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1、湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)論文淺談三相異步電動(dòng)機(jī)的過熱原因與維護(hù) 學(xué)生姓名： 王禮明年級(jí)專業(yè)： 2008級(jí) 機(jī)械電子工程指導(dǎo)老師及職稱： 楊學(xué)工 副教授學(xué) 院： 成人教育學(xué)院湖南長(zhǎng)沙提交日期： 20 年 月淺談三相異步電動(dòng)機(jī)的過熱原因與維護(hù)學(xué) 生：王禮明指導(dǎo)老師：楊學(xué)工（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）摘 要： 電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，三相異步電動(dòng)機(jī)是電力拖動(dòng)應(yīng)用最多的電氣設(shè)備，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、文教、醫(yī)療及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用，在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著不可或缺的作用。三相異步電動(dòng)機(jī)通過長(zhǎng)期運(yùn)行后，會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)損壞等故障，而造成三相異步電動(dòng)機(jī)損壞又多因其過熱燒毀

2、所致，因此對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)處理，是保證設(shè)備正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要的工作。本文就造成三相異步電動(dòng)機(jī)過熱的各種因素和維護(hù)進(jìn)行淺析和探討，供廣大電氣工作者參考。關(guān)鍵詞： 三相異步電動(dòng)機(jī)；基本結(jié)構(gòu)；作用；工作原理；過熱原因；維護(hù)方法1 前言電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，三相異步電動(dòng)機(jī)是電力拖動(dòng)應(yīng)用最多的電氣設(shè)備，在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活中起著不可或缺的作用。而造成三相異步電動(dòng)機(jī)損壞必須進(jìn)行檢修報(bào)廢的原因，又多因其過熱燒毀所致。由此影響各種生產(chǎn)任務(wù)的按期完成也是常見的，因此了解三相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及各部分的作用與工作原理，以便于及時(shí)判斷故障原因，進(jìn)行相應(yīng)處理與維護(hù)，防止故障擴(kuò)大，保證設(shè)備正常運(yùn)行，是廣大電氣工作者

3、的一項(xiàng)重要的工作。2 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及各部分作用 三相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。三相電動(dòng)機(jī)的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組（可以接成星形Y或三角形）等部分組成，轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組（分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)），其他部分包括端蓋、風(fēng)扇等。 定子的作用是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)和作電動(dòng)機(jī)的機(jī)械支撐。電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，通過電流時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)

4、換。機(jī)座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，因內(nèi)部損耗而發(fā)生的熱量通過鐵心傳給機(jī)座，再由機(jī)座表面散發(fā)到周圍空氣中。為了增加散熱面積，一般電動(dòng)機(jī)在機(jī)座外表面設(shè)計(jì)為散熱片狀。 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過電流而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子的重量，傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出機(jī)械功率的主要部件。 3 電動(dòng)機(jī)的工作原理 當(dāng)向三相定子繞組中通過入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感

5、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。通過上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方

6、向相同。4 造成電動(dòng)機(jī)過熱的內(nèi)部原因使電動(dòng)機(jī)發(fā)生過熱的內(nèi)部原因，主要有三相定子繞組的短路、斷路；三相定子繞組接錯(cuò)；軸承及定子與轉(zhuǎn)子鐵芯相摩擦等。 41 三相定子繞組發(fā)生短路或斷路411三相定子繞組匝間短路及對(duì)地（機(jī)殼）短路或漏電長(zhǎng)期運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，由于其定子繞組受電流熱效應(yīng)的影響及受潮等因素，使其繞組的絕緣性能降低或損壞，容易發(fā)生繞組的匝間、或?qū)ζ滂F芯的短路與漏電現(xiàn)象。匝間短路會(huì)使繞組的直流電阻與交流阻抗減小，在電壓不變的情況下導(dǎo)致定子繞組中電流的增大，從而引起電動(dòng)機(jī)過熱現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)還會(huì)進(jìn)一步的降低繞組的絕緣性能，擴(kuò)大匝間短路范圍，使定子繞組電流再度增加，直至電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重過熱而燒壞

7、。三相定子繞組對(duì)地短路或漏電現(xiàn)象的出現(xiàn)，使三相定子繞組在額定電流的基礎(chǔ)上又增加了一個(gè)對(duì)地電流，同樣會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的過熱或損壞，與此同時(shí)還宜造成工作人員的間接觸電危險(xiǎn)。如果出現(xiàn)前述的匝間或?qū)Φ囟搪番F(xiàn)象，還會(huì)使三相定子繞組中的電流出現(xiàn)不平衡。對(duì)于因繞組絕緣性能下降而造成的匝間或?qū)Φ囟搪贰⒙╇姮F(xiàn)象等，若出現(xiàn)在繞組內(nèi)部較輕微的，可以通過重新浸漆后烘干的方式來(lái)恢復(fù)電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣性能的方法；而在繞組端部的可以采用適當(dāng)?shù)慕^緣材料，用包纏或襯墊的方式恢復(fù)絕緣。對(duì)于定子繞組匝間短路較多且嚴(yán)重的，采用上述方法又無(wú)法恢復(fù)其絕緣性能的，則必須采取更換繞組的措施修復(fù)電動(dòng)機(jī)。412 定子繞組斷路在起動(dòng)或運(yùn)行中的三相異步

8、電動(dòng)機(jī)，如果因某種原因造成一相定子繞組斷路的現(xiàn)象，在很短的時(shí)間內(nèi)就可以使剩余的兩相定子繞組的電流迅速增加而過熱，將電動(dòng)機(jī)燒壞。尤其是帶額定負(fù)載起動(dòng)或運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)更是如此，這是因?yàn)樵陬~定負(fù)載情況下，由于電動(dòng)機(jī)缺少了一相電源形成的單相起動(dòng)或單相運(yùn)行（又稱缺相），使其兩相定子繞組中的電流迅速增大所致。造成一相定子繞組（或電源）斷路的原因有：在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部主要是接線盒中電源線或繞組線端，因緊固不牢等造成松脫或脫落，或線圈連接處脫焊等。更多的是電動(dòng)機(jī)外部原因所造成，例如：主回路中的一相熔斷器熔體熔斷或接觸器主取決于頭一對(duì)接觸不良等。對(duì)于定子繞組的可見部分或接線盒等部位出現(xiàn)的斷路及熔體熔斷，觸點(diǎn)接觸不良等，

9、發(fā)現(xiàn)的可以立即接好、緊固牢，更換元件等進(jìn)行修復(fù)。而線圈內(nèi)部斷路通常采用更換線圈的大修辦法。如果發(fā)生兩相定子繞組斷路的情況，短時(shí)內(nèi)雖不能損壞電動(dòng)機(jī)，但不能使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或運(yùn)行。42 三相定子繞組連接錯(cuò)誤若將三相定子繞組為星形（Y）接法的電動(dòng)機(jī)誤接為三角形使用，則使三相定子繞組實(shí)際承受的電壓超過其額定電壓，結(jié)果使三相定子繞組中的電流也相應(yīng)增大，造成電動(dòng)機(jī)的過熱損壞。如將三相定子繞組中的一相繞組接反時(shí)，會(huì)造成三相定子繞組的電壓和電流出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡，接反的一相繞組首先損壞。對(duì)于兩種錯(cuò)接三相定子繞組的情況是不允許出現(xiàn)的。這種情況主要發(fā)生于檢修之后對(duì)三相定子繞組進(jìn)行重新連接的過程中。對(duì)此，一般都應(yīng)經(jīng)過認(rèn)真的

10、檢查或試驗(yàn)，防止上述情況的發(fā)生。43 軸承故障引起的過熱電動(dòng)機(jī)軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油太多或太少，不僅影響電動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑作用，還會(huì)造成一定程度的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱；如果長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)軸承中潤(rùn)滑油干涸，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)端部的較為嚴(yán)重的過熱現(xiàn)象；軸承的滾珠磨損或破裂不僅會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，還伴隨著出現(xiàn)不正常的響聲。由軸承故障造成電動(dòng)機(jī)的過熱，一般都是首先從故障軸承的一端發(fā)熱開始，也較容易查找，通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的小修即可排除，例如通過清洗軸承重新?lián)Q潤(rùn)滑油或更換新軸承的方法。44 定子與轉(zhuǎn)子鐵芯相摩擦通常將定子與轉(zhuǎn)子鐵芯相摩擦的現(xiàn)象稱之為掃膛。由于高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子鐵芯與定子鐵芯相摩擦，使電動(dòng)機(jī)發(fā)生過熱。其原因主要有：轉(zhuǎn)子軸因

11、某種原因發(fā)生彎曲；軸承蓋松動(dòng)或上下、左右位移引起，與此同時(shí)也會(huì)因定子與轉(zhuǎn)子鐵芯之間的氣隙不均勻使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。對(duì)此可以通過電動(dòng)機(jī)的小修加以解決，如轉(zhuǎn)軸彎曲應(yīng)通過校直的方法等。45 造成電動(dòng)機(jī)過熱的其它內(nèi)部原因除上述幾種使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱或過熱的原因之外，還有電動(dòng)機(jī)通風(fēng)散熱不良、鐵芯材料質(zhì)量等因素等都會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過熱現(xiàn)象。5 電動(dòng)機(jī)外部因素引起的過熱使電動(dòng)機(jī)發(fā)生過熱的外部因素很多，這里僅就常見的主要因素進(jìn)行分析。51 電動(dòng)機(jī)的過載運(yùn)行長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載超過其額定值時(shí)，使其三相定子繞組的實(shí)際電流長(zhǎng)期超過額定電流值，從而造成電動(dòng)機(jī)的過熱，甚至燒壞電動(dòng)機(jī)；嚴(yán)重過載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，或發(fā)生堵轉(zhuǎn)造成

12、電動(dòng)機(jī)迅速燒壞。電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行的原因，一是選用的電動(dòng)機(jī)功率（或容量）過小，二是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中發(fā)生機(jī)械傳動(dòng)部分的卡阻等情況，對(duì)此應(yīng)查清具體原因，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使電?dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行。52 電源電壓過高或過低如果電動(dòng)機(jī)三相實(shí)際電源電壓高于該電動(dòng)機(jī)的額定電壓值或超過其允許的波動(dòng)范圍，在電動(dòng)機(jī)其它參數(shù)不變的情況下，三相定子繞組中的電流勢(shì)必增大，造成電動(dòng)機(jī)的溫升過高。在實(shí)際生產(chǎn)中已出現(xiàn)過由于三相電源電壓過高經(jīng)常損壞電動(dòng)機(jī)的事例。若電動(dòng)機(jī)的三相電源電壓過低，并低于其允許的范圍時(shí)，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的下降，轉(zhuǎn)差率增大。在此情況下要維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，必須以增大電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流來(lái)提高轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩。結(jié)果

13、造成電動(dòng)機(jī)的過熱或損壞。總之，無(wú)論是三相異步電動(dòng)機(jī)的電源電壓過高或過低，對(duì)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行都是不利的。而在實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)電動(dòng)機(jī)的過熱原因的分析與檢查時(shí)，在無(wú)其它明顯的現(xiàn)象或原因的情況下，首先要檢測(cè)電動(dòng)機(jī)三相電源電壓的高低或三相定子電流的大小。在確定電源電壓或電流均為正常后，再查找其它的致熱原因。而對(duì)于電動(dòng)機(jī)電源電壓過高或過低的情況，一般都是通過調(diào)整電力變壓器調(diào)壓開關(guān)的方法解決。53 缺相起動(dòng)或缺相運(yùn)行缺相（或稱為單相）起動(dòng)或運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，都會(huì)出現(xiàn)不正常的嗡嗡聲，使電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)，或使運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，直至停轉(zhuǎn)（又稱堵轉(zhuǎn)）。與此同時(shí)造成電動(dòng)機(jī)迅速發(fā)熱或冒煙燒壞。造成這種故

14、障的原因除前面所述的電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障之外，更多的是由電動(dòng)機(jī)外原因所造成，如電源導(dǎo)線斷裂、過載保護(hù)的熱繼電器的熱元件一相脫焊等。54 引起電動(dòng)機(jī)過熱的其它原因造成三相異步電動(dòng)機(jī)過熱的原因除上述外還有：全壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的頻繁起動(dòng)或較多的正反轉(zhuǎn)操作、三相定子繞組的電壓或電流嚴(yán)重不平衡、轉(zhuǎn)子斷路（繞組）或斷條等都會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的過熱現(xiàn)象的發(fā)生。6 三相異步電動(dòng)機(jī)的維護(hù)61 三相電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的維護(hù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常與否，可以從電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、發(fā)出的聲響、溫度及測(cè)量工作電流、電壓來(lái)進(jìn)行判斷。在運(yùn)行中的電機(jī)如發(fā)生漏電，轉(zhuǎn)速突然下降，發(fā)生劇烈振動(dòng)，有異常大的聲響，過熱冒煙，或電器接點(diǎn)打火冒煙，應(yīng)立即斷電，停機(jī)檢查。電工在

15、平時(shí)巡察中，要經(jīng)常檢查電機(jī)是否有過熱現(xiàn)象?？捎脺囟扔?jì)或數(shù)字鉗形表中的溫度測(cè)量功能，來(lái)測(cè)量電機(jī)表面溫度， E 極絕緣電機(jī)允許最高溫度為 105 ，在實(shí)際運(yùn)行中，電機(jī)繞組的溫度要遠(yuǎn)低于此最高溫度。在測(cè)量電機(jī)表面溫度時(shí)。顯示的讀數(shù)再加上 15 20 ， 才是電機(jī)繞組的實(shí)際溫度。如果沒有溫度表。也可用手觸摸電機(jī)外殼，憑經(jīng)驗(yàn)感覺溫升是否正常。正常時(shí)感覺有熱度，但不燙手。如發(fā)現(xiàn)燙手，表明電機(jī)已過熱 ( 摸前先用試電筆測(cè)無(wú)漏電方可進(jìn)行 ) 。對(duì)溫度過高的電機(jī)，要測(cè)量其工作電流，如電流偏大，三相電壓正常，說明電機(jī)負(fù)載過重，應(yīng)通知機(jī)修人員檢查機(jī)械設(shè)備。如果電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過流 20 以上，保護(hù)裝置不動(dòng)作斷電。則說明熱

16、繼電器整定電流設(shè)置過大。應(yīng)減小整定電流值。觀察控制電器接點(diǎn)、電機(jī)接線接點(diǎn)螺絲，有無(wú)松動(dòng)、打火冒煙、絕緣老化。如接觸器有異常的振動(dòng)聲響，主觸頭吸合后還在打火，應(yīng)即時(shí)處理。傾聽電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出的聲音，如果有較大的嗡聲，不是電流大，就是缺相運(yùn)行。如出現(xiàn)異常的摩擦聲，可能是軸承損壞，有掃膛現(xiàn)象，如有輕度異響，可用長(zhǎng)桿起子，一端抵到電機(jī)軸承部位， 一端貼近耳朵，細(xì)心分辨發(fā)出的聲音是否正常，如有異常響聲，說明軸承有問題應(yīng)即時(shí)更換，以免使軸承保持架損壞造成轉(zhuǎn)子掃膛，燒毀定子繞組。 62 三相電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)日常維護(hù)對(duì)減少和避免電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生故障是相當(dāng)重要的,其中最重要的環(huán)節(jié)是巡回檢查和及時(shí)排除任何不正?，F(xiàn)象

17、的引發(fā)根源.出現(xiàn)事故后認(rèn)真進(jìn)行事故分析,采取對(duì)策,則是減少事故次數(shù)和修理停歇臺(tái)時(shí)提高電機(jī)運(yùn)行效率必不可少的技術(shù)工作.電機(jī)的日常維護(hù)對(duì)其正常運(yùn)行固然非常重要,但 運(yùn)行中的電機(jī)往往會(huì)遇到許多突發(fā)情況,如短路,過載,斷相等.為了使電機(jī)在出現(xiàn)這些情況的條件下不至于被損壞,必須采取一些運(yùn)行保護(hù)措施保持電機(jī)清潔.電機(jī)內(nèi)部不允許進(jìn)入水珠,油污,灰塵等,并定期清除電機(jī)內(nèi)外的灰塵.注意負(fù)載電流不要超過額定值.注意檢查軸承發(fā)熱,漏油等情況,尤其要按規(guī)定加油.電機(jī)的溫升不能超過額定值. 7 結(jié)束語(yǔ)正常運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，用手觸摸外殼時(shí)，一般稍有溫感。如果觸摸時(shí)感到外殼燙手或手掌不能長(zhǎng)時(shí)間觸及時(shí)，都屬于電動(dòng)機(jī)的過熱

18、現(xiàn)象。這都是由于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部或外部的各種因素的影響或故障所致，而三相異步電動(dòng)機(jī)的損壞大多是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的過熱造成的，并導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的大修。針對(duì)電機(jī)發(fā)熱原因分析，有目的地進(jìn)行防范，對(duì)降低電機(jī)事故率、減少事故損失、提高經(jīng)濟(jì)效益有著重要的意義。參考文獻(xiàn)：1馬效先.維修電工技術(shù)M.電工工業(yè)出版社,2007(6):185-1882詹躍東.電機(jī)及拖動(dòng)鄭濟(jì)仲M(fèi).重慶大學(xué)出版社,2002(9):117-1253陳定明.電機(jī)與控制M.高等教育出版社,2006(4):46-494趙家禮.常用電動(dòng)機(jī)修理問答M.機(jī)械工業(yè)出版社,2007(8):43-495張磊.機(jī)械電子J.2009(5):71-725馬桂榮.煤礦機(jī)電J,2

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