云計(jì)算模式在電力調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用

明樵

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，各種新能源的接入也對(duì)電網(wǎng)的計(jì)算和運(yùn)行水平提出了更高的要求。在這種新形勢(shì)下，云計(jì)算作為一種新興的科技成果，它可以用極快的速度對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效率高質(zhì)量的運(yùn)算，并且具有可擴(kuò)展，高可靠等特點(diǎn)。因此，如果在電力調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，可以大大縮短電網(wǎng)潮流計(jì)算和分析的時(shí)間，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，為建設(shè)智能電網(wǎng)提供了有效的支撐。而且在云計(jì)算的環(huán)境下，能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，在突發(fā)情況下實(shí)現(xiàn)主調(diào)與備調(diào)信息的無(wú)縫切換，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。所以要想更快更好地實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)向現(xiàn)代化進(jìn)程邁進(jìn)，就必須要重視科技的力量^【1】。本文主要是分析解讀云計(jì)算技術(shù)對(duì)電力調(diào)度系統(tǒng)所能產(chǎn)生的益處。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算模式;電力調(diào)度系統(tǒng);應(yīng)用

前言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸走向繁榮，無(wú)論是社會(huì)生產(chǎn)還是人們生活的用電需求都越來(lái)越大，特別是近年來(lái)風(fēng)電，光伏等新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電力調(diào)度系統(tǒng)能力已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要。為了保證用電的安全性和穩(wěn)定性，人們提出了將云計(jì)算模式應(yīng)用于電力調(diào)度系統(tǒng)中，提升電力調(diào)度系統(tǒng)的計(jì)算能力和運(yùn)行質(zhì)量，實(shí)踐證明這是一種有益的嘗試。

1 云計(jì)算的含義和工作特性

云計(jì)算（cloud computing）是分布式計(jì)算的一種，指的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無(wú)數(shù)個(gè)小程序，然后，通過(guò)多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。它能夠有效的擴(kuò)大IT設(shè)備硬件和軟件的應(yīng)用環(huán)境，轉(zhuǎn)變服務(wù)產(chǎn)品的應(yīng)用和計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理。云計(jì)算平臺(tái)的工作特點(diǎn)有以下三個(gè)方面，首先計(jì)算資源是面對(duì)網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)的，所以不需要針對(duì)信息資源進(jìn)行定位，也不需要去了解它的性能和故障等，所以云計(jì)算能夠相對(duì)不同的信息進(jìn)行統(tǒng)一的管理，有效的保證用戶準(zhǔn)確掌握信息數(shù)據(jù)。第二是用戶不需要關(guān)注云計(jì)算的每一個(gè)具體步驟，因?yàn)樵朴?jì)算本身就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行智能整合，確保獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，有效保證了優(yōu)化使用和彈性變化。最后為了能夠?yàn)橛脩籼峁├^承和便利的信息資源獲得方法，云計(jì)算還設(shè)有人機(jī)交互接口，實(shí)現(xiàn)了信息資源的通用和共享^【2】。

2 關(guān)于云計(jì)算服務(wù)的概述分析

云計(jì)算主要是對(duì)外提供服務(wù)的，它的服務(wù)類型分為三類，即基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）。這三種云計(jì)算服務(wù)有時(shí)稱為云計(jì)算堆棧，因?yàn)樗鼈儤?gòu)建堆棧，它們位于彼此之上，以下是這三種服務(wù)的概述：

1、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS）

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)是主要的服務(wù)類別之一，它向云計(jì)算提供商的個(gè)人或組織提供虛擬化計(jì)算資源，如虛擬機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)。^?[6]

2、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）

平臺(tái)即服務(wù)是一種服務(wù)類別，為開(kāi)發(fā)人員提供通過(guò)全球互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建應(yīng)用程序和服務(wù)的平臺(tái)。Paas為開(kāi)發(fā)、測(cè)試和管理軟件應(yīng)用程序提供按需開(kāi)發(fā)環(huán)境。

3、軟件即服務(wù)（SaaS）

軟件即服務(wù)也是其服務(wù)的一類，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供按需軟件付費(fèi)應(yīng)用程序，云計(jì)算提供商托管和管理軟件應(yīng)用程序，并允許其用戶連接到應(yīng)用程序并通過(guò)全球互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)應(yīng)用程序。

云計(jì)算還包括了其他多種技術(shù)，其中最為明顯的體現(xiàn)便是在保存資源的使用效率上得到了大幅度的提高，同時(shí)對(duì)于大量的數(shù)據(jù)可以并行進(jìn)行處理和計(jì)算，從而提高了數(shù)據(jù)處理的效率^【3】。

3 關(guān)于電力調(diào)度系統(tǒng)與信息化的內(nèi)容分析

一是根據(jù)電力系統(tǒng)之中的每一個(gè)遙測(cè)量的變化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)輸，并且也是從整體的角度出發(fā)去監(jiān)視各種電力數(shù)據(jù)的實(shí)際輸送情況，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的保護(hù)。二是可以引導(dǎo)電力系統(tǒng)根據(jù)其正確的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也可以配合電網(wǎng)企業(yè)完成監(jiān)管的工作。三是在電網(wǎng)受到損壞或者出現(xiàn)故障的時(shí)候，可以提供出指導(dǎo)性的建議。對(duì)于每一個(gè)電網(wǎng)管理單位而言，其信息化并不是在一個(gè)程度上的，同時(shí)監(jiān)管的方式也是并不相同的，這樣就導(dǎo)致其各個(gè)部門(mén)和班組的信息形成了孤島，從而限制了電網(wǎng)企業(yè)各個(gè)部門(mén)之間的信息交流。通過(guò)應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，各個(gè)部門(mén)和班組使用同一個(gè)云平臺(tái)上的資源，信息交流和數(shù)據(jù)交換沒(méi)有阻礙，可以打通信息孤島，促進(jìn)信息流通。同時(shí)因?yàn)樵陔娋W(wǎng)運(yùn)行操作的時(shí)候出現(xiàn)的數(shù)據(jù)量比較大，大概占據(jù)了總數(shù)據(jù)量一半左右，因此電網(wǎng)企業(yè)掌握好電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)便成為了一種挑戰(zhàn)，然而在有壓力的情況下才會(huì)有動(dòng)力，所以電網(wǎng)企業(yè)需要對(duì)云計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用引起高度的重視，從而保證電網(wǎng)調(diào)度的順利進(jìn)行。

4 云計(jì)算虛擬化技術(shù)

4.1 硬件虛擬化技術(shù)

硬件虛擬化，可以理解為增加一個(gè)抽象的虛擬化層，把物理硬件和運(yùn)行系統(tǒng)分開(kāi)，運(yùn)行系統(tǒng)作為文件運(yùn)行在虛擬化層上，從而增加計(jì)算資源的使用效果和方便性，減少了相關(guān)的維護(hù)工作。通過(guò)硬件虛擬化，可以把一臺(tái)服務(wù)器轉(zhuǎn)換成多臺(tái)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行著自己獨(dú)有的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)虛擬機(jī)之間的負(fù)載實(shí)時(shí)互補(bǔ)，增加了資源的使用效率，同時(shí)也確保了各個(gè)應(yīng)用的功能，最終達(dá)到節(jié)省運(yùn)行時(shí)間和維護(hù)成本的目的。

4.2 應(yīng)用虛擬化技術(shù)

應(yīng)用虛擬化技術(shù)是一種把服務(wù)器上的應(yīng)用程序虛擬化到本地客戶端的技術(shù)。管理員不用再給每臺(tái)電腦安裝應(yīng)用程序，相反，他們把所有的應(yīng)用程序都安裝在一臺(tái)“承載服務(wù)器”上，然后利用虛擬應(yīng)用技術(shù)把“承載服務(wù)器”上對(duì)應(yīng)的人機(jī)交互界面程序傳送給客戶端、微型工作站等設(shè)備上使用。和桌面虛擬化的區(qū)別是，應(yīng)用虛擬化不會(huì)向用戶發(fā)送完整的桌面，只會(huì)把應(yīng)用程序本身傳送給用戶^【4】。當(dāng)多個(gè)應(yīng)用程序需要發(fā)送給多個(gè)用戶時(shí)，只需要在云平臺(tái)運(yùn)行多個(gè)獨(dú)立副本并分別發(fā)送給他們。

5 云計(jì)算在電力調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

5.1 電力調(diào)度系統(tǒng)的需求

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，智能電網(wǎng)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，電力調(diào)度系統(tǒng)要進(jìn)一步提升計(jì)算能力才能適應(yīng)這種新形勢(shì)。電力系統(tǒng)的需求體現(xiàn)在以下幾方面：一是要有能力處理電力系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)，二是可以充分利用硬件資源，三是實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)協(xié)同，四是具備良好的擴(kuò)展性。要想滿足這些要求，就必須依靠一種具備強(qiáng)大計(jì)算能力的技術(shù)，云計(jì)算的應(yīng)用就成為一種必然選擇。

5.2 云計(jì)算應(yīng)用于電力調(diào)度系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

首先，調(diào)度系統(tǒng)是整個(gè)電力系統(tǒng)的核心部門(mén)，其中所包含的信息量是非常巨大的，在IaaS集成管理下，系統(tǒng)中的硬件資源可以被充分利用，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本;其次，云計(jì)算具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以為電力系統(tǒng)提供更多計(jì)算資源;第三，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端進(jìn)行，不受存儲(chǔ)空間的限制;第四，在開(kāi)發(fā)服務(wù)產(chǎn)品的過(guò)程中，開(kāi)發(fā)對(duì)象是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的服務(wù)資源，因此與傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式相比周期較短;第五，集約化的管理模式可以大大節(jié)約人力資源，降低調(diào)度人員的工作量;第六，云計(jì)算采用分布式計(jì)算模式，這使自動(dòng)化調(diào)度過(guò)程變得更加可靠。

5.3 應(yīng)用中的核心技術(shù)

首先是虛擬化技術(shù)，其中又包括了幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)：一是存儲(chǔ)虛擬化，由于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中存在大量異構(gòu)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬化管理，無(wú)論是存儲(chǔ)還是使用都更加方便，可以隨時(shí)根據(jù)調(diào)度需要調(diào)用其中的數(shù)據(jù);其次是主機(jī)虛擬化，主要是為實(shí)現(xiàn)“需則可用”這一目標(biāo)提供技術(shù)支持，目前該項(xiàng)技術(shù)還在進(jìn)一步發(fā)展之中;第三是桌面虛擬化，目前電力調(diào)度系統(tǒng)對(duì)這方面的需求并不迫切，但是辦公自動(dòng)化已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，因此需要引起重視。其次是分布式技術(shù)，一是并行計(jì)算技術(shù)，可以對(duì)國(guó)家級(jí)電網(wǎng)、省級(jí)電網(wǎng)以及市級(jí)電網(wǎng)等不同層級(jí)電網(wǎng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的并行計(jì)算和統(tǒng)一管理^【5】。并行計(jì)算技術(shù)對(duì)外界條件有一定要求，如計(jì)算任務(wù)劃分要明確、網(wǎng)絡(luò)速度要夠快等;第二是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，這是云計(jì)算應(yīng)用中最關(guān)鍵的技術(shù)，其具有數(shù)據(jù)共享的優(yōu)點(diǎn)，且可以根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)局部自治，但是建設(shè)過(guò)程需要付出大量人力財(cái)力，需要在功能性和成本方面做好協(xié)調(diào)。

5.4 存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理

智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)用云計(jì)算主要是實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的計(jì)算工作，還有針對(duì)超大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行安全傳送工作。在云計(jì)算應(yīng)用過(guò)程中，首先一定要保證對(duì)于電能的輸送和發(fā)送調(diào)度，全面掌握網(wǎng)絡(luò)部件之間的數(shù)據(jù)情況，有效的控制好各個(gè)組件之間的流向和順序，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)工作的高可信度和高工作效率。為了能夠避免人為因素而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生，需要及時(shí)利用電網(wǎng)模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行恢復(fù)和維護(hù)工作，掌握好電網(wǎng)的承載能力和運(yùn)行能力，將危險(xiǎn)扼殺在萌芽狀態(tài)。

5.5 提升信息感知與同步的支撐能力

特高壓大電網(wǎng)的形成和交直流系統(tǒng)高度融合，電網(wǎng)事故在交直流之間、區(qū)域間、不同電壓等級(jí)間的關(guān)聯(lián)性、復(fù)雜性越來(lái)越高。多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)同步感知電網(wǎng)運(yùn)行中的事件或異常信息，以及調(diào)度人員之間的即時(shí)消息通訊尤為迫切。因此需要提供統(tǒng)一、高效的跨調(diào)度機(jī)構(gòu)信息傳輸方法，構(gòu)建適度集中的云平臺(tái)，建立國(guó)（分）、省（地）間信息交互機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息的按需匯聚及分發(fā)，提升調(diào)度機(jī)構(gòu)之間信息感知能力，為電網(wǎng)運(yùn)行中的全景感知、智能控制、協(xié)同處置提供支撐。

5.6 提升調(diào)度管理精益化的支撐能力

目前的調(diào)度管理應(yīng)用存在以下問(wèn)題：橫向各專業(yè)間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有冗余、不一致的現(xiàn)象，需要通過(guò)數(shù)據(jù)維護(hù)與業(yè)務(wù)流程的緊密融合，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源端維護(hù);縱向各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)同步性差，存在對(duì)象名稱不唯一等現(xiàn)象，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)匯集和廣域檢索;以設(shè)備對(duì)象為中心的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性程度較差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)查詢不靈活、不完整、不準(zhǔn)確;調(diào)度管理查詢主題不明確，缺乏全局性規(guī)劃，存在主題重復(fù)和定位困難等問(wèn)題。這都需要在云平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一電力調(diào)度通用數(shù)據(jù)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化建模及協(xié)同維護(hù)共享方式，合理規(guī)劃數(shù)據(jù)分析應(yīng)用主題，實(shí)現(xiàn)全局查詢及可視化展示的服務(wù)化應(yīng)用等，由此提升調(diào)度管理精益化的支撐能力。

5.7 云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建

云計(jì)算技術(shù)涉及的內(nèi)容比較多，使用一定要慎重，首先應(yīng)合理選擇虛擬化集成方式，針對(duì)設(shè)備及時(shí)的維護(hù)，平滑升級(jí)。云計(jì)算需要以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行，不占據(jù)主機(jī)內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備的異構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，提高擴(kuò)展性。云計(jì)算存儲(chǔ)技術(shù)的關(guān)鍵在于分布式的底層基礎(chǔ)平臺(tái)，它能夠有效地減少網(wǎng)絡(luò)信息的復(fù)雜程度，同時(shí)保證業(yè)務(wù)工作系統(tǒng)的安全平穩(wěn)性。不過(guò)為了能夠有效保證系統(tǒng)應(yīng)用的多樣化，還需要針對(duì)設(shè)備的服務(wù)總線進(jìn)行合理調(diào)配，保證是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多、多對(duì)點(diǎn)的連接方式，同時(shí)還在數(shù)據(jù)服務(wù)總線中加入信息排序和信息同步的管理機(jī)制，能夠有效地避免單點(diǎn)工作失效之后設(shè)備無(wú)法運(yùn)行現(xiàn)象，有效保證了系統(tǒng)的可用性。

5.8 IT構(gòu)架的設(shè)計(jì)

電力調(diào)度系統(tǒng)中云計(jì)算的IT構(gòu)架由以下幾個(gè)層面構(gòu)成：一是模型云，這一層的運(yùn)行需要虛擬技術(shù)提供支持，將所有電力調(diào)度業(yè)務(wù)包含在內(nèi)，形成一個(gè)完整的調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)一體化云服務(wù);二是數(shù)據(jù)云，將電力調(diào)度系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，將各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，為系統(tǒng)提供高效的數(shù)據(jù)服務(wù);三是搜索云，其將上面兩個(gè)模塊作為基礎(chǔ)，以搜索引擎作為連接，便于信息的查詢與優(yōu)化處理;四是計(jì)算云，主要為小干擾計(jì)算以及暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算等重要計(jì)算過(guò)程提供協(xié)同服務(wù)，提升計(jì)算質(zhì)量和效率;五是計(jì)劃云，主要是為調(diào)度計(jì)劃服務(wù)，一方面是提供調(diào)度數(shù)據(jù)和參數(shù)，另一方面是對(duì)調(diào)度狀態(tài)進(jìn)行通知，同時(shí)可以支持統(tǒng)一計(jì)算;六是桌面云，其相當(dāng)于整個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)入口，在桌面云的支持下才能完成其它“云”的訪問(wèn)和使用;七是調(diào)度云，其將上述提到的各種“云”統(tǒng)一管理，整合為一個(gè)調(diào)度資源池，具備可擴(kuò)展性的特征，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的增加情況實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。

6 云計(jì)算在信息化過(guò)程中的具體運(yùn)用

電網(wǎng)企業(yè)在數(shù)據(jù)的管理上合理使用軟件和硬件兩種資源，而電力調(diào)度系統(tǒng)在對(duì)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用上也合理地使用了云計(jì)算這一新興的技術(shù)。比如：提供海量數(shù)據(jù)并進(jìn)行合理分析以便更好地對(duì)電力調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管;利用云計(jì)算模擬電網(wǎng)資源的調(diào)配;主備調(diào)切換過(guò)程中信息的無(wú)縫切換等。云計(jì)算系統(tǒng)主要是按照需要供給需求者資源、做好資源的整合監(jiān)控以及鏡像管理等方面的工作，然后再將所記錄下的數(shù)據(jù)呈遞給監(jiān)管系統(tǒng)并在云平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一展示。云計(jì)算系統(tǒng)旨在達(dá)到的效能有以下幾點(diǎn)。

（1）使用虛化模擬的技術(shù)支撐去構(gòu)建一個(gè)云計(jì)算技術(shù)資源庫(kù)，以便于更好更有效地實(shí)施資源的管理整合、合理分配和調(diào)節(jié)資源、增強(qiáng)資源間的共享度和使用效率，努力優(yōu)化資源使用方式。（2）智能控制資源使用，充分利用云計(jì)算技術(shù)的價(jià)值。（3）充分使用云計(jì)算技術(shù)的快速查找并解決問(wèn)題的能力，及時(shí)有效地提供所需服務(wù)。（4）資源按需分配與供應(yīng)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，云計(jì)算是一種新型技術(shù)，是未來(lái)智能電網(wǎng)管理的重要發(fā)展趨勢(shì)。尤其是當(dāng)前的發(fā)展形式下，國(guó)家電力系統(tǒng)調(diào)度需要有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和系統(tǒng)分析能力的技術(shù)予以支持，而云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用也符合了此種管理需求。所以，使用云計(jì)算技術(shù)對(duì)電力調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和匯總，對(duì)于電力調(diào)度工作的優(yōu)化具有積極意義。但是因?yàn)楫?dāng)前云計(jì)算技術(shù)發(fā)展尚未成熟，將其應(yīng)用于電力調(diào)度系統(tǒng)中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，為此，需要深化研究，對(duì)電力調(diào)度和云計(jì)算工作進(jìn)行符合行業(yè)需要的改進(jìn)和完善，以此促進(jìn)電力行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

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