KR20220113896A - 유효 상정고장 검출 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
계통 영향 분석을 위한 상정고장 모의시 전체 상정고장 리스트 중에서 유효한 상정고장 리스트를 추출하도록 한 유효 상정고장 검출 장치 및 방법을 제시한다. 제시된 유효 상정고장 검출 장치는 유효 상정고장 검출 대상 지역의 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 근거로 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 구성하고, 구성한 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 근거로 생성한 유효 상정고장 리스트 중에서 관심 지역 내의 유효 상정고장들을 검출하여 조류계산을 수행한다.
Description
본 발명은 유효 상정고장 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력계통의 안정적인 계통운영을 위한 계통 영향 분석시 모의되는 상정고장에서 유효한 상정고장을 검출하는 유효 상정고장 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
전력계통에서는 신규 송전선로의 건설, 전력설비의 휴전 등과 같이 계통의 연결상태에 변동사항이 발생하는 경우 안정적인 계통운영을 위해서 상정고장을 모의하여 변동사항에 따른 계통 영향을 분석한다. 이때, 상정고장은 전력계통의 선로, 변압기 탈락 등의 계통 고장을 사전에 모의하는 것으로, 전력설비의 신설, 조작(휴전)시 안정적인 계통운영을 위해 필수적으로 검토되어야 하는 항목이다.
하지만, 종래에는 유효 상정고장의 범위 선별에 대한 분석기법이 부재하여, 관심지역 전체에 대해 상정고장을 모의하고 계통 영향을 분석해왔다. 여기서, 유효 상정고장의 범위는 조작(신규) 설비로 인해 계통에 영향을 받는 범위를 의미하며, 관심지역은 관리 대상인 계통 혹은 송전망 운영자의 업무 관할지역을 의미한다. 이때, 계통 영향 분석은 비선형 방정식 형태의 조류계산 알고리즘을 수행하여 계통의 전압, 유/무효전력의 흐름을 파악하는 과정으로, 비선형 방정식을 이용하기 때문에 반복 수행에 따른 연산 부하가 크다.
또한, 종래에는 계통 영향 분석을 위해 관심지역 전체에 대한 계통영향을 분석하기 때문에, 불필요하게 과도한 지역에 대한 계통검토(영향평가)를 수행하여 시스템 연산 소요시간 증대 등의 효율성 측면에서 문제점이 있다.
특히, EMS 등의 시스템에서는 실시간으로 빠른 연산을 요구하기 때문에, 불필요한 연산량의 증대는 시스템 부하를 증가시켜 시스템 성능이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 계통 영향분석을 위해 대표적인 알고리즘인 조류계산을 이용하며, 조류계산은 비선형 방정식 해를 탐색하는 기법으로 하나의 해를 구하기 위해 반복법을 수행하기 때문에 조류계산 수행 횟수가 증가할수록 시스템 연산부담은 크게 증가한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 계통 영향 분석을 위한 상정고장 모의시 관심지역 전체 상정고장 리스트 중에서 유효한 상정고장 리스트를 추출하도록 한 유효 상정고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 변경 설비 정보를 이용하여 전력계통의 Y매트릭스 정보를 수정하여 전체 관심지역에 대해 모든 상정고장(조류계산)을 수행하지 않더라도 변경 설비가 계통에 미치는 범위를 산정하여 유효한 상정고장을 선별함으로써 상정고장수행 횟수를 줄여 시스템 효율을 향상시키도록 한 유효 상정고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출 장치는, 유효 상정고장 검출 대상 지역의 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 입력받는 입력부; 입력부에서 입력받은 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 근거로 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 구성하는 행렬 구성부; 및 행렬 구성부에서 생성한 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 근거로 유효 상정고장을 검출하여 유효 상정고장 리스트를 생성하는 유효 상정고장 검출부를 포함한다.
행렬 구성부는, 기본 계통 데이터를 근거로 제1어드미턴스 행렬인 Y 매트릭스를 구성한다.
행렬 구성부는, Y 매트릭스 및 변경 설비 정보를 근거로 제2어드미턴스 행렬인 Y' 매트릭스를 구성한다.
유효 상정고장 검출부는, 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬 각각의 역행렬인 Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스를 생성하고, Z 매트릭스와 Z' 매트릭스 및 기준값을 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성한다.
유효 상정고장 검출부는, Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스의 차이값에 대한 절대값을 Z 변화량으로 산출하고, Z 변화량 중에서 기준값 이상인 행렬 요소를 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성한다.
유효 상정고장 검출부는, Z 변화량을 구성하는 행렬 요소 중에서 기준값을 초과하는 행렬 요소의 모선번호 인덱스를 검출하고, 검출한 모선번호 인덱스를 포함하는 유효 상정고장 리스트를 생성한다.
유효 상정고장 검출부에서 생성한 유효 상정고장 리스트 및 관심지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성하는 관심지역 판단부를 더 포함할 수도 있다.
관심지역 판단부는, 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들 중에서 관심지역 내 모든 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들을 검출하고, 검출된 유효 상정고장들을 포함하는 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성한다.
관심지역 판단부에서 생성한 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장에 대한 조류를 연산하는 조류 연산부를 더 포함할 수도 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출 방법은, 유효 상정고장 검출 장치를 이용한 유효 상정고장 검출 방법에 있어서, 유효 상정고장 검출 대상 지역의 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 입력받는 단계; 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 근거로 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 구성하는 단계; 및 구성한 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 근거로 유효 상정고장을 검출하여 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계를 포함한다.
제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 구성하는 단계는, 기본 계통 데이터를 근거로 제1어드미턴스 행렬인 Y 매트릭스를 구성하는 단계; 및 Y 매트릭스 및 변경 설비 정보를 근거로 제2어드미턴스 행렬인 Y' 매트릭스를 구성하는 단계를 포함한다.
유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계에서는, 제1어드미턴스 행렬의 역행렬인 Z 매트릭스를 생성하는 단계; 제2어드미턴스 행렬의 역행렬인 Z' 매트릭스를 생성하는 단계; 및 Z 매트릭스와 Z' 매트릭스 및 기준값을 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계를 포함한다.
유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계는, Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스의 차이값에 대한 절대값을 Z 변화량으로 산출하는 단계; 및 Z 변화량 중에서 기준값 이상인 행렬 요소를 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계를 포함한다.
유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계는, Z 변화량을 구성하는 행렬 요소 중에서 기준값을 초과하는 행렬 요소의 모선번호 인덱스를 검출하는 단계; 및 검출한 모선번호 인덱스를 포함하는 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계를 포함한다.
유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계에서 생성한 유효 상정고장 리스트 및 관심지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계는, 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들 중에서 관심지역 내 모든 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들을 검출하는 단계; 및 검출된 유효 상정고장들을 포함하는 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계를 포함한다.
조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성하는 단계에서 생성한 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장에 대한 조류를 연산하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 유효 상정고장 검출 장치 및 방법은 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 반영한 어드미턴스 행렬들을 이용하여 유효 상정고장을 검출함으로써, 시스템 연산량을 최소화하여 효율적인 시스템 운영이 가능하고, 사용자에게 정제된 모의 결과를 제공하여 분석의 직관성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 유효 상정고장 검출 장치 및 방법은 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 근거로 구성한 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성하고, 생성한 유효 상정고장 리스트와 관심 지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 관심 지역 내의 유효 상정고장들에 대해서만 조류계산을 수행하여, 시스템 연산량을 최소화하여 효율적임 시스템 운영이 가능하고, 사용자에게 정제된 모의 결과를 제공하여 분석의 직관성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 입력부(110), 행렬 구성부(130), 유효 상정고장 검출부(150), 관심지역 판단부(170), 조류 연산부(190)를 포함하여 구성된다.
입력부(110)는 분석 대상인 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 입력받는다. 여기서, 변경 설비 정보는 신규 송전선로, 휴전 대상 설비 정보 등을 포함한다. 계통 데이터는 조류계산을 수행할 수 있는 입력 데이터 형태를 의미한다. 입력부(110)는 기본 계통 데이터를 행렬 연산부에게로 전송한다.
행렬 구성부(130)는 입력부(110)로부터 전송받은 기본 계통 데이터를 근거로 제1어드미턴스 행렬(이하, Y 매트릭스)을 구성한다. 즉, 행렬 구성부(130)는 기본 계통 데이터를 근거로 모선 간 연결 정보를 Y 매트릭스로 구성한다. 행렬 구성부(130)는 구성한 Y 매트릭스를 유효 상정고장 검출부(150)에게로 전송한다.
행렬 구성부(130)는 입력부(110)로부터 전송받은 변경 설비 정보를 반영한 제2어드미턴스 행렬(이하, Y' 매트릭스)을 구성한다. 즉, 행렬 구성부(130)는 기본 계통 데이터를 기준으로 구성된 Y 매트릭스에 변경 설비 정보를 반영하여 Y' 매트릭스를 구성한다. 행렬 구성부(130)는 구성한 Y' 매트릭스를 유효 상정고장 검출부(150)에게로 전송한다.
유효 상정고장 검출부(150)는 행렬 구성부(130)로부터 전송받은 Y 매트릭스 및 Y' 매트릭스를 근거로 유효 상정고장 리스트를 검출한다. 즉, 하기 수학식 1과 같이, 유효 상정고장 검출부(150)는 Y 매트릭스의 역행렬(이하, Z 매트릭스) 및 Y' 매트릭스의 역행렬(이하, Z' 매트릭스)을 생성한다. 여기서, Y 매트릭스, Y' 매트릭스, Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스의 관계는 도 2에 도시된 바와 같다.
유효 상정고장 검출부(150)는 Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스를 근거로 Z 변화량을 산출한다. 즉, 유효 상정고장 검출부(150)는 Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스의 차이값을 산출한다. 유효 상정고장 검출부(150)는 산출한 차이값의 절대값(즉, |Z-Z'|)을 Z 변화량으로 산출하며, Z 변화량(△Z)은 하기 수학식 2로 표현된다.
여기서, Z 변화량이 크다는 것은 곧 변경된 설비로 인해 계통의 임피던스 변화가 크다는 것을 의미한다. 계통의 임피던스 변화가 큰 곳이 해당 설비 변경에 따른 계통 민감도가 큰것을 의미한다.
따라서, 유효 상정고장 검출부(150)는 산출한 Z 변화량과 기준값(ε)을 근거로 유효 상정고장 리스트를 검출한다. 즉, 유효 상정고장 검출부(150)는 Z 변화량을 구성하는 행렬 요소 중에서 기준값(ε)보다 큰 값을 갖는 요소의 행, 열의 모선번호 인덱스(Index)를 검출한다. 유효 상정고장 검출부(150)는 검출한 모선번호 인덱스를 포함하는 유효 상정고장 리스트를 관심지역 판단부(170)에게로 전송한다. 여기서, 유효 상정고장 리스트는 유효 상정고장 범위 모선 리스트를 포함한다.
관심지역 판단부(170)는 유효 상정고장 검출부(150)로부터 전송받은 유효 상정고장 리스트 및 관심지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 유효 상정고장을 필터링한다. 즉, 관심지역 판단부(170)는 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들 중에서 관심지역 내 모든 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들만을 필터링한다. 관심지역 판단부(170)는 필터링 결과에 따라 검출된 유효 상정고장들을 포함하는 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 조류 연산부(190)에게로 전송한다.
조류 연산부(190)는 관심지역 판단부(170)로부터 수신한 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 근거로 조류계산을 수행한다. 즉, 조류 연산부(190)는 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들에 대해 계통데이터와 어드미턴스 행렬 정보를 이용하여 조류계산을 수행한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출(150) 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유효 상정고장 검출(150) 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 도 3의 유효 상정고장 리스트 생성 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 분석 대상의 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 입력받는다(S100). 이때, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 조류계산을 수행할 수 있는 형태의 기본 계통 데이터를 입력받는다. 유효 상정고장 검출 장치(100)는 신규 송전선로, 휴전 대상 설비 등을 포함하는 변경 설비 정보를 입력받는다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 입력된 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 근거로 제1어드미턴스 행렬(즉, Y 매트릭스) 및 제2어드미턴스 행렬(즉, Y' 매트릭스)를 생성한다(S200). 즉, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 기본 계통 데이터를 근거로 모선 간 연결 정보를 Y 매트릭스로 구성한다. 유효 상정고장 검출 장치(100)는 기본 계통 데이터를 기준으로 구성된 Y 매트릭스에 변경 설비 정보를 반영하여 Y' 매트릭스를 구성한다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성한다(S300). 이를 도 4를 참조하여 설명하면 아래와 같다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 Y 매트릭스의 역행렬인 Z 매트릭스를 생성한다(S310). 즉, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 기본 계통 데이터를 근거로 생성한 Y 매트릭스의 역행렬을 생성한다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 Y' 매트릭스의 역행렬인 Z' 매트릭스를 생성한다(S320). 즉, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 Y 매트릭스에 변경 설비 정보를 반영한 Y' 매트릭스의 역행렬을 생성한다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스를 근거로 Z 변화량을 산출한다(S330). 즉, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 산출한 Z 매트릭스 및 Z' 매트릭스의 차이값에 대한 절대값(즉, |Z-Z'|)을 Z 변화량으로 산출한다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 Z 변화량 및 기준값(ε)을 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성한다(S340). 여기서, Z 변화량이 크다는 것은 곧 변경된 설비로 인해 계통의 임피던스 변화가 크다는 것을 의미한다. 계통의 임피던스 변화가 큰 곳이 해당 설비 변경에 따른 계통 민감도가 큰 것을 의미한다. 따라서, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 Z 변화량을 구성하는 행렬 요소 중에서 기준값(ε)보다 큰 값을 갖는 요소의 행, 열의 모선번호 인덱스(Index)를 검출한다. 유효 상정고장 검출 장치(100)는 검출한 모선번호 인덱스를 포함하는 유효 상정고장 리스트를 생성한다. 이때, 유효 상정고장 리스트는 유효 상정고장 범위 모선 리스트를 포함한다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 생성한 유효 상정고장 리스트 및 관심지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성한다(S400). 즉, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들 중에서 관심지역 내 모든 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들만을 필터링한다. 유효 상정고장 검출 장치(100)는 필터링 결과에 따라 검출된 유효 상정고장들을 포함하는 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성한다.
유효 상정고장 검출 장치(100)는 생성한 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 근거로 조류계산을 수행한다(S500). 즉, 유효 상정고장 검출 장치(100)는 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들에 대해 계통데이터와 어드미턴스 행렬 정보를 이용하여 조류계산을 수행한다.
상술한 바와 같이, 유효 상정고장 검출 장치 및 방법은 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 반영한 어드미턴스 행렬들을 이용하여 유효 상정고장을 검출함으로써, 시스템 연산량을 최소화하여 효율적임 시스템 운영이 가능하고, 사용자에게 정제된 모의 결과를 제공하여 분석의 직관성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 유효 상정고장 검출 장치 및 방법은 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 근거로 구성한 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 근거로 유효 상정고장 리스트를 생성하고, 생성한 유효 상정고장 리스트와 관심 지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 관심 지역 내의 유효 상정고장들에 대해서만 조류계산을 수행하여, 시스템 연산량을 최소화하여 효율적인 시스템 운영이 가능하고, 사용자에게 정제된 모의 결과를 제공하여 분석의 직관성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 유효 상정고장 검출 장치
110: 입력부
130: 행렬 구성부 150: 유효 상정고장 검출부
170: 관심지역 판단부 190: 조류 연산부
130: 행렬 구성부 150: 유효 상정고장 검출부
170: 관심지역 판단부 190: 조류 연산부
Claims (1)
- 유효 상정고장 검출 대상 지역의 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 입력받는 입력부;
상기 입력부에서 입력받은 기본 계통 데이터 및 변경 설비 정보를 근거로 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 구성하는 행렬 구성부; 및
상기 행렬 구성부에서 생성한 제1어드미턴스 행렬 및 제2어드미턴스 행렬을 근거로 유효 상정고장을 검출하여 유효 상정고장 리스트를 생성하는 유효 상정고장 검출부를 포함하며,
상기 행렬 구성부는,
상기 기본 계통 데이터를 근거로 제1어드미턴스 행렬인 Y 매트릭스를 구성하고,
상기 행렬 구성부는,
상기 Y 매트릭스 및 상기 Y 매트릭스에 상기 변경 설비 정보를 반영하여 제2어드미턴스 행렬인 Y' 매트릭스를 구성하고,
상기 유효 상정고장 검출부에서 생성한 상기 유효 상정고장 리스트 및 관심지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 조류계산 대상 유효 상정고장 리스트를 생성하는 관심지역 판단부를 더 포함하며,
상기 유효 상정고장 리스트와 관심 지역 내 모든 상정고장 리스트를 근거로 관심 지역 내의 유효 상정고장들에 대해서만 조류계산이 수행되고,
상기 관심지역 판단부는,
상기 유효 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들 중에서 관심지역 내 모든 상정고장 리스트에 포함된 유효 상정고장들을 검출하는 것을 특징으로 하는 유효 상정고장 검출 장치.
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