KR20210117836A - 배전반 차단기 제어 장치 - Google Patents

배전반 차단기 제어 장치 Download PDF

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KR20210117836A
KR20210117836A KR1020200034645A KR20200034645A KR20210117836A KR 20210117836 A KR20210117836 A KR 20210117836A KR 1020200034645 A KR1020200034645 A KR 1020200034645A KR 20200034645 A KR20200034645 A KR 20200034645A KR 20210117836 A KR20210117836 A KR 20210117836A
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한국전력공사
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Abstract

배전반 차단기 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 배전반 차단기 제어 장치는 배전선로를 통한 상용전원의 전력 상태를 감지하는 계전기; 상기 계전기에 의해 감지된 상기 상용전원의 전력 상태에 따라 투입 또는 개방되는 상용 차단기; 및 상기 계전기에 의해 감지된 상기 상용전원의 전력상태에 따라 상기 상용 차단기에 전력을 공급하여 상기 상용 차단기를 충전시키는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배전반 차단기 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING CIRCUIT BREAKER OF DISTRIBUTION}
본 발명은 배전반 차단기 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상용전원이 정전되면 상용 차단기의 개방을 지연시키면서 충전부를 통해 상용 차단기를 충전시킴으로써 연속 정전시에도 상용 차단기를 투입할 수 있도록 한 배전반 차단기 제어 장치에 관한 것이다.
배전반은 다수의 배전용 전력공급설비를 집합설치하고 건물 또는 지하구조물에 수납하여 시설하는 대용량 배전전력공급 시스템이다. 특히 지하 배전반은 건물이 아닌 도로(공원) 지하에 구축한 구조물에 설치되며, 차단기, 변압기, 저압차단기 등의 전력공급설비를 구비하여 전력구 또는 관로를 통해 계통을 구성한다.
계통 구성은 상용전원과 예비전원을 확보하고, 전원측의 고장으로 상용전원에 무전압 또는 저전압 발생시 예비전원으로 자동절체하여 예비전원이 공급되도록 구성된다.
자동절체시에는 동작지연시간 부여를 통해 기기를 보호하며, 부하측 고장시 다회로차단기, ACB(Air Circuit Breaker), MCCB(Modeled Case Circuit Breaker) 보호협조를 통해 계통을 보호한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2020-0018514호(2020.02.19)의 '배전계통 전원선로 고장시 실시간 탐지/복구시스템 및 그 공사방법'에 개시되어 있다.
종래의 ACB는 펌핑 방지회로를 구비한다. 펌핑 방지회로는 IEC 60947-1에 의거 모든 ACB에 필수적으로 보유되어야 하는 것으로서, 차단부가 트립신호에 의해 즉시 개방된 후 ACB 충전 중 재투입신호에 의한 ACB 투입을 방지한다.
그러나, 1차 정전 이후 ACB 충전 완료 전에 2차 순간정전 발생시에는 상기한 펌핑 방지회로에 의해 ACB가 자동 투입되지 않아 현장에서 ACB를 수동으로 투입하여야 한다.
게다가, ACB를 수동으로 투입하여야 하는 경우, 수용가는 ACB가 투입되기까지 장시간 정전을 경험하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 상용전원 무전압 또는 저전압 발생시, 수용가는 예비 ACB를 투입 동작지연시간 동안 1차 정전을 경험하고 상용전원 복구시 상용 ACB 투입 동작지연시간 동안 2차 정전을 경험하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 상용전원이 정전되면 상용 차단기의 개방을 지연시키면서 충전부를 통해 상용 차단기를 충전시킴으로써, 연속 정전시에도 상용 차단기를 투입할 수 있도록 한 배전반 차단기 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 배전선로를 통한 상용전원의 전력 상태를 감지하는 계전기; 상기 계전기에 의해 감지된 상기 상용전원의 전력 상태에 따라 투입 또는 개방되는 상용 차단기; 및 상기 상용 차단기에 전력을 공급하여 상기 상용 차단기를 충전시키는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 상용 차단기는 상기 상용전원의 전력상태가 정전상태에서 정상상태로 복구되는 순간 투입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 계전기는 상기 배전선로를 통한 상용전원을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에 의해 감지된 상용전원이 차단되거나 기 설정된 전압 기준치 이하인지 여부에 따라 상기 상용전원이 정전상태와 정상상태 중 어느 하나로 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 상용 차단기는 상기 상용전원이 정상상태에서 정전상태가 되면 기 설정된 동작지연시간이 경과한 후 개방되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 충전부는 상기 상용전원이 정상상태에서 정전상태가 되면 상기 상용 차단기에 전력을 공급하여 상기 상용 차단기를 충전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 상용 차단기는 상기 동작지연시간이 경과한 후 상기 상용전원이 정상상태가 되면 상기 상용전원이 정상상태가 되는 순간 투입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 동작지연시간은 상기 상용 차단기의 상용 차단기 스프링 충전시간보다 상대적으로 긴 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 동작지연시간은 상기 충전부의 배터리 전압에 따라 증감되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 상용 차단기의 투입 여부에 따라 예비전원을 공급받아 부하측에 전력을 공급하는 예비 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 충전부는 상기 상용전원이 정상상태에서 정전상태가 되면 상기 예비 차단기에 전력을 공급하여 상기 예비 차단기를 충전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 예비 차단기는 상기 상용 차단기가 개방되는 순간 투입되고 상기 상용 차단기가 투입되는 순간 개방되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 상용전원이 정전되면 상용 차단기의 개방을 지연시키면서 충전부 상용회로 또는 충전부 상용회로 정전시 배터리를 통해 상용 차단기를 충전시킴으로써, 상용 차단기의 충전시간을 확보하고 연속 정전시에도 상용 차단기를 투입할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 순간정전이 ACB Lock-Out에 따라 일시정전으로 확대되는 것을 방지한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 정전 시간 및 정전 횟수를 감소시켜 경제적 손실을 최소화한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반 차단기 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 순간적인 정전시의 절체반 동작 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 일시적인 정전시의 절체반 동작 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2회 연속정전시 절체반 동작 메커니즘을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반 정전 복구 제어 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반 차단기 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 계전기(10), 상용 차단기(Air Circuit Breaker;ACB)(20), 충전부(40) 및 예비 차단기(30)를 포함한다.
계전기(10)는 배전선로를 통한 상용전원의 전력 전송 상태와 배전 상태 등의 전압 상태를 감지하여 상용 차단기(20)에 전달한다.
계전기(10)는 감지부(11) 및 판단부(12)를 포함한다.
감지부(11)는 배전선로를 통한 상용전원을 감지한다.
판단부(12)는 감지부(11)에 의해 감지된 상용전원이 정전상태인지 또는 정상상태인인지를 판단한다. 판단부(12)는 감지부(11)에 의해 감지된 상용전원이 차단되는지 또는 상용전원이 기 설정된 전압 기준치 이하인지 여부에 따라 상용전원이 정상 상태와 정전 상태 중 어느 하나로 판단한다.
충전부(40)는 상용전원 또는 별도의 외부전원으로부터 전력을 공급받고 상용차단기(20) 동작을 위해 전력(DC)을 공급함으로써, 상용 차단기(20)가 투입을 위한 ACB 스프링 차징(Charging)을 완료할 수 있도록 한다.
충전부(40)는 배터리(42) 및 충전 제어기(41)를 포함한다.
배터리(42)는 배터리(42)는 충전부의 상용전원 또는 외부전원이 정전상태가 되면 상용 차단기(20)의 동작에 필요한 전력을 상용 차단기(20)에 공급한다.
상용 차단기(20)의 투입에 필요한 DC 전압은 다양하게 설정될 수 있다. 예컨데, DC 전압은 50V, 60V, 70V, 80V, 90V, 100V, 110V, 125V 등으로 설정될 수 있다.
충전 제어기(41)는 상용전원이 정전상태(1차)가 된 후 정상상태가 되고, 정상상태에서 상용 차단기(20)가 충전 완료되기 전에 다시 정전상태(2차)가 되면, 충전부 전원회로를 통해 상용 차단기(20)의 충전에 필요한 전력을 상용 차단기(20)에 공급하거나, 또는 충전부 전원회로 정전시 배터리(42)를 통해 상용 차단기(20)의 충전에 필요한 전력을 상용 차단기(20)에 공급함으로써, 상용 차단기(20)의 충전이 완료되기 전에 다시 정전상태(2차)가 되더라도 상용 차단기(20)가 동작에 필요한 전력을 충분히 충전할 수 있도록 한다.
통상적으로, 상용전원이 정전상태(1차)가 된 후 상용전원이 정상상태가 되고, 이후 상용 차단기(20)가 충전 완료되기 전(27T가 경과하기 전)에 다시 정전상태(2차)가 되면, 상용 차단기(20)가 충전되지 않지 않고, 상용 차단기(20)가 투입되지 않는 문제가 발생한다.
이에, 충전 제어기(41)는 상용 차단기(20)에 전력을 공급하여 상용 차단기(20)가 충분히 충전될 수 있도록 한다.
이를 통해 상용전원이 연속적으로 정전상태가 되더라도 상용 차단기(20)가 안정적으로 투입될 수 있도록 한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 상용 차단기(20)는 개방된 상태에서 계전기(10)의 상용전원 감지 결과 상용전원이 정상상태로 복구되는 순간 투입된다. 이 경우는 상용전원이 정상상태이므로, 상용 차단기(20)에는 상용 차단기(20)의 투입에 필요한 전력이 공급되어 상용 차단기(20)는 충전된다.
한편, 상용전원이 정전상태(1차)가 된 후 정상상태가 되고, 정상상태에서 상용 차단기(20)가 충전 완료되기 전에 다시 정전상태(2차)가 되면, 동작지연시간 동안 충전부(40)는 상용 차단기(20)의 충전에 필요한 전력을 상용 차단기(20)에 공급함으로써, 충전 완료되기 전에 다시 정전상태(2차)가 되더라도 상용 차단기(20)가 충전될 수 있도록 한다.
이와 같이, 정상상태에서 상용 차단기(20)가 충전 완료되기 전에 다시 정전상태(2차)가 되는 경우, 충전부(40)가 상용 차단기(20)의 충전에 필요한 시간을 확보할 수 있도록 동작지연시간이 설정된다.
즉, 상용 차단기(20)는 계전기(10)에 의해 감지된 상용전원이 정전 상태(2차)가 된 후 기 설정된 동작지연시간이 경과하면 개방된다.
동작지연시간은 상용 차단기(20)를 충전시키는데 필요한 시간으로서, 상용 차단기 스프링 충전시간보다 상대적으로 길다. 이러한 동작지연시간은 상용전원이 정상상태가 된 시점부터 카운트될 수 있다.
즉, 상용전원이 정상상태가 된 후 동작지연시간이 경과하기 전에 상용전원이 다시 정전상태가 되더라도, 상용 차단기(20)는 동작지연시간이 경과할 때까지 상용 차단기를 충전하기 위한 충전전류가 지속적으로 투입됨으로써, 상용 차단기(20)는 이후 투입에 필요한 전력이 미리 충전될 수 있다.
따라서, 상용 차단기(20)는 투입에 필요한 전력이 사전에 충전됨으로서, 상용전원이 2차 정전상태가 된 후 정상상태로 복구되는 순간 투입될 수 있다.
즉, 상용 차단기(20)는 상용전원이 정전상태가 되더라도 동작지연시간이 경과한 후에 개방됨으로써 상기한 바와 같은 상용 차단기 스프링 충전시간을 충분히 확보할 수 있고, 이를 토대로 이후 상용전원이 정상상태가 되는 순간 즉각적으로 투입될 수 있다.
한편, 상기한 동작지연시간은 상용 차단기(20)의 충전시키기 위한 배터리(42)의 DC 전압에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이 경우, 배터리(42)의 DC 전압이 증가할수록 상용 차단기(20)의 충전 시간은 감소되므로, 동작지연시간도 배터리(42)의 DC 전압에 따라 증감할 수 있다. 예컨데, 동작지연시간은 배터리(42)의 DC 전압이 증가할수록 감소하고 DC 전압이 감소할수록 증가할 수 있다.
예비 차단기(30)는 상용 차단기(20)가 개방되면 투입되고 상용 차단기(20)가 투입되면 개방된다. 이와 같이, 예비 차단기(30)는 상용 차단기(20)가 개방되면 투입되고 상용 차단기(20)가 투입되면 개방되어 별도의 예비전원을 수용가에 공급함으로써, 수용가의 정전시간을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반 차단기 제어 장치의 동작 과정을 도 2 내지 도 4 를 참조하여 설명한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 순간적인 정전시의 절체반 동작 메커니즘을 나타낸 도면이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 일시적인 정전시의 절체반 동작 메커니즘을 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2회 연속정전시 절체반 동작 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 2 를 참조하면, 상용전원이 순간적인 1회 정전상태인 경우, 상용 차단기(20)가 상기한 동작지연시간이 경과한 후에 개방되는 것이 도시되었다. 도 2 에는 상용전원이 정전상태가 된 후 동작지연시간이 경과하기 전에 정상상태로 복구된 경우이다.
도 3 을 참조하면, 상용전원이 순간적인 1회 정전상태인 경우, 상용 차단기(20)가 상기한 동작지연시간이 경과한 후에 개방되는 것이 도시되었다. 도 3 에는 상용전원이 정전상태가 된 후 동작지연시간이 경과하여 상용 차단기(20)가 동작지연시간 경과 후 개방된 경우이다. 이때, 상용 차단기(20)는 상기한 바와 같이 동작지연시간이 경과한 후 개방되므로 정전횟수에 관계없이 충전부(40)에 의해 충전 상태가 된다.
도 4 를 참조하면, 상용전원이 연속정전된 경우, 상용전원이 정전상태(1차)가 된 후 동작지연시간이 경과하여 상용 차단기(20)가 동작지연시간 경과 후 개방되었다. 이때, 상용 차단기(20)는 상기한 바와 같이 동작지연시간이 경과한 후 개방되므로 연속정전이 발생되더라도 충전부(40)에 의해 충전 상태가 된다.
한편, 예비 차단기(30)는 상용 차단기(20)가 개방되는 순간 투입되어 예비전원이 수용가에 공급된다.
이후, 상용전원이 다시 정상상태가 되면, 상용 차단기(20)는 이미 충전된 전력으로 즉각적으로 투입되어 상용전원이 수용가에 공급되고 이때 상용전원에 의해서 상용 차단기(20)가 충전된다.
반면에, 예비 차단기(30)는 상기한 바와 같이 상용 차단기(20)가 투입됨에 따라 개방된다.
한편, 상기한 과정에서 상용 차단기(20)의 충전이 완료되기 전에 상용전원이 다시 정전상태(2차)가 되면, 상용 차단기(20)는 상기한 동작지연시간이 경과할 때까지 계속 투입된 상태를 유지한다.
이때, 배터리(42)는 상용전원이 정전상태가 되더라도 상용 차단기(20)에 지속적으로 전력을 공급하여 상용 차단기(20)를 계속 충전시킨다. 이 경우 상용 차단기(20)는 동작지연시간이 경과할 때까지 계속 충전되므로 완충될 수 있다.
상용 차단기(20)는 동작지연시간이 경과하면 개방되고, 예비 차단기(30)는 상용 차단기(20)가 개방됨에 따라 투입되어 예비전원을 수용가에 공급한다.
이후, 상용전원이 다시 정상상태로 복구되면, 상용 차단기(20)는 미리 충전된 전력을 이용하여 즉각적으로 투입됨으로써 상용전원이 수용가에 연속적으로 공급될 수 있도록 한다. 이때, 예비 차단기(30)는 상용 차단기(20)가 투입됨에 따라 개방된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 상용전원이 정전되면 상용 차단기의 개방을 지연시키면서 충전부 상용회로 또는 충전부 상용회로 정전시 배터리를 통해 상용 차단기를 충전시킴으로써, 상용 차단기의 충전시간을 확보하고 연속 정전시에도 상용 차단기를 투입할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 순간정전이 ACB Lock-Out에 따라 일시정전으로 확대되는 것을 방지한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전반 차단기 제어 장치는 정전 시간 및 정전 횟수를 감소시켜 경제적 손실을 최소화한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 계전기 11: 감지부
12: 판단부 20: 상용 차단기
30: 예비 차단기 40: 충전부
41: 충전 제어기 42: 배터리

Claims (11)

  1. 배전선로를 통한 상용전원의 전력 상태를 감지하는 계전기;
    상기 계전기에 의해 감지된 상기 상용전원의 전력 상태에 따라 투입 또는 개방되는 상용 차단기; 및
    상기 상용 차단기에 전력을 공급하여 상기 상용 차단기를 충전시키는 충전부를 포함하는 배전반 차단기 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상용 차단기는 상기 상용전원의 전력상태가 정전상태에서 정상상태로 복구되는 순간 투입되는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 계전기는
    상기 배전선로를 통한 상용전원을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부에 의해 감지된 상용전원이 차단되거나 기 설정된 전압 기준치 이하인지 여부에 따라 상기 상용전원이 정전상태와 정상상태 중 어느 하나로 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 상용 차단기는
    상기 상용전원이 정상상태에서 정전상태가 되면 기 설정된 동작지연시간이 경과한 후 개방되는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 충전부는
    상기 상용전원이 정상상태에서 정전상태가 되면 상기 상용 차단기에 전력을 공급하여 상기 상용 차단기를 충전시키는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 상용 차단기는
    상기 동작지연시간이 경과한 후 상기 상용전원이 정상상태가 되면 상기 상용전원이 정상상태가 되는 순간 투입되는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 동작지연시간은
    상기 상용 차단기의 상용 차단기 스프링 충전시간보다 상대적으로 긴 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 동작지연시간은
    상기 충전부의 배터리 전압에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 상용 차단기의 투입 여부에 따라 예비전원을 공급받아 부하측에 전력을 공급하는 예비 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 충전부는
    상기 상용전원이 정상상태에서 정전상태가 되면 상기 예비 차단기에 전력을 공급하여 상기 예비 차단기를 충전시키는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 예비 차단기는
    상기 상용 차단기가 개방되는 순간 투입되고 상기 상용 차단기가 투입되는 순간 개방되는 것을 특징으로 하는 배전반 차단기 제어 장치.
KR1020200034645A 2020-03-20 2020-03-20 배전반 차단기 제어 장치 KR20210117836A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102530444B1 (ko) * 2022-11-15 2023-05-11 주식회사 아우라시스 비상문 자동 개폐 장치 및 그 제어 방법

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