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弱电工程UPS电源如何安装？如何配置计算？故障如何处理？
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6 \6 ~% z6 o& b% L& k
0 r7 z( K7 U$ Z% w1 b' S6 _一个典型的数据中心供电系统，由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源、末端配电以及发电机等设备组成。其中，UPS的主要作用，是在市电电源中断、发电机启动之前，确保所带的负载持续供电。" J. V+ U, f( O5 }3 c
3 g6 j1 H0 Z4 V! Q1 ^4 b" L; `5 X x
6 g# ~& D( G& cUPS系统是数据中心供电连续性的重要保障，UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性，同时，在绝大多数数据中心，UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。了解ups是机房建设的重要环节。& X* @' Q7 a0 V. O: P
/ A+ _4 j2 p2 u5 ?/ h+ o本文将详细了解ups常见的四大问题：5 |; m5 c7 I# S, Y& r9 \+ N- X
1、ups的品牌选择
- ]/ c5 l1 G3 R4 `# l, p2、ups的配电计算
, c) s5 h$ @$ F5 o! F3、ups的安装
" P$ F6 g) E3 ^1 r2 W, C. S4、ups的六大故障处理1 u! ]! d+ G: B% r# v
) l; e3 O4 X1 E* u9 \- `一、ups的品牌
3 q4 l' @& u# t* Z0 |/ D7 \9 q
, `7 _; B# M7 }' f5 H( R2 w: o0 Q: z* |ups不间断电源的大小牌子有很多，平时我们在项目中用的比较多主要有下面一些牌子（排名不分先后）。
1 ?7 r* I5 F5 b7 { r" i, L. C8 _) A* B3 p3 ^
8 l8 y% Y7 @& l }
0 u P s& o) x3 e其中山特、艾默生、科华、科士达等牌子我们在项目中经常会看到。当然除了上面这些牌子，动力源、任达、宝星等这些也是不错的，在实际项目中可以根据情况选择使用。0 r; S* _! O6 W2 J6 }4 e2 F
; j9 f3 x5 F2 w- m8 G" k二、ups配置计算
3 Z& @3 \2 P% k# s. D7 ]; u( C. Q; M
+ t) v% F$ q+ `; j. X
( c) o# Y1 G+ L# F$ H对于ups的公式计算，我们在之前曾提到过，算起来比较复杂，很多人也不理解，那么今天我们来了解下简单的计算方法。
2 K z4 j5 `8 ?& M) O+ S+ I
; t2 w) u! L: H1 ^1 p
8 G$ `8 F6 `$ M# d. u( Y
使用时按下列公式计算：1 Z1 T' P5 t+ `0 a0 C
' g, }1 d2 B4 L所需电池容量(Ah)= UPS容量（KVA）×109（Ah.块）/KVA/每组电池块数
1 q2 b1 u' j/ J w
* i$ f2 @( n, m) I8 p
3 C ^* j( S* P3 @6 q# J
* h1 {7 T2 m: } z8 M$ a7 b
' ]: {0 R Q9 j# t- B( Q; W+ v, y8 h! [5 }# C6 R
举例一：- d2 l4 k! @& n/ w+ Z7 T
% }3 Y# z. v( @
例如：对于109Ah•块/kVA设计UPS电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，要求后备时间60min(即1h)。% F, k/ x8 j; M, L) E$ L: W
* R. `# N K& a S- M# c& b8 T0 ]# @6 B6 V
2 U6 Q* {) s+ o6 }( h5 V( o+ y
则所需电池容量为（60min）：. F U7 j4 ]1 s7 |: f- y& \8 l
120kVA×109Ah•块/kVA=13080Ah•块,
G4 u3 T X# ^- V
# R$ l" f$ Z) p$ I+ I7 I4 b( g" n13080Ah•块/32块=409(Ah),! q, H( ~9 q; l; H
# a5 C: N7 i/ o+ c即可选12V，100Ah电池4组(32块/组)。
, e9 _4 `8 p4 f8 f& i J
7 ^$ Q1 t& L" m! ~+ b注意：实际后备时间不足与60min接近。
7 T! C2 @, a" l( M' j6 ]& j; z* r: P S' m6 O7 B
1 ], O* Z6 u/ p" D/ O* E, e3 l: f" G& ~
如果每组33块，则13080/33=396Ah，同样可选12V、100Ah电池4组(33块/组)。2 x4 M) @- H1 T+ m3 v$ b4 E/ a
: D( w$ T* Z% d. |: C6 J3 r注意：33块/组实际后备时间超过60min(超出一点)。
' p% W2 `5 L I, R; d" e+ U
4 m% D4 j) r" T' T1 a) `, J7 b% J% w& ^+ _: ^7 M' [4 H( a, Z0 z& i, c
# |# L* H* M7 d9 T5 H) r1 ^如果要求后备时间为30min时：! j! l, r( F; l9 V2 _
& f1 F3 u/ J3 t2 F$ ]则- p% o6 p" ]1 Q7 e1 w& g" g
2 _5 q) F& H0 F( K
109×120=13080Ah•块
7 V. P2 z5 u% b% A( z9 s ]* Q( V, ]& B/ @* e0 p, G
13080/32=409Ah，
4 x2 g' I" ]2 g5 O0 X1 s' o* }( V& ?, g. b v- v
409/2=205Ah。- ~7 U& H4 Q3 s/ Q
由于电池的放电功率与放电时间不是线性的，即不能只简单除以2，还需乘以修正系数。见下表1，因此205×1.23=252Ah。即可选12V、65Ah电池4组(32块/组)。0 u$ W& J9 K$ D4 p0 y4 ^
6 B7 [0 k/ h' G; r# b2 G" \2 a
+ r/ p* v( N/ B' }$ u
: i" y! }2 O- t/ h注意：实际后备时间超过30min(超出一点)。$ o4 Z- V, |9 S4 Z
2 x- }" _$ O9 w
( L y) M- W$ D Q/ e/ b) @6 b
7 U* R1 g( T; N8 P4 y2 K如果要求后备时间20min时：0 F) G3 l2 |2 U3 I1 ], o! F5 ?, d
5 r" T7 p8 G) o& Z
则409/3=136Ah，还需乘以修正系数，见表1,136×1.41=192Ah，即可选12V、65Ah电池3组(32块/组)。7 `7 N! r) g, W: v# ]+ j/ z! I" q. W
3 S! z7 g, q2 T* _5 ?8 c
注意：实际后备时间超过20min(超出一点)。# f; X8 _. R0 k0 `$ m
6 t- ^6 ]: B/ r7 _% S其它情况，以此类推。
1 @) ?. l0 p0 F1 j' Y. b* U8 @( o# o9 v3 o
) V% y+ f: s. f6 h6 R& Z举列二：1 t8 E k5 D/ B3 ^ u/ j
& w- e( o6 `( z" Y+ ~9 t对于126Ah•块/kVA电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，0 a* ^9 i; R$ G2 p% l# m$ d
9 v( z# Y* a2 O" m% S7 V) X
如果计算时间是一小时以上，要在按上述计算后再除以一个修正系数，见下表。
0 X1 w5 _3 L6 w& `* ]$ W ^
; Y F! q( ]# O; U8 ~
: D; n% N0 R# J7 u( @& G5 B计算方法和需乘以修正系数与前述完全一样。3 S- ~1 X) Y* C$ l( A' v
' H0 M& Z$ [7 E( q
/ Z% l3 Z2 f3 [# r5 F6 j$ F( I' E; v
例如：/ k. ]3 x+ } p* ?6 I
: D7 u( P* F; w2 K1 P: ]: \( ]前例的后备时间是3h：
1 O/ E4 s2 i- ?% e
- M$ e1 J( {3 T! I+ H则126×120=15120Ah•块，6 d; \# H5 h u* W
# G% I7 |0 J/ B8 X& e13080/32=472Ah，
: r; E) Z9 b8 E* N8 C! C) m8 o8 P
0 j2 ]0 z. K/ ~0 q3 Z3 h0 b: [1 {472×3=1417Ah；
0 i- i4 K- N3 k) z0 H! _" E3 D! Q6 R
还需除一个修正系数，1417/1.25=1131Ah。& c- e; u1 Q' q! D1 d
0 D1 v0 b# ^/ S0 p& X4 r3 u* O; H$ K7 H5 J ^( q+ ], w5 l* U r
$ J7 S' q0 p3 W5 V
则需要配置即选12V、300Ah电池4组(32块/组)。( F. P0 x; h2 e
+ U% w4 S2 [4 V1 j
, |# d! F* M4 _$ o
# V3 M( [% V+ R' U( H5 d k/ Y
按照能量守恒原理，以上方法对于三相/单相或单相/单相UPS是一样的。
3 i+ b- ^: z) D7 X r$ c7 W9 G, L5 l" R. a; o
一般中大功率的UPS所配每组电池都是32块；电池并联数最好不要超过4组，以免影响电池组的均流和充电效果。8 C2 d, r+ F! X _
, b, J3 `* ]* |0 r Q5 F. n" \4 ?8 G [
8 v" r) b; C5 h
以上是快捷的估算，不是特别精确。但可以做为参考，要想得到精确的结果，应参照电池厂家给出的电池放电特性。6 z# B. m& w, j" p& X7 Y
& f, {, e( O6 m$ V" a2 O" w三、ups如何安装
! h; A! ^ ?. _+ @) M
. Y, E7 k3 C8 Q& @/ y对于ups的安装，一般厂家都会提供安装标准与连接示意图。
2 L# u9 G* E. C/ H6 q4 j# @( n, ~% G4 l- W# E: W
一般ups的安装顺序如下：7 Y3 j7 V1 }, U# B: q
- ~2 H' u0 K- g% D! S) y1、 到现场先确定UPS、电池柜的安装位置。; N7 C' R) \/ B& [% d G6 E9 Y
; v( w& E6 ]7 { j2 b' o
2 z; G- s5 ^- |1 h
8 O% s* x* X6 ?# d/ _" H2、 安装电池连接线。
' K6 o: ]+ R8 ]0 l- y
, Z$ l: h0 k. ]% aA、确定电池开关所在的位置，确定电池在电池柜中的正负极方向，安装好电池柜上的空气开关和接线端子。# J& s/ S' c+ z9 d; T) k2 J, Y5 r) b
* g9 Y7 [% p4 o( CB、开始电池线的连接、将电池的正极连接到空气开关上。% r* I% _3 M7 F5 h% h
' P" ^% q3 B! n5 H* y
C、从下一层到上一层的电池线要用胶布包好，防止意外碰到短路，检查螺栓的拧紧情况。
, v1 V0 K) u$ e0 ]4 J9 ^, u% n# {& E' C# h$ Y
D、最后留出的正负极分清楚，防止接错，正极从空气开关上接至连接端子，负极直接从电池的负极接线柱接至接线端子上。+ l+ `" E. X. q" Q2 o2 g' @# D
# c1 ^3 p& a1 ~( S) ^5 R5 ?
E、查看电池柜里有没有无关的东西。
, N# i4 t$ O! O! D
9 @; N/ r# i0 ?4 T# m& ]9 h! h2 gF、从电池柜将电池线连接到主机之前，用万用表测量电池的电压，并检查正负极出线有没有接反。
7 E2 q: ^: {; ]* S H; |5 V8 m9 J& `6 G9 g$ R5 L x. e* Q
w* t/ I+ O R8 Z6 [; L T) o( N! U4 s& ~+ R
3、主机的安装接线
8 d, d! t- O8 g
8 H! X3 i2 ^) z A、正确的连接UPS的输入、输出以及电池柜到主机之间的电池连线。
, p6 |9 k5 D2 G
4 t& E% N0 y# m2 y0 S3 t; |1 P+ g4 A# J B、用万用表测量主机接线端子上的连接线有没有短路的现象。6 B. r: Z+ o# ? G5 G8 X
/ I5 p/ ?( h$ e+ }* m |6 x
C、断开主机上的市电输入、输出、电池的开关，分别合上配电柜的输入开关、电池柜柜上的电池开关，测量电压是否异常。 @4 U }) T) K" ^* z* X5 T
* C8 J6 V! \, v5 \; C- s- b
7 l* M6 J" {/ [% H( z5 X/ W- D/ u1 I; J4 P( e! H: D0 Z: Z
4、主机的开机: o8 b% M5 D% E+ A7 x% r l1 B
, Y) h0 A! S$ S7 |2 V$ @2 \8 _以上的步骤全部确认正常之后，按照开机流程步骤开机，进行市电、电池的转换，测量输出电压是否异常) A: l1 K' t" P9 h7 {; j6 c
& V" ^8 O& n; J! I2 L+ Y. w
9 H0 D" ~) j& o. f6 y/ m' B9 X$ k h! ~. ?3 ?2 _! M' {4 x
5、接入负载，看带载是否正常
7 I! C2 |- f& t! t+ O8 f! n3 v
9 A8 N- I% x5 ]0 b V( J! }UPS及设备安装完毕并通电开始调试。0 _: f7 ?2 B/ e; n+ T' m! ^6 n
1 F' B1 N( d. Z& m3 a1 S
' _& a# T; O$ v: U L1 a) X2 ~0 m" V, c4 W
8 c1 Y* C% g3 k e! C- Z+ E
* P( V' }" Z) I* Q四、ups常用六大故障处理- m& N. j+ ~6 G4 t ~
- X& i8 L) d+ L' y1 |3 y" A( i9 e# a$ O2 k' a3 `/ M8 j# q
- c7 Z5 M& c2 B- |1 C9 F& c/ {1、市电有电时，UPS出现市电断电告警 ?7 z$ f1 U2 F* w( Q8 b) K% l& }
9 L5 [# e" [- Y4 k# ]
可能原因：" `* C2 i" r3 a3 C5 h1 _ g
8 Q; U, W' g# W4 [) ?( d6 O4 Z
市电输入空开跳闸；
9 U2 E j4 C# P+ r8 a9 D( n; ^! r. I. s9 l4 B
输入交流线接触不良；
, f4 @2 W% K, Y% _$ ` S' X; r7 F
" a8 B6 o' o/ k市电输入电压过高、过低或频率异常；
- _9 R7 m) u- ]9 ]9 o2 f6 U( X% @
UPS输入空开或开关损坏或保险丝熔断；! o; H/ \1 C7 N
. F# c _8 w: Y1 l3 c; w, d/ hUPS内部市电检测电路故障。
# \5 }6 `3 w! L7 p6 o. B$ C" l* u
7 Z( R, M0 O% X( ]* q9 G
0 e# k* |% X' _1 I4 J" b8 Z& B! b- E8 T- F% e* ^
处理方法% @+ Q7 K( D9 n- ]
2 `; M* {+ p; [; g4 @& y9 J9 v检查输入空开。检查输入线路；2 z* g! Y4 j% A5 g* ? o
- q! U# A$ A, t5 G如市电异常可不处理或启动发电机供电；
; J; w) \* \5 k8 O7 T' P2 l" i0 [5 D/ V' R6 x6 B
更换损坏的空开、开关或保险丝；! W6 ~$ r0 j. p" J" v' O
1 T. r8 j) m5 b检查UPS市电检测回路。, Z; Y P: }/ O$ x+ ]
D; | Z/ p" g& S5 {" \
+ v( ]- g! ?4 H& q( U; D5 ?
: T" v# g$ O2 M) j& x2、市电正常时，UPS输出正常；市电断电后，负载也跟着断电0 V$ v t, n; F4 e. ?
2 k- Y; O# m$ g+ }
可能原因
4 @6 ~3 s5 w2 H2 w% y. Z0 ~" F9 U% i& A* P2 W
由于市电经常低压，电池处于欠压状态；1 e; C( K- x2 t7 L: o# a
* s! y+ }( s8 c% A- s* @( g
UPS充电器损坏，电池无法充电；$ u z, c* ]# D/ s; l- O3 d
, V3 j/ H/ V' }; j6 C- j电池老化、损坏；
0 j, S# b( t) W; A1 t: i: ^' G" N& Z
4 q4 a( D8 i- ]7 s0 m# G负载过载，UPS旁路输出；
) S3 C: m3 O/ O1 R3 k5 r3 Y6 d! r5 B& H7 k! }5 Z# |! _
负载未接到UPS输出；
T# n( u5 E. l2 p" `2 u: L/ p8 V) |' M* f' s* ]5 }
长延时机型的电池组未连接或接触不良；" |! z2 F, m, ~9 q/ C4 |" A. }
$ x: z0 k, d1 F4 H
UPS逆变器未启动（UPS面板控制开关未打开），负载由市电旁路供电；
( A4 ?! i6 e; E- P$ q
$ ~- m& n2 H$ \' U% }& x2 ^. H+ w逆变器损坏，UPS旁路输出。
! L& X5 i( }: j- ]" K7 X* E$ L2 u/ \. M. ?& \
$ a) e' ]% z# j/ V
9 g' R8 w# y4 {, r: Q$ {$ S
处理方法
/ L, L- i% v* D6 V+ b1 x/ M
2 p; d0 d9 W$ ^# c在市电电压正常时对电池充足电；启动发电机对电池充电；在UPS输入端加稳压器；
( C* S& I$ M1 _& c( A4 y
/ T9 v1 a$ x0 G5 {; A1 Q4 h+ ?2 F) }7 K2 A4 Y' K( Y, G
/ x, J* r. B4 ~1 X2 Y) U- m2 }检查充电器。更换电池；2 `* `& D* }9 {) p! i/ x
0 M Y3 @$ M( |3 u减少负载。将负载接到UPS的输出；, `" s9 w+ ?! I J3 e. `! ?: m
% B, n7 |( o& K+ d6 Z& s
检查电池组是否接对、接好；
$ I* {4 w9 p9 r' }4 p$ S* `
0 O& N: H/ [8 L) u: u2 A, F启动逆变器对负载供电（打开面板控制开关）；& \% } P" w% H2 ^8 T7 l
( Q* s' {! G5 g) o" }
检查逆变器。" {4 v; Q% n" x) h. Z; i
% }. w8 s4 M+ P# @
) Y' s( p6 N- x5 j( J
; S8 }* ?4 D' W6 V6 @8 P) A% x
3、UPS无法启动
8 r. y, q5 T9 Y( P- ~- T; v6 i8 Y( j, y7 V9 o# l# p& H
可能原因3 z2 @, A7 D6 w! P e# X% j& g8 R M
- i2 G @; @6 { K/ V2 p) F) |% s5 y
电池长期放置不用，电压低；3 V1 x+ q- F; ^, n
4 w! W( \) V2 o, w7 P/ m2 `输入交流、直流电源线未连接好；$ v5 e( p, i/ ^: y
d2 x7 j( @9 W" ]. l7 X
UPS内部开机电路故障；7 a. d9 ]- I% p( J
8 F+ v, T2 w( @ t
UPS内部电源电路故障或电源短路；7 p7 J" h4 k. C- x
" G' g" n$ ` b% P" K& J, CUPS内部功率器件损坏。4 [/ U& B4 K8 \" n7 C% f/ ~6 c
# y6 T9 N2 |/ Q* D+ Q( F* C' ^0 |, D1 F! R5 @- ], C
) q! L0 { n1 ~处理方法6 E7 u' t6 P) E
' [; G# L, x6 ^4 A1 u将电池充足电；
# ~# t, x) g6 Q* x
' `0 H: [+ w6 p0 F' V8 x检查输入交流、直流线是否接触良好；$ Q8 r5 @& B5 Z! {' _/ W
$ P1 }8 p) J# o- a6 t _7 Q
检查UPS开机电路；
/ w2 C) S+ z7 \$ I3 c# C+ G1 s) y' N# j2 d5 y
检查UPS电源电路；) {7 T/ _: e' f3 w5 o+ ^
. s4 @/ z4 |1 T9 T/ P( z9 o2 {: e2 m检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏。
& q7 |. o) ^! Z% H8 M& z+ J# U3 g9 Q' Z1 z
; W8 h$ @1 J1 w. M
* Y" k f& V& N+ W4 o6 r4、UPS开机时，输入空开跳闸
# r' H) D6 e# \7 X* x
E4 g' V) ^3 T$ b可能原因+ M% H0 c: W, k8 |1 F& y) r+ h
4 `) H. K6 d8 c) Y
输入空开容量太小；$ L7 k, N$ V0 R; \
: W- `4 k* ~+ L2 v' w, j# [
UPS内部短路；) a, Y' ?- ^* E( c" }& l/ b
3 V/ Y0 f4 P" |# D' D* x
UPS内部功率器件损坏；) H8 n) o Z- O) ]# b/ }
# h5 O# ?1 ^! r/ S
用户的市电空开有漏电保护。& x) [# p. T% z5 P4 J
( D2 a, x3 S4 k m \6 X
, l, S9 t* d& P, {" s k2 W. v- t e
处理方法
2 O9 J3 R$ ^2 M7 l; t
8 U; V! e2 Z) r, h更换输入空开；
5 N9 J2 r0 I* Y& X# d- K; Q* H
0 p. Z* k+ a- K3 w) ^; r b检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；$ k# H9 k5 I6 K( R7 H& \
# R/ C6 Q& F- T5 r2 \$ g. Y9 }1 E检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；
' d# Z$ `# {3 n
5 {$ r( L6 r) u% R. a8 x& a更换为无漏电保护的空开。
, H9 b3 o2 C6 t$ v- {6 n1 O3 l$ k; U [* f! V7 c8 n
6 x5 M, g4 B* Y# E5 Q- P# @3 n! \# z0 k8 k2 j# ^5 c& X1 Y- ^
5、UPS在正常使用时突然出现蜂鸣器长鸣告警
+ U. p3 k1 @( M, t$ _7 o- O
* G3 T! G1 x8 V可能原因4 u5 F. `* V$ d/ m. J
0 i/ C9 I1 @; |% \1 }# @2 U! Z
用户有大负载或大冲击负载启动；; o% Z6 J$ G3 T) f
0 u. ^$ O) W6 Q( c
输出端突然短路；' S, ] o/ u: K6 i1 Z) Z# c
3 c7 R) } X% d6 NUPS内部逆变回路故障；
5 [, L& L) c% v( l9 f/ ~1 x
2 o, ~/ _ {7 C/ b0 D% JUPS保护、检测电路误动作。
3 A! T4 Z) T1 `/ z( X) A5 o9 K4 S0 _% X8 S
; r# s/ X8 u' `
3 d4 |5 j- }7 d" {
处理方法. u+ s2 K% \ F2 V) a
$ ?2 C1 }* W9 ^8 G! J- z. j0 F
负载投入时按先大后小的顺序；增大UPS的功率容量；& J( R: ~) e0 S6 C" X. L0 L: z- K" K
: d! d% X, L4 m: l检查UPS的输出是否短路；, Y% l; P' P8 {$ J2 ]4 X% R3 X
$ I4 b( e( t7 d; M0 V检查UPS逆变器。检查UPS内部控制电路。4 W- D* T+ s+ F$ x0 \' O" s0 ] L
0 o4 e' ~" U. Y* ]7 E' ?
+ R3 l) _1 M7 W/ ~, [. f' f# y5 E+ W% R4 ]5 D# |
6、UPS工作正常但负载设备异常
* T7 x' j3 J$ S# G" a/ N2 Q1 |: `; ~+ b- [( [/ O' x
可能原因
1 C5 h7 [9 w k* o
7 g6 x0 w6 x1 T9 q) N; M# N+ MUPS输出零地电压过高；
4 T+ L: g* _. t: V9 v' l4 F; @. H- K7 o9 J
UPS地线与负载设备地线没接在同一点上；" S( i2 k2 R |1 y
/ L5 S) v' C8 H, F
负载设备受到异常干扰。$ Q, d1 Y8 F( w* s6 }+ N- A
. r; z. V/ g" F' @; R; x/ w
+ a; k9 O( w4 Y5 ^1 U, P9 a
1 T% ]) a. f9 O6 T
处理方法 \, v- c$ J- M# ?$ J! Q
& y- Z6 \& `/ X# F检查UPS接地，必要时可在UPS的输出端零地间并一个1-3KΩ电阻；
) d% `) Z/ A6 V' |/ Z! Z n) o4 k/ t, p* A j
将UPS地与负载地接到同一个点上；' x5 y5 o# b& [3 w* A
$ Z# T: n2 }8 w8 j# g4 n重新启动负载设备。 |
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发表于 2006-2-1 07:22:00
