辉腾锡勒风力发电场运行规程.docx

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辉腾锡勒风力发电场运行规程

京能集团

北京国际电力新能源有限公司

BeijingInternationalNewEnergyCo.,Ltd

辉腾锡勒风力发电场运行规程

 

天源科创风电技术有限责任公司

2006年9月7日

 

目录

一、范围2

二、引用标准2

三、对设备的基本要求2

3.1对风力发电机组的要求2

3.2其它要求6

四、应具备的主要技术文件6

4.1风电场风电机组技术档案6

4.2风电场规程制度7

五、对运行人员的基本要求7

六、正常运行及维护7

6.1风电机组在投入运行前应具备的条件7

6.2风电机组的启动和停机8

6.3风电场的运行监视11

6.4风电场的定期巡检14

6.5风电机组的检查维护14

七、异常运行和事故处理15

7.1风电场异常运行与事故处理基本要求15

7.2风电机组异常运行及故障处理15

7.3风电场事故处理17

八、风力发电机组的试验33

8.1试验目的33

8.2试验依据33

8.3试验条件33

8.4试验准备34

8.5空载性能试验34

8.6液压系统试验35

8.7偏航系统试验36

8.8刹车系统试验36

8.9安全链性能试验37

8.10齿轮箱润滑系统测试38

附录一:

风机外观图40

附录二:

系统内部总图41

附录三:

机械刹车系统图42

附录四:

参数设置清单43

附录五:

液压系统45

前言

本规程给出了对风力发电机组(以下简称风电机组)设备和使用人员的要求,规定了正常运行、维护的内容和方法以及故障的处理的原则与方法。

一、范围

本规程适用于并网风力发电机组成的总容量在1000KW及以上的、单机容量为100KW及以上定桨距或变桨距水平轴风电机组组成的风力发电场。

二、引用标准

2.1风力发电场运行规程DL/T666-1999

2.2小型风力发电机组安全要求GB17646-1998

2.3金风科技(GOLDWIND)风力发电机组运行维护手册

2.4风电场运行手册

2.5电力工业安全知识

三、对设备的基本要求

风机型号“金风S48/750”的含义:

“金风”为公司品牌;“S”是“Stall(失速)”的缩写,表示该机型是失速调节功率模式;“48”代表风机的叶轮直径为48.4m,“750”是指风机的额定功率是750kW。

3.1对风力发电机组的要求

3.1.1风电机组及其附属设备

风电机组及其附属设备均应具有金属名牌,上面应标有名称和编号,并标示在明显位置。

3.1.2塔架和机舱

塔架应设攀登设施,中间应设休息台,攀登设施应有可靠的防止坠落的保护设施,以保证人身安全。

机舱内应有消防措施、消音设施,并应具有良好的通风条件,塔架和机舱内部照明设备齐全,亮度满足工作要求。

塔架和机舱应满足防盐雾腐蚀、防沙尘暴的要求,机舱、控制箱和筒式塔架应有防小动物进入的措施。

3.1.3风轮

风力发电机组的叶轮是将风能转化成动能的主要部件,是风机最重要的部件,叶轮效率和性能的好坏与整机的性能有直接的关系。

金风S48/750风力发电机组的叶轮由三个叶片和一个轮毂组成。

轮毂与叶片之间采用刚性连接。

叶片的叶尖部分可绕主叶片轴线旋转74°,产生空气制动力。

风机的三个叶尖中只要有两个叶尖可靠展开,风机就能安全停止,因而风机的气动刹车是整个风力机组中最可靠的保护装置。

叶片采用玻璃钢增强树酯制成,带有叶尖刹车。

轮毂由球墨铸铁铸造而成。

风轮应具有防沙尘暴、盐雾腐蚀的能力,并具有防雷措施。

3.1.4液压和安全系统

金风S48/750风力发电机组采用了失效保护(fail-safe)的安全设计概念,互相独立的三个叶尖刹车和两个高速刹车能确保在极端情况下风机最终能停止运转。

液压系统的主要设备液压泵站采用了一体化的结构,控制刹车闸的开启状态。

同时为偏航刹车提供液压驱动力。

高速刹车液压回路采用阻尼技术缓冲刹车的冲击。

高速刹车位于齿轮箱的输出端,采用法国西姆工业公司生产的圆盘式SHD5w常闭浮动式制动器。

在液压释放时,碟形弹簧通过传递把力施加在摩擦片产生制动力矩。

两个刹车可以按刹车的程序要求分级投入。

在正常刹车时提供额定的刹车力矩,在紧急刹车情况下提供两倍的额定刹车力矩。

叶尖刹车是叶片的一部分,叶轮正常旋转时,在液压缸的作用下叶尖保持在正常位置;如果释放液压压力,叶尖在离心力和叶片内弹簧机构的联合作用下,叶尖被甩出并沿转轴转动约74°,产生阻尼力矩使叶轮的转速迅速下降。

3.1.5偏航系统

金风风力发电机组的偏航采用主动对风形式。

偏航系统由两个偏航驱动、五套液压直动式偏航刹车和一个带内齿圈四点接触推力球轴承偏航轴承组成。

偏航驱动的电机包括电磁刹车装置,减速箱为4级行星结构,变比为755,还有一个用于调整啮合间隙的偏心盘和一个齿数为14的偏航小齿轮。

偏航刹车分为两部分:

一是偏航电机自带的安全失效电磁刹车装置,另一部分是液压制动闸,静止时偏航刹车闸将机舱牢固锁定,偏航时闸体仍保持一定的余压,避免可能发生的打滑或振动现象。

偏航系统应设有自动解缆和扭缆保护装置。

偏航系统设有自动对风检测设施:

风向仪,在寒冷地区,测风仪必须有防冰冻措施。

3.1.6控制系统

金风S48/750风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心,控制电路是由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。

主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作,配备有多种通讯接口,能够实现就地通讯和远程通讯。

金风S48/750风力发电机组的电气控制系统由主控制柜、计算机柜、电容补偿柜、顶舱控制柜、传感器和连接电缆等组成,电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。

主控制柜:

风力发电机组的主配电系统,连接发电机与电网,为风机中的各执行机构提供电源,同时也是各执行机构的强电控制回路。

计算机柜:

计算机柜是机组可靠运行的核心,主要完成数据采集及输入、输出信号处理;逻辑功能判定;对外围执行机构发出控制指令;与机舱内的TB1控制柜、中央监控系统通讯,传递信息。

电容柜:

由于异步发电机要从电网吸收无功电流来励磁,使电网的功率因数降低,为了保证电网的供电质量和减少线路损耗,在发电机并网后通过并联电容对系统进行无功补偿。

顶舱控制柜:

采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号;采集并处理叶轮转速、发电机转速、风速、温度、振动等信号。

正常运行控制包括机组自动启动,发电机软并网,发电机运行,主要零部件除湿加热,机舱自动跟踪风向,液压系统开停,散热器开停,机舱扭缆和自动解缆,电容补偿分组投切以及负功率自动停机。

监测系统主要监测电网的电压、频率,发电机输出电流、功率、功率因数,风速,风向,叶轮转速,发电机转速,液压系统状况,偏航系统状况,润滑系统状况、齿轮箱状况、软启动状况,风力发电机组关键设备的温度及户外温度等,控制器根据传感器提供的信号控制风力机组的可靠运行。

安全保护系统分三层结构:

计算机系统(控制器),独立于控制器的紧急停机链和个体硬件保护措施。

微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面,紧急停机链保护用于整机严重故障及人为需要时,个体硬件保护则主要用于发电机和各电气负载的保护。

电控系统的设计和实施结果能够满足风力发电机组无人值守、自动运行、状态控制及监测的要求。

另外,金风风机还有一个逻辑上独立于计算机控制系统的安全链防护系统,采用反逻辑设计,将可能发生的严重事故的监测节点串联成一个回路并作用于控制电源,一旦一个节点动作,切断多点控制电源,风机执行紧急停机过程,保证在最短时间内可靠制动风机。

风电机组的控制系统应能监测以下主要数据并设有主要报警信号:

3.1.6.1发电机温度、有功与无功功率、电流、电压、频率、转速、功率因数;

3.1.6.2风轮转速;

3.1.6.3齿轮箱油位与油温;

3.1.6.4液压装置油位与油压;

3.1.6.5制动刹车片温度;

3.1.6.6风速、风向、气温、气压;

3.1.6.7机舱温度、塔内控制箱温度;

3.1.6.8机组振动超温和制动片磨损报警。

3.1.7发电机

金风风力发电机采用鼠笼型异步发电机,机壳表面散热筋、自然通风冷却。

具有结构简单,并网简便,制造、使用、维护方便,运行可靠,质量轻等优点。

额定功率为750kW。

防护等级IP54,绝缘等级H级、真空浸漆处理。

发电机防护等级应能满足防盐雾、防沙尘暴的要求。

湿度较大的地区设有加热器装置以防止结露。

发电机应装有定子绕组测温装置和转子测速装置。

3.1.8齿轮箱

金风S48/750风力发电机组的齿轮箱和主轴采用分体设计,齿轮箱由一级行星齿轮副和一级平行轴斜齿轮副构成。

主轴一端通过调心滚子轴承固定在底板上,另一端与齿轮箱的驱动轴相联接。

具有结构紧凑、传动比大、承载能力大、工作平稳、效率高等优点,运行、维护更为简单方便。

齿轮箱应有油位指示器、油温传感器、齿轮油散热器。

(寒冷地区应有加热油的装置。

3.2其它要求

3.2.1风电场的控制系统应由两部分组成:

一部分为就地计算机控制系统;另一部分为主控制室计算机控制系统。

主控制室与风电机组现场应有可靠的通信设备;

3.2.2风电场必须备有可靠的事故照明;

3.2.3处在雷区的风电场应有特殊的防雷保护措施;

3.2.4风电场与电网调度之间应保证可靠的通信联系;

3.2.5风电场内的架空配电线路、电力电缆、变压器及其附属设备、升压变电站及防雷接地装置等的要求应按“引用标准”中相应的标准执行。

四、应具备的主要技术文件

4.1风电场风电机组技术档案

4.1.1制造厂提供的设备技术规范和运行操作说明书、出厂试验记录以及有关图纸和系统图;

4.1.2风电机组安装记录、现场调试记录、验收记录以及竣工图纸和资料;

4.1.3零部件的配置清单;

4.1.4风电机组输出功率与风速关系曲线(实际运行测试记录);

4.1.5风电机组故障和异常运行记录;

4.1.6风电机组运行记录主要有发电量、运行小时、故障停机时间、正常停机时间、维修停机时间、可利用小时、可利用率、风速等;

4.1.7主要部件更换调整纪录。

4.2风电场规程制度

4.2.1规程制度包括安全工作规程、消防规程、工作票制度、操作票制度、交接班制度、巡回检查制度、操作监护制度等;

4.2.2风电场的运行记录包括日发电曲线、日风速变化曲线、日有功发电量、日无功发电量、日厂用电量;

4.2.3相关记录包括运行日志,运行年、月、周、日报表,气象记录(风向、风速、气温、气压等),缺陷记录,故障记录,设备定期试验记录,培训工作记录等。

五、对运行人员的基本要求

5.1风电场的运行人员必须经过岗位培训,考核合格,健康状况符合上岗条件;

5.2新参加工作的人员、实习人员、临时参加劳动人员,必须经过安全教育考核方可随同参加指定工作,但不得单独工作。

新聘人员应有3个月实习期,实习期满后经考核合格方能上岗。

实习期内不得独立工作;

5.3熟悉风电机组的工作原理及基本结构;

5.4掌握计算机监控系统的使用方法;

5.5熟悉风电机组各种状态信息、故障信号及故障类型,掌握判断一般故障的原因和处理方法;

5.6熟悉工作票、操作票、的填写以及“引用标准”中的有关规程的基本内容;

5.7能统计计算容量系数、利用系数、故障率相关数据等;

5.8所有生产人员必须熟练掌握触电现场急救方法,所有职工必须掌握消防器材使用方法。

六、正常运行及维护

6.1风电机组在投入运行前应具备的条件

6.1.1电源相序正确,三相电压平衡;

6.1.2调向系统处于正常状态,风速仪和风向标处于正常运行的状态;

6.1.3制动和控制系统的液压装置的油压与油位在规定范围;

6.1.4齿轮箱油位和油温在正常范围;

6.1.5各项保护装置均在正确投入位置,且保护定值均与批准设定的值相符;

6.1.6控制电源处于接通位置;

6.1.7控制计算机显示处于正常运行状态;

6.1.8手动启动前叶轮上应无结冰现象;

6.1.9在寒冷和潮湿地区,长期停用和新投入的风电机组在投入运行前应检查绝缘,合格后才允许启动;

6.1.10经维修的风电机组在启动前,所有为检修而设立的各种安全措施应已拆除。

6.2风电机组的启动和停机

6.2.1风电机组的启动和停机有自动和手动两种方式,风电机组应能自动启动和停机。

6.2.1.1风电机组的自启动与自动停机:

i.风电机组的自启动:

风电机组处于自动状态,当风速达到启动风速范围是,风电机组按计算机程序自动启动并入电网;

ii.风电机组的自动停止:

风电机组处于自动状态,当风速超出正常运行范围时,风电机组按计算机程序自动与电网解列、停机。

6.2.1.2风电机组手动启动和停机的四种操作方式:

i.主控室操作:

在主控室操作计算机启动键或停机键;

ii.就地操作:

断开遥控操作开关,在风电机组的控制盘上,操作启动或停机按钮,操作后再合上遥控开关;

iii.远程操作:

在远程终端操作启动键或停机键;

iv.机舱上操作:

在机舱的控制盘上操作启动或停机键,但机舱上操作仅限于调试时使用。

6.2.1.3风电机组的手动启动:

当风速达到启动风速范围时,手动操作启动键或按钮,风电机组按计算机启动程序启动和并网。

6.2.1.4风电机组的手动停机:

当风速超过正常运行范围时,手动操作停机键或按钮,风电机组按计算机停机程序与电网解列、停机。

6.2.2凡经手动停机操作后,须再按“启动”按钮,方能使风电机组进入自动启动状态。

6.2.3启动

如果平均风速高于启动风速直接启动电机。

6.2.3.1控制器上电,执行自检,检测电网十分钟,无故障执行风力机组自动启动过程。

6.2.3.2控制器面板正常启动或机舱内(TB1)启动风力机组,控制器等待60秒使数据达到稳定,如果检测风力机组无故障且风力机组满足启动条件,风力机组将会松闸并自动运行。

6.2.3.3控制器面板强制启动风力机组,如果风力机组无故障,且满足启动风速,风力机组将立即松闸启动。

6.2.4并网

软启动控制器采用三对反并联的可控硅串接于风力发电机的三相供电线路上,采用限流软启动控制模式,利用可控硅的电子开关特性,通过控制其触发角的大小来改变可控硅的开通程度,由此改变发电机输入电压的大小,以达到限制发电机启动电流的特性.

在该控制模式下,风力机组以设定的电流为限幅值启动,当风力机组启动过程完成后,使旁路接触器闭合,发电机与电网直联运行,因此可控硅只是短时工作,不需要强制散热。

6.2.5自由停机

将检测到的功率、时间、风速与设定值对比,满足自由停机条件,执行自由停机:

释放叶尖,断开旁路接触器,断开电机接触器,当电机转速降至设定值时,收叶尖,高速闸不刹车。

6.2.6电机加热

发电机温度低于设定值,启动发电机加热器。

6.2.7自动对风

风向标安装在风力机组的机舱尾部。

风向标的风标总是指向风向。

风向标的工作原理如下:

风向标内部装有两个能标识风向标与风力机组位置的传感器,分别为0°和90°传感器,两个传感器成90°分布,有一个固定连接在风杯上的半圆片与风杯一起旋转。

当半圆片遮住一个传感器时,从该传感器发出低电平信号。

从90°传感器获得的信号一直保持高电位,而从0°获得的信号在高、低电平之间变化,这表示风力机组已经正对风向。

控制器从0°传感器获取高、低电平信号并统计高、低电平的次数,根据这些次数,控制器确定风力机组需要的偏航方向是逆时针偏航还是顺时针偏航。

当风力机组需要避开主风向而进行90°侧风时,控制器用90°信号代替0°信号作为定位方向的信号。

6.2.8液压泵

只要风力机组液压系统没有故障,控制器将发出信号启动液压泵。

当控制器接收到来自系统压力开关的高电平信号时,液压泵停止工作。

6.2.9齿轮油泵

当控制器检测到发电机转速大于启动齿轮油泵的转速设置值时,齿轮油泵启动,或者当齿轮油温度低于齿轮油泵的启动参数时,齿轮油泵也将投入运行。

当发电机转速降低为零同时齿轮油温度高于齿轮油泵停止参数值,油泵会停止运行。

6.2.10齿轮油冷却器

如果齿轮油温度高于设置的冷却器启动参数值,齿轮油冷却器工作,同时齿轮泵运行。

一旦温度低于冷却器停止运行的设置值时,冷却器将停止运行。

6.2.11齿轮油加热器

齿轮油温度低于加热器的启动参数值时加热器启动,温度高于加热器预设停止参数时齿轮油加热器停止。

6.2.12解缆

偏航计数器安装在风力机组的偏航齿圈处。

当风力机组电缆扭缆过度时,偏航计数器给控制器发出信号,风力机组停机并进行反方向偏航解缆,直到偏航计数器的中间位置开关发出信号,风力机组返回正常运行状态。

6.3风电场的运行监视

6.3.1风电场的运行人员每天应按时接听和记录当地天气预报,做好风电场安全运行的事故预想和对策;

6.3.2运行人员每天应定时通过主控室计算机的屏幕监视风电机组各项参数变化情况;

6.3.3运行人员应根据计算机显示的风电机组运行参数,检查分析各项参数变化情况,发现异常情况应通过计算机屏幕对该机组进行连续监视,并根据变化情况做出必要的处理。

同时在运行日志上写明原因,进行故障记录分析与统计;

6.3.4温度监测

在风力机组运行过程中,控制器持续监测风力机组的主要零部件和主要位置的温度,同时控制器保存了这些温度的极限值(最大值、最小值)。

温度监测主要用于控制开启和关停泵类负荷、风扇、风向标和风速仪、发电机等的加热器等设备。

这些温度值也用于故障检测,也就是指如果任何一个被监测到的温度值超出上限值或低于下限值,控制器将停止风力机组运行。

此类故障都属于能够自动复位的故障,当温度达到复位限值范围内,控制器自动复位该故障并执行自动启动。

该风力机组共监测七个温度值:

6.3.3.1齿轮油温度

在系统运行期间,齿轮箱的油温是持续被监控的。

如果温度超出限定值,则停机。

6.3.3.2齿轮箱轴承温度

6.3.3.3电机绕组温度

6.3.3.4发电机前轴承温度

6.3.3.5发电机后轴承温度

发电机绕组和轴承的温度是通过温度传感器监控的。

如果温度超出厂家参数的最大限定值,则执行停机。

6.3.3.6机舱内温度

6.3.3.7环境温度

6.3.4转速数据

叶轮转速和发电机转速是由安装在风力机组的低速轴和高速轴的转速传感器(接近开关)采集,控制器把传感器发出的脉冲信号转换成转速值。

叶轮和发电机转速被实时监测,一旦出现叶轮过速,风力机组将停止运行;同样的,对于发电机转速监测:

如果转速超过设定的极限,控制器将命令风力机组停止运行。

转速传感器的自检方法:

当风力机组的转子旋转时,两个传感器将按照齿轮箱固定的变比规律地发出信号,如果两个传感器中的任何一个未发出信号,风力机组都会停止。

6.3.6电压

三相电压始终连续检测,这些检测值被储存并进行平均计算。

电压测量值,电流和功率因数值用来计算风力机组的产量和消耗。

电压值还用于监测过电压和低电压以便保护风力机组。

6.3.7电流

三相电流始终连续检测,这些检测值被储存并进行平均计算。

电压、电流测量值和其他一些数据一起用来计算风力机组的产量和消耗。

电流值还用来监视发电机切入电网过程。

在并网过程中,电流检测同时用于监视发电机或可控硅是否发生短路。

在发电机并网后的运行期间,连续检测电流值以监视三相负荷是否平衡。

如果三相电流不对称程度过高,风力机组将停机并显示错误信息。

电流检测值也用于监视一相或几相电流是否有故障。

6.3.8频率

连续检测三相中一相(L1相)的频率,这些检测值被储存并进行平均计算。

一旦检测到频率值超过或低于规定值,风力机组会立即停止。

6.3.9功率因数

连续监测三相平均功率因数。

电压、电流和功率因数测量值与其他数据一起用于计算风力机组的产量和消耗,功率因数还用来计算风力机组的无功功率消耗。

功率因数测量值同时用于确定电力补偿电容投切组合。

6.3.10有功功率输出

三相有功功率是被连续检测的,这些检测值被储存并进行不同的平均计算。

根据各相输出功率测量值,计算出三相总的输出功率,用以计算有功电度产量和消耗。

有功功率值还作为风力机组过发或欠发的停机条件。

6.3.11无功功率输出

三相无功功率是被连续检测的,这些检测值被储存并进行不同的平均计算。

根据各相输出功率测量值,计算出三相总的输出功率,用以计算无功电度产量和消耗。

6.3.11高速闸释放信号

高速闸体上有一个传感器指示高速闸的状态(是否释放)。

如果控制器发出松闸信号,但是在设定时间内没有接收到高速闸释放的反馈信号,控制器将停止风力机组并给出错误信息,提示高速闸没有释放。

6.3.12闸块磨损信号

高速闸体上有一个传感器指示高速闸制动后刹车片是否磨损并将信号发送给控制器。

如果出现刹车磨损,控制器显示屏上显示故障信息且不能重新启动,直到故障被排除后,控制器才允许重新启动风力机组。

6.3.13振动保护

振动保护装置安装在风力机组顶舱控制柜TB1中,当振动值大于设定值时,振动保护装置向控制器发出振动信号。

水平面上发生的机械振动是由安装在底座上的振动监测器检测的。

如果振幅超出限定值,振动开关动作,安全链断开,执行紧急停机。

6.3.14扭缆

由于机舱自动对风的特点,从机舱到塔架底部控制柜的电缆有可能被扭结。

当电缆扭缆2.5圈后,计算机发指令使机舱解缆至自由状态,叶轮因静风而静止。

如果扭缆3周后还未进行解缆过程,则执行刹车过程,停机,并解缆。

当风机的扭缆开关被触发后风机停机并报故障。

6.3.15紧急停机键

安全链中连接了两个紧急停机键。

如果其中一个紧急停机键动作,并通过一个辅助电路触动负荷开关,风机将执行紧急停机动作。

6.3.16液压系统

计算机监控建压所需的液压泵工作时间和系统、叶尖压力值。

如果泵工作时间太长或者太短将故障停机。

6.3.17控制系统自检

如果监测到内部故障(看门狗),安全输出失效,安全链断开。

6.4风电场的定期巡检

运行人员应定期对风电机组、风电场测风装置、升压站、场内高压配电线路进行巡回检查,发现缺陷及时处理,并登记在缺陷记录本上。

6.4.1检查风电机组在运行中有无异常响声及震动情况,叶片运行状态,检查叶片是否清洁,偏航系统动作是否正常,电缆有无绞缠情况;

6.4.2检查风电机组各部分是否漏油现象,油温、油位、油压及油质是否正常。

6.4.3检查法兰焊缝破损情况,检查塔架有无防腐脱落、渗漏。

6.4.4检查刹车盘的磨损状况,小于规定值时要及时更换。

6.4.5当气候异常、机组非正常运行或新设备投入运行时,需要增加巡回检查内容及次数。

6.4.6应该随时注意风机的叶片有没有隐患,同时注意其工作时的噪音。

6.5风电机组的检查维护

6.5.1风电机组的定期登塔检查维护应在手动“停机”状态下工作。

6.5.2运行人员登塔检查维护应不少于两人,但不能同时登塔。

运行人员登塔要使用安全带、戴安全帽、穿安全鞋。

零配件及工具必须单独放在工具袋内,工具袋必须与安全绳联结牢固,以防坠落。

6.5.3检查风电机组液压系统、齿轮箱、主轴承、偏航系统以及其它润滑系统有无泄露,油面、油温是否正常,油面低于规定时要及时注油,油管老化要及时更换。

6.5.4对设备螺栓力矩应定期检查,紧固。

6.5.5对液压系统、齿轮箱、润滑系统应定期取

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