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1400说明书电气

电气部分

1.概述

1.1系统特点

本电控系统是以高产高效的大功率电牵引采煤机为目标而开发的全新电控系统,用于控制MG610/1400-WD型电牵引采煤机,防爆型式为矿用隔爆兼本质安全型,防爆标志:

Exd[ib]Ⅰ。

该系统工作电压为3300V,以一体化工业控制计算机为核心,配以智能I/O模块,形成总线式控制网络。

牵引调速采用交流频调速系统,“一拖一”驱动方式,容量裕度大,应急时可实现“一拖二”运行。

与以往的电控系统相比,在主控系统的设计上具有多项显著的优点,主要体现在以下几个方面:

☆先进的设计思路

主机(工控机)与各检测、控制元部件之间以工业总线方式联接,形成网络结构,便于拓展系统功能,使系统的适应能力大大增强;全数字元方式的信息传递,提高了数据的准确性和可靠性。

☆大屏幕直观显示

采用10.4英寸真彩液晶显示器,以仪表盘、图柱、温度计、数字元等多种方式,形象、直观、准确地显示各检测量。

所有的检测量及系统状态均可在主接口同时显示,查看方便,便于比较、分析。

☆实时的信息采集

系统采用了多种传感器技术,可实时检测电压、电流、温度、压力、流量、液位、倾角、位置、瓦斯、湿度等工况信息,检测的信息全部通过总线传送给工控机。

☆完善的保护功能

工控机根据采集到的信息,按控制要求分别处理。

如:

恒功率自动控制,超限报警,危险值保护等。

☆友好的操作接口

具有菜单式操作接口,易于操作。

所有的保护值均可以通过滚动游标进行设置,用户还可根据现场情况屏蔽掉不需要的保护功能,即所有的保护都可用软件进行设置更改,免去了硬件更改的麻繁,操作快捷、准确而安全。

☆故障的查询及诊断

系统以时间顺序,自动记录随时出现的报警和故障保护信息,满屏显示54条。

当出现停机保护时,自动弹出故障诊断画面,帮助使用者分析故障原因,并给予必要的维修提示等,这大大缩短了维护时间。

☆开机的语音预告

当左、右截割电机启动时,系统自动给出“滚筒启动”的语音提示,以防止意外危险发生。

用户可按自己的需要,多次更改语音预告内容。

☆系统硬件自诊断

在主显示接口,系统以代码、数字元及文字形式,实时显示左站、编程器、右站、下位机、工控机和变频器的工作状态。

通过不同的代码指示,可看出这些器件是否正常工作;对操作站和遥控器的每一按键也都有检测。

自诊断功能,提高了系统的可维护性,省时省力。

1.2适用范围

●海拔高度不超过2000米;

●周围环境温度-20℃~+40℃,大气压力80~110Kpa;;

●在+25℃时周围空气相对湿度≤96%;

●外壳及本安电路元器件最高表面温度不超过150℃;

●在周围介质中无足以损坏金属和绝缘的腐蚀性气体、蒸气或尘埃,但可用于有甲烷或煤尘爆炸危险的矿井中;

●工作面倾角≦15∘

1.3功能

本电控系统在完成正常的采煤机功能性操作外,执行以下附助、监控、保护功能:

●实时显示左右截割电机的电流,并对其进行恒功率自动控制、超载停机保护。

●实时显示左右牵引电机的电流,当超载时执行停机保护(具体保护由变频器完成)。

●实时显示各电机(除泵电机外)及牵引变压器的温度,当达到设定的警界温度时,输出报警信号;超温时则迅速执行停机保护。

●实时显示左、右牵引部高速轴及截割部高速轴的温度,当超过设定的警界温度时,输出报警信号。

●实时显示液压系统的油压,当油压低于设定值时,执行停牵引保护。

●实时显示油箱油位,当油位低于设定值时,输出报警信号。

●实时显示采煤机供水系统压力,当低于设定值时,输出报警信号。

●实时显示冷却水压力,当高于设定值时(保护冷却水套),输出报警信号。

●实时监控冷却水流量,当低于设定值时,执行停机保护。

●实时监控瓦斯浓度,当瓦斯超量时,执行停机保护。

●实时显示系统供电电压。

●实时显示电控箱内的环境湿度(相对湿度)。

●实时显示左、右摇臂润滑泵压力。

●实时显示采煤机在工作面中的位置

●实时显示采煤机的机身倾角及两个摇臂的倾角。

●能存储54条详细的故障信息,当出现故障时,自动弹出故障诊断画面。

●实时进行系统的自诊断,并以代码形式显示。

1.4主要技术参数

●电源电压:

3300V

●整机额定电流:

305A

●截割电机:

型号:

YBCS-610(矿用隔爆水冷型)

额定功率:

610KW额定电压:

3300V

额定电流:

128.5A额定转速:

1485r/min

额定频率:

50HZ工作定额:

S1

绝缘等级:

H级防护等级:

IP44

冷却水量:

≥2.5m3/h冷却水压:

≤3MPa

温度检测:

Pt100保护:

160℃超温保护

●牵引电机:

型号:

YBQYS-75C(矿用隔爆水冷型)

额定功率:

75KW额定电压:

380V

额定电流:

140A额定转速:

1473r/min

额定频率:

50HZ工作定额:

S1

绝缘等级:

H级防护等级:

IP44

冷却水量:

≥1.0m3/h冷却水压:

≤3.0MPa

温度检测:

Pt100保护:

160℃超温保护

●泵电机:

型号:

YBRB-30(G)(矿用隔爆水冷型)

额定功率:

30KW额定电压:

3300V

额定电流:

6.85A额定转速:

1468r/min

额定频率:

50HZ工作定额:

S1

绝缘等级:

H级防护等级:

IP44

冷却水量:

≥1.2m3/h冷却水压:

≤3.0Mpa

保护:

160℃超温保护

●隔离开关:

型号:

C79-500(6极2位开关,每极触点容量为250A)

额定电压:

3300V

额定电流:

500A(每两极并联使用时)

●真空接触器:

型号:

CHV30

额定电压:

3300V额定电流:

300A

控制电压:

吸合110VAC;维持55VAC

●牵引变压器:

型号:

ZSFG230/3.3(三相干式风冷变压器)

额定功率:

230KVA阻抗电压:

4%

变比:

3300V/380VI1/I2:

40.2A/350A

温度检测:

Pt100保护:

110℃超温保护

冷却风扇电压:

380V

●快速熔断器:

型号:

RT0-400

熔体:

300A

●控制变压器:

型式:

干式自冷单相变压器

控制变压器1:

3300/1140V,1000VA

控制变压器2:

1140/110/55V,400VA

控制变压器3:

1140/220/36/26V,600VA

●变频器:

型号:

ACS800-04-0210-3(标准应用)

额定容量:

210KVA输出功率:

160KW(一般应用)

输入电压:

380V输出电压:

0~380V

输出频率范围:

0~50HZ

牵引电机工作范围:

二象限

●主控器:

工作电源:

220VAC、36VAC、26VAC

核心机:

一体化工业控制计算机

显示器:

10.4英寸彩色液晶显示器

A/D转换模块:

ADAM4000系列

●分体式温度变送器:

防爆型式:

本质安全型

型号:

GW200量程:

-20~+200℃

电源:

本安12VDC电流输出:

4~20mA

传感组件:

Pt100

●防爆压力变送器1:

防爆型式:

本质安全型

型号:

MBN量程:

0~3MPa

激励电源:

本安12VDC电流输出:

4~20mA

●防爆压力变送器2:

防爆型式:

本质安全型

型号:

MBN量程:

0~7MPa

激励电源:

本安12VDC电流输出:

4~20mA

●防爆压力变送器3:

防爆型式:

本质安全型

型号:

MB330量程:

0~370mm(油位)

激励电源:

本安12VDC电流输出:

4~20mA

●流量开关:

防爆型式:

本质安全型

型号:

RFS-D-100流量设定范围:

0.3~10m/s

电源:

本安24VDC功耗:

1.5VA

输出:

继电器触点(常开),当流量达到设定值时继电器得电

●倾角传感变送器(双轴):

用于测量机身倾角

型号:

(2)MV1-40线性测量量程:

±20°

电源:

12VDC输出信号:

1~5V

●倾角传感变送器:

用于测量摇臂倾角

型号:

54V1-120线性测量量程:

±60°

电源:

本安12VDC输出信号:

1~5V

●瓦斯报警断电仪及矿用低浓度甲烷传感器:

防爆型式:

矿用隔爆兼本质安全型

型号:

断电仪DJB4;甲烷传感器GJ4

电源:

36VAC测量范围:

0~4.00%CH4

报警范围:

≥1.00%CH4断电范围:

≥1.50%CH4

输出:

继电器节点(常闭),超限时继电器得电

●湿度变送器:

型号:

HM1500线性测量量程:

5%~99%RH

电源:

5VDC输出信号:

1~4V

2.系统构成

2.1系统组成

本电控系统由主回路、控制回路、主控系统及交流变频调速系统组成。

详见附图----电气原理图

●主回路:

指3300V侧高压电路,包括隔离开关、真空接触器、左右截割电机、泵电机和牵引变压器和控制变压器。

●控制回路:

由一些旋转开关、时间继电器和中间继电器组成,主要完成各电机的启、停控制,先导回路、运输机回路的通断控制,及站选等附助控制。

●主控系统:

由主控器、彩色液晶显示屏、左右操作站、编程器、亚当块组件和一些传感器等组成。

它是采煤机的控制中心。

●交流变频调速系统:

由两个标准变频传动单元和牵引电机组成。

2.2系统结构布局

电控设备按所完成的功能分布于采煤机的各个部位,这些电控设备包括:

电控箱、左右检测箱、左右端头操作站(兼遥控接收器)、编程器、变频控制盘、电磁阀组、各类传感器、左右截割电机、左右牵引电机和泵电机。

2.2.1电控箱

电控箱位于机身中部,控制系统的绝大部分都集中在这里,防爆型式为隔爆兼本质安全型。

电控箱内部又分为四个腔室,从左至右依次是:

左接线腔、高压开关变压器腔、主控腔和右接线腔。

在高压开关变压器腔和主控腔底部设有冷却水套,用于给牵引变压器和变频器功率组件散热。

各个腔室具体布局如下:

●左接线腔:

位于电控箱左侧,左接线腔用于连接主拖动电缆、左截割电机、左牵引电机、左站、编程器、变频控制盘、左检测箱等外部设备。

●高压开关变压器腔:

位于左接线腔右侧,左侧是通往左接线腔的穿墙端子,右侧与主控腔通过透气孔相通(使用时不允许堵塞透气孔)。

腔内主要装着一个隔离开关、3台真空接触器和1台牵引变压器,牵引变压器上方安装了3个快速熔断器。

此腔共有4个隔爆盖板,,其中前盖板外侧是隔离开关手把和急停拉绳机构,里侧装有隔离开关先导断电的行程开关。

●主控腔:

位于高压开关变压器腔右侧,左侧与高压腔相通,右侧是通往右接线腔的穿墙端子。

腔内分前后布局,后侧左边是变频器的进线滤波电抗器,右边是3台控制变压器;前侧又分上、下两层布置,上层是主控器(左)及其附助器件(右),下层是主(左)、从(右)变频器。

主控腔共有5个隔爆盖板,其中左前盖板有一个大的观察窗,与主控器的集中显示屏对应,右前盖上装着8个旋转开关SA1~SA8,用于控制采煤机的电源、运输机的闭锁、各电机的启停、左右站选和调高应急操作。

●右接线腔:

位于电控箱右侧,右接线腔用于连接泵电机、右截割电机、右牵引电机、右站、右检测箱、电磁阀组等外部设备。

2.2.2左、右检测箱

因系统传感组件较多,且相距较远,为减少传输干扰,简化接线,在左、右牵引部靠近摇臂侧分别设置了一个检测箱,使系统就近采集各传感组件的实时信号,并通过串行总线传递给上位机(工控机)。

●左检测箱:

位于左牵引部后侧靠近摇臂的上盖板下面,箱体左、右两侧各有5个控制电缆进线口,用于连接传感器和上位机。

●右检测箱:

位于右牵引部靠近摇臂侧的上盖板里侧,箱体结构与左检测箱相同。

3.系统工作原理

3.1主回路和控制回路

主回路的工作电源经隔离开关QS引入电控箱内。

先导回路由旋转开关SA4、急停拉绳开关S1及自保继电器KA1的触点控制。

QS闭合、先导回路接通时,采煤机便得电。

除控制变压器外,主回路的其余负荷均通过真空接触器KM1、KM2、KM3控制。

真空接触器的通断则由电控箱前面板的旋转开关SA1-SA3、中间继电器KA3-KA4、延时继电器KT1-KT2、急停继电器KA2、QS先导断电开关S2来组合控制。

此外,站选开关SA6用于选择左、右操作站及遥控器,调高控制开关SA7用于切换调高泵的正常、应急工作状态。

3.2主控系统工作原理:

主控系统方框图见图1。

主要由左、右操作站、编程器、主控器和亚当块组成,其中主控器是整个电控系统的核心,图1中虚线框起来的部分就是主控器内部结构方框图。

●主控器

主控器有三个通信口分别与左、右操作站和编程器相接,给主控器发出操作指令的操作站、编程器的通信线与主控器中的下位机相连,而主控器的被控对象变频器和电磁阀组的控制线也与主控器下位机相接。

所以说:

下位机是专门用来执行各项操作的,而电控系统所有输入量(包括模似量、开关量、测温量通过亚当块组件输送到工控机,所以上位机(工控机)除执行下位机的控制指令和编程指令外,主要是用来对所有输入量进行资料分析、处理,然后将这些资料送到主显示器显示出采煤机工作时的参数。

当检测到故障需要保护时,工控机给下位机发出停机指令,由下位机执行停机操作,同时在主显示器上显示故障原因。

●操作站

操作站内部是由两个独立的单片机系统组成,一个用来产生控制指令,另一个专门用来显示。

操作站显示器正常时只显示司机通过操作站给定的牵引速度。

当有其它操作(如滚筒高、停牵引、急停等)时通过汉字显示提供给采煤机司机一个信息和提示。

操作站内部还装有遥控接收机,由于左、右操作站内部装的遥控接收机工作频率不同,所以,左右操作站使用时不能互换,左操作站必须安装在机身左端,右操作站必须安装在机身的右端。

●编程器

编程器是用来改变主控器内部工作参数的,其外形图如图2所示。

与编程器连接的通讯口只有控制信号线没有显示信号线,它没有显示屏,它的操作直接由主控器的主显示器显示。

注意:

编程器不只是可以挂在编程器口,需要时也可以挂到左操作站或右操作通信口上,功能是一样的,同样编程器通信口也可以挂操作站只是这时操作站没有显示功能。

●亚当块组件:

本系统共享六只亚当块,其中电控箱内亚当块组件共享四只,左、右检测箱内各有一只亚当块。

亚当块是用来将输入的检测量变成数字量然后通过数据总线(RS485)形式传送给计算机的装置,它本身就是一个计算机采集系统。

本系统选用的亚当块型号如下:

4019:

8路模似量输入型亚当块;3个

4015:

是6路测温型亚当块;1个

4053:

是16路开关量输入型亚当块;1个

4080:

是2路脉冲计数亚当块;1个

每个亚当块在使用前必须进行初始化使其内部有一个固定的通信地址,每个亚当块系统里都有一个并且相互之间不重复的通信地址,工控机令亚当块进行采样工作时是靠该地址确定具体亚当块的。

3.3主控器的参数设置

采煤机出厂时,所有参数均已经设置好,一般不需更改,只有当出现紧急特殊情况时为不影响生产才允许通过暂时更改主控器的参数使采煤机继续工作。

本系统主控器的主显示器(以下简称主显示器)有四个接口可供选择:

(1)主界面:

采煤机正常工作时即显示该接口,见图3。

(2)开关量设置界面:

按编程器上数字按钮“2”则可进入该接口,见图4。

本系统所有开关量保护设置全在其中。

机器出厂时所有开关保护均设置成“开”即有效状态。

若根据实际需要需屏蔽某一项开关量保护时,可按下述步骤进行:

●进入界面:

按编程器上数字“2”按钮,使主显示器进入到接口2-开关量设置界面;

●调游标:

按“▲”或“▼”按钮,在接口的某一栏的标号处出现红色游标。

按住“▲”按钮时,游标以约每秒一格速度向上移动,按“▼”按钮则游标向下移动;

●修改设置:

将游标调到要改的参数栏后松手,按“ ”可使本项设置由关改成开,同时该栏目汉字由原来的暗黑色变成明亮的白色字体时表示设置已被选中;或需要屏蔽某项保护时可按“▲”,这时保护设置由原来的“开”变成“关”,同时白色字体变成暗黑色时松手。

●存贮所修改的设置:

按“▼”或“▲”按钮将游标调到右下方的存贮栏,然后按编程器的确认按钮,直到接口左下方出现“数据已经存贮”显示时松手,这时所修改的参数生效。

●恢复到主界面:

按编程器按钮“1”即可使主显示器回到主接口。

(3)模似量设置界面:

按编程器按钮“3”则可使主显示器进入模似量设置接口,见图5,从图5  可见模似量设置接口和前面介绍的开关量设置界面一样,只是模似量接口多了一列数值栏,该栏里的数值是模似量保护的报警值或保护值,可以修改(未经允许不许随便改动)。

具体操作和开关量设置方法一样,若想改变模似量保护的具体保护值,则只需将游标调到需要修改的一栏,这时按编程器的“进入”按钮则该栏模似量参数值格内也出现红色游标,这时按“▲”按钮,格内数字增加,按“▼”按钮格内数字减少,当达到所需值后松手,其它存贮、退出操作和开关量设置一样,最后按按钮“1”,主显示器显示主画面,设置完成。

(4)故障记忆接口:

为了方便维修人员处理故障本系统设置了一个故障记忆接口,按编程器上的按钮“4”主显示器进入故障记忆接口。

故障记忆接口可记忆54条采煤机停机保护的故障原因和时间,分左、右两列,左上方为最近一次故障保护,右下方为最远的一次,用户可根据故障保护时间加以判断。

采煤机工作时,若因故障保护停机时,主显示器会跳出一个故障保护画面,画面向用户显示故障原因和故障处理参考建议。

若不需要时,按操作站上的复位按钮,则主显示器重新回到主接口;若想再次调出故障保护画面,请按操作站上的故障查询按钮。

3.4采煤机的应急操作

主控器正常工作时,下位机和工控机总是在进行数据交换。

若工控机出现故障或死机则下位机接收不到工控机的通讯信号,则下位机执行故障保护而停机,同时操作站上显示屏显示如下信息:

与上位机通信中断

系统现执行保护

 

这时应按操作站上的复位按钮,若还不能消除此故障则只有切断采煤机电源,重新起动采煤机。

若重新起动采煤机还出现这种故障说明工控机(上位机)确实有故障,这时应更换主控器。

另外,为不影响生产还有一种应急措施,也就是按编程器上的红色“应急”按钮来切断下位机与工控机(上位机)的通讯,这时主控器的下位机仍可实现对采煤机的操作,但必须注意:

这时采煤机的所有电气保护均被取消。

3.5变频调速系统

MG610/1400—WD电牵引采煤机变频调速系统采用“一拖一”的电力拖动方式(即一台交流变频器驱动一台交流牵引电机)。

本系统选用两台ABB公司制造的ACS800-04-0210-3型变频器、额定功率为210KVA,分别驱动两台75KW牵引电机。

两台交流变频器接成主/从方式,即将一台变频器通过参数设置设定为主变频器。

而另一台则设定为从变频器。

主控器给变频器的控制给定信号只控制主变频器,主变频器和从变频器之间的协调由主变频器自动完成。

二者之间的通信为光纤传递的。

由于变频器功率裕度大,故应急情况下可将两台牵引电机由一台变频器驱动仍可满负荷工作。

附:

ACS800-04-0210-3型变频器使用说明书

4.采煤机操作

MG610/1400-WD电牵引采煤机的操作位置主要集中在两处,一处是在机身中部电控箱前侧盖板上,另一处是布置在机身两端的左、右操作站上(包含遥控发射机)。

电控箱侧盖上的操作装置除急停拉绳开关外,全部是旋转开关手把,而操作站上的操作全部是按键操作(注意:

操作站若用遥控装置时分左、右)。

4.1准备工作

●首选应将采煤机冷却水阀门打开,保证各电机、电控箱有充足的冷却水;

●将隔离开关QS手把打到“合”的位置上;

●将急停拉绳开关S1打到工作位置上;

●将运输机闭锁开关SA5顺时针方向旋到“解锁”位置上,使运输机解锁。

4.2接通采煤机主电源

顺时针方向旋转采煤机工作开关SA4到起动位置,电源接通后(可观察电控箱内主显示屏是否亮或者观察操作站上显示屏背光是否亮)松手,开关SA4靠弹簧力回复到“运行”位置。

当采煤机电源接通后,主控系统开始工作,主控器内的计算机控制系统开始进入到自检阶段,左、右操作站上的显示屏显示如下信息:

本操作站工作正常

哈尔滨美龙电子

 

当操作站接收到主控器发给它的测试信息时,操作站上的显示屏显示:

系统正常复位开机

哈尔滨美龙电子

这说明操作站与主控器内的下位机通讯已建立。

随后操作站显示屏显示“与上位机通讯中断,系统现执行保护”,直到主控器显示屏出现主页面时为止,这表示主控器起动准备阶段工作已完成,整个过程约55秒种。

这时主画面上除故障报警栏显示“与变频器通信中断”外,其它一切正常(与变频器通信中断报警在开泵电机变频器带电后自然消失),若此时还有其它故障报警则应根据所显示的故障保护原因将故障排除后重新起动采煤机。

当主显示器显示正常主画面后,这表明采煤机电控系统工作正常,按操作站的复位按钮后,这时操作站上显示屏显示:

牵引速度

0.00m/min

 

注意:

在主计算机启动(55秒)期间,不允许执行断电源操作。

此时按下复位按钮主控器内有两项操作:

一是让主控器从起动准备阶段进入到正常工作状态;二是使急停继电器接点KA2-1和KA2-2(在主控器内继电器板上)接通,至此开机准备工作完成。

4.3开、停泵电机

开泵电机必须等主控器起动、正常工作时,按复位(主控器急停接点接通)后方能开泵电机;

●开泵电机:

将泵电机工作开关SA2手把旋转到“启动”位置,待泵电机运行正常后松手。

因牵引变压器与泵电机共享一个真空接触器,所以此时变压器也开始向变频器供电,变频器开始工作,此时主画面报警栏上的“与变频器通信中断”将自动消失,说明变频器与系统总线的通讯已建立,可正常操作。

注意:

只有开泵电机后,才能启动截割电机、开牵引以及滚筒调高等操作,反之若停泵电机则其它电机和变频器等均停止工作,只有主控器工作。

同理,停泵电机意味着停止所有电机的运行。

●停泵电机:

将泵电机开关SA21手把逆时针旋到“停”的位置上,然后松手。

4.4采煤机的其它操作:

以下操作不分先后顺序,根据需要加以选择。

4.4.1开、停左截割电机:

同时将泵电机开关SA2和左截割电机开关SA1顺时针旋到“启动”位置上约4-7秒,待电机启动平稳后松手,开关自动恢复到“运行”位置,截割电机启动完毕。

若要停左截割电机,只须将SA1手把逆时针旋到“停”的位置上,然后松手即可。

4.4.2开、停右截割电机:

同时操作泵电机开关SA2和右截割电机开关SA3,方式同开左截割电机完全相同。

停右截割电机时只须把SA3手把旋到“停”的位置上,然后松手即可。

4.4.3开停牵引:

操作位置在机身两端的操作显示站或遥控器。

●升速:

选择与采煤机牵引方向相同的牵引按钮(“>”或“<”)按下,采煤机开始升速,显示屏显示牵引速度值,达到合适的速度时松开按钮,采煤机将按给定的速度值运行。

●降速:

按下与牵引方向相反的牵引按钮,采煤机开始降速,到合适的速度时松手,采煤机将按此时速度运行。

●停牵引:

若只停采煤机牵引,有两种操作方式:

1)按与牵引方向相反的牵引按钮,采煤机牵引速度逐渐减小,直至完全停止时松手。

2)按停牵引按钮,采煤机立即停止牵引。

●改变牵引方向:

采煤机正在运行中需要改变牵引方向时,有两种方式:

1)按与牵引方向相反的牵引按钮,牵引速度逐渐减小,当速度为零时,松一下手,再按此按钮,采煤机则向相反方向运行。

2)停牵引钮,采煤机停止牵引,这时显示屏显示:

现执行停牵引操作开牵引请先按复位

按复位按钮,显示屏重新显示采煤机工况,这时再按所需牵引方向的牵引按钮到合适速度即可。

4.4.4急停:

当采煤

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