JP2015104297A - Electric leak monitoring and protection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の分散型電源が連系された交流配電系統において、漏電が発生していない回路が不要に遮断されるのを防止するようにした漏電監視保護システムに関するものである。 The present invention relates to a leakage monitoring and protection system for preventing a circuit in which leakage has not occurred from being unnecessarily interrupted in an AC distribution system in which various distributed power sources are interconnected.
図6は、低圧配電系統における従来の漏電監視保護方式を示している。
図6において、10は一次側が電力系統に接続された配電変圧器であり、その二次側は接地されていると共に、配線用遮断器20を介してa点により分岐して配線用遮断器21,22にそれぞれ接続されている。
配線用遮断器21には線路31を介して負荷51が接続され、配線用遮断器22には線路32を介して負荷52が接続されている。配線用遮断器21は、線路31上の零相変流器41の検出信号が入力される漏電リレー21Rによって駆動され、配線用遮断器22は、線路32上の零相変流器42の検出信号が入力される漏電リレー22Rによって駆動されるようになっている。
なお、配線用遮断器21,22及び漏電リレー21R,22Rに代えて、漏電遮断器が用いられることもある。
FIG. 6 shows a conventional leakage monitoring and protection system in a low voltage distribution system.
In FIG. 6,
A
An earth leakage breaker may be used instead of the
いま、配線用遮断器20,21,22が全て投入されている状態において、例えば線路32の地点(事故点)Fで漏電が発生すると、図中、実線で示すように、漏洩電流Ig1が配線用遮断器20,22及び大地を経由して流れる。この漏洩電流Ig1は零相変流器42により検出されて漏電リレー22Rを動作させ、配線用遮断器22が遮断されるため、故障回路、すなわち線路32及び負荷52が系統から遮断されることになる。この時、電力系統から線路31側に漏洩電流が流れることはなく、配線用遮断器21は閉状態を保っているので、負荷51に対しては支障なく電力を供給することができる。
Now, in the state where all the
次に、図7は、分散電源が連系された低圧配電系統に、図6と同様の漏電監視保護方式を適用した例である。
図7において、線路31には負荷51の他に分散型電源60が接続されている。この分散型電源60は、例えばエンジン発電機、太陽光発電機、風力発電機等であり、線路31、配線用遮断器21,20及び配電変圧器10を介して電力系統に連系している。なお、線路31,32には、有効電力、無効電力等を監視するための電力監視装置71,72がそれぞれ接続されている。
Next, FIG. 7 is an example in which the same leakage monitoring protection system as that in FIG. 6 is applied to a low-voltage distribution system in which distributed power sources are interconnected.
In FIG. 7, a
この低圧配電系統において、配線用遮断器20,21,22が全て投入されている時に線路32の地点Fで漏電が発生すると、前記同様の経路で漏洩電流Ig1が流れるため、配線用遮断器22が動作して線路32及び負荷52が系統から遮断される。
また、この系統構成では、配線用遮断器22が遮断されるまでは、線路31側の分散型電源60から線路31,32を介して地点Fを経由する回路に漏洩電流Ig2が流れるので、漏電リレー21Rの動作により配線用遮断器21も遮断される。すなわち、線路31側では漏電が発生していないため電力系統から負荷51に引き続き給電可能であるにも関わらず、配線用遮断器21が不要な遮断動作を行うことになる。
In this low-voltage distribution system, if leakage occurs at the point F of the
Further, in this system configuration, since the leakage current Ig2 flows from the
このように配線用遮断器21の不要遮断動作が発生するのは、線路31に接続された分散型電源60が発電していること、及び、分散型電源60の非発電時における線路31側の漏電発生を考慮して、漏電リレー21Rにも漏電リレー22Rと同レベルの動作感度、動作時限等が設定されていることによる。
As described above, the unnecessary circuit breaker operation of the
ここで、低圧配電線路における他回路の遮断器の不要遮断動作を防止する従来技術としては、例えば図8,図9に示すものが知られている。
図8は、特許文献1に記載された漏電検出保護装置の構成図であり、11は二次側が接地された配電変圧器、43は零相変流器、81は分圧コンデンサにより接地相−大地間電圧Veを検出する電圧検出器、82は分圧コンデンサにより零相電圧V0を検出する零相電圧検出器、91は漏電リレーである。
この従来技術では、漏電リレー91が、接地相−大地間電圧Veと零相電圧V0とから求めた接地相の対地静電容量に対する充電電流を零相電流I0から差し引いて抵抗成分漏洩電流Igrを検出し、検出した漏洩電流Igrが設定レベルを超えた場合に自回路の負荷側の地絡事故と判断して遮断器を動作させ、所定の保護動作を行っている。
Here, as a prior art for preventing an unnecessary circuit breaker operation of a circuit breaker of another circuit in a low voltage distribution line, for example, those shown in FIGS. 8 and 9 are known.
FIG. 8 is a configuration diagram of the leakage detection protection device described in
In this prior art, the
また、図9は、特許文献2に記載された絶縁監視装置の構成図であり、12は二次側が非接地の配電変圧器、13は接地用変圧器(EVT)、43は零相変流器、82は分圧コンデンサからなる零相電圧検出器、83は同じく分圧コンデンサからなる相電圧検出器、92は絶縁監視部である。
この従来技術では、絶縁監視部92が、零相電圧検出値、相電圧検出値及び零相電流I0を用いてベクトル演算を行い、地点Fの絶縁抵抗値や抵抗成分漏洩電流Igrを算出して表示出力等を行っている。
FIG. 9 is a block diagram of the insulation monitoring device described in Patent Document 2, wherein 12 is a distribution transformer whose secondary side is ungrounded, 13 is a grounding transformer (EVT), and 43 is a zero-phase current transformer. , 82 is a zero-phase voltage detector composed of a voltage dividing capacitor, 83 is a phase voltage detector also composed of a voltage dividing capacitor, and 92 is an insulation monitoring unit.
In this prior art, the
更に、他の従来技術として、配電系統の電圧、電流等を検出して複数の負荷回路の電力、電力量等を監視すると共に、線路の漏電・絶縁監視機能を備えた監視装置や監視システムが特許文献3,4に記載されている。
Furthermore, as another conventional technique, there are a monitoring device and a monitoring system having a function of monitoring a leakage current and insulation of a line as well as monitoring a power and an electric energy of a plurality of load circuits by detecting a voltage and a current of a distribution system. It is described in
特許文献1,2に記載された従来技術では、零相電圧を基準にして漏洩電流の方向判別を行うため零相電圧検出器が必要であり、特に、非接地系統を対象とする特許文献2では、更に接地用変圧器を設置する必要があるので、これらが回路の大型化やコスト増加の原因となっていた。また、線路の相線式(三相三線式など)の初期設定等も煩雑であった。
更に、特許文献3,4には、回路や設備の状態監視用に求めた電力情報を、漏電・絶縁監視に有効利用する着想は示されていない。
In the prior art described in
Furthermore,
そこで、本発明の解決課題は、零相電圧を検出することなく、また、接地系統、非接地系統を問わずに、分散型電源の発電時における線路の電力情報を利用して自己の線路の不要遮断を防止するようにした漏電監視保護システムを提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to detect the power of the own line by using the power information of the line at the time of power generation of the distributed power source without detecting the zero-phase voltage, regardless of the grounded system or the non-grounded system. An object of the present invention is to provide a leakage monitoring and protection system that prevents unnecessary interruptions.
上記課題を解決するために、請求項1に係る漏電監視保護システムは次のように構成されている。
すなわち、本発明の漏電監視保護システムは、図1に示すように、一次側が電力系統Aに接続された配電変圧器Bの二次側に主開閉手段Cを介して接続され、かつ、互いに分岐している第1の線路D1及び第2の線路D2と、第1の線路D1に設置されて漏電発生時に開動作する第1の開閉手段E1と、第2の線路D2に設置されて漏電発生時に開動作する第2の開閉手段E2と、第1の線路D1の電圧及び電流から有効電力を演算する有効電力演算手段Hと、この有効電力が、第1の開閉手段E1を介して第1の線路D1及び第2の線路D2の分岐点に向かう逆潮流電力であることを判別して動作遅延指令STDを出力する方向判別手段Iと、動作遅延指令STDにより、第1の開閉手段E1の開動作を第2の開閉手段E2の開動作よりも一定時間遅延させる遅延手段Jと、を備え、第1の線路D1には、第1の開閉手段E1を介して電力系統Aから給電される第1の負荷F1と、第1の開閉手段E1を介して電力系統Aに連系する分散型電源Gと、が接続され、第2の線路D2には、第2の開閉手段E2を介して電力系統Aから給電される第2の負荷F2が接続されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the leakage monitoring and protection system according to
That is, as shown in FIG. 1, the leakage monitoring and protection system according to the present invention is connected to the secondary side of the distribution transformer B whose primary side is connected to the power system A via the main switching means C and is branched from each other. The first line D 1 and the second line D 2 , the first opening / closing means E 1 installed on the first line D 1 and opening when a leakage occurs, and the second line D 2 The second opening / closing means E 2 that is installed and opens when leakage occurs, the active power calculating means H that calculates the active power from the voltage and current of the first line D 1 , and this active power is the first opening / closing. A direction discriminating means I for discriminating that it is a reverse power flow toward the branch point of the first line D 1 and the second line D 2 via the means E 1 and outputting an operation delay command S TD ; the command S TD, open the first opening operation of the opening and closing means E 1 of the second switching means E 2 And a delay means J for delaying a predetermined time than work, the first line D 1, the first and the load F 1 fed from the electric power system A through the first switching means E 1, the a dispersion type power source G for interconnection to the power system a through the first switching means E 1, is connected to the second line D 2, power from the electric power system a through the second switching means E 2 second load F 2 is characterized in that it is connected to be.
また、請求項2に係る漏電監視保護システムは、請求項1において、前記主開閉手段Cが、この主開閉手段Cと、第1の線路D1及び第2の線路D2の分岐点と、の間の線路の漏電発生時に開動作するものである。
Further, leakage monitoring protection system according to claim 2, in
請求項3に係る漏電監視保護システムは、請求項1または2における有効電力演算手段H及び方向判別手段Iが、第1の線路D1の電力を監視する電力監視装置の一部を構成することを特徴とする。
Leakage monitoring protection system according to
請求項4に係る漏電監視保護システムは、請求項1または2における遅延手段Jが、第1の線路D1の漏電を検出して第1の開閉手段E1を遮断するための漏電リレーの一部を構成することを特徴とする。
Leakage monitoring protection system according to claim 4, the delay unit J in
本発明によれば、零相電圧を検出する方法によらず、分散型電源が接続された自己の線路の有効電力が逆潮流電力であることを判別して他の線路における漏電発生を検出し、自己の線路の開閉手段の動作を遅延させて不要な遮断動作を防止することができる。このため、零相電圧検出器や非接地系統における接地用変圧器が不要であり、接地、非接地を問わずに簡単な回路構成によって不要な遮断動作の解消が可能である。
また、有効電力の演算やその方向判別による逆潮流電力の検出は、線路の有効電力、無効電力等を監視する既存の電力監視装置がもともと有する機能を利用して容易に実現できるから、低コストにて提供することができる。
According to the present invention, regardless of the method of detecting the zero-phase voltage, it is determined that the effective power of the own line to which the distributed power source is connected is reverse power flow, and the occurrence of leakage in the other line is detected. The operation of the opening / closing means for the own line can be delayed to prevent unnecessary blocking operation. This eliminates the need for a zero-phase voltage detector or a grounding transformer in a non-grounded system, and can eliminate an unnecessary breaking operation with a simple circuit configuration regardless of grounding or non-grounding.
In addition, the detection of reverse power flow by calculating active power and determining its direction can be easily realized by using the functions originally possessed by existing power monitoring devices that monitor active power, reactive power, etc. of the line. Can be provided.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図2は、図1に示した漏電監視保護システムを具体化した本発明の実施形態の構成図であり、図7における各部と同一の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention that embodies the leakage monitoring and protection system shown in FIG. 1. Components having the same functions as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. .
図2において、図7との相違点を中心に説明すると、配電変圧器10に接続された配線用遮断器20の負荷側には零相変流器43が設けられ、その検出信号は配線用遮断器20を動作させるための漏電リレー20Rに入力されている。
また、線路31の配線用遮断器21を動作させる漏電リレー110、及び線路31の有効電力、無効電力等を監視する電力監視装置120は、図7に示した漏電リレー21R及び電力監視装置71に、後述する機能をそれぞれ追加して構成されている。なお、電力監視装置120には、線路31の電圧を検出する電圧検出器44と、同じく電流を検出する電流検出器45が接続されている。
ここで、電圧検出器44は必要不可欠なものではなく、線路31の電圧を電力監視装置120に直接入力できる場合には不要であり、場合によっては、電圧検出器44の代わりに計器用変圧器(PT)を用いて線路31の電圧を電力監視装置120に入力しても良い。
In FIG. 2, the difference from FIG. 7 will be mainly described. A zero-
Further, the
Here, the
ここで、図2の配電変圧器10は図1における配電変圧器Bに、配線用遮断器20,零相変流器43及び漏電リレー20Rは同じく主開閉手段Cに、線路31,32は同じく第1,第2の線路D1,D2に、配線用遮断器21,零相変流器41及び漏電リレー110は同じく第1の開閉手段E1に、配線用遮断器22,零相変流器42及び漏電リレー22Rは同じく第2の開閉手段E2に、負荷51,52は同じく第1,第2の負荷F1,F2にそれぞれ対応している。また、図2の漏電リレー110及び電力監視装置120は、図1における有効電力演算手段H、方向判別手段I及び遅延手段Jとしても機能する。
Here, the
次に、図3は、上記漏電リレー110及び電力監視装置120を備えた漏電監視保護装置100の構成図であり、この漏電監視保護装置100は、図1の有効電力演算手段H、方向判別手段I及び遅延手段Jを実現するものである。
Next, FIG. 3 is a configuration diagram of a leakage monitoring and protection device 100 including the
図3において、漏電リレー110は、零相変流器41に接続された漏洩電流検出部111と、漏洩電流検出値が設定レベルを超えた時に漏電検出信号を出力するレベル判定部112と、漏電検出信号を動作遅延指令STDにより一定時間(遅延時間)遅延させるタイマ113と、その出力信号に基づいて配線用遮断器21に対する遮断指令SCBを出力する出力部114と、を備えている。ここで、タイマ113に設定される上記の遅延時間は、図2の線路32に漏電が発生してから漏電リレー22Rの動作により配線用遮断器22が遮断動作するまでの時間よりも長くなっている。
In FIG. 3, a
また、電力監視装置120は、電圧検出器44の出力信号により線路31の電圧を検出する電圧検出部121と、電流検出器45の出力信号により線路31の電流を検出する電流検出部122と、これらの検出部121,122による各検出値を用いて線路31の有効電力を演算する有効電力演算部123と、有効電力の方向(極性)が負荷51側でなく逆方向(図2における配線用遮断器21から分岐点aに向かう方向)であり、いわゆる逆潮流電力が発生していることを検出する方向判別部124と、を備えている。ここで、逆潮流電力の発生は、周知のように、ベクトルとしての電流,電圧を用いて演算される有効電力の極性に基づいて、容易に検出可能である。なお、電圧検出器44が必要不可欠なものではない点は、前述したとおりである。
上記の有効電力演算部123及び方向判別部124には、線路31の有効電力、無効電力等を監視する電力監視装置がもともと有する機能を利用することができる。
In addition, the
The active
次に、この実施形態の動作を図4,図5を参照しつつ説明する。
図4に示すように、配線用遮断器20,21,22が全て投入されている状態で、負荷52に近い線路32上の地点Fで漏電が発生した場合を想定する。この場合、図7と同様に配電変圧器10から線路32及び地点Fを介した実線の経路で漏洩電流Ig1が流れるため、配線用遮断器22が動作して線路32及び負荷52が系統から遮断される。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, a case is assumed in which leakage occurs at a point F on the
このとき、線路31の分散型電源60が発電中であると、配線用遮断器22が遮断されるまでの期間は、線路31,32から地点Fを介した経路で漏洩電流が流れる。従って、図3,図4の電力監視装置120では、図3における有効電力演算部123が演算した有効電力の極性を方向判別部124が判別することにより、逆潮流電力PRが発生していることを検出可能である。
At this time, if the distributed
これにより、方向判別部124からタイマ113に向けて動作遅延指令STDが出力され、タイマ113は、線路31を流れる漏洩電流によりレベル判定部112から出力された漏電検出信号を、前記遅延時間だけ遅延させて漏電リレー110内の出力部114に送出する。このため、出力部114からは、漏電を検出してから前記遅延時間を経過した後に遮断指令SCBが出力されることになるが、遅延時間を経過する以前に線路32の配線用遮断器22が遮断動作することにより、線路31の漏洩電流すなわち逆潮流電力PRが消失するので、レベル判定部112の出力や動作遅延指令STDがリセットされ、出力部114から遮断指令SCBが出力されることはない。
従って、漏電が発生した線路32のみを配線用遮断器22が電力系統から切り離し、漏電が発生していない線路31については、配線用遮断器21を動作させずに電力系統から引き続き負荷51に給電することが可能になる。
As a result, the operation delay command S TD is output from the
Therefore, the
次に、図5に示すように、線路31,32の分岐点aと配線用遮断器22との間で漏電が発生した場合を想定する。
この場合、配電変圧器10から配線用遮断器20及び線路32を介して地点Fを経由する漏洩電流Ig3が流れるので、漏電リレー20Rが動作して配線用遮断器20が遮断される。これにより、電力系統から負荷51,52側に給電されることはない。
Next, as shown in FIG. 5, a case is assumed where a leakage occurs between the branch point a of the
In this case, since the leakage current Ig3 passing through the point F flows from the
一方、分散型電源60が発電中であると、線路31、配線用遮断器21及び線路32を介して地点Fを経由する漏洩電流Ig4が流れる。この漏洩電流Ig4は逆潮流電力PRを発生させるため、前述したように、図3の有効電力演算部123及び方向判別部124が動作して動作遅延指令STDを発生させ、その後に出力される遮断指令SCBにより配線用遮断器21が遮断されることになる。
この場合には、地点Fでの漏電発生から線路31の配線用遮断器21が遮断されるまでに時間遅れが生じるが、漏電リレー110内のタイマ113による遅延時間を必要最小限に設定しておけば、運用上の不都合は特に生じない。
On the other hand, when the distributed
In this case, there is a time delay from the occurrence of leakage at the point F until the
なお、本発明は、図2において線路31が更に分岐してその分岐先の線路に配線用遮断器,負荷,分散型電源,漏電リレー,電力監視装置が接続される場合のように、電力系統から見て複数の階層の負荷に給電する低圧配電系統にも適用することができる。この場合には、最下層から最上層に向かうに従って漏電リレー内のタイマに設定する遅延時間を長くすれば良い。これにより、例えば、図4に示した線路32側の地点Fにおける漏電発生時にも、線路31側の最上層の配線用遮断器21が真っ先に遮断されるような事態を回避することができ、電力系統から各階層の負荷に対して継続的に給電することができる。
In the present invention, the
本発明は、配電変圧器の二次側の接地、非接地を問わず、一部の線路に負荷及び分散型電源が並列的に接続されているような配電系統に利用可能である。 The present invention is applicable to a distribution system in which a load and a distributed power source are connected in parallel to some lines regardless of whether the secondary side of the distribution transformer is grounded or ungrounded.
A:電力系統
B:配電変圧器
C:主開閉手段
D1:第1の線路
D2:第2の線路
E1:第1の開閉手段
E2:第2の開閉手段
F1:第1の負荷
F2:第2の負荷
G:分散型電源
H:有効電力演算手段
I:方向判別手段
J:遅延手段
10:配電変圧器
20,21,22:配線用遮断器
20R,21R,22R:漏電リレー
31,32:線路
41,42,43:零相変流器
44:電圧検出器
45:電流検出器
51,52:負荷
60:分散型電源
71A,72:電力監視装置
100:漏電監視保護装置
110:漏電リレー
111:漏洩電流検出部
112:レベル判定部
113;タイマ
114:出力部
120:電力監視装置
121:電圧検出部
122:電流検出部
123:有効電力演算部
124:方向判別部
A: Power system B: Distribution transformer C: Main switching means D 1 : First line D 2 : Second line E 1 : First switching means E 2 : Second switching means F 1 : First Load F 2 : Second load G: Distributed power source H: Active power calculation means I: Direction determination means J: Delay means 10:
Claims (4)
前記第1の線路に設置されて漏電発生時に開動作する第1の開閉手段と、
前記第2の線路に設置されて漏電発生時に開動作する第2の開閉手段と、
前記第1の線路の電圧及び電流から有効電力を演算する有効電力演算手段と、
前記有効電力が、前記第1の開閉手段を介して前記第1の線路及び第2の線路の分岐点に向かう逆潮流電力であることを判別して動作遅延指令を出力する方向判別手段と、
前記動作遅延指令により、前記第1の開閉手段の開動作を前記第2の開閉手段の開動作よりも一定時間遅延させる遅延手段と、
を備え、
前記第1の線路には、前記第1の開閉手段を介して前記電力系統から給電される第1の負荷と、前記第1の開閉手段を介して前記電力系統に連系する分散型電源と、が接続され、
前記第2の線路には、前記第2の開閉手段を介して前記電力系統から給電される第2の負荷が接続されていることを特徴とする漏電監視保護システム。 A first line and a second line that are connected to the secondary side of the distribution transformer, the primary side of which is connected to the power system, via the main switching means and are branched from each other;
A first opening / closing means that is installed in the first line and opens when an electric leakage occurs;
A second opening / closing means that is installed in the second line and opens when a leakage occurs;
Active power calculation means for calculating active power from the voltage and current of the first line;
Direction determining means for determining that the active power is reverse power flowing toward the branch point of the first line and the second line via the first opening / closing means and outputting an operation delay command;
Delay means for delaying the opening operation of the first opening / closing means by a certain time from the opening operation of the second opening / closing means by the operation delay command;
With
The first line includes a first load fed from the power system via the first switching means, and a distributed power source linked to the power system via the first switching means. , Is connected,
A leakage monitoring and protection system, wherein a second load fed from the power system is connected to the second line via the second switching means.
前記主開閉手段が、この主開閉手段と、前記第1の線路及び前記第2の線路の分岐点と、の間の線路の漏電発生時に開動作することを特徴とする漏電監視保護システム。 In the leakage monitoring and protection system according to claim 1,
The leakage monitoring and protection system, wherein the main switching means opens when a leakage occurs in the line between the main switching means and the branch point of the first line and the second line.
前記有効電力演算手段及び前記方向判別手段が、前記第1の線路の電力を監視する電力監視装置の一部を構成していることを特徴とする漏電監視保護システム。 In the leakage monitoring and protection system according to claim 1 or 2,
The leakage monitoring and protection system, wherein the active power calculation means and the direction determination means constitute a part of a power monitoring device that monitors the power of the first line.
前記遅延手段が、前記第1の線路の漏電を検出して前記第1の開閉手段を遮断するための漏電リレーの一部を構成していることを特徴とする漏電監視保護システム。 In the leakage monitoring and protection system according to claim 1 or 2,
The leakage monitoring and protection system according to claim 1, wherein the delay means constitutes a part of a leakage relay for detecting leakage of the first line and interrupting the first switching means.
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JPH09135535A (en) * | 1995-11-06 | 1997-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Static-type reactive power compensator |
JP2001224129A (en) * | 1999-11-29 | 2001-08-17 | Canon Inc | Generation system and its installation method |
JP2003158820A (en) * | 2001-11-16 | 2003-05-30 | Togami Electric Mfg Co Ltd | Device and method of controlling load switch driving |
-
2013
- 2013-11-28 JP JP2013245871A patent/JP6210299B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09135535A (en) * | 1995-11-06 | 1997-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Static-type reactive power compensator |
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