CN102497023A - 智能微电网管控系统及智能用电管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能微电网管控系统及智能用电管理方法。所述系统包括：控制器、多个回路监控副机、服务器、电表及电池。所述多个回路监控副机分别监控各项耗能设备，并读取所述设备回路的用电数据，控制器管控多个回路监控副机，并将回路监控副机所获得的耗能设备运转状况和用电读值通过服务器加以传送，使用者通过计算机或手机可在云端平台读取上述数据，并进行监控和管理。当耗能设备的用电发生超载或异常时，能够发出警告讯息告知使用者，以便使用者实时掌握用电安全的异常状况，具备用电安全、用电超载警告、及用电异常警告功能。另外，具备云端服务的功能，可将各项耗能设施的运作状况数据传送到云端服务器，使用者可通过上网设备远程遥控各项耗能设施的运转及使用，实现智能管理。

Description

智能微电网管控系统及智能用电管理方法

技术领域

本发明涉及电力系统，特别涉及一种智能微电网管控系统及智能用电管理方法。

背景技术

传统的配电盘通常是将单一类别设备的电路开关进行线路控制的配置设施，其将电力回路的开关集中于一盒内做一分路，在用电超载时形成短路保护的功能。由于其集中配置的多为相同作用的设备，因此仅能对相同类别的电器或耗能设施进行开关的线路控制，并无对电力之外的其它技术与功能作进一步的延伸，对其整体的功能而言较为薄弱。

而该传统配电盘内所采用的无熔丝开关，由于并未采集用电信息，因此通常是以物理热感的方式跳脱断路，并采用额定电流量分类，流过必须大于额定电流才会动作，超载电流愈大跳脱断路速度愈短，对于小于额定电流的异常用电是毫无功能可言，对于等于或稍大于额定电流的电流流过，跳脱断路时间过长，因此严格来说，超载保护能力不足，短路保护能力或许尚可，由于没有自我功能诊断能力，因此无法分辨好坏，安全实在堪虑。由于该配电盘无法采集用电信息，因此多以末端电器设备特性来做用电回路的分类，如空调、照明、插座用电回路或是特定电器专用回路等，以此配置法则当作未来用电总量的预测方式，并依此做为回路超载保护的设计依据，所以同一区域会有重复配线，浪费建置成本及有限天然资源等缺点。

另外，该传统配电盘并无内建运算及监控能力，因此无法避免用户因专业知识不足而造成的使用浪费，以及人为无法控制的环境动态改变因素所造成的使用效率低落，既不节能也无法减碳。同时该传统配电盘内也无对外通讯能力，除无法解决“不患寡而患不均”的供电现况，也不能开发各式联网用电的创新应用。

此外，该传统配电盘仅具备电力分支传输功能，无法提供动态路由交换的管理能力，因此只有单一电力来源，除停电时没有自动转换至备载电源能力之外，也无法实时选择成本最低的路由，降低用电成本。

传统的电表只针对测量电源而设计，其作用通常只有用在将其所测量的用电结果供电力公司计算电费账单，其菜单现上较单纯，仅局限于用电测量，并不具备信息通讯功能，也没有发展相关应用程序连接外部系统做进阶的智能管理的技术呈现。

市面上的一般电网架构系连接供应端和客户端的供电网络，由发电系统，输电系统及配电系统构成，其作用主要为作为电力的传输与分配，不包括其它与耗能相关的硬设备，或是智能化的用电管理设备。也因其只做为供电，输电和配电的网络连结，其内部架构只处理与传输电力有关的功能，无法在用电方面做更细微的效能表现，也无法在其它的能耗方面的功效做发挥。

而传统的配电盘，电表或是电网几乎不具备云端功能，后续维运及升级上成本高也较不容易，也无法开发各式联网用电的创新应用，此为另一项缺失。

本发明主要针对前述已知的配电盘、电表、电网架构等的缺点，所做出的创作。

发明内容

根据本发明第一目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，其将配电盘、电表、电网架构等相互整合，以达到智能管理的效果。

根据本发明第二目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，其将用电数字化，让使用者可通过与局域网络的连结，将电力与用电信息做交换和传输。

根据本发明第三目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，其将各项设备集中管理，除了节省空间，亦可提升其美观。

根据本发明第四目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，能够进行用量管理，让用电需求在成本管理上做更细部的调整，形成最适合的用电节能计划，由此降低用电成本。

根据本发明第五目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，能够进行需量管理的错峰应用，以改善尖峰用电“患不均”的困扰，让供电方在发电设施及电能使用上能更有效率。

根据本发明第六目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，具备用电安全、能够进行用电超载管理、及用电异常管理。

根据本发明第七目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，具备标准化的系统设计，可让合作厂商提升施工效率，进而降低成本支出。

根据本发明第八目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，安装方便，设备维护拆卸容易。

根据本发明第九目的的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，具备云端服务的功能，达到集中或群组智能管理的效果，并可大幅降低末端管控设备的成本。

为了达成本发明，本发明提供一种智能微电网管控系统，所述系统包括：控制器、多个回路监控副机、服务器、电表及电池。其中，每个所述多个回路监控副机，一端连接耗能设备回路，另一端连接控制器；所述控制器，一端分别连接每个所述回路监控副机，另一端分别连接所述服务器和电表；所述服务器，用于传送各项耗能设备的运转状况和用电读值；所述电表，用于显示用电数值；所述电池，分别连接所述服务器和电表，用于提供电力；所述系统通过所述多个回路监控副机分别监控各项耗能设备，并读取所述设备回路的用电数据，所述控制器管控所述多个回路监控副机，并将所述回路监控副机所获得的耗能设备运转状况和用电读值等信息，通过所述服务器加以传送，使用者通过计算机或手机可在云端平台读取所述服务器所传送的各项耗能设备运转状况及用电读值，并进行监控和管理。

本发明还提供一种智能微电网管控系统，所述系统包括：控制器、多个回路监控副机、服务器、电表及电池。其中每个所述多个回路监控副机，其一端通过微电网及讯号网分别连接耗能设备回路，另一端连接控制器；所述控制器，一端分别连接每个所述回路监控副机，另一端分别连接所述服务器和电表；所述服务器，其另一端通过宽带调制解调器与局域网络相连；所述电表，用于显示用电数值；所述电池，分别连接所述服务器和电表，用于提供电力；所述系统通过所述多个回路监控副机分别监控各项耗能设备，并读取所述设备回路的用电数据，所述控制器管控所述多个回路监控副机，并将所述回路监控副机所获得的耗能设备运转状况和用电读值等信息，通过所述服务器传送至局域网络，从而将建筑中的耗能设备回路以及提供电力的电厂业者和电网业者，两者加以连结，并依据所获取的信息，由远程计算机进行进一步的监控及管理。

本发明还提供一种智能用电管理方法，所述方法包括：用电安全管理及用电效率管理。其中，所述用电安全管理包含用电超载管理及用电异常管理；所述用电超载管理，可提供使用者自行定义不同区域的超载跳脱门坎，一旦发生超载保护设备故障或用电超载情况，系统将立刻通过简讯或电邮等方式通知管理者，必要时切断该回路电源，避免灾害发生；所述用电异常管理，用于监控各项耗能设备的电纹及数值数据，将耗能设备实际使用所产生的电纹，与正常运作的电纹数据作比对，可立即判断所监控为何种耗能设备，及该耗能设备是否正常运作，若发生异常情况可立即通知管理者进行检查及维修等处理。所述用电效率管理包含用量管理及需量管理；所述用量管理，用于将建筑内所连接的各项耗能设备，其运作状况数据，在建立最低成本路由之后传送至云端服务器，使用者通过上网设备得知设备的用电信息之后，即可根据电力公司的动态费率，依时段来订定尖峰离峰个别的用电门坎，或者与电力公司签订契约容量，形成最适合的用电节能计划，由此降低用电成本；所述需量管理，使用者可以参考电力公司供电收费的信价比，适时将电力做储存与买卖，达到电能利用的最佳效能和最佳质量。

为了详细说明，将结合下述的实施例加以说明，应该知道，这些实施例并非用于限制本发明。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明智能微电网管控系统的方块示意图。

图2为本发明智能微电网管控系统的配置示意图。

图3为本发明的智能用电管理方法的方块示意图。

图4为本发明的电纹比对示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

根据本发明实施例的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，请参阅图1所示，图1为该智能微电网管控系统的方块示意图。该智能微电网管控系统(10)包括：控制器(12)、多个回路监控副机(13)(14)(15)、服务器(16)、电池(17)、及电表(18)。第一回路监控副机(13)一端连接照明设备回路(31)，另一端连接控制器(12)，用于监控照明设备回路(31)的运作状况；同样，第二回路监控副机(14)一端连接空调设备回路(32)，另一端连接控制器(12)，用于监控空调设备回路(32)的运作状况；该第三回路监控副机(15)一端连接插座设备回路(33)，另一端连接控制器(12)，用于监控插座设备回路(33)的运作状况。通过所述多个回路监控副机(13)(14)(15)分别监控使用者的耗能设备，并读取用电数据，而本实施例是以三组回路监控副机加以举例说明，然而这并不用于限制本发明。所述多个回路监控副机(13)(14)(15)一端连结耗能设备，另一端连接控制器(12)。所述控制器(12)，一端连接所述多个回路监控副机(13)(14)(15)，另一端分别连接服务器(16)及电表(18)。所述电池(17)分别连接该服务器(16)及电表(18)，由此提供电力。其中，所述多个回路监控副机(13)(14)(15)用于分别监控各项耗能设备，并读取所述设备回路的用电数据，而所述控制器(12)则管控该复数回路监控副机(13)(14)(15)，并将回路监控副机(13)(14)(15)所获得的耗能设备运转状况及用电读值等信息，通过所述服务器(16)加以传送，同时电表(18)则显示出用电数值，而电池(17)则提供服务器(16)、电表(18)等装置所需的电力。使用者通过计算机或手机，即可在云端平台读取该服务器(16)所传送的各项耗能设备运转状况及用电读值，并运用排程管理，环境参数，需量管理和目标管理等应用程序接口(API)，使用者即可对其设备做更进阶的操作。通过计算机或手机上网，使用者即可实时得知其设备状态，或是进行监控，或是执行设备运作效率相关的功能，达到智能管理的效果。另外，可以将所述控制器(12)、多个回路监控副机(13)(14)(15)、服务器(16)、电池(17)、电表(18)等集中收纳于一处，例如利用一控制盒加以集中收纳，形成一智能微电网管控系统(10)，如图标虚线所示，除了可以增加整体美观，还可以避免占用太多空间，增加其使用的方便性。

本发明的另一实施例，请参阅图2所示，图2示出了智能微电网管控系统的配置示意图。所述智能微电网管控系统(10)包括：控制器(12)、多个回路监控副机(13)(14)(15)、服务器(16)、电表(18)及电池(17)，并将其集中收纳于一控制盒内，请同时参阅图式图1。其中，所述智能微电网管控系统(10)的回路监控副机(13)(14)(15)的一端通过微电网及讯号网(30)分别连接建筑中的耗能设备回路，例如照明设备回路(31)、空调设备回路(32)、插座设备回路(33)...等，另一端连接控制器(12)。所述控制器(12)，一端连接该回路监控副机(13)(14)(15)，另一端分别连接服务器(16)及电表(18)。所述电池(17)分别连接该服务器(16)及电表(18)，由此提供电力。而所述微电网及讯号网(30)另行连接一数字电表(34)，电源路由器(35)一端连接前述数字电表(34)，另一端则分别连接公众电网(36)、自备电力储存装置(37)、及自备发电装置(38)等各种可提供的电力来源，组成一路由管理。通过该电源路由器(35)的路由管理，使用者可以挑选不同时段，不同电力来源的最低价者，选择最低成本路由，以降低用电成本。例如白天某一时段公众电网(36)的电价较高，自备发电装置(38)(使用者自备的发电装置，例如太阳能、风力发电...等)电价较低，则选择自备发电装置(38)提供建筑内各项耗能设备的用电；而夜晚公众电网(36)电价较低，则改由公众电网(36)提供电力。而该公众电网(36)的电力来源，则由电厂业者(41)及电网业者(42)提供。不同的电厂业者(41)所运转发出的电力，经由电网业者(42)的输送，通过前述的公众电网(36)连接至电源路由器(35)。所述智能微电网管控系统(10)、微电网及讯号网(30)、数字电表(34)、电源路由器(35)、及各种耗能设备回路等组成客户端管理平台。另外，所述智能微电网管控系统(10)的服务器(16)的另一端，则通过宽带调制解调器(51)与局域网络(52)联机，建筑中的各项耗能设备运转状况及用电读值等信息，即可由智能微电网管控系统(10)内的服务器(16)传递到局域网络(52)。而电厂业者(41)，例如发电厂；及电网业者(42)，例如变电所，也可通过局域网络(52)与本发明的智能微电网管控系统(10)连系。另外，该局域网络(52)则由电信业者(53)加以管理。因此本发明的智能微电网管控系统(10)，得以将建筑中的耗能设备回路，及提供电力的电厂业者及电网业者，两者加以连结，并依据所获取的信息，由远程计算机进行进一步的监控及管理。亦即包括智能微电网管控系统(10)、微电网及讯号网(30)、建筑中的耗能设备回路等的客户端管理平台，与包括电信业者(53)、局域网络(52)等的电信基础建设，及包括电厂业者(41)、电网业者(42)等的电力基础建设，通过本发明的智能微电网管控系统(10)得以通过云端应用管理平台(50)相互连系，将建筑中的耗能设备回路作智能化的控制，让使用者、业者等可透过与局域网络(52)的连结，将电力与用电信息做交换和传输，并进行监控和管理。另外，通过该智能微电网管控系统(10)所连接的微电网及讯号网(30)，电力供应方可得知用户的使用状况，加以调整供电量；电力用户方也可利用该智能微电网管控系统(10)所整合的智能设备得知其用电信息，通过服务器与网络服务平台沟通，利用用电目标和用电需量等软件功能，让使用者在电能使用上能更具有效率，由此改善用电效率。

根据本发明又一实施例的智能用电管理方法，请同时参阅图2、3所示，图3是本发明智能用电管理方法的方块示意图。所述智能用电管理方法(20)包括：用电安全管理(21)及用电效率管理(22)，其中，用电安全管理(21)包含用电超载管理(23)及用电异常管理(25)两大部分；而用电效率管理(22)则包含用量管理(24)及需量管理(26)两大部分。该用电超载管理(23)可提供使用者根据使用环境的人、事、地、物、时等条件的不同，自行定义不同区域的超载跳脱门坎，系统具备自我诊断以及实时用电监测功能，一旦发生超载保护设备故障或用电超载情况，系统将立刻通过简讯或电邮等方式通知管理者，必要时切断该回路电源，避免灾害发生。例如以住家插座回路来说明，白天人员在家时超载门坎为20安培，当人员外出或晚上睡觉时超载门坎将依时段或事件不同时自动设定为1安培。用电异常管理(25)主要系监控各项耗能设备的电纹及数值等数据，计算机通过预先设置及学习功能安装各项耗能设备(电器等设备)正常运作的电纹数据，称为电纹数据库，通过将耗能设备实际使用所产生的电纹与数据库内电纹比对，可立即判断所监控系何种耗能设备，及该耗能设备是否正常运作，若发生异常情况可立即通知管理者进行检查及维修等处理，达到对设备的监控及管理的目的。请同时参阅图4所示，图4为该管控系统的电纹比对示意图。该智能微电网管控系统(10)的服务器(16)，可以将建筑内各项耗能设备的运转状况及用电读值等信息，通过宽带调制解调器(51)上传至局域网络(52)，由远程计算机(图未示)接收之后，即可进行后续的分析、监控和管理。例如，计算机事先储存了设备正常运作时的电纹数据，称为数据库电纹数据(62)，将其与服务器(16)传送过来的设备实际电纹(64)作一比对，即可实时知道设备处于正常或异常运作状态，若处于异常状态，即可立即对使用者提出警告，让使用者得以进行后续的检查、修复等动作，达到对设备监控及管理等目的。计算机根据电器设备使用的电流及各相关环境传感器纪录的数值包含安培、℃、百分比等进行长时间收集，并可根据此长期历史使用数据进行设备运作的比对，一旦耗能设备使用状况与历史数据比对出现差异，系统可立即通知管理者进行确认。该耗能设备通过电纹比对的监控就像得知耗能设备的心电图一样，一旦设备任何部分出现异常，系统可立即通知管理者进行该部分维修，以维持耗能设备运行的完善及质量。以一耗能电器设备为例，假设长期电流监测数据显示其一般运转电流为3安培，若忽然侦测到其电流读值为6安培，系统将视为异常状况并发出告警通知管理人员进行确认。另外，系统也可根据电纹比对能够知道所监控的设备为何，使用者可根据环境条件以正面表列方式定义该空间可允许使用的设备，或以负面表列方式设定不允许使用的设备，以提高环境用电安全。例如饭店饭间内，管理者为了房客安全可以负面表列设定禁止使用部分较危险的高负载设备，一旦系统侦测该设备被使用将立刻切断回路并通知管理者确认。

如前所述，该用电效率管理(22)则包含用量管理(24)及需量管理(26)两大部分。该用量管理(24)系将建筑内所连接的各项耗能设备，其运作状况数据，在建立最低成本路由之后可传送至云端服务器，使用者通过上网设备得知设备的用电信息之后，即可根据电力公司的动态费率，依时段来订定尖峰离峰个别的用电门坎，或者与电力公司签订契约容量，形成最适合的用电节能计划，由此降低用电成本。而需量管理(26)方面，使用者可以参考电力公司供电收费的信价比(供电质量与价值的比值)，适时将电力做储存与买卖，达到电能利用的最佳效能和最佳质量，获取最佳的经济效益。

因此，本发明的智能微电网管控系统及智能用电管理方法，能够在耗能设备的用电发生超载或异常时，发出警告讯息告知指定的使用者，以便让使用者实时掌握任何用电安全的异常状况，具备用电安全、用电超载警告、及用电异常警告等功能。而其整合照明、空调等设备，及电力的基础功能，提供给使用者安全，效率及便利性，标准化的系统设计，可让合作厂商提升施工效率，进而降低成本支出。因为该智能微电网管控系统(10)的设备系集中于一控制盒内，因此安装方便，设备维护拆卸容易，技术门坎低。而该智能用电管理方法，其驱动程序标准化，软件可远程升级，产品维护容易。此外，该智能微电网管控系统及智能用电管理方法具备云端服务的功能，可将各项耗能设施的运作状况数据传送至云端服务器，便利使用者通过上网设备远程遥控各项耗能设施的运转及使用，达到智能管理的效果。综而言之，本发明系将配电盘、电表、电网架构等相互整合，透过智能微电网管控系统(10)，以达到智能管理的效果。

综上所述，本发明智能微电网管控系统及智能用电管理方法，利用智能微电网管控系统的设置，在耗能设备的用电发生超载或异常时，能够发出警告讯息告知指定的使用者，以便让使用者实时掌握任何用电安全的异常状况，具备用电安全、用电超载警告、及用电异常警告等功能，合于产业上的利用性。而该智能微电网管控系统及智能用电管理方法具备云端服务的功能，可将各项耗能设施的运作状况数据传送至云端服务器，使用者通过上网设备远程遥控各项耗能设施的运转及使用，达到智能管理的效果，其与已知技术相比明显具有功效的增进，具有进步性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种智能微电网管控系统，所述系统包括：控制器、多个回路监控副机、服务器、电表及电池；其特征在于：

每个所述多个回路监控副机，一端连接耗能设备回路，另一端连接控制器；

所述控制器，一端分别连接每个所述回路监控副机，另一端分别连接所述服务器和电表；

所述服务器，用于传送各项耗能设备的运转状况和用电读值；

所述电表，用于显示用电数值；

所述电池，分别连接所述服务器和电表，用于提供电力；

所述系统通过所述多个回路监控副机分别监控各项耗能设备，并读取所述设备回路的用电数据，所述控制器管控所述多个回路监控副机，并将所述回路监控副机所获得的耗能设备运转状况和用电读值信息，通过所述服务器加以传送，使用者通过计算机或手机可在云端平台读取所述服务器所传送的各项耗能设备运转状况及用电读值，并进行监控和管理。

2.一种智能微电网管控系统，所述系统包括：控制器、多个回路监控副机、服务器、电表及电池；其特征在于：

每个所述多个回路监控副机，其一端通过微电网及讯号网分别连接耗能设备回路，另一端连接控制器；

所述控制器，一端分别连接每个所述回路监控副机，另一端分别连接所述服务器和电表；

所述服务器，其另一端通过宽带调制解调器与局域网络相连；

所述电表，用于显示用电数值；

所述电池，分别连接所述服务器和电表，用于提供电力；

所述系统通过所述多个回路监控副机分别监控各项耗能设备，并读取所述设备回路的用电数据，所述控制器管控所述多个回路监控副机，并将所述回路监控副机所获得的耗能设备运转状况和用电读值信息，通过所述服务器传送至局域网络，从而将建筑中的耗能设备回路以及提供电力的电厂业者和电网业者，两者加以连结，并依据所获取的信息，由远程计算机进行进一步的监控及管理。

3.根据权利要求1或2所述的智能微电网管控系统，其中，所述控制器、多个回路监控副机、服务器、电表和电池集中置于一控制盒内。

4.根据权利要求1或2所述的智能微电网管控系统，其中，所述智能微电网管控系统具备云端服务的功能

5.根据权利要求2所述的智能微电网管控系统，其中，所述智能微电网管控系统通过局域网络与电厂业者及电网业者连系。

6.根据权利要求2所述的智能微电网管控系统，其中，所述包含智能微电网管控系统、微电网及讯号网、建筑中的耗能设备回路的客户端管理平台，与包括局域网络的电信基础建设，以及包括电厂业者、电网业者的电力基础建设，利用所述智能微电网管控系统可以通过云端应用管理平台相互连系，对建筑中的耗能设备回路进行智能化的控制，令使用者、业者可以通过与局域网络的连结，将电力与用电信息做交换和传输，并进行监控和管理。

7.一种智能用电管理方法，所述方法包括：用电安全管理及用电效率管理，其中，

所述用电安全管理包含用电超载管理及用电异常管理；

所述用电超载管理，可提供使用者自行定义不同区域的超载跳脱门坎，一旦发生超载保护设备故障或用电超载情况，系统将立刻通过简讯或电邮方式通知管理者，必要时切断该回路电源，避免灾害发生；

所述用电异常管理，用于监控各项耗能设备的电纹及数值数据，将耗能设备实际使用所产生的电纹，与正常运作的电纹数据作比对，可立即判断所监控为何种耗能设备，及该耗能设备是否正常运作，若发生异常情况可立即通知管理者进行检查及维修处理；

所述用电效率管理包含用量管理及需量管理；

所述用量管理，用于将建筑内所连接的各项耗能设备，其运作状况数据，在建立最低成本路由之后传送至云端服务器，使用者通过上网设备得知设备的用电信息之后，即可根据电力公司的动态费率，依时段来订定尖峰离峰个别的用电门坎，或者与电力公司签订契约容量，形成最适合的用电节能计划，由此降低用电成本；

所述需量管理，使用者可以参考电力公司供电收费的信价比，适时将电力做储存与买卖，达到电能利用的最佳效能和最佳质量。

8.根据权利要求7所述的智能用电管理方法，其中，所述正常运作的电纹数据事先被储存于计算机中。

9.根据权利要求7所述的智能用电管理方法，其中，所述用电异常管理可依据电纹比对知道所监控为何种耗能设备，使用者可根据环境条件以正面表列方式定义该空间可允许使用的设备，或以负面表列方式设定不允许使用的设备，以提高环境用电安全。

10.根据权利要求7所述的智能用电管理方法，其中，所述智能用电管理方法具备云端服务的功能。

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