西交发电厂电气部分奥鹏教育天天向上学历教育.docx
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第五章配电装置课堂笔记
◆主要知识点掌握水平
重点掌握屋内、外配电装置的最小平安净距、对配电装置的基本要求、设计原那么以及各种配电装置的特点、配电装置的实例、配电装置的配置图、平面图及断面图。
◆知识点整理
配电装置是发电厂和变电站的重要组成局部,在电力系统中起着接受和分配电能的作用。
屋内、外配电装置的最小平安净距
对配电装置的基本要求,设计原那么以及各种配电装置的特点;
配电装置的实例
配电装置的配置图、平面图及断面图。
第一节概述
一、配电装置的类型及运用
〔一〕配电装置的类型配电装置按电气设备装设地点不同,可分为
1、屋内配电装置
2、屋外配电装置
〔二〕按其组装方式,又可分为
1、装配式
在现场将电器组装而成的称为装配配电装置;
2、成套式
在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电路成套后运至现场装置运用的称为成套配电装置。
〔三〕屋内配电装置的特点:
1、由于允许平安净距小和可以分层布置而使占空中积较小;
2、维修、巡视和操作在室内停止,可减轻维护任务量,不受气候影响;
3、外界污秽空气对电气设备影响较小,可以增加维护任务量;
4、房屋修建投资较大,树立周期长,但可采用价钱较低的户内型设备。
〔四〕屋外配电装置的特点:
1、土建任务量和费用较小,树立周期短;
2、与屋内配电装置相比,扩建比拟方便;
3、相邻设备之间距离较大,便于带电作业;
4、与屋内配电装置相比,占空中积大;
5、受外界环境影响,设备运转条件较差,须增强绝缘;
6、不良气候对设备维修和操作有影响。
〔五〕成套配电装置的特点:
1、电气设备布置在封锁或半封锁的金属(外壳或金属框架)中,相间和对地距离可以增加,结构紧凑,占空中积小;
2、一切电气设备已在工厂组装成一体,如SF6全封锁组合电器、开关柜等,大大增加现场装置任务量,有利于延长树立周期,也便于扩建和搬迁;
3、运转牢靠性高,维护方便;
4、耗用钢材较多,造价较高。
〔六〕配电装置的运用
在发电厂和变电站中,35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置,其中3—10kV的大多采用成套配电装置;
110kV及以上的配电装置大多采用屋外配电装置;对110-220kV配电装置有特殊要求时,也可以采用屋内配电装置。
成套配电装置普通布置在屋内,目前我国消费的3—35kV的各种成套配电装置,在发电厂和变电站中已被普遍采用,110—500kV的SF6全封锁组合电器也已失掉运用。
二、对配电装置的基本要求
配电装置是依据电气主接线的衔接方式,由开关电器、维护和测量电器,母线和必要的辅佐设备组建而成的总体装置。
作用是在正常运转状况下,用来接受和分配电锥,而在系统发作缺点时,迅速切断缺点局部,维持系统正常运转。
配电装置应满足下述基本要求:
1、保证运转牢靠
2、便于操作、巡视和检修
3、保证任务人员的平安
4、力图提高经济性
5、具有扩建的能够
三、配电装置的最小平安净距
为了满足配电装置运转和检修的需求,各带电设备之间应相隔一定的距离。
配电装置的整个结构尺寸,是综合思索设备外形尺寸、检修、维护和运输的平安电气距离等要素而决议的。
关于敞露在空气中的配电装置,在各种距离距离中,最基本的是带电局部对接地局部之间和不同相的带电局部之间的空间最小平安净距,即所谓的A1和A2值。
最小平安净距是指在这一距离下,无论在正常最高任务电压或出现内、外部过电压时,都不致使空气间隙被击穿。
A值与电极的外形、冲击电压波形、过电压及其维护水平、环境条件以及绝缘配合等要素有关。
普通地说,220kV及以下的配电装置,大气过电压起主要作用;
330kV及以上的配电装置,内过电压起主要作用。
当采用残压较低的避雷器(如氧化锌避雷器)时,A1和A2值可减小。
当海拔超越1000m时,按每降低100m,绝缘强度添加1%来添加A值。
关于敞露在空气中的屋内、外配电装置中各有关局部之间的最小平安净距分为A、B、C、D、E五类。
1、配电装置中,电气设备的栅状遮栏高度不应低于200mm,栅状遮栏至空中的净距以及栅条间的净距应不大于200mm。
2、配电装置中,电气设备的网状遮栏高度不应低于700mm,网状遮栏网孔不应大于40mmX40mm。
3、位于空中(或楼面)下面的裸导体导电局部,如其尺寸受空间限制不能保证C值时,应采用网状遮栏隔离。
网状遮栏下通行局部的高度不应小于1900mm。
最小平安净距A类分为A1和A2,A1和A2值是依据过电压与绝缘配算计算,并依据间隙放电实验曲线来确定的,而B、C、D、E等类平安净距是在A值的基础上再思索运转维护、设备移动、检修工具活动范围、施工误差等详细状况而确定的。
它们的含义区分表达如下。
〔一〕A值:
A值分为两项,A1和A2。
A1—带电局部至接地局部之间的最小电气净距;
A2—不同相的带电导体之间的最小电气净距。
〔二〕B值:
B值分为两项,B1和B:
。
B1—带电局部至栅状遮栏间的距离和可移动设备在移动中至带电裸导体间的距离,即
式中750——思索运转人员手臂误人栅栏时手臂的长度,mm。
B2—带电局部至网状遮栏间的电气净距,即
式中30—思索在水平方向的施工误差,mm;
70—指运转人员手指误入网状遮栏时,手指长度不大于此值,mm。
〔三〕C值:
C值为无遮栏裸导体至空中的垂直净距。
保证人举手后,手与带电裸体间的距离不小于此值,即C=A1+2300+200(mm)
式中2300—运转人员举手后的总高度,mm;
200—屋外配电装置在垂直方向上的施工误差,在积雪严重地域,还应思索积雪的影响,此距离还应适当加大,mm。
对屋内配电装置,可不思索施工误差,即C=A1+2300(mm)
〔四〕D值:
D值为不同时停电检修的平行无遮栏裸导体之间的水平净距,即D=A1+1800+200(mm)
式中1800—思索检修人员和工具的允许活动范围,mm,
200—思索屋外条件较差而取的裕度,mm。
对屋内配电装置不思索此裕度,即D=A1+1800(mm)
〔五〕E值:
E值为屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通路途面的距离。
35kV及以下取E=4000mm;60kV及以上,E=A1+3500(inln),并取整数值,其中3500为人站在载重汽车车厢中举手的高度,mm。
四、配电装置的设计原那么及步骤
〔一〕配电装置的设计原那么
配电装置的设计必需仔细贯彻国度的技术经济政策,遵照有关规程、规范及技术规则,并依据电力系统、自然环境特点和运转、检修、施工方面的要求,合理制定布置方案和选用设备,积极慎重地采用新布置、新设备、新资料、新结构,使配电装置设计不时创新,做到技术先进、经济合理、运转牢靠和维护方便。
发电厂和变电站的配电装置型式选择,应思索所在地域的天文状况及环境条件,量体裁衣,浪费用地,并结合运转、检修和装置要求,经过技术经济比拟予以确定。
在确定配电装置型式时必需满足下述要求:
浪费用地;运转平安和操作巡视方便;便于检修和装置;浪费资料,降低造价。
〔二〕配电装置的设计要求
1、满足平安净距的要求
2、施工、运转和检修的要求
3、噪声的允许规范及限制措施
4、静电感应的场强水平和限制措施
5、电晕无线电搅扰和控制
〔三〕配电装置设计的基本步骤
1、选择配电装置的型式。
2、配电装置的型式确定后,接着拟定配电装置的配置图。
3、依照所选电气设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的平安和方便等要求,遵照配电装置设计有关技术规程的规则,并参考各种配电装置的典型设计和手册,设计绘制配电装置平面图和断面图。
第二节屋内配电装置
一、屋内配电装置概述
〔一〕分类及有关术语
1、屋内配电装置的结构型式与以下条件有关
电气主接线方式
电压等级
母线容量
断路器型式
出线回路数
出线方式
有无电抗器
施工、检修条件和运转阅历
2、发电厂和变电站的屋内配电装置,按其布置型式,普通可以分为
①三层式
三层式是将一切电器依其轻重区分布置在各层中,具有平安、牢靠性高,占空中积少等特点,但其结构复杂,施工时间长,造价较高,检修和运转维护不小气便,目前已较少采用。
②二层式
二层式是将断路器和电抗器布置在第一层,将母线、母线隔分开关等较轻设备布置在第二层。
与三层式相比,它的造价较低,运转维护和检修较方便,但占空中积有所添加。
三层式和二层式均用于出线有电抗器的状况。
③单层式
单层式占空中积较大,通常采用成套开关柜,以增加占空中积。
35—220kV的屋内配电装置布置型式,只要二层式和单层式。
〔二〕在屋内配电装置中,通常将同一回路的电气设备和导体布置在一个距离内。
所谓距离是指为了将电气设备缺点的影响限制在最小的范围内,以免涉及相邻的电气回路,以及在检修电气设备时,防止检修人员与临近回路的电气设备接触,而用砖或用石棉板等制成的墙体隔离的空间。
各距离依次陈列起来构成所谓的列,按构成的列数可分为单列布置和双列布置。
二、屋内配电装置图
电气工程中常用配电装置配置图(也称布置图)、平面图和断面图来描画配电装置的结构、设备布置和装置状况。
配置图是一种表示图,用来表示进线(如发电机、变压器)、出线(如线路)、断路器、互感器、避雷器等合理分配于各层、各距离中的状况,并表示出导线和电气设备在各距离的轮廓,但不要求按比例尺寸绘出。
经过配置图可以了解和剖析配电装置方案,统计所用的主要电气设备。
平面图是按比例画出房屋及其距离、通道和出口等处的平面布置轮廓,平面上的距离只是为了确定距离数及陈列,故可不表示所装电气设备。
断面图是用来说明所取断面的距离中各种设备的详细空间位置、装置和相互衔接的结构图。
断面图也应按比例绘制。
三、屋内配电装置的假定干效果
〔一〕总体布置
1、尽量将电源布置在每段母线的中部,使母线截面经过较小的电流,但有时为了衔接的方便,依据主厂房或变电站的布置而将发电机或变压器距离设在每段母线的端部。
2、同一回路的电器和导体应布置在一个距离内,以保证检修和限制缺点范围。
3、较重的设备(如电抗器)布置在下层,以减轻楼板的荷重并便于装置。
4、充沛应用距离的位置。
5、设备对应布置,便于操作。
6、有利于扩建。
〔二〕屋内配电装置的设备布置
1、母线及隔分开关:
母线通常装在配电装置的上部,普通呈水平布置、垂直布置和直角三角形布置
水平布置不如垂直布置便于观察,但修建局部复杂,可降低修建物的高度,装置比拟容易,因此在中、小容量发电厂和变电站的配电装置中采用较多。
垂直布置时,相间距离可以取得较大,无需添加距离深度;支柱绝缘子装在水平隔板上,绝缘子间的距离可取较小值。
因此,垂直布置的母线结构可取得较高的机械强度;但垂直布置的结构复杂,并添加修建高度。
垂直布置可用于20kV以下、短路电流很大的配电装置中。
直角三角形布置的结构紧凑,可充沛应用距离的高度和深度,但三相为非对称布置,外部短路时,各相母线和绝缘子机械强度均不相反。
这种布置方式可用于6-35kV大、中容量的配电装置中。
母线隔分开关,通常设在母线的下方。
为了防止带负荷误拉隔分开关惹下降弧形成母线短路,在双母线布置的屋内配电装置中,母线与母线隔分开关之间宜装设耐火隔板。
两层以上的配电装置中,母线隔分开关宜独自布置在一个小室内。
为了确保设备及任务人员的平安,屋内配电装置应设置防止误拉合隔分开关、带接地线合闸、带电合接地开关、误拉合断路器、误人带电距离等(常称五防)电气误操作事故的闭锁装置。
2、断路器及其操动机构:
断路器通常设在独自的小室内。
总油量超越100kg油浸电力变压器,应装置在独自的防爆小室内。
屋内的单台断路器、电压互感器,电流互感器,总油量超越600kg时,应装在独自的防爆小室内;总油量为60—600kg时,应装在有防爆墙的小室内;而总油量在60kg以下时,普通可装在两侧有隔板的关闭小室内。
断路器的操动机构设在操作通道内。
手动操动机构和轻型远距离控制的操动机构均装在壁上,重型远距离控制的操动机构那么落地装在混凝土基础上。
3、互感器和避雷器:
电流互感器无论是干式或油浸式,都可和断路器放在同一小室内。
穿墙式电流互感器应尽能够作为穿墙套管运用。
电压互感器都经隔分开关和熔断器(110kV及以上只用隔分开关)接到母线上,需占用公用的距离,但同一距离内,可以装设几台不同用途的电压互感器。
当母线上接有架空线路时,母线上应装避雷器。
由于避雷器体积不大,通常与电压互感器共占用一个距离(相互之间应以隔层隔开),并可共用一组隔分开关。
4、电抗器。
电抗器比拟重,大多布置在封锁小室的第一层。
电抗器按其容量不同有三种不同的布置方式:
三相垂直布置、品字形布置和三相水平布置。
通常线路电抗器采用垂直布置或品字形布置。
当电抗器的额外电流超越1000A、电抗值超越5%-6%时,由于重量及尺寸过大,垂直布置会有困难,且使小室高度添加较多,故宜采用品字形布置。
额外电流超越1500A的母线分段电抗器或变压器高压侧的电抗器(或分裂电抗器),宜采取水平布置。
5、配电装置室的通道和出口:
配电装置的布置应便于设备操作、检修和搬运,故需设置必要的通道(走廊)。
凡用来维护和搬运各种电器的通道,称为维护通道;如通道内设有断路器(或隔分开关)的操动机构、就地控制屏等,称为操作通道;仅和防爆小室相通的通道,称为防爆通道。
配电装置室内各种通道的最小宽度(净距)应契合规程要求。
为了保证任务人员的平安及任务的方便,不同长度的屋内配电装置室,应有一定数目的出口。
长度小于7m时,可设置一个出口;长度大于7m时,应有两个出口(最好设在两端);当长度大于60m时,在中部适当的中央再添加一个出口。
配电装置室出口的门应向外开,并应装弹簧锁;相邻配电装置室之间如有门时,应能向两个方向开启。
6、电缆隧道及电缆沟。
电缆隧道及电缆沟是用来放置电缆的。
电缆隧道为封锁狭长的构筑物,高1.8m以上,两侧设有数层敷设电缆的支架,可放置较多的电缆,人在隧道内能方便地停止电缆的敷设和维修任务,但其造价较高,普通用于大型电厂。
电缆沟那么为有盖板的沟道,沟宽与深均缺乏lm,可容纳的电缆数量较少,敷设和维修电缆必需揭开水泥盖板,很不方便,且沟内容易积灰和积水,但土建施工复杂,造价较低,常为变电站和中、小型发电厂所采用。
国际外有不少发电厂,将电缆吊在天花板下,以节省电缆沟。
为使电力电缆发作事故时不致影响控制电缆,普通将电力电缆与控制电缆分开陈列在过道两侧。
如布置在一侧时,控制电缆应尽量布置在下面,并用耐火隔板与电力电缆隔开。
7、配电装置室的采光和通风。
四、屋内配电装置实例
第三节屋外配电装置
一、屋外配电装置概述
〔一〕屋外配电装置的分类及特点
屋外配电装置将一切电气设备和母线都装设在露天的基础、支架或构架上。
依据电气设备和母线布置的高度,屋外配电装置可分为:
中型配电装置
高型配电装置
半高型配电装置。
1、中型配电装置
中型配电装置是将一切电气设备都装置在同一水平面内,并装在一定高度的基础上,使带电局部对地坚持必要的高度,以便任务人员能在空中上平安活动;母线所在的水平面稍高于电气设备所在的水平面,母线和电气设备均不能上、下堆叠布置。
中型配电装置布置比拟明晰,不易误操作,运转牢靠,施工和维护方便,造价较省,并有多年的运转阅历;其缺陷是占空中积过大。
中型配电装置依照隔分开关的布置方式,可分为
普通中型配电装置
分相中型配电装置
所谓分相中型配电装置系指隔分开关是分相直接布置在母线的正下方,其他的均与普通中型配电装置相反。
2、高型配电装置
高型配电装置是将一组母线及隔分开关与另一组母线及隔分开翻开下堆叠布置的配电装置。
可以节省占空中积50%左右,但耗用钢材较多,造价较高,操作和维护条件较差。
高型配电装置按其结构的不同,可分为
单框架双列式
双框架单列式
三框架双列式
1)单框架双列式。
它是将两组母线及其隔分开翻开下堆叠布置在一个高型框架内,而旁路母线架(供布置旁路母线用)不提高,成为单框架结构,断路器为双列布置。
2)双框架单列式。
双框架单列式除将两组母线及其隔分开翻开下堆叠布置在一个高型框架内外,再将一个旁路母线架提高且并列设在母线架的出线侧,也就是两个高型框架兼并,成为双框架结构,断路器为单列布置。
3)三框架双列式。
三框架双列式除将两组母线及其隔分开翻开下堆叠布置在一个高型框架内外,再把两个旁路母线架提高,并列设在母线架的两侧,也就是三个高型框架兼并,成为三框架结构,断路器为双列布置。
3、半高型配电装置
半高型配电装置是将母线置于高一层的水平面上,与断路器、电流互感器、隔分开翻开下堆叠布置,其占空中积比普通中型增加30%。
半高型配电装置介于高型和中型之间,具有两者的优点,除母线隔分开关外,其他局部与中型布置基本相反,运转维护仍较方便。
〔二〕屋外配电装置的选型
屋外配电装置的型式除与主接线有关外,还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关,并遭到设备资料的供应、施工、运转和检修要求等要素的影响和限制,故应经过技术经济比拟来选择最正确方案。
1、中型配电装置。
普通中型配电装置,施工、检修和运转都比拟方便,抗震才干较好,造价比拟低,缺陷是占空中积较大。
此种型式普通用在非高产农田地域及不占良田和土石方工程量不大的中央,并宜在地震烈度较高的地域采用。
2、高型配电装置。
高型配电装置的最大优点是占空中积少,比普通中型配电装置浪费50%左右;但耗用钢材较多,检修运转不及中型方便。
普通在以下状况宜采用高型:
①配电装置设在高产农田或地少人多的地域;
②由于地形条件的限制,场地狭窄或需求少量开挖、回填土石方的中央;
③原有配电装置需求改建或扩建,而场地遭到限制。
在地震烈度较高的地域不宜采用高型。
高型配电装置适用于220k~电压等级。
3、半高型配电装置。
半高型配电装置浪费占空中积不如高型清楚,但运转、施工条件稍有改善,所用钢材比高型少。
半高型配电装置适用于110kV电压等级。
二、屋外配电装置的假定干效果
〔一〕母线及构架
屋外配电装置的母线有软母线和硬母线两种。
软母线为钢芯铝绞线、软管母线和分裂导线,三相呈水平布置,用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。
硬母线常用的有矩形和管形。
矩形母线用于35kV及以下配电装置,管形那么用于1l0kV及以上的配电装置。
管形硬母线普通装置在柱式绝缘子上,母线不会摇晃,相间距离可增加,与剪刀式隔分开关配合可以节省占空中积。
屋外配电装置的构架
可用型钢或钢筋混凝土制成。
钢构架机械强度大,可以按任何负荷和尺寸制造,便于固定设备,抗震才干强,运输方便。
钢筋混凝土构架可以浪费少量钢材,也可满足各种强度和尺寸的要求,经久耐用,维护复杂。
〔二〕电力变压器
采用落地布置,装置在变压器基础上。
变压器基础普通制成双梁形并铺以铁轨,轨距等于变压器的滚轮中心距。
主变压器与修建物的距离不应小于1.25m,且距变压器5m以内的修建物,在变压器总高度以下及外廓两侧各3m的范围内,不应有门窗和通风孔。
〔三〕高压断路器
依照断路器在配电装置中所占据的位置,可分为单列、双列和三列布置。
断路器的陈列方式,必需依据主接线、场地地形条件、总体布置和出线方向等多种要素合理选择。
断路器有低式和高式两种布置。
低式布置的断路器装置在0.5-1m的混凝土基础上,其优点是检修比拟方便,抗震功用好,但低式布置必需设置围栏,因此影响通道的疏通。
在中型配电装置中,断路器和互感器多采用高式布置,即把断路器装置在约高2m的混凝土基础上,基础高度应满足:
①电气设备支柱绝缘子最低裙边的对地距离为2.5m;②电气设备间的连线对空中距离应契合C值要求。
〔四〕避雷器
避雷器也有高式和低式两种布置。
110kV及以上的阀型避雷器由于器身细长,多落地装置在0.4m的基础上。
磁吹避雷器及35kV阀型避雷器形体矮小,动摇度较好,普通采用高式布置。
〔五〕隔分开关和互感器
隔分开关和互感器均采用高式布置,其要求与断路器相反。
隔分开关的手动操动机构装在其靠边一相基础上。
〔六〕电缆沟
屋外配电装置中电缆沟的布置,应使电缆所走的途径最短。
〔七〕路途
应在主要设备近旁铺设行车路途。
大、中型变电站内普通均应铺设宽3m的环形道。
屋外配电装置内应设置0.8-1m的巡视小道,以便运转人员巡视电气设备,电缆沟盖板可作为局部巡视小道。
三、屋外配电装置布置实例
1、普通中型配电装置
2、分相中型配电装置
3、高型配电装置
4、半高型配电装置
第四节成套配电装置
一、成套配电装置概述
依照电气主接线的规范配置或用户的详细要求,将同一功用回路的开关电器、测量仪表、维护电器和辅佐设备都组装在全封锁或半封锁的金属壳(柜)体内,构成规范模块,由制造厂按主接线成套供应,各模块在现场装配而成的配电装置称为成套配电装置。
成套配电装置分为:
高压配电屏(或开关柜)
高压开关柜
SF6全封锁组合电器
按装置地点不同,又分为屋内和屋外型
高压配电屏只制成屋内型
高压开关柜有屋内和屋外
二、高压成套配电装置
其框架用角钢和薄钢板焊成,屏面有门,维护方便;在上部屏门上装有测量仪表,中部面板上设有闸刀开关的操作手柄和控制按钮等,下部屏门内有继电器、二次端子和电能表;母线布置在屏顶,并设有防护罩;其他电器元件都装在屏后;屏间装有隔板,可限制缺点范围。
高压配电屏结构复杂、价廉,并可双面维护,检修方便,在发电厂(或变电站)中,作为厂(站)用高压配电装置,普通几回高压线路共用一块高压配电屏。
三、高、中压开关柜
我国目前消费的3-35kv高压开关柜分为固定式和手车式两类。
〔一〕手车式高压开关柜
1、手车室
柜前正中部为手车室,断路器及操动机构均装在小车上。
当手车在任务位置时,断路器经过隔离插头与母线和出线相通。
检修时,将小车拉出柜外,动、静触头分别,一次触头隔离罩自动封锁,起平安隔离作用。
2、继电器仪表室
测量仪表、信号继电器和继电维护用压板装在该小室的仪表门上,小室内有继电器、端子排、熔断器和电能表。
3、母线室
母线室位于开关柜的后上部,室内装有母线和静隔离触头。
母线为封锁式,不易积灰和短路,牢靠性高。
4、出线室
出线室位于柜后部下方,室内装有出线侧静隔离触头、电流互感器、引出电缆(或硬母线)和接地开关等。
5、小母线室
在柜顶的前部设有小母线室,室内装有小母线和接线座。
〔二〕固定式高压开关柜
固定式高压开关柜外形和结构表示图。
它由断路器室、母线室、电缆室和仪表室等组成。
断路器室在柜体下部,断路器的传动由拉杆与操动机构衔接;断路器操动机构在面板左侧,其上方为隔分开关的操作及连锁机构;断路器下接线端子与电流互感器衔接,电流互感器与下隔分开关的接线端子衔接;断路器上接线端子与上隔分开关接线端子衔接。
断路器室设有压力释放通道,当外部电弧熄灭时,气体可经过排气通道将压力释放。
母线室在柜体后上部,为减小柜体高度,母线呈品字形布置。
电缆室在柜体下部的前方,电缆固定在支架上。
仪表室在柜体前上部,便于运转人员观察。
四、气体全封锁组合电器(GIS)
气体全封锁组合电器的英文全称为GaslnsultedSwitchgear,
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