CN203367745U - 不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置 - Google Patents

Abstract

一种不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，包括灭弧装置和并列安装在绝缘子串附近的保护间隙装置；保护间隙装置主要由低压端电极和高压端电极构成；灭弧装置包括灭弧筒和呈圆盘状的灭弧储弹仓I，灭弧储弹仓I内设有触发线圈、触发电极、弹丸触发位置、灭弧弹丸和平面涡卷弹簧；触发电极一端与触发线圈相连接，另一端延伸至弹丸触发位置与灭弧弹丸相连接；平面涡卷弹簧安装在灭弧储弹仓I的中心位置；灭弧弹丸排列在灭弧储弹仓I的储弹轨道里；低压端电极的一端通过连接金具安装在杆塔横担上，另一端安装在灭弧装置的触发线圈中；高压端电极的一端安装在架空导线上，另一端指向低压端电极。该装置具有安装、更换容易，使用年限长久，能大幅度提高了电力***稳定性。

Description

不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置

技术领域

本实用新型涉及了一种输电线路防雷保护间隙装置，具体涉及了一种适用于各种电压等级尤其是超特高压等级输电线路并且可以分段灭弧的防雷间隙装置。

背景技术

输电线路防雷一直都是电力部门防雷工作的重要内容，雷电故障仍然是影响电网安全的重要因素之一。输电线路发生雷击，导致线路绝缘子闪络，随之而起的工频续流损坏绝缘子串及金具，导致绝缘子串烧毁及烧断导线事故。传统的“堵塞型”防雷保护方式，改造杆塔接地电阻、架设耦合地线及避雷线、安装线路避雷器等，由于其局限性，只能解决50%的雷击事故。近年，为了进一步提高输电线路供电的可靠性，电力部门采用在输电线路加装并联保护间隙来防止雷击事故。然而实际运行中，并联保护间隙具有明显的缺陷如下：

首先，并联保护间隙安装在绝缘子串两端，是通过缩短绝缘子串爬电距离的方法起到雷击时优先绝缘子串击穿的作用。绝缘子串爬电距离被短接，不仅导致电力***输电线路整体耐雷水平下降使雷击跳闸率增加，同时导致电力***正常运行时的工频绝缘水平下降，无形之间提高了并联保护间隙在暂时过电压及操作过电压下误击穿概率。

其次，当输电线路发生雷击时，并联保护间隙优先因雷击引起的过电压而击穿，将雷电流泄入大地，从而起到保护输电线路及电气设备的作用。然而由于并联保护间隙没有灭弧能力，不能熄灭绝缘子串闪络后引起的工频续流，电弧在保护间隙间长时间灼烧，将造成绝缘子串损坏，严重时，可能造成输电线路断线，同时电弧会对电极造成烧蚀而降低其保护性能。最终依靠断路器来熄灭电弧来实现保护输电线路及设备，是牺牲“跳闸率”和“供电可靠性”换取“低事故率”的做法。

针对普通并联间隙不具备灭弧能力的缺陷，发明人在之前申请的专利，中国专利号为2011201046273就公开了一种适用于10～35kV架空输电线路的10～35kV架空输电线路约束空间喷射气体灭弧防雷间隙装置，该装置并联安装于线路绝缘子串两端，保护间隙之间的闪络电压小于被保护绝缘子串，从而在输电线路遭受雷击时优先于被保护绝缘子串击穿，击穿放电时，信号采集装置自动感应雷电流信号并触发高速喷射气体发生装置，瞬间产生高速喷射气流对约束空间内续流电弧沿纵向强烈冲击、冷却至熄灭。又如中国专利号为2011200053246公开了用于各电压等级输电线路的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置，该装置并联安装于线路绝缘子串两端，保护间隙之间的闪络电压小于被保护绝缘子串，从而在输电线路遭受雷击时优先于被保护绝缘子串击穿，击穿放电时，约束空间内部的产气材料被高温电弧急剧加热产生高压气体的同时，信号采集装置自动采集信号并启动喷射气体发生装置，瞬间产生高速气流沿纵向对电弧造成冲击、冷却至熄灭。发明人之前申请的专利对于熄灭工频电弧起到了很好的作用，但是仍然一些不足：1.高低压端电极的连接金具安装在绝缘子串两端；因为绝缘子串安装在杆塔的边沿，人为安装、维护难度非常高，而且容易造成主间隙距离与设定值不符；另外间隙所起工频电弧距离绝缘子串很近，容易烧灼绝缘子串造成在线夹处断线事故；2.之前专利的装置都是一段灭弧，对于110kV及以下电压等级完全适用，但是220kV及以上电压等级，绝缘子串长度非常长，一段灭弧装置的能力有效，容易产生重燃现象；3.之前专利装置因为安装在绝缘子串两端，距离架空导线近，不能实现带电跟换操作；4.一段灭弧装置弹容量较少，使用年限短，使更换、维护的工作量增加。因此，上述的装置还需要进行进一步的改进，从而达到更好的效果，提高电力***的稳定性。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种更为适用于超特高压等级的架空输电线路，既能成功熄灭雷击放电引起的工频续流电弧又不减小电力***工频绝缘水平，而且持久耐用、无须频繁更换并可以实现对电弧进行分段灭弧的防雷间隙装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，包括灭弧装置和并列安装在绝缘子串附近的保护间隙装置；保护间隙装置主要由低压端电极和高压端电极构成；其中，所述的灭弧装置包括灭弧筒和呈圆盘状的灭弧储弹仓I，所述灭弧储弹仓I内设有触发线圈、触发电极、弹丸触发位置、灭弧弹丸和平面涡卷弹簧；所述的触发电极一端与触发线圈相连接，另一端延伸至弹丸触发位置与灭弧弹丸相连接；所述的平面涡卷弹簧安装在灭弧储弹仓I的中心位置；所述的灭弧弹丸通过平面涡卷弹簧的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓I的储弹轨道里；所述低压端电极的一端通过连接金具安装在杆塔横担上，另一端安装在灭弧装置的触发线圈中；所述高压端电极的一端安装在架空导线上，另一端指向低压端电极。

本实用新型的灭弧装置采用了圆盘状的灭弧储弹仓，可以放置大量的触发后可产生气体进行灭弧的弹丸，且通过平面涡卷弹簧的扭力作用使灭弧弹丸紧密排列在灭弧储弹仓I的储弹轨道里，使得当前灭弧弹丸触发掉落后，下一发能够自动进入弹丸触发位置，实现自动换弹。克服了以前灭弧弹丸少、有效灭弧次数少的不足，不需要频繁更换灭弧装置，减少技术人员上线塔的次数，既减少了人工维护工作量及成本，又保障了工作人员的人身安全。

本实用新型将低压端电极安装在杆塔横担上，高压端电极安装在架空导线上，通过感应电荷原理及异性电荷相吸原理使该装置能优先绝缘子串被击穿，是绝缘子串不受雷电影响，不会因为雷击而损害；而且保证了工频的耐压能力不受影响，减少了操作过电压下的无击穿。

在普通并联保护间隙装置中，低压电极和高压电极分别安装在绝缘子串上端和下端，其还具有缺点：绝缘子串是导线和杆塔的唯一固体连接点，承受着导线本身的重力作用，对电网的安全起重要作用。普通并联间隙电极安装与绝缘子串上 ，无疑增加了绝缘子串的受力，在风力使导线摇晃摆动的情况下这种力会成倍增加；本实用新型则将高、低压端电极分别安装于导线和杆塔上，对绝缘子串的受力没有直接影响。

普通并联间隙吸引雷电流，保护绝缘子串，但是随雷电击穿而起的工频续流会经过绝缘子串的线夹（就是导线和绝缘子串连接的那个工具）处和弯头挂板处。工频续流的热量会导致线夹和导线发热，增加了雷击断线的概率；在本实用新型中，雷电从导线往杆塔击穿，即使有工频电弧也不会对绝缘子串造成烧灼现象，而且主保护间隙距离绝缘子串较远，工频电弧烧到绝缘子串的可能性降低，对绝缘子串的保护效果更佳。

作为本实用新型的进一步说明，以上所述的灭弧筒的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘。在本实用新型中，灭弧筒采用非导电材料制作，这样雷电被吸引到引弧圆盘后再击穿灭弧筒然后到达低压端电极，这就相当于引弧圆盘将主保护间隙分成了一大一小两个间隙，更能提高灭弧效率。而且引弧圆盘对周围一定空气范围的雷电起吸引作用（绝缘子串在其保护范围之内），增大了引弧能力，从而使装置的主保护间隙距离增大到等于或大于绝缘子串爬电距离。假设负极性雷电绕击于架空导线，雷电波通过导线传送至相近的杆塔绝缘子串及防雷间隙。高压端电极击穿前会聚集大量的负电荷，由感应原理可知在引弧圆盘上将感应出异性的正电荷，施感电荷和感应电荷间会产生强大的库伦吸引力作用，吸引雷电朝着低压端电极击穿。正极性雷电时则同理可证。

作为本实用新型的进一步说明，该不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置还包括设有内螺纹的延长灭弧筒；所述灭弧装置的灭弧筒底端设有外螺纹，与设有内螺纹的延长灭弧筒进行螺纹连接。增设一个以上的延长灭弧筒，可以更好的适应超特高压等级的输电线路，在超特高压等级的输电线路中，绝缘子串长度较长，其击穿空气产生的电弧也就较长，一段灭弧装置的能力有效，容易产生重燃现象，那么增设延长灭弧筒后，我们就可以对其进行分段灭弧，最大程度上杜绝重燃现象。

作为本实用新型的进一步说明，以上所述的延长灭弧筒的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘。

作为本实用新型的进一步说明，以上所述的延长灭弧筒的侧面设有灭弧储弹仓II，灭弧储弹仓II内设有触发电极II、弹丸触发位置II、灭弧弹丸II和平面涡卷弹簧II；所述的触发电极II一端通过导线与灭弧储弹仓I的触发线圈相连接，另一端延伸至弹丸触发位置II与灭弧弹丸II相连接；所述的平面涡卷弹簧II安装在灭弧储弹仓II的中心位置；所述的灭弧弹丸II通过平面涡卷弹簧II的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓II的储弹轨道II里。增设一个以上的带有灭弧储弹仓的延长灭弧筒，可以更好的适应超特高压等级的输电线路，在超特高压等级的输电线路中，绝缘子串长度较长，其击穿空气产生的电弧也就较长，一段灭弧装置的能力有效，容易产生重燃现象，那么增设延长灭弧筒后，我们就可以对其进行分段灭弧，最大程度上杜绝重燃现象。

作为本实用新型的进一步说明，以上所述的触发线圈安装在平面涡卷弹簧的中心位置，并且弹丸触发位置设置在触发线圈的旁边。

在本实用新型中触发线圈的位置可以根据实际生产需要进行防治，可以放置在灭弧储弹仓的边缘位置，也可以与平面涡卷弹簧放置在灭弧储弹仓的中心位置；同时弹丸触发位置总是设置触发线圈的旁边，灭弧筒也相应的调整位置，与触发线圈的位置相适应。

作为本实用新型的进一步说明，以上所述的引弧圆盘的连接端延长且深入内嵌于灭弧筒中。

作为本实用新型的进一步说明，以上所述的引弧圆盘的连接端延长且深入内嵌于延长灭弧筒中。延长引弧圆盘的连接端，并深入到灭弧筒内部，这样可以减少引弧圆盘的大小，而引弧效果不降低。

超特高压电压等级电力***具有短路电弧巨大以及相应绝缘子串长度长等特点。考虑到***输送容量巨大，运行电压高，致使保护间隙工频电弧难以熄灭，因此必须进一步提高灭弧防雷间隙装置的灭弧性能。本装置通过采用若干灭弧弹丸同时触发的原理增加装置的灭弧能力。若干灭弧弹丸在柱形长空气间隙电弧的不同点同时喷射高速气流作用于电弧，使电弧有效变形并被压缩，最后从灭弧室喷出熄灭。另外由于超特高压等级绝缘子串长度长，如果仅仅在电弧一端的一小段管型范围内喷射气体，工频电弧很有可能在熄灭之后很快的重燃。为此采用“可延长灭弧室”，增加管型灭弧长度，使气体更强力的作用到电弧，避免其重燃。

与现有技术相比较，本实用新型的优点：

1.将低压端电极安装在杆塔横担上、高压端电极安装在架空导线上，并使低压端电极和高压端电极之间形成的保护间隙并列于绝缘子串附近，让该保护间隙优先于绝缘子串被击穿，使绝缘子串完全不受雷电影响，降低电力***输电线路雷击跳闸率及事故率、提高电力***稳定性、延长变压器、断路器等电力设备使用寿命，大大节约了设备成本以及***的检修、维护成本。

2.采用圆盘状的灭弧储弹仓和平面涡卷弹簧，实现转盘式更换灭弧弹丸，这样既能放置大量的灭弧弹丸又能自动更换，减少了人工维护或上塔更换灭弧装置的次数，解决了输电线路雷击次数多时，灭弧装置内的灭弧弹丸少、需要频繁更换的不足。

3.根据实际情况增设一个或多个带有灭弧储弹仓的延长灭弧筒，在超特高压等级的输电线路可以实现分段灭弧，最大程度上杜绝重燃现象。而且延长灭弧筒两端均设有螺纹，这样方便扩增或者减少。

4.在灭弧筒底端或是延长灭弧筒的底端设置引弧圆盘，可以吸引雷电百分之百的从保护间隙之间击穿放电，可以尽量减少雷电误击穿概率，保证了电力***稳定性。

5.结构简单，制作成本低、安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型另一实施例的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例中灭弧装置的结构示意图。

图4是图3中灭弧储弹仓I的俯视结构示意图。

图5是本实用新型另一实施例的结构示意图。

图6是图5中灭弧装置的结构示意图。

图7是图6中灭弧储弹仓I的俯视结构示意图。

附图标记：1-绝缘子串，2-杆塔横担，3-连接金具，4-灭弧储弹仓I，5-低压端电极，6-灭弧筒，7-灭弧储弹仓II，8-延长灭弧筒，9-引弧圆盘，10-高压端电极，11-架空导线，12-触发线圈，13-触发电极，14-弹丸触发位置，15-灭弧弹丸，16-平面涡卷弹簧，17-储弹轨道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但是这些实施例并不限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1、图3、图4所示，一种不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，包括灭弧装置和并列安装在绝缘子串1附近的保护间隙装置；保护间隙装置主要由低压端电极5和高压端电极10构成；所述的灭弧装置包括灭弧筒6和呈圆盘状的灭弧储弹仓I 4，所述灭弧储弹仓I 4内设有触发线圈12、触发电极13、弹丸触发位置14、灭弧弹丸15和平面涡卷弹簧16；所述的触发电极13一端与触发线圈12相连接，另一端延伸至弹丸触发位置14与灭弧弹丸15相连接；所述的平面涡卷弹簧16安装在灭弧储弹仓I 4的中心位置；所述的灭弧弹丸15通过平面涡卷弹簧16的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓I 4的储弹轨道17里；所述低压端电极5的一端通过连接金具3安装在杆塔横担2上，另一端安装在灭弧装置的触发线圈12中；所述高压端电极10的一端安装在架空导线11上，另一端指向低压端电极5。该分段灭弧防雷间隙装置还包括设有内螺纹的延长灭弧筒8；所述灭弧装置的灭弧筒6底端设有外螺纹，与设有内螺纹的延长灭弧筒8进行螺纹连接。所述的延长灭弧筒8的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘9。所述的延长灭弧筒8的侧面设有灭弧储弹仓II 7，灭弧储弹仓II 7内设有触发电极II、弹丸触发位置II、灭弧弹丸II和平面涡卷弹簧II；所述的触发电极II一端通过导线与灭弧储弹仓I 4的触发线圈12相连接，另一端延伸至弹丸触发位置II与灭弧弹丸II相连接；所述的平面涡卷弹簧II安装在灭弧储弹仓II的中心位置；所述的灭弧弹丸II通过平面涡卷弹簧II的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓II的储弹轨道II里。

实施例2：

如图2、图3、图4所示，一种不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，包括灭弧装置和并列安装在绝缘子串1附近的保护间隙装置；保护间隙装置主要由低压端电极5和高压端电极10构成；所述的灭弧装置包括灭弧筒6和呈圆盘状的灭弧储弹仓I 4，所述灭弧储弹仓I 4内设有触发线圈12、触发电极13、弹丸触发位置14、灭弧弹丸15和平面涡卷弹簧16；所述的触发电极13一端与触发线圈12相连接，另一端延伸至弹丸触发位置14与灭弧弹丸15相连接；所述的平面涡卷弹簧16安装在灭弧储弹仓I 4的中心位置；所述的灭弧弹丸15通过平面涡卷弹簧16的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓I 4的储弹轨道17里；所述低压端电极5的一端通过连接金具3安装在杆塔横担2上，另一端安装在灭弧装置的触发线圈12中；所述高压端电极10的一端安装在架空导线11上，另一端指向低压端电极5。所述的灭弧筒6的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘9。

实施例3：

一种不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，包括灭弧装置和并列安装在绝缘子串1附近的保护间隙装置；保护间隙装置主要由低压端电极5和高压端电极10构成；所述的灭弧装置包括灭弧筒6和呈圆盘状的灭弧储弹仓I 4，所述灭弧储弹仓I 4内设有触发线圈12、触发电极13、弹丸触发位置14、灭弧弹丸15和平面涡卷弹簧16；所述的触发电极13一端与触发线圈12相连接，另一端延伸至弹丸触发位置14与灭弧弹丸15相连接；所述的平面涡卷弹簧16安装在灭弧储弹仓I 4的中心位置；所述的灭弧弹丸15通过平面涡卷弹簧16的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓I 4的储弹轨道17里；所述低压端电极5的一端通过连接金具3安装在杆塔横担2上，另一端安装在灭弧装置的触发线圈12中；所述高压端电极10的一端安装在架空导线11上，另一端指向低压端电极5。所述的触发线圈12安装在平面涡卷弹簧16的中心位置，并且弹丸触发位置14设置在触发线圈12的旁边。所述的灭弧筒6的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘9。

实施例4：

本实施例与实施例3的区别在于：引弧圆盘9的连接端延伸至灭弧筒6较深的位置。

实施例5：

如图5、图6、图7所示，一种不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，包括灭弧装置和并列安装在绝缘子串1附近的保护间隙装置；保护间隙装置主要由低压端电极5和高压端电极10构成；所述的灭弧装置包括灭弧筒6和呈圆盘状的灭弧储弹仓I 4，所述灭弧储弹仓I 4内设有触发线圈12、触发电极13、弹丸触发位置14、灭弧弹丸15和平面涡卷弹簧16；所述的触发电极13一端与触发线圈12相连接，另一端延伸至弹丸触发位置14与灭弧弹丸15相连接；所述的平面涡卷弹簧16安装在灭弧储弹仓I 4的中心位置；所述的灭弧弹丸15通过平面涡卷弹簧16的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓I 4的储弹轨道17里；所述低压端电极5的一端通过连接金具3安装在杆塔横担2上，另一端安装在灭弧装置的触发线圈12中；所述高压端电极10的一端安装在架空导线11上，另一端指向低压端电极5。所述的触发线圈12安装在平面涡卷弹簧16的中心位置，并且弹丸触发位置14设置在触发线圈12的旁边。该分段灭弧防雷间隙装置还包括设有内螺纹的延长灭弧筒8；所述灭弧装置的灭弧筒6底端设有外螺纹，与设有内螺纹的延长灭弧筒8进行螺纹连接。所述的延长灭弧筒8的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘9。所述的延长灭弧筒8的侧面设有灭弧储弹仓II 7，灭弧储弹仓II 7内设有触发电极II、弹丸触发位置II、灭弧弹丸II和平面涡卷弹簧II；所述的触发电极II一端通过导线与灭弧储弹仓I 4的触发线圈12相连接，另一端延伸至弹丸触发位置II与灭弧弹丸II相连接；所述的平面涡卷弹簧II安装在灭弧储弹仓II的中心位置；所述的灭弧弹丸II通过平面涡卷弹簧II的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓II的储弹轨道II里。

实施例6：

本实施例与实施例5的区别在于：引弧圆盘9的连接端延伸至延长灭弧筒8较深的位置。

Claims (8)

1. 一种不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，包括灭弧装置和并列安装在绝缘子串（1）附近的保护间隙装置；保护间隙装置主要由低压端电极（5）和高压端电极（10）构成；其特征在于：所述的灭弧装置包括灭弧筒（6）和呈圆盘状的灭弧储弹仓I（4），所述灭弧储弹仓I（4）内设有触发线圈（12）、触发电极（13）、弹丸触发位置（14）、灭弧弹丸（15）和平面涡卷弹簧（16）；所述的触发电极（13）一端与触发线圈（12）相连接，另一端延伸至弹丸触发位置（14）与灭弧弹丸（15）相连接；所述的平面涡卷弹簧（16）安装在灭弧储弹仓I（4）的中心位置；所述的灭弧弹丸（15）通过平面涡卷弹簧（16）的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓I（4）的储弹轨道（17）里；所述低压端电极（5）的一端通过连接金具（3）安装在杆塔横担（2）上，另一端安装在灭弧装置的触发线圈（12）中；所述高压端电极（10）的一端安装在架空导线（11）上，另一端指向低压端电极（5）。

2. 根据权利要求1所述的不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的灭弧筒（6）的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘（9）。

3. 根据权利要求1所述的不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，其特征在于：该不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置还包括设有内螺纹的延长灭弧筒（8）；所述灭弧装置的灭弧筒（6）底端设有外螺纹，与设有内螺纹的延长灭弧筒（8）进行螺纹连接。

4. 根据权利要求3所述的不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的延长灭弧筒（8）的底端连接着一个采用导电材料制作的引弧圆盘（9）。

5. 根据权利要求3或4所述的不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的延长灭弧筒（8）的侧面设有灭弧储弹仓II（7），灭弧储弹仓II（7）内设有触发电极II、弹丸触发位置II、灭弧弹丸II和平面涡卷弹簧II；所述的触发电极II一端通过导线与灭弧储弹仓I（4）的触发线圈（12）相连接，另一端延伸至弹丸触发位置II与灭弧弹丸II相连接；所述的平面涡卷弹簧II安装在灭弧储弹仓II的中心位置；所述的灭弧弹丸II通过平面涡卷弹簧II的扭力作用紧密排列在灭弧储弹仓II的储弹轨道II里。

6. 根据权利要求1所述的不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的触发线圈（12）安装在平面涡卷弹簧（16）的中心位置，并且弹丸触发位置（14）设置在触发线圈（12）的旁边。

7. 根据权利要求2所述的不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的引弧圆盘（9）的连接端延长且深入内嵌于灭弧筒（6）中。

8. 根据权利要求4所述的不同电压等级分段灭弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的引弧圆盘（9）的连接端延长且深入内嵌于延长灭弧筒（8）中。

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