CN206611233U - 一种油气田分布式多能互补能源微网系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括油田伴生气收集系统、风电光伏发电系统、热电联产系统、余热回收系统、油田供热装置、油田管道及油罐伴热系统，所述热电联产系统包括伴生气/燃气内燃机热电联产机组、光热蝶式斯特林热电联产机组、分布式垃圾焚烧热电联产机组、分布式生物质热电联产机组，所述风电光伏发电系统包括分布式风力发电、分布式光伏发电，所述余热回收系统包括油田污水源热泵、空气源热泵，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉、油田伴热电锅炉。本实用新型将分布式能源应用到油田伴热、管道加热、油井注汽加热等油田生产和集输过程中，提高了能源利用率，实现能源资源分级高效利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及分布式能源应用领域，尤其涉及油气田分布式能源应用领域。
背景技术
分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式。目前中国分布式能源正处于发展过程中，对分布式能源的认识存在不足，尚有很大的发展利用空间。
油气田是能源系统中生产一次能源种类中最重要的石油和天燃气两种产品的生产设施，随着国内国际的去煤化进程，国际上各个国家对石油和天燃气的需求量在逐年增加。与此同时，目前国内外的油气田的开采方式和生产运行方式与一百多年前的生产方式没有太多变化。很多油田将伴生气点天灯直接烧掉是比比皆是，油田的采出水的污水排放及原油开采生产过程中巨大的电力消耗和其他能源粗放型地应用也是随处可见。目前油气田的开采运行方式急需变革。
如申请号 201521081545.6的中国实用新型专利，公开了一种油田分布式能源利用系统，它包括气液分离器、燃气发电机组、吸收式热泵、原油粗产品换热器、沉降罐、污水换热器。本实用新型利用油田集输系统伴生天然气产生电能和热能就近供集输系统使用，并回收低品位污水余热资源，实现集输系统能源资源分级高效匹配利用。但现有技术中仅考虑了热泵和燃气发电两种技术，整个系统中没有考虑其他可再生能源的利用，没有实现真正的多种能源的互补生产与应用。
实用新型内容
为了克服现有技术中的缺点，本实用新型提供一种油气田分布式多能互补能源微网系统，将分布式能源利用应用到油田伴热、管道加热、油井注汽加热等油田生产和集输过程中，提高了能源利用率，实现能源资源分级高效利用。
本实用新型解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括油田伴生气收集系统、风电光伏发电系统、热电联产系统、余热回收系统、油田供热装置、油田管道及油罐伴热系统，所述热电联产系统包括伴生气/燃气内燃机热电联产机组、光热蝶式斯特林热电联产机组、分布式垃圾焚烧热电联产机组、分布式生物质热电联产机组中的至少一种，所述风电光伏发电系统包括分布式风力发电、分布式光伏发电中的至少一种，所述余热回收系统包括油田污水源热泵、空气源热泵中的至少一种，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉、油田伴热电锅炉。
优选的是，所述油气田伴生气收集系统收集来的伴生气送入伴生气/燃气内燃机热电联产机组进行发电和供热。
上述任一方案优选的是，所述伴生气/燃气内燃机热电联产机组和所述光热蝶式斯特林热电联产机组回收的热量输送给油田电注汽锅炉和油田管道及油罐伴热系统，用于注汽锅炉给水加热和油田伴热。
上述任一方案优选的是，所述油田管道及油罐伴热系统的热源包括油田伴热电锅炉产热、热电联产系统中各分布式热电联产机组余热中的至少一种。
上述任一方案优选的是，所述油田电注汽锅炉采用电加热方式，包括高压电极热水锅炉或高压固体蓄热电锅炉。所述高压电极热水锅炉加热注汽锅炉给水，或者所述高压固体蓄热电锅炉通过电加热产生高压蒸汽，然后用于油田稠油区块的，便于稠油深井的开采。
上述任一方案优选的是，所述油田伴热电锅炉包括电阻式锅炉、电极式锅炉或固体蓄热电锅炉。
上述任一方案优选的是，所述空气源热泵和所述污水源热泵余热回收的热量用于油田伴热或注汽锅炉给水加热。
上述任一方案优选的是，所述分布式风力发电、分布式光伏发电、伴生气/燃气内燃机热电联产机组、光热蝶式斯特林热电联产机组、分布式生物质热电联产机组和分布式垃圾焚烧热电联产机组所发电量输送到区域电网。所述区域电网为油田内部局域网，区域电网与外界供电电网连接，区域电网所产电量用于油田现场供电，或输送转卖到外界供电电网用于盈利。
上述任一方案优选的是，所述分布式风力发电的风机根据油田当地的风资源情况，可采用小型常规风机或小型微风发电机组；分布式光伏发电根据当地日照情况和场地条件，可采用常规太阳能发电板和薄膜太阳能发电等，也可以根据现场建筑条件，将风电光伏发电系统得微风发电机和建筑一体化充放电系统进行结合。
上述任一方案优选的是，所述污水源热泵包括直接式污水源热泵和间接式污水源热泵。所述污水源热泵型号根据油田采出水流量和水况选择。所述污水源热泵的换热器材采用海军铜，主要成份包括有机树脂、纳米SiO2。所述空气热源泵根据工况下的温度条件选择。
本实用新型中，油气田分布式多能互补能源微网系统中的发电装置产生的电力可以上网，也可以直接在厂内应用，组成局部能源微网系统；所述的多能互补是指油田伴热和注汽的热能和分布式发电装置的电能结合电锅炉实现电能到热能的多种能源的互补系统。
本实用新型中的能源微网系统可以与外界电网相连，也可以油田局部的能源微网自己独立运行，既解决了油田供电问题，油可以将多余的电量上网，获取经济效益。本实用新型回收低品位余热和油田废天然气、伴生气，节省了能源，减少了环境污染，将分布式能源应用到油田伴热、管道加热、油井注汽加热等油田生产和集输过程中，提高了能源利用率，实现能源资源分级高效利用。
附图说明
图1 为本实用新型的一种油气田分布式多能互补能源微网系统的一优选实施例的示意图。
图示说明：
1-区域电网，2-油田电注汽锅炉，3-伴生气/燃气内燃机热电联产机组，4-油气田伴生气收集系统，5-分布式风力发电，6-污水源热泵，7-油田伴热电锅炉，8-油田管道及油罐伴热系统，9-分布式光伏发电，10-光热蝶式斯特林热电联产机组，11-空气源热泵，12-分布式生物质热电联产机组，13-分布式垃圾焚烧热电联产机组，14-热力输送方向，15-电力输送方向。
具体实施方式
为了更进一步了解本实用新型的实用新型内容，下面将结合具体实施例对本实用新型作更为详细的描述，实施例只对本实用新型具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本实用新型的基础上作出的非实质性修改，都应属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，实线箭头为热力输送方向14，虚线箭头为热力输送方向15。一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括油田伴生气收集系统、风电光伏发电系统、热电联产系统、余热回收系统、油田供热装置、油田管道及油罐伴热系统8，所述热电联产系统包括伴生气/燃气内燃机热电联产机组3、光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式垃圾焚烧热电联产机组13、分布式生物质热电联产机组12中的至少一种，所述风电光伏发电系统包括分布式风力发电5、分布式光伏发电9中的至少一种，所述余热回收系统包括油田污水源热泵6、空气源热泵11中的至少一种，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉2、油田伴热电锅炉7。
本实施例中，所述油气田伴生气收集系统4收集来的伴生气送入伴生气/燃气内燃机热电联产机组3进行发电和供热。
本实施例中，所述伴生气/燃气内燃机热电联产机组3和所述光热蝶式斯特林热电联产机组10回收的热量输送给油田电注汽锅炉2和油田管道及油罐伴热系统8，用于注汽锅炉给水加热和油田伴热。
本实施例中，所述油田管道及油罐伴热系统8的热源包括油田伴热电锅炉7产热、热电联产系统中各分布式热电联产机组余热中的至少一种。
本实施例中，所述油田电注汽锅炉2采用电加热方式，包括高压电极热水锅炉或高压固体蓄热电锅炉。所述高压电极热水锅炉加热注汽锅炉给水，或者所述高压固体蓄热电锅炉通过电加热产生高压蒸汽，然后用于油田稠油区块的，便于稠油深井的开采。
本实施例中，所述油田伴热电锅炉7包括电阻式锅炉、电极式锅炉或固体蓄热电锅炉。
本实施例中，所述空气源热泵11和所述污水源热泵6余热回收的热量用于油田伴热或注汽锅炉给水加热。
本实施例中，所述分布式风力发电5、分布式光伏发电9、伴生气/燃气内燃机热电联产机组3、光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式生物质热电联产机组12和分布式垃圾焚烧热电联产机组13所发电量输送到区域电网1。所述区域电网1为油田内部局域网，区域电网1与外界供电电网连接，区域电网1所产电量用于油田现场供电，或输送转卖到外界供电电网用于盈利。
本实施例中，所述分布式风力发电5的风机根据油田当地的风资源情况，可采用小型常规风机或小型微风发电机组；分布式光伏发电9根据当地日照情况和场地条件，可采用常规太阳能发电板和薄膜太阳能发电等，也可以根据现场建筑条件，将风电光伏发电系统得微风发电机和建筑一体化充放电系统进行结合。
本实施例中，
所述污水源热泵6包括直接式污水源热泵6和间接式污水源热泵6。所述污水源热泵6型号根据油田采出水流量和水况选择。所述污水源热泵6的换热器材采用海军铜，主要成份包括有机树脂、纳米SiO2。所述空气热源泵根据工况下的温度条件选择。
本实用新型中，油气田分布式多能互补能源微网系统中的发电装置产生的电力可以上网，也可以直接在厂内应用，组成局部能源微网系统；所述的多能互补是指油田伴热和注汽的热能和分布式发电装置的电能结合电锅炉实现电能到热能的多种能源的互补系统。
本实用新型中的能源微网系统可以与外界电网相连，也可以油田局部的能源微网自己独立运行，既解决了油田供电问题，油可以将多余的电量上网，获取经济效益。本实用新型回收低品位余热和油田废天然气、伴生气，节省了能源，减少了环境污染，将分布式能源应用到油田伴热、管道加热、油井注汽加热等油田生产和集输过程中，提高了能源利用率，实现能源资源分级高效利用。
实施例2
一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括风电光伏发电系统、油田供热装置、油田管道及油罐伴热系统8，所述风电光伏发电系统包括分布式风力发电5、分布式光伏发电9，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉2、油田伴热电锅炉7。
如图1所示，不包含本实例未描述的其他设施，图中实线箭头为热力输送方向14，虚线箭头为热力输送方向15。
本实施例中，所述油田管道及油罐伴热系统8的热源包括油田伴热电锅炉7产热、油田电注汽锅炉2产热。
本实施例中，所述油田电注汽锅炉2采用电加热方式，可以是高压电极热水锅炉加热注汽锅炉给水，也可以是高压固体蓄热电锅炉直接产生高压蒸汽，然后用于油田稠油区块的，便于稠油深井的开采。
本实施例中，所述的分布式风电、光伏发电根据油气田现场情况合理安装，所发电量可用于油气田现场供电也可以上网卖电。
本实施例中，所述风电光伏发电系统为分布式风力发电5机组和分布式光伏发电9系统，其中分布式风电的风机根据油田当地的风资源情况，可采用小型常规风机或小型微风发电机组；分布式光伏发电9系统根据当地日照情况和场地条件，可采用常规太阳能发电板和薄膜太阳能发电等，也可以根据现场建筑条件，将微风发电机和分布式光伏与建筑一体化进行结合。
本实施例中，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉2、油田伴热电锅炉7，其中油田伴热电锅炉7可以是电阻式锅炉、电极式锅炉和固体蓄热电锅炉等三种热水锅炉。
本实施例中，所述分布式多能互补能源微网系统中的发电装置产生的电力可以上网，也可以直接在厂内应用，组成局部能源微网系统；所述的多能互补是指油田伴热和注汽的热能和分布式发电装置的电能结合电锅炉实现电能到热能的多种能源的互补系统。
本实施例中，所述的能源微网系统可以与外界电网相连，也可以油田局部的能源微网自己独立运行。
实施例3
一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括油气田伴生气收集系统4、热电联产系统、油田供热装置、油田管道及油罐伴热系统8，所述热电联产系统包括伴生气/燃气内燃机热电联产机组3、光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式垃圾焚烧热电联产机组13、分布式生物质热电联产机组12，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉2、油田伴热电锅炉7
如图1所示，不包含本实例未描述的其他设施，图中实线箭头为热力输送方向14，虚线箭头为热力输送方向15。本实施例中，所述油气田伴生气收集系统4收集来的伴生气送入伴生气/燃气内燃机热电联产机组3进行发电和供热。
本实施例中，所述伴生气/燃气内燃机热电联产机组3和光热蝶式斯特林热电联产机组10回收的热量可以输送给油田电注汽锅炉2和油田管道及油罐伴热系统8，用于注汽锅炉给水加热和油田伴热。
本实施例中，所述油田管道及油罐伴热系统8的热源包括油田伴热电锅炉7产热、各分布式热电联产机组余热中的至少一种。
本实施例中，所述油田电注汽锅炉2采用电加热方式，可以是高压电极热水锅炉加热注汽锅炉给水，也可以是高压固体蓄热电锅炉直接产生高压蒸汽，然后用于油田稠油区块的，便于稠油深井的开采。
本实施例中，所述的分布式燃气热电联产机组、分布式光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式生物质热电联产机组12和分布式垃圾焚烧热电联产机组13根据油气田现场情况合理安装，所发电量可用于油气田现场供电也可以上网卖电。
本实施例中，所述热电联产系统包括伴生气/燃气内燃机热电联产机组3、光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式垃圾焚烧热电联产机组13、分布式生物质热电联产机组12，所有上述各种分布式热电联产技术都要根据油田当地资源情况采用一种或几种的自由组合。
本实施例中，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉2、油田伴热电锅炉7，其中油田伴热电锅炉7可以是电阻式锅炉、电极式锅炉和固体蓄热电锅炉等三种热水锅炉。
本实施例中，所述分布式多能互补能源微网系统中的发电装置产生的电力可以上网，也可以直接在厂内应用，组成局部能源微网系统；所述的多能互补是指油田伴热和注汽的热能和分布式发电装置的电能结合电锅炉实现电能到热能的多种能源的互补系统。
本实施例中，所述的能源微网系统可以与外界电网相连，也可以油田局部的能源微网自己独立运行。
实施例4
一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括热电联产系统、余热回收系统、油田供热装置、油田管道及油罐伴热系统8，所述热电联产系统包括光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式垃圾焚烧热电联产机组13、分布式生物质热电联产机组12，所述余热回收系统包括油田污水源热泵6、空气源热泵11，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉2、油田伴热电锅炉7。
如图1所示，不包含本实例未描述的其他设施，图中实线箭头为热力输送方向14，虚线箭头为热力输送方向15。本实施例中，所述光热蝶式斯特林热电联产机组10回收的热量可以输送给油田电注汽锅炉2和油田管道及油罐伴热系统8，用于注汽锅炉给水加热和油田伴热
本实施例中，所述油田管道及油罐伴热系统8的热源包括油田伴热电锅炉7产热、各分布式热电联产机组余热中的至少一种。
本实施例中，所述油田电注汽锅炉2采用电加热方式，可以是高压电极热水锅炉加热注汽锅炉给水，也可以是高压固体蓄热电锅炉直接产生高压蒸汽，然后用于油田稠油区块的，便于稠油深井的开采。
本实施例中，所述的空气源热泵11和油田污水源热泵6余热回收的热量用于油田伴热或注汽锅炉给水加热。
本实施例中，所述的分布式光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式生物质热电联产机组12和分布式垃圾焚烧热电联产机组13根据油气田现场情况合理安装，所发电量可用于油气田现场供电也可以上网卖电。
本实施例中，所述热电联产系统包括光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式垃圾焚烧热电联产机组13、分布式生物质热电联产机组12，所有上述各种分布式热电联产技术都要根据油田当地资源情况采用一种或几种的自由组合。
本实施例中，所述余热回收系统油田污水源热泵6、空气源热泵11，其中油田污水源热泵6回收系统，要根据油田采出水的流量和问题对热泵设备进行合理选型；空气源热泵11也要根据现场的室外温度情况，合理选型。
本实施例中，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉2、油田伴热电锅炉7，其中油田伴热电锅炉7可以是电阻式锅炉、电极式锅炉和固体蓄热电锅炉等三种热水锅炉。
本实施例中，所述分布式多能互补能源微网系统中的发电装置产生的电力可以上网，也可以直接在厂内应用，组成局部能源微网系统；所述的多能互补是指油田伴热和注汽的热能和分布式发电装置的电能结合电锅炉实现电能到热能的多种能源的互补系统。
本实施例中，所述的能源微网系统可以与外界电网相连，也可以油田局部的能源微网自己独立运行。
实施例5
一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括风电光伏发电系统、热电联产系统，所述热电联产系统包括光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式垃圾焚烧热电联产机组13、分布式生物质热电联产机组12，所述风电光伏发电系统包括分布式风力发电5、分布式光伏发电9。
如图1所示，不包含本实例未描述的其他设施，图中实线箭头为热力输送方向14，虚线箭头为热力输送方向15。
本实施例中，所述的分布式风电、光伏发电、分布式燃气热电联产机组、分布式光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式生物质热电联产机组12和分布式垃圾焚烧热电联产机组13根据油气田现场情况合理安装，所发电量可用于油气田现场供电也可以上网卖电。
本实施例中，所述风电光伏发电系统为分布式风力发电5机组和分布式光伏发电9系统，其中分布式风电的风机根据油田当地的风资源情况，可采用小型常规风机或小型微风发电机组；分布式光伏发电9系统根据当地日照情况和场地条件，可采用常规太阳能发电板和薄膜太阳能发电等，甚至可以根据现场建筑条件，将微风发电机和分布式光伏与建筑一体化进行结合。
本实施例中，所述热电联产系统包括伴生气/燃气内燃机热电联产机组3、光热蝶式斯特林热电联产机组10、分布式垃圾焚烧热电联产机组13、分布式生物质热电联产机组12，所有上述各种分布式热电联产技术都要根据油田当地资源情况采用一种或几种的自由组合。
本实施例中，所述分布式多能互补能源微网系统中的发电装置产生的电力可以上网，也可以直接在厂内应用，组成局部能源微网系统；
本实施例中，所述的能源微网系统可以与外界电网相连，也可以油田局部的能源微网自己独立运行。
尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本实用新型，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本实用新型的范围。以上结合本实用新型的具体实施例做了详细描述，但并非是对本实用新型的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围。
Claims (18)
1.一种油气田分布式多能互补能源微网系统，包括油田伴生气收集系统、风电光伏发电系统、热电联产系统、余热回收系统、油田供热装置、油田管道及油罐伴热系统（8），其特征在于：所述热电联产系统包括伴生气/燃气内燃机热电联产机组（3）、光热蝶式斯特林热电联产机组（10）、分布式垃圾焚烧热电联产机组（13）、分布式生物质热电联产机组（12）中的至少一种，所述风电光伏发电系统包括分布式风力发电（5）、分布式光伏发电（9）中的至少一种，所述余热回收系统包括油田污水源热泵（6）、空气源热泵（11）中的至少一种，所述油田供热装置包括油田电注汽锅炉（2）、油田伴热电锅炉（7）。
2.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述油气田伴生气收集系统（3）收集来的伴生气送入伴生气/燃气内燃机热电联产机组（3）进行发电和供热。
3.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述伴生气/燃气内燃机热电联产机组（3）和所述光热蝶式斯特林热电联产机组（10）回收的热量输送给油田电注汽锅炉（2）和油田管道及油罐伴热系统（8），用于注汽锅炉给水加热和油田伴热。
4.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述油田管道及油罐伴热系统（8）的热源包括油田伴热电锅炉（7）产热、热电联产系统中各分布式热电联产机组余热中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述油田电注汽锅炉（2）采用电加热方式，包括高压电极热水锅炉或高压固体蓄热电锅炉。
6.根据权利要求5所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述高压电极热水锅炉加热注汽锅炉给水。
7.根据权利要求5所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述高压固体蓄热电锅炉通过电加热产生高压蒸汽。
8.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述油田伴热电锅炉（7）包括电阻式锅炉、电极式锅炉或固体蓄热电锅炉。
9.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述空气源热泵（11）和所述污水源热泵（6）余热回收的热量用于油田伴热或注汽锅炉给水加热。
10.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述分布式风力发电（5）、分布式光伏发电（9）、伴生气/燃气内燃机热电联产机组（3）、光热蝶式斯特林热电联产机组（10）、分布式生物质热电联产机组（12）和分布式垃圾焚烧热电联产机组（13）所发电量输送到区域电网（1）。
11.根据权利要求9所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述区域电网（1）为油田内部局域网，区域电网（1）与外界供电电网连接，区域电网（1）所产电量用于油田现场供电，或输送转卖到外界供电电网用于盈利。
12.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述分布式风力发电（5）的风机包括小型常规风机或小型微风发电机组。
13.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述分布式光伏发电（9）包括太阳能发电板和薄膜太阳能发电。
14.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述风电光伏发电系统还包括建筑一体化充放电系统。
15.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述污水源热泵（6）包括直接式污水源热泵（6）和间接式污水源热泵（6）。
16.根据权利要求14所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述污水源热泵（6）型号根据油田采出水流量和水况选择。
17.根据权利要求14所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述污水源热泵（6）的换热器材采用海军铜，主要成份包括有机树脂、纳米SiO2。
18.根据权利要求1所述的油气田分布式多能互补能源微网系统，其特征在于：所述空气热源泵根据工况下的温度条件选择。
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