KR100480110B1 - Apparatus for controlling multi airconditioner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멀티에어컨의 제어장치에 관한 것으로, 특히 3상 380V등의 고전압을 정류한 전압을 3상 유도전동기를 구동하는 인버터부의 직류링크전압으로 사용하는 경우 상기 인버터부에 흐르는 전류를 실시간 감지하고 이를 이용하여 가변속 전동기를 제어할 수 있도록 한 멀티에어컨의 제어장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 한대의 실외기에 복수대의 실내기가 연결되어 냉난방 운전하는 멀티에어컨의 실외기에 있어서, 3상 유도전동기를 구동시키기 위한 380V의 전압을 공급하는 3상 전원부와; 상기 3상 전원부의 전압을 인가받아 정류하여 직류전압을 출력하는 3상 정류부와; 상기 3상 정류부의 직류출력전압을 스위칭하여 교류전압을 출력하는 인버터부와; 상기 3상 전원부의 출력전압을 입력받아 일정전압이상으로 전압이 상승되는것을 억제시키는 신호와 상기 인버터부와 전압검출부로 직류전원을 인가하는 전원공급부와; 상기 3상 전원부의 3상 전원중 1상의 전류를 검출하는 변류기와; 상기 변류기의 검출된 전류를 2차측에 유기된 전압으로 입력받아 그 전압을 검출하여 상기 인버터부의 제어신호로 출력하는 전압검출부로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a control device for a multi-air conditioner, and in particular, when using a voltage rectified by a high voltage such as three-phase 380V as a DC link voltage of an inverter unit driving a three-phase induction motor, the current flowing in the inverter unit is sensed in real time. The present invention relates to a control device for a multi-air conditioner to control a variable speed electric motor using the same. To this end, the present invention is a multi-air conditioner outdoor unit that is connected to a plurality of indoor units in one outdoor unit for cooling and heating, the three-phase power supply for supplying a voltage of 380V for driving the three-phase induction motor; A three-phase rectifier for rectifying the voltage by applying the voltage of the three-phase power supply unit to output a DC voltage; An inverter unit for outputting an AC voltage by switching a DC output voltage of the three-phase rectifier; A power supply unit which receives the output voltage of the three-phase power unit and suppresses the voltage from rising above a predetermined voltage and applies DC power to the inverter unit and the voltage detector; A current transformer for detecting a current of one phase of the three-phase power supply of the three-phase power supply unit; Characterized in that the voltage detection unit for receiving the detected current of the current transformer as a voltage induced on the secondary side detects the voltage and outputs it as a control signal of the inverter unit.
Description
본 발명은 멀티에어컨의 제어장치에 관한 것으로, 특히 3상 380V등의 고전압을 정류한 전압을 3상 유도전동기를 구동하는 인버터부의 직류링크전압으로 사용하는 경우 상기 인버터부에 흐르는 전류를 실시간 감지하고 이를 이용하여 가변속 전동기를 제어할 수 있도록 한 멀티에어컨의 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a control device for a multi-air conditioner, and in particular, when using a voltage rectified by a high voltage such as three-phase 380V as a DC link voltage of an inverter unit driving a three-phase induction motor, the current flowing in the inverter unit is sensed in real time. The present invention relates to a control device for a multi-air conditioner to control a variable speed electric motor using the same.
일반적으로 에어컨은 방, 거실 또는 사무실, 영업점포 등의 공간내에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 한 공기조화기이다.In general, an air conditioner is an air conditioner that is disposed in a room, a living room or an office, or a space such as a business store to maintain a comfortable indoor environment by controlling air temperature, humidity, cleanliness, and airflow.
통상 에어컨은 하절기에 실내의 냉방을 목적으로 하는 냉방기를 일컬으며, 이러한 에어컨중 일부는 냉동사이클의 냉매의 흐름을 역전시켜 냉방기능 및 난방기능을 선택적으로 수행할 수 있도록 한 것으로 소위 히트펌프(Heat Pump) 또는 사계절용 에어컨 등으로 불리고 있는 냉난방 겸용 에어컨이 있다.In general, air conditioners are referred to as air conditioners for cooling indoors in summer. Some of these air conditioners reverse the flow of refrigerant in a refrigeration cycle to selectively perform cooling and heating functions, so-called heat pumps. There is a combined air-conditioning and air conditioner called a pump or an air conditioner for four seasons.
이러한 에어컨은 도 1에 도시한 바와 같이 실내기(A)와 실외기(B)로 구성된 분리형이 있으며, 실내기(A)에는 열교환기 외에 팬모터 및 플랩모터 또는 제어용 마이컴 등의 제1 부하(12)가 탑재되고, 실외기(B)에는 열교환기, 압축기, 감압장치 외에 팬모터 및 제어용 마이컴 등의 제2 부하(13)가 탑재되어 있다.As shown in FIG. 1, the air conditioner includes a separate type including an indoor unit (A) and an outdoor unit (B). In addition to the heat exchanger, the first unit 12 such as a fan motor, a flap motor, or a control microcomputer is provided in the indoor unit A. The outdoor unit B is equipped with a second load 13 such as a fan motor and a control microcomputer in addition to a heat exchanger, a compressor and a pressure reducing device.
가정용 에어컨은 통상 단상 220V의 상용 교류전원으로 운전되는데, 단상 전원부(11)의 콘센트의 허용전류가 15A를 넘으면 차단기를 동작시켜서 전원의 공급을 차단하는 것으로 하고 있다(콘센트의 정격표시는 250V/15A로 보통 표시되어 있음).The household air conditioner is usually operated with a commercial AC power supply of single-phase 220V. When the allowable current of the outlet of the single-phase power supply unit 11 exceeds 15A, the circuit breaker is operated to cut off the power supply (the rating of the outlet is 250V / 15A). Usually labeled).
종래의 운전 전류 검출회로는 도 1에 도시한 바와 같이 실외기(B)의 부하전류를 검출하는 변류기(CT)(14)를 설치, 그 1차측은 제1 부하(12)의 전원 공급선과 제2 부하(13) 사이에 접속되고, 2차측의 출력전류는 저항(R1), 다이오드(D1), 평활용 콘덴서(C1)에 의해 정류, 평활되고 저항(R2, R3)에 의해 분압되어 적당한 직류전압으로 마이컴(15)의 A/D포트에 입력된다. 그 결과 마이컴(15)에 의해 운전 전류가 설정치에 도달하는가 그렇지 않는가를 판단하게 된다.The conventional operating current detection circuit is provided with a current transformer (CT) 14 for detecting the load current of the outdoor unit (B) as shown in Fig. 1, the primary side of which is the power supply line of the first load 12 and the second Connected between the loads 13, the output current on the secondary side is rectified and smoothed by the resistor R1, the diode D1, and the smoothing capacitor C1, and divided by the resistors R2 and R3 to provide a suitable DC voltage. Is input to the A / D port of the microcomputer 15. As a result, the microcomputer 15 determines whether or not the operating current reaches the set value.
그런데 이러한 운전 전류 검출회로에서는 평활용 콘덴서(C1)로 정전용량이 큰것이 이용되기 때문에 그 평활용 콘덴서(C1)가 저역통과 필터로 기능한다.By the way, in this driving current detection circuit, since the large capacitance is used as the smoothing capacitor C1, the smoothing capacitor C1 functions as a low pass filter.
예를 들면, 인버터 에어컨의 경우, 급격하게 냉난방 능력을 증가시키기 위해 압축기의 능력을 증가시키면 실제의 운전전류는 급격하게 증가하는데, 변류기(14)에 의해 검출되어서 마이컴(15)에 입력되는 운전전류의 증가는 실제 운전전류의 증가보다 약간 지연되는 경향이 있다. 그 때문에 전원의 공급을 차단하기 위한 운전전류가 허용 전류인 15A를 넘어버리지 않도록 안전을 고려하여 허용전류인 15A보다 낮은 13A정도로 설정하고 있는 현상이다.For example, in the case of an inverter air conditioner, if the capacity of the compressor is increased to increase the cooling and heating capacity rapidly, the actual operating current is rapidly increased, but the operating current detected by the current transformer 14 and input to the microcomputer 15. The increase of 경향 tends to be slightly delayed rather than the increase of the actual operating current. Therefore, in consideration of safety, it is set to about 13A which is lower than the allowable current 15A in consideration of safety so that the operating current to cut off the power supply does not exceed 15A which is the allowable current.
한편, 종래의 운전 전류 검출회로에서는 평활용 콘덴서(C1)의 용량을 크게 설정하고, 전류의 첨두치에 근접한 전류치가 얻어지도록 하여 전류변화의 지연을 보완해 왔다. 그러나 이와 같은 대책을 채택해도 전류변화의 추종과 얻고자 하는 전류치가 양립하지 않을뿐만 아니라, 찌그러진 전류파형에 대해서는 전류치의 실제의 전류에 대한 오차가 크게 나타나는 문제점이 있었다.On the other hand, in the conventional operating current detection circuit, the capacity of the smoothing capacitor C1 is set large and the current change close to the peak value is obtained to compensate for the delay of the current change. However, the adoption of such a countermeasure is not only compatible with the current change and the current value to be obtained, but also causes a large error in the current value of the current value for the distorted current waveform.
따라서, 전원 공급을 차단하는 전류 설정치는 15A에 가까울수록 압축기의 최대능력을 높일 수 있고, 냉난방 능력을 높이는 방향으로 하는 것이 바람직하다.Therefore, as the current set value for interrupting the power supply is closer to 15A, the maximum capacity of the compressor can be increased, and it is preferable that the current set value is in the direction of increasing the cooling and heating capacity.
그래서 일정 기간마다 A/D변환된 전류치의 변화로 바꾸고, 이러한 전류치의 평균치를 전력원으로 에어컨에 공급되는 전력의 전류치로 하여 에어컨의 전류를 검출하는 것으로 하는 방법도 제안되었다.For this reason, a method has been proposed in which the current of the air conditioner is detected by changing the current value of the A / D converted at regular intervals and using the average value of the current value as the current value of the power supplied to the air conditioner as the power source.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 3상 전원을 사용한 유도전동기를 사용한 시스템에서 공기조화기의 운전전류의 변화를 지연없이 비교적 정확하게 검출해서 전원공급을 차단하기 위한 설정치를 허용전류에 가까운 값으로 설정하도록 함으로써 냉난방 능력을 향상시킬 수 있도록 한 멀티에어컨의 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and in the system using an induction motor using a three-phase power source, a set value for detecting a change in the operating current of the air conditioner relatively accurately without delay and for turning off the power supply. It is an object of the present invention to provide a control device of a multi-air conditioner to improve the heating and cooling ability by setting the value to a value close to the allowable current.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 한대의 실외기에 복수대의 실내기가 연결되어 냉난방 운전하는 멀티에어컨의 실외기에 있어서, 3상 유도전동기를 구동시키기 위한 380V의 전압을 공급하는 3상 전원부와; 상기 3상 전원부의 전압을 인가받아 정류하여 직류전압을 출력하는 3상 정류부와; 상기 3상 정류부의 직류출력전압을 스위칭하여 교류전압을 출력하는 인버터부와; 상기 3상 전원부의 출력전압을 입력받아 일정전압이상으로 전압이 상승되는것을 억제시키는 신호와 상기 인버터부와 전압검출부로 직류전원을 인가하는 전원공급부와; 상기 3상 전원부의 3상 전원중 1상의 전류를 검출하는 변류기와; 상기 변류기의 검출된 전류를 2차측에 유기된 전압으로 입력받아 그 전압을 검출하여 상기 인버터부의 제어신호로 출력하는 전압검출부로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the outdoor unit of a multi-air conditioner in which a plurality of indoor units are connected to one outdoor unit to operate the air-conditioning, three-phase power supply for supplying a voltage of 380V for driving the three-phase induction motor and ; A three-phase rectifier for rectifying the voltage by applying the voltage of the three-phase power supply unit to output a DC voltage; An inverter unit for outputting an AC voltage by switching a DC output voltage of the three-phase rectifier; A power supply unit which receives the output voltage of the three-phase power unit and suppresses the voltage from rising above a predetermined voltage and applies DC power to the inverter unit and the voltage detector; A current transformer for detecting a current of one phase of the three-phase power supply of the three-phase power supply unit; Characterized in that the voltage detection unit for receiving the detected current of the current transformer as a voltage induced on the secondary side detects the voltage and outputs it as a control signal of the inverter unit.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 멀티에어컨의 제어장치의 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 한대의 실외기에 복수대의 실내기가 연결되어 냉난방 운전하는 멀티에어컨의 실외기에 있어서, 3상 유도전동기(24)를 구동시키기 위한 380V의 전압을 공급하는 3상 전원부(21)와; 상기 3상 전원부(21)의 전압을 인가받아 정류하여 직류전압을 출력하는 3상 정류부(22)와; 상기 3상 정류부(22)의 직류출력전압을 스위칭하여 교류전압을 출력하는 인버터부(23)와; 상기 3상 전원부(21)의 출력전압을 입력받아 일정전압이상으로 전압이 상승되는것을 억제시키는 신호와 상기 인버터부(23)와 전압검출부(27)로 직류전원을 인가하는 전원공급부(25)와; 상기 3상 전원부(21)의 3상 전원중 1상의 전류를 검출하는 변류기(CT)(26)와; 상기 변류기(CT)(26)의 검출된 전류를 2차측에 유기된 전압으로 입력받아 그 전압을 검출하여 상기 인버터부(23)의 제어신호로 출력하는 전압검출부(27)로 구성된다. 그리고, 상기 전압검출부(27)는 상기 변류기(26)의 출력전압을 정류하는 브리지 다이오드부(27a)와, 이 브리지 다이오드부(27a)의 출력측에 병렬 접속된 제2저항(R2)과, 상기 브리지 다이오드부(27a)의 출력전압을 병렬 접속의 제1저항(R1) 및 제1다이오드(D5)를 통해 인가받아 충전하여 상기 인버터부(23)에 인가하는 제1,제2콘덴서(C1,C2)와, 상기 충전전압이 소정전압 이상으로 상승되는 것을 억제하기 위해 상기 전원공급부(25)측에 접속된 제2다이오드(D6)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.Figure 2 is an exemplary view showing the configuration of the control device of the multi-air conditioner of the present invention, as shown in the three-phase induction motor 24 in the outdoor unit of the multi-air conditioner connected to a plurality of indoor units and air-conditioning operation as shown A three-phase power supply unit 21 for supplying a voltage of 380V for driving the motor; A three-phase rectifier 22 which receives the voltage of the three-phase power supply unit 21 and rectifies the voltage to output a DC voltage; An inverter unit 23 for outputting an AC voltage by switching the DC output voltage of the three-phase rectifier 22; A signal for suppressing the voltage rise above the predetermined voltage by receiving the output voltage of the three-phase power supply unit 21 and a power supply unit 25 for applying DC power to the inverter unit 23 and the voltage detector 27; ; A current transformer (CT) 26 for detecting a current of one phase of the three-phase power source of the three-phase power source unit 21; And a voltage detector 27 which receives the detected current of the current transformer CT 26 as a voltage induced on the secondary side, detects the voltage, and outputs the voltage as a control signal of the inverter unit 23. The voltage detection unit 27 includes a bridge diode unit 27a for rectifying the output voltage of the current transformer 26, a second resistor R2 connected in parallel to the output side of the bridge diode unit 27a, and The first and second capacitors C1 and C1 that are applied to the inverter unit 23 by charging the output voltage of the bridge diode unit 27a through the first resistor R1 and the first diode D5 in parallel connection. C2) and a second diode D6 connected to the power supply unit 25 side to suppress the charging voltage from rising above a predetermined voltage. The operation of the present invention configured as described above will be described below. same.
본 발명은 3상전원을 사용한 3상 유도전동기(24)를 사용한 시스템에서 에어컨의 운전전류의 변화를 지연없이 비교적 정확하게 검출해서 전원공급을 차단하기 위한 설정치를 허용전류에 가까운 값으로 설정하여 냉난방능력을 향상시키기 위한 취지에서 창안되었다.According to the present invention, in the system using the three-phase induction motor 24 using the three-phase power source, the air conditioner is set to a value close to the allowable current to detect the change of the operating current of the air conditioner relatively accurately without delay and to cut off the power supply. It was invented to improve the quality of the product.
먼저, 본 발명의 3상 전원부(21)는 3상 유도전동기(24)를 구동시키기 위한 3상 구동전압을 출력한다.First, the three-phase power supply unit 21 of the present invention outputs a three-phase driving voltage for driving the three-phase induction motor 24.
이때, 상기 3상 전원부(21)에서 출력되는 3상 전원중 1상의 전류를 변류기(CT)(26)의 1차측으로 출력시켜 그 변류기의 2차측에서 상기 1상의 전류를 검출하고, 그 검출한 전류를 브리지 다이오드부(27a)로 출력한다.At this time, one-phase current of the three-phase power output from the three-phase power supply unit 21 is output to the primary side of the current transformer (CT) 26, and the current of the one-phase is detected on the secondary side of the current transformer. The current is output to the bridge diode portion 27a.
여기서, 본 발명은 상기 3상 전원중 1상을 R, S, T상중 R상으로 하여 전류를 검출한 것으로 본 발명을 설명해 나간다.Here, this invention demonstrates this invention by detecting an electric current by making one phase among the said three phase power supplies into R phase among R, S, and T phases.
3상 전원부(21)의 S상, T상의 전원 및 중선선과 함께 변류기(CT)(26)의 1차측을 통해 출력되는 R상의 전원을 통해 3상 정류부(22)측으로 380V을 인가하고, 그 3상 정류부(22)는 그 입력된 교류전원을 직류로 변환하여 출력한다.380V is applied to the three-phase rectifier 22 side through the R-phase power output through the primary side of the current transformer (CT) 26 together with the S-phase, T-phase power supply and the midline of the three-phase power supply unit 21, and the 3 The phase rectifier 22 converts the input AC power into DC and outputs the DC.
이때, 상기 3상 정류부(22)의 출력 전압은 530V로서, 인버터부(23)로 출력된다.At this time, the output voltage of the three-phase rectifier 22 is 530V, and is output to the inverter unit 23.
상기 인버터부(23)는 마이컴이 내부에 포함되어 있어, 전원공급부(25)로부터 마이컴의 동작전압을 입력받아 구동한다.The inverter unit 23 includes a microcomputer therein, and receives and operates an operating voltage of the microcomputer from the power supply unit 25.
또한, 상기 인버터부(23)로 입력되는 신호는 T상의 전원과 중선선을 입력받아 선간전압이 입력되는 전원공급부(25)의 출력전압은 상기 인버터부(23) 내부의 마이컴 동작전압으로 이용된다.In addition, the signal input to the inverter unit 23 receives the power supply of the T phase and the center line, and the output voltage of the power supply unit 25 into which the line voltage is input is used as the microcomputer operating voltage inside the inverter unit 23. .
한편, 변류기(CT)(26)로 입력되는 R상의 전류는 그 변류기(CT)(26)에 의해 검출되고, 그 R상의 검출한 전류를 2차측 전압으로 출력하여 브리지 다이오드부(27a)로 출력한다.On the other hand, the current of the R phase input to the current transformer (CT) 26 is detected by the current transformer (CT) 26, and outputs the detected current of the R phase as the secondary side voltage to the bridge diode portion 27a. do.
상기 브리지 다이오드부(27a)의 출력전원은 저항(R1) 및 다이오드(D5)를 통해 콘덴서(C1)를 충전된다. 이때, R상의 전류상태를 의미하는 상기 콘덴서(C1)의 전압상태는 인버터부(23) 내부의 마이컴에 입력되며, 그 콘덴서(C1)의 충전전압이 일정전압이상으로 충전되는것을 방지하기 위해 다이오드(D6)를 전원공급부(25)에서 출력되는 5V와 역방향 접속시키고, 상기 콘덴서(C1)와 순방향 접속시켜 콘덴서(C1)가 일정전압이상 충전되는 것을 방지시킨다.The output power of the bridge diode unit 27a charges the capacitor C1 through the resistor R1 and the diode D5. At this time, the voltage state of the capacitor (C1) means the current state of the R phase is input to the microcomputer inside the inverter unit 23, the diode to prevent the charging voltage of the capacitor (C1) to be charged above a certain voltage (D6) is reversely connected to 5V output from the power supply unit 25, and forwardly connected to the capacitor C1 to prevent the capacitor C1 from being charged above a certain voltage.
이후, 변류기(26)로 입력되는 R상의 전류가 감소하게 되는 경우가 발생하면 상기 콘덴서(C1)에 충전된 전압은 저항(R2)양단에 출력되는 전압이 감소하게 되므로 저항(R1)과 저항(R2)을 통해 방전하게 되어 순시치 전압이 바로 나타나게 되며, 이때도 그 콘덴서(C1)의 전압상태는 상기 인버터(23) 내부의 마이컴에 실시간으로 입력된다.Thereafter, when the current of the R phase input to the current transformer 26 decreases, the voltage charged in the capacitor C1 decreases the voltage output across the resistor R2, and thus the resistance R1 and the resistance ( Discharged through R2), the instantaneous voltage appears immediately, and at this time, the voltage state of the capacitor C1 is input to the microcomputer in the inverter 23 in real time.
이때, 상기 마이컴은 입력되는 콘덴서(C1)의 전압 변화상태로 3상 유도전동기(24)의 전류 설정치인 15A를 넘지 않도록 미리 예측하여 그 전류 설정치를 기준으로 인버터부(23)의 스위칭소자에 게이트 신호를 인가한다.At this time, the microcomputer is predicted in advance so as not to exceed the current set value of 15A of the three-phase induction motor 24 in the voltage change state of the input capacitor (C1) and gated to the switching element of the inverter unit 23 based on the current set value. Apply a signal.
이로 인해, 상기 전류 설정치는 15A에 가까운 전류로 압축기의 최대능력을 높일수 있고, 냉난방 능력을 높일 수 있다.Thus, the current setpoint can increase the maximum capacity of the compressor with a current close to 15A, and can increase the cooling and heating capacity.
여기서, 콘덴서(C2)는 상기 브리지 다이오드부(27a)의 출력전압에 피크성 노이즈가 발생할 경우에 이를 효과적으로 제거시켜주는 역할을 한다.In this case, the capacitor C2 effectively removes peak noise when an output voltage of the bridge diode unit 27a occurs.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 3상 전원을 사용한 유도전동기를 사용한 시스템에서 공기조화기의 운전전류의 변화를 지연없이 비교적 정확하게 검출해서 전원공급을 차단하기 위한 설정치를 허용전류에 가까운 값으로 설정하도록 함으로써 냉난방 능력을 향상시켜 효율적인 에어컨운전이 가능하도록 하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention sets the set value close to the allowable current to cut off the power supply by detecting the change of the operating current of the air conditioner relatively accurately without delay in the system using the induction motor using the three-phase power source. By doing so, there is an effect to enable efficient air conditioning operation by improving the cooling and heating ability.
도 1은 종래의 멀티에어컨의 제어장치의 구성을 보인 예시도.1 is an exemplary view showing the configuration of a control apparatus of a conventional multi-air conditioner.
도 2는 본 발명 멀티에어컨의 제어장치의 구성을 보인 예시도.Figure 2 is an exemplary view showing the configuration of a control device of the present invention multi-air conditioner.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
21: 3상 전원부 22: 3상정류부21: three-phase power supply 22: three-phase rectifier
23: 인버터부 24: 3상 유도전동기23: inverter section 24: three-phase induction motor
25: 전원공급부 26: 변류기25: power supply 26: current transformer
27: 전압검출부 27a: 브리지 다이오드부27: voltage detector 27a: bridge diode
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