中压负荷开关熔断器组组合电器及FC组合电器应用.docx

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中压负荷开关熔断器组组合电器及FC组合电器应用

中压负荷开关-熔断器组组合电器及F-C组合电器应用

目录

中压负荷开关-熔断器组组合电器及F-C组合电器应用1

高压限流熔断器的合理选用与等效替换2

高压限流熔断器的性能特点2

SF6负荷开关+熔断器组合电器的性能特点2

高压限流熔断器选用应考虑的问题3

高压限流熔断器等效替换应考虑的问题5

电容器组保护配置及整定计算方案实例7

引言7

1电容器运行中的应注意的问题7

2电容器组的保护配里方案8

3电容器组的保护整定计算方案10

4结论12

电容器组熔断器保护配置分析13

1.引言13

2.熔断器误动问题分析13

2.1熔断器温升超标13

2.2我国熔断器温升超标原因14

2.3我国熔断器可靠系数15

2.4现行熔断器时间-电流特性存在的起始熔化电流现状16

3.正确选择熔断器额定电流17

3.1熔断器特性17

3.2熔丝额定电流(

)选定17

4.结论18

限流熔断器的配合19

1概述19

2环网柜中的负荷开关+熔断器的必要性19

3负荷开关与熔断器的配合20

一种新型的真空接触器-熔断器组合电器(F-C回路)24

高压真空接触器电气控制回路的优化设计29

1 问题的出现及其原因分析29

2 解决方案33

3 结束语35

高压真空接触器-高压限流熔断器组合电器在发电厂中的应用37

1 高压真空接触器37

1.1 真空接触器的形式37

1.2 真空接触器的开断原理37

1.3 真空接触器的动作原理38

1.4 真空接触器的额定参数38

1.5 真空接触器主要优点39

1.6 接触器用真空灭弧室39

2 高压限流熔断器39

2.1 额定电压选择39

2.2 额定电流选择40

2.3 电动机的保护和熔断器的选择40

2.4 变压器的保护和熔断器的选择42

2.5 电容器组的保护和熔断器的选择42

3 F-C回路的应用实例44

4 结论45

F—C回路中高压限流熔断器参数的选择及动热稳定验算46

1 影响F-C回路中高压限流熔断器参数的因素46

1.1 外部因素及环境对高压限流熔断器参数的影响46

1.2 真空接触器与高压熔断器特性配合要求及满足安全运行的基本条件47

2 保护电动机用高压限流熔断器参数选择及计算47

2.1 高压熔断器参数选择原则47

2.2 参数计算49

电力电容器的保护与管理的研究54

一、电力电容器的保护54

二、运行中的电容器的维护和保养55

三、电容器在运行中的故障处理56

四、处理故障电容器应注意的安全事项56

高压限流熔断器的合理选用与等效替换

在12kV系统中,SF6负荷开关+熔断器组合电器用以保护变压器时,高压限流熔断器的如何合理选用与等效替换。

高压限流熔断器的性能特点

1)高分断能力一般国产的高压限流熔断器额定短路分断电流(预期有效值)为50kA,一些进口产品额定短路分断能力达63kA。

2)限流能力一般国产的高压限流熔断器,如100A的熔断器,在预期短路电流有效值为50kA的情况下截止电流峰值约为18kA,而对某进口的100A的熔断器,在预期短路电流有效值为63kA的情况下,其截止电流峰值才为18kA。

3)存在最小开断电流对于变压器保护用限流熔断器,最小开断电流一般为熔断器额定电流的3~5倍。

在选用时应保证其最小熔断电流不大于被保护线路的最小短路电流。

SF6负荷开关+熔断器组合电器的性能特点

1)使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关称为SF6负荷开关。

它可以作为关合和开断负荷电流用,亦可以作为关合和开断空载线路、空载变压器及电容器组等用。

2)SF6负荷开关能关合短路电流,但不能开断短路电流。

3)SF6负荷开关一般为三工位(合闸、分闸和接地),负荷开关与接地开关之间有机械联锁。

接地开关与电缆仓门之间也有联锁。

以确保检修的安全。

4)SF6负荷开关结构简单,操作方便,价格便宜,动作可靠,维护较少或免维护,一些进口产品可达30年免维护。

5)SF6负荷开关截流值低,避免了高的截流过电压。

在同样电流密度时,SF6中的电弧直径远小于空气中的电弧直径。

当电流减小时,弧柱直径也随之减小,而弧芯仍能保持相当高的电离度以维持电流继续流通,直至电流自然过零。

弧柱收细后一般不会发生断裂现象,因此很少引起截流过电压。

6)SF6负荷开关+熔断器组合电器是由SF6负荷开关来承担变压器的正常工作电流和过载电流的关合和开断,并且还要承担转移电流的开断。

熔断器承担了3倍额定值以上的过流和短路电流的保护。

7)负荷开关与熔断器的撞击器联动。

由熔断器熔断开极电流,撞击器撞出,通过联动机构,使负荷开关三相同时自动分闸,避免了熔断器和变压器长时间承受转移电流或故障电流和变压器缺相运行。

8)保护配电变压器的性能好。

当油浸变压器发生短路时,为使油箱不爆炸,必须在20ms内切除故障。

限流熔断器具有速断功能,再加上其限流作用,可在10ms内切除故障,并限制短路电流值,能够有效地保护变压器。

高压限流熔断器选用应考虑的问题

1)关于额定电流的选择

①要躲过变压器启动时的冲击励磁涌流。

高压熔断器的时间-电流特性曲线应位于变压器涌流特性A的右侧,变压器的涌流可取变压器满载电流的10~12倍,持续时间为0.1s。

②高压熔断器与低压熔断器的时间-电流特性交点处的电流值应大于低压熔断器负载侧的最大故障电流。

③如果熔断器安装在一个封闭的箱(筒)内,则选择的额定电流需进一步增加。

为保证正常及过载运行时,熔断器在封闭箱(筒)内不超过规定的温升界限,熔断器的额定电流值应适当选择大些。

④如果熔断器安装在周围空气温度可能超过正常使用条件的场所,则选择的额定电流也应进一步增加。

⑤熔断器的额定电流也不应选择过大,应满足转移电流及与上级保护装置配合的要求。

⑥在熔断器的时间-电流特性曲线10s范围内,熔断器的弧前电流应足够低,以保证更好地保护变压器,为了达到这一点,通常通过检查熔断器的时间-电流特性曲线或向熔断器生产厂咨询。

2)熔断器撞击器的动作位移特性及输出能量

考虑到现在SF6负荷开关的脱扣联动件上塑料件较多,故应尽量采用弹簧式撞击器。

经我厂实践证明,动作力选用80N的弹簧撞击器比较可靠,低于该值可靠性不高。

弹簧式撞击器具有速度特性较平缓,端头平坦的特点,而火药式撞击器的端头较尖,速度较快,易将脱扣联动装置打坏。

3)熔断器的额定短路开断电流

其数值上应等于或高于负荷开关柜及组合电器柜的额定短时耐受电流值。

4)熔断器的最大截止电流

应尽量小,以利于在开断关合短路电流时,减少对组合电器的电动力的冲击。

5)熔断器的最大允许功率耗散

应尽量小,以利于减小组合电器的温升,从而可选用较小额定值的熔断器来保护相同容量的变压器,以利于与上级保护配合。

6)变压器二次端头直接短路使得一次侧故障产生严酷的TRV值,组合电器中负荷开关不具有开断这种故障的能力。

因此,必须由熔断器单独将此故障开断,而不把开断任务转移给负荷开关。

也就是说,选择熔断器时应使转移电流总是小于变压器二次端头直接短路时产生的一次故障电流。

7)熔体发热对熔断器的影响

按照交流高压负荷开关-熔断器组合电器的试验标准GB16926-1997中的试验方式3,故障电流在最小熔化电流和最小开断电流范围之间时(即故障电流约为熔断器额定电流的2~3倍时),熔断器因通过长时间前弧的电流及随后的燃弧,本身发热严重而产生严酷的高温,在熔断器的撞击器触发负荷开关开断电流前,熔断器必须耐受此高温并无外部损伤。

按限流熔断器的试验标准GB15166.2-1994规定的试验方式3中记录的最长燃弧时间值,必须大于负荷开关-熔断器组合电器制造厂说明的熔断器触发的负荷开关的分闸时间的50%。

8)熔体发热对熔断器安装筒的影响

在目前流行的SF6全封闭充气式环网柜的设计中,熔断器常常安装在合成树脂材料制成的狭窄的绝缘安装筒内,散热条件不良。

在如上所述的故障情况下,在熔断器的绝缘瓷管的高温辐射和传导下,应保证合成树脂材料能耐受这种高温。

为保证熔断器安装筒不受熔断器所产生高温的损坏可采取的措施有:

①采用带有温度限制器的熔断器。

②增大熔断器安装筒内壁与熔断器的绝缘瓷管之间的空气间隙。

③提高绝缘材料的耐热温度。

④加强熔断器安装筒的散热。

⑤采用带有过热脱扣功能的熔断器安装筒。

⑥采用具有限值闭锁功能的过流继保装置。

即当故障电流大于整定值后(但小于一规定的门槛值,此门槛值应尽量大于熔断器的最小开断电流值,但仍然不大于额定交接电流值)由继保装置驱动负荷开关来开断此有限值的故障电流;但当故障电流大于这一规定的门槛值后,则继电器被锁定不动作,由熔断器在短时间内切除此故障电流。

高压限流熔断器等效替换应考虑的问题

标准GB16926-1997中的型式试验,只对实际提供的负荷开关与熔断器特定组合的组合电器的性能进行验证。

然而当组合电器在使用中配用其他型号熔断器或已试熔断器的设计结构有所改变时,重复进行组合电器的全部关合开断试验一般认为是不实际的。

因此,只要组合电器满足下列条件,则对未经试验或经过部分试验的组合电器仍可认为满足标准要求。

1)所考虑的负荷开关和熔断器首先应满足各自相关的标准GB3804-2004和GB15166.2-1994的要求。

2)必须安装同一型式的撞击器,即符合标准GB15166.2-1994中有关撞击器的分类。

这里同一型式主要指其动作位移特性及输出能量等。

3)应符合标准GB16926-1997中6.13条中对熔断器撞击器和负荷开关脱扣器之间联动的要求。

即熔断器撞击器与负荷开关脱扣器之间的联动装置应在三相和单项两种条件下,在给定的撞击器型号的最大和最小能量下及相应撞击器的动作方式下,应使负荷开关良好地操作。

4)熔断器所限制的短路电流值应小于或等于型式试验所用的熔断器的截止电流值,且动作I2t值不大于型式试验中已试型号熔断器按相同试验方法所确定的值。

5)最大动作I2t值不大于型式试验中已试型号熔断器按相同试验方法所确定的值。

最大动作I2t值中的I,按标准GB15166.2-1994,取值为I2,即0.01s的弧前时间所对应预期电流的3~4倍。

6)按标准GB15166.2-1994规定的试验方式3中记录的最长燃弧时间值,必须大于负荷开关-熔断器组合电器制造厂说明的熔断器触发的负荷开关的分闸时间的50%。

7)最大允许功率耗散在50%及110%额定电流时,应不大于型式试验中所用熔断器按相同试验方法确定的值。

8)应避免选配比系统电压更高的额定电压的熔断器,因为额定电压高的熔断器其操作过电压也高。

9)新配的组合电器的转移电流值,应不大于组合电器的额定转移电流值。

电容器组保护配置及整定计算方案实例

【摘要】电力系统中,并联电容补偿装置由许多单台电容器串并联组成。

实际运行中,如果电容器组中多台电容器故障退出,将造成健全电容器的过电压和过电流,因此必须采取可靠的保护措施。

本文介绍了并联电容器组过压、过流、过热故障的原因及防范措施,对电容器组保护整定计算方案进行了探讨,并给出了计算实例。

【关键词】无功补偿装置;电容器;继电保护定值

引言

电力系统中,并联电容补偿装置由许多单台电容器串并联组成,电容器组大量装设在各级变电站低压母线上,主要作无功补偿使用,这些电容器组的正常运行对保障电力系统的供电质量与效益起重要作用。

实际运行中,电容器组存在着很多问题,比如:

工作电压、工作电流与谐波问题、合闸时的弧光问题、电容击穿引起爆炸等问题。

如果电容器组中多台电容器故障退出,将造成健全电容器的过电压和过电流,因此必须采取可靠的保护措施。

下面介绍并联电容器组过压、过流、过热故障的原因及防范措施,提出相应的继电保护配置方案,并以计算实例对电容器组保护整定计算方案进行探讨。

1电容器运行中的应注意的问题

1.1工作电压

电容器对电压十分敏感,因电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器发热严重,电容器绝缘会加速老化,寿命缩短,甚至电击穿。

电网电压一般应低于电容器本身的额定电压,最高不得超过其额定电压10%,但应注意最高工作电压和最高工作温度不可同时出现。

电压过高,电容器内部游离增大,将产生局部放电.长时间在过电压下卜运行,电容器的无功输出功率大人增加,造成无功过补偿,电容器本身的有功损耗增大,发热量上升,最终导致热击穿。

因此有关规程规定,工频稳态长期过电压值最高不超过额定电压的1.1倍。

1.2工作电流与谐波问题

当电容器安装工作于含有磁饱和稳压器、大型整流器和电弧炉等“谐波源”的电网上时,交流电中就会出现高次谐波。

对于n次谐波而言,电容器的电抗将是基波的1/n,因此,谐波的这种电流对电容器非常有害,极容易使电容器击穿引起相间短路。

必要时,应在电容器上串联适当的感性电抗,以限制谐波电流。

因此有关规程规定,电容器的工作电流不宜超过额定电流的1.3/倍。

1.3合闸时的弧光问题

电容器组特别是高压电容器在合闸并网时,合闸涌流很大,在开关上或变流器上会出现弧光.

1.4爆炸问题

电容器组的内部故障有一个发展过程,最初只是个别串联元件损坏,逐步波及其他相邻元件,造成过流和过压击穿,击穿元件越多,击穿的发展越快,直至全部击穿而短路多组电容器并联运行时,只要其中有一台发生了击穿,其余各台就会同时通过这一台放电。

放电能量很大,脉冲功率很高,使电容器油迅速汽化,引起爆炸,严重时甚至起火。

电容器采用△结线时,任一电容器击穿短路时,将造成三相线路的两相短路,短路电流很大,有可能引起电容器爆炸。

这对高压电容器特别危险,因此高压电容器组宜接成中性点不接地星形(Y型),容量较小时(450kvar及以下)宜接成△。

但电容器采用△结线时也有很多优点,因此低压电容器组应接成△。

2电容器组的保护配里方案

电容器组一般配置有两段式电流保护,过电压保护、欠电压保护、零序过流保护、零序过电压保护、压差保护。

2.1电压保护

过压保护和欠压保护是反应系统异常的。

2.1.1过压保护

通过1.1可见,电压过高将使电容器的功耗和发热增加,影响使用寿命,因此电容器应设置过电压保护。

电容器应能在1.1倍工频稳态过电压下长期运行工作,在1.15倍工频稳态过电压下每24小时允许持续运行30分钟,在1.2倍工频稳态过电压下允许持续运行5分钟,在1.3倍工频稳态过电压下允许持续运行1分钟。

2.1.2欠压保护

同样,一旦电压恢复,变压器与电容器同时投入也可能造成电容器的过电压损坏,或者由于母线失压后电容器聚集的电荷尚未释放完,若电压立即恢复而电容器再次充电,也能造成过电压损坏。

因此,电容器应能在系统母线失压后退出运行,系统母线电压恢复后,电容器才能再次投入运行。

故电容器应设置欠电压保护,在母线突然失压时使用。

欠压保护还应装设防止PT断线造成保护误动的电流闭锁元件。

2.2电流保护

通过1.2可见,电容器应设置过电流保护。

电流保护是用于反应相间故障的,一般设置两段。

速断保护反应断路器与电容器组之间短路故障,考虑到1.3的情况,一般带一段短延时,以躲开合闸涌流。

过电流保护反应电容器击穿引起的相间短路。

2.3零序过流保护、零序电压保护、压差保护

针对1.4,电容器组应设置反应内部故障的保护。

所有反应内部故障的都是反应内部元件被击穿的,比如:

电容器的熔断器保护、单三角形接法的电容器组的零序电流保护;每相两分支、双三角形接线的电容器组三元件式横差保护;压差保护;零序电压保护等。

电容器组要设置什么保护,还要看电容器组是如何接线(到电容器组现场看或查看有关图纸),有单星型、双星型、三角形接线。

如果是单星形接线,可以观察电容器组有没有放电PT,此时应该有零序电压保护;如果是双星形接线就是不平衡电压保护或不平衡电流保护,可以看看在两组星形电容器组的中性点之间是装了PT还是CT,装了PT就是不平衡电压保护,装了CT就是不平衡电流保护。

如果是三角形接线,就是零序电流保护,三相CT按极性串联起来。

保护厂家一般配置零序电压、差压、零序过流这二种反应内部故障的保护。

用于双星形接线的电容器组,其PT是接在两个星形的中性点间,如A相或B相的熔断丝熔断了,两个星形的中性点之间是没有电位差的,所以不平衡电压不动作。

假如是其中一个星形的A相电容器组有问题的话就会有电位差,不平衡电压就动作。

电容器组不平衡电压保护定值,都是通过现场实测整定出来的,一般ABC三相中任何一相中一只电容器熔丝熔断,该保护不动作,当二相中其中一相的二只及以上电容器熔丝熔断时,该保护就动作。

3电容器组的保护整定计算方案

3.1过电压保护

定值按电容器端电压不长期超过1.1倍额定电压的原则整定,时间在1分钟以内。

即:

为为电容器组额定相间电压,时限不超过60s。

例.

3.2低电压保护

定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作,而在母线电压恢复正常后可靠返回,时间与本侧出线后备保护时间配合。

即:

为电容器组额定相间电压。

时限要求配合后备保护动作时间,

例:

3.3定时限过流保护

两段定时限过流保护各段电流及时间定值可独立整定。

3.3.1速断保护.

定值按电容器端部引线故障时有不小于2的灵敏度整定,一般整定为3~5倍额定电流,时间一般在0.1s~0.2s。

为可靠系数,

为电容器组额定电流,

为电容器组断路器CT变比。

时限0.1s~0.2s。

例:

TBB10-2400-BL,

(二次值),

3.2.2过电流保护.

定值应可靠躲过电容器组额定电流,一般整定为1.5~2倍额定电流,时间一般在0.3~1s。

即:

为可靠系数,

,时限0.3~1s。

如上例,则

(二次值),

3.4不平衡电压保护、不平衡电流保护

规程要求:

电容器组正常运行时的不平衡电压..或中性点间流过的不平衡电流#应满足厂家要求和安装规程的规定。

部分运行单位在没有现场实测值的情况下通常采用15V,0.2s的经验值,而实际运行中,电容器不平衡电压正常为1伏以下。

电容器不平衡电压与设备的生产厂家关系很大,不同厂家的设备差别较大,采用厂家值是比较合理的。

因此,对新上电容器,厂家实测报告应随设备提供不平衡电压(或不平衡电流)定值。

例:

TBBA35-15000

厂家实测报告.

保护定值:

(次级电压)

报警1.5V

跳闸3.6V,最大延时0.5s

4结论

一套简单可靠的保护配置方案及合理的保护定值对保障电容器组的正常运行,避免事故的发生起重要作用。

本文给出的电容器组保护的整定计算方案在实际工作中运行可靠,同时为初学者进行整定计算提供了参考。

电容器组熔断器保护配置分析

【摘要】通过对现在采用的熔断器保护的配置和熔丝额定电流选择的分析,对熔断器保护目前状况及存在的问题进行探讨,提出正确选择熔丝额定电流和对熔断器的标准合理修改,确保电容器组安全可靠运行。

【关键词】电容器组;熔断器

1.引言

并联电容器已广泛用于电力系统的无功补偿。

随着我国电容器制造水平的提高,电容器保护也经历了一个发展变化的过程。

上世纪七十年代初,电容器制造水平低,单台容量小,各地的布置形式多样,接线方式不合理,保护措施不当不全,且多以继电保护为主,在运行中事故不断。

后来发展了单台电容器保护用熔断器(外熔丝),为防止电容器爆裂起到了良好的效果。

国外(如芬兰诺基亚)还发展了带内熔丝的电容器,由内熔丝切除内部组件故障,但实际运行表明并不理想。

八十年代中期,电容器单台容量增大至200kvar和334kvar,产品质量进一步提高。

为避免电容器在发生内部元件击穿时遭受短路电流冲击,普遍采用星形或双星形接线,保护更为完善,电容器事故率明显下降。

然而,用外熔断器保护单台电容器仍然存在不少问题,如熔管受潮、长期运行弹簧拉力而下降、熔丝熔断后不能顺利拉出、熔丝的时间电流特性分散性大。

运行中还会出现误动、拒动和群断现象。

2.熔断器误动问题分析

2.1熔断器温升超标

熔断器属热敏感元器件,设计、运行温度的高低对其性能必然产生影响。

当发现电容器保护用熔断器异常时,应从熔断器自身产品质量、安装位置和角度不正确等因素寻找原因。

这些因素可以归结为熔断器误动的偶然性因素。

随着单台电容器容量增大,如500kV变电站的电容器单组容量大至40-60Mvar,一般每相都有4个串段。

比较220kV变电站电容器组每相2个串段的接线方式,单台容量的额定电流增大了一倍,配置的外熔断器额定电流增大至80~90A。

夏季运行熔断器的局部发热,甚至非正常熔断屡屡发生。

为此,深圳供电局曾对实际熔断器备品进行温升试验。

每熔断器通以84A电流,检验熔体与尾线压接处的温升结果如表1所示。

表1熔体与尾线压接处的温升

试品型号

试品编号

温度最高的压接点温度(℃)

允许温升(°K)

双熔芯BR2W-7/100P/84A

1#

92.7

50

2#

90.9

3#

86.0

单熔芯

BRW-12/84A

1#

109.1

50

2#

215.9

3#

147.2

熔断器额定电流的定义为:

熔断器在不受损伤的条件下,容许持续通过的最大电流。

而上述试验发现,不同生产厂、不同结构的同规格熔断器的实际温升大大超出标准规定的要求。

也就是说我国当前熔断器在额定电流下不能保证额定温升水平,这是熔断器误动的根本原因。

2.2我国熔断器温升超标原因

ANSIC37.46.2000标准规定的“熔断器电流设计、试验的标准是:

在环境温度不超过40℃的条件下,通过额定连续电流以上的电流时,最高温度应不超过IEEEC37.40表2的要求。

也就是说,熔断器的额定电流设计必须满足温升的要求,这是熔断器的的最基本要求。

如果实际试验温升超标,说明熔断器的材料、额定通流能力不足,只能将电流降级使用。

熔断器电流的时间-电流特性试验要求,国内外标准也有差异。

ANSIC37.46-2000标准虽然声明“本标准并不要求熔断件满足任何特定的时间-电流特性”,但也列出E型熔断器弧前时间-电流特性供大家参考。

GB15166.5-94标准在列出E型熔断器弧前时间-电流特性的同时,提出了过载保护的时间-电流特性供选择。

而DL442-91标准则是规定熔丝必须具有过载保护的时间-电流特性。

由于过载保护的性质是要反应负荷过载,熔断电流要求更低,动作更灵敏。

过载保护的主要特征是熔化因数(在规定时间内的弧前时间-电流特性上,相应的电流与熔断件额定电流之比)较低。

如果要把同一根熔丝用作过载保护,必然要提高额定电流以满足小熔化因数的要求。

通过的额定电流提高,温升会相应提高。

如果要在同一负荷上实现过载保护,必然要选用起始熔化电流更低的熔断器,而温升试验电流不变。

起始熔化电流降低,意味着熔丝更细,温升也会相应提高。

实现过载保护的前提是要制造出温升特性更低的熔断器。

从我国熔断器的现状来看,尽管大多数制造厂都保证满足过载保护特性的要求,但不一定能保证满足温升的要求。

这不但在温升方面超标,而且由保护特性确定的额定电流也呈现出虚高的假象、误导了熔断器的正确选用。

这样,所谓额定电流失去了意义。

这是一味强调满足过载保护特性,减少了对降低温升技术手段的应用的结果。

显然,在我国存在着高标准的熔断器保护特性与熔断器设计制造水平仍落后的矛盾。

现行标准的修订应当强调熔断器额定电流必须由有关的各项试验确定,避免额定电流虚高,导致熔断器不正确选用。

2.3我国熔断器可靠系数

电容器额定电流是一个理论值,实际运行电流会在一定范围内波动。

要在电容器电流正常的过载条件下保持熔断器的

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