CN107994086A - 一种光伏毯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏毯，包括柔性基材层和连接在所述柔性基材层上的柔性晶硅光伏组件，所述柔性晶硅光伏组件由上至下依次包括前耐候层和/或前板层、电池层、后板层和/或后耐候层以及填充在所述电池层周围并对所述电池层形成包裹的封装材料，所述前板层包括n个规则排列的前板，所述后板层包括m个规则排列的后板，所述n和m均为大于1的自然数。本发明的目的之一是提供一种光伏毯，其结构设计合理，重量轻，厚度薄，使用寿命长，具有很好的柔性效果，能够快速的收拢和展开，且携带方便，具有很好地应用推广前景。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件技术领域，具体涉及一种光伏毯。
背景技术
随着能源的不断消耗和能源价格的上涨，新能源的开发利用成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制和取之不竭等优点，研究太阳能发电成为开发新能源的热门方向之一。现阶段中，利用太阳能电池发电是人们使用太阳能的一种主要方式。
随着光伏组件在应用范围的扩展，越来越多的光伏组件被应用到各种不同的地点场合。但是常规光伏组件应用在以下的场合中，或多或少会存在一些问题：
1.随着生活水平的提高，现在的人们喜欢外出野外郊游、野餐，人们在行走或者坐下休息的时候喜欢听歌、拍照或者看一些视频等，由于外出时间比较长，人们随身携带的手机、小音响等电器设备常常出现电量不够但是又无法充电的困扰；
2.随着环保概念的推广，纯电动汽车渐渐融入人们的生活中，人们喜欢开着汽车到偏远地区旅游、野营，会出现汽车没有电或者电量不足，而附近又没有充电桩充电而导致汽车抛锚的现象；
3.驴友成群结队徒步或骑行旅行，在旅途过程中听音乐、拍视频、开导航等，导致手机电量经常不足；
4.科考队、军队或海上作业人员在野外、偏远地区经常性的移动驻扎生活，这些人员通常携带汽油或柴油发电机进行发电满足正常的生活用电，而发电机声音比较大，影响了人员的休息，也容易暴露目标；
5.货轮、渔船等船只常年在河上或海上，通常都是通过柴油机来发电，不但噪音比较大，而且增加了柴油成本；
6.目前飞行器如无人机的待电时间比较短，一般在30min左右，不合适长时间飞行，电量耗完后，操作人员不得不暂停工作更换电池，影响了工作效率；
7.目前可携带光伏组件通常为薄膜光伏组件，薄膜光伏组件的发电效率低，且价格比较高，性价比低；可携带的光伏晶硅组件在市面上不多，且面积不大，发出的电量比较小，不足以用于日常生活用电。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种光伏毯，其结构设计合理，重量轻，厚度薄，使用寿命长，具有很好的柔性效果，能够快速的收拢和展开，且携带方便。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种光伏毯，包括柔性基材层和连接在所述柔性基材层上的柔性晶硅光伏组件，所述柔性晶硅光伏组件由上至下依次包括前耐候层和/或前板层、电池层、后板层和/或后耐候层以及填充在所述电池层周围并对所述电池层形成包裹的封装材料，所述前板层包括n个规则排列的前板，所述后板层包括m个规则排列的后板，所述n和m均为大于1的自然数，所述前板层与后板层同时存在时，前板的数量n和后板的数量m相同，且前后位置对齐。
优选地，所述柔性基材层的材质为布料、金属材料、皮革材料或高分子材料。柔性基材层具有一定的弹性，光伏毯收拢时，所述柔性基材层在光伏组件间可以伸缩，方便收拢。
更加优选地，所述柔性基材层为板材结构、编织结构、网状结构或者可充气的气囊。选用常规的基材作板材结构，板材的厚度为0.05mm~0.5mm，可以用来作为收拢的基材；为了能够减轻光伏毯的重量，基材可以加工成网状结构或镂空结构，可以大大减少光伏毯的重量的同时还不影响收拢的结构强度。
进一步优选地，所述气囊内填充有空气、氢气、氮气或惰性气体，所述气体的密度小于空气的密度，以使光伏毯能够漂浮在空中。
优选地，所述前耐候层和后耐候层的材质为ETFE、PVF、PVDF、FEP、PCTG、PC、PET或PMMA。其中：ETFE为乙烯-四氟乙烯共聚物（ethylene-tetra-fluoro-ethylene），PVF为聚氟乙烯（polyvinyl fluoride），PVDF为聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride），FEP为氟化乙烯丙烯共聚物（fluorinated ethylene propylene），PCTG为一种非晶型共聚酯，PC为聚碳酸酯（polycarbonate），PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯。所述前耐候层和后耐候层的厚度为0.02-0.2mm。
优选地，所述前板和后板的材质为PC、环氧板或化学法钢化玻璃。以增强光伏组件的抗冲击强度。所述前板层和后板层的厚度为0.1-1.5mm。所述玻璃为化学法钢化玻璃，使得厚度进一步降低。
优选地，所述封装材料为EVA、POE、PVB或硅胶。
优选地，所述电池层由若干个电池片规则排列组成，所述电池片为1/2-1/12的分片电池片，所述电池片为晶硅电池片，所述晶硅电池片为单晶电池片、多晶电池片、背接触电池片或金属基板长晶电池片。
更加优选地，所述光伏毯可以沿着所述分片电池片间的间隙进行折弯收拢，制作成可定向收拢的柔性组件。光伏毯在电池片间设置有凹槽，可以引导光伏毯沿着凹槽位置折弯，对电池片位置做保护。
优选地，所述光伏毯的厚度为0.5-2.5mm，所述光伏毯每平方米的重量为0.2-2.5kg，所述光伏毯发电转换效率15%以上。
光伏毯中的柔性光伏组件与柔性基材层可以采用胶水，硅胶粘接的方式粘接，也可以使用机械方式进行连接。如采用POE/EVA/PVB/硅胶材料层压成一个整体。光伏毯中的光伏组件间的采用线缆连接，所述的线缆与光伏组件间的折弯位置与折弯线平行，防止线缆经过多次折弯发生断裂的危险。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1. 本发明的光伏毯上的光伏组件和柔性基材采用超轻超薄材料制成，光伏毯的厚度不超过2.5mm，每平方米的重量不超过2.5kg，且发电转换效率不低于15%；
2. 本发明的光伏毯在电池片与电池片间设置有凹槽，收拢时引导折弯的位置，对电池片做保护；
3. 本发明的光伏毯方便收拢，收拢后体积比较小，再加上重量比较轻，适合人们随身携带；
4. 本发明的光伏毯柔性基材气囊材料可以充气，形成一个支撑面板，将光伏毯展开，或者根据需求可以充氢气、氦气等密度小于空气的气体从而让光伏毯漂浮在空中；
5. 本发明的光伏毯上的光伏组件和气囊表面设置有耐候层，使用寿命长；
6. 本发明光伏毯可以平铺地面上，帐篷上，给野外聚餐，活动提供电力，可以给手机，手电，pad等小功率电器充电；可以漂浮在空中给空中的飞行器提供电力；漂浮的光伏毯一端可以固定在船的桅杆上或者固定在船帆上为船提供电力；可以铺在汽车上，为汽车提供电力。
附图说明
图1为本发明实施例一中光伏组件的剖视图；
图2为本发明实施例一中光伏组件的俯视图；
图3为本发明实施例一中光伏毯的立体图；
图4为本发明实施例二中光伏组件的剖视图；
图5为本发明实施例三中光伏组件的剖视图；
图6为本发明实施例四中光伏毯的应用示意图；
图7为本发明实施例四中光伏组件的剖视图；
图8为本发明实施例五中光伏毯应用在帆船上的示意图；
图9为本发明实施例六中光伏毯应用在飞行器上的示意图；
图10为本发明实施例七中光伏毯应用在汽车上的示意图一；
图11为本发明实施例七中光伏毯应用在汽车上的示意图二；
图12为本发明实施例七中光伏毯应用在汽车上的示意图三；
图13为本发明实施例八中光伏毯的立体图；
图14为本发明实施例九中光伏组件的剖视图；
图15为本发明实施例十中光伏组件的剖视图；
图16为本发明实施例十一中光伏组件的立体图；
图17为本发明实施例十二中光伏毯的展开状态立体图；
图18为本发明实施例十二中光伏毯的半折叠状态立体图；
图19为本发明实施例十二中光伏毯的折叠状态立体图；
图20为本发明实施例十三中光伏毯的展开状态立体图；
图21为本发明实施例十三中光伏毯的半折叠状态立体图；
图22为本发明实施例十三中光伏毯的折叠状态立体图；
图23为本发明实施例十四中光伏毯柔性基材层的立体图；
图24为本发明实施例十五中光伏组件的示意图；
附图中：前耐候层-1，前板层-2，封装材料-3，电池层-4，电池片-41，二极管-5，虚拟导线-51，组件连接导线-52，后板层-6，后耐候层-7，粘接层-8，光伏组件-9，引出线-91，柔性基材层-10，插槽-101，帆船-11，船帆-111，光伏毯-12，用电设备-13，飞行器-16，蓄电池-17，摄像头-18，汽车-19，电源插孔-20，牵引线-21，支撑架-22，凹坑-221，凹槽或镂空结构-222，柔性基材层-23，弯曲部-24，线缆-25。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
实施例一
请参阅图1-3，本实施例的一种光伏毯12，包括柔性基材层10和连接在柔性基材层10上的柔性晶硅光伏组件9。柔性晶硅光伏组件9可通过粘接层8或其他方式与柔性基材层10的表面进行连接。粘接层8的材质为硅胶、双面胶或胶水，具体可以选用EVA、POE或PVB，其中：EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物（ethylene-vinyl acetate copolymer），POE为乙烯-辛稀共聚物，PVB为聚乙烯醇缩丁醛（polyvinyl butyral）。
柔性晶硅光伏组件9由上至下依次包括前耐候层1和/或前板层2、电池层4、后板层6和/或后耐候层7以及填充在电池层4周围的封装材料3，前板层2包括n个规则排列的前板，后板层6包括m个规则排列的后板，n和m均为大于1的自然数，当前板和后板同时都存在时，所述前板数量n和所述后板数量m相同，且位置对齐。柔性晶硅光伏组件9包括前板层2和后板层6中的至少一个。前耐候层1和前板层2之间以及后板层6和后耐候层7之间通过粘接层8进行连接。
本实施例中柔性晶硅光伏组件9由上至下依次包括前耐候层1、前板层2、电池层4、后板层6以及填充在电池层4周围的封装材料3。相邻前板之间具有间隙；电池层4由若干个电池片41组成，且电池片41的排列与前板的排列相对应，相邻前板之间的间隙中不放置电池片41。电池片41采用多主栅电池片41，对电池片进行多段划片和裂片，常规电池片为156.75*156.75mm，本实施例中的电池片41可选用常规电池片1/2-1/12的分片电池片41，由于采用了分片电池片41的设计，光伏毯12可以按照固定的方向进行收拢。后板层6的尺寸与整个柔性晶硅光伏组件9的尺寸一致，如图1-2所示，图2中黑点为省略号。
再具体的实施应用中，当需要光伏毯12能够进行收拢，缩小光伏毯的体积，以方便携带，后板层6为分块设计；若光伏毯12不需要收拢，则后板层6不需要分块。
柔性基材层10采用的材质为布料、金属材料、皮革材料或高分子材料，所述柔性基材层10为板材结构、编织结构、网状结构或者可充气的气囊结构，所述气囊材料采用密度小且气密性好的材料，如塑料、橡胶、高分子复合薄膜材料或与前耐候层1和后耐候层7相同的材料。
柔性基材气囊结构内填充有气体以使光伏毯12充分展开，气体为空气、氢气、氮气或惰性气体；或气体的密度小于空气的密度。本实施例中的气体优选为氦气。
本实施例中前耐候层1的材质为ETFE、PVF、PVDF、FEP、PCTG、PC、PET或PMMA。其中：ETFE为乙烯-四氟乙烯共聚物（ethylene-tetra-fluoro-ethylene），PVF为聚氟乙烯（polyvinyl fluoride），PVDF为聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride），FEP为氟化乙烯丙烯共聚物（fluorinated ethylene propylene），PCTG为一种非晶型共聚酯，PC为聚碳酸酯（polycarbonate），PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯。采用耐候层对光伏组件9进行保护，不仅可以避免前后板及电池层4受到损害，而且可以延长光伏组件9的使用寿命。
本实施例中前耐候层1的厚度为0.02-0.2mm。前板层2和后板层6的材质为PC、环氧板或化学法钢化玻璃，增强光伏组件的抗冲击强度，且使得厚度进一步降低。前板层2和后板层6的厚度为0.1-1.5mm。整个柔性晶硅光伏组件9的厚度为0.5-2.5mm，柔性晶硅光伏组件9每平方米的重量为0.2-2.5kg。
本实施例中柔性晶硅光伏组件9的引出线91的出线位置可以根据安装位置的不同来设计，可设置在长边的侧边引出，如图2所示，也可设置在短边的侧边引出或光伏组件的底面引出。
本实施例中柔性晶硅光伏组件9的引出线位置设置有虚拟导线51和二极管5，用来保护柔性晶硅光伏组件的电路，当柔性光伏组件中的电池片层出现遮阴，断路等异常时，二极管立即启动，将异常电路进行短路，不影响其他部分正常发电。
实施例二
请参阅图2至图4，本实施例的一种光伏毯12与实施例一基本相同，区别点在于本实施例中的柔性晶硅光伏组件9，由上至下依次包括前耐候层1、电池层4、后板层6和后耐候层7以及填充在电池层4周围的封装材料3，后耐候层7与后板层6之间通过粘接层8进行粘接。后耐候层7与前耐候层1的材质和厚度保持一致。
本实施例的后板层6为分块设计，且后板的排列与电池片41的排列相对应，即相邻后板之间的间隙不放置电池片41，进一步提高了光伏组件9的柔性效果。
实施例三
参照图2-3和图5，本实施例的一种光伏毯12与实施例一基本相同，区别点在于本实施例中的柔性晶硅光伏组件9，由上至下依次包括前耐候层1、前板层2、电池层4、后板层6和后耐候层7以及填充在电池层4周围的封装材料3，前耐候层1和前板层2之间以及后耐候层7与后板层6之间通过粘接层8进行粘接。
本实施例的后板层6和前板层2均为分块设计，且分出来的后板和前板尺寸保持一致，后板和前板的排列以及与电池片41的排列相对应，即相邻后板或相邻前板之间的间隙不放置电池片41，进一步提高了光伏组件的柔性效果。
在具体的实施应用中，后板层6可根据实际的使用情况选择分块或不分块，前板的形状也可自由设置。当需要光伏毯12能够进行收拢以方便携带时，前板层2和后板层6为分块设计；若光伏毯12不需要收拢时，则前板层2和后板层6不需要分块。
实施例四
参照图2-3和图6-7，本实施例的一种光伏毯12与实施例三基本相同，区别点在于本实施例的柔性晶硅光伏组件9中前板层2和后板层6的尺寸与柔性晶硅光伏组件9的大小保持一致，不进行分块处理，区别点还在于，光伏组件下方搭配有柔性气囊基材。
本实施例中在光伏毯12的气囊层102中充入氦气，使得其能够漂浮在空中。柔性晶硅光伏组件9设置在气囊10的上表面上。光伏毯12的侧边设置有引出线91以及将光伏毯12固定住防止其飘走的牵引线21。引出线91与位于地面上的用电设备13进行连接，向其供电。在光伏毯12下方的区域内，可供人们休息或进行游戏等活动。
实施例五
参照图2-3和图8，本实施例将光伏毯12应用在帆船11上，在桅杆上连接有光伏毯12，这样在帆船行进时，光伏毯12漂浮在空中，不仅能够吸收太阳光转化为电能，且能够为人们遮蔽阳光。
本实施例在帆船11的船帆111上还设置有柔性晶硅光伏组件9，以进一步增大对太阳光的利用率，避免出现因船上电能不足导致的一系列问题。
实施例六
参照图2-3和图9，本实施例将光伏毯12应用在飞行器如无人机16上。飞行器16上设置有蓄电池17和摄像头18。
光伏毯12通过牵引线21连接在飞行器16上，且通过引出线91与蓄电池17连接，将吸收的太阳能转化电能供给蓄电池17，以便延长飞行器16的飞行时间。
实施例七
参照图2-3和图10-12，本实施例将光伏毯12应用在汽车19上，光伏毯12通过牵引线21连接在汽车19上。汽车19上设置有电源插孔20，光伏毯12通过引出线91连接在电源插孔20上，将吸收的太阳光转化为电能后输送给汽车19，以增加汽车的续航里程。
当需要光伏毯12漂浮在空中时，可在气囊10中充入氦气等比空气密度小的气体，如图10所示；当光伏毯12不需要漂浮在空中时，可在气囊10中充入空气以使光伏毯12完全展开即可，如图11所示；当采用非气囊式光伏毯12时，光伏毯12可以平铺在汽车19的上表面，两端做固定，如图12所示。
当汽车19停放在户外，冬天温度较低，夏天温度较高，刚进入汽车19人会感觉不舒服，本实施例中的汽车19内部设置一个独立的恒温空调***并通过蓄电池供电，使得汽车19内部的温度保持在一定的范围内，而设置在汽车19表面的光伏毯12可以给蓄电池充电。
实施例八
参照图13，本实施例中的光伏组件9在制作过程中不设置前板层2和后板层6，而直接覆盖前耐候层1和后耐候层7，然后将光伏组件9安装到支撑架22中，再将支撑架22固定在气囊10上。
支撑架22上开设有与光伏组件9相匹配的凹坑221，光伏组件9对应安装到支撑架22的凹坑221中。支撑架22可以平铺在气囊10上也可以倒扣在气囊10上，当支撑架22倒扣在气囊10上时，支撑架22采用透明材质制作从而不会遮挡阳光，不会影响光伏组件9的发电效率。
本实施例在支撑架22的底部对应电池片41的位置还设计有容纳电池片41的凹槽或镂空结构222，以更好的固定光伏组件9，且能在不影响结构强度的情况下减轻光伏毯12的重量。
实施例九
参照图14，本实施例的一种光伏毯12与实施例一基本相同，区别点在于本实施例中的柔性晶硅光伏组件9，由上至下依次包括前耐候层1、电池层4、后耐候层7以及填充在电池层4周围的封装材料3。
本实施例中的柔性晶硅光伏组件9无前板层2和后板层6，利用耐候层和封装材料自身的强度来对电池片做保护。
实施例十
参照图15，本实施例的一种光伏毯12与实施例九基本相同，区别点在于本实施中的柔性晶硅光伏组件9在电池片41之间的间隙位置增加弯曲部24设计。
本实施例增加弯曲部24，当光伏毯12收拢时可以自动的沿着弯曲部24的位置进行折弯，避免伤到柔性光伏组件的电池层4。
实施例十一
参照图16，本实施例的一种光伏毯12与实施例一基本相同，区别在于本实施例中的柔性基材层23在结构上增加镂空设计，镂空部位与电池片41的位置相对应。
本实施例增加镂空设计可以减轻光伏毯12的重量，达到更轻便的目的。
实施例十二
参照图17-19，本实施例的一种光伏毯12与实施例一基本相同，区别在于本实施例中的光伏毯单元之间采用的是层叠方式进行收拢，减少光伏组件的存放体积，便于携带，图17为柔性基材层10与光伏组件固定，在光伏组件单元之间进行折弯叠层。
实施例十三
参照图20-22，本实施例的一种光伏毯12与实施例十二基本相同，区别在于本实施例中的光伏毯单元之间通过线缆方式将多个光伏组件进行连接，实现层叠方式，使多个光伏组件成为一个整体。
实施例十四
参照图23，本实施例的一种光伏毯12与实施例一基本相同，区别点在于本实施例光伏组件与柔性基材层10的固定方式，本实施例中柔性基材层10上设置有插槽101，插槽101的正面采用透明材料，光伏组件***到柔性基材层10插槽101中。
实施例十五
参照图24，本实施例的一种光伏毯12与实施例一基本相同，区别点在于本实施例光伏组件间的连接线在折弯处于折弯线平行，当光伏组件折弯时，连接线缆扭曲受力，保护光伏组件间的连接线不收损害。
本发明的光伏毯上的光伏组件采用超轻超薄材料制成，光伏组件的厚度不超过2.5mm，每平方米的重量不超过2.5kg，且方便收拢，收拢后体积比较小，适合人们随身携带；气囊可以充气以将光伏毯展开，或者根据需求可以充氢气、氦气等密度小于空气的气体从而让光伏毯漂浮在空中；且气囊包含多层气囊结构设计，多层结构设计可以对光伏毯进行保护，即使一层气囊层被破坏，光伏毯也不会立即掉落造成事故；气囊基材密度小且气密性好，耐热、耐寒，耐紫外、耐磨，光伏毯中间含有中空层，不使用时光伏毯被压平收拢，使用时将光伏毯展开、充气，能够满足不同的使用环境，适用范围广；光伏组件和气囊表面设置有耐候层，使用寿命长。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏毯，其特征在于：包括柔性基材层和连接在所述柔性基材层上的柔性晶硅光伏组件，所述柔性晶硅光伏组件由上至下依次包括前耐候层和/或前板层、电池层、后板层和/或后耐候层以及填充在所述电池层周围并对所述电池层形成包裹的封装材料，所述前板层包括n个规则排列的前板，所述后板层包括m个规则排列的后板，所述n和m均为大于1的自然数。
2.根据权利要求1所述的一种光伏毯，其特征在于：所述柔性基材层的材质为布料、金属材料、皮革材料或高分子材料。
3.根据权利要求2所述的一种光伏毯，其特征在于：所述柔性基材层为板材结构、编织结构、网状结构或者可充气的气囊。
4.根据权利要求3所述的一种光伏毯，其特征在于：所述气囊内填充有空气、氢气、氮气或惰性气体。
5.根据权利要求1所述的一种光伏毯，其特征在于：所述前耐候层和后耐候层的材质为ETFE、PVF、PVDF、FEP、PCTG、PC、PET或PMMA。
6.根据权利要求1所述的一种光伏毯，其特征在于：所述前板和后板的材质为PC、环氧板或化学法钢化玻璃。
7.根据权利要求1所述的一种光伏毯，其特征在于：所述封装材料为EVA、POE、PVB或硅胶。
8.根据权利要求1所述的一种光伏毯，其特征在于：所述电池层由若干个电池片规则排列组成，所述电池片为1/2-1/12的分片电池片，所述电池片为晶硅电池片。
9.根据权利要求8所述的一种光伏毯，其特征在于：所述光伏毯可以沿着所述分片电池片间的间隙进行折弯收拢。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种光伏毯，其特征在于：所述光伏毯的厚度为0.5-2.5mm，所述光伏毯每平方米的重量为0.2-2.5kg。
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| PB01 | Publication | ||
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Address after: 214400 No. 37, Panlongshan Road, Jiangyin City, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Chuangxin Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 215127 Linggang Road 128, Yongzhi Town, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: SUZHOU COOP&INNO GREEN ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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