(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 208955671 U(45)授权公告日 2019.06.07
(21)申请号 201720954862.7(22)申请日 2017.08.01
(73)专利权人 北京艾科迈新能源科技有限公司
地址 100083 北京市海淀区中关村东路8号
东升大厦C座111室(72)发明人 王兵 邵长青
(74)专利代理机构 北京科石知识产权代理有限
公司 11595
代理人 唐玉刚 朱春野(51)Int.Cl.
H02J 3/32(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书7页 附图5页
(54)实用新型名称
光储充并一体化系统
(57)摘要
本实用新型提供一种光储充并一体化系统，其中，该系统包括：多个充电桩(1)，用于给电动汽车(C)充电或者从电动汽车(C)取电；直流母线(2)，与所述充电桩(1)连接，用于向电动汽车(C)输送电能或者从电动汽车(C)接收电能；蓄电池(3)，与所述直流母线(2)连接，用于储存所述直流母线(2)上的电能或者向所述直流母线(2)输送电能；AC/DC变换器(4)，与公共电网(P)和所述直流母线(2)连接，用于将所述直流母线(2)上的电能传送到所述公共电网(P)或者将所述公共电网(P)上的电能传送到所述直流母线(2)。本实用新型缓解了用电高峰期电动汽车集中充电时给公共电网造成的冲击，能量利用率高。
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权 利 要 求 书
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1.一种光储充并一体化系统，其特征在于，该系统包括：多个充电桩(1)，用于给电动汽车(C)充电或者从电动汽车(C)取电；直流母线(2)，与所述充电桩(1)连接，用于向电动汽车(C)输送电能或者从电动汽车(C)接收电能；
蓄电池(3)，与所述直流母线(2)连接，用于储存所述直流母线(2)上的电能或者向所述直流母线(2)输送电能；
AC/DC变换器(4)，与公共电网(P)和所述直流母线(2)连接，用于将所述直流母线(2)上的电能传送到所述公共电网(P)或者将所述公共电网(P)上的电能传送到所述直流母线(2)；
储能DC/DC单元(6)，设置在所述蓄电池(3)和所述直流母线(2)之间，用于将所述蓄电池(3)的电能传送至所述直流母线(2)，或者将所述直流母线(2)上的电能传送至所述蓄电池(3)；
控制单元(7)，与所述AC/DC变换器(4)和所述储能DC/DC单元(6)连接，用于根据所述蓄电池(3)的剩余电量E以及所述直流母线(2)的电压V，控制所述AC/DC变换器(4)和所述储能DC/DC单元(6)的状态。
2.如权利要求1所述的光储充并一体化系统，其特征在于，该系统还包括：多个清洁能源发电单元(5)，与所述直流母线(2)连接，用于向所述直流母线(2)传送电能。
3.如权利要求2所述的光储充并一体化系统，其特征在于，所述清洁能源发电单元(5)为太阳能发电单元或者风力发电单元。
4.如权利要求1所述的光储充并一体化系统，其特征在于，该系统还包括：与所述充电桩(1)一一对应的多个电能回收单元(8)，设置在所述充电桩(1)和所述直流母线(2)之间，用于根据所述电压V回收电动汽车(C)多余的电能。
5.如权利要求1所述的光储充并一体化系统，其特征在于，所述电压V为600伏特的直流电压或为380伏特的交流电压。
6.如权利要求1所述的光储充并一体化系统，其特征在于，所述蓄电池(3)为锂电池或者铅酸电池。
7.如权利要求1所述的光储充并一体化系统，其特征在于，所述AC/DC变换器(4)为双向储能变流器。
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说 明 书光储充并一体化系统
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技术领域
[0001]本实用新型涉及新能源汽车领域，尤其涉及光储充一体化技术，具体来说就是一种光储充并一体化系统。
背景技术
[0002]面对环境污染与资源短缺的现状，世界各国聚焦新能源的开发和利用。其中，电动汽车作为新能源概念中的主要研究方向之一，给人们的生活带来了一种新的出行方式。电动汽车的快速发展，使得电动汽车的基础配套设施(含充电桩)的建设格外重要。[0003]但是，如果在某一地区密集建设充电桩，并且有大量电动汽车同时充电，则对电网的冲击非常大。具体来说，白天工农业生产及生活用电量大，而且电动汽车也主要在白天上路，如果某一地区大量电动汽车同时充电，对商业电网(公共电网)的冲击特别大。[0004]为了控制用电高峰期的用电量，减轻电动汽车充电对电网的影响，很多城市实行分段电价，即在用电高峰时段(通常从上午8:00点到晚上22:00点时间段)，实行高峰电价；在用电低谷时段(通常从晚上22:00点到次日8:00点时间段)，实行低谷电价。[0005]上述方法虽然在一定程度上限制了电动汽车白天充电，但是对于夜晚充电的电动汽车车主来说，除了电价稍低外，并不能获得额外收益，对电动汽车车主的刺激力度远远不够，很少电动汽车车主特意想着夜晚去充电。另外，用电高峰阶段需要充电的电动汽车只能从商业电网上取电，无法从其它电动汽车或者储能系统取电，因此，仅仅依靠分时段电价并不能从根本上解决电动汽车集中充电对商业电网的冲击。[0006]因此，本领域技术人员亟需研发一种集光伏、储能、充电和并网功能为一体的光储充并一体化系统，从根本上解决电动汽车集中充电对商业电网的冲击。实用新型内容
[0007]有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种光储充并一体化系统，解决了现有技术中在用电高峰时电动汽车集中充电冲击公共电网的问题。[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型的具体实施方式提供一种光储充并一体化系统，包括：多个充电桩，用于给电动汽车充电或者从电动汽车取电；直流母线，与所述充电桩连接，用于向电动汽车输送电能或者从电动汽车接收电能；蓄电池，与所述直流母线连接，用于储存所述直流母线上的电能或者向所述直流母线输送电能；AC/DC变换器，与公共电网和所述直流母线连接，用于将所述直流母线上的电能传送到所述公共电网或者将所述公共电网上的电能传送到所述直流母线。
[0009]本实用新型的另一具体实施方式中，该系统还包括：多个清洁能源发电单元，与所述直流母线连接，用于向所述直流母线传送电能。[0010]其中，所述清洁能源发电单元为太阳能发电单元或者风力发电单元。[0011]本实用新型的另一具体实施方式中，该系统还包括：储能DC/DC单元，设置在所述蓄电池和所述直流母线之间，用于将所述蓄电池的电能传送至所述直流母线，或者将所述
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直流母线上的电能传送至所述蓄电池。
[0012]本实用新型的另一具体实施方式中，该系统还包括：控制单元，与所述AC/DC变换器和所述储能DC/DC单元连接，用于根据所述蓄电池的剩余电量E以及所述直流母线的电压V，控制所述AC/DC变换器和所述储能DC/DC单元的状态。[0013]本实用新型的另一具体实施方式中，该系统还包括：与所述充电桩一一对应的多个电能回收单元，设置在所述充电桩和所述直流母线之间，用于根据所述电压V回收电动汽车多余的电能。[0014]其中，所述电压V为600伏特的直流电压或为380伏特的交流电压。[0015]其中，所述蓄电池为锂电池或者铅酸电池。[0016]其中，所述AC/DC变换器为双向储能变流器。[0017]根据本实用新型的上述具体实施方式可知，光储充并一体化系统至少具有以下有益效果：多个蓄电池、多个清洁能源发电单元、多个充电桩和多个AC/DC变换器等元器件组成光储充并一体化系统，在用电低谷，且蓄电池电能不足时，蓄电池首先从清洁能源发电单元蓄电，然后从公共电网蓄电；在用电高峰时，电动汽车首先从清洁能源发电单元取电，然后从蓄电池取电，其次从其它电动汽车取电，最后从公共电网取电，因此，电动汽车可以低电价(用电低谷)时充电，高电价(用电高峰)时卖电，电动汽车车主可以赚取差价，从而促使电动汽车车主在用电低谷时给电动汽车充电，在用电高峰时卖电给光储充并一体化系统，让光储充并一体化系统为其它电动汽车充电，从而缓解了用电高峰期电动汽车集中充电时给公共电网造成的冲击。蓄电池存储清洁能源发电单元发出的电能，供电动汽车取用或者存储在蓄电池内，从而进一步缓解了用电高峰期电动汽车集中充电时给公共电网造成的冲击，清洁环保，能量利用率高。[0018]应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。
附图说明
[0019]下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。
[0020]图1为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例一的结构示意图。
[0021]图2为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例二的结构示意图。
[0022]图3为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例三的结构示意图。
[0023]图4为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例四的结构示意图。
[0024]图5为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例五的结构示意图。
[0025]附图标记说明：[0026]1 充电桩 2 直流母线
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3 蓄电池 4 AC/DC变换器5 清洁能源发电单元 6 储能DC/DC单元7 控制单元 8 电能回收单元P 公共电网 C 电动汽车
具体实施方式
[0031]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。
[0032]本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
[0033]关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。[0034]关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。[0035]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0036]关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。[0037]关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
[0038]关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。[0039]某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
[0040]图1为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例一的结构示意图，如图1所示，充电桩给电动汽车充电或者从电动汽车取电；直流母线与充电桩连接，给电动汽车输送电能，或者从电动汽车接收电能给其它电动汽车输送；蓄电池存储直流母线上多余的电能；AC/DC变换器(交流/直流变换器)将直流母线上的电能传送至公共电网(商业电网)或者将公共电网上的电能传送至直流母线。[0041]该附图所示的具体实施方式中，光储充并一体化系统包括：多个充电桩1、直流母线2、蓄电池3和AC/DC变换器4。其中，多个充电桩1用于给电动汽车C充电或者从电动汽车C取电；直流母线2与所述充电桩1连接，直流母线2用于向电动汽车C输送电能或者从电动汽车C接收电能；蓄电池3与所述直流母线2连接，蓄电池3用于储存所述直流母线2上的电能或者向所述直流母线2输送电能；AC/DC变换器4与公共电网P和所述直流母线2连接，AC/DC变换器4用于将所述直流母线2上的电能传送到所述公共电网P或者将所述公共电网P上的电
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能传送到所述直流母线2。本实用新型的具体实施例中，蓄电池3可以为锂电池或者铅酸电池等；AC/DC变换器4可以为双向储能变流器。[0042]参见图1，在用电低谷时，蓄电池3蓄电；在用电高峰时，电动汽车C将多余的电能输送至直流母线2，可以供其它电动汽车C使用。电动汽车C可以低电价时充电，高电价时卖电，电动汽车C车主可以赚取差价，从而促使电动汽车C车主在用电低谷时给电动汽车C充电，在用电高峰时卖电给光储充并一体化系统，让光储充并一体化系统为其它电动汽车充电，从而缓解了用电高峰期电动汽车C集中充电时给公共电网造成的冲击，能量利用率高。
[0043]图2为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例二的结构示意图，如图2所示，多个清洁能源发电单元收集太阳能、风能等清洁能源传送至直流母线，供电动汽车充电，或者存储至蓄电池，或者输送给公共电网。[0044]该附图所示的具体实施方式中，光储充并一体化系统还包括多个清洁能源发电单元5。其中，清洁能源发电单元5与所述直流母线2连接，清洁能源发电单元5用于向所述直流母线2传送电能。本实用新型的具体实施例中，所述清洁能源发电单元5为太阳能发电单元或者风力发电单元等。[0045]参见图2，清洁能源发电单元发出的电能，可以供电动汽车取用，可以存储在蓄电池中，还可以输送至公共电网，从而进一步缓解了用电高峰期电动汽车集中充电时给公共电网造成的冲击，清洁环保，能量利用率高。
[0046]图3为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例三的结构示意图，如图3所示，储能DC/DC单元(储能直流/直流单元)控制在什么条件下给蓄电池充电，实现电能利用的最大化。
[0047]该附图所示的具体实施方式中，光储充并一体化系统还包括储能DC/DC单元6。其中，储能DC/DC单元6设置在所述蓄电池3和所述直流母线2之间，储能DC/DC单元6用于将所述蓄电池3的电能传送至所述直流母线2，或者将所述直流母线2上的电能传送至所述蓄电池3。
[0048]参见图3，储能DC/DC单元6实现蓄电池3与直流母线2之间电能的相互传送，将直流母线2上多余的电能存储至蓄电池3，还可以将蓄电池3内存储的电能传送至直流母线2供其它电动汽车使用。
[0049]图4为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例四的结构示意图，如图4所示，控制单元根据蓄电池的剩余电量和直流母线的电压，控制AC/DC变换器和储能DC/DC单元的状态。
[0050]该附图所示的具体实施方式中，光储充并一体化系统还包括控制单元7。其中，控制单元7与所述AC/DC变换器4和所述储能DC/DC单元6连接，控制单元7用于根据所述蓄电池3的剩余电量E以及所述直流母线2的电压V，控制所述AC/DC变换器4和所述储能DC/DC单元6的状态。本实用新型的具体实施例中，AC/DC变换器4的状态包括：非使能状态(非致能状态)、将直流母线2上的电能传送到公共电网P、将公共电网P上的电能传送到直流母线2；储能DC/DC单元6的状态包括：非使能状态(非致能状态)、将蓄电池3的电能传送至直流母线2、将直流母线2上的电能传送至蓄电池3。非使能状态具体指设备处于非工作状态或者关闭状态。
[0051]参见图4，控制单元7根据蓄电池3的剩余电量E以及直流母线2的电压V，控制AC/DC
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变换器4和储能DC/DC单元6的状态，保证电动汽车C有充足可用电能的前提下，最大化电能利用率。
[0052]图5为本实用新型具体实施方式提供的一种光储充并一体化系统的实施例五的结构示意图，如图5所示，在充电桩和直流母线之间设置电能回收单元，回收电动汽车多余的电能。
[0053]该附图所示的具体实施方式中，光储充并一体化系统还包括多个电能回收单元8。其中，多个电能回收单元8与所述充电桩1一一对应，电能回收单元8设置在所述充电桩1和所述直流母线2之间，电能回收单元8用于根据所述电压V回收电动汽车C多余的电能。[0054]具体来说，直流母线2上的电压低于设定值时，才会回收电动汽车C多余的电能，降低电动汽车C集中充电给公共电网P造成的冲击。直流母线2上的电压高于另一设定值时，才会将直流母线2上的电能传送到公共电网P，从而给电动汽车C预留充足的电能供电动汽车C使用。[0055]例如，所述剩余电量E大于第一预设电量E1，并且所述电压V大于第一预设电压V1时，所述控制单元7控制所述AC/DC变换器4将所述直流母线2上的电能传送到所述公共电网P，并将所述储能DC/DC单元6切换至非使能状态，所述电能回收单元8停止回收电动汽车C多余的电能。由于蓄电池3内的剩余电量E充足，而且直流母线2的电压足够高，能够满足电动汽车C的使用，此时，可以将直流母线2上的电能传送至公共电网P，也不需要回收电动汽车C多余的电能，此时通常为用电低谷时间段。[0056]进一步地，所述剩余电量E大于所述第一预设电量E1，并且所述电压V大于等于所述第二预设电压V2，小于等于所述第一预设电压V1时，所述控制单元7将所述AC/DC变换器4切换至非使能状态，并将所述储能DC/DC单元6切换至非使能状态，所述电能回收单元8停止回收电动汽车C多余的电能，其中，所述第二预设电压V2小于所述第一预设电压V1。由于蓄电池3的剩余电量E充足，而且直流母线2的电压差不多能够维持电动汽车C的充电需要，因此，直流母线2停止向公共电网P输送电能，不需要给蓄电池3充电，也不需要回收电动汽车C多余的电能，由于直流母线2和公共电网P之间，以及直流母线2和蓄电池3之间不用升压或交直流变化，电能利用率高。[0057]进一步地，所述剩余电量E大于所述第一预设电量E1，并且所述电压V小于第二预设电压V2时，所述控制单元7将所述AC/DC变换器4切换至非使能状态，并控制所述储能DC/DC单元6将所述蓄电池3的电能传送至所述直流母线2，所述电能回收单元8停止回收电动汽车C多余的电能。由于直流母线2的电压过低，无法满足电动汽车C的充电需要，因此，需要蓄电池3给直流母线2供电。[0058]进一步地，所述剩余电量E小于等于第一预设电量E1，大于等于第二预设电量E2，并且所述电压V大于第一预设电压V1时，所述控制单元7控制所述AC/DC变换器4将所述直流母线2上的电能传送到所述公共电网P，并控制所述储能DC/DC单元6将所述直流母线2上的电能传送至所述蓄电池3，所述电能回收单元8停止回收电动汽车C多余的电能，其中，所述第二预设电量E2小于所述第一预设电量E1。由于直流母线2的电压足够高，而且蓄电池3的剩余电量E减少，因此，将直流母线2上的电能传送至蓄电池3和公共电网P。[0059]进一步地，所述剩余电量E小于等于第一预设电量E1，大于等于第二预设电量E2，并且所述电压V小于等于所述第一预设电压V1，大于等于所述第二预设电压V2时，所述控制
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单元7将所述AC/DC变换器4切换至非使能状态，并将所述储能DC/DC单元6切换至非使能状态，所述电能回收单元8停止回收电动汽车C多余的电能，其中，所述第二预设电压V2小于所述第一预设电压V1。由于蓄电池3的剩余电量E及直流母线2的电压V还能维持电动汽车C使用，此时，AC/DC变换器4和储能DC/DC单元6均处于关闭状态。[0060]进一步地，所述剩余电量E小于等于第一预设电量E1，大于等于第二预设电量E2，并且所述电压V小于所述第二预设电压V2时，所述控制单元7将所述AC/DC变换器4切换至非使能状态，并控制所述储能DC/DC单元6将所述蓄电池3的电能传送至所述直流母线2，所述电能回收单元8开始回收电动汽车C多余的电能。由于直流母线2的电压V过低，无法满足电动汽车C的需求，需要蓄电池3及其它能量充足的电动汽车C给直流母线2供电。[0061]进一步地，所述剩余电量E小于第二预设电量E2，并且所述电压V大于第一预设电压V1时，所述控制单元7将所述AC/DC变换器4切换至非使能状态，并控制所述储能DC/DC单元6将所述直流母线2上的电能传送至所述蓄电池3，所述电能回收单元8停止回收电动汽车C多余的电能，其中，所述第二预设电量E2小于所述第一预设电量E1。由于蓄电池3的剩余电量E不足，但直流母线2能够维持电动汽车C正常充电，因此，利用直流母线2给蓄电池3充电。[0062]进一步地，所述剩余电量E小于第二预设电量E2，并且所述电压V小于等于所述第一预设电压V1，大于等于所述第二预设电压V2时，所述控制单元7将所述AC/DC变换器4切换至非使能状态，并将所述储能DC/DC单元6切换至非使能状态，所述电能回收单元8停止回收电动汽车C多余的电能，其中，所述第二预设电压V2小于所述第一预设电压V1。由于直流母线2勉强能够维持电动汽车C的使用，虽然蓄电池3的剩余电量E很低，但仍然不给蓄电池3充电。
[0063]进一步地，所述剩余电量E小于第二预设电量E2，并且所述电压V小于所述第二预设电压V2时，所述控制单元7控制所述AC/DC变换器4将所述公共电网P上的电能传送到所述直流母线2，并将所述储能DC/DC单元6切换至非使能状态，所述电能回收单元8开始回收电动汽车C多余的电能。由于蓄电池3的剩余电量E及直流母线上的电压V均很低，需要公共电网P给直流母线2输送电能，也需要回收其它电动汽车C多余的电能，以满足电动汽车C充电需要，此时多为用电高峰期，电价较高，虽然蓄电池3的剩余电量E不足，也不会给蓄电池3充电，降低成本，同时由于接收电动汽车C多余的电能，提高了电能利用率，同时，给电动汽车C车主带来收益，促进电动汽车C车主卖电，减轻用电高峰时间段，公共电网P的压力。[0064]本实用新型具体实施例提供一种光储充并一体化系统，多个蓄电池、多个清洁能源发电单元、多个充电桩和多个AC/DC变换器等元器件组成光储充并一体化系统，在用电低谷，且蓄电池电能不足时，蓄电池首先从清洁能源发电单元蓄电，然后从公共电网蓄电；在用电高峰时，电动汽车首先从清洁能源发电单元取电，然后从蓄电池取电，其次从其它电动汽车取电，最后从公共电网取电，因此，电动汽车可以低电价(用电低谷)时充电，高电价(用电高峰)时卖电，电动汽车车主可以赚取差价，从而促使电动汽车车主在用电低谷时给电动汽车充电，在用电高峰时卖电给光储充并一体化系统，让光储充并一体化系统为其它电动汽车充电，从而缓解了用电高峰期电动汽车集中充电时给公共电网造成的冲击。蓄电池存储清洁能源发电单元(例如风力发电机组或者太阳能电路板等)发出的电能，供电动汽车取用或者存储在蓄电池内，从而进一步缓解了用电高峰期电动汽车集中充电时给公共电网造成的冲击，节能环保，能量利用率高。
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以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和
原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
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