电力机车牵引传动系统的多模式调制策略及切换方法研究 被引量：10

1

作者 苑国锋 陈栋 郑春雨 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期126-135,共10页

针对交流电力机车牵引传动系统开关频率低的特点,研究了牵引系统的多模式脉宽调制策略以及不同调制策略之间的切换方法,实现了电机控制算法和多模式调制策略的统一框架设计。根据不同调制模式的特点,提出了一种由异步调制切换至同步SVPW... 针对交流电力机车牵引传动系统开关频率低的特点,研究了牵引系统的多模式脉宽调制策略以及不同调制策略之间的切换方法,实现了电机控制算法和多模式调制策略的统一框架设计。根据不同调制模式的特点,提出了一种由异步调制切换至同步SVPWM再到同步SHEPWM调制直至方波调制的多模式PWM调制策略;针对不同调制模式在切换过程中出现的问题,使用了一种三相同步的切换方法;为避免电机控制算法和多模式脉宽调制策略之间存在的相角匹配问题,提出了可以简化算法实现复杂程度的统一框架设计方法,并论述了在低采样率下电流调节器和磁链观测器的设计过程;最后,在小功率牵引实验平台实现了无速度传感器电力机车牵引工况下全速域的稳定运行,实验结果验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 牵引系统 多模式脉宽调制 切换方法 特定谐波消除PWM 磁链观测器 统一框架设计

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考虑不同调制策略的间接矩阵变换器输入电流谐波特性分析 被引量：5

2

作者 梅杨 陈丽莎 王闪闪 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期2850-2860,共11页

为明确间接矩阵变换器(IMC)的输入电流谐波特性,进而抑制其输入谐波以改善网侧电能质量,利用变换器传递函数建立输入电流数学模型,确定其谐波组成,同时通过引入脉冲重心思想,综合考虑不同脉宽调制策略下脉冲幅值、宽度以及分布位置等特... 为明确间接矩阵变换器(IMC)的输入电流谐波特性,进而抑制其输入谐波以改善网侧电能质量,利用变换器传递函数建立输入电流数学模型,确定其谐波组成,同时通过引入脉冲重心思想,综合考虑不同脉宽调制策略下脉冲幅值、宽度以及分布位置等特征,进一步分析明确输入电流谐波的主要频率成分及其含量。此外,在理论分析过程中发现了降低谐波频率成分的脉宽分布规律,即输出电压矢量脉宽比例对称分布。仿真和实验结果表明,根据所发现的脉宽比例对称分布原则,在采用双空间矢量调制(SVM)策略和两段式脉宽调制(PWM)策略时,输入电流中均主要含有输入频率的6n±1倍次谐波,而与输出频率无关。仿真和实验中测得的各次谐波含量符合理论分析结果,且随频率提高而衰减,证明了理论分析的有效性和正确性。 展开更多

关键词 间接矩阵变换器 脉冲宽度调制 脉冲重心 输入电流谐波

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一种集成化蓄电池脉冲充放电控制器 被引量：10

3

作者 朴政国 郭裕祺 +1 位作者 户永杰 温春雪 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期231-240,共10页

市场上的封装电池是由几个具有相同特性的电池单元串联而构成的,因此蓄电池充电器只能对封装电池整体进行控制,无法避免内部单元的过充电,从而降低了蓄电池使用寿命。提出一个对电池最小单元进行最优化控制的充放电控制拓扑,并进行软开... 市场上的封装电池是由几个具有相同特性的电池单元串联而构成的,因此蓄电池充电器只能对封装电池整体进行控制,无法避免内部单元的过充电,从而降低了蓄电池使用寿命。提出一个对电池最小单元进行最优化控制的充放电控制拓扑,并进行软开关参数设计和整合,对变脉宽脉冲充电方法进行改进,设计了一种简单有效的正负脉冲充电方法,可有效消除充电过程中的极化现象,实现快速充电的同时提高了电池寿命。此外,对提出的拓扑和充电策略设计了便捷可行的均衡方案。最后制作实验样机,验证了拓扑的实用性、控制的有效性以及整体方案的可行性。 展开更多

关键词 正负脉冲充电 反激 有源钳位 同步整流 电池均衡

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适用于电压尖峰抑制的间接矩阵变换器电路杂散电感建模与优化设计 被引量：3

4

作者 梅杨 鲁乔初 +1 位作者 牛世衡 黄伟超 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2020年第4期27-33,共7页

间接矩阵变换器换流过程及换流回路复杂,换流回路中存在大量杂散电感且不可忽略,在功率器件高频动作时将出现电压尖峰,导致功率器件的失效和损坏。对此,本文深入分析了间接矩阵变换器的换流原理及过程,通过构建换流回路的等效电路模型,... 间接矩阵变换器换流过程及换流回路复杂,换流回路中存在大量杂散电感且不可忽略,在功率器件高频动作时将出现电压尖峰,导致功率器件的失效和损坏。对此,本文深入分析了间接矩阵变换器的换流原理及过程,通过构建换流回路的等效电路模型,采用电磁计算方法,探究影响杂散电感的主要因素及其对器件电压尖峰的影响作用机理,在此基础上,利用ANSYS软件建立间接矩阵变换器3D模型,进行杂散电感参数提取。据此,提出了一种电路优化设计方案,通过优化母排结构、布线方式、布线位置以及线路尺寸抑制换流回路杂散电感。对优化前后的样机进行仿真和实验测试,结果表明,杂散电感仿真值与实验值趋势大致相同,优化前后杂散电感值均有显著下降,最大下降32.7%。相应地,功率器件关断时电压尖峰得以抑制,最大下降18.3%,使得各器件均能工作于额定电压内。由此可见,建立的模型准确、可靠;且优化设计方案减小了换流回路的杂散电感,抑制了功率器件的电压尖峰,提高了系统运行的安全性、稳定性。 展开更多

关键词 间接矩阵变换器 换流回路 杂散电感 电压尖峰

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非隔离储能型三端口开关升压变换器在光伏系统中应用的研究 被引量：12

5

作者 刘硕 高莹 +1 位作者 辛迪熙 杨立永 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期139-145,共7页

提出一种非隔离型三端口开关升压变换器并将其应用到光伏发电系统中。该拓扑综合开关升压网络特性,通过控制3个自由度使端口间具有升压、降压、升降压特性,具有结构简单、体积较小和成本较低的优点。分析其拓扑在不同工作模式下的工作... 提出一种非隔离型三端口开关升压变换器并将其应用到光伏发电系统中。该拓扑综合开关升压网络特性,通过控制3个自由度使端口间具有升压、降压、升降压特性,具有结构简单、体积较小和成本较低的优点。分析其拓扑在不同工作模式下的工作状态来实现系统的功率流动管理,阐述其控制策略来完成不同工作模式间的平滑切换,最后通过仿真和实验验证上述理论的正确性以及在光伏系统中应用的可行性。 展开更多

关键词 光伏系统 能量管理 升压变换器 多输出变换器 最大功率点跟踪 三端口变换器

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一种基于并联谐振的高频隔离型并网逆变器 被引量：10

6

作者 朴政国 户永杰 郭裕祺 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期322-330,共9页

针对DC-DC变换型高频隔离型逆变器中开关损耗大、电压尖峰大、稳定性差的问题,提出由并联谐振与传统DC-DC变换型逆变器相结合的新型逆变器电路拓扑。该逆变器可以实现高频功率器件的零电压开通、体二极管和整流二极管的软关断,从而消除... 针对DC-DC变换型高频隔离型逆变器中开关损耗大、电压尖峰大、稳定性差的问题,提出由并联谐振与传统DC-DC变换型逆变器相结合的新型逆变器电路拓扑。该逆变器可以实现高频功率器件的零电压开通、体二极管和整流二极管的软关断,从而消除功率器件的开关尖峰,减小逆变器的损耗。详细介绍电路的工作过程和各开关器件软开关原理,同时建立电路的谐振等效模型,以及谐振参数对增益和软开关的影响关系,给出谐振参数的设计原则。为了消除由于加入死区而引入的低次谐波,在控制系统中添加了死区补偿,以提高逆变电流质量。最后制作实验样机,经过实验验证电路拓扑和控制策略的正确性。 展开更多

关键词 并网逆变器 并联谐振 软开关 高频

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面向宽速域五桥臂逆变器-双电机调速系统的无权重系数模型预测控制 被引量：5

7

作者 梅杨 王梁 冯帅伟 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期25-32,共8页

五桥臂逆变器中有一相桥臂为两个三相逆变桥公用,两台逆变桥运行相互影响彼此限制,使得每台三相逆变桥的输出电压幅值显著降低。传统的模型预测控制中未考虑这一限制,由此会严重制约双电机的调速范围。对此,本文提出了一种改进的无权重... 五桥臂逆变器中有一相桥臂为两个三相逆变桥公用,两台逆变桥运行相互影响彼此限制,使得每台三相逆变桥的输出电压幅值显著降低。传统的模型预测控制中未考虑这一限制,由此会严重制约双电机的调速范围。对此,本文提出了一种改进的无权重系数模型预测控制方法,该方法不仅提高了双电机的调速范围,还将目标函数中不同单位的性能指标磁链和转矩,转化为一个与之等效的磁链矢量,省去了权重系数的设计,同时将五桥臂逆变器固有的电压限制问题转换为磁链限制,使得控制目标和约束条件统一,从而令目标函数最简化,并完全消除了权重系数及相应的设计和整定需求,显著降低了算法的复杂度,使控制器易于实现。仿真和实验结果表明,采用该方法不仅保证了两台电机可同时独立稳定运行,均具有良好的动静态性能,而且显著提高了双电机的调速范围。 展开更多

关键词 五桥臂逆变器 双电机调速系统 模型预测控制 权重系数

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开关升压变换器在光伏发电系统中应用的研究 被引量：4

8

作者 刘硕 王云昊 杨立永 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期272-277,共6页

传统逆变器为降压变换器,不适用于光伏发电系统等需要升压的环境,并且为避免短路,需要在同一桥臂加入死区信号,这将导致输出电流波形畸变,同时也限制了其电压利用率。该文为解决上述问题,改进传统变换器拓扑结构,提出一种输入电流连续... 传统逆变器为降压变换器,不适用于光伏发电系统等需要升压的环境,并且为避免短路,需要在同一桥臂加入死区信号,这将导致输出电流波形畸变,同时也限制了其电压利用率。该文为解决上述问题,改进传统变换器拓扑结构,提出一种输入电流连续型开关升压变换器拓扑结构并将其应用到光伏发电系统中。该拓扑为单级变换器,具有升压电路简单,输入电流连续,逆变侧上/下桥臂不需要添加死区时间,抗干扰能力强等优点,可很好的应用到光伏发电系统中。该文通过实验验证了该拓扑结构的准确性及应用到光伏发电系统的可行性。 展开更多

关键词 光伏组件 光伏发电 DC-DC变换器 最大功率点跟踪器 滞环扰动观测法

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60 kW高频高压变压器的绝缘研究 被引量：1

9

作者 王泽庭 李敬文 樊生文 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2017年第6期43-47,共5页

以60 k W电子束焊机用高频高压变压器建立模型,通过比较3种绕制方法对电场强度的影响,并利用有限元软件Ansoft在静电场条件下对C型法和Z型法的场强和电位分布进行仿真分析。结果表明:C型法的场强分布比Z型法的场强分布更均匀,变压器绕... 以60 k W电子束焊机用高频高压变压器建立模型,通过比较3种绕制方法对电场强度的影响,并利用有限元软件Ansoft在静电场条件下对C型法和Z型法的场强和电位分布进行仿真分析。结果表明:C型法的场强分布比Z型法的场强分布更均匀,变压器绕组两端的端电势最高,所以在进行绝缘处理时要尤其注意绕组两侧的绝缘。 展开更多

关键词 高频高压变压器 绕线方法 绝缘

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基于脉冲重心理论的间接矩阵变换器网侧电流谐波抑制方法 被引量：2

10

作者 梅杨 李梦笛 牛世衡 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2020年第12期19-27,共9页

为降低谐波含量,提高间接矩阵变换器网侧电能质量,本文提出了一种抑制网侧电流谐波的零矢量脉宽分布方式,在基于双空间矢量脉宽调制策略下,通过引入脉冲重心方法,对网侧电流谐波进行数学建模,然后利用MAPLE2017数学软件探寻网侧电流谐... 为降低谐波含量,提高间接矩阵变换器网侧电能质量,本文提出了一种抑制网侧电流谐波的零矢量脉宽分布方式,在基于双空间矢量脉宽调制策略下,通过引入脉冲重心方法,对网侧电流谐波进行数学建模,然后利用MAPLE2017数学软件探寻网侧电流谐波含量与零矢量脉宽分布的影响作用机理,并以此求取令电流谐波总畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)最小的脉宽分布方式。仿真和实验结果表明,提出的脉宽分布方式可实现间接矩阵变换器的输入输出电流正弦,网侧功率因数接近于1。比起传统的对称分布方式,在不同输出频率下网侧电流THD均会下降,在设定输出频率20 Hz时,THD降低9.5%。由此可见,建立的数学模型正确,提出的零矢量脉宽分布可有效抑制间接矩阵变换器网侧电流谐波,提高性能。 展开更多

关键词 间接矩阵变换器 电流谐波 脉冲重心 脉宽分布

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基于分层控制的并网控制策略研究 被引量：2

11

作者 胡长斌 陈凯雨 《电气工程学报》 2016年第11期19-25,32,共8页

传统分层控制结合主从控制与对等控制两者的诸多优点,但微源层与能量管理层之间结构的连接与并网过程的控制细节仍有缺陷。为了完善分层控制策略,在传统分层控制基础上提出了两个改进点:下垂控制中加入并网功率调节,通过PI控制器,实现... 传统分层控制结合主从控制与对等控制两者的诸多优点,但微源层与能量管理层之间结构的连接与并网过程的控制细节仍有缺陷。为了完善分层控制策略,在传统分层控制基础上提出了两个改进点:下垂控制中加入并网功率调节,通过PI控制器,实现对三级控制指令的下达;在并网预同步器中加入了相角偏差判定环节,减小相角变化过程带来的频率波动。在Simulink平台下,对传统和改进分层控制策略进行仿真分析,结果表明该方法改善了传统分层控制的层间衔接,且并网表现良好,能够提高系统稳定性。 展开更多

关键词 微网 分层控制 下垂控制 三级指令 相角判定

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一种基于对称PCB结构的GaN器件高带宽电流检测方法

12

作者 梅杨 付强 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2021年第8期60-65,共6页

针对氮化镓器件高频开关动作,开关电流难以准确测量的难题,提出了一种基于对称印制电路板结构的高带宽电流检测方法。该方法利用电流分流器原理检测氮化镓器件电流,基于磁感应原理对印制电路板进行了优化设计,通过控制电流在印制电路板... 针对氮化镓器件高频开关动作,开关电流难以准确测量的难题,提出了一种基于对称印制电路板结构的高带宽电流检测方法。该方法利用电流分流器原理检测氮化镓器件电流,基于磁感应原理对印制电路板进行了优化设计,通过控制电流在印制电路板上的流通路径,使分流电阻的寄生电感部分被抵消,并配合适当的补偿网络和前置放大器,实现在宽频带测量范围内具有平整的幅频特性。同时,本文提出的电流检测方法所需印制电路板结构紧凑,较商用同轴分流器易于安装。搭建了一套适用于氮化镓器件的宽频带双脉冲测试电路,将本文提出的电流检测方法与商用同轴分流器检测方法进行了对比测试。测试结果验证了所提出电流检测方法的有效性和准确性。 展开更多

关键词 氮化镓器件 电流检测 寄生电感 双脉冲测试

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一种改进的三相PWM整流器模型预测控制方法研究 被引量：12

13

作者 王占扩 张永昌 童朝南 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期73-81,共9页

针对传统的三相两电平PWM整流器模型预测直接功率控制(MPDPC)可选择的开关矢量有限,需要较高的采样频率才能满意的控制效果,从而带来较大计算量等问题,在变换器多矢量控制方法基础上,提出一种改进的三相PWM整流器模型预测直接功率控制... 针对传统的三相两电平PWM整流器模型预测直接功率控制(MPDPC)可选择的开关矢量有限,需要较高的采样频率才能满意的控制效果,从而带来较大计算量等问题,在变换器多矢量控制方法基础上,提出一种改进的三相PWM整流器模型预测直接功率控制方法。该方法在一个开关控制周期内使用一个非零矢量和零矢量组合替代传统方法的单矢量,并推导了占空比计算公式,提出一种简单计算的方法来计算非零矢量和零矢量的作用时间。相比于传统的单矢量枚举MPDPC,该方法具有计算简洁、鲁棒性强和受整流器电感、电阻参数影响小等优点。仿真和实验结果表明,在相同的开关频率情况下,所提出的改进的MPDPC可以获得与传统MPDPC相似的动态响应,并具有更低的功率脉动和更低的电流谐波含量。 展开更多

关键词 模型预测控制 PWM整流器 占空比 直接功率控制 矢量组合 简单计算

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SiC MOSFET短路特性及过流保护研究 被引量：13

14

作者 王占扩 童朝南 黄伟超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期5751-5759,共9页

为了提高电力电子装置中SiC MOSFET可靠性,对SiC MOSFET短路特性和过流保护进行研究。首先在不同的母线电压和环境温度下,对处于短路状态的SiC MOSFET的电流IDS和导通压降VDS(ON)进行测量和分析,在此基础上设计基于VDS(ON)检测的过流保... 为了提高电力电子装置中SiC MOSFET可靠性,对SiC MOSFET短路特性和过流保护进行研究。首先在不同的母线电压和环境温度下,对处于短路状态的SiC MOSFET的电流IDS和导通压降VDS(ON)进行测量和分析,在此基础上设计基于VDS(ON)检测的过流保护电路,比较两种消隐电路对保护的影响,实验证明,在消隐电路工作时,较大的充电电流可有效缩短保护时间,但电路功率消耗较大。针对半桥直通短路,根据SiC MOSFET的工作特性,提出一种基于门极电压VGS检测的直通短路保护方法,将半桥两只SiC MOSFET的VGS电压于门极阈值电压比较,如果同时超过阈值电压,可判断发生直通短路,实验表明,提出的保护方法具有保护时间快,短路电流小的特点,与VDS(ON)检测的过流保护电路配合,可以有效地保护SiC MOSFET。 展开更多

关键词 SiC MOSFET 特性短路 过流保护 VDS(ON)检测 VGS检测

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L+LCL型双频单相并网逆变器参数设计及控制方法研究 被引量：10

15

作者 杨立永 杜凯 +1 位作者 常奥宇 刘硕 《太阳能学报》 CSCD 北大核心 2021年第8期57-65,共9页

为了降低并网逆变器的开关损耗,提高系统效率和并网电流质量,提出一种L+LCL型双频单相并网逆变器,集成一个低开关频率的逆变单元和一个高开关频率的整流单元,低频单元负责向电网传递电能,高频单元采用前馈补偿的方式产生消谐电流,无需... 为了降低并网逆变器的开关损耗,提高系统效率和并网电流质量,提出一种L+LCL型双频单相并网逆变器,集成一个低开关频率的逆变单元和一个高开关频率的整流单元,低频单元负责向电网传递电能,高频单元采用前馈补偿的方式产生消谐电流,无需提取高频电流谐波分量。高频单元侧滤波器采用LCL结构,具有更小体积的同时降低输出电流中的高频开关谐波,提高并网电流质量。介绍了双频单相并网逆变器的工作原理,给出系统的参数设计方法,利用样机进行实验测试。结果表明,该并网逆变器在保证并网电流质量的同时,具有良好的稳态性能和动态响应,并验证了这种双频并网逆变器的效率优势。 展开更多

关键词 逆变器 脉宽调制 损耗 开关频率 电流谐波抑制

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基于定子磁链矢量偏差的多模式SHEPWM切换策略研究 被引量：2

16

作者 苑国锋 沈阳 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期139-148,共10页

针对电力机车牵引系统在全速度范围运行应用多模式脉宽调制技术时,不同调制模式切换过程会产生转矩和电流冲击的问题,通过研究不同特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)模式下的定子磁链矢量偏差与输出转矩冲击之间的关系,提出一种基于定子磁... 针对电力机车牵引系统在全速度范围运行应用多模式脉宽调制技术时,不同调制模式切换过程会产生转矩和电流冲击的问题,通过研究不同特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)模式下的定子磁链矢量偏差与输出转矩冲击之间的关系,提出一种基于定子磁链矢量偏差的SHEPWM最优切换点选择策略。在论述稳态定子磁链轨迹与调制度之间关系的基础上,给出依据开关序列对调制模式切换前后定子磁链矢量进行离线重构的方法,并以此为依据计算不同切换点处的定子磁链矢量偏差,通过对比定子磁链矢量的角度偏差和幅值偏差选择出最优切换点。该方法不需要复杂的理论计算过程,不受具体调制方式与电机参数影响,简化了调制模式的切换算法。仿真和实验验证了最优切换点选择策略的通用性和有效性。 展开更多

关键词 牵引系统 多模式调制 转矩冲击 定子磁链矢量 调制度 最优切换点

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混合调制并联型双频单相并网逆变器拓扑及控制方法研究 被引量：1

17

作者 杨立永 常奥宇 刘硕 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期147-153,共7页

为提高单相并网逆变器的效率和并网电流质量,提出一种混合调制双频单相并网逆变器。该逆变器的功率单元和消谐单元并联于电网的两侧,并具有各自的母线,这种结构可实现拓扑结构解耦,降低控制系统的实现难度。功率单元工作在逆变模式,采... 为提高单相并网逆变器的效率和并网电流质量,提出一种混合调制双频单相并网逆变器。该逆变器的功率单元和消谐单元并联于电网的两侧,并具有各自的母线,这种结构可实现拓扑结构解耦,降低控制系统的实现难度。功率单元工作在逆变模式,采用低开关频率,将交流电能输送到电网。消谐单元工作在整流模式,采用高开关频率,产生消谐电流以抑制并网电流的谐波。为进一步减小开关损耗,功率单元使用单极性调制方法。为提高消谐性能和便于控制,消谐单元使用双极性调制。实验结果表明,混合调制双频单相并网逆变器能利用谐波对消原理消除并网电流谐波,可有效降低逆变器的功率器件损耗。 展开更多

关键词 逆变器 脉宽调制 损耗 开关频率 电流谐波抑制

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