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文檔簡介

總復(fù)習(xí)2.2常用的基本定律與定則2.2.1電機(jī)磁場(chǎng)的描述電流→磁場(chǎng)←用磁場(chǎng)線描述磁通Φ:S——

與磁場(chǎng)線垂直的某面積(m2)ΦSB=(T)

通過磁場(chǎng)中某一面積的磁場(chǎng)線的總數(shù)。單位:Wb。(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度BB:矢量。其數(shù)值B表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,其方向表示磁場(chǎng)的方向。在均勻磁場(chǎng)中:——

磁通密度H

:矢量。μ0=4π×10-7H/mBHμ=方向與B的方向相同?!鶈挝唬篈/m?!艑?dǎo)率μ:※真空中的磁導(dǎo)率:(2)磁場(chǎng)強(qiáng)度HH

的大?。褐慌c產(chǎn)生該磁場(chǎng)的電流大小成正比,與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。B

的大小:不僅與產(chǎn)生該磁場(chǎng)的電流大小有關(guān),還與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。(H/m)鐵磁材料的磁性能

1.高導(dǎo)磁性2.3

鐵磁材料的特性高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性鐵磁物質(zhì)的磁化鐵磁材料在外磁場(chǎng)中呈現(xiàn)很強(qiáng)的磁性,此現(xiàn)象稱為鐵磁物質(zhì)的磁化。

>>0※

鑄鋼:

μ≈1000μ0※

硅鋼片:

μ≈(6000~7000)μ0當(dāng)外磁場(chǎng)(或勵(lì)磁電流)增大到一定值時(shí),磁性材料的全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)的方向一致,磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BJ達(dá)到飽和值。2.磁飽和特性注BH圖0.2鐵磁材料的磁化曲線abcd當(dāng)有磁性物質(zhì)存在時(shí)B與H不成比例,

與I也不成比例。3.磁滯特性

磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱磁性物質(zhì)的磁滯性。磁滯回線:呈現(xiàn)磁滯現(xiàn)象的B-H閉合回線.BH0HmBr剩磁-HC矯頑力-Hm-BrHC圖0.3鐵磁材料的磁滯回線BHO基本磁化曲線一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理E+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線圈IaIaAB12電樞線圈注意:換向片和線圈固定聯(lián)接,線圈無論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng),總是上半邊的電流向里,下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則,通電線圈在磁場(chǎng)的作用下,使線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。FFE+–NS電刷換向片IaIaAB12用右手定則判感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的方向電樞繞組電阻Ra輸出電壓eeNSAB12二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理FF+-直流電動(dòng)機(jī)的各種主要部件圖

他勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組的電源分開。并勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組的聯(lián)接有串有并,接在同一電源上。M并勵(lì)UIfM串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)U直流電機(jī)的勵(lì)磁方式M他勵(lì)UfIfIaU3.3直流電機(jī)的磁場(chǎng)和基本方程式

U=Ea+-IaRa3.6.2并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)的工作特性,是指在U=UN,時(shí),轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩T和效率隨電樞電流而變化的關(guān)系。1轉(zhuǎn)速特性條件:2轉(zhuǎn)矩特性3效率特性思考:并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組可否允許開路運(yùn)行?為什么?3.6.3串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性特點(diǎn):1.轉(zhuǎn)速特性當(dāng)Ia較小時(shí),可得根據(jù)思考:串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)可否允許空載運(yùn)行?為什么?串勵(lì)UIf+_IaMEaRaRf3.8.3并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)過程和自勵(lì)條件自勵(lì)過程:并勵(lì)發(fā)電機(jī)建立電壓的過程。定義:自勵(lì)條件:滿足建壓的條件。1、自勵(lì)過程:1234由以上分析可知并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件:1)電機(jī)必須有剩磁。

2)勵(lì)磁繞組的接線與電樞旋轉(zhuǎn)方向必須正確配合,以使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與剩磁方向一致。3)勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)小于與電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速下相對(duì)應(yīng)的臨界電阻。2、自勵(lì)條件:對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),方程式為

又因?yàn)閼T性轉(zhuǎn)矩(或稱加速轉(zhuǎn)矩)所以式中GD2-飛輪轉(zhuǎn)矩N·m2二、運(yùn)動(dòng)方程式對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),方程式為

式中F-拖動(dòng)力FZ-阻力

-慣性力m的單位為kg

電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)可由運(yùn)動(dòng)方程式判斷

(1)當(dāng)

T=TL,

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行(2)當(dāng)

T>TL,

電力拖動(dòng)系統(tǒng)加速運(yùn)行(3)當(dāng)

T<TL,

電力拖動(dòng)系統(tǒng)減速運(yùn)行三、運(yùn)動(dòng)方程的物理意義

一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性特點(diǎn):負(fù)載轉(zhuǎn)矩

TZ

與轉(zhuǎn)速n無關(guān)。即當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí),負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ

保持常值。

1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn):恒值轉(zhuǎn)矩Tz

總是反對(duì)運(yùn)動(dòng)方向摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩,如金屬的壓延、機(jī)床的平移機(jī)構(gòu)等2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn):轉(zhuǎn)矩

Tz具有固定的方向,不隨轉(zhuǎn)速方向改變而改變?nèi)缙鹬貦C(jī)類型負(fù)載中的重物位能性恒負(fù)載轉(zhuǎn)矩2.直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法降壓起動(dòng)——適用于電動(dòng)機(jī)的直流電源是可調(diào)的,投資較大,但起動(dòng)過程中能量損耗較少。電樞串電阻起動(dòng)——起動(dòng)過程中有能量損耗,現(xiàn)在很少用。直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻起動(dòng)UNUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)K4.2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1.能耗制動(dòng)在制動(dòng)時(shí),將閘刀合向下方,這時(shí)電機(jī)實(shí)際處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài),將轉(zhuǎn)動(dòng)部分的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電阻和電樞回路的電阻上,所以稱為能耗制動(dòng)。2)機(jī)械特性分析1)原理UUfIf+–Rf運(yùn)行制動(dòng)1)電壓反接制動(dòng)過程分析:

將正在正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路的電壓突然反接,電樞電流也將反向,主磁通不變,則電磁轉(zhuǎn)矩反向,產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。機(jī)械特性分析:反接前:反接后:限流電阻:2.反接制動(dòng)3.回饋制動(dòng):1)正向回饋制動(dòng):2)反向回饋制動(dòng):

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行,電機(jī)將系統(tǒng)具有的動(dòng)能反饋回電網(wǎng),且電機(jī)仍為正向轉(zhuǎn)動(dòng),稱之為正向回饋制動(dòng)。如圖反向回饋制動(dòng)正向回饋制動(dòng)

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行,采用電壓反接制動(dòng),電機(jī)將系統(tǒng)具有的動(dòng)能反饋回電網(wǎng),電機(jī)為反向轉(zhuǎn)動(dòng),稱之為反向回饋制動(dòng)。如圖二、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法電樞回路串電阻調(diào)速改變電樞電壓調(diào)速改變氣隙磁通調(diào)速依據(jù):1.電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串聯(lián)電阻越大,機(jī)械特性的斜率越大,因此在負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí),即為常數(shù),增大電阻,可以降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。電樞串電阻調(diào)速特點(diǎn)電流的變化:負(fù)載TL不變,平衡狀態(tài)要求T不變,Ia不變——平衡時(shí)電樞電流由負(fù)載決定。優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡單、操作簡單。缺點(diǎn):特性變軟,只能降速,不易連續(xù)調(diào)速,有損耗。2.降低電樞電壓調(diào)速降低電樞電壓時(shí),電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性平行下移。負(fù)載不變時(shí),交點(diǎn)也下移,速度也隨之改變。電流的變化:負(fù)載TL不變,平衡狀態(tài)要求T不變,Ia不變——平衡時(shí)電樞電流由負(fù)載決定。優(yōu)點(diǎn):調(diào)速后,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不變、無級(jí)、平滑、損耗小。缺點(diǎn):只能下調(diào),且專門設(shè)備,成本大。(可控硅調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng))3.弱磁調(diào)速

特點(diǎn):

1)由于勵(lì)磁回路的電流很小,只有額定電流的(1~3)%,能量損失很?。?/p>

2)可無級(jí)(平滑)調(diào)速;

3)轉(zhuǎn)速只能由額定磁通時(shí)對(duì)應(yīng)的速度向高調(diào),而電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速要受到電機(jī)本身的機(jī)械強(qiáng)度及換向的限制??蛰d運(yùn)行:原繞組加額定電壓,副繞組開路的運(yùn)行情況稱為空載運(yùn)行5.3變壓器的空載運(yùn)行N1N2一、空載運(yùn)行的物理過程主磁通:以鐵心為磁路,同時(shí)交鏈著一次繞組和二次繞組漏磁通:以空氣或變壓器油為磁路,只與一次繞組相交鏈:空載電流、勵(lì)磁電流1)性質(zhì)上:與成非線性關(guān)系;與成線性關(guān)系;2)數(shù)量上:占99%以上,僅占1%以下;3)作用上:起傳遞能量的作用,起漏抗壓降作用。主磁通與漏磁通的區(qū)別圖3.7變壓器負(fù)載運(yùn)行原理圖N1N2+-+--+-++--+5.4.1負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理過程綜合分析,變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的六個(gè)基本方程式各電磁量之間同時(shí)滿足這六個(gè)方程利用,k,Z1,Z2,Zm,ZL求解出

LmmZIUZENININIkEEZIEUZIEU221122112122221111mI&&&&&&&&&&&&&&&=-==+=-=+-=1.變壓器的繞組歸算

所謂把二次側(cè)歸算到一次側(cè)是指:在不改變變壓器電磁關(guān)系和能量傳遞關(guān)系的前提下,把二次繞組的匝數(shù)變成與一次繞組的匝數(shù)相同,相當(dāng)于一臺(tái)變比k=1的變壓器。2.變壓器的等效電路

二次側(cè)歸算到一次側(cè)后,二次側(cè)的電勢(shì)和電壓應(yīng)乘以k倍,電流乘以1/k倍,阻抗乘以k2倍。歸算后基本方程

(a)(b)(c)A.T形等效電路變壓器的等效電路和相量圖B.近似等效電路C.簡化等效電路(變壓器滿載及短路時(shí))變壓器的端頭標(biāo)號(hào)繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端末端首端末端高壓繞組AXA、B、CX、Y、ZN低壓繞組axa、b、cx、y、zn中壓繞組AmXmAm、Bm、CmXm、Ym、ZmNm三相繞組的聯(lián)結(jié)方式:星形連接方式:以高壓繞組為例,把三相繞組的3個(gè)末端X、Y、Z連在一起,結(jié)成中點(diǎn),而把它們的三個(gè)首端A、B、C引出,便是星形連接,以符號(hào)Y表示;三角形連接方式:如果把一相的末端和另一相首端連接起來,順序形成一閉合電路,稱為三角形連接,用D表示。注意:相應(yīng)的對(duì)于低壓側(cè)而言,用y,d表示。

繞組的極性????????3、變壓器的聯(lián)結(jié)組:

1)變壓器的聯(lián)結(jié)組:三相變壓器高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)之間的相位差,通常用時(shí)鐘法來表示,稱為變壓器的聯(lián)結(jié)組。

2)時(shí)鐘法:即把高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)相量作為時(shí)鐘的長針,且固定指向12的位置,對(duì)應(yīng)的低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)相量作為時(shí)鐘的短針,其所指的鐘點(diǎn)數(shù)就是變壓器聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)。5.6.2三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組——高、低繞組對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)之間的相位差,不僅與繞組的極性(繞法)和首末端的標(biāo)志有關(guān),而且與繞組的連接方式有關(guān)。

1)、Y,y接法如圖所示:

當(dāng)各相繞組同鐵心柱時(shí),Y,y接法有兩種情況。

1)、高、低壓繞組同極性端有相同的首端標(biāo)志,高、低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)相位相同,則高、低壓繞組對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)和也同相位,其聯(lián)結(jié)組為Y,y0。

2)、同極性端有相異的端點(diǎn)標(biāo)志,高、低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)相位相反,則對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)和相位也相反,因此其聯(lián)結(jié)組為Y,y6。

如果高低繞組的三相標(biāo)記不變,將低壓繞組的三相標(biāo)記依次輪換,如b→a,c→b,a→c;y→x,z→y,x→z,則可得到其他聯(lián)結(jié)組別,例如Y,y4;Y,y8;Y,y10;Y,y2等偶數(shù)聯(lián)結(jié)組。

2)、Y,d接法三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)NS(二)工作原理(1)電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生*用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的方向*用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力的方向電磁力→電磁轉(zhuǎn)矩TT與n1同方向。n1n三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速601pf1n=min)r/(p123456n1/(r/min)30001500100075060050050Hz

時(shí),不同極對(duì)數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下f1=表4.3.1同步轉(zhuǎn)速p為任意值時(shí)T型等效電路6.5三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和電磁轉(zhuǎn)矩(一)功率關(guān)系轉(zhuǎn)子繞組中的銅損耗為:電機(jī)轉(zhuǎn)軸上總的機(jī)械功率為:輸出功率為:摩擦損耗為附加損耗為三相異步機(jī)的起動(dòng)方法:(1)直接起動(dòng)。二三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用直接起動(dòng)。(2)降壓起動(dòng)。Y-

起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)(3)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。以下介紹Y-

起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。只有正常運(yùn)行時(shí)定子繞組三角形接法,且三相繞組首尾六個(gè)端子全部引出來的電動(dòng)機(jī)才能采用Y-△起動(dòng)器起動(dòng)。采用Y-△起動(dòng)器起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流降為直接起動(dòng)的1/3,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩亦降為直接起動(dòng)時(shí)的1/3。

星-三角起動(dòng)器起動(dòng)AZBYXC正常運(yùn)行UPABCXYZ起動(dòng)UP'(2)Y-

起動(dòng)應(yīng)注意的問題:(1)僅適用于正常接法為三角形接法的電機(jī)。所以降壓起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合Y-

起動(dòng)。采用自耦變壓器起動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流為全壓直接起動(dòng)的1/a2。a為自耦變壓器的變比。

自耦變壓器起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)定子RRR線繞式轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子繞組中,起動(dòng)后將R短路。轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)的特點(diǎn):適于轉(zhuǎn)子為線繞式的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。(1)

(2)R2選的適當(dāng),轉(zhuǎn)子串電阻既可以降低起動(dòng)電流,又可以增加起動(dòng)力矩?!?/p>

6.9三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1.改變極對(duì)數(shù)有級(jí)調(diào)速。2.

改變轉(zhuǎn)差率

無級(jí)調(diào)速調(diào)速方法:3.改變電源頻率

(變頻調(diào)速)

無級(jí)調(diào)速1.變級(jí)調(diào)速變極調(diào)速的設(shè)備簡單,只要一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān),操作方便,工作可靠。其缺點(diǎn)是調(diào)速不平滑,屬于有級(jí)調(diào)速方式。

2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速改變感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端電壓調(diào)速

轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速

串級(jí)調(diào)速

改變端電壓時(shí)轉(zhuǎn)差率改變變極時(shí)轉(zhuǎn)差率改變3.改變電源頻率

(變頻調(diào)速)

無級(jí)調(diào)速變頻電源

可變

此種調(diào)速方法發(fā)展很快,且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源(常由整流器、逆變器等組成)。二、反接制動(dòng)§

6.12三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1、改變定子電源相序的反接制動(dòng)為限制電流,在制動(dòng)時(shí)要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻。即切割磁力線的速度很大,造成,引起。注意:反接制動(dòng)時(shí),定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速很大。反接制動(dòng)電阻根據(jù)所要求的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。1正常運(yùn)行;

2定子電源反接制動(dòng);

圖反接制動(dòng)的機(jī)械特性

電動(dòng)機(jī)向負(fù)載輸入機(jī)械功率

電動(dòng)機(jī)向電源吸收電功率

電動(dòng)機(jī)向電源吸收電功率

負(fù)載向電動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率

2、倒拉反接制動(dòng)(轉(zhuǎn)子反向的反接制動(dòng))1:正常運(yùn)行;2:轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻圖機(jī)械特性

M3~+-運(yùn)行制動(dòng)n

F轉(zhuǎn)子三、能耗制動(dòng)停車時(shí),斷開交流電源,接至直流電源上,產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩;圖異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)機(jī)械特性

能耗制動(dòng)時(shí),適當(dāng)選擇直流勵(lì)磁電流的大小,即可得到較大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,又不致使定子、轉(zhuǎn)子的電流過大。

改變直流勵(lì)磁電流的大小,即可改變最大轉(zhuǎn)矩,改變制動(dòng)時(shí)間的大小,見曲線2、3;

改變轉(zhuǎn)子電路的電阻大小,也可改變制動(dòng)轉(zhuǎn)差率的大小,見曲線1、2。

四、發(fā)電反饋制動(dòng)(回饋制動(dòng))n

Fno電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速,便會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩圖

下放重物時(shí)的回饋制動(dòng)

Page681正常運(yùn)行;2負(fù)相序固有機(jī)械特性;3負(fù)相序轉(zhuǎn)子回路串電阻回饋制動(dòng);圖回饋制動(dòng)機(jī)械特性當(dāng)轉(zhuǎn)子回路未串電阻時(shí),穩(wěn)定下放重物工作點(diǎn)為負(fù)相序固有機(jī)械特性曲線F點(diǎn);轉(zhuǎn)子回路串入電阻時(shí),穩(wěn)定下放重物的轉(zhuǎn)速絕對(duì)值增大,見圖中E點(diǎn)同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞式

旋轉(zhuǎn)磁極式

隱極式凸極式同步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)(機(jī)械能電能)同步電動(dòng)機(jī)(電能機(jī)械能)同步調(diào)相機(jī)(改善電網(wǎng)功率因數(shù))2.主要分類:1.同步電機(jī):轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(n)與電樞繞組感應(yīng)電勢(shì)的頻率(f)嚴(yán)格成正比的電機(jī)。7.1同步電機(jī)的類型和構(gòu)造按用途按結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子通直流電流If勵(lì)磁磁場(chǎng)B

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