の電力、および通常品位の電力をそれぞれ供給す
ることができる。
【図１】 この発明に係る品質別電力供給装置の第１実
施の形態の要部の回路構成図である。
施の形態の要部の回路構成図である。
【図２】 同じく、第２実施の形態の要部の回路構成図
である。
である。
１ 変圧器 ２，３，４ 配電線路 ５ インバータ ６ 中性線路 ７ コンデンサ ８ 無停電電源装置 ９ 電圧低下補償装置 １１ 二次電池 １２ サイリスタスイッチ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 3/00 - 5/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 三相四線式交流の各相の配電線路に接続
される交流出力端子を有する三相ブリッジ構成のインバ
ータと、 このインバータの直流側の二個の入力端子と上記三相四
線式交流の中性線路とのそれぞれの間に接続したコンデ
ンサと、 上記インバータの配電線路への接続点よりも負荷側の所
定の一相の配電線路に挿入され、当該配電線路の電圧低
下を補償すると共に、停電時に当該配電線路に所定の電
圧を給電する無停電電源手段と、 上記インバータの配電線路への接続点よりも負荷側の他
の所定の一相の配電線路に挿入され、当該配電線路の電
圧低下を補償する電圧低下補償手段とを有し、 上記インバータの各相を独立して制御して、中性線路と
各相の配電線路とのそれぞれの間に接続される単相負荷
へ品質の異なる電力を供給するよう構成したことを特徴
とする品質別電力供給装置。 - 【請求項２】 三相四線式交流の各相の配電線路に接続
される交流出力端子を有する三相ブリッジ構成のインバ
ータと、 このインバータの直流側の二個の入力端子と上記三相四
線式交流の中性線路とのそれぞれの間に並列に接続した
コンデンサおよび二次電池と、 上記インバータの配電線路への接続点よりも電源側の所
定の一相の配電線路に挿入され、停電時に当該配電線路
を遮断するスイッチ手段とを有し、 上記インバータの各相を独立して制御して、中性線路と
各相の配電線路とのそれぞれの間に接続される単相負荷
へ品質の異なる電力を供給するよう構成したことを特徴
とする品質別電力供給装置。 - 【請求項３】 上記スイッチ手段は、サイリスタスイッ
チを有することを特徴とする請求項２記載の品質別電力
供給装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11027286A JP2997782B1 (ja) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | 品質別電力供給装置 |
| US09/365,221 US6104102A (en) | 1999-02-04 | 1999-07-30 | Multi-quality electric power supply apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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