2015新丰煤矿主井变电所高低压整定值

郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿主井变电所高低压配电装置整定计算

郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿

主井变电所高低压配电装置整定计算

机 电 科

整 定 人：审 核 人：机 电 副 总：机 电 矿 长：

王庚辰 张安仁 杜学涛 郑志和

1

2015年度

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目 录 1、系统概况…………………………………………………3 2、短路电流和短路容量计算………………………………3 3、开关整定计算原则………………………………………16 4、高压开关整定计算、校验………………………………17

一、地面变电所…………………………………………………3

二、井下变电所…………………………………………………22

1、开关整定计算原则…………………………………… 22 三、井下低压系统整定计算校验………………………………26

机 电 科

2

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主井变电所高压供电系统整定计算

一、矿井供电系统概况 1)、供电系统简介

新丰煤矿主井变电所分别来自新新变电站4板,、大金店变电站9板经两趟高压架空线路送到地面变电所。4板新煤线10Kv 线路型号LGJ-150/10，长度1.5Km，下杆为MYJV22-185/10,长度200米，另一回路9板大丰线，线路型号LGJ-150/10，长度6.2Km，下杆为MYJV22-185/10,长度200米。下井一回路电缆型号为MYJV42-10Kv 3×185，长度为900m，下井二回路电缆型号为MYJV42-10Kv 3×185，长度为900m。主井中央变电所到一3采区变电所一回路电缆型号为MYJV42-10Kv 3×70，长度为1.65km，主井中央变电所到一3采区变电所二回路电缆型号为MYJV42-10Kv 3×70，长度为1.65km。主井变电所共20面高压开关柜，2板高压开关柜为一路总进线柜，17板高压开关柜为二路总进线柜。主井地面变电所总功率为： 主井绞车1250Kw一台、空压机355Kw一台、主排水泵800Kw三台、主风机160Kw一台，总功率为4165Kw。总容量为：主井地面变电所500KVA一台、3150KVA一台、井下500KVA两台，总容量为：4650KVA。地面变电所和井下配电所采用双回路供电分列运行供电方式。

二、矿井供电系统短路电流计算 系统资料:

机 电 科

3

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⑴上级变电站主要参数为：由电业局提供大金店变电站10KV侧标么值为：最大运行方式下：0.7475 最小运行方式下：0.802 系统容抗：100KVA ⑵线路参数

大金店变电站之新丰主井变电所架空线线径为150 mm，长度为6.2km，查表参数：r10=0.236Ω/km, x10=0.08Ω/km; 新新变电站之新丰主井变电所架空线线径为150 mm，长度为1.5km，查表参数：r10=0.236Ω/km, x10=0.08Ω/km; 下井一回路电缆线径为185mm，长度为0.9km，查表参数：r30=0.114Ω/km, x30=0.08Ω/km;

下井二回路电缆线径为185 mm，长度为0.9km，查表参数：r40=0.114Ω/km, x40=0.08Ω/km;

主井中央变电所到一3采区变电所一回路电缆线径为70 mm，长度为1.65km，查表参数：r30=0.3Ω/km, x30=0.08Ω/km; 主井中央变电所到一3采区变电所二回路电缆线径为70 mm，长度为1.65km，查表参数：r30=0.3Ω/km, x30=0.08Ω/km; ⑶本矿电力变压器参数 变压器型号 S9-500/10 /0.38 机 电 科

22

22

2

2

变压器用途 地面变电所一号变 接线 额定电组别 压 10Kv/0.38Kv 额定电流 负载损短路阻耗 抗 Yy 29 0.96Mw 4.12% 4 2015年度

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S9-3150/10 /6 KBSG-500/10 /0.66 KBSG-500/10 /0.66

地面变电所二号变 井下主井中央变电所 井下一3变电所 Yy Yy Yy 10Kv/6Kv 300 0.29Mw 5.37% 10Kv/0.66Kv 30 0.96 Mw 4.12% 10Kv/0.66Kv 30 0.96 Mw 4.12% ⑷短路电流和短路容量计算

1）大金店变电站之新丰主井变电所架空线的电抗和电阻的标幺值：

X1=x10L1Sda / U1da=0.08×6.2×100=0.496 22

102

R1=r10L1Sda / U1da=0.236×6.2×100=1.463 210式中

x-----------------高压架空线每公里电抗，Ω/km

10r-----------------高压架空线每公里电阻，Ω/km

10U--------------线路平均电压，kv

1daS---------------基准容量（100MVA）

daL-------------------------X板高压架空线长度，km

1X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*1da机 电 科 5 2015年度

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R-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1da新新变电站之新丰主井变电所架空线的电抗和电阻的标幺值：

X2=x20L2Sda / U2da=0.08×1.5×100=0.12 22

102

R2=r20L2Sda / U2da=0.236×1.5×100=0.354 210式中

x-----------------高压架空线每公里电抗，Ω/km

20r-----------------高压架空线每公里电阻，Ω/km

20

U--------------高压线路平均电压，kv

2daS---------------基准容量（100MVA）

daL-------------------------高压架空线长度，km

2X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*2daR-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*2da下井一回路电缆的电抗和电阻的标幺值： X3=x30L3Sda / U3da=0.08×0.9×100=0.072 22

102

R3=r30L3Sda / U3da=0.114×0.9×100=0.103 2102

X3%=x30L3Sda / U3da=15%×0.08×0.9×100=0.011 2102

R3%=r30L3Sda / U3da=15%×0.114×0.9×100=0.015

102式中

x-----------------一回路下井电缆每公里电抗，Ω

30/km

Ω/km r-----------------一回路下井电缆每公里电阻，

30

机 电 科 6 2015年度

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U--------------下井电缆平均电压，kv

3daS---------------基准容量（100MVA）

daL-------------------------一回路下井电缆长度，km

3X-----------------------一回路下井电缆电抗的标

*3da幺值

R-----------------------一回路下井电缆电阻的标

*3da幺值

X

*3da%-----------------------15%一回路下井电缆电抗

的标幺值

R*3da%-----------------------15%一回路下井电缆电阻

的标幺值

井下二回路和井下一回路相同

井下主井中央变电所到一3采区变电所一回路电缆的电抗和电阻的标幺值：

X4=x40L4Sda / U4da=0.08×1.65×100=0.132 22

102

R4=r40L4Sda / U4da=0.3×1.65×100=0.495 2102

X4%=x40L4Sda / U4da=15%×0.08×1.65×100=0.02

1022

R4%=r40L4Sda / U4da=15%×0.3×1.65×100=0.074 210

x-----------------二回路下井电缆每公里电抗，Ω

40/km

机 电 科

7

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Ω/km r-----------------二回路下井电缆每公里电阻，

40

U--------------下井电缆平均电压，kv

4daS---------------基准容量（100MVA）

daL-------------------------二回路下井电缆长度，km

4X-----------------------二回路下井电缆电抗的标

*4da幺值

R-----------------------二回路下井电缆电阻的标

*4da幺值

XR*4da%-----------------------15%二回路下井电缆电抗

的标幺值

*4da%-----------------------15%二回路下井电缆电阻

的标幺值

井下主井中央变电所到采区变电所二回路电缆的电抗和电阻的标幺值相同

平地变电所1号变压器的阻抗的标幺值：

XT1da=u1s%/100×Sda/S2NT=(4.12%/100)×(100/0.5)=0.08 RT1da=πPLNT/100×Sda/SLNT=(0.96/100)×(100/0.5)=0.32 式中

2

u1s%-------------平地一号变短路阻抗百分数

S--------------平地一号变额定容量，MVA

1NT?P1NT------------平地一号变负载损耗，MW

S--------------基准容量（100MVA）

da机 电 科 8 2015年度

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X**T1da-------------------平地一号变电抗的标幺值

R--------------------平地一号变电阻的标幺值

T1da去副井变电所变压器的阻抗的标幺值：

XT2da=u2s%/100×Sda/S2NT=(5.37%/100)×(100/0.5)=0.107 RT2da=πPLNT/100×Sda/SLNT=(0.29/100)×(100/0.5)=0.18 式中

2

u2s%-------------平地二号变短路阻抗百分数

S--------------平地二号变额定容量，MVA

2NT?P2NTda------------平地二号变负载损耗，MW

S--------------基准容量（100MVA）

XR**T2da-------------------平地二号变电抗的标幺值

T2da--------------------平地二号变电阻的标幺值

井下主井中央变电所1号变压器的阻抗的标幺值：

XT3da=RT3da=式中

**u3s%Sda×100S3NT100=4%×100=0.1143

1000.3150.96100×1000.315ΔP3NT×S2da=S=0.32

3NTu3s%-------------井下一号变短路阻抗百分数

S--------------井下一号变额定容量，MVA

3NT?P3NT------------井下一号变负载损耗，MW

S--------------基准容量（100MVA）

da机 电 科 9 2015年度

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X**T3da-------------------井下一号变电抗的标幺值

R--------------------井下一号变电阻的标幺值

T3da井下一3采区变电所1号变压器的阻抗的标幺值：

XT4da=RT4da=式中

**u4s%Sda40=×=0.1143 ×100S4NT1000.315100×S2da=ΔP4NTS4NT0.96100×1000.315=0.32

u

4s%-------------井下二号变短路阻抗百分数

S--------------井下二号变额定容量，MVA

4NT?P4NTda------------井下二号变负载损耗，MW

S--------------基准容量（100MVA）

XR**T4da-------------------井下二号变电抗的标幺值

T4da--------------------井下二号变电阻的标幺值

2） 计算两相短路电流

①大金店变电站之新丰主井变电所2板一回路高压架空线末端到地面变电所的两相短路电流值

∑X∑RId1=*K=X1da+Xba= 0+0.496 1=+=1R1daRba0+1.463

*****K2(R)(X)=

*∑K1+∑2Ue*K121000020.4962+1.4632=3236.25A

式中

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∑X**K1-------------点短路电抗标幺值

∑R--------------点短路电阻标幺值

K1X-------------------上级站主变压器电抗的标幺值

*baaR--------------------上级站主变压器电阻的标幺值

*baaX-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*1daR-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1da②新新变电站之新丰主井变电所架空线的电抗和电阻的标幺值：

∑X∑RId2=*K=X2da+Xba= 0+0.12 2=R2da+Rba=0+0.354 2*****K2(R)(X)=

*∑K2+∑2Ue*K221000020.122+0.3542=9634.84A

式中

∑X**K2-------------点短路电抗标幺值

∑R--------------点短路电阻标幺值

*K2XR值

*T0da-------------------上级站主变压器电抗的标幺值

T0da--------------------上级站主变压器电阻的标幺

X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*1daR-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1da

X-----------------------下井一回路电缆电抗的标

*3da机 电 科 11 2015年度

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幺值

R-----------------------下井一回路电缆电阻的标

*3da幺值

③地面变电所1号、2号变压器出口端两相短路电流

∑X∑RId3=*K=X1da+XT0da+XT1da=0+0.12+0.08=0.2 3=R1da+RT1da+RT0da=0+0.354+0.32=0.674 3*******K2(R)(X)=

*∑K3+∑2Ue*K321000020.22+0.6742=7112.38A

式中

∑X**K3------------点短路电抗标幺值

∑R-------------短路电阻标幺值

K3XR值

**T0da-------------------上级站主变压器电抗的标幺值

T0da--------------------上级站主变压器电阻的标幺

X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*1daR-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1daX*T1da-----------------------平地一号变电抗的标幺值

R-----------------------平地一号变电阻的标幺值

*T1da④地面主井变电所去副井主变出口开关两相短路电流值

∑X∑R*K=X1da+XT0da+XT2da=0+0.12+0.107=0.227 4=R1da+RT2da+RT0da=0+0.354+0.18=0.534 4*******K机 电 科 12 2015年度

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Id4=2(R)(X)=

*∑K4+∑2Ue*K421000020.5342+0.2272=8771A

式中

∑X**K4-------------短路电抗标幺值

∑R--------------点短路电阻标幺值

*K4Z----------------点短路阻抗标幺值

K?4R值

*T0da--------------------上级站主变压器电阻的标幺

X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*1daR-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1da⑤井下主井变电所G1、G21出口开关两相短路电流值

∑X∑RId5=2*K*K=X1+Xda+X3=0.12+0.072=0.192 5*****=R1+R3=0.35+0.103=0.453 5(R)(X)=

*∑K5+∑2Ue*K521000020.1922+0.4532=10162.6A

式中

∑X**K5-------------K-5点短路电抗标幺值

∑R--------------短路电阻标幺值

*K5XR值

*T0da-------------------上级站主变压器电抗的标幺值

T0da--------------------上级站主变压器电阻的标幺

X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*1da机 电 科 13 2015年度

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R-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1daX-----------------------下井一回路电缆电抗的标

*3da幺值

R-----------------------下井一回路电缆电阻的标

*3da幺值

⑥井下主井中央变电所一号、二号变压器出口开关两相短路电流值

∑X∑R*K*K=X1+Xda+X3+X3da=0.12+0.072+0.1143 6**** =0.306

=R1+R3+R3Tda=2.16+0.35+0.103+0.32 6*** =0.773

Id6=2(R)(X)=

*∑K6+∑2Ue*K621000020.3062+0.7732=10638A

式中

∑X**K6------------短路电抗标幺值

∑R-------------短路电阻标幺值

*K6X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

1daR-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1da⑦井下一3采区变电所G1、G6号开关出口两相短路电流值

∑X∑R机 电 科

*K*K=X1+Xda+X3+X4=0.12+0.072+0.132=0.324 7*******=R1+R3+R3=0.35+0.103+0.074=0.527 714

2015年度

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Id7=2(R)(X)=

*∑K7+∑2Ue*K721000020.3242+0.5272=8077.5A

式中

∑X**K7-------------短路电抗标幺值

∑R--------------短路电阻标幺值

*K7XR值

*T0da-------------------上级站主变压器电抗的标幺值

T0da--------------------上级站主变压器电阻的标幺

X-----------------------X板架空线电抗的标幺值

*1daR-----------------------X板架空线电阻的标幺值

*1da⑦井下一

⑧井下一3采区变电所一号、二号变压器出口两相短路电流值

∑X

*K=X1+XT3da+X3+X4 7****=0.12+0.072+0.132+0.1143=0.4383

∑R*K=R1+R3+R3+R3Tda 7**** =0.35+0.103+0.074+0.32=0.847

Id7=2(R)(X)=

*∑K7+∑2Ue*K7210000220.4383+0.8472=5263.2A

3、 高压开关整定计算原则

机 电 科

15

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高压整定计算公式： 1）、过流计算：Iop.k=KrelKjx

2）、保护装置的灵敏度系数公式：Ksen=3）、电流速断保护：Iop。K=KrelIopknTA

4）、速断保护装置的灵敏度校验：Ksen=

Krel————可靠系数，一般取1.2-——1.3用电流速断取1.3—1.5。

用于过负荷保护取1.05--1.1

Kjx————接线系数，接于相电流取1，接于相电流差使取Kr——继电器返回系数取0.85

Kgh——过负荷系数，电动机自起动引起的过流倍数取2--3 当无自启动电动机时取1.3—1.5 nTA——电流互感器的变比 Ilrt---------变压器高压侧的额定电流

I2k2.min——最小运行方式下变压器低压侧的两相短路电流，流过高压侧的稳态电流。

Iop——保护装置的一次动作电流。Iop=Iop。K

I2K3。min——最大运行方式下变压器低压侧的两相短路电流，流过高压侧的超瞬态电流。

机 电 科 16 2015年度

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I1K2。min——最小运行方式下保护装置安装处的两相短路超瞬态电流。

4、地面变电所高压开关柜整定计算 1)、地面变电所高压开关柜整定：

2#、17#开关柜 控制变电所I进线、II进线,10#为联络开关。开关柜型号GG1A，电流互感器400/5。额定电压为10000V。 作为一回路总开关另一回路停电需合上联络开关时，其整定值应允许全部负荷运行。 总负荷∑P1=3150+500×4+400=5550kVA Ie1=Sb/

3Ue=4650÷（1.732×10.5）=305A

∑P2=1250+355+800×3+160=4165Kw

Ie1=Sb/

3Ue×0.8=4165÷（1.732×10.5）×0.8=229A

I总=305+229=534A

过流整定

过流计算：Iop.k= 1.2×1×过流整定取9A

开关过流时限为0.5S 电流速断保护：Iop。K=Krel Iop。K=4×534=40A

40534=9.4 0.85×80IopnTA

校验：K=Id(2)/Idz =3236 ÷800=4>1.5 合格 2)、地面变电所高压开关柜整定：

机 电 科 17 2015年度

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6#、12#开关柜 控制变电所一号、二号变压器。开关柜型号GG1A，电流互感器150/5。额定电压为10000V。 其整定值应允许全部负荷运行。 总负荷∑P=500kVA

Ie1=Sb/

3Ue=500÷1.732÷10.5=27.48A

过流整定

过流计算：Iop.k= 1.2×1×过流整定取2A

开关过流时限为0.5S 电流速断保护：Iop。K=KrelIop Iop。K=4×27.5=3.6A

3027.49=1.3 0.85×30nTA

因为总开关和分开关两相短路电流一样，只要总开关校验合格所以分开关不用校验。

3)、地面变电所高压开关柜整定：

4#开关柜 控制副井主变压器。开关柜型号GG1A，电流互感器300/5。额定电压为10000V。 其整定值应允许全部负荷运行。

总负荷∑P=200kVA

Ie1=Sb/

3Ue=3150÷1.732÷10.5=173A

过流整定

过流计算：Iop.k= 1.2×1×

173=3.4A 0.85×60机 电 科 18 2015年度

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过流整定取4A

开关过流时限为0.5S 电流速断保护：Iop。K=Krel Iop。K=4×173=12A

60IopnTA

因为总开关和分开关两相短路电流一样，只要总开关校验合格所以分开关不用校验。

4)、地面变电所高压开关柜整定：

3#、13#开关柜 控制井下变电所一路和二路。开关柜型号GG1A，电流互感器300/5。额定电压为10000V。 其整定值应允许全部负荷运行。井下有500KVA三台，水泵高压电机800Kw三台。

总负荷∑P=500×3=1500kVA

Ie1=Sb/Ie1=Sb/

3Ue=1500÷1.732÷10.5=82A

3Ue×0.8=2400÷1.732÷10.5×0.8=106A

I总=82+106=188A 过流整定

过流计算：Iop.k= 1.2×1×过流整定取4A

开关过流时限为0.5S 电流速断保护：Iop。K=Krel Iop。K=4×188=13A

60机 电 科

19

2015年度

188=4.4 0.85×60IOPnTA

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因为总开关和分开关两相短路电流一样，只要总开关校验合格所以分开关不用校验。

5)、地面变电所高压开关柜整定：

18#、1#开关柜 控制空压机一路和二路。开关柜型号GG1A，电流互感器100/5。额定电压为10000V。 其整定值应允许全部负荷运行。高压电机355Kw两台。 总负荷∑P=355×2=710kVA

Ie1=Sb/

3Ue×0.8=710÷1.732÷10.5×0.8=31A

过流整定

过流计算：Iop.k= 1.2×1×过流整定取2A

开关过流时限为0.5S 电流速断保护：Iop。K=KrelIOP Iop。K=4×31=6A

2031=1.8 0.85×20nTA

因为总开关和分开关两相短路电流一样，只要总开关校验合格所以分开关不用校验。

6)、地面变电所高压开关柜整定：

5#、14#开关柜 控制井下变电所一路和二路。开关柜型号GG1A，电流互感器200/5。额定电压为10000V。 其整定值应允许全部负荷运行。高压电机1250Kw一台。 总负荷

Ie1=Sb/

机 电 科

3Ue×0.8=1250÷1.732÷10.5×0.8=55A

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2015年度

郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿主井变电所高低压配电装置整定计算

过流保护整定值取0.4档，即为400×0.4=160A 动作时间：45~90ms

二、短路保护整定计算过程：

1、短路保护动作电流整定值按下式计算： ○

单台Iopk=ISTN=(5-7）IN 多台Iopk=ISTmax+∑IN

因为是分开关选多台Iopk=ISTN=(5-7）IN=63.25×6+96.75=476A 三、两相短路电流计算

电缆MY-3×95+1长度700m 电阻、电抗为：

Rd=0.225×0.7=0.1575Ω Xd=0.0602×0.7=0.0421Ω ∑R=0.4383+0.1575=0.5958Ω ∑X=0.847+0.0421=0.889Ω Id=

Ue22 R + X ∑∑=26602 0.5958 + 0.889 22=2115A

四、灵敏度校验

(2)IdIz＝2115＝4.4≥1.5 满足灵敏度要求。

476K10#馈电开关：型号：KJZ-400 电压660V 所带设备有：132Kw电机一台、2.2Kw电机二台。 一、过载整定计算过程 1、各开关额定电流计算： ○

I1= 132×1.15+2.2×1.15×2=157A ?、此开关的过流整定计算： ΣIe=157A 157÷400=0.39

机 电 科

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2015年度

郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿主井变电所高低压配电装置整定计算

过流保护整定值取0.4档，即为400×0.4=160A 动作时间：45~90ms

二、短路保护整定计算过程：

1、短路保护动作电流整定值按下式计算： ○

单台Iopk=ISTN=(5-7）IN 多台Iopk=ISTmax+∑IN

因为是分开关选多台Iopk=ISTN=(5-7）IN=151.8×6+8.2=919A 三、两相短路电流计算

电缆MY-3×95+1长度700m 电阻、电抗为：

Rd=0.225×0.7=0.1575Ω Xd=0.0602×0.7=0.0421Ω ∑R=0.4383+0.1575=0.5958Ω ∑X=0.847+0.0421=0.889Ω Id=

Ue22 R + X ∑∑=26602 0.5958 + 0.889 22=2115A

四、灵敏度校验

(2)IdIz＝2115＝2.3≥1.5 满足灵敏度要求。

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参照：《工矿企业供电设计》、《煤矿电工手册》、《煤矿井下供电的三大保护整定细则》 附：供电系统图

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