光纤温度传感器在电力电缆监测中的应用研究
利用光纤对电缆实时温度监测的初探

作为 电力传输重要 基础 设施之一 的电缆 ,现在 已经广泛应用在
送变电各种环境 中,发挥着 基础而又重要 的作用 。但 是,对于 电缆 的安全使 用状况 的监控 ,一直 是电力行业的一个难题 ,如何有效地 对电缆 温度和负载状况进行 监测,并在监测数据 的基础 上实时确定 激光脉冲与光纤分子相 互作 用,发生散射,散射有多种 ,如瑞 利( R a y l e i g h ) 散射 、 布里渊 ( B r i 1 l o u i n ) 散射和喇曼 ( R a m a n ) 散射等 。 其中喇曼散射是 由于光纤分子 的热振动 ,它 会产 生一个比光源波长 长的光,称斯托克斯 ( S t o k e s ) 光,和一个 比光源波 长短的光,称为
常 通 过 监测 电 缆 温 度 的变 化 来 发现 问 题 及 报 警 , 目前 常用 的 电 缆 温 度监测方法有 :
反斯托克斯 ( A n t i - S t o k e s ) 光。 光纤受外部温度的调制使光纤中的反
斯托克斯 ( A n t i — S t o k e s ) 光强发生变化,A n t i _ S t o k e s与 S t o k e s的 比值提供了温度的绝对指示 ,利用这 一原理可 以实现 对沿光纤温度 场的分布 式测量 。
3 工 作 原 理
D T S主机采用 S e n s o r n e t的 S e n t i n e l — D T S分布式光纤温度监测
得到沿着光纤所有 点的准确温度值 。S e n t i n e l — D T S用一个 l O n s延 迟 的激光脉冲 ,能够实现对最大 3 0 k m的光纤空间分辨率 1 m的温度 测量 ,也就是相 当于 3 0 , 0 0 0个测量 点。 本文 的电缆 安全监 测系统 ( 简称 :C S M S )正是利用上述 分布式 光纤温度测量技术 ,沿被 测电缆安装探测光缆 ,可 以实时得到 电缆 的运行温度 ,不但 能及 时做出电缆的火警和过热预报 ,更是通过独 特的C S M S上位系统实现 了电缆载流量 的动态计算与分析 、 异常 点的 预测与判断等功 能,所 以不但 能对 近期的电缆运行情况进行管理并 能对远期 的情况做 出预测 与判 断,从而帮助使用者对 电缆 的运行状 态进行调整 以免 出现险情 ,做到未雨绸缪 。
光纤温度传感器在电力系统中的应用现状综述

01 摘要
03 综述 05 参考内容
目录
02 引言 04 结论
摘要
本次演示旨在综述光纤温度传感器在电力系统中的应用现状,重点探讨其应 用前景和优缺点。文章首先介绍了光纤温度传感器的基本概念和原理,然后总结 了其在电力系统中的应用情况和面临的问题,最后提出了未来研究的方向和挑战。
与传统的温度传感器相比,光纤温度传感器具有以下优点:
1、测量精度高:光纤温度传感器的测量精度通常在±0.1℃以内,比传统的 温度传感器精度更高。
2、响应速度快:光纤温度传感器的响应速度非常快,可以在短时间内捕捉 到温度的变化,及时发现设备的异常情况。
3、抗干扰能力强:光纤温度传感器不受电磁干扰和其他外界因素的影晌, 能够在恶劣环境中稳定工作。
技术原理:
智能柔性温度压力传感器是基于压阻效应和热阻效应原理进行工作的。传感 器由高灵敏度的电阻应变片和测量电路组成,通过将应变片粘贴在受监测的电力 设备表面,当电力设备内部或外部的温度或压力发生变化时,应变片会发生形变, 从而引起电阻值的变化。
测量电路通过测量电阻值的变化,计算出温度和压力的变化值,并将数据传 输到上位机或手持设备进行实时显示或分析。
除此之外,如何将光纤温度传感器更好地应用于电力系统的实际运行中,提 高电力系统的安全性和稳定性,也是未来研究的重要方向之一。
结论
本次演示对光纤温度传感器在电力系统中的应用现状进行了综述,总结了其 基本原理和实现方法以及在电力系统中的应用前景和优缺点。虽然光纤温度传感 器在电力系统的温度监测方面具有广泛的应用前景和明显优势,但是其制造成本 高、对环境要求高以及安装和维护难度大等问题仍需进一步研究和解决。
结论
分布式光纤测温技术在电缆监测中的应用

分布式光纤测温技术在电缆监测中的应用发表时间:2019-03-14T11:29:44.143Z 来源:《河南电力》2018年18期作者:何超[导读] 以实例证明了分布式光纤测温系统是电缆在线监测实现诊断及定位技术的最有效手段之一。
(江苏中能硅业科技发展有限公司江苏徐州)摘要:本文介绍了分布式光纤测温技术在国内外发展的现状,阐述了基于拉曼散射系统的基本原理,以及分析了分布式光纤测温技术在企业电缆中的应用,以实例证明了分布式光纤测温系统是电缆在线监测实现诊断及定位技术的最有效手段之一。
关键词:分布式光纤测温;电缆;在线监测引言电力电缆故障往往是绝缘水平下降,泄露电流增大,损耗增加,导致温度升高;温度升高又进一步使绝缘老化,泄露电流增大,温度再升高,最终导致绝缘击穿,或者发生火灾。
防止电缆火灾是保证电力系统安全运行的重要方面。
若能在事故发生早期通过温度测量进行预警并迅速采取有效措施,就能有效避免此类事故。
传统的测温方法采用点式感温元件装在电力电缆的重要部位进行测温,此方法只能对电缆系统局部位置进行测温,无法对整条电缆线路实现温度在线监测。
而分布式光纤测温系统能够实现多点在线的分布式测量,其中光纤既作为传感元件感知温度信息又作为信息载体传输温度信息,具有抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、本征安全、传输距离远、高带宽、高温度分辨率、高空间分辨率、定位精准等优点,可有效实现电力电缆全线温度在线监测,实时监测电缆的温度,及时发现和定位温度异常点,并输出报警信息,提高了电缆的运行安全性和可靠性。
1.分布式光纤测温技术简介目前,光纤测温技术主要采用两种基于拉曼散射的温度传感技术,一是基于拉曼光时域反射技术的分布式光纤传感技术;二是基于拉曼光频域分析技术的分布式光纤传感技术。
基于分布式光纤传感技术的优势,其理论和应用研究一直是国内外研究的热点。
1981年英国的南安普敦大学首次提出了分布光纤温度传感器系统的定义,1987年英国YORK技术有限公司首次推出了商品化的拉曼后向散射效应的分布式光纤温度传感(DTS)系统。
光纤传感技术在电力行业安全监测中的应用

光纤传感技术在电力行业安全监测中的应用摘要:光纤传感技术是20世纪70年代末兴起的一种先进的多学科交叉技术,不同于传统的传感技术,现已与光纤通信并驾齐驱,发展前景良好,具有的绝缘、体积小、重量轻、耐高温、抗电磁干扰、防腐蚀、灵敏度高、测量频带宽、传输损耗小等众多优异性能,且易于组成传感监测网络,先进的光纤传感器灵敏度比常规光电传感器高几个数量级,能够对应变、压力、温度、振动、声场、折射率、加速度、电压、气体等各种参数进行精确测量,监测的物理量多达70多种。
其工程化应用研究一直是国内专家学者研究的热点方向,在医学、生物、建筑工程等行业应用较多,在电力行业应用多呈点状现象,没有相关成熟的应用经验,在电力行业安全监测方面有广阔的推广应用空间。
关键词:光纤传感技术;电力行业;安全监测1国内外研究现状20世纪80年代,光纤传感技术就显示出广阔的应用前景,但当时真正投入实际应用的却不多,主要因为与传统的传感技术相比,光纤传感器的优势是本身的物性特性而不是功能特性。
20世纪90年代后期,光通信带动下得光子产业取得了巨大成功,光纤传感器呈现产业化发展。
在国际上,美国、英国、加拿大等西方发达国家以及亚洲日本、韩国利用其技术和资金优势,在光纤传感技术领域处于领先地位,主要研究机构有:美国海军实验室(NRL)、国家航空管理局(NASA)的大实验室(LargerresearchLab)、BlueRoadResearch公司、MieronOptics公司、英国的Eity大学、Kent大学、SmartFibers公司,加拿大PhotonicsReseareh公司以及韩国的国家光子研究中心等。
研究应用领域主要集中在医学和生物、化学和环境、军事和智能结构等。
在国内,传感理论研究方面以清华大学、中科院半导体所、吉林大学、上海光机所等为代表,对光纤的成栅机理、光敏性、光波传输规律等问题进行了深入研究。
在工程应用方面,哈尔滨工业大学、香港理工大学、上海紫栅公司已经完成了将光纤光栅传感系统用于呼兰河、青马、卢浦等桥梁的结构监测;清华大学、武汉理工大学、西安石油大学、北京邮电大学、燕山大学等单位也开展了将光纤光栅用于压力、温度、电流、电压、液位等参量的传感应用研究,取得了许多阶段性成果。
电力电缆监测中光纤温度传感器的运用

电力 讯 息 1 41
电力 电缆 监 测 中光 纤 温度传感 器 的运 用
马凌波 , 王鑫1 台( 国网 西安供电 公司电 缆运检室, 陕 西省 西安市 7 1 0 0 7 5 )
【 摘 要 】 电缆在 电力系统 当中有着重要 的应用 , 积极的进行 电缆 的维修和保护对于强化 电缆 的作用发挥有着非常重要的作 用。就 目前 的电力
光 纤 温 度 传 感 器 在 目前 的 社 会 中得 到 了较 为 普 遍 的 应 用, 主 要 表 现 在 三 个 方 面 。① 在 停 车 辅 助 系统 方 面 的应 用 。在
具 体 的 应 用 中.利 用 光 纤 温度 传 感 器 可 以通 过 声 音 或 者 是 显
对 温 度 有 着及 其 敏 感特 性 的 高分 析 原 材 料 .能 够 实现 对 光 的 较好传递 。 从 应 用 实 践调 查 来 看 , 光 纤 温度 传 感 器具 有 三 方 面 的显著特点 : ① 此 种 传 感 器 的传 输 速 度 快 , 而且 光损 耗 特 别 的
中进 行 光 纤 温 度 传 感 器 的 利 用 能够 方便 对 病 人 进 行 治 疗 。 简
言之 , 光 纤温度传感器应 用范围广泛 , 利 用效果明显 . 积 极 的
小。② 此 种 传 感 器 的 体 积 比较 小 , 重 量较 轻 。③ 此 种 传 感 器的 携带特别的方便。 基 于 以 上 的 三 点优 势 . 所 以此 种 传 感 器 在 一 进 行 其 作 用探 讨 有利 于调 高其 利 用率 。
些 工 作 环 境 比较 差 的地 方进 行 监 测 的 效 果 明显 .这 也是 此 种 传 感 器 被 广 泛 应 用 的 一 个 重要 原 因。 图 l 是 光 纤光 栅 传 感 器
光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用

收稿日期:2011 03 08基金项目:苏州市科技发展计划项目(SYG 201013)光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用贾书丽,姚国珍(华北电力大学电子与通信工程系,河北保定071003)摘要:温度监测是预防电力电缆大量使用引发事故的常规方法,通过对国内外4种常用电力电缆测温技术的分析,认为光纤光栅温度传感技术抗电磁干扰能力强,布置灵活,可实现多目标温度的快速准确测量;阐述了光纤光栅传感器的测温原理;实际应用表明,利用光纤光栅传感器监测电力电缆温度安全可靠、精度高、监测距离远。
关键词:光纤光栅;传感器;温度监测;电力电缆中图分类号:T P 212 11 文献标志码:B 文章编号:1007 290X (2011)06 0061 04Application of Fiber Grating Sensor in Cable Temperature Measurement SystemJI A Shu li,Y AO G uo zhen(D epar tment of Electr onics and C omm unica tio n Engineer ing,N o rth China Elect ric Po we r U niv ersity ,Bao ding,Hebei 071003,China)Abstract:T emper ature me asurem ent is the conv entio nal technique to pr event cable accidents caused by use of cables in abundance.By ana ly sis of fo ur co mmo n cable te mpera tur e mea sur ement techniques bo th her e a nd a br o ad,f iber gr ating sensing technique is co nsider ed to be w ell capable in anti elec tro mag ne tism ,flex ible in c onf igura tio n and r ealiza ble in multi obje ctiv e fa st and accur ate temper atur e me asur eme nt.T he paper also e xpounds temper atur e m easurem ent principle o f f iber gr ating senso r.T he application indicates th at fibe r g ra ting sensor in ca ble temper ature measure ment sy stem is cha rac terized by its saf ety a nd r eliabilit y,high acc ur acy and r emo te mo nito r ing distance.Key words:fiber gr ating;senso r;temper atur e mo nitor ing ;pow er cable随着城市用电需求的增多,城市电网中电力电缆所占的份额越来越大,大量的电力电缆敷设在距离较长且复杂的电缆沟和电缆井内,并长期运行在高电压、强电流的环境下,电缆爆炸、起火等事故时有发生[1]。
光纤温度传感器在电力系统中的应用

光纤温度传感器在电力系统中的应用电力系统是一个复杂的工程系统,需要对其进行实时监测和管理,以确保其安全稳定运行。
而温度是电力系统中一个重要的参数,对其进行准确的测量和监测可以有效地预防和避免电力系统中的故障和事故。
而光纤温度传感器作为一种高精度的温度测量设备,已被广泛应用于电力系统中。
光纤温度传感器是一种基于光纤传感技术的温度测量设备。
它通过光纤的材料特性和温度的热学特性来实现温度的测量。
光纤温度传感器的原理是利用光纤的材料特性,将光波从光纤中传输,当光纤受到温度变化时,光波的传输速度也会发生变化,通过测量光波传输的速度变化,即可计算出温度的变化。
光纤温度传感器在电力系统中的应用主要有以下几个方面:1.变电站温度监测变电站是电力系统中最重要的环节之一,其中的各种设备需要在严格的温度范围内工作。
如果温度过高或过低,将会影响设备的正常工作,甚至导致设备的故障和事故。
因此,在变电站中安装光纤温度传感器可以实时监测各种设备的温度变化,及时发现并处理温度异常情况,保证设备的正常运行。
2.发电机温度监测发电机是电力系统中最重要的设备之一,其工作稳定性和安全性对系统的运行起着至关重要的作用。
而发电机的温度变化会直接影响到其工作稳定性和安全性。
因此,在发电机中安装光纤温度传感器可以实时监测发电机的温度变化,及时发现并处理温度异常情况,保证发电机的正常运行。
3.电缆温度监测电缆是电力系统中贯穿各个环节的重要组成部分,起着输送电能的重要作用。
而电缆在工作过程中会受到温度的影响,如果温度过高或过低,将会影响电缆的正常运行。
因此,在电缆中安装光纤温度传感器可以实时监测电缆的温度变化,及时发现并处理温度异常情况,保证电缆的正常运行。
4.输电线路温度监测输电线路是电力系统中输送电能的重要组成部分,其工作稳定性和安全性对系统的运行起着至关重要的作用。
而输电线路在工作过程中会受到温度的影响,如果温度过高或过低,将会影响输电线路的正常运行。
光纤温度传感器的研究和应用

01 引言
03 应用场景 05 结论
目录
02 原理与技术 04 研究方法与成果 06 参考内容
引言
随着科学技术的发展,传感器在各个领域的应用越来越广泛。其中,光纤温度 传感器作为一种高灵敏度、高分辨率的传感器,引起了人们的广泛。光纤温度 传感器基于光纤传感技术,通过测量光纤中光的干涉效应或传输特性来推导被 测温度场的分布情况,具有抗干扰能力强、稳定性高、响应速度快、测量范围 广等优点。本次演示将从原理与技术、应用场景、研究方法与成果、结论等方 面介绍光纤温度传感器的研究和应用。
光纤温度传感器的主要技术包括光纤传感技术、光学信号处理技术和计算机技 术等。其中,光纤传感技术是光纤温度传感器的核心,包括干涉仪、光纤 Bragg光栅、光纤F-P腔等。这些技术可以实现对光的干涉、反射、透射等特 性的测量,从而实现温度的测量。
光学信号处理技术则包括光路准直技术、光调制技术、信号解调技术等,可以 对光学信号进行处理和解析,提高测量的准确性和稳定性。计算机技术则用于 实现数据采集、处理和输出等功能,使传感器具有更好的可操作性和可维护性。
3、生物医学:在医疗领域,光纤温度传感器可用于实时监测病患的体温变化, 为医生提供准确的诊断依据。
4、环境监测:在环境监测领域,光纤温度传感器可用于监测土壤、水质、空 气等环境参数的变化,为环境保护提供数据支持。
优势分析
光纤温度传感器相比传统温度传感器具有以下优势:
1、测量精度高:由于光纤对温度的敏感性,光纤温度传感器可以实现高精度 的温度测量。
近年来,随着计算机技术和数值计算方法的不断发展,仿真研究在光纤温度传 感器的研究中越来越受到重视。研究人员通过建立精细的光纤温度传感器模型, 对各种影响其性能的因素进行全面分析,并开展大量的优化设计工作,取得了 一系列重要的研究成果。例如,研究人员通过对光纤传感器的优化设计,成功 提高了其测量准确度和稳定性;同时,还探究了不同环境因素对光纤温度传感 器性能的影响,为实际应用提供了重要的参考依据。
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光纤温度传感器在电力电缆监测中的应用研究
发表时间:2018-01-10T10:12:31.343Z 来源:《电力设备》2017年第27期作者:郑瑜
[导读] 摘要:针对电力电缆运行特征的监测与控制始终是电力技术研究的重要内容,准确高效的线路故障定位能够提升线路运行管理与故障预警及处理的实际效率,为电网的稳定运行提供有效支持。
(国网上海浦东供电公司 200122)
摘要:针对电力电缆运行特征的监测与控制始终是电力技术研究的重要内容,准确高效的线路故障定位能够提升线路运行管理与故障预警及处理的实际效率,为电网的稳定运行提供有效支持。
光纤温度传感器作为一种更为高效精确的测温装置,在当前的电力电缆监控中得到了有效的应用。
本文在阐述光纤温度传感器工作原理的基础上,分析了相应系统的整体功能,并提出了实际情况下的具体的应用,旨在提供一定的参考与借鉴。
关键词:电力电缆;监测;光纤温度传感器
1光纤温度传感器工作原理
电传导是以电流作为传导媒介,同理光纤传感器是以光作为媒介进行的传导的,只不过它的传导过程比电传导更加复杂。
它是将变化的能量转化成变化的光信号,光是一种相干性特别好的物质,这便让它更具特点,比传统的传感器都稳定,而又因为光的抗电磁干扰能力强,这也使光纤传感器受外界影响更小。
同时具备以上特点的光纤传感器还特别轻小、柔韧,所以也便可以到处可用,解决了传统传感器无法再高压、强电流无法使用的窘境。
在目前的光纤传感器中大多应用了光纤光栅和拉曼散射等原理,光纤光栅是利用布拉格波长的温度依赖性进行监控温度的变化。
每当有光线通过光栅时,电脑就会记录下一系列的波长、温度等数据,然后根据事先编写好的程序计算出光纤传感器附近的温度。
而对于其他原理也可以计算出温度,如拉曼传感器的原理就和光纤光栅传感器不同,但并不意味着就无法保证了数据的准确性,拉曼传感器测出的温度同样准确,它使用了光时域反射的原理。
同样在传感器中也有用到了光纤的后向拉曼散射原理,这种原理是基于光在不同种介质中会产生非弹性漫射,而这传感器主要就是利用产生了不同的非弹性漫射波进行对温度计算,最终得到精确的温度数据。
2电力电缆温度在线监测系统功能分析
根据电缆接头数量多、集中性差的特点,系统采用“分散-集中-再集中”结构,系统硬件结构如图1所示,系统由温度传感器、测控单元、数据传输设备及上位PC机组成。
图1电力电缆温度在线监测系统结构
温度传感器安装在电缆中间接头处,测控单元从各温度传感器读出电缆接头的实际温度,处理后存入外部存储器SRAM中,上位PC机定时向各测控单元发出读取电缆接头温度数据的命令,各测控单元收到命令后,将存在SRAM中的数据上传给PC机。
当SRAM中的数据被PC机读取后,各测控单元会重新读取各温度传感器当前数据,进行温度数据更新。
PC机收到各测控单元温度数据后,即对数据进行分析处理、判断、显示、保存及打印等,并在温度越限时报警,提示相应电缆接头位置,以便运行人员及时排除故障。
2.1温度传感器的选择
温度传感器选用单总线数字温度传感器。
每个传感器有唯一的系列号,多个传感器可在同一条总线上。
具有独特的单线接口方式,支持多节点。
传感器测温时无需任何外部元件,使分布式测温系统电路结构和硬件大为简化,具有通过数据线供电、超低功耗工作方式的特点。
2.2测控单元
测控单元是整个系统最重要的部分,根据实际需求,系统可以包括1个或多个测控单元。
系统的测控单元采用单片机构成,用来完成传感器输出数据的采集、序列号的注册及与上位PC机的通信等。
由于1个测控单元要与多个温度传感器连接,且距离较远,为提高测控单元的抗干扰能力和可靠性,测控单元与传感器之间的连接由光电隔离和驱动电路组成。
每个测控单元还设计了1个登记注册端口并接至单片机,每个传感器在投入使用前必须事先进行注册,并将其惟一的序列号存入SRAM 中,以便使用。
这是当发生温度越限报警后快速定位的重要依据。
该系统内部每条总线连接不同单片机单片机分别进行单总线温度采集,采集到的数据和传感器的序列号通过GPRS网络传送到上位PC机中。
2.3数据传输
各测控单元与上位PC机之间的通信采用GPRS。
GPRS是在现有GSM网络基础上通过软件升级实现的,GPRS网络的出现克服了GSM 网络在数据应用方面的缺点。
采用分组交换技术,并增加2个服务节点。
提供无线系统上的数据业务,可以无缝接入Internet,具有永远在线、按流量计费、覆盖范围广及无需铺线等优点。
3光纤温度传感器在电力电缆监测中的具体应用
3. 1实时监控电力电缆表面温度
通过光纤温度传感器对电力电缆表面温度实时检测,可以实现对工作电缆的问题及时处理,防止在电厂站工作时出现重大的电力电缆由于温度过高出现的重大事故。
可以对电力电缆工作中出现的电力电缆事故进行定位,从而及时告诉工作人员事故位置可以更好的修护,
更快地让电厂恢复工作,使其可以更快地投入工作。
3.2实时监控电力电缆附属设备
该技术还可以对电缆或变电站等一系列相关产业的开关设备等一系列电力器械的温度进行实时的检测。
防止其在高速、高负荷的运转下出现器械的老化,从而出现工作的安全隐患,引发火灾。
并且研究发现,发电厂和变电站的70%的重大火灾事故主要是由于器械老化导致其温度过高引起的,从而利用光纤温度传感器在防止各种环境因素的干扰下对此进行实时的检测。
及时处理温度过高的零件器械。
3.3实时监控电厂和变电站工作温度
对于整个电厂在故障点的检测情况进行实时的汇报,并且可以实现进行火灾的报警。
可以对整个电厂站的安全奠定了基础,对所出现的问题可以及时地解决。
如若发生重大的事故通过自动的火灾报警功能防止经济和人身安全的重大损失。
3.4实时监控电力电缆地下隧道与夹层火情
对电力电缆所过的地下隧道和夹层进行火情的检测,当温度过于正常温度进行火情的报警处理,并且通过测量电缆的表皮温度,实时和准确地检测出在整个运输的过程中出现的工作异常位置。
可以及时地进行点对点的处理,而不是投入大量的人力和物力进行大面积、长距离的检修。
结语
综上所述,光纤温度传感器作为一种新型的电力电缆监测设备,具有较高的监测精度与信息传输效果及利用率,代表着电力电缆监测技术的发展方向。
电力行业工作者们重视这项技术的实践与应用,对其进行深入的研究分析,准确把握技术应用要点,提升光纤温度传感器的使用效果,强化电网运行监测管理工作的有效性。
参考文献
[1]唐靖. 光纤温度传感器在电力电缆检测中的应用[J]. 今日科苑,2015,(05):85-86+91.
[2]王虎,李永倩,李欢,何青尔. 光纤温度传感器在电力电缆监测中的应用[J].电力系统通信,2012,33(03):56-60.
[3]贾书丽,姚国珍. 光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用[J]. 广东电力,2011,24(06):61-64+100.
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