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文檔簡介

光伏組件PV池組合裝置。又稱太陽電池組件(solarcellmodule)photovoltaicmodulesphotovoltaic(PV)power光伏方陣PVphotovoltaic(PV)powergenerationphotovoltaic(PV)powerradial“T”tappedpointofcommon并網(wǎng)點pointof孤島現(xiàn)象Anti-peaksunshinelowvoltagerideannualpeaksunshinehoursofPVdirectnormalirradiance(DNI)capacityofwattsEp——上網(wǎng)發(fā)電量(kWhEs——標準條件下的輻照度(常數(shù)HT——水平面太陽能總輻照量(kWh/m2HTX——傾斜面太陽能總輻照量(kWh/m2PAZ——組件安裝容量Q——光伏陣列傾斜面年總輻照量(kWhm2)UN——光伏發(fā)電站并網(wǎng)點的電網(wǎng)標稱電壓Vdcmax——逆變器允許的最大直流輸入電壓Vmpptmax——MPPT電壓最大值Vmpptmin——MPPT電壓最小值Voc——光伏組件的開路電壓晶體硅光伏組件基本技術(shù)參數(shù)包括電氣參數(shù)、機械參數(shù)和外形尺寸三類。電氣參數(shù)中較為關(guān)鍵的參數(shù)有:最大輸出功率、峰值工作電壓、峰值工作電流、開路電壓、短路電流、轉(zhuǎn)換效率等。25年的發(fā)電周期內(nèi),不同組件的平均衰減率bcLCOE

初始投資運營費用折舊設(shè)備殘值

初始投資組件成本

BOS(Back-OffSystem補償系統(tǒng))包括:支架、線纜、匯流箱、接地、施BOS包括:逆變器、變壓CCOE

平均發(fā)電效率

[1

]1

M1

其中:M——組件質(zhì)保年限(25年a——1b——1~M應(yīng)盡量選用CCOE值較小的組件類型。 假設(shè)嘉興地區(qū)有一正南正北方向,20*30m的水泥材質(zhì)水平屋頂,欲在屋頂FG-300的A2100300W252.50,后面為每年不260W252.75%0.7FG-300平均發(fā)電效率10.0252510.005CCOE1

顯然 400~kHz)、高頻逆變器(kHz~MHz)。1.05-1.21.15。 均日照時間以浙江地區(qū)為例,四類地區(qū)標準光照下年平均日照時間(小時)3.1-3.81.13左右;假設(shè)標準光照下年平均日照時間相較于四類地區(qū)更長,則選擇更MPPT允許接MPPT效率,輸入電壓應(yīng)盡可能的高。MPPT接口。MPPT模塊可以平均分配(保證效MPPT允許接入電流、電壓限值。MPPTMPPT50Hz,選擇余地不大;高頻逆變器的選擇視具體情況而定。220V230V220V/380V230V/400V277V/480V。不同MPPT啟動電壓能夠?qū)峂PPT啟動電壓更低的逆變器。舉例8kW單相逆變器,有兩款逆變器可選(假設(shè)其參數(shù)如下):GCI-1P8K-4G,MPPT100V-500VSUN2000-MPPT200V-500V500V。因為第一款實際可工作MPPTMPPT最大輸入電流。MPPT路數(shù):應(yīng)根據(jù)電站預(yù)期規(guī)模及適當?shù)娜菖浔却_定逆變器的輸入功率,并初步選定一款逆變器及使用個數(shù)。按照此逆變器每路MPPTMPPT模塊組串輸入路數(shù)。11.2當?shù)剡m宜容配比=1+一類地區(qū)每日平均日照峰值小時數(shù)-當?shù)孛咳掌骄照辗逯敌r數(shù) 由逆變器的銘牌參數(shù)可以計算出逆變器能夠接入的最大容配比max

接入逆變器組件額定總功率逆變器額定輸入功率

max,若max符合電站最佳容配比范圍,則按照上述容配比計算并確定逆變器連接的配比,即max。50Hz,正常工作條件下偏差應(yīng)控制在±1%以內(nèi)。電壓輸出有多種:農(nóng)村戶220V380V三相輸出;高壓并網(wǎng)10kV20kV三相輸出,應(yīng)根據(jù)接入電網(wǎng)實際情況確定。A可靠的孤島保護、輸入電壓保護、輸出側(cè)過電壓/AA內(nèi)附通信功能(LAN/RS232/485通信接口AA50Hz工頻、380V低壓并網(wǎng),選用GCI-25K,相關(guān)參數(shù)如下:MPPTMPPT此逆變器可接受的最大容配比max28kW/25kW1.121.05-1.227.3kW/25kW1.092,21210/21=10個組串。按照式(4.4.6-1)N: N2121塊組件。4.8251.05P額MP額25

顯然,M5521塊,此時:MPPT參數(shù):MPPT8.322=16.64A<18AMPPTMPPT35V21=735V<800V,滿足MPPT輸入電壓要求。44.26V×21=929.46V<1000V,滿足最大輸入電壓要Pin=260W215=27.3kW,容配比27.3kW/25kW1.0924路、6路、8路、10路、12路、16路、1.25倍,還需綜合考慮其最大熔斷電IP54。41.5A,故匯流箱1.2MW,常采用高壓并網(wǎng),但具體并網(wǎng)模式還要按照各地供電局4.4.3?光伏組件排布相關(guān)參數(shù)計 1m20*35m,9:00~15:00組件不受遮擋,計算1:1.851:0.11.295m,實際取1.3m0.07m0.1m,東/1.253m1.25m。所以17.5*33.6m1650*991mm30cm高的預(yù)制水泥墩上;組件最佳傾角為19o30.77o,所以DLcosLsin0.707tan式中:L為陣列的斜面長度,m;為組件傾角,°;為當?shù)鼐暥?,°若采用縱向兩塊排布,陣列的斜面長度L=3300mm,所以上式計算出最佳間距D=5167mm5200mm2.08m;南北向可排放(33600-Lcos(195200=5.86175001012=17.3176172=204若采用橫向三塊排布,陣列的斜面長度L=3016mm,所以上式計算出最佳間距D=4722mm4800mm1.95m;南北向可排放(33600-Lcos(194800=6.47175001660=10.5107103=210A、B兩種排布方法可以排的組件數(shù)量不同,所以盡量選用橫向三塊 4.3.1040%0.4即為所需橋架截面積。5×YJV22-4×120+1×70YJV22-4×120+1×70所選電纜外徑55.4mm。40%215345.8mm2/0.4=38364.5mm243中可以確定橋架截面積大于38364.5mm2即可。取橋架截面積為NV

V[1(t25)Kv

式中 N——組串的串聯(lián)組件最大個數(shù)(N向下取整Vdcamx——逆變器允許的最大直流輸入電壓Voc——光伏組件的開路電壓t——光伏組件工作條件下的極限低溫Kv——入組串個數(shù)(4.3.6)。在已知電站所在地最佳容配比情況下,可按照下式M的范圍:PMP

式中:M——P額——P串——P串=組件銘牌功率*η1——η2——

和線纜橋架的安裝位置。上例已按照式(4.4.6-1)21塊組件,2102110GCI-25K851.0922水泥墩(若有)30cm高的水泥墩。給水:優(yōu)先采用場地原有給水管網(wǎng)(組件清洗及電站消防用水A通道宜設(shè)置在彩鋼瓦屋面的支撐面上(設(shè)計初期需要屋面的建筑結(jié)構(gòu)圖EP1HPAZ

式中:Es——標準條件下的輻照度(常數(shù)=1Ep1——年環(huán)境預(yù)測發(fā)電量PAZ——組件安裝容量HT——水平面年總輻照量(kW·h/m2),K1——K1包括:光伏方陣的傾角、方位角K1的取值可以通過已建成的光伏電站的并網(wǎng)發(fā)電量進行計算并得到經(jīng)驗取0.8-0.85,計算公式如下:KEP

T式中:Ep——EP2,該預(yù)測發(fā)電量可按下式計算:Ep

Es——標準條件下的輻照度(常數(shù)=1Ep2——年設(shè)計發(fā)電量PAZ——組件安裝容量K2——K2包括:相對透射率損失、弱光損失、溫度損失、HTX——年傾斜面上太陽能總輻照量HTX、K2就可以計算出光伏電站的設(shè)計發(fā)電1K2EVA的透射率越高,組件的封裝損失也就越小。常規(guī)96%2%1%的輸出。目前市場推廣使用的1%。1000W/m2的光照定義為弱光。4.5.1

16.79200W17.31200W400W17.62400W600W17.83600W800W18800W200W——200W/m2200W400W——200W/m2-400W/m2400W600W——400W/m2-600W/m2600W800W——600W/m2-800W/m2800W——800W/m225℃)下進行測試標定出的銘牌數(shù)據(jù),單體太陽能電池的開路電壓隨溫度的電池片開路電壓將會降低0.33%(直接影響到效率),即溫度每升高1℃TE(eabWST

Tn——環(huán)境溫度(℃),溫度=Tm25溫度 式中:Tm——光伏組件工作溫度(℃);溫度270Wp光伏組件。下表的“p”peak270W270W275W之間為合格品,下圖為協(xié)鑫光伏組件技4.5.21%-1.8%。MPPT控制區(qū)域下的光伏

R

(1aT)0

00℃a為修正系數(shù);TL為導(dǎo)線長度,SPI2

Iii段線路上通過的電流,ARii段線路上的導(dǎo)線電阻,Ω;Ii的值是標準工況下組件最大功率點電流;M P

P CABPBC(P A

逆變器效率為

逆變器

VdcVdcoVdcPdc,此外,上式中C0、C1、C2和C30。 逆變=p5%p5%p10%p10% p30%p30%p50%p50%

——現(xiàn)場市場常見的組串式逆變器工作效率在98%以上,即逆變器損失約為P=3I2RI

0式中:I—R—I0—R0---零線電阻P=I2RI

0式中:I—線電流R—每相電阻I0—零線電流R0--- P

變壓器是按照電磁感應(yīng)原理工作的,它只能變換電壓,而不能變換功率。理想鐵損就是磁滯損耗和渦流損耗的總稱,當電源電壓一定時,鐵損基本不變,并與負載電流的大小和性質(zhì)無關(guān)。銅損就是變壓器原副線圈上的電阻,當有電流流過時產(chǎn)生的損耗,銅損是由負載的大小和負載的性質(zhì)決定的。PPK2 Se

——Se——變壓器額定容量S——變壓器負荷cos2——KT——

QQK

Q0I0QhUhQ——變壓器無功損失Q0——變壓器空載時無功損失Qh——變壓器在額定負荷下無功損失I0Uh

PZPKQ

(KQ——1)KTKQ變壓器空載損耗P0、額定負載損耗PhI0、Uh,可查閱變壓器技術(shù)98%~99%。2.212個月的月傾斜面太陽能總輻照量相加得到,HTx——

R?

Ht——R——Rcos()a-Hdsincosbsincos2cos

Ht

s

s 2

式中:————Hd——a0.4090.5016sin(s60)b0.66090.4767sin(s60)dsincos 180 s——sarccos(tantan——23.45sin360284

n——一年中從元旦算起的天數(shù);式中的s、s計算方法如下:min arccostantan HdHKT Hd1.39

5.53K23.11K

KTK

H24hE0.033cos360ncoscossinssinsin sc

Esc1367W/m22.3東為0逐漸變大時,發(fā)電量損失3.7%。Ep3。MPPT方法如下所述:光伏組件由多片太陽電池串并聯(lián)而成,太陽電池片的等效模型如下式所示:I I[expq(UIRs)1]U

式中,T——Iph——Io——二極管反向飽和電流,A;Rs——Ω;Rsh——Ω;a——二極管理想因子;q——電子電荷常數(shù);K——玻爾茲曼常數(shù);LambertWbxcexp(hxg),其解為:xc1W[gexpbgch LambertW函數(shù)代入上式則有:Rs(IphIo)URsRshIexp(

IqU

推導(dǎo)得:

IRsh(IphIo)UaVthW(XRsh X

exp[Rsh(RsIphRsIoU)],

kTqaV(RR aV(RR 由上式可得:P

)UU

W(XRs 由求導(dǎo)LambertW函數(shù)有:dW(X)dXW(X結(jié)合上式對U求導(dǎo),則有:dPRsh(IphIo)2UaVthW(X)

X[1W(X Rs Rs(RsRsh)[1W(X令dPdU=0,可獲得最大功率點處電壓如下式所示: RsRsh(IphIo)aVth(RsRsh)W(X)[1W(X

)W(X由增量電導(dǎo)公式有:dPdUIUdIdU,在最大功率點處可得 上式兩邊取對數(shù)得到: 在一定區(qū)間內(nèi)Y-U曲線可近似為一條直線,通過硬件電路調(diào)制電壓并檢測獲得(U1,Y1)和(U2,Y2)數(shù)據(jù),則可解得直線方程LBUCL=0,求得過零點處電壓UL值,通過調(diào)制電壓,獲得光伏組件最大功率點。 設(shè)計光伏組件最大功率跟蹤的方法,流程如下圖所示:

實驗測得此光伏組件每小時的短路電流Isc、開路電壓Uoc、U11、U21處斜率、最大功率PM,并做記錄,計算得到日平均小時最大功率PMH:

式中:m——每日逆變器運行時間(h);進而計算得到月平均日最大功率PMD:PMD

持續(xù)檢測一年,得到光伏組件電特性匯總表,內(nèi)容包括:短路電流、開路電壓、U11、U21處斜率、最大功率點??梢杂嬎愠鰴z測地全年各月的日均最大功率PMD,Ep3計算方法如下:

PAZ365K

=Ep

=設(shè)計可以做為設(shè)計因素對光伏電站發(fā)電量影響大小的數(shù)值依據(jù),設(shè)計1且與光運行可以做為光伏組件運行維護管理情況優(yōu)良的數(shù)值依據(jù),運行略大于

=Ep電站的實際MPPT(MaximumPowerPointTracking最大功率點跟蹤)是追蹤太陽能電MPPT功能一般都集成在逆變器中。下面介紹一種全新的基于直線方程MPPTMPPT算法。MPPTUocIsc只是組件在標準測試條件STC下測出的參數(shù)。當光伏組件所處的實際氣象條件(光照強度、溫度等參數(shù))UocIsc也相應(yīng)的發(fā)生變化,每組特定的氣象條件對應(yīng)UocIscP-U特性曲線。提出一種與組件P-U曲線上的兩個點,確定出組件參數(shù),進而UMUMP-U曲線的最大功率ULUL附近,再進行小范圍MPPT時間。UocIsc,Uoc個波峰,且如果出現(xiàn)波峰,則波峰一定分布在[0,(1/M)Uoc]、[(1/M)Uoc,M個子區(qū)間。dYln| dU

Y=0。Yln|Rs

Rs(RsRsh)[1W(X)]

Rsh(IphI0)-UnVthW(XU(RshRs 由式(4.7.1-2)可以看出,Y-UUMY-ULAU Y-U曲線上的兩個點(U1,Y1)和(U2,Y2)L-UUL,如式(4.7.1-4)UU1Y2

Y MPPT。M個旁路M塊串聯(lián)光伏組件,當受到局部遮擋時,其基于直線方程求解法的多MPPT算法設(shè)計步驟如下:a(3-39)中的UOCUOCM個輸零處電壓值UL1,UL2,…,并進行如下判斷:如果各個過零電壓值落在同一區(qū)L–UUL1,UL2,…,并采樣計算PL1,PL2,…;’MPPTPM;fPM1PM1PMPM10%100W4.7.1-14.7.1-2光強環(huán)境溫度MPPT(FractionalOpen-Circuit又名固定電壓法”。算法基于最大功率電壓和開路電壓的線性關(guān)系式Vmax

,系數(shù)0.710.78MPPT設(shè)定功率點就會出現(xiàn)相當大的偏差,偏差范圍取短路電流比率法(FractionalShirt-CircuitImaxIsc,0.780.92。和固定電壓法不同的是,短路電流比率法要求在轉(zhuǎn)DSPU-I曲線的全掃描和數(shù)據(jù)的準確度。這也讓短路電流比率觀察調(diào)節(jié)法(PerturbandP&O可以在更短的時間內(nèi)追蹤時觸碰更大的區(qū)域,掃描更多地數(shù)據(jù)。這進一步P&O的追蹤效率和準確率。由于它在短時間內(nèi)可以處理大量的數(shù)據(jù),這也P&O還有一個近似版本,還是“爬山”邏輯,但是并入了“試錯”法(trialand增量電導(dǎo)法(IncrementalGI

gIIVV

dI

g)

Vref

Vref_

GU-IgU-IG等于-g的時候。G大于-g意味著G小于-g意味著追蹤點在最大功率點右邊。P-U曲線上表述為:波峰處的斜率為零,左邊的斜率為正值,右邊的斜雙模式調(diào)節(jié)法(Two-ModeMPPTMPPT效果明顯。由于光照強IC方法。然而,該方法的局限性也是非常明顯:一定要求逆變器輸入25%以上。MPPT在一個光伏發(fā)電系統(tǒng)中,MPPTMPPT在光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計中,MPPT數(shù)量——即最大功率點跟蹤數(shù)量是關(guān)鍵設(shè)計要素。不同廠家、不同型號、以及不同生產(chǎn)批次的光伏組件,P-V特性曲線是不25年壽命的角MPPT路數(shù)的方案,可以一定程度上降低其影響。MPPT對復(fù)雜曲線的動態(tài)靜態(tài)精確跟蹤能力,或者說“MPPT追蹤效率”,是MPPT電壓范圍不同,將直接影響到發(fā)電效率。所以,在輸入組串電壓相同時,MPPT電壓范圍應(yīng)盡可能寬。0S

0——重要性系數(shù)。對一般光伏組件支架,設(shè)計使用年限為25年,安全等級0.95;在抗震設(shè)計中,不考慮重要性系數(shù);

S

S——C——25SGSGKwhSwKttStKss

SG——永久荷載分項系數(shù);SsK——w、t、s——ts——0.60.0無地震作用效應(yīng)組合時,位移計算采用的各荷載分項系數(shù)均應(yīng)取為4.8.64.8.6aG1.351.00.9。b表中“—”號表示組合中不考慮該項荷載或作用效應(yīng)。SGSGKEhSEhKwwSwKtt

S——w——t——0.21.0;注:12表中“—”久荷載的分項系數(shù)取1.21.4。系數(shù)均應(yīng)取1.0。4.8.74.8.7L為受彎構(gòu)件的跨度。對懸臂梁來說,L22mm2.5mm,當2mm。4.8.8表 65254.8.10-14.8.10-2(a)所示。4.8.10-2(b)所示。 (b)放置預(yù)澆基礎(chǔ)圖4.8.10-2水泥屋面常用支架形式 (b)直立鎖邊40%。Q2353045%,具有替代以上材質(zhì)的趨勢。升壓站(或開關(guān)站)其他防護功能設(shè)施(防洪、防雷、防火)95%且通風(fēng)良好的位置進5.2.122塊光伏組件串聯(lián)成一個組串,連接到逆變器一個y(9.5376104x25.3803104x

x0°x從-90°變化到+90°,y為發(fā)電效5°各角度下的功率衰減比5.2.1。20mmL=3300m前后排間距(通道寬度)會受到朝向的影響。為保證前后排組件在冬至日9:00--15:00不會出現(xiàn)遮擋,需要適當增大前后排間距。1650*991*40mm19°傾角、縱向兩排鋪設(shè)為例,此時組件斜面長度為3320mm(相鄰組件間隔20mm),前排組件最高點高度為2。23.45sin2(284n)9:00

9:00

arcsin(-0.648/cos(5.2.3-3)

cos(5.2.3-

L為陣列的斜面長度;為組件與水平面的夾角;如下圖所示,相鄰兩排光伏陣列中心間距為陣列斜面投影D1與間距D2之和,DD1D2LcosD2,5.2.3-1D2

RN

hcoshADLcosLsin0.707tanL為陣列的斜面長度;為組件傾角;

L=3013mm。故此時的最佳相鄰組件排中心間距為:B非正南正北屋面5.2.5所示,障礙物陰影計算方法中實際已經(jīng)考慮到了屋頂及組件h

舉例:假設(shè)在嘉興地區(qū)(30.77o)30度的水平20mmL=3013mm5.2.5節(jié)方法1:2.49,此時前排h=981mm,故此時前后排D=981*2.49=2443mm2450。此 此時,一般采用平鋪式安裝。此時的前后排間距一般即為維修通道寬度(AI0I0

N)365

S0S01367

m2;N赤緯角(日地中心連線與赤道的夾角),

太陽時角T為時間,0<T<24

(T12)15

minarccos(tan()tan

為光伏組件安裝傾角;從而可以計算,日出日落時間Tst、TssTT

12(112(1

D太陽入射角太陽高度角,計算公式如下:sinsinsincoscoscos(5.2.4-EAMhAM(1229(614sin)2)12614sin(2880.0065h)5.256(5.2.4-

h為電站所在地海拔高度。0.56(e0.56AMhe0.095AMh太陽散射系數(shù)d

d

-0.294

FIbIbI0b

IdIdI0d2sin故光伏板上單位面積年總輻射量Qy

Qy

Tss(

I

)d

關(guān)于組件傾角值的函數(shù),通過改變依次計算Qy的值,即可求出可使Qy最大的值,即為組件最佳傾角。5.2.4-119°之間的各損失百分比和組間距變化,具體數(shù)據(jù)如表.2.4-15.2.4-120mmL=3300m1DL(sincos)cos(5.2.5-

arcsin(cossin)(5.2.5-DyD時,后排光伏組件會受到前一排光伏組件的遮擋,遮2環(huán)境或屋面障礙物遮A

(DyD)

9900-設(shè)某城市在冬至日這天的赤緯角x、y、h915t的太陽高度角s、太陽方位角s可由式(5.2.5-4)和(5.2.5-5)計算出來。sarcsin[sinsincoscoscos(15t

arccos[sinssinsin

cost精確到小時(9:159.25才能代入公式)h1sin25.2.5-1所示,得知太陽高度角h1sin2L

5.2.5-1太陽高度角為shL

xLsinyLcos

5.2.5-2xyBB(X1,Y1)tBh的棱的投影最遠點的坐標XLsinsYLcos

當處于9:00-12:00s為負數(shù),當處于12:00-15:00之間時,太陽處于西邊,方位角s5.2.5-4所示。一個立方體的投影區(qū)域主要由頂部的的四個點決定,上午主A、B、CB、C、D三點決定。所以計算投影區(qū)域5.2.5-439:00-15:00總的陰影區(qū)域。A20*10*18m的水平水泥材質(zhì)屋面中心的東北方位,計算得到障5.2.5-5所示。 30o1*1*2m,位于一正20*10*18m的水平水泥材質(zhì)屋面中心的東北方位,計算得5.2.5-6所示。 61*34m29°方位角,屋頂東部存在兩個閣樓,閣樓與屋頂5.2.5-1029°29°方向環(huán)境遮擋物遮擋陰影區(qū)域示意圖D正南正北方向屋頂受到正南正北方向環(huán)境遮擋物遮擋欲在其上鋪設(shè)光伏組件。該屋頂南偏東方向有另一正南正北方向,尺寸為5.2.5-7所示。 E30o方向,尺寸為42*10*48mBBA的方向出現(xiàn)陰影遮38m23m。陰影區(qū)域輪廓5.2.5-8所示。 F42*10*48mB。隨著太陽的移動,BA的方向出現(xiàn)陰5.2.5-9所示。 180280w規(guī)格的光伏組件。5.2.2所示,按照仿真圖可以得出朝向為正范》GB50395的規(guī)定,并應(yīng)具有對圖像信號的分配、切換、存儲、還原、遠傳300kW~6MW10kV接入;設(shè)備和線路等電網(wǎng)條380V接入。300kW380V220V單相接入時,應(yīng)根據(jù)當?shù)嘏潆姽芾硪?guī)定和三相不平衡測算結(jié)果8kW。(1)10kV10kV10kVT10kV10kV母線(2)380V6.1.1-110kV母110kV開關(guān)110kV110kV118kW118kW及以下16.1.1-2380V一點或多點接入多點接入用戶配電在做完選擇后,13種電氣主接線方式具體可以參看國家電網(wǎng)《分布式光伏發(fā)電6.1.4-13倍。

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)是指一個或多個中性點通過具有感抗的器件接是一種具有較小電阻和較大感抗的鐵芯線圈。電路如下圖所示:

Qr——補償容量

QrKICUn

1.3510A) 式中UrR——電阻的額定電壓

Un——電網(wǎng)的標稱線電壓R

103

式中R——中性點接地電阻值IR——電阻電流Ic——電網(wǎng)的電容電流(A)R

式中R——中性點接地電阻值Id——400-3-6

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