JP2000354381A - 電力変換器の故障モニタ装置 - Google Patents
電力変換器の故障モニタ装置Info
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- JP2000354381A JP2000354381A JP11162018A JP16201899A JP2000354381A JP 2000354381 A JP2000354381 A JP 2000354381A JP 11162018 A JP11162018 A JP 11162018A JP 16201899 A JP16201899 A JP 16201899A JP 2000354381 A JP2000354381 A JP 2000354381A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マイクロコンピュータの演算数を低減し、モニ
タ用メモリ容量の低減を図ると共に、故障発生時のアナ
ログモニタ信号を正確に再生し、スイッチング素子の故
障原因の追跡時間を大幅に短縮させることにある。 【解決手段】一定周期のパルスを出力するクロック発生
器と、ゲートパルスのエッジ検出時と時刻データを生成
する時刻カウンタと、エッジを検出時のアナログモニタ
信号データとその検出時刻を格納するモニタメモリと、
モニタ再生時に前記各データと各時刻データをリンクさ
せるアドレスを管理するアドレスカウンタと、これらの
動作を制御するマイクロコンピュータを有する。
タ用メモリ容量の低減を図ると共に、故障発生時のアナ
ログモニタ信号を正確に再生し、スイッチング素子の故
障原因の追跡時間を大幅に短縮させることにある。 【解決手段】一定周期のパルスを出力するクロック発生
器と、ゲートパルスのエッジ検出時と時刻データを生成
する時刻カウンタと、エッジを検出時のアナログモニタ
信号データとその検出時刻を格納するモニタメモリと、
モニタ再生時に前記各データと各時刻データをリンクさ
せるアドレスを管理するアドレスカウンタと、これらの
動作を制御するマイクロコンピュータを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流を交流に、ま
たは、交流を直流に変換する電力変換器の故障をモニタ
リングする電力変換器の故障モニタ装置に関する。
たは、交流を直流に変換する電力変換器の故障をモニタ
リングする電力変換器の故障モニタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数のスイッチング素子を使用する電力
変換器には、素子の故障解析用にゲートパルスや素子の
電流，電圧値等のアナログモニタ信号の状態をモニタリ
ングする故障モニタ装置が設置されている。
変換器には、素子の故障解析用にゲートパルスや素子の
電流，電圧値等のアナログモニタ信号の状態をモニタリ
ングする故障モニタ装置が設置されている。
【０００３】従来の故障モニタ装置では、特開平9−289
780 号に記載されているようにゲートパルスを高速（数
μｓ）にサンプリングして、変化を検出したら検出時の
ゲートパルスのデータと検出時間を一緒にモニタメモリ
に格納する故障モニタ装置があるが、ゲートパルス以外
のアナログモニタ信号（電力変換器の直流入力電流また
は電圧もしくは出力電流等のアナログ信号）について
は、図５に示すようにゲートパルスとは非同期、かつ２
５０μｓ程度の周期トリガでＡ／Ｄ変換後、モニタメモ
リに格納している。そして、故障発生時は故障モニタか
らパソコンにモニタデータを転送し、ゲートパルスとア
ナログモニタ信号をグラフィク表示して故障時の動作を
確認，原因解析を行う。
780 号に記載されているようにゲートパルスを高速（数
μｓ）にサンプリングして、変化を検出したら検出時の
ゲートパルスのデータと検出時間を一緒にモニタメモリ
に格納する故障モニタ装置があるが、ゲートパルス以外
のアナログモニタ信号（電力変換器の直流入力電流また
は電圧もしくは出力電流等のアナログ信号）について
は、図５に示すようにゲートパルスとは非同期、かつ２
５０μｓ程度の周期トリガでＡ／Ｄ変換後、モニタメモ
リに格納している。そして、故障発生時は故障モニタか
らパソコンにモニタデータを転送し、ゲートパルスとア
ナログモニタ信号をグラフィク表示して故障時の動作を
確認，原因解析を行う。
【０００４】しかし、ゲートパルスのモニタデータとア
ナログモニタ信号のデータが別々のスケール，タイミン
グでサンプリングされているとモニタ表示を同一画面で
行った場合、ゲートパルスの異常時にアナログモニタ信
号の変化が見られず、故障発生時点の現象が正確に表示
されないため、スイッチング素子の破壊原因の断定，対
策等に時間を費やす場合がある。
ナログモニタ信号のデータが別々のスケール，タイミン
グでサンプリングされているとモニタ表示を同一画面で
行った場合、ゲートパルスの異常時にアナログモニタ信
号の変化が見られず、故障発生時点の現象が正確に表示
されないため、スイッチング素子の破壊原因の断定，対
策等に時間を費やす場合がある。
【０００５】また、アナログ信号等の波形を記録する装
置として特開昭57−33363 号に記載されているような、
信号の変化時に高速のサンプリングで波形を記録する装
置もあるが、サンプリングをゲートパルスと非同期に行
うと、必要の無い正常な波形も記録したり、ゲートパル
スの異常時にモニタのサンプリングがずれると、必要な
アナログモニタ信号の変化を確実に記録できない場合も
ある。
置として特開昭57−33363 号に記載されているような、
信号の変化時に高速のサンプリングで波形を記録する装
置もあるが、サンプリングをゲートパルスと非同期に行
うと、必要の無い正常な波形も記録したり、ゲートパル
スの異常時にモニタのサンプリングがずれると、必要な
アナログモニタ信号の変化を確実に記録できない場合も
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】正常時は、ゲートパル
スの変化に比べアナログ信号の変化は非常に少ない上
に、Ａ／Ｄ変換後のモニタデータ量が１回あたり８bit
以上と多いので、そのままゲートパルスと同様に全ての
アナログモニタ信号を格納していくとモニタメモリの容
量が増大する。またゲートパルスにのみ同期させると、
ゲートパルスの変化がない場合、アナログ信号もモニタ
されなくなってしまう。
スの変化に比べアナログ信号の変化は非常に少ない上
に、Ａ／Ｄ変換後のモニタデータ量が１回あたり８bit
以上と多いので、そのままゲートパルスと同様に全ての
アナログモニタ信号を格納していくとモニタメモリの容
量が増大する。またゲートパルスにのみ同期させると、
ゲートパルスの変化がない場合、アナログ信号もモニタ
されなくなってしまう。
【０００７】本発明の課題は、異常時にゲートパルスと
同期したアナログモニタ信号をサンプリングすることに
より、故障解析に必要なアナログモニタ信号のデータの
みを多くモニタできるようにして、故障原因の究明と対
策にかかる時間を短縮することにある。
同期したアナログモニタ信号をサンプリングすることに
より、故障解析に必要なアナログモニタ信号のデータの
みを多くモニタできるようにして、故障原因の究明と対
策にかかる時間を短縮することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】正常時は、従来と同様に
一定周期（２５０μｓ程度）でアナログモニタ信号のサ
ンプリングを行い、異常検出時（故障モニタ装置以外か
らの異常検出信号の変化やゲートパルスの異常パターン
検出）には、ゲートパルスの変化毎にモニタすることで
解析される。
一定周期（２５０μｓ程度）でアナログモニタ信号のサ
ンプリングを行い、異常検出時（故障モニタ装置以外か
らの異常検出信号の変化やゲートパルスの異常パターン
検出）には、ゲートパルスの変化毎にモニタすることで
解析される。
【０００９】本発明は、異常時に集中してモニタデータ
の収集を行うので、故障解析に必要な異常時のアナログ
モニタ信号の変化が正確になり、故障原因の追跡と対策
にかかる時間を短縮することができる。
の収集を行うので、故障解析に必要な異常時のアナログ
モニタ信号の変化が正確になり、故障原因の追跡と対策
にかかる時間を短縮することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例であり、
交流誘導モータを駆動する電力変換器（インバータ）の
故障モニタ装置を示す。尚、対象とする電力変換器は、
静止形のインバータ（ＳＩＶ）や交流を直流に変換する
コンバータであってもよい。
交流誘導モータを駆動する電力変換器（インバータ）の
故障モニタ装置を示す。尚、対象とする電力変換器は、
静止形のインバータ（ＳＩＶ）や交流を直流に変換する
コンバータであってもよい。
【００１１】図１において、電力変換器は、三相の場
合、直流電源６の間に直列接続した二つのスイッチング
素子（ＩＧＢＴ等のスイッチング素子）４を三相分とし
て、各相のスイッチング素子４の直列接続先から負荷と
なる交流誘導モータ５に接続する。各々のスイッチング
素子４のＰＷＭ生成部２から出力されるＰＷＭ変調信号
をゲートドライブ３に入力し、ゲートドライブ３からの
ゲートパルス信号をスイッチング素子４のゲートに印加
する。本実施例の故障モニタ装置１には、ゲートパルス
信号及び電力変換器の出力電流（または電圧）等のアナ
ログモニタ信号と故障検知信号が入力する。図１では便
宜上、一つのスイッチング素子に関しての故障モニタ装
置についてしか記載していないが、当然ながら全素子に
ついて行うことは勿論である。
合、直流電源６の間に直列接続した二つのスイッチング
素子（ＩＧＢＴ等のスイッチング素子）４を三相分とし
て、各相のスイッチング素子４の直列接続先から負荷と
なる交流誘導モータ５に接続する。各々のスイッチング
素子４のＰＷＭ生成部２から出力されるＰＷＭ変調信号
をゲートドライブ３に入力し、ゲートドライブ３からの
ゲートパルス信号をスイッチング素子４のゲートに印加
する。本実施例の故障モニタ装置１には、ゲートパルス
信号及び電力変換器の出力電流（または電圧）等のアナ
ログモニタ信号と故障検知信号が入力する。図１では便
宜上、一つのスイッチング素子に関しての故障モニタ装
置についてしか記載していないが、当然ながら全素子に
ついて行うことは勿論である。
【００１２】次に、故障モニタ装置１の詳細について説
明する。図２は、その故障モニタ装置１のハードウェア
のブロック図を示す。
明する。図２は、その故障モニタ装置１のハードウェア
のブロック図を示す。
【００１３】図２において、７はクロック発生器、８は
ゲートパルス及びフィードバックパルスの変化点検出回
路、９はゲートパルス及びフィードバックパルスの異常
パターン検出回路、１０はフリーランタイマ、１１はＡ
／Ｄ変換器、１２はアドレスカウンタ、１３はモニタデ
ータ格納用メモリ、１４はマイクロコンピュータ、１５
はページレジスタを示す。太線はアドレスバスおよびデ
ータバス、細線は制御信号ラインを示す。モニタデータ
格納用メモリ１２は、図３のようにハードウェアが書き
込むエリア（ページ）と、ソフトウェアが書き込むエリ
ア（ページ）からなる。図３において、ハードウェアが
書き込むエリアとして、ページ１〜７を示し、各ページ
１毎に１回目ハードデータ〜７回目ハードデータを書き
込む。ここで、各ページのアドレスには、それぞれ時刻
データアナログデータを書き込む。また、ソフトウェア
が書き込むエリアとして、ページ８を示し、このページ
には１回目〜７回目故障ソフトデータがあり、それぞれ
の故障ソフトデータとして故障発生時のハードウェアデ
ータのアドレスカウンタ値，故障発生時刻データを書き
込む。
ゲートパルス及びフィードバックパルスの変化点検出回
路、９はゲートパルス及びフィードバックパルスの異常
パターン検出回路、１０はフリーランタイマ、１１はＡ
／Ｄ変換器、１２はアドレスカウンタ、１３はモニタデ
ータ格納用メモリ、１４はマイクロコンピュータ、１５
はページレジスタを示す。太線はアドレスバスおよびデ
ータバス、細線は制御信号ラインを示す。モニタデータ
格納用メモリ１２は、図３のようにハードウェアが書き
込むエリア（ページ）と、ソフトウェアが書き込むエリ
ア（ページ）からなる。図３において、ハードウェアが
書き込むエリアとして、ページ１〜７を示し、各ページ
１毎に１回目ハードデータ〜７回目ハードデータを書き
込む。ここで、各ページのアドレスには、それぞれ時刻
データアナログデータを書き込む。また、ソフトウェア
が書き込むエリアとして、ページ８を示し、このページ
には１回目〜７回目故障ソフトデータがあり、それぞれ
の故障ソフトデータとして故障発生時のハードウェアデ
ータのアドレスカウンタ値，故障発生時刻データを書き
込む。
【００１４】続いて、動作を説明する。マイクロコンピ
ュータ１４がモニタメモリ１３にモニタデータを書き込
むページ（ページアドレス）をページレジスタ１５設定
してから、モニタスタート信号を出力する。一方、クロ
ック発生器７からはエッジを検出するゲートパルス幅よ
り十分短い周期（本例では、ＩＧＢＴのスイッチング周
波数が数ｋＨｚに対してクロック周波数は１.２５ＭＨ
ｚ とする。）のクロックパルスを出力する。
ュータ１４がモニタメモリ１３にモニタデータを書き込
むページ（ページアドレス）をページレジスタ１５設定
してから、モニタスタート信号を出力する。一方、クロ
ック発生器７からはエッジを検出するゲートパルス幅よ
り十分短い周期（本例では、ＩＧＢＴのスイッチング周
波数が数ｋＨｚに対してクロック周波数は１.２５ＭＨ
ｚ とする。）のクロックパルスを出力する。
【００１５】まず故障検知信号が無い場合、パルストリ
ガが出力されず、タイマ１０が出力するタイマトリガに
より周期的にアドレスカウンタ１２を作動させ、（ペー
ジレジスタ値＋アドレスカウンタ値）番地にＡ／Ｄ変換
器１１の出力と、その時のタイマ１０が出力する時刻デ
ータ（相対時刻）を、図３に示すように格納する。以降
故障検知がない状態が続くと、この動作が繰り返され、
前に書かれたデータは上書きされる。
ガが出力されず、タイマ１０が出力するタイマトリガに
より周期的にアドレスカウンタ１２を作動させ、（ペー
ジレジスタ値＋アドレスカウンタ値）番地にＡ／Ｄ変換
器１１の出力と、その時のタイマ１０が出力する時刻デ
ータ（相対時刻）を、図３に示すように格納する。以降
故障検知がない状態が続くと、この動作が繰り返され、
前に書かれたデータは上書きされる。
【００１６】次に故障検知信号やゲートパルスの異常パ
ターンがある場合、変化点検出８でゲートパルスの変点
を検出した時に、異常パターン検出９か外部からの故障
検知信号があれば、パルストリガが出力されゲートパル
スの変化点ごとにアドレスカウンタ１２を作動させ、
（ページレジスタ値＋アドレスカウンタ値）番地にＡ／
Ｄ変換器１１の出力と、その時のタイマ１０が出力する
時刻データ（相対時刻）を、図３に示すように格納す
る。
ターンがある場合、変化点検出８でゲートパルスの変点
を検出した時に、異常パターン検出９か外部からの故障
検知信号があれば、パルストリガが出力されゲートパル
スの変化点ごとにアドレスカウンタ１２を作動させ、
（ページレジスタ値＋アドレスカウンタ値）番地にＡ／
Ｄ変換器１１の出力と、その時のタイマ１０が出力する
時刻データ（相対時刻）を、図３に示すように格納す
る。
【００１７】マイクロコンピュータ１４は故障検知信号
を受け取ると、まず、図３の管理データすなわち故障発
生時のハードウェアデータのアドレスカウンタ値，故障
発生時刻データを格納してから、所定時間以内にモニタ
スタート信号の出力を止めて、ハードウェア及びソフト
ウェアの現在のデータの更新を停止する。そして、ペー
ジレジスタ１５の値をインクリメントしてハードウェア
が格納するモニタメモリ１３のページをページ２（２回
目ハードデータ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書
き込み領域を２回目故障ソフトデータに切り替えた後
に、再びモニタを開始する。以下同様に、故障検知があ
る場合には、ページレジスタ１５の値をインクリメント
して、順次ハードウェアがモニタデータを格納するモニ
タメモリ１３のページをページ３〜７（３〜７回目ハー
ドデータ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書き込み
領域を３〜７回目故障ソフトデータに切り替えた後に、
再びモニタを開始する。
を受け取ると、まず、図３の管理データすなわち故障発
生時のハードウェアデータのアドレスカウンタ値，故障
発生時刻データを格納してから、所定時間以内にモニタ
スタート信号の出力を止めて、ハードウェア及びソフト
ウェアの現在のデータの更新を停止する。そして、ペー
ジレジスタ１５の値をインクリメントしてハードウェア
が格納するモニタメモリ１３のページをページ２（２回
目ハードデータ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書
き込み領域を２回目故障ソフトデータに切り替えた後
に、再びモニタを開始する。以下同様に、故障検知があ
る場合には、ページレジスタ１５の値をインクリメント
して、順次ハードウェアがモニタデータを格納するモニ
タメモリ１３のページをページ３〜７（３〜７回目ハー
ドデータ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書き込み
領域を３〜７回目故障ソフトデータに切り替えた後に、
再びモニタを開始する。
【００１８】図４に二つのゲートパルス１，２とアナロ
グ信号モニタ中に、故障の発生によってゲート故障に至
った場合のモニタ結果の例を示す。異常検知信号が出力
されるとそのときのゲートパルスの変化点毎にパルスト
リガが出力され、異常時のアナログモニタ信号がゲート
パルスに同期してモニタメモリに集中的に収集される。
グ信号モニタ中に、故障の発生によってゲート故障に至
った場合のモニタ結果の例を示す。異常検知信号が出力
されるとそのときのゲートパルスの変化点毎にパルスト
リガが出力され、異常時のアナログモニタ信号がゲート
パルスに同期してモニタメモリに集中的に収集される。
【００１９】このように、本実施形態の故障モニタ装置
により、アナログモニタ信号を正確に再生すると同時
に、故障検知信号の発生時刻，モニタ信号に異常のあっ
た時刻、そして、アナログモニタ信号の観測結果によっ
て、何が起こったかを速やかに断定でき、その後、適切
な処置を施すことができる。
により、アナログモニタ信号を正確に再生すると同時
に、故障検知信号の発生時刻，モニタ信号に異常のあっ
た時刻、そして、アナログモニタ信号の観測結果によっ
て、何が起こったかを速やかに断定でき、その後、適切
な処置を施すことができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によって、ゲートパルスに同期し
たアナログ信号の変化をモニタできるので、ゲートの破
損事故が起きた場合に、異常時の詳細なアナログ信号の
状態を確認することができるため、原因追求時間が大幅
に短縮される。また必要最小限のサンプリングにより、
マイクロコンピュータの演算数を低減しモニタ用メモリ
容量の低減が図れ、経済的なシステム構成が図れる。
たアナログ信号の変化をモニタできるので、ゲートの破
損事故が起きた場合に、異常時の詳細なアナログ信号の
状態を確認することができるため、原因追求時間が大幅
に短縮される。また必要最小限のサンプリングにより、
マイクロコンピュータの演算数を低減しモニタ用メモリ
容量の低減が図れ、経済的なシステム構成が図れる。
【図１】本発明の一実施形態による電力変換器（インバ
ータ）の故障モニタ装置を示す図。
ータ）の故障モニタ装置を示す図。
【図２】本発明の故障モニタ装置のハードウェアブロッ
ク図。
ク図。
【図３】本発明の故障モニタ装置のモニタデータの構造
を示す図。
を示す図。
【図４】本発明の故障モニタ装置によるモニタ信号の例
を示す図。
を示す図。
【図５】従来の故障モニタ装置によるアナログモニタ信
号の例を示す図。
号の例を示す図。
１…故障モニタ装置、２…ＰＷＭ生成部、３…ゲートド
ライブ、４…スイッチング素子、７…クロック発生器、
８…変化点検出回路、９…異常パターン検出回路、１０
…タイマ、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…アドレスカウン
タ、１３…モニタメモリ、１４…マイクロコンピュー
タ、１５…ページレジスタ。
ライブ、４…スイッチング素子、７…クロック発生器、
８…変化点検出回路、９…異常パターン検出回路、１０
…タイマ、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…アドレスカウン
タ、１３…モニタメモリ、１４…マイクロコンピュー
タ、１５…ページレジスタ。
Claims (2)
- 【請求項１】複数のスイッチング素子を各々所定のゲー
トパルスにより駆動する電力変換器において、ゲートパ
ルスの変化点と故障検知信号およびゲートパルスの異常
パターンを検出し、そのときの時刻データと、電力変換
器の直流入力電流または電圧もしくは出力電流等のアナ
ログモニタ信号からなるデータを、それぞれ所定区間だ
けモニタデータとして順次メモリに格納し、故障事故が
起きた際にモニタデータを再生させることを特徴とする
電力変換器の故障モニタ装置。 - 【請求項２】複数のスイッチング素子を各々所定のゲー
トパルスにより駆動する電力変換器において、一定周期
のパルスを出力するクロック発生器と、前記クロックの
タイミングに基づいて、ゲートパルスの変化点を検出す
る回路と、ゲートパルスの異常パターンを検出する回路
と、故障検知信号によるパルストリガ検出時の時刻デー
タを生成する時刻カウンタと、前記回路がパルストリガ
を検出した時のアナログモニタ信号データと時刻データ
を格納するモニタメモリと、モニタ再生時にアナログモ
ニタデータと時刻データをリンクさせるアドレスを管理
するアドレスカウンタと、これらの動作を制御するマイ
クロコンピュータを有することを特徴とする電力変換器
の故障モニタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16201899A JP3793909B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 電力変換器の故障モニタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16201899A JP3793909B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 電力変換器の故障モニタ装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000354381A true JP2000354381A (ja) | 2000-12-19 |
| JP2000354381A5 JP2000354381A5 (ja) | 2005-02-17 |
| JP3793909B2 JP3793909B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=15746502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16201899A Expired - Fee Related JP3793909B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 電力変換器の故障モニタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3793909B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175610A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電力変換装置の故障監視装置 |
| JP2012019614A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Hitachi Ltd | 電力変換器の故障モニタ装置 |
| JP2014138482A (ja) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Denso Corp | 回路制御装置 |
| CN112947386A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-11 | 北京莱格牧机电有限责任公司 | 一种远程分布式变频器故障诊断系统 |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP16201899A patent/JP3793909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175610A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電力変換装置の故障監視装置 |
| JP2012019614A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Hitachi Ltd | 電力変換器の故障モニタ装置 |
| JP2014138482A (ja) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Denso Corp | 回路制御装置 |
| CN112947386A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-11 | 北京莱格牧机电有限责任公司 | 一种远程分布式变频器故障诊断系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3793909B2 (ja) | 2006-07-05 |
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