安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)在某數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

    摘要:在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中,變電站作為整個(gè)電力系統(tǒng)的**,在保證電力系統(tǒng)可靠的運(yùn)行方面起著至關(guān)重要的作用,基于此需對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析,結(jié)合變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求,對(duì)變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)合和功能進(jìn)行研究。本文闡述了某數(shù)據(jù)項(xiàng)目的高/低壓供配電系統(tǒng)的組成,及其電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能,從供電可靠性的角度分析供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

    關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);變電站;數(shù)據(jù);電力監(jiān)控系統(tǒng)。安科瑞 李亞俊

    概述

    隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展,人們對(duì)“大數(shù)據(jù)”業(yè)務(wù)需求不斷增長(zhǎng),為了滿足日益增長(zhǎng)的應(yīng)用需求,數(shù)據(jù)的建設(shè)規(guī)模也在向超大型、園區(qū)級(jí)數(shù)據(jù)方向發(fā)展。通信、金融、商業(yè)等行業(yè),面對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)需求,都在積作出調(diào)整,提前布局,為在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中**先機(jī),在時(shí)代發(fā)展的浪潮中處于地位,園區(qū)級(jí)數(shù)據(jù)的建設(shè)在很多領(lǐng)域相繼展開(kāi)。

    本項(xiàng)目數(shù)據(jù)定位為大型商業(yè)化的數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息災(zāi)備基地。項(xiàng)目主要面向國(guó)內(nèi)外企事業(yè)單位,提供以數(shù)據(jù)為**的IT外包服務(wù),提供高品質(zhì)的生產(chǎn)、災(zāi)備、存儲(chǔ)等外包服務(wù)。

    本次建設(shè)內(nèi)容包括:樓內(nèi)10kV高壓配電系統(tǒng)、10/0.4kV配電系統(tǒng)、備用10kV發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)機(jī)樓建設(shè)等級(jí)為A級(jí)。電源分界點(diǎn)為110kV變電所,110kV變電所屬城市供電部門負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),不在本次項(xiàng)目范圍內(nèi)。從110kV變電所的10kV出線放射至1號(hào)樓10kV配電系統(tǒng),再由10kV配電系統(tǒng)放射至各個(gè)樓層變壓器,每套變壓器組的兩個(gè)供電回路從不同10kV母段各引兩路專線10kV電力電纜。

    本工程負(fù)荷等級(jí):

    (1)負(fù)荷(含特別重要負(fù)荷):機(jī)房IT設(shè)備負(fù)荷、空調(diào)主設(shè)備負(fù)荷、機(jī)房風(fēng)柜負(fù)荷、消防用電負(fù)荷、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、消防應(yīng)急照明、排尾氣風(fēng)機(jī)、生活水泵、客梯等;

    (2)二級(jí)負(fù)荷:貨梯、機(jī)房保證照明等;機(jī)房配套用房照明等;

    (3)三級(jí)負(fù)荷:非機(jī)房用的動(dòng)力、空調(diào)及照明用電負(fù)荷,室外景觀等用電。

    本工程自備應(yīng)急電源共安裝10臺(tái)發(fā)電機(jī),為2套并機(jī)系統(tǒng)(每套5臺(tái)),單臺(tái)發(fā)電機(jī)主用功率為2200kW,兩套系統(tǒng)做母聯(lián),當(dāng)每套兩路10kV市電電源均失電后,柴油發(fā)電機(jī)能快速自啟動(dòng),向本工程變電所供電,為本工程、二級(jí)負(fù)荷提供用電保證。

    變配電結(jié)構(gòu)

    本工程供配電系統(tǒng)按《數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-2017;A級(jí)機(jī)房設(shè)計(jì)。變壓器及供配電系統(tǒng)采用M(1+1)方式的配置;重要負(fù)荷均由兩回路供電,由兩臺(tái)不同的變壓器,不同的保證母線段采取放射式供電,兩回路供電線路及出線開(kāi)關(guān)均可實(shí)現(xiàn)互為備份。變、配電所布置深入負(fù)荷,采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負(fù)荷的布局,在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室,向數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備供電。

    高壓供電系統(tǒng)

    本次工程高壓供電系統(tǒng)中10kV斷路器采用真空斷路器短路電流為25kA,在10kV出線開(kāi)關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器作為真空斷路器的操作過(guò)電壓保護(hù)。10kV繼電保護(hù)進(jìn)線采用過(guò)流、速斷、零序保護(hù);出線采用過(guò)流、速斷、零序保護(hù);變壓器設(shè)置過(guò)流、速斷、溫度保護(hù)。電能計(jì)量設(shè)計(jì)采用高壓集中計(jì)量,在每路10kV電源進(jìn)線處設(shè)置**計(jì)量裝置,并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。

    低壓配電系統(tǒng)

    本次工程低壓配電系統(tǒng)中變壓器低壓側(cè)采用單母線分段方式運(yùn)行,設(shè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)。聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)自投/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。主進(jìn)開(kāi)關(guān)與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)之間設(shè)電氣連鎖,任何情況下只能有兩個(gè)開(kāi)關(guān)處在閉合狀態(tài)。低壓配電系統(tǒng)采用射式與樹(shù)干式相結(jié)合的方式,對(duì)于單臺(tái)容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式供電;對(duì)于照明及一般負(fù)荷采用樹(shù)干式與放射式相結(jié)合的供電方式。低壓保護(hù)裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和瞬時(shí)保護(hù)脫扣器,其他低壓斷路器設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、瞬時(shí)脫扣器,部分回路設(shè)(分勵(lì))脫扣器。

      圖1 供配電系統(tǒng)架構(gòu)圖

    監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    電力監(jiān)控系統(tǒng)是指:通過(guò)執(zhí)行規(guī)定功能來(lái)實(shí)現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合,電力監(jiān)控系統(tǒng)是利用**的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量。系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu):即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層。

    現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層:包含微機(jī)保護(hù)、智能操控、多功能儀表、計(jì)量表等設(shè)備,用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運(yùn)行參數(shù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電氣接點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù),同時(shí)分別在每處10kV變配電所配置1套直流電源,**現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備良好的運(yùn)行環(huán)境。

    網(wǎng)絡(luò)通訊層:包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)存儲(chǔ),分散變電所通過(guò)數(shù)據(jù)采集箱(內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān))采集數(shù)據(jù)通過(guò)光纖上傳至消控室電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)。

    平臺(tái)管理層:電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)DCIM。

    圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

    解決方案

    方案綜述

    本項(xiàng)目10kV開(kāi)閉所1座,區(qū)域變電所4座,此項(xiàng)目變、配電所布置深入負(fù)荷,采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負(fù)荷的布局在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室,向數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備供電。

    其中一層為10kV開(kāi)閉所、二層、三層、四層以及地下一層為10kV變壓器及0.4kV開(kāi)關(guān)室。消控室位于一層10kV開(kāi)閉所內(nèi)。

    10kV開(kāi)閉所一次系統(tǒng)圖如圖1所示,共有48面開(kāi)關(guān)柜,分別為:4面進(jìn)線隔離柜、4面進(jìn)線柜、24面出線柜、4面計(jì)量柜、4面PT柜、4面母聯(lián)柜、4面油機(jī)進(jìn)線柜。

    圖3 10kV供配電一次系統(tǒng)圖

    區(qū)域變電所10kV采用多回路電源供電,采用10kV變電所內(nèi)高壓計(jì)量。變壓器出線柜裝設(shè)定時(shí)限過(guò)流、速斷、零序、失壓報(bào)警,干式變壓器超溫跳閘保護(hù),高溫報(bào)警。低壓配電柜采用固定分隔柜,配電柜進(jìn)出線電纜、插接母線采用上進(jìn)上出方式,變壓器不允許并列運(yùn)行,同一套低壓系統(tǒng)市電進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)采用自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng),三者只能任合其中二個(gè),保證兩路電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)不能同時(shí)投入。變壓器供電采用M(1+1)配置,平時(shí)運(yùn)行時(shí)每臺(tái)變壓器的負(fù)荷率不大于50;當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí),另一臺(tái)變壓器可帶起全部負(fù)荷。(注:負(fù)荷計(jì)算時(shí)按"當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí),另一臺(tái)變壓器可帶起全部負(fù)荷"計(jì)算)。

    圖4 區(qū)域10kV變電所10kV進(jìn)線部分一次系統(tǒng)圖

    圖5 區(qū)域10kV變電所低壓配電部分一次系統(tǒng)圖

    功能需求

    ①本地?cái)?shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)

    電力監(jiān)控系統(tǒng)需采集設(shè)備數(shù)量共計(jì)88臺(tái),同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)中每個(gè)配電房計(jì)量柜的電量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)的DCIM平臺(tái),根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測(cè)、遙信、電能三類數(shù)據(jù),部分?jǐn)?shù)據(jù)展示如下:

    遙測(cè)量

    遙信量

    ②二次防護(hù)需求

    為了加強(qiáng)本工程供配電系統(tǒng),對(duì)本項(xiàng)目電氣二次部分加強(qiáng)防護(hù),10kV進(jìn)線采用過(guò)流、速斷、零序保護(hù);出線采用過(guò)流、速斷、零序保護(hù);變壓器設(shè)置過(guò)流、速斷、溫度保護(hù)。電能計(jì)量設(shè)計(jì)采用高壓集中計(jì)量,在每路10kV電源進(jìn)線處設(shè)置**計(jì)量裝置,并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。低壓保護(hù)裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和瞬時(shí)保護(hù)脫扣器,其他低壓斷路器設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、瞬時(shí)脫扣器,部分回路設(shè)(分勵(lì))脫扣器。

    ③系統(tǒng)硬件配置需求

    應(yīng)用場(chǎng)合

    型號(hào)圖 片保護(hù)功能

    電力監(jiān)控系統(tǒng)

    Acrel-2000Z

    電力監(jiān)控主要針對(duì)10/0.4kV地面或地下變電所,對(duì)變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控,對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量?jī)x表,用于測(cè)控出線回路電氣參數(shù)和用能情況,可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

     

    網(wǎng)關(guān)

    ANet-2E8S1

    8路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC  UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入,ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協(xié)議上傳,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳、XML、JSON進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、支持標(biāo)準(zhǔn)8GB SD卡(32GB)、支持不同協(xié)議向多平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù);每個(gè)設(shè)備的多個(gè)報(bào)警設(shè)置。輸入電源:AC/DC 220V,導(dǎo)軌式安裝。

    35kV/10kV/6kV

    微機(jī)保護(hù)裝置

    AM6-* AM5SE-*適用于6-35kv配電線路、主變、配電變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器、PT監(jiān)測(cè)/PT并列、母聯(lián)/備自投等中高壓柜微機(jī)保護(hù)

    35kV/10kV/6kV

    弧光保護(hù)

    ARB5-M主控單元,可接20路弧光信號(hào)或4個(gè)擴(kuò)展單元,配置弧光保護(hù)(8組)、失靈保護(hù)(4組)、TA斷線監(jiān)測(cè)(4組)、11個(gè)跳閘出口;

    ARB5-E

    擴(kuò)展單元,多可以插接6塊擴(kuò)展插件,每個(gè)擴(kuò)展插件可以采集5路弧光信號(hào):

    ARB5-S

     

    弧光探頭,可安裝于中壓開(kāi)關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室,也可于低壓柜?;」馓筋^的檢測(cè)范圍為180°,半徑0.5m的扇形區(qū)域;

    35kV/10kV/6kV

    進(jìn)線柜電能質(zhì)量

    在線監(jiān)測(cè)

    APView500

    相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無(wú)功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動(dòng)/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波,波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲(chǔ),內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護(hù)網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議。

    35kV/100kV/6kV

    高壓柜智能操控、

    節(jié)點(diǎn)測(cè)溫

    ASD500

    5寸大液晶彩屏動(dòng)態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠(yuǎn)方/就地、分合閘、儲(chǔ)能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測(cè)量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對(duì)時(shí)、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫、全電參量測(cè)溫、脈沖輸出、4~20mA輸出;

    35kV/10kV/6kV

    間隔電參量測(cè)量

    APM830

    三相(1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序電流In,四象限電能,實(shí)時(shí)及需量,本月和上月值,電流、電壓不平衡度,66種報(bào)警類型及外部事件(SOE)各16條事件記錄,支持SD卡擴(kuò)展記錄,2-63次諧波,2D1+2D0,RS485/Modbus,LCD顯示;

    35kV/10kV/6kV

    高壓柜除凝露溫濕度控制器

    WHD72面板式

    支持測(cè)量并顯示2路溫度,2路濕度。

    WHD20R導(dǎo)軌式

    支持測(cè)量并顯示2路溫度,2路濕度。

    變壓器繞組

    溫度檢測(cè)

    ARTM-8

    8路溫度巡檢,預(yù)埋PT100,RS485接口,2路繼電器輸出;

    0.4KV低壓進(jìn)出線柜接頭測(cè)溫

    ARTM-Pn-E

     

     

    無(wú)線測(cè)溫采集可接入60個(gè)無(wú)線測(cè)溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測(cè)量;2路告警輸出;1路RS485通訊;

    ATE400

     

     

    合金片固定,CT感應(yīng)取電,啟動(dòng)電流大于5A,測(cè)溫范圍-50-125C,測(cè)量精度±1℃;無(wú)線傳輸距離空曠150米;

    0.4KV低壓柜內(nèi)環(huán)境溫濕度

    AHE100

     

    無(wú)線溫濕度傳感器,溫度精度:±1℃,濕度精度:±3%RH,**頻率:5min,傳輸距離:200m,電池壽命:≥3年(可更換)

    ATC600

     

    兩種工作模式:終端、中繼。ATC600-Z做中繼透?jìng)?,ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù),1路485,2路報(bào)警出口。

    0.4KV低壓進(jìn)線柜多功能電力儀表

    AEM96

    三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,總正反向有功電能統(tǒng)計(jì),正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì);2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率);電流規(guī)格3×1.5(6)A,有功電能精度0.5S級(jí),無(wú)功電能精度2級(jí);工作溫度:-10℃~+55℃;相對(duì)濕度:≤95不結(jié)露
    0.4KV低壓出線柜多功能電力儀表AEM72

    三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測(cè)量,總正反向有功電能統(tǒng)計(jì),正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì);2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率);電流規(guī)格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級(jí),無(wú)功電能精度2級(jí)

    系統(tǒng)功能

    實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

    Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中,10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)的開(kāi)關(guān)量主要有:斷路器分、合閘信號(hào),手車工作、試驗(yàn)位置信號(hào),遠(yuǎn)方/就地切換位置信號(hào)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)信號(hào)、接地刀合分信號(hào)、變壓器超溫跳閘信號(hào)、高溫報(bào)警信號(hào),保護(hù)跳閘信號(hào)和事故預(yù)告信。

    圖6 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主界面圖

    電參量查詢

    在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細(xì)電參量,包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等,并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線。

    圖7 電參量查詢界面圖

    運(yùn)行報(bào)表

    能查詢各回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù),報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。

    歷史事件查詢

    能夠?qū)b信變位,保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

    電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

    具備定時(shí)抄表匯*計(jì)功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況,即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

    圖8 電運(yùn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表界面圖

    網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài),能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

    圖9 站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D




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  • 詞條

    詞條說(shuō)明

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