CN113354090B - 一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生态浮床技术领域，公开了一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，包括飘浮在水面上的浮床主体，设置在所述浮床主体正下方的曝气装置，围设在所述浮床主体外圈且飘浮在水面上的外围保护环，以及设置在外围保护环上与外界环境连接的定位装置；所述浮床主体包括阵列飘浮在水面上能够调节种植植物深度的第一浮床模块，与所述第一浮床模块连接能够调节浮力大小的第二浮床模块，以及连接两个相邻第一浮床模块、第一浮床模块与第二浮床模块的柔性连接模块；本装置用于解决现有技术中浮床内种植腔深度调节范围有限，且不能单独分开调节深度的问题，能够有效提高浮床对水体处理的质量。

Description

一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床

技术领域

本发明涉及生态浮床技术领域，具体是涉及一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床。

背景技术

随着农村经济的不断发展，农村环境污染问题越来越严重，大量污染物不断排入房前屋后的沟渠坑塘中，造成水环境污染。水体黑臭是水体污染的一种极端现象，从形成机理上，主要是在缺氧或厌氧状况下，水体内有机污染物发生系列物理、化学、生物作用的结果，水体溶解氧显著降低，导致水体发黑发臭。研究表明当认为水体中当DO<2.0mg/时，表示河流处于黑臭状态。当前，广大农民群众正面临着因生态环境问题而带来的生理、心理双重威胁，研究与开展一种适合农村的黑臭水体生态修复系统变得尤为重要。

通常情况采用生态浮床对农村的黑臭水体进行修复处理，不仅具有一定的景观观赏性，还能利用水生植物对水体进行净化，完成对黑臭水体的处理。

生态浮床的设计一般情况是采用若干个种植模块组合而成，通常相邻的种植模块之间通常采用栓接、卡接等刚性连接的方式；这种连接方式在浮床遭遇冲击、或水面大幅震荡时会在浮床内部产生应力，导致浮床大面积损毁；因此需要改善。

并且现有设计的生态浮床通常是利用改变浮力大小实现对浮床深度的调节，这种调节方式具体以下缺陷，其一：通过改变整个浮床浮力大小对种植模块进入水面的深度调节范围有限；其二：不能对分开对单个种植模块进行深度调节；最终造成浮床对水体处理效果不佳的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：解决现有技术中浮床内种植腔深度调节范围有限，且不能单独分开调节深度的问题。

本发明的技术方案是：一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，包括飘浮在水面上的浮床主体，设置在所述浮床主体正下方的曝气装置，围设在所述浮床主体外圈且飘浮在水面上的外围保护环，以及设置在外围保护环上与外界环境连接的定位装置；

所述浮床主体包括阵列飘浮在水面上能够调节种植植物深度的第一浮床模块，与所述第一浮床模块连接能够调节浮力大小的第二浮床模块，以及连接两个相邻第一浮床模块、第一浮床模块与第二浮床模块的柔性连接模块；

所述第一浮床模块包括外形呈矩形的浮板主体，活动设置在所述浮板主体中心的种植腔，设置在所述浮板主体上控制种植腔进入水中深度的调节装置，以及设置在地面上向所述调节装置提供动力的动力组件；

所述浮板主体中心设有能够被种植腔上下贯穿的种植腔连接口；所述种植腔连接口侧面还设有垂直于水面的滑动槽；

所述浮板主体四个侧边中心均开设有安装柔性连接模块的安装槽；

所述种植腔包括放置在种植腔连接口内的种植腔主体，固定在所述种植腔主体侧面与滑动槽滑动连接的升降导引杆，以及设置在所述导引杆下端与调节装置连接的耳片；

所述调节装置包括与所述耳片连接的拉弦，用于保护所述拉弦的拉弦保护套，设置在所述浮板主体上端面且位于耳片正上方的第一拉弦转向器，设置在所述浮板主体上端面的第二拉弦转向器，以及设置在浮板主体上端面固定所述拉弦保护套的固定连接件；

所述拉弦保护套一端与固定连接件连接、另一端与动力组件固定连接；

所述拉弦一端与耳片固定连接、另一端依次贯穿浮板主体、第一拉弦转向器、第二拉弦转向器、固定连接件以及拉弦保护套与动力组件固定连接；

所述动力组件包括固定在地面上的支撑架，设置在活动设置在所述支撑架上的旋转滚筒，设置在所述支撑架上用于固定拉弦保护套端部的固定件，设置在所述旋转滚筒上与拉弦端部连接的固定拉环，以及设置在所述支撑架上控制旋转滚筒旋转的驱动电机模块。

进一步地，所述柔性连接模块包括两个十字连接单元，以及连接两个十字连接单元的快拆插锁；

所述十字连接单元包括两端分别固定在安装槽内且水平设置的第一连接杆，滑动套设在所述第一连接杆中部的水平滑动套，两个套设在第一连接杆上且位于所述水平滑动套两侧的第一弹簧，固定设置在所述水平滑动套上的垂直滑动套，贯穿垂直滑动套且与水面垂直的第二连接杆，以及两个套设在所述第二连接杆上且位于垂直滑动套两侧的第二弹簧；

所述第二连接杆上设有卡接快拆插锁的第一锁孔。

通过快拆插锁连接两个十字连接单元，能够确保第一浮床模块、第二浮床模块的快速拆装，能够大大提高浮床的组装效率；通过两组水平设置的第一连接杆、两组垂直设置的第二连接杆能够使相邻的浮板主体在水平与垂直方向上实现错位运动，防止由于水面振荡在浮床内产生应力，造成机械故障；通过设置第一弹簧、第二弹簧能够使浮板主体在振荡冲击后快速回正复位，进入稳定状态。

进一步地，所述第二浮床模块包括浮囊固定环，设置在所述浮囊固定环上的第一弹性浮囊，设置在所述浮囊固定环上与柔性连接模块连接的第二锁孔，设置在所述第一弹性浮囊上用于放气的第一电磁阀门，以及设置在地面上与第一弹性浮囊连通的充气泵。

通过充气泵的设置能够向第一弹性浮囊内充入气体，使第一弹性浮囊体积变大，排水量增加，实现对浮力增强；通过第一电磁阀门的设置能够使第一弹性浮囊内的气体排出，减小浮囊排水量；最终通过对第一弹性浮囊的调节实现对整个浮床浮力大小的调节。

进一步地，所述外围保护环下端设置有间隔均匀且与充气泵连通的第二弹性浮囊，以及设置在所述第二弹性浮囊上的第二电磁阀门。

通过在外围保护环上设置能够调节浮力大小的第二弹性浮囊能够使整个浮床受到的浮力更加均衡，有效提高整个浮床的稳定性。

进一步地，所述曝气装置包括间隔均匀设置的第一曝气管，与所述第一曝气管交叉连通且间隔均匀设置的第二曝气管；

所述第一曝气管、第二曝气管上设有间隔均匀的曝气孔，所述曝气孔上活动设有叶轮。

通过在曝气孔处设置叶轮能够利用曝气孔排出的气流转动，通过叶轮转动切割能够将排气孔的气流打散，产生更多的小气泡，使气流与水体更加充分的接触，有效提高水体中的溶解氧含量。

进一步地，所述定位装置包括多个设置在水面下的配重块，一端固定连接外围保护环、另一端固定连接配重块的连接拉索，以及设置在配重块上的爪勾。

通过配重块与连接拉索能够实现对浮床的柔性固定，相对于桩式固定，柔性连接故障率更小，能够有效延长装置的使用寿命。

进一步地，所述种植腔为采用竹制品编制成上端开口的圆柱形腔体；所述种植腔内设置有基质材料与水生植物。

水生植物包括美人蕉、梭鱼草、千屈菜、再力花、水生鸢尾、浮萍、紫背浮萍、凤眼莲；基质材料包括木炭颗粒、沸石、陶瓷滤球以及砂石等材料；采用上述基质材料一方面完成对水生植物的有效固定，另一方面能够辅助水生植物对水体进行过滤修复。

进一步地，所述固定拉环以旋转滚筒中心轴线为中心均匀设置有多组；所述固定件包括多个分别与固定拉环一一对应设置的固定板；所述固定板上设有卡接拉弦保护套端部的卡槽。

通过设置多组固定拉环、以及与固定拉环对应的固定板能够实现对拉弦的分组管理，确保实现对浮床内种植腔快速精准调节控制，能够提高操作效率。

进一步地，所述种植腔下方设置有沉水种植腔；所述沉水种植腔内部设有沉水植物。通过沉水植物能够对种植腔内绿植的修复能够进行补充，大大增强浮床对黑臭水体的修复速度，以及提高修复质量。

进一步地，所述外围保护环两端均设有用于检测水中溶解氧浓度的DO检测器。

通过DO检测器对溶解氧浓度进行检测能够实时了解黑臭水体具体情况，根据监测数据，控制拉弦可以实时调整水生植物进入水面的深度以及水生植物进入水面下的个数。

本发明的有益效果是：本申请提供了一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，相对于现有生态浮床，该浮床通过动力组件拉动拉弦实现对种植腔深度的快速实时调节；由于每个种植腔均连接有拉弦，因此可以单独对每个种植腔深度的进行控制调节，能够根据实际情况，纵深空间内对多个种植腔进行排列组合，实现对水体的全方位修复处理，大大提高对水体的修复质量与修复效率；

该浮床通过两组水平设置的第一连接杆、两组垂直设置的第二连接杆能够使相邻的浮板主体在水平与垂直方向上实现错位运动，有效解决在水面振荡中，浮床内部产生应力导致浮床损坏的问题；降低故障率，大大提高浮床的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1整体的结构示意图；

图2是本发明实施例1第一浮床模块、第二浮床模块连接的结构示意图；

图3是本发明实施例1第一浮床模块的结构示意图；

图4是本发明实施例1动力组件的结构示意图；

图5是本发明实施例1浮板主体的结构示意图；

图6是本发明实施例1调节装置的结构示意图；

图7是本发明实施例1柔性连接模块的结构示意图；

图8是本发明实施例1第二浮床模块的结构示意图；

图9是本发明实施例1定位装置的结构示意图；

图10是本发明实施例2曝气装置的结构示意图；

图11是本发明实施例3动力组件的结构示意图；

其中，1-浮床主体、2-曝气装置、20-第一曝气管、21-第二曝气管、200-曝气孔、201-叶轮、3-外围保护环、30-第二弹性浮囊、31-第二电磁阀门、4-定位装置、40-配重块、41-连接拉索、42-爪勾、5-第一浮床模块、50-浮板主体、500-种植腔连接口、501-滑动槽、502-安装槽、51-种植腔、510-种植腔主体、511-升降导引杆、512-耳片、52-调节装置、520-拉弦、521-拉弦保护套、522-第一拉弦转向器、523-第二拉弦转向器、524-固定连接件、53-动力组件、530-支撑架、531-旋转滚筒、532-固定件、533-固定拉环、534-驱动电机模块、535-固定板、536-卡槽、6-第二浮床模块、60-浮囊固定环、61-第一弹性浮囊、62-第二锁孔、63-第一电磁阀门、64-充气泵、7-柔性连接模块、70-快拆插锁、71-第一连接杆、72-水平滑动套、73-第一弹簧、74-垂直滑动套、75-第二连接杆、76-第二弹簧、77-第一锁孔。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，包括飘浮在水面上的浮床主体1，设置在浮床主体1正下方的曝气装置2，围设在浮床主体1外圈且飘浮在水面上的外围保护环3，以及设置在外围保护环3上与外界环境连接的定位装置4；

如图1、2所示，浮床主体1包括阵列飘浮在水面上能够调节种植植物深度的第一浮床模块5，与第一浮床模块5连接能够调节浮力大小的第二浮床模块6，以及连接两个相邻第一浮床模块5、第一浮床模块5与第二浮床模块6的柔性连接模块7；

如图3、4所示，第一浮床模块5包括外形呈矩形的浮板主体50，活动设置在浮板主体50中心的种植腔51，设置在浮板主体50上控制种植腔51进入水中深度的调节装置52，以及设置在地面上向调节装置52提供动力的动力组件53；

如图5所示，浮板主体50中心设有能够被种植腔51上下贯穿的种植腔连接口500；种植腔连接口500侧面还设有垂直于水面的滑动槽501；

浮板主体50四个侧边中心均开设有安装柔性连接模块7的安装槽502；

如图6所示，种植腔51包括放置在种植腔连接口500内的种植腔主体510，固定在种植腔主体510侧面与滑动槽501滑动连接的升降导引杆511，以及设置在导引杆511下端与调节装置52连接的耳片512；

如图6所示，调节装置52包括与耳片512连接的拉弦520，用于保护拉弦520的拉弦保护套521，设置在浮板主体50上端面且位于耳片512正上方的第一拉弦转向器522，设置在浮板主体50上端面的第二拉弦转向器523，以及设置在浮板主体50上端面固定拉弦保护套521的固定连接件524；

第一拉弦转向器522、第二拉弦转向器523均为定滑轮结构；

拉弦保护套521一端与固定连接件524连接、另一端与动力组件53固定连接；

如图6所示，拉弦520一端与耳片512固定连接、另一端依次贯穿浮板主体50、第一拉弦转向器522、第二拉弦转向器523、固定连接件524以及拉弦保护套521与动力组件53固定连接；

如图4所示，动力组件53包括固定在地面上的支撑架530，设置在活动设置在支撑架530上的旋转滚筒531，设置在支撑架530上用于固定拉弦保护套521端部的固定件532，设置在旋转滚筒531上且与拉弦520端部连接的固定拉环533，以及设置在支撑架530上控制旋转滚筒531旋转的驱动电机模块534。

固定拉环533以旋转滚筒531中心轴线为中心均匀设置有2组；固定件532包括2个分别与固定拉环533一一对应设置的固定板535；固定板535上设有卡接拉弦保护套521端部的卡槽536。

如图7所示，柔性连接模块7包括两个十字连接单元，以及连接两个十字连接单元的快拆插锁70；

如图7所示，十字连接单元包括两端分别固定在安装槽502内且水平设置的第一连接杆71，滑动套设在第一连接杆71中部的水平滑动套72，两个套设在第一连接杆71上且位于水平滑动套72两侧的第一弹簧73，固定设置在水平滑动套72上的垂直滑动套74，贯穿垂直滑动套74且与水面垂直的第二连接杆75，以及两个套设在第二连接杆75上且位于垂直滑动套74两侧的第二弹簧76；

第二连接杆75上设有卡接快拆插锁70的第一锁孔77。

如图8所示，第二浮床模块6包括浮囊固定环60，设置在浮囊固定环60上的第一弹性浮囊61，设置在浮囊固定环60上与柔性连接模块7连接的第二锁孔62，设置在第一弹性浮囊61上用于放气的第一电磁阀门63，以及设置在地面上与第一弹性浮囊61连通的充气泵64。

如图9所示，定位装置4包括4个设置在水面下的配重块40，一端固定连接外围保护环3、另一端固定连接配重块40的连接拉索41，以及设置在配重块40上的爪勾42。

其中，种植腔51为采用竹制品编制成上端开口的圆柱形腔体；种植腔51内设置有基质材料与水生植物。

水生植物为美人蕉、梭鱼草、千屈菜、再力花；

基质材料由30％的木炭颗粒、30％的沸石以及40％的陶瓷滤球三种材料混合而成。

如图1所示，外围保护环3下端设置有间隔均匀且与充气泵64连通的第二弹性浮囊30，以及设置在第二弹性浮囊30上的第二电磁阀门31。

其中，第二电磁阀门31、曝气装置2、第二弹性浮囊30、充气泵64、第一弹性浮囊61、第一电磁阀门63、驱动电机模块534均采用市售产品，且具体的产品型号本领域内工作人员可根据需要进行选择。

本装置的工作原理及方法：在需要修复的黑臭水面上铺设第一浮床模块5与第二浮床模块6，根据需要决定铺设面积及形状，采用柔性连接模块7连接，然后在最外圈铺设外围保护环3进行外部连接，定位装置4通过连接拉索41、配重块40、以及设置在配重块40上的爪勾42将第一浮床模块5、第二浮床模块6组成的浮床主体与水域底部连接；然后，种植腔51内的水生植物结合曝气装置2对黑臭水体进行修复。

在修复的过程中，根据实际情况，动力组件53通过控制旋转滚筒531旋转拉动拉弦520对种植腔51进入水中的深度进行实时调节；根据实际需要，可以对种植腔51统一进行深度调节，也可以对种植腔51的深度单独调节，使种植腔51在水面下位于不同深度，实现同时对不同深度水体的处理；

再通过充气泵64、第二电磁阀门31和第一电磁阀门63控制第二弹性浮囊30、第一弹性浮囊61的大小，调整整个浮床的浮力大小，最终实现对流经浮床水体的充分处理。

柔性连接的作用和原理是：当浮床在水面遭受冲击造成水面振荡，柔性连接模块通过两组水平设置的第一连接杆71、两组垂直设置的第二连接杆75能够使相邻的浮板主体50在水平与垂直方向上实现错位运动，防止由于水面振荡在浮床内产生应力，造成机械故障；通过设置第一弹簧73、第二弹簧76能够使浮板主体50在振荡冲击后快速回正复位，进入稳定状态。

实施例2：

与实施例1不同的是：如图10所示，曝气装置2包括间隔均匀设置的第一曝气管20，与第一曝气管20交叉连通且间隔均匀设置的第二曝气管21；

第一曝气管20、第二曝气管21上设有间隔均匀的曝气孔200，曝气孔200上活动设有叶轮201。

实施例3：

与实施例1不同的是：如图11所示，固定拉环533以旋转滚筒531中心轴线为中心均匀设置有4组；固定件532包括4个分别与固定拉环533一一对应设置的固定板535；固定板535上设有卡接拉弦保护套521端部的卡槽536。

实施例4：

与实施例1不同的是：种植腔51下方设置有沉水种植腔54；沉水种植腔54内部设有沉水植物。

其中，沉重种植腔54能够组成设置在水面下的沉水植物层；沉水植物层包括轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、菹草四种沉水植物。

实施例5：

与实施例1不同的是：外围保护环3两端均设有用于检测水中溶解氧浓度的DO检测器。

其中，DO检测器采用市售溶解氧检测仪，且具体的产品型号本领域内工作人员可根据需要进行选择。

Claims (10)

1.一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，包括飘浮在水面上的浮床主体（1），设置在所述浮床主体（1）正下方的曝气装置（2），围设在所述浮床主体（1）外圈且飘浮在水面上的外围保护环（3），以及设置在外围保护环（3）上与外界环境连接的定位装置（4）；

所述浮床主体（1）包括阵列飘浮在水面上能够调节种植植物深度的第一浮床模块（5），与所述第一浮床模块（5）连接能够调节浮力大小的第二浮床模块（6），以及连接两个相邻第一浮床模块（5）、第一浮床模块（5）与第二浮床模块（6）的柔性连接模块（7）；

所述第一浮床模块（5）包括外形呈矩形的浮板主体（50），活动设置在所述浮板主体（50）中心的种植腔（51），设置在所述浮板主体（50）上控制种植腔（51）进入水中深度的调节装置（52），以及设置在地面上向所述调节装置（52）提供动力的动力组件（53）；

所述浮板主体（50）中心设有能够被种植腔（51）上下贯穿的种植腔连接口（500）；所述种植腔连接口（500）侧面还设有垂直于水面的滑动槽（501）；

所述浮板主体（50）四个侧边中心均开设有安装柔性连接模块（7）的安装槽（502）；

所述种植腔（51）包括放置在种植腔连接口（500）内的种植腔主体（510），固定在所述种植腔主体（510）侧面与滑动槽（501）滑动连接的升降导引杆（511），以及设置在所述导引杆（511）下端与调节装置（52）连接的耳片（512）；

所述调节装置（52）包括与所述耳片（512）连接的拉弦（520），用于保护所述拉弦（520）的拉弦保护套（521），设置在所述浮板主体（50）上端面且位于耳片（512）正上方的第一拉弦转向器（522），设置在所述浮板主体（50）上端面的第二拉弦转向器（523），以及设置在浮板主体（50）上端面固定所述拉弦保护套（521）的固定连接件（524）；

所述拉弦保护套（521）一端与固定连接件（524）连接、另一端与动力组件（53）固定连接；

所述拉弦（520）一端与耳片（512）固定连接、另一端依次贯穿浮板主体（50）、第一拉弦转向器（522）、第二拉弦转向器（523）、固定连接件（524）以及拉弦保护套（521）与动力组件（53）固定连接；

所述动力组件（53）包括固定在地面上的支撑架（530），活动设置在所述支撑架（530）上的旋转滚筒（531），设置在所述支撑架（530）上用于固定拉弦保护套（521）端部的固定件（532），设置在所述旋转滚筒（531）上与拉弦（520）端部连接的固定拉环（533），以及设置在所述支撑架（530）上控制旋转滚筒（531）旋转的驱动电机模块（534）。

2.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述柔性连接模块（7）包括两个十字连接单元，以及连接两个十字连接单元的快拆插锁（70）；

所述十字连接单元包括两端分别固定在安装槽（502）内且水平设置的第一连接杆（71），滑动套设在所述第一连接杆（71）中部的水平滑动套（72），两个套设在第一连接杆（71）上且位于所述水平滑动套（72）两侧的第一弹簧（73），固定设置在所述水平滑动套（72）上的垂直滑动套（74），贯穿垂直滑动套（74）且与水面垂直的第二连接杆（75），以及两个套设在所述第二连接杆（75）上且位于垂直滑动套（74）两侧的第二弹簧（76）；

所述第二连接杆（75）上设有卡接快拆插锁（70）的第一锁孔（77）。

3.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述第二浮床模块（6）包括浮囊固定环（60），设置在所述浮囊固定环（60）上的第一弹性浮囊（61），设置在所述浮囊固定环（60）上与柔性连接模块（7）连接的第二锁孔（62），设置在所述第一弹性浮囊（61）上用于放气的第一电磁阀门（63），以及设置在地面上与第一弹性浮囊（61）连通的充气泵（64）。

4.根据权利要求3所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述外围保护环（3）下端设置有间隔均匀且与充气泵（64）连通的第二弹性浮囊（30），以及设置在所述第二弹性浮囊（30）上的第二电磁阀门（31）。

5.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述曝气装置（2）包括间隔均匀设置的第一曝气管（20），与所述第一曝气管（20）交叉连通且间隔均匀设置的第二曝气管（21）；

所述第一曝气管（20）、第二曝气管（21）上设有间隔均匀的曝气孔（200），所述曝气孔（200）上活动设有叶轮（201）。

6.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述定位装置（4）包括多个设置在水面下的配重块（40），一端固定连接外围保护环（3）、另一端固定连接配重块（40）的连接拉索（41），以及设置在配重块（40）上的爪勾（42）。

7.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述种植腔（51）为采用竹制品编制成上端开口的圆柱形腔体；所述种植腔（51）内设置有基质材料与水生植物。

8.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述固定拉环（533）以旋转滚筒（531）中心轴线为中心均匀设置有多组；所述固定件（532）包括多个分别与固定拉环（533）一一对应设置的固定板（535）；所述固定板（535）上设有卡接拉弦保护套（521）端部的卡槽（536）。

9.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述种植腔（51）下方设置有沉水种植腔（54）；所述沉水种植腔（54）内部设有沉水植物。

10.根据权利要求1所述的一种农村黑臭水体修复用深度可调的人工生态浮床，其特征在于，所述外围保护环（3）两端均设有用于检测水中溶解氧浓度的DO检测器。

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