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基于15 kV SiC IGBT的中压并网三相三电平NPC变换器谐波分析与控制器设计
Harmonic Analysis and Controller Design of 15 kV SiC IGBT-Based Medium-Voltage Grid-Connected Three-Phase Three-Level NPC Converter
Sachin Madhusoodhanan · Krishna Mainali · Awneesh Tripathi · Dhaval Patel 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年5月
针对中压并网应用，受限于硅基器件电压等级，通常采用级联变换器。本文研究了基于15 kV碳化硅（SiC）IGBT的三相三电平中性点钳位（NPC）变换器，分析了其谐波特性并提出了相应的控制器设计方案，旨在提升高压宽禁带半导体在电网侧应用中的性能。
解读: 该研究涉及高压SiC器件在三电平NPC拓扑中的应用，对阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，利用SiC器件替代传统Si器件可显著降低开关损耗、提升功率密度并优化散热设计。建议研发团队关注15...
一种具有改进调制方案的硅/碳化硅混合五电平有源中点钳位逆变器
A Si/SiC Hybrid Five-Level Active NPC Inverter With Improved Modulation Scheme
Li Zhang · Zhongshu Zheng · Chushan Li · Ping Ju 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文提出了一种2-SiC混合五电平有源中点钳位（5L-ANPC）全桥逆变器。该方案通过结合硅基（Si）与碳化硅（SiC）功率器件，在性能与成本之间取得了平衡，旨在优化多电平逆变器的效率与功率密度，并提出了相应的改进调制策略。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及大型集中式逆变器产品线具有重要参考价值。通过采用Si/SiC混合拓扑，可以在不大幅增加成本的前提下，显著提升逆变器的转换效率和功率密度，这对于追求极致效率的PowerTitan储能变流器及新一代大功率光伏逆变器具有显著的竞争优势。建议研发团队评估该五电平拓扑在降低开关...
三相NPC功率变换器的扩展周期控制FCS-MPC方法
Extended Period Control Approach FCS-MPC for Three Phase NPC Power Converters
Matias Aguirre M. · Sergio Vazquez · Alan H. Wilson-Veas · Samir Kouro 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）在固定采样周期内选择电压矢量，无需调制器，但会导致开关频率可变。本文提出的周期控制方法（PCA-FCS-MPC）针对三相NPC变换器，在无需调制器的情况下有效控制了开关频率，解决了传统FCS-MPC开关频率不稳定的问题。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）广泛采用NPC（中点钳位）三电平拓扑。传统FCS-MPC虽动态响应快，但开关频率抖动带来的电磁干扰和损耗分布不均是工程痛点。该PCA-FCS-MPC方法能有效平抑开关频率，提升系统电...
基于Si/SiC混合器件与新型调制策略的混合型NPC-DAB变换器性能优化
Performance Optimization of Hybrid NPC-DAB Converter Utilizing Si and SiC Devices With a Novel Modulation Scheme
Nikhil Suresh Patil · Satish Belkhode · Anshuman Shukla · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年11月 · Vol.14
本文提出一种Si-IGBT与SiC-MOSFET混合使用的中点钳位型双有源桥（HNPC-DAB）变换器，结合多相移（MPS）调制策略，实现宽电压范围零电压开关（ZVS）与变压器峰值电流最小化，显著降低开关与导通损耗，并通过0.8kW样机验证其优于三相移（TPS）的性能。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器（PCS）及PowerTitan大型储能系统的双向DC-DC级具有重要参考价值：Si/SiC混合器件方案可兼顾成本与效率，MPS调制有助于提升高压大功率PCS在宽电压范围（如1500V系统适配不同SOC电池簇）下的ZVS覆盖率和整机效率。建议在下一代高功率密度PCS...
一种用于三电平逆变器的消除共模电压PWM序列及降低电流纹波的在线算法
Novel Eliminated Common-Mode Voltage PWM Sequences and an Online Algorithm to Reduce Current Ripple for a Three-Level Inverter
Tam-Khanh Tu Nguyen · Nho-Van Nguyen · Nadipuram R. Prasad · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月
本文提出了一种针对三电平中点钳位（NPC）逆变器的载波基零共模电压（ZCMV）PWM算法。通过在半载波周期内应用改进的ZCMV开关序列，有效消除了共模电压，并提出了一种在线算法以降低电流纹波，优化了逆变器的输出性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器及大型集中式逆变器）具有重要应用价值。三电平NPC拓扑是阳光电源大功率光伏逆变器的主流架构，通过优化PWM序列消除共模电压，可显著降低漏电流，提升系统电磁兼容性（EMC）表现，并减少对光伏组件的潜在损伤。同时，降低电流纹波的在线算法有助于减小输出滤波器的体...
用于高功率密度不同Si/SiC混合三电平有源NPC逆变器的评估
Evaluation of Different Si/SiC Hybrid Three-Level Active NPC Inverters for High Power Density
Li Zhang · Xiutao Lou · Chushan Li · Feng Wu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
相比全SiC MOSFET转换器，Si/SiC混合方案是平衡性能与成本的有效途径。本文提出了一种系统性方法，基于续流路径排列，从两种开关单元生成了2-SiC和4-SiC混合三电平有源中点钳位（3L-ANPC）逆变拓扑，旨在实现高功率密度设计。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心竞争力——高功率密度逆变器设计。3L-ANPC拓扑广泛应用于阳光电源的组串式逆变器及大型集中式逆变器中。通过Si/SiC混合技术，公司可以在保持高性能的同时，显著降低大功率光伏逆变器和储能变流器（PCS）的成本，提升市场竞争力。建议研发团队评估该拓扑在PowerTita...
并联交错三电平中点钳位逆变器的谐波建模、分析与抑制
Modeling, Analysis, and Reduction of Harmonics in Paralleled and Interleaved Three-Level Neutral Point Clamped Inverters With Space Vector Modulation
Ruirui Chen · Jiahao Niu · Handong Gui · Zheyu Zhang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
三相三电平逆变器并联在工业应用中日益普及。本文针对采用空间矢量调制（SVM）的三电平中点钳位（NPC）逆变器，建立了谐波计算分析模型，并研究了交错角对直流侧、交流侧谐波及电磁干扰（EMI）的影响，为优化逆变器性能提供了理论依据。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线，特别是大功率组串式逆变器和集中式逆变器。三电平NPC拓扑是目前光伏逆变器实现高效率和高功率密度的关键技术。通过对并联交错技术的谐波建模与优化，阳光电源可进一步提升大功率机型的输出电能质量，降低滤波器体积与EMI水平，从而优化系统成本。建议研发团队将该谐波分析模型集...
基于五自由度调制的NPC三电平DAB变换器损耗平衡与瞬态直流偏置抑制策略
Loss Balance and Transient DC-Bias Suppression Strategies in Three-Level DAB Converters Modulated With Five DoFs
Zhichen Feng · Huiqing Wen · Qinglei Bu · Yinxiao Zhu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文针对三电平（3L）中点钳位（NPC）双有源桥（DAB）变换器，探讨了五自由度PWM调制技术。该技术虽提升了对高直流母线电压的适应性及控制灵活性，但易导致内管与外管间的损耗不平衡及直流偏置问题。文章提出了相应的平衡与抑制策略，以优化变换器性能。
解读: 该研究直接关联阳光电源的储能变流器（PCS）及高压光伏逆变器技术。随着储能系统向高压化（如PowerTitan系列）发展，三电平NPC拓扑在提升效率和功率密度方面具有显著优势。五自由度调制策略能有效解决高压应用中功率器件（IGBT/SiC）的损耗不均问题，延长系统寿命。建议研发团队关注该调制策略在提...
面向全功率范围软开关与最小峰值电流的3/2LNPC-DAB变换器四重移相优化调制
Optimized Quadruple Phase-Shift Modulation of 3/2LNPC-DAB Converters for Full-Power-Range Soft-Switching and Minimum Peak Current
Jiayun Liu · Cheng Tang · Jiayu Hu · Qianming Xu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文研究了三电平至两电平中点钳位（NPC）双有源桥（DAB）DC-DC变换器的对称移相调制。相比传统两电平DAB，该拓扑控制变量更多，导致运行模式和约束条件增加，调制优化复杂。文章提出了一种四重移相调制策略，旨在实现全功率范围内的软开关并最小化峰值电流。
解读: 该研究直接关联阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率DC-DC变换环节。3/2LNPC拓扑在提升储能变流器（PCS）功率密度和效率方面具有显著优势，尤其适用于高压储能场景。通过四重移相优化，可有效降低开关损耗并减小电感峰值电流，从而提升PCS的整体转换效率和热管理性...
基于高频变压器硬件分离器的容错NPC推进逆变器三线传导发射测量与分离
Measuring and Separating Conducted Three-Wire Emissions From a Fault-Tolerant, NPC Propulsion Inverter With a Split-Battery Using Hardware Separators Based on HF Transformers
Anton Kersten · Karl Oberdieck · Jerome Gossmann · Andreas Bubert 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文研究了电动汽车牵引电池电缆上的传导发射问题，旨在限制电磁干扰（EMI）。针对容错型三电平NPC推进逆变器，文章提出了一种利用高频变压器硬件分离器测量并分离直流侧三线共模（CM）和差模（DM）噪声的方法，为优化EMI滤波器设计提供了关键数据支持。
解读: 该研究对于阳光电源的电动汽车充电桩及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着高功率密度电力电子设备的应用，EMI噪声抑制成为提升系统电磁兼容性（EMC）的关键。文中提出的高频变压器分离技术可用于优化充电桩功率模块的EMI滤波器设计，降低传导干扰。此外，对于PowerTitan等储能系统，该方法可用于分...
退役电动汽车电池与并网混合能源系统的经济技术分析
Techno-economic analysis of Retired Electric Vehicle Batteries with Grid-Connected Hybrid Energy System
Pankaj Sharm · Saravanakumar Raju · Energy Conversion and Management · 2025年9月 · Vol.339
摘要 本研究旨在对用于电动汽车（EV）充电的退役电动汽车电池（REVB）与并网混合能源系统（HES）进行经济技术分析。该工作整合了多种参数，以实现REVB与并网HES系统的优化设计。技术参数包括可再生能源因子（RF）、光伏发电占比（PVF）以及风能发电占比（WF）；经济因素考虑了平准化度电成本（LCOE）、净现值成本（NPC）和年化系统成本（ASC）；环境因素则涵盖避免的温室气体减排量（RGGE）。此外，所提出的方案还纳入了人类发展指数（HDI）和社会因素中的就业创造因子（JCF）。为有效应对这...
解读: 该研究对阳光电源退役电池梯次利用具有重要参考价值。可结合ST系列储能变流器与PowerTitan系统,构建光储充一体化解决方案。文中多目标优化算法(EnSFOA)可启发iSolarCloud平台的智能调度策略优化,在LCOE与NPC经济性指标上实现精准控制。建议将该技术经济分析框架应用于SG系列光伏...
不同气候区考虑燃气与电力公用事业的可再生能源及电池储能系统的经济技术分析与优化
Techno-economic analysis and optimization of renewable sources and battery energy storage system across diverse climatic zones considering gas and electrical utilities
Kiran Qaisar · Fatima Surayy · Muhammad Zubair Iftikhar · Mustafa Anwar 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年5月 · Vol.332
摘要 可再生能源由于排放较低、具有可持续性和经济性，被认为是一种环境友好的能源。本研究聚焦于在巴基斯坦不同气候区的住宅部门实施本地化的可再生能源发电系统。该研究开展了技术经济性、环境影响、鲁棒性以及成本方面的综合分析。通过技术经济优化，旨在最小化微电网系统的净现值成本（NPC）和平均化度电成本（COE），同时最大化住宅部门微电网的可再生能源占比（RF）。中部和北部地区具备良好的太阳辐照资源，因此最优的微电网（MG）配置为光伏（PV）-电池储能系统（BESS）结合柴油发电机（DG）。而南部地区风能...
解读: 该研究针对不同气候区的光储柴微网优化,与阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统高度契合。研究验证了PV-BESS配置在高辐照区域的经济性优势,可指导SG系列光伏逆变器与储能系统的协同优化。多能源互补拓扑与阳光电源GFM/GFL控制技术结合,能提升微网稳定性。研究中LCOE与NPC双目标...
离网型光伏-风能-柴油混合系统的优化设计与调度策略：结合电化学、机械、化学及热能储能系统的比较研究
Optimum design and scheduling strategy of an off-grid hybrid photovoltaic-wind-diesel system with an electrochemical, mechanical, chemical and thermal energy storage systems: A comparative scrutiny
Clint Ameri Wankouo Ngouleu · Yemeli Wenceslas Koholé · Fodoup Cyrille Vincelas Fohagui · Ghislain Tchuen · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 全球对电力生产的需求正在稳步增长，使得采用混合系统成为一项关键解决方案。这些系统被用于为不同地区提供电力，以应对太阳能和风能资源的间歇性问题。通过整合两种或多种绿色能源，混合系统需要对不同配置进行技术经济性和环境影响评估，以确保可再生能源资源的高效利用。本研究针对喀麦隆库塞里地区，对包含电池储能（BES）、燃料电池储能（FCS）、抽水蓄能（HES）和热能储能（TES）单元的光伏/风能/柴油混合系统，与仅使用柴油发电的系统进行了深入的技术经济与环境性能分析。优化过程针对十二种不同的混合系统展...
解读: 该研究对阳光电源混合储能系统具有重要参考价值。研究表明PV/柴油/热储能配置在经济性和环保性上表现最优,验证了我司ST系列PCS与光储柴一体化方案的技术路线正确性。热储能系统优于电化学储能的结论,启发我司可探索PowerTitan系统与热储能的混合配置,针对离网场景开发多能互补解决方案。研究采用的布...
优化澳大利亚偏远社区的混合能源系统：倾角在经济型绿色氢气生产中的作用
Optimizing hybrid energy systems for remote Australian communities: The role of tilt angle in cost-effective green hydrogen production
Tushar Kanti Roy · Sajeeb Sah · Amanullah Maung Than Oo · Applied Energy · 2025年8月 · Vol.391
摘要 本研究探讨了集成光伏（PV）面板、电池、燃料电池（FC）、电解槽（EL）和氢气储罐（HT）的混合能源系统（HES），以满足澳大利亚偏远社区的能源需求。分析了两种系统配置：A型（PV/Batt/FC/EL/HT）和B型（PV/FC/EL/HT），重点关注成本效益、能源可靠性和氢气产量。采用了多种优化技术，包括布谷鸟搜索算法、非支配排序遗传算法II（NSGA-II）、序列二次规划算法（SQPA）、花粉授粉算法、约束粒子群优化（PSO）和和声搜索算法，以确定最优系统配置。当采用NSGA-II进行...
解读: 该混合能源系统研究对阳光电源ST储能系统与SG逆变器协同优化具有重要价值。研究验证了电池储能可降低22%系统成本,与我司PowerTitan方案理念契合;PV倾角优化可降低75%成本的发现,可指导SG逆变器MPPT算法改进;氢储能系统的能量管理策略可借鉴至我司GFM控制技术,提升离网场景下多能互补系...
一种用于三电平中点箝位逆变器RL负载的自适应模型预测电流控制新方法
A Novel Adaptive Model Predictive Current Control for Three-Level Neutral-Point-Clamped Inverter With RL Load
Fubing Jin · Tianhao Qie · Yulin Liu · Zhenbin Zhang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
参数不确定性是三电平中点箝位（3L-NPC）逆变器模型预测电流控制（MPCC）面临的关键挑战。本文提出一种自适应MPCC（AMPCC）方法，通过一种新型在线观测器实时估计系统参数，并保证其收敛性。所观测参数用于死区MPCC中精确计算电压矢量的占空比。此外，为避免复杂的权重因子选择，提出一种简化的中点电压平衡方法，重新分配各控制周期内互补电压矢量的作用时间，实现直流链电压的精确平衡，且在输入电压突变时具有快速动态响应。所提AMPCC在固定开关频率下实现优异控制性能，同时计算负担低。实验结果验证了该...
解读: 该自适应模型预测电流控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列三电平光伏逆变器具有重要应用价值。其核心创新在于：1）在线参数观测器可解决阳光电源三电平NPC拓扑在长期运行中因温度、老化导致的参数漂移问题，提升PowerTitan储能系统的控制精度；2）无权重因子的中点电压平衡策略简化了控制器设计...
优化可再生能源集成：使用混合FA-PSO的独立微电网先进建模、控制和设计
Optimized Renewable Energy Integration: Advanced Modeling, Control, and Design of a Standalone Microgrid Using Hybrid FA-PSO
Shiva Talebi · Hamed H. Aly · IEEE Access · 2025年4月
化石燃料环境影响加剧和资源有限性加速可再生能源增长。本研究应对风光潮汐等可再生能源并入电力系统的挑战，聚焦使用电池储能系统BESS平衡供需的混合可再生微电网设计和优化，同时考虑电池退化问题。电池退化是优化框架中的关键约束。提出结合萤火虫算法和粒子群优化FA-PSO的混合优化技术以提高系统可靠性即负荷缺失概率LPSP和最小化系统净现值成本NPC。结果和统计分析显示所提混合方法优于文献中常用的遗传算法GA、粒子群优化PSO、蚁群优化ACO和萤火虫算法FA。本研究通过将潮汐能整合到可再生能源管理并强调...
解读: 该混合微电网优化技术对阳光电源微电网和光储系统设计有重要参考价值。阳光PowerTitan储能系统在微电网中需要考虑电池退化和容量优化。FA-PSO混合优化算法可应用于阳光iSolarCloud平台的微电网规划工具。LPSP可靠性指标与阳光微电网供电保证率要求一致。潮汐能等多能互补的思路可启发阳光拓...
基于新型矢量选择方案的三电平NPC逆变器供电PMSM驱动模型预测控制
Model Predictive Control of Three-Level NPC Inverter-Fed PMSM Drives Based on a Novel Vector-Selection Scheme
Xiaomei Tang · Shuangxia Niu · K. T. Chau · Xin Yuan 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
现有模型预测控制（MPC）方法多采用多矢量模式以提升稳态性能，但增加了系统复杂性，尤其对三电平逆变器而言。此外，当考虑共模电压（CMV）与中点电位（NPP）不平衡问题时，需评估多种矢量组合并繁琐调节权重系数。本文提出一种基于多矢量的新型MPC方案，通过将参考电压矢量映射至子六边形以缩小候选区域，并在成本函数中优化所选矢量的作用时间，最小化预测与合成矢量间的误差。同时重构高CMV幅值的基本矢量，并引入滞环控制器抑制NPP偏移。实验结果表明，该方法优于其他多矢量MPC算法。
解读: 该三电平NPC逆变器MPC控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和新能源汽车电机驱动产品具有重要应用价值。新型矢量选择方案通过子六边形映射简化候选矢量搜索，可显著降低PowerTitan大型储能系统的控制器计算负荷，提升实时响应性能。共模电压抑制与中点电位平衡策略可直接应用于三电平拓扑储能变流器，延长...
数据驱动的无模型自适应控制在微电网多场景下电力变换器中的应用
Data-Driven Model-Free Adaptive Control for Power Converter Under Multiscenarios in Microgrids
Lei Liu · Zhenbin Zhang · Yuxin Zhao · Guangze Chen 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
微电网需要高效的控制方案，以实现电力变换器的高渗透率。基于模型的控制因其简便性而在变换器中得到广泛应用，但在处理模型不准确、关键负载和多扰动问题时面临挑战。为解决这些问题，本文针对三电平中点箝位（3L - NPC）电力变换器系统提出了一种数据驱动的无模型自适应控制（MFAC）方法，可在无需任何系统参数的情况下实现鲁棒、高质量的电流和电压控制。具体而言，无模型自适应控制是一种通过设计基于李雅普诺夫理论直观推导得出的自适应律来估计系统动态特性的有效方法，以此调节电流和电压，确保对未建模动态、模型变化...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项数据驱动无模型自适应控制（MFAC）技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术针对微电网场景下三电平NPC变流器的控制难题，提出了突破传统模型依赖的创新方案，与我们在光伏逆变器、储能变流器及微电网系统的技术发展方向高度契合。 技术价值方面，MFAC的核心优势在于无...
基于虚拟中压矢量和无权重因子的三电平中性点钳位逆变器有限集模型预测控制
Finite-Set Model Predictive Control With Virtual Medium Voltage Vectors and Eliminated Weighting Factors for 3L-NPC Inverters
Qingle Sun · Zifan Lin · Zhifu Wang · Herbert Ho Ching Iu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
摘要：为提高有限集模型预测控制（FS - MPC）的系统性能，研究了离散空间矢量调制（DSVM）和权重因子消除方法。然而，现有的基于DSVM且无权重因子的三电平逆变器FS - MPC存在计算负担重、算法灵活性低以及工作范围大幅缩小等问题。为解决这些问题，本文提出了一种基于虚拟中压矢量（MVV）的新型基于DSVM的FS - MPC方法，该方法大大降低了电流谐波和计算负担，实现了DSVM中时间间隔数量的灵活调整，消除了权重因子，同时在全工作频率范围和负载条件下确保了中性点电压（NPV）的平衡。引入的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平中点钳位型（3L-NPC）逆变器的有限集模型预测控制技术具有重要的应用价值。3L-NPC拓扑是我司中高功率光伏逆变器和储能变流器的核心架构，该技术通过引入虚拟中电压矢量和消除权重因子，直接解决了当前产品面临的关键技术痛点。 技术价值方面，该算法显著降低了电流...
用于电动汽车应用的三电平NPC中IGBT功率模块非侵入式状态监测
预故障
R. Manikandan · R. Raja Singh · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月
功率半导体模块通常包含多个芯片，以满足电动汽车和工业应用对电流和电压额定值的要求。绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块底板上的焊点疲劳是功率转换器中的一种重要失效模式。这些失效在涉及常规驾驶、再生制动和加速的电动汽车应用中尤为突出。本研究引入了一种新方法，通过关注外壳的温度差异来评估IGBT模块在底板焊点疲劳过程中的健康状况。本文提出了一种精确的电热模型，可有效确定IGBT模块的结温。所设计的电热模型通过考虑器件级和模块级热参数的影响，精确估算了结温。在ANSYS和PLECS环境中，为IGBT模块...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平NPC拓扑中IGBT模块的非侵入式状态监测技术具有重要的应用价值。尽管该研究聚焦于电动汽车领域，但其核心技术完全适用于我们的光伏逆变器和储能变流器产品线。 IGBT模块的底板焊层疲劳是功率变换器的主要失效模式，这一问题在光伏和储能系统中同样突出。光伏逆变器面...
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