CN110036888A - 一种用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，包括水箱、处理器、注水管、两个导气机构和四个灌溉机构，灌溉机构包括连接管、底板、移动组件、转动组件、圆环和两个灌溉组件，灌溉组件包括喷头、喷管、连接单元和气缸，导气机构包括升降组件、升降板、竖杆、风机和第一超声波测距仪，该用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备通过导气机构带动风机靠近农作物向下抽气，使得农作物的叶片向上，方便喷头喷出的水流打在农作物根部及周围土壤，并通过灌溉机构调节喷头的角度位置，使得喷头喷出水流在农作物根部距周围土壤，便于农作物吸收水分，避免水分蒸发，通过提高了水资源的利用率提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及节水灌溉设备领域，特别涉及一种用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备。
背景技术
节水灌溉是以最低限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是最大限度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的灌溉措施，主要措施有：渠道防渗、低压管灌、喷灌、微灌和灌溉管理制度，实行节水灌溉工程后，可以减少灌溉过程中劳动力配置，滴灌通过局部湿润灌溉，田间土壤疏松，通透气性良好，易溶性肥料、植物生长调节剂和内吸杀虫剂等可随水滴入，可减少中耕、施肥、喷药和锄草等的作业次数和劳动力投入，节省了大量的人力和物力。
现有的节水灌溉装置在进行作业时，由于农作物枝叶的遮挡，大部分水流通常喷洒在农作物的叶片上，导致农作物周围的土壤吸收较少的水分，而叶片上的水滴容易受到太阳光的照射升温蒸发，使得农作物真正吸收的水分大幅度减小，不利用农作物的生产，降低了水资源的利用率，从而导致现有的节水灌溉设备实用性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，包括水箱、处理器、注水管、两个导气机构和四个灌溉机构，所述处理器固定在水箱的下方，所述处理器内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，四个灌溉机构分别位于水箱的下方的四角处，所述注水管固定在水箱的上方，两个导气机构分别位于水箱的两侧；
所述灌溉机构包括连接管、底板、移动组件、转动组件、圆环和两个灌溉组件，所述连接管的底端和底端分别与底板和水箱固定连接，所述连接管与水箱连通，所述移动组件和转动组件分别位于底板的上方和下方，所述移动组件与底板传动连接，所述转动组件与圆环传动连接，所述连接管位于圆环的内侧，两个灌溉组件分别位于圆环的两侧，所述灌溉组件包括喷头、喷管、连接单元和气缸，所述气缸的缸体固定在圆环的外周，所述气缸的气杆与喷头固定连接，所述喷头通过喷管与连接管连通，所述喷管内设有阀门，所述阀门和气缸均与PLC电连接，所述喷管通过连接单元与连接管连接；
所述导气机构包括升降组件、升降板、竖杆、风机和第一超声波测距仪，所述升降组件与升降板传动连接，所述升降板抵靠在水箱上，所述风机通过竖杆固定在升降板的下方，所述第一超声波测距仪固定在升降板的远离水箱的一端，所述风机和第一超声波测距仪均与PLC电连接。
作为优选，为了带动设备移动，所述移动组件包括第一电机、第二电机和两个滚轮，所述第一电机和第二电机均与PLC电连接，所述第一电机固定在底板的下方，所述第二电机固定在第一电机的输出轴上，两个滚轮分别位于第二电机的两侧，所述第二电机与PLC电连接。
作为优选，为了驱动圆环转动，所述转动组件包括若干驱动单元和若干凸齿，所述驱动单元周向均匀分布在连接管的外周，所述凸齿周向均匀分布在圆环的内侧，所述驱动单元包括第三电机和齿轮，所述第三电机固定在底板的上方，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机与齿轮传动连接，所述齿轮与凸齿啮合。
作为优选，为了支撑圆环稳定转动，所述圆环的下方设有若干滑块，所述底板的上方设有环形槽，所述滑块与环形槽相匹配，所述滑块与环形槽滑动连接，所述环形槽为燕尾槽。
作为优选，为了使喷管收缩靠近连接管，所述连接单元包括侧板、弹簧、连接板、连接块和滑轨，所述侧板固定在连接管上，所述连接块固定在连接板的下方，所述连接板通过弹簧设置在侧板的下方，所述弹簧处于拉伸转态，所述喷管穿过连接块，所述滑轨的形状为L形，所述滑轨的两端分别与侧板和连接管固定连接，所述连接板套设在滑轨的竖直部位。
作为优选，为了便于检测喷头周围环境，所述喷头的上方和下方分别设有摄像头和第二超声波测距仪，所述摄像头和第二超声波测距仪均与PLC电连接。
作为优选，为了驱动升降板进行升降移动，所述升降组件包括第四电机、轴承和丝杆，所述第四电机和轴承均固定在水箱上，所述第四电机与PLC电连接，所述第四电机与丝杆的顶端传动连接，所述丝杆的底端设置在轴承内，所述升降板套设在丝杆上，所述升降板的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹。
作为优选，为了避免风机的叶片划伤人们，所述风机的外周设有防护罩，所述防护罩的上方设有通孔，所述防护罩内的底部设有防护网。
作为优选，为了实现设备的节能环保，所述水箱的上方设有光电组件，所述光电组件包括光伏板、支杆和固定单元，所述支杆和固定单元分别位于注水管的两侧，所述光伏板位于注水管的上方，所述支杆的底端固定在水箱上，所述支杆的顶端与光伏板铰接，所述光伏板通过固定单元与水箱连接。
作为优选，为了便于固定光伏板的位置，所述固定单元包括L形杆、下板、上板、套环、固定轴和两个夹板，所述固定轴固定在水箱的上方，所述套环套设在固定轴上，所述上板与套环固定连接，所述下板位于上板的下方，所述下板固定在固定轴上，两个夹板分别抵靠在套环的两端，所述夹板固定在固定轴上，所述L形杆的竖直部位固定在光伏板的下方，所述L形杆的水平部位位于上板和下板之间。
本发明的有益效果是，该用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备通过导气机构带动风机靠近农作物向下抽气，使得农作物的叶片向上，方便喷头喷出的水流打在农作物根部及周围土壤，并通过灌溉机构调节喷头的角度位置，使得喷头喷出水流在农作物根部距周围土壤，便于农作物吸收水分，避免水分蒸发，通过提高了水资源的利用率提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备的结构示意图；
图2是图1的A部放大图；
图3是本发明的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备的转动组件的结构示意图；
图4是图1的B部放大图；
图中：1.水箱，2.处理器，3.注水管，4.连接管，5.底板，6.圆环，7.喷头，8.喷管，9.气缸，10.升降板，11.竖杆，12.风机，13.第一超声波测距仪，14.第一电机，15.第二电机，16.滚轮，17.凸齿，18.第三电机，19.齿轮，20.滑块，21.环形槽，22.侧板，23.弹簧，24.连接板，25.连接块，26.滑轨，27.摄像头，28.第二超声波测距仪，29.第四电机，30.轴承，31.丝杆，32.防护罩，33.防护网，34.光伏板，35.支杆，36.L形杆，37.下板，38.上板，39.套环，40.固定轴，41.夹板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，包括水箱1、处理器2、注水管3、两个导气机构和四个灌溉机构，所述处理器2固定在水箱1的下方，所述处理器2内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，四个灌溉机构分别位于水箱1的下方的四角处，所述注水管3固定在水箱1的上方，两个导气机构分别位于水箱1的两侧；
PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
该节水灌溉设备中，通过灌溉机构对水箱1进行支撑，通过注水管3可方便向水箱1内添加水源，用户利用手机、电脑等遥控装置可向设备发射无线信号，由处理器2内部的天线接收无线信号，将信号传递给PLC，PLC根据信号控制设备运行，通过灌溉机构对土壤进行浇水灌溉，利用水箱1两侧的导气机构进行向下吸气，使得空气向上流动，便于农作物的叶片向上，方便灌溉机构对农作物根部的土壤进行灌溉，避免灌溉时水流落在农作物叶片上，而导致水分的蒸发，通过喷洒在农作物根部的土壤，便于土壤和农作物吸收水分，从而大幅度提高了水资源的利用率。
如图2所示，所述灌溉机构包括连接管4、底板5、移动组件、转动组件、圆环6和两个灌溉组件，所述连接管4的底端和底端分别与底板5和水箱1固定连接，所述连接管4与水箱1连通，所述移动组件和转动组件分别位于底板5的上方和下方，所述移动组件与底板5传动连接，所述转动组件与圆环6传动连接，所述连接管4位于圆环6的内侧，两个灌溉组件分别位于圆环6的两侧，所述灌溉组件包括喷头7、喷管8、连接单元和气缸9，所述气缸9的缸体固定在圆环6的外周，所述气缸9的气杆与喷头7固定连接，所述喷头7通过喷管8与连接管4连通，所述喷管8内设有阀门，所述阀门和气缸9均与PLC电连接，所述喷管8通过连接单元与连接管4连接；
灌溉机构中，通过底板5上的连接管4可对水箱1进行支撑，利用移动组件可带动底板5在土壤的上方进行移动，便于实现设备的移动，在进行灌溉作业时，通过转动组件可带动圆环6转动，调节喷头7的方向角度后，PLC控制气缸9启动，利用气缸9的气杆移动，带动喷头7进行移动，使得喷头7靠近农作物的根部，而后PLC控制喷管8内的阀门打开，使得水箱1中的水流在通过连接管4后，进入喷管8，最终从喷头7喷出水流，水流打在农作物的根部附近的土壤，便于农作物充分吸收喷洒的水流，提高了水资源的利用率。
如图1所示，所述导气机构包括升降组件、升降板10、竖杆11、风机12和第一超声波测距仪13，所述升降组件与升降板10传动连接，所述升降板10抵靠在水箱1上，所述风机12通过竖杆11固定在升降板10的下方，所述第一超声波测距仪13固定在升降板10的远离水箱1的一端，所述风机12和第一超声波测距仪13均与PLC电连接。
利用第一超声波测距仪13检测升降板10与下方农作物的距离，并将距离数据传递给PLC，PLC控制升降组件启动，带动升降板10进行升降移动，调节升降板10与农作物的距离，使得风机12靠近农作物后，PLC控制风机12启动，对下方进行抽气，使得下方的空气向上流动，吹动农作物的叶片向上，便于喷头7向农作物的根部和根部土壤喷洒水流，避免喷头7喷水时，水流打在农作物叶片上，而加速水流的蒸发，导致水资源的利用率降低。
如图2所示，所述移动组件包括第一电机14、第二电机15和两个滚轮16，所述第一电机14和第二电机15均与PLC电连接，所述第一电机14固定在底板5的下方，所述第二电机15固定在第一电机14的输出轴上，两个滚轮16分别位于第二电机15的两侧，所述第二电机15与PLC电连接。
PLC控制第二电机15启动，可带动滚轮16在地面上方进行滚动，从而实现底板5的移动，PLC控制第一电机14启动，可带动第二电机15转动，调节滚轮16的移动方向，从而改变设备的移动方向。
如图3所示，所述转动组件包括若干驱动单元和若干凸齿17，所述驱动单元周向均匀分布在连接管4的外周，所述凸齿17周向均匀分布在圆环6的内侧，所述驱动单元包括第三电机18和齿轮19，所述第三电机18固定在底板5的上方，所述第三电机18与PLC电连接，所述第三电机18与齿轮19传动连接，所述齿轮19与凸齿17啮合。
PLC控制第三电机18启动，带动齿轮19旋转的同时，齿轮19作用在凸齿17上，使得凸齿17转动，进而带动圆环6转动，调节喷头7的方向角度。
作为优选，为了支撑圆环6稳定转动，所述圆环6的下方设有若干滑块20，所述底板5的上方设有环形槽21，所述滑块20与环形槽21相匹配，所述滑块20与环形槽21滑动连接，所述环形槽21为燕尾槽。利用固定在底板5上的环形槽21固定了滑块20的滑动轨迹，由于环形槽21为燕尾槽，使得滑块20无法脱离环形槽21，进而保证了圆环6的稳定转动。
作为优选，为了使喷管8收缩靠近连接管4，所述连接单元包括侧板22、弹簧23、连接板24、连接块25和滑轨26，所述侧板22固定在连接管4上，所述连接块25固定在连接板24的下方，所述连接板24通过弹簧23设置在侧板22的下方，所述弹簧23处于拉伸转态，所述喷管8穿过连接块25，所述滑轨26的形状为L形，所述滑轨26的两端分别与侧板22和连接管4固定连接，所述连接板24套设在滑轨26的竖直部位。
连接单元中，侧板22的位置固定在连接管4上，利用拉伸状态的弹簧23向上拉动连接板24，通过连接块25拉动喷管8，使得喷管8靠近连接管4收缩，而当喷头7远离连接管4移动时，弹簧23进一步拉伸，便于喷头7移动。
作为优选，为了便于检测喷头7周围环境，所述喷头7的上方和下方分别设有摄像头27和第二超声波测距仪28，所述摄像头27和第二超声波测距仪28均与PLC电连接。利用摄像头27拍摄喷头7前方的图像，并通过第二超声波测距仪28检测喷头7前方的障碍物距离，将信号传递给PLC，便于PLC根据图像数据和距离数据确定喷头7周围的环境，对农作物的植物根部及根部附近土壤进行浇水灌溉。
如图1所示，所述升降组件包括第四电机29、轴承30和丝杆31，所述第四电机29和轴承30均固定在水箱1上，所述第四电机29与PLC电连接，所述第四电机29与丝杆31的顶端传动连接，所述丝杆31的底端设置在轴承30内，所述升降板10套设在丝杆31上，所述升降板10的与丝杆31的连接处设有与丝杆31匹配的螺纹。
PLC控制第四电机29启动，带动丝杆31在轴承30的支撑作用下旋转，丝杆31通过螺纹作用在升降板10上，使得升降板10沿着丝杆31的轴线进行移动。
作为优选，为了避免风机12的叶片划伤人们，所述风机12的外周设有防护罩32，所述防护罩32的上方设有通孔，所述防护罩32内的底部设有防护网33。利用防护罩32和防护网33对风机12进行遮挡，避免风机12的叶片旋转过程中对人们造成伤害。
作为优选，为了实现设备的节能环保，所述水箱1的上方设有光电组件，所述光电组件包括光伏板34、支杆35和固定单元，所述支杆35和固定单元分别位于注水管3的两侧，所述光伏板34位于注水管3的上方，所述支杆35的底端固定在水箱1上，所述支杆35的顶端与光伏板34铰接，所述光伏板34通过固定单元与水箱1连接。
光伏板34可绕着支杆35的顶端上下转动，便于通过注水管3对水箱1内加水，加水完毕后，光伏板34转动至注水管3的上方，通过固定单元可固定光伏板34的位置，利用光伏板34可进行光伏发电，提供设备运行的电能，从而实现了设备的节能环保。
如图4所示，所述固定单元包括L形杆36、下板37、上板38、套环39、固定轴40和两个夹板41，所述固定轴40固定在水箱1的上方，所述套环39套设在固定轴40上，所述上板38与套环39固定连接，所述下板37位于上板38的下方，所述下板37固定在固定轴40上，两个夹板41分别抵靠在套环39的两端，所述夹板41固定在固定轴40上，所述L形杆36的竖直部位固定在光伏板34的下方，所述L形杆36的水平部位位于上板38和下板37之间。在对光伏板34进行固定时，光伏板34向下转动，使得L形杆36的水平部位抵靠在下板37的上方后，通过套环39套着固定轴40转动，改变上板38的位置，利用夹板41避免套环39沿着固定轴40上下滑动，将上板38转动至L形杆36的水平部位的上方，使得L形杆36的水平部位夹在上板38和下板37之间，从而固定了L形杆36的位置，进而固定了光伏板34的位置。
该节水灌溉设备使用时，通过升降组件带动升降板10上下移动，使得风机12靠近农作物后，风机12向下抽气，使得农作物周围的空气向上流动，带动叶片向上，方便喷头7对准农作物的根部，通过转动组件调节喷头7的角度，利用气缸9带动喷头7靠近农作物根部，而后水箱1内的水流通过连接管4进入喷管8，从喷头7喷出水流在农作物根部及附近土壤，便于农作物充分吸收设备喷洒的水流，提高了水资源的利用率，从而提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备通过导气机构带动风机12靠近农作物向下抽气，使得农作物的叶片向上，方便喷头7喷出的水流打在农作物根部及周围土壤，并通过灌溉机构调节喷头7的角度位置，使得喷头7喷出水流在农作物根部距周围土壤，便于农作物吸收水分，避免水分蒸发，通过提高了水资源的利用率提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，包括水箱(1)、处理器(2)、注水管(3)、两个导气机构和四个灌溉机构，所述处理器(2)固定在水箱(1)的下方，所述处理器(2)内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，四个灌溉机构分别位于水箱(1)的下方的四角处，所述注水管(3)固定在水箱(1)的上方，两个导气机构分别位于水箱(1)的两侧；
所述灌溉机构包括连接管(4)、底板(5)、移动组件、转动组件、圆环(6)和两个灌溉组件，所述连接管(4)的底端和底端分别与底板(5)和水箱(1)固定连接，所述连接管(4)与水箱(1)连通，所述移动组件和转动组件分别位于底板(5)的上方和下方，所述移动组件与底板(5)传动连接，所述转动组件与圆环(6)传动连接，所述连接管(4)位于圆环(6)的内侧，两个灌溉组件分别位于圆环(6)的两侧，所述灌溉组件包括喷头(7)、喷管(8)、连接单元和气缸(9)，所述气缸(9)的缸体固定在圆环(6)的外周，所述气缸(9)的气杆与喷头(7)固定连接，所述喷头(7)通过喷管(8)与连接管(4)连通，所述喷管(8)内设有阀门，所述阀门和气缸(9)均与PLC电连接，所述喷管(8)通过连接单元与连接管(4)连接；
所述导气机构包括升降组件、升降板(10)、竖杆(11)、风机(12)和第一超声波测距仪(13)，所述升降组件与升降板(10)传动连接，所述升降板(10)抵靠在水箱(1)上，所述风机(12)通过竖杆(11)固定在升降板(10)的下方，所述第一超声波测距仪(13)固定在升降板(10)的远离水箱(1)的一端，所述风机(12)和第一超声波测距仪(13)均与PLC电连接。
2.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述移动组件包括第一电机(14)、第二电机(15)和两个滚轮(16)，所述第一电机(14)和第二电机(15)均与PLC电连接，所述第一电机(14)固定在底板(5)的下方，所述第二电机(15)固定在第一电机(14)的输出轴上，两个滚轮(16)分别位于第二电机(15)的两侧，所述第二电机(15)与PLC电连接。
3.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述转动组件包括若干驱动单元和若干凸齿(17)，所述驱动单元周向均匀分布在连接管(4)的外周，所述凸齿(17)周向均匀分布在圆环(6)的内侧，所述驱动单元包括第三电机(18)和齿轮(19)，所述第三电机(18)固定在底板(5)的上方，所述第三电机(18)与PLC电连接，所述第三电机(18)与齿轮(19)传动连接，所述齿轮(19)与凸齿(17)啮合。
4.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述圆环(6)的下方设有若干滑块(20)，所述底板(5)的上方设有环形槽(21)，所述滑块(20)与环形槽(21)相匹配，所述滑块(20)与环形槽(21)滑动连接，所述环形槽(21)为燕尾槽。
5.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述连接单元包括侧板(22)、弹簧(23)、连接板(24)、连接块(25)和滑轨(26)，所述侧板(22)固定在连接管(4)上，所述连接块(25)固定在连接板(24)的下方，所述连接板(24)通过弹簧(23)设置在侧板(22)的下方，所述弹簧(23)处于拉伸转态，所述喷管(8)穿过连接块(25)，所述滑轨(26)的形状为L形，所述滑轨(26)的两端分别与侧板(22)和连接管(4)固定连接，所述连接板(24)套设在滑轨(26)的竖直部位。
6.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述喷头(7)的上方和下方分别设有摄像头(27)和第二超声波测距仪(28)，所述摄像头(27)和第二超声波测距仪(28)均与PLC电连接。
7.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述升降组件包括第四电机(29)、轴承(30)和丝杆(31)，所述第四电机(29)和轴承(30)均固定在水箱(1)上，所述第四电机(29)与PLC电连接，所述第四电机(29)与丝杆(31)的顶端传动连接，所述丝杆(31)的底端设置在轴承(30)内，所述升降板(10)套设在丝杆(31)上，所述升降板(10)的与丝杆(31)的连接处设有与丝杆(31)匹配的螺纹。
8.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述风机(12)的外周设有防护罩(32)，所述防护罩(32)的上方设有通孔，所述防护罩(32)内的底部设有防护网(33)。
9.如权利要求1所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述水箱(1)的上方设有光电组件，所述光电组件包括光伏板(34)、支杆(35)和固定单元，所述支杆(35)和固定单元分别位于注水管(3)的两侧，所述光伏板(34)位于注水管(3)的上方，所述支杆(35)的底端固定在水箱(1)上，所述支杆(35)的顶端与光伏板(34)铰接，所述光伏板(34)通过固定单元与水箱(1)连接。
10.如权利要求9所述的用于农业生产的水资源利用率高的节水灌溉设备，其特征在于，所述固定单元包括L形杆(36)、下板(37)、上板(38)、套环(39)、固定轴(40)和两个夹板(41)，所述固定轴(40)固定在水箱(1)的上方，所述套环(39)套设在固定轴(40)上，所述上板(38)与套环(39)固定连接，所述下板(37)位于上板(38)的下方，所述下板(37)固定在固定轴(40)上，两个夹板(41)分别抵靠在套环(39)的两端，所述夹板(41)固定在固定轴(40)上，所述L形杆(36)的竖直部位固定在光伏板(34)的下方，所述L形杆(36)的水平部位位于上板(38)和下板(37)之间。
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