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火電機組節(jié)能工作的若干技術問題

文檔作者：蔣尋寒陳浩然張貴杰文檔來源：安徽電力科學研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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??????????????????????????????A C C
第25 卷第3 期
2008 年9月
火電機組節(jié)能對國家的經濟可持續(xù)戰(zhàn)略有著
重要的意義??火電廠的節(jié)能涉及電廠生產的所有
專業(yè)??部門，異常繁雜，不易獲得理想的效果??國內
在近十多年中，已經取得了很大的進步，大大縮
小了和發(fā)達國家的差距，但是，節(jié)能工作中依然
存在很多重要的觀念和技術問題，特別是有必要
正確認識國內目前節(jié)能工作水平的不足，這樣才
能從總體上正確把握節(jié)能工作，取得最好的工作
效果??
1 正確評價機組的能耗水平
??????影響機組煤耗的一些重要因素
1 .1.1 燃料品質和鍋爐
對于同一時期??同樣的鍋爐制造廠，和使用優(yōu)
質煙煤的鍋爐相比，燃用劣質煤或煤源很雜的機
組，鍋爐熱效率低于1 % 甚至更多都是很正常的，
機組能耗也相應增加，管好??用好這樣的機組，難
度也大??
1 .1.2 制粉系統(tǒng)
????國內容量 400 以內的機組，用得最多的
????是中間儲倉式鋼球磨制粉系統(tǒng)，而容量600
及以上的機組，由于投資和場地的限制，只能使用
直吹式的中速磨或雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)，（僅
內蒙等局部地區(qū)少數(shù)使用褐煤的機組使用風扇磨
制粉系統(tǒng)，這里不討論）??
??????????中間儲倉式的制粉單耗一般在25 30（ ??）/，
??????????而雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)一般達到30 35（ ??）/
??????????左右，中速磨制粉系統(tǒng)僅僅10 20（ ??）/??相應地，
配備中速磨制粉系統(tǒng)的機組，廠用電率要低于1%
（絕對）或更多，對機組煤耗有重要影響，但煤種的
適應性較差，檢修復雜??
1.1.3 噴嘴調節(jié)（順序閥方式）
國內少數(shù)進口亞臨界和超臨界機組，設計定
位于帶基本負荷，沒有順序閥控制方式??實際上，
????國內 600 級別的機組一般都需要經常調峰，
??平均負荷往往只有額定負荷的70 75 % ??這種條件
下，節(jié)流調節(jié)的汽輪機能耗增加較多，和順序閥方
式相比，大約機組煤耗要多增加2 % ??因此，除了少
????數(shù)1 000 級別的機組，都應選擇具有順序閥控
制方式的汽輪機??
1.1.4 汽輪機冷端系統(tǒng)
目前常見的冷端系統(tǒng)有：
空冷系統(tǒng)??不管是直接還是間接空冷系統(tǒng)，汽
輪機背壓都明顯高于其它系統(tǒng)，煤耗相應增加很
火電機組節(jié)能工作的若干技術問題
Some Technical Problems on Energy Conservation for
Fossil Fuel Fored Power Plants
蔣尋寒陳浩然張貴杰
（安徽電力科學研究院，安徽合肥230022）
摘要：火電廠節(jié)能工作范圍很廣，不易深入??為更好地進行火電機組的節(jié)能工作，需要首先認識和解決一些基本的??重要的
技術問題，這樣，有利于從總體上正確認識各電廠目前的節(jié)能工作水平和不足，找到正確的工作方向，以最快的速度，最小
的投入，獲得最大的收益??為此，根據(jù)國內的工作經驗，文中對火電機組能耗評價??廠級SIS系統(tǒng)??國產超臨界機組??節(jié)能調度
等方面的一些重要技術問題進行了分析??
關鍵詞：燃煤火電機組；節(jié)能；SIS 系統(tǒng)；超臨界組；節(jié)能調度
Abstra ct：Energy conservation in coal fired power plants is a very hard job- complex and widely involved. It is one of the
keys that some basic points and problems should be understand first for better results in energy saving. In this paper，
some of these important points and problems are analyzed based on experiences in recent years.
Key words: Coal fired power plant；energy conservation；super- critical parameters unit；energy saving dispatch
??節(jié)能減排??
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第25 卷第3 期
2008 年9 月
多，只適合在嚴重缺水??煤炭資源豐富且價格相對
低廉的地區(qū)使用??
自然循環(huán)冷卻塔系統(tǒng)，通常稱為閉式循環(huán)水
系統(tǒng)，一般用于長江以北的地區(qū)??僅從機組煤耗角
度看，閉式循環(huán)水系統(tǒng)的經濟性大大好于空冷系
統(tǒng)??
開式循環(huán)水系統(tǒng)??汽輪機背壓明顯低于配備
閉式循環(huán)水系統(tǒng)的機組，而且循環(huán)水泵揚程和耗
????????電可以較小，機組煤耗相應可以降低5 （/ ??）
左右，但是，會給環(huán)境水體造成一定的熱污染??
開式循環(huán)水系統(tǒng)，海水冷卻??由于取水口很
深，水溫較低，配備這種系統(tǒng)的機組，汽輪機背壓
最低，甚至明顯優(yōu)于普通的開式循環(huán)水系統(tǒng)，而且
一年四季循環(huán)水溫度的變化較小??個別使用水庫
水源的機組，也有同樣的優(yōu)點，而且水庫水溫提高
后，再用于灌溉，對農作物有利??
1.1.5 負荷率
對機組煤耗而言，負荷率降低，汽輪機熱耗升
高，廠用電率升高，一??二次汽溫降低，當然會增加
能耗；但同時汽輪機背壓降低，鍋爐效率基本不變，
鍋爐減溫水量減少甚至停用，會抵消部分能耗增
加??總體上，負荷率降低，機組能耗還是要上升的，
但是，負荷率從100% 降低到80% ，機組煤耗變化較
小，少數(shù)機組甚至略有好轉；負荷率從80% 降低到
??????????70% ，機組實際供電煤耗降低一般為3 6 （/ ??）??
負荷繼續(xù)降低，則能耗增加越來越快，僅僅為了節(jié)
能，火電機組正常運行負荷率就不應低于5 0% ??
??????電廠的能耗評估
因此，容量和設計初參數(shù)相同??主機廠家和技
術相同的機組，直接根據(jù)煤耗來評價能耗和節(jié)能
工作水平，都可能是很不公平的??
沿海地區(qū)的少數(shù)電廠和機組，使用深海冷卻
水，燃用優(yōu)質煙煤，鍋爐配備直吹式中速磨制粉系
統(tǒng)，平均負荷率達到80% ??這樣的機組，和配備閉
式循環(huán)水系統(tǒng)，鍋爐燃用貧煤或無煙煤，配備中間
儲倉式鋼球磨制粉系統(tǒng)，平均負荷率7 0% ，容量和
初參數(shù)相同??主機生產技術相同的機組相比，供電
????????煤耗應低20 （/ ??）以上（比空冷機組好得更
????????多）??就是說，前者供電煤耗320 （/ ??）與后者
????????????????34 0 （/ ??）或345 （/ ??）相比，節(jié)能工作水平
相當??配備流化床鍋爐的機組，廠用電率大得多，
一般達到10% 左右，供電煤耗將明顯大于煤粉爐
機組，但是，由于燃用劣質煤甚至煤矸石，而且環(huán)
保，因此符合國家的產業(yè)政策，符合國家經濟發(fā)展
需要，應當鼓勵??在電廠的節(jié)能工作和能耗評價
中，需要充分考慮這些客觀條件??目前國內的大機
組評比對這些因素有所考慮，設置了修正系數(shù)，但
有遺漏，而且修正量一般偏小，還不能充分??真實
地反映電廠的實際節(jié)能工作水平??評價機組的能
耗水平，首先需要根據(jù)這些實際條件，明確機組可
能達到的最佳煤耗，科學確定當前的差距和工作
目標??
需要指出，國內和發(fā)達國家供電煤耗水平存
????????在30 （/ ??）左右的顯著差距，除了高參數(shù)大機
組比例偏低和節(jié)能工作水平不足以外，設備配置
等先天條件不足，還有供熱機組容量比例太少，都
是重要的原因??機組設計中對能耗的重視程度，技
術經濟比較結果變化，也有相當?shù)挠绊?，國內不?
時期的機組也有所不同，比如，同樣是燃用煙煤的
鍋爐，上世紀9 0 年代設計熱效率可能是9 2 .5 % ，而
目前的典型值為9 3 .5 % ??歐洲有少數(shù)燃用褐煤的塔
式鍋爐，設計熱效率可達到9 5 % ??
2 火電機組計算機優(yōu)化運行系統(tǒng)和廠級
S IS 系統(tǒng)的現(xiàn)存問題
??????火電機組計算機優(yōu)化運行系統(tǒng)和廠級 系
統(tǒng)顯著提高了電廠的管理水平，但都存在一些問
題??結果不準，功能不足，應用不足，遠沒有發(fā)揮出
應有的技術潛力??基準工況面臨較大的困難，多數(shù)
????系統(tǒng)選擇 A 工況作為基準工況，部分負荷下，
耗差計算不夠準確；儀表狀態(tài)不好，數(shù)據(jù)和結果不
準確，不能真正起到能耗實時監(jiān)測的作用，只能監(jiān)
測機組性能的變化，做到對同一機組的不同運行
班組之間的競賽??評比時，大致公平合理；優(yōu)化運
行方面也遠遠不夠，運行中，小指標之間經常發(fā)生
矛盾，譬如，主汽壓力和高壓缸效率，制粉單耗和
鍋爐熱效率，這些矛盾需要根據(jù)上一級的指標如
機組煤耗來解決，而目前系統(tǒng)的耗差項目設置需
要改進??
開發(fā)人員對電廠熱力系統(tǒng)的運行情況了解不
足，不能事先選擇合理的測點，不能事先補充缺少
的測點，系統(tǒng)投入后，也沒有能力發(fā)現(xiàn)??確認運行
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儀表存在的問題，使系統(tǒng)計算的結果可靠性較差，
嚴重削弱系統(tǒng)的實際作用??
這些系統(tǒng)還同時需要比較深入的分析功能，需
要運行??維護兩方面的較深入的指導；把大量的數(shù)
據(jù)轉化成一系列有用的信息，以便指導運行和生產
管理，而這些比較深入的分析工作，目前還遠不能
自動化，必須依賴專業(yè)技術人員，也就需要工作體
系制度和電廠以外的技術力量的支持，這是保證系
統(tǒng)發(fā)揮作用的關鍵，也是目前最薄弱的環(huán)節(jié)??
以上問題的根本原因是，這些系統(tǒng)從設計到
運行，都沒有真正融入到節(jié)能技術監(jiān)督體系中，系
統(tǒng)沒有成為體系的一部分??對關鍵儀表??測點進行
確認檢查，恢復其應有的精度，是極其重要的基礎
工作??充分挖掘這些系統(tǒng)的潛力，專業(yè)的節(jié)能技術
人員經常性地??制度化地使用系統(tǒng)提供的信息進
行分析??診斷，指導生產，使之成為技術監(jiān)督體系
的一部分，具有重要的意義??只有這樣的系統(tǒng)，才
能充分??持久地發(fā)揮作用??
3 新建的超臨界機組
??????熱力性能普遍較好
??????國內目前引進的600 1 000 超臨界機組
制造技術是比較成熟??也比較先進的技術，從目前
的情況可以確定，已經投產的機組的主機狀態(tài)遠
????????遠好于上世紀 80 年代300 ??600 亞臨界
機組剛引進時的狀態(tài)，在安全??經濟運行兩方面，
都達到了良好的水平??性能方面，鍋爐熱效率一般
能達到設計要求，汽輪機熱耗和設計保證值的差
距也明顯比上一代產品小，機組帶負荷能力都比
????較充足，很多600 機組都有夏季背壓工況下
??????穩(wěn)定帶到620 640 負荷的記錄??對新機組，應
下大力氣搞好重要設備的選型，并迅速積累??總結
運行經驗，為今后建設的機組設備合理選型創(chuàng)造
良好的條件??
??????一些典型問題
新投產的超臨界汽輪機依然存在一些問題，
需要盡快總結??例如，根據(jù)已經投產的機組試驗和
調試情況，很多汽輪機調節(jié)級面積偏大，調節(jié)級后
和1 級抽汽壓力偏高，和汽輪機熱力設計不符，
??????（調門全開）工況下，都會出現(xiàn)主汽壓力低于
設計值而調節(jié)級后??1 級抽汽壓力高于設計值的情
況，而大負荷下制造廠并沒有各監(jiān)視段壓力的限
制規(guī)定，這些監(jiān)視段壓力是否還是限制汽輪機最
大出力的條件？低負荷下，由于調門和調節(jié)級面積
都偏大，將造成主汽壓力偏低或調門節(jié)流損失增
加??那么，定位于經常調峰的超臨界汽輪機，調節(jié)
級應采用怎樣的設計思想？這需要電力??制造兩個
????行業(yè)進行聯(lián)合研究??目前600 級別的機組都
要調峰，因此，調節(jié)級的設計重點應放在75% 左右
的負荷率??
鍋爐方面，設計中，減少鍋爐的整體壓損；對
四角切圓燃燒方式的鍋爐，從設計和運行兩方面
減少熱偏差，都是重要的課題??
熱力系統(tǒng)設置??布置??為了減少投資，國產超
臨界機組大幅度縮小廠房體積，結果是，除氧器不
得不放置在廠房頂部，位置大大增高，大約6 0% 負
荷率以內，高加疏水將不能自流到除氧器，需要排
入凝汽器，造成大量能損；同時，低壓加熱器也難
以布置，不得已增設一臺疏水泵??即使沒有減少廠
房體積的機組，在目前的典型設計中，低壓加熱器
??一般全部布置在7.9 層，往往出現(xiàn)6??7 號低壓加
熱器疏水不暢的情況，甚至大負荷下也需要開啟
事故疏水，造成損失??
運行方面，由于擔心鍋爐高溫段金屬腐蝕??氧
化脫落和爆管等故障，一些電廠主動將主蒸汽和
??再熱蒸汽調整定值人為降低10 15 ??運行，這當
然會增加機組能耗??超臨界和超臨界機組的高溫
段金屬腐蝕??氧化皮脫落等安全評估，是非常重要
的問題，國內需要盡快完成相應的科研，指導電廠
的運行管理??
??目前國內機組的銘牌出力都按行業(yè)標準 D /
??892-2 004 確定，試驗和運行經驗表明，對大量引
進型國產機組，這個標準過于保守，造成一定的電
??力資源浪費，應當逐步和國際通用標準 EC 45-1
接軌??根據(jù)目前積累的經驗，20 03 年以后投產的新
機組，包括所有的國產超臨界機組，大體上可以增
加近5% 的銘牌出力，但不同的機組，根據(jù)循環(huán)水
系統(tǒng)的配置和輔機容量配置的不同而有所差別??
國內超臨界機組的優(yōu)化運行研究尚屬空白，需要
大力加強大容量直流爐的運行和控制優(yōu)化??超臨
界汽輪機的調門優(yōu)化運行試驗研究，充分發(fā)揮設
備的潛能，促進超臨界機組安全??穩(wěn)定運行??
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第25 卷第3 期
2008 年9 月
??????現(xiàn)場運行測點和儀表
從節(jié)能的角度看，熱工儀表的設置，問題也很
多，不僅影響熱力試驗精度，而且影響機組今后
的能耗分析??診斷??因此，所有新機組，在完成四
大管道設計，即將交付廠家生產前，電廠??設計
院??節(jié)能技術監(jiān)督和性能試驗執(zhí)行單位需要召開
會議，集中討論重要的現(xiàn)場運行儀表測點布置問
題，特別是四大管道測點和主流量儀表的位置??
材料??配置，否則，機組投產后，測點缺少或位置
不當?shù)葐栴}將會長期遺留??其它大量的現(xiàn)場運行
儀表的測點，都是安裝公司根據(jù)現(xiàn)場條件決定位
置，但需要根據(jù)節(jié)能技術監(jiān)督的要求，保證數(shù)量
足夠，并正確選擇儀表形式??位置和量程??對于電
廠來說，機組投產后多次進行的機??爐常規(guī)熱力
試驗和分析??診斷，應放在比一次性的??高精度的
性能驗收試驗更重要的位置，應根據(jù)這個出發(fā)
點，合理設置運行儀表??
??????新機組的檢查性大修
20 04 開始，國內出現(xiàn)了新一輪電力建設高潮，
新機組的設備生產??安裝工期較短，往往給機組的
安全??經濟運行帶來一定的負面影響??為此，其中
部分機組經過調試和性能驗收試驗檢驗后，如果
確認機??爐等主機存在問題，則可以根據(jù)實際情況
和需要，在投產一年以后，安排一次檢查性的A級
或B 級檢修，重點是主機的維修，使機組盡快進入
穩(wěn)定??經濟的運行狀態(tài)??
火電機組的大修工作非常關鍵??熱力性能不
足的新??老機組，都應努力通過一次大修，包括大
修中必要的技術改造，使機組的熱力性能達到優(yōu)
良水平；通過強化節(jié)能技術監(jiān)督，使機組能耗水平
盡可能按照老化-檢修-恢復，再老化-再檢修-再
恢復的預期軌跡運行，盡可能及時發(fā)現(xiàn)??及時處理
機組能耗的異常變化??
4 關于節(jié)能調度
??????節(jié)能調度是非常復雜的系統(tǒng)工程
為適應國家經濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，國家發(fā)改
委已經開始組織推動電網(wǎng)節(jié)能調度??其中最關鍵??
重要的還是火電機組的節(jié)能調度，目的是讓能耗
低的機組多發(fā)，限制能耗高的機組發(fā)電，充分利用
高參數(shù)大機組的性能優(yōu)勢，減少國內火電機組的
整體能耗量??
根據(jù)國家發(fā)改委的設想，近期以機組設計能
耗水平作為調度依據(jù)，逐步過渡到以實際測量能
耗為依據(jù)的經濟調度??但是，火電機組節(jié)能調度是
一項非常復雜的系統(tǒng)工程，實施之前，需要澄清很
多基本的技術問題??
??????設計能耗指標
經濟調度的開始階段以設計能耗為依據(jù)，但
實際上，??設計能耗’的代表性很差??根據(jù)設備的設
計指標計算得到的??設計煤耗’，在實際運行中是
永遠都不可能達到的??設計指標有很多嚴格的前
提條件，在正常運行中，其中多數(shù)是無法滿足的??
而且，對不同的機組，設計和實際能耗的差距并不
相同??甚至，對有些機組，有少數(shù)設計條件，本身就
不合理，比如，一些機組的設計背壓，就和實際年
??????平均值偏差1 左右??這樣，就需要評估機組的
??設計煤耗’的條件和含義??
??????機組能耗實測
經濟調度最終要過渡到以實測煤耗為依據(jù)，
但測量中包含大量復雜??具體的技術問題??即使測
量是準確的，也不可能完全代表復雜多變的實際
運行狀態(tài)??而且，兩臺機組比較，其中一臺額定負
????????荷下能耗低 5 （/ ??），70% ??50% 額定負荷下未
必能耗就一定也更低??任何設備都會老化，都可能
出現(xiàn)故障??性能下降，而且往往一段時間內無法處
理，但是，每臺機組每年都測試是不現(xiàn)實的，這種
性質的測試，規(guī)模都很大，如果使用高精度的試驗
儀表，則規(guī)模還要大得多??那么，如何實施能耗實
測？如何用機組的運行儀表進行準確的實測和機
組性能跟蹤？如何評價和使用實測結果？這些都是
需要大力研究的課題??
??????需要考慮的其它因素
節(jié)能調度涉及一些復雜的因素??燃用劣質煤
或煤源很雜的機組，煤耗相對較高??煤耗低的機組
應當多發(fā)，但是，不可能讓所有的機組都用優(yōu)質
煤??國家更應當鼓勵使用劣質煤，盡量保存非常珍
貴的優(yōu)質煤炭資源??只有當優(yōu)質煤是進口而且廉
價的時候，才應鼓勵電廠使用??再比如，空冷機組
能耗很高，但山西??寧夏這些地區(qū)，水資源比煤炭
資源更珍貴，現(xiàn)在只能建設空冷機組；當?shù)剡€有不
少原有的濕冷機組，參數(shù)低??容量小，而亞臨界濕
冷機組的能耗可能比超臨界空冷機組還低一些??
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第25 卷第3 期
2008 年9 月
配備濕式冷卻塔的機組，汽輪機年平均背壓明顯
高于配備開式循環(huán)水系統(tǒng)的機組，經濟性相對較
差，但開式循環(huán)水系統(tǒng)會給江河帶來熱污染??最
后，國內電網(wǎng)網(wǎng)架結構還不夠健壯，尚不能全面支
持節(jié)能調度??
因此，同容量??同參數(shù)的機組直接比較煤耗??
按煤耗調度，都可能并非真正有利于國家??那么，
在經濟調度中如何平衡這些因素？那些造成能耗
升高的客觀因素中，哪些是節(jié)能調度時應考慮的，
哪些是企業(yè)應當自身承擔的？如何客觀??全面地評
價電廠的能耗和節(jié)能工作水平？這些方面，國內存
在很多認識上的誤區(qū)??技術研究中，必須指出這些
因素的技術實質，提交決策部門參考??
5 結語
節(jié)能工作必須從基建時期開始，在設備選型
和參數(shù)選擇中，需要非常謹慎，主機和重要輔機選
型不當，可能給機組的經濟性帶來長期的負面影
響，而且往往難以改造??對國內的現(xiàn)役機組，一般
說來，主要的節(jié)能潛力在設備狀態(tài)，檢修??維護工
作，尤其是機??爐本體的檢修，非常關鍵??同時，運
行操作??生產指標管理方面也有一些潛力??節(jié)能調
度是非常復雜的系統(tǒng)工程??火電廠的節(jié)能工作涉
及面很廣，各地的電廠需要和電科院密切合作，從
基建開始，高質量地進行節(jié)能技術監(jiān)督工作，正確
地評估電廠和機組的實際能耗水平，確定節(jié)能潛
力和實際分布，推動節(jié)能工作健康??有序地開展??
（收稿日期：2008- 07-21）
作者簡介：
蔣尋寒（1964-），男，工學碩士，高級工程師，主要研究方
向為大型汽輪機熱力性能試驗和診斷??優(yōu)化運行及火電
機組節(jié)能??
風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受
到世界各國的重視??隨著世界風能利用技術的發(fā)
展，中國風電技術的研究和應用也進入了一個嶄
新的階段??2 005 年中國??可再生能源法??頒布后，各
地及各投資方開發(fā)建設風電的積極性空前高漲??
據(jù)全球風能理事會發(fā)布的2007 年全球風電裝機
????容量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國新增 3.45 ，在全球新增市
場份額中占了1 7.2% ，排名世界第三位；累計裝機容
風力發(fā)電對安徽電網(wǎng)的影響與對策
Influence of Wind Power Gener ation to Anhui Electr ic Networ k and
Countermeasur es
占勇
（安徽省電力科學研究院，安徽合肥230022）
摘要：風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視??近年來，我國風電發(fā)展速度較快，逐漸成為電網(wǎng)電源
的重要組成部分??安徽省也正在積極進行風電場的初步選址工作，準備開展風電建設工作??文中從系統(tǒng)穩(wěn)定性??電能質量??
電力調度等方面分析了風力發(fā)電對安徽電網(wǎng)可能帶來的影響以及應采取的措施??
關鍵詞：風力發(fā)電；接入系統(tǒng)；安徽電網(wǎng)；影響；對策
Abstr act: The wind energy is a clean and regeneration energy，it has been regarded highly in the world. In recent years，
the development of our country wind power generation is very rapid. It had been became a important part of grid. The field
of wind power generation has been selected in preliminary in Anhui province，the construction work will start. In this paper，
the as aspects of network stability，power quality and power dispatching，the influence of wind generation to Anhui electric
network is analyzed and countermeasures are put forward.
Keywords: wind power generation；system connection；electric network；countermeasures
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