專(zhuān)利名稱(chēng):備電型開(kāi)關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)關(guān)電源裝置。
背景技術(shù):
目前,開(kāi)關(guān)電源和UPS (不間斷電源)在使用設(shè)備中是各自獨(dú)立存在的。 開(kāi)關(guān)電源為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓;為保證在交流市電突然斷電或異常的情 況下,用電設(shè)備供電的連續(xù)性,用電設(shè)備還需要外接UPS。然而,UPS的運(yùn)行 維護(hù)成本高,同時(shí)會(huì)降低整機(jī)的工作效率,且占用外置空間,與設(shè)備處于分離 狀態(tài),給設(shè)備的安裝使用帶來(lái)不便。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷,提供一種將 UPS功能與開(kāi)關(guān)電源結(jié)合的備電型開(kāi)關(guān)電源,該電源不僅解決了在交流市電突 然斷電或異常的情況下,使用設(shè)備供電的連續(xù)性問(wèn)題,同時(shí)縮小了體積、提高 了整機(jī)效率、降低了成本。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種備電型開(kāi)關(guān)電源,包括整流濾波電路、 DC/DC變換隔離電路、高頻整流濾波電路;整流濾波電路的輸出端與DC/DC變 換隔離電路的輸入端相連;高頻整流濾波電路的輸入端與DC/DC變換隔離電路 的輸出端相連,輸出端與負(fù)載相連,所述開(kāi)關(guān)電源還包括蓄電池充電電路、放 電轉(zhuǎn)換電路及自動(dòng)檢測(cè)電路,其中
蓄電池充電電路,輸入端與DC/DC變換隔離電路的輸出端相連,輸出端與 蓄電池相連,用于向蓄電池充電;
放電轉(zhuǎn)換電路,分別與蓄電池、負(fù)載相連接,用于控制蓄電池與負(fù)載之間 的通斷;
自動(dòng)檢測(cè)電路,輸入端分別與DC/DC變換隔離電路的輸出端、蓄電池充電電路的輸出端以及蓄電池相連,輸出端與放電轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連,用于檢 測(cè)DC/DC變換隔離電路的輸出電壓及蓄電池的輸出電壓,控制放電轉(zhuǎn)換電路的 通斷;當(dāng)DC/DC變換隔離電路沒(méi)有輸出電壓且蓄電池的輸出電壓正常時(shí),使放 電轉(zhuǎn)換電路導(dǎo)通,蓄電池通過(guò)放電轉(zhuǎn)換電路向負(fù)載供電。
上述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其中,DC/DC變換隔離電路包括一高頻變壓器, 高頻變壓器的次級(jí)線圈包括第一繞組和第二繞組;高頻整流電路的輸入端與第 一繞組相連,蓄電池充電電路的輸入端與第二繞組相連;放電轉(zhuǎn)換電路包括一 個(gè)M0SFET管和一個(gè)吸收電阻,吸收電阻連接在M0SFET管的柵極與源極之間, MOSFET管的源極與蓄電池的正極相連,漏極與負(fù)載的正極相連;自動(dòng)檢測(cè)電路 包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、電容、三端穩(wěn)壓芯片、第一分壓 電阻、第二分壓電阻、第一限流電阻、第二限流電阻、第一運(yùn)放比較電路及第 二運(yùn)放比較電路;第一二極管的正極與所述第一繞組的一端相連,負(fù)極串聯(lián)第 二二極管后與第一運(yùn)放比較電路(IC2B)的反相端相連,第一繞組的另一端與蓄 電池的負(fù)極、負(fù)載的負(fù)極共同接地;電容的一端與第一二極管的負(fù)極相連,另 一端接地;第一運(yùn)放比較電路的同相端通過(guò)第一限流電阻與三端穩(wěn)壓芯片的輸 出端相連,輸出端與M0SFET管的柵極相連;第二運(yùn)放比較電路的同相端通過(guò) 第二限流電阻與三端穩(wěn)壓芯片的輸出端相連,反相端與跨接在蓄電池的正、負(fù) 極之間的第一分壓電阻與第二分壓電阻的連接點(diǎn)相連,輸出端與第三二極管的 正極相連;第三二極管的負(fù)極與第一運(yùn)放比較電路的反相端相連。
上述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其中,蓄電池充電回路包括一個(gè)二極管和一個(gè)濾 波電容,二極管的正極與高頻變壓器的第二繞組的一端相連,濾波電容并接在 二極管的負(fù)極與第二繞組的另一端之間;并且,濾波電容與二極管的負(fù)極相連 的一端與蓄電池的正極相連,另一端通過(guò)負(fù)載的正極后與蓄電池的負(fù)極相連, 在蓄電池的正極與濾波電容之間還串接有一個(gè)限流電阻。
本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型將開(kāi)關(guān)電源與UPS相結(jié)合,避免了現(xiàn) 有技術(shù)的電源需要經(jīng)過(guò)DC/AC、再AC/DC的兩次變換,通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)電路及放 電轉(zhuǎn)換電路直接控制蓄電池與負(fù)載之間的通斷,就可以實(shí)現(xiàn)放電轉(zhuǎn)換。這樣既 減小了整機(jī)體積,提升了整機(jī)效率,又節(jié)約了成本。
圖1為本實(shí)用新型的備電型開(kāi)關(guān)電源的原理框圖2為本實(shí)用新型的備電型開(kāi)關(guān)電源的電路圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的備電型開(kāi)關(guān)電源的原理框圖。如圖所示,本實(shí)用新型的 備電型開(kāi)關(guān)電源包括整流濾波電路1、 DC/DC變換隔離電路2、高頻整流濾波電 路3、自動(dòng)檢測(cè)電路4、蓄電池充電電路5以及放電轉(zhuǎn)換電路6。整流滹波電路 1的輸入端與市電輸入接口相連,輸出端與DC/DC變換隔離電路2的輸入端相 連。整流濾波電路1將夾雜在交流市電中的雜訊(如雷擊浪涌、群脈沖)進(jìn) 行濾波等處理,并阻止電源產(chǎn)生的雜訊反饋至電網(wǎng)中,同時(shí)對(duì)從市電輸入接口 輸入的市電交流電進(jìn)行整流,將其轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)的直流電壓。DC/DC變換隔離電 路2將脈動(dòng)的直流電壓變換為隔離的兩組電壓。由于采用了高頻變換技術(shù),大 大縮小了整個(gè)電源的體積、同時(shí)提高了整機(jī)的效率。高頻整流濾波電路3的輸 入端與DC/DC變換隔離電路2的輸出端相連,輸出端與負(fù)載8相連,用于輸出 一組穩(wěn)定、平滑的直流電壓給負(fù)載8,為負(fù)載供電。蓄電池充電電路5的輸入 端與DC/DC變換隔離電路2的輸出端相連,輸出端與蓄電池7相連,用于向蓄 電池7充電。放電轉(zhuǎn)換電路6分別與蓄電池7、負(fù)載8相連接,通過(guò)控制放電 轉(zhuǎn)換電路6的通斷可實(shí)現(xiàn)控制蓄電池6與負(fù)載8之間的通斷。自動(dòng)檢測(cè)電路4 的輸入端分別與DC/DC變換隔離電路2的輸出端、蓄電池充電電路5的輸出端 及蓄電池相連,輸出端與放電轉(zhuǎn)換電路6相連,用于檢測(cè)DC/DC變換隔離電路 2的輸出電壓及蓄電池7的輸出電壓,并控制放電轉(zhuǎn)換電路6的通斷。當(dāng)自動(dòng) 檢測(cè)電路4檢測(cè)到DC/DC變換隔離電路2沒(méi)有輸出電壓且蓄電池7的輸出電壓 正常時(shí),使放電轉(zhuǎn)換電路6導(dǎo)通,于是蓄電池7通過(guò)放電轉(zhuǎn)換電路6向負(fù)載8 供電。
圖2為本實(shí)用新型的備電型開(kāi)關(guān)電源的電路圖。圖中,交流輸入的火線、 零線和地線分別接入L、 N、 F端子,蓄電池的正負(fù)級(jí)分別接B+、 B-端子,使用 設(shè)備的正負(fù)級(jí)分別接V+、 V-端子。B-端子和V-端子均接地。如圖所示,本實(shí) 用新型的整流濾波電路1采用了由二極管Dl、 D2、 D3、 D4所組成的橋堆整流電路和由電容Cl所組成的濾波電路。DC/DC變換隔離電路2包括PWM發(fā)生器芯 片IC1、高頻變壓器B1、電壓采樣反饋電路21、功率管Q1,Q2等。其中,高頻 變壓器Bl的次級(jí)線圈包括第一繞組Bll和第二繞組B12。高頻整流濾波電路3 由二極管Dll、電感L2以及電容C13, C14,C15構(gòu)成,其輸入端與第一繞組B11 相連,輸出端與負(fù)載相連。蓄電池充電回路5包括二極管D9和濾波電容Q2、 限流電阻R15以及自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F2, 二極管D9的正極與高頻變壓器的第二繞 組B12的一端相連,濾波電容C12并接在二極管D9的負(fù)極與第二繞組B12的 另一端之間。濾波電容C12與二極管D9的負(fù)極相連的一端與蓄電池的正極B+ 相連,另一端與V+端子相連,并通過(guò)V +端子與蓄電池的負(fù)極相連。限流電阻 R15和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F2串接在蓄電池的正極B +與濾波電容C12之間。當(dāng)蓄電池
放完電剛開(kāi)始充電時(shí),充電電流可能會(huì)較大(如果蓄電池短路或損壞,自恢復(fù) 保險(xiǎn)絲F2會(huì)熔斷,故障排除后,保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)恢復(fù)),在電阻R15上的壓降
會(huì)較大,電池兩端的電壓就會(huì)略低一些,這樣充電電流就被限流了,隨著充電 的進(jìn)行,充電電流會(huì)越來(lái)越小,電阻R15上的壓降也會(huì)越來(lái)越小,當(dāng)充電即將 完成時(shí),電阻R15上的壓降幾乎可以忽略不計(jì),由于蓄電池充電回路輸出的電 壓是基本恒定的,即自動(dòng)進(jìn)入恒壓充電階段。這樣既避免了過(guò)電流充電、過(guò)電 壓充電的問(wèn)題,保護(hù)了蓄電池,又節(jié)約了成本。
放電轉(zhuǎn)換電路6包括M0SFET管Q6和電阻R16,電阻R16連接在M0SFET 管Q6的柵極與源極之間,M0SFET管Q6的源極與蓄電池的正極B+相連,漏極 與負(fù)載的正極V+相連。在本實(shí)施方式中,M0SFET管Q6為PM0S管。自動(dòng)檢測(cè) 電路4主要包括二極管DIO, D12, D13、 C16、三端穩(wěn)壓芯片IC3、分壓電阻R38, R34、限流電阻R27,R33, R37、反饋電阻R32、晶體管以及運(yùn)算放大器芯片IC2 等。運(yùn)算放大器芯片IC2包括四個(gè)運(yùn)算放大器IC2A, IC2B, IC2C, IC2D,在本 實(shí)用新型中,這四個(gè)運(yùn)算放大器均作為運(yùn)放比較電路,IC2的型號(hào)可采用LM324。 二極管D10的正極與第一繞組Bll的一端相連,負(fù)極與二極管D12的正極相連, 二極管D12的負(fù)極與運(yùn)放比較電路IC2B的反相端(IC2的6腳)相連。第一繞 組Bll的另一端與蓄電池的負(fù)極B—、負(fù)載的負(fù)極V —共同接地。電容C16的 一端與二極管DIO的負(fù)極相連,另一端接地。運(yùn)放比較電路IC2B的同相端(IC2 的5展卩)通過(guò)分壓電阻R37與所述三端穩(wěn)壓芯片IC3的輸出端相連,輸出端(IC2的7腳)通過(guò)一限流電阻R27與晶體管Q5的基極相連。三端穩(wěn)壓芯片IC3的 輸入端接地。晶體管Q5的集電極與M0SFET管Q6的柵極相連,發(fā)射極接地。 在本實(shí)施方式中,晶體管Q5為NPN型晶體管。運(yùn)放比較電路IC2A的同相端(IC2 的3腳)通過(guò)限流電阻R33與三端穩(wěn)壓芯片IC3的輸出端相連,在運(yùn)放比較電 路IC2A的同相端與輸出端(IC2的1腳)之間連有一個(gè)反饋電阻R32。運(yùn)放比 較電路IC2A的反相端(IC2的2腳)通過(guò)分壓電阻R34與蓄電池的正極B +相 連,輸出端與二極管D13的正極相連,并通過(guò)一電阻R38接地。二極管D13的 負(fù)極與運(yùn)放比較電路IC2B的反相端相連,并通過(guò)一電阻R36接地。
本實(shí)用新型的工作原理是在正常情況下,電源通過(guò)DC/DC變換隔離電路 2的次級(jí)線圈輸出兩路電壓, 一路給負(fù)載供電,另一路給蓄電池充電。當(dāng)市電 斷電或出現(xiàn)異常時(shí),DC/DC變換隔離電路2的次級(jí)線圈無(wú)輸出電壓。因此蓄電 池充電電路也無(wú)電壓輸出,蓄電池不充電;電解電容C16兩端電壓變?yōu)榈碗娖健?同時(shí)自動(dòng)檢測(cè)電路會(huì)自動(dòng)檢測(cè)蓄電池電壓
A. 如果蓄電池儲(chǔ)能正常,IC2的2腳電平高于3腳電平,IC2的1腳輸出 低電平(由于電解電容C16兩端的電壓也是低電平);IC2的6腳也是低電平, 低于5腳電平,IC2的7腳輸出高電平;晶體管Q5導(dǎo)通,M0SFET管Q6導(dǎo)通, 蓄電池開(kāi)始對(duì)負(fù)載放電。
B. 如果蓄電池儲(chǔ)能即將耗盡時(shí),IC2的2腳電平低于3腳電平,IC2的1 腳輸出高電平;IC2的6腳也變成高電平,高于5腳電平,IC2的7腳輸出低 電平;晶體管Q5截止,M0SFET管Q6截止,蓄電池蓄電池不再對(duì)負(fù)載放電。這 樣能保證蓄電池不會(huì)被深度放電,不會(huì)影響蓄電池使用壽命。
本實(shí)用新型還設(shè)置了兩個(gè)雙色共陰指示燈Sl, S2。
A. 當(dāng)交流市電正常時(shí),蓄電池開(kāi)始充電,當(dāng)蓄電池放完電剛開(kāi)始充電時(shí), S2的發(fā)光二極管R導(dǎo)通,紅燈亮。當(dāng)蓄電池充飽電時(shí),S2的發(fā)光二極管G導(dǎo) 通,綠燈亮。同時(shí)紅燈滅。
B. 當(dāng)交流斷電時(shí),發(fā)光二極管S1的R導(dǎo)通,紅燈亮(蓄電池儲(chǔ)能正常)。 本實(shí)用新型在開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部增設(shè)一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)電路,時(shí)刻檢測(cè)交流市電是
否正常, 一旦出現(xiàn)異常或斷電,自動(dòng)檢測(cè)電路會(huì)發(fā)出信號(hào),使M0SFET管導(dǎo)通 動(dòng)作,蓄電池放電回路接通,蓄電池對(duì)負(fù)載放電。當(dāng)蓄電池儲(chǔ)能即將耗盡時(shí),
自動(dòng)檢測(cè)電路又會(huì)發(fā)出信號(hào),使M0SFET管截止,蓄電池放電回路被切斷,終 止蓄電池對(duì)負(fù)載放電從而保護(hù)蓄電池。由于從交流市電發(fā)生斷電或異常到檢測(cè) 到異常、 一直到蓄電池放電線路接通的時(shí)間較短,小于開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部電解電容 的維持時(shí)間,所以不論交流市電是否正常,都會(huì)有一個(gè)持續(xù)的直流電壓提供給 使用設(shè)備。由于蓄電池直接接在高壓變壓器的二次側(cè),避免了常規(guī)電源(外接 UPS和開(kāi)關(guān)電源分開(kāi)獨(dú)立使用)需要經(jīng)過(guò)DC/AC、再AC/DC的兩次變換,通過(guò) 放電轉(zhuǎn)換電路直接控制蓄電池與負(fù)載之間的通斷(用M0SFET管通斷開(kāi)閉來(lái)實(shí) 現(xiàn)),就可以實(shí)現(xiàn)放電轉(zhuǎn)換。這樣既節(jié)省了空間,提升了效率,又節(jié)約了成本。
本實(shí)用新型的放電轉(zhuǎn)換電路不限于采用M0SFET管的形式,也可以采用繼 電器來(lái)控制蓄電池與負(fù)載之間的通斷。
雖然本實(shí)用新型的描述結(jié)合了特定的實(shí)施例,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該 理解本實(shí)用新型并不限于在此描述的實(shí)施例,并且可以進(jìn)行修改和變化而不背離本 實(shí)用新型的精神和范圍。應(yīng)該認(rèn)為說(shuō)明書(shū)的描述是示意性而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種備電型開(kāi)關(guān)電源,包括整流濾波電路、DC/DC變換隔離電路、高頻整流濾波電路;所述整流濾波電路的輸出端與所述DC/DC變換隔離電路的輸入端相連;所述高頻整流濾波電路的輸入端與所述DC/DC變換隔離電路的輸出端相連,輸出端與負(fù)載相連,其特征在于,所述開(kāi)關(guān)電源還包括蓄電池充電電路、放電轉(zhuǎn)換電路及自動(dòng)檢測(cè)電路,其中蓄電池充電電路,輸入端與所述DC/DC變換隔離電路的輸出端相連,輸出端與蓄電池相連,用于向蓄電池充電;放電轉(zhuǎn)換電路,分別與蓄電池、負(fù)載相連接,用于控制蓄電池與負(fù)載之間的通斷;自動(dòng)檢測(cè)電路,輸入端分別與所述DC/DC變換隔離電路的輸出端、所述蓄電池充電電路的輸出端以及蓄電池相連,輸出端與放電轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連,用于檢測(cè)DC/DC變換隔離電路的輸出電壓及蓄電池的輸出電壓,控制所述放電轉(zhuǎn)換電路的通斷;當(dāng)DC/DC變換隔離電路沒(méi)有輸出電壓且蓄電池的輸出電壓正常時(shí),使放電轉(zhuǎn)換電路導(dǎo)通,蓄電池通過(guò)放電轉(zhuǎn)換電路向負(fù)載供電。
2. 如權(quán)利要求1所述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述放電轉(zhuǎn)換電 路為繼電器。
3. 如權(quán)利要求l所述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其特征在于, 所述DC/DC變換隔離電路包括一高頻變壓器,所述高頻變壓器的次級(jí)線圈包括第一繞組(B11)和第二繞組(B12);所述高頻整流電路的輸入端與所述 第一繞組相連,所述蓄電池充電電路的輸入端與所述第二繞組相連;所述放電轉(zhuǎn)換電路包括一個(gè)MOSFET管(Q6)和一個(gè)吸收電阻(R16),所述 吸收電阻連接在所述M0SFET管的柵極與源極之間,M0SFET管的源極與蓄電池 的正極相連,漏極與負(fù)載的正極相連;所述自動(dòng)檢測(cè)電路包括第一二極管(DIO)、第二二極管(D12)、第三二極管 (D13)、電容(C16)、三端穩(wěn)壓芯片(IC3)、第一分壓電阻(R34)、第二分壓 電阻(R38)、第一限流電阻(R37)、第二限流電阻(R33)、第一運(yùn)放比較電 路(IC2B)及第二運(yùn)放比較電路(IC2A);所述第一二極管(D10)的正極與所述第一繞組(B11)的一端相連,負(fù)極串聯(lián)第二二極管(D12)后與第一運(yùn)放比較電路 (IC2B)的反相端相連,第一繞組(B11)的另一端與蓄電池的負(fù)極、負(fù)載的負(fù)極 共同接地;電容(C16)的一端與第一二極管(D10)的負(fù)極相連,另一端接地;所述第一運(yùn)放比較電路(IC2B)的同相端通過(guò)第一限流電阻(R37)與所述三 端穩(wěn)壓芯片(IC3)的輸出端相連,輸出端與所述M0SFET管(Q6)的柵極相連;所述第二運(yùn)放比較電路(IC2A)的同相端通過(guò)第二限流電阻(R33)與三端穩(wěn) 壓芯片(IC3)的輸出端相連,反相端與跨接在蓄電池的正、負(fù)極之間的第一分 壓電阻(R34)和第二分壓電阻(R38)的連接點(diǎn)相連,輸出端與第三二極管(D13) 的正極相連;第三二極管(D13)的負(fù)極與第一運(yùn)放比較電路(IC2B)的反相端相 連。
4. 如權(quán)利要求3所述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,在所述第二運(yùn)放比 較電路(IC2A)的同相端與輸出端之間串接有一個(gè)反饋電阻(R32)。
5. 如權(quán)利要求4所述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述自動(dòng)檢測(cè)電路 還包括一個(gè)晶體管(Q5)和一個(gè)限流電阻(R27),所述晶體管(Q5)的基極 通過(guò)所述限流電阻(R27)與所述第一運(yùn)放比較電路(IC2B)的輸出端相連, 集電極與所述M0SFET管(Q6)的柵極相連,發(fā)射極接地。
6. 如權(quán)利要求5所述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述晶體管(Q5) 為NPN型晶體管,所述MOSFET管(Q6)為PM0S管。
7. 如權(quán)利要求l所述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述蓄電池充電回 路包括一個(gè)二極管(D9)和一個(gè)濾波電容(C12),所述二極管(D9)的正極 與所述高頻變壓器的第二繞組(B12)的一端相連,所述濾波電容(C12)并接在 二極管(D9)的負(fù)極與第二繞組(B12)的另一端之間;并且,所述濾波電容(C12)與二極管(D9)的負(fù)極相連的一端與蓄電池的正極相連,另一端通過(guò) 負(fù)載的正極后與蓄電池的負(fù)極相連。
8. 如權(quán)利要求l所述的備電型開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述蓄電池充電回 路還包括一限流電阻(R15),所述限流電阻(R15)串接在蓄電池的正極與所述濾 波電容(C12)之間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種備電型開(kāi)關(guān)電源,包括整流濾波電路、DC/DC變換隔離電路、高頻整流濾波電路、蓄電池充電電路、放電轉(zhuǎn)換電路以及自動(dòng)檢測(cè)電路。本實(shí)用新型將開(kāi)關(guān)電源與UPS相結(jié)合,通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)電路檢測(cè)DC/DC變換隔離電路的輸出電壓及蓄電池的輸出電壓,控制放電轉(zhuǎn)換電路的通斷。當(dāng)DC/DC變換隔離電路沒(méi)有輸出電壓且蓄電池的輸出電壓正常時(shí),使放電轉(zhuǎn)換電路導(dǎo)通,蓄電池通過(guò)放電轉(zhuǎn)換電路向負(fù)載供電。這樣避免了現(xiàn)有技術(shù)的電源需要經(jīng)過(guò)DC/AC、再AC/DC的兩次變換,既減小了整機(jī)體積,提升了整機(jī)效率,又節(jié)約了成本。
文檔編號(hào)H02M7/12GK201075839SQ20072007470
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
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