CCS F 12
中华人民共和国国家标准
GB/T 44222—2024
塔式太阳能光热发电站集热系统
技术要求
Technical requirements for collector system of solar power tower plant
2024-07-24 发布2025-02-01 实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发 布
目 次
前言 ····································································································· Ⅲ
1 范围 ·································································································· 1
2 规范性引用文件 ······················································································ 1
3 术语和定义 ··························································································· 1
4 总体要求 ······························································································ 2
5 聚光系统 ······························································································ 2
5.1 一般规定 ························································································· 2
5.2 定日镜 ··························································································· 3
5.3 镜场控制系统 ···················································································· 3
5.4 镜场附属系统 ···················································································· 3
6 吸热系统 ······························································································ 4
6.1 一般规定 ························································································· 4
6.2 吸热器 ··························································································· 4
6.3 管道及阀门 ······················································································ 4
6.4 仪表 ······························································································ 4
6.5 防凝装置 ························································································· 5
6.6 高压空气系统 ···················································································· 5
6.7 吸热附属系统 ···················································································· 5
7 系统协同 ······························································································ 6
7.1 系统控制 ························································································· 6
7.2 系统保护 ························································································· 6
8 测试 ·································································································· 6
8.1 测试项目 ························································································· 6
8.2 测试设备和仪器 ················································································· 7
8.3 测试条件 ························································································· 7
8.4 测试前准备 ······················································································ 7
8.5 测试要求 ························································································· 7
附录A （资料性） 光热效率测试计算公式 ···························································· 8
附录B （资料性） 集热量测试计算公式 ······························································· 9
参考文献 ································································································ 10
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规
定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电力企业联合会提出。
本文件由全国太阳能光热发电标准化技术委员会（SAC/TC 565）归口。
本文件起草单位：浙江可胜技术股份有限公司、浙江高晟光热发电技术研究院有限公司、西安热工
研究院有限公司、中广核风电有限公司、中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、华北电力大
学、中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司。
本文件主要起草人：金建祥、徐能、宓霄凌、胡中、周慧、胡玉超、章颢缤、王伊娜、陈明强、
周烨、姚啸林、王慧青、张亚南、张继、董军、骞钊、张玉霞、张天凤、赵晓辉、张劲骅、苑晔、
徐超。
1 范围
本文件规定了塔式太阳能光热发电站集热系统的总体要求，聚光系统、吸热系统、系统协同的技术
要求及测试要求。
本文件适用于塔式太阳能光热发电站的集热系统设计、制造、试验、检测、运行和维护。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用
于本文件。
GB/T 40104 太阳能光热发电站 术语
GB/T 41303 塔式太阳能热发电站吸热器技术要求
GB/T 44140 塔式太阳能光热发电站定日镜技术要求
3 术语和定义
GB/T 40104 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
集热系统 collector system
将太阳能聚集并转化为热能的系统。
[ 来源：GB/T 51307—2018,2.0.5，有修改]
3.2
聚光系统 concentrating solar system
采用定日镜将太阳法向直接辐射反射至吸热器受热面既定位置的所有相关系统及设备。
3.3
吸热系统 receiver system
将聚光系统汇集的太阳辐射的热能传递给吸热器内部流动的传热流体的装置。
注：吸热系统包括吸热器本体及启动、运行、停运及事故等阶段所需的附属系统。
3.4
定日镜场 heliostat field
由多台定日镜组成将太阳辐射聚集至吸热装置的区域。
注：定日镜场也称镜场。
[ 来源：GB/T 51307—2018,2.0.12]
3.5
集热量 heat collection
一段时间内传热工质通过吸热器吸收的净热量。
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3.6
跟踪准确度 tracking accuracy
跟踪误差 tracking error
定日镜旋转中心点相对于太阳光经定日镜会聚于靶面上所形成图案的几何中心点与靶面上目标点间
连线的张角。
注：跟踪准确度单位通常用毫弧度（mrad）表示。
3.7
光热效率 solar-thermal efficiency
一定时间内传热工质从集热系统中获得的能量与入射在定日镜场有效采光面积上的太阳法向直接辐
射能量之比。
3.8
散焦 defocus
将镜场定日镜光斑从吸热器上的聚焦位置移动至吸热器以外位置的过程。
3.9
待命点 standby point
定日镜将太阳直接辐射聚焦至吸热器之前的临时跟踪目标点。
注：待命点通常为靠近吸热器的某空中位置。
4 总体要求
4.1 集热系统应具有将太阳直接辐射聚集并转化为热能的功能。
4.2 集热系统应包括聚光系统、吸热系统及其配套设施。
4.3 吸热器额定功率应能满足电站运行模式、储热容量、装机规模的要求。
4.4 镜场的容量应能满足吸热器额定功率要求，并根据经济性原则结合典型太阳年数据确定。全年因
吸热器出力限制引起的集热量损失宜低于5％。
注：吸热器额定功率是指吸热器在标准工况下的输出功率。吸热器的标准工况是指在环境温度为10 ℃、地面风速
为3 m/s 且入射到吸热器表面的能流通量及分布达到设计要求时，吸热器长期稳定运行的工作状态。
4.5 集热系统光热效率应根据镜面反射比、镜面清洁度、余弦效率、阴影损失、遮挡损失、大气衰减
率、截断效率和吸热器热效率等因素确定。
4.6 集热系统进口和出口传热工质工作温度应根据工质物性等因素确定。
4.7 吸热塔高度应根据镜场容量、镜场效率、吸热器参数、熔融盐泵或水泵特性、航空及军事限制等
因素确定。
4.8 集热系统设备应满足当地气象条件要求。
4.9 集热系统寿命不应低于25 年。
5 聚光系统
5.1 一般规定
5.1.1 聚光系统应具有聚集太阳直接辐射至吸热塔顶的吸热器的功能。
5.1.2 聚光系统应包括定日镜场、镜场控制系统和镜场附属系统等。
5.1.3 镜场设计点的平均阴影损失宜小于2％，平均遮挡损失宜小于5％。
5.1.4 吸热器设计点的光斑溢出损失宜小于10％。
5.1.5 镜场的定日镜排列方式可采用辐射交错式、阵列式等多种形式。
5.1.6 镜场的定日镜间距应保证定日镜在运行过程中不发生互相碰撞，并满足定日镜的维护要求。
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5.1.7 定日镜应设置待命点，定日镜光斑从吸热器移至待命点的时间不宜大于1 min。
5.1.8 镜场散焦时间不宜大于1 min。
5.2 定日镜
5.2.1 定日镜应具有实时跟踪太阳并反射太阳直接辐射的功能。
5.2.2 定日镜应包含反射镜、支架、驱动装置等，驱动装置可采用回转减速机、电动推杆、液压推杆等
传动机构。
5.2.3 定日镜应满足站址环境条件的要求，这些要求应至少包括场站的海拔、风速、温度、沙尘、腐
蚀、降雨及降雪等。
5.2.4 定日镜的功能、性能应符合GB/T 44140 的规定。
5.3 镜场控制系统
5.3.1 镜场控制系统应具有通过控制定日镜以实现聚集太阳直接辐射的功能。
5.3.2 镜场控制系统应至少包括位于控制室的服务器、操作员站和位于定日镜场的现场控制设备。
5.3.3 镜场控制系统应具有与电站主控制系统、红外测温仪、太阳辐射站、风速风向仪等系统或设备进
行实时通信的功能。
5.3.4 镜场控制系统应具有数据采集和保存功能，数据信息应包括定日镜状态信息、角度信息、故障信
息等。
5.3.5 镜场控制系统应支持自动、手动等控制方式。镜场控制系统自动和手动控制方式的切换不应影响
镜场控制系统和光热电站的运行。
5.3.6 镜场控制系统应具有紧急散焦等联锁保护功能。
5.3.7 镜场控制系统应具有大风保护功能。
5.3.8 镜场控制系统室外设备的防护等级不应低于IP 54。
5.4 镜场附属系统
5.4.1 镜场附属系统应包括电气系统、镜场校准系统、镜场清洗系统和云预测系统等。
5.4.2 镜场宜采用分区供电方式，低压厂用工作变压器应由就近高压厂用工作母线供电。
5.4.3 在断电情况下，镜场备用电源应确保全场定日镜散焦。
5.4.4 镜场供电的工作电源可采用交流电源或直流电源。当采用交流电源供电时，宜采用380 V 及以下
电压供电；当采用直流电源供电时，宜采用48 V 及以下电压供电。镜场的供电电压允许偏差为额定电
压的±10%。
5.4.5 镜场校准系统应支持全场定日镜参数的周期性校准，并宜具有自动化运行功能。
5.4.6 镜场全部定日镜完成校准的时间不宜大于60 d。
5.4.7 定日镜经镜场校准系统校准后，跟踪准确度同时满足以下要求：
—在4 m/s风速下，跟踪准确度不宜低于2.5 mrad；
—在8 m/s风速下，跟踪准确度不宜低于4.0 mrad；
—在11 m/s风速下，跟踪准确度不宜低于6.0 mrad。
5.4.8 镜场清洗可采用水清洗或干式清洗方式，当气温低于0 ℃ 时，可采用干式清洗方式。
5.4.9 风速风向仪设置不应少于3 台，安装位置周围环境不应影响风速风向仪正常测量。
5.4.10 太阳辐射站设置不应少于2 套且在全天任意时刻至少有一套太阳辐射站不被遮挡，每套太阳辐
射站应包含直接辐射表、总辐射表和散射表。
5.4.11 镜场应设置云预测系统，该系统应具有云层自动识别、云层移动预测和未来30 min 太阳直接辐
射度预测的功能。云预测系统应至少包含1 台全天空成像仪，全天空成像仪视角不应小于180o。
5.4.12 镜场应设置红外热像仪，红外热像仪满足以下要求：
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a） 红外热像仪量程应覆盖吸热器壁温范围；
b） 红外热像仪的视野应覆盖吸热器受光面范围；
c） 测量精度不应低于±2 ℃或±2％。
6 吸热系统
6.1 一般规定
6.1.1 吸热系统应具有吸收太阳直接辐射并将其转换为传热工质热能的功能。
6.1.2 吸热系统根据不同传热工质可分为熔融盐吸热系统、水/蒸汽吸热系统等。
6.1.3 熔融盐吸热系统应包括吸热器、进口缓冲罐、出口缓冲罐、管道及阀门、仪表、防凝装置、高压
空气系统及吸热附属系统等。
注：防凝装置主要有电伴热、电加热器等。
6.1.4 水/蒸汽吸热系统应包括吸热器、汽包、管道及阀门、仪表及吸热附属系统等。
6.1.5 熔融盐吸热系统的高压空气储气罐应与进口缓冲罐连接，并宜靠近进口缓冲罐布置。
6.1.6 吸热器受光面的上部和下部位置应设置防护区域。
6.1.7 吸热器顶部应设置检修吊车，检修吊车应满足吸热器管屏、防护部件等设备检修和维护时物件吊
挂的载荷要求。
6.1.8 对于直接产生过热蒸汽的水工质吸热器宜自下而上设置预热段、蒸发段和过热段。
6.2 吸热器
6.2.1 吸热器根据结构形式不同，可分为外置式吸热器和腔式吸热器。
6.2.2 吸热器应包含管屏、吸收涂层、管屏连接管道和管屏保温等。
6.2.3 吸热器应至少满足海拔、风速、温度、沙尘、腐蚀、降雨及降雪等站址环境条件的要求。
6.2.4 吸热器的功能、性能应满足GB/T 41303 的规定。
6.3 管道及阀门
6.3.1 熔融盐吸热系统管道应包含上升管、下降管和其他辅助管道，上升管和下降管之间应设有旁
路管。
6.3.2 熔融盐上升管设计温度不应低于吸热器进口传热工质最高工作温度。
6.3.3 熔融盐下降管设计温度不应低于吸热器出口传热工质最高工作温度。
6.3.4 公称直径不大于DN 80 的熔融盐吸热系统管道坡度不宜小于5％。
6.3.5 熔融盐吸热器疏盐阀开关时间不宜超过30 s。
6.3.6 熔融盐吸热系统下降管应配置调节阀，调节阀应具有调节传热工质流量、稳定出口缓冲罐液位的
功能。调节阀宜冗余配置，备用调节阀数量不宜少于1 台。
6.4 仪表
6.4.1 熔融盐吸热器应在每个管屏进口管道支路前分别配置流量计，流量计满足以下要求：
a） 宜选用超声波流量计；
b） 测量精度不应低于1.0级。
6.4.2 熔融盐吸热系统进口缓冲罐和出口缓冲罐均宜配置液位计，液位计满足以下要求：
a） 宜采用雷达液位计，雷达液位计输出响应时间不应大于200 ms；
b） 防护等级不应低于IP 65；
c） 测量精度不应低于1.0级。
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6.4.3 水工质吸热器给水进口宜配置流量计，流量计满足以下要求：
a） 宜选用长径喷嘴流量计；
b） 测量精度不应低于1.0级。
6.4.4 水/蒸汽吸热系统的汽包宜配置不少于3 台液位计，液位计满足以下要求：
a） 汽包水位远传测量宜选用差压式液位计；
b） 防护等级不应低于IP 65；
c） 测量精度不应低于1.0级。
6.4.5 管屏出口管道每个支路宜配置不少于2 支热电偶，热电偶满足以下要求：
a） 宜选用插入式热电偶，插入式热电偶应配置保护管；
b） 精度等级应为1级。
6.4.6 熔融盐吸热系统的防凝装置控制回路应配置热电偶，每个控制回路热电偶数量不宜少于2 支，热
电偶精度等级应为1 级。
6.4.7 吸热系统仪表、控制设备的选型宜与电站同类型仪表设备相统一，并应满足机组运行、自动化系
统的功能和接口要求。
6.5 防凝装置
6.5.1 除受光熔融盐管束、泄盐槽外，熔融盐吸热系统中与熔融盐接触的管道、阀门及仪表、进口缓冲
罐及出口缓冲罐等设施应配备防凝装置。
6.5.2 在严寒地区，水工质吸热系统疏水和仪表管道应设置防凝装置。
6.5.3 吸热系统防凝装置应能将管道内传热工质加热至比其凝固点高50 ℃ 以上的温度。
6.5.4 熔融盐吸热系统防凝装置加热元件的绝缘材料宜采用高纯度氧化镁，其外护套材料宜采用镍
基合金。
6.5.5 熔融盐吸热系统防凝装置配置宜具有50％的裕量。
6.6 高压空气系统
6.6.1 熔融盐吸热系统的高压空气系统应具有在吸热器循环泵失效时维持吸热器内工质流动的功能。
6.6.2 高压空气系统应包括空压机、储气罐、阀门、仪表和管道等。
6.6.3 高压空气系统的储气量应满足工质在吸热器内的流动时间大于事故工况下定日镜紧急散焦时间的
要求。
6.6.4 高压空气系统的压力不应小于进口缓冲罐额定工况下的工作压力。
6.6.5 高压空气系统应设置不少于2 台空压机，当其中1 台空压机发生故障时，不应影响系统运行。空
压机的吸气系统应设置空气过滤器或其他空气过滤装置。
6.7 吸热附属系统
6.7.1 吸热附属系统应包括电气系统、隔热及防护设施和暖通设施等。
6.7.2 电气系统应能为吸热系统内低压常用电设备、事故应急设备及不允许停电设备供电。电气系统应
包括吸热变压器、低压配电柜、保安电源柜、防凝装置电控柜、交流不间断电源（UPS）等，宜就近集
中布置在吸热塔筒体顶部的电控设备间内。
6.7.3 吸热系统电气设备的接地电阻不应大于4 Ω。
6.7.4 吸热系统电气设备的防护等级符合以下规定：
a） 安置在有空调或通风装置的室内电气设备，其外壳的防护等级不应低于IP 42；
b） 安置在室外或半室外的仪表控制箱和配电箱等电气设备，其外壳的防护等级不应低于IP 54；
c） 有特殊要求的电气设备的外壳防护等级应根据实际情况确定。
6.7.5 吸热器的防护区域最高允许温度不宜低于650 ℃。
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6.7.6 管屏背光侧、集箱以及集箱之间的连接管道等应进行隔热保温， 隔热保温应符合
GB/T 41303 的规定。对于受热膨胀的管屏管束上部、管屏管束下部以及管屏的集管，应设置可随热
膨胀活动的保温结构。
7 系统协同
7.1 系统控制
7.1.1 集热系统控制系统应包括镜场控制系统和吸热器控制系统。
7.1.2 防凝装置的控制宜纳入电站主控制系统，并宜具备手动控制、自动控制、串级控制等控制模式。
7.1.3 集热系统控制系统应具有和电站主控制系统进行数据通信的功能，并应支持用于过程控制的对象
链接与嵌入技术规范（OPC）、ModBus 等通信规范。
7.1.4 采用熔融盐工质的集热系统控制系统应与储热系统的储罐液位、熔融盐泵的启停等进行联动，并
应具有低液位保护功能。
7.1.5 集热系统控制系统应能通过调节镜场能量和传热工质流量等方式实现吸热器壁面温度和吸热器出
口工质温度的控制。
7.1.6 在晴天且吸热器功率大于50％额定功率的工况下，集热系统控制系统宜能控制出口工质温度与
设计值偏差不超过5 ℃。
7.1.7 吸热器受光面从开始预热至达到目标温度的时间不宜大于30 min。
7.1.8 集热系统控制系统宜能实时调整镜场定日镜光斑位置。
7.1.9 集热系统控制系统应能保证吸热器表面最大能流密度和最高温度在设计范围内。
注：能流密度是指单位时间内吸热器单位面积上接收的能量。
7.1.10 集热系统控制系统应具有吸热器管屏堵塞的自动检测及报警功能，并能自动调节镜场能量将吸
热器管屏中凝固的熔融盐熔化。
7.1.11 集热系统控制系统应能在就地人员的巡回检查和少量操作的配合下，在集中控制室内通过操作
员站实现系统的启停、运行工况监视和调整等。
7.2 系统保护
7.2.1 集热系统控制系统应具有镜场供电监测功能，断电时，应能自动紧急散焦。
7.2.2 熔融盐集热系统具备以下保护功能：
a） 当吸热器出口熔融盐温度超过允许值时，应能自动紧急散焦；
当熔融盐泵出现异常工况停止工作时，应能自动紧急散焦，同时自动启动高压空气系统，维持
吸热器内传热工质流动，防止管屏超温。
b）
7.2.3 水工质集热系统具备以下保护功能：
a） 当吸热器出口水/蒸汽温度超过允许值时，应能自动紧急散焦；
b） 当汽包温度、压力、液位超过允许值时，应能自动紧急散焦；
c） 当给水泵出现异常工况停止工作时，应能自动紧急散焦。
8 测试
8.1 测试项目
8.1.1 集热系统测试应包含以下内容:
a） 出口传热工质温度控制测试；
b） 散焦保护动作测试；
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c） 散焦时间测试；
d） 光热效率测试；
e） 集热量测试。
8.1.2 光热效率测试和集热量测试应在现场开展。
8.2 测试设备和仪器
8.2.1 测试项目所用仪器为专用仪器，具体设备如下：
a） 传热工质温度传感器；
b） 传热工质流量计；
c） 辐射表；
d） 环境温度测量仪器（液体气温计或铂电阻）；
e） 风速测量仪；
f） 环境湿度测量仪。
8.2.2 运行表计达到测试要求的精度等级且经校准合格后，也可采用其进行测试。
8.2.3 测试仪器应在检定或校准合格期内。
8.2.4 测量仪器可在试验后进行复校，复校发现异常时，应对所测数据进行修正或舍弃。
8.3 测试条件
8.3.1 环境温度：-25 ℃～40 ℃。
8.3.2 风速：距地面10 m 处10 min 平均风速不宜高于5 m/s。
8.3.3 环境相对湿度：不高于95％。
8.3.4 天气条件：晴天，试验期间太阳直接辐照度相对变化宜小于±10％，波动值应小于100 W/㎡。
8.4 测试前准备
8.4.1 测试前应检查防凝装置，确保吸热器管道、阀门和集箱的防凝功能正常。
8.4.2 吸热系统应进行隔离检查，确认无泄漏。
8.4.3 泵及流量控制装置应处于正常运行状态。
8.4.4 镜场和吸热器应处于正常运行状态。
8.5 测试要求
8.5.1 出口传热工质温度控制测试应包括集热系统在50％、75％和100％三种负荷工况下的测试。
8.5.2 散焦保护动作测试应包括大风散焦保护、断电保护、吸热器循环泵失效保护以及运行参数超限保
护等测试。
8.5.3 光热效率测试应在稳定工况下进行，且宜接近设计日。当偏离设计日超过10 d 时，应参照设计曲
线进行修正。光热效率测试计算公式参见附录A。
8.5.4 集热量测试应包含大晴天、有云天等典型的天气工况。当因常规岛设备故障、储热系统溢出等非
集热系统原因引起集热量损失时，测试结果应修正或作废。集热量测试计算公式参见附录B。
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附 录 A
（资料性）
光热效率测试计算公式
光热效率（ ）按公式（A.1）计算：
=
tΣend
t=tstart
m˙ (t)cp(t) [Tout(t)?Tin(t)]
tΣend
t=tstart
DNI(t)A
…………………………（A.1）
式中：
─tstart到 tend的光热效率，％；
tend ─ 测试结束时间；
tstart ─ 测试开始时间；
m˙ (t) ─t时刻吸热器进口传热工质质量流量，单位为千克每秒（kg/s）；
cp(t) ─ t时刻吸热器进口和出口工质平均温度对应的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度
[J/(kg·℃)]；
Tout(t) ─ t时刻吸热器出口工质温度，单位为摄氏度（℃）；
Tin(t) ─ t时刻吸热器进口工质温度，单位为摄氏度（℃）；
DNI(t) ─ t时刻法向直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）；
A ─ 镜场有效反射面积，单位为平方米（m2）。
注：镜场有效反射面积指定日镜场中将光斑聚焦在吸热器上的所有定日镜镜面反射面积总和。
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附 录 B
（资料性）
集热量测试计算公式
集热量按公式（B.1）计算：
Q =
Σtend
t=tstart
m˙ (t) cp (t) [Tout (t)?Tin (t)]60 …………………………（B.1）
式中：
Q ─ 集热量测量值，单位为焦耳（J）；
tend ─ 测试结束时间；
tstart ─ 测试开始时间；
m˙ (t) ─t时刻吸热器进口传热工质质量流量，单位为千克每秒（kg/s）；
cp(t) ─ t时刻吸热器进口和出口工质平均温度对应的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度[J/(kg·℃)]；
Tout(t) ─ t时刻吸热器出口工质温度，单位为摄氏度（℃）；
Tin(t) ─ t时刻吸热器进口工质温度，单位为摄氏度（℃）。
注：当吸热器由非运行状态进入运行状态时，开始记录集热量（时间间隔1 min），吸热器进入非运行状态后停止
记录集热量。当吸热器中的传热工质流量测量值均大于或等于1 kg/s 时，视作吸热器处于运行状态，其小于
1 kg/s 时，视作吸热器处于非运行状态。
GB/T 44222—2024
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参 考 文 献
[1] GB/T 51307—2018 塔式太阳能光热发电站设计标准
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GB/T 44222—2024
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