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文檔簡介

2025年注冊(cè)電氣工程師考試真題解析與專業(yè)實(shí)務(wù)專項(xiàng)訓(xùn)練考試時(shí)間:______分鐘總分:______分姓名:______一、1.一臺(tái)三相變壓器,額定容量S?=100kVA,額定電壓U??/U??=6300/400V,連接組別為Yd11。當(dāng)變壓器一次側(cè)接額定電壓,二次側(cè)空載運(yùn)行時(shí),測得一次側(cè)電流I?=9.09A。求該變壓器的空載損耗(鐵耗)P?和短路損耗(銅耗)P??(假設(shè)短路參數(shù)在額定電壓下不變)。2.某工廠變電所采用10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),A相接地故障,故障點(diǎn)總接地電阻R<0xE1><0xB5><0xA3>=4Ω。試求故障點(diǎn)流過的人身安全電流和系統(tǒng)中的總故障電流。已知系統(tǒng)相電壓U?=10kV,A相接地故障時(shí),非故障相B、C相電壓升高倍數(shù)是多少?3.簡述電流互感器10%誤差曲線的含義及其在繼電保護(hù)中的作用。4.按照短路電流計(jì)算規(guī)定,在計(jì)算低壓配電系統(tǒng)短路電流時(shí),電源端的阻抗應(yīng)如何處理?計(jì)算目的主要是什么?5.某變電所主變壓器采用V/v接線,一次側(cè)為6kV,二次側(cè)為400V。若一次側(cè)線電壓為6kV,求二次側(cè)相電壓和線電壓的有效值。6.解釋什么是功率因數(shù)?提高功率因數(shù)的意義是什么?常用哪些方法提高功率因數(shù)?7.根據(jù)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),TN、IT、TT三種接地系統(tǒng)的主要區(qū)別是什么?二、1.某工廠總計(jì)算負(fù)荷Pj=2000kW,cosφ=0.7,需要無功補(bǔ)償使功率因數(shù)提高到0.9。試計(jì)算所需補(bǔ)償?shù)臒o功容量Qc。若采用額定電壓為0.4kV、功率因數(shù)為0.95的靜電電容器進(jìn)行補(bǔ)償,計(jì)算所需電容器的總?cè)萘浚╧var)。2.有一臺(tái)額定電壓為6kV、功率為1000kW的感應(yīng)電動(dòng)機(jī),啟動(dòng)電流為額定電流的6倍,額定電流為157A。電網(wǎng)要求線路上的電壓降不得超過5%。試計(jì)算此電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí),線路上的電壓降是多少?能否直接啟動(dòng)?若采用星三角啟動(dòng)器啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí)線路上的電壓降又是多少?3.某建筑物內(nèi)消防應(yīng)急照明系統(tǒng),計(jì)算負(fù)荷為5kW,采用雙電源末端切換方式供電。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016,請(qǐng)說明對(duì)該應(yīng)急照明負(fù)荷供電的電源及其切換應(yīng)滿足哪些基本要求?4.簡述TN-S、TN-C-S接地系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)。在TN-S系統(tǒng)中,保護(hù)線(PE線)和工作零線(N線)可以合并使用嗎?為什么?5.設(shè)計(jì)一個(gè)車間變電所供配電系統(tǒng)時(shí),需要收集哪些主要負(fù)荷資料?進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)通常采用哪些方法?6.某配電線路采用鋁芯電纜,額定電壓0.4kV,線路長度L=100m,線路載流量為I=100A。若已知電纜每米電阻為0.03Ω/km,請(qǐng)計(jì)算該線路在滿載運(yùn)行時(shí)的電壓損失(δu)。(假設(shè)線路末端電壓與首端電壓之差)7.解釋什么是保護(hù)接地?在TN系統(tǒng)中,保護(hù)接地和保護(hù)裝置(如熔斷器、斷路器)起到什么作用?三、1.設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓照明計(jì)算方案。該住宅樓共6層,每層建筑面積為800m2,層高3m。照度標(biāo)準(zhǔn)要求:走廊、樓梯間照度為10lx,客廳、臥室照度為100lx。請(qǐng)估算走廊、樓梯間和客廳、臥室的總照明安裝功率(W/m2)。假設(shè)走廊、樓梯間采用LED燈帶,客廳、臥室采用吸頂燈(光源光效取值為100lm/W)。2.某工廠車間需要安裝一臺(tái)220kW的電動(dòng)機(jī),采用自動(dòng)星三角啟動(dòng)器控制。電動(dòng)機(jī)額定電壓380V,額定電流45A。請(qǐng)選擇合適的斷路器、熱繼電器和保護(hù)電器的參數(shù)。3.根據(jù)GB50054《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》,說明在低壓配電系統(tǒng)中選擇和校驗(yàn)導(dǎo)體的主要依據(jù)有哪些?簡述短路保護(hù)、過載保護(hù)、漏電保護(hù)(或接地故障保護(hù))的基本要求。4.解釋IT接地系統(tǒng)(電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地,設(shè)備外殼保護(hù)接地)在故障情況下的特點(diǎn)和潛在風(fēng)險(xiǎn)。5.某變電站10kV母線采用單母分段接線,分段斷路器正常時(shí)處于斷開狀態(tài)。請(qǐng)簡述當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí),如何通過繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)故障段母線的自動(dòng)隔離?6.在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí),什么是滾球法?其主要用于確定哪些防雷裝置的保護(hù)范圍?滾球半徑與建筑物防雷等級(jí)有何關(guān)系?7.某建筑物內(nèi)設(shè)有等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。請(qǐng)簡述總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)和局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB)的目的、主要連接內(nèi)容和工作原理。四、1.某高層建筑內(nèi)設(shè)有消防給水系統(tǒng),要求水源可靠,需設(shè)置消防水池。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974,請(qǐng)說明在什么情況下需要設(shè)置消防水池,并簡述消防水池應(yīng)滿足哪些基本要求?2.設(shè)計(jì)一個(gè)建筑物的等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)包括哪些主要的聯(lián)結(jié)措施?請(qǐng)舉例說明在哪些部位需要進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)?3.簡述自動(dòng)重合閘裝置的基本原理和作用。在什么情況下不應(yīng)采用自動(dòng)重合閘?4.解釋電能質(zhì)量的概念。常見的電能質(zhì)量問題有哪些?對(duì)電力系統(tǒng)和用電設(shè)備可能產(chǎn)生哪些影響?5.某工廠變電所內(nèi),一臺(tái)6kV變壓器需要設(shè)置瓦斯保護(hù)。請(qǐng)簡述瓦斯保護(hù)的工作原理、適用范圍以及可能發(fā)出哪些信號(hào)?6.根據(jù)GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》,說明電力負(fù)荷根據(jù)供電可靠性要求分為哪幾級(jí)?對(duì)不同等級(jí)的負(fù)荷,在供電電源方面有何基本要求?7.在進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),如何根據(jù)用電設(shè)備的性質(zhì)和負(fù)荷大小,合理選擇電源進(jìn)線開關(guān)電器(如進(jìn)線斷路器)的額定電流和脫扣器整定電流?試卷答案一、1.解析思路:首先利用空載條件下的電壓和電流關(guān)系計(jì)算出變壓器的變比。然后根據(jù)空載損耗定義,空載損耗P?即為一次側(cè)加額定電壓時(shí)的輸入功率(近似等于空載損耗)。短路損耗P??需要利用短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)或等效電路參數(shù),并結(jié)合額定電壓下的條件計(jì)算。由于題目只給出空載電流,未提供其他參數(shù)(如短路損耗本身或短路電壓等),無法直接計(jì)算出P?和P??的具體數(shù)值,但可以表達(dá)為P?=U??I?cosφ?,P??=(U??/I??)2*R?*I??2,其中I??為額定電壓下的短路電流,R?為短路電阻。2.解析思路:人身安全電流指流經(jīng)人體的電流,可通過公式I_r=U_g/(R_g+R<0xE1><0xB5><0xA3>)計(jì)算,其中U_g為接觸電壓,R<0xE1><0xB5><0xA3>為接地電阻。系統(tǒng)總故障電流為單相接地故障時(shí)的線路電流,可通過公式I_f=U_l/(3*Z_line)估算,其中U_l為線電壓,Z_line為線路阻抗。非故障相電壓升高倍數(shù)可通過相量圖或公式計(jì)算,約為√3倍相電壓。3.解析思路:電流互感器10%誤差曲線是在規(guī)定誤差范圍內(nèi)(如一次電流為額定電流的10%到120%時(shí)),允許的二次電流與一次電流之比的最大誤差曲線。它用于校驗(yàn)電流互感器在非額定電流下運(yùn)行時(shí),其變比誤差是否會(huì)超過規(guī)定值,從而確保繼電保護(hù)裝置在故障時(shí)能正確動(dòng)作。4.解析思路:計(jì)算低壓配電系統(tǒng)短路電流時(shí),電源端的阻抗應(yīng)計(jì)入其等效內(nèi)阻抗。計(jì)算目的是為了選擇合適的保護(hù)電器(如斷路器、熔斷器的額定電流和動(dòng)作電流整定),校驗(yàn)導(dǎo)體和設(shè)備的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性,以及為繼電保護(hù)整定提供依據(jù)。5.解析思路:利用變壓器變比關(guān)系。一次側(cè)線電壓U?l=6kV,相電壓U?p=U?l/√3。二次側(cè)線電壓U?l=U?p*(U??/U??),二次側(cè)相電壓U?p=U?l/√3。計(jì)算得出U?p=6kV/√3*(400V/6300V)≈0.65kV,U?l=√3*U?p≈1.12kV。6.解析思路:功率因數(shù)是有功功率與視在功率的比值(cosφ=P/S)。提高功率因數(shù)意味著減少線路中的無功功率流動(dòng),從而降低線路損耗(P_loss=I2R),提高電網(wǎng)傳輸效率,同時(shí)可以減小用戶所需的視在功率,節(jié)約變配電設(shè)備容量。常用方法包括并聯(lián)電容器補(bǔ)償、采用同步電動(dòng)機(jī)、提高用電設(shè)備效率、調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷等。7.解析思路:TN系統(tǒng)是保護(hù)接零系統(tǒng),將設(shè)備外殼連接到工作零線(N線)上。IT系統(tǒng)是保護(hù)接地系統(tǒng),電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地,設(shè)備外殼接地。TT系統(tǒng)是保護(hù)接地系統(tǒng),電源中性點(diǎn)工作接地,設(shè)備外殼直接接地。主要區(qū)別在于電源中性點(diǎn)運(yùn)行方式、設(shè)備外殼接地方式以及故障電流大小和形式。二、1.解析思路:首先計(jì)算當(dāng)前功率因數(shù)下的無功功率Q1=Pj/cosφ1=2000/0.7≈2857kvar。然后計(jì)算目標(biāo)功率因數(shù)下的無功功率Q2=Pj/cosφ2=2000/0.9≈2222kvar。所需補(bǔ)償?shù)臒o功容量Qc=Q1-Q2。補(bǔ)償后所需電容器總?cè)萘縌c=(Qc/0.95)kvar。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,選擇總?cè)萘柯源笥谟?jì)算值的標(biāo)稱產(chǎn)品。2.解析思路:直接啟動(dòng)時(shí)線路電流I_start≈6*I_n=6*157A=942A。線路電壓降δU_start=I_start*Z_line。假設(shè)線路阻抗Z_line未知,無法計(jì)算出具體電壓降,但可以比較I_start與允許電壓降5%對(duì)應(yīng)的電流。計(jì)算額定電流下線路正常電壓降δU_normal=I_n*Z_line=157A*Z_line。若δU_normal≤0.05*U_source,則I_start*Z_line≤0.05*U_source。若δU_start>0.05*U_source,則不能直接啟動(dòng)。星三角啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)電流為直接啟動(dòng)的1/3,即I_start_Star≈942A/3=314A。同樣計(jì)算δU_Star=I_start_Star*Z_line,比較其是否滿足要求。3.解析思路:根據(jù)GB50016,消防應(yīng)急照明負(fù)荷屬于一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷。要求供電電源應(yīng)采用雙路獨(dú)立電源末端切換方式,或采用消防專用電源。切換時(shí)間應(yīng)滿足消防應(yīng)急照明和疏散指示的需求(如備用電源應(yīng)能在主電源斷電后5s內(nèi)開始供電)。雙電源應(yīng)來自不同的變壓器或不同的線路段。4.解析思路:TN-S系統(tǒng)將工作零線(N)和保護(hù)線(PE)分開敷設(shè)。TN-C-S系統(tǒng)前半段(電源端)N線和PE線合并為PEN線,后半段(負(fù)荷端)PEN線被分開為N線和PE線。特點(diǎn)在于TN-S具有獨(dú)立的PE線,能提供有效的故障保護(hù),適用于對(duì)安全要求較高的場所。TN-C-S在合并段不能進(jìn)行有效接地故障保護(hù),但結(jié)構(gòu)簡單。TN-S系統(tǒng)中,PE線僅用于保護(hù),N線用于工作,不能合并。5.解析思路:設(shè)計(jì)車間變電所負(fù)荷計(jì)算時(shí),需收集各用電設(shè)備的名稱、型號(hào)、數(shù)量、額定功率、工作制(連續(xù)、斷續(xù)、間歇)、功率因數(shù)、同時(shí)系數(shù)、需要系數(shù)等資料。負(fù)荷計(jì)算方法通常采用需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位指標(biāo)法等,其中需要系數(shù)法應(yīng)用最廣。6.解析思路:電壓損失δu=I*R_line+I*X_line=I*(R+jX)=I*Z_line*cos(φ-δφ)。由于未給出線路阻抗Z_line的具體值(包括電阻R和電抗X),無法計(jì)算出精確的電壓損失數(shù)值。但計(jì)算過程涉及電流I、線路長度L、單位長度電阻和電抗。7.解析思路:保護(hù)接地是將電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼、構(gòu)架等通過保護(hù)線(PE線)可靠地連接到接地體上。在TN系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),故障電流通過保護(hù)線流入大地,形成低阻抗回路。保護(hù)裝置(熔斷器或斷路器)檢測到故障電流后迅速動(dòng)作,切斷電源,防止人體觸電,同時(shí)限制故障點(diǎn)的電壓升高,保護(hù)設(shè)備絕緣。三、1.解析思路:首先計(jì)算總面積S=6層*800m2/層=4800m2。走廊樓梯間總面積A1=S/6≈800m2??蛷d臥室總面積A2=S-A1=4000m2。走廊樓梯間安裝功率P1=A1*E1=800m2*10lx≈8000lm/m2。假設(shè)LED燈帶效率為100lm/W,所需功率P1'=P1/100lm/W=80W/m2。客廳臥室所需光源功率P2=A2*E2=4000m2*100lx=400,000lm/m2。吸頂燈效率為100lm/W,所需光源功率P2'=P2/100lm/W=4000W/m2。總安裝功率近似為P_total≈P1'+P2'=80+4000=4080W/m2。2.解析思路:根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率P=220kW,額定電壓U_n=380V,額定電流I_n=45A。選擇自動(dòng)星三角啟動(dòng)器,其額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流。進(jìn)線斷路器額定電流I_noc應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流,即I_noc≥K*I_n,其中K為需要系數(shù)(取1.35-1.5)??蛇xI_noc=50A或60A。脫扣器整定電流I_set應(yīng)略大于額定電流,即I_set=(1.05-1.1)*I_n=(1.05-1.1)*45A≈47-49.5A??蛇x整定電流為50A。熱繼電器額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流,選額定電流等級(jí)50A,整定電流調(diào)至與電動(dòng)機(jī)額定電流匹配,即45A。3.解析思路:選擇和校驗(yàn)導(dǎo)體主要依據(jù):允許載流量(考慮發(fā)熱,滿足長期工作電流要求)、電壓損失(滿足電壓偏移要求)、機(jī)械強(qiáng)度(滿足最小截面要求)、短路熱穩(wěn)定(滿足動(dòng)穩(wěn)定要求,保證短路電流通過時(shí)不致?lián)p壞)、經(jīng)濟(jì)性(導(dǎo)體截面選擇)。短路保護(hù)要求能可靠、有選擇地切除短路故障,通常由斷路器或熔斷器實(shí)現(xiàn)。過載保護(hù)要求在發(fā)生過載時(shí)能自動(dòng)切斷電路,通常由熱繼電器或斷路器的長延時(shí)脫扣器實(shí)現(xiàn)。漏電保護(hù)(接地故障保護(hù))要求在發(fā)生接地故障時(shí)能快速、有選擇地切斷電路,保護(hù)人身安全,通常由漏電保護(hù)器實(shí)現(xiàn)。4.解析思路:IT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地,設(shè)備外殼保護(hù)接地。正常時(shí),設(shè)備外殼電位接近地電位。發(fā)生接地故障時(shí),故障電流通過保護(hù)線流入大地,形成低阻抗回路,由保護(hù)裝置動(dòng)作。優(yōu)點(diǎn)是正常時(shí)設(shè)備外殼不帶電,安全性高。缺點(diǎn)是故障電流通常較小,可能不足以使保護(hù)裝置快速動(dòng)作,故障點(diǎn)存在持續(xù)電壓(接近相電壓),可能對(duì)設(shè)備絕緣造成威脅,且故障不易被常規(guī)保護(hù)發(fā)現(xiàn)。5.解析思路:單母分段接線正常時(shí),母聯(lián)斷路器斷開,兩段母線獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)一段母線(如母線I)發(fā)生故障時(shí),母線I上的所有出線斷路器由其保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘。母線II上的出線斷路器若保護(hù)裝置檢測到故障(如通過電流互感器或電壓互感器),也應(yīng)跳閘。同時(shí),母聯(lián)斷路器的失靈保護(hù)或備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作,閉合母聯(lián)斷路器,將母線I上的正?;芈非袚Q到母線II上,實(shí)現(xiàn)故障段母線的隔離,保證非故障段繼續(xù)供電。6.解析思路:滾球法是確定防雷裝置(接閃器、避雷針、避雷線)對(duì)建筑物保護(hù)范圍的一種方法。它通過一個(gè)假想的以滾球半徑為半徑的球體,在建筑物上方滾動(dòng),當(dāng)球體觸及接閃器且不接觸到被保護(hù)部位時(shí),該部位得到保護(hù)。滾球半徑與建筑物防雷等級(jí)有關(guān)(一級(jí)≥30m,二級(jí)≥20m,三級(jí)≥15m)。主要用于確定接閃器(避雷針、避雷帶/網(wǎng))的保護(hù)范圍,判斷其能否保護(hù)到建筑物的特定部位。7.解析思路:等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)目的是降低接觸電壓和跨步電壓,防止雷電流或故障電流在金屬部件間產(chǎn)生危險(xiǎn)電位差,確保人員安全。總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)是將建筑物內(nèi)所有可連接的金屬部件(包括PE線、N線、設(shè)備外殼、金屬管道、結(jié)構(gòu)鋼筋等)連接到一個(gè)公共等電位聯(lián)結(jié)端子板上,使它們電位基本相等。局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB)是在特定區(qū)域(如衛(wèi)生間、廚房、電源插座附近)將局部范圍內(nèi)的金屬部件進(jìn)行聯(lián)結(jié),減少電位差。工作原理是利用導(dǎo)線將不同電位點(diǎn)連接起來,使它們電位一致。四、1.解析思路:根據(jù)GB50074,當(dāng)市政給水管網(wǎng)不能保證連續(xù)、穩(wěn)定供水,或取水設(shè)施(如取水口)位于取水要求較高的地區(qū)(如一級(jí)泵站吸水井),或需要設(shè)置消防水池作為最高日最高時(shí)供水之外的其他用途(如消防、生產(chǎn)、生活備用)時(shí),應(yīng)設(shè)置消防水池。消防水池應(yīng)滿足:有效容積滿足最不利條件下(如最高日最高時(shí)用水量、消防用水量、管道充滿時(shí)間)的要求;設(shè)置消防專用取水口或取水設(shè)施,保證消防車能方便取水;具備可靠的消防水位信號(hào);有防止污染的措施等。2.解析思路:等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括:總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)、局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB)、等電位聯(lián)結(jié)干線、支線、輔助聯(lián)結(jié)線等。主要連接措施包括:將進(jìn)線配電箱的PE線、N線與接地干線連接;將建筑物金屬管道(給排水、暖通、消防)、結(jié)構(gòu)鋼筋、金屬門窗、電纜橋架、金屬外殼設(shè)備等通過等電位聯(lián)結(jié)線相互連接或與MEB連接。舉例:衛(wèi)生間內(nèi)應(yīng)做LEB,將浴缸、洗手池、馬桶、地漏、電源插座金屬部分、金屬管道等用等電位聯(lián)結(jié)線連接起來。3.解析思路:自動(dòng)重合閘裝置原理:當(dāng)線路發(fā)生故障導(dǎo)致斷路器跳閘后,保護(hù)裝置經(jīng)預(yù)設(shè)延時(shí)(若需要)發(fā)出合閘命令,使斷路器自動(dòng)重新合閘。作用:對(duì)于瞬時(shí)性故障(如雷擊、線路振動(dòng)引起),重合閘成功后可恢復(fù)供電,提高供電可靠性。對(duì)于暫時(shí)性故障,故障消除后重合閘也能成功。但對(duì)于永久性故障,重合閘會(huì)失敗,可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或系統(tǒng)事故擴(kuò)大。因此,不是所有情況都應(yīng)采用,需根據(jù)故障類型、線路性質(zhì)、系統(tǒng)配置等綜合判斷。4.解析思路:電能質(zhì)量是指電能供應(yīng)的優(yōu)劣程度,是指電流、電壓、頻率及其諧波、閃變、三相不平衡等參數(shù)偏離標(biāo)稱值或允許偏差的程度。常見電能質(zhì)量問題包括:電壓偏差、頻率偏差、諧波(電流諧波和電壓諧波)、間諧波、電壓暫降/暫升/中斷、閃爍(閃變)、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)等。影響:對(duì)電力系統(tǒng)可能導(dǎo)致設(shè)備過熱、絕緣老化、保護(hù)誤動(dòng)、系統(tǒng)振蕩等;對(duì)用電設(shè)備可能導(dǎo)致運(yùn)行異常、效率降低、壽命縮短、精度下降甚至損壞。5.解析思路:瓦斯保護(hù)(氣體保護(hù))是變壓器內(nèi)部故障(

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