medicion de gas natural
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Daniel Measurement Daniel Measurement & Control& ControlProveedor de Soluciones Completas para la Mediciónde Caudal
Solange Fornabaio
Bolivia, Bolivia, OctubreOctubre 20082008
Mercado de Mercado de PetrPetróóleoleo y Gasy Gas
Daniel Gas Market Daniel Gas Market Daniel Gas Market
Daniel Liquid Market Daniel Liquid Market Daniel Liquid Market
Transmision
GeneraciónTermoelectrica
Residencial
Industrial/Comercial
ProcesamientoDe Gas
Offshore
On-shore
Distribución
Mercado de GasMercado de GasMercado de Gas
MedicionesMedicionesMediciones
PozosUSP
Compresión
Producción NGL
Endulzamiento/Aminas/Glycol/
Dew Point
Compresión
Transmisión
60 BAR
Medición FiscalMediciMedicióónn FiscalFiscalCuando un proveedor entregaun producto a un cliente ocurreuna transacción económica.
Para asegurar un intercambiojusto de bienes una mediciónexacta es critica en la operación
El equipamiento de medición esla caja registradora de estatransacción
CromatógrafoEnergía y Composiciónz=AGA 8Pcal=AGA 5
Flow ComputerFiscal API 21.1 y 21.2Cálculo de volumen (AGA 3,7,11)Cálculo de energía (AGA 5)Cálculo de compresibilidad (AGA 8)
$$$$$= Volumen Energético
TRANSFERENCIAS FISCALES DE GASTRANSFERENCIAS FISCALES DE GASTRANSFERENCIAS FISCALES DE GAS
AGA 11
AGA 9
AGA 3
AGA 7
P,T
Ley de los Gases
lidadcompresibi_de_factorzVolúmenV
aTemperaturTpresiónP
TZkPVTkPV
====
==
1
1Ecuación “ideal”
Ecuación “Real”
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
Flow
Base
Flow
Base
Base
FlowFlowBase Z
ZTT
PPVV
Corrección por Presión y Temperaturaa condiciones base
País Tbase Pbase
Argentina 15 ºC 101,325 kPa
15 ºC 101,325 kPa
0 ºC 101,325 kPa
60 ºF14,696 psi
(abs)
60 ºF14,73 psi
(abs)
Condiciones de referencia
Europa
E.E.U.U
Factor Z, NXFactor Z, NX--1919
Método Standard NX-19 Limitaciones y Rangos:
•Presión, psig 0 a 5000
•Temperatura, °F -40 a 240
•SG, 0,554 a 1
•%CO2, 0-15%
•%N2, 0-15%
Factor Z, AGA 8, Factor Z, AGA 8, MMéétodotodo GruesoGrueso0<P<1200PSIA,32<T<1300<P<1200PSIA,32<T<130ººFF
Metodo Gross I:
•Gr
•HV Gross Heating Value
•%CO2
Metodo Gross II:
•Gr
•%CO2
•%N2
•C1=45 a 100%
•N2=0 a 50%
•CO2=0 a 30%
•C2=0 a 30%
•C3=0 a 4%
•C4=0 a 1%
•C5=0 a 3%
•C6+=0 to Dew Point
•Water Vapor,H2,H2S,CO,O2,He, Ar.
•HV
•SG
Factor Z, AGA 8, Factor Z, AGA 8, MMéétodotodo detalladodetallado0<P<40000PSIG,0<P<40000PSIG,--200<T<760200<T<760ººFF
Analizadorc%2145GPAPCal
lReensD%clReDens
PCal%cm
KCalPCal
i
i
n
1iii
n
1iii3
⇒⇒
=
=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
∑
∑
=
=
AGA 5, AGA 5, CCáálculolculo de de energenergííaay y ccáálculolculo de de densidaddensidad
Instalación TípicaInstalaciInstalacióónn TTíípicapica
Todos los analizadores son probados en el rango de -18 a 55 C, con patrones de calibración por 24 horas
Elimina las fallas porcomponenetes débiles antes del embarque
Asegura máxima confiabilidad
Asegura su performance en aplicaciones en campo
La medición debe cumplir o superara +/-0.05% de Repeatabilidad sobre todo el rango (1/2 BTU de 1000)
Cíclo de prueba en Cámara1) Temp. del cuarto –18C (0F) -- 4 hrs.
2) -18C (0F) -- 6 hrs.
3) -18C a 55C (130F) – 8 hrs.
4) 55C (130F) – 6 hrs.
DanalyzerDanalyzer Chamber TESTChamber TEST
Danalyzer™ 700 -- GeneralidadesDanalyzerDanalyzer™™ 700 700 ---- GeneralidadesGeneralidades• Diseño Modular• Cuerpo Superior
• Analizador (columnas, detectores, preamplificador, valvulas de cambio de flujo y solenoides)
• Cuerpo Inferior• Controlador (electrónica y
puertos para señales, interfase a PC y comunicaciones)
• Panel Indicador de Flujo• Presión gas carrier/ Flujo de
muestra
• Plato de muestra (SCS)• Conexión de streams, filtros (No mostrado)
Danalyzer™ 700 -- EspecificacionesDanalyzerDanalyzer™™ 700 700 ---- EspecificacionesEspecificacionesPower: 20-34 Vdc; 90-264 VAC; 33 Watts nominal, max 80 en PEM.Temperatura ambiente: -29 – 55 C.Corrientes a analizar: 3 + 1 de calibración, expandible a 7 +1 de calibración.Puertos de comunicación series: 3, expandibles a 7, configurables en campo (RS232, 422, 485).Protocolos de comunicación ASCII / RTU Modbus. Ethernet (Modbus / TCP)DI x 5; 1 utilizada como alarma, cuatro restantes configurablesDO x 5AI x 4 AO x 4 no aisladas standard y 6 aisladas (opcional)1 puerto paralelo dedicado a reportes impresos
MON 2000MON 2000BasadoBasado en en DiagnDiagnóósticostico WindowsWindows®®
• Actualización por WEB.• Notificación por e-mail para usuarios registrados
• Fácil de usar incluído• Compatible con versiones anteriores• E-mail de Cromatogramas• Comunicaciones configurables en campo
(4)• Archivo de datos:
•400 calibraciones, 1200 corridas, 64 días de promedios., cromatograma, y calibraciones para cada stream.
Norma AGA 3Norma AGA 3IntroducciIntroduccióónn preliminarpreliminar
Se define la relación betha como:
65,035.0;PDOD
<β<=β
µρ
=.D.vRe
Se define como número de Reynolds a:
EFFECTS OF 2000REVISION OF API 14.3
PART 2 ORIFICE METER TUBES
Norma AGA 3Norma AGA 3
Norma AGA 3Norma AGA 3CCáálculolculo de de VolVolúúmenmen
FlowFlowrel
wFlows2BaseBase1BaseBase TZG
hPZdCNYEQ =
TP,DP
Expresados a 1 Atm y15ºC
3
Cº15,ATM1
3
Base hm
hmQ ==
.coeff_eargdisch_plate_OrificeCansionexp_GasYconvert_unitsN
factor_aproach_VelE
base
1
Base
Base
==
==
29D 5D
ArosellosArosellos & Placas Orificio& Placas Orificio
Armadura Armadura PortaplacaPortaplaca SeniorSenior
Armadura Armadura PortaplacaPortaplaca SimplexSimplex
Armadura Armadura PortaplacaPortaplaca JuniorJunior
Bridas Bridas PortaplacaPortaplaca
Tramo de MediciTramo de Medicióón de Gas Naturaln de Gas Natural
ProfilerProfiler -- Placa acondicionadora de flujoPlaca acondicionadora de flujo
Enderezador de venas de 19 tubosEnderezador de venas de 19 tubos
Acondicionamiento de flujoAcondicionamiento de flujo
Tramo de MediciTramo de Medicióón de Gas Natural con n de Gas Natural con enderezador de venas de 19 tubosenderezador de venas de 19 tubos
0,67 Beta máx.
Tramo de MediciTramo de Medicióón de Gas Natural con n de Gas Natural con Acondicionador de flujo Acondicionador de flujo ProfilerProfiler
ncalibració_datoKm
pulsosK
Hrsec3600
SecpulsosFreq
Q
Factor
3factor
in
Flow
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
=
Norma AGA 7Norma AGA 7En En turbinasturbinas
10D 3D
P,TQflow
Norma AGA 9Norma AGA 9En En ultrasultrasóónicosnicos
Frecuencia_o_Digital_DatoQFlow =
20D o 5+FP+10D 7D
P,TQflow
AGA AGA –– 9 9 MediciMedicióónn de Gas a de Gas a travtravééss de de MedidoresMedidores UltrasUltrasóónicosnicos MultihazMultihaz
RequrimientosRequrimientos AGA 9 AGA 9 VersiVersióónn 20072007
RequrimientosRequrimientos AGA 9 AGA 9 VersiVersióónn 20072007parapara medidoresmedidores ≥≥ 12 inch12 inch
RequerimientosRequerimientos AGA 9 AGA 9 VersiVersióónn 20072007parapara MedidoresMedidores < 12 inch NPS< 12 inch NPS
ResResúúmenmen de de especificaciespecificacióónn de performancede performance
AGA AGA -- 99RequerimientosRequerimientos de de InstalaciInstalacióónn
• El fabricante sugiere longitudes de tramos rectos aguas arriba y abajo, con o sin acondicionador de flujo, que no generen mas de +/- 0.3% de error en la medicióndebido a la configuracion de la instalación.Datos soportados por tests.
• Por default AGA 9 recomienda • Upstream:10 DN + FP + 10 DN• Downstream 5 DN
Recommended Piping with No Flow Conditioner – Uni-DirectionalRecommended Piping with Recommended Piping with No Flow Conditioner No Flow Conditioner –– UniUni--DirectionalDirectional
Para aplicaciones bidireccionales ambos tramos son considerados aguas arriba.
Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner – Uni-DirectionalRecommended Piping with CPA or Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner Profiler Flow Conditioner –– UniUni--DirectionalDirectional
Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner – Bi-DirectionalRecommended Piping with CPA or Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner Profiler Flow Conditioner –– BiBi--DirectionalDirectional
Para aplicaciones bidireccionales ambos tramos son considerados aguas arriba.
Calibración en condición de flujo según AGA 9 (2007)CalibraciCalibracióónn en en condicicondicióónn de de flujoflujo segsegúúnn AGA 9 AGA 9 (2007)(2007)
Calibración en condiciones de Flujo del sistema (medidor+ tramos de medición aguas arriba y abajo). Requerimiento para aplicaciones de TransferenciaFiscales
Las siguientes velocidades de flujo nominales son recomendadas como mínimo: 0,025qmax; 0,05qmax; 0,1qmax; 0,25qmax; 0,5qmax; 0,75qmax y qmax. Al menos un punto de verificación será tomado.
71 Resultados de medidores 12-Inch “As Found”71 71 ResultadosResultados de de medidoresmedidores 1212--Inch Inch ““As FoundAs Found””
71 Recent 12-Inch Calibrations
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Velocity (fps)
Erro
r (%
)
Los 71 medidores de 12-Inch “As Left ”Los 71 Los 71 medidoresmedidores de 12de 12--Inch Inch ““As Left As Left ””
71 Recent 12-Inch Calibrations
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Velocity (fps)
Erro
r (%
)
As
Los mismos 71 medidores 12-Inch - Resultados a bajo caudalLos Los mismosmismos 71 71 medidoresmedidores 1212--Inch Inch -- ResultadosResultados a a bajobajo caudalcaudal
71 Recent Low-Flow 12-Inch Calibrations
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Velocity (fps)
Erro
r (%
)
A
FWME Difference - Mark II vs. Mark III
-0.08 -0.03 -0.04 -0.07 -0.09
0.07
-0.09 -0.06
0.02 0.12 0.07
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Sample
Perc
ent E
rror
Mark III vs. Mark II Comparación de 11 CalibracionesMark III vs. Mark II Mark III vs. Mark II ComparaciComparacióónn de 11 de 11 CalibracionesCalibraciones
Net Average Effect: -0.018%
107 Calibraciones con un haz inactivo107 107 CalibracionesCalibraciones con un con un hazhaz inactivoinactivo
Mark IIIMark IIIElectronic FeaturesElectronic Features
Electrónica Mark IIIElectrElectróónicanica Mark IIIMark IIIElectrónica basada en una plaqueta.
Sistema operativo Linux.
Procesador con co-procesador mas rápido, 100MHz 32-bit.
Disparos mas rápidos entre transductores (32 veces mas rápido).
Actualización de todas las salidas cada segundo.
Actualización en frecuencia de un cuarto de segundo.
Importantes capacidades de autodiagnóstico.
Electrónica Mark IIIElectrElectróónicanica Mark IIIMark III4 FO
4 DO
1 DI
Monitoreo interno de temperatura y voltaje.
2 Puertos seriales RS-232/485 (velocidad hasta 115Kbps).
Ethernet
Hart
Más de 40 parámetros almacenados en logs horarios.(Opcional)
Mas de 90 parámetros almacenados en logs diarios.(Opcional)
Alimentación: 12/24 VDC, 6 Watts máximo.
Capacidades expandibles. (Serie 100 IO Board)
Comunicación HARTComunicaciComunicacióón HARTn HART
Electrónica Mark III™ reemplaza a la Mark IIElectrElectróónicanica Mark IIIMark III™™ reemplazareemplaza a la a la Mark IIMark II
Llaves opcionales: característicasLlaves opcionales: caracterLlaves opcionales: caracteríísticassticasLas llaves están ligadas al número de serie de la CPU
de cada medidor, a una característica específica.Las siguientes opciones están disponibles:Llave de GC:
– Habilita la interfase con GC (requiere la tarjeta opcional par el Puerto C)
Llave de AGA10:
– Habilita el cálculo y comparación de la Velocidad del SonidoAGA10
Llave de logueo de archivos:
– Habilita la lectura de archivos auditables, alarmas, de sistema, tanto horario como diarios.
Llave Ethernet:
– Habilita Ethernet
Tarjeta de opcionalesSerie 100TarjetaTarjeta de de opcionalesopcionalesSerieSerie 100100
Fácilmente reemplazable en medidores existentes con electrónica Mark III(requiere firmware V1.30 y Daniel CUI 3.1)
Características incluidas:
– Entradas vivas de presión y temperatura– 16-bit, completamente aisladas 4-20 mA AI – Conversor interno DC-DC para alimentación de transmisores
– Salida Analógica configurable (i.e. Volumen corregido y no corregido, Caudal de energía, Caudal másico, & velocidad de gas del sonido)
– 16-bit, completamente aislada AO
– *Un puerto serial para obtener la composición del Gas en vivo desde un GC (modo Sim2251) o para uso de propósitogeneral CUI
– RS 232 sin handshaking o RS-485 half duplex
*Disponible con costo adicional
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Obstrucción en el acondicionador de flujo
Perfil normal de velocidades en medidor de 12”
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Obstrucción en el acondicionador de flujo
Perfil de velocidades en medidor de 12” con acondicionador bloqueado
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Suciedad en las paredes del cuerpo del medidor
DA
CB
VVVV
PF++
=
Tendencia del Factor de Perfil del medidor sucio de 10”
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Suciedad en las paredes del cuerpo del medidor
DA
CB
VVVV
PF++
=
Velocidades de las cuerdas de cada haz y promedio del medidor sucio
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Nivel de señal/Nivel de ruido (S-to-N ratio)•Vlas. De control
•Altas velocidades del gas natural
•Conexiones eléctricas malas
•Presencia de líquido
•Mediciones de la velocidad del sonido para cadahaz (SOS).
VerificaciVerificacióónn Cross Check Cross Check (AGA 10)(AGA 10)
Ultrasónico
CromatógrafoP,T, % Ci
21
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛= T
r
c
dddzdZ
Mg
kRTSOS
( )( )duud
uddu
ttttL +
⋅=2
C
•AGA RepNo.9 especifica que dicha desviación no debe exceder+/- 0.2%
VerificaciVerificacióónn Cross Check Cross Check (AGA 10)(AGA 10)
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Mediciones de la velocidad del sonido para cadahaz (SOS).
Presencia de suciedad en el haz D
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Amplificación de la señal (Ganancia), cualquieraumento de la Ganancia implica señal debil.
•Deterioro de transmisores
•Presencia de líquido en la línea
•Suciedad en la cara de los transductores
•Aumento de la velocidad del Gas
•Inversamente proporcional a la presión de operación
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Niveles de aceptación de señal (Performance)•Excesiva velocidad del Gas
•Suciedad en la cara de transmisores
•Ruido
InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico
•Alarmas
•Gráficos de señal en el tiempo
•Comportamiento histórico y estadístico
•Chequeo cruzado de la SOS: AGA Rep. No. 10 vs SOS medida•Torbellino (Swirl)•Flujo cruzado (Cross-Flow)•Asimetría•Nivel de turbulencia por haz
Diagnósticos avanzadosDiagnDiagnóósticossticos avanzadosavanzados
Diagnósticos AvanzadosDiagnDiagnóósticossticos AvanzadosAvanzados
Torbellino (Swirl)
674,9645,136211,56703,8 23 +−+−= XXXYDonde:X: Factor de Perfil
X=1,17 equivale a 0 grado de Swirl
DA
CB
VVVV
PF++
=
Diagnósticos AvanzadosDiagnDiagnóósticossticos AvanzadosAvanzados
Flujo cruzado (Cross Flow)
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++
=DB
CA
VVVV
CrossFlow
Diagnósticos AvanzadosDiagnDiagnóósticossticos AvanzadosAvanzados
Simetría
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++
=DC
BA
VVVV
Simetría
Diagnósticos AvanzadosDiagnDiagnóósticossticos AvanzadosAvanzados
Turbulencia: es la variabilidad de la velocidad de cada haz duranteEl tiempo que el medidor realiza el muestreo.
InstalaciInstalacióónn DigitalDigital
CromatógrafoEnergía y Composición, %ci
Ultrasónico,Qflow por Modbus,Frecuencia, o 4-20mA P,T
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
Flow
Base
Flow
Base
Base
FlowFlowBase Z
ZTT
PPQQ
[ ][ ]
3
33
Base3
mKCal@9300
mKCal9300
mKCalPCalmV
mV3
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
=
∑=
=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ n
1iii3 PCal%c
mKCalPCal
20D o 3+FP+7D 7D
Qflow
AGA 7, AGA8
Cross Check AGA 10
Norma AGA 7Norma AGA 7En En turbinasturbinas y y ultrasultrasóónicosnicos
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
Flow
Base
Flow
Base
Base
FlowFlowBase Z
ZTT
PPQQ
ZfZbPVPV
PV
FFs
factorbilityercompresisF
factorlitycompresibiS
==
=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
;
_sup;
_;ZZ
2
Flow
Base
Ec. Dada en AGA Rep. Nro. 8
ncalibració_datoKm
pulsosK
Hrsec3600
SecpulsosFreq
Q
Factor
3factor
in
Flow
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
=
Norma AGA 7Norma AGA 7En En turbinasturbinas y y ultrasultrasóónicosnicos
TURBINA
ULTRASÓNICO
Norma AGA 11Norma AGA 11En En corioliscoriolis
base@aire_densidad)air(base@lativaRe_DensidadGr
.GrQQ
Base
Base
MásicoBase
=ρ=
ρ=
No Pressure & Temperature correction needed to compute Mass
CCáálculolculo de de EnergEnergííaa
[ ][ ]
[ ] [ ]
[ ][ ]
3
3
mKCal@9300
3
3
mKCal@9300
3
33
Base3
mKCal@9300
mKCal9300
kgKCalPCalkgM
mV
mKCal9300
KCalEmV
mKCal9300
mKCalPCalmV
mV
3
3
3
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
=
==
=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
=
El volúmen expresado de esta manera implicaque cada m3 de gas produce 9300 KCAL
Válido solo coriolis
Flow ComputerFlow ComputerEn custody TransferEn custody Transfer
Requisitos:•API 21.1 y 21.2
•Normas AGA ISO API.
•840 horas de registros históricos de Datos y calidad.
•35 días de almacenamiento histórico de datos y calidad.
•240 Eventos y alarmas
•Password y niveles de acceso.
•Remote communications.
•Totales (diarios y horarios no reseteables)
Click Here
Cómputo de caudalCCóómputomputo de caudalde caudal
Q
t
V= Q1∆t+Q2∆t+Q3∆t+Q4∆t+ +Qn∆t…...…...…...
Cómputo de caudalCCóómputomputo de caudalde caudal
∑ ∆=hrs
hourContractiihrsSTD tQV
24
_24@
Q
t
Cómputo de caudalCCóómputomputo de caudalde caudal
Q
t
∫=hrs
hourContractiihrsSTD dtQV
24
_24@
Cómputo de caudalCCóómputomputo de caudalde caudal
∫
∫
=
=
hrs
hourContract
iii
mKCal
hrs
hourContractiihrsSTD
mKCalPCaldtQV
dtQV
hrs
24
_3
9300
24
_24@
930024@3
Medición Fiscal/CálculoCorrecto Cromotógrafo On-Line SCADA
Comparación de erroresComparaciComparacióónn de de erroreserrores
Square Root of Sum of the Squares
(Example AGA 3 1992)
.1%With Wet Cal
.2% No Wet Cal
.35%Elite Meter
Element Accuracy
.67%.55%.55%.6%Total Base Vol. Uncertainty
.2%AGA 8/ Z Factors
.2%AGA 8/ Z Factors
.2%AGA 8/ Base Den
Compressibility Uncertainty
.1%.1%NAPres. Factor Accuracy
.01%60 Deg F Flowing
.01%60 Deg F Flowing
NATemp. Factor Accuracy
OrificeUltrasonic>=4”
Turbine / Rotary
Coriolis<4”
Element
Rangeability 1:100 1:20 1:100 1:10
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