CN103928984A - 一种分布式光伏电站自动电压控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分布式光伏电站自动电压控制装置及控制方法,控制装置包括通信管理模块、命令处理模块、AVC控制模块、数据管理模块、信息展示模块;通信管理模块负责与所连装置进行实时信息的收发;命令处理模块负责将通信管理模块接收和下发的遥调、遥控指令格式的转换;AVC控制模块根据当前接收到的实时信息,通过逆变器优先的控制策略对全站光伏逆变器、SVC/SVG系统进行无功功率控制并可以控制变电站分接头档位,使得当前电站的母线电压符合电网调度的要求。
Description
技术领域
本发明属于光伏电站控制技术领域,具体涉及一种分布式光伏电站自动电压控制系统。
背景技术
光伏电站电压控制目前仍处于起步阶段。电压控制在火电、水电等传统发电行业已经很成熟,但在新兴的光伏行业仍面临很多问题。由于太阳能资源的不稳定与周期性、功率因数限制以及分布式光伏地域分布比较分散等特性,导致分布式光伏电站的电压控制比其他发电行业要复杂困难很多。目前国内很多光伏电站的电压控制是通过人工投切电容器、电感器进行的,或者通过无功补偿装置SVC/SVG设备自动调节。人工控制的缺点很多,比如调节响应时间长、分配不合理、出错率高、人工成本高等;通过SVC/SVG设备自动调节,控制精度低、耗电成本较高、不能充分利用逆变器的无功出力,同时也给电网的安全可靠运行带来重大威胁。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本申请提供一种分布式光伏电站电压自动控制装置及电压控制方法,无功分配按照逆变器优先于无功补偿装置的调节策略进行分配,在满足调度电压要求的情况下使得无功补偿装置SVC/SVG设备无功出力最小,节约电站运行成本,如果全站无功功率不能满足。系统对实时数据进行移动平均,滤掉波动很大的值,使算法更准确。
为了实现上述目的,本申请采取如下技术方案:
一种分布式光伏电站自动电压控制装置,所述控制装置包括通信管理模块、命令处理模块、AVC控制模块、数据管理模块、信息展示模块;其特征在于:
所述数据管理模块与通信管理模块相连;
所述数据管理模块还分别连接至信息展示模块、AVC控制模块、命令处理模块;
所述AVC控制模块与命令处理模块相连。
通信管理模块还分别与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器、无功补偿装置SVC/SVG系统、变电站变压器分接头相连。
通信管理模块负责与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器、SVC/SVG系统、变电站变压器分接头进行实时信息的收发;命令处理模块负责将通信管理模块接收和下发的遥调、遥控指令格式的转换;AVC控制模块根据当前接收到的最新的信息,通过相应的策略对全站光伏逆变器、SVC/SVG系统进行无功功率控制并可以控制变电站分接头档位,使得当前电站的母线电压符合电网调度的要求;数据管理模块负责存储系统涉及的所有数据信息包括历史库与实时库管理;信息展示模块负责展示系统运行的相关信息。
所述通信管理模块负责采集遥测、遥信信息下发遥调、遥控信息,其中遥测、遥信信息包括逆变器的运行状态、无功功率、无功功率、无功控制标志、和无功控制标志,升压站高压侧母线的无功功率、无功功率和电压,变电站的分接头位置信息,以及无功补偿装置的无功功率和无功控制标志。遥调、遥控信息,包括对逆变器、无功补偿装置的无功遥调值,变电站的分接头位置的遥控。
所述数据管理模块对所采集的逆变器的无功功率、无功功率和风速,升压站高压侧母线的无功功率、无功功率,和电压以及无功补偿装置的无功功率进行移动平均,再参与AVC控制模块的调节计算。
所述的命令处理模块负责将通信管理模块接收到调度主站的遥调、遥控指令转化为AVC控制模块能够识别的规约信息,并将AVC控制模块下发的遥调、遥控指令转换为不同光伏逆变器、无功补偿装置、变电站分接头能够识别的形式。
所述AVC控制模块计算AVC调节参考指标并根据逆变器优先的策略在逆变器与无功补偿装置之间分配无功功率,或者调节变电站分接头位置。
本申请还公开了一种分布式光伏电站电压控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)分布式光伏电站自动电压控制装置采集光伏电站各逆变器的无功功率、无功功率和风速,升压站高压侧母线的无功功率、无功功率、电压,以及无功补偿装置的无功功率,并对以上参数进行移动平均计算,接收调度下发的全站母线电压目标值;
(2)计算自动电压控制考量指标,所述考量指标包括第i台逆变器的无功出力上调空间Qi逆变器上调、第i台逆变器的无功出力下调空间Qi逆变器下调、第i台无功补偿装置无功出力上调空间Qi无功补偿上调、第i台无功补偿装置无功出力下调空间Qi逆变器下调;全站无功出力总上调空间Q总上调空间、全站无功出力总下调空间Q总下调空间,第i台逆变器的上调能力Ratei 逆变器上调、第i台逆变器的下调能力Ratei逆变器下调、第i台无功补偿装置的上调能力Ratei无功补 偿上调、第i台无功补偿装置的下调能力Ratei无功补偿下调,以及变电站分接头档位T;其中,i为1至n的整数,n为全站光伏逆变器的数量;
所述第i台逆变器的无功出力上调空间Qi逆变器上调=Max(Qi逆变器理论上限,Qi逆变器实时)-Qi 逆变器实时,第i台逆变器的无功出力下调空间Qi逆变器下调=Qi逆变器实时-Min(Qi逆变器理论下限,Qi逆变器 实时);
其中,Qi逆变器理论上限为第i台逆变器在当前风速和有功下的理论无功出力上限,Qi逆变器 理论下限为第i台逆变器在当前风速和有功下的理论无功出力下限,Qi逆变器实时为第i台逆变器的当前实际无功出力;
所述第i台无功补偿装置的无功出力上调空间Qi无功补偿上调=Max(Qi无功补偿理论上限,Qi无功 补偿实时)-Qi无功补偿实时,第i台无功补偿装置的无功出力下调空间Qi无功补偿下调=Qi无功补偿实时-Min(Qi无功补偿实时,Qi无功补偿理论下限);
其中,Qi无功补偿理论上限为第i台无功补偿装置的理论无功出力上限,Qi无功补偿理论下限为第i台无功补偿装置的理论无功出力下限,Qi无功补偿实时为第i台无功补偿装置的当前实际无功出力;
全站无功出力总上调空间Q总上调空间=∑Qi逆变器上调+∑Qi无功补偿上调;
全站无功出力总下调空间Q总下调空间=∑Qi逆变器下调+∑Qi无功补偿下调;
第i台逆变器的无功出力上调能力Ratei逆变器上调=Qi逆变器上调/Q总上调空间;
第i台逆变器的无功出力下调能力Ratei逆变器下调=Qi逆变器下调/Q总下调空间;
第i台无功补偿装置的无功出力上调能力Ratei无功补偿上调=Qi无功补偿上调/Q总上调空间;
第i台无功补偿装置的无功出力下调能力Ratei无功补偿下调=Qi无功补偿下调/Q总下调空间;
全站总的无功充电功率Q总充电=Q母线实时-∑Qi逆变器实时-∑Q无功补偿实时,其中,Q母线实时为全站母线实时无功功率;
全站系统电抗其中, 为本周期全站母线电压均值,为上个周期全站母线电压均值,为本周期母线无功功率均值,为上个周期母线无功功率均值;
全站母线无功总目标值Q母线目标=U母线目标*((U母线目标-U母线实时)/X+Q母线实时/U母线实时);其中,U母线目标为调度下发的全站母线电压目标值,U母线实时为全站母线实时电压;
全站无功功率总差额其中,为全站总的无功充电功率均值;
(3)若|Q总差额|<Q调节阀值,则不进行分布式光伏电站的电压调节;
(4)若0<Q总差额<∑Qi逆变器上调,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi逆变器目标=Qi逆变 器实时+Q总差额*Ratei逆变器上调;
(5)若0<∑Qi逆变器上调≤Q总差额,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi逆变器目标=Qi逆变 器实时+Qi逆变器上调,第i台无功补偿装置的无功出力目标值为Qi无功补偿目标=Qi无功补偿实时+Q总差额 *Ratei无功补偿上调;
(6)若Q总差额<0并且∑Qi逆变器下调<|Q总差额|,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi逆变器目标=Qi逆变器实时+Q总差额*Ratei逆变器下调;
(7)若Q总差额<0并且∑Qi逆变器下调≥|Q总差额|,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi 逆变器目标=Qi逆变器实时-Qi逆变器下调,第i台无功补偿装置的无功出力目标值为Qi无功补偿目标=Qi无功补 偿实时+Q总差额*Ratei无功补偿上调;
(8)若|U母线目标-U母线实时|<U误差阀值,则不进行调节,第i台无功补偿装置的无功出力目标值Qi无功补偿目标=Qi无功补偿实时,第i台逆变器的无功出力目标值Qi逆变器目标=Qi逆变器实时,直接等待下一轮调节,U误差阀值为预先设定的电压调节阀值;
(9)若Q总差额>0并且Q总上调空间=0,或者Q总差额<0并且Q总下调空间=0,即全站无功上调空间为0,则根据现场具体情况改变变电站变压器分接头档位位置。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1.无功分配按照单台逆变器与无功补偿装置的调节能力(单台调节空间占总调节空间的比例)进行分配;
2.无功调节采用逆变器优先于无功补偿装置的策略,可以最大限度的利用逆变器的无功出力,节约无功补偿装置的运行成本;
3.系统设定多处阀值,可以避免在合理范围内的反复调节及防止设备在短时间内的频繁投切(启停),延长设备使用寿命;
4.对实时数据进行移动平均,滤掉波动很大的值,使算法更准确。
5.从远方控制转到本地控制时使用当前电压作为目标值,减少电压波动。
附图说明
图1分布式光伏电站自动电压控制装置结构示意图;
图2为分布式光伏电站自动电压控制方法流程图。
其中,1为自动电压控制装置,2为数据管理模块,3为通信管理模块,4为命令处理模块,5为AVC控制模块,6为信息展示模块,7为站内综合控制系统,8为全站光伏逆变器,9为电网调度中心,10变电站分接头,11为全部逆变器,11-1为1号逆变器,11-2为2号逆变器,11-3为3号逆变器,11-n为n号逆变器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如附图1所示为本申请公开的分布式光伏电站电压控制装置结构示意图,所述控制装置1包括通信管理模块3、命令处理模块4、AVC控制模块5、数据管理模块2、信息展示模块6。所述数据管理模块2与通信管理模块3相连;所述数据管理模块2还分别连接至信息展示模块6、AVC控制模块5、命令处理模块4;所述AVC控制模块5与命令处理模块4相连。
通信管理模块3负责与站内综合控制系统7、电网调度中心9、光伏逆变器11、SVC/SVG系统、变电站分接头进行实时信息的收发;命令处理模块4负责将通信管理模块接收和下发的遥调、遥控指令格式的转换;AVC控制模块5根据当前接收到的最新的信息,通过相应的策略对全站光伏逆变器、SVC/SVG系统进行无功功率控制并可以控制变电站分接头档位,使得当前电站的母线电压符合电网调度的要求;数据管理模块2负责存储系统涉及的所有数据信息包括历史库与实时库管理;信息展示模块6负责展示系统运行的相关信息。
所述通信管理模块3负责采集遥测、遥信信息下发遥调、遥控信息,其中遥测、遥信信息包括逆变器的运行状态、无功功率、无功功率、无功控制标志、和无功控制标志,升压站高压侧母线的无功功率、无功功率和电压,变电站的分接头位置信息,以及无功补偿装置的无功功率和无功控制标志。遥调、遥控信息,包括对逆变器、无功补偿装置的无功遥调值,变电站的分接头位置的遥控。
所述数据管理模块2对所采集的逆变器的无功功率、无功功率和风速,升压站高压侧母线的无功功率、无功功率,和电压以及无功补偿装置的无功功率进行移动平均,再参与AVC控制模块的调节计算。
所述的命令处理模块4负责将通信管理模块接收到调度主站的遥调、遥控指令转化为AVC控制模块能够识别的规约信息,并将AVC控制模块下发的遥调、遥控指令转换为不同光伏逆变器、无功补偿装置、变电站分接头能够识别的形式;AVC控制模块5也可直接从从数据管理模块得到控制所需的遥测、遥信信息。
如图2为分布式光伏电站自动电压控制方法流程图,所述控制方法包括以下步骤:
步骤1:分布式光伏电站自动电压控制装置采集光伏电站各逆变器的无功功率、无功功率和风速,升压站高压侧母线的无功功率、无功功率、电压,以及无功补偿装置的无功功率,并对以上参数进行移动平均计算,接收调度下发的全站母线电压目标值。
步骤2:计算自动电压控制考量指标,包括第i台逆变器的无功出力上调空间Qi逆变 器上调、第i台逆变器的无功出力下调空间Qi逆变器下调、第i台无功补偿装置无功出力上调空间Qi无功补偿上调、第i台无功补偿装置无功出力下调空间Qi逆变器下调;全站无功出力总上调空间Q总上调空间、全站无功出力总下调空间Q总下调空间。第i台逆变器的上调能力Ratei逆变器上调、第i台逆变器的下调能力Ratei逆变器下调、第i台无功补偿装置的上调能力Ratei无功补偿上调、第i台无功补偿装置的下调能力Ratei无功补偿下调,变电站分接头档位T。
所述第i台逆变器的无功出力上调空间Qi逆变器上调=Max(Qi逆变器理论上限,Qi逆变器实时)-Qi 逆变器实时,第i台逆变器的无功出力下调空间Qi逆变器下调=Qi逆变器实时-Min(Qi逆变器理论下限,Qi逆变器 实时);
其中,Qi逆变器理论上限为第i台逆变器在当前风速和有功下的理论无功出力上限,Qi逆变器 理论下限为第i台逆变器在当前风速和有功下的理论无功出力下限,Qi逆变器实时为第i台逆变器的当前实际无功出力;
所述第i台无功补偿装置的无功出力上调空间Qi无功补偿上调=Max(Qi无功补偿理论上限,Qi无功 补偿实时)-Qi无功补偿实时,第i台无功补偿装置的无功出力下调空间Qi无功补偿下调=Qi无功补偿实时-Min(Qi无功补偿实时,Qi无功补偿理论下限);
其中,Qi无功补偿理论上限为第i台无功补偿装置的理论无功出力上限,Qi无功补偿理论下限为第i台无功补偿装置的理论无功出力下限,Qi无功补偿实时为第i台无功补偿装置的当前实际无功出力;
全站无功出力总上调空间Q总上调空间=∑Qi逆变器上调+∑Qi无功补偿上调;
全站无功出力总下调空间Q总下调空间=∑Qi逆变器下调+∑Qi无功补偿下调;
第i台逆变器的无功出力上调能力Ratei逆变器上调=Qi逆变器上调/Q总上调空间;
第i台逆变器的无功出力下调能力Ratei逆变器下调=Qi逆变器下调/Q总下调空间;
第i台无功补偿装置的无功出力上调能力Ratei无功补偿上调=Qi无功补偿上调/Q总上调空间;
第i台无功补偿装置的无功出力下调能力Ratei无功补偿下调=Qi无功补偿下调/Q总下调空间;
全站总的无功充电功率Q总充电=Q母线实时-∑Qi逆变器实时-∑Q无功补偿实时,其中,Q母线实时为全站母线实时无功功率;
全站系统电抗其中, 为本周期全站母线电压均值,为上个周期全站母线电压均值,为本周期母线无功功率均值,为上个周期母线无功功率均值;
全站母线无功总目标值Q母线目标=U母线目标*((U母线目标-U母线实时)/X+Q母线实时/U母线实时);其中,U母线目标为调度下发的全站母线电压目标值,U母线实时为全站母线实时电压;
全站无功功率总差额其中,为全站总的无功充电功率均值。
步骤3:假如|Q总差额|<Q调节阀值,则不进行调节。
步骤4:假如0<Q总差额<∑Qi逆变器上调,Qi逆变器目标=Qi逆变器实时+Q总差额*Ratei逆变器上调。
步骤5:假如0<∑Qi逆变器上调≤Q总差额,Qi逆变器目标=Qi逆变器实时+Qi逆变器上调,Qi无功补偿目标=Qi无功 补偿实时+Q总差额*Ratei无功补偿上调。
步骤6:假如Q总差额<0并且∑Qi逆变器下调<|Q总差额|,Qi逆变器目标=Qi逆变器实时+Q总差额*Ratei逆变 器下调。
步骤7:假如Q总差额<0并且∑Qi逆变器下调≥|Q总差额|,Qi逆变器目标=Qi逆变器实时-Qi逆变器下调,Qi 无功补偿目标=Qi无功补偿实时+Q总差额*Ratei无功补偿上调。
步骤8:假如|U母线目标-U母线实时|<U误差阀值,则不进行调节,Qi无功补偿目标=Qi无功补偿实时,Qi逆变 器目标=Qi逆变器实时直接等待下一轮调节;U误差阀值为AVC系统设置的电压调节阀值。
步骤9:假如Q总差额>0并且Q总上调空间=0,或者Q总差额<0并且Q总下调空间=0,即全站无功上调空间为0,则根据现场具体情况改变变电站分接头档位位置;
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种分布式光伏电站自动电压控制装置,所述控制装置包括通信管理模块、命令处理模块、AVC控制模块、数据管理模块、信息展示模块;其特征在于:
所述数据管理模块与通信管理模块相连;
所述数据管理模块还分别连接至信息展示模块、AVC控制模块、命令处理模块;
所述AVC控制模块与命令处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的自动电压控制装置,其特征在于:
通信管理模块还分别与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器、SVC/SVG系统、变电站变压器分接头相连。
3.根据权利要求2所述的自动电压控制装置,其特征在于:
通信管理模块负责与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器、SVC/SVG系统、变电站变压器分接头进行实时信息的收发;命令处理模块负责将通信管理模块接收和下发的遥调、遥控指令格式的转换;AVC控制模块根据当前接收到的实时信息,通过预设的策略对全站光伏逆变器、SVC/SVG系统进行无功功率控制并可以控制变电站分接头档位,使得当前电站的母线电压符合电网调度的要求。
4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的自动电压控制装置,其特征在于:
数据管理模块负责存储系统涉及的所有数据信息包括历史库与实时库管理;信息展示模块负责展示系统运行的相关信息。
5.一种分布式光伏电站电压控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)分布式光伏电站自动电压控制装置采集光伏电站各逆变器的无功功率、无功功率和风速,升压站高压侧母线的无功功率、无功功率、电压,以及无功补偿装置的无功功率,并对以上参数进行移动平均计算,接收调度下发的全站母线电压目标值;
(2)计算自动电压控制考量指标,所述考量指标包括第i台逆变器的无功出力上调空间Qi逆变器上调、第i台逆变器的无功出力下调空间Qi逆变器下调、第i台无功补偿装置无功出力上调空间Qi无功补偿上调、第i台无功补偿装置无功出力下调空间Qi逆变器下调;全站无功出力总上调空间Q总上调空间、全站无功出力总下调空间Q总下调空间,第i台逆变器的上调能力Ratei 逆变器上调、第i台逆变器的下调能力Ratei逆变器下调、第i台无功补偿装置的上调能力Ratei无功补 偿上调、第i台无功补偿装置的下调能力Ratei无功补偿下调,以及变电站分接头档位T;其中,i为1至n的整数,n为全站光伏逆变器的数量;
所述第i台逆变器的无功出力上调空间Qi逆变器上调=Max(Qi逆变器理论上限,Qi逆变器实时)-Qi 逆变器实时,第i台逆变器的无功出力下调空间Qi逆变器下调=Qi逆变器实时-Min(Qi逆变器理论下限,Qi逆变器 实时);
其中,Qi逆变器理论上限为第i台逆变器在当前风速和有功下的理论无功出力上限,Qi逆变器 理论下限为第i台逆变器在当前风速和有功下的理论无功出力下限,Qi逆变器实时为第i台逆变器的当前实际无功出力;
所述第i台无功补偿装置的无功出力上调空间Qi无功补偿上调=Max(Qi无功补偿理论上限,Qi无功 补偿实时)-Qi无功补偿实时,第i台无功补偿装置的无功出力下调空间Qi无功补偿下调=Qi无功补偿实时-Min(Qi无功补偿实时,Qi无功补偿理论下限);
其中,Qi无功补偿理论上限为第i台无功补偿装置的理论无功出力上限,Qi无功补偿理论下限为第i台无功补偿装置的理论无功出力下限,Qi无功补偿实时为第i台无功补偿装置的当前实际无功出力;
全站无功出力总上调空间Q总上调空间=∑Qi逆变器上调+∑Qi无功补偿上调;
全站无功出力总下调空间Q总下调空间=∑Qi逆变器下调+∑Qi无功补偿下调;
第i台逆变器的无功出力上调能力Ratei逆变器上调=Qi逆变器上调/Q总上调空间;
第i台逆变器的无功出力下调能力Ratei逆变器下调=Qi逆变器下调/Q总下调空间;
第i台无功补偿装置的无功出力上调能力Ratei无功补偿上调=Qi无功补偿上调/Q总上调空间;
第i台无功补偿装置的无功出力下调能力Ratei无功补偿下调=Qi无功补偿下调/Q总下调空间;
全站总的无功充电功率Q总充电=Q母线实时-∑Qi逆变器实时-∑Q无功补偿实时,其中,Q母线实时为全站母线实时无功功率;
全站系统电抗其中, 为本周期全站母线电压均值,为上个周期全站母线电压均值,为本周期母线无功功率均值,为上个周期母线无功功率均值;
全站母线无功总目标值Q母线目标=U母线目标*((U母线目标-U母线实时)/X+Q母线实时/U母线实时);其中,U母线目标为调度下发的全站母线电压目标值,U母线实时为全站母线实时电压;
全站无功功率总差额其中,为全站总的无功充电功率均值;
(3)若|Q总差额|<Q调节阀值,则不进行分布式光伏电站的电压调节;
(4)若0<Q总差额<∑Qi逆变器上调,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi逆变器目标=Qi逆变 器实时+Q总差额*Ratei逆变器上调;
(5)若0<∑Qi逆变器上调≤Q总差额,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi逆变器目标=Qi逆变 器实时+Qi逆变器上调,第i台无功补偿装置的无功出力目标值为Qi无功补偿目标=Qi无功补偿实时+Q总差额 *Ratei无功补偿上调;
(6)若Q总差额<0并且∑Qi逆变器下调<|Q总差额|,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi逆变器目标=Qi逆变器实时+Q总差额*Ratei逆变器下调;
(7)若Q总差额<0并且∑Qi逆变器下调≥|Q总差额|,则第i台逆变器的无功出力目标值为Qi 逆变器目标=Qi逆变器实时-Qi逆变器下调,第i台无功补偿装置的无功出力目标值为Qi无功补偿目标=Qi无功补 偿实时+Q总差额*Ratei无功补偿上调;
(8)若|U母线目标-U母线实时|<U误差阀值,则不进行调节,第i台无功补偿装置的无功出力目标值Qi无功补偿目标=Qi无功补偿实时,第i台逆变器的无功出力目标值Qi逆变器目标=Qi逆变器实时,直接等待下一轮调节,U误差阀值为预先设定的电压调节阀值;
(9)若Q总差额>0并且Q总上调空间=0,或者Q总差额<0并且Q总下调空间=0,即全站无功上调空间为0,则根据现场具体情况改变变电站变压器分接头档位位置。
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