CN217789306U - 一种电厂直流供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种电厂直流供电系统，包括：厂用供电单元、厂用电力电子变压单元及厂用520V直流供电单元，其中，厂用供电单元的一端连接至厂用电源，厂用供电单元的另一端通过厂用电力电子变压单元与厂用520V直流供电单元连接。利用厂用电力电子变压单元构造一种采用电力电子降压变作为电厂低压厂用供电降压变，为大容量机组提供一种适用的电厂直流供电系统，提高厂用电系统可靠性。解决传统厂用厂用电系统需要增容改造，且改造费用巨大的问题。

Description

一种电厂直流供电系统

技术领域

本实用新型涉及电厂供电领域，具体涉及一种电厂直流供电系统。

背景技术

目前大型火电机组厂用电系统典型设计都是通过发电机出口分级接降压变，可以分为两级变压，一级是由发电机出口20kV降压为6kV，一级为由6kV降压至400V，采用的都是工频变压器，涉及到的都是交流电。随着机组容量的不断增大，厂用电系统的容量也在不断增大，高厂变容量变大，厂用电系统短路电流很大，对高压开关的短路开断容量提出更高的要求。厂用电系统高压电缆为满足短路热稳定的要求，需要选择更粗的电缆，增加投资成本。传统高厂变采用工频变压器，体积巨大，且为了获得更大厂用电系统的容量，常常需要进行增容改造，然而改造费用巨大，工期较长，耽误电厂正常发电。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中随着机组容量的不断增大，现有的厂用电系统已无法适用的缺陷，从而提供一种电厂直流供电系统。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种电厂直流供电系统，包括：厂用供电单元、厂用电力电子变压单元及厂用520V直流供电单元，其中，所述厂用供电单元的一端连接至厂用电源，所述厂用供电单元的另一端通过所述厂用电力电子变压单元与所述厂用520V直流供电单元连接。

可选地，所述厂用供电单元，包括：发电机、高厂变高压侧断路器、高厂变、高厂变A分支低压侧断路器、高厂变B分支低压侧断路器、6kA交流A段母线及6kA交流B段母线，其中，

所述发电机连接至厂用电源，所述高厂变高压侧通过所述高厂变高压侧断路器连接至所述发电机出口，所述高厂变低压侧分为A、B两个分支，所述6kA交流A段母线通过所述高厂变A分支低压侧断路器连接至所述高厂变低压侧A分支，所述6kA交流B段母线通过所述高厂变B分支低压侧断路器连接至所述高厂变低压侧B分支。

可选地，所述厂用供电单元，还包括：高厂变A分支6kV交流负荷并网断路器、高厂变B分支6kV交流负荷并网断路器、高厂变A分支6kV交流负荷及高厂变B分支6kV交流负荷，其中，

所述高厂变A分支6kV交流负荷通过所述高厂变A分支6kV交流负荷并网断路器连接至所述6kA交流A段母线，所述高厂变B分支6kV交流负荷通过所述高厂变B分支6kV交流负荷并网断路器连接至所述6kA交流B段母线。

可选地，所述厂用电力电子变压单元，包括：A套厂用电力电子变压单元及B套厂用电力电子变压单元，其中，

所述A套厂用电力电子变压单元的一端连接至所述6kA交流A段母线，所述A套厂用电力电子变压单元的另一端连接至所述厂用520V直流供电单元；

所述B套厂用电力电子变压单元的一端连接至所述6kA交流B段母线，所述B套厂用电力电子变压单元的另一端连接至所述厂用520V直流供电单元。

可选地，所述A套厂用电力电子变压单元，包括：A套电力电子变压并网开关、A套厂用整流装置、A套高压侧滤波电容、A套DC-DC高频降压变及A套低压侧滤波电容，其中，

所述A套厂用整流装置交流侧通过所述A套电力电子变压并网开关连接至所述6kA交流A段母线，所述A套DC-DC高频降压变高压侧通过所述A套高压侧滤波电容连接至所述A套厂用整流装置直流侧，所述A套DC-DC高频降压变低压侧通过所述A套低压侧滤波电容连接至所述厂用520V直流供电单元。

可选地，所述B套厂用电力电子变压单元，包括：B套电力电子变压并网开关、B套厂用整流装置、B套高压侧滤波电容、B套DC-DC高频降压变及B套低压侧滤波电容，其中，

所述B套厂用整流装置交流侧通过所述B套电力电子变压并网开关连接至所述6kA交流B段母线，所述B套DC-DC高频降压变高压侧通过所述B套高压侧滤波电容连接至所述B套厂用整流装置直流侧，所述B套DC-DC高频降压变低压侧通过所述B套低压侧滤波电容连接至所述厂用520V直流供电单元。

可选地，所述厂用520V直流供电单元，包括：厂用520V直流母线、第一功率负荷单元、第二功率负荷单元、光伏单元、储能单元及应急电源单元，其中，

所述第一功率负荷单元、第二功率负荷单元、光伏单元、储能单元及应急电源单元均连接至所述厂用520V直流母线。

可选地，所述厂用520V直流供电单元，还包括：直流母线直流分割断路器，所述厂用520V直流母线通过所述直流母线直流分割断路器分为A、B两段，A段厂用520V直流母线通过所述A套低压侧滤波电容与所述A套DC-DC高频降压变低压侧连接，B段厂用520V直流母线通过所述B套低压侧滤波电容与所述B套DC-DC高频降压变低压侧连接。

可选地，所述第一功率负荷单元，包括：DC-DC降压换流装置、48V直流母线、多套DC-DC隔离换流装置及多套第一直流负荷，其中，

所述48V直流母线通过所述DC-DC降压换流装置与所述厂用520V直流母线连接，所述DC-DC隔离换流装置与所述第一直流负荷一一对应连接，每套第一直流负荷通过其对应的所述DC-DC隔离换流装置连接至所述48V直流母线。

可选地，所述光伏单元，包括：光伏DC-DC换流并网装置及厂用屋顶光伏，其中，所述厂用屋顶光伏通过所述光伏DC-DC换流并网装置与所述厂用520V直流母线相连。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的一种电厂直流供电系统，包括：厂用供电单元、厂用电力电子变压单元及厂用520V直流供电单元，其中，厂用供电单元的一端连接至厂用电源，厂用供电单元的另一端通过厂用电力电子变压单元与厂用520V直流供电单元连接。利用厂用电力电子变压单元构造一种采用电力电子降压变作为电厂低压厂用供电降压变，为大容量机组提供一种适用的电厂直流供电系统，提高厂用电系统可靠性。解决传统厂用厂用电系统需要增容改造，且改造费用巨大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中电厂直流供电系统的一个具体示例的原理框图；

图2为本实用新型实施例中电厂直流供电系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种电厂直流供电系统，如图1所示，包括：厂用供电单元1、厂用电力电子变压单元2及厂用520V直流供电单元3。其中，厂用供电单元1的一端连接至厂用电源，厂用供电单元1的另一端通过厂用电力电子变压单元2与厂用520V直流供电单元3连接。

在一具体实施例中，利用厂用电力电子变压单元2构造一种采用电力电子降压变作为电厂低压厂用供电降压变，为大容量机组提供一种适用的电厂直流供电系统，提高厂用电系统可靠性。采用电力电子降压变作为电厂低压厂用供电降压变，调控方式灵活，占地面积小，电力电子降压变具有模块化特点，检修方便。

本实用新型提供的一种电厂直流供电系统，包括：厂用供电单元、厂用电力电子变压单元及厂用520V直流供电单元，其中，厂用供电单元的一端连接至厂用电源，厂用供电单元的另一端通过厂用电力电子变压单元与厂用520V直流供电单元连接。利用厂用电力电子变压单元构造一种采用电力电子降压变作为电厂低压厂用供电降压变，为大容量机组提供一种适用的电厂直流供电系统，提高厂用电系统可靠性。解决传统厂用厂用电系统需要增容改造，且改造费用巨大的问题。

在一实施例中，如图2所示，厂用供电单元1，包括：发电机1-1、高厂变高压侧断路器1-2、高厂变1-3、高厂变A分支低压侧断路器1-4、高厂变B分支低压侧断路器1-5、6kA交流A段母线1-6及6kA交流B段母线1-7。

在一具体实施例中，发电机1-1连接至厂用电源，高厂变1-3高压侧通过高厂变高压侧断路器1-2连接至发电机1-1出口，高厂变1-3低压侧分为A、B两个分支，6kA交流A段母线1-6通过高厂变A分支低压侧断路器1-4连接至高厂变1-3低压侧A分支，6kA交流B段母线1-7通过高厂变B分支低压侧断路器1-5连接至高厂变1-3低压侧B分支。

在本实用新型实施例中，如图2所示，厂用供电单元1，还包括：高厂变A分支6kV交流负荷并网断路器1-8、高厂变B分支6kV交流负荷并网断路器1-9、高厂变A分支6kV交流负荷1-10及高厂变B分支6kV交流负荷1-11，其中，高厂变A分支6kV交流负荷1-10通过高厂变A分支6kV交流负荷并网断路器1-8连接至6kA交流A段母线1-6，高厂变B分支6kV交流负荷1-11通过高厂变B分支6kV交流负荷并网断路器1-9连接至6kA交流B段母线1-7。

在一实施例中，如图2所示，厂用电力电子变压单元2，包括：A套厂用电力电子变压单元21及B套厂用电力电子变压单元22。

在一具体实施例中，A套厂用电力电子变压单元21的一端连接至6kA交流A段母线1-6，A套厂用电力电子变压单元21的另一端连接至厂用520V直流供电单元3。B套厂用电力电子变压单元22的一端连接至6kA交流B段母线1-7，B套厂用电力电子变压单元22的另一端连接至厂用520V直流供电单元3。

在本实用新型实施例中，如图2所示，A套厂用电力电子变压单元21，包括：A套电力电子变压并网开关2-1、A套厂用整流装置2-2、A套高压侧滤波电容2-3、A套DC-DC高频降压变2-4及A套低压侧滤波电容2-5，其中，A套厂用整流装置2-2交流侧通过A套电力电子变压并网开关2-1连接至6kA交流A段母线1-6，A套DC-DC高频降压变2-4高压侧通过A套高压侧滤波电容2-3连接至A套厂用整流装置2-2直流侧，A套DC-DC高频降压变2-4低压侧通过A套低压侧滤波电容2-5连接至厂用520V直流供电单元3。

如图2所示，B套厂用电力电子变压单元22，包括：B套电力电子变压并网开关2-6、B套厂用整流装置2-7、B套高压侧滤波电容2-8、B套DC-DC高频降压变2-9及B套低压侧滤波电容2-10，其中，B套厂用整流装置2-7交流侧通过B套电力电子变压并网开关2-6连接至6kA交流B段母线1-7，B套DC-DC高频降压变2-9高压侧通过B套高压侧滤波电容2-8连接至B套厂用整流装置2-7直流侧，B套DC-DC高频降压变2-9低压侧通过B套低压侧滤波电容2-10连接至厂用520V直流供电单元3。

在本实用新型实施例中，A套厂用整流装置2-2及B套厂用整流装置2-7采用的是全控功率器件，功率可以四象限运行，调控方式灵活，可以起到低压厂用负荷灵活可控的目的，可以将520V直流供电单元3中所有负荷作为可控负荷，参与到电厂响应电网功率调节中。

A套DC-DC高频降压变2-4及B套DC-DC高频降压变2-9，额定频率为10kHz，通过频率改变，实现电压变化，相较于传统工频励磁变，体积更小，维护方便，实现高频变压，控制方式灵活，供电可靠，提高频率的同时可以有效减小铁心和线圈体积，占地体积相较于工频变压器大幅度缩小，也可不配置工频降压变需要的继电保护相关一次、二次设备。在A套DC-DC高频降压变2-4及B套DC-DC高频降压变2-9和厂用520V直流母线之3-1间通过A套低压侧滤波电容2-5及B套低压侧滤波电容2-10实现端口间的故障隔离，无需再配置谐波抑制、无功补偿装置。

在一实施例中，如图2所示，厂用520V直流供电单元3，包括：厂用520V直流母线、第一功率负荷单元31、第二功率负荷单元32、光伏单元33、储能单元34及应急电源单元35，其中，第一功率负荷单元31、第二功率负荷单元32、光伏单元33、储能单元34及应急电源单元35均连接至厂用520V直流母线。

在一具体实施例中，将厂用屋顶光伏和储能系统纳入520V直流供电单元中，光伏系统可以节约厂用低压厂用电率，进而实现发电场站多发电的目的，接入储能系统可以提高520V直流供电单元的供电可靠性和故障穿越能力。520V直流供电单元对厂用屋顶光伏、储能系统和直流负荷等直流设备具有良好的接纳能力，且损耗更低，电磁干扰问题比较小。

在一实施例中，如图2所示，厂用520V直流供电单元3，还包括：直流母线直流分割断路器3-2，厂用520V直流母线3-1通过直流母线直流分割断路器3-2分为A、B两段，A段厂用520V直流母线通过A套低压侧滤波电容2-5与A套DC-DC高频降压变2-4低压侧连接，B段厂用520V直流母线通过B套低压侧滤波电容2-10与B套DC-DC高频降压变2-9低压侧连接。

在一具体实施例中，A、B两段厂用520V直流母线通过直流母线直流分割断路器3-2进行隔离。正常运行时，直流母线直流分割断路器3-2断开，当发生火电失电事故，直流母线直流分割断路器3-2闭合，厂用520V直流母线3-1合环运行。

在一实施例中，如图2所示，第一功率负荷单元31，包括：DC-DC降压换流装置3-3、48V直流母线3-4、多套DC-DC隔离换流装置及多套第一直流负荷。

在一具体实施例中，48V直流母线3-4通过DC-DC降压换流装置3-3与厂用520V直流母线3-1连接，DC-DC隔离换流装置与第一直流负荷一一对应连接，每套第一直流负荷通过其对应的DC-DC隔离换流装置连接至48V直流母线3-4。

在本实用新型实施例中，以2套DC-DC隔离换流装置及2套第一直流负荷为例进行说明。第一直流负荷为48V低压直流负荷。

具体地，48V直流母线3-4通过DC-DC降压换流装置3-3与厂用520V直流母线3-1连接，A套48V低压直流负荷3-7通过A套DC-DC隔离换流装置3-5连接至48V直流母线3-4，B套48V低压直流负荷3-8通过B套DC-DC隔离换流装置3-6连接至48V直流母线3-4。

在一实施例中，如图2所示，第二功率负荷单元32，包括：低压大功率负荷汇流母线3-11、低压大功率负荷DC-DC隔离换流装置3-12、低压大功率直流负荷3-13、低压大功率电动机整流变频装置3-14、低压大功率电动机交流断路器3-15、低压大功率电动机3-16及低压大功率负荷直流断路保护装置3-17。

在一具体实施例中，低压大功率负荷汇流母线3-11输入端与厂用520V直流母线3-1相连，低压大功率直流负荷3-13通过低压大功率负荷DC-DC隔离换流装置3-12与低压大功率负荷汇流母线3-11送出端连接。低压大功率电动机3-16通过低压大功率电动机交流断路器3-15及低压大功率电动机整流变频装置3-14与低压大功率负荷汇流母线3-11送出端连接。低压大功率负荷直流断路保护装置3-17连接至低压大功率负荷汇流母线3-11送出端，起到保护大功率负荷的作用，具体采用过流保护方案。

在一实施例中，如图2所示，光伏单元33，包括：光伏DC-DC换流并网装置3-9及厂用屋顶光伏3-10，其中，厂用屋顶光伏3-10通过光伏DC-DC换流并网装置3-9与厂用520V直流母线3-1相连。

在一实施例中，如图2所示，储能单元34，包括：储能系统直流断路器3-18、储能系统DC-DC换流装置3-19及储能元件器3-20。其中，储能元件器3-20通过储能系统DC-DC换流装置3-19及储能系统直流断路器3-18与厂用520V直流母线3-1相连。

在一实施例中，如图2所示，应急电源单元35，包括：应急电源DC-DC并网换流装置3-21及直流应急电源3-22。其中，直流应急电源3-22通过所属应急电源DC-DC并网换流装置3-21与厂用520V直流母线3-1相连，起到事故状态下，应急电源设备供电的作用。

在一实施例中，构建的520V直流供电单元3可以提高电厂低压厂用系统供电容量，供电范围更广，直流供电单元也无交流供电单元中的谐波污染，电能质量问题得到了很好的解决。520V直流供电单元3无需考虑相角和频率，可以实现异步系统互联，不存在无功补偿问题。构建的520V直流供电单元3相较于厂用380V交流供电单元，电压等级提高，且只需要正负极电缆，无需像厂用380V交流供电单元三相电缆，节约了投资。直流单元故障定位简单，且因为全部采用电力电子设备，短路电流最大为额定电流的1.5倍，对于断路器动热稳定性要求不高，相对造价便宜。构建的520V直流供电单元3并网无需经过DC/AC变换，一方面可提高电能变换效率以及减少设备损耗，另一方面可简化各级用电负荷内部电路以及降低故障率和设备成本。

A套48V低压直流负荷3-7、B套48V低压直流负荷3-8、低压大功率直流负荷3-13、低压大功率电动机3-16都是通过电力电子变压/变流，全部元器件电力电子化的特点，供电高效，传统厂用低压交流供电单元中用电负荷需要变频改造，改造费用巨大，且存在对交流网络的谐波污染，520V直流供电单元中负荷电力电子变压/变流设备统一在换流小室中，管理、检修方便。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电厂直流供电系统，其特征在于，包括：厂用供电单元、厂用电力电子变压单元及厂用520V直流供电单元，其中，

所述厂用供电单元的一端连接至厂用电源，所述厂用供电单元的另一端通过所述厂用电力电子变压单元与所述厂用520V直流供电单元连接。

2.根据权利要求1所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述厂用供电单元，包括：发电机、高厂变高压侧断路器、高厂变、高厂变A分支低压侧断路器、高厂变B分支低压侧断路器、6kA交流A段母线及6kA交流B段母线，其中，

所述发电机连接至厂用电源，所述高厂变高压侧通过所述高厂变高压侧断路器连接至所述发电机出口，所述高厂变低压侧分为A、B两个分支，所述6kA交流A段母线通过所述高厂变A分支低压侧断路器连接至所述高厂变低压侧A分支，所述6kA交流B段母线通过所述高厂变B分支低压侧断路器连接至所述高厂变低压侧B分支。

3.根据权利要求2所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述厂用供电单元，还包括：高厂变A分支6kV交流负荷并网断路器、高厂变B分支6kV交流负荷并网断路器、高厂变A分支6kV交流负荷及高厂变B分支6kV交流负荷，其中，

所述高厂变A分支6kV交流负荷通过所述高厂变A分支6kV交流负荷并网断路器连接至所述6kA交流A段母线，所述高厂变B分支6kV交流负荷通过所述高厂变B分支6kV交流负荷并网断路器连接至所述6kA交流B段母线。

4.根据权利要求2所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述厂用电力电子变压单元，包括：A套厂用电力电子变压单元及B套厂用电力电子变压单元，其中，

所述A套厂用电力电子变压单元的一端连接至所述6kA交流A段母线，所述A套厂用电力电子变压单元的另一端连接至所述厂用520V直流供电单元；

所述B套厂用电力电子变压单元的一端连接至所述6kA交流B段母线，所述B套厂用电力电子变压单元的另一端连接至所述厂用520V直流供电单元。

5.根据权利要求4所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述A套厂用电力电子变压单元，包括：A套电力电子变压并网开关、A套厂用整流装置、A套高压侧滤波电容、A套DC-DC高频降压变及A套低压侧滤波电容，其中，

所述A套厂用整流装置交流侧通过所述A套电力电子变压并网开关连接至所述6kA交流A段母线，所述A套DC-DC高频降压变高压侧通过所述A套高压侧滤波电容连接至所述A套厂用整流装置直流侧，所述A套DC-DC高频降压变低压侧通过所述A套低压侧滤波电容连接至所述厂用520V直流供电单元。

6.根据权利要求5所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述B套厂用电力电子变压单元，包括：B套电力电子变压并网开关、B套厂用整流装置、B套高压侧滤波电容、B套DC-DC高频降压变及B套低压侧滤波电容，其中，

所述B套厂用整流装置交流侧通过所述B套电力电子变压并网开关连接至所述6kA交流B段母线，所述B套DC-DC高频降压变高压侧通过所述B套高压侧滤波电容连接至所述B套厂用整流装置直流侧，所述B套DC-DC高频降压变低压侧通过所述B套低压侧滤波电容连接至所述厂用520V直流供电单元。

7.根据权利要求6所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述厂用520V直流供电单元，包括：厂用520V直流母线、第一功率负荷单元、第二功率负荷单元、光伏单元、储能单元及应急电源单元，其中，

所述第一功率负荷单元、第二功率负荷单元、光伏单元、储能单元及应急电源单元均连接至所述厂用520V直流母线。

8.根据权利要求7所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述厂用520V直流供电单元，还包括：直流母线直流分割断路器，所述厂用520V直流母线通过所述直流母线直流分割断路器分为A、B两段，A段厂用520V直流母线通过所述A套低压侧滤波电容与所述A套DC-DC高频降压变低压侧连接，B段厂用520V直流母线通过所述B套低压侧滤波电容与所述B套DC-DC高频降压变低压侧连接。

9.根据权利要求7所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述第一功率负荷单元，包括：DC-DC降压换流装置、48V直流母线、多套DC-DC隔离换流装置及多套第一直流负荷，其中，

所述48V直流母线通过所述DC-DC降压换流装置与所述厂用520V直流母线连接，所述DC-DC隔离换流装置与所述第一直流负荷一一对应连接，每套第一直流负荷通过其对应的所述DC-DC隔离换流装置连接至所述48V直流母线。

10.根据权利要求7所述的电厂直流供电系统，其特征在于，所述光伏单元，包括：光伏DC-DC换流并网装置及厂用屋顶光伏，其中，

所述厂用屋顶光伏通过所述光伏DC-DC换流并网装置与所述厂用520V直流母线相连。

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