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文檔簡介

第一節(jié)超臨界機組的熱力工作過程超臨界壓力機組已是世界上一項比較成熟的技術(shù),其效率比亞臨徑。按水循環(huán)方式分,鍋爐可分為自然循環(huán)爐、屢次強制循環(huán)爐、直600MW超臨界機組承受復(fù)合循600MW其次節(jié)超臨界鍋爐的進呈現(xiàn)狀與趨勢一、國內(nèi)外超臨界機組進展國外超臨界機組進展?fàn)顩r美國于19571125MW31MPa、621/566/538℃,由于初期直流鍋爐承受了過高的蒸汽參2070100301972年投運了首臺世界上單機1300MW19949據(jù)統(tǒng)計,截止1985年,美國絕大多數(shù)超臨界機組的主蒸汽參數(shù)為24.13MPa、主汽溫度和再熱溫度為538℃~566℃。1990年前后,超臨界機組的溫度和壓力又趨于提高。1963年投運首臺300MW300MW及以上的機組都承受超臨界技術(shù)。迄今,根本上形成300MW、500MW、800MW、1200MW等4個容量等級,參數(shù)根本保持在23.5MPa、540/540℃。超臨界機組占火電容量501200MW〔30~32〕MPa/580~600/580~600300℃。當(dāng)凝汽器壓力為〔3.4~3.6〕kPa44%~46%。日本進展超臨界機組雖然起步較晚20世紀(jì)60年月中期,但進展鮮亮的比照。日本于1967年從美國進口首臺600MW超臨界機組,兩年后仿制的同型機組就已投運;而1971年投運的600MW超臨界機組則有效地利用了日本自己的技術(shù)。80450MW24.1MPa/538/566℃,一次再熱;少數(shù)機組承受24.1MPa/538/538℃或24.1MPa/538/552/566℃,二次再熱。目前,日本超臨界機組已占其火電容量的50%以上,最大單機容量為1000MW數(shù)進展,蒸汽溫度多在566℃~593℃的范圍內(nèi)。1989年日本投運了世界上第1臺承受超超臨界參數(shù)的川越電廠131MPa566/566/566℃〔二次再熱。德國也是進展超臨界技術(shù)最早的國家之一,但其單機容量較小。195629.3MPa600℃〔無再熱117MW1972430MW〔24.5MPa535/535℃〕年來很重視進展超臨界機組,目前最具有代表性的是1992年投運的斯道丁格電站5535MW26.2MPa、545/56243%。國際上通常把主蒸汽壓力在28MPa以上和主蒸汽、再熱蒸汽溫度在580〔highefficiencysupercritical〕機組或高參數(shù)超臨界〔advancedsupercritical〕開發(fā)的耐熱鋼種。國內(nèi)超臨界機組進展?fàn)顩r我國自80年月開頭引進超臨界壓力機組,600MW超臨界機組在上海石洞口其次發(fā)電廠于1992年投入運行以來,抑制了很多技術(shù)上的難關(guān),機組到達設(shè)計指標(biāo),經(jīng)濟效益良好。前幾年國內(nèi)先后引進的多臺300MW500MW600MW800MW等超臨件和根底。600MW量600MW的需求和國內(nèi)已有亞臨界600MW火電機組產(chǎn)品的實際狀況〔有些配套可以通用〕,我國進展超臨界火電機組的起步容量定為600MW;從技術(shù)性、經(jīng)濟性以及機組配用材料方面考慮,參數(shù)初步定24~25MPa538℃~566℃、一次再熱。超臨界壓力鍋爐蒸發(fā)受熱面〔水冷壁〕有垂直管屏和螺旋管圈兩800MW超臨界鍋爐水冷壁大多承受螺旋管圈式。超臨界鍋爐的總體布置形式有兩種,即倒U形和T形。倒U形布b增長的速度比鍋爐容量D增長的慢,故b/D值隨鍋爐容量D增大而削減。另一方面,鍋爐的蒸汽量和燃燒形成的煙氣量隨鍋爐容量增大而增鍋爐占地面積大。CE技術(shù)公司承受直流煤粉燃燒器切圓燃燒方式。目前我國制造的國產(chǎn)引進型300MW、600MW爐膛出口以后受熱面的熱偏差增大。我國引進的俄羅斯造超臨界鍋爐,承受了多種形式的磨煤機,華能南京電廠2×300MW機組承受俄羅斯傳統(tǒng)的球磨機、中儲式熱風(fēng)送粉系統(tǒng);伊敏發(fā)電廠500MW它按燃用煙煤設(shè)計的鍋爐均承受MPS的是HP中速磨冷一次風(fēng)機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。中速磨煤機的煤種適應(yīng)性雖然不如低速球磨機那樣廣泛,但在其適用的煤種范圍,卻比球磨機有重量輕、占地小、投資省、耗電低、金屬磨耗低和噪音小等優(yōu)前我國300MWRPMPSHPRP隨著節(jié)約能源和保護環(huán)境的要求日益迫切,在我國大力進展超臨兩次可提高效率1.5%~2%。承受兩次再熱的主要問題是:系統(tǒng)簡單,受熱面布置較困難;初投資增加;再熱汽溫調(diào)整簡單。二、超臨界火電技術(shù)的進展趨勢國外超超臨界機組為進一步降低能耗和削減CO2達1300MW,最高效率達49也正趨于成熟,國外超超臨界機組進展的近期目標(biāo)為1000MW級機組,參數(shù)為31MPa、600/600/600℃,并正在向更高的水平進展。一些汽初溫將提高到700℃,再熱汽溫達720℃,相應(yīng)的壓力也將從目前的30MPa左右提高到35~40MPa,機組供電效率有望到達50%~55%。界火電技術(shù)的工程“ADVANCED“700〕PFPPOWERPLANT〔即先進的“700℃”PF電廠,該工程主要有兩個目標(biāo):使燃燒粉煤〔PF〕電廠的凈效率由47%提高到55%〔對于低海水冷卻水溫度〕或52%左右〔對于內(nèi)陸地區(qū)和冷卻塔;降低燃煤電站的造價。歐洲各國約有40個單位參與了這個工程的工作,其中有26家是設(shè)備制造商〔包括汽輪機、鍋爐、主要輔機和材料等制造商,其它則分別是有關(guān)的爭論機構(gòu)、大學(xué)、電力公司等部門。該工程從1998年開頭,分為8個階段,估量在2023年完成。在此還應(yīng)特別說明的是,依據(jù)世界上先進熱級數(shù)等等。國內(nèi)超超臨界機組華能浙江玉環(huán)電廠一期工程建設(shè)兩臺100萬千瓦級超超臨界燃煤2023年下半年和2023煤發(fā)電機組煤耗低、環(huán)保性能較好、技術(shù)含量高,是國際上燃煤發(fā)電上海汽輪發(fā)電機供貨,其技術(shù)支持方為德國西門子公司。華能玉環(huán)電廠鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓垂直管圈直流爐、一次再Π型鍋爐。鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量〔B-MCR〕2950t/h。鍋爐出口蒸汽參數(shù)渣,慎重地選擇爐膛容積熱負荷為82.7kW/m3,爐膛斷面熱負荷為4.59MW/m2。鍋爐承受帶啟動循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動系統(tǒng)。燃燒方式采PM-MACT型八角反向雙切圓布置的搖擺燃燒器。承受該燃燒器NOX

的排放量低于360mg/Nm3。過熱器系統(tǒng)共有三級噴水減溫。再熱器分為低溫再熱器和高溫再熱圈可疏水型。受熱面主要材料的選擇是成敗的關(guān)鍵,高溫過熱器、末級再熱器受熱面的主要材料為Super304H和HR3CSuper304H高溫下許用應(yīng)力較高,但在抗蒸汽氧化及抗煙氣高溫腐蝕上比HR3C稍差,玉環(huán)電廠鍋爐承受了抗氧化性更好的成熟材料同HR3CSuper304HSuper304H作噴丸處理后用于金屬溫度較低區(qū)域,易氧化的高溫區(qū)則承受HR3C。第三節(jié)超臨界鍋爐機組的技術(shù)特點一、超臨界火電機組的參數(shù)、容量及效率水的臨界狀態(tài)點的參數(shù)為22.115MPa、374.15℃。理論上認為,狀況下,特別在臨界點四周,水的質(zhì)量定壓熱容Cp值會有較顯著的循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)也可以提高循環(huán)的熱效率。實際上,蒸汽動力裝置的進展和進步始終是以提高參數(shù)為目的的。另外,在蒸汽參數(shù)一樣的狀況下,機組容量增加,其熱耗率會有承受超臨界參數(shù)有可能是不經(jīng)濟的。機組的熱效率相比,在理論上承受超臨界參數(shù)可提高效率2%~2.5%,承受超超臨界參數(shù)可提高4%~5%。目前,世界上先進的超47%~49%。二、超臨界火電機組的運行敏捷性與牢靠性目前先進的大容量超臨界機組具有良好的啟動、運行和調(diào)峰性〔30%~90%額定負荷〕內(nèi)變壓運行,變負荷速率多為5%/min。美國《發(fā)電198071臺超臨界機組和27等效可用率和強迫停運率已無差異。據(jù)美國EPRI的統(tǒng)計,容量為〔600~835〕MW90%1300MW二次中間再熱的燃煤超臨界機組整機可用率為%,有的還要高一些;有1ABB公司制造的1300MW超臨界機組甚至制造過安全運行605的運行牢靠性指標(biāo)已經(jīng)不低于亞臨界機組,有的甚至更高。三、超臨界機組的投資造價比較一般認為超臨界機組的造價比亞臨界機組大約增加3%~10%于所不同,因此,造價增加的幅度不同。四、水冷壁管圈型式傳統(tǒng)的觀念認為只有螺旋管圈水冷壁才能滿足全爐膛變壓運行流淌的穩(wěn)定性。系統(tǒng)中發(fā)生膜態(tài)沸騰和在水冷壁管入口處設(shè)置節(jié)流圈使其管內(nèi)流量20237臺垂直管圈水冷壁高效超臨界鍋爐在運行中。五、承壓部件材質(zhì)的選擇的鐵素體鋼和改進的奧氏體鋼。理的材料制成,現(xiàn)代超臨界鍋爐水冷壁通常承受的鋼種為T22/13CrMo44。這種材料就水冷壁而言,最高許用溫度460~470℃,28MPa/580℃/580承受這種材料還是可行的。Cr-Mo鋼的最大缺乏是其高溫蠕變斷裂強度低,隨著參HCM2S鋼不僅具有優(yōu)于常規(guī)低鉻鐵素體鋼的高2.25Cr-1Mo鋼的可焊性,也不需要焊前預(yù)熱和焊后熱處理。HCM2SASMESA213-T23鋼,可用T22鋼用于更高的蒸汽參數(shù)。對于過熱器、再熱器出口集箱及其連接收道,當(dāng)前所用的P22/X20CrMoV121理的壁厚和管徑范圍內(nèi),其極限許用溫度略高于550℃。假設(shè)承受改善9%CrP91580℃。用P91效益格外可觀。在集箱領(lǐng)域中,對P91的進一步改進,一代9%~12%Cr系鋼按其高溫蠕變,斷裂強度已經(jīng)進入奧氏體鋼的溫度NF616和HCM12A等。對于過熱器、再熱器管束,在600℃/600℃的汽溫條件下,其最高管壁溫度到達650~670℃,因此選用奧氏體是溫段承受20-25CrHR3C,NF709,TempaloyA-3。這種材料賜予足夠的蠕變斷裂強度,且由于含Cr高能很好地抗高溫管壁薄,產(chǎn)生熱疲乏的可能性不大。六、二次中間再熱的調(diào)溫方式和受熱面的合理配置п型和塔式兩種п在尾部3個分煙道中,熱段布置在水平煙道中,通過搖擺式燃燒器、再循環(huán)空氣預(yù)熱器。第四節(jié)本廠國產(chǎn)600MW超臨界鍋爐技術(shù)特點一、鍋爐主要參數(shù)和性能主要參數(shù)本廠國產(chǎn)600MW超臨界機組承受DG1900/25.4-II1型鍋爐,其主要技術(shù)參數(shù)如下。鍋爐主要參數(shù):過熱蒸汽:最大連續(xù)蒸發(fā)量(B-MCR)額定蒸發(fā)量(BRL)額定蒸汽壓力額定蒸汽溫度再熱蒸汽:蒸汽流量(B-MCR/BRL)進口/出口蒸汽壓力(BRL)進口/出口蒸汽溫度(BRL)

1900t/h1807.9t/h25.4MPa.g571℃1607.6/1525.5t/h4.71/4.52MPa.a4.47/4.29MPa.a321/569℃315/569℃給水溫度(B-MCR/BRL) 282/280℃本廠國產(chǎn)600MW超臨界鍋爐的效率也到達了較高的水平,本廠600MW超臨界鍋爐的主要熱力特性計算結(jié)果如下:鍋爐熱力特性(B-MCR工況):LG

4.51%氫燃燒生成水熱損失LH0.38%燃料中水份引起的熱損失Lmf0.08%LmA0.06%Luc0.70%LR0.17%LuA0.30%計算熱效率(按低位發(fā)熱量)Lmm保證熱效率(按低位發(fā)熱量)

89.47%(ASMEPTC4.1計算)93.8%%燃料消耗量

BRL工況 不低于93.49 %266600kg/h燃燒器區(qū)域壁面熱負荷

91kW/m34.98MW/m21.66MW/m2空氣預(yù)熱器進風(fēng)溫度(一次/二次風(fēng))28/20℃空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度

324℃337℃α爐膛出口過??諝庀禂?shù)α

1.151.14空氣預(yù)熱器出口煙氣修正前溫度124℃空氣預(yù)熱器出口煙氣修正后溫度118℃2.鍋爐給水及蒸汽品質(zhì)補給水量:正常時〔2.鍋爐給水及蒸汽品質(zhì)補給水量:正常時〔按B-MCR的1%計〕19t/h起動時清洗用水(按B-MCR的25%計)475t/h補給水制備方式:一級除鹽加混床系統(tǒng)。鍋爐給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(按CWT計)總硬度 ~0μmol/l溶解氧〔化水處理后〕30~200μg/l鐵銅油≤10μg/l≤5μg/l≤15μg/l~0mg/lPH8.0~9.0電導(dǎo)率25℃≤0.2μS/cm鈉≤5μg/l3.鍋爐根本性能要求鍋爐運行方式:帶根本負荷并具有良好的調(diào)峰力量。制粉系統(tǒng):承受中速磨正壓直吹冷一次風(fēng)制粉系統(tǒng),每爐配6臺HP磨煤機〔5臺運行,1臺備用,煤粉細度按200目篩通過量為75%。2×50%B-MCR調(diào)速汽動給水泵和一臺30%B-MCR汽輪機旁路系統(tǒng):暫按承受30%容量二級串聯(lián)旁路考慮??諝忸A(yù)熱器進風(fēng)加熱方式:承受熱風(fēng)再循環(huán)。6500小時,年可用小時數(shù)不小于7800小時。2%。鍋爐強迫停用率計算公式如下:強迫停運小時強迫停用率= ×100%機組運行模式符合以下方式負荷每年小時數(shù)100%420075%212050%118040%300鍋爐完全能適應(yīng)設(shè)計煤種和校核煤種。燃用設(shè)計煤種,在BRL工93.49%〔按低位發(fā)熱值。在全部高加停運時,鍋爐的蒸汽參數(shù)保持在額定值,各受熱面不超溫,蒸發(fā)量滿足汽輪機在此條件下到達額定出力。鍋爐在燃用設(shè)計煤種時,滿足負荷在不大于鍋爐的35%B-MCR時,100%的要求。鍋爐負荷變化率能夠滿足下述要求:在50%~100%B-MCR時,不低于±5%B-MCR/分鐘在30%~50%B-MCR時,不低于±3%B-MCR/分鐘在30%B-MCR以下時,不低于±2%B-MCR/分鐘負荷10%汽機額定功率過熱器和再熱器溫度掌握范圍,過熱汽溫在35%~100%B-MCR、再熱汽溫在50%~100%B-MCR負荷范圍時,保持穩(wěn)定在額定值,偏差不超過±5℃。鍋爐燃燒室的設(shè)計承壓力量為±5800Pa爆,瞬時不變形承載力量為±8700Pa。因燃燒室空氣動力場分布不均或其他緣由產(chǎn)生的煙溫偏差,在爐50℃。假設(shè)實測值超過該值,保證受熱面不超溫,實行防止結(jié)焦的措施。過熱器和再熱器兩側(cè)出口的汽溫偏差小于10偏差的措施:(1)爐膛設(shè)計合理,較高的爐膛高度,前后墻均勻布置燃燒器,對沖燃燒,削減爐膛出口煙溫偏差;(2)過熱器系統(tǒng)設(shè)置一置合理,削減蒸汽側(cè)的熱力偏差;(3)再熱器布置合理,設(shè)置一次左右穿插。B-MCR工況計算)。B-MCR工況計算)。0.23MPa(按B-MCR工況計算)。水1.83MPa(B-MCR工況計算)。鍋爐兩次大修間隔大于5年,小修間隔大于2年。燃燒器防磨件及省煤器防磨板等使用壽命大于50000小時。80000小時。鍋爐各主要承壓部件的使用壽命大于30年,受煙氣磨損的低溫對流受熱面的使用壽命到達100000小時,空氣預(yù)熱器的冷段蓄熱元件的使用壽命不低于50000小時。滿足以下要求:冷態(tài)起動 溫態(tài)起動 2~3小時熱態(tài)起動 1~1.5小時極熱態(tài)起動<1小時鍋爐機組在30年的壽命期間,允許的啟停次數(shù)不少于下值:冷態(tài)起動(停機超過72小時) >500次溫態(tài)起動(停機72小時內(nèi)) >4000次熱態(tài)起動(停機10小時內(nèi)) >5000次極熱態(tài)起動〔停機1小時內(nèi)〕 >150次負荷階躍 >12023次按上述啟動次數(shù)計算的鍋爐壽命損耗見下表。其總的壽命消耗不大于70%。啟開工況設(shè)計次數(shù)點火至滿負荷時間(min)壽命消耗率%冷態(tài)5004801.5×10-2溫態(tài)40001956.2×10-3熱態(tài)5000965.8×10-3極熱態(tài)500661.5×10-2負荷階躍12023——合計63.55%二、整體布置圖1-2是本廠600MW吊構(gòu)造,平衡通風(fēng),露天布置。鍋爐的循環(huán)系統(tǒng)由啟動分別器、貯水罐、下降管、下水連接收、水冷壁上升管、及汽水連接收等組成。在負荷≥30%B-MCR后,直流動旁路系統(tǒng),帶啟動循環(huán)泵或不帶啟動循環(huán)泵的簡化啟動系統(tǒng)。爐膛水冷壁分上下兩局部,下部水冷壁承受全焊接的螺旋上升膜渡方式承受中間混合集箱形式。螺旋水冷壁類似于水平管壁,與垂直水冷壁相比,其自身能支撐與垂直搭接板之間相對脹差較小,剛性梁與水冷壁相對滑動。溫特性。過熱器主要由在尾部豎井后煙道內(nèi)圖1-2 DG1900/25.4-Ⅱ2型鍋爐總圖的水平對流低溫過熱器、爐膛上部的屏式過熱器和末級過熱器等組通過尾部雙煙道平行煙氣擋板調(diào)整。水平低溫過熱器和水平低溫再熱器均通過包墻系統(tǒng)引出的吊掛管懸吊到大板梁上。燃燒器多承受前后墻對沖分級燃燒技術(shù)。在爐膛前后墻各分3層NOx636只燃燒器。在最上層燃燒器的上部布置了燃盡風(fēng)噴口〔AAP有12只啟動油槍,用于啟動和維持低負荷燃燒。依據(jù)不同的燃煤特性,1230%B-MCR三、鍋爐技術(shù)特點指導(dǎo)思想:運行,鍋爐各部份〔省煤段、蒸發(fā)段、過熱和再熱段〕的吸熱量和比因此須留意升降負荷時,鍋爐消滅的過燒和欠燒現(xiàn)象的影響。流速。水冷壁管金屬超溫爆管。B-MCR工況流量安排,導(dǎo)致流淌工況惡化,故須限制省煤器的吸熱量。它引起水冷壁管圈吸熱不均導(dǎo)致溫度偏差增大。止頻繁變化引起承壓件上消滅疲乏破壞??紤]較大的減溫器容量,同時還要保證各種負荷下的噴水量。整個鍋爐的設(shè)計及布置具有如下的特點:鍋爐具有快速啟動力量,帶根本負荷并參與調(diào)峰;鍋爐啟動系統(tǒng)不帶循環(huán)泵〔BCP經(jīng)濟合理;繁啟動,變壓運行;鍋爐承受復(fù)合變壓運行模式,較低負荷電廠效率高;爐膛結(jié)焦,煤粉在爐內(nèi)又具有足夠的停留時間,使煤粉能充分燃燒;〔包括冷灰斗螺旋膜式管圈和上部垂直膜式壁構(gòu)造,螺旋膜式管圈全部承受內(nèi)螺紋管,流速低,流淌阻力??;承受HT-NR3NOx低;

旋流式燃燒技術(shù),可確保NOx

的排放最在煙道外,不受高溫?zé)煔鈿饬鳑_刷;過熱器和再熱器穿墻的爐頂密封可適應(yīng)在過熱器和再熱器至最小。四、鍋爐主要系統(tǒng)水汽流程自給水管路出來的水由爐前左側(cè)進入位于尾部豎井后煙道下部的/水平煙道包墻、1-3。去中壓缸去高壓缸⑧ ④ ⑤ ⑦⑨ ③⑥①來自高壓加熱器②來自高壓缸①省煤器

②爐膛 ③低溫過熱器 ④屏式過熱器 ⑤末級過熱器⑦高溫再熱器 ⑧汽水分別器 ⑨儲水罐圖1-3 鍋爐水汽流程圖間和屏式過熱器與高溫過熱器之間。內(nèi)的高溫再熱器后,從再熱器出口集箱引出至汽機中壓缸。再熱蒸汽溫度的調(diào)整通過位于省煤器和低溫再熱器前方的煙氣調(diào)整擋板進展掌握,在低溫再熱器出口管道上布置再熱器微調(diào)噴水減溫器作為事故狀態(tài)下的調(diào)整手段。煙、風(fēng)流程送風(fēng)機將空氣送往兩臺三分倉空預(yù)器,鍋爐的熱煙氣將其熱量傳后進入布置在前后墻的煤粉燃燒器,受熱的二次風(fēng)進入燃燒器風(fēng)箱,二次風(fēng)進入燃燒器上部的燃燼風(fēng)噴口。由燃料燃燒產(chǎn)生的熱煙氣將熱傳遞給爐膛水冷壁和屏式過熱器,除塵器,流向煙囪,排向大氣。給水系統(tǒng)2×50%B-MCR30%B-MCR調(diào)速給水泵。減溫水管路過熱器噴水系統(tǒng):減溫水取自省煤器出口連接收,過熱器減溫水總管路上設(shè)有1只DN250的電動閘閥〔進口1只DN200的電動閘閥〔進口1只″氣動調(diào)整閥〔進口,供調(diào)整減溫水流量用,在1只DN100152t/h152t/h。再熱器噴水系統(tǒng):作為再熱器事故狀態(tài)下掌握再熱蒸汽溫度的噴1DN100然后分成兩路,每路上均設(shè)置一只2″氣動調(diào)整閥〔進口,調(diào)整閥1DN6596t/h,鍋爐在正常運行狀況,一般此系統(tǒng)不投入運行。疏水鍋爐疏水集合集箱位于爐右側(cè)K3-K4出口集箱、水冷壁混合集箱、儲水罐下部連接收、頂棚出口集箱、包墻出口集箱、低過進口集箱、屏過進出口集箱、高過出口集箱、再熱2〔進口。取樣過熱器出口連接收上,分別器儲水罐疏水管路上還設(shè)有一個取樣點。全部取樣配供2個1”串連的手動截止閥〔進口,供給直管工地布置。放空氣器出口管路、頂棚出口至包墻連接收、吊掛管出口連接收、低過出口連接收、屏過出口連接收、高過出口連接收、低再出口連接收以及2個Dn20〔電動、手動各一個。充氮間,作為停爐時鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器充氮保護用。吹灰系統(tǒng)為了保持鍋爐各級受熱面的清潔,供給了足夠數(shù)量的爐膛吹灰器器,分布在爐膛、水平煙道、后豎井、省煤器區(qū)域。

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