Technical Summary

隔爆热电偶

Explosion-隔爆热电偶Explosion-Proof Thermocouple本文件基于行业典型隔爆热电偶通用技术资料整理，仅供学习参考。具体项目请以厂家最新产品手册及现场工况为准。

温度传感器系列全部型号（2）咨询选型

所属系列：温度传感器系列

TECHNOLOGY & APPLICATION

理解原理，精准选型

从测量原理到现场应用，了解隔爆热电偶的技术特点与选型要点。

TECHNICAL GUIDE

概述

（Explosion-Proof Thermocouple）是专门为爆炸性危险场所设计的工业温度传感器。

它基于塞贝克热电效应原理工作，通过测量热电势的变化实现温度检测；外壳采用"隔爆型（Flameproof / Ex d）" 防爆结构，能够承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部爆炸火焰传播到壳体外部，从而确保在易燃易爆气体环境中安全使用。

起源于上世纪 60 年代石油化工行业的防爆需求，随着 IEC 60079 系列国际防爆标准的建立而逐步完善。目前，隔爆热电偶已广泛应用于石油、化工、油气、制药、煤矿、涂料、溶剂、化肥等存在爆炸性气体或蒸汽的工业场所，是危险场所温度监测的首选仪表之一。

主要特点

发展沿革

隔爆热电偶与隔爆型电气设备的发展同步演进：上世纪 60 年代欧美开始系统建立防爆电气标准，70年代 IEC 60079 标准发布，80 年代我国逐步引入并本土化，90 年代 GB 3836 系列国家标准发布，目前国内隔爆热电偶厂家已具备从设计、生产、检验到防爆合格证一整套能力，产品远销海外。

Explosion-

概述 · 序号 / 主要特点对照查阅

序号	主要特点	简述
1	高安全性	隔爆外壳能承受内部爆炸压力，阻止火焰外泄，确保现场人员设备安全
2	防爆等级高	可达 Ex d IIC T6 / T4，覆盖氢气、乙炔、二硫化碳等最高级别气体
3	测温范围宽	200 ~ +1800 ℃，可选 K/E/J/T/S/B/N 等多种分度号
4	响应速度快	热电偶热端直接接触介质，τ0.5 典型 0.5~10 s
5	结构坚固	金属护套 + 隔爆接线盒，可耐冲击振动、抗机械损伤
6	多种分度号	K/E/J/T/S/B/N 等覆盖工业绝大多数测温场合
7	远距离传输	可远距离传输（100 m 内 mV 信号衰减小）

MEASUREMENT PRINCIPLE

工作原理

2.1 塞贝克热电效应

热电偶的核心工作原理是"塞贝克效应（SeebeckEffect）"：将两种不同成分的导体（或半导体）A、B两端连接形成闭合回路，当两接点温度不同时，回路中将产生热电势EAB。热电势的大小与两端温差成正比，方向由材料性质决定。

在工业测温中，通常将其中一端（冷端/参考端）保持在已知的恒定温度（常用0℃冰水混合物，或用电子冷端补偿），另一端（热端/测量端）插入被测介质。当测量端温度变化时，热电势随之变化，根据国家分度表（IEC60584）即可换算成被测温度。

2.2 冷端补偿原理

热电偶分度表是以冷端为0℃为基准标定的。实际使用时冷端不可能长期保持

0℃，环境温度变化会引入测量误差，必须进行冷端补偿。常见补偿方式有：（1）冰浴法：将冷端浸入 0℃ 冰水混合物中，精度最高但维护繁琐；

（2）补偿电桥法

在二次仪表中内置 PN 结温度传感器测量冷端实际温度，自动补偿热电势；

（3）补偿导线法

使用与热电偶分度号匹配的补偿导线将冷端延伸到远离热源、环境稳定处（如控制室），再用电子补偿；

目前绝大多数隔爆热电偶都配套智能温度变送器（内置冷端补偿、A/D、线性化），输出 4-20 mA标准信号。

2.3 隔爆防爆原理

"隔爆型" 防爆的核心思想是 "允许内部爆炸，但阻止爆炸传播"：（1）隔爆外壳：采用高强度铝合金或铸钢，壁厚满足 GB 3836.2 / IEC 60079-1 标准要求，能承受

1.5 倍内部爆炸压力；

（2）隔爆间隙

外壳各接合面（螺纹、法兰、端盖等）的配合间隙严格控制在mm以下，确保内部爆炸火焰无法通过间隙传播到壳体外部；

（3）隔爆面加工

所有隔爆面需精加工至 Ra 1.6 μm 以下，硬度 HB 30 以上；

（4）电缆引入

采用隔爆型电缆密封头或填料函，确保外部爆炸性气体无法通过电缆入口进入内部；

（5）铭牌与警告

外壳明显位置标注 "Ex d IIC T6" 防爆标志和 "断电后开盖" 警告牌。

2.4 工作流程示意

Explosion-Explosion-

工作原理 · 步骤 / 动作对照查阅

步骤	动作	说明
1	测量端感温	热端接触被测介质，塞贝克效应产生 mV 级热电势
2	补偿导线	补偿导线将热电势延伸至远离高温区的冷端

工作原理 · 步骤 / 动作对照查阅

步骤	动作	说明
3	冷端补偿	智能变送器内置 PN 结测量冷端温度，自动补偿
4	线性化	依据 IEC 60584 分度表，将 mV 换算为温度值
5	信号输出	4-20 mA / Hart / 总线输出至 DCS / PLC
6	隔爆保护	隔爆外壳阻止内部爆炸传播，确保现场安全
7	温度显示	DCS / 二次仪表显示温度、报警、记录

PRODUCT STRUCTURE

产品结构

3.1 整机结构

由热电极（测温端）、绝缘材料、金属护套、隔爆接线盒、防爆电缆密封头、过程连接等组成。从测量端到接线端，依次为：测量端（热端）+ 绝缘管 + 金属护套 + 防爆接线盒 + 电气接口+ 过程连接。

3.2 偶丝分度号对比

3.3 接线与输出方式

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热电极（偶丝）

主要功能：塞贝克效应产生热电势典型材质：K/E/J/T/S/B/N 分度号对应偶丝

测量端（热端）

主要功能：直接接触被测介质典型材质：偶丝焊接点，可选接地型 / 绝缘型

绝缘材料

主要功能：两电极电气绝缘典型材质：MgO 氧化镁 / 氧化铝 / 陶瓷珠

金属护套

主要功能：气密性保护、支撑结构典型材质：316L SS / Inconel 600 / 哈氏合金

接线盒

主要功能：连接补偿导线 / 变送器典型材质：压铸铝合金 / 不锈钢 / 工程塑料

防爆密封头

主要功能：电缆引入隔爆密封典型材质：隔爆型填料函 / 密封接头

接线端子

主要功能：连接偶丝与外部补偿导线典型材质：陶瓷端子 / 铜端子

温度变送器（可选）

主要功能：冷端补偿 + 信号调理典型材质：4-20 mA / Hart 模块

过程连接

主要功能：与设备 / 管道安装连接典型材质：螺纹 / 法兰 / 焊接 / 卡箍

铭牌 / 警告牌

主要功能：防爆标志、安全警告典型材质：不锈钢 / 铝合金

分度号

结构模块：偶丝材料主要功能：测温范围典型材质：精度典型应用

K 型

结构模块：NiCr-NiSi 主要功能：200~+1260℃ 典型材质：±1.5℃ 或 ±0.4%t 工业最通用，氧化气氛好

E 型

结构模块：NiCr-CuNi 主要功能：200~+900℃ 典型材质：±1.5℃ 或 ±0.4%t 中低温，热电势最高

J 型

结构模块：Fe-CuNi 主要功能：40~+750℃ 典型材质：±2.5℃ 或 ±0.75%t 还原气氛好，价格便宜

T 型

结构模块：Cu-CuNi 主要功能：200~+350℃ 典型材质：±1℃ 或 ±0.75%t 低温精度高

S 型

结构模块：Pt10Rh-Pt 主要功能：0~+1600℃ 典型材质：±1℃ 或 ±0.4%t 高温精密，贵金属

B 型

结构模块：Pt30Rh-Pt6Rh 主要功能：+200~+1800 ℃ 典型材质：±1.5℃ 或 ±0.5%t 超高温场合

N 型

结构模块：NiCrSi-NiSi 主要功能：200~+1300℃ 典型材质：±1.5℃ 或 ±0.4%t 抗氧化、抗高温腐蚀

R 型

结构模块：Pt13Rh-Pt 主要功能：0~+1600℃ 典型材质：±1℃ 或 ±0.4%t 高温精密，贵金属

直接 mV 输出

信号类型：热电势 mV 信号特点：原始信号，需配套专用二次仪表应用场景：短距离、低成本场合

二线制 4-20 mA

信号类型：4-20 mA 电流环特点：集成温度变送器、抗干扰强应用场景：工业现场主流，可远传 1 km

Hart 输出

信号类型：4-20 mA + Hart 数字特点：兼容模拟 + 数字通讯应用场景：智能 DCS 集成、远程诊断

现场总线

信号类型：Profibus-PA / FF 特点：全数字通讯、双向诊断应用场景：大型 DCS / 工业 4.0 系统

无线输出

信号类型：Wireless Hart / LoRa 特点：免布线，适合改造项目应用场景：难以布线的旋转设备 / 高处安装

MODBUS RTU

信号类型：RS485 + MODBUS 特点：可组网、多仪表并联应用场景：PLC 系统集成

TECHNICAL GUIDE

优缺点分析

4.2 主要缺点

Explosion-

4.1 主要优点

高安全性

说明：隔爆外壳能承受内部爆炸压力，阻止火焰外泄，确保现场人员和设备安全

防爆等级高

说明：可达 Ex d IIC T6，覆盖氢气、乙炔、二硫化碳等最高级别爆炸性气体

测温范围极宽

说明：200 ~ +1800 ℃ 全部覆盖，可选 K/E/J/T/S/B/N 等多种分度号

响应速度快

说明：热端直接接触介质，τ0.5 典型 0.5~10 s

测量精度高

说明：K 型 ±1.5℃，S 型 ±1℃，精密级 B 型 ±1℃ 可达

结构坚固耐用

说明：金属护套 + 隔爆接线盒，可耐冲击振动、抗机械损伤

远距离传输

说明：mV 信号衰减小，可远距离传输至 100 m 以上

价格区间宽

说明：K 型常规型价格适中，S/B 贵金属型高精度可选

智能集成

说明：可内置温度变送器，输出 4-20 mA / Hart / 总线

缺点与使用限制

需要冷端补偿

说明：冷端温度变化会引入误差，必须用补偿电桥或补偿导线进行补偿

需要专用补偿导线

说明：不同分度号需用对应补偿导线，不可混用

高温漂移

说明：长期高温使用下偶丝会发生材质变化，需要定期校验 / 更换

体积较大

说明：隔爆接线盒占用空间，整体尺寸大于普通热电偶

重量较重

说明：铸铝合金接线盒 + 金属护套，整体重量 1~5 kg

安装要求高

说明：隔爆面安装要求严格，需要专业防爆电气安装人员

开盖受限

说明：通电状态下严禁开盖；维护时必须先断电再开盖检修

价格较高

说明：比普通热电偶价格高 50%~200%

不适用于粉尘环境

说明：粉尘防爆需另选 Ex tD / Ex t 型号

APPLICATIONS

应用领域

因其极高的防爆安全性，被广泛用于工业现场存在爆炸性气体或蒸汽的危险场所。常见应

用领域如下表所示

典型应用案例

（1）炼油厂加热炉温度监测：在常减压装置加热炉炉膛安装 K 型隔爆热电偶（Ex d IICT4），监测炉膛温度（≤ 800℃），参与燃烧控制和防炉管结焦保护。

（2）化工反应釜温度控制

在反应釜内安装 E 型或 K 型隔爆热电偶，监测反应温度（≤500℃），配套温度变送器输出 4-20 mA 至 DCS，参与反应温度自动控制。

（3）LNG储罐温度监测

在LNG储罐顶/底安装T型低温隔爆热电偶（-200~+350℃），监测罐内温度，确保罐体低温安全运行。

（4）油气田井口温度监测

在井口采油树安装 J 型或 K 型隔爆热电偶，监测采出液温度（≤200℃），参与产量计量。

（5）制药车间反应釜温度控制

在原料药车间反应釜上安装卫生型 K 型隔爆热电偶（Ex d IICT6），监测反应温度，确保反应精确控制和 GMP 安全要求。

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石油 / 石化

应用场景：反应釜、加热炉、蒸馏塔温度典型介质：原油、汽油、柴油、液化气

化工 / 煤化工

应用场景：反应器、催化裂化、气化炉典型介质：有机溶剂、酸碱液、合成气

天然气 / LNG

应用场景：天然气管线、LNG 储罐典型介质：天然气、LNG、LPG、CNG

油气勘探

应用场景：井口、分离器、油气处理装置典型介质：原油、伴生气、油气水混合物

制药 / 精细化工

应用场景：反应釜、干燥设备典型介质：乙醇、丙酮、有机溶剂、原料药

涂料 / 油漆

应用场景：反应釜、储罐、调漆罐典型介质：油漆、有机溶剂、稀释剂

化肥 / 农药

应用场景：合成氨、尿素、农药生产典型介质：氨气、尿素、硝铵、有机磷

煤气 / 焦化

应用场景：煤气柜、焦炉煤气、电捕焦典型介质：焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气

加油站 / 油库

应用场景：储罐、管线、加油机典型介质：汽油、柴油、煤油、机油

煤矿 / 矿用

应用场景：瓦斯抽采、防爆电气设备典型介质：瓦斯、煤尘

TECHNICAL SPECIFICATIONS

技术参数表

6.1 整机通用参数

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6.2 精度与可靠性参数

6.3 适用工况参数

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技术参数表 · 参数 / 技术指标对照查阅

参数	技术指标	备注
分度号	K / E / J / T / S / B / N / R（按现场需求选配）	—
测温范围	200 ~ +1800 ℃（按分度号）	K:-200~+1260℃；S:0~ +1600℃；B:+200~+18 00℃
精度等级	I 级 ±1.5℃ 或 ±0.4%t；II 级 ±2.5℃ 或 ±0.75%t	IEC 60584 标准
热电势	微伏级 mV 信号，按分度表换算温度	—
响应时间 τ.	0.5 ~ 10 s（按护套直径 / 介质流速）	—
绝缘电阻	≥ 100 MΩ（500 VDC）	常温下测量
耐压	2500 VAC / 1 min（常温下）	—
护套材质	316L SS / Inconel 600 / 哈氏合金 C / 钛材	按介质
护套直径	Φ3 / Φ4.5 / Φ6 / Φ8 / Φ10 / Φ12 / Φ16 mm	按现场要求
插入深度	100 ~ 3000 mm	按现场要求
过程连接	G1/2 / G1 / M27×2 / 法兰 DN25 / DN50 / 卡箍 / 焊接	按现场
接线盒材质	压铸铝合金（标准）/ 不锈钢（可选）/ 工程塑料	按防爆等级
防爆标志	Ex d IIB T4 / Ex d IIC T6 / Ex d IIC Gb（按型号）	—
防爆标准	GB 3836.1 / GB 3836.2 / IEC 60079-0 / IEC 60079-1	—
防爆合格证	由国家认可的防爆检验机构出具	按订货要求
防护等级	IP54 / IP65 / IP66	按型号
环境温度	40 ~ +70 ℃（变送器工作温度）	—
补偿导线	必须使用与分度号匹配的补偿导线	—
电缆密封	隔爆型填料函 / 防爆密封接头	按现场
重量	1 ~ 5 kg（按规格）	—

技术参数表 · 参数 / 指标对照查阅

参数	指标	测试条件
I 级精度	±1.5℃ 或 ±0.4%t	IEC 60584 标准
II 级精度	±2.5℃ 或 ±0.75%t	IEC 60584 标准
响应时间 τ.	0.5~10 s	水流法测量
响应时间 τ.	2~30 s	水流法测量
绝缘电阻	≥ 100 MΩ	500 VDC 常温
耐压	2500 VAC / 1 min	常温耐压测试
冷端补偿误差	≤ ±0.5℃	环境温度 0~50℃
长期稳定性	≤ ±0.1% t / 月	满量程漂移率
抗振动	5 g / 10~500 Hz	GB/T 2423
抗冲击	30 g / 11 ms	GB/T 2423
EMC 兼容	GB/T 17626	工业级电磁兼容
MTBF	≥ 5 万小时	平均无故障时间

技术参数表 · 工况类型 / 典型温度对照查阅

工况类型	典型温度	爆炸性气体	防爆推荐
炼油装置	≤ 800℃	汽油、柴油蒸气	Ex d IIC T4 / T6
化工反应器	≤ 500℃	乙醇、丙酮	Ex d IIC T4 / T6
LNG 储罐	200~+50℃	甲烷（IIC）	Ex d IIC T6
天然气管线	≤ 200℃	甲烷（IIC）	Ex d IIC T4 / T6
加油机 / 油库	≤ 200℃	汽油蒸气	Ex d IIB T4
制药反应釜	≤ 300℃	乙醇、有机溶剂	Ex d IIC T4 / T6
煤气柜	≤ 200℃	焦炉煤气（IIB）	Ex d IIB T4
化肥装置	≤ 500℃	氨气（IIA）	Ex d IIA T4

SELECTION GUIDE

选型表

7.1 命名规则

选型示例

EX-TC-K-I-0500-G1-L-D6-6-I-A 表示隔爆热电偶、K 型分度号、I 级精度、插入深度 500mm、G1 螺纹连接、316L 护套、Ex d IIC T6 防爆、IP66 防护、4-20 mA 输出、铝合金接线盒。

7.2 常用型号一览

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选型表 · 代号段 / 代号示例对照查阅

代号段	代号示例	代号含义
EX-TC-	EX-TC	隔爆热电偶（Explosion-proof Thermocouple）
— 分度号	K/E/J/T/S/B/N	K 镍铬-镍硅 / E 镍铬-铜镍 / S 铂铑10-铂
— 精度	I/II	I I 级 / II II 级
— 插入深度	0500	四位数字，单位 mm = 500 mm
— 连接	G1/G2/F	G1/G2 螺纹 / F 法兰
— 护套	L/H/T	L 316L / H 哈氏合金 / T 钛材
— 防爆	D4/D6	D4 Ex d IIB T4 / D6 Ex d IIC T6
— 防护	5/6	5 IP65 / 6 IP66
— 输出	R/I/H	R mV / I 4-20mA / H Hart
— 接线盒	A/S	A 铝合金 / S 不锈钢

选型表 · 型号 / 分度号对照查阅

型号	分度号	插入深度	防爆标志	输出	应用场景
EX-TC-K-0500	K	500 mm	Ex d IIC T6	4-20mA	炼油反应釜、化工装置
EX-TC-K-1000	K	1000 mm	Ex d IIC T4	Hart	加热炉、加热炉膛
EX-TC-E-0500	E	500 mm	Ex d IIC T6	4-20mA	中低温场合、制药反应釜
EX-TC-J-0500	J	500 mm	Ex d IIB T4	4-20mA	还原气氛、加油机 / 油库
EX-TC-T-0800	T	800 mm	Ex d IIC T6	Hart	LNG / LPG 低温储罐
EX-TC-S-1000	S	1000 mm	Ex d IIC T6	Hart	高温精密测量
EX-TC-B-1000	B	1000 mm	Ex d IIC T4	Hart	超高温精密测量
EX-TC-N-0500	N	500 mm	Ex d IIC T6	4-20mA	抗氧化、高温腐蚀场合
EX-TC-K-IP66	K	500 mm	Ex d IIC T6	Hart	户外、潮湿、防腐场合

SELECTION GUIDE

选型指南

8.1 选型基本步骤

8.2 典型工况推荐选型

8.3 选型注意事项

Explosion-（1）爆炸性气体分组必须严格按 GB 3836 / IEC 60079 标准选型：氢气 / 乙炔 / 二硫化碳为 IIC组，必须选 Ex d IIC T6。

（2）温度组别 T1~T6 由介质自燃温度决定

T6 最高（≤ 85℃）；T4 中等（≤ 135℃）；T1~T3较低。

（3）必须使用与分度号严格对应的补偿导线，否则会引入较大测量误差（K 型配 KX 补偿导线）。

（4）隔爆热电偶必须由具备防爆施工资质的单位安装，并按 GB 50058 / IEC 60079-14 标准施工。

（5）现场应预留足够的安装空间

直管段长度 ≥ 10×管道直径；插入深度 = 容器直径 1/3~1/2。

（6）介质温度高至 1000℃ 以上时，建议选用 S/R/B 贵金属型；并使用 Inconel 600 护套耐高温。

（7）定期检查隔爆面是否损伤、腐蚀，损伤后必须立即更换整表，不能现场修复隔爆面。

（8）严禁在通电状态下打开接线盒盖；维护时必须先断电、再等 10 分钟后方可开盖。

（9）电缆应穿镀锌钢管或防爆挠性管敷设，避免与动力电缆同穿；建议使用屏蔽补偿电缆。

（10）粉尘爆炸性环境应选 Ex tD / Ex t 粉尘防爆型隔爆热电偶，不能用气体防爆型号替代。

8.4 总结

是工业危险场所温度测量领域的关键防爆仪表，凭借隔爆外壳、塞贝克热电效应、多种分度号、智能变送器集成等技术手段，已广泛应用于石油、化工、油气、制药等行业的爆炸性气体环境。选型时需结合介质爆炸性分组、温度组别、测温范围、精度需求、护套材质等因素综合考虑，并严格遵守 GB 3836 / IEC 60079 系列防爆标准，确保长期安全运行。

选型指南 · 步骤 / 关注要素对照查阅

步骤	关注要素	常见选项
1	分度号选择	K / E / J / T / S / B / N（按测温范围 / 气氛）
2	精度等级	I 级（±1.5℃）/ II 级（±2.5℃）
3	测温范围	200~+1800℃（按分度号选定）
4	防爆等级	Ex d IIB T4 / Ex d IIC T6（按气体分组）
5	护套材质	316L SS / Inconel 600 / 哈氏合金 / 钛材
6	插入深度	100~3000 mm（按容器 / 管道）
7	过程连接	螺纹 / 法兰 / 焊接 / 卡箍
8	输出形式	mV / 4-20 mA / Hart / 总线
9	防护等级	IP65 / IP66（按现场环境）
10	接线盒材质	铝合金 / 不锈钢（按环境腐蚀性）
典型工况	推荐型号	理由
炼油加热炉炉膛温度	EX-TC-K-1000-Hart	K 型测温范围覆盖 800℃，Hart 输出智能集成
化工反应釜温度	EX-TC-K-0500-4-20mA	K 型通用、4-20mA 远传 DCS 系统
LNG 储罐温度监测	EX-TC-T-0800-Hart	T 型适合低温 -200~+350℃，Hart 输出智能诊断
制药反应釜温度控制	EX-TC-E-0500-4-20mA	E 型热电势高、精度好、卫生级抛光
高温精密测量	EX-TC-S-1000-Hart	S 型贵金属、精度 ±1℃，用于校准和精密测温
加油机 / 油库	EX-TC-J-0500-4-20mA	J 型价格便宜、中低温精度好、IIB 即可
化肥厂合成氨装置	EX-TC-K-0800-4-20mA	氨气为 IIA 组，普通 Ex d IIB T4 即可满足
天然气管线	EX-TC-K-0500-Hart	甲烷属 IIC 组，必须 Ex d IIC T6
高温腐蚀场合	EX-TC-N-0500-Inconel 600	N 型抗氧化耐腐蚀、Inconel 600 护套耐高温
户外潮湿场合	EX-TC-K-IP66-不锈钢接线盒	IP66 防护 + 不锈钢接线盒耐腐蚀

Models

隔爆热电偶 · 型号产品

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共 2 个型号

标准型

WRN-240EX 隔爆热电偶

型号 WRN-240EX

隔爆热电偶标准型，隔爆型热电偶，适用防爆场合。符合国家计量检定规程与相关行业标准，适用于工业过程测量与控制现场。

增强型

WRN-440EX 隔爆热电偶

型号 WRN-440EX

隔爆热电偶增强型，隔爆型热电偶，适用防爆场合。符合国家计量检定规程与相关行业标准，适用于工业过程测量与控制现场。

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