태양광 발전 vs 태양열 발전
조금맥 교양사아
글로벌 태양 에너지 패러다임의 전환: 태양광 및 태양열 발전의 기술적 비교와 중국의 전략적 전개 및 미래 전망
2025년 중국 작가 고만의 동명소설을 텐센트에서 만들어서 최단시간 아이돌 드라마 시청률 기록(웨이보에서 25.2억 조회수와 더우인에서 119.8억 조회를)을 깨고 대박이난 중국 드라마 교양사아(Shine on me, 태양은 나처럼 빛난다)에서는 재벌 할아버지의 외손자이고 신경외과 의사였던 남주인공(송위룡)이 불의의 교통 사고로 손을 다친 후 여주인공(조금맥)과 같이 태양광 회사에서 일하는 것으로 나오고 중국 태양광 산업을 홍보하기 위한 중국 굴기적인 이야기들이 많이 나옵니다. 또한 동북 공정으로 예민한 장백산 스키장에서의 이야기도 나오고, 드라마 내에서 중국과 베트남이 분쟁 중인 남중국해를 중국 영해로 표시한 지도가 노출되어 베트남에서 방영 중단 조치되기도 하였습니다. 특히 25화에서는 중국 태양광 최고라는 내용이 나오는데 그래서 조사해 보았습니다.
물론 대한민국 드라마에서도 태양광 이야기는 나옵니다.
다만 중국의 태양광은 그 규모에서 타의 추종을 불허하지요
전 지구적인 기후 위기 대응과 에너지 안보 확보라는 이중 과제 속에서 태양 에너지는 가장 핵심적인 재생 가능 에너지원으로 부상하였다. 태양 에너지를 전력으로 변환하는 방식은 크게 태양광(Photovoltaic, PV) 발전과 태양열(Concentrated Solar Power, CSP) 발전으로 구분되며, 이 두 기술은 물리적 작동 원리, 경제적 구조, 그리고 전력망에서의 역할 측면에서 근본적인 차이를 보인다.1 특히 세계 최대의 에너지 소비국이자 탄소 배출국인 중국은 이 두 기술을 결합하여 자국의 에너지 구조를 근본적으로 개편하려는 야심 찬 계획을 실행하고 있다.3 본 보고서는 태양광과 태양열 발전의 기술적 메커니즘을 상세히 비교 분석하고, 중국의 발전 현황과 공급망 지배력, 그리고 2060년 탄소 중립을 향한 장기적 로드맵을 심층적으로 조사하여 제시한다.
1. 태양광 및 태양열 발전의 기술적 메커니즘과 기본 원리
태양광 발전과 태양열 발전의 가장 근본적인 차이는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 물리적 경로에 있다. 태양광은 '빛'을 직접 전기로 변환하는 직접 방식인 반면, 태양열은 '열'을 모아 증기를 발생시켜 터빈을 돌리는 간접 방식이다.2
1.1 태양광 발전(PV)의 물리적 기초
태양광 발전은 반도체 물질의 광전효과(Photoelectric Effect)를 이용한다. 태양광 패널을 구성하는 실리콘 등의 반도체 셀에 태양광의 광자(Photon)가 충돌하면 전자-정공 쌍이 생성되며, 이때 발생하는 전자의 흐름이 전류를 형성한다.2 이 과정은 가동 부위가 없는 고체 상태(Solid-state)에서 이루어지므로 유지보수가 간편하고 시스템의 신뢰성이 매우 높다.1 태양광은 직사광뿐만 아니라 구름에 반사된 산란광(Diffuse light)에서도 전력을 생산할 수 있어 지리적 제약이 상대적으로 적다.1
1.2 태양열 발전(CSP)의 열역학적 기초
반면 태양열 발전은 거울이나 렌즈를 사용하여 태양 에너지를 좁은 수열기(Receiver)에 집중시킨다. 이 집중된 에너지는 수열기 내부의 열전달 매체(HTF)를 고온으로 가열하며, 이 열에너지는 열교환기를 통해 증기를 생산하는 데 사용된다.5 최종적으로 생성된 고온·고압의 증기는 기존의 화력 발전소와 유사한 증기 터빈을 구동하여 전력을 생산한다.2 이러한 특성 때문에 태양열 발전은 직접 일사량(Direct Normal Irradiance, DNI)이 높은 건조 지역에서만 경제성을 확보할 수 있다.1
아래 표는 2025년 기준 두 기술의 주요 기술적 특성을 비교한 것이다.
2. 에너지 저장 및 계통 안정성 측면에서의 비교
태양 에너지 기술의 가장 큰 과제는 간헐성(Intermittency)이다. 해가 지거나 구름이 끼면 전력 생산이 중단되기 때문이다. 태양광과 태양열은 이 문제를 해결하는 방식에서도 뚜렷한 차이를 보이며, 이는 전력망 운영에 있어 서로 다른 가치를 제공한다.1
2.1 배터리 에너지 저장(BESS)과 열 에너지 저장(TES)
태양광 발전은 전력을 생산한 즉시 소비하거나 별도의 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)에 저장해야 한다. 현재 가장 널리 사용되는 리튬 이온 배터리는 응답 속도가 매우 빠르고 효율이 85-95%에 달하지만, 대규모 장시간 저장 시 비용이 급격히 상승하고 수명에 따른 성능 저하(Degradation) 문제가 존재한다.1
태양열 발전은 '열' 상태에서 에너지를 저장하는 열 에너지 저장(TES) 방식을 사용한다. 주로 질산나트륨()과 질산칼륨() 혼합물인 용융염(Molten Salt)을 사용하며, 이 용융염은 단열된 대형 탱크에서 수 시간에서 수십 시간 동안 열을 유지할 수 있다.1 TES의 가장 큰 장점은 전기로 변환하기 전 단계인 열 상태에서 저장하기 때문에 저장 비용이 BESS보다 훨씬 저렴하며, 8시간 이상의 장시간 저장이 필요한 경우 경제적 우위가 뚜렷하다는 점이다.2
2.2 계통 관성과 주파수 조정
현대 전력망에서 가장 중요한 요소 중 하나는 회전 관성(Inertia)이다. 전통적인 석탄 및 원자력 발전소는 거대한 터빈이 회전하며 물리적 관성을 제공하여 전력망의 주파수를 안정시킨다. 태양광 발전은 인버터를 통해 전력을 공급하므로 이러한 물리적 관성이 결여되어 있으며, 재생 에너지 비중이 높아질수록 전력망의 취약성을 증대시킨다.1
반면 태양열 발전소는 증기 터빈과 동기 발전기(Synchronous Generator)를 사용하므로 기존 화석 연료 발전소와 동일한 회전 관성을 제공한다.7 이는 태양열 발전이 단순한 에너지원을 넘어 전력망의 안정성을 유지하는 인프라로서의 역할을 수행함을 의미한다. 중국의 정책 당국이 태양열 발전을 재생 에너지 기지의 '안정화 장치'로 간주하는 이유가 바로 여기에 있다.7
3. 경제성 분석: 비용 구조와 시장 경쟁력
태양광 발전은 지난 10년간 경이로운 비용 절감을 달성하며 가장 저렴한 전력원이 되었지만, 태양열 발전은 여전히 높은 초기 자본 투자(CAPEX)와 기술적 복잡성으로 인해 고비용 구조에 머물러 있다.1
3.1 균등화발전비용(LCOE)의 격차
2025년 기준, 유틸리티 규모 태양광 발전의 LCOE는 kWh당 약 $0.035 수준으로 하락하였다. 반면 열 저장 장치를 포함한 태양열 발전의 LCOE는 kWh당 $0.10에서 $0.118 사이로 추산된다.1 태양광에 4시간 용량의 배터리를 추가하더라도 LCOE는 $0.045-$0.065 수준으로, 여전히 태양열보다 가격 경쟁력이 높다.1
태양광의 저렴한 비용은 모듈의 대량 생산과 설치의 모듈화(Modularity) 덕분이다. 주거용 옥상부터 대규모 발전소까지 유연하게 확장이 가능하며 개발 기간도 15-48개월로 짧다.1 반면 태양열 발전은 최소 50MW 이상의 규모가 되어야 경제성이 확보되며, 복잡한 기계 시스템과 터빈 설치로 인해 개발에 48-108개월이 소요된다.1
3.2 장시간 저장의 가치
단순한 kWh당 생산 비용을 넘어, 전력 수요가 높은 야간에 전력을 공급할 수 있는 '급전 가능성(Dispatchability)'의 가치를 고려하면 태양열의 경제적 평가는 달라진다. 태양 에너지 비중이 30%를 초과하는 전력망에서는 장시간 저장이 가능한 태양열 발전이 전체 시스템 비용을 최대 65%까지 절감할 수 있다는 연구 결과가 있다.6 이는 피크 시간대의 높은 전력 가격을 고려할 때 태양열 발전이 충분한 수익성을 확보할 수 있음을 시사한다.8
4. 중국의 태양광 발전 현황: 테라와트(TW) 시대의 개막
중국은 전 세계 태양광 산업의 생산과 설치 모든 측면에서 압도적인 지배력을 행사하고 있다. 2025년 상반기, 중국은 세계 최초로 누적 태양광 설치 용량 1,000 GW(1 TW)를 돌파하는 이정표를 세웠다.3
4.1 설치 용량의 폭발적 성장
2024년 한 해 동안 중국이 새로 설치한 태양광 용량은 277 GW에 달하며, 이는 미국의 누적 설치 용량의 두 배가 넘는 수치이다.11 2025년 말까지 중국의 누적 태양광 용량은 1,300 GW에 도달할 것으로 예상되며, 2030년에는 2,500 GW를 넘어설 것으로 전망된다.3
중국 태양광 설치의 특징은 '집중식 발전소(Centralized)'와 '분산형(Distributed)'의 병행 발전이다. 2024년 신규 설치 용량 중 60%는 고비 사막과 같은 대규모 기지에 건설된 집중식 발전소이며, 나머지 40%는 공장 옥상이나 주거용 건물에 설치된 분산형 발전이다.11 특히 네이멍구 지역의 '태양광 만리장성(Great Solar Wall)' 프로젝트는 단일 지역에서 수십 GW의 전력을 생산하여 베이징 등 대도시로 송전하는 거대 인프라의 상징이 되었다.13
4.2 기술 고도화와 N-Type의 주류화
중국 기업들은 단순한 규모의 경제를 넘어 기술 혁신에서도 앞서 나가고 있다. 2025년은 기존 P-Type PERC 셀에서 차세대 N-Type 기술로의 전환이 완료되는 해로 기록될 것이다.
TOPCon 기술은 N-type 웨이퍼를 기반으로 터널 산화막을 형성하여 전자 재결합 손실을 최소화한 방식으로, 2025년 기준 양산 효율이 26%를 돌파하였다.15 징코솔라(JinkoSolar), 트리나솔라(Trina Solar) 등 중국의 선도 기업들은 80% 이상의 시장 점유율을 바탕으로 글로벌 표준을 주도하고 있다.18
4.3 글로벌 공급망 지배력과 수출 트렌드
중국은 전 세계 폴리실리콘의 80%, 웨이퍼의 98%, 셀의 92%를 생산한다.20 그러나 최근 각국의 보호무역주의 강화로 인해 완성품인 모듈 수출은 정체된 반면, 중간재인 셀과 웨이퍼의 수출 비중이 40% 이상으로 급증하고 있다.20 인도와 같은 신흥국들이 자국 내 모듈 공장을 세우면서 중국산 고효율 셀을 대량으로 수입하고 있기 때문이다.20 또한 중국 기업들은 미국의 인플레이션 감축법(IRA) 등에 대응하기 위해 동남아시아, 중동, 심지어 미국 현지에 공장을 설립하는 '글로벌 제조 네트워크'를 구축하고 있다.18.
5. 중국의 태양열 발전 현황: 전략적 안정화 장치로서의 재조명
중국 정부는 태양광 발전의 가변성을 보완하기 위해 태양열 발전을 국가 에너지 안보의 핵심 요소로 육성하고 있다. 2025년 기준 중국은 태양열 발전 분야에서도 세계에서 가장 활발한 시장으로 부상하였다.10
5.1 2030년 15 GW 로드맵
2025년 12월, 중국 국가발전개혁위원회(NDRC)와 국가에너지국(NEA)은 '태양열 발전의 대규모 개발 촉진에 관한 의견'을 발표하며 2030년까지 누적 설치 용량 15 GW 달성 목표를 제시하였다.7 이는 현재의 1.74 GW 수준에서 약 10배 가까이 성장시키겠다는 야심 찬 계획이다.7
중국의 전략은 단독 태양열 발전소보다는 태양광·풍력·태양열이 결합된 '멀티 에너지 보완 기지(Multi-energy complementary bases)'를 건설하는 것이다.8 이러한 하이브리드 프로젝트에서 태양열 발전은 낮 동안의 과잉 생산된 전력을 저장하고, 야간이나 풍속이 약한 시간대에 안정적인 기저 부하를 제공하는 역할을 수행한다.7
5.2 기술 방식과 지역적 분포
중국 태양열 시장은 기술적으로 타워(Tower) 방식이 70% 이상을 차지하며 주도하고 있다.21 타워 방식은 수천 개의 거울(헬리오스탯)이 중앙의 높은 타워에 빛을 집중시키는 방식으로, 파라볼릭 트로프(Trough) 방식보다 높은 온도(560°C 이상)를 구현할 수 있어 열 저장 효율이 뛰어나다.8
칭하이 지역의 350MW급 대용량 타워 발전소는 세계 최대 규모의 단일 유닛 설비로, 14시간 이상의 열 저장 용량을 갖추고 있다.8 이러한 대형화 프로젝트를 통해 중국은 태양열 발전 비용을 1세대 시범 사업 당시의 절반 수준인 kWh당 0.55위안까지 낮추는 데 성공하였다.8
5.3 기술 혁신과 국산화
중국의 태양열 발전 공급망은 이제 90% 이상 국산화되었다.23 핵심 기업인 코신 솔라(Cosin Solar) 등은 '저위치 용융염 탱크'와 '단축 펌프' 솔루션을 개발하여 시스템의 신뢰성을 높이고 건설 비용을 대폭 절감하였다.8 또한 세계 최초로 '선형 프레넬(Linear Fresnel) 전체 시스템 시뮬레이터'를 개발하여 운영 효율을 최적화하고 있으며, 20MW급 고압 용융염 전기 히터를 통해 전력망의 잉여 전력을 열로 변환해 저장하는 기술(Power-to-Heat)을 상용화하였다.8
6. 전력 계통의 도전과 인프라 혁신
중국의 재생 에너지 급증은 송전망의 병목 현상과 전력 생산-소비의 지리적 불균형이라는 심각한 문제를 야기했다. 에너지가 풍부한 서부 지역에서 생산된 전력을 인구가 밀집된 동부 연안으로 보내기 위한 '에너지 고속도로' 구축이 시급한 상황이다.25
6.1 출력 제한(Curtailment)의 심화
2025년 상반기 중국의 전국 평균 태양광 출력 제한율은 6.6%로, 전년도의 3.9%에 비해 눈에 띄게 상승했다.25 특히 인프라가 부족한 티베트 지역은 33.9%, 칭하이 지역은 15.2%의 전력이 생산되고도 전력망에 수용되지 못하고 버려지고 있다.25 중국 정부는 이 문제를 해결하기 위해 기존의 '설치 위주' 정책에서 '계통 통합 및 소비 위주' 정책으로 전환하고 있다.25
6.2 초고압(UHV) 송전망 구축
중국 전력망의 핵심 해결책은 초고압(Ultra-High Voltage, UHV) 송전 기술이다. ±800 kV 이상의 전압으로 수천 킬로미터를 송전하는 UHV 기술은 전력 손실을 최소화하며 대량의 에너지를 수송할 수 있다.26
현재 추진 중인 '네이멍구-베이징·천진·허베이 UHVDC 프로젝트'는 약 24억 달러를 투자하여 700km 길이의 송전 선로를 건설하는 사업이다.26 2027년 완공 시 8 GW의 재생 전력을 베이징의 산업 심장부로 직접 공급하게 되며, 이는 연간 수천만 톤의 이산화탄소 배출을 줄이는 효과를 가져올 것이다.26
6.3 석탄 화력의 유연성 개조
중국은 기존의 막대한 석탄 화력 발전 자산을 재생 에너지의 백업으로 활용하는 '유연성 개조(Flexibility Transformation)'를 병행하고 있다. 석탄 보일러에 용융염 저장 탱크를 결합하여, 재생 에너지 생산이 넘칠 때는 증기를 열로 저장했다가 수요 피크 때 터빈을 돌리는 방식이다.31 안후이성 쑤저우 발전소의 실증 프로젝트는 이러한 '열 저장 + 석탄 화력' 모델이 재생 에너지 수용 능력을 100 MW 이상 향상시킬 수 있음을 입증하였다.31
7. 주요 프로젝트 사례 연구: 태양광 만리장성과 쿠부치 사막의 기적
중국의 태양 에너지 전략을 가장 극명하게 보여주는 사례는 네이멍구 쿠부치 사막에 건설 중인 '태양광 만리장성'이다.13
7.1 태양광 만리장성(Solar Great Wall)
쿠부치 사막의 북단 황하를 따라 약 400km 길이로 조성되는 이 프로젝트는 2030년 완공 시 누적 설치 용량 100 GW를 목표로 한다.13 이는 연간 1,800억 kWh의 전력을 생산할 수 있는 규모로, 베이징 전체의 연간 전력 소비량(약 1,358억 kWh)을 충당하고도 남는 양이다.13
이 프로젝트의 진정한 가치는 에너지 생산과 생태 복원의 결합(Agrivoltaics)에 있다. 태양광 패널이 사막의 뜨거운 햇빛을 차단하고 바람의 속도를 늦춰 토양의 수분 증발을 20-30% 억제한다.33 패널 아래에는 가뭄에 강한 목초와 약용 식물을 심고, 양이나 가축을 방목하여 지역 주민들의 소득을 증대시킨다.14 '죽음의 바다'로 불리던 쿠부치 사막이 푸른 에너지 기지로 탈바꿈하고 있는 것이다.34
7.2 진타 중광(Jinta ZhongGuang) 하이브리드 프로젝트
간쑤성 진타현에 건설된 700MW 규모의 프로젝트는 600MW의 태양광과 100MW의 태양열(타워형)이 결합된 전형적인 중국식 재생 에너지 모델이다.8 9시간 용량의 용융염 저장 시스템을 갖춘 이 발전소는 낮에는 태양광으로 전력을 공급하고, 밤에는 낮 동안 저장한 열로 전력을 생산하여 24시간 연속 발전을 구현한다.8 특히 20MW급 전기 히터를 통해 전력망의 불균형을 즉각적으로 조정하는 '고속 피크 부하 조절' 기능을 갖추고 있다.8
8. 미래 전망: 2030 탄소 정점과 2060 탄소 중립을 향한 길
중국은 2030년 이전에 탄소 배출량을 정점에 도달시키고, 2060년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 '쌍탄(Dual Carbon)' 목표를 설정했다.35.
8.1 2030년 목표: 재생 에너지의 주류화
중국 정부는 2030년까지 풍력과 태양광의 합계 용량을 1,200 GW 이상으로 확보하겠다고 선언했으나, 현재의 성장 속도라면 2025년 말이나 2026년 초에 이 목표를 조기 달성할 것으로 보인다.36 14차 5개년 계획(2021-2025)이 마무리되는 2025년은 전체 전력 소비 중 재생 에너지 비중이 33%를 넘어설 것으로 예상된다.18 태양열 발전 역시 15 GW 로드맵에 따라 기술 표준화와 비용 절감이 가속화되어, 석탄 발전과 경쟁할 수 있는 수준에 도달할 전망이다.7
8.2 2060년 비전: 태양 에너지 중심의 전력 시스템
*중국 에너지 전환 전망 2025(CETO 2025)*에 따르면, 2060년 탄소 중립 시나리오에서 중국의 누적 태양광 용량은 5.5 TW에서 최대 6.5 TW에 달할 것으로 예측된다.38 이는 2024년 말 대비 약 6-7배 성장한 수치이다.
이 거대한 시스템에서 태양광과 풍력은 전체 전력 생산 용량의 77%를 차지하며, 재생 에너지는 전체 믹스의 92%를 구성하게 된다.38 태양열 발전은 대규모 배터리 저장 장치(BESS), 양수 발전(Pumped Hydro), 그린 수소(Green Hydrogen)와 함께 전력망의 유연성을 담당하는 4대 핵심 축으로 자리 잡을 것이다.18
8.3 공급망의 지정학적 변화
중국의 태양 에너지 Dominance는 앞으로도 지속될 것이나, 글로벌 시장의 지형 변화가 예상된다. 각국의 공급망 다변화 요구에 따라 중국 기업들은 '해외 제조 거점'을 더욱 확대할 것이며, 단순한 패널 판매를 넘어 '태양광+저장 장치+스마트 그리드'를 결합한 토탈 솔루션 수출에 집중할 것이다.18 특히 '벨트 앤 로드(Belt and Road)' 국가들을 중심으로 중국의 태양 에너지 기술이 이식되면서 전 지구적 에너지 전환의 중추 역할을 하게 될 것이다.4
9. 결론 및 종합 분석
태양광 발전과 태양열 발전은 상호 배타적인 경쟁 관계가 아니라, 전력망의 경제성과 안정성을 동시에 확보하기 위한 보완적 동반자이다.1 태양광은 파격적인 저비용으로 에너지 공급의 양적 팽창을 주도하며, 태양열은 내재된 열 저장 능력과 물리적 관성을 통해 재생 에너지 중심 전력망의 질적 안정성을 담보한다.2
중국은 이 두 기술의 장점을 극대화하기 위해 거대한 사막 지역을 거점으로 하는 하이브리드 기지 건설과 초고압 송전망 확충에 국가적 역량을 집중하고 있다.8 1,000 GW 시대를 연 중국의 태양광 산업은 이제 N-Type 고효율 시대로 진입했으며, 태양열 발전은 15 GW 로드맵을 통해 전략적 도약을 준비하고 있다.3
결론적으로, 중국의 사례는 재생 에너지로의 전환이 단순한 발전원 교체를 넘어 송전망 인프라, 에너지 저장 기술, 그리고 생태 복원이 결합된 거대한 '시스템 혁명'임을 시사한다. 2060년 6.5 TW 규모의 태양 에너지 시스템을 구축하려는 중국의 행보는 글로벌 기후 목표 달성의 향방을 결정짓는 가장 중요한 변수가 될 것이다.38 이는 다른 국가들에게도 저비용 재생 에너지와 안정적인 계통 운영 사이의 균형점을 찾는 중요한 벤치마킹 모델을 제공한다.
그리고 이제 중국의 뒤를 이어서 인도도 엄청난 속도로 태양광과 태양열 발전에 참여하고 있습니다.
중국은 지구상의 청정 에너지 강국이지만, 또 다른 나라가 그 뒤를 쫓고 있으며 — 그 속도는 훨씬 더 빠르게 움직이고 있습니다 | CNN
참고 자료
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4. China Says It Has Built the World's Largest Renewable Energy System - Nearly 40% of Electricity Now "Green", 3월 5, 2026에 액세스, https://rareearthexchanges.com/news/china-says-it-has-built-the-worlds-largest-renewable-energy-system-nearly-40-of-electricity-now-green/
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6. Concentrated Solar Power (CSP) vs Photovoltaic (PV) - TERLI New Energy Technology Co., Ltd., 3월 5, 2026에 액세스, https://www.terli.net/blog/csp-vs-pv.html
7. China targets 15 GW of CSP in next Five-Year Plan - Official Document - SolarPACES, 3월 5, 2026에 액세스, https://www.solarpaces.org/china-targets-15-gw-of-csp-in-next-five-year-plan-official-document/
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30. Construction of major UHV project gets underway - Ecns.cn, 3월 5, 2026에 액세스, https://www.ecns.cn/m/news/economy/2025-12-31/detail-iheymvap1608646.shtml
31. China's Largest “Thermal Power + Molten Salt Energy Storage” Demo Project Is Now Operational - Repower, 3월 5, 2026에 액세스, https://www.repower.world/news/chinas-largest-thermal-power-molten-salt-energy-storage-demo-project-is-now-operational
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33. Exploring the 'Photovoltaic Great Wall' in China's seventh largest desert - Ecns.cn, 3월 5, 2026에 액세스, http://www.ecns.cn/news/cns-wire/2025-02-18/detail-ihenxmvs7431162.shtml
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