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文檔簡(jiǎn)介

1、電氣控制線路的基本控制線路圖分析    第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識(shí) 一、 圖形、文字符號(hào)圖形符號(hào)圖形符號(hào)通常用于圖樣或其它文件,用以表示一個(gè)設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號(hào)必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制,文字符號(hào)文字符號(hào)分為基本文字符號(hào)和輔助文字符號(hào)。文字符號(hào)適用于電氣技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)文件的編制,也可表示在電氣設(shè)備、裝置和元件上或其近旁以標(biāo)明它們的名稱(chēng)、功能、狀態(tài)和特征。主電路各接點(diǎn)標(biāo)記 三相交流電源引入線采用 L1 、 L2 、 L3 標(biāo)記。 電源開(kāi)關(guān)之后的三相交流電源主電路分別按 U 、 V 、 W 順序標(biāo)記。 分級(jí)三相交流電源主電路

2、采用三相文字代號(hào) U 、 V 、 W 的前邊加上阿拉伯?dāng)?shù)字 1 、 2 、 3 等來(lái)標(biāo)記,如 1U 、 1V 、 1W ; 2U 、 2V 、 2W 等。二、 繪圖原則 電氣控制系統(tǒng)圖包括電氣原理圖、電氣安裝圖(電器安裝圖、互連圖)和框圖等。各種圖的圖紙尺寸一般選用 297 × 210 、 297 × 420 、 297 × 630 、 297 × 840 ( mm )四種幅面,特殊需要可按 GB126 74 機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選用其他尺寸。第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制線路 三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)就是:起動(dòng)時(shí)加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓為額定電壓,也稱(chēng)

3、直接起動(dòng)。一、 單向旋轉(zhuǎn)控制電路 1 、點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制線路 點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制線路是用按鈕、接觸器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最簡(jiǎn)單的正轉(zhuǎn)控制線路。如圖 2.5 所示。 起動(dòng):按下起動(dòng)按鈕 SB 接觸器 KM 線圈得電 KM 主觸頭閉合電動(dòng)機(jī) M 起動(dòng)運(yùn)行。 停止:松開(kāi)按鈕 SB 接觸器 KM 線圈失電 KM 主觸頭斷開(kāi)電動(dòng)機(jī) M 失電停轉(zhuǎn)。 停止使用時(shí):斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān) QS 。 圖 2.5 點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路圖2 、接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路 在要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后能連續(xù)運(yùn)行時(shí),采用上述點(diǎn)動(dòng)控制線路就不行了。因?yàn)橐闺妱?dòng)機(jī) M 連續(xù)運(yùn)行,起動(dòng)按鈕 SB 就不能斷開(kāi),這是不符合生產(chǎn)實(shí)際要求的。為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行,可采用

4、圖 2.6 所示的接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路。線路的工作原理如下:先合上電源開(kāi)關(guān) Q 。起動(dòng):按下起動(dòng)按鈕SB1當(dāng)松開(kāi) SB1 常開(kāi)觸頭恢復(fù)分?jǐn)嗪?,因?yàn)榻佑|器 KM 的常開(kāi)輔助觸頭閉合時(shí)已將 SB1 短接,控制電路仍保持接通,所以接觸器 KM 繼續(xù)得電,電動(dòng)機(jī) M 實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。像這種當(dāng)松開(kāi)起動(dòng)按鈕 SB1 后,接觸器 KM 通過(guò)自身常開(kāi)觸頭而使線圈保持得電的作用叫做自鎖(或自保)。與起動(dòng)按鈕 SB1 并聯(lián)起自鎖作用的常開(kāi)觸頭叫自鎖觸頭(也稱(chēng)自保觸頭)。停止:按下停止按鈕SB2當(dāng)松開(kāi) SB2 其常閉觸頭恢復(fù)閉合后,因接觸器 KM 的自鎖觸頭在切斷控制電路時(shí)已分?jǐn)?,解除了自鎖, SB1 也是分?jǐn)嗟模?/p>

5、所以接觸器 KM 不能得電,電動(dòng)機(jī) M 也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 2.6 接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路電路的保護(hù)環(huán)節(jié):()短路保護(hù)()過(guò)載保護(hù)()失壓和欠壓保護(hù)3 、連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制的正轉(zhuǎn)控制電路機(jī)床設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí),一般電動(dòng)機(jī)都處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。但在試車(chē)或調(diào)整刀具與工件的相對(duì)位置時(shí),又需要電動(dòng)機(jī)能點(diǎn)動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)這種控制要求的線路是連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制的正轉(zhuǎn)控制線路。()連續(xù)控制:()點(diǎn)動(dòng)控制二、 可逆旋轉(zhuǎn)控制電路倒順開(kāi)關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)控制電路按鈕控制的正反轉(zhuǎn)控制電路 (1 )正轉(zhuǎn)控制 (2 )反轉(zhuǎn)控制 (3 )停止自動(dòng)往復(fù)控制電路有些生產(chǎn)機(jī)械,如萬(wàn)能銑床,要求工作臺(tái)在一定距離內(nèi)能自動(dòng)往返,而自動(dòng)往返通常是利用

6、行程開(kāi)關(guān)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)。圖 2.10 ( b )為工作臺(tái)自動(dòng)往返行程控制線路,工作過(guò)程如下:按下起動(dòng)按鈕 SB1 , KM1 得電并自鎖,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)工作臺(tái)向左移動(dòng),當(dāng)?shù)竭_(dá)左移預(yù)定位置后,擋鐵 1 壓下 SQ1 , SQ1 常閉觸頭打開(kāi)使 KM1 斷電, SQ1 常開(kāi)觸頭閉合使 KM2 得電,電動(dòng)機(jī)由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn),工作臺(tái)向右移動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)右移預(yù)定位置后,擋鐵 2 壓下 SQ2 ,使 KM2 斷電, KM1 得電,電動(dòng)機(jī)由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn),工作臺(tái)向左移動(dòng)。如此周而復(fù)始地自動(dòng)往返工作。當(dāng)按下停止按鈕 SB3 時(shí),電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),工作臺(tái)停止移動(dòng)。若因行程開(kāi)關(guān) SQ1 、 SQ2 失

7、靈,則由極限保護(hù)行程開(kāi)關(guān) SQ3 、 SQ4 實(shí)現(xiàn)保護(hù),避免運(yùn)動(dòng)部件因超出極限位置而發(fā)生事故。三、 順序控制與多地控制線路順序控制線路()主電路實(shí)現(xiàn)順序控制圖 2.11 為主電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)順序控制的線路,其特點(diǎn)是, M2 的主電路接在 KM1 主觸頭的下面。電動(dòng)機(jī) M1 和 M2 分別通過(guò)接觸器 KM1 和 KM2 來(lái)控制, KM2 的主觸頭接在 K M1 主觸頭的下面,這就保證了當(dāng) KM1 主觸頭閉合, M1 起動(dòng)后, M2 才能起動(dòng)。線路的工作原理為:按下 SB1 , KM1 線圈得電吸合并自鎖, M1 起動(dòng),此后,按下 SB2 , KM2 才能吸合并自鎖, M2 起動(dòng)。停止時(shí),按下 SB

8、3 , KM1 、 KM2 斷電, M1 、 M2 同時(shí)停轉(zhuǎn)。( 2 )控制電路實(shí)現(xiàn)順序控制圖 2.12 為幾種在控制電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)順序控制的電路。圖 2.12 ( a )所示控制線路的特點(diǎn)是: KM2 的線圈接在 KM1 自鎖觸頭后面,這就保證了 M1 起動(dòng)后, M2 才能起動(dòng)的順序控制要求。圖 2.12 ( b )所示控制電路的特點(diǎn)是:在 KM2 的線圈回路中串接了 KM1 的常開(kāi)觸頭。顯然, KM1 不吸合,即使按下 SB2 , KM2 也不能吸合,這就保證了只有 M1 電機(jī)起動(dòng)后, M2 電機(jī)才能起動(dòng)。停止按鈕 SB3 控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止,停止按鈕 SB4 控制 M2 電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)

9、停止。圖 2.12 ( c )所示控制電路的特點(diǎn)是:在圖 2.12 ( b )中的 SB3 按鈕兩端并聯(lián)了 KM2 的常開(kāi)觸頭,從而實(shí)現(xiàn)了 M1 起動(dòng)后, M2 才能起動(dòng),而 M2 停止后, M1 才能停止的控制要求,即 M1 、 M2 是順序起動(dòng),逆序停止。 多地控制線路能在兩地或多地控制同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制方式叫電動(dòng)機(jī)的多地控制。圖 2-13 為兩地控制的控制線路。其中 SB1 、 SB3 為安裝在甲地的起動(dòng)按鈕和停止按鈕, SB2 、 SB4 為安裝在乙地的起動(dòng)按鈕和停止按鈕。線路的特點(diǎn)是:起動(dòng)按鈕應(yīng)并聯(lián)接在一起,停止按鈕應(yīng)串聯(lián)接在一起。這樣就可以分別在甲、乙兩地控制同一臺(tái)電動(dòng)機(jī),達(dá)到操作

10、方便的目的。對(duì)于三地或多地控制,只要將各地的起動(dòng)按鈕并聯(lián)、停止按鈕串聯(lián)即可實(shí)現(xiàn)。第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制 判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng),可用下面經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定:(2-1)式中 I ST 電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電流,單位為 A ;I N 電動(dòng)機(jī)額定電流,單位為 A ;S 電源變壓器容量,單位為 kVA ;P 電動(dòng)機(jī)容量,單位為 kW 。通常規(guī)定:電源容量在 180kVA 以上,電動(dòng)機(jī)容量在 7kW 以下的三相異步電動(dòng)機(jī)可采用直接起動(dòng)。三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的方法有:定子繞組串電阻(電抗)起動(dòng); -Y 降壓起動(dòng) ;延邊三角形降壓起動(dòng);自耦變壓器降壓起動(dòng)。降壓起動(dòng)的實(shí)質(zhì)是,起動(dòng)時(shí)減小加在電動(dòng)機(jī)定

11、子繞組上的電壓,以減小起動(dòng)電流;而起動(dòng)后再將電壓恢復(fù)到額定值,電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。一、 定子繞組串電阻(電抗)降壓起動(dòng)控制線路定子串電阻降壓自動(dòng)起動(dòng)控制線路( a )為電動(dòng)機(jī)定子繞組串電阻降壓自動(dòng)起動(dòng)控制線路。電路的工作原理為:合上電源開(kāi)關(guān) QS ,按下起動(dòng)按鈕 SB1 , KM1 得電并自鎖,電動(dòng)機(jī)定子繞組串入電阻 R 降壓起動(dòng),同時(shí) KT 得電,經(jīng)延時(shí)后 KT 常開(kāi)觸頭閉合, KM2 得電主觸頭將起動(dòng)電阻 R 短接,電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。手動(dòng)自動(dòng)混合控制線路二、自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路自耦變壓器降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)利用自耦變壓器來(lái)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的起動(dòng)電壓。待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

12、后,再將自耦變壓器脫離,使電動(dòng)機(jī)在全壓下正常運(yùn)行。按鈕、接觸器控制自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路三、星形三角形降壓起動(dòng)控制線路星形三角形( Y )降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),把定子繞組接成星形,以降低起動(dòng)電壓,減小起動(dòng)電流;待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,再把定子繞組改接成三角形,使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。 Y 起動(dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)為形接法的電動(dòng)機(jī)。按鈕、接觸器 控制 Y 降壓起動(dòng)控制線路圖 2.19 ( a )為按鈕、接觸器控制 Y 降壓起動(dòng)控制線路。線路的工作原理為:按下起動(dòng)按鈕 SB1 , KM1 、 KM2 得電吸合, KM1 自鎖,電動(dòng)機(jī)星形起動(dòng),待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí),按下 SB2 , KM2 斷電、 K

13、M3 得電并自鎖,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成三角形全壓運(yùn)行。時(shí)間繼電器控制 Y 降壓起動(dòng)控制線路圖 2.19 ( b )為時(shí)間繼電器自動(dòng)控制 Y 降壓起動(dòng)控制線路,電路的工作原理為:按下起動(dòng)按鈕 SB1 , KM1 、 KM2 得電吸合,電動(dòng)機(jī)星形起動(dòng),同時(shí) KT 也得電,經(jīng)延時(shí)后時(shí)間繼電器 KT 常閉觸頭打開(kāi),使得 KM2 斷電,常開(kāi)觸頭閉合,使得 KM3 得電閉合并自鎖,電動(dòng)機(jī)由星形切換成三角形正常運(yùn)行。四、 延邊三角形降壓起動(dòng)控制線路延邊三角形降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),把電動(dòng)機(jī)定子繞組的一部分接“”形,而另一部分接成“ Y ”形,使整個(gè)定子繞組接成延邊三角形,待電動(dòng)機(jī)起后,再把定子繞組切換成“”形全壓

14、運(yùn)行。第四節(jié) 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制 一、 轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)控制線路按鈕操作控制線路圖 2.22 為轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)由按鈕操作的控制線路。圖 2.22 按鈕操作繞線式電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)控制線路工作原理為:合上電源開(kāi)關(guān) QS ,按下 SB1 , KM 得電吸合并自鎖,電動(dòng)機(jī)串全部電阻起動(dòng),經(jīng)一定時(shí)間后,按下 SB2 , KM1 得電吸合并自鎖, KM1 主觸頭閉合切除第一級(jí)電阻 R1 ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高,經(jīng)一定時(shí)間后,按下 SB3 , KM2 得電吸合并自鎖, KM2 主觸頭閉合切除第二級(jí)電阻 R2 ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí),按下 SB4 , KM3 得電吸合并

15、自鎖, KM3 主觸頭閉合切除全部電阻,起動(dòng)結(jié)束電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)行。時(shí)間原則控制繞線式電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)控制線路圖 2.23 為時(shí)間繼電器控制繞線式電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)控制線路,又稱(chēng)為時(shí)間原則控制,其中三個(gè)時(shí)間繼電器 KT1 、 KT2 、 KT3 分別控制三個(gè)接觸器 KM1 、 KM2 、 KM3 按順序依次吸合,自動(dòng)切除轉(zhuǎn)子繞組中的三級(jí)電阻,與起動(dòng)按鈕 SB1 串接的 KM1 、 KM2 、 KM3 三個(gè)常閉觸頭的作用是保證電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組中接入全部起動(dòng)電阻的條件下才能起動(dòng)。若其中任何一個(gè)接觸器的主觸頭因熔焊或機(jī)械故障而沒(méi)有釋放時(shí),電動(dòng)機(jī)就不能起動(dòng)。電流原則控制繞線式電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)控制

16、線路二、 轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動(dòng)控制線路電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)控制電路電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器正反轉(zhuǎn)起動(dòng)控制線路第五節(jié) 感應(yīng)式雙速異步電動(dòng)機(jī)變速控制電路由電動(dòng)機(jī)的原理可知,感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為:( 2-4 )由此可知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率 f 、轉(zhuǎn)差率 s 及定子繞組的磁極對(duì)數(shù) p 有關(guān),改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過(guò)三種方法來(lái)實(shí)現(xiàn):一是改變電源頻率 f ;二是改變轉(zhuǎn)差率 s ;三是改變磁極對(duì)數(shù) p 。本節(jié)主要介紹通過(guò)改變磁極對(duì)數(shù) p 的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速的基本控制線路。變極式電動(dòng)機(jī)的接線方式變極式電動(dòng)機(jī)是通過(guò)改變半相繞組的電流方向來(lái)改變極數(shù),圖 2-27 為常用兩種接

17、線圖,即 -YY 和 Y-YY 。( 1 ) -YY 連接如圖 2.27 ( a )所示,連接成形時(shí),將 U1 、 V1 、 W1 端接電源, U2 、 V2 、 W2 端懸空。連接成 YY 形時(shí),將 U1 、 V1 、 W1 端接成 Y 點(diǎn),將 U2 、 V2 、 W2 端接電源。( 2 ) Y-YY 連接如圖 2.27 ( b )所示,連接成 Y 形時(shí),將 U1 、 V1 、 W1 端接電源, U2 、 V2 、 W2 端懸空。連接成 YY 形時(shí),將 U1 、 V1 、 W1 端和中性點(diǎn) O 連接在一起,將 U2 、 V2 、 W2 端接電源。感應(yīng)式雙速異步電動(dòng)機(jī)按鈕控制的調(diào)速電路時(shí)間繼電

18、器控制雙速電動(dòng)機(jī)控制線路第六節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)電氣制動(dòng)控制一、 反接制動(dòng)控制反接制動(dòng)是利用改變電動(dòng)機(jī)電源的相序,使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),因而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種制動(dòng)方法。單向反接制動(dòng)的控制線路圖 2.30 為單向反接制動(dòng)控制線路,電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), KM1 通電吸合, KS 的一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,為反接制動(dòng)作準(zhǔn)備。圖 2.30 電動(dòng)機(jī)單向反接制動(dòng)的控制線路當(dāng)按下停止按鈕 SB1 時(shí), KM1 斷電,電動(dòng)機(jī)定子繞組脫離三相電源,但電動(dòng)機(jī)因慣性仍以很高速度旋轉(zhuǎn), KS 原閉合的常開(kāi)觸點(diǎn)仍保持閉合,當(dāng)將 SB1 按到底,使 SB1 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合, KM2 通電并自鎖,電動(dòng)機(jī)定子串接電阻接上反序

19、電源,電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近 100r/min 時(shí), KS 常開(kāi)觸點(diǎn)復(fù)位, KM2 斷電,電動(dòng)機(jī)斷電,反接制動(dòng)結(jié)束。 電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行的反接制動(dòng)控制線路如圖 2.31 所示,。當(dāng)按下停止按鈕 SB1 時(shí), KM1 線圈斷電, KM2 線圈隨之通電,定子繞組得到反序的電源,電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正向反接制動(dòng)狀態(tài)。由于 KS1 常閉觸頭已打開(kāi),所以此時(shí) KM2 自鎖觸頭無(wú)法鎖住電源。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣性速度接近于零時(shí), KS1 的正轉(zhuǎn)常閉觸頭和常開(kāi)觸頭復(fù)位, KM2 斷電,正向反接制動(dòng)結(jié)束。該線路的缺點(diǎn)是主電路沒(méi)有限流電阻,沖擊電流大。圖 2.32 為具有反接制動(dòng)電阻的正反向反接制動(dòng)控制線路,圖中電阻 R 是反接制動(dòng)電阻,同時(shí)也具有限制起動(dòng)電流的作用,該線路工作原理如下:合上電源開(kāi)關(guān) QS ,按下正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕 SB2 , KA3 通電并自鎖,其常閉觸頭斷開(kāi),互鎖 KA4 線圈電路, KA3 常開(kāi)觸頭閉合,使 KM1 線圈通電, KM1 的主觸頭閉合,電動(dòng)機(jī)串入電阻接入正序電源開(kāi)始降壓起動(dòng),當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定值時(shí), KS 的正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸頭 KS-1 閉合, KA1 通電并自鎖,接觸器 KM3 線圈通電,于是電阻 R 被短接,電動(dòng)機(jī)在全壓下進(jìn)入正常運(yùn)行。需停車(chē)時(shí),按下停止按鈕 SB1 ,則 KA

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