CN106382183B - 一种波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波浪能发电装置，属于发电技术领域。本波浪能发电装置，包括浮体，浮体的四个角处均设有活塞缸，活塞缸包括活塞、缸体和活塞杆，活塞把缸体的内腔分隔为液体腔和气体腔，活塞杆的上端端部和活塞固连，活塞杆下端端部设有调节板，位于浮体对角上的两个活塞缸的液体腔和气体腔分别通过通过液体管和气体管连通，浮体的下侧面的中部固连有固定环，固定环通过固定绳索和定位锚连接，液体管上设有当液体管中的液体流动时能够产生电能的发电装置一，气体管上设有当气体管中的气体流动时能够产生电能的发电装置二，浮体的内腔中还设置有能够利用波浪能发电的波浪发电机构。本发明具有工作平稳，可以利用波浪能发电、绿色环保等优点。

Description

一种波浪能发电装置
技术领域
本发明属于发电技术领域，涉及一种波浪能发电装置。
背景技术
海洋约占地球表面积的71％，人类不仅在远洋运输上需要海洋，在淡水资源日益匮乏的今天更是将更多的目光投向海洋。海洋中包括大量的波浪能、潮流能、温差能等可再生能源。据统计全世界可再生的海洋能蕴藏的总量约为七百六十多亿千瓦。可见海洋中能量的存储量和其所具有的开发潜能十分惊人。其中波浪能与类似风能和太阳能等一些比较容易提取和利用且技术趋于成熟、商业化程度比较大的可再生能源相比，虽然现阶段对波浪能开发和利用的程度还没有那么广泛，但其仍具有一些其他可再生能源所不具备的特殊的优势。波浪能不仅能源分布十分广泛，而且其平均能量密度也远大于太阳能和风能，约为太阳能的200倍，风能的50倍，由此可见其能量密度十分巨大。
但是由于波浪能具有强烈的随机性、吸收波浪能的载体输入的功率很不稳定，甚至是间歇突变的，所以常常会给能量转换系统带来了极大地冲击，从而导致能量转换系统损坏，造成经济损失。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种波浪能发电装置，本波浪能发电装置要解决的技术问题是：利用波浪能发电并且有效地减小波浪对发电装置所带来的冲击，使发电装置工作平稳。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种波浪能发电装置，包括具有中空内腔的浮体，所述浮体的水平截面呈矩形，所述浮体的四个角处均设置有活塞缸，所述活塞缸包括活塞、缸体和活塞杆，所述缸体具有内腔，所述活塞设置在缸体的内腔中，所述活塞把缸体的内腔分隔为液体腔和气体腔，所述液体腔位于缸体内腔的上端，所述气体腔位于缸体内腔的下端，所述活塞杆活动设置在缸体的下端，所述活塞杆和缸体之间密封设置，所述活塞杆的上端位于气体腔中并且端部和活塞的下侧面固连，所述活塞杆的下端位于缸体外并且端部设置有调节板，位于浮体对角上的两个活塞缸的液体腔通过液体管连通，位于浮体对角上的两个活塞缸的气体腔通过气体管连通，所述液体腔和液体管中充满液体，所述气体腔和气体管中充满气体，所述浮体的下侧面的中部固连有固定环，所述固定环通过固定绳索和定位锚连接，所述液体管上设置有当液体管中的液体流动时能够产生电能的发电装置一，所述气体管上设置有当气体管中的气体流动时能够产生电能的发电装置二，所述浮体的内腔中还设置有能够利用浮体的晃动进行发电的晃动发电机构。
本发明的工作原理是这样的，定位锚抛在海底，本波浪能发电装置通过固定绳索和浮体连接，所以本波浪能发电装置只能在固定绳索所限制的范围内浮动，当本波浪能发电装置在波浪的冲击下晃动时，位于浮体对角上的两个活塞缸，其中一个活塞缸相对于水面位置下降，另外一个活塞缸相对水面位置上升，位置下降的活塞缸中的活塞杆所连接的调节板的下侧面就会受到水的向上作用力，调节板推动活塞向上运动，位置上升的活塞缸中的活塞杆所连接的调节板的上侧面就会受到水的向下作用力，调节板推动活塞向下运动，所以位置下降的活塞缸的液体腔中的液体被液体管输送到位置上升的活塞缸的液体腔中，此时发电装置一工作产生电能，位置上升的活塞缸的气体腔中的气体通过气体管被输送到位置下降的活塞缸的气体腔中，此时发电装置二工作产生电能，并且位置下降的活塞缸中的液体减少，气体增加，位置上升的活塞缸中液体增加，气体减少，这样可以迫使位置下降的活塞缸和位置上升的活塞缸在液体重力和调节板的助力作用下均受到反向作用力，有利于减小海浪对浮体的冲击，从而减小浮体的震动幅度，保证本波浪能发电装置较平稳的工作；
另外浮体在波浪能的作用下，浮体会产生晃动，此时晃动发电机构可以产生电能，从而提高本波浪能发电装置的发电效率。
具体来说，所述液体腔和液体管中的液体是淡水，淡水腐蚀性小，不会污染环境，所述气体腔和气体管中的气体是空气，空气不会污染环境，成本低。
作为优选，所述缸体的横截面呈圆形，所述活塞杆和缸体同轴设置。
上述的一种波浪能发电装置中，所述浮体的内腔中从上往下分别水平设置有隔板一和隔板二，所述隔板一和隔板二把浮体的内腔分隔为上隔腔、发电舱和下隔腔，所述液体管和发电装置一设置在上隔腔中，所述气体管和发电装置二设置在下隔腔中，所述晃动发电机构设置在发电舱中。这样设计可以避免液体管、气体管、发电装置一和发电装置二直接和外接环境接触，可以避免被海浪拍打而损坏也可以避免被海水腐蚀，提高使用寿命，另外隔板一和隔板二形成独立的发电舱，使得发电装置一、发电装置二和晃动发电机构相互之间相互独立互不干涉，在液体管13漏液体或者气体管漏气等情况下，都不会影响晃动发电机构的工作，从而提高本波浪能发电装置的可靠性。
上述的一种波浪能发电装置中，所述晃动发电机构包括固定柱、安装块和磁铁，所述发电舱的内壁上设置有发电线圈，所述固定柱竖直设置并且上端固定在隔板一的下侧面上，下端固定在隔板二的上侧面上，所述固定柱上转动设置有转动环，所述安装块固定在转动环的外壁上，所述安装块上固定有磁铁。浮体的晃动会使得安装块绕着固定柱发生摆动，安装块的摆动会使得设置在安装块上的磁铁的磁场发生变化，使得发电线圈切割磁感线产生电能。
上述的一种波浪能发电装置中，所述固定柱的外壁上设置有环形的固定凹槽，所述固定凹槽和固定柱同轴设置，所述转动环通过轴承设置在固定凹槽内。转动环通过轴承设置在固定凹槽内，可以使得转动环的转动更加顺畅、可靠。
上述的一种波浪能发电装置中，所述发电装置一包括密封箱一、转轴一、发电叶轮一和发电机一，密封箱一的横截面呈矩形，所述液体管和密封箱一的两相对侧壁连通，所述转轴一转动设置在密封箱一的另外两相对侧壁上，所述发电叶轮一设置在转轴一上，所述转轴一的一端伸出密封箱一的侧壁和发电机一的输入端固连，该转轴一和密封箱一的侧壁之间密封设置，所述发电机一通过支架一设置在密封箱一的外壁上。
浮体在海浪的作用下会不断的发生波动，浮体的波动会导致设置在浮体四个角落上的活塞缸的位置发生变化，位于浮体对角上的两个活塞缸位置变化时，液体管中的液体就会发生流动，流动的液体可以作用到发电叶轮一上从而带动发电叶轮一发生转动，发电叶轮一带动转轴一转动，转轴一带动发电机一的输入轴转动而发电，从而实现利用波浪能发电。
上述的一种波浪能发电装置中，所述发电装置二包括密封箱二、转轴二、发电叶轮二和发电机二，密封箱二的横截面呈矩形，所述液体管和密封箱二的两相对侧壁连通，所述转轴二转动设置在密封箱二的另外两相对侧壁上，所述发电叶轮二设置在转轴二上，所述转轴二的一端伸出密封箱二的侧壁和发电机二的输入端固连，该转轴二和密封箱二的侧壁之间密封设置，所述发电机二通过支架二设置在密封箱二的外壁上。
位于浮体对角上的两个活塞缸位置变化时，气体管中的气体就会发生流动，流动的气体可以作用到发电叶轮二上而带动发电叶轮二发生转动，发电叶轮二带动转轴二转动，转轴二带动发电机二的输入轴转动而发电，从而实现利用波浪能发电。
上述的一种波浪能发电装置中，所述安装块呈现扇形，所述磁铁分别固定在安装块的上侧面和下侧面。呈现扇形安装块可以使得安装块的重心远离固定柱，使得在浮体的晃动下可以产生更大的离心力，进而加大安装块的晃动幅度，从而提高发电线圈的发电效率。
上述的一种波浪能发电装置中，所述浮体的上侧面上设置有太阳能电池板。
上述的一种波浪能发电装置中，所述液体管和气体管均为不锈钢管。
上述的一种波浪能发电装置中，所述调节板的形状为圆形。
与现有技术相比，本发明利用其自身的结构特点，可以利用波浪能发电，并且有效地减小波浪对发电装置所带来的冲击，使发电装置工作平稳等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A处的剖视图。
图3是图1中B-B处的剖视图。
图4是图1中C处的放大图。
图5是图2中D处的放大图。
图6是图3中E处的放大图。
图7是转动环和安装块的连接示意图。
图中，1、发电线圈；2、固定柱；2a、固定凹槽；3、安装块；3a、磁铁；3b、轴承；4、转动环；5、太阳能电池板；6、固定环；7、固定绳索；8、定位锚；9、浮体；9a、隔板一；9b、隔板二；9c、上隔腔；9d、发电舱；9e、下隔腔；10、活塞缸；10a、液体腔；10b、气体腔；10c、缸体；10d、活塞杆；10e、活塞；11、气体管；12、调节板；13、液体管；14、发电装置一；14a、密封箱一；14b、发电机一；14c、支架一；14d、转轴一；14e、发电叶轮一；15、发电装置二；15a、密封箱二；15b、发电机二；15c、支架二；15d、转轴二；15e、发电叶轮二。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图7所示，一种波浪能发电装置，包括具有中空内腔的浮体9，所述浮体9的水平截面呈矩形，所述浮体9的四个角处均设置有活塞缸10，所述活塞缸10包括活塞10e、缸体10c和活塞杆10d，所述缸体10c具有内腔，所述活塞10e设置在缸体10c的内腔中，所述活塞10e把缸体10c的内腔分隔为液体腔10a和气体腔10b，所述液体腔10a位于缸体10c内腔的上端，所述气体腔10b位于缸体10c内腔的下端，所述活塞杆10d活动设置在缸体10c的下端，所述活塞杆10d和缸体10c之间密封设置，所述活塞杆10d的上端位于气体腔10b中并且端部和活塞10e的下侧面固连，所述活塞杆10d的下端位于缸体10c外并且端部设置有调节板12，位于浮体9对角上的两个活塞缸10的液体腔10a通过液体管13连通，位于浮体9对角上的两个活塞缸10的气体腔10b通过气体管11连通，所述液体腔10a和液体管13中充满液体，所述气体腔10b和气体管11中充满气体，所述浮体9的下侧面的中部固连有固定环6，所述固定环6通过固定绳索7和定位锚8连接，所述液体管13上设置有当液体管13中的液体流动时能够产生电能的发电装置一14，所述气体管11上设置有当气体管11中的气体流动时能够产生电能的发电装置二15，所述浮体9的内腔中还设置有能够利用浮体9的晃动进行发电的晃动发电机构。
本发明的工作原理是这样的，定位锚8抛在海底，本波浪能发电装置通过固定绳索7和浮体9连接，所以本波浪能发电装置只能在固定绳索7所限制的范围内浮动，当本波浪能发电装置在波浪的冲击下晃动时，位于浮体9对角上的两个活塞缸10，其中一个活塞缸10相对于水面位置下降，另外一个活塞缸10相对水面位置上升，位置下降的活塞缸10中的活塞杆10d所连接的调节板12的下侧面就会受到水的向上作用力，调节板12推动活塞10e向上运动，位置上升的活塞缸10中的活塞杆10d所连接的调节板12的上侧面就会受到水的向下作用力，调节板12推动活塞10e向下运动，所以位置下降的活塞缸10的液体腔10a中的液体被液体管13输送到位置上升的活塞缸10的液体腔10a中，此时发电装置一14工作产生电能，位置上升的活塞缸10的气体腔10b中的气体通过气体管11被输送到位置下降的活塞缸10的气体腔10b中，此时发电装置二15工作产生电能，并且位置下降的活塞缸10中的液体减少，气体增加，位置上升的活塞缸10中液体增加，气体减少，这样可以迫使位置下降的活塞缸10和位置上升的活塞缸10在液体重力和调节板12的助力作用下均受到反向作用力，有利于减小海浪对浮体9的冲击，从而减小浮体9的震动幅度，保证本波浪能发电装置较平稳的工作；
另外浮体9在波浪能的作用下，浮体9会产生晃动，此时晃动发电机构可以产生电能，从而提高本波浪能发电装置的发电效率。
具体来说，所述液体腔10a和液体管13中的液体是淡水，淡水腐蚀性小，不会污染环境，所述气体腔10b和气体管11中的气体是空气，空气不会污染环境，成本低。
作为优选，所述缸体10c的横截面呈圆形，所述活塞杆10d和缸体10c同轴设置。
具体来说，所述浮体9的内腔中从上往下分别水平设置有隔板一9a和隔板二9b，所述隔板一9a和隔板二9b把浮体9的内腔分隔为上隔腔9c、发电舱9d和下隔腔9e，所述液体管13和发电装置一14设置在上隔腔9c中，所述气体管11和发电装置二15设置在下隔腔9e中，所述晃动发电机构设置在发电舱9d中，这样设计可以避免液体管13、气体管11、发电装置一14和发电装置二15直接和外接环境接触，可以避免被海浪拍打而损坏也可以避免被海水腐蚀，提高使用寿命，另外隔板一9a和隔板二9b形成独立的发电舱9d，使得发电装置一14、发电装置二15和晃动发电机构相互之间相互独立互不干涉，在液体管13漏液体或者气体管11漏气等情况下，都不会影响晃动发电机构的工作，从而提高本波浪能发电装置的可靠性。
具体来说，所述晃动发电机构包括固定柱2、安装块3和磁铁3a，所述发电舱9d的内壁上设置有发电线圈1，所述固定柱2竖直设置并且上端固定在隔板一9a的下侧面上，下端固定在隔板二9b的上侧面上，所述固定柱2上转动设置有转动环4，所述安装块3固定在转动环4的外壁上，所述安装块3上固定有磁铁3a。
浮体9的晃动会使得安装块3绕着固定柱2发生摆动，安装块3的摆动会使得设置在安装块3上的磁铁3a的磁场发生变化，使得发电线圈1切割磁感线产生电能。
具体来说，所述固定柱2的外壁上设置有环形的固定凹槽2a，所述固定凹槽2a和固定柱2同轴设置，所述转动环4通过轴承3b设置在固定凹槽2a内。
转动环4通过轴承3b设置在固定凹槽2a内，可以使得转动环4的转动更加顺畅、可靠。
具体来说，所述发电装置一14包括密封箱一14a、转轴一14d、发电叶轮一14e和发电机一14b，密封箱一14a的横截面呈矩形，所述液体管13和密封箱一14a的两相对侧壁连通，所述转轴一14d转动设置在密封箱一14a的另外两相对侧壁上，所述发电叶轮一14e设置在转轴一14d上，所述转轴一14d的一端伸出密封箱一14a的侧壁和发电机一14b的输入端固连，该转轴一14d和密封箱一14a的侧壁之间密封设置，所述发电机一14b通过支架一14c设置在密封箱一14a的外壁上。
具体来说，所述转轴一14d和发电机一14b的输入轴之间还设置有传动机构。
浮体9在海浪的作用下会不断的发生波动，浮体9的波动会导致设置在浮体9四个角落上的活塞缸10的位置发生变化，位于浮体9对角上的两个活塞缸10位置变化时，液体管13中的液体就会发生流动，流动的液体可以作用到发电叶轮一14e上从而带动发电叶轮一14e发生转动，发电叶轮一14e带动转轴一14d转动，转轴一14d带动发电机一14b的输入轴转动而发电，从而实现利用波浪能发电。
具体来说，所述发电装置二15包括密封箱二15a、转轴二15d、发电叶轮二15e和发电机二15b，密封箱二15a的横截面呈矩形，所述液体管13和密封箱二15a的两相对侧壁连通，所述转轴二15d转动设置在密封箱二15a的另外两相对侧壁上，所述发电叶轮二15e设置在转轴二15d上，所述转轴二15d的一端伸出密封箱二15a的侧壁和发电机二15b的输入端固连，该转轴二15d和密封箱二15a的侧壁之间密封设置，所述发电机二15b通过支架二15c设置在密封箱二15a的外壁上。
具体来说，所述转轴二15d和发电机二15b的输入轴之间还设置有传动机构。
位于浮体9对角上的两个活塞缸10位置变化时，气体管11中的气体就会发生流动，流动的气体可以作用到发电叶轮二15e上而带动发电叶轮二15e发生转动，发电叶轮二15e带动转轴二15d转动，转轴二15d带动发电机二15b的输入轴转动而发电，从而实现利用波浪能发电。
具体来说，所述安装块3呈现扇形，所述磁铁3a分别固定在安装块3的上侧面和下侧面。
呈现扇形安装块3可以使得安装块3的重心远离固定柱2，使得在浮体9的晃动下可以产生更大的离心力，进而加大安装块3的晃动幅度，从而提高发电线圈1的发电效率。
具体来说，所述浮体9的上侧面上设置有太阳能电池板5。
浮体9漂浮在海面上，浮体9的上侧面可以被太阳光照射到，太阳能电池板5可以利用太阳能产生电能，使得本波浪能发电装置成为波浪能和太阳能可以同时发电的复合式发电装置。
具体来说，所述液体管13和气体管11均为不锈钢管。不锈钢管不容易生锈，实用寿命长。
具体来说，所述调节板12的形状为圆形。所述调节板12与活塞杆10d的下端脱卸式连接，这样方便更换调节板12。
具体来说，所述发电机一14b、发电机二15b、发电线圈1均通过导线和用电设备或者蓄电设备连接。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、发电线圈；2、固定柱；2a、固定凹槽；3、安装块；3a、磁铁；3b、轴承；4、转动环；5、太阳能电池板；6、固定环；7、固定绳索；8、定位锚；9、浮体；9a、隔板一；9b、隔板二；9c、上隔腔；9d、发电舱；9e、下隔腔；10、活塞缸等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种波浪能发电装置，包括具有中空内腔的浮体(9)，其特征在于，所述浮体(9)的水平截面呈矩形，所述浮体(9)的四个角处均设置有活塞缸(10)，所述活塞缸(10)包括活塞(10e)、缸体(10c)和活塞杆(10d)，所述缸体(10c)具有内腔，所述活塞(10e)设置在缸体(10c)的内腔中，所述活塞(10e)把缸体(10c)的内腔分隔为液体腔(10a)和气体腔(10b)，所述液体腔(10a)位于缸体(10c)内腔的上端，所述气体腔(10b)位于缸体(10c)内腔的下端，所述活塞杆(10d)活动设置在缸体(10c)的下端，所述活塞杆(10d)和缸体(10c)之间密封设置，所述活塞杆(10d)的上端位于气体腔(10b)中并且端部和活塞(10e)的下侧面固连，所述活塞杆(10d)的下端位于缸体(10c)外并且端部设置有调节板(12)，位于浮体(9)对角上的两个活塞缸(10)的液体腔(10a)通过液体管(13)连通，位于浮体(9)对角上的两个活塞缸(10)的气体腔(10b)通过气体管(11)连通，所述液体腔(10a)和液体管(13)中充满液体，所述气体腔(10b)和气体管(11)中充满气体，所述浮体(9)的下侧面的中部固连有固定环(6)，所述固定环(6)通过固定绳索(7)和定位锚(8)连接，所述液体管(13)上设置有当液体管(13)中的液体流动时能够产生电能的发电装置一(14)，所述气体管(11)上设置有当气体管(11)中的气体流动时能够产生电能的发电装置二(15)，所述浮体(9)的内腔中还设置有能够利用浮体(9)的晃动进行发电的晃动发电机构。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体(9)的内腔中从上往下分别水平设置有隔板一(9a)和隔板二(9b)，所述隔板一(9a)和隔板二(9b)把浮体(9)的内腔分隔为上隔腔(9c)、发电舱(9d)和下隔腔(9e)，所述液体管(13)和发电装置一(14)设置在上隔腔(9c)中，所述气体管(11)和发电装置二(15)设置在下隔腔(9e)中，所述晃动发电机构设置在发电舱(9d)中。
3.根据权利要求2所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述晃动发电机构包括固定柱(2)、安装块(3)和磁铁(3a)，所述发电舱(9d)的内壁上设置有发电线圈(1)，所述固定柱(2)竖直设置并且上端固定在隔板一(9a)的下侧面上，下端固定在隔板二(9b)的上侧面上，所述固定柱(2)上转动设置有转动环(4)，所述安装块(3)固定在转动环(4)的外壁上，所述安装块(3)上固定有磁铁(3a)。
4.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述固定柱(2)的外壁上设置有环形的固定凹槽(2a)，所述固定凹槽(2a)和固定柱(2)同轴设置，所述转动环(4)通过轴承(3b)设置在固定凹槽(2a)内。
5.根据权利要求4所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述发电装置一(14)包括密封箱一(14a)、转轴一(14d)、发电叶轮一(14e)和发电机一(14b)，密封箱一(14a)的横截面呈矩形，所述液体管(13)和密封箱一(14a)的两相对侧壁连通，所述转轴一(14d)转动设置在密封箱一(14a)的另外两相对侧壁上，所述发电叶轮一(14e)设置在转轴一(14d)上，所述转轴一(14d)的一端伸出密封箱一(14a)的侧壁和发电机一(14b)的输入端固连，该转轴一(14d)和密封箱一(14a)的侧壁之间密封设置，所述发电机一(14b)通过支架一(14c)设置在密封箱一(14a)的外壁上。
6.根据权利要求5所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述发电装置二(15)包括密封箱二(15a)、转轴二(15d)、发电叶轮二(15e)和发电机二(15b)，密封箱二(15a)的横截面呈矩形，所述液体管(13)和密封箱二(15a)的两相对侧壁连通，所述转轴二(15d)转动设置在密封箱二(15a)的另外两相对侧壁上，所述发电叶轮二(15e)设置在转轴二(15d)上，所述转轴二(15d)的一端伸出密封箱二(15a)的侧壁和发电机二(15b)的输入端固连，该转轴二(15d)和密封箱二(15a)的侧壁之间密封设置，所述发电机二(15b)通过支架二(15c)设置在密封箱二(15a)的外壁上。
7.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述安装块(3)呈现扇形，所述磁铁(3a)分别固定在安装块(3)的上侧面和下侧面。
8.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体(9)的上侧面上设置有太阳能电池板(5)。
9.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述液体管(13)和气体管(11)均为不锈钢管。
10.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述调节板(12)的形状为圆形。
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