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飞灰用户使用手册

山西国锦煤电一期工程

电站锅炉飞灰含碳在线检测装置

 

用户使用手册

 

 

深圳市国电电力设备有限公司

 

一、硬件使用手册

二、实时测量软件使用手册

三、装置维护使用手册

四、设备配置说明

五、装置接线图

 

第一篇硬件使用手册

1前言

锅炉飞灰含碳量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的重要指标,实时检测飞灰含碳量将有利于指导运行正确调整风煤比,提高锅炉燃烧控制水平;合理控制飞灰含碳量的指标,有利于降低发电成本,提高机组运行的经济性。

装置的投运还将有助于电厂管理人员分析锅炉燃烧效率,提高制粉系统和送风系统的安全运行。

传统测量飞灰含碳量是采用化学灼烧失重法,它是一种离线的实验室分析方法,对灰样的代表性要求高、分析滞后,难以快速反映锅炉燃烧工况。

而目前有些电厂投用的锅炉飞灰含碳量监测仪是采用撞击式方法取样分析,由于所采集的灰样颗粒较大,因而影响了飞灰取样的代表性,特别是其灰路存在严重的堵管现象,导致经常提供虚假的测量数据。

我公司开发生产的GEECA-2型电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置,跟踪国际上先进的测量和传感技术,自行研制了无动力、自抽式等速取样设备,应用先进的微波谐振测量方法,实现了对飞灰含碳量的实时在线测量。

凭借公司多年来在电力系统锅炉测控领域的开发经验,成功解决了取样灰路的堵塞问题,保证了系统长期可靠运行。

2系统结构

针对国内100MW机组以上锅炉大多采用两个烟道排放飞灰的特点,装置设计采用两套独立的飞灰取样和微波测量系统,而共用主机处理系统,如图1所示。

图1系统结构框图

3系统原理

3.1测量原理

采用微波谐振测量技术,根据飞灰中未燃尽的碳能改变微波谐振腔的谐振频率特性,分析确定飞灰中碳的含量。

3.2工作过程

系统采用无外加动力、自抽式动态取样器,自动等速地将烟道中的灰样收集到微波测试管中并自动判别收集灰位的高低。

当收集到足够的灰样时,系统对飞灰含碳量进行微波谐振测量。

测量信号经过现场预处理后传送到集控室,再经主机单元作进一步变换、运算和存储,并在显示器上显示含碳量的数值及曲线。

已分析完的灰样可以自动排放回烟道或者送入收灰容器,以便于实验室分析化验,然后进行下一次飞灰的取样和含碳量的测量。

4装置组成

4.1飞灰取样器

飞灰取样器由吸气嘴、取样管、引射管、排气管、旋流集尘器、静压管等部件组成。

飞灰取样器采用了特殊的结构设计,能够自动跟踪锅炉烟道流速的变化而保持等速取样状态,因而,取出的灰样具有较好的代表性,从而保证了系统的整体测量可信度。

由于取样器没有抽气泵等转动部件,因而取样器的运行可靠性大大增强,取样器结构示意如图2。

图2飞灰取样器结构示意图

4.2微波测试单元

由微波源、隔离器、微波测量室、微波检测器、振动器、灰位探测器、气动组件、加热器、前置处理电路等组成。

在微波测量室中对飞灰灰样进行微波测量分析,测量完的飞灰根据程序设置或手动操作命令返回烟道或装入收灰容器,而测量数据则由前置处理电路处理后发送给主机单元,测试箱结构如图3。

图3测试箱内部结构示意图

4.3电控单元(安装于主机柜内)

由控制操作器、电源变换箱、专用接线端子及机箱等组成,完成系统手动操作功能,现场处理单元的电源分配,以及信号的转接工作。

4.4主机单元

研华PⅣ主机,512M内存、120G硬盘、AD采集模块、DA模块、DIO模块显示接口卡等工业测控卡件、17〞LCD显示器、通讯接口、专用工业级电源、键盘等。

4.5气源

现场仪用气源管道通过金属硬管传输到每个测试箱附近,同装置配备的金属软管相连接,要求气源压力≥0.6Mpa,供气量约为0.03m3/分钟,此气源用于装置的振打、反吹系统。

4.6电缆

测试箱和主机柜之间:

两根18芯信号电缆ZRVVP18*23/0.15(18×0.4)

两根3芯电源电缆ZRVV3*77/0.20(3×2.5)

用户和装置之间的其它信号接口连接电缆由用户提供。

4.7装置标准配置

飞灰取样器:

取样管规格根据现场而定。

2只

重量:

约5公斤

测试机箱:

800×600×280mm(长×宽×深)2台

重量:

约80公斤

5装置功能指标

1)测量范围:

0~15%(常规测量范围)

2)测量误差:

±0.4%(典型值,含碳量在0~6%时)

±0.6%(典型值,含碳量在6~15%时)

3)检测周期:

2~5分钟(视灰流量而定)

4)历史数据:

保留时间大于36个月

5)电源功耗:

220VAC,平均0.5kW,最大2.2kW

6)工作气源:

仪用空气≥0.6Mpa,耗气量约为0.03m3/分钟

7)信号输出:

模拟量2路隔离的4~20mA含碳量信号,分别代表A、B侧实时含碳量,信号最大负载500Ω。

开关量3路报警继电器结点信号,分别代表系统报警和A、B侧高碳报警,继电器结点容量:

2A/120VAC。

8)环境温度:

主机单元0℃~50℃

电控单元-10℃~55℃

测试单元-20℃~65℃

6系统安装

飞灰取样器和机箱的安装,可以在锅炉运行期间实施;气源管路和信号电缆的敷设,飞灰取样器安装孔的开孔,机箱固定支架的焊接应在停炉后进行。

装置的所有安装操作应符合电厂的有关安全生产规范的要求。

6.1取样点的确定

取样点选取在空气预热器出口到除尘器入口之间的水平或垂直烟道上,或者安装在空预器入口,具体安装位置的选择一般应满足下面条件:

☆ 烟气温度小于370℃;

☆ 在烟道的直管段,烟道内没有影响正常取样的障碍物;

☆ 烟气流速和灰尘颗粒具有代表性的部位;

☆ 烟道外具有安装测试箱和正常使用操作的空间。

6.2取样孔的开设

根据确定好的取样点位置,停炉后拆除此处烟道保温层,在烟道壁上割开一个长方形孔,将取样器过渡法兰焊接在开出的方孔上。

如果此时不安装取样器,应该用厂家随装置配备的取样器盖板将过渡法兰上的方孔盖住,用螺丝拧紧,以保证在锅炉运行时烟道的密封。

6.3主机柜的安装

根据和用户确定的安装位置,建议在电厂集控室或电子间安装主机柜。

6.4测试箱的安装

微波测试箱安装在飞灰取样器的下方,测试箱的支架应和飞灰取样器安装在同一个烟道壁上,测试箱必须垂直安装,测试箱应设有防雨、雪措施,通过在烟道墙体和测试箱之间加放隔热材料来防止烟道的热辐射,并用金属材料(一般为铝蒙皮)将隔热层遮住,以增加现场的美观和整洁。

测试箱垂直安装在支架上,通过调节箱底的螺杆,可以改变箱体的上下位置高度,以保证和取样器的紧密连接。

注意:

各个电厂的现场情况有所不同,因此安装方式也会不一样,取样器和测试箱的安装示意如图6。

图6取样器与测试箱安装示意图

6.5取样器的安装

取样器可以安装在垂直或水平烟道上,使取样吸气嘴迎着烟气流向,但是应当保证旋流集尘器处于垂直状态,当安装在水平烟道上时,取样器探头应处在低于1/2烟道高度的位置。

取样器安装在烟道事先开好的方孔内,用螺栓固定在过渡法兰上,并和测试箱上的法兰连接牢固。

6.6电缆和气管的敷设

每个测试箱和主机柜之间各由一根多芯信号电缆和一根电源电缆联接。

压缩空气气管由就近的母管用硬管接到每侧烟道测试箱的附近。

电厂提供给装置的投油干结点信号或主蒸汽流量信号是用来保护装置避免受到油污的沾染,影响取样和测量,两个信号只需使用一个。

电厂提供的氧量信号是装置的辅助参考信号,可以不用接入系统。

装置提供给电厂2路(甲、乙侧)隔离4~20mA的实时含碳量信号,1路系统报警和2路含碳量越限报警干结点信号。

电厂提供装置的信号和装置提供给电厂的信号接口都在主机柜后的接线端子排上。

7调试说明

7.1系统接线

7.1.1

主机箱到端子排之间采用多股电缆连接,信号连接如图8:

 

图8主机箱到端子排之间的接线图

7.1.2

主机柜到测试箱之间的连接:

主机柜到每一侧的测试箱之间由一根18芯信号电缆和一个3芯动力电源电缆连接,信号连接如图9。

信号电缆规格为:

ZRVVP18*23/0.15(18×0.4),电源电缆规格为:

ZRVV3*48/0.2(3×2.5)。

图9电控单元端子排接线图

 

7.1.4测试箱接线端子说明如图10

图10测试箱端子排接线图

7.1.5取样加热套的连接

加热套采用交流220V供电,其功率约为100W,加热套的两根电源引线分别连接到测试箱端子排的第27和第31号端子上。

7.1.6压力传感器的连接

压力开关为常开触点,当压力超过设定压力值时,开关闭合。

压力开关的两根引线分别连接到测试箱端子排的第11和第22号端子上。

7.1.7电厂投油接点的连接

投油接点是装置的取样保护信号,当电厂锅炉在投入数支油枪助燃时,提供给装置一路无源干结点信号,投油期间含碳量数值保持不变。

信号连接到主机箱后的端子排上,其端子号为-X1:

11,-X1:

12。

7.1.8含碳量模拟信号输出的连接

在标准配置下,装置含碳量实时信号提供两路独立的隔离4~20mA输出,4mA对应含碳量为0,20mA对应含碳量为装置标定的最大含碳量。

A侧含碳量输出端子号为-X1:

44和-X1:

45,B侧含碳量输出端子号为-X1:

46和-X1:

47。

接线示意如图11:

 

图11含碳量输出接线示意图

7.1.9报警信号的连接

报警信号分为系统报警、A侧高碳报警、B侧高碳报警,这三种信号均采用常开干结点输出。

系统报警的定义为:

当电厂提供的压缩空气压力低于压力传感器设定的压力值时或装置检测到测试箱中微波谐振腔的温度偏离了正常工作温度时发出系统报警信号,主机面板上的发光二极管灯点亮,并且相应干结点闭合。

高碳报警的定义为:

当含碳量实时测量值大于主机设定高碳值时,主机面板上的发光二极管灯点亮,并且相应的干结点闭合。

系统报警的端子号为:

-X1:

60、-X1:

61,A侧高碳报警的端子号为:

-X1:

62、-X1:

63,B侧高碳报警的端子号为:

-X1:

64、-X1:

65。

7.1.10电厂负荷的连接

当电厂不能够给装置提供投油结点信号时,采用监测锅炉负荷(主蒸汽流量信号)的方法,来实现在锅炉低负荷时禁止装置取样,低负荷的值可以在主机界面上设置,负荷信号可以是电流或电压。

信号端子号为:

-X1:

56、-X1:

57。

7.2系统检查

☆装置接地是否良好;

☆机箱安装是否到位;

☆设定各个减压阀气源压力;

☆装置加电预热30分钟,检查现场的收、排灰情况。

7.3含碳量曲线的标定和验证

在下列情况下不宜收取标定灰样:

一是在锅炉负荷进行较大调整时,由于各种燃烧调整参数不能完全跟踪匹配,此时飞灰含碳量变化较剧烈;二是锅炉进行蒸汽吹灰、打焦时,飞灰含碳量会不稳定。

7.3.1灰样的收取和数据的记录

在锅炉运行稳定的情况下(锅炉负荷大于60%满负荷),锅炉吹灰器不吹扫、不打焦时,通过改变锅炉燃烧工况(改变氧量或负荷等)来改变飞灰中的含碳量。

收取10~25个代表不同含碳量的灰样样本,每种样本的收灰时间约为30分钟,记录下装置的测量数据(含碳量和内码)。

要求:

尽量使所收集的飞灰含碳量范围较宽,遍布在0~12%(最高含碳量)之间,收集的灰样样本数量越多,越有利于标定的可靠性。

7.3.2标定曲线的拟合

将上面收取的灰样做好标记,送试验室化验标定,根据试验分析所得的含碳量数值和装置测量得到的数据来进行含碳量曲线的标定拟合。

7.3.3动态验证

在锅炉运行稳定情况下,连续收取半小时左右的灰样作为一种含碳量的灰样样本,记录下仪表的含碳量平均数据,用同样的方法在不同的工况下,收取灰样样本,每种样本分别做好标记,送试验室化验。

根据7.4中的误差公式计算测量误差,验证装置的测量精度是否符合要求(含碳量大于6%和小于6%应分开计算)。

7.4测量误差计算

含碳量测量实际值(实验分析)与测量值(仪表显示)关系曲线示意图如12:

 

图12含碳量对比曲线示意图

装置测量标准误差(方差)计算公式如下:

误差(方差)=

其中:

:

单个样本装置显示均值

单个样本化验值

n:

样本数

例如有一组数据(表一),其标准误差计算如下:

序号

表显均值

化验值

误差

1

2.13

1.82

0.31

2

2.34

2.04

0.30

3

1.82

2.04

-0.18

4

2.66

2.34

0.32

5

2.40

2.54

-0.14

6

3.37

2.95

0.42

7

3.13

3.06

0.07

8

4.24

3.73

0.51

9

3.31

3.43

-0.12

10

3.92

3.53

0.39

11

3.56

3.86

-0.30

12

6.14

5.65

0.49

13

6.23

5.92

0.31

14

5.52

5.75

-0.23

15

5.16

5.58

-0.42

16

6.35

5.83

0.52

17

5.37

5.15

0.22

18

5.56

6.17

-0.61

19

5.94

5.57

0.37

20

6.83

6.32

0.51

21

6.45

6.77

-0.32

22

3.72

3.44

0.28

23

3.29

3.57

-0.28

24

3.53

3.40

0.13

25

3.54

3.93

-0.39

表一:

由于化验值大于6%的数据较少,故未分开计算。

上表中的标准方差S=0.353,最大误差0.61,最小误差0.07。

7.5影响测量精度的因素分析

①飞灰成分(或煤种)变化:

由于飞灰中的成分较为复杂,主要含有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁和氧化铁、氧化镁、氧化钙、碳、硫、磷等,其中碳的含量对微波的影响最大,但是当其他成分发生较大变化时,也会直接影响含碳量测量精度。

因此,当煤种改变后,发现装置显示含碳量值与化验值相差较大时,应对装置进行适当的校准,并修正标定参数。

②飞灰密实度变化:

振动器的振动不够稳定,会造成每次测量管中的灰样密实度不尽相同,从而产生测量误差。

因此,当发现振动器停振时,应该按照本手册《维护指导》中“常规维护指导(4)”的方法进行修复。

如果停振,装置显示的含碳量数值通常会偏低。

③标定曲线拟合误差:

由于标定时获取的灰样含碳量分布不均匀,且灰样样本数量有限,因此标定曲线与真值存在一定的偏差。

8操作说明

8.1手动操作

在电控箱内有一个手动控制盒,盒上有六只钮子开关:

A侧的“取样禁止”、“灰样保留”、“振动”和B侧的“取样禁止”、“灰样保留”、“振动”。

控制盒外观布置如图13:

 

图13手动操作盒外观图

一般情况下,所有的开关都处于不动作状态,即开关方向朝下,上方的发光二极管指示灯熄灭。

当需要操作时,再按照下面的说明进行。

将某侧对应的钮子开关拨向“振动”,其对应的红色LED指示灯点亮,振动器便开始工作;钮子开关朝相反的方向扳回,其对应的红色LED指示灯熄灭,表示振动器停止手动工作,由程序控制正常工作。

将某侧对应的钮子开关拨向“取样禁止”,其对应的红色LED指示灯点亮,装置便开始反吹,其优先级最高;钮子开关朝相反的方向扳回,其对应的红色LED指示灯熄灭,表示装置由程序控制进行自动测量。

将某侧对应的钮子开关拨向“灰样保留”,其对应的红色LED指示灯点亮,装置在完成测量后,测量管中的灰样便被自动装入收灰容器;钮子开关朝相反的方向扳回,其对应的红色LED指示灯熄灭,表示装置由程序控制进行自动测量。

8.2自动操作

实时测量软件采用中文菜单显示,使用方便。

装置的主要功能采用一键一功能,即在任何情况下,只需点击一下您所关心的功能键,画面就切换到此功能界面。

9装置校准

在锅炉运行稳定的情况下(特别是负荷基本稳定),收取一定的灰样,每种灰样的收取时间不低于半小时,同时记录装置的含碳量实时值,计算出平均值,两侧烟道的灰样要分开标记,一般收取4种以上的灰样样本,送化验室分析,以化验值作为含碳量的真值来校准装置显示值。

校准方法:

在软件画面“设置”下进行。

 

第二篇实时测量软件使用手册

1简介

本公司的电站锅炉飞灰含碳量在线测量装置是国家专利产品,其软件采用面向对象方法,在Windows2000Professional平台下用VisualC++语言设计,具有界面直观、操作方便、运行可靠、检测准确等特点。

主要功能均可用鼠标点击工具条相应按钮实现。

2功能界面简述

实时软件主要有五大功能界面:

Ø实时功能界面:

显示实时含碳量的数值和曲线。

Ø平均功能界面:

显示平均含碳量的数值和曲线。

Ø历史功能画面:

根据输入的查询时间来显示历史含碳量的数值和历史曲线。

Ø设置功能界面:

主要是设定一些系统参数值。

Ø调试功能界面:

实时显示测量中的过程变量。

3操作说明

3.1主机界面显示简介:

如上图所示,菜单包括:

“实时”、“平均”、“历史”、“设置”、“调试”、“打印”、“帮助”、“退出”八个选项。

左侧为功能按钮区,用于完成主要功能界面间的切换。

右上部为视图区,用于显示实时、平均、历史趋势图及调试画面。

右下部为实时状态显示区,实时显示当前报警状态及A、B两侧飞灰含碳量的实时值(颜色以黄绿加以区分,和趋势图的曲线颜色对应,A侧为黄色,B侧为绿色)。

下部为状态条,分别显示操作提示、欢迎语、公司名称、系统时间。

 

3.2实时含碳量显示

点击“实时”按钮或“实时”菜单,将进入实时含碳量显示界面,分别以黄色显示A侧含碳量曲线,以绿色显示B侧含碳量曲线,显示时间跨度6小时,含碳量纵坐标可在设置窗口调整,分别可选0~4%、0~8%、0~16%、0~32%。

 

3.3平均含碳量显示

点击“平均”按钮或“平均”菜单,将进入平均含碳量显示界面,分别以黄色显示A侧含碳量曲线,以绿色显示B侧含碳量曲线,显示时间跨度6小时,含碳量纵坐标可在设置窗口调整,分别可选0~4%、0~8%、0~16%、0~32%。

平均值的计算依据设置参数中的平均时间,平均时间可设置为2小时~24小时,计算方法为:

当前平均值为前n小时的实时值的平均(n为当前设置的平均时间)。

 

3.4历史含碳量显示

点击“历史”按钮或“历史”菜单,将进入历史含碳量显示界面,分别以黄色显示A侧含碳量曲线,以绿色显示B侧含碳量曲线,显示时间跨度24小时,含碳量纵坐标可在设置窗口调整,分别可选0~4%、0~8%、0~16%、0~32%。

每次显示一天的含碳量变化趋势,可通过“前翻”、“后翻”按钮完成前一天或后一天的历史趋势查询,或通过日期选择工具选择要查看的日期的历史趋势。

 

3.5系统设置显示

点击“设置”按钮或“设置”菜单,将进入系统设置显示界面。

分别完成如下参数设置:

Ø设置工作状态

分别设置A侧、B侧是否取样,可选择“允许取样”、“禁止取样”。

“允许取

样”进入正常工作状态,“禁止取样”不进行采集,进入吹扫程序。

Ø设置留灰状态

分别设置A侧、B侧是否留灰,可选“允许留灰”、“禁止留灰”。

选择“禁止留灰”不进行留灰操作,选择“允许留灰”将在“起始时间”和“结束时间”之间的时间段内将灰样保留在收灰瓶中。

Ø设置高碳报警

分别设置A、B两侧的高碳报警阈值,如某侧实时含碳量超出高碳报警阈值将产

生高碳报警。

报警指示栏中高碳报警灯将点亮,并且输出干节点信号。

Ø设置煤种

当煤种发生变化时,通过选择煤种,选择不同的标定曲线,有四种煤种可供选择。

Ø设置显示量程

设置趋势图纵坐标范围。

Ø设置输出量程

设置两路含碳量标准4~20mA电流信号,20mA时对应的含碳量,例:

输出量程设置为20,表示20mA电流对应20%含碳量,4mA电流对应0%含碳量。

Ø设置平均时间

此参数作为计算平均含碳量的平均时间值。

例如设为“4小时”,则屏幕显示的平均含碳量值为4小时内的实时含碳量的累计值除以4小时所得到的平均值,最小平均时间为2小时。

Ø

曲线标定

用于调试人员输入标定曲线。

 

3.6调试显示

点击“调试”按钮或“调试”菜单,将进入系统调试显示界面。

可查看两侧扫频曲线、峰值、频率、温度等过程变量。

 

第三篇设备运行维护手册

一、安全提示和警告

●在任何维护或维修之前,必须严格遵守操作规程。

●只有专业人员才能安装、操作、检修和维护该设备,专业人员指“熟悉设备结构、操作以及危险的人”。

●不要带电连接或断开任何表计、电缆和印制线路板。

●在箱内靠近或接触元器件时要消除静电(ESD)。

印制线路板上有许多元件对静电很敏感。

接触或维护对静电敏感元器件的工作只能由阅读并理解专门静电技术的专业人员完成。

●手持PC板时,尽量握住边缘部分。

●不要使印制线路板与任何表面(桌面或工作台面)发生摩擦。

如可能,进行PC板维护时在具有导电表面(通过1M欧电阻接地)的工作台上进行。

如没有合适的导电工作台,可用干净的钢板或铝板代替。

●不要将易燃材料放在机箱里面、上面或附近,包括设备图和用户手册。

●接触或测量箱内元件时必须十分小心,千万注意防止表棒引起短路。

●现场维护时,应注意防止接触取样器和测试箱内加热部件烫伤和触电。

二、常规检查维护事项

装置应安排专人定期进行维护,主要检查事项如下:

✧测试箱内器件之间连接是否松脱,螺丝螺母紧固件是否松动;

✧箱内工作温度是否异常,当环境温度为5℃--30℃时,调节左温控仪为100℃左右,调节右温控仪为130℃左右;环境低于5℃(高于30℃)时,将两温控仪分别调至110℃和140℃(90℃和120℃)。

✧保持光电开关中间的测量管清洁;

✧观察一个完整的测量周期,检查收、排灰情况是否正常;

✧加热套是否加热;

✧飞灰取样器喷射嘴是否有堵塞;

✧检查油雾器是否有油;

✧收油器定期清理;

✧前置单元中GEE-C4.2的“吹扫”“换向”“振动”开关控制是否正确无误;

✧各减压阀压力表是否指示正常;

✧电控箱内是否有保险丝熔断;

✧软件界面含碳量显示是否显示正常;

如果遇到无法自行解决的问题,应及时和厂方技术人员取得联系,避免事故进一步扩大。

 

二、常规维护指导

1)取样单元的维护

飞灰装置作为在线式取样测量装置,一般安装于空预器后除尘器前烟道内,在装置取样工作过程中,高温烟气对伸入烟道的取样管以及取样管路进行冲刷,在长期工作过程中,取样单元的器件会出现磨损情况,主要是旋流集尘器、取样管、取样器排气管的磨损,图1所示为取样单元结构图。

取样器由吸气嘴、取样管、引射管、连接板、排气管、调节喷嘴、螺母、压圈、旋流集尘器腔等组成。

取样器排气管是飞灰取样器的重要部件,它承担了取样时的排气和灰样返回烟道通路的作用。

当装置工作一段时间后,在取样器的调节喷嘴和排灰管内壁上会沾结一些灰尘和结焦,如果长期不进行清理,会造成排灰管灰路变细,甚至堵死,从而使取样器不能收集灰样。

如果取样排气管发生堵灰,进入旋流集尘器的飞灰并不能排到烟道里,导致旋流集尘器发生堵灰,取样管发生轻微的堵灰,长期不维护,取样管中飞灰越积越多,发生严重堵灰。

如图2所示,排灰管由锁紧螺栓、调节喷嘴、弯管、螺母、压

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