标准电流互感器

2024-05-13

标准电流互感器(精选5篇)

标准电流互感器 篇1

0引言

电流互感器是工业用的进行电流变换的重要计量器具, 电流互感器的准确与否关系到国家、企业和广大群众的切身利益, 而电流互感器标准装置测量结果的不确定度评定对电流互感器的准确与否有着很大的影响。

1电流互感器标准装置测量结果的不确定度评定

依据JJG313-1994《电流互感器检定规程》, 采用准确度级别为0.001级, 量程为一次电流5 A~5 000 A、二次电流5 A的电流比较仪, 在温度为+10 ℃~+35 ℃、相对湿度≤80%的条件下, 检测准确度级别0.005级, 量程为一次电流5 A~5 000 A、二次电流5 A的电流互感器。将电流比较仪与被检电流互感器在相同额定变比的条件下采用比较法进行测量, 将互感器校验仪测得的电流上升、下降的两次比值差读数和相位差读数的算术平均值作为被测电流互感器在该额定变比时的比值差和相位差。符合以上条件的测量, 一般可直接使用本不确定度的评定方法。

首先建立数学模型, 比值差为:

fx=fp 。

式中:fx——被检电流互感器的比值差;

fp ——互感器校验仪上所测得的电流上升、下降比值差的算术平均值。

相位差为:

δx=δp 。

式中:δx——被检电流互感器的相位差;

δp ——互感器校验仪上电流上升、下降所测得的相位差的算术平均值。

fp和δp的标准不确定度u (fp) 和u (δp) 的来源主要有两方面:①由被测电流互感器的测量重复性引起的不确定度分项u (fp1) 和u (δp1) , 对其采用A类评定方法;②电流比较仪误差引起的不确定度分项u (fp2) 和u (δp2) , 对其采用B类评定方法。另外, 被测电流互感器证书值数据修约还产生一个不确定度分项u (fp3) 和u (δp3) 。

根据互感器校验仪的技术指标可知, 在被测量值较小时, 由于互感器校验仪误差引起的不确定度主要是由最小分度值引起的, 而该不确定度已包含在由测量重复性引起的不确定度分项u (fp1) 和u (δp1) 中, 因此, 当被测量值较小时, 由互感器校验仪误差引起的不确定度可以不必再另作分析。另外, 电流比较仪的变差、电源频率影响、电磁场影响等按规程规定的数值, 在测量不确定度评定中完全可以忽略。

标准不确定度分项u (fp1) 和u (δp1) 可以通过连续测量得到测量列, 采用A类方法进行评定。磁场影响等引起的不确定度已包含在此标准不确定度分项中, 故不另作分析评定。

2评定实例

对3台电流互感器, 在5 A/5 A量程、额定电流为100%时, 在重复性条件下各进行10次独立测量, 得到电流上升、下降比值差和相位差的算术平均值的测量列 (每次测量均重新接线) , 见表1和表2。根据文献[1], 计算合并样本标准差:

undefined。

式中:m为电流互感器的台数, sj为每台电流互感器测量时的样本标准差。

(1) 根据文献[1], 输入量fp的标准不确定度undefined, 自由度为v1 (fp1) =m× (n-1) , 其中n为每台互感器的测量次数, 所以v1 (fp1) =m× (n-1) =3× (10-1) =27。

输入量δp的标准不确定度undefinedrad, 自由度为v1 (δp1) =m× (n-1) =3× (10-1) =27。

(2) 标准不确定度分项u (fp2) 和u (δp2) 主要是电流比较仪误差引起的, 电流比较仪经上级检定合格, 其比值差最大允许误差为±10×10-6, 半宽af=10×10-6;其相位差最大允许误差为±10×10-6rad, 半宽aδ=10×10-6rad。在此区间内可认为服从均匀分布, 包含因子undefined, 自由度v2 (fp2) =50;undefinedrad, 自由度v2 (δp2) =50。

(3) 因为证书中给出的测量结果是化整后的, 因此数据修约还产生不确定度分项u (fp3) 和u (δp3) , 0.005级电流互感器比值差的化整间隔为5×10-6, 即分散区间的半宽为2.5×10-6, 在此区间服从均匀分布undefined。根据文献[1], 标准不确定度分项undefined, 其自由度v3 (fp3) =∞;相位差的化整间隔为5×10-6rad, 即分散区间的半宽为2.5×10-6rad。在此区间服从均匀分布undefined, 根据文献[1], 标准不确定度undefinedrad, 其自由度v3 (δp3) =∞。

(4) 根据文献[2], 依据数学模型可得到灵敏系数:

c1=∂fx/∂fp=1 ,

c2=∂δx/∂δp=1 。

各输入量估计值彼此不相关, 合成标准不确定度:

undefined。

有效自由度为:

undefined。

输入量的标准不确定度汇总于表3及表4。

故比值差和相位差的不确定度和自由度分别为:

uc (fx) =|c|u (fp) =|c1|u (fp) =6.2×10-6 ,

uc (δx) =|c|u (δp) =|c2|u (δp) =6.2×10-6rad,

veff (fp) =57 ,

veff (δp) =57 。

取置信概率p=95%, 有效自由度veff=57, 查t分布表并将有效自由度近似取整为50, 得到kp=t95 (50) =2.01。其中, kp为置信概率为p时的包含因子;t95 (50) 指t分布在置信概率为p、自由度为50时的值。则比值差的扩展不确定度为:

U95=t95 (50) uc (fx) =2.01×6.2×10-6=12×10-6 。

相位差的扩展不确定度为:

U95=t95 (50) uc (δx) =2.01×6.2×10-6rad=12×10-6rad 。

0.005级的电流互感器在5 A/5 A、100%额定电流时比值差测量结果的扩展不确定度为:U95=12×10-6, veff=50;相位差测量结果的扩展不确定度为:U95=12×10-6rad, veff=50。

3结论

通过对电流互感器标准装置测量结果的不确定度评定, 使我们了解了各项误差来源以及不确定度的计算方法, 定量地表征了电流互感器的测量结果的质量和可信程度。

参考文献

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[2]李慎安, 施昌彦, 刘风.JJF1059-1999测量不确定度评定与表示[S].北京:中国计量出版社, 1999.

标准电流互感器 篇2

饱和磁通sat:电流互感器二次匝链磁通的最高值,对应于铁心材料的磁饱和(完全饱和 状态)。

剩磁通r:铁心在切断励磁电流3min之后剩余的二次匝链磁通值,此励磁电流应大到足 以产生饱和磁通sat。

剩磁系数KR:剩磁通与饱和磁通之比值,用百分数表示。

动态剩磁dr:互感器的一次绕组断电以后,铁心中的磁通将从断电这一时刻开始逐渐衰减,这个衰减过程中的磁通称为动态剩磁。

动态剩磁衰减规律为

drxetT2

式中:x——断电瞬间铁心中的磁通,Wb2.铁磁材料磁滞回线及剩磁

2.1磁滞回线及剩磁的形成过程

磁滞回线。(解释说明:铁磁材料的剩磁与电流互感器的剩磁通定义不一样。)

对于同一铁磁材料,选择不同的磁场强度反复磁化时,可得出不同的磁滞回线,将各条磁滞回线的顶点连接起来,所得的曲线称为基本磁化曲线,或平均磁化曲线。

从图2系列磁化曲线可以看出,对同一铁磁材料,取低的磁化强度(对应低磁密)反复磁化时,铁磁材料的剩磁也越小(可以认为做伏安特性铁心的剩磁大致对应于磁滞回线上的剩磁)。

软磁性材料的磁滞回线狭窄,近似与基本磁化曲线相重合,所以进行磁路计算时常用基本磁化曲线代替磁滞回线使计算得以简化。

对于互感器做伏安特性时,由于硅钢片铁心磁通远未饱和,铁心会产生剩磁也很小,而且实践证明硅钢片的剩磁不会明显影响保护级的伏安特性及额定电流下的误差,微晶铁心的剩磁也不影响测量级的误差。另根据硅钢片的矫顽力一般约为100/4π A/m,查硅钢片磁化曲线可得对应磁密为1590Gs, 也即矫顽力对应的剩磁为1590Gs(比较低),由于硅钢片铁心工作磁密远未饱和,所以做伏安特性的铁心剩磁也很小。

计量用CT多采用超微晶材料制造,由于矫顽力很小,只需要很小的工作电流(例如额定工作电流)就可以去除剩磁,可以不考虑剩磁的影响。

图1 基本磁化曲线

2.2 铁磁材料的磁滞回线

1)软磁性材料的磁滞回线狭长(见图2a),剩磁和矫顽力都较小,磁滞损耗小,磁导率高,适用于制作各种电机、电器的铁心。软磁材料包括纯铁、铸钢、电工钢及坡莫合金等。

2)硬磁(永磁)性材料,这种材料的磁滞回线面积大((见图2b),磁化后不易退磁,适宜作永、磁体。硬磁性材料包括铬、钨、钴、镍等合金。

图2 磁滞回线

注:摘自《电路及磁路》

2.3 影响剩磁的因素

电流互感器剩磁的大小除受电流互感器铁心材料及结构影响外,还与以下四个因素有关。1)短路电流开断时间

系统发生短路故障后,保护装置和断路器相继动作,从而断开电流互感器的一次短路电流。剩磁取决于短路电流开断瞬间铁心中的磁通。如果短路电流在不同时间开断,磁通会沿不同的励磁曲线达到不同的剩磁点,剩磁大小不同。2)一次短路电流及其非周期分量

一次短路电流由周期分量和非周期分量两部分构成。非周期性分量对电流互感器i0特性的影响最为严重,它的大小取决于Im和α,即Imcos的值越大,φ随i0的变化越快,剩磁越大。

3)一次回路时间常数

一次回路时间常数τ决定了非周期分量衰减的快慢。τ越大,非周期分量衰减越慢,铁心磁通累积时间越长,容易引起饱和,从而导致较大的剩磁。4)二次负载的功率因数及阻抗值

断路器一般在短路电流过零点时断开,铁心中的剩磁与二次负载的功率因数及阻抗值有关。对于纯电感负载(功率因数cos0),短路电流开断后基本不存在剩磁;对于纯电阻负载(cos1),铁心中会存在较大剩磁(对于二次短接可以理解为纯二次绕组电阻负载)。一般地,实际运行的电流互感器的二次负载功率因数很高,如静态和数字继电器为电阻性负载,短路电

[5]流断开后,剩磁可能接近峰值。

以上四因素主要影响一次电流开断瞬间电流互感器铁心中的磁通。CT剩磁统计

系统发生短路故障后,往往会导致电流互感器存在较大的剩磁,电流互感器剩磁大小取决于一次电流开断瞬间铁心中的磁通。在短路故障时,磁通由稳态周期性短路电流、暂态非周期分量及二次回路阻抗决定,当一次电流在互感器处于饱和时断路器跳闸产生的剩磁可能最大。

运行中的电流互感器普遍存在剩磁,剩磁对电流互感器的危害较大,且剩磁一旦产生,不会自动消失,在正常运行条件下将长期存在。剩磁的存在使电流互感器在励磁曲线上的起始工作点发生了变化,加重了铁心的饱和程度及饱和时间,是产生不平衡电流和导致差动保护误动的重要原因,对系统保护装置动作的可靠性有很大影响。

表1是IEEE Std C37.110-1996《Guide for the application of current transforer used for protective relaying purpose》列举的对230kV 系统141组电流互感器的调查结果,表明运行中的电流互感器剩磁分布不均,不易确定典型值(离散性比较大),剩磁系数最高可达80%。

注1:剩磁系数大剩磁也大。

4.降低剩磁的方法

1)对于测量用互感器,采用磁导率高、剩磁系数小的优质铁心材料,如: 非晶合金、坡莫合金等,非晶合金铁心剩磁系数一般小于50%,坡莫合金铁心剩磁系数更低。2)采用PR、TPY、TPZ级互感器,其铁心开小气隙,剩磁系数小于10% 3)对于不适于采用PR、TPY、TPZ级互感器的场合,在选用互感器时应考虑剩磁带来的影响,适当提高准确限值系数或额定电流比,在每次系统大扰动后选择时机对互感器进行退磁。

5.退磁方法

a)闭路退磁法退磁:

在二次绕组上接一个相当于额定负荷10-20倍的电阻(考虑足够的容量),然后通过检定装置一次回路对一次绕组通以工频电流,由0增至1.2倍的额定电流,然后均匀缓慢地降至0。b)开路退磁法退磁

对于具有两个或两个以上的二次绕组的电流互感器进行退磁时,其中一个二次绕组接退磁电阻,其余的二次绕组应短路。参考文献

[1]

GB 20840.2-2014 互感器第2部分:电流互感器的补充技术要求 [2]

GB/T 22071.1-2008互感器试验导则第1部分: 电流互感器 [3]

JJG 1021-2007 电力互感器检定规程 [4]

李军,胥昌龙,曹宣艳,张华等。电流互感器饱和铁心的剩磁在额定工况下的状态分析。

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李长荣,宋喜军,李俊芳等.PR级剩磁对保护级电流互感器性能影响及PR级技术参数计

标准电流互感器 篇3

按照JJF 1033—2008《计量标准考核规范》的规定,新建计量标准必须经过计量标准考核,取得计量标准考核证书,方可开展量值传递的工作。在计量建标考核环节,计量建标技术报告是其中最核心的技术文件,它通过对计量标准不确定度评定的结果与验证,反映出计量标准建标的准确度等级。不确定度评定的结果必须客观、合理,尽可能接近实际值。不确定度评定过小,一会在结果验证时难以通过,二会给用户造成误解,为实际使用带来较大风险。评定过大,则降低了计量标准的准确度等级,反映不出计量标准真实的测量能力。

本文结合实际工作中测得的真实数据,对0.002级标准电流互感器及其配套设备组合而成的电流互感器标准装置进行不确定度评定,以反映其真实的测量能力。

1 测量的方法

依据JJG 313—2010《测量用电流互感器检定规程》,标准器一般采用高两个以上准确级别的电流互感器,测量在环境温度10~35℃,相对湿度小于80%的条件下进行。检定方法采用比较线路法来接线,被检电流互感器选用5 A/5 A、0.01级,被检电流互感器的误差则由比较式互感器校验仪的数字示值来直接给出。

2 建立数学模型

被检电流互感器的误差在互感器校验仪上分为比值差示值和相位差示值,所以可以分别建立比值差和相位差的数学模型:

式中,fx为被检电流互感器的比值差;fp为互感器校验仪上所测得的比值差的值;f1为标准器引入比值差的附加误差;f2为误差装置灵敏度引入比值差的附加误差;f3为互感器校验仪最小分度值引入比值差的附加误差;f4为差流测量回路的二次负荷引入比值差的附加误差;f5为电流负荷箱引入比值差的附加误差;f6为工作电磁场引入比值差的附加误差;f7为外界电磁场引入比值差的附加误差;δx为被检电流互感器的相位差;δp为互感器校验仪上所测得的相位差的值;δ1为标准器引入相位差的附加误差;δ2为误差装置灵敏度引入相位差的附加误差;δ3为互感器校验仪最小分度值引入相位差的附加误差;δ4为差流测量回路的二次负荷引入相位差的附加误差;δ5为电流负荷箱引入相位差的附加误差;δ6为工作电磁场引入相位差的附加误差;δ7为外界电磁场引入相位差的附加误差。

3 A类不确定度

A类不确定度计算公式为:

式中,s(x)为实验室标准偏差;n为测量次数。

下面以100%额定电流为例,计算A类不确定度。

100%额定电流条件下测试数据如表1所示。

用贝塞尔公式计算得:Sf=0.000 05%,Sδ=0.004 61′。

4 B类不确定度

根据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》中的规定,B类不确定度的来源为对于可知的有关信息进行科学判断,得到估计的标准偏差。这些信息包括上级标准提供的证书数据、校准规范规程给出的数据等信息。B类不确定度核心是根据经验值获得测量值的可能性区间,区间值的1/2为半宽。然后根据概率分布的特点和要求的置信水平估计出置信因子k。一般条件下,若测量值落在该区间的任意值的概率相同,可假设为均匀分布,均匀分布对应的置信因子。

根据JJG 313—2010《测量用电流互感器》检定规程中举例说明,标准器比被检电流互感器高出两个准确度等级时,其实际误差不大于被检互感器误差限值的1/5,查规程中0.01级电流互感器的误差限值为0.01%,即此时标准器带来的误差影响量最大为0.01%/5=0.002%,此时的半宽即为0.002%,假设其为均匀分布,对应的置信因子。

其他B类不确定度影响量见JJG 313—2010《测量用电流互感器》中规定,由误差测量装置灵敏度引起的测量误差,不大于被检互感器误差限值的1/10,最小分度值引起的测量误差不大于被检互感器误差限值的1/15,差流测量回路的二次负荷引起的测量误差不大于被检互感器误差限值的1/20,用于检定的设备如升流器、调压器等在工作中产生的电磁场引起的测量误差不大于被检互感器误差限值的1/10,由外界电磁场引起的测量误差不大于被检互感器误差限值的1/20,电流负荷箱引起的测量误差不大于被检互感器误差限值的3%。

B类不确定度如表2所示。表中,εfx、εδx分别为被检互感器准确度等级比值差、相位差的误差限值。

本文未考虑修约值引起的测量误差,当最后表述测量结果需要写出测量值时,则应考虑。此时半宽值为修约值,且服从正态分布。

5 合成标准不确定度

测量不确定度的传播公式为:

通过二数学模型可知,各误差影响量均互不相关,所以为线性相加。此时各影响量相互之间的相关系数为0,即上述公式中r(xi,xj)=0,公式可简化为:

根据简化版公式,在100%额定电流下,计算合成标准不确定度。

比值差:

6 扩展不确定度计算

100%额定电流下取置信概率p=95%,k=2,其扩展不确定度为:比值差Uf=k·ufc=2×0.001 5%=0.003 0%,相位差Uδ=k·uδc=2×0.044′=0.088′。

7 结语

本文对0.002级电流互感器标准装置的测量不确定度进行了详细评定,该结论在国家高电压计量站组织的电流互感器能力验证活动中取得了满意的结果,保证了湖北省级电流互感器标准装置使用的合理与可靠,保证了电能量值传递的准确性。

电压互感器标准装置的不确定度评定的全过程可参照本文实施。

摘要:测量不确定度是误差理论的重要组成部分,它给出一定置信概率下测量结果可能存在的取值区间,测量不确定度的评定结果必须包含在完整的测量结果中。现选用0.01级标准电流互感器为被测对象,对上级互感器标准装置测量结果的不确定度进行详细分析计算,可为计量建标与计量比对提供依据。

关键词:互感器标准装置,不确定度,分析,计算

参考文献

[1]计量标准考核规范:JJF 1033-2008[S].

[2]测量不确定度评定与表示:JJF 1059.1-2012[S].

电流互感器最优安装位置探析 篇4

电流互感器为采集一次电流值的设备元件,其采集的电流供给保护、计量等使用。因此电流互感器的安装位置、安装方式对保护装置的保护范围及故障后的保护动作情况会产生直接的影响。早期的变电站中电流互感器,有装在断路器的母线侧的,也有装在断路器的线路侧的。有的电流互感器一次测 P1(L1)指向母线端,有的电流互感器一次测 P1(L1)指向线路端。那么,电流互感器装在断路器的哪一侧更好?电流互感器一次测 P1(L1)指向哪端会更好呢?本文通过分析和列举实例,说明了电流互感器装在断路器的哪一侧会对系统产生最小的影响及独立式电流互感器一次测P1(L1)指向哪一端会更好。

标准电流互感器 篇5

互感器实验室承担着智能电表互感器校订的工作, 是电力计量的主要工作之一;针对实验类型的不同, 互感器实验过程中, 需要取用不同量程不同电压等级的标准互感器设备。互感器实验室中通常有十几只不同的标准互感器。如果取错标准互感器可造成人身及设备安全造成危害。

当前的实验室互感器的管理主要依靠规章制度及工作人员自律性进行保证, 没有有效的技术手段进行制约, 因此存在较大的人身安全隐患;同时实验时不同规格标准互感器的选用完全凭借工作人员的工作经验, 同样无法保证实验设备的安全。

2 研究目标

针对互感器实验室标准互感器设备管理的现状, 结合多种技术手段, 研究标准互感器自动化管理技术。利用某种方式实现存放位置管理, 并能自动实现互感器设备的取用及送回管理, 采用指示灯的不同颜色指示标准互感器当前状态。采集相关参数信息上传给主系统, 系统自动记录标准互感器取走、送回等信息, 并显示互感器当前状态。从而实现标准互感器设备的有效管理。本定置管理技术包含机械结构设计, 硬件电路设计以及管理系统软件设计三个部分。

通过软硬件设计开发实现该目标, 并将其应用在电力系统互感器实验室现场, 服务于电力安全生产, 实现互感器实验室中互感器检定实验过程的安全保障及管理, 保证实验过程中人身及设备安全, 实现标准互感器的定置管理与实时监控。

3 系统分析

目前, 国内大部分互感器实验室尚不存在针对标准互感器定置管理的相关产品和应用。通过调查分析发现, 当前互感器实验室标准互感器存在以下问题:

(1) 标准互感器无固定的存放区域或者摆放无序; (2) 仅部分标准互感器带有手车, 没有轮子的互感器不易于挪动和使用; (3) 标准互感器的选用仅靠规程或者经验, 没有明确的选型提示信息, 且标识型号及参数的铭牌太小, 不易于查看; (4) 实验结束后, 标准互感器不放回存放区域; (5) 手工记录互感器使用的日期时间, 缺乏自动化水平。

针对互感器实验室互感器使用过程中存在问题, 提出了如下的针对措施:

(1) 统一配置承载标准互感器的手车, 规格一致, 易于存放, 也方便取用 (2) 设计标准互感器定置结构, 对每个互感器分配一个固定的存放位置, 且实现整齐排列; (3) 定置机构设计限位槽, 保障承载标准互感器的手车能够确实放置到位; (4) 采用射频技术设计定置机构电路, 能够实时获取标准互感器的存放及取用状态; (5) 采用与定置机构一一对应的指示灯, 可以指示标准互感器的放置状态; (6) 指示灯并有取用指示功能, 根据实验所需指示要取用互感器, 防止错误取用。 (7) 利用软件规范使用流程, 通过语音指示灯提示工作人员及时放回原处。 (8) 利用系统软件自动记录互感器取用时间、送回时间、人员姓名等信息。

4 系统设计

标准互感器定置管理系统由管理主机、定置机构、手车、微处理器、无线射频模块、通讯模块、指示模块构成, 主要内容是设计标准互感器定置机构, 与手车配合完成定置存放;采用无线射频技术, 判断标准互感器的存放状态;通过指示模块对存放与取用进行状态指示;通信模块与管理主机进行通信控制。

(1) 管理主机:运行管理软件, 与微控制器进行通讯, 检测控制互感器的实时状态, 控制指示灯颜色, 并能语音提示工作人员进行相关操作。 (2) 定置机构:由前置引导臂, 车轮限位器, 固定支架等部分构成。功能是实验小车准确, 整齐摆放。并提供读卡模块和微处理器等固定孔或者支架。 (3) 小车:承载标准互感器, 具有前后各两个车轮, 前端安装有射频卡, 把手处张贴明确标牌。要求小车必须能载重400斤以上, 外观小巧美观, 结实耐用等特点。 (4) 微处理器:采用嵌入式微控制器技术, 检测处理读卡器和传感器信号。 (5) 无线射频模块:可以近距离读取小车前端标签存储的编码。通过给所有互感器配置不同的编码, 实现互感器的区分。 (6) 通讯模块:采用无线通讯技术和工业RS-485总线技术, 实现各微处理器见的信息互联, 并实现与管理主机通讯。 (7) 指示模块:采用双色指示灯指示标准互感器定置状态, 包括:在存, 取用, 放错位置、取用指定等状态。

定置机构控制系统示意图如图1所示。

定置机构整体外部构造如图2所示。

5 应用情况

2012年11月, 本技术应用于泰安供电公司营销部互感器实验室, 实现互感器实验室中互感器检定实验过程的安全保障及管理, 保证实验过程中人身及设备安全, 提高了工作效率, 实现了标准互感器的实时有效管理。

在安装调试阶段, 技术人员对系统的性能进行了测试, 对系统进行集中测试, 记录测试结果。

具体的测试项目以及测试结果如表1。

6 结论

本文分析了目前互感器使用管理方面存在的缺陷和不足, 提出了基于射频技术的互感器标准互感器定置管理技术方案, 并成功应用于互感器现场。本技术可以保证人身及设备安全, 提高了工作效率, 实现了标准互感器的实时有效管理。本系统具有外形美观、性能可靠、易于操作等特点。

参考文献

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