电小二是知名的户外电源品牌,作为专业户外电源产品的领军者,电小二一直在为喜爱户外生活的消 费者扩展出不同的游玩方式与工作保障需求。今天拆解的是电小二一款1000Pro户外电源,这款户外电源采用经典黑橙配色,稳重耐看,并且还具有精致沙金配色,低调内敛。
这款1000Pro户外电源内置1002Wh电池,支持交流快充和太阳能快充,1.8小时即可将户外电源完全充满。双向逆变模块额定输出功率为1000W,支持2000W峰值输出,同时采用了时下非常前沿的氮化镓双向逆变器技术,开创氮化镓在户外电源领域的应用,下面就一起看看这款户外电源的拆解。
电小二户外电源1000Pro 外观
电小二户外电源1000Pro采用94V-0级(最高防火等级)材质外壳设计,拥有经典黑橙配色款以及米白配色的沙金款可选,均严格按照汽车行业标准增加多重防撞保护机制,拥有9级防震和符合美国UL安全跌落标准,即使车辆后备箱或是移动过程中遇到意外碰撞情况也能有效防护。
首先中心位置是LCD电量数显屏,能显示当前开启的实时输入输出功率、剩余电量和剩余用电时间,右侧搭载数显开关按钮。其内置含有双监测芯片的车规级智能控制系统(BMS),保证持续稳定的功率输出,此外内部搭载稳压输出设计,避免因电压波动对电器造成损伤。
显示屏左侧是使用橡胶塞保护的LED照明灯,配置的独立开关通过不同的点击次数可实现三档模式调节。在意外情况时,可以设置为连续闪烁SOS救援灯,在视野不明情况下方便救援。
右侧是使用橡胶塞保护的车充输出口,支持DC 12V10A 120W最大输出功率,为一些车载电器供电相当方便。并且同样配置独立的控制开关以及指示灯,使用时增添一份安全。
其次下方是USB端口配置,设有两个USB-A接口,支持最高18W输出功率,两个USB-C接口支持最高100W PD输出,能为手机、笔记本以及相机等数码设备直接供电,免去携带额外的充电适配器。另外,端口上方有明确标注端口规格以及下方的QC 3.0快充协议字样。
两组五口AC强电接口,均为国标接口,内部设有安全防护门。接口下方标注最高AC 220V 1000W正弦波输出功率,并且左侧配有独立开关按钮,让户外用电更安全。
机身背部右侧配备使用橡胶塞保护的两个接口。
其中一个橡胶塞下是DC输入口(2*8020端口)。
另一个是220V 10A MAX的AC强电输入口,户外用电情况难以预测,配置多端口可及时为户外电源恢复电量。
机身两侧橙色板格栅设计帮助散热。
透过开孔可见内部散热风扇,可进行主动散热。
顶部设有可收纳提手,方便搬运以及不占用空间。
底部四端设有防滑垫,保证使用时的稳定性。
测得电小二户外电源1000Pro AC插口电压218V。
两个USB-A口性能相同,支持功率盲插。使用 ChargerLAB POWER-Z KT002 测得USB-A口支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、DCP、Apple 2.4A、Samsung 5V2A充电协议。
两个USB-C口性能也一样,使用 ChargerLAB POWER-Z KM003C 测得USB-C口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0/5、PD3.0、PPS、Samsung 5V2A充电协议。
并且PDO报文显示USB-C口还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位,以及3.3-21V5A一组PPS电压档位。
电小二户外电源1000Pro 拆解
看完了这款户外电源的外观和功能测试,下面就进行拆解,看看内部的设计和用料。
首先拧下侧面散热格栅的固定螺丝,拆下橙色散热格栅。
散热格栅采用PC+ABS材质。
拆下另一侧的散热格栅,可以看到内部的散热风扇和电池组。
左侧上下两个风扇分别用于双向逆变模块和电池组散热。
右侧两个风扇用于为双向逆变模块和MPPT模块散热。
在橙色防滑脚垫下面为壳体固定螺丝。
连接器用于连接到后盖的交流输入插座。
拆解拆分开户外电源后盖。
后盖上两个DC输入插座通过连接器连接到MPPT模块。
提手通过橙色橡胶提供阻尼,可以任意角度悬停。
MPPT及直流电源输入接口。
用于交流充电输入的插座,通过插接件连接。
过载保护器来自KUOYUH国昱电子,卡扣固定在外壳内部。
过载保护器为88AR系列自动复位保护器,用于过电流保护。
外壳采用PC+ABS材质塑料制成。
拆下后盖,内部上方为双向逆变模块,下方为电池组,通过导线与连接器连接。
拆下底部骨架的固定螺丝,继续进行拆解。
取下为电池组散热的风扇。
风扇另一面为导风罩,契合电池组外壳。
风扇为6012尺寸,规格为12V 0.3A。通过检测散热片温度和环境温度,智能调节风扇转速,延长风扇寿命,降低风扇噪音,提升用户体验。
风扇通过连接器连接到双向逆变模块上供电。
电池组与双向逆变模块通过XT90连接器连接。
从外壳内部取出电池模块和双向逆变模块。
双向逆变模块和电池组一览,上方是双向逆变模块,下方是电池组,侧面为电池保护板。
翻转到另外一面,在双向逆变模块与电池组之间是MPPT模块,通过侧面风扇散热。
另一面为双向逆变模块散热风扇和MPPT模块的散热风扇。
双向逆变模块上方粘贴塑料片用于导风,充分利用风扇气流散热。
断开双向逆变模块与电池组的连接器,继续进行拆解。
拧开固定螺丝,从电池组上拆下双向逆变模块。
双向逆变模块下方为塑料支架,在支架下方为MPPT模块。
拧下电池组底部的六根固定螺丝,拆下固定塑料支架。
散热风扇为6012尺寸,规格为12V0.3A。
塑料支架采用注塑铜螺母固定。
MPPT模块一览,功率管通过散热片和风扇散热。
MPPT模块的散热片配有单独的散热风扇。
为MPPT模块散热的风扇为4024尺寸,规格为24V0.1A。
电池组正负极输出通过接线柱连接。
拧下固定螺丝,拆下MPPT模块。
电池组顶部粘贴麦拉片绝缘。
热敏电阻通过导热胶固定,并粘贴高温胶带。
另一颗热敏电阻特写。
拧开电池组正负极连接到保护板的连接条,拆下外层的电池保护板。
电池保护板采用两片式连接结构,电池组正负极引出到侧面,螺丝固定连接片连接供电。
连接电池组输出正负极的连接片。
电池组侧面焊接保护板前端芯片,并连接热敏电阻检测电池温度。
保护板采用TI德州仪器BQ7694003保护芯片,是一颗支持9-15串联的模拟前端芯片,采用数字接口,支持电池电压,芯片温度和NTC温度测量,支持连接三个热敏电阻。支持电池放电过流,放电短路,电池过压和欠压等保护功能。
两颗SMCJ54A TVS并联,用于过压防护。
户外电源电池组12S8P,共使用96节电池。电池标称容量为2900mAh。
外层的电池保护板一览,连接电池组正负极和输出正负极,保护板焊接电池保护管,保险丝以及MCU芯片等。
MCU芯片来自兆易创新,型号GD32F303CCT6,用于电池参数采集和通信功能。
两颗光耦用于隔离通信。
TI德州仪器 BQ76200 高侧NMOS驱动器用于电池保护管驱动。
电池组正极接线柱特写。
正极输出保险丝特写,规格为60A,贴片封装,两颗并联。
电池保护管共使用十颗,五颗并联,对向串联。在图片中间位置是一颗热敏电阻,用于检测保护板温升。
电池保护管来自华润微,型号CRSS052N08N,是一颗耐压85V,导阻4.6mΩ的NMOS,采用TO263封装。
负极焊接电池组输出电流检测电阻,两颗2mΩ电阻并联。
用于控制电池组输出的拨动开关。
一颗滤波电容来自艾华,MK系列电解电容,规格为100μF 25V。
两颗电阻用于输出放电。
输出正极连接的一颗MOS管来自新洁能,型号NCE01P13K,是一颗耐压100V的PMOS,采用TO252封装。
两层保护板通过排针连接。
电池保护板背面大面积露铜加锡散热。
电池输出连接到MPPT模块,其中MPPT模块设置两路升降压电路和一路降压电路。
背面焊接一颗同步升降压控制器和同步降压控制器。
MCU芯片来自兆易创新,型号GD32F303CCT6,用于太阳能MPPT控制。
两路同步升降压控制器均来自亚德诺,型号LT8708,是一颗双向同步四开关升降压控制器,支持80V工作电压,适用于高压同步升降压转换器,双向充电系统和汽车48V系统。
在散热片下面是两路升降压的开关管,散热片上还固定热敏电阻用于检测温度。
两路滤波电感和升降压电感特写,底部通过电木板绝缘,并打胶固定。
拆下开关管固定的散热片,在散热片下面是两路同步升降压开关管。
散热片粘贴导热垫散热。
散热片下16颗开关管均来自英飞凌,型号BSC0805LS,是一颗耐压100V的NMOS,导阻7mΩ。
磁环升降压电感和滤波电感,底部均采用电木板绝缘。
输入端一颗15A保险丝特写。
电源输入端7A保险丝特写。
滤波电容来自AiSHi艾华,两颗规格为63V470μF。
另外两颗规格为80V220μF。
一颗滤波电容规格为80V220μF。
MPPT模块背面大面积露铜散热,焊接MLCC电容滤波。
在MPPT模块上还焊接一路降压电路,用于点烟器12V输出。
降压电路主控芯片来自宝砾微,型号PL59011,是一颗输入电压达100V的同步降压控制器,支持60V输出电压,开关频率可调,芯片内置多项可编程的保护功能,包括输出过载保护和逐周期过流保护,支持输出过电压保护和过热保护。适用于48V非隔离转换器,车载应用,USB-C快充以及工业电机驱动。
用于降压的开关管来自英飞凌,型号BSC0805LS,两颗并联,共使用四颗组成半桥。
输出滤波电容来自永铭,为VPX系列固态电容,规格为220μF 35V。
接下来是双向逆变模块的拆解,双向逆变模块放置在铁制支架内部。
支架与PCBA模块之间采用麦拉片绝缘。
散热风扇来自华夏恒泰电子,型号DA06025B12UG,规格为12V 0.45A。
在两片散热片上粘贴塑料片导风,充分利用气流。
双向逆变模块一览,在顶部为直流端,焊接输入导线,滤波电容和初级开关管,下方焊接开关变压器和滤波电感,初级开关管散热片左侧为全桥LLC电路,以及谐振电容和谐振电感。在下方的散热片上焊接图腾柱PFC电路,双向逆变模块采用图腾柱PFC加全桥LLC方案。底部为交流输入输出切换,右下角焊接高压滤波电容。
双向逆变模块背面焊接半桥驱动器,隔离通信芯片。
在输入端侧面焊接一块小板,用于双向逆变模块升压及同步整流或降压整流和全桥LLC驱动信号输出。
输入端导线和滤波电容均涂胶固定。
正极输入端保险丝特写。
输入滤波电容来自立隆。
规格为330μF 63V,共计7颗并联。
三颗1mΩ电阻并联用于输入电流检测。
八颗开关管固定在散热片上。
开关管来自新洁能,型号NCEP039N10M,NMOS,耐压100V,导阻3.65mΩ,采用TO220封装。
两颗LLC变压器低压侧并联,高压侧串联,在高压侧引线上还固定电流互感器线圈。
磁环电流互感器特写。
另一侧是谐振电感,谐振电容和全桥LLC开关管。
谐振电感采用PQ35磁芯绕制。
三颗谐振电容来自厦门法拉电子,为MMKP82系列双面金属化聚丙烯膜电容器,体积小性能强,规格为0.027μF 1000V。
在一侧的散热片上固定四颗氮化镓开关管,用于全桥LLC和逆变整流功能。得益于氮化镓的高频高效率,散热片非常轻薄。
氮化镓开关管来自GaNext镓未来,型号G1N65R150TA-N,是一颗耐压650V,峰值耐压800V的氮化镓开关管,导阻为150mΩ,采用TO220封装,处于行业领先水平。器件具有坚固的栅极,可以简化栅极驱动设计,提供最佳的性能和杰出的可靠性。
镓未来 G1N65R150TA-N栅极支持±20V耐压,无需负压关断,兼容传统控制器。高开关速度可降低开关损耗,低栅极电荷降低高频开关下的驱动损耗。反向续流具有极低的VF,降低死区时间的损耗。低反向恢复电荷适合用于硬开关桥式应用,800V的高峰值耐受增强了器件的可靠性。
在散热片后面是控制器小板,焊接一颗主控芯片,用于双向逆变模块升压及同步整流或降压整流和全桥LLC驱动信号输出。
小板背面焊接一颗四运放。
主控芯片来自TI德州仪器,为C2000系列实时微控制器,型号TMS320F280049,芯片主频为100MHz,内部集成FPU和CLA,内置256KB闪存和100KB RAM。可用于工业电机驱动,电机控制,光伏逆变器,数字电源,电动车辆与运输,自动控制,感应和信号调理用途。
背面焊接的运放芯片来自思瑞浦,型号LM2902A,是一颗通用四运放,支持轨对轨输出,可作为比较器使用。
在小板和氮化镓开关管之间焊接两颗变压器,用于隔离驱动。
两颗安森美 FAN3224T高速低侧驱动器用于驱动隔离变压器。
在隔离变压器旁焊接一颗纳芯微的隔离放大器,型号NSi1311,用于电压检测和隔离传输。
另一边焊接一颗荣湃的数字隔离芯片,型号π131S61R,具备三个传输通道。
双向逆变模块侧面一览,焊接高压滤波电容,PFC电感。在变压器侧面焊接一颗热敏电阻用于检测温度。
两颗滤波电容来自丰宾,规格为270μF 500V,两颗并联,用于逆变输出滤波和PFC滤波。
PFC电感遮挡了开关管,焊接取下继续观察。
焊接取下PFC电感,电感采用磁环绕制,底部垫电木板绝缘。氮化镓图腾柱PFC开关频率高,PFC电感体积小,重量轻。氮化镓图腾柱PFC可以实现超过99%的转换效率,损耗小,可以采用轻薄的散热片,最终减小了双向逆变器的重量。
热敏电阻用于检测双向逆变模块内部温升。
拆下电感后开始观察图腾柱PFC电路,共焊接四颗开关管。
两颗氮化镓开关管来自GaNext镓未来,型号G1N65R050TB-N,是一颗耐压650V,峰值耐压800V的氮化镓开关管,其导阻仅为50mΩ,采用TO247封装,处于行业领先水平。并具有坚固的栅极,可以简化栅极驱动设计,提供最佳的性能和杰出的可靠性。这里作为图腾柱PFC的快速半桥使用。
镓未来 G1N65R050TB-N栅极支持±20V耐压,无需负压关断,兼容传统控制器。高开关速度可降低开关损耗,低栅极电荷降低高频开关下的驱动损耗。反向续流具有极低的VF,降低死区时间的损耗。低反向恢复电荷适合用于硬开关桥式应用,800V的高峰值耐受增强了器件的可靠性。
另两颗MOS管来自尚阳通,型号SRC65R052FB,是一颗耐压650V的超结NMOS,导阻为52mΩ,采用TO247封装,用于慢速半桥使用。
在散热片一侧焊接控制小板。
小板背面焊接一颗四运放芯片。
控制器来自NXP恩智浦,型号MC56F82736V,用于图腾柱PFC控制和输出调制。
四运放来自TI德州仪器,型号LMV824,是一颗低电压,低功耗的轨对轨输出的运算放大器。
双向逆变模块侧面焊接滤波电路和输出切换电路。
贴近滤波电容焊接一块小板,并涂白胶固定。
拆下垂直焊接的小板。
小板正面焊接一颗电流采样芯片。
小板背面为连接走线,电流走线加宽。
电流传感器芯片来自ACEINNA新纳,丝印MCA11503,型号MCA1101-50-3,是一颗50A量程,3.3V供电的隔离电流传感器,采用AMR各向异性磁阻技术。
在小板侧面焊接一颗继电器,配合热敏电阻抑制浪涌电流。
继电器来自宏发,为HF32F-G系列,额定电流10A,线圈电压为12V。
NTC热敏电阻用于抑制浪涌电流,由继电器短路热敏电阻,降低损耗。
一颗薄膜电容来自深圳圣融达科技,规格为1.5μF 630V。
共模电感采用扁铜线绕制。EMI部分的设计采用了两级共模电感,配合X/Y电容,可以满足Class B要求。
电流互感器用于检测输入输出电流。
蓝色直插Y电容来自ISND华信安。
14K511压敏电阻用于浪涌保护。
用于输入输出切换的继电器来自宏发,型号HF140FF-G,为两组常开触点,额定电流16A,线圈电压12V。
逆变器交流输入端焊接一颗保险丝,外套热缩管绝缘。
在双向逆变模块侧面焊接辅助电源部分。
辅助电源主控芯片来自英飞凌,型号ICE2QR2280G-1,是一颗内置800V开关管的准谐振电源芯片,具有主动突发模式,空载功耗小于100mW。
变压器采用PQ20磁芯。
输出整流二极管来自扬杰,型号MBR20100CD,规格为100V 20A。
两颗光耦用于隔离通信。
侧面快充面板内部一览,左上角为点烟器输出接口,右侧上方为LED照明灯铝基板。点烟器输出接口下方为AC插座,右侧及下方为快充面板,进行屏幕显示和功能控制。
面板内部为注塑铜螺母。
点烟器接口通过螺丝固定,焊接XT30连接器用于连接MPPT模块供电。
供电的XT30连接器特写。
快充面板连接到LCD显示屏和LED照明灯的连接线特写。
LED照明灯采用铝基板加强散热,开孔穿过LCD屏幕接线。
LED照明灯通过螺丝固定在铝基板上,在铝基板上还焊接驱动电路以及功能按键。
铝基板背面特写,裸露金属表面,增强散热能力。
LED照明灯通过导热胶和螺丝固定在铝基板上。
PT4115用于降压为LED照明灯供电,具备1.2A输出电流,支持30V输入电压,采用SOT89-5封装。
两颗贴片按键特写,铜柱加长设计。
LCD屏幕PCB上焊接两颗驱动芯片。
LCD屏幕为焊接连接。
驱动板焊接两颗合泰HT1621B LCD控制器用于屏幕显示驱动。
交流输出插座火线和零线通过焊接连接,地线通过插接件连接,并通过螺丝固定在外壳内部。
快充面板正面焊接两个USB-A和两个USB-C母座,还焊接主控MCU和保险丝等元件。
快充面板背面焊接降压电感和滤波电容。
主控MCU位置一览,焊接主控MCU,右侧预留了无线通信模块的焊盘。
主控芯片来自兆易创新,型号为GD32F303VET6,是一颗主频达120MHz的MCU,内置Cortex-M4内核,具备256KB FLASH和64KB SRAM,支持PWM信号输出。用于状态显示和控制功能。
主控MCU背面焊接一颗存储器。
存储器来自兆易创新,型号GD25Q64ESIG,是一颗8MB的存储器,用于存储配置信息。
预留的无线通信模块焊盘特写,上半部分为净空区。
USB-C和USB-A降压电路一览,正面焊接USB接口,对应的降压电路以及保险丝和VBUS开关管。
背面焊接降压电感,对应的滤波电容和滤波电感。
电源输入端套磁环抑制干扰,外套热缩管保护,输入线焊接处涂胶加固。
输入端保险丝特写,左下角F7一颗用于全局过流保护,为15A,F5和F6用于USB-C接口降压电路过流保护,规格为4A。F1为主控板降压供电过流保护,规格为3.5A。
用于USB-C口的降压控制器来自MPS,型号MP9928,是一颗60V输入的同步降压控制器,搭配协议芯片进行USB-C输出。芯片开关频率可编程,支持逐周期电流限制,支持输出过电压保护,具有高精度的过热保护功能。
降压开关管两颗并联,型号均为英飞凌BSC0805LS。
USB-C口协议芯片来自智融科技,型号SW2303,这是一款高集成度的 Type-C 口/Type-A 口快充协议芯片,支持 PD、QC、FCP、高低压 SCP、AFC、SFCP以及PE等主流快充协议,支持光耦反馈和 FB 反馈两种工作模式。
SW2303 集成了 CV/CC控制环路,Type-C 接口逻辑,快充协议控制器,以及多种安全保护功能。配合 ACDC 或 DCDC 以及少量的外围元器件,即可组成完整的高性能的Type-C 口/Type-A 口快速充电解决方案。
通过拆解了解到,智融SW2303还被华科生迷你折叠20W快充、极氪83W 1A1C双口快充车充、绿联40W双C口快充车充、宜丽客45W PD快充、科讯迷你20W PD快充充电器等数十款产品使用。
输出VBUS开关管来自东沅,型号FKBA3048,是一颗耐压30V的NMOS,导阻1.6mΩ,采用PRPAK5*6封装。
USB-A和USB-C接口采用过孔焊接固定。
输入滤波电容来自AiSHi艾华。
输入滤波电容规格为100V220μF。
快充USB-A口降压芯片采用英集芯IP6525T,是一款集成同步开关的降压转换器、支持4种输出快充协议,其内置功率MOS,降压转换效率高至98%,输入电压范围是9.6V到32V,输出电压范围是3V到12V,最大能提供18W的输出功率。
此外能够根据识别到的快充协议自动调整输出电压和电流,典型输出电压和电流有5V/3.4A、9V/2.0A、12V/1.5A,为车载充电器、快充适配器、智能排插提供完整的解决方案。
通过拆解了解到,英集芯IP6525T还被三星AFC双口快充车载充电器、博世SC380A双USB口车载充电器采用过,此外英集芯快充芯片还可应用在充电器、移动电源、储能电源等领域,并被AUKEY、RAVPOWER、麦多多、Aohi、绿联、倍思、小米等知名品牌的数十款产品采用。
输出滤波电容规格为100μF 25V。
一颗保险丝规格为3.5A。
一颗降压控制器来自瑞萨,型号ISL8117,是一颗60V输入电压的同步降压控制器,支持可编程软启动,开关频率可编程,具备外部同步信号输入,无需外部电流取样电阻,内置完整的保护功能。
两颗降压开关管来自英飞凌,型号BSC0805LS。
MPS MP4541用于为主控MCU降压供电,支持80V输入电压,输出电压最高30V,支持0.8A输出电流,芯片内部集成降压MOS管,内置过电流保护和短路保护,外围元件简洁。
滤波电解电容来自AiSHi艾华,规格分别为100μF 25V和10μF 100V。
DTM4407用于供电控制。
两颗滤波电容来自永铭,为VPX固态电容,规格为220μF 35V。
一颗电流采样放大器用于采集接口输出电流。
全部拆解一览,来张全家福。
拆解总结
电小二1000Pro内置1002Wh电池,内置双向逆变支持1000W输出功率,并支持2000W峰值输出功率。并且具备交流直接输入充电和太阳能充电,可在1.8小时内为户外电源充满电。电小二1000Pro户外电源还具备USB-C和USB-A快充,USB-C支持100W快充输出,USB-A支持18W快充输出,DC车充接口支持12V10A输出,满足多种设备的户外用电需求。
通过拆解了解到,电小二1000Pro户外电源采用模块化设计,内部由电池模块,MPPT模块,双向逆变模块和直流快充模块组成。其中电池组采用12串8并连接,采用TI德州仪器BQ7694003保护芯片,搭配兆易创新MCU进行通信控制。
双向逆变模块采用基于氮化镓的图腾柱PFC和全桥LLC设计,图腾柱PFC控制器来自NXP恩智浦MC56F82736V,LLC控制器来自TI德州仪器C2000系列TMS320F280049。其中全桥LLC电路采用四颗镓未来G1N65R150TA-N TO220封装氮化镓开关管,导阻为150mΩ。图腾柱PFC快速半桥采用两颗镓未来G1N65R050TB-N TO247封装氮化镓开关管,导阻为50mΩ,均处于行业领先水平。
MPPT模块采用兆易创新MCU控制,搭配两颗亚德诺LT8708双向同步升降压控制器进行DC输入和太阳能输入,为户外电源充电。内置宝砾微PL59011同步降压控制器,用于12V输出降压。直流快充模块采用智融科技SW2303协议芯片搭配MPS MP9928同步降压控制器,USB-A采用英集芯IP6525T,低压开关管全部来自英飞凌。
户外电源内部采用多个风扇加速空气流通,带走充放电时产生的热量。内部采用金属框架固定,稳定牢靠,电池组采用框架固定,结构可靠。氮化镓双向逆变模块显著减小了开关损耗,降低散热需求,提高转换效率,提升产品的整体竞争力。整个设计用料比较足,EMI达到Class B要求,保证了品质,提升了用户体验。
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