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文檔簡介

1、考試 題型: 判斷題(10*1) 填空題(10*1) 問答題(5*6) 設(shè)計(jì)題(5*10) 電機(jī) 直流電機(jī)(并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)) 三相異步電機(jī)(電動(dòng)機(jī)) 1-1 低壓電器的基本知識低壓電器的基本知識 根據(jù)外界的信號和要求,自動(dòng)或手動(dòng)接通或 斷開電路,斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù),以實(shí)現(xiàn) 對電路或非電路對象的切換、控制、保護(hù)、檢測、 變換和調(diào)節(jié)用的電氣裝置。 1)1)按工作電壓等級按工作電壓等級 高壓電器:交流1200V以上、直流1500V及以上電路 中的電器。 低壓電器:用于交流1200V、直流1500V以下電路起 通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器。 例如:低壓斷路器、熔斷器、刀開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)等。 2

2、 2)按操作方式)按操作方式 手動(dòng)電器:通過人的操作發(fā)出動(dòng)作指令的電器。如刀開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn) 換開關(guān)。 自動(dòng)電器:產(chǎn)生電磁吸力而自動(dòng)完成動(dòng)作指令的電器。如低壓斷路器、 接觸器、繼電器等。 3)3)按執(zhí)行功能按執(zhí)行功能 執(zhí)行電器:完成某種機(jī)械動(dòng)作或傳送功能的電器。如電磁鐵、電磁 離合器。 控制電器:用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器。如繼電器、接觸 器、主令開關(guān)。 輔助電器:用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器。如熔斷器。 4 4)按工作原理)按工作原理 電磁式電器:根據(jù)電磁感應(yīng)原理而動(dòng)作。 非電量控制電器:依靠外力或非電量信號的變化而動(dòng)作。 接觸器:交流、直流; 繼電器:電壓和電流繼電器、時(shí)間繼電器、中間

3、繼電器、熱繼電器、 速度繼電器等; 熔斷器、主令開關(guān)等。 以繼電器、接觸器為基礎(chǔ)的電氣控制技術(shù)具有相當(dāng)重要的地位。 可編程序控制器(PLC)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器、接觸器控制技術(shù)相 結(jié)合的產(chǎn)物,其輸入、輸出與低壓電器密切相關(guān),掌握繼電接觸器控 制技術(shù)也是學(xué)習(xí)和掌握PLC應(yīng)用技術(shù)必需的基礎(chǔ)。 按工作原理按工作原理: : 電磁式電器:電磁機(jī)構(gòu)控制電器動(dòng)作 非電量控制電器:非電磁式控制電器動(dòng)作 電磁式電器由感測感測和執(zhí)行執(zhí)行兩部分組成。 感測部分(電磁機(jī)構(gòu)):感測部分(電磁機(jī)構(gòu)):接受外界輸入的信號, 使執(zhí)行部分動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)控制的目的。 執(zhí)行部分(觸頭系統(tǒng)):執(zhí)行部分(觸頭系統(tǒng)):根據(jù)檢測部分輸出,執(zhí)

4、行相應(yīng)的動(dòng)作,接通或分?jǐn)嗑€路,實(shí)現(xiàn)控制的目 的。 1-主觸點(diǎn)主觸點(diǎn) 2-常閉輔助觸點(diǎn)常閉輔助觸點(diǎn) 3-常開輔助觸點(diǎn)常開輔助觸點(diǎn) 4-動(dòng)鐵心動(dòng)鐵心 5-線圈線圈 6-靜鐵心靜鐵心 7-滅弧罩滅弧罩 8-彈簧彈簧 電磁式電器結(jié)構(gòu)示意圖電磁式電器結(jié)構(gòu)示意圖 電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu):將電磁能轉(zhuǎn)換將電磁能轉(zhuǎn)換 成機(jī)械能,產(chǎn)生電磁吸力成機(jī)械能,產(chǎn)生電磁吸力 帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作. . 觸點(diǎn):觸點(diǎn):接觸器的執(zhí)行元件,接觸器的執(zhí)行元件, 用來接通或斷開被控制電用來接通或斷開被控制電 路。路。 滅弧裝置:滅弧裝置:熄滅觸點(diǎn)分?jǐn)嘞缬|點(diǎn)分?jǐn)?電流瞬間觸點(diǎn)之間氣隙中電流瞬間觸點(diǎn)之間氣隙中 產(chǎn)生的電弧。產(chǎn)生的電弧。 其

5、它:其它:包括包括釋放彈簧機(jī)構(gòu)、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、 支架與底座等。支架與底座等。 動(dòng)鐵心(銜鐵)動(dòng)鐵心(銜鐵) 靜鐵心靜鐵心 電磁線圈電磁線圈 按按所控制電路所控制電路 主觸點(diǎn)主觸點(diǎn) 輔助觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn) 按原始狀態(tài)按原始狀態(tài) 常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn) 滅弧罩滅弧罩 滅弧柵滅弧柵 磁吹滅弧裝置磁吹滅弧裝置 1 1電磁機(jī)構(gòu):電磁機(jī)構(gòu):通過電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。 原理:原理: 當(dāng)電磁線圈通電后,線圈電流產(chǎn)生磁場,使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引 銜鐵,并帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作,使常閉觸點(diǎn)斷開,常開觸點(diǎn)閉合,兩者是聯(lián)動(dòng)的。 當(dāng)線圈斷電時(shí),電磁力消失,銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放,使觸點(diǎn)復(fù)原,

6、即常開觸點(diǎn)斷開,常閉觸點(diǎn)閉合。 1-主觸點(diǎn)主觸點(diǎn) 2-常閉輔助觸點(diǎn)常閉輔助觸點(diǎn) 3-常開輔助觸點(diǎn)常開輔助觸點(diǎn) 4-動(dòng)鐵心動(dòng)鐵心 5-線圈線圈 6-靜鐵心靜鐵心 7-滅弧罩滅弧罩 8-彈簧彈簧 1 1)組成:)組成: 鐵心(亦稱靜鐵心) 銜鐵(亦稱動(dòng)鐵心) 線圈 交流交流:硅鋼片疊加:硅鋼片疊加 直流直流:整塊鑄鐵或鑄鋼:整塊鑄鐵或鑄鋼 直動(dòng)式直動(dòng)式 轉(zhuǎn)動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)式 交流線圈交流線圈:短而粗,有骨架。:短而粗,有骨架。 直流線圈直流線圈:細(xì)而長,無骨架。:細(xì)而長,無骨架。 2 2)電磁特性)電磁特性 吸力特性吸力特性:電磁系統(tǒng)的電磁吸力與氣隙的關(guān)系曲線。 說明:說明:吸力特性與線圈勵(lì)磁電流種類、線

7、圈連接方 式有關(guān)。當(dāng)空氣氣隙較小,磁場分布均勻時(shí), 兩鐵芯截面間的電磁吸力的近似計(jì)算公式為: 式中:空氣導(dǎo)磁系數(shù) 當(dāng)為常數(shù)時(shí),與成正比。也可認(rèn)為F與氣隙磁通 成正比。 S SBF 2 0 2 0 2 1 2 1 mH o /104 7 2 直流電磁機(jī)構(gòu)直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性的吸力特性 電流為常數(shù)電流為常數(shù)(與磁路的氣隙大小無關(guān),取決于 線圈的電阻),根據(jù)磁路定律,氣隙磁通與 氣隙磁阻和匝數(shù)的關(guān)系式: 則有: 1 mm IN RR 2 22 11 m F R 2 電磁吸力F與氣隙成 成反比,所以吸力特性為 二次曲線形狀: 結(jié)論:結(jié)論:直流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力在銜鐵閉合前后變化很大; 直流電磁機(jī)構(gòu)中

8、的流過線圈的電流在銜鐵閉合前后不變。 u交流電磁機(jī)構(gòu)交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性的吸力特性 假設(shè)線圈電壓不變,則有: 1 mm IN RR 4.44 4.44 UEfN U fN 當(dāng)頻率、匝數(shù)和電壓都為常數(shù)時(shí),磁通為常數(shù): 即交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力F為常數(shù) 。 當(dāng)頻率、匝數(shù)和電壓都為常數(shù)時(shí),磁通為常數(shù)時(shí): 由 ,則流過線圈的電流I隨 氣隙 的變化成正比變化。 結(jié)論:結(jié)論:1) 交流電壓線圈在銜鐵閉合前后吸力幾乎不變化 (如考慮漏磁通,隨 的減少略有增加)。 2) 交流電壓線圈中的電流在銜鐵閉合前后隨氣隙 的減小 而減小。 綜上:綜上:銜鐵動(dòng)作與否取決于線圈兩端的電壓。 直流電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵動(dòng)作不改變線

9、圈電流。 交流電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵動(dòng)作改變線圈電流。 說明:說明:銜鐵卡住不能吸合,或者頻繁動(dòng)作,交流電 壓線圈可能燒毀。 對于可靠性要求高,或頻繁動(dòng)作的控制系統(tǒng) 采用直流電磁機(jī)構(gòu),而不采用交流電磁機(jī)構(gòu)。 反力特性反力特性:指電磁機(jī)構(gòu)反作用力(阻力)與氣隙的關(guān) 系曲線。 電磁機(jī)構(gòu)的反力:作用彈簧、摩擦阻力作用彈簧、摩擦阻力和銜鐵的重量銜鐵的重量。 電磁機(jī)構(gòu)的反力特性如圖: 0 F 2 1 反力特性與吸力特性的配合反力特性與吸力特性的配合 F吸略大于F反 電磁鐵正常工作時(shí)銜鐵在吸合的過程中,吸力必須大于吸力必須大于 反力,但也不能太大否則影響電器的機(jī)械壽命反力,但也不能太大否則影響電器的機(jī)械壽命 短路

10、環(huán)短路環(huán): : 磁通是交變:銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪音,易使電器結(jié)構(gòu) 松散、壽命降低,同時(shí)使觸頭接觸不良,易于熔焊與燒毀。 短路環(huán):磁通分相的作用,使合成后的吸力在任一時(shí)刻都 大于反力,消除振動(dòng)和噪聲。 1)單相交流電磁機(jī)構(gòu)存在的問題單相交流電磁機(jī)構(gòu)存在的問題 2)短路環(huán)的作用)短路環(huán)的作用 ? 思考:三相交流電磁體裝短路環(huán)嗎?三相交流電磁體裝短路環(huán)嗎? 3. 3. 電弧的產(chǎn)生和滅弧裝置電弧的產(chǎn)生和滅弧裝置 電弧的產(chǎn)生及危害電弧的產(chǎn)生及危害 1 1)電弧的產(chǎn)生)電弧的產(chǎn)生 觸點(diǎn)由閉合到斷開時(shí),當(dāng)電壓超過1020V和電流超過 80100mA,在拉開的兩個(gè)觸點(diǎn)之間將出現(xiàn)強(qiáng)烈的火花, 實(shí)質(zhì)是氣體放電的

11、現(xiàn)象,通常稱之為“電弧”。根據(jù)電 流性質(zhì)的不同,電弧分交流電弧和直流電弧。 2 2)電弧的危害)電弧的危害 燒灼觸點(diǎn),降低電器的壽命和電器工作的可靠性。 使觸點(diǎn)的分?jǐn)鄷r(shí)間延長,嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生事故。 滅弧裝置滅弧裝置 滅弧措施滅弧措施:降低電弧溫度和電場強(qiáng)度。 常用的滅弧方法有:常用的滅弧方法有:拉長電弧、冷卻電弧和電弧分段 常用的滅弧裝置:常用的滅弧裝置: 1 1)磁吹式滅弧裝置()磁吹式滅弧裝置(廣泛應(yīng)用于直流直流接觸器中) 磁吹滅弧裝置:利用電弧電流本身滅弧,電弧電流愈大, 吹弧能力也越強(qiáng)。由于直流電弧比交流電弧難以熄滅,直 流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧。 2 2)滅弧柵)滅弧柵 (常用

12、作交流交流滅弧裝置) 3 3)滅弧罩)滅弧罩 (用于交流和直流交流和直流滅弧) 1-2 1-2 接觸器接觸器 接觸器接觸器: : 頻繁地接通或切斷電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載 主電路的一種電磁式控制電器。 特點(diǎn):特點(diǎn):頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。 分類:分類:接觸器按主觸點(diǎn)通過的電流種類可分為 交流交流接觸器和接觸器和直流直流接觸器接觸器。 1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu): : 觸頭系統(tǒng):觸頭系統(tǒng):主觸頭、輔助觸頭 常開觸頭(動(dòng)合觸頭) 常閉觸頭(動(dòng)斷觸頭) 電磁系統(tǒng):電磁系統(tǒng):動(dòng)、靜鐵芯,吸引線圈和反作用彈簧 滅弧系統(tǒng):滅弧系統(tǒng):滅弧罩及滅弧柵片滅弧 2 2、工作原理:、工作原理: 線圈通電,銜鐵吸合,常閉觸頭斷開,常

13、開觸頭閉合;線圈斷電,銜鐵釋放,觸頭恢復(fù) 常態(tài),常開觸頭斷開,常閉觸頭閉合。 為防止鐵心振動(dòng),需加短路環(huán)。 交流接觸器:線圈通以交流電,主觸點(diǎn)接 通、切斷交流主電路。 3 3、交流接觸器特點(diǎn):、交流接觸器特點(diǎn): 交變磁通穿過鐵心,產(chǎn)全渦流和磁滯損 耗,使鐵心發(fā)熱。 鐵心用硅鋼片沖壓而成以減少鐵損。 線圈做成短而粗的圓筒狀繞在骨架上以 便于散熱。 鐵心端面上安裝銅制的短路環(huán),以防止 交變磁通使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲。 滅弧裝置通常采用滅弧罩和滅弧柵。 用途:用途:遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。 結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu):電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。 工作原理:工作原理:與交流接觸器基本相同。

14、 滅弧系統(tǒng):滅弧系統(tǒng):磁吹滅弧(沒有電流過零點(diǎn)) KM 常閉輔助觸點(diǎn)線圈 KM 主觸點(diǎn) KM 常開輔助觸點(diǎn) KM 繼電器是一種根據(jù)電氣量(電壓、電流等)或非電氣量(溫度、壓繼電器是一種根據(jù)電氣量(電壓、電流等)或非電氣量(溫度、壓 力、轉(zhuǎn)速、時(shí)間等)的變化接通或斷開控制電路的自動(dòng)切換電器。力、轉(zhuǎn)速、時(shí)間等)的變化接通或斷開控制電路的自動(dòng)切換電器。 電磁式繼電器和接觸器異同點(diǎn):電磁式繼電器和接觸器異同點(diǎn): 相似點(diǎn):結(jié)構(gòu)和工作原理相似。結(jié)構(gòu)和工作原理相似。 不同點(diǎn):(:(1 1)繼電器可對多種輸入量的變化做出反應(yīng),而接觸器只)繼電器可對多種輸入量的變化做出反應(yīng),而接觸器只 有在一定的電壓信號下動(dòng)作

15、;有在一定的電壓信號下動(dòng)作; (2 2)繼電器用于切換小電流電路的控制電路和保護(hù)電路,)繼電器用于切換小電流電路的控制電路和保護(hù)電路, 而接觸器是用來控制大電流電路;而接觸器是用來控制大電流電路; (3 3)繼電器沒有滅弧裝置,觸點(diǎn)容量小,用于控制電路。)繼電器沒有滅弧裝置,觸點(diǎn)容量小,用于控制電路。 也無主副觸頭之分。接觸器有滅弧裝置,觸點(diǎn)容量大,用于主電路。也無主副觸頭之分。接觸器有滅弧裝置,觸點(diǎn)容量大,用于主電路。 1-3 1-3 繼電器繼電器 繼電器分類: 按輸入信號 電壓 電流 功率 時(shí)間 溫度 按工作原理 電磁式 感應(yīng)式 溫度 電動(dòng)式 電子式 按用途分 控制繼電器 保護(hù)繼電器 作用

16、:控制、放大、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用:控制、放大、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié) 特點(diǎn):額定電流不大于特點(diǎn):額定電流不大于5A5A 繼電特性曲線:繼電特性曲線: x2:繼電器吸合值繼電器吸合值, ,要使繼電器吸合要使繼電器吸合, ,輸入量必須大于等于輸入量必須大于等于x2 x1:繼電器釋放值:繼電器釋放值, ,要使繼電器釋放要使繼電器釋放, ,輸入量必須小于等于輸入量必須小于等于x1 吸合值:使銜鐵吸合的電流值(或電壓值)。吸合值:使銜鐵吸合的電流值(或電壓值)。 釋放值:使銜鐵釋放的電流值(或電壓值)。釋放值:使銜鐵釋放的電流值(或電壓值)。 電壓繼電器:電壓繼電器: 根據(jù)輸入(線圈)電壓大小而動(dòng)作的繼電器

17、。 特點(diǎn):特點(diǎn):線圈并聯(lián)并聯(lián)在電路中,匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì),阻抗大。匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì),阻抗大。 分類:分類:過電壓過電壓繼電器和欠電壓欠電壓繼電器。 欠電壓繼電器 KV U U KV KV KV 電流繼電器:根據(jù)輸入(線圈)電流大小而動(dòng)作的繼電 器 特點(diǎn):線圈串接串接于電路中,導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。 分類:過電流過電流繼電器、欠電流欠電流繼電器 過流電流繼電器欠流電流繼電器 欠電流繼電器 KI I I KI KI KI 電流繼電器的符號:電流繼電器的符號: 本質(zhì)上是一種電壓繼電器,本質(zhì)上是一種電壓繼電器, 工作原理與接觸器相同,觸頭數(shù)工作原理與接觸器相同,觸頭數(shù) 目比較多。目比

18、較多。 觸點(diǎn)系統(tǒng)中沒有主、輔觸點(diǎn)觸點(diǎn)系統(tǒng)中沒有主、輔觸點(diǎn) 之分,觸點(diǎn)容量相同。之分,觸點(diǎn)容量相同。 熱繼電器是利用電流的熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理熱效應(yīng)原理來切斷電路的保來切斷電路的保 護(hù)電器。護(hù)電器。 u 作用:用來對連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行作用:用來對連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載及斷相保護(hù)過載及斷相保護(hù), 防止電動(dòng)機(jī)過熱而燒毀的保護(hù)電器。防止電動(dòng)機(jī)過熱而燒毀的保護(hù)電器。 u 圖形和文字符號圖形和文字符號 熱元件熱元件 FRFR 常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn) FRFR u工作原理:工作原理:加熱元件串接在電動(dòng)機(jī)定子繞組中,其常閉觸常閉觸 點(diǎn)點(diǎn)與接觸器線圈電路接觸器線圈電路串聯(lián)。 電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí),熱元件產(chǎn)生

19、的熱量不會(huì)使觸點(diǎn)系統(tǒng) 動(dòng)作;當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載,流過熱元件的電流加大,經(jīng)過一定的 時(shí)間,熱元件產(chǎn)生的熱量使雙金屬片的彎曲程度超過一定值, 通過導(dǎo)板推動(dòng)熱繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作(常開觸點(diǎn)閉合,常閉觸 點(diǎn)斷開)。切斷接觸器線圈電流,使電動(dòng)機(jī)主電路失電。 故障排除后,手動(dòng)復(fù)位熱繼電器觸點(diǎn)可以重新接通控制 電路。 空氣阻尼時(shí)間繼電器空氣阻尼時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器是一種根據(jù)電磁原理時(shí)間繼電器是一種根據(jù)電磁原理 或機(jī)械動(dòng)作原理來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)系統(tǒng)延或機(jī)械動(dòng)作原理來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)系統(tǒng)延 時(shí)接通或斷開的自動(dòng)切換電器。時(shí)接通或斷開的自動(dòng)切換電器。 作用:按整定時(shí)間長短通斷電路作用:按整定時(shí)間長短通斷電路 分類:分類: 按構(gòu)成原理分:按

20、構(gòu)成原理分:電磁式 電動(dòng)式 空氣阻尼式 晶體管式 數(shù)字式 按延時(shí)方式分:按延時(shí)方式分:通電延時(shí)通電延時(shí)型型 斷電延時(shí)斷電延時(shí)型型 1 1、直流電磁式時(shí)間繼電器:、直流電磁式時(shí)間繼電器: 有一個(gè)阻尼銅套(在鐵心上),利用電磁阻尼原理產(chǎn)生延時(shí),有一個(gè)阻尼銅套(在鐵心上),利用電磁阻尼原理產(chǎn)生延時(shí), 只對斷電時(shí)起作用,且延時(shí)時(shí)間較短,小于只對斷電時(shí)起作用,且延時(shí)時(shí)間較短,小于5S5S。 2 2、空氣阻尼式時(shí)間繼電器:、空氣阻尼式時(shí)間繼電器: 利用空氣阻尼原理,由電磁系統(tǒng),延時(shí)機(jī)構(gòu),觸頭系統(tǒng)組成。利用空氣阻尼原理,由電磁系統(tǒng),延時(shí)機(jī)構(gòu),觸頭系統(tǒng)組成。 可以做成通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型??梢宰龀赏娧訒r(shí)型和斷電延時(shí)型。 觸頭有:瞬時(shí)觸頭和延時(shí)觸頭。觸頭有:瞬時(shí)觸頭和延時(shí)觸頭。 延時(shí)觸頭:通電延時(shí)型:延時(shí)觸頭:通電延時(shí)型: 延時(shí)閉合的常開觸頭。延時(shí)閉合的常開觸頭。 延時(shí)斷開的常閉觸頭。延時(shí)斷開的常閉觸頭。 斷開延時(shí)型:斷開延時(shí)型: 延時(shí)閉合的常閉觸頭。延時(shí)閉合的常閉觸頭。 延時(shí)斷開的常開觸頭。延時(shí)斷開的常開觸頭。 圖形和文字符號圖形和文字符號 作用:作用:用作籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接 制動(dòng)控制,又稱反接制動(dòng)繼電器。 根據(jù)速度的大小通斷電路。

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