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风电发展现状和形势

风电发展现状和形势

2.1世界风电开展现状与展望

开展可再生动力是人类应对动力危机和全球气候变暖双重应战的肯定选择。

目前,除水能之外的一切可再生动力中,风能最具有开发潜力和开展优势。

与太阳能、生物质量相比,风能具有资源丰厚,经济环境效益清楚、可大规模应用等特点,已成为世界各国开展可再生动力的首选。

风能的真正开发应用始于上世纪70年代,石油危机迫使美国、西欧等兴旺国度不得不寻觅新动力以替代化石动力,投入少量的人力物力,用于研发风力发电机组及相关技术,80年代末尾树立示范风电场、并网发电,成为电网新电源。

从80年代中期末尾,世界风力发电技术取得了快速开展,风机设计和制造趋向成熟,产品进入商业化阶级,机组容量不时增大。

在20世纪的最后两年,全世界风力发电的装机容量末尾快速增长。

特别是在欧洲,为完成减排温室气体的目的,对风电执行较高收买电价鼓舞政策,促进了风电技术和产业的开展,风电本钱继续下降。

由于海下风能资源比陆地丰厚,海下风电场在欧洲已从可行性示范进入商业化示范阶段,风电机组技术继续向着增大单机容量的方向开展,并末尾研制风轮直径超越100m的5MW机组。

图1全球风电装机容质变化趋向

新世纪开初的前十年,世界各国对开展可再生动力以应全国气候变化和动力干枯的共识到达了新的水平,风力发电更是迎来了前所没有的开展机遇,全球风电产业绝后兴盛,风力发电的装机容量坚持令人惊叹的高速增长。

到2020年,全球有80多个国度在积极开发和应用风能资源,风电累计装机容量到达194GW,年平均增速接近30%〔见图1〕。

同时,对海下风能资源的开发和应用减速,截止2020年底,已有834台共2.11GW的风电机组在海下风电场投入运转,约占全球累计风电装机容量的1.3%。

世界风电开展区域格式在近十年来也发作了很大改动,2020年新增装机容量亚洲初次超越欧洲和美洲成为全球风电产业的重要新兴市场,欧洲等兴旺国度在风电产业中的统治位置逐渐被打破。

2020中国风电累计装机容量超越美国上升到全球第一,新增装机容量延续两年位列全球第一。

此外,一些欠兴旺国度也末尾试水风电产业,把开展风力发电作为国度未来可继续开展动力战略的重要组成部份。

2.1.1世界风电开展现状

2.1.1.1世界风电开展区域散布

对风能资源的大规模开发应用来源于欧美兴旺国度。

20世纪70年代的石油危机,使欧美等兴旺国度末尾注重风力发电,美国、英国、德国、丹麦、加拿大等国投入少量资金和人力用于研发风力发电机组及相关技术。

80年代初,风电场在北美洲末尾树立,美国的风力发电在加利福尼亚州末尾兴起,事先美国为了鼓舞开展可再生动力技术,出台了一系列鼓舞政策,到1986年总装机容量到达了160万千瓦。

尔后,由于鼓舞政策中止,美国风电处于徘徊不前形状,多年没有实行增长。

上世纪末至2020年,在新的鼓舞政策和应对全球气候变暖的推进下,美国风电产业进入了一个新的开展阶段,高速增长不时继续,2007年当年装机容量超越5.2GW,2020年到达8GW,2020年到达10GW。

2020年由于国际气候立法未能成行,国际可再生动力行业投资决计遭到影响,美国新增装机容量末尾大幅下滑,累计装机容量第一位置被中国取代。

北美洲的加拿大近年来风电产业也开展比拟快,2020年累计装机容量达4GW,位列全球第九。

在欧洲,由于各国政府注重,鼓舞政策不时延续,欧盟不时是风电开展的主战场,新增装机容量坚持继续动摇增长,累计装机容量一直坚持全球第一。

到2007年底,欧盟已有8个国度风电装机容量超越了1GW;世界风电装机容量前10名的国度中,欧洲占了7个。

截至2020年底,欧洲累积装机总容量为76.5GW,占全世界风电总装机容量的47.9%,提早超额完成了到2020年欧洲风电装机容量到达40GW的目的。

但由于融资效果的影响,2020欧盟新的风电装机容量与2020年的10.3GW相比,下降了10%,为9.3GW。

在这些新的风电装机容量中,8.4GW是来自陆下风电新增装机容量,与2020年相比下降13.9%;大约883MW来自于海下风电新增装机容量,与2020年相比增长51%。

最近几年虽然欧洲仍是世界风电开展的中心,但其比重末尾下降,尤其是当年新增装机容量,欧洲所占的比例曾经下降到50%以下;在世界范围内2020年新增装机容量方面,欧洲9.88GW占新增总容量的27.6%,北美洲5.8GW占16.2%,亚洲高达19GW占53%,欧洲已逐渐失掉了其抢先多年的位置。

开展中国度中国和印度近两年风电的开展势头正劲,尤其是中国更有目共睹。

仅中国2020年新增装机容量到达5GW,2020年到达13.8GW,2020年到达16.5GW,中国成了推进全球风电产业的火车头〔见图2〕。

2020年风电累计装机位于前10名的国度区分是:

中国,美国,西班牙,德国,印度,意大利,法国,英国,加拿大,葡萄牙〔见图3〕。

新增装机位于前10名的国度区分是:

中国,美国,德国,西班牙,印度,意大利,法国,英国,加拿大,葡萄牙〔见图4〕。

2020年中国累计装机容量超越美国,新增和累计均位列全球第一。

2020、2020年依托中国和其它亚洲国度的市场拉举措用,新增装机容量延续两年亚洲超越美洲和欧洲,成为风电开展重要的新兴市场,世界风电产业构成了欧盟、北美和亚洲齐头并进的格式。

图2世界风电新增装机容量散布

图3全球风电累计装机容量前十名的国度

图4全球风电新增装机容量前十名的国度

2.1.1.2全球装机容量快速增长

风电装机容量是风电产业开展的一个重要目的。

从上世纪80年代欧美兴旺国度末尾树立示范风电场以来,就装机容量而言,不时坚持着快速增长的态势。

进入90年代,欧美等兴旺国度曾经逐渐树立起了一个颇具规模的风电市场,同时开展中国度也末尾投入风电产业。

90年代中前期,风力发电增长率远高于其它电源增长率,1996年到2001年间的风电新增装机容量平均增长率为32.6%。

进入21世纪,全球风电新增装机容量末尾大幅添加,2003年到2007年间,全球风电平均增长率为24.7%,到2007年底总装机容量累计到达94GW。

尔后三年风电装机容量更是高速增长,2020、2020和2020年新增装机容量区分到达了26.67、38.34和35.8GW,新增装机容量增长率区分为32.9%、42%和22.5%,世界各地域近4年来装机总容质变化趋向如图5所示。

到2020年全球风电装机总容量已达194.4GW。

1996年至2020年时期,世界风电累计装机的平均增长速度高达28.2%〔见图6〕。

这说明世界风电产业不时坚持快速、继续增长的势头。

图5世界风电装机容量增长状况

图6全球风电新增装机容量

2.1.1.3机组单机容量不时增大

随着风力发电技术的迅速开展,机组也在不时完成大容量化,上世纪90年代末期,世界上公认的大型机规范为0.6MW以上。

到21世纪初的前两年,单机容量为1.5MW级机组末尾涌入市场,转轮直径高达60m的1MW机组成为主流产品,业界普遍把1MW作为新的大型机规范。

2005年以后,功率在1.5~2.5MW的风电机组逐渐占领市场,新增装机中比例不时提高,到2006年全球新增市场中1.5~2.5MW的风电机组占62.2%,2007年添加到63.7%,2020年那么到达80.4%,而功率小于1.5MW的风电机组,新增市场占有率那么在清楚降低,2020年已缺乏14%,如表1、2所示。

 

表12006年-2020年全球风电机组功率散布

功率范围

2006年

2007年

2020年

<750KW

2.4%

1.3%

0.5%

750KW-1499KW

31.0%

29.8%

13.1%

1500KW-2500KW

62.2%

63.7%

80.4%

>2500KW

4.3%

5.3%

6.0%

表22020年全球新增风电机组功率散布

功率范围

台数

装机容量〔MW〕

平均功率〔KW〕

市场份额

<750KW

454

153

337

0.5%

750KW-999KW

3691

2926

793

9.4%

1000KW-1499KW

1061

1188

1119

3.8%

1500KW-2500KW

14241

25149

1766

80.4%

>2500KW

603

1866

3094

6.0%

算计

20050

31281

1560

100%

2020年以后,世界各主要风电机组消费商末尾研制并消费更大容量的风电机组。

在2020年前在大型风机制造方面只要德国Repower和Enercon的绩效相对突出,而近两年,其他企业也已末尾逐渐跟进。

丹麦维斯塔斯正在开发Micon机型的4MW海下风机;西班牙歌美飒在开发4.5~5MW机组;德国BARD已研收回5MW系列,目前已有3台装置在陆上和远洋区域,2020年又宣称末尾研制6.5MW机组;西门子已完成对其3.6MW直驱概念机组的测试;荷兰的Darwind在研发直驱5MW机组;美国Clipper方案第一阶段与英国协作开发7.5MW机组,第二阶段的目的是10MW机组;美国超导公司那么与美国动力部达成协议,方案采用超导发电机,制造10MW规模的机组。

由此看来,4~10MW风机将能够成为未来风电场的主流机组。

2.1.1.4海下风电资源开发减速

海下风电由于其资源丰厚、风速动摇、开发利益相关方较少、不与其他开展项目争地、可以大规模开发等优势,不时遭到风电开发商关注。

但是,海下风电施工困难、对风机质量和牢靠性要求高,自1991年丹麦建成第一个海下风电场以来,海下风电不时处于实验和验证阶段,开展缓慢。

随着风电技术的提高,海下风电开发末尾进入风电开发的日程。

2000年,丹麦政府出于开展海下风电思索,在哥本哈根湾树立了世界上第一个商业化意义的海下风电场,装置了20台2MW的海下风机,为海下风电开发积聚阅历。

丹麦海下风电开发的成功阅历,使欧盟、美国及其它开展中国度逐渐末尾注重海下风电的开发和应用,到2007年底全球海下风电装机容量到达了1.08GW,约占世界风电装机总容量的1.5%,其中欧盟约为900MW,占世界海下风电的90%〔风图7〕。

2020年11月欧盟公布了海下风电综合规划,规划了1亿kW的海下风电项目,年发电量可达欧盟发电量的10%。

美国言论已久的海下风电项目遭到欧盟成功阅历的鼓舞,2020年也将末尾试水,估量1~2个海下风电项目近期也将开工树立,总装机容量超越1GW。

中国2020年海下风电也完成了零的打破,上海东海大桥100MW海下风电项目装置34台单机容量3MW的海下风机,2020年已全部装置并网,成为上海世博会一道亮丽的景色线。

未来风电开展的主战场关于欧盟陆下风能资源已基本开发的国度而言主要集中海上,其它兴旺国度和开展中国度将会是陆上和海上齐头并进,成比例开发的态势,海下风电的装机容量将会在新增装机容量份额中大幅上升

图72000-2020年欧盟海下风电装机容量

2.1.2剖析世界风电产业高速开展缘由

2.1.2.1世界丰厚的风能资源是风电产业高速开展的前提条件

风能是地球外表少量空气活动所发生的动能。

由于空中各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因此惹起各地气压的差异,在水平方向高压空气向高压地域活动,即构成风。

地球上的风能资源十分丰厚,依据相关资料统计,每年来自外层空间的辐射能为1.5×1015MW.h,其中的2.5%发生大约4.3×l09MW.h的风能,其中可应用风能约2×l07MW.h,这一能量是世界水能资源的10倍。

从地球下风能资源的散布来看,风能资源受地形的影响较大,海下风能资源比陆地上更丰厚,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带,如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国度。

世界气候组织于1981年宣布了全世界范围风能资源估量散布图,按平均风能密度和相应的年平均风速将全世界风能资源分为10个等级。

8级以上的风能高值区主要散布于南半球中高纬度洋面和北半球的北大西洋、北太平洋以及北冰洋的中高纬度局部洋面上,大陆下风能那么普通不超越7级,其中以美国西部、西北欧沿海、乌拉尔山顶部和黑海地域等多风地带较大。

据统计,全球风能潜力约为目前全球用电量的5倍,美国仅西北部的风能资源就足以装置容量为11.2GW的风力发电机,可开发的风力资源总量可以满足美国目前20%以上电力需求。

阿根廷、加拿大、智利、中国、俄罗斯、英国、埃及、印度、墨西哥、南非和突尼斯,它们的20%或更多的电力可以由风电提供。

丰厚的风能资源为世界各国大规模开发应用提供了前提条件。

欧洲各国,以及中国和美国在规划和实施可再生动力开发战略时,都把风电作为开展重点,逐渐树立起了高度兴旺的风电产业,正是得益于它们得天独厚的风力资源。

截至2020年底,全世界风电累计装机总容量约为1.6亿KW,占全球风能资源1300亿KW的比例为0.12%,这说明风力资源开发的潜在空间还很大,经过进一步对风力资源的大规模开发和应用,可以大幅增加工业开展对化石动力的需求,以及增加温室气体排放。

2.1.2.2全球气候变暖和动力危机是风电产业高速开展的动因

2020年国外研讨机构发布数听说明,在2020年的前9个月地球创下了130年来外表温度的最高纪录。

少量理想和数听说明,地球正在变暖,环境正在好转。

人类活动是影响全球气候变化的主要要素,而温室气体的少量排放是招致全球气候变暖的罪魁祸首。

特别是最近几十年,由于工业开展迅猛,人类对煤炭、石油等化石燃料无节制的开发和应用,以及工业消费排放的少量有害物质,使全球气候变暖趋向愈加清楚,生态环境遭到严重破坏,世界各地自然灾祸频发。

另一方面,工业的高速开展对动力的需求日趋添加,而人类赖以生活和开展的化石动力却日趋匮乏。

据专家预测,煤炭还可开采217年,自然气56年,石油只能35年。

如何确保动力供应满足经济和社会开展需求是各国政府都面临的一大难题,开展可再生动力以替代传统化石动力是独一的出路。

风电具有清洁、可再生、环境效益好等优点,大规模开发应用风电是目前各国开展可再生动力的最正确选择。

过去二十年对风能的成功应用说明,大规模开发应用风能在应对动力干枯和增加温室气体排放可以发扬重要作用。

目前,全世界对风能的开发应用还不到1%,开发潜力依然很大。

保守估量,到2020、2030和2050年,全球风电装机容量区分到达1.5亿KW、2.5亿KW和4.5亿KW。

将可以替代97、231和297百万吨规范煤,增加二氧化碳排放2.7、4.6和9.4亿吨。

2.1.2.3技术日趋成熟及本钱下降是风电产业高速开展的关键

可再生动力的优势主要在于没有资源总量约束和具有良好的环境效益,但对再生动力还必需思索其本钱和收益效果,假设开发可再生动力资本投入过大而综合收益太小,不但会给政府添加庞大的财政压力,而且会严重伤害投资者的投资热情,开展前景不容失望。

在众多可再生的新动力中,风力资源可应用优势清楚,实际上具有较好的开发前景。

但是,在对风能资源开发的较早时期,由于技术比拟落后,单机容量普遍小于1MW,每千瓦的投资本钱也比拟高,并网难度大,资源应用率低,开发风电的资金主要来源政府支持,所建风电场多为示范工程,商业价值并不清楚。

随着风电技术的日益成熟,风电装机容量不时增大,并网功用不时改善,发电效率不时提高,风电设备在全球动力设备中崭露头角,自20世纪90年代兆瓦级风机出现以来,1.5MW及其以上的风机基本上垄断了风电的市场,由此带来风电本钱的继续降低。

世界风能理事会统计说明,上世纪80年代到90年代初风电本钱下降较快;90年代中期以来,本钱下降趋缓,即使这样,风电本钱也到达每5年下降20%。

世界风能理事会估量,到2020年,陆下风机的总体造价还可以下降20%~25%,海下风机的造价可以降低40%以上,发电本钱可以同幅下降,照此速度即使没有补贴,风电的本钱将接近惯例的动力。

技术的提高使等容量的风电机组重量下降,每千瓦的售价降低,风电电能质量进一步提高,对电网的不利影响减小。

经过规模化、系列化和规范化后大规模投入市场,大幅度降低发电本钱。

这些技术提高使大规模应用风能成为能够,极大抚慰了各国政府和投资商开发风力资源的热情,助推了风电产业的高速开展。

2.1.2.4国际协作与政府支持是风电产业高速开展的牢靠保证

虽然风电本钱大幅度下降在推进风电产业的快速开展中起到了十分重要的作用,但政府的鼓舞也异样扮演了重要角色。

由于风电具有间歇性、不动摇性和可控性差等特点,机组出力动摇大,电能质量与火电和水电相比要差,并网后对电网发生冲击,影响电网的动摇性,所以电网企业对接受风电的积极性并不高。

这就需求政府的协谐和支持,才干有效地调动电网企业的积极性,打破风电上网瓶颈,保证风电的顺利开展。

在政策保证方面,各国都依据本国国情制定了各种鼓舞政策,支持风电作为新动力优先开展,这些政策措施包括各种方式的补贴、价钱优惠、税收减免、贴息或低息存款等。

比如丹麦政府,自20世纪80年代先后投入约20亿美元支持风电技术的研发和产业开展,率先制定了开发风能资源鼓舞政策的措施,并要求电力企业全额收买风力发电。

德国政府也资助了一系列风力发电研讨方案,1991年国会又经过了强迫购电法,为清洁动力提供足够的鼓舞机制并树立起市场,参与煤电和核电竞争,还设定了到2025年风电至少供应25%发电量的目的。

中国风电产业开展迅速,近期风电政策密集出台,在风电基地树立、风电上网标杆价钱、海下风电、电价补贴、全额收买等各方面给予支持,有效的促进了风电的开展。

欧洲一体化也促进了风电开展,为全球风电区域协调开展做出了表率。

2007年2月的欧盟首脑会议决议,到2020年可再生动力在整个欧盟动力消费中的比例到达20%,风电装机容量到达1.8亿KW,发电量到达4300亿KW.h的目的。

欧盟各国还在电网树立、风能资源普查等方面通力协作,例如丹麦风电的多余电量可以输往德国、挪威和波兰,同时三国的电网为丹麦的风电提供备用电源。

为了开展海下风电,欧盟曾经决议树立环大西洋欧洲沿岸的海底电缆网,为海下风电的保送和调度提供基础设备保证。

此外,世界范围内的技术转让和协作开发,以及行业规范和技术规范的制定,有利风电机组及零部件的通用性,也减速了风电产业的开展。

2.1.3世界风电开展展望

全球风能理事会、绿色战争和德国航空航天中心自2005年起,每两年更新一次全球风能开展的情形展望。

最新的风电开展展望是2020年10月全球风能理事会(GWEC)和国际环保组织绿色战争发布的«全球风能展望2020»报告。

«全球风能展望2020»报告指出,风能可以在增加主要温室气体排放的同时,满足全球日渐增长的动力需求。

报告预期全球的风能装机容量到2020年可达1000GW,从而可以每年增加15亿吨的二氧化碳排放,这相当于〝哥本哈根协议〞中兴旺国度所作的2020年减排承诺的50%-75%。

而到2030年,全球预期将达2300GW的风能装机容量,可增加总计340亿吨的碳排放。

报告估量到2030年,风能产业将为全球提供超越300万份任务。

绿色战争国际可再生动力总监SvenTeske指出,在2020年,风能行业60万名从业人员平均每30分钟就装置一台机组,而每三台装置好的机组里,就有一台在中国。

而到2030年,风能市场规模将会是明天的3倍,所需投资规模到达2020亿欧元。

届时全球每七分钟就将树起一台新的风力发电机。

这份研讨报告显示,中国及亚洲市场是以后风能市场开展最快的国度和地域。

2020年,中国风电新增13.8GW,比2020年添加了一倍多,成为2020年装机容量最多的国度。

«全球风能展望2020»预测,中国国际的风电装机容量在2020年将到达如今的十倍。

同时,中国也曾经成为世界风电机组消费大国,在世界市场上的份额占到25%。

2.2我国风电开展情势及展望

2.2.1我国风能资源散布

我国幅员辽阔,海岸线长,风能资源丰厚。

2006年国度气候中心采用数值的模拟法对我国风能资源停止预算,失掉的结果是:

在不思索青藏高原的状况下,全国陆地上离空中10米高度层风能资源技术可开发量为25.48亿kW。

假设依照第三次全国风能普查结果计算:

关于陆上,在思索实践可开发面积和风机布置才干状况下,技术可开发风能约6~10亿kW;关于海上,在思索港口航运、渔业开发和实践可应用面积等要素的影响,我国大陆沿岸浅海0~20米等深线的远洋海域技术可开发约1~2亿KW。

综合来看,我国可开发的风能潜力庞大,陆上加海上的总量有7亿~12亿kW,风电具有成为未来动力结构中重要组成局部的资源基础。

2.2.1.1我国风能资源丰厚地域

我国的风能资源散布普遍,其中较为丰厚的地域主要集中在西北沿海及左近岛屿以及北部(西南、华北、西北)地域,内陆也有一般风能丰厚点。

此外,远洋风能资源也十分丰厚。

1沿海及其岛屿地域风能丰厚带

沿海及其岛屿地域包括山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省(市)沿海近10公里宽的地带,年风功率密度在200W/m2以上,风功率密度线平行于海岸线。

2北部地域风能丰厚带

北部地域风能丰厚带包括西南三省、河北、内蒙古、甘肃、宁夏和新疆等省(自治区)近200公里宽的地带。

风功率密度在200~300W/m2以上,有的可达500W/m2以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁、承德围场等。

3内陆风能丰厚区

在两个风能丰厚带之外,风功率密度普通在100W/m2以下,但是在一些地域由于湖泊和特殊地形的影响,风能资源也较丰厚。

4远洋风能丰厚区

东部沿海水深5米到20米的海域面积辽阔,但遭到航线、港口、养殖等陆地功用区划的限制,远洋实践的技术可开发风能资源量远远小于陆上。

不过在江苏、福建、山东和广东等地,远洋风能资源丰厚,距离电力负荷中心很近,远洋风电可以成为这些地域未来开展的一项重要的清洁动力。

2.2.1.2我国风能资源散布特点

我国的风能资源有两个特点:

一是风能资源时节散布与水能资源互补:

我国风能资源丰厚但时节散布不平均,普通春、秋和夏季丰厚,夏季贫乏;水能资源丰厚,在南方大致是3月到6月,或4月到7月,正是夏季,在这时期的降水量约占全年的50%~60%;在南方,不只降水量小于南方,而且散布更不平均,夏季是枯水时节,夏季为丰水时节。

丰厚的风能资源与水能资源时节散布刚好互补,大规模开展风力发电可以一定水平上补偿中国水电冬春两季枯水期发电电力和电量的缺乏。

二是风能资源天文散布与电力负荷不婚配:

沿海地域电力负荷大,但是风能资源丰厚的陆空中积小;北部地域风能资源很丰厚,电力负荷却很小,给风电的经济开发带来困难。

由于大少数风能资源丰厚区,远离电力负荷中心,电网树立单薄,大规模开发需求电网延伸的支撑。

2.2.2我国风电开展现状

在节能减排和动力需求的压力下,我国的风电产业开展较快,特别是«可再生动力法»实施以来,我国的风电产业和风电市场开展十分迅速,2020年更是完成了历史性的打破,装机总容量超越美国上升到全球第一,新增装机容量依然位列全球第一。

装备制造业也取得了很大提高,技术水平不时提高,逐渐摆脱了风电场树立主要依托出口的局面,培育出了一批具有国际先进水平和竞争力的风电装备制造商,国产风电机组已末尾向海外出口。

2.2.2.1装机容量迅速增长。

中国的风电从20世纪80年代末尾开展,到2004年底,全国的风力发电装机容量约有764MW,居世界第十位;2005年2月«可再生动力法»公布推进了风电产业的开展,当年风力发电新增装机容量超越60%,总容量到达了1.26GW;2006年当年新增装机容量超越100%,累计装机容量超越2.6GW,居世界第六位;2007年新增装机容量3.4GW,累计装机容量到达6GW,超越丹麦成为世界第五风电大国,当年装机仅次于美国和西班牙,超越德国和印度,成为世界上最主要的风电市场之一。

2020年累计装机容量约1

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