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一起主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的案例分析及啟示

文檔作者：林楚斌文檔來(lái)源：廣東電網(wǎng)公司揭陽(yáng)供電局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月28日
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第25卷第2期
2012年2月
廣東電力
GUANGDONG ELECTRlC P0WER
Vo1．25 NO．2
Feb．2012
一起主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的案例分析及啟示
林楚斌
(廣東電網(wǎng)公司揭陽(yáng)供電局，廣東揭陽(yáng)522000)
摘要：以變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的案例為切入點(diǎn)，分析差動(dòng)電流回路極性接反對(duì)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為的影響，提出
防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的措施及做法，重點(diǎn)闡述從工程驗(yàn)收、定值管理以及帶負(fù)荷測(cè)試等各重要環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)
格把關(guān)，保證保護(hù)裝置及二次回路處于良好的狀態(tài)，確保電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。
關(guān)鍵詞： 變壓器；差動(dòng)保護(hù)；誤動(dòng)；極性
中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1007-29OX(2012)02—0103-04
Case Analysis on a M aloperation of Differential Protection of M ain Transformer
and the Inspiration
LIN Chubin
(Jieyang Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation，Jieyang，Guangdong 522000，China)
Abstract：The paper analyzes impact of reversely connected current circuit polarity on differential protection on the basis of
maloperation of differential protection of transformers．it proposes countermeasures and actions against maloperation of dif—
ferential protection and emphatically elaborates on strict check on project acceptance，fixed value management and test with
load SO as to make sure that protective devices and secondary circuit can be in good condition and the power gird operation
can be safe and reliable．
Key words：transformer；differential protection；maloperation；polarity
差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，其可靠運(yùn)行直接
關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行及可靠供電l1]。然而差動(dòng)保
護(hù)誤動(dòng)時(shí)有發(fā)生，誤動(dòng)的原因多種多樣，給電網(wǎng)的
安全運(yùn)行帶來(lái)不良影響。因此，必須加強(qiáng)對(duì)差動(dòng)保
護(hù)的運(yùn)行管理，防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的發(fā)生[2 ]。
2009年6月4 Et，揭陽(yáng)普寧供電局對(duì)110 kV
云落變電站1號(hào)主變壓器低壓側(cè)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行成套改
造更換，次日早晨5時(shí)改造工程結(jié)束，1號(hào)主變壓
器投運(yùn)，至8時(shí)許，1號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳
閘，全站失壓。
1 差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)分析
1號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，
其原因是低壓側(cè)新安裝的開(kāi)關(guān)柜電流互感器(cur．
rent transformer，CT)差動(dòng)保護(hù)二次繞組極性接
收稿日期：2011-09．05
反所致，開(kāi)關(guān)柜三相CT一次極性端P1均指向10
kV母線側(cè)，但CT本體二次端子的接線為：U相
1S1端子接N481(1S2接U481)、V相l(xiāng)Sl端子接
N481(1S2接V481)、W 相端子IS1接N481(1S2
接W481)，CT本體一次側(cè)P1與二次側(cè)1S1為同
極性端，按照這樣的接法，二次端子極性明顯接
反，錯(cuò)誤接線如圖1所示，下面分析錯(cuò)誤接線情況
下差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為。
1．1 分析數(shù)據(jù)的收集
根據(jù)差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告，裝置記錄事故時(shí)
差動(dòng)電流達(dá)2．03 A(二次值)，超過(guò)保護(hù)裝置差動(dòng)
保護(hù)整定值1．91 A，滿足差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口條件。
根據(jù)站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄，1號(hào)主變壓
器各側(cè)負(fù)荷電流見(jiàn)表1。
1．2 負(fù)荷電流從小到大的遞增分析
1號(hào)主變壓器低壓側(cè)開(kāi)關(guān)柜改造完畢投運(yùn)時(shí)，
高壓側(cè)一次電流為13．68 A(二次電流為0．342 A)，
廣東電力 第25卷
P1
U411
V411
W I W 41l
1S1 fI1S1 fl1SI
一 >卜 >{_
Is2 fIs2 fIs2
l N411
駐
變壓器卜—1
Pl
許繼WBH．100型
微機(jī)差動(dòng)保護(hù)
一
cJul
注：Pl與1S1為同極性端；
CJU、CJV、CJW分別表示
繼電器的U相、v相、W相。
圖1 OT極性接反的差動(dòng)保護(hù)接線圖
表1 1號(hào)主變壓器各側(cè)負(fù)荷電流
低壓側(cè)一次電流為133．68 A(二次電流為0．557
A)，圖2、圖3分別為區(qū)外故障、區(qū)內(nèi)故障時(shí)的差
動(dòng)原理接線圖(以V相為例)。在圖2中，差動(dòng)回
路中的箭頭表示兩側(cè)CT二次電流的方向，由于低
壓側(cè)CT極性接反，高壓側(cè)二次電流 和低壓側(cè)
二次電流j 在差動(dòng)回路中的方向相同(即同相位)，
兩側(cè)電流疊加流人差動(dòng)繼電器，因疊加后的差動(dòng)電
流I出(Id。=I1+I2=0．899 A)小于裝置差動(dòng)動(dòng)作
整定值1．91 A，故差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)作出口。隨著負(fù)
荷電流的逐漸增大，到1號(hào)主變壓器跳閘前，高壓
側(cè)一次電流已達(dá)到31．2 A(二次電流為0．78 A)，
低壓側(cè)一次電流已達(dá)到293 A(二次電流為1．22
A)，在圖2中，高壓側(cè)二次電流， 與低壓側(cè)二次
電流， 方向依然相同，兩側(cè)電流疊加流人差動(dòng)繼
電器，因疊加后的電流Idc(Idc=I +Iz=2 A)接
近誤動(dòng)跳閘時(shí)差動(dòng)保護(hù)裝置記錄的差動(dòng)電流值
2．03 A，明顯大于裝置差動(dòng)元件整定值1．91 A，
故差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口跳閘，造成本次差動(dòng)保護(hù)誤
動(dòng)。
1號(hào)主
變壓器
1號(hào)主
變壓器
圖2 差動(dòng)原理接線圖(區(qū)外故障)
圖3 差動(dòng)原理接線圖(區(qū)內(nèi)故障)
1．3 針對(duì)CT極性接反，分析區(qū)內(nèi)及區(qū)外出現(xiàn)故
障時(shí)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為
CT極性接反，不但在負(fù)荷電流增大時(shí)主變壓
器差動(dòng)保護(hù)會(huì)發(fā)生誤動(dòng)，而且可能導(dǎo)致區(qū)外故障時(shí)
差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)、區(qū)內(nèi)故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)的情況。
a)當(dāng)區(qū)外d1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)(如圖2所示)，由
于故障電流方向與負(fù)荷電流方向相同，流入差動(dòng)繼
電器的電流為兩側(cè)差動(dòng)臂二次電流， 和 z之和，
即Idc=I +I：，因短路情況下電流突變?cè)龃?，?
動(dòng)電流 出會(huì)大于差動(dòng)保護(hù)裝置整定的動(dòng)作值，差
動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)。
b)當(dāng)區(qū)內(nèi)d2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)(如圖3所示)，由
于云落變電站10 kV側(cè)無(wú)電源，提供不了短路電
流，只有高壓側(cè)提供短路電流，由于故障時(shí)高壓側(cè)
， ，突增，， 的大小決定，出的大小，雖然低壓側(cè)
第2期 林楚斌：一起主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的案例分析及啟示
CT極性接反，但差動(dòng)保護(hù)會(huì)因差動(dòng)電流過(guò)大而動(dòng)
作出口跳閘，最終能隔離故障點(diǎn)。如果云落變電站
10 kV側(cè)有電源，則低壓側(cè)會(huì)提供短路電流，如圖
3所示，差動(dòng)回路中的電流， 與， 方向相反，相
位相差180。，差動(dòng)電流等于兩側(cè)差動(dòng)臂二次電流
之差，即I出=I，一I ，差動(dòng)電流 出可能大于差動(dòng)
保護(hù)整定值，也可能小于差動(dòng)保護(hù)整定值，當(dāng)差動(dòng)
電流， 。小于裝置差動(dòng)整定值時(shí)，差動(dòng)保護(hù)就有發(fā)
生區(qū)內(nèi)故障而拒動(dòng)的可能性。
由以上分析可知，差動(dòng)電流回路極性接反，會(huì)
導(dǎo)致主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，在某些情況下會(huì)造成
拒動(dòng)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，在工程的
設(shè)計(jì)、施工、安裝及驗(yàn)收等環(huán)節(jié)要嚴(yán)格把關(guān)，確保
工程不留隱患，為電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行提供保證。
2 案例的啟示
在電網(wǎng)的正常運(yùn)行中，變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)時(shí)
有發(fā)生，而差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)的原因很多，如運(yùn)行
維護(hù)不到位、保護(hù)裝置原理性缺陷、二次回路存在
問(wèn)題以及定值誤整定等。為防止差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤
動(dòng)，應(yīng)重點(diǎn)從工程驗(yàn)收管理、保護(hù)運(yùn)行定值管理以
及設(shè)備投運(yùn)后的帶負(fù)荷測(cè)試這3個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格把
關(guān)，從根本上確保保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。
2．1 加強(qiáng)工程驗(yàn)收的管理
加強(qiáng)工程的驗(yàn)收管理是確保電網(wǎng)設(shè)備投運(yùn)后安
全運(yùn)行的重要保證，在主變壓器差動(dòng)保護(hù)的竣工驗(yàn)
收中，應(yīng)重點(diǎn)抓好以下幾方面的工作。
2．1．1 CT極性檢查l2
首先應(yīng)檢查CT電壓一電流特性試驗(yàn)報(bào)告，確
認(rèn)電流互感器為減極性，即CT一次側(cè)極性端P1
與二次側(cè)極性端S1為同極性端，P2與S2為同極
性端；其次，應(yīng)進(jìn)行CT本體的現(xiàn)場(chǎng)檢查，一般情
況下，P1應(yīng)靠母線側(cè)，P2應(yīng)靠主變壓器側(cè)，那么
相對(duì)應(yīng)的二次端子s1應(yīng)接電流回路相線，S2應(yīng)接
電流回路中性線，例如：S1接A411，S2接N411。
同時(shí)，應(yīng)確認(rèn)差動(dòng)保護(hù)用的二次繞組應(yīng)為保護(hù)級(jí)繞
組(如P級(jí))，而不能為測(cè)量級(jí)(0．5級(jí))或計(jì)量級(jí)
(0．2級(jí))繞組。
2．1．2 二次回路檢查
2．1．2．1 一點(diǎn)接地檢查
實(shí)踐證明，電流回路存在多點(diǎn)接地時(shí)會(huì)造成保
護(hù)誤動(dòng)l3]，因此，CT二次側(cè)電流回路應(yīng)有且只有
1個(gè)接地點(diǎn)[4]。在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)特別注意這一
點(diǎn)，最好統(tǒng)一主變壓器各側(cè)電流回路N相在保護(hù)
屏端子排處并接后再接到屏內(nèi)100 mm 接地銅排
處，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地。
2．1．2．2 電流回路一次側(cè)升流試驗(yàn)檢查l5]
進(jìn)行電流回路一次側(cè)升流試驗(yàn)，一方面檢查確
認(rèn)CT變比是否與保護(hù)定值單要求的變比一致，另
一方面檢查電流回路接線的正確性，避免發(fā)生回路
交叉錯(cuò)接。具體的做法是，在開(kāi)關(guān)場(chǎng)CT一次側(cè)處
每相單獨(dú)加流，在保護(hù)屏電流端子處用鉗表逐相檢
查測(cè)量，確保電流回路相別無(wú)誤。
2．1．2．3 電流回路絕緣檢查
絕緣檢查的目的是防止電流回路多點(diǎn)接地，如
兩點(diǎn)接地會(huì)造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。具體的做法是在主
變壓器保護(hù)屏處或端子箱處拆除電流回路N相接
地線，然后在端子箱電流端子處用1 000 V搖表逐
相進(jìn)行檢查，確保電流回路絕緣良好。
2．1．2．4 差動(dòng)電流回路接線方式檢查
a)核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，按電流回路圖的接線要求
與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線進(jìn)行核對(duì)，確保圖實(shí)一致。一般情
況下，微機(jī)差動(dòng)保護(hù)通常要求主變壓器各側(cè)電流回
路均以Y型接線方式接人，應(yīng)盡量避免主變壓器
Y型側(cè)電流回路以△ 型接線方式接入保護(hù)裝置，
因?yàn)檫@種接線復(fù)雜且CT極性容易接錯(cuò)。
b)核對(duì)接入差動(dòng)保護(hù)裝置電流回路的接線方
式是否與微機(jī)保護(hù)裝置系統(tǒng)參數(shù)中定值控制字要求
的CT接線方式一致，如果接線方式不一致，如接
入保護(hù)裝置的電流回路為Y型接線，而系統(tǒng)參數(shù)
控制字CT接線方式整定為△ 型接線，則主變壓器
帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)電流，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。
2．1．3 差動(dòng)保護(hù)裝置功能性試驗(yàn)
進(jìn)行保護(hù)功能試驗(yàn)是工程驗(yàn)收的一個(gè)重要環(huán)
節(jié)，目的是檢查差動(dòng)保護(hù)的邏輯是否符合原理要
求，防止因功能邏輯缺陷而在區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)
發(fā)生誤動(dòng)，重點(diǎn)進(jìn)行比率差動(dòng)功能邏輯試驗(yàn)ll6]及整
組傳動(dòng)試驗(yàn)。
2．2 加強(qiáng)對(duì)保護(hù)運(yùn)行定值的管理
保護(hù)定值是否正確直接影響差動(dòng)保護(hù)的正常運(yùn)
行，因此必須加強(qiáng)對(duì)保護(hù)定值的管理。對(duì)于新設(shè)
備，在投運(yùn)前應(yīng)嚴(yán)格核對(duì)保護(hù)裝置定值，確保裝置
定值與定值單一致；對(duì)于已投入運(yùn)行的保護(hù)裝置，
每年至少應(yīng)進(jìn)行一次裝置定值的核查，核查結(jié)果應(yīng)
廣東電力 第25卷
符合定值單的要求。
2．3 高度重視主變壓器投運(yùn)后的帶負(fù)荷測(cè)試工作
帶負(fù)荷測(cè)試是保證差動(dòng)保護(hù)正常運(yùn)行的最后一
道防線[7]，通過(guò)帶負(fù)荷測(cè)試，可檢查差動(dòng)電流回路
接線的正確性以及裝置定值的正確性。重點(diǎn)要明確
帶負(fù)荷測(cè)試的內(nèi)容以及對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析_8]。
2．3．1 帶負(fù)荷測(cè)試的內(nèi)容
2．3．1．1 鋇4差動(dòng)電流(或差動(dòng)電壓)
差動(dòng)電流(或差動(dòng)電壓)是差動(dòng)保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試
的重要內(nèi)容。對(duì)于微機(jī)差動(dòng)保護(hù)，用鉗形相位表測(cè)
出U相、V相、W 相差動(dòng)電流；對(duì)于磁平衡補(bǔ)償
差動(dòng)繼電器(電磁型常規(guī)保護(hù))，除了測(cè)差動(dòng)電流之
外，還要用0．5級(jí)交流電壓表依次測(cè)出u相、V
相、W 相差動(dòng)電壓，差動(dòng)電壓應(yīng)不大于150 mV。
2．3．1．2 測(cè)主變壓器各側(cè)電流幅值和相位
僅依據(jù)差動(dòng)電流判斷差動(dòng)保護(hù)接線的正確性是
不充分的，例如電流回路接線或極性錯(cuò)誤，負(fù)荷電
流不大時(shí)，往往不會(huì)產(chǎn)生明顯差動(dòng)電流，且差動(dòng)電
流隨負(fù)荷電流變化而變化，負(fù)荷電流大時(shí)，差動(dòng)電
流跟著變大。應(yīng)該用鉗形相位表在保護(hù)屏端子排處
依次測(cè)出變壓器各側(cè)U相、V相、w 相電流幅值
和相位，測(cè)各側(cè)電流相位時(shí)，以高壓側(cè)某相(如u
相)二次電壓為基準(zhǔn)。
2．3．1．3 繪制差動(dòng)保護(hù)向量圖
主變壓器投運(yùn)后，應(yīng)查看各側(cè)有功功率、無(wú)功
功率、負(fù)荷電流以及功率因數(shù)等，利用各側(cè)有功功
率、無(wú)功功率的方向，初步判定U相電流相量的
位置，這是繪制相量圖最簡(jiǎn)便有效的方法。
2．3．2 對(duì)帶負(fù)荷測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，是帶負(fù)荷測(cè)試的關(guān)
鍵步驟，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行分析。
2．3．2．1 繪制相量圖檢查電流相序及對(duì)稱性
電流回路接線正確時(shí)，各側(cè)電流都是正相序，
每相電流之間互差120。，即U相電流超前V相電
流120。，V相電流超前W 相電流120。，W 相電流
超前U相電流120。。
2．3．2．2 檢查各側(cè)電流幅值及核對(duì)CT變比
每側(cè)u相、V相、w 相電流幅值應(yīng)基本相
等，用變壓器各側(cè)一次電流除以二次電流，核對(duì)
CT變比，該變比應(yīng)和整定變比基本一致。
2．3．2．3 根據(jù)兩(或三)側(cè)同名相電流相位，檢查
差動(dòng)保護(hù)電流回路極性組合正確性
目前有兩種接線方式：一種是將變壓器Y型
側(cè)CT二次繞組接成△型，△ 型側(cè)CT二次繞組接
成Y型；另一種是變壓器各側(cè)CT二次繞組都接
成Y型。前一種接線，其兩側(cè)同相二次電流相位
應(yīng)相差180。(對(duì)于三圈變壓器，可分別運(yùn)行兩側(cè)，
來(lái)檢查差動(dòng)保護(hù)電流回路極性組合正確性)；后一
種接線，其兩側(cè)二次電流相位相差角度與變壓器接
線方式有關(guān)，如一臺(tái)接線為Y／△．11的變壓器，
兩側(cè)同相二次電流相位應(yīng)相差150。，主變壓器兩
側(cè)同相電流存在的30。相位差由微機(jī)差動(dòng)保護(hù)程序
軟件自動(dòng)校正補(bǔ)償。
2．3．2．4 檢查差動(dòng)電流大小，核對(duì)整定值正確性
影響差動(dòng)電流大小的因素很多，整定值就是其
中的一個(gè)因素，整定值整定不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)電流增
大。主變壓器投運(yùn)后，應(yīng)檢查主變壓器保護(hù)裝置差
動(dòng)電流的大小，如果顯示差動(dòng)電流太大，要檢查定
值中電流平衡系數(shù)是否計(jì)算正確以及整定值中相關(guān)
控制字的正確性。
3 結(jié)束語(yǔ)
差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)是否正
確動(dòng)作直接關(guān)系到變壓器及電網(wǎng)的安全，進(jìn)而影響
供電可靠性，因此必須高度重視變壓器差動(dòng)保護(hù)的
運(yùn)行管理，而工程的竣工驗(yàn)收階段及帶負(fù)荷測(cè)試環(huán)
節(jié)是重點(diǎn)，應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，保證保護(hù)裝置相關(guān)二次回
路處于正確狀態(tài)，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。
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(下轉(zhuǎn)第119頁(yè))
第2期 余鵬，等：1 000 MW機(jī)組無(wú)旁路濕法石灰石一石膏煙氣脫硫系統(tǒng) ~-z?-一? ? ?刊[措施 119
號(hào)1 000 Mw 機(jī)組無(wú)旁路FGD系統(tǒng)于2011年3月
完成168 h試運(yùn)行并投人生產(chǎn)，F(xiàn)GD系統(tǒng)運(yùn)行效
果良好。168 h試運(yùn)行及生產(chǎn)期間，脫硫投運(yùn)率
100％，脫硫效率不低于95％ ，石膏漿液品質(zhì)優(yōu)
良，電除塵器除塵效果良好，電除塵器出口粉塵質(zhì)
量濃度小于30 mg／m ，電除塵極板經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)
油污染。圖2是典型的機(jī)組負(fù)荷、入口SO2質(zhì)量
濃度及脫硫效率運(yùn)行結(jié)果。
2000
L 1 700
目1 400
1 10o
800
500
時(shí)刻
喜
蓑
要
圖2 FGD系統(tǒng)典型的機(jī)組負(fù)荷、入口so2質(zhì)量濃度
及脫硫效率運(yùn)行結(jié)果
5 結(jié)束語(yǔ)
臺(tái)山電廠1 000 Mw 機(jī)組無(wú)旁路FGD系統(tǒng)在
設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等方面采取了各項(xiàng)風(fēng)
險(xiǎn)控制措施，保證了機(jī)組和FGD系統(tǒng)的正常運(yùn)
行，其成功經(jīng)驗(yàn)可供各同類電廠借鑒。
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作者簡(jiǎn)介：余鵬(1973)，男，廣東韶關(guān)人。助理工程師，從事火電
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(編輯彭艷)
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(編輯 彭艷)

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