Subido por Carlos Montero

Memoria de Calculo.SFV 12.65 kWp, Gasolinera Matlazincas

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Memoria de cálculo.
Sistema Solar Fotovoltaico
12.65 kWp. Proyecto Gasolinera
Matlazincas
ELABORÓ: ING. FERNANDO COSME CORTES CED. PROF. 1051059
0. INTRODUCCIÓN
El documento presenta la descripción técnica del proyecto “Sistema Solar
Fotovoltaico 12.65 kWp”.
Se muestran los cálculos del proyecto, cantidad y características de los de módulos
fotovoltaicos e inversores instalados, SIMULACION.
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Oso 127, Int. 104, Delegación Benito Juárez, Ciudad de México.
1. INFORME TÉCNICO
El sistema fotovoltaico de 12.65 kW de Potencia pico, se ubica en Calle Paseo
Matlatzincas 666, La Teresona, 52050 Toluca de Lerdo, Méx. Se conectará a la red de
distribución eléctrica en baja tensión a 220 Vca.
El circuito de
distribución tiene una
capacidad de
integración disponible
de 5,367 KW para poder
instalar paneles solares.
Datos obtenidos de:
http://app.distribucion.cfe.mx/Aplicaciones/GeneracionDistribuida/GeneracionDistribuida
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Oso 127, Int. 104, Delegación Benito Juárez, Ciudad de México.
1.1. DA TOS
DEL PROYECTO
Los datos del proyecto, el sitio de instalación y el punto de suministro de electricidad
requerido se informan a continuación.
Cliente
Empresa
Gasolinera Jolmer Matlazincas
Dirección
Calle Paseo Matlatzincas 666, La
Teresona, 52050 Toluca de Lerdo, Méx.
Estado de México.
Ciudad
Sitio de instalación
Latitud
19.291013547602365
Longitud
-99.67699839754921
Altitud
2,633 m.s.n.m
Temperatura máxima
32 ºC
Temperatura mínima
4 ºC
Irradiación global en un plano horizontal
Datos de irradiación
5.46 kWh / m²
NASA POWER
Punto de conexión
Voltaje
220 VAC
Sistema
Trifásico
Numero de hilos
3 fases, 4 hilos.
Transformador
45 kVA
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1.2. Descripción del Sistema.
El sistema fotovoltaico con potencia de 12.65 kW pico se conectará a la red de
distribución eléctrica en 220 V en líneas de baja tensión
Las características del sistema se resumen a continuación;




23 módulos Jinko Solar de 550 Wp.
o 10° de inclinación.
o Montados sobre loza.
Inversor Fronius Symo de 12 KW, 220 Vca.
Conexión a la planta en 220 Vac.
Sistema de Monitoreo Fronius Solar Web.
Protecciones y gabinetes de DC y CA.
- De DC.
o 2 Interruptores Termomagnéticos marca Suntree de 20 A(C20), 600 V de
DC con gabinete para exterior.
- De CA.
1 interruptor Termomagnéticos marca Square D, 50 A, 220 Vca. con gabinete para
exterior
 Conductores CA, Condumex, THHW calibre 6 AWG.
 Conductores DC, Viakon Fotovoltaico, calibre 10 AWG
 Sujeciones de aluminio con herrajes de acero Inoxidable.
 Canalización con Tubería Conduit Pared Gruesa Cedula 40 de 1”.
 Estructura fotovoltaica con certificación UL US1-1117, US-0318, US1-1116
 Señalizado de todas las canalizaciones y partes del sistema

*Todos los trabajos materiales y señalizaciones se realizaron bajo los lineamientos de
la NOM 001 SEDE 2012.
.
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1.3. LISTA DE MATERIAL
A continuación, se describe la lista de materiales utilizados en la instalación del Sistema
Solar Fotovoltaico (SSFV) en Gasolinera Jolmer Matlazincas:
DESCRIPCION DE PRODUCTO
NUMERO DE ELEMENTOS
MODULO FOTOVOLTAICO Jinko SOLAR DE
550 WP
23 PIEZAS
ESTRUCTURA DE ALUMINIO ANODIZADO Y
TORNILLERIA DE ACERO INOXIDABLE,
MARCA EVEREST PARA MODULO
FOTOVOLTAICO JINKO SOLAR DE 550 WP
23 PIEZAS
Inversor Central Fronius Symo de 12 KW
1 PIEZA
PASTILLA TERMOMAGNETICA PARA
CORRIENTE DIRECTA SUNTREE C20M 20A
2 PIEZAS
PASTILLA TERMOMAGNETICA PARA
CORRIENTE ALTERNA SQD-QO2 50A
1 PIEZA
CAJA PARA EXTERIOR
2 PIEZAS
CABLEADO DC VIAKON 10 AWG XLPE (ROJO
Y NEGRO)
150 m
CABLEADO AC CONDUMEX VINANEL 6
AWG THHW
30 m
TUBERIA CONDUIT PARED GRUESA CEDULA
40 DE 1”
60 m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5
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1.4. Generador fotovoltaico
EL módulo fotovoltaico utilizado es Jinko Solar:
Jinko Solar, calidad fotovoltaica en cada una de las fases de producción.
Jinko Solar realiza un estricto control de calidad en cada una de las 16 etapas de
la cadena de producción. La línea de montaje de paneles solares de Jinko es
automática y la tecnología Berger de comprobación electrónica de módulos y
células permite al fabricante ofrecer una serie de productos fotovoltaicos de
excelente calidad: módulos, células y obleas.
Garantía 25 años en generación y 10 años en todas sus partes.
Top 10 de Tier 1 por Bloomberg New Energy Finance.


El arreglo del generado consistirá: 23 módulos fotovoltaicos de 550 Wp para un total
de 12.65 kWp conectados en series para la conexión de las cadenas necesarias en
los diferentes bloques eléctricos.
A continuación, se presentan las características del generador fotovoltaico.
Datos de construcción de los módulos
Fabricante
Modelo
Tecnología
Potencia nominal
Tolerancia
Jinko Solar
JKM550M-7TL4VMonocristalino
550 W
+3 %
Voltaje de circuito abierto (Voc)
49.62 V
Voltaje a la máxima potencia (Vmpp)
40.90 V
Corriente de cortocircuito (Isc)
14.03 A
Corriente a potencia máxima (Impp)
13.45 A
Área
2.52 m²
Eficiencia célula
21.33%
Certificaciones:
▪
▪
▪
▪
IEC 61215.
IEC 61730: 2005 & 2016: VDE.
CE.
UL 1703: CSA
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Características Eléctricas y mecánicas.
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o Cálculo de Módulos Fotovoltaicos por Inversor.
Nota: los siguientes datos presentados son tomados de ficha técnica de fabricantes.
1. INVERSOR 1.
El inversor Fronius Symo de 12 KW cuenta con 2 MPPTs
Los siguientes cálculos realizados son por los mppt del inversor.
Datos:
Características eléctricas MFV Jinko Solar 550
Wp
𝐕𝐨𝐥𝐭𝐚𝐣𝐞 𝐝𝐞 𝐜𝐢𝐫𝐜𝐮𝐢𝐭𝐨 𝐚𝐛𝐢𝐞𝐫𝐭𝐨(𝐕𝒐𝒄 ) = 𝟒𝟗. 𝟔𝟐 𝐕
Características del inversor Fronius Symo
de 12 KW
Tensión màxima: 1,000 Vdc
𝐂𝐨𝐫𝐫𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐨𝐜𝐢𝐫𝐜𝐮𝐢𝐭𝐨 (𝐈𝒔𝒄 ) = 𝟏𝟒. 𝟎𝟑 𝐀
Corriente màxima: 25 A mppt1 / 16.5 A mppt1
Paso 1. Se calcula la cantidad de paneles en serie que admite cada inversor por mppt.
Considerando la corrección de temperatura en el módulo se presenta la simulación del
comportamiento en el punto de instalación respecto a la temperatura mínima esperada
de acuerdo a la información dada por el sitio web INEGI
(http://cuentame.inegi.org.mx/monografias/informacion/pue/territorio/clima.aspx
?tema=me&e=21)
FUENTE: HELIOSCOPE SPEC SHEET CHARACTERIZATION (PAN)
El panel Jinko JKM550M-7TL4-V a una temperatura de 6 °C y una irradiancia 1,000W
respecto a un metro cuadrado estaría dando una medición de 52.3 Voc
# 𝑀𝐹𝑉 =
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑜 𝑀𝐹𝑉
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#𝑀𝐹𝑉 =
1,000 𝑉
= 19.12 ≈ 19 𝑀𝐹𝑉
52.30 𝑉
∴ 𝑺𝒆 𝒑𝒖𝒆𝒅𝒆𝒏 𝒄𝒐𝒏𝒆𝒄𝒕𝒂𝒓 𝒉𝒂𝒔𝒕𝒂 𝟏𝟗 𝑴𝑭𝑽 𝒆𝒏 𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆, 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒖𝒆𝒓𝒅𝒐 𝒂𝒍 𝒗𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒎𝒂𝒙𝒊𝒎𝒐 𝒅𝒆
𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐𝒓
Nota: En este caso se conectarán series de 12 y 11 MFV.
Paso 2. Se calcula la corriente de cortocircuito que circulara por cada mppt.
Al ser circuitos conectados en serie, la 𝐂𝐨𝐫𝐫𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐨𝐜𝐢𝐫𝐜𝐮𝐢𝐭𝐨 (𝐈𝒔𝒄 ) de cada cadena es de 14.03 A.
𝐂𝐨𝐫𝐫𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐨𝐜𝐢𝐫𝐜𝐮𝐢𝐭𝐨 (𝐈𝒔𝒄 ) 𝐌𝐅𝐕 = 𝟏𝟒. 𝟎𝟑 𝐀
A continuación, se calcula los voltajes y corrientes por cada mppt de cada inversor:
Inversor 1, MPPT1 al MPPT2
Paso 1. Calculando voltaje de circuito abierto (MPPT1). Cadena de 12 paneles en serie.
Voltaje de circuito abierto(𝐕𝒐𝒄 ) x cadena de 12 MFV = Vco X Cantidad de MFV
𝑉𝑐𝑜 = (49.62 V)𝑋(12 𝑀𝐹𝑉)
𝑽𝒄𝒐 = 𝟓𝟗𝟓. 𝟒𝟒 𝑽
Calculando voltaje de circuito abierto (MPPT2). Cadenas de 11 paneles en serie.
Voltaje de circuito abierto(𝐕𝒐𝒄 ) x cadena de 11 MFV = Vco X Cantidad de MFV
𝑉𝑐𝑜 = (49.62 V)𝑋(11 𝑀𝐹𝑉)
𝑽𝒄𝒐 = 𝟓𝟒𝟓. 𝟖𝟐 𝑽
Paso 2. Calculando Corriente de cortocircuito.
1. Al ser circuitos conectados en serie, la 𝐂𝐨𝐫𝐫𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐨𝐜𝐢𝐫𝐜𝐮𝐢𝐭𝐨 (𝐈𝒔𝒄 ) del arreglo MPPT1 al MPPT2
es de:
𝐂𝐨𝐫𝐫𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐨𝐜𝐢𝐫𝐜𝐮𝐢𝐭𝐨 (𝐈𝒔𝒄 ) 𝐌𝐅𝐕 = 𝟏𝟒. 𝟎𝟑 𝐀
A continuación, se muestra la configuración de cadenas por mppt deL Inversor Central:
#
INVERSOR
# MPPT
INVERSOR 1
MPPT1
MPPT2
STRING
STRING 1
STRING 2
N° de
módulos
12
11
Voltaje de Corriente de
Circuito
Cortocircuito
Abierto Voc
Isc
595.44 V
545.82 V
14.03 A
Potencia
kWp por
inversor
12.65
De este modo se cumple la condición del inversor en distribución de corriente por
mppt y condición de voltaje por mppt.
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1.5.
Inversor
Los Inversores utilizados serán Fronius:
Es líder a nivel mundial en la producción de inversores para sistemas, comerciales e
industriales.
Fronius con sede central en Austria ha estado comprometido con la electrónica
solar desde 1992, particularmente con el desarrollo y la producción de inversores
fotovoltaicos. Fronius ha llegado a ser uno de los líderes mundiales de producción
y continúa defendiendo su posición a través del desarrollo de productos
innovadores.
Destacar
− Canal MPPT independiente doble.
− Gabinete tipo 4X para exteriores para uso sin restricciones bajo cualesquiera
condiciones ambientales.
− Protección Contra falla de ARCO.
− Certificación UL1741.
− Garantía de 10 años.
El grupo de conversión del sistema fotovoltaico consistirá en:
 1 INVERSOR FRONIUS SYMO DE 12 KW.
Las principales características técnicas del inversor se resumen a continuación.
Detalles constructivos del inversor 15 KW.
Fabricante
Modelo
FRONIUS
SYMO 12.0-3 208
Potencia nominal Salida CA
12 kW
Poder máximo
12 Kw
Eficacia máxima
97.3%
Tensión máxima de PV
Voltaje mínimo MPPT
Tensión máxima MPPT
Corriente máxima de entrada(MPPT1+MPPT2)
Número de MPPT
Tensión de salida de CA
Salida
Transformador de aislamiento
Frecuencia
1,000 V
300 V
1,000 V
41.5 A
2
220 V
Senoidal automático
NA
60 Hz
9
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Datos generales.
Datos Generales FRONIUS SYMO 12 KW
Dimensiones (largo x ancho x alto)
72.5 cm x 51.0 cm x 22.5 cm
Peso
Rango de temperatura de funcionamiento
Consumo Interno de noche
35.8 kg
-25°C…..+ 60 °C
5W
Protecciones Internas.
▪ Desconectador de DC.
▪ Protección contra falla de arco DC AFCI.
▪ Protección Antiisla.
▪ Protección contra sobrevoltaje.
▪ Protección contra polaridad inversa
Certificaciones:
▪
▪
▪
▪
ISO 9001
TUV Rheinland(certificación alemana).
UL1741, Rule 21, HECO tester per UL 1741 SA, UL1699B, IEEE1547, IEEE1547.1,
CSA C22.2 107.1-01-2001, FCC Part 15 Sub-part B Class B Limits
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1
0
HELIOSCOPE
SIMULACION DE
ENERGIA
CON HELIOSCOPE
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1.6.
ESTRUCTURA
EVEREST.
Everest Solar representa uniones seguras, la más alta calidad y componentes
de precisión y personalizados.
Con una filosofía de constante innovación y de entrega de soluciones de
valor agregado al cliente, Everest Solar Systems es el líder de ingeniería para
todas sus necesidades de montaje. Somos la división mexicana de K2
Systems, uno de los referentes del mercado europeo con más de 8 GW
instalados.
Todas estas medidas garantizan los estándares de calidad sobresalientes.
Nuestros clientes pueden confiar en nuestra alta calidad y apreciar el hecho
de que ofrecemos una garantía de producto de 25 años en todos nuestros
componentes.
MATERIAL: Aluminio de grado marino, resistente a la corrosión, y fijaciones de
acero inoxidable.
Un solo tipo de riel para todo el sistema, incluyendo los tirantes.
Unión integrada aprobada por UL 2703; permite una terminal WEEB Lug 10.3 por cada fila de
módulos.
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1.7. CAB LEA DO
ELÉCTRICO.
El dimensionamiento de los cables eléctricos implica los siguientes cálculos:
▪
I. Cálculo de la caída de tensión
Conocido la longitud de la tubería, el tipo de cable y la corriente máxima en él, el
cálculo del porcentaje de caída de tensión para un cable en corriente continua
se obtuvo con la relación:
R
L
V%  2 
 I nom 
1000
Vnom
Formula 1a.
dónde:
L=es la longitud de la tubería en metros
Inom=es la corriente en el cable @STC
Vnom=es el voltaje en el cable @STC
R=es la resistencia por km de cable a una temperatura de 90 ° C
1.5.1. Cableado de DC.
La trayectoria del cableado de DC va desde los Módulos Fotovoltaicos hasta el
inversor.

Tipo de cable a utilizar: VIAKON, CABLE DE COBRE, FOTOVOLTAICO PV, XLPE,
2000V, 90°C.
Características.
Cable diseñado para conexión de sistemas fotovoltaicos.



Rango de trabajo de temperatura -40 ° a 90°
Rango de trabajo de voltaje 1V a 2,000V
Tensión máxima de operación: 1,000 V
Certificaciones:
▪
▪
UL 4703
UL44
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A continuación, se expresan las caídas de tensión en los conductores DC,
utilizando la formula 1ª.
INVERSOR 1 FRONIUS SYMO 12 KW
Isc
Voc
LONG.
A
V
m
MPPT
STRING
Impp
A
1
1
13.45
14.03
595.44
2
2
13.45
14.03
545.82
TIPO DE
CABLE
SECCIÓN
AWG
CDT
%
36
VIAKON CU
PV Wire XLP
2000V
10 AWG
0.42%
8
VIAKON CU
PV Wire XLP
2000V
10 AWG
0.10%
Nota: El porcentaje de caída de tensión en corriente directa, es menor al 3% en
cada uno de los strings que llegan a los inversores. Por lo tanto, se cumple con la
normativa.
II. Cálculo por Ampacidad.
Para DC:
Calculo:
Paso 1. Para el cálculo de la corriente compensada se toma en cuenta La
corriente máxima que circula por el conductor y debe ser multiplicada por 1.25
I compensada = (1.25)x isc
Corriente Máxima en el conductor
Corriente Compensada al 125% para cadena
13.45 A
16.81 A
La sección de cable que cumple dicha condición es de 10 AWG (40 Amperes a
60°C)
1.5.2. Cableado de CA.
Tipo de cable a utilizar: CONDUMEX VINANEL THW-LS,90 °C 600V
Características.

Cable de cobre suave, con aislamiento termoplástico de policloruro de vinilo
(PVC).
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Tensión máxima de operación: 600 V.
No propagación del incendio, baja emisión de humos y bajo contenido de gas
ácido.
90°C En ambiente seco, húmedo o mojado
105°C Sobre carga.
150°C En corto circuito.





Certificaciones:
▪ ANCE.
Especificaciones:
▪
▪
▪
NOM-001-SEDE Instalaciones eléctricas (utilización).
NOM-063-SCFI Productos eléctricos- conductores - requisitos de seguridad.
NMX-J-010-ANCE Conductores con aislamiento termoplástico a base de
policloruro de vinilo, para instalaciones hasta 600V.
A continuación, se expresan las caídas de tensión en los conductores de CA. Se
utilizo la formula 1ª, para los resultados mostrados.
▪
II. Cálculo por Ampacidad.
Para CA:
INVERSOR 1 . Para el cálculo de la corriente compensada se toma en cuenta
La corriente máxima que circula por el conductor y debe ser multiplicada por 1.25
Corriente Máxima en el conductor
Corriente Compensada al 125% por la NOM
33.30 A
41.62 A
La sección de cable que cumple dicha condición es de 6 AWG (55 Amperes a
60°C)
Inversor #1
Descripción
FRONIUS
SYMO DE 12
KW
Conexión a
inversor a
centro de
carga
general FV
de CA
Corriente
Máxima de
Operación
33.30 A
INVERSOR 1
LONG del
conductor
por polo
15 m
TIPO DE
CABLE
SECCIÓN
AWG
CDT %
VINANEL
THW-LS,90
°C 600V
6
0.12%
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De acuerdo a la ampacidad y caída de tensión se usará cable calibre 6 AWG para
el inversor 1,2,3,4,5 y 6 para el cableado de la salida del inversor al gabinete
principal del SFV.
1.8. SELECCIÓN DE DESCONECTADORES E ITM.
Para DC:
Dimensionamiento de protecciones:
Protección ITM por cadena = Corriente máxima en el conductor x 1.25
Cadenas
Corriente Máxima en el conductor
Corriente Compensada al 125% por la NOM
13.45 A
16.81 A
Nota: Se utilizaron seccionadores de 20 Amperes
Para CA:
Dimensionamiento de protecciones: INVERSOR 1.
Protección ITM CA = Corriente máxima en el conductor x 1.25
Protección ITM = 33.3A X 1.25
Protección ITM = 41.62 A, se elige el inmediato superior de 50
A
Nota: Se utilizó 1 Interruptor termomagnético 3x50 A, 220 Vca.
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1.9. MEMORIA FOTOGRÁFICA.
20
Oso 127, Int. 104, Delegación Benito Juárez, Ciudad de México.
23 paneles solares Jinko Solar de 550 Wp
21
Oso 127, Int. 104, Delegación Benito Juárez, Ciudad de México.
Estructura EVEREST
22
Oso 127, Int. 104, Delegación Benito Juárez, Ciudad de México.
Inversor FRONIUS DE 12 KW
GABIENETE EXTERIOR CON PROTECCIONES DE
CORRIENTE DIRECTA
23
Oso 127, Int. 104, Delegación Benito Juárez, Ciudad de México.
INTERRUPTOR PRINCIPAL SISTEMA SOLAR PARA
EXTERIOR
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1.10. C ONC L USI ONES .
Se demostró la viabilidad técnica del proyecto solar fotovoltaico. Comprobando
los siguientes puntos:
-
Cantidad d e m ó d u l o s F o t o v o l t a i c o s p o r i n v e r s o r : Adecuado
p a r a u n funcionamiento óptimo.
Calibre de cable Fotovoltaico de y Corriente Alterna: Adecuado en
ampacidad y caída de tensión.
Protecciones de CD y CA: Adecuado.
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FICHAS
TECNICAS
FICHAS TÉCNICAS.
26
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