逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，數(shù)字控制具有方便實現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強和產(chǎn)品容易升級等優(yōu)點，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢。使用數(shù)字技術(shù)控制設(shè)計逆變器，控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應(yīng)用的場合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達到要求。與傳統(tǒng)單片機和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時FPGA應(yīng)用在數(shù)字化逆變器設(shè)計中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。在逆變器的全數(shù)字化控制領(lǐng)域，F(xiàn)PGA具有很好的應(yīng)用價值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式，SPWM的生成方法，并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法，且以單相全橋逆變器為例進行了仿真。分析其的電路特點，建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型，在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，針對逆變器研究分析了目前用于逆變器設(shè)計的各種數(shù)字控制技術(shù)、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點，相關(guān)控制器設(shè)計的一般問題，最后比較了其優(yōu)缺點，指出其存在的共性問題，總結(jié)了使用FPGA設(shè)計逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案，給出了純正正弦波逆變器的設(shè)計方案。 論文詳細(xì)論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設(shè)計方法與實現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個模數(shù)混合型FPGA。主要設(shè)計要點包括：逆變器硬件電路設(shè)計以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。外圍強電電路的設(shè)計的難點在于用于前端升壓的高頻變壓器的設(shè)計以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外，SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設(shè)計中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計方法，對其控制系統(tǒng)進行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設(shè)計。 論文的結(jié)束部分給出了設(shè)計結(jié)果，并指出了進一步的工作的思路和方向。
標(biāo)簽： 逆變器 數(shù)字控制 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-05-19
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進步推動弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級，成為焊機的發(fā)展方向，推動了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機主電路實現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 本文詳細(xì)介紹了埋弧焊的特點和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了深入探討，設(shè)計了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計焊機主電路，一次逆變電路選用改進的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓?fù)湫问剑⒀芯苛藘纱文孀冞^程的原理和控制方式，進行了相關(guān)參數(shù)計算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計要求，電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁，選擇集成驅(qū)動芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機主控系統(tǒng)來實現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機ATmega64L主要負(fù)責(zé)送絲機和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運算、電機PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負(fù)責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運算以及控制焊接時序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定，預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測焊機狀態(tài)并加以保護。 主控板芯片之間通過SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計，實現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進行了抗干擾設(shè)計，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對焊接效果的影響，通過對焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時序，并可以有效抑制功率開關(guān)器件的過流和變壓器的偏磁問題，取得了良好的焊接效果。 最后，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗進行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)存在的問題和不足，并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；數(shù)字化；逆變；軟開關(guān)技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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傳統(tǒng)開環(huán)運行的三相混合式步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)中存在著振蕩和失步等不足之處。本文針對這種情況，通過對理想化三相混合式步進電動機數(shù)學(xué)模型的分析，把三相混合式步進電動機視為一種低速同步電動機。同時，結(jié)合電流跟蹤型PWM控制方式及恒流斬波驅(qū)動的工作原理，設(shè)計了基于數(shù)字信號處理器TMS320F2812的全數(shù)字三相混合式步進電動機正弦波細(xì)分驅(qū)動系統(tǒng)。 首先，本文從三相混合式步進電動機的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，對步進電動機的細(xì)分驅(qū)動方式進行了研究，分析了步進電動機連續(xù)均勻旋轉(zhuǎn)的工作機理。然后分析了步進電動機的運行特性及細(xì)分控制的必要性，進而分析了細(xì)分驅(qū)動對改善步進電動機運行性能的作用，并針對細(xì)分運行的一些不足之處，提出了均勻細(xì)分恒轉(zhuǎn)矩控制的方案。理論分析表明，在混合式步進電動機的三相定子繞組中通以互差120°的正弦波電流時，可得到類似同步機的轉(zhuǎn)矩特性，使電動機均勻旋轉(zhuǎn)。 本系統(tǒng)硬件電路以TMS320F2812為核心，采用正弦波細(xì)分和電流跟蹤型脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)實現(xiàn)三相混合式步進電動機的細(xì)分控制，使三相定子繞組電流嚴(yán)格跟蹤電流給定信號變化。應(yīng)用IR公司的IR2130集成驅(qū)動芯片進行了步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)的設(shè)計，節(jié)省了板上空間，減小了裝置體積。同時從裝置可靠性出發(fā)，設(shè)計了一套安全可靠的硬件保護電路。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的三相混合式步進電動機正弦波細(xì)分驅(qū)動器具有優(yōu)良的控制性能。細(xì)分運行時減弱了混合式步進電動機的低速振動和噪聲，使電動機運行平穩(wěn)，并改善了其低頻運行性能。
上傳時間： 2013-06-27
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓?fù)渚o湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機啟動、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內(nèi)容主要有：對交流斬波電路的拓?fù)浼捌銹WM方式做了詳細(xì)的推導(dǎo)，著重對不同拓?fù)涞乃绤^(qū)效應(yīng)進行了分析，并且推導(dǎo)了不同負(fù)載情況對電壓控制的影響。重點推導(dǎo)了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓?fù)淠Ｐ停蜗嘞到y(tǒng)的拓?fù)溟_關(guān)模式推導(dǎo)到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓?fù)涞拈_關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導(dǎo)控制器的設(shè)計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上，建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調(diào)試，并完成各項性能指標(biāo)的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源的小型化、高頻化成為趨勢，其中各個部分工作時的電磁干擾問題也越來越嚴(yán)重，因此開關(guān)電源的電磁兼容性也越來越引起人們的重視。目前，軟開關(guān)技術(shù)因其能減少開關(guān)損耗和提高效率，在開關(guān)電源中應(yīng)用越來越廣泛。本文的主要目的是針對開關(guān)電源中的電磁干擾進行分析，研究軟開關(guān)技術(shù)對電磁干擾的影響，并且提出一種抑制共模干擾的濾波方法。 本文首先介紹了電磁兼容的定義、開關(guān)電源EMI的特點，論述了開關(guān)電源中EMI的研究現(xiàn)狀。從電磁干擾的三要素出發(fā)，介紹了開關(guān)電源中電磁干擾的干擾源和干擾的耦合通路。分析了電感、電容、高頻變壓器等器件的高頻特性，并介紹了線性阻抗穩(wěn)定系統(tǒng)(LISN)的定義和作用。在了解了軟開關(guān)基本概念的基礎(chǔ)上，本文以全橋變換器為對象，介紹了移相全橋ZVS的工作原理，分析了它在實現(xiàn)過程中對共模干擾的影響，并在考慮IGBT寄生電容的情況下，對其共模干擾通道進行了分析。然后以UC3875為核心，設(shè)計了移相全橋ZVS的控制電路和主電路，實現(xiàn)了軟開關(guān)。為了對共模干擾進行抑制，本文提出了一種新型的有源和無源相結(jié)合的EMI濾波器，即無源部分采用匹配網(wǎng)絡(luò)法，將阻抗失配的影響降到最低；有源部分采用前饋控制，對共模電流進行補償。 針對以上提出的問題，本文通過Saber軟件對移相全橋ZVS進行了仿真，并和硬開關(guān)條件下的傳導(dǎo)干擾進行了比較，得出了在高頻段，ZVS的共模干擾小于硬開關(guān)，在較低頻段改善不大，甚至更加嚴(yán)重，而差模干擾有較大衰減的結(jié)論。通過對混合濾波器進行仿真，取得了良好的濾波效果，和傳統(tǒng)的無源EMI濾波器相比，在體積和重量上都有一定優(yōu)勢。
標(biāo)簽： EMI 開關(guān)電源 模
上傳時間： 2013-05-28
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超聲波電源廣泛應(yīng)用于超聲波加工、診斷、清洗等領(lǐng)域，其負(fù)載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負(fù)載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開關(guān)型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應(yīng)用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會導(dǎo)致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內(nèi)部動態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應(yīng)用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調(diào)節(jié)逆變器開關(guān)頻率的同時應(yīng)改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點，本文應(yīng)用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關(guān)系動態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設(shè)計出實現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實驗結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無級可調(diào)，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復(fù)合控制策略，穩(wěn)態(tài)時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態(tài)時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實際應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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高頻開關(guān)電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能、輸出紋波小等優(yōu)點，現(xiàn)已開始逐步成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)的主流。但是在傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)中，它通常是采用模擬電路來實現(xiàn)電壓或電流控制的。近年來，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號處理器性價比的不斷提高，數(shù)字控制在以實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，采用數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并本文對開關(guān)電源的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、模糊控制、模糊PID控制理論、PWM產(chǎn)生原理進行了研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種新型數(shù)字化的開關(guān)電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TMS320LF2407為控制核心，利用模糊PID控制，建立電壓環(huán)單環(huán)控制結(jié)構(gòu)，直接生成數(shù)字PWM波形，經(jīng)過IR2118驅(qū)動主電路的功率開關(guān)管(MOSFET)。 本系統(tǒng)采用模糊PID控制策略。該控制策略既能發(fā)揮模糊控制的動態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)量小、較好的適應(yīng)性的特點，又能發(fā)揮PID控制的穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點，能較好的適應(yīng)開關(guān)電源的非線性，實時性控制的需要。整個電源系統(tǒng)以DSP為控制核心，用單個TMS320LF2407 DSP芯片來集中實現(xiàn)電源輸出調(diào)壓和過壓過流保護等要靈活地選擇不同的控制功能。 另外，本文按照高頻開關(guān)電源的設(shè)計步驟，采用基于DSP的數(shù)字控制方式，最后對本開關(guān)電源主電路進行了PID控制和模糊PID控制的對比仿真研究。仿真結(jié)果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實現(xiàn)比較簡單，同時控制模塊設(shè)計簡單，可靠性高，是一種比較實用、易于實現(xiàn)的控制算法。
標(biāo)簽： PID 模糊 控制開關(guān)
上傳時間： 2013-07-01
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隨著家用空調(diào)的普及應(yīng)用，空調(diào)已日漸成為耗能大戶。我國經(jīng)濟建設(shè)多年來高速發(fā)展，正面臨能源日益緊張的問題，由于空調(diào)節(jié)能尚有空間，因此人們普遍關(guān)注空調(diào)節(jié)能技術(shù)。在家用空調(diào)的各種節(jié)能技術(shù)中，直流壓縮機變頻驅(qū)動是發(fā)展的主流方向。從驅(qū)動方式上看，直流壓縮機可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比，矢量控制的空調(diào)直流壓縮機具有噪聲低、振動小、效率高等特點，更加符合節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展方向。 本文主要研究了適用于空調(diào)壓縮機負(fù)載的無轉(zhuǎn)子位置傳感器永磁同步電機矢量控制方法。首先從電機的基本方程入手，詳細(xì)推導(dǎo)了永磁同步電機矢量控制的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)分析了各種電流控制策略特點，提出了采用適合直流壓縮機驅(qū)動的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應(yīng)的壓縮機永磁同步電機的一種簡化模型，得到了適用于IPMSM的滑模觀測器，解決了IPMSM在αβ坐標(biāo)系中應(yīng)用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機運行特點，采用全維狀態(tài)觀測器方法，實現(xiàn)IPMSM反電動勢的觀測，根據(jù)反電動勢計算出電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了無傳感器矢量控制。本文詳細(xì)分析了全維狀態(tài)觀測器的極點配置方法，通過將四個極點配置在相同位置，簡輕了計算量，也便于實現(xiàn)。 第三，由于反電動勢估算法在電機低轉(zhuǎn)速下不能正確估算轉(zhuǎn)子位置，無法正常閉環(huán)起動，本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機的起動方法，實現(xiàn)了壓縮機的可靠起動。同時在深入分析電機等效模型的基礎(chǔ)上，給出了一種簡單的電機參數(shù)測量方法，通過簡單測量和計算，得到系統(tǒng)實現(xiàn)無傳感器永磁同步電機矢量控制所需的電感、電阻及反電動勢系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機矢量控制方法進行了仿真驗證，設(shè)計了以TMS320F2403數(shù)字信號處理器為控制核心的直流壓縮機矢量控制實驗平臺，并進行了大量的實驗驗證。仿真及實驗結(jié)果證明了本文理論分析和所提方法的正確性，并已應(yīng)用于實際的直流壓縮機矢量控制系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 空調(diào)壓縮機 無傳感器 方法研究
上傳時間： 2013-06-13
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電子功能模件是機電產(chǎn)品的基本組成部分，其水平高低直接決定整個機電產(chǎn)品的工作質(zhì)量。當(dāng)前PCB自動測試系統(tǒng)大多為歐美產(chǎn)品，價格相當(dāng)昂貴，遠遠超出我國中小電子企業(yè)的承受能力。為了提高我國中小企業(yè)電子設(shè)備的競爭力，本課題研發(fā)了適合于我國中小企業(yè)、價格低廉、使用方便的PCB路內(nèi)測試系統(tǒng)。 本文首先詳細(xì)介紹了PCB各種檢測技術(shù)的原理和特點，然后根據(jù)本課題面向的用戶群和他們對PCB測試的需求，組建PCB內(nèi)測試系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于虛擬儀器設(shè)計思想，以PCB上模擬電子器件、組合邏輯電路及由其構(gòu)成的功能模塊等為被測對象，包括路內(nèi)測試儀、邏輯分析單元、信號發(fā)生器、高速數(shù)據(jù)采集器、多路通道掃描器及針床。其中：路內(nèi)測試儀對不同被測對象選擇不同測試方法，采用電位隔離法實現(xiàn)了被測對象與PCB上其他元器件的隔離，并采用自適應(yīng)測試方法提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確度。邏輯分析單元主要采用反向驅(qū)動技術(shù)測試常見的組合邏輯電路。信號發(fā)生器能同時產(chǎn)生兩路正弦波、方波、斜波、三角波等常用波形。數(shù)據(jù)采集器能同時采集四路信號，以USB接口與主機通訊。多路通道掃描器采用小型繼電器陣列來實現(xiàn)，可擴展性好。針床采用新型夾具，既保證接觸性能，又不至破壞觸點。 實踐表明，本系統(tǒng)能對常用電子功能模件進行自動測試，基本達到了預(yù)期目標(biāo)。
標(biāo)簽： PCB 故障診斷 測試系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-06
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滑模控制理論的基本原理，各種滑模控制器的MATLAB仿真源程序，程序代碼詳細(xì)，正確，能直接運行。
標(biāo)簽： MATLAB 滑模變結(jié)構(gòu) 控制
上傳時間： 2013-04-24
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