DE642524C - Arrangement to avoid stability disturbances in series or star connections of two or more saturated choke coils or transformers used for frequency conversion - Google Patents
Arrangement to avoid stability disturbances in series or star connections of two or more saturated choke coils or transformers used for frequency conversionInfo
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Description
Bei der .Verkoppelung gesättigter Eisenkreise unter gleichzeitiger Verwendung von· Kondensatoren, insbesondere bei in Stern oder in Reihe geschalteten Frequenztransformatoren, besteht immer eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür, daß das System instabil wird. Eine solche -Instabilität zeigt sich in selbsterregten Schwingungen der Amplitude des zugeführten Stromes, die mit einer Frequenz erfolgen, welche meist weit : unter der Netzfrequenz liegt. Es kommen entweder ganzzahlige Bruchteile der Netzfrequenz oder auch vollkommen freie Schwingungen vor. Eine wesentliche Gruppe sol-"eher Schwingungen ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (Sternpunkt) der Primärwicklungen der Frequenztransformatoren im. Vektordiagramm für die Grundwelle aus seiner Symmetrielage (Schwerpunktslage) verschoben ist und mit der Frequenz der Amplitudenschwingung um seihe Symmetrielage (Schwerpunktslage) herumwandert. . .. . .When coupling saturated iron circles with the simultaneous use of capacitors, especially in star or frequency transformers connected in series, there is always a certain probability for making the system unstable. Such an instability is shown in self-excited oscillations of the amplitude of the supplied current, which with a Frequency take place, which is usually far: below the mains frequency. There come either whole-number fractions of the network frequency or completely free oscillations before. A substantial group should rather be Vibrations are characterized by the fact that the connection point (star point) of the primary windings of the frequency transformers in the. Vector diagram for the fundamental wave is shifted from its symmetry position (center of gravity) and with the frequency the amplitude oscillation wanders around its symmetry position (center of gravity). . ... .
Gemäß der Erfindung werden solche Stabilitätsstörungen bei in Reihe oder in Stern geschalteten Frequenztransfofmatoren dadurch vermieden, daß man durch frequenzabhängige Widerstände eine Spannung der Grundfrequenz des Verbindungspunktes (Sternpunktes) der Primärwicklungen gegenüber dem Symmetriepunkte (Schwerpunkt) unterdrückt.According to the invention, such stability disturbances with frequency transformers connected in series or in star avoided a voltage of the fundamental frequency through frequency-dependent resistors of the connection point (star point) of the primary windings opposite the symmetry point (Focus) suppressed.
Die Erfindung sei an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is based on a few exemplary embodiments explained.
In Fig. ι liegen an einem Drehstromnetz • die in Stern geschalteten Primärwicklungen eines primärseitig dreiphasigen Frequenztrans? formators, der aus drei gleichen gesättigten Emphasentransformatoren 1, 2 und 3 besteht. Statt den Frequenztransformator aus drei Einphasentransformatoren zusammenzusetzen, könnte man auch einen primärseitig dreiphasigen Frequenztransformator vorsehen, dessen Wicklungen auf einem gemeinsamen; Kern liegen, der einen oder mehrere zusätzliche Schenkel erhält. Die Sekundärwickhingen der Transformatoren 1, 2 und 3 sind in offenem Dreieck geschaltet und speisen den Verbraucher 4 über einen Kondensator 5. Durch die Sättigung der Transformatoren entsteht in der sekundären offenen Dreiecks;.In Fig. Ι are on a three-phase network • the star-connected primary windings of a three-phase frequency transfer on the primary side? formator, which consists of three equal saturated phase transformers 1, 2 and 3. Instead of assembling the frequency transformer from three single-phase transformers, one could also provide a three-phase frequency transformer on the primary side, the windings of which on a common; Core, which receives one or more additional legs. The secondary Wickhingen the transformers 1, 2 and 3 are connected in an open delta and feed the Load 4 through a capacitor 5. The saturation of the transformers arises in the secondary open triangle.
*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:
Dr.-Ing. Erich Friedländer in Berlin-Siemensstadt.Dr.-Ing. Erich Friedländer in Berlin-Siemensstadt.
wicklung eine EMK der dreifachen Fre quenz, welche dem Verbraucher 4 zugeführt wird. Um den Wirkungsgrad des Frequenzwandlers zu erhöhen, ist ein Kondensator 5 in Reihe mit dem Verbraucher geschaltet. Gemäß der Erfindung liegt an der offenen Dreieckswicklung ein auf die Grundfrequenz abgestimmter Spannungsresonanzkreis, bestehend aus der Drosselspule 6 und dem Kondensator 7. Dadurch gelingt es, wie Versuche gezeigt haben, Stabilitätsstörungen zu vermeiden. Würde man einen solchen Resonanzkreis nicht vorsehen, so könnte es vorkommen, daß der Sternpunkt des Frequenzwandlers gegenüber dem Schwerpunkt des Spannungsdreiecks des Netzes eine Spannung der Grundfrequenz aufweist, die sich in ihrer Phasenlage und gegebenenfalls in ihrer Amplitude ändert, wobei die Frequenz, mit der sich die Lage des Sternpunktes gegenüber dem Schwerpunkt verschiebt, mit der Frequenz der störenden Amplitudenschwingung der Primärströme übereinstimmt.Winding an EMF of three times the frequency, which is fed to the consumer 4 will. A capacitor 5 is used to increase the efficiency of the frequency converter connected in series with the consumer. According to the invention is due to the open Delta winding consists of a voltage resonant circuit tuned to the fundamental frequency from the choke coil 6 and the capacitor 7. As a result, as tests have shown, stability disturbances are achieved avoid. If such a resonance circuit were not provided, it could happen that the star point of the frequency converter has a voltage opposite the center of gravity of the voltage triangle of the network the fundamental frequency, which varies in its phase position and possibly in its amplitude changes, whereby the frequency with which the position of the star point relative to the Focus shifts, with the frequency of the disturbing amplitude oscillation of the primary currents matches.
In Fig. 2 ist der Schwerpunkt des Spannungsdreiecks U, V, W für die Grundfrequenz mit 5 bezeichnet. Im stabilen Betrieb fällt der Sternpunkt mit diesem Schwerpunkt zusammen. Würde aber der Spannungsresonanzkreis nicht vorhanden sein, dann könnte es vorkommen, daß der Sternpunkt um den Schwerpunkt 5 auf einer Kurve s herumwandert, wie in Fig. 2 durch den gestrichelt gezeichneten Kreis dargestellt ist, so daß eine Spannung Δ U1 der Grundfrequenz zwisehen Sternpunkt und Schwerpunkt auftritt, deren Phasenlage und Amplitude sich ändert. Diese Spannung erscheint auch in der Drei-. eckswicklung; für Frequenztransformatoren ist aber eine solche Spannung der Grundfrequenz in der offenen Dreieckswicklung nicht erwünscht. Sieht man jedoch erfindungsgemäß einen Spannungsresonanzkreis für die Grundfrequenz an der offenen Dreieckswicklung vor, so werden solche Stabilitätsstörungen vermieden. Dieser Resonanzkreis stört die Ausbildung der dritten Oberwelle im Verbraucher nicht wesentlich, da er für die dritte Oberwelle >einen hohen Widerstand darstellt. Gegebenenfalls könnte man auch parallel zur Drosselspule 6 einen Kondensator 8 schalten, wobei die Anordnung so bemessen wird, daß die Induktivität 6 und der Kondensator 8 auf die dritte Oberwelle abgestimmt sind, während für-die-Grundwelle das aus den Kondensatoren 7 und 8 und der Drosselspule 6 bestehende Gebilde einen Spannungsresonanzkreis darstellt. Man könnte auch parallel " zur Dreieckswicklung einen Stromresonanzkreis für die dritte Oberwelle anschließen, der so bemessen ist, daß er nur einen geringen Widerstand für die Grundwelle besitzt.In FIG. 2, the center of gravity of the voltage triangle U, V, W for the fundamental frequency is denoted by 5. In stable operation, the star point coincides with this center of gravity. But if the voltage resonance circuit were not present, then it could happen that the star point wanders around the center of gravity 5 on a curve s, as shown in Fig. 2 by the dashed circle, so that a voltage Δ U 1 of the fundamental frequency between the star point and the center of gravity occurs, the phase position and amplitude of which changes. This tension also appears in the three-. corner winding; for frequency transformers, however, such a voltage of the fundamental frequency in the open delta winding is not desirable. If, however, according to the invention, a voltage resonant circuit is provided for the fundamental frequency on the open delta winding, then such stability disturbances are avoided. This resonance circuit does not significantly interfere with the development of the third harmonic in the consumer, since it represents a high resistance for the third harmonic. If necessary, a capacitor 8 could also be connected in parallel to the choke coil 6, the arrangement being dimensioned so that the inductance 6 and the capacitor 8 are matched to the third harmonic, while for the fundamental wave that of the capacitors 7 and 8 and the Choke coil 6 existing structure represents a voltage resonance circuit. A current resonance circuit for the third harmonic could also be connected in parallel with the triangular winding, which circuit is dimensioned so that it has only a low resistance for the fundamental wave.
Durch den Spannungsresonanzkreis bzw. den Stromresonanzkreis wird künstlich der normale Sternpunkt stabilisiert. Bei der ■experimentellen Nachprüfung hat sich z. B. j'er^eben, daß bei Verwendung eines Span- ^ailiögsresonanzkreises durch diesen gar kein ''StFOm der Grundwelle fließt, d. h. mit anderen Worten, es gelingt, die Stabilitätsbedingungen des symmetrisch liegenden Sternpunktes künstlieh zu erfüllen bzw. die entarteten Sternpunktslagen ihrer Existenzmöglichkeit zu berauben. The voltage resonance circuit or the current resonance circuit is artificially normal star point stabilized. During the ■ experimental re-examination, z. B. j'er ^ just that when using a chip ^ ailiögsresonanzkreises through this none at all '' StFOm of the fundamental wave flows, d. H. with others In other words, the stability conditions of the symmetrically located star point are artificially achieved to fulfill or to rob the degenerate star point positions of their possibility of existence.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß ein besonderer Spannungsresonanzkreis für die Grundfrequenz vorgesehen wird. Stimmt man nämlich beispielsweise die Kapazität 5 mit der Induktivität des Belastungskreises 4 ganz oder nahezu auf die Netzfrequenz ab, so kann ein besonderer Spannungsresonanzkreis entbehrt werden. Im allgemeinen wird eine solche Abstimmung nur dann möglich sein, wenn im Stromkreis der dreifachen Netzfrequenz ohnehin vorwiegend induktive Belastungen vorhanden sind. .It is not absolutely necessary that a special voltage resonance circuit for the basic frequency is provided. For example, if you vote for the capacity 5 with the inductance of the load circuit 4 completely or almost entirely on the line frequency, so a special voltage resonance circuit can be dispensed with. In general, a Such coordination will only be possible if the circuit has three times the mains frequency anyway inductive loads are predominantly present. .
Statt einen Spannungsresonanzkreis für die Grundfrequenz an die offene Dreieckswicklung zu schalten, könnte man auch in Reihe mit dem Verbraucher einen Stromresonanzkreis, der auf die Grundfrequenz abgestimmt ist, legen.Instead of a voltage resonance circuit for the fundamental frequency to the open delta winding to switch, one could also create a current resonance circuit in series with the consumer, which is tuned to the basic frequency.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Speisung\ eines Drehstrommotors dargestellt. An das Netz sind zwei primärseitig dreiphasige Frequenztransformatoren angeschlossen, von denen der eine aus den gesättigten Einphasentransformatoren 11, 12 und 13, der andere aus den gesättigten Einphasentransformatoren 14, 15 und 16 besteht. Die Primärwicklungen des einen Frequenztransformators sind in Stern, die des anderen in Zickzack geschaltet, so daß die Grundwellen der Flüsse in den beiden primärseitig dreiphasigen Frequenztransformatoren um 300 gegeneinander versetzt sind. Die Sekundärwicklung des linken Frequenztransformators ist in zwei Hälften unterteilt und besitzt eine Mittelanzapfung, welche mit dem Anfang der Dreieckswicklung des rechten Frequenztransformators verbunden ist. Das andere Ende dieser Dreieckswicklung ist mit der einen Phase der Ständerwicklung 18 des Motors 17 verbunden, dessen beide andere Phasen an die Enden der linken Dreieckswicklung angeschlossen sind. Statt den Motor in Stern zu schalten, könnte man ihn auch in Dreieck schalten. Die Läuferwicklung· 19 des Motors ist als Kurzschlußwicklung ausgeführt. Die Windungszählen der Dreieckswicklungen werden so gewählt, daß sich die Spannung der dritten Oberwelle, die zwischen den Endpunkten der linken DreieckswicklungIn Fig. 3, another embodiment of the invention for the supply \ of a three-phase motor is shown. Two three-phase frequency transformers on the primary side are connected to the network, one of which consists of saturated single-phase transformers 11, 12 and 13, and the other of which consists of saturated single-phase transformers 14, 15 and 16. The primary windings of the transformer are in a frequency rating, the switch of the other in a zigzag so that the fundamental waves of the flows in the two three-phase primary side frequency transformers 30 0 are offset from each other. The secondary winding of the left frequency transformer is divided into two halves and has a center tap which is connected to the beginning of the triangular winding of the right frequency transformer. The other end of this triangular winding is connected to one phase of the stator winding 18 of the motor 17, the other two phases of which are connected to the ends of the left triangular winding. Instead of connecting the motor in star, you could also connect it in delta. The rotor winding 19 of the motor is designed as a short-circuit winding. The number of turns of the triangular windings are selected so that the voltage of the third harmonic between the end points of the left triangular winding
auftritt, zu der Spannung der dritten Oberwelle an der rechten Dreieckswicklung verhält wie 1/3:2. Der Motor .wird also in Scottscher Schaltung gespeist, und die den einzelnen Phasen zugeführten - Spannungen der dritten Harmonischen sind um I2o? gegeneinander versetzt.occurs, to the voltage of the third harmonic at the right delta winding behaves as 1/3: 2. The motor is thus fed in a Scottish circuit, and the voltages of the third harmonic supplied to the individual phases are around I2o ? offset against each other.
In Reihe mit den Phasenwicklungen sind zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Anordnung Kondensatoren 20, 21, 22 ge-' schaltet. Man könnte diese Kondensatoren auch parallel zum Motor legen. Um Instabilitäten zu vermeiden, liegt erfindungsgemäß an jeder offenen Dreieckswicklung ein auf die Grundfrequenz ,abgestimmter Spannungsresonanzkreis, der aus; der Drossel 23 und dem Kondensator 24> bzw. aus der Drossel 25 und dem Kondensator 26 besteht..In series with the phase windings are to improve the efficiency of the Arrangement of capacitors 20, 21, 22 ' switches. You could also put these capacitors in parallel with the motor. About instabilities To avoid this, according to the invention, there is a voltage resonant circuit tuned to the fundamental frequency on each open delta winding, which consists of; the throttle 23 and the Capacitor 24> or consists of the choke 25 and the capacitor 26 ..
Statt Resonanzkreise an. die Dreieckswicklungen zu legen, könnte man auch, wie gestrichelt angedeutet, einen auf die Grundfrequenz abgestimmten Spannungsresonanzkreis zwischen die primären Sternpunkte der beiden Gruppen von Transformatoren legen und auch auf diese Weise Instabilitäten vermeiden.Instead of resonance circles. to lay the triangular windings, one could also, as dashed indicated, a voltage resonance circuit tuned to the fundamental frequency between the primary star points of the two Lay groups of transformers and also avoid instabilities in this way.
Verwendet man mehr als zwei primärseitig dreiphasige Frequenztransformatoren zur Speisung
von Drehfeldmotoren, so werden die Primärwicklungen so geschaltet, daß. die
Grundwellen der Flüsse um [——-I gegeneinander
versetzt sind, wobei ti die Anzahl der dreiphasigen Frequenztransformatoren ist.
Man könnte, falls die Frequenztransformatoren parallel geschaltet sind, die einzelnen
Sternpunkte durch Spannungsresonanzkreise für die Grundfrequenz miteinander verbinden
und dadurch das Auftreten von Instabilitäten vermeiden. Man könnte aber auch diese
Spannungsresonanzkreise parallel zu den Dreieckswicklungen legen.If more than two three-phase frequency transformers on the primary side are used to feed rotary field motors, the primary windings are switched in such a way that. the fundamental waves of the fluxes are offset from one another by [-—- I, where ti is the number of three-phase frequency transformers.
If the frequency transformers are connected in parallel, the individual star points could be connected to one another by voltage resonance circuits for the fundamental frequency, thereby avoiding instabilities. But you could also put these voltage resonance circuits parallel to the triangular windings.
Wie bereits erwähnt, kann der primärseitig dreiphasige Frequenztransformator aus drei Einphasentransformatoren bestehen. Man kann aber auch die Wicklungen auf einen gemeinsamen Kern mit einem oder mehreren zusätzlichen Schenkeln aufbringen. Die Eisenkerne zweier solcher Frequenztransformatoren können auch ein gemeinsames Joch besitzen.As already mentioned, the primary side three-phase frequency transformer can consist of three Single-phase transformers exist. But you can also have the windings on a common Apply core with one or more additional legs. The iron cores of two such frequency transformers can also share a common yoke.
In Fig. 4* ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem jedoch die Primärwicklungen der gesättigten Transformatoren nicht parallel, sondern in Reihe geschaltet sind. Soweit die Teile mit denen der Fig. 3 übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt. Wie Versuche gezeigt haben, kann man bei einer derartigen Reihenschaltung die Stabilisierung schon dadurch erreichen, daß man lediglich einen Spannungsresonanzkreis an diejenige in offenem Dreieck geschaltete Sekundärwicklung legt, deren zugehörige Primärwicklungen am Sternpunkt liegen. In der Zeichnung besteht dieser Resonanzkreis" aus der Drosselspule 25 und dem Kondensator 26. Im Ausführungsbeispiel sind noch, die Kondensatoren 20, 21 und 22 in Dreieck als Sternpunktsverbindung geschaltet. Diese Anordnung hat gegenüber der Anordnung nach Fig. 3 den Vorteil, daß die Kondensatoren bei den normalerweise niedrigen Betriebsspannungen besser ausgenutzt werden.In Fig. 4 * another embodiment of the invention is shown, in which, however the primary windings of the saturated transformers are not connected in parallel but in series. So much for the parts correspond to those of FIG. 3, the same reference numerals are chosen. Like attempts have shown that stabilization can already be achieved with such a series connection achieve that you only have a voltage resonance circuit to the one in the open Delta connected secondary winding puts its associated primary windings on Star point. In the drawing, this resonance circuit "consists of the choke coil 25 and the capacitor 26. In the exemplary embodiment there are also the capacitors 20, 21 and 22 connected in delta as a star point connection. This arrangement has compared to the arrangement of FIG. 3 has the advantage that the capacitors in the normally better use can be made of low operating voltages.
Statt zur Abnahme der drei Harmonischen eine Dreieckswicklung vorzusehen, könnte man auch, wenn die Primärwicklungen auf einem gemeinsamen Eisenkern, der einen zusätzlichen Schenkel besitzt, liegen, auf dem zusätzlichen Schenkel eine Sekundärwicklung anbringen, zu welcher man parallel den Spannungsresonanzkreis für die Grundfrequenz schalten kann. Sind zwei solcher primärseitig dreiphasige Frequenztransformatoren in Reihe geschaltet, so kann man je nach Erfordernis zu jeder Sekundärwicklung oder auch zu einer einen Spannungsresonanzkreis parallel legen. Sind die beiden primärseitig dreiphasigen Frequenztransformatoren parallel geschaltet, so kann man auch zwischen ihre Sternpunkte einen Spannungsresonanzkreis, der atif die Grundfrequenz abgestimmt ist, legen.Instead of providing a triangular winding to pick up the three harmonics, one could also if the primary windings are on a common iron core, which is an additional Leg has, lie, attach a secondary winding to the additional leg, to which the voltage resonance circuit is connected in parallel can switch for the fundamental frequency. Are two of these on the primary side three-phase frequency transformers connected in series so one can depending on the requirement to each secondary winding or also to a voltage resonance circuit lay parallel. Are the two primary-side three-phase frequency transformers in parallel switched, you can also create a voltage resonance circuit between their star points, the atif the basic frequency is tuned, put.
• In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt. An den Generator 30 sind drei gleiche Drosselspulen 31, 32 und 33 angeschlossen, die gesättigt sind. Die dritten Harmonischen werden dem Verbraucher 34 über einen Kondensator 35 zugeführt, der in der Verbindung des Sternpunktes der gesättigten Drosselspulen und des Sternpunktes des Generators 30 liegt. Ähnlich wie bei den früheren Anordnungen werden hierbei durch einen auf die Grundfrequenz abgestimmten Spannungsresonanzkreis, der aus der Drosselspule 36 und dem Kondensator 37 besteht und der zwischen die Sternpunkte geschaltet ist, Instabilitäten vermieden.• In Fig. 5, another embodiment is shown. Three identical choke coils 31, 32 and 33, which are saturated, are connected to the generator 30. The third harmonics are fed to the consumer 34 via a capacitor 35, which is connected to the neutral point of the saturated choke coils and the neutral point of the generator 30. Similar to the previous arrangements, instabilities are avoided here by a voltage resonance circuit which is tuned to the fundamental frequency and which consists of the choke coil 36 and the capacitor 37 and which is connected between the star points.
In Fig. 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem statt einer symmetrischen Sternschaltung die Reihenschaltung zweier gleicher Drosselspulen 40 und 41, die über einen Kondensator 42 an ein Wechselstromnetz angeschlossen sind, gezeigt ist. Die Drosselspulen besitzen Sekundärwicklungen, die in entgegengesetztem Sinne an eine Batterie 43 angeschlossen sind. Diese Anordnung kann beispielsweise dazu dienen, mittels der Gleichstromvormagnetisierung" durch 2 teilbare Oberwellen zu erzielen. Gemäß der Erfindung wird durch einen auf die Grundfrequenz abgestimmten Spannungsresonanzkreis, der aus der Drosselspule 44 und dem-Kondensator 45 besteht und der anIn Fig. 6, another embodiment of the invention is shown in which instead of a symmetrical star connection, the series connection of two identical choke coils 40 and 41, which are connected to an alternating current network via a capacitor 42, are shown is. The choke coils have secondary windings that work in opposite directions are connected to a battery 43. This arrangement can be used, for example, to by means of the direct current bias "to achieve divisible by 2 harmonics. According to the invention, a voltage resonance circuit tuned to the fundamental frequency, which consists of the choke coil 44 and the capacitor 45 and which is on
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES114499D DE642524C (en) | 1934-06-28 | 1934-06-28 | Arrangement to avoid stability disturbances in series or star connections of two or more saturated choke coils or transformers used for frequency conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DES114499D DE642524C (en) | 1934-06-28 | 1934-06-28 | Arrangement to avoid stability disturbances in series or star connections of two or more saturated choke coils or transformers used for frequency conversion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE642524C true DE642524C (en) | 1937-03-12 |
Family
ID=7533224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DES114499D Expired DE642524C (en) | 1934-06-28 | 1934-06-28 | Arrangement to avoid stability disturbances in series or star connections of two or more saturated choke coils or transformers used for frequency conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE642524C (en) |
-
1934
- 1934-06-28 DE DES114499D patent/DE642524C/en not_active Expired
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