Top PDF Estudo de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência utilizando o método trapezoidal implícito

Estudo de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência utilizando o método trapezoidal implícito

Estudo de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência utilizando o método trapezoidal implícito

É comum que os sistemas de energia elétrica sejam submetidos a distúrbios, de pequena e grande intensidade. Pequenas perturbações na forma de alterações de carga ocorrem continuamente e, por isso, o sistema deve ser capaz de ajustar-se às mudanças nas condições e operar de forma satisfatória. A entrada ou a saída súbita de uma carga no sistema elétrico de potência, a ocorrência de faltas como curto-circuitos simétricos ou assimétricos ou a queda de linhas causam uma perturbação física no sistema que dependendo de sua intensidade pode instabilizá-lo. Esse tipo de distúrbio causa um desequilíbrio de potência, surgindo aceleração ou desaceleração angular dos rotores dos geradores, também ocasionado por um excesso ou falta de energia nos geradores síncronos, respectivamente. Com isso, os ângulos das máquinas irão se alterar no tempo na tentativa de restabelecer o novo equilíbrio de potência (BRETAS e ALBERTO, 2000). Para que não haja perda do ponto de estabilidade do sistema é necessário garantir que os dispositivos de proteção isolem o local de ocorrência da falta.
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Estudo de estabilidade transitória de sistemas elétricos de potência utilizando o método passo-a-passo para cálculo da curva de oscilação da máquina síncrona.

Estudo de estabilidade transitória de sistemas elétricos de potência utilizando o método passo-a-passo para cálculo da curva de oscilação da máquina síncrona.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo utilizando o Método Passo-a-Passo no módulo GUIDE do software MATLAB com o objetivo de estudar a estabilidade de um sistema de potência constituído por uma máquina contra um barramento infinito. Além do algoritmo, este trabalho objetiva também realizar o estudo de estabilidade transitória do sistema por meio da análise do comportamento da curva de oscilação da máquina síncrona logo após um distúrbio. Para isso, primeiramente se realiza uma introdução sobre o estudo de estabilidade em sistemas elétricos de potência, apresentando os problemas e premissas e classificando dentro dessa área os diferentes tipos de fenômenos que são considerados. Em seguida, é abordada a parte teórica do estudo onde são fornecidos conceitos fundamentais e a base matemática para se entender o comportamento das máquinas síncronas dentro desta área de estudo. Por fim, são apresentados o método, algoritmo desenvolvido, os resultados obtidos, comparações com outros resultados já validados e as conclusões desse trabalho.
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Estudo de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência utilizando métodos energéticos

Estudo de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência utilizando métodos energéticos

Este trabalho contempla o desenvolvimento de um algoritmo de análise de estabilidade transitória através do método energético PEBS (do inglês, Potential Energy Boundary Surface). Para tanto, foi desenvolvida ao decorrer do estudo a fundamentação teórica visando a compreensão dos conceitos de estabilidade transitória e de como esta é analisada em sistemas elétricos de potência, tanto para sistemas de uma máquina contra um barramento infinito quanto para sistemas multimáquinas. Apresentaram-se também os modelos matemáticos necessários e aplicações práticas destes para o estudo de estabilidade transitória através do método passo a passo, do critério das áreas iguais e, posteriormente, do método PEBS. Por fim, foram comparados os resultados de tempos críticos de abertura obtidos através da implementação e simulação do algoritmo PEBS no software MATLAB ® com dados provindos de outros trabalhos acadêmicos para as topologias de
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Análise de estabilidade transitória em sistemas de potência utilizando função energia

Análise de estabilidade transitória em sistemas de potência utilizando função energia

O estudo de estabilidade transitória se insere no contexto dos Sistemas Elétricos de Potência, os quais alcançaram nos últimos anos uma maior complexidade tendo em vista a interligação entre os sistemas. Sujeitos a perturbações de pequeno e grande porte, a análise da estabilidade destes sistemas é de fundamental importância para a operação dos sistemas. A complexidade do estudo de estabilidade transitória se deve as não linearidades inerentes aos sistemas. A análise mais simples de estabilidade utiliza o método passo-a-passo com soluções numéricas iterativas para um conjunto de equações diferenciais associadas à dinâmica do sistema, visando obter uma estimativa do tempo crítico de eliminação da perturbação. No entanto, este não é o método mais adequado às aplicações em tempo real, devido às inúmeras soluções numéricas de equações diferenciais necessárias. Os métodos diretos são adequados às situações em tempo real, em que o estudo da estabilidade é realizado sem a necessidade do conhecimento da solução das equações diferenciais. Para se determinar este tempo crítico de abertura, foram realizadas simulações no software Matlab utilizando o método passo-a-passo e os métodos diretos PEBS (Potencial Energy Boundary Surface) e BCU (Boundary Controlling Unstable Equilibrium Point).
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Desenvolvimento de modelos no programa digSILENT powerfactoryTM para o estudo de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência com aerogerador

Desenvolvimento de modelos no programa digSILENT powerfactoryTM para o estudo de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência com aerogerador

Para representar o gerador de indução duplamente excitado optou-se em utilizar o modelo de máquina universal do programa, contudo tais modelos podem ser construídos conforme se apresenta em [4], [10] e em [13]. A esses modelos foram incorporados a turbina e os conversores com seus controles. As estratégias de controle implementadas foram: controle de tensão nos terminais do estator no GIDE 2 , otimização da geração visando à máxima extração de potência,utilizando a velocidade angular do rotor como sinal de referência e regulação da posição do ângulo longitudinal das pás, visando à manutenção da potência extraída pela turbina em seu valor nominal. Todos esses ele- mentos, bem como o modelo de turbina foram implementados utilizando a ferramenta TACS 3 . Os detalhes de todos estes controladores são mostrados na Seção 3.3.3.
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Análise de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência

Análise de estabilidade transitória em sistemas elétricos de potência

Diversos métodos de integração foram abordados e implementados para a devida resolução das equações diferenciais, tornando-se necessário uma análise de cada um, vericando o seu desempenho em presença de descontinuidades, sua estabilidade numérica e seus erros relacionados à discretização do problema. No entanto, por apresentar melhores características quanto à estabilidade numérica quando exigido grandes esforços computacionais, foi dado um foco especial ao método Trapezoidal Implícito, sendo possível vericar sua eciência nas diversas simulações realizadas.
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Análise de estabilidade transitória na otimização de sistemas elétricos de potência

Análise de estabilidade transitória na otimização de sistemas elétricos de potência

Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos na aplicação dos estudos de FPO complementados com estudos de estabilidade transitória angular. Inicialmente, será apresentada a implementação computacional do método. Em seguida será efetuada a validação da ferramenta implementada para simulação de estabilidade transitória, utilizando o sistema clássico de 9 barras para, finalmente, apresentar os resultados obtidos na aplicação da metodologia nos sistemas de 9 e de 41 barras. Para ambos os sistemas observa-se a coerência na utilização do C l como referência para determinação dos geradores que terão seu despacho de potência ativa alterado, objetivando obter um ponto de operação que seja estável diante de perturbações.
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Uso de medição fasorial sincronizada visando a melhoria da estabilidade de sistemas elétricos de potência

Uso de medição fasorial sincronizada visando a melhoria da estabilidade de sistemas elétricos de potência

Sistemas de medição fasorial sincronizada são compostos pelas unidades de medição fa- sorial (PMUs), concentrador de dados (PDC), estações de recepção de sinal GPS e elos de comunicação. A descrição dos componentes que compõem um SMF pode ser encontrada em [13], [16] e [41]. Este tipo de sistema possui aplicações em diversas áreas do estudo de sistemas elétricos de potência, podendo ser utilizado como ferramenta de auxílio tanto em aplicações de natureza estática quanto principalmente em problemas de natureza dinâmica, devido ao fato das medidas serem disponibilizadas em tempo real. O desempenho dinâmico tem um papel importante e bastante complexo para a operação de sistemas elétricos de potên- cia, pois como já mencionado, atualmente a tendência atual é que os sistemas operem nos seus limites de capacidade e isto faz com que haja uma degradação nas margens de es- tabilidade do sistema. Portanto, neste trabalho serão abordados aplicações relacionados à estabilidade transitória e para pequenas perturbações, porém o maior enfoque será dado para a estabilidade para pequenos sinais, pois o objetivo principal do trabalho é estudar e propor meios de se melhorar o desempenho dinâmico do sistema utilizando sistemas de medição fasorial sincronizada.
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UMA CONTRIBUIÇÃO PARA O CÁLCULO DO TEMPO CRÍTICO DA ESTABILIDADE TRANSITÓRIA DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA USANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

UMA CONTRIBUIÇÃO PARA O CÁLCULO DO TEMPO CRÍTICO DA ESTABILIDADE TRANSITÓRIA DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA USANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

Lyapunov. [SU99] apresenta um método híbrido que combina duas técnicas diferentes de IA: RNA e lógica fuzzy, para a resolução e previsão da estabilidade transitória num SEP. [QIAN98] demonstra que as RNA podem dar descrições precisas sobre os processos transitórios dos geradores de um SEP. [BAHB99] faz uma análise de sensibilidade das características de um SEP que devem servir de entrada para uma RNA avaliar a estabilidade transitória do mesmo. [YAN00] faz uso de transformações rápidas de Fourier para reduzir a dimensão do conjunto de treinamento da RNA. Em [JIRI00] tem-se a aplicação de seqüências de Sobol para a otimização da seleção de padrões de treinamento. [JIRIW02] demonstra uma aplicação utilizando redes neurais artificiais para previsão do limite máximo de potência do gerador crítico num SEP. [JIRI02] utiliza dois tipos de redes para estimar as restrições de estabilidade transitória ao fluxo de potência ótimo [GAN00] num SEP: uma rede com pesos e outra sem pesos. A RNA com pesos, que será o tipo de rede a ser empregada nesta dissertação, precisa de mais exemplos de treinamento e, portanto, demora mais nesta fase do que as redes sem peso. No entanto, quando empregadas em aplicações de tempo-real apresentam as respostas mais rápidas do que as RNA sem peso, pois estas últimas sempre têm que fazer um cálculo de interpolação quando apresentadas a uma nova entrada, mesmo após o treinamento. [GU00] utiliza a teoria de conjuntos rugosos (rough set theory, em inglês) para lidar com incertezas no conjunto de treinamento da RNA, aprimorando o treinamento para a classificação de estados estáveis de estabilidade transitória, estados instáveis e ainda um conjunto indeterminado de estados, que devem ser tratados posteriormente.
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Estimação de estados de distorções harmônicas em sistemas elétricos de potência utilizando...

Estimação de estados de distorções harmônicas em sistemas elétricos de potência utilizando...

Du et al [28] propuseram um algoritmo de EEDH para funcionar continuamente a partir de medições contínuas de distorções harmônicas em sistemas elétricos com modelamento trifásico e desequilibrado. Os autores utilizaram o conhecimento do sistema em estudo como ponto principal de informações de entrada para o algoritmo proposto, tornando o problema de estimação sobre-determinado, diminuindo o número de variáveis de estado do problema. O conhecimento prévio do sistema permitiu eliminar barras que eram fontes de distorções e determinar as barras suspeitas de serem fontes de distorção. Este procedimento acarretou na diminuição do esforço computacional a ser utilizado para estimação permitindo a aplicação do algoritmo em casos contínuos. As medições das distorções a serem utilizadas no trabalho foram viabilizadas por novos equipamentos em que a sincronização das informações foi obtida através de um canal de comunicação com GPS.O algoritmo foi aplicado em um sistema real e apresentou informações completas referentes ao conteúdo harmônico do sistema com a localização e os tipos de fontes de distorções harmônicas.
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Modelo de turbinas do tipo bulbo para estudos de estabilidade eletromecânica de sistemas elétricos de potência.

Modelo de turbinas do tipo bulbo para estudos de estabilidade eletromecânica de sistemas elétricos de potência.

Em uma situação de regime permanente, tem-se o equilíbrio entre o torque mecânico e o torque eletromagnético de todas as máquinas de um sistema e suas velocidades angulares permanecem constantes. Quando ocorre uma perturbação, este equilíbrio é rompido, causando a aceleração e desaceleração dos rotores das máquinas. Se um gerador, temporariamente, apresenta uma velocidade angular maior do que outro, tem-se um acréscimo da diferença angular entre esses dois geradores, cujo resultado será a transferência de parte da carga da máquina mais lenta para a máquina mais rápida, dependendo da relação potência-ângulo. Isto tende a reduzir a diferença de velocidade angular entre as máquinas, e consequentemente, a diferença angular. Entretanto, a relação potência-ângulo é altamente não linear, sendo que, após um certo limite, um acréscimo na diferença angular resulta em uma redução na potência transferida, o que implica em uma diferença angular ainda maior.
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Estudo da teoria de potência conservativa para análise de sistemas elétricos

Estudo da teoria de potência conservativa para análise de sistemas elétricos

Tabela 4.18 - Trifásico 4 fios com tensão senoidal sem impedância de linha: valores eficazes das correntes, parcelas de potência, fatores de potência e distorções harmônicas totais na[r]

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Metodologia model free para consciência situacional evolutiva da estabilidade de tensão de sistemas elétricos de potência.

Metodologia model free para consciência situacional evolutiva da estabilidade de tensão de sistemas elétricos de potência.

Devido à crescente demanda por energia elétrica na sociedade atual e o potencial congestionamento dos sistemas de transmissão, os aspectos de segurança no fornecimento de energia, de confiabilidade e da estabilidade dos sistemas elétricos de potência tornam-se cada vez mais prementes. Considerando o tamanho e complexidade crescentes e o seu uso em situações limites, os estudos e avaliações do SEP (Sistema Elétrico de Potência) demandam considerável poder computacional, além de utilização de modelos matemáticos para os diversos equipamentos que o compõe. Necessária, portanto, tanto a representação correta do SEP com as interligações (topologia da rede elétrica) de seus elementos constituintes, quanto a exatidão dos modelos matemáticos dos geradores, estabilizadores, compensadores, transformadores e linhas de transmissão, dentre outros equipamentos. A proposta deste trabalho é a definição de uma metodologia para análise e estudo do SEP que independa: dos modelos matemáticos dos equipamentos, do conhecimento prévio da topologia da rede elétrica e dos equivalentes adotados para as redes externas (de outras empresas). A metodologia é uma abordagem Model-Free no sentido em que busca a partir das informações aquisitadas do processo elétrico, determinar o comportamento do SEP, de modo totalmente independente dos modelos matemáticos dos equipamentos, do conhecimento prévio da sua topologia e da existência ou não de redes externas. A metodologia fornece informações quanto à instabilidade do SEP, ao identificar “assinaturas” caraterísticas da evolução de seu comportamento, seja em operação normal ou sob contingências, as quais podem ou não resultar em uma condição de instabilidade do mesmo. As assinaturas são identificadas ao se analisar o comportamento das tensões das barras do SEP, dentro de uma abordagem Fuzzy que classifica as barras coerentes em tensão. A dinâmica do estado operacional do SEP é, então, obtida à partir do comportamento desta classificação.
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Controle Fuzzy aplicado à melhoria da estabilidade dinâmica em sistemas elétricos de potência.

Controle Fuzzy aplicado à melhoria da estabilidade dinâmica em sistemas elétricos de potência.

Nesta seção, são discutidos os critérios guias adotados na seleção das variáveis de projeto do controlador fuzzy, incluindo-se a seleção do grau de refinamento da partição do espaço de operação, o número de controladores locais necessários, e a seleção das funções de pertinência ( forma e grau de superposição). Em muitas aplicações de controle fuzzy, a seleção dessas variáveis de projeto tem sido feita de forma qualitativa pelos projetistas. Entretanto, este é um tópico que necessita ser estudado com mais profundidade. Deve-se buscar o estabelecimento de metodologias que permitam uma seleção mais sistemática dessas variáveis de projeto, objetivando-se não comprometer a estabilidade do sistema em malha fechada e, ainda, preservar a capacidade de generalização do controlador fuzzy.
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A influência do modo de operação do SSSC na estabilidade de ângulo de sistemas elétricos de potência.

A influência do modo de operação do SSSC na estabilidade de ângulo de sistemas elétricos de potência.

Com o intuito de propiciar uma melhor compreensão das di- ferenças entre os modos de operação do SSSC, nesta seção são apresentadas respostas do sistema à aplicação de um de- grau de 10% na potência mecânica do gerador considerando o SSSC operando de diferentes formas. Embora respostas ao degrau são usualmente obtidas por meio do modelo line- arizado do sistema, os resultados apresentados foram obti- dos considerando-se o modelo não linearizado do sistema. O ponto de operação considerado corresponde a uma situa- ção de carregamento elevado na qual a planta está entregando 1.998 MW (ou 0,9 p.u.) ao barramento infinito. Para esta condição, a tensão do SSSC faz com que o valor da impe- dância efetiva da linha 2-3-4 seja o mesmo da linha 2-4 de modo que o fluxo de potência seja igualmente distribuído en- tre as duas linhas de transmissão.
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O uso de equivalentes de redes na análise da estabilidade de tensão dos sistemas elétricos de potência

O uso de equivalentes de redes na análise da estabilidade de tensão dos sistemas elétricos de potência

valores dos pontos de máxima transferência de potência passam a ser cada vez maiores. Era de se esperar que, mesmo com o crescimento da carga, o ponto de máxima transferência de potência tivesse um comportamento mais constante em torno de um valor. O que acontece é que a cada iteração, uma nova curva PV está associada ao sistema e, como a carga equivalente não mantém constante seu fator de potência, estas curvas se diferem umas das outras. Por isso, têm-se pontos de máximo carregamento diferentes no decorrer da simulação. É interessante observar que além desses valores não serem iguais, eles vão aumentando à medida que a carga cresce. Comportamento aparentemente estranho, para um sistema elétrico de potência, ter seu ponto de máxima transferência de potência aumentado à medida que a carga demanda mais potência da rede. Tal comportamento é explicado pelo fato do valor do módulo da impedância de Thévenin ir diminuindo com o passar das iterações, como se pode ver na Figura 4.11(d). Lembrando que, o ponto de máximo carregamento é alcançado quando o módulo da impedância da carga se iguala ao módulo da impedância da linha.
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Aplicações do Método da Entropia Cruzada na confiabilidade de Sistemas Elétricos de Potência.

Aplicações do Método da Entropia Cruzada na confiabilidade de Sistemas Elétricos de Potência.

Sem dúvida, ferramentas baseadas em técnicas de SMC são extremamente robustas para resolver problemas de confiabilidade em sistemas de potência, principalmente em sistemas de grande porte. Porém, eles podem encontrar dificuldades no que diz respeito a eventos raros: e.g., para avaliar valores muito pequenos do índice LOLP, i.e., 10 -5 . Embora se possa argumentar que uma configuração muito confiável para um sistema não é um problema, e que a simulação deve ser parada após se verificar tal condição, em estudos de planejamento da expansão estes valores devem ser calculados considerando que diversas configurações de reforço estão sendo comparadas. Além do mais, em problemas que envolvem critérios específicos de projeto, o planejador poderia ter que medir a probabilidade de um determinado evento, que poderia ser muito raro, mas, a priori, esta condição é desconhecida. Em relação à raridade dos eventos de falha envolvidos, pouca discussão tem sido conduzida em confiabilidade de sistemas de potência.
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Análise de contingências em sistemas elétricos de potência

Análise de contingências em sistemas elétricos de potência

Para essa análise foi usado o programa Anarede, e inicialmente foi ajustado o caso base (de carga média) de forma que o transformador 3 estivesse desligado. Nesse momento foram verificados os fluxos nos transformadores 1 e 2. Em um segundo momento, foi simulado o desligamento do transformador 1 – poderia ser o transformador 2 que não faria diferença, pois os dois transformadores são idênticos – e foi verificado o fluxo no transformador 2. Todos esses dados estão na Tabela 4.2. Nos diagramas do Apêndice A pode-se observar os fluxos de potência nos equipamentos – modelados no Anarede – da região onde se encontra a subestação Tijuco Preto (nos momentos de pré e pós-contingência).
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Análise da influência do statcom no comportamento dinâmico de sistemas elétricos de potência utilizando o simulador “Saber”

Análise da influência do statcom no comportamento dinâmico de sistemas elétricos de potência utilizando o simulador “Saber”

Praticamente todos os sistemas de energia elétrica do mundo, incluindo o sistema brasileiro, têm experimentado problemas com relação ao alto nível de carregamento das linhas de transmissão, devido a falta de investimento para compensar o crescimento da demanda de potência. Com o objetivo de contribuir neste sentido surgiu, nos anos 80, uma tecnologia denominada FACTS, que empregava elementos passivos como resistores, reatores e capacitores na primeira família destes dispositivos. Nos equipamentos da última geração, estes elementos foram substituídos por inversores modernos, graças aos avanços da eletrônica de potência e, mais especificamente, das chaves semicondutoras de elevada potência como os GTOs. Dentro dos dispositivos FACTS, representados pelos compensadores estáticos avançados, destaca-se o STATCOM, o qual realiza tanto o controle de potência reativa quanto de potência ativa. Este trabalho foi elaborado levando-se em consideração os vários aspectos relacionados com este equipamento FACTS tais como: o princípio de funcionamento, a modelagem matemática e a implementação computacional. Somando a estes propósitos, apresenta-se e discute-se os resultados de investigações computacionais, empregando o simulador “SABER”, com vista à análise do comportamento dinâmico de um sistema elétrico munido com este compensador, quando o sistema é submetido a algumas grandes perturbações.
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Avaliação do Impacto na Estabilidade Transitória em Resultado da Massificação de Produção de Eletricidade Utilizando Sistemas de Conversão Eletrónica

Avaliação do Impacto na Estabilidade Transitória em Resultado da Massificação de Produção de Eletricidade Utilizando Sistemas de Conversão Eletrónica

O primeiro método direto utilizado no estudo e análise do comportamento dinâmico de um Sistema Elétrico de Energia foi desenvolvido baseado nos conceitos matemáticos do teorema de Lyapunov. A grande vantagem deste método é o facto de não ser necessário conhecer explicita- mente, no período pós-defeito, a evolução temporal dos ângulos rotóricos nem das velocidades angulares dos geradores para se poder concluir que um determinado sistema é ou não estável. No entanto esta formulação despreza as condutâncias de transferência, não permite obter uma solu- ção ultra rápida nem efetuar facilmente uma análise de sensibilidade. Conclui-se então que este método apresenta uma característica conservativa sendo que os resultados extraídos advêm de um cenário pessimista.
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