JP3239377U - 太陽光発電用電流測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソーラーパネル群を列で区切り、各列において発電された電流の計測及び計測データの表示を行い、外部電源又は内部電源にて稼働可能な電流測定装置を提供する。【解決手段】ソーラーパネル群を所定数のソーラーパネルごとに区切ったソーラーパネル列３１を有すると共に、ソーラーパネル３０にて発電された直流電流をソーラーパネル列ごとに集電し且つ直流電流から交流電流へ変換するパワーコンディショナー２２を備えた太陽光発電設備に用いられる太陽電池用電流測定装置１であって、パワーコンディショナーの前段に接続され、該パワーコンディショナーに送電する前段でソーラーパネル列ごとの電流値を測定する測定部と、該測定部で測定した電流値を列ごとに表示する表示部１３と、該測定部及び表示部へ電力を供給する電源部で構成される。【選択図】図１

Description

本考案は、太陽光発電にて発電される電流の計測及び電流値の表示を行う電流測定装置に関し、詳しくは、ソーラーパネル群を列で区切り、各列にて発電された直流電流を計測しつつ列ごとの電流値を表示するための装置に関するものである。

近年、地球環境に考慮し、再生可能エネルギーをはじめ自然エネルギーを利用した発電方法が急速に広まっている。その中でも太陽光発電は、一般の家屋やビルの屋上、空き地のみならず、山の斜面や湖沼の水面にも発電設備の設置が可能であり、広く普及している。

かかる太陽光発電設備の中でも、広大な敷地に多数のソーラーパネルが敷設された様な大型の太陽光発電設備において、発電量異常等の障害が発生した場合、該当箇所を特定するためには、異常の発生したパワーコンディショナーを特定した後、該パワーコンディショナーに接続された多数のソーラーパネルの出力を逐一確認していくといった多大な労力が必要であり、メンテナンス性に問題があった。
また、発電量等の異常を自動的に検知する装置を導入した場合、検知や報知を行う各種装置の設置場所が必要であり、さらに各種装置に使用される電源確保のための電源工事を行わなければならない、といった問題があった。
そこで、異常箇所を有するソーラーパネルの特定を容易にすると共に、新たな電源工事を不要とする異常検知用の測定装置が求められていた。

上記問題を解決すべく、実用新案第３１８４８２８号（特許文献１）や、特許第６２５６９７７号（特許文献２）に記載の技術提案がされている。具体的には、特許文献１において、太陽光発電設備における複数のパワーコンディショナーにて瞬間電力値を計測し、該瞬間電力値により異常情報を確認可能な監視装置の技術提案がなされている。しかしながら、該技術提案によれば、監視装置として設備の設置が必要であり、装置への電源供給も常時必要となるため、上記問題を解決していない。
また、特許文献２では、太陽光発電装置にて、第１発電パラメータ第１段異常検出部と、複数の第１段異常検出部をまとめた第２段異常検出部を設け、隣接する他発電パラメータとの比較を行うことによって異常を検出する技術が記載されている。しかしながら、該技術提案によれば、検出部を有する接続箱を各所に設置する必要があると共に、夫々の接続箱への電源供給も常時必要となるため、やはり上記問題の解決には至っていない。

本出願人は、従来における発電量の計測方法及び計測機器の電源確保の困難さに着目し、パワーコンディショナーに接続される発電区画を区切った状態で発電量を計測し、区画ごとに計測データを表示可能としつつ、電源工事の負担が低減された測定装置を提供できないものかとの着想のもと、外部電源又は内部電源にて稼働可能であって、ソーラーパネル群を列で区切り、各列の発電によって発生する電流を計測しつつ、各列の計測データを列ごとに表示させることが可能な電流測定装置を開発し、本考案にかかる「太陽光発電設備用電流測定装置」の提案に至るものである。

登録実用新案第３１８４８２８号公報 特許第６２５６９７７号公報

本考案は、上記問題点に鑑み、外部電源又は内部電源にて稼働可能であって、ソーラーパネル群を列で区切り、各列において発電された電流の計測及び計測データの表示を行い得る太陽光発電設備用電流測定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本考案は、ソーラーパネル群を所定数のソーラーパネルごとに区切ったソーラーパネル列を有すると共に、ソーラーパネルにて発電された直流電流をソーラーパネル列ごとに集電し且つ直流電流から交流電流へ変換するパワーコンディショナーを備えた太陽光発電設備に用いられる電流測定装置であって、パワーコンディショナーの前段に接続され、該パワーコンディショナーに送電する前段でソーラーパネル列ごとの電流値を測定する測定部と、該測定部で測定した電流値を列ごとに表示する表示部と、該測定部及び表示部へ電力を供給する電源部と、から成る手段を採る。

また、本考案は、前記電源部が、外部電源と接続可能なコネクタ、あるいは、内蔵蓄電装置並びに電源スイッチから成る手段を採る。

本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置によれば、ソーラーパネル群を複数のソーラーパネル列に区切り、各ソーラーパネル列の電流量を測定して表示することで、同条件下で測定された複数のソーラーパネル列の電流量を同時に視認及び比較することができるため、発電異常を生じているソーラーパネルが含まれるソーラーパネル列を一目で絞り込むことが可能となり、絞り込んだソーラーパネル列から実際に発電異常を生じているソーラーパネルを発見することで、ソーラーパネル群全体から異常箇所を発見するより効率よく発見することが可能となる。

また、本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置によれば、外部電源と接続される電源部が備えられることにより、電流測定装置を稼働させるための電源工事を行うことなく、電源部と携帯型バッテリ等の外部電源を接続することで、太陽光発電設備用電流測定装置の稼働が可能となる、といった優れた効果を奏するものである。

さらに、本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置によれば、内蔵蓄電装置と電源スイッチが備えられることにより、新たに大規模な電源工事を行うことなく、太陽光発電設備で発電された電力の一部を充電可能な内部バッテリ等の内蔵蓄電装置を利用して、太陽光発電設備用電流測定装置の稼働が可能となる、といった優れた効果を奏するものである。

本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置の実施形態を示す説明図である。 本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置の実施形態を示す説明図である。 本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置の実施形態を示すブロック図である。

本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置（以下、単に電流測定装置とする場合がある）は、所定数ごとソーラーパネル列に区切られた太陽光発電設備において、太陽光発電にて発電された直流電流をパワーコンディショナーの前段で列ごとに計測して表示することが可能であると共に、計測機器への電力供給が容易であることを最大の特徴とする。
以下、本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。

尚、本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置は、以下に述べる実施形態に限定されるものではなく、本考案の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で適宜変更することができるものである。

図１及び図２は、本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置の実施形態を示す説明図であり、具体的には、図１がソーラーパネル群からパワーコンディショナーまでを示す配置図であり、図２が電流測定装置の電源接続部にて接続される外部及び内部電源を接続した際の概略図である。また、図３は、太陽光発電設備用電流測定装置の実施形態を示すブロック図である。
本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置１は、中空部を有する筐体１１に、測定部１２と表示部１３、そして電源部１４が配設されて構成されている。

筐体１１は、電流測定装置１の外観を形成するものであり、測定部１２と表示部１３と電源部１４が配設されて成るものである。
筐体１１は、パワーコンディショナー２２の前段に配設され、ソーラーパネル列３１によって発電された電流をパワーコンディショナー２２へ送電する直流配線Ｔの中間に接続される。
筐体１１は、測定部１２と表示部１３と電源部１４（以下、測定部１２と表示部１３と電源部１４を合わせて「収容装置」という場合がある。）を中空部に収容可能な箱体である。筐体１１の形状や素材には特に限定はないが、主に屋外へ設置されたパワーコンディショナー２２の前段に配設するため、防水塗装がされた金属素材や腐食耐性を有する合成樹脂素材等で形成されている。また、筐体１１の大きさは、少なくとも上記収容装置が収まる程度の大きさを有している。さらに、筐体１１には、当然に蓋体が備えられており、該蓋体を開放して中空部内に収容装置を格納し、格納後に蓋体が閉塞・締結される。締結手段について特に限定はなく、螺子等の締結手段が好適であるが、雨水等の侵入を防止するため、閉塞部分にゴム製のパッキン等を装着させる態様が好ましい。

測定部１２は、ソーラーパネル列３１にて発電された電流値を計測する測定器であって、ソーラーパネル列３１からパワーコンディショナー２２に向けて直流配線Ｔを介して送電される際の電流値を、各ソーラーパネル列３１ごとに計測するものである。
測定部１２は、筐体１１の中空部に収納されており、直流配線Ｔの所定箇所に配設されるセンサ１６と、センサ１６を介して直流配線Ｔに流れる電流の電流値を測定する制御ユニット１７から構成される装置である。また、制御ユニット１７にて測定された電流値は、該電流値を表示可能な表示部１３へ送信され、該表示部１３にて各ソーラーパネル列３１ごと電流値が表示されることとなる。

制御ユニット１７は、直流配線Ｔに流れる電流の電流値をセンサ１６を介して測定し、該電流値を表示部１３へ送信するものである。
制御ユニット１７は、筐体１１の中空部に収納されており、直流配線Ｔの所定箇所に配設されたセンサ１６と、制御ユニット１７にて測定した電流値を表示可能な表示部１３と、制御ユニット１７の起動に必要な電力を供給する電源部１４とに夫々接続されている。
制御ユニット１７による電流の測定態様は特に限定しないが、例えば、クランプ型のセンサ１６内部に磁気回路を形成し、一の直流配線Ｔの外周にセンサ１６を挟み込むように配設することで、「アンペアの右ねじの法則」により、直流配線Ｔに電流が流れるとセンサ１６に同心円状の磁力線が発生し、該磁力線を制御ユニット１７にて検出することで電流の測定を行う方法が一例として挙げられる。磁力線及び電流の測定方法には、ホール素子方式や、フラックスゲート方式等の方法があるが、特に限定はない。また、太陽光発電によって正常に発電されている場合、直流配線Ｔを流れる電流量は比較的高いため、一定以上の電流を測定可能な負荷電流測定タイプの測定器を使用する態様が望ましい。

表示部１３は、制御ユニット１７にて計測された電流値を受信し、筐体１１の外方から視認可能な所定箇所へ該電流値を各ソーラーパネル列３１ごとに表示させるものである。
表示部１３は、外方から視認可能とすべく筐体１１の表面に配設されており、また、筐体１１の中空部内にて、直流配線Ｔを流れる電流量を測定し表示部１３へ送信する制御ユニット１７と、表示部１３の起動に必要な電力を供給する電源部１４とに夫々接続されている。
表示部１３による電流値の表示方法について特に指定はないが、例えば、筐体１１の外側正面の所定箇所にソーラーパネル列３１ごとの電力量をデジタル表示可能な表示用パネルを装着し、制御ユニット１７から送信された電流量データを該当ソーラーパネル列３１の表示パネル上にデジタル表記させる態様等が考えられ、各ソーラーパネル列３１の電力量データが全て一目で視認できるよう、表示用パネルはソーラーパネル列３１の数だけ配設されている。
なお、電流値の表示方法については、上記態様に加え、ネットワーク通信を介して携帯端末等に電流値データを送信することで、離れた場所からも確認し得る態様を採用し得る。

電源部１４は、測定部１２及び表示部１３へ電力を供給するものであり、筐体１１に配設されている。かかる電源部１４の具体的な構成態様については、特に限定するものではないが、主に外部電源と接続可能なコネクタ１５から成る態様と、内蔵蓄電装置１９並びに電源スイッチ２０から成る態様とが考え得る。

電源部１４が外部電源と接続可能な態様の場合、筐体１１の所定箇所に外部電源と接続可能なコネクタ１５が配設されている。該コネクタ１５は、筐体１１自体に配設される態様のほか、図示のように、筐体１１から延伸した配線の先端に備える態様であってもよい。コネクタ１５と外部電源とが接続されることによって、測定部１２及び表示部１３への給電が可能となる。コネクタ１５に接続される外部電源については、特に限定するものではなく、従来公知の種々バッテリ機器を適用することができる。例えば、図２（ａ）に図示したようなモバイルバッテリ１８を電源とする態様のほか、図示していないが携帯電話に接続することで該携帯電話のバッテリを電源として使用する態様などが考え得る。
コネクタ１５の形態については、常法手段を採用すれば足り、例えばＵＳＢ端子等の共通コネクタを用いることで、スマートフォン用バッテリのような携帯型電源との接続が容易となり、作業性の向上に資することとなる。

電源部１４を内部電源とする態様の場合、筐体１１内に内蔵蓄電装置１９が格納されると共に、筐体１１の所定箇所に電源スイッチ２０が配設される。
内蔵蓄電装置１９は、筐体１１の中空部に収納され、ソーラーパネル群３０によって発電された電力の一部を蓄電しておくことが可能なバッテリである。かかる内蔵蓄電装置１９のバッテリ容量は、測定時に一時的に測定部１２及び表示部１３を使用できるだけの限られた電力を供給可能であれば足り、蓄電された電力が無くなってもソーラーパネル群３０による発電により直ぐに充電可能であることから、小容量のバッテリを採用すればよい。
電源スイッチ２０は、筐体１１の所定箇所に配設され、内蔵蓄電装置１９からの送電をＯＮ／ＯＦＦする切替装置である。該電源スイッチ２０をＯＮにすることで測定部１２及び表示部１３への給電がなされ、ＯＦＦにすることで給電がストップされることとなる。

ソーラーパネル列３１は、太陽光発電設備において敷設されたソーラーパネルの全体をソーラーパネル群３０とした場合に、該ソーラーパネル群３０を所定数のソーラーパネルごとに区切ることで一の列と見立てたものである。
夫々のソーラーパネル列３１に所属するソーラーパネルにより発電される電気は、ソーラーパネル列３１ごとに配設された直流配線Ｔに集約された後、電流測定装置１及びパワーコンディショナー２２に送電されることとなる。
一のソーラーパネル列３１に所属するソーラーパネルの数量については特に限定はしないが、各ソーラーパネル列３１ごと同じ数に揃える態様を採用する。これにより、電流測定装置１に表示された一のソーラーパネル列３１の発電量と他のソーラーパネル列３１の発電量を一目で目視比較することで、異常の有無を即座に判断することが可能となる、といった優れた効果を奏するものである。

パワーコンディショナー２２は、太陽光発電にて発電された直流電流を交流電流へ変換する機能を持つものである。
パワーコンディショナー２２は、電流測定装置１の後段に配設され、ソーラーパネル列３１において発電された直流電流を交流電流へ変換するインバータ機能と共に、電圧を一定に保つコンバータ機能を有し、交流配線Ｋを経由して後段の送電施設へ送られる。
また、パワーコンディショナー２２の所定箇所には、ソーラーパネル群３０（全てのソーラーパネル列３１）において発電された直流電流の合計電流量を表示するための表示パネル２４が、必要に応じて適宜装備されている。
パワーコンディショナー２２は、コンバータ機能の仕組みにより、トランスレス方式や、高周波絶縁トランス方式等に分かれるが従来公知の技術を用いたものを使用すれば良く、特に限定はない。パワーコンディショナー２２には、ソーラーパネル列３１の数だけ複数の直流配線Ｔが接続され、複数のソーラーパネル列３１にて発電された直流電流を効率よく交流電流に変換することが可能となっている。
電力会社へ売電を行う態様である場合、パワーコンディショナー２２には、例えば１００Ｖ供給の電圧であれば、１０１±６Ｖもしくは２０２±２０Ｖを超えない範囲で、電圧を調整可能な電圧上昇抑制機能が備えられる。パワーコンディショナー２２にて必要範囲内に調整された電気は、交流配線Ｋから電力会社の送電線と接続され、送電されることとなる。

直流配線Ｔは、ソーラーパネルにより発電された電気を電流測定装置１及びパワーコンディショナー２２へ送電するための送電線であって、一のソーラーパネル列３１に一の直流配線Ｔが割り当て配設される。すなわち、ソーラーパネル列３１の数だけ直流配線Ｔも存在し、ソーラーパネル列３１から電流測定装置１を経由しパワーコンディショナー２２に至るまで、直流配線Ｔの数は変わらない。

以上の構成要素から成る太陽光発電設備用電流測定装置１について、その主な動作及び作用を説明する。
まず、各ソーラーパネル列３１に配設された夫々のソーラーパネルにより発電された直流電流は、ソーラーパネル列３１ごとに配設された直流配線Ｔを介して電流測定装置１へ送電される。電流測定装置１の筐体１１内における直流配線Ｔの所定箇所には、測定部１２が配設されており、センサ１６を介して制御ユニット１７と接続されている。
尚、測定部１２の作動に関係なく、電流測定装置１に送電された直流電流は、直流配線Ｔを介してパワーコンディショナー２２へ送電され、該パワーコンディショナー２２にて交流電流へと変換され、後段の送電施設へ送電・供給されることとなる。

測定部１２及び表示部１３を作動させるべく、電源部１４からの電力供給を行う。すなわち、外部電源と接続されることで電力供給がなされる態様であれば、コネクタ１５にモバイルバッテリ１８などの外部電源を接続することで、即時的に測定部１２及び表示部１３へ電力が供給され、夫々の機能が作動する。また、内蔵蓄電装置１９からの電力供給を行う態様であれば、電源スイッチ２０をＯＦＦからＯＮに切り替えることで、測定部１２及び表示部１３への電力供給がなされる。換言すれば、電源部１４からの電力供給が行われていない状態では、測定部１２及び表示部１３は作動せずに停止しており、直流配線Ｔに接続されたセンサ１６によって直流配線Ｔの周囲に磁界を生じさせるものの電流測定は行われず、表示部１３にも何ら表示されない。

電源部１４からの電力供給が行われると、測定部１２及び表示部１３が作動することで、直流配線Ｔの電流測定が行われる。具体的には、直流配線Ｔに接続されたセンサ１６によって磁力線が発生し、制御ユニット１７は磁力線の測定及び電流量への換算を行い、測定結果である電流量データを表示部１３へ送信する。表示部１３は、制御ユニット１７から送信された電流量データを、計測したソーラーパネル列３１の表示パネルへ表示する。

測定が完了したら、電源部１４からの電力供給をストップすることで、測定終了となる。すなわち、外部電源と接続されることで電力供給がなされる態様であれば、コネクタ１５に接続された外部電源を取り外すことで、即時的に測定部１２及び表示部１３への電力供給がストップし、測定部１２及び表示部１３は作動停止する。また、内蔵蓄電装置１９からの電力供給を行う態様であれば、電源スイッチ２０をＯＮからＯＦＦに切り替えることで、測定部１２及び表示部１３への電力供給がストップして、測定部１２及び表示部１３は作動停止となる。

最後に、太陽光発電における発電量異常が発生した場合における、測定者が現地にて行う検出手順を説明する。尚、説明の便宜上、ソーラーパネル群３０が均等に４つの列（Ａ～Ｄ）に区切られている場合を例に説明する。
測定者は、必要に応じて、ソーラーパネル群３０にて発電された直流電流量を、パワーコンディショナー２２の表示パネル２４に表示された値により確認する。図１を例にすると、表示パネル２４の表示から、全体の電流量が「２８Ａ」であることが確認できる。そこで、「２８Ａ」の内訳、すなわち各ソーラーパネル列３１ごとの発電量の確認を行う。

各ソーラーパネル列３１ごとの発電量の確認は、電流測定装置１における電源部１４を介して測定部１２及び表示部１３に電力を供給することで行われる。具体的には、外部電源をコネクタ１５へ接続することで外部電源の電力を供給するか、あるいは、電源スイッチ２０をＯＦＦからＯＮに切り替えることで、内蔵蓄電装置１９の電力を供給する態様で行われる。電力が供給されると、測定部１２及び表示部１３が起動し、各ソーラーパネル列３１と接続されている直流配線Ｔに夫々配設された各センサ１６が、該直流配線Ｔを流れる直流電流の電流量を測定し、測定された電流量の値を制御部１７を介して送信し、対応するソーラーパネル列３１の表示部１３に表示する。測定者は、表示部１３に表示された各ソーラーパネル列３１の電流量を確認・比較する。図１を例にすると、４つのソーラーパネル列３１のうちＡ乃至Ｃの３列は電流量が夫々「８Ａ」と表示されているのに対し、Ｄは「４Ａ」と表示されていることから、Ｄのソーラーパネル列３１の発電量が他のＡ乃至Ｃより「４Ａ」ほど低下していることが確認できる。これにより、Ｄのソーラーパネル列３１に所属するソーラーパネルの何れかに発電異常が生じているものと判断され、すなわちＤのソーラーパネル列３１が異常箇所として絞り込まれることとなる。この絞り込みにより、測定者は、Ｄのソーラーパネル列３１に所属するソーラーパネルについて、個別に電流測定や外観点検等を行い、異常箇所の確定及び復旧作業を行うこととなる。

以上、本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置１の主要動作及び作用について説明したが、本考案は上記実施形態で示した構造態様に限定されるものではない。例えば、測定部１２に記憶媒体を設け、電流量の測定を行った際に該記憶媒体へ自動的にデータを保存することで、発電異常が発生した場合において、いつから異常が発生していたかを確認可能な態様が考え得る。
また、電源スイッチ２０の切替を遠隔操作可能な構造とし、且つ、測定部１２のセンサ１６にて測定した測定値（電流量）が無線通信にて所定の携帯端末に送信可能とすることで、現場以外の遠隔地でも異常発生の確認が可能な態様も採用し得る。
さらに、表示部１３で採用する表示パネルについて、デジタル表示する態様ではなく、計器によるアナログ表示の態様を採用することも可能である。

以上の通り、本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置１によれば、ソーラーパネル群３０を複数のソーラーパネル列３１に区切り、各ソーラーパネル列３１の電流量を測定して表示することで、同条件下で測定された複数のソーラーパネル列３１の電流量を一目で同時に視認及び比較することができるため、発電異常を生じているソーラーパネルが含まれるソーラーパネル列３１を一目で絞り込むことが可能となり、絞り込んだソーラーパネル列３１から実際に発電異常を生じているソーラーパネルを発見する態様を採用することで、ソーラーパネル群３０全体から異常箇所を発見するより効率よく発見することが可能となり、また、電流測定時以外に電力を使用することがなく、大規模な電源設置工事等が不要であって、消費電力の低減に資するものである。

本考案にかかる太陽光発電設備用電流測定装置は、発電設備全体を複数の列に区切って発電した電流量を列ごとに測定する態様であって、太陽光発電設備だけでなく、また、規模の大小に関係なく、風力や水力、バイオマス、地熱など種々の再生可能エネルギー発電設備などに採用することが可能である。したがって、本考案にかかる「太陽光発電設備用電流測定装置」の産業上の利用可能性は大であると思料する。

１ 太陽電池用電流測定装置
１１ 筐体
１２ 測定部
１３ 表示部
１４ 電源部
１５ コネクタ
１６ センサ
１７ 制御ユニット
１８ モバイルバッテリ
１９ 内蔵蓄電装置（内部バッテリ）
２０ 電源スイッチ
２２ パワーコンディショナー
２４ 表示パネル
３０ ソーラーパネル群
３１ ソーラーパネル列
Ｔ 直流配線
Ｋ 交流配線

Claims (3)

1. ソーラーパネル群を所定数のソーラーパネルごとに区切った複数のソーラーパネル列を有すると共に、ソーラーパネルにて発電された直流電流をソーラーパネル列ごとに集電し且つ直流電流から交流電流へ変換するパワーコンディショナーを備えた太陽光発電設備に用いられる電流測定装置であって、
   パワーコンディショナーの前段に接続され、該パワーコンディショナーに送電する前段でソーラーパネル列ごとの電流値を測定する測定部と、該測定部で測定した電流値を列ごとに表示する表示部と、該測定部及び表示部へ電力を供給する電源部と、から成ることを特徴とする太陽光発電設備用電流測定装置。
2. 前記電源部が、外部電源と接続可能なコネクタから成ることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電設備用電流測定装置。
3. 前記電源部が、内蔵蓄電装置並びに電源スイッチから成ることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電設備用電流測定装置。
   
   

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