CN112253793A - 一种可自锁的智能调温水阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控温阀领域，具体是涉及一种可自锁的智能调温水阀，包括：阀壳，阀壳内部设置有混流空腔；阀芯；驱动装置，用于驱动阀芯；控制系统；阀芯包括：第一静阀片，设置在远离混流空腔的一侧，第一静阀片与阀壳固定且密封连接，第一静阀片上设置有第一通孔；第二静阀片，设置在靠近混流空腔的一侧，第二静阀片与阀壳固定且密封连接，第二静阀片上设置有第二通孔；动阀片，设置在第一静阀片和第二静阀片之间，动阀片的两面分别与第一静阀片、第二静阀片紧密贴合并且滑动配合，驱动装置驱动动阀片移动时，第三通孔与第一通孔的重叠面积产生相应的变化，而第三通孔与第二通孔的重叠面积不变；本发明可以智能恒温出水。

Description

一种可自锁的智能调温水阀
技术领域
本发明涉及控温阀领域，具体是涉及一种可自锁的智能调温水阀。
背景技术
恒温混合阀广泛运用于居住和商业装置，目前世界市场大量销售的能够提供恒定温度的阀芯，一般都是通过分别控制冷热进水口而控制流量大小和出水开关，为此它们的结构都较复杂，成本较高。无论是哪种装置，混合阀都结合两种水路通道，主要是热水和冷水通道，形成混合水通过出水装置，如水龙头或者花洒进行恒温出水，因而广泛应用于化工、石油、食品、轻纺、宾馆与饭店等部门的热水供应。
在洗澡时，由于现有热水器的水温调节阀都是手动，因此对于水温的调节很不方便，很容易使喷头喷出的水过热或者过冷，给人们洗澡带来了一定的不便，因此需要一种能够自动调节水温的温度调节器解决这一缺陷。
中国专利CN201821946137.6公开了一种热水器自动控温阀门，涉及卫生洁具技术领域。本实用新型包括本体，混水腔一侧面连通有热水管，混水腔相对另一侧面连通有冷水管，混水腔相对两侧面均滑动连接有挡水板，挡水板一表面开设有通孔，挡水板上侧面固定连接有若干吊杆，连杆一端贯穿混水腔顶部并延伸至驱动腔内部，连杆位于驱动腔内部一端转动连接有伸缩杆。
该实用新型公开的自动控温阀门结构简单，不能实现自锁，受到振动、冲击、撞击时中可能会自行变化，造成水温的剧烈变化，导致用户烫伤。
发明内容
为解决上述技术问题，提供一种可自锁的智能调温水阀，本发明可以智能恒温出水。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种可自锁的智能调温水阀，包括：
阀壳，阀壳内部设置有混流空腔，热水水源、冷水水源和用水设备均与混流空腔连通，阀壳的内部还设置有位于混流空腔两侧的两个装配空腔，热水水源和冷水水源分别通过一个装配空腔与混流空腔连通；
阀芯，具有两个，两个阀芯分别设置在两个装配空腔的内部；
驱动装置，用于驱动阀芯改变热水和冷水流入到混流空腔的比例；
控制系统，用于探测混流空腔内部的水温，然后发出信号令驱动装置工作；
阀芯包括：
第一静阀片，设置在远离混流空腔的一侧，第一静阀片与阀壳固定且密封连接，第一静阀片上设置有第一通孔；
第二静阀片，设置在靠近混流空腔的一侧，第二静阀片与阀壳固定且密封连接，第二静阀片上设置有第二通孔；
动阀片，设置在第一静阀片和第二静阀片之间，动阀片的两面分别与第一静阀片、第二静阀片紧密贴合并且滑动配合，动阀片上设置有第三通孔，第一通孔、第三通孔、第二通孔、混流空腔顺序连通；动阀片与驱动装置的输出端传动连接，驱动装置驱动动阀片移动时，第三通孔与第一通孔的重叠面积产生相应的变化，而第三通孔与第二通孔的重叠面积不变。
优选的，第一通孔为长圆形状，第三通孔和第一通孔的形状和尺寸均相同，第三通孔长边的边缘与第一通孔长边的边缘贴合，第二通孔为圆形，第二通孔的直径大于第三通孔的宽度，第二通孔的轴心位于第三通孔的两个轴心的连线上，第一通孔和第三通孔的长边均平行于动阀片的滑动轨迹。
优选的，所述控制系统包括：
控制器；
温度传感器，安装在混流空腔内部，温度传感器、驱动装置均与控制器电连接。
优选的，所述驱动装置包括：
支架；
滑块，滑块的数量与阀芯的数量相同并且一一对应，滑块的一端可滑动的设置在阀壳的内部并且与动阀片固定连接，滑块的另一端位于阀壳的外侧并且设置有第一螺母，第一螺母的轴线、滑块的滑动轨迹和动阀片的滑动轨迹均重合；
丝杆，丝杆的数量与滑块的数量相同并且一一对应，可旋转的设置在支架上，丝杆与第一螺母螺纹连接，滑块上设置有用于避让丝杆的避让开口；
旋转驱动机构，用于驱动丝杆旋转。
优选的，所述滑块的厚度小于动阀片的厚度。
优选的，所述丝杆包括同轴并且顺序连接的：
第一杆部，可旋转的安装在支架上；
第二杆部，第二杆部与旋转驱动机构的输出端传动连接；
第三杆部，可旋转地安装在支架上，第三杆部上设置有与第一螺母螺纹配合的外螺纹。
优选的，两个第三杆部上的外螺纹方向相反，所述旋转驱动机构包括：
涡轮，涡轮的数量与丝杆的数量相同并且一一对应，涡轮与第二杆部同轴并且固定连接；
蜗杆，可旋转地安装在支架上，蜗杆与涡轮啮合；
旋转驱动器，设置在支架上，用于驱动蜗杆旋转。
优选的，两个第三杆部上的外螺纹方向相同，所述旋转驱动机构包括：
涡轮，涡轮的数量与丝杆的数量相同并且一一对应，涡轮与第二杆部同轴并且固定连接；
蜗杆，可旋转地安装在支架上，蜗杆上设置有分别与两个涡轮啮合的第一蜗齿、第二蜗齿，第一蜗齿与第二蜗齿的螺旋方向相反；
旋转驱动器，设置在支架上，用于驱动蜗杆旋转。
优选的，所述第二杆部包括同轴并且顺序连接的第一螺纹杆、棱柱杆、第二螺纹杆，第一螺纹杆与第一杆部同轴连接，第二螺纹杆与第三杆部同轴连接，涡轮套装在棱柱杆上，第一螺纹杆上螺纹安装有抵靠在涡轮一端面的第二螺母，第二螺纹杆上螺纹安装有抵靠在涡轮另一端面的第三螺母。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明通过阀壳、阀芯、滑块和丝杆实现了恒温出水的功能，具体方法为：控制系统实时探测混流空腔内部的水温，当水温超出预设的恒温温度区间时，则旋转驱动器驱动蜗杆旋转，蜗杆通过涡轮带动丝杆旋转，丝杆驱动滑块在滑槽内部滑动，滑块带动动阀片相对于第一静阀片和第二静阀片滑动，第三通孔与第一通孔重叠面的面积产生变化，进而影响到混流空腔内部热水与冷水的输入比例，从而改变混流空腔内部的水温，使得混流空腔内部的水温回到预设的恒温温度区间内。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为图1的A-A截面处剖视图；
图3为图2的立体图；
图4为图3的C处局部放大图；
图5为图3的D处局部放大图；
图6为本发明的侧视图；
图7为图6的E-E截面处剖视图；
图8为图7的立体图；
图9为图1的B-B截面处立体图；
图中标号为：
1-阀壳；1a-第一进水口；1b-第二进水口；1c-出水口；1d-滑槽；1e-温度传感器；
2-阀芯；2a-第一静阀片；2a1-第一通孔；2b-第二静阀片；2b1-第二通孔；2c-动阀片；2c1-第三通孔；
3-滑块；3a-第一螺母；
4-丝杆；4a-第一杆部；4a1-第一轴承；4b-第二杆部；4b1-第一螺纹杆；4b2-棱柱杆；4b3-第二螺纹杆；4b4-第二螺母；4b5-第三螺母；4c-第三杆部；4c1-第二轴承；
5-旋转驱动机构；5a-涡轮；5b-蜗杆；5b1-第一蜗齿；5b2-第二蜗齿；5c-旋转驱动器。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图2所示，一种可自锁的智能调温水阀，包括：
阀壳1，阀壳1内部设置有混流空腔，热水水源、冷水水源和用水设备均与混流空腔连通，阀壳1的内部还设置有位于混流空腔两侧的两个装配空腔，热水水源和冷水水源分别通过一个装配空腔与混流空腔连通；
阀芯2，具有两个，两个阀芯2分别设置在两个装配空腔的内部；
驱动装置，用于驱动阀芯2改变热水和冷水流入到混流空腔的比例；
控制系统，用于探测混流空腔内部的水温，然后发出信号令驱动装置工作；
如图5所示，阀芯2包括：
第一静阀片2a，设置在远离混流空腔的一侧，第一静阀片2a与阀壳1固定且密封连接，第一静阀片2a上设置有第一通孔2a1；
第二静阀片2b，设置在靠近混流空腔的一侧，第二静阀片2b与阀壳1固定且密封连接，第二静阀片2b上设置有第二通孔2b1；
动阀片2c，设置在第一静阀片2a和第二静阀片2b之间，动阀片2c的两面分别与第一静阀片2a、第二静阀片2b紧密贴合并且滑动配合，动阀片2c上设置有第三通孔2c1，第一通孔2a1、第三通孔2c1、第二通孔2b1、混流空腔顺序连通；动阀片2c与驱动装置的输出端传动连接，驱动装置驱动动阀片2c移动时，第三通孔2c1与第一通孔2a1的重叠面积产生相应的变化，而第三通孔2c1与第二通孔2b1的重叠面积不变。
本发明的具体结构：
阀壳1上设置有与第一空腔连通的第一进水口1a、第二进水口1b、出水口1c，第一进水口1a与热水水源连通，第二进水口1b与冷水水源连通，出水口1c与用水设备连通，两个阀芯2分别设置在第一进水口1a与混流空腔之间、第二进水口1b与混流空腔之间；
第一静阀片2a、第二静阀片2b、动阀片2c均为陶瓷材料，第一静阀片2a、第二静阀片2b、动阀片2c紧密贴合使得水流无法通过彼此之间的间隙溢出，水流依次经过第一通孔2a1、第三通孔2c1、第二通孔2b1流入到混流空腔内部；第三通孔2c1与第一通孔2a1重叠面的面积变化会立刻改变通过第一通孔2a1流入到第三通孔2c1的水流量，而第三通孔2c1与第二通孔2b1重叠面的面积不变，所以通过第三通孔2c1流入到第二通孔2b1的水流量始终不变；
驱动装置驱动动阀片2c在第一静阀片2a和第二静阀片2b之间滑动，即可改变热水或者冷水流入到混流空腔的水流比例，即可改变混流空腔通过出水口1c输出的温水的温度；
通过控制系统实时监控混流空腔内部的水流温度，温度高则减少热水的配比，温度低则增加热水的配比，即可实现智能调温。
如图5所示，第一通孔2a1为长圆形状，第三通孔2c1和第一通孔2a1的形状和尺寸均相同，第三通孔2c1长边的边缘与第一通孔2a1长边的边缘贴合，第二通孔2b1为圆形，第二通孔2b1的直径大于第三通孔2c1的宽度，第二通孔2b1的轴心位于第三通孔2c1的两个轴心的连线上，第一通孔2a1和第三通孔2c1的长边均平行于动阀片2c的滑动轨迹。
工作原理：第一通孔2a1与第三通孔2c1的重叠面为面积可变的长条形状，伴随着动阀片2c的移动，第一通孔2a1与第三通孔2c1完全重叠时，通过第一通孔2a1流入至第三通孔2c1内部的水流量最大，反之第一通孔2a1与第三通孔2c1重叠面积越小，通过第一通孔2a1流入至第三通孔2c1内部的水流量越小；而第三通孔2c1与第二通孔2b1的重叠面为面积不变的长条形状，通过第三通孔2c1流入至第二通孔2b1内部的水流量恒定不变。
所述控制系统包括：
控制器(图中未出示)；
温度传感器1e，安装在混流空腔内部，温度传感器1e、驱动装置均与控制器电连接。
控制系统的工作原理：温度传感器1e为PT100水温传感器，水温传感器将水温转化为电信号发送给控制器，控制器根据水温判断两个装配空腔内部的动阀片2c应该移动的距离，然后发出相应的信号给驱动装置，使其驱动动阀片2c移动。
如图7、8所示，所述驱动装置包括：
支架；
滑块3，滑块3的数量与阀芯2的数量相同并且一一对应，滑块3的一端可滑动的设置在阀壳1的内部并且与动阀片2c固定连接，滑块3的另一端位于阀壳1的外侧并且设置有第一螺母3a，第一螺母3a的轴线、滑块3的滑动轨迹和动阀片2c的滑动轨迹均重合；
丝杆4，丝杆4的数量与滑块3的数量相同并且一一对应，可旋转的设置在支架上，丝杆4与第一螺母3a螺纹连接，滑块3上设置有用于避让丝杆4的避让开口；
旋转驱动机构5，用于驱动丝杆4旋转。
驱动装置的工作原理：阀壳1的内部设置有与滑块3滑动连接的滑槽1d，滑块3通过滑槽1d可以沿着一条直线滑动并且不可旋转，由于滑块3与第一螺母3a不可旋转，所以旋转驱动机构5驱动丝杆4旋转时，滑块3带动动阀片2c直线滑动，螺纹的对滑块3的移动调节极其精确，使得阀芯2对水温的调节也非常精确。
如图2、8所示，所述滑块3的厚度小于动阀片2c的厚度。
工作原理：滑块3比动阀片2c薄可以有效地避免滑块3移动时与第一静阀片2a或者第二静阀片2b产生剐蹭。
如图4、7所示，所述丝杆4包括同轴并且顺序连接的：
第一杆部4a，可旋转的安装在支架上；
第二杆部4b，第二杆部4b与旋转驱动机构5的输出端传动连接；
第三杆部4c，可旋转地安装在支架上，第三杆部4c上设置有与第一螺母3a螺纹配合的外螺纹。
丝杆4的工作原理：第一杆部4a与第三杆部4c均为圆柱形状，第一杆部4a上套设有固定安装在支架上的第一轴承4a1，第三杆部4c上套设有固定安装在支架上的第二轴承4c1，第一杆部4a、第二杆部4b、第三杆部4c组成阶梯轴，第二杆部4b的直径大于第一杆部4a和第三杆部4c的直径，第一轴承4a1和第二轴承4c1分别与第二杆部4b的两端抵靠，丝杆4通过第一轴承4a1和第二轴承4c1与支架转动连接。
旋转驱动机构5可以有两种实施例：
两个第三杆部4c上的外螺纹方向相反，所述旋转驱动机构5包括：
涡轮5a，涡轮5a的数量与丝杆4的数量相同并且一一对应，涡轮5a与第二杆部4b同轴并且固定连接；
蜗杆，可旋转地安装在支架上，蜗杆与涡轮5a啮合；
旋转驱动器5c，设置在支架上，用于驱动蜗杆旋转。
旋转驱动机构5的一个实施例的工作原理：旋转驱动器5c为伺服电机，旋转驱动器5c驱动蜗杆旋转，蜗杆通过两个涡轮5a带动两个第三杆部4c同向同速旋转，由于两个第三杆部4c的外螺纹方向相反，所以两个滑块3朝着相反的方向移动，进而使得热水的流量增加时冷水的流量减少，或者热水的流量减少时冷水的流量增加。
如图9所示，两个第三杆部4c上的外螺纹方向相同，所述旋转驱动机构5包括：
涡轮5a，涡轮5a的数量与丝杆4的数量相同并且一一对应，涡轮5a与第二杆部4b同轴并且固定连接；
蜗杆5b，可旋转地安装在支架上，蜗杆5b上设置有分别与两个涡轮5a啮合的第一蜗齿5b1、第二蜗齿5b2，第一蜗齿5b1与第二蜗齿5b2的螺旋方向相反；
旋转驱动器5c，设置在支架上，用于驱动蜗杆5b旋转。
旋转驱动机构5的另一个实施例的工作原理：旋转驱动器5c为伺服电机，旋转驱动器5c驱动蜗杆5b旋转，第一蜗齿5b1和第二蜗齿5b2通过两个涡轮5a带动两个第三杆部4c反向同速旋转，由于两个第三杆部4c的外螺纹方向相同，所以两个滑块3朝着相反的方向移动，进而使得热水的流量增加时冷水的流量减少，或者热水的流量减少时冷水的流量增加。
如图4所示，所述第二杆部4b包括同轴并且顺序连接的第一螺纹杆4b1、棱柱杆4b2、第二螺纹杆4b3，第一螺纹杆4b1与第一杆部4a同轴连接，第二螺纹杆4b3与第三杆部4c同轴连接，涡轮5a套装在棱柱杆4b2上，第一螺纹杆4b1上螺纹安装有抵靠在涡轮5a一端面的第二螺母4b4，第二螺纹杆4b3上螺纹安装有抵靠在涡轮5a另一端面的第三螺母4b5。
第二杆部4b的工作原理：棱柱杆4b2为六棱柱形状，棱柱杆4b2用于向涡轮5a传递转矩，第二螺母4b4和第三螺母4b5从涡轮5a的两端夹紧涡轮5a，使得涡轮5a得以保持固定不变的位置。
本发明的工作原理：
步骤一、控制系统实时探测混流空腔内部的水温，当水温超出预设的恒温温度区间时，则执行步骤二，反之则不执行操作；
步骤二、旋转驱动器5c驱动蜗杆5b旋转，蜗杆5b通过涡轮5a带动丝杆4旋转，丝杆4驱动滑块3在滑槽1d内部滑动，滑块3带动动阀片2c相对于第一静阀片2a和第二静阀片2b滑动，第三通孔2c1与第一通孔2a1重叠面的面积产生变化，进而影响到混流空腔内部热水与冷水的输入比例，从而改变混流空腔内部的水温，使得混流空腔内部的水温回到预设的恒温温度区间内；
步骤三、执行步骤一。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种可自锁的智能调温水阀，包括：
阀壳(1)，阀壳(1)内部设置有混流空腔，热水水源、冷水水源和用水设备均与混流空腔连通，阀壳(1)的内部还设置有位于混流空腔两侧的两个装配空腔，热水水源和冷水水源分别通过一个装配空腔与混流空腔连通；
阀芯(2)，具有两个，两个阀芯(2)分别设置在两个装配空腔的内部；
驱动装置，用于驱动阀芯(2)改变热水和冷水流入到混流空腔的比例；
控制系统，用于探测混流空腔内部的水温，然后发出信号令驱动装置工作；
其特征在于，阀芯(2)包括：
第一静阀片(2a)，设置在远离混流空腔的一侧，第一静阀片(2a)与阀壳(1)固定且密封连接，第一静阀片(2a)上设置有第一通孔(2a1)；
第二静阀片(2b)，设置在靠近混流空腔的一侧，第二静阀片(2b)与阀壳(1)固定且密封连接，第二静阀片(2b)上设置有第二通孔(2b1)；
动阀片(2c)，设置在第一静阀片(2a)和第二静阀片(2b)之间，动阀片(2c)的两面分别与第一静阀片(2a)、第二静阀片(2b)紧密贴合并且滑动配合，动阀片(2c)上设置有第三通孔(2c1)，第一通孔(2a1)、第三通孔(2c1)、第二通孔(2b1)、混流空腔顺序连通；动阀片(2c)与驱动装置的输出端传动连接，驱动装置驱动动阀片(2c)移动时，第三通孔(2c1)与第一通孔(2a1)的重叠面积产生相应的变化，而第三通孔(2c1)与第二通孔(2b1)的重叠面积不变。
2.根据权利要求1所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，第一通孔(2a1)为长圆形状，第三通孔(2c1)和第一通孔(2a1)的形状和尺寸均相同，第三通孔(2c1)长边的边缘与第一通孔(2a1)长边的边缘贴合，第二通孔(2b1)为圆形，第二通孔(2b1)的直径大于第三通孔(2c1)的宽度，第二通孔(2b1)的轴心位于第三通孔(2c1)的两个轴心的连线上，第一通孔(2a1)和第三通孔(2c1)的长边均平行于动阀片(2c)的滑动轨迹。
3.根据权利要求1所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，所述控制系统包括：
控制器；
温度传感器(1e)，安装在混流空腔内部，温度传感器(1e)、驱动装置均与控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，所述驱动装置包括：
支架；
滑块(3)，滑块(3)的数量与阀芯(2)的数量相同并且一一对应，滑块(3)的一端可滑动的设置在阀壳(1)的内部并且与动阀片(2c)固定连接，滑块(3)的另一端位于阀壳(1)的外侧并且设置有第一螺母(3a)，第一螺母(3a)的轴线、滑块(3)的滑动轨迹和动阀片(2c)的滑动轨迹均重合；
丝杆(4)，丝杆(4)的数量与滑块(3)的数量相同并且一一对应，可旋转的设置在支架上，丝杆(4)与第一螺母(3a)螺纹连接，滑块(3)上设置有用于避让丝杆(4)的避让开口；
旋转驱动机构(5)，用于驱动丝杆(4)旋转。
5.根据权利要求4所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，所述滑块(3)的厚度小于动阀片(2c)的厚度。
6.根据权利要求4所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，所述丝杆(4)包括同轴并且顺序连接的：
第一杆部(4a)，可旋转的安装在支架上；
第二杆部(4b)，第二杆部(4b)与旋转驱动机构(5)的输出端传动连接；
第三杆部(4c)，可旋转地安装在支架上，第三杆部(4c)上设置有与第一螺母(3a)螺纹配合的外螺纹。
7.根据权利要求6所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，两个第三杆部(4c)上的外螺纹方向相反，所述旋转驱动机构(5)包括：
涡轮(5a)，涡轮(5a)的数量与丝杆(4)的数量相同并且一一对应，涡轮(5a)与第二杆部(4b)同轴并且固定连接；
蜗杆，可旋转地安装在支架上，蜗杆与涡轮(5a)啮合；
旋转驱动器(5c)，设置在支架上，用于驱动蜗杆旋转。
8.根据权利要求6所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，两个第三杆部(4c)上的外螺纹方向相同，所述旋转驱动机构(5)包括：
涡轮(5a)，涡轮(5a)的数量与丝杆(4)的数量相同并且一一对应，涡轮(5a)与第二杆部(4b)同轴并且固定连接；
蜗杆(5b)，可旋转地安装在支架上，蜗杆(5b)上设置有分别与两个涡轮(5a)啮合的第一蜗齿(5b1)、第二蜗齿(5b2)，第一蜗齿(5b1)与第二蜗齿(5b2)的螺旋方向相反；
旋转驱动器(5c)，设置在支架上，用于驱动蜗杆(5b)旋转。
9.根据权利要求8所述的一种可自锁的智能调温水阀，其特征在于，所述第二杆部(4b)包括同轴并且顺序连接的第一螺纹杆(4b1)、棱柱杆(4b2)、第二螺纹杆(4b3)，第一螺纹杆(4b1)与第一杆部(4a)同轴连接，第二螺纹杆(4b3)与第三杆部(4c)同轴连接，涡轮(5a)套装在棱柱杆(4b2)上，第一螺纹杆(4b1)上螺纹安装有抵靠在涡轮(5a)一端面的第二螺母(4b4)，第二螺纹杆(4b3)上螺纹安装有抵靠在涡轮(5a)另一端面的第三螺母(4b5)。
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