CN104701987B - 一种智能化变电站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能化变电站，包括输电系统、配电系统和保护系统，所述输电系统和配电系统串联，所述输电系统包括断路器和变压器，所述断路器与变压器串联，所述变压器设有两路输出；所述配电系统包括转换开关、隔离开关和电流互感器，该智能化变电站通过加入中央控制装置，使变电站智能化，对变电站里的温度，电流，电压一些电参数进行测量和监控，同时通过散热风扇、断路器、隔离开关、转换开关一些保护执行开关和元件对变电站进行保护；不仅如此，在变电站中采用双回路的变压器，在线路中的不同时段，根据实际情况，控制转换开关进行换路和换相，起到了节能的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能化变电站。
背景技术
在现代社会，随着电力设施的逐步推广，随之由来的各种变电站也逐渐增多，变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站主要组成为：馈电线和母线，隔离开关，接地开关，断路器，电力变压器，电压互感器等。
在这些变电站中，往往都缺少智能控制系统，对不同时段的电压电流无法很好的进行调节，这导致了一定的浪费；同时由于缺少有效的测量和控制模块，导致变电站对于其他的特殊情况无法做很好的自我判断和自救，极大影响了变电站的推广使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术智能化程度不高、防护措施过少的不足，本发明提供一种智能化程度高，且带自我保护功能的智能化变电站。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能化变电站，包括输电系统、配电系统和保护系统，所述输电系统和配电系统串联；
所述输电系统包括断路器和变压器，所述断路器与变压器串联，所述变压器设有两路输出；所述配电系统包括转换开关、隔离开关和电流互感器，所述转换开关分别与变压器的两路输出并联，所述隔离开关与转换开关串联；所述保护系统包括散热风扇、USB接口、蓄电池、不间断电源和中央控制装置；
所述中央控制装置包括中央控制系统和与中央控制系统连接的电源模块、存储模块、电流测量电路、高压断路器控制电路、转换开关控制电路、风扇驱动电路和电压测量电路，所述蓄电池和不间断电源均与电源模块电连接，所述USB接口与存储模块电连接，所述电流互感器均与电流测量电路电连接，所述断路器均与高压断路器控制电路电连接，所述转换开关均与转换开关控制电路电连接，所述散热风扇与风扇驱动电路电连接；
所述电流测量电路包括电流采样电路和电流放大电路，所述电流采样电路和电流放大电路串联；
所述电流放大电路包括第一贴片集成电路、第一晶振、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容和第十五电容，所述第一贴片集成电路的第一端分别通过第九电容和第十电容接地，所述第一贴片集成电路的第二端通过第十一电容接地，所述第一贴片集成电路的第二端与3.3V直流电压电源连接，所述第一贴片集成电路的第三端、第十八端和第四十三端均接地，所述第一贴片集成电路的第十二端通过第十三电容接地，所述第一贴片集成电路的第十六端分别通过第十五电阻和第十四电容接地，所述第一贴片集成电路的第十七端分别通过第十七电阻和第十五电容接地，所述第一贴片集成电路的第十七端通过第十六电阻外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路的第二十一端通过第十二电容接地，所述第一贴片集成电路的第二十一端和第四十四端均与3.3V直流电压电源连接，所述第一贴片集成电路的第二十二端通过第一晶振与第一贴片集成电路的第二十三端连接，所述第一贴片集成电路的第三十六端通过第十三电阻外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路的第四十二端通过第十四电阻外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路的第四十二端通过第七电容接地，所述第一贴片集成电路的第四十四端通过第八电容接地；
所述电流采样电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容，所述第一电流互感器输出端分别通过第三电阻和第四电阻与第一贴片集成电路的第四端和第五端连接，所述第一电流互感器输出端分别通过第一电阻和第二电阻接地，所述第一贴片集成电路的第四端和第五端分别通过第一电容和第二电容接地，所述第二电流互感器输出端分别通过第三电阻和第四电阻与第一贴片集成电路的第六端和第七端连接，所述第二电流互感器输出端分别通过第五电阻和第六电阻接地，所述第一贴片集成电路的第六端和第七端分别通过第三电容和第四电容接地，所述第三电流互感器输出端分别通过第十一电阻和第十二电阻与第一贴片集成电路的第八端和第九端连接，所述第三电流互感器输出端分别通过第九电阻和第十电阻接地，所述第一贴片集成电路的第八端和第九端分别通过第五电容和第六电容接地；
所述中央控制系统包括第二贴片集成电路、第一发光二极管、第二晶振、第三晶振、第十八电阻、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第二十电容、第二十一电容和第二十二电容，所述第二贴片集成电路的第一端、第二端、第三端、第四端、第五端、第七端、第十端、第十九端、第二十五端、第四十九端、第七十四端和第九十九端均接地，所述第二贴片集成电路的第十一端、第二十一端、第二十八端、第五十端、第七十五端和第一百端均外接3.3V直流电压电源，所述第二贴片集成电路的第八端和第九端分别通过第十六电容和第十七电容接地，所述第二贴片集成电路的第八端通过第二晶振与第九端连接，所述第二贴片集成电路的第十二端和第十三端分别通过第十八电容和第十九电容接地，所述第二贴片集成电路的第十二端通过第三晶振与第十三端连接，所述第二贴片集成电路的第二十一端分别通过第二十电容和第二十一电容接地，所述第二贴片集成电路的第二十一端与第二十二端连接，所述第二贴片集成电路的第三十六端通过第十八电阻和第一发光二极管的串联电路接地，所述第二贴片集成电路的第一百端通过第二十二电容接地。
具体地，为了提高变电站的可靠性，所述散热风扇为直流变频风扇。
具体地，为了提高变电站的可靠性，所述断路器为熔断式断路器。
具体地，为了提高变电站的智能化程度，所述中央控制装置包括PLC，所述PLC控制中央控制系统。
具体地，为了提高变电站的实用性和稳定性，所述第一贴片集成电路采用V9203芯片，第二贴片集成电路采用STM32F103VCT6芯片。
本发明的有益效果是，该智能化变电站通过加入中央控制装置，使变电站智能化，对变电站里的温度，电流，电压一些电参数进行测量和监控，同时通过散热风扇、断路器、隔离开关、转换开关一些保护执行开关和元件对变电站进行保护；不仅如此，在变电站中采用双回路的变压器，在线路中的不同时段，根据实际情况，控制转换开关进行换路和换相，起到了节能的作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的智能化变电站的系统示意图。
图2是本发明的智能化变电站的电流采样电路的电路原理图。
图3是本发明的智能化变电站的电流放大电路的电路原理图。
图4是本发明的智能化变电站的中央控制系统的电路原理图。
图中1、转换开关，2、隔离开关，3、电流互感器，4、散热风扇，5、USB接口，6、蓄电池，7、不间断电源，8、断路器，9、变压器，10、中央控制系统，11、电源模块，12、存储模块，13、电流测量电路，14、高压断路器控制电路，15、转换开关控制电路，16、风扇驱动电路，17、电压测量电路，18、电流采样电路，19、电流放大电路，U1、第一贴片集成电路，U2、第二贴片集成电路，LD1、第一发光二极管，LD1、第一发光二极管，X1、第一晶振，X2、第二晶振，X3、第三晶振，CT1、第一电流互感器，CT2、第二电流互感器，CT3、第三电流互感器，R1、第一电阻，R2、第二电阻，R3、第三电阻，R4、第四电阻，R5、第五电阻，R6、第六电阻，R7、第七电阻，R8、第八电阻，R9、第九电阻，R10、第十电阻，R11、第十一电阻，R12、第十二电阻，R13、第十三电阻，R14、第十四电阻，R15、第十五电阻，R16、第十六电阻，R17、第十七电阻，R18、第十八电阻，C1、第一电容，C2、第二电容，C3、第三电容，C4、第四电容，C5、第五电容，C6、第六电容，C7、第七电容，C8、第八电容，C9、第九电容，C10、第十电容，C11、第十一电容，C12、第十二电容，C13、第十三电容，C14、第十四电容，C15、第十五电容，C16、第十六电容，C17、第十七电容，C18、第十八电容，C19、第十九电容，C20、第二十电容，C21、第二十一电容，C22、第二十二电容。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-4所示，本发明的一种智能化变电站，包括输电系统、配电系统和保护系统，所述输电系统和配电系统串联；
所述输电系统包括断路器8和变压器9，所述断路器8与变压器9串联，所述变压器9设有两路输出；所述配电系统包括转换开关1、隔离开关2和电流互感器3，所述转换开关1分别与变压器9的两路输出并联，所述隔离开关2与转换开关1串联；所述保护系统包括散热风扇4、USB接口5、蓄电池6、不间断电源7和中央控制装置；
所述中央控制装置包括中央控制系统10和与中央控制系统10连接的电源模块11、存储模块12、电流测量电路13、高压断路器控制电路14、转换开关控制电路15、风扇驱动电路16和电压测量电路17，所述蓄电池6和不间断电源7均与电源模块11电连接，所述USB接口5与存储模块12电连接，所述电流互感器3均与电流测量电路13电连接，所述断路器8均与高压断路器控制电路14电连接，所述转换开关1均与转换开关控制电路15电连接，所述散热风扇4与风扇驱动电路16电连接；
所述电流测量电路13包括电流采样电路18和电流放大电路19，所述电流采样电路18和电流放大电路19串联；
所述电流放大电路19包括第一贴片集成电路U1、第一晶振X1、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14和第十五电容C15，所述第一贴片集成电路U1的第一端分别通过第九电容C9和第十电容C10接地，所述第一贴片集成电路U1的第二端通过第十一电容C11接地，所述第一贴片集成电路U1的第二端与3.3V直流电压电源连接，所述第一贴片集成电路U1的第三端、第十八端和第四十三端均接地，所述第一贴片集成电路U1的第十二端通过第十三电容C13接地，所述第一贴片集成电路U1的第十六端分别通过第十五电阻R15和第十四电容C14接地，所述第一贴片集成电路U1的第十七端分别通过第十七电阻R17和第十五电容C15接地，所述第一贴片集成电路U1的第十七端通过第十六电阻R16外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路U1的第二十一端通过第十二电容C12接地，所述第一贴片集成电路U1的第二十一端和第四十四端均与3.3V直流电压电源连接，所述第一贴片集成电路U1的第二十二端通过第一晶振X1与第一贴片集成电路U1的第二十三端连接，所述第一贴片集成电路U1的第三十六端通过第十三电阻R13外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路U1的第四十二端通过第十四电阻R14外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路U1的第四十二端通过第七电容C7接地，所述第一贴片集成电路U1的第四十四端通过第八电容C8接地；
所述电流采样电路18包括第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2、第三电流互感器CT3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6，所述第一电流互感器CT1输出端分别通过第三电阻R3和第四电阻R4与第一贴片集成电路U1的第四端和第五端连接，所述第一电流互感器CT1输出端分别通过第一电阻R1和第二电阻R2接地，所述第一贴片集成电路U1的第四端和第五端分别通过第一电容C1和第二电容C2接地，所述第二电流互感器CT2输出端分别通过第三电阻R7和第四电阻R8与第一贴片集成电路U1的第六端和第七端连接，所述第二电流互感器CT2输出端分别通过第五电阻R5和第六电阻R6接地，所述第一贴片集成电路U1的第六端和第七端分别通过第三电容C3和第四电容C4接地，所述第三电流互感器CT3输出端分别通过第十一电阻R11和第十二电阻R12与第一贴片集成电路U1的第八端和第九端连接，所述第三电流互感器CT3输出端分别通过第九电阻R9和第十电阻R10接地，所述第一贴片集成电路U1的第八端和第九端分别通过第五电容C5和第六电容C6接地；
所述中央控制系统10包括第二贴片集成电路U2、第一发光二极管LD1、第二晶振X2、第三晶振X3、第十八电阻R18、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21和第二十二电容C22，所述第二贴片集成电路U2的第一端、第二端、第三端、第四端、第五端、第七端、第十端、第十九端、第二十五端、第四十九端、第七十四端和第九十九端均接地，所述第二贴片集成电路U2的第十一端、第二十一端、第二十八端、第五十端、第七十五端和第一百端均外接3.3V直流电压电源，所述第二贴片集成电路U2的第八端和第九端分别通过第十六电容C16和第十七电容C17接地，所述第二贴片集成电路U2的第八端通过第二晶振X2与第九端连接，所述第二贴片集成电路U2的第十二端和第十三端分别通过第十八电容C18和第十九电容C19接地，所述第二贴片集成电路U2的第十二端通过第三晶振X3与第十三端连接，所述第二贴片集成电路U2的第二十一端分别通过第二十电容C20和第二十一电容C21接地，所述第二贴片集成电路U2的第二十一端与第二十二端连接，所述第二贴片集成电路U2的第三十六端通过第十八电阻R18和第一发光二极管LD1的串联电路接地，所述第二贴片集成电路U2的第一百端通过第二十二电容C22接地。
具体地，为了提高变电站的可靠性，所述散热风扇4为直流变频风扇。
具体地，为了提高变电站的可靠性，所述断路器8为熔断式断路器。
具体地，为了提高变电站的智能化程度，所述中央控制装置包括PLC，所述PLC控制中央控制系统10。
具体地，为了提高变电站的实用性和稳定性，所述第一贴片集成电路U1采用V9203芯片，第二贴片集成电路U2采用STM32F103VCT6芯片。
该智能化变电站工作原理：电网电压进入变电站后，通过断路器8进入变压器9，变压器9将电压进行降压处理，并且输出两路，一路电压为220V，另一路电压为140V；经过输电系统以后，进入到配电系统，电压通过转换开关1和隔离开关2接入负载。由于各电流互感器3对其所在的负载回路对电流进行测量，同时电压测量电路17对变电站配电系统的电压进行测量，所以根据各个回路的电压电流，系统会控制转换开关1进行换相和换路。在白天，由于居民用电的不集中性，所以很容易产生一相负载过大的情况，利用转换开关1可以对三相电流进行平衡；在夜晚，由于路上行人少，路灯无需上时间高压运行工作，所以利用转换开关1可以将电压切换从220V到140V档位，极大的减少了能源的浪费。变电站中采用了熔断式断路器、直流变频风扇和高压隔离开关等元器件，对输配电电路中的过流过压过温等一些情况都具有一定的应急处理能力，提高了变电站的可靠性和实用性。
该智能化变电站中电源模块11用于给中央控制装置提供电源，对蓄电池6和不间断电源7进行控制；存储模块12用于对现场情况进行存储记录，方便工作人员对之前的工作情况进行分析整理；电流测量电路13用于对电流互感器3的信号进行采样分析；高压断路器控制电路14用于控制断路器8开关；转换开关控制电路15用于控制转换开关1的换相和换路；风扇驱动电路16用于控制散热风扇4对变电站进行散热；电压测量电路17用于测量变电站配电系统的电压；中央控制系统10用于控制各个模块和电路，从而提高系统的智能化程度和可靠性。
与现有技术相比，该智能化变电站通过加入中央控制装置，使变电站智能化，对变电站里的温度，电流，电压一些电参数进行测量和监控，同时通过散热风扇4、断路器8、隔离开关2、转换开关1一些保护执行开关和元件对变电站进行保护；不仅如此，在变电站中采用双回路的变压器9，在线路中的不同时段，根据实际情况，控制转换开关1进行换路和换相，起到了节能的作用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种智能化变电站，其特征在于：包括输电系统、配电系统和保护系统，所述输电系统和配电系统串联；
所述输电系统包括断路器(8)和变压器(9)，所述断路器(8)与变压器(9)串联，所述变压器(9)设有两路输出；所述配电系统包括转换开关(1)、隔离开关(2)和电流互感器(3)，所述转换开关(1)分别与变压器(9)的两路输出并联，所述隔离开关(2)与转换开关(1)串联；所述保护系统包括散热风扇(4)、USB接口(5)、蓄电池(6)、不间断电源(7)和中央控制装置；
所述中央控制装置包括中央控制系统(10)和与中央控制系统(10)连接的电源模块(11)、存储模块(12)、电流测量电路(13)、高压断路器控制电路(14)、转换开关控制电路(15)、风扇驱动电路(16)和电压测量电路(17)，所述蓄电池(6)和不间断电源(7)均与电源模块(11)电连接，所述USB接口(5)与存储模块(12)电连接，所述电流互感器(3)均与电流测量电路(13)电连接，所述断路器(8)均与高压断路器控制电路(14)电连接，所述转换开关(1)均与转换开关控制电路(15)电连接，所述散热风扇(4)与风扇驱动电路(16)电连接；
所述电流测量电路(13)包括电流采样电路(18)和电流放大电路(19)，所述电流采样电路(18)和电流放大电路(19)串联；
所述电流放大电路(19)包括第一贴片集成电路(U1)、第一晶振(X1)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第十电容(C10)、第十一电容(C11)、第十二电容(C12)、第十三电容(C13)、第十四电容(C14)和第十五电容(C15)，所述第一贴片集成电路(U1)的第一端分别通过第九电容(C9)和第十电容(C10)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第二端通过第十一电容(C11)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第二端与3.3V直流电压电源连接，所述第一贴片集成电路(U1)的第三端、第十八端和第四十三端均接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第十二端通过第十三电容(C13)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第十六端分别通过第十五电阻(R15)和第十四电容(C14)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第十七端分别通过第十七电阻(R17)和第十五电容(C15)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第十七端通过第十六电阻(R16)外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路(U1)的第二十一端通过第十二电容(C12)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第二十一端和第四十四端均与3.3V直流电压电源连接，所述第一贴片集成电路(U1)的第二十二端通过第一晶振(X1)与第一贴片集成电路(U1)的第二十三端连接，所述第一贴片集成电路(U1)的第三十六端通过第十三电阻(R13)外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路(U1)的第四十二端通过第十四电阻(R14)外接3.3V直流电压电源，所述第一贴片集成电路(U1)的第四十二端通过第七电容(C7)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第四十四端通过第八电容(C8)接地；
所述电流采样电路(18)包括第一电流互感器(CT1)、第二电流互感器(CT2)、第三电流互感器(CT3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)和第六电容(C6)，所述第一电流互感器(CT1)输出端分别通过第三电阻(R3)和第四电阻(R4)与第一贴片集成电路(U1)的第四端和第五端连接，所述第一电流互感器(CT1)输出端分别通过第一电阻(R1)和第二电阻(R2)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第四端和第五端分别通过第一电容(C1)和第二电容(C2)接地，所述第二电流互感器(CT2)输出端分别通过第三电阻(R7)和第四电阻(R8)与第一贴片集成电路(U1)的第六端和第七端连接，所述第二电流互感器(CT2)输出端分别通过第五电阻(R5)和第六电阻(R6)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第六端和第七端分别通过第三电容(C3)和第四电容(C4)接地，所述第三电流互感器(CT3)输出端分别通过第十一电阻(R11)和第十二电阻(R12)与第一贴片集成电路(U1)的第八端和第九端连接，所述第三电流互感器(CT3)输出端分别通过第九电阻(R9)和第十电阻(R10)接地，所述第一贴片集成电路(U1)的第八端和第九端分别通过第五电容(C5)和第六电容(C6)接地；
所述中央控制系统(10)包括第二贴片集成电路(U2)、第一发光二极管(LD1)、第二晶振(X2)、第三晶振(X3)、第十八电阻(R18)、第十六电容(C16)、第十七电容(C17)、第十八电容(C18)、第十九电容(C19)、第二十电容(C20)、第二十一电容(C21)和第二十二电容(C22)，所述第二贴片集成电路(U2)的第一端、第二端、第三端、第四端、第五端、第七端、第十端、第十九端、第二十五端、第四十九端、第七十四端和第九十九端均接地，所述第二贴片集成电路(U2)的第十一端、第二十一端、第二十八端、第五十端、第七十五端和第一百端均外接3.3V直流电压电源，所述第二贴片集成电路(U2)的第八端和第九端分别通过第十六电容(C16)和第十七电容(C17)接地，所述第二贴片集成电路(U2)的第八端通过第二晶振(X2)与第九端连接，所述第二贴片集成电路(U2)的第十二端和第十三端分别通过第十八电容(C18)和第十九电容(C19)接地，所述第二贴片集成电路(U2)的第十二端通过第三晶振(X3)与第十三端连接，所述第二贴片集成电路(U2)的第二十一端分别通过第二十电容(C20)和第二十一电容(C21)接地，所述第二贴片集成电路(U2)的第二十一端与第二十二端连接，所述第二贴片集成电路(U2)的第三十六端通过第十八电阻(R18)和第一发光二极管(LD1)的串联电路接地，所述第二贴片集成电路(U2)的第一百端通过第二十二电容(C22)接地。
2.如权利要求1所述的智能化变电站，其特征在于：所述散热风扇(4)为直流变频风扇。
3.如权利要求1所述的智能化变电站，其特征在于：所述断路器(8)为熔断式断路器。
4.如权利要求1所述的智能化变电站，其特征在于：所述中央控制装置包括PLC，所述PLC控制中央控制系统(10)。
5.如权利要求1所述的智能化变电站，其特征在于：所述第一贴片集成电路(U1)采用V9203芯片，第二贴片集成电路(U2)采用STM32F103VCT6芯片。
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