威力巴流量計(jì)
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江蘇德川儀表科技有限公司
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一、概述
DEC-HLV威力巴流量計(jì)是江蘇德川儀表科技有限公司通過差壓來(lái)測(cè)量流量的裝置，是在皮托管流速測(cè)量原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的?？蓽y(cè)量液體、氣體以及蒸汽等流體的流量。由于沒有活動(dòng)部件，幾乎無(wú)壓力損失，安裝維修方便，運(yùn)行成本低，備受用戶青睞。
傳感器是由檢測(cè)桿、取壓口和導(dǎo)桿組成，它橫穿管道內(nèi)部與管軸垂直，在測(cè)桿的迎流面上設(shè)有多個(gè)測(cè)壓孔測(cè)量總壓平均值，在其背、側(cè)流面有測(cè)量靜壓測(cè)壓孔，分別由總壓導(dǎo)壓管和靜壓導(dǎo)壓管引出，根據(jù)總壓與靜壓的差壓值，計(jì)算流經(jīng)管道的流量。也可以用流量管壁靜壓代替?zhèn)鞲衅鞅沉髅娴撵o壓。
均速管流量變送器是由傳感器、引壓附件和差壓變送器、壓力變送器、流量積算儀等配套組成的流量計(jì)。
均速管流量傳感器配上我江蘇德川的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀即可組成各種類型的均速管流量計(jì)。也可采用任何廠家的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀組成各種類型的均速管流量計(jì)。
二、工作原理
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DEC-HLV 威力巴流量計(jì)是基于皮托管測(cè)速原理發(fā)展起來(lái)的，它是通過管道的平均流速及管道的有效截面積的乘積來(lái)確定流量。
一般管道中的流速分布是不均勻的。如果是充分發(fā)展的流體，其速度分布為指數(shù)規(guī)律。為了準(zhǔn)確計(jì)量，將整個(gè)圓截面分面多個(gè)單元面積相等的多個(gè)半圓及多個(gè)半環(huán)。傳感器的檢測(cè)桿是由一根中空的金屬管組成，迎流面鉆多對(duì)總壓孔，它們分別處于各單元面積的中央，分別反應(yīng)了各單元面積內(nèi)的流速大小。由于各總壓孔是相通的，傳至檢測(cè)桿中的各點(diǎn)總壓值平均后，由總壓引出管引至高壓接頭，送到傳感器的正壓室。當(dāng)傳感器正確安裝在有足夠長(zhǎng)的直管段的工藝管道上時(shí)，流量截面上應(yīng)沒有旋渦，整個(gè)截面的靜壓可認(rèn)為是常數(shù)，在傳感器的背面或側(cè)面設(shè)有檢測(cè)孔，代表了整個(gè)截面的靜壓。經(jīng)靜壓引出管由低壓接頭引至傳感器的負(fù)壓室。正、負(fù)壓室壓差的平方與流量截面的平均流速成正比，叢而獲得差壓與流量成正比的關(guān)系。在此關(guān)系的基處上，可由伯努利方程和連續(xù)性方程推導(dǎo)獲得均速管流量計(jì)的流量計(jì)算公式
Qv=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P／ρ1）0.5
Qm=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P﹒ρ1）0.5
其中：Qv： 體積流量 Qm： 質(zhì)量流量
α：傳感器結(jié)構(gòu)系數(shù)
△P：差壓值ε：流體膨脹系數(shù)http://021pc.cn/index.html
ρ：流體工況下的密度 ε：流體膨脹系數(shù)
對(duì)于不可壓縮性流體ε=1，對(duì)于可壓縮性體ε﹤1，若式中D、△P、ρ1都使用SI單位，則QV的單位為M3∕S，Qm的單位為㎏∕S。
傳感器的流量系數(shù)α和可膨漲性系數(shù)ε，由標(biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定得知，并在出廠時(shí)在合格證書上注明。
三、傳感器的基本結(jié)構(gòu)，如下圖1所示
檢測(cè)桿截面的形狀有圓形截面，菱形截面，卵形截面等多種型式，其流量系數(shù)穩(wěn)定、能耗少。
3.1、型譜規(guī)格
四.產(chǎn)品選型
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威力巴流量計(jì) |
型譜規(guī)格 |
說明 |
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DEC-HLV- |
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均速流量傳感器 |
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傳感器類型 |
W |
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威力巴流量傳感器 |
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D |
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德爾塔巴流量傳感器 |
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A |
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阿牛巴流量傳感器 |
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介質(zhì)類型 |
Y |
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液體 |
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Q |
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氣體 |
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Z |
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蒸汽 |
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流體溫度 |
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2 |
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＜200℃ |
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5 |
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＜500℃ |
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流體壓力 |
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1 |
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≤1.6MPA |
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2 |
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≤2.5MPA |
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3 |
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≤4.0MPA |
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4 |
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≤6.3MPA |
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5 |
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≤10.0MPA |
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6 |
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≤25.0MPA |
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結(jié)構(gòu)類型 |
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1 |
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Ⅰ型，詳見3.2.1節(jié) |
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2 |
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Ⅱ型，詳見3.2.2節(jié) |
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3 |
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Ⅲ型，詳見3.2.3節(jié) |
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4 |
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Ⅳ型，詳見3.2.4節(jié) |
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5 |
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Ⅴ型，詳見詳3.2.5節(jié) |
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精度 |
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1 |
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1.0級(jí)，詳見3.2.8節(jié)準(zhǔn)確度表 |
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2 |
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1.5級(jí)，祥見3.2.8節(jié)準(zhǔn)確度表 |
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3 |
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2.5級(jí)，詳見3.2.8節(jié)準(zhǔn)確度表 |
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連接方式 |
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1 |
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螺紋連接 |
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2 |
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法蘭連接 |
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口徑 |
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S |
用數(shù)字表示，祥見3.2.6節(jié)傳感器公稱通徑系列 |
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3.2、型譜規(guī)格說明
3.2.1、Ⅰ型，適用于（20～50）㎜的管道，外形如圖2所示。其檢測(cè)桿直徑一般為4.5～6.5㎜，傳感器與管道的連接方式有兩種：一種是螺紋連接，另一種是法蘭連接。用于高壓測(cè)量時(shí)都采用法蘭連接，如下圖所示
3.2.2、Ⅱ型，適用于40～100㎜的管道，外形如圖3所示。
由于管徑不太大，為了減少阻塞防止干擾，檢測(cè)桿的截面尺寸應(yīng)盡量小。一般直徑不大于8㎜。靜壓取壓管改在檢測(cè)桿外面的后側(cè)位上。如下圖三所示
3.2.3、Ⅲ型，適用于90～1800㎜的管道(圖四)。
當(dāng)測(cè)量管的直徑較大時(shí)，檢測(cè)桿的橫截面可以做的粗些，也不會(huì)對(duì)流場(chǎng)有擾動(dòng)。此時(shí)一般將背面的靜壓取壓管放到迎流面的總壓取壓管中形成一體，使傳感器緊奏，有利于安裝維護(hù)。當(dāng)管徑很大時(shí)，且流速很高時(shí)，應(yīng)在管道直徑的另一端安裝一個(gè)支撐，加強(qiáng)鋼性。
此類結(jié)構(gòu)適用范圍寬、拆卸很方便。當(dāng)流速大、http://021pc.cn/index.html被測(cè)介質(zhì)壓力高時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過固定在管道上的法蘭與傳感器相連接。
3.2.4、Ⅳ型，適用300～2750管型。
這類傳感器適用于管道直徑DN大于等于1000㎜，壓力20MPa以上的測(cè)量，由于流速增大，作用于檢測(cè)桿上的流體
沖擊力增大。為了加強(qiáng)剛性除了采用法蘭連接外，還將加粗檢測(cè)桿的直徑。這類傳感器有單邊固定和雙邊固定兩種類型。
3.2.5、Ⅴ型，特殊型，當(dāng)適用于較臟的介質(zhì)。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)較臟時(shí)，為了防止取壓孔堵塞，配有反向吹除部件，必要時(shí)可以不中斷工藝流程用壓縮空氣進(jìn)行吹除。吹除介質(zhì)應(yīng)與管道中的介質(zhì)相同，而壓力應(yīng)大于管道中的靜壓。
3.2.6、傳感器的公稱通徑有以下系列：
25，（32），40，50，（65），80，100，（125），150，200，250，300，350，400，500，600，700，800，900，1000，1200，1400，1600，2000，2500，3000mm（括號(hào)內(nèi)的數(shù)字一般不推薦用戶選用）
3.2.7、傳感器的公稱壓力有以下系列：1.6，2.5，4.0，6.3，10，25MPa。
3.2.8、傳感器精度等級(jí)（見下表）
| 準(zhǔn)確度等級(jí) | 1.0 | 1.5 | 2.5 |
| 基本誤差限Ea | ±1.0 | ±1.5 | ±2.5 |
| 重復(fù)性 ％ | 0.1 | 0.2 | 0.5 |
3.3使用要求
3.3.1、被測(cè)流體應(yīng)充滿管道且流動(dòng)穩(wěn)定。
3.3.2、被測(cè)的流體應(yīng)當(dāng)是單相的，其相態(tài)不變，對(duì)于
成分復(fù)雜的流體須與單一成分的流體類似時(shí)方能使用。
3.3.3、被測(cè)流體在實(shí)際工況下的ReD應(yīng)大于3×104
3.3.4、應(yīng)保證傳感器前后直管段長(zhǎng)度的要求。
3.3.5、管道內(nèi)徑大于100㎜為好。
3.3.6、在傳感器前2D的管道內(nèi)表面上，應(yīng)清潔光滑。
五、安裝與維護(hù)
4.1、安裝要求
4.1.1、對(duì)于I型的傳感器，已將檢測(cè)桿與一段管道焊成一體，安裝時(shí)須使傳感器在流體流動(dòng)方向內(nèi)。要求工藝管道的內(nèi)徑與傳感器的內(nèi)徑一致，或至少在上游直管段所要求的長(zhǎng)度范圍內(nèi)傳感器的軸線與管道軸線夾角盡可能為零。
其他類型的傳感器是將其檢測(cè)桿插入工藝管道中，安裝時(shí)除了總壓孔應(yīng)正對(duì)流速方向外，須保證傳感器檢測(cè)桿與工藝管道的軸線垂直，其允許的位置角壓偏差如圖五所示。
傳感器總壓孔中心與管道軸線夾角應(yīng)小于7°
傳感器檢測(cè)桿沿管道直徑方向插入到底部，其角度偏差小于7°
對(duì)于垂直管道傳感器可安裝在管道水平面沿管道圓周360的任何位置上，高低壓引壓管應(yīng)處于同一平面上，由圖六（a）所示；當(dāng)測(cè)量液體時(shí)，應(yīng)向下側(cè)傾斜安裝如圖六（b）所示；當(dāng)測(cè)量氣體的蒸氣時(shí)應(yīng)向上傾斜安裝如圖六（c）所
示。
4.1.2直管段
由于傳感器是以速度面積法為基礎(chǔ)，采用近似積分理論，用較多的點(diǎn)來(lái)描述。
分布方程，并且是在充分發(fā)展的速度分布條件下建立的。所以，為了能獲得一個(gè)理想的分布，須在傳感器前后有一定長(zhǎng)度的直管段（見下表）
.流量計(jì)安裝位置：
| 序號(hào) | 均速管流量傳感器安裝位置 | 上游側(cè)A | 下游側(cè)B | ||
| 有整流器 | 無(wú)整流器 | ||||
| 同一平面 | 不同平面 | ||||
| 1 | 有一個(gè)90°彎頭或三通 | 6D | 7D | 9D | 3D |
| 2 | 在同一平面內(nèi)有兩個(gè)90°彎頭 | 8D | 9D | 14D | 3D |
| 3 | 在不同平面內(nèi)有兩個(gè)90°彎頭 | 9D | 19D | 24D | 4D |
| 4 | 管道直徑改變（收或擴(kuò)） | 8D | 8D | 8D | 3D |
| 5 | 部分開啟的閘閥、球閥或其它節(jié)流閥 | 8D | 8D | 8D | 3D |
注：（1）表中“D”為管道內(nèi)徑。
（2）在管道段不足的情況下，上游應(yīng)占管道全長(zhǎng)的70％，下游占30％，此時(shí)仍可給出穩(wěn)定的示值，但準(zhǔn)確度下降。
圖五、均速管安裝位置偏差圖
圖六
4.1.3夾緊傳感器的裝置應(yīng)保證不泄露，不松動(dòng)，不位移。
4.2維護(hù)
4.2.1傳感器應(yīng)在工藝管道大修時(shí)進(jìn)行定期清洗，清洗的辦法很多，例如用
氣源吹除檢測(cè)管內(nèi)積存污穢；用煤油和軟絲刷洗凈，使各取壓孔保持通暢。
六.流量計(jì)產(chǎn)生故障的原因及清除辦法
| 序號(hào) | 故障現(xiàn)象 | 產(chǎn)生的原因 | 清除辦法 |
| 1 | 無(wú)差壓信號(hào)輸出 | 1、高低壓閥未打開 | 1、打開高低壓閥 |
| 2、高低壓平衡閥未旋緊 | 2、旋緊平衡閥 | ||
| 2 | 差壓信號(hào)輸出過小 | 1、導(dǎo)壓系統(tǒng)有泄漏現(xiàn)象 | 1、認(rèn)真查找，排除泄露 |
| 2、二次表量程選配不當(dāng) | 2、調(diào)小差壓變送器上限值 | ||
| 3 | 差壓信號(hào)輸出過大 | 1、二次表量程選配不當(dāng) | 1、調(diào)大差壓變送器上限值 |
| 2、背壓孔堵塞 | 2、清洗均速管，排除堵塞 |
六、均速管智能表配套方案選擇
5.1.1 DEC-HLV系列均速管流量感器。根據(jù)測(cè)量介質(zhì)和用戶使用的管道內(nèi)徑、工作溫度、工作壓力及流量變化設(shè)計(jì)的均速管流量感器
5.1.2 DEC-3351/1151DP系列差壓變送器或其它型號(hào)的差壓變送器
5.1.3 DEC-180系列壓力變送器或其它型號(hào)的壓力變送器
5.1.4 SWB系列溫度變送器或其它型號(hào)的溫度變送器
5.1.5 DEC-XMJA系列流量積算儀或其它型號(hào)的流量積算儀
以此組成的智能型均速管流量計(jì)，可帶溫壓補(bǔ)償，并能顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、管道內(nèi)介質(zhì)溫度、管道內(nèi)介質(zhì)壓力及差壓等值，備有通訊接口和4～20MA輸出。
七、裝置成套性
6.1 HLV系列均速管流量傳感器 1臺(tái)
6.2 HLV系列均速管流量傳感器使用說明書 1份
6.3合格證 1份
6.4配套的變送器儀表及說明書和合格證（可由用戶自行定購(gòu)）
七.威力巴均速流量探頭的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
子彈頭截面形狀的探頭能產(chǎn)生壓力分布， 固定的流體分離點(diǎn)；位于探頭側(cè)后兩邊、流體分離點(diǎn)之前的低壓取壓孔，可以生成穩(wěn)定的差壓信號(hào)，并且有效防堵。內(nèi)部一體化結(jié)構(gòu)能避免信號(hào)滲漏提高探頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保持長(zhǎng)期高精度 。
根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)的前粗糙表面層流邊界層和紊流邊界層的比較
流體流過光滑表面：
◆形成一個(gè)變化的層流邊界層
◆增加流體牽引力和渦街脫落力
◆層流邊界層產(chǎn)生了無(wú)法預(yù)知的牽引系數(shù)漂移
流體流過粗糙表面：
◆形成一個(gè)穩(wěn)定的紊流邊界層
◆減少流體牽引力和渦流脫落力50%，這個(gè)原理跟粗糙的高爾夫球能打得更遠(yuǎn)相同
◆牽引系數(shù)直接和流體系數(shù)有關(guān)，是一個(gè)可以預(yù)知的常數(shù)
威力巴探頭防堵塞設(shè)計(jì)
威力巴流量探頭以其防堵設(shè)計(jì)，擺脫了其它插入式流量探頭易堵塞的弊端，使均速管流量探頭的防堵水平達(dá)到了一定的高度。
探頭高壓取壓孔不會(huì)被堵
探頭的前部形成高壓區(qū)，壓力略高于管道靜壓，阻止了顆粒進(jìn)入。請(qǐng)注意：在探頭的高壓取壓孔處流體的速度是零，沒有物體會(huì)進(jìn)入取壓孔。
如左圖，剛開機(jī)時(shí)，流體在管道靜壓作用下，進(jìn)入彎管，很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當(dāng)壓力平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎管進(jìn)口處遇到高壓，繞道而行，不再進(jìn)入彎管中。
威力巴的低壓取壓孔實(shí)現(xiàn)本質(zhì)防堵
一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是集中在背風(fēng)的房子后面的原因。其它的探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部真空區(qū)，在渦街力的作用下，探頭的低壓取壓孔很快地被渦流帶來(lái)的雜質(zhì)堵死。
威力巴的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使低壓取壓孔位于探頭側(cè)后兩邊，流體分離點(diǎn)和尾跡區(qū)的前部。這種設(shè)計(jì)從本質(zhì)上防止了堵塞并且能產(chǎn)生一個(gè)非常穩(wěn)定的低壓信號(hào)。
連續(xù)工作的威力巴從根本上杜絕了堵的可能，但是在以下情況下，威力巴仍要注意防堵：
1.當(dāng)引壓管泄漏，探頭高壓平衡區(qū)遭到破壞，雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進(jìn)入取壓孔。
2.當(dāng)管道處于停產(chǎn)時(shí)，由于分子的布朗運(yùn)動(dòng)，顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔。
3.系統(tǒng)頻繁開停機(jī)，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞。
4.介質(zhì)中含有大量的焦油、藻類生物，或者含有纖維狀的物質(zhì)，也有可能造成探頭的堵塞。
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