近年來，世界各國競相發(fā)展綠色可再生能源，太陽能因其潔凈、儲(chǔ)量巨大等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞。在太陽能的各種應(yīng)用中，光伏發(fā)電倍受關(guān)注。隨著光伏組件價(jià)格的不斷降低和電力電子技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電的系統(tǒng)容量和變換設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率不斷增加，體積逐漸減小，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造提出了新的要求。 本文從提高光伏發(fā)電系統(tǒng)整體效率的角度出發(fā)，以光伏發(fā)電系統(tǒng)中電能變換裝置作為研究目標(biāo)，研究光伏發(fā)電中的關(guān)鍵性技術(shù)之一——光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)。主要研究適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤變換器的拓?fù)洌谎芯抗夥l(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤變換器的控制方法。論文在分析研究光伏電池的工作原理及輸出特性的基礎(chǔ)上，分析研究了幾種基于DC/DC變換器的最大功率跟蹤算法及各自優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合。在拓?fù)溲芯糠矫妫治鲅芯苛薆uck、Boost和全橋電路應(yīng)用于光伏發(fā)電中的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用的最佳功率等級(jí)，并對(duì)這三種電路的功率損耗進(jìn)行分析，通過仿真進(jìn)行驗(yàn)證。探討了把軟開關(guān)技術(shù)、三電平技術(shù)應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的可行性，并詳細(xì)分析了應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的移相全橋ZVS DC/DC變換器電路的換流過程。在理論分析的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用移相全橋軟開關(guān)DC/DC變換電路作為主電路的MPPT變換器，構(gòu)建了1000W小型獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行損耗分析。證實(shí)了移相全橋ZVS DC/DC變換電路作為中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的前級(jí)變換器，可以在實(shí)現(xiàn)太陽能光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤的同時(shí)，保證開關(guān)管實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，從而提高了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。
標(biāo)簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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電梯在垂直升降的過程中，由于功率變化范圍很大，節(jié)能潛力巨大。本文主要工作在于結(jié)合電梯系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)中超級(jí)電容容量需求及其他相關(guān)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)討論。也對(duì)與之配套的雙向DC/DC變換器進(jìn)行研究。 本文在研究了電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其運(yùn)行過程中能量狀態(tài)的變化進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了儲(chǔ)能裝置中超級(jí)電容器容量的計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)超級(jí)電容器容量需求與系統(tǒng)前級(jí)雙向整流器功率的關(guān)系，提出了一套簡單有效的能量管理方案，減少了儲(chǔ)能裝置中超級(jí)電容器的容量需求。并且對(duì)于超級(jí)電容容量設(shè)置給出了一般的原則。 儲(chǔ)能裝置與系統(tǒng)直流母線之間需要雙向變換器進(jìn)行能量傳遞，本文對(duì)于各種雙向直流變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，結(jié)合在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置中的具體應(yīng)用需要，得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應(yīng)用。 本文為儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)了基于DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）全數(shù)字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機(jī)，在電容器放電時(shí)，以恒流模式向直流母線輸送能量；在電容器充電時(shí)，以分段恒流模式或恒壓模式進(jìn)行充電。文中給出了詳細(xì)的硬件電路以及數(shù)字控制部分的設(shè)計(jì)過程，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
標(biāo)簽： 電梯系統(tǒng) 儲(chǔ)能 超級(jí)電容
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在低功率應(yīng)用領(lǐng)域中，為了降低成本，單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。單級(jí)PFC技術(shù)是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個(gè)開關(guān)管和一套控制電路，同時(shí)提高功率因數(shù)和對(duì)輸出電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。本文針對(duì)單級(jí)PFC技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。首先研究了基本Boost型單級(jí)PFC變換器，詳細(xì)分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級(jí)PFC變換器中，必須解決兩個(gè)問題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲(chǔ)能電容電壓在450V以下。同時(shí)分析了Boost型單級(jí)PFC變換器的三端和兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實(shí)現(xiàn)直接功率傳遞的單級(jí)PFC變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎(chǔ)上，相對(duì)于一般單級(jí)PFC變換器來說，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時(shí)可以將單級(jí)PFC變換器中間儲(chǔ)能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗(yàn)證了理論的正確性，證明了這種新型的單級(jí)PFC變換器比一般的單級(jí)PFC變換器性能更優(yōu)越。
標(biāo)簽： ACDC 單級(jí)功率 因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，雙向DC/DC變換器的應(yīng)用日益廣泛。尤其是軟開關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)，使雙向DC/DC變換器不斷朝著高效化、小型化、高頻化和高性能化的方向發(fā)展，軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以降低雙向DC/DC變換器的開關(guān)損耗，提高變換器的工作效率，為變換器的高頻化提供可能性，從而減小變換器的體積，提高變換器的動(dòng)態(tài)性能。雙向DC/DC變換器在直流不停電電源系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)、電動(dòng)汽車等車載電源系統(tǒng)、直流功率放大器以及蓄電池儲(chǔ)能等場合都得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文首先在研究硬開關(guān)的缺陷上，提出軟開關(guān)技術(shù)；然后在研究雙向DC/DC變換器的基本工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)雙向DC/DC變換器的應(yīng)用及軟開關(guān)雙向DC/DC變換器的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)一步闡述；把軟開關(guān)技術(shù)和雙向DC/DC變換器技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，提出一種新型的雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該雙向DC/DC變換器的降壓變換電路采用移相控制ZVSPWMDC/DC變換器；升壓變換電路采用Boost升壓和推挽式升壓兩種變換器相結(jié)合的兩級(jí)升壓的新型變換器。 在分別對(duì)移相控制ZVSPWMDC/DC變換器和Boost推挽式DC/DC變換器的工作原理進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，使用PSpice9.2計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)變換器的主電路進(jìn)行仿真和分析，驗(yàn)證該新型雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性和可行性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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應(yīng)用于煤礦、石化等易燃易爆環(huán)境的電子設(shè)備必須滿足防爆的要求，本質(zhì)安全型是最佳的防爆形式。本質(zhì)安全型開關(guān)電源具有重量輕、體積小、制造工藝簡單、成本低、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的發(fā)展前景。單端反激變換器是開關(guān)變換器的一種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在實(shí)際中應(yīng)用比較廣泛，因此對(duì)單端反激變換器進(jìn)行本質(zhì)安全特性分析是本質(zhì)安全開關(guān)電源設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。本質(zhì)安全型開關(guān)變換器的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)變換器中的儲(chǔ)能元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，即變換器中的電感和輸出濾波電容進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文對(duì)變換器的靜態(tài)特性進(jìn)行了深入分析，指出反激變換器存在三種工作模式：CISM-CCM、IISM-CCM和DCM：得出了變換器工作在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的最大輸出紋波電壓、最大電感電流和最大輸出短路釋放能量。對(duì)單端反激變換器的本質(zhì)安全特性進(jìn)行了分析，得出輸出本質(zhì)安全型單端反激變換器的非爆炸判斷方法，并通過安全火花試驗(yàn)裝置對(duì)變換器進(jìn)行爆炸性試驗(yàn)，驗(yàn)證了輸出本安判據(jù)的正確性。得出輸出本質(zhì)安全型單端反激變換器的設(shè)計(jì)方法，以同時(shí)滿足輸出紋波電壓和輸出本安要求作為約束條件，得到了本質(zhì)安全型單端反激變換器電感、電容參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍。給出了具體實(shí)例，并進(jìn)行仿真和試驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和設(shè)計(jì)方法的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。 本文首先對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對(duì)三電平逆變器進(jìn)行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對(duì)于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點(diǎn)箝位式三電平逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個(gè)矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實(shí)現(xiàn)對(duì)中點(diǎn)電壓的控制，使算法易于實(shí)現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對(duì)中點(diǎn)電位的影響，提出了能夠影響中點(diǎn)電位波動(dòng)的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對(duì)小矢量的作用時(shí)間實(shí)現(xiàn)了對(duì)中點(diǎn)電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對(duì)所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)。 本文討論了軟開關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關(guān)諧振變換器，通過理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實(shí)現(xiàn)原邊開關(guān)管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實(shí)現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵(lì)磁電感和開關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負(fù)載下實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進(jìn)行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計(jì)規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關(guān)管和整流二極管，進(jìn)而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實(shí)驗(yàn)調(diào)試，論文詳細(xì)介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細(xì)討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負(fù)載對(duì)變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)步驟和特性分析，設(shè)計(jì)了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計(jì)了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果驗(yàn)證了該拓?fù)湓谌?fù)載下均能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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近些年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關(guān)注，其中標(biāo)準(zhǔn)化模塊的串并聯(lián)技術(shù)成為研究熱點(diǎn)之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個(gè)模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對(duì)系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對(duì)n個(gè)全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號(hào)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計(jì)。對(duì)于IPOS組合變換器，采用交錯(cuò)控制，由于電流紋波抵消效應(yīng)，輸入濾波電容容量可大大減小；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據(jù)所提出的輸出均壓控制策略，在實(shí)驗(yàn)室研制了一臺(tái)由兩個(gè)1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機(jī)，每個(gè)模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果均表明本控制方案是正確有效的。
標(biāo)簽： 輸入 并聯(lián) 串聯(lián)
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機(jī)，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動(dòng)態(tài)性能差，這些缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點(diǎn)，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對(duì)應(yīng)用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進(jìn)行研究，對(duì)主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗浴⒐に嚱Y(jié)構(gòu)等方面做出詳細(xì)討論，提出實(shí)現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會(huì)產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會(huì)使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓?fù)洌梢岳酶邏鹤儔浩髦新└泻头植茧娙葑鳛橹C振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對(duì)這兩種工作模式進(jìn)行詳細(xì)討論。針對(duì)CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計(jì)方法，可以保證所有開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析與設(shè)計(jì)的正確性。 針對(duì)DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本課題是針對(duì)陜西美泰電氣有限公司的一個(gè)開發(fā)研究項(xiàng)目。在國內(nèi),中頻大功率感應(yīng)加熱電源雖然有許多研究,但是在控制方式上與選取的功率元件上卻有不同,特別是針對(duì)DSP控制與選取IGBT作為功率元件的相關(guān)文獻(xiàn)較少。數(shù)字化控制將是一種趨勢,而IGBT控制靈活,驅(qū)動(dòng)簡單,從而將逐步取代晶閘管,GTO等元件。 本課題主要以并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對(duì)象,采用了IGBT為功率開關(guān)元件的主電路,比較了直流調(diào)功和逆變調(diào)功的優(yōu)缺點(diǎn),最終選擇了三相全控晶閘管整流的調(diào)功方式,同時(shí)也描述了重疊時(shí)間對(duì)逆變器的影響。計(jì)算分析了整流側(cè)和逆變側(cè)的必要參數(shù)以及并聯(lián)諧振槽路的參數(shù),本文在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了10kHz/500kW并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)整流調(diào)功、鎖相環(huán)頻率跟蹤、逆變器的啟動(dòng)等仿真波形進(jìn)行了重點(diǎn)分析并得出結(jié)論。在此理論基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于DSPTMS320F2812 10kHz/500kW感應(yīng)加熱電源的控制器,其中重點(diǎn)研究了閉環(huán)調(diào)功控制系統(tǒng)、鎖相環(huán)頻率跟蹤系統(tǒng)、重疊時(shí)間、整流側(cè)晶閘管脈沖觸發(fā)產(chǎn)生和相序判斷以及逆變器啟動(dòng)的全數(shù)字化控制。同時(shí),設(shè)計(jì)了過壓過流保護(hù)電路以及外圍采樣電路、檢測電路,特別是過壓保護(hù),本文給出了一種箝位思想并對(duì)此思想進(jìn)行了仿真證明了其正確性和可行性,以便使電源和IGBT更安全的工作。最后,對(duì)本文所提出的控制方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明了本文理論計(jì)算分析的正確性和控制方案的可行性。
標(biāo)簽： kWIGBT 500 并聯(lián)諧振
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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