(57)【要約】【課題】  計測回路の故障が発生しても、計測する電力量をゼロとしないで、工場内の消費電力に対する傾向管理を検討できる電力量計測システムを提供することである。【解決手段】  変圧器７に設置された計器用変流器５と２次側母線８に設置された計器用変圧器４ａとにより２次側母線８の電力量を演算する電力量計測システム１において、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４を入力すると計器用変圧器４ａの故障を検出する故障検出部２と、故障検出部２で計器用変圧器４ａの故障を検出すると、計器用変流器５の電流値である電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値とにより、計器用変圧器４ａの故障が発生している期間の電力量を演算する電力量演算部３と、を備えるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力設備に設置された計器用変流器と前記電力設備に設置された計器用変圧器とにより前記電力設備の電力量を演算する単相又は多相の電力量計測システムにおいて、
前記計器用変圧器の故障を検出する故障検出部と、
前記故障検出部で前記計器用変圧器の故障を検出すると、前記計器用変流器の電流値と前記電力設備の定格電圧値とにより、前記計器用変圧器の故障が発生している期間の前記電力量を演算する電力量演算部と、
を備えることを特徴とする電力量計測システム。
【請求項２】
計器用変圧器の電圧値が、予め設定した上限値又は下限値を超えると前記電圧値の異常を検出する電圧異常検出部を備え、
電力量演算部は、前記電圧異常検出部で前記電圧値の異常を検出すると、計器用変流器の電流値と電力設備の定格電圧値とにより、前記計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量を演算することを特徴とする請求項１に記載する電力量計測システム。
【請求項３】
電力量演算部は、電力設備の定格電圧値の代わりに、前記電力設備と異なる電力設備に設置された計器用変圧器の電圧値により、電力量を演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する電力量計測システム。
【請求項４】
電力量演算部は、計器用変流器の電流値と電力設備の定格電圧値と前記電力設備の下位系統に接続する負荷設備に応じた力率とにより、電力量を演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する電力量計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力設備に設置された計器用変流器と電力設備に設置された計器用変圧器とにより電力設備の電力量を演算する電力量計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会が望まれ、省エネが注目される中で、工場などの消費電力の管理が重要となっている。
電力売買などの金銭を伴う取引を行う場合は、正確に電力量を計測する必要があるが、省エネを目的とする場合は、工場内の消費電力に対する傾向管理を検討する上で、必ずしも正確に電力量を計測する必要が、ない。
しかし、計測する電力量が大幅にずれると省エネの計画が正しく実施できないので、計測回路におけるヒューズの断線や計器用変圧器の故障が発生などの計測回路の故障が発生した場合でも、計測する電力量をゼロとせず、実値に近い値を演算して電力量を計測することが、管理品質の向上に繋がる。
【０００３】
計測する電力量をゼロとしない対策として、特許文献１のように、入力電圧が低下した時に、電力量に変わって積算電流値（電流に時間を乗じた値）を蓄積する電力量計がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８３１９１号公報（第３−４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、電力量に代わって積算電流値を記録しているが、電力量を求めていないため、工場内の消費電力に対する傾向管理を検討できないという問題があった。
【０００６】
この発明は、計測回路の故障が発生しても、計測する電力量をゼロとしないで、工場内の消費電力に対する傾向管理を検討できる電力量計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の電力量計測システムは、電力設備に設置された計器用変流器と電力設備に設置された計器用変圧器とにより電力設備の電力量を演算する単相又は多相の電力量計測システムにおいて、計器用変圧器の故障を検出する故障検出部と、故障検出部で計器用変圧器の故障を検出すると、計器用変流器の電流値と電力設備の定格電圧値とにより、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量を演算する電力量演算部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、電力設備に設置された計器用変流器と電力設備に設置された計器用変圧器とにより電力設備の電力量を演算する単相又は多相の電力量計測システムにおいて、計器用変圧器の故障を検出する故障検出部と、故障検出部で計器用変圧器の故障を検出すると、計器用変流器の電流値と電力設備の定格電圧値とにより、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量を演算する電力量演算部と、を備えるもので、計測回路の故障が発生しても、計測する電力量をゼロとしないで、工場内の消費電力に対する傾向管理を検討できる電力量計測システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における電力量計測システムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２における電力量計測システムの構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３における電力量計測システムの構成図である。
【図４】この発明の実施の形態５における電力量計測システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１では、計器用変圧器の故障を検出すると、計器用変流器の電流値と計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値とにより、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量を演算するものである。
図１は、この発明の実施の形態１における電力量計測システムの構成図である。
【００１１】
この発明の実施の形態１における電力量計測システムの構成について、図１をもとに説明する。
工場では、三相交流を、電力会社の電力系統から変圧器７経由で２次側母線８に受電し、２次側母線８に接続する補機１０ａと補機１０ｂと補機１０ｃとに供給する。
遮断器９ａは、２次側母線８と補機１０ａとの接続を制御し、遮断器９ｂは、２次側母線８と補機１０ｂとの接続を制御し、遮断器９ｃは、２次側母線８と補機１０ｃとの接続を制御する。
工場内の補機は、負荷設備として、例えば、補機１０ａが水力ポンプ、補機１０ｂが動力モータ、補機１０ｃが冷却装置などである。
計器用変流器５は、変圧器７に設置され、電流値を計測して電流信号１２を出力する。
計器用変圧器４ａは、２次側母線８に設置され、電圧値を計測して電圧信号１１を出力する。
計器用変圧器４ａの故障が発生すると、計測回路の故障が発生したとして、計器用変圧器４ａが故障信号１３を出力するか、計測回路を保護するヒューズ６が断線してヒューズの断線信号１４が出力される。
破線で示す故障信号１３とヒューズの断線信号１４とは、計測回路の故障信号を表す。
電力量計測システム１は、電圧信号１１と電流信号１２と故障信号１３とヒューズの断線信号１４とを入力して、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出し、電力量演算部３が２次側母線８の電力量を演算する。
【００１２】
この発明の実施の形態１における電力量計測システムの動作について、図１をもとに説明する。
電力量計測システム１には、２次側母線８の定格電圧値Ｋを、予め、設定しておく。
計器用変圧器４ａの故障が発生していない場合を、以下に説明する。
電力量計測システム１の電力量演算部３において、入力した電圧信号１１と入力した電流信号１２とにより、時間ｔとすると、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗ１を演算する。
Ｗ１＝√３＊（電圧値）＊（電流値）＊（時間）
＝√３＊Ｖ＊Ｉ＊ｔ
＝√３＊（電圧信号１１）＊（電流信号１２）＊ｔ
【００１３】
次に、計器用変圧器４ａの故障が発生している場合を、以下に説明する。
計器用変圧器４ａの故障が発生すると、計器用変圧器４ａが故障信号１３を出力するか、計測回路のヒューズ６が断線してヒューズの断線信号１４が出力される。
電力量計測システム１の故障検出部２において、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４を入力すると、計器用変圧器４ａの故障を検出する。
電力量計測システム１の電力量演算部３において、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出すると、電力系統の電圧値がほぼ一定に保たれていることに着目し、電力の変動がほぼ電流値の変動に比例すると考えて、入力した電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値Ｋとにより、時間ｔとすると、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗ２を演算する。
Ｗ２＝√３＊（電圧値）＊（電流値）＊（時間）
＝√３＊Ｋ＊Ｉ＊ｔ
＝√３＊（２次側母線８の定格電圧値）＊（電流信号１２）＊ｔ
前記のように、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４から計器用変圧器４ａの故障を検出すると、電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値Ｋとにより、２次側母線８の電力量を演算する。
【００１４】
また、この発明の実施の形態１における三相の電力量計測システムに限らず、単相又は三相以上の多相の電力量計測システムにおいても、計器用変圧器の故障を検出すれば、計器用変流器の電流値と計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値とにより、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量を演算できることは言うまでもない。
【００１５】
この発明の実施の形態１によれば、計測回路の故障が発生しても、計器用変圧器の故障を検出すると、計器用変流器の電流値と計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値とにより、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量を演算することで、計測する電力量をゼロとしないで、工場内の消費電力に対する傾向管理を検討できる電力量計測システムを提供できる。
また、省エネ目的で工場内の各部門の消費電力の傾向、発電所などの所内動力の使用量の傾向などを検討できるので、管理品質を向上できる。
【００１６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態１では、計器用変圧器の故障を検出すると、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量の演算式を変更する。
この発明の実施の形態２では、計器用変圧器の電圧値が、予め設定した上限値又は下限値を超えると、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量の演算式を変更する。
図２は、この発明の実施の形態２における電力量計測システムの構成図である。
【００１７】
この発明の実施の形態１における電力量計測システムの構成について、図２をもとに説明する。
この発明の実施の形態１と同様の構成は、同一の符号を付して、その説明を省略する。
電力量計測システム１は、電圧信号１１と電流信号１２と故障信号１３とヒューズの断線信号１４とを入力して、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出し、電圧異常検出部１９が電圧値の異常を検出し、電力量演算部３が２次側母線８の電力量を演算する。
【００１８】
この発明の実施の形態２における電力量計測システムの動作について、図２をもとに説明する。
電力量計測システム１には、２次側母線８の定格電圧値Ｋと、電圧値の異常を判定する閾値（下限値ＶＬ、上限値ＶＨ）とを、予め、設定しておく。
計器用変圧器４ａの故障が発生していない場合は、この発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００１９】
次に、計器用変圧器４ａの故障が発生している場合を、以下に説明する。
計器用変圧器４ａの故障が発生すると、電圧信号１１が異常な値として、ゼロに近い小さな値又は電力設備の定格電圧値を超えるような異常に大きな値となる。
電力量計測システム１の電圧異常検出部１９において、入力した電圧信号１１が、電圧値の異常を判定する下限値ＶＬ又は上限値ＶＨを超えるので、「電圧値の異常」を検出する。
電力量計測システム１の電力量演算部３において、電圧異常検出部１９が「電圧値の異常」を検出すると、入力した電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値Ｋとにより、時間ｔとすると、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗを演算する。
Ｗ＝√３＊（電圧値）＊（電流値）＊（時間）
＝√３＊Ｋ＊Ｉ＊ｔ
＝√３＊（２次側母線８の定格電圧値）＊（電流信号１２）＊ｔ
前記のように、電圧信号１１から電圧値の異常を検出すると、電流信号１と２次側母線８の定格電圧値Ｋとにより、２次側母線８の電力量を演算する。
【００２０】
この発明の実施の形態２によれば、計測回路の故障が発生しても、計器用変圧器の電圧値の異常を検出すると、計器用変流器の電流値と計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値とにより、計器用変圧器の故障が発生している期間の電力量を演算することで、この発明の実施の形態１と同様に、計測する電力量をゼロとしないで、工場内の消費電力に対する傾向管理を検討できる電力量計測システムを提供できる。
【００２１】
実施の形態３
この発明の実施の形態１では、計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値により、電力量を演算する。
この発明の実施の形態３では、計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値の代わりに、計器用変圧器が設置された電力設備と異なる電力設備に設置された計器用変圧器の電圧値により、電力量を演算する。
図３は、この発明の実施の形態３における電力量計測システムの構成図である。
【００２２】
この発明の実施の形態３における電力量計測システムの構成について、図３をもとに説明する。
この発明の実施の形態１と同様の構成は、同一の符号を付して、その説明を省略する。
計器用変圧器４ｂは、１次側母線１５に設置され、電圧値を計測して電圧信号１７を出力する。
変圧器７は、変圧比信号１８を出力する。
電力量計測システム１は、電圧信号１１と電流信号１２と電圧信号１７と変圧比信号１８と故障信号１３とヒューズの断線信号１４とを入力して、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出し、電力量演算部３が２次側母線８の電力量を演算する。
【００２３】
この発明の実施の形態３における電力量計測システムの動作について、図３をもとに説明する。
計器用変圧器４ａの故障が発生していない場合は、この発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００２４】
次に、計器用変圧器４ａの故障が発生している場合を、以下に説明する。
計器用変圧器４ａの故障が発生すると、計器用変圧器４ａが故障信号１３を出力するか、計測回路のヒューズ６が断線してヒューズの断線信号１４が出力される。
電力量計測システム１の故障検出部２において、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４を入力すると、計器用変圧器４ａの故障を検出する。
電力量計測システム１の電力量演算部３において、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出すると、入力した電流信号１２と入力した電圧信号１７と入力した変圧比信号１８とにより、時間ｔとすると、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗを演算する。
まず、入力した電圧信号１７と入力した変圧比信号１８とにより、以下の計算式で、２次側母線８の電圧値Ｖ２を求める。
Ｖ２＝（１次側母線１５の電圧値）＊（変圧比）
＝（電圧信号１７）＊（変圧比信号１８）
【００２５】
次に、前記で求めた２次側母線８の電圧値Ｖ２により、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗを演算する。
Ｗ＝√３＊（電圧値）＊（電流値）＊（時間）
＝√３＊Ｖ２＊Ｉ＊ｔ
＝√３＊（電圧信号１７）＊（変圧比信号１８）＊（電流信号１２）＊ｔ
前記のように、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４から計器用変圧器４ａの故障を検出すると、電流信号１２と変圧比信号１８と計器用変圧器４ｂの電圧信号１７とにより、２次側母線８の電力量を演算する。
なお、故障が発生する計器用変圧器の設置された電力設備と異なる電力設備は、この発明の実施の形態３における１次側母線に限定されず、種々のパターンがあることは言うまでもない。
【００２６】
この発明の実施の形態３によれば、計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値の代わりに、計器用変圧器が設置された電力設備と異なる電力設備に設置された計器用変圧器の電圧値により、電力量を演算することで、実際に計測する電力量に近い値が演算できる電力量計測システムを提供できる。
【００２７】
実施の形態４
この発明の実施の形態１では、計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値により、電力量を演算する。
この発明の実施の形態４では、計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値を接続する電力設備の電圧降下で補正して、電力量を演算する。
【００２８】
この発明の実施の形態４における電力量計測システムの構成は、この発明の実施の形態１と同様の構成となるので、説明を省略する。
【００２９】
この発明の実施の形態４における電力量計測システムの動作について、図１をもとに説明する。
電力量計測システム１には、２次側母線８の定格電圧値Ｋと、変圧器７の内部抵抗ＴＺとを、予め、設定しておく。
計器用変圧器４ａの故障が発生していない場合は、この発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００３０】
次に、計器用変圧器４ａの故障が発生している場合を、以下に説明する。
計器用変圧器４ａの故障が発生すると、計器用変圧器４ａが故障信号１３を出力するか、計測回路のヒューズ６が断線してヒューズの断線信号１４が出力される。
電力量計測システム１の故障検出部２において、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４を入力すると、計器用変圧器４ａの故障を検出する。
電力量計測システム１の電力量演算部３において、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出すると、入力した電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値Ｋと変圧器７の内部抵抗ＴＺとにより、時間ｔとすると、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗを演算する。
まず、入力した電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値Ｋと変圧器７の内部抵抗ＴＺとにより、以下の計算式で、電圧降下で補正して、２次側母線８の電圧値Ｖ２を求める。
Ｖ２＝Ｋ−（電圧降下）
＝Ｋ−Ｉ＊ＴＺ
＝（２次側母線８の定格電圧値）―（電流信号１２）＊（変圧器７の内部抵抗）
【００３１】
次に、前記で求めた２次側母線８の電圧値Ｖ２により、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗを演算する。
Ｗ＝√３＊（電圧値）＊（電流値）＊（時間）
＝√３＊Ｖ２＊Ｉ＊ｔ
＝√３＊（Ｋ−Ｉ＊ＴＺ）＊Ｉ＊ｔ
＝√３＊Ｋ＊Ｉ＊ｔ−√３＊Ｉ＊Ｉ＊ＴＺ＊ｔ
＝√３＊（２次側母線８の定格電圧値）＊（電流信号１２）＊ｔ
−√３＊（電流信号１２）＊（電流信号１２）＊（変圧器７の内部抵抗）＊ｔ
前記のように、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４から計器用変圧器４ａの故障を検出すると、２次側母線８の定格電圧値Ｋを、電流信号１１と変圧器７の内部抵抗ＴＺとにより演算した電圧降下で補正して、２次側母線８の電力量を演算する。
【００３２】
この発明の実施の形態４によれば、計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値を接続する電力設備の電圧降下で補正して、電力量を演算することで、電力設備の定格電圧値を使う場合に比べて、実際に計測する電力量に近い値が演算できる電力量計測システムを提供できる。
【００３３】
実施の形態５
この発明の実施の形態５では、計器用変圧器が設置された電力設備の下位系統に接続する負荷設備である補機に応じた力率を求め、計器用変流器の電流値と計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値と求めた力率とにより、電力量を演算する。
図４は、この発明の実施の形態５における電力量計測システムの構成図である。
【００３４】
この発明の実施の形態５における電力量計測システムの構成について、図４をもとに説明する。
この発明の実施の形態１と同様の構成は、同一の符号を付して、その説明を省略する。
破線で示す補機の遮断信号２０は、遮断器９ａと遮断器９ｂと遮断器９ｃとで、どの遮断器が切り離しの状態であるかを表す。
図４において、遮断器９ａと遮断器９ｂとが接続の状態であり、遮断器９ｃが切り離しの状態である。
電力量計測システム１は、電圧信号１１と電流信号１２と故障信号１３とヒューズの断線信号１４と補機の遮断信号２０とを入力して、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出し、電力量演算部３が２次側母線８の電力量を演算する。
【００３５】
この発明の実施の形態５における電力量計測システムの動作について、図４をもとに説明する。
電力量計測システム１には、２次側母線８の定格電圧値Ｋと、２次側母線８に接続できる補機毎の力率及び負荷量とを、予め、設定しておく。
例えば、補機の力率として、補機１０ａに８０［％］を設定し、補機１０ｂに９０［％］を設定し、補機１０ｃに７６［％］を設定する。
また、補機の負荷量として、補機１０ａに１０［Ｗ］を設定し、補機１０ｂに３０［Ｗ］を設定し、補機１０ｃに４０［Ｗ］を設定する。
計器用変圧器４ａの故障が発生していない場合は、この発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００３６】
次に、計器用変圧器４ａの故障が発生している場合を、以下に説明する。
計器用変圧器４ａの故障が発生すると、計器用変圧器４ａが故障信号１３を出力するか、計測回路のヒューズ６が断線してヒューズの断線信号１４が出力される。
電力量計測システム１の故障検出部２において、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４を入力すると、計器用変圧器４ａの故障を検出する。
電力量計測システム１の電力量演算部３において、故障検出部２が計器用変圧器４ａの故障を検出すると、入力した補機の遮断信号２０から２次側母線８に接続する補機の稼動状況を判定して平均力率αを求め、入力した電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値Ｋと平均力率αとにより、時間ｔとすると、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗを演算する。
【００３７】
まず、補機の稼動状況は、補機の遮断信号２０から、遮断機９ｃが切り離しの状態なので、補機１０ｃを停止状態と判定し、補機１０ａと補機１０ｂとを稼動状態と判定する。
稼動状態である補機１０ａと補機１０ｂとから、それぞれの力率及び負荷量により、以下の計算式で平均力率αを求める。
α＝（補機１０ａの力率）＊（全体負荷量に対する補機１０ａの負荷量の割合）
＋（補機１０ｂの力率）＊（全体負荷量に対する補機１０ｂの負荷量の割合）
＝０．８＊１０／（１０＋３０）＋０．９＊３０／（１０＋３０）
＝０．８７５
【００３８】
次に、前記で求めた平均力率αにより、以下の計算式で２次側母線８の電力量Ｗを演算する。
Ｗ＝√３＊（電圧値）＊（電流値）＊（時間）＊（力率）
√３＊Ｋ＊Ｉ＊ｔ＊α
√３＊（２時側母線８の定格電圧値）＊（電流信号１２）＊ｔ＊０．８７５
前記のように、故障信号１３又はヒューズの断線信号１４から計器用変圧器４ａの故障を検出すると、２次側母線８に接続する補機の稼働状況から平均力率αを求め、電流信号１２と２次側母線８の定格電圧値Ｋと平均力率αとにより、２次側母線８の電力量を演算する。
【００３９】
この発明の実施の形態５によれば、計器用変圧器が設置された電力設備の下位系統に接続する補機の稼動状況に応じた力率を求め、計器用変流器の電流値と計器用変圧器が設置された電力設備の定格電圧値と求めた力率とにより、電力量を演算することで、補機の稼動状況に応じた力率で電力量を計測できる電力量計測システムを提供できる。
【符号の説明】
【００４０】
１...電力量計測システム、
２...故障検出部、
３...電力量演算部、
４ａ、４ｂ...計器用変圧器、
５...計器用変流器、
６...計測回路を保護するヒューズ、
７...変圧器、
８...２次側母線、
９ａ、９ｂ、９ｃ...遮断器、
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ...補機（工場内負荷）、
１１...２次側母線の電圧信号、
１２...電流信号、
１３...故障信号、
１４...ヒューズの断線信号、
１５...１次側母線、
１７...１次側母線の電圧信号、
１８...変圧器の変圧比信号、
１９...電圧異常検出部、
２０...補機の遮断信号
【図１】
2012220314.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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