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安全电压1
“安全电压”的讨论意见
辽宁省安全科学研究院赵国
<起重机械监督检验规程>（国家质量监督检验检疫总局2002年10月8日颁布）桥架型起重机部分第6.4.8条便携式控制装置规定,采用便携式控制站（或手电门）时,按钮盘按钮的控制电源必须采用安全特低电压;
第6.5条规定,可移动式照明装置的电源电压不应超过36V.
第6.7.2条采用TT接地系统时,起重机金属结构的接地电阻与漏电保护器动作电流的乘积不大于50V.
和<起重机械监督检验规程>一样,国内的其他国家和行业标准及杂志、刊物、技术资料都出现过名词术语“安全电压”。
多大的电压值为“安全电压”?
是36V还是50V?
如何取得?
“安全电压”接不接地?
“安全电压”的电路要不要采取直接接触防护？
大家的认识和理解都不相同。
下面笔者谈谈自己对“安全电压”的看法，并提出检验方法。
和全国起重机检验员讨论，也欢迎提出批评意见。
一.名词术语“安全电压”的由来和定义
“安全电压”值是电气安全方面的一个基准值.电气方面的规范和电击防护措施都要根据它制订.“安全电压”值主要根据人体对电流的效应来确定.
我国以前未见有国家标准,规定“安全电压”的定义和值.但一些标准,规程,规定中都涉及“安全电压”.
1956年国务院颁布实施的<工厂安全卫生规程>中,第4.4条规定了“行灯的电压不能超过36伏。
在金属容器内或潮湿处不能超过12伏”，从这一规定中可以理解为“安全电压”是36伏及以下的电压。
对电源如何取得未做规定。
因此,人们习惯于以36伏及以下的电压称作为“安全电压”.
TJ34《工业企业照明设计》第3.6条规定容易触及而无防止触电措施的固定或移动照明器，其安装高度距地面2.4米及以上时，在下列场所起使用的电压不超过36伏；1、特别潮湿；2、高温；3、有导电灰尘或具有导电地面：
金属或特别潮湿的土，砖，混凝土地面。
第3.7条规定，不便于工作的狭窄地点，且工作者接触有良好接地的大块金属，如在锅炉，金属容器内，使用的手提行灯不超过12伏。
上述规定中并未出现“安全电压”这个名词术语。
人们是根据上述规定，认为36V及36V以下的电压是安全的，因此习惯于把36V及36V以下的电压称为“安全电压”。
这只是人们从数值上认识和理解“安全电压”。
GB3805—83《安全额定电压》作了如下规定：
1、交流标称电压有效值为12V（空载15V），24V（空载30V），36V（空载40V），42V（空载50V）为安全额定电压的等级。
并规定交流有效值42V，适用于容易发生电击伤害的一般场所，如地面容易发生导电场所。
36V，适用于矿井及类似场所，24V，工作面狭窄操作者易大面积接触环境中的接地良好的导电体的场所，如锅炉或金属容器内。
12V，供某些具有人体可以触及的带电体的设备使用。
2、“安全额定电压”的电路不接地。
GB3805—83《安全额定电压》中第1.1条的注②中指出：
“工作在安全电压下的电路，必须与其它电气系统和任何无关的可导电部分实行电气上的隔离。
”这里的“任何无关的可导电部分”包括大地、保护零线、接地线、接地装置、水管、电气设备金属外壳等。
即“安全电压”电路悬浮.不接地。
3、“安全额定电压”由特定的电源供电。
即用安全隔离变压器或具有独立绕组的变流器供电。
1993年GB3805—83《安全额定电压》修订.成为GB/T3805—93《特低电压（ELV）限值》，它规定了各种环境状况的影响下，15HZ—100HZ交流、直流特低电压的限值。
1）人体侵入水中等环境状态下，皮肤阻抗和对地电阻可忽略不计时，正常状态下无故障时或单故障状态下，特低电压的限值为零；
2）潮湿环境等条件下，皮肤阻抗和对地电阻降低时，正常状态下，特低电压的限值为交流16V，直流为35V；
3）皮肤阻抗和对地电阻不降低的干燥环境等条件下，正常状态下，特低电压的限值为交流33V（对于接触面积小于1CM2的非可握紧件,可增大为66V）;直流为70V（电池充电时,可增大为75V）。
正常状态指无故障的条件下.。
不适合于医疗时人体接触可导电部分的电压限值。
GB/T3805—93《特低电压（ELV）限值》规定的特低电压限值15HZ—100HZ交流、直流特低电压的限值与人体皮肤阻抗和对地电阻降低的环境状况及接触面积有关。
它说明特低电压的限值不是绝对的。
比如，侵在水中的电气设备采用特低电压防护是不合适的。
比如，侵在水中采用36V供电的水泵，不采取任何防护措施，只依靠36V特低电压防护是不合适的。
因在水中的特低电压限值是零。
侵在水中的电气设备应采用自动切除供电、等电位联结等措施来防护电击。
GB4776—84《电气安全名词术语》1.22规定，安全特低电压:
用安全隔离变压器或具有独立绕组的变流器与供电干线隔离开的电路中，导体之间或任何一个导体与地之间有效值不超过50伏的电压。
GB114821.1—93<建筑物的电气装置电击防护>等效采用IEC364-4-41（1992）《建筑物的电气装置安全防护电击防护》。
GB114821.1—93第5条规定的“直接接触及间接接触两者兼有的防护”中第5.1条规定了特低电压（ELV）的防护:
SELV和PELV；规定了：
①数值：
标称电压不超过交流50V,直流120V；②电源：
由符合GB13028要求的安全隔离变压器或安全等级相当于安全隔离变压器的电源（如具有等效隔离绕组的电动发电机）或电化电源（如蓄电池）或与电压较高回路无关的其他电源（如柴油发电机）等供电；③SELV回路不接地；PELV回路接地；④SELV和PELV的回路导线与其它回路之间必须实行物理隔离，装在非金属护套内。
5.3条规定了FELV的防护：
FELV不能满足SEL和PELV的要求时，要补充自动切除供电或电气隔离的的防护及直接接触的防护。
GB14821.1—93未提出“安全电压”的名词术语，只提出“特低电压ELV”：
SELV、PELV，和FELV。
这三种情况，那一种是GB4776—84《电气安全名词术语》1.22规定的“安全特低电压”呢？
我们认为，GB114821.1—93提出的“SELV”是GB4776—84中规定的“安全特低电压”。
简称“安全电压”。
PELV和FELV的电路不能称为“安全特低电压”。
因为，PELV和FELV的电路的一端是接地的。
“地”包括大地、零线、接地线、水管、电气设备金属外壳等。
“地”不是“零电位”。
有时，“地”的电位可高达220V。
比如，当TN系统中，三相电源的相线与大地发生金属性接地时，零线上的对地电位升高的很高，可接近220V。
PELV和FELV的电路的一端是接地的，可就近与零线连接。
此时，PELV和FELV的电路的电位也升高，对人体构成威胁。
PELV和FELV的电路就不是安全的了。
另外，在TN系统中，供电干线即供电电源在中性点是接地的。
PELV和FELV的电路的一端也是接地的，这样，供电电源与PELV和FELV的电路不是隔离开的。
达不到GB4776—84《电气安全名词术语》规定的“与供电干线隔离”的要求。
因此，PELV和FELV的电路接地，不能称为GB4776—84《电气安全名词术语》规定的“安全特低电压”。
因为，GB3805—83《安全额定电压》已废止。
只有GB/T3805—93《特低电压（ELV）限值》、GB114821.1—93<建筑物的电气装置电击防护>、GB4776—84《电气安全名词术语》是应贯测执行的标准。
根据这些标准，“安全电压”应称为GB4776—84规定的“安全特低电压”，它就是GB114821.1—93<建筑物的电气装置电击防护>中提出的“SELV”。
二、对GB114821.1—93中“SELV、PELV”和“FELV”的理解
1992年12月IEC出版物364-4-41文件中，IEC第64技术委员会公布的讨论结果为：
特低电压包括“SELV、PELV”和“FELV”。
其中SELV为“安全特低电压”；“PELV”为“保护性特低电压”；“FELV”为“功能性特低电压”；
（一）、特低电压（ELV）：
SELV和PELV的安全要求
GB114821.1—93中第5.1条规定：
特低电压（ELV）：
SELV和PELV。
对“SELV、PELV”的数值、电源的取得、配电回路作了规定。
1、特低电压（ELV）：
SELV和PELV的数值：
.标称电压不超过交流50V,直流120V；所涉及的交流值为方均根值，即有效值；直流值为无纹波值，即纹波含量的有效值不大于10%的直流电。
例如对于标称电压为120V的直流无纹波系统，其最大峰值不大于137V。
最大值的规定是根据GB/T13870.1-92<电流对人体的效应第一部分:
常用部分>{参照采用国际标准IEC479-1（1984）<电流对人体的效应第一部分:
常用部分>及有关文件}.是针对生理状况正常的成人和儿童,不是病人特别不是心脏病人，因心脏病人的心室纤维性颤动电流按微安级考虑。
环境条件必须是正常环境,即干燥的环境。
不是特殊环境：
潮湿环境、腐蚀环境、狭窄环境、有火灾、爆炸危险环境。
人体的总阻抗按1000欧考虑，心室纤维性颤动电流（交流）按50毫安.秒考虑。
在某些外界影响下，如上述特殊环境，可规定更低的电压限值。
如医用电器为24V，对于深入人体的医用电器的电压限值必须远远小于24V。
装在浴池、游泳池内的电器设备的特低电压可为12V，IEC规定12V，日本规定2.5V。
2、特低电压（ELV）：
SELV和PELV电源的取得：
①由符合GB13028要求的安全隔离变压器；②或安全等级相当于安全隔离变压器的电源（如具有等效隔离绕组的电动发电机）；③或电化电源（如蓄电池）或与电压较高回路无关的其他电源（如柴油发电机）；④或其他装置供电；如某些电子装置，可触及的带电端子上的电压大于上述值，但已经采取了措施，直接接触或间接接触时，可触及的带电端子上的电压立即降至不大于上述值。
如绝缘测试用的电子式兆欧表。
特征是内阻大。
⑤移动式安全电源:
安全隔离变压器或电动发电机等移动式安全电源的选择和安装，必须达到Ⅱ类设备或与Ⅱ类设备等效的绝缘。
GB/T12501—90<电工电子设备防触电保护分类>,中4。
3条规定：
Ⅱ类设备是，设备的触电防护不仅靠基本绝缘还具备双重绝缘或加强绝缘这样的附加安全措施。
这种设备不采用保护接地措施，也不依赖安装措施。
Ⅱ类设备的双重绝缘或加强绝缘是指供电源的干线与可触及的金属外壳间的绝缘。
因安全隔离变压器是有Ⅰ类安全隔离变压器（输入绕组，即供电源的干线与可触及的金属外壳间的绝缘是基本绝缘）和Ⅱ类安全隔离变压器（输入绕组，即供电源的干线与可触及的金属外壳间的绝缘是双重绝缘或加强绝缘）之分的。
GB114821.1—93中第5.1.2.5条要求:
移动式安全电源必须选择Ⅱ类安全隔离变压器.不得选择Ⅰ类安全隔离变压器.
取得SELV和PELV电源，大多数的情况是①的由符合GB13028要求的安全隔离变压器供电。
GB13028--91《隔离变压器和安全隔离变压器的技术要求》2.3条规定,隔离变压器：
指输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离的变压器，用以避免偶然触及带电体（或因绝缘损坏而可能带电的金属物件）和地所带来的危险。
GB13028第2。
4条规定：
为安全特低电压提供电源的安全隔离变压器，输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离的变压器。
GB4776—84电气安全名词术语3.3.17条安全隔离变压器通过至少相当于双重绝缘或加强绝缘的绝缘使输入绕组与输出绕组在电气上分开的变压器,这种变压器是以为安全特低电压向配电电路、电器或其它设备供电而设计的.
根据GB13028—91的要求，安全隔离变压器应符合下列防电击的技术要求:
⑴、变压器外壳除了正常工作而必须开的孔之外,不应有其它能触及带电体的孔.
⑵、输出绕组不应与壳体相连,如有保护接地也不应与它相连;
⑶、输入绕组与输出绕组在电气上是隔离的:
输入绕组与输出绕组之间的绝缘应是双重绝缘或加强绝缘；因此，安全隔离变压器必须采用隔离结构。
一般把输入绕组和输出绕组饶在绝缘框架上。
⑷、绝缘电阻:
①输入绕组与输出绕组之间的双重绝缘或加强绝缘的绝缘电阻,不小于7MΩ；②Ⅰ类安全隔离变压器的输入绕组（供电电源的干线）与可触及的金属外壳间的绝缘是基本绝缘的绝缘电阻,不小于2MΩ；③Ⅱ类安全隔离变压器的输入绕组（供电电源的干线）与可触及的金属外壳间的双重绝缘或加强绝缘的绝缘电阻,不小于7MΩ；
⑸、Ⅰ类安全隔离变压器的可接触的金属外壳必须与保护接地（零）线相连接，变压器必须有接地端子。
Ⅱ类安全隔离变压器（有回字型的标志，表示加强绝缘或双重绝缘），的可接触的外壳不必与保护接地（零）线相连接，变压器不得有接地端子。
3．SELV和PELV的配电回路
⑴SELV和PELV的配电回路共同要求
①。
SELV和PELV的带电部分互相之间及与其它回路之间必须实行电气隔离，其电气隔离水平不低于安全隔离变压器的输入绕组与输出绕组之间电气隔离水平。
②。
SELV和PELV的回路导线必须与其它回路的导线实行物理上的隔离。
不能满足时，则采取以下措施：
a。
SELV和PELV的回路导线除具有基本绝缘外，还必须装在非金属护套内。
B电压不同的回路导线必须以接地的金属屏蔽层或接地的金属护套分隔开。
电压不同的回路导线可以包含在一根多芯电缆或其他成组的导线内，但SELV和PELV的回路导线应单独地或集中地绝缘起来，其绝缘水平应按其中最高电压考虑。
③．SELV和PELV系统的插座和插头：
插头的形式应不能插入其他系统的插座；插座的形式应不能被其他系统的插头插入。
⑵SELV的配电回路特别要求
①．SELV系统为不接地系统，SELV的带电部分严禁与大地或其它任何回路的带电部分及保护导体相连接。
这是有意追求的“严禁”接地：
SELV的带电部分,保持悬空，严禁接地。
②．SELV的用电设备金属外壳（外露可导电部分）不允许有意地与下列部分之一连接：
a.大地；b.其它任何回路的保护导体（PE线）和外露可导电部分，C。
外部可导电部分（与供电电源的相线和零线无关的金属构件，如水管，暖气金属管道、房屋金属构架）。
以免窜入高电压。
如果SELV的回路及设备的外露导电部分容易偶然的与其它回路的外露导电部分相接触，则不再作为SELV的防护。
而应依靠其他回路的外露可导电部分的保护措施。
③。
SELV回路的电压超过交流25V或直流60V，应采取以下措施实现直接接触防护：
a使用防护等级至少为IPXXB的遮护物或外护物（能防止手指伸入接近）。
b.采用绝缘物。
这个绝缘物能耐受500V的电压，1分钟。
⑶PELV的配电回路特别要求
①．PELV系统为接地的回路。
这个接地，并不是有意“追求”的接地。
环境条件达不到“不接地”的要求，或作到“不接地”比较困难时，不得不采用的“接地”。
比如，轨道电动车的电源采用特低电压（ELV）时，用敷设在地面上导轨作回路。
这个导轨与地是有连接的，不能是SELV系统。
但这时的导轨不能再追求与接地装置或PE接地线（包括保护零线）相连接。
这个接地就是导轨与地面的自然接触。
这样，由“地”引入高电位的可能减少了。
这个接地不是“刻意的追求”，不得不这样做。
不这样做，成本较高。
这个“接地”不是安全功能和工作功能的需要。
这个“地”应尽量不能引入高电位，保持相对的悬空，比如上述的导轨不能再追求与接地装置或PE接地线（包括保护零线）相连接。
②．PELV回路的直接接触防护，采取下列措施之一来实现：
a使用防护等级至少为IPXXB的遮护物或外护物（能防止手指伸入接近）。
b.采用绝缘物。
这个绝缘物能耐受500V的电压，1分钟。
③.如果PELV:
的用电设备在等电位联接有效区域内，且标称电压不超过下述值时，不必采取上述规定的直接接触防护防护措施：
a。
干燥情况下,带电部分与人不是大面积接触,特低电压PELV交流小于25V,直流60V时；b.其它情况下,交流小于6V,直流15V时,不需要直接接触保护.超过上述数值，就要设遮护物或外护物或采用绝缘物。
（二）、FELV的特殊安全要求
1．FELV的数值与SELV和PELV的数值相同，即FELV的标称电压不超过交流50V,直流120V；所涉及的交流值为方均根值，即有效值；直流值为无纹波值，即纹波含量的有效值不大于10%的直流电。
2．FELV除数值外，SELV和PELV的所有要求不能得到满足。
FELV的供电电源不是隔离电源。
它的取得不是采用安全隔离变压器，也不是一个线圈的自藕变压器，是两个线圈的暜通降压变压器。
输入绕组与输出绕组之间的绝缘是基本绝缘，也未采取其他电气隔离措施，输入绕组与输出绕组之间有可能击穿。
3．FELV回路不能再依据“特低电压”防护。
因为，输入绕组与输出绕组之间击穿时，FELV回路的对地电压不是小于或等于50V，而是最高可达到电源的相电压。
此时，造成FELV回路与FELV用电设备间的绝缘击穿，FELV用电设备的可触及的金属外壳带电。
因此，FELV的回路带电部分及FELV用电设备，必须采取直接接触防护和间接接触防护，
①FELV回路的直接接触防护必须由下列措施之一实现：
a使用GB14821.1—93中第6.2条规定的遮护物或外护物。
b.采用与一次回路要求的最小试验电压相当的绝缘物。
达不到一次回路要求的最小能试验电压时，FELV设备的可触及的非导电部分的绝缘水平，必须达到耐受交流1500V，历时1min的试验电压。
②FELV的间接接触防护，由下列措施之一实现：
a）一次回路采取自动切除供电的保护时，FELV回路的带电部分一点和FELV用电设备的外露可导电部分必须就近与一次电源的保护导体（保护零线）相连接，一次和次级（FELV回路）均应有过电流保护电器。
b）一次回路采取电气隔离防护时，可将FELV用电设备的外露可导电部分与一次回路的不接地的等电位联线连接。
C。
FELV系统的插座和插头：
插头的形式应不能插入其他系统的插座；插座的形式应不能被其他系统的插头插入。
FELV的回路是接地系统。
即FELV回路的带电部分一点接地。
这个“接地”是有意的追求，是安全功能的需要。
在TN系统中，这个“接地”是与保护零线相连接；由于起重机的金属结构与保护零线是相连接的，这个“接地”，就近与起重机的金属结构连接。
在TT系统中，这个“接地”是与电气设备的接地装置相连接；由于起重机的金属结构与接地装置是相连接的，这个“接地”，就近与起重机的金属结构连接。
在IT系统中，这个“接地”是与电气设备的接地装置相连接；由于起重机的金属结构与接地装置是相连接的，这个“接地”，就近与起重机的金属结构连接。
现在我们就讨论上述三种情况下，FELV回路的带电部分一点接地的作用。
在TN系统中，暜通降压变压器的输入绕组与输出绕组之间击穿，暜通降压变压器的供电电源的相线通过输入绕组、输出绕组、输出绕组的接地点，保护零线形成单相短路，使装在降压变压器供电电源的相线和零线上的过电流保护装置（熔断器或有瞬时动作脱扣器的自动断路器）动作，切除供电电源。
在TT系统中，暜通降压变压器的输入绕组与输出绕组之间击穿，暜通降压变压器的供电电源的相线通过输入绕组、输出绕组、输出绕组的接地点，接地线、接地装置，产生漏电电流，在接地装置上产生电压降，这个电压降达到50V之前，使装在降压变压器供电电源上的剩余电流断路器动作，切除供电电源。
在IT系统中，暜通降压变压器的输入绕组与输出绕组之间击穿，暜通降压变压器的供电电源的相线通过输入绕组、输出绕组、输出绕组的接地点，接地线、接地装置，产生漏电电流，在接地装置上产生电压降，这个电压不会达到50V，不要求切除供电。
这是该IT系统的第一次接地故障。
当第二次异相接地故障时，有两种情况：
①该IT系统的电气设备全部通过一个接地装置共同接地时，使装在降压变压器供电电源上的过电流保护装置（熔断器或有瞬时动作脱扣器的自动断路器）动作，切除供电电源。
②该IT系统的每一个电气设备都单独接地时，一般可使装在降压变压器供电电源上的剩余电流断路器动作，切除供电电源。
因此，在TN系统中，降压变压器供电电源上要装设过电流保护装置（熔断器或有瞬时动作脱扣器的自动断路器）；TT系统中，降压变压器供电电源上要装设剩余电流断路器；IT系统中，电气设备共同接地时，降压变压器供电电源上要装设过电流保护装置（熔断器或有瞬时动作脱扣器的自动断路器），单独接地时，一般可在降压变压器供电电源上装设剩余电流断路器。
因此，FELV回路的带电部分一点接地，FELV的暜通降压变压器的输入绕组与输出绕组之间击穿时，在TN、TT、IT的第二次异相接地故障时，是自动切除FELV的暜通降压变压器的供电的。
IT的第一次接地故障时，FELV的暜通降压变压器的输入绕组与输出绕组之间击穿时，FELV回路的带电部分一点接地，能使FELV回路上的对地电压小于50V，不要求自动切除FELV的暜通降压变压器的供电。
按GB114821.1—93的规定，采取了直接接触防护和间接接触防护的FELV是允许使用的。
但它已不是单纯的特低电压防护了。
根据以上分析，GB114821.1—93规定中的SELV，与输入绕组的供电电源是隔离的，与“地”是隔离的，认为是本质安全的系统；PELV与“地”不是隔离的，“地”可引入高电位，运行中应进行维护和监督，不认为是本质安全的系统；FELV已不是单纯的特低电压防护，必须采取直接接触防护和间接接触防护，存在直接接触防护和间接接触防护失效的可能，FELV系统是安全性能最差的系统，不提倡采取的系统。
运行中维护和监督的工作量较大的系统。
三、特低电压（ELV）在起重机上的实现和检验方法
1．特低电压（ELV）在起重机上的实现
⑴起重机要求的特低电压电源（ELV）不是移动式安全电源。
《起重机械监督检验规程》桥架型起重机部分第6.4.8条便携式控制装置规定,采用便携式控制站（或手电门）时,按钮盘按钮的控制电源必须采用安全特低电压;第6.5条规定,可移动式照明装置的电源电压不应超过36V.
这两条要求的特低电压（ELV）是不是GB114821.1—93中第5.1.2.5条规定的移动式安全电源？
我认为,不是.移动式安全电源,我认为,是由供电电源的导线（或电缆）,安全隔离变压器,特低电压（ELV）的导线（或电缆）组成一个装置.移动式安全电源是指上述整个装置是可移动的.而《起重机械监督检验规程》这两条要求的是特低电压（ELV）的导线（或电缆）是可移动的，而整个安全隔离变压器是固定在起重机的金属结构上的。
因此,《起重机械监督检验规程》这两条要求的是特低电压（ELV）的”安全隔离变压器”不一定必须是Ⅱ类安全隔离变压器（有回字型的标志）可以是Ⅰ类安全隔离变压器.
⑵.起重机上的特低电压（ELV）可选择SELV和FELV,不必追求PELV.
如果要求是必须采用“安全特低电压”时，必须采用SELV：
①采用符合GB13028的安全隔离变压器。
采用Ⅰ类安全隔离变压器时，变压器的金属外壳与起重机的金属结构相连接。
采用Ⅱ类安全隔离变压器时，不要求接地。
②SELV回路导线有基本绝缘外，还要穿非金属管或橡胶护套敷设。
此时，不必要求“变压器低电压侧一端必须接地”，因接地，并不是加强了安全。
相反，“地“容易引入高电位。
因此可不使用PELV.
如果未明确必须采用“安全特低电压”时，如“可移动式照明装置的电源电压不应超过36V.”就未要求是“安全特低电压”。
可以采用FELV。
采用FELV时，可这样做：
①可不采用符合GB13028的安全隔离变压器，而是采用普通的降压变压器；②变压器的FELV的电路一端、变压器的金属外壳、FELV的用电设备的金属外壳，都与起重机的金属结构相连接。
③针对供电电源的接地型式，变压器的供电电源线上（一次）设熔断器或自动断路器或剩余电流断路器。
④变压器的FELV的电路（二次）的电源线上设熔断器或自动断路器做短路保护。
2．检验方法
（1）SELV
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