開關器件的案例
專門用于驅動高壓側開關器件（如MOSFET或IGBT）的LED照明驅動IC-WD10-3111
LED照明中使用的?浮電流驅動IC?（Floating Current Driver IC）是一種專門用于驅動高壓側開關器件（如MOSFET或IGBT）的集成電路，其核心特點是?為高壓側驅動電路提供浮動電源?，以適應開關器件源極電位隨開關狀態(tài)快速變化的工況。
浮電流驅動IC?主要應用于?半橋或全橋拓撲結構?中的高壓側驅動。有以下三點關鍵機制：
一、自舉懸浮供電技術?：
利用一個“自舉電容”和二極管，在低壓側開關導通時對自舉電容充電；當高壓側開關需要導通時，該電容提供相對于高壓側源極的浮動電壓，從而可靠驅動高壓側MOSFET的柵極?。
二、浮動參考電平?：
高壓側開關管的源極電位在輸入電壓與地之間周期性波動，因此柵極驅動電壓必須“跟隨”源極電位變化，即采用?浮動電源?而非固定地參考電源?。
三、電流控制與反饋?：
部分浮電流驅動IC還集成?恒流控制功能?，通過采樣電阻檢測LED電流，并利用誤差放大器和PWM/PFM調節(jié)機制，維持輸出電流恒定，即使輸入電壓或LED正向壓降發(fā)生波動?。
工采電子代理的LED驅動芯片 - WD10-3111是一款高壓浮動電流驅動器IC，用于調節(jié)流過LED串的電流。WD10-3111可以配置各種LED驅動拓撲，如系列、并行或混合類型。WD10-3111可作為壓控電流源和電流調節(jié)器工作。PCB的布局也非常靈活，以滿足各種形狀的要求。特別適用于替代白熾燈和線性型熒光燈。
展開 行業(yè)應用方案 | 功率電子與電源系統(tǒng)
按應用領域，開關電源分為工業(yè)領域類電源、消費電子類電源、通信開關電源、PC開關電源盒、以及各種變頻器和驅動器用電源。
綠色開關電源產品將得到廣泛應用，具體體現(xiàn)在開關電源產品具有顯著的節(jié)能性能和不對公用電網產生污染的特點。消費類電子將會成為開關電源的主要細分市場，隨著中國消費類電子產業(yè)的不斷發(fā)展，下游市場的需求日益擴大將帶動開關電源行業(yè)迅速發(fā)展，由于5G通信技術的特點，5G通信網絡的建設需要更多的基站，這需要更多的與基站配套的開關電源模塊或組件。
國家產業(yè)政策將會繼續(xù)利好開關電源的發(fā)展，低碳經濟已逐漸成為全球經濟發(fā)展的共識，中國在調整經濟結構的同時，更是將低碳、環(huán)保提升到一個新的高度，也促進了開關電源的發(fā)展。小型集成化開關電源將會成為現(xiàn)代供電設備的主流，提高開關電源的功率密度和電源轉換效率，使之小型化、輕量化、高頻化、軟開關技術、模塊化是電源小型化的主要技術手段之一，將成為行業(yè)的科技熱點。
功率電子與電源系統(tǒng)包含半導體開關器件、磁性器件、控制電路等，既要能滿足基本電性能，又要能滿足各種應用場合的電磁兼容標準，同時要能滿足結構強度和散熱等多物理域問題。所以功率電子與電源系統(tǒng)是一個牽涉各方面理論知識和工程設計的復雜系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的設計方法依靠經驗和簡單計算，大量的設計調整和性能優(yōu)化需要在初步樣品做出來之后通過實驗的方法來進行。而采用仿真的方法，可以在虛擬的軟件平臺中對半導體開關器件進行建模和測試，采用有限元方法對磁性器件進行建模和優(yōu)化；同時可以集成半導體開關器件、磁性器件和控制電路，對功率電子和電源系統(tǒng)進行整體仿真分析。
展開 SiC器件開關動態(tài)測試挑戰(zhàn)及應對方法
來源：碳化硅芯觀察
第三代半導體器件毫不夸張的講為電力電子行業(yè)帶來了革新，基于其高速，小體積，低功耗越來越廣泛應用在汽車、工業(yè)級消費電子行業(yè)。
我們先來看看不同技術的功率器件的區(qū)別，下圖可以看到傳統(tǒng)的Si基的IGBT或者MOSFET管要么分布在高壓低速的區(qū)間，要么分布在低壓高速的區(qū)間，市面上傳統(tǒng)的探測技術可以覆蓋器件特性的測試需求。但是第三代半導體器件SiC 或GaN的技術趨于成熟，因為其高速，高耐壓，抗高溫，體積小，低功耗被越來越多的應用在電源轉換產品上，從性能區(qū)別于傳統(tǒng)Si基的功率器件卻大大擴展了分布的區(qū)間，覆蓋以往沒有出現(xiàn)過的高壓高速區(qū)域，這就對器件的測試提出非常嚴苛的挑戰(zhàn)。
展開 低壓MOS在多電平逆變器上的應用-REASUNOS瑞森半導體
常規(guī)逆變器，在單橋臂上采用單個開關器件。多電平逆變器在單橋臂上包含多個串聯(lián)開關器件，能夠精細地控制輸出電壓。將逆變輸出的正弦波進行微分，微分數(shù)量越多，越接近正弦波。常見的多電平逆變器有三、五、七電平等。其功率開關元件工作在較低的頻率上，使功率元件的開關損耗減小，產生的電磁干擾較小，逆變器效率更高。缺點是需要用到更多數(shù)量的功率開關元件，對驅動調制以及測試驗證的技術要求更高。
電平逆變器的應用推薦低壓MOS系列，產品穩(wěn)定，性能可靠，滿足惡劣環(huán)境工況下使用
二、多電平逆變器工作原理
橋式電路常見于普通二電平逆變器電路的一部分。通過上下兩個橋臂組成，實際應用中根據(jù)應用場景不同，分為單相和三相。MOS管Q1和Q2位于電壓源和地線之間，通過控制Q1和Q2的通斷，由中點輸出所需電壓。（見圖1）
二電平逆變器工作波形如圖所示，輸出電壓有兩個電平，當Q1導通，Q2關斷時為U（電壓源電壓），當Q1關斷，Q2導通時為0（接地電壓）。（見圖2）
二電平逆變器的拓撲線路
二電平逆變器每個橋臂中只有一個開關器件，而多電平逆變器每個橋臂中有多個開關器件串聯(lián)而成。（見圖3）
工作周期分別為Q1和Q2導通，Q2和Q3導通，Q3和Q4導通。輸出電壓有三個電平，Q1和Q2導通時為U，Q2和Q3導通時為U/2，Q3和Q4導通時為0。（見圖4）
多電平逆變器的拓撲線路
假如以上兩個逆變器的電壓源電壓都是U時，理論上二電平逆變器的輸出電壓振幅是U，因為輸出電壓為U和0，每個器件上施加的電壓也是U。而三電平逆變器的輸出電壓振幅是U/2，因為輸出電壓為U、U/2和0，那么施加到每個器件的電壓也是U/2。因此，對于三電平逆變器，每個開關器件上施加的電壓變?yōu)槎娖侥孀兤鞯囊话耄墒褂媚蛪簻p半的器件。
展開 
開關電源原理圖及工作模式
開關電源在很多年地方都可以看到，它是我們現(xiàn)代信息產業(yè)不可缺少的一種電源方式。開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。本文主要為大家闡述一下開關電源原理圖及工作模式。
開關電源原理圖
在線性電源中，功率晶體管在工作，而線性電源中導致閉合或者是斷開的則是PWM開關電源，在閉合、斷開兩種的狀態(tài)之下，加上功率晶體管的電壓是比較小的，就會成產很大的電流，關閉開關電源的時候，則是反過來的，電壓大，而電流就會特別的小，而控制開關電源工作原理的控制器，就是為了能夠更好的保持穩(wěn)定性，從而給人們的生活環(huán)境帶來安全。
開關電源原理圖
開關電源工作模式
顧名思義，開關電源就是利用電子開關器件（如晶體管、場效應管、可控硅閘流管等），
通過控制電路，使電子開關器件不停地“接通”和“關斷”，讓電子開關器件對輸入電壓進行脈沖調制，從而實現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調和自動穩(wěn)壓。
開關電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關穩(wěn)壓電源。另外，開關電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關穩(wěn)壓電源。
根據(jù)開關器件在電路中連接的方式，開關電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關電源、并聯(lián)式開關電源、變壓器式開關電源等三大類。
展開 中科院寧波材料所Chemical Society Reviews：有機和雜化電阻開關材料和器件
(f和g) PAM-3的I-V特性和開關耐久性。(h)參考線性PAM的開關耐久性。
圖7. Cu/pEGDMA/ITO存儲器件結構和性能
(a) Cu/pEGDMA/ITO存儲器件的截面TEM圖像。(b)完整的富碳絲和(c)破裂絲的TEM圖像。(d)器件的彎曲性能和(e)防水性能。
圖8. Cu/pV3D3/Al存儲器件的結構和性能
(a)具有銅燈絲機構的Cu/pV3D3/Al存儲器件的示意性結構。(b)通過導電原子力顯微鏡(C-AFM)展示絲狀機理。(c)器件間的均勻性，(d)彎曲性能，以及(e)器件半徑為3.8 mm時的彎曲耐久性。
圖9. 全PEDOT:PSS存儲器件的結構與特性
(a)全PEDOT:PSS存儲器件的示意性結構和(b)透明特性。器件的I-V特性：(c)處于最新狀態(tài)，(d)儲存3個月后。
圖10. PI(AMTPA)共混物的存儲器件的結構與性能
(a)基于PI(AMTPA)共混物的存儲器件的結構和分子結構。(b)存儲器件的切換行為變化。(c)具有PI(AMTPA):PDI-DO(3%)的器件的彎曲性能。
圖11. 具有P3HT二極管的PS : PCBM存儲器件結構與性能
(a)具有P3HT二極管的PS : PCBM存儲器件的結構、(b)柔性性能和(c)開關耐久性。
4.氧化石墨烯開關材料
圖12.
展開 無刷直流電動機及其控制技術的發(fā)展
2．2電子換相電路
控制電路：無刷直流電動機通過控制驅動電路中的功率開關器件，來控制電機的轉速、轉向、轉矩以及保護電機，包括過流、過壓、過熱等保護。控制電路最初采用模擬電路，控制比較簡單。如果將電路數(shù)字化，許多硬件工作可以直接由軟件完成，可以減少硬件電路，提高其可靠性，同時可以提高控制電路抗干擾的能力，因而控制電路由模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路。目前，控制電路一般有專用集成電路、微處理器和數(shù)字信號處理器等三種組成形式。對電機控制要求不高的場合，由專業(yè)集成電路組成控制電路是簡單實用的方法；由于數(shù)字信號處理器運算快，外圍電路少，系統(tǒng)組成簡單、可靠，使得直流無刷電動機的組成大為簡化，性能大大改進，有利于電機的小型化和智能化，因而數(shù)字信號處理器是控制電路發(fā)展的方向。
驅動電路：驅動電路輸出電功率，驅動電動機的電樞繞組，并受控于控制電路。驅動電路由大功率開關器件組成。正是由于晶閘管的出現(xiàn)，直流電動機才從有刷實現(xiàn)到無刷的飛躍。但由于晶閘管是只具備控制接通，而無自關斷能力的半控性開關器件，其開關頻率較低，不能滿足無刷直流電動機性能的進一步提高。隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了全控型的功率開關器件，其中有可關斷晶體管（GTO）、電力場效應晶體管（MOSFET）、金屬柵雙極性晶體管IGBT模塊、集成門極換流晶閘管（IGCT）及近年新開發(fā)的電子注入增強柵晶體管（IEGT）。隨著這些功率器件性能的不斷提高，相應的無刷電動機的驅動電路也獲得了飛速發(fā)展。目前，全控型開關器件正在逐漸取代線路復雜、體積龐大、功能指標低的普通晶閘管，驅動電路已從線性放大狀態(tài)轉換為脈寬調制的開關狀態(tài)，相應的電路組成也由功率管分立電路轉成模塊化集成電路，為驅動電路實現(xiàn)智能化、高頻化、小型化創(chuàng)造了條件。
展開 碳化硅器件在UPS中的應用研究
該拓撲使用1200V碳化硅二極管可以極大地提高UPS整流部分的效率并提高開關器件的開關頻率[4][7]。這里我們著重分析UPS的逆變部分，即NPC1和NPC2逆變拓撲。
圖3.雙Boost整流和NPC1逆變拓撲
圖4.Vienna整流和NPC1逆變拓撲
圖5.Vienna整流和NPC2逆變拓撲
NPC1和NPC2這兩種三電平拓撲是UPS，光伏逆變器，APF/SVG等應用中，使用最為廣泛的三電平拓撲。NPC1使用4顆650V的開關器件（圖4 IGBT1~IGBT4）和2顆650V的二極管(圖4 D1/D2)。在控制方法上需要注意外管（IGBT1/IGBT4）和內管(IGBT2/IGBT3)的關斷時序以及內外管的均壓等問題。NPC2只使用4顆開關器件，2顆1200V開關器件做為主管(圖5 IGBT1/IGBT2),2顆600/650V開關器件做為輔管(圖5 IGBT3/IGBT4),有著器件數(shù)量少，控制簡單等優(yōu)點。
近年來，隨著碳化硅材料和器件的發(fā)展，碳化硅二極管最先被應用到UPS中，如前文所述圖3的D3/D4在雙Boost整流，圖4和圖5的D3/D4在Vienna整流，以及圖3和圖4的D1/D2在NPC1逆變中的使用。這些碳化硅二極管的使用，都是為了降低對應換流回路中開關管的開通損耗（Eon）。
展開 高壓開關柜內部電氣元器件及其作用
配電中除外線外我們應用最多的就是開關柜（switch cabinet），開關柜是一種電氣設備，是指按一定的線路方案將一次設備、二次設備組裝而成的成套配電裝置，是用來對線路、設備實施控制、保護的，分固定式和手車式，而按進出線電壓等級又可以分高壓開關柜（固定式和手車式）和低壓開關柜（固定式和抽屜式）。開關柜的結構大體類似，主要分為母線室、斷路器室、二次控制室（儀表室）、饋線室，各室之間一般有鋼板隔離。
內部元器件包括：母線（匯流排）、斷路器、常規(guī)繼電器、綜合繼電保護裝置、計量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。下列介紹應用角度劃分的
開關柜及其配電相關應用。
（1）進線柜
又叫受電柜，是用來從電網上接受電能的設備（從進線到母線），一般安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
（2）出線柜
也叫饋電柜或配電柜，是用來分配電能的設備（從母線到各個出線），一般也安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
（3）母線聯(lián)絡柜
也叫母線分斷柜，是用來連接兩段母線的設備（從母線到母線），在單母線分段、雙母線系統(tǒng)中常常要用到母線聯(lián)絡，以滿足用戶選擇不同運行方式的要求或保證故障情況下有選擇的切除負荷。
（4）PT柜
電壓互感器柜，一般是直接裝設到母線上，以檢測母線電壓和實現(xiàn)保護功能。
展開 高壓開關柜內部電氣元器件及其作用！
（15）手車/抽屜
手車和抽屜分別是高壓開關柜和低壓開關柜的一部分，分別安裝高壓斷路器和低壓斷路器及其繼電器等元器件。由此劃分出手車式開關柜（高壓）和抽屜式開關柜（低壓），他們與固定式開關柜的功能是基本相同的，主要區(qū)別是方便了維護和檢修（手車和抽屜都可以通過機械操作機構搖把來推進、拉出）。手車和抽屜一般都有工作（正常運行時）、試驗（試投運和現(xiàn)場試驗時）和退出（維護、檢修時）三種位置狀態(tài)。
【知識】高壓開關柜內部電氣元器件及其作用
配電中除外線外我們應用最多的就是開關柜（switch cabinet），開關柜是一種電氣設備，是指按一定的線路方案將一次設備、二次設備組裝而成的成套配電裝置，是用來對線路、設備實施控制、保護的，分固定式和手車式，而按進出線電壓等級又可以分高壓開關柜（固定式和手車式）和低壓開關柜（固定式和抽屜式）。開關柜的結構大體類似，主要分為母線室、斷路器室、二次控制室（儀表室）、饋線室，各室之間一般有鋼板隔離。
內部元器件包括：母線（匯流排）、斷路器、常規(guī)繼電器、綜合繼電保護裝置、計量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。下列介紹應用角度劃分的開關柜及其配電相關應用。
（1）進線柜
又叫受電柜，是用來從電網上接受電能的設備（從進線到母線），一般安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
展開 
高壓開關柜內部電氣元器件及其作用！
配電中除外線外我們應用最多的就是開關柜（switch cabinet），開關柜是一種電氣設備，是指按一定的線路方案將一次設備、二次設備組裝而成的成套配電裝置，是用來對線路、設備實施控制、保護的，分固定式和手車式，而按進出線電壓等級又可以分高壓開關柜（固定式和手車式）和低壓開關柜（固定式和抽屜式）。開關柜的結構大體類似，主要分為母線室、斷路器室、二次控制室（儀表室）、饋線室，各室之間一般有鋼板隔離。
內部元器件包括：母線（匯流排）、斷路器、常規(guī)繼電器、綜合繼電保護裝置、計量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。下列介紹應用角度劃分的開關柜及其配電相關應用。
（1）進線柜
又叫受電柜，是用來從電網上接受電能的設備（從進線到母線），一般安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
（2）出線柜
也叫饋電柜或配電柜，是用來分配電能的設備（從母線到各個出線），一般也安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
（3）母線聯(lián)絡柜
也叫母線分斷柜，是用來連接兩段母線的設備（從母線到母線），在單母線分段、雙母線系統(tǒng)中常常要用到母線聯(lián)絡，以滿足用戶選擇不同運行方式的要求或保證故障情況下有選擇的切除負荷。
（4）PT柜
電壓互感器柜，一般是直接裝設到母線上，以檢測母線電壓和實現(xiàn)保護功能。內部主要安裝電壓互感器PT、隔離刀、熔斷器和避雷器等。
（5）隔離柜
是用來隔離兩端母線用的或者是隔離受電設備與供電設備用的，它可以給運行人員提供一個可見的端點，以方便維護和檢修作業(yè)。
展開 決定開關電源壽命的元器件，你知道幾個？
決定開關電源壽命的元器件
1、電解電容器
電解電容器的封口部位會漏出氣化的電解液，這種現(xiàn)象會隨著溫度的升高而加速，一般認為溫度每上升10℃，泄漏速度會提高至2倍。因此可以說電解電容器決定了電源裝置的壽命。
2、風扇
球形軸承及軸承的潤滑油枯竭、機械裝置部件的磨損，會加速風扇的老化。加之近年的DC風扇的驅動回路開始使用電解電容器等部件，所以有必要將回路部件壽命等因素也一并考慮進去。
3、光電耦合器
電流傳達率（CTR；Current Transfer Ratio）隨著時間的推移會逐漸減少，結果發(fā)光二極管的電流不斷增大，有時會達到最大限制電流，致使系統(tǒng)失控。
4、開關
多數(shù)開關電源設有電容器輸入型的整流回路，在通入電源時，會產生浪涌電流，導致開關接點疲勞，引發(fā)接觸電阻增大及吸附等問題。理論上認為，在電源期望壽命期間，開關的通斷次數(shù)約有5,000回。
5、沖擊電流保護電阻、熱敏功率電阻器
為抵抗電源通入時產生的沖擊電流，設計者將電阻與SCR等元件并聯(lián)起來使用。電源通入時的電力峰值高達額定數(shù)值的數(shù)十倍至數(shù)百倍，結果導致電阻熱疲勞，引起斷路。處在相同情況下的熱敏功率電阻器也會發(fā)生熱疲勞現(xiàn)象。
各元器件壽命的評估計算
1、電解電容器
1.1 壽命性能
電解電容器的壽命結束形式為磨損故障，決定壽命的主要因素為靜電容量、損失角的正切（tanδ）、漏電流等。隨著時間的推移，靜電容量減少，tanδ增大。漏電流在外加電壓時有增加的趨勢，所以對負荷的壽命影響不大。
展開 開關柜及相應電氣元器件知識匯總
開關柜是指按一定的線路方案將一次設備、二次設備組裝而成的成套配電裝置，是用來對線路、設備實施控制、保護的，分固定式和手車式，而按進出線電壓等級又可以分高壓開關柜(固定式和手車式)和低壓開關柜(固定式和抽屜式)。
開關柜的結構大體類似，主要分為母線室、斷路器室、二次控制室(儀表室)、饋線室，各室之間一般有鋼板隔離。
（高壓開關柜組成圖）
內部元器件包括：母線(匯流排)、斷路器、常規(guī)繼電器、綜合繼電保護裝置、計量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。
從應用角度劃分：
(1)進線柜：
又叫受電柜，是用來從電網上接受電能的設備(從進線到母線)，一般安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
(2)出線柜：
也叫饋電柜或配電柜，是用來分配電能的設備(從母線到各個出線)，一般也安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
(3)母線聯(lián)絡柜：
也叫母線分斷柜，是用來連接兩段母線的設備(從母線到母線)，在單母線分段、雙母線系統(tǒng)中常常要用到母線聯(lián)絡，以滿足用戶選擇不同運行方式的要求或保證故障情況下有選擇的切除負荷。
(4)PT柜：
電壓互感器柜，一般是直接裝設到母線上，以檢測母線電壓和實現(xiàn)保護功能。內部主要安裝電壓互感器PT、隔離刀、熔斷器和避雷器等。
展開 開關柜及相應電氣元器件知識匯總
開關柜是指按一定的線路方案將一次設備、二次設備組裝而成的成套配電裝置，是用來對線路、設備實施控制、保護的，分固定式和手車式，而按進出線電壓等級又可以分高壓開關柜(固定式和手車式)和低壓開關柜(固定式和抽屜式)。
開關柜的結構大體類似，主要分為母線室、斷路器室、二次控制室(儀表室)、饋線室，各室之間一般有鋼板隔離。
（高壓開關柜組成圖）
內部元器件包括：母線(匯流排)、斷路器、常規(guī)繼電器、綜合繼電保護裝置、計量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。
從應用角度劃分：
(1)進線柜：
又叫受電柜，是用來從電網上接受電能的設備(從進線到母線)，一般安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
(2)出線柜：
也叫饋電柜或配電柜，是用來分配電能的設備(從母線到各個出線)，一般也安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。
(3)母線聯(lián)絡柜：
也叫母線分斷柜，是用來連接兩段母線的設備(從母線到母線)，在單母線分段、雙母線系統(tǒng)中常常要用到母線聯(lián)絡，以滿足用戶選擇不同運行方式的要求或保證故障情況下有選擇的切除負荷。
(4)PT柜：
電壓互感器柜，一般是直接裝設到母線上，以檢測母線電壓和實現(xiàn)保護功能。內部主要安裝電壓互感器PT、隔離刀、熔斷器和避雷器等。
(5)隔離柜：
是用來隔離兩端母線用的或者是隔離受電設備與供電設備用的，它可以給運行人員提供一個可見的端點，以方便維護和檢修作業(yè)。
由于隔離柜不具有分斷、接通負荷電流的能力，所以在與其配合的斷路器閉合的情況下，不能夠推拉隔離柜的手車。
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