CN112326324A - 一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台 - Google Patents
一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,包括支撑板、移动底座、移动轮、调节框、转动电机、监测支柱和监测机构,所述的支撑板的顶部安装有调节框,转动电机位于调节框内,转动电机通过电机套安装在支撑板的上侧面上,转动电机的输出轴上安装有转动柱,转动柱的侧面上对称连接有监测支柱,每个监测支柱的外端底部上均安装有一个监测机构,调节框的上端内设置有中控机构。本发明可以解决现有土壤墒情实时监测平台存在的以下问题:监测平台只能够对土壤特定的位置进行监测,检测头插入到土壤内时容易与土壤内的石块发生碰撞,造成检测头的损坏,检测头插入到土壤内时较为不便,检测头插入土壤的深度控制不方便等问题。
Description
技术领域
本发明涉及土质检测领域,特别涉及一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台。
背景技术
土壤墒情实时监测平台能够全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化,可及时、准确地提供各监测点的土壤墒情状况,为防汛抗旱减灾工作提供重要的基础信息。
现有土壤墒情实时监测平台为固定式的,只能够对土壤特定的位置进行监测,检测头插入到土壤内时容易与土壤内的石块发生碰撞,造成检测头的损坏,检测头插入到土壤内时较为不便,检测头插入土壤的深度控制不方便,且检测头从土壤内取出时需要人工对检测头进行清理动作。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,包括支撑板、移动底座、移动轮、调节框、转动电机、监测支柱和监测机构,所述的支撑板的底部通过移动底座安装有移动轮,移动轮通过移动电机驱动,移动底座能够增加本发明的稳定性,防止本发明发生侧翻,移动电机能够带动移动轮进行移动,以便本发明移动到合适的位置,所述的支撑板的顶部安装有调节框,调节框为圆柱空心结构,调节框的顶部上通过螺栓连接有上盖板,调节框的中部侧面沿其周向对称设置有弧形滑槽,转动电机位于调节框内,转动电机通过电机套安装在支撑板的上侧面上,转动电机的输出轴上安装有转动柱,转动柱的侧面上对称连接有监测支柱,监测支柱的外端穿过弧形滑槽,且监测支柱的中部上下侧面上均设置有与弧形滑槽相滑动配合的弧形滑块,每个监测支柱的外端底部上均安装有一个监测机构,调节框的上端内设置有中控机构,本发明能够对土壤不同的位置进行检测,本发明移动到合适的位置后,通过转动电机的转动能够调节监测支柱的角度,监测机构能够移动到土壤内进行土壤墒情的监测。
所述的穿插机构包括下端为圆锥形结构的穿插套,穿插套的顶部通过铰链安装在下压筒的底部上,穿插套上设置有检测槽,具体工作时,穿插机构能够便于监测机构穿插到土地内,穿插套的圆锥形结构能够增加监测机构穿插到土地内的顺畅程度。
所述的监测机构包括安装在监测支柱外端底部上的连接盘,连接盘的底部安装有下压气缸,下压气缸的下方分布有下压筒,下压筒为下端开口的空心圆柱结构,下压筒的上侧壁开设有圆孔,锁定盘位于下压筒的圆孔内,锁定盘的顶部与下压气缸的底部相连接,锁定盘的底部上设置有检测柱;
检测柱的下端侧面上设置有检测头,检测柱的上端设置有与检测柱垂直布置的滑动杆,滑动杆的上侧面抵在下压筒的上端内壁上,滑动杆的外端设置有方形滑块,下压筒的内壁上设置有与方形滑块相滑动配合的方形滑槽,下压筒的下端上安装有穿插机构,具体工作时,监测机构能够插入到土地内,对不同深度的土壤墒情进行监测,下压气缸的伸长运动能够带动下压筒向下移动,穿插套的圆锥形结构使得下压筒能够顺畅的插入到土地内,检测头位于下压筒内,从而下压筒向下移动时不会造成检测头的损坏,下压筒移动到土地内合适的深度后,控制锁定盘向下移动,此时检测柱能够从检测槽穿出,检测头能够插入到土地内,方形滑块与方形滑槽相配合能够对检测柱的移动进行限位,使得检测柱与下压筒之间只产生高度的变化。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的穿插套的内侧面上设置有导向块,导向块的内侧面下端向内倾斜布置,导向块与穿插套上的铰链同侧布置,导向块的顶部与下压筒的内侧壁之间连接有复位弹簧,穿插套上的导向块能够在检测柱向下移动时推动穿插套转动一定的角度,便于检测柱的下端能够穿过检测槽,当检测柱向上移动并与导向块分离时,穿插套在复位弹簧的作用下能够回复到初始位置。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的穿插套的外侧面上沿其侧面结构设置有翻动块,翻动块的外侧面为尖状结构,翻动块的位置与导向块的位置相对应,检测柱向下移动推动穿插套转动时,翻动块的尖状结构能够将其侧面的土壤进行推动,以便穿插套能够顺畅的转动。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的检测槽位于穿插套上与导向块相对的侧壁上,检测槽的这种设置能够防止穿插套向下穿插到土壤内时产生影响检测槽的长度大于检测柱的长度,这种设置使得检测柱能够穿过检测槽,检测槽为T型结构,检测槽的外端侧壁上通过铰链对称设置有转动板,转动板的中部通过弧形弹簧连接在检测槽上,转动板的设置能够防止穿插套穿插在土壤内时,土壤进入到穿插套与下压筒组成的空间内,检测柱穿过检测槽后能够推动转动板向外转动。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的检测槽的内端侧壁上对称设置有伸缩刮刀,穿插套的内侧壁对应检测槽的下端设置有弧形收集板,检测柱下端的检测头插入到土壤内时能够对土壤墒情进行检测,当本发明需要对其他位置的土壤进行检测时,控制下压气缸进行收缩运动,伸缩刮刀能够将检测柱上粘连的土壤进行刮除,检测柱与转动板分离时,转动板在弧形弹簧的作用下能够移动到初始位置,此时检测槽内残留的土能够堆积在弧形收集板内,以便本发明再次对土壤进行检测时,残留的土能够从检测槽掉落。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的锁定盘的侧壁上对称开设有锁定槽,锁定槽的内壁上通过锁定气缸安装有锁定插块,下压筒上的圆孔的侧壁上设置有定位插槽,锁定插块位于定位插槽与锁定槽之间;锁定插块位于定位插槽的端面上下两端均设置有斜槽,锁定插块穿在在定位插槽与锁定槽之间使得锁定盘与下压筒能够同步移动,当下压筒移动到土壤内合适的高度后,通过锁定气缸的收缩运动使得锁定插块移动到锁定槽内,从而锁定气缸继续伸长运动时会带动锁定盘与检测柱在下压筒内进行向下移动。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的检测头上设置有PH值传感器、湿度传感器、氮磷钾传感器等,检测头上的多种传感器能够对土质进行多种监测。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的下压气缸的外侧面上设置有伸缩筒,伸缩筒安装在连接盘与下压筒之间,伸缩筒能够增加下压筒的稳定性,并便于各种电控元件的排线处理。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的监测支柱为空心伸缩结构,监测支柱的内端设置有用于调节监测支柱长度的伸缩气缸。
作为本发明的一种优选技术方案,所述的中控机构包括安装在调节框上端侧壁上的中控模块,中控模块通过电连接有电机控制模块,电机控制模块分别与移动电机、转动电机电连接,中控模块通过电连接有气缸控制模块,气缸控制模块分别与下压气缸、锁定气缸、伸缩气缸之间通过电连接,中控模块通过电连接有检测传输模块,检测传输模块与检测头之间通过电连接。
本发明的有益效果在于:
一、本发明采用移动式的土壤墒情监测平台能够对不同位置的土壤进行监测,增加土壤监测的灵活性,本发明通过设置在下压筒内的检测头,使得检测头移动到土壤内时不会发生损坏,本发明还能够将检测头上粘连的土壤进行刮除,从而增加本发明对土壤的监测效果;
二、本发明穿插机构能够便于监测机构穿插到土地内,穿插套的圆锥形结构能够增加监测机构穿插到土地内的顺畅程度;
三、本发明监测机构能够插入到土地内,对不同深度的土壤墒情进行监测,下压气缸的伸长运动能够带动下压筒向下移动,穿插套的圆锥形结构使得下压筒能够顺畅的插入到土地内,检测头位于下压筒内,从而下压筒向下移动时不会造成检测头的损坏;
四、本发明需要对其他位置的土壤进行检测时,控制下压气缸进行收缩运动,伸缩刮刀能够将检测柱上粘连的土壤进行刮除,检测柱与转动板分离时,转动板在弧形弹簧的作用下能够移动到初始位置,此时检测槽内残留的土能够堆积在弧形收集板内,以便本发明再次对土壤进行检测时,残留的土能够从检测槽掉落。
附图说明
下面接合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明去移动底座与移动轮之后的结构示意图;
图3是图2中A-A向剖视图;
图4是本发明调节框、监测支柱、监测机构与穿插机构之间的剖视图;
图5是本发明连接盘、下压气缸、下压筒、锁定盘与穿插机构之间的结构示意图;
图6是本发明监测机构去除连接盘、下压气缸之后与穿插机构之间的剖视图;
图7是本发明的中控机构(电气)示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面接合具体图示,进一步阐述本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互接合。
如图1至图7所示,一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,包括支撑板1、移动底座2、移动轮3、调节框4、转动电机5、监测支柱6和监测机构7,所述的支撑板1的底部通过移动底座2安装有移动轮3,移动轮3通过移动电机31驱动,移动底座2能够增加本发明的稳定性,防止本发明发生侧翻,移动电机31能够带动移动轮3进行移动,以便本发明移动到合适的位置,所述的支撑板1的顶部安装有调节框4,调节框4为圆柱空心结构,调节框4的顶部上通过螺栓连接有上盖板41,调节框4的中部侧面沿其周向对称设置有弧形滑槽42,转动电机5位于调节框4内,转动电机5通过电机套安装在支撑板1的上侧面上,转动电机5的输出轴上安装有转动柱51,转动柱51的侧面上对称连接有监测支柱6,监测支柱6的外端穿过弧形滑槽42,且监测支柱6的中部上下侧面上均设置有与弧形滑槽42相滑动配合的弧形滑块,每个监测支柱6的外端底部上均安装有一个监测机构7,调节框4的上端内设置有中控机构,本发明能够对土壤不同的位置进行检测,本发明移动到合适的位置后,通过转动电机5的转动能够调节监测支柱6的角度,监测机构7能够移动到土壤内进行土壤墒情的监测。
所述的监测支柱6为空心伸缩结构,监测支柱6的内端设置有用于调节监测支柱6长度的伸缩气缸61。
所述的穿插机构9包括下端为圆锥形结构的穿插套91,穿插套91的顶部通过铰链安装在下压筒73的底部上,穿插套91上设置有检测槽92,具体工作时,穿插机构9能够便于监测机构7穿插到土地内,穿插套91的圆锥形结构能够增加监测机构7穿插到土地内的顺畅程度。
所述的监测机构7包括安装在监测支柱6外端底部上的连接盘71,连接盘71的底部安装有下压气缸72,下压气缸72的下方分布有下压筒73,下压筒73为下端开口的空心圆柱结构,下压筒73的上侧壁开设有圆孔,锁定盘74位于下压筒73的圆孔内,锁定盘74的顶部与下压气缸72的底部相连接,锁定盘74的底部上设置有检测柱75;
检测柱75的下端侧面上设置有检测头76,检测柱75的上端设置有与检测柱75垂直布置的滑动杆77,滑动杆77的上侧面抵在下压筒73的上端内壁上,滑动杆77的外端设置有方形滑块78,下压筒73的内壁上设置有与方形滑块78相滑动配合的方形滑槽79,下压筒73的下端上安装有穿插机构9,具体工作时,监测机构7能够插入到土地内,对不同深度的土壤墒情进行监测,下压气缸72的伸长运动能够带动下压筒73向下移动,穿插套91的圆锥形结构使得下压筒73能够顺畅的插入到土地内,检测头76位于下压筒73内,从而下压筒73向下移动时不会造成检测头76的损坏,下压筒73移动到土地内合适的深度后,控制锁定盘74向下移动,此时检测柱75能够从检测槽92穿出,检测头76能够插入到土地内,方形滑块78与方形滑槽79相配合能够对检测柱75的移动进行限位,使得检测柱75与下压筒73之间只产生高度的变化。
所述的锁定盘74的侧壁上对称开设有锁定槽741,锁定槽741的内壁上通过锁定气缸742安装有锁定插块743,下压筒73上的圆孔的侧壁上设置有定位插槽744,锁定插块743位于定位插槽744与锁定槽741之间;锁定插块743位于定位插槽744的端面上下两端均设置有斜槽,锁定插块743穿在在定位插槽744与锁定槽741之间使得锁定盘74与下压筒73能够同步移动,当下压筒73移动到土壤内合适的高度后,通过锁定气缸742的收缩运动使得锁定插块743移动到锁定槽741内,从而锁定气缸742继续伸长运动时会带动锁定盘74与检测柱75在下压筒73内进行向下移动。
所述的检测头76上设置有PH值传感器、湿度传感器、氮磷钾传感器等,检测头76上的多种传感器能够对土质进行多种监测。
所述的下压气缸72的外侧面上设置有伸缩筒710,伸缩筒710安装在连接盘71与下压筒73之间,伸缩筒710能够增加下压筒73的稳定性,并便于各种电控元件的排线处理。
所述的穿插套91的内侧面上设置有导向块93,导向块93的内侧面下端向内倾斜布置,导向块93与穿插套91上的铰链同侧布置,导向块93的顶部与下压筒73的内侧壁之间连接有复位弹簧94,穿插套91上的导向块93能够在检测柱75向下移动时推动穿插套91转动一定的角度,便于检测柱75的下端能够穿过检测槽92,当检测柱75向上移动并与导向块93分离时,穿插套91在复位弹簧94的作用下能够回复到初始位置。
所述的穿插套91的外侧面上沿其侧面结构设置有翻动块95,翻动块95的外侧面为尖状结构,翻动块95的位置与导向块93的位置相对应,检测柱75向下移动推动穿插套91转动时,翻动块95的尖状结构能够将其侧面的土壤进行推动,以便穿插套91能够顺畅的转动。
所述的检测槽92位于穿插套91上与导向块93相对的侧壁上,检测槽92的这种设置能够防止穿插套91向下穿插到土壤内时产生影响,检测槽92的长度大于检测柱75的长度,这种设置使得检测柱75能够穿过检测槽92,检测槽92为T型结构,检测槽92的外端侧壁上通过铰链对称设置有转动板96,转动板96的中部通过弧形弹簧97连接在检测槽92上,转动板96的设置能够防止穿插套91穿插在土壤内时,土壤进入到穿插套91与下压筒73组成的空间内,检测柱75穿过检测槽92后能够推动转动板96向外转动。
所述的检测槽92的内端侧壁上对称设置有伸缩刮刀98,穿插套91的内侧壁对应检测槽92的下端设置有弧形收集板99,检测柱75下端的检测头76插入到土壤内时能够对土壤墒情进行检测,当本发明需要对其他位置的土壤进行检测时,控制下压气缸72进行收缩运动,伸缩刮刀98能够将检测柱75上粘连的土壤进行刮除,检测柱75与转动板96分离时,转动板96在弧形弹簧97的作用下能够移动到初始位置,此时检测槽92内残留的土能够堆积在弧形收集板99内,以便本发明再次对土壤进行检测时,残留的土能够从检测槽92掉落。
所述的中控机构包括安装在调节框4上端侧壁上的中控模块81,中控模块81通过电连接有电机控制模块82,电机控制模块82分别与移动电机31、转动电机5电连接,中控模块81通过电连接有气缸控制模块83,气缸控制模块83分别与下压气缸72、锁定气缸742、伸缩气缸61之间通过电连接,中控模块81通过电连接有检测传输模块84,检测传输模块84与检测头76之间通过电连接,中控模块81能够通过通信信号连接传输到外部的监测系统上,从而实时对土壤墒情进行监测。
工作时,首先中控模块81通过电机控制模块82向移动电机31发出指令,使得移动轮3能够带动本发明移动到合适的位置,电机控制模块82向转动电机5发出指令使得转动电机5带动监测支柱6进行角度调节,之后中控模块81向气缸控制模块83发出指令,使得伸缩气缸61带动监测支柱6进行长度调节,从而监测机构7位于合适的角度与位置;
监测机构7的位置后调节完毕后,之后中控模块81向气缸控制模块83发出指令,使得下压气缸72带动下压筒73向下移动到合适的位置,穿插套91的圆锥形结构使得下压筒73能够顺畅的插入到土地内,转动板96的设置能够防止穿插套91穿插在土壤内时,土壤进入到穿插套91与下压筒73组成的空间内,然后气缸控制模块83带动锁定气缸742进行收缩运动,再继续控制下压气缸72进行伸长运动,方形滑块78与方形滑槽79相配合能够对检测柱75的移动进行限位,使得检测柱75与下压筒73之间只产生高度的变化,穿插套91上的导向块93能够在检测柱75向下移动时推动穿插套91转动一定的角度,便于检测柱75的下端能够穿过检测槽92,此时翻动块95的尖状结构能够将其侧面的土壤进行推动,以便穿插套91能够顺畅的转动,检测柱75与转动板96接触时能够带动转动板96进行转动,检测柱75下端的检测头76插入到土壤内时能够对土壤墒情进行检测;
当本发明需要对其他位置的土壤进行检测时,控制下压气缸72进行收缩运动,伸缩刮刀98能够将检测柱75上粘连的土壤进行刮除,检测柱75与转动板96分离时,转动板96在弧形弹簧97的作用下能够移动到初始位置,此时检测槽92内残留的土能够堆积在弧形收集板99内,以便本发明再次对土壤进行检测时,残留的土能够从检测槽92掉落。
本发明采用移动式的土壤墒情监测平台能够对不同位置的土壤进行监测,增加土壤监测的灵活性,本发明通过设置在下压筒内的检测头,使得检测头移动到土壤内时不会发生损坏,本发明还能够将检测头上粘连的土壤进行刮除,从而增加本发明对土壤的监测效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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的描述的只是说明本发明的原理,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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,包括支撑板(1)、移动底座(2)、移动轮(3)、调节框(4)、转动电机(5)、监测支柱(6)和监测机构(7),所述的支撑板(1)的底部通过移动底座(2)安装有移动轮(3),移动轮(3)通过移动电机(31)驱动,其特征在于:所述的支撑板(1)的顶部安装有调节框(4),调节框(4)为圆柱空心结构,调节框(4)的顶部上通过螺栓连接有上盖板(41),调节框(4)的中部侧面沿其周向对称设置有弧形滑槽(42),转动电机(5)位于调节框(4)内,转动电机(5)通过电机套安装在支撑板(1)的上侧面上,转动电机(5)的输出轴上安装有转动柱(51),转动柱(51)的侧面上对称连接有监测支柱(6),监测支柱(6)的外端穿过弧形滑槽(42),且监测支柱(6)的中部上下侧面上均设置有与弧形滑槽(42)相滑动配合的弧形滑块,每个监测支柱(6)的外端底部上均安装有一个监测机构(7),调节框(4)的上端内设置有中控机构;其中:
所述的监测机构(7)包括安装在监测支柱(6)外端底部上的连接盘(71),连接盘(71)的底部安装有下压气缸(72),下压气缸(72)的下方分布有下压筒(73),下压筒(73)为下端开口的空心圆柱结构,下压筒(73)的上侧壁开设有圆孔,锁定盘(74)位于下压筒(73)的圆孔内,锁定盘(74)的顶部与下压气缸(72)的底部相连接,锁定盘(74)的底部上设置有检测柱(75);
检测柱(75)的下端侧面上设置有检测头(76),检测柱(75)的上端设置有与检测柱(75)垂直布置的滑动杆(77),滑动杆(77)的上侧面抵在下压筒(73)的上端内壁上,滑动杆(77)的外端设置有方形滑块(78),下压筒(73)的内壁上设置有与方形滑块(78)相滑动配合的方形滑槽(79),下压筒(73)的下端上安装有穿插机构(9);
所述的穿插机构(9)包括下端为圆锥形结构的穿插套(91),穿插套(91)的顶部通过铰链安装在下压筒(73)的底部上,穿插套(91)上设置有检测槽(92)。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的穿插套(91)的内侧面上设置有导向块(93),导向块(93)的内侧面下端向内倾斜布置,导向块(93)与穿插套(91)上的铰链同侧布置,导向块(93)的顶部与下压筒(73)的内侧壁之间连接有复位弹簧(94)。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的穿插套(91)的外侧面上沿其侧面结构设置有翻动块(95),翻动块(95)的外侧面为尖状结构,翻动块(95)的位置与导向块(93)的位置相对应。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的检测槽(92)位于穿插套(91)上与导向块(93)相对的侧壁上,检测槽(92)的长度大于检测柱(75)的长度,检测槽(92)为T型结构,检测槽(92)的外端侧壁上通过铰链对称设置有转动板(96),转动板(96)的中部通过弧形弹簧(97)连接在检测槽(92)上。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的检测槽(92)的内端侧壁上对称设置有伸缩刮刀(98),穿插套(91)的内侧壁对应检测槽(92)的下端设置有弧形收集板(99)。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的锁定盘(74)的侧壁上对称开设有锁定槽(741),锁定槽(741)的内壁上通过锁定气缸(742)安装有锁定插块(743),下压筒(73)上的圆孔的侧壁上设置有定位插槽(744),锁定插块(743)位于定位插槽(744)与锁定槽(741)之间;锁定插块(743)位于定位插槽(744)的端面上下两端均设置有斜槽。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的检测头(76)上设置有PH值传感器、湿度传感器、氮磷钾传感器。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的下压气缸(72)的外侧面上设置有伸缩筒(710),伸缩筒(710)安装在连接盘(71)与下压筒(73)之间。
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的监测支柱(6)为空心伸缩结构,监测支柱(6)的内端设置有用于调节监测支柱(6)长度的伸缩气缸(61)。
10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的土壤墒情实时监测平台,其特征在于:所述的中控机构包括安装在调节框(4)上端侧壁上的中控模块(81),中控模块(81)通过电连接有电机控制模块(82),电机控制模块(82)分别与移动电机(31)、转动电机(5)电连接,中控模块(81)通过电连接有气缸控制模块(83),气缸控制模块(83)分别与下压气缸(72)、锁定气缸(742)、伸缩气缸(61)之间通过电连接,中控模块(81)通过电连接有检测传输模块(84),检测传输模块(84)与检测头(76)之间通过电连接。
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