CN113925004A - 基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，包括一个整体呈水平环形的孵化槽，孵化槽包括两个相对的半圆环形段和连接在两个半圆环形段之间的两个直线段，还包括控制调节系统，控制调节系统包括安装在孵化槽上的温控装置和曝气装置；还包括流速调节装置，流速调节装置包括位于孵化槽内沿横截面方向设置的推板，推板和循环运动控制机构相连并能够被带动沿孵化槽的环形做循环运动。本发明具有能够更好地调节水体环境，以提高鱼卵孵化效果的优点。
Description
技术领域
本发明涉及鱼卵孵化培育技术领域，具体涉及一种基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统。
背景技术
漂流性鱼卵是指密度与水相近、无黏性、彼此分离、产出授精后随水漂流状态下完成孵化的鱼卵，如青鱼、草鱼、鲢、鳙等所产的卵。鱼卵的孵化过程对鱼类繁殖而言具有重要意义，不仅直接影响着仔鱼的数量和健康状况，也影响着鱼类的资源量和物种生存情况。漂流性鱼卵从受精卵发育至具备游泳能力的幼鱼，需要几十甚至上百小时的随水迁移，此距离在长江上游这类天然水体中可达几百公里。故对漂流性鱼卵孵化的研究，不仅仅对于鱼类养殖业具有重要的意义，对于河流鱼类资源恢复同样意义重大。
目前，漂流性鱼卵人工孵化方式主要有孵化桶孵化、孵化环道孵化。孵化桶大小不定，可以根据实际需要进行定制使用，一般是采用从底部向上冲水的方式使鱼卵在水中不断翻滚孵化，具有操作简单的优点，但桶内水流流向混乱，无法确定流速大小。孵化环道容量大、耐用性好，工作原理是通过环道内底部的多个同方向喷头将水流喷出，可保证鱼卵在环道内不停地翻滚浮动，但其无法保证水流各处均匀且不能控制水流紊动程度。
例如CN111670844A公开的一种漂流性鱼卵孵化装置，CN210746713U公开的一种漂流性鱼卵孵化装置，均是类似上述的结构，即采用一个容置体，通过加水或者通气并控制其内部造成旋流，然后控制鱼卵在水流中孵化。这种方式存在对水流控制程度较低，孵化效果不好的缺陷。而影响漂流性鱼卵孵化的环境因素除了有温度、溶解氧等，更重要的还有水流的流速和流态。故在鱼卵孵化过程中，怎样更好地模拟获得更有利于孵化的水体环境，提高孵化效果，成为有待进一步考虑解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种针对漂流性鱼卵设计，能够更好地调节和模拟河道的实际水体环境，以提高鱼卵孵化效果的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，包括一个整体呈水平环形的孵化槽，孵化槽包括两个相对的半圆环形段和连接在两个半圆环形段之间的两个直线段，还包括控制调节系统，控制调节系统包括安装在孵化槽上的温控装置和曝气装置；还包括流速调节装置，流速调节装置包括位于孵化槽内沿横截面方向设置的推板，推板和循环运动控制机构相连并能够被带动沿孵化槽的环形做循环运动。
这样，本发明除了能够控制水体温度和氧含量，使其和河道实际水体情况趋同，还能够调节水流速度使其和河道实际流速趋同。而且重要的是，水流速度调节是依靠推板被带动沿孵化槽做环形的循环运动，这样是从横截面方向上整体推动水流在环形的孵化槽内做循环运动，故能够更好地模拟实际河道中水流是横断面方向上整体向前流动的特点，和河道实际水流情况更加相符合，水流更加稳定均匀，且提高了鱼卵的孵化效果。
进一步地，所述循环运动控制机构包括匹配地水平安装在两个半圆环形段内圆处上端位置的两个传动盘，传动盘上套设有传动带，所述推板上端通过横向设置的连接杆安装连接在传动带上，至少一个传动盘和一个电机相连。
这样，电机带动传动盘转动，并通过传动带带动推板沿孵化槽循环运动，推动水流循环流动，具有结构简单，稳定，可靠的特点。同时，电机装置位于孵化槽上方，避免电机振动对鱼卵孵化的不利影响。
进一步地，传动盘为链轮，传动带为链条。这样控制更加可靠精确。
进一步地，电机固定在一个龙门架结构的安装架上。这样更好地实现对电机的固定。
进一步地，电机外设置有保护套。这样可以更好地防水。
进一步地，传动盘中部下方设置有向下的支撑杆，传动盘可转动地安装在支撑杆上。这样可以更好地实现支撑，保证稳定性。
进一步地，孵化槽上设置有进水口和出水口。这样更加方便进出水。实施时，进水口和出水口处均设有密网，可防止鱼卵损失。同时进水口通过进水管道和水泵相连，方便抽水进水。
进一步地，孵化槽整体固定在一个安装台上。这样，更加方便操作和观察。
进一步地，孵化槽整体采用透明的有机玻璃材料制得。这样更加方便观察且能够保证材料硬度质量。
进一步地，孵化槽外还正对孵化槽设置有摄像机。这样方便通过摄像机观察和记录孵化过程和数据。
进一步地，控制调节系统还包括安装在孵化槽内的温度传感器和溶氧量检测传感器，所述温控装置和曝气装置以及温度传感器和溶氧量检测传感器分别和控制中心相连。
这样控制调节系统可以检测水流温度并通过温控装置调节水温，可以检测水中的溶氧量并通过曝气装置控制水中溶氧浓度，使二者均处于宜于孵化的范围，更好地提高孵化效果。
进一步地，孵化槽一侧外部还固定设置有一个调节槽，调节槽和孵化槽之间设置有连通缺口使得二者内部相通，所述温控装置和曝气装置位于调节槽内。
这样，可以更好地降低温控装置和曝气装置自身对水体流动以及对鱼卵孵化的影响。
进一步地，调节槽位于孵化槽外侧转弯处位置。
这样，更加利于二者内部的水体交换。
进一步地，控制调节系统还包括水流速度检测装置，水流速度检测装置和控制中心相连，控制中心和电机相连。这样，可以更好地检测并保证水流速度为所需速度。
进一步地，推板前侧表面设置有一层弹性材料层。
这样，可以更好地避免撞击损伤鱼卵。
进一步地，推板上设置有若干通过孔。
这样，使得部分水流可以从通过孔流过，降低了推板前后侧相邻区域位置的水体扰动程度，使得推板前后侧位置和孵化槽其余区域位置的水体环境更加一致，更有利于孵化的稳定进行。同时水流经过通过孔后会形成紊流，更有利于模拟河道实际水体环境，更有利于提高鱼卵的孵化率。
进一步地，推板和循环运动控制机构可拆卸连接。这样，可以设置多组不同通过孔形状的推板，方便根据需要更换具有不同形状通过孔的推板，以调节水流紊乱程度，使其更有利于提高鱼卵的孵化率。具体实施时，以在推板上端一侧和循环运动控制机构的传动带一侧各水平设置一根螺纹对称的连接螺杆，然后依靠一个匹配的连接螺母实现可拆卸连接，具有结构简单，连接方便的特点。
进一步地，推板成组设置，每组推板包括前后间隔设置的第一推板和第二推板。
这样，水流依次通过第一推板和第二推板上的通过孔，这样并列的双层通过孔的设置极大地提高了对通过水流的碎化程度，在保持水体整体波动幅度不大的情况下提高了水流的紊流程度，使得鱼卵可以更好地跟随水流做频率较高但幅度较小的漂动，更有利于鱼卵孵化且不损伤鱼卵。
进一步地，第一推板和第二推板之间设置有错位调节机构，并形成紊流调节装置。
这样，能够通过错位调节机构实现第一推板和第二推板之间的通过孔的错位距离大小的调节，进而实现对形成紊流的紊动程度大小的调节。使其形成更适宜鱼卵孵化的紊动程度。
进一步地，所述错位调节机构，包括垂直固定在第一推板上并指向第二推板的调节螺杆，调节螺杆穿过第二推板上竖向设置的滑槽并依靠旋接的一对固定螺母将第二推板夹持固定在调节螺杆上。
这样，可以通过松开固定螺母使得调节螺杆沿滑槽上下滑动后再重新紧固，通过上下调节第二推板的固定位置高度实现错位调节；同时该结构还可以实现对两块推板之间前后间距的调节，通过同时调节错位程度和相互间距，可以更好地实现对形成紊流的紊动程度大小的精确调节。且具有结构简单，调节方便快捷、稳定可靠的特点。
进一步地，推板上各通过孔的后侧向后设置有一圈向后的柔性飘带。
这样，推板向前推动水流时，每个通过孔后侧的由若干根形成的一圈柔性飘带顺水流无规则摆动起伏，进一步带动从通过孔通过的水流跟随四周柔性飘带一起无规则摆动，并向后方和柔性飘带间隙四周扩散，这样进一步提高了从通过孔流过的水流的无规则波动效果同时又降低了波动的幅度，更有利于鱼卵孵化且不损伤鱼卵。
进一步地，第一推板和第二推板的后侧面均设置有柔性飘带，第一推板后侧的柔性飘带长度和第一推板与第二推板之间间距匹配（基本一致）。
这样，位于第一推板和第二推板之间的柔性飘带不仅仅能够更好地制造紊流，而且柔性飘带能够在水流的作用下在摆动的同时能够导向至第二推板上通过孔所在位置，进而更好地引导进入第一推板上通过孔的鱼卵从第二推板上的通过孔流出，避免撞击到第二推板而造成损伤。
进一步地，还包括粒子图像检测系统，粒子图像检测系统包括正对孵化槽设置的摄像机，还包括正对孵化槽上的摄像机摄像区域设置的激光器，还包括投入到孵化槽内水体中的若干示踪粒子，激光器和摄像机和控制中心相连。
这样，激光器照射到摄像区域的水体中，使得其内的示踪粒子反光并能够被摄像机拍摄到动态图像，然后即可通过拍摄示踪粒子的图像变化情况，靠控制中心（计算机）进行图像处理得到流场信息。可以依靠视频中示踪粒子的波动情况直接反应出水体的紊动程度情况。也可以进一步通过分析流场参数，获得示踪粒子的三维速度场，进而计算获得其水流的紊动强度并获得检测点的紊动能值的数据，具体计算过程为流体力学现有技术，不在此详述。
进一步地，示踪粒子大小和质量和鱼卵的大小和质量数据匹配一致（落入鱼卵的数据范围内）。这样，更好地通过示踪粒子的波动图像情况，直观地反应鱼卵在水体中波动情况。
进一步地，摄像机为CCD相机。更加利于拍摄和数据转换。
进一步地，激光器具有正对孵化槽宽度方向的激光片光源。更加方便提取出图像中示踪粒子的信息。
综上所述，本发明具有能够更好地调节水体环境，以提高鱼卵孵化效果的优点。
附图说明
图1为本发明的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统从俯视方向的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4为推板侧视方向的结构示意图。
图5为多组不同通过孔形状的推板示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式：图1-图5所示的一种基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，包括一个整体呈水平环形的孵化槽1，孵化槽1包括两个相对的半圆环形段和连接在两个半圆环形段之间的两个直线段，还包括控制调节系统，控制调节系统包括安装在孵化槽1上的温控装置14和曝气装置15；还包括流速调节装置，流速调节装置包括位于孵化槽内沿横截面方向设置的推板2，推板2和循环运动控制机构相连并能够被带动沿孵化槽的环形做循环运动。
这样，本发明除了能够控制水体温度和氧含量，使其和河道实际水体情况趋同，还能够调节水流速度使其和河道实际流速趋同。而且重要的是，水流速度调节是依靠推板被带动沿孵化槽做环形的循环运动，这样是从横截面方向上整体推动水流在环形的孵化槽内做循环运动，故能够更好地模拟实际河道中水流是横断面方向上整体向前流动的特点，和河道实际水流情况更加相符合，水流更加稳定均匀，且提高了鱼卵的孵化效果。
其中，所述循环运动控制机构包括匹配地水平安装在两个半圆环形段内圆处上端位置的两个传动盘3，传动盘3上套设有传动带4，所述推板2上端通过横向设置的连接杆安装连接在传动带上，至少一个传动盘3和一个电机6相连。
这样，电机带动传动盘转动，并通过传动带带动推板沿孵化槽循环运动，推动水流循环流动，具有结构简单，稳定，可靠的特点。同时，电机装置位于孵化槽上方，避免电机振动对鱼卵孵化的不利影响。
其中，传动盘3为链轮，传动带4为链条。这样控制更加可靠精确。
其中，电机6固定在一个龙门架结构的安装架7上。这样更好地实现对电机的固定。
其中，电机6外设置有保护套。这样可以更好地防水。
其中，传动盘3中部下方设置有向下的支撑杆8，传动盘可转动地安装在支撑杆上。这样可以更好地实现支撑，保证稳定性。
其中，孵化槽1上设置有进水口9和出水口10。这样更加方便进出水。实施时，进水口和出水口处均设有密网，可防止鱼卵损失。同时进水口通过进水管道和水泵11相连，方便抽水进水。
其中，孵化槽1整体固定在一个安装台12上。这样，更加方便操作和观察。
其中，孵化槽1整体采用透明的有机玻璃材料制得。这样更加方便观察且能够保证材料硬度质量。
其中，孵化槽1外还正对孵化槽设置有摄像机13。这样方便通过摄像机观察和记录孵化过程和数据。
其中，控制调节系统还包括安装在孵化槽内的温度传感器和溶氧量检测传感器（图中未显示），所述温控装置14和曝气装置15以及温度传感器和溶氧量检测传感器分别和控制中心（图中未显示）相连。
这样控制调节系统可以检测水流温度并通过温控装置调节水温，可以检测水中的溶氧量并通过曝气装置控制水中溶氧浓度，使二者均处于宜于孵化的范围，更好地提高孵化效果。温控装置和曝气装置自身为现有成熟产品，不在此详述其结构。
其中，孵化槽1一侧外部还固定设置有一个调节槽16，调节槽16和孵化槽之间设置有连通缺口使得二者内部相通，所述温控装置14和曝气装置15位于调节槽16内。
这样，可以更好地降低温控装置和曝气装置自身对水体流动以及对鱼卵孵化的影响。
其中，调节槽16位于孵化槽1外侧转弯处位置。
这样，更加利于二者内部的水体交换。
其中，控制调节系统还包括水流速度检测装置（图中未显示），水流速度检测装置和控制中心相连，控制中心和电机相连。这样，可以更好地检测并保证水流速度为所需速度。实施时，水流速度检测装置可以是直接安装在孵化槽内进行测量，也可以是采用单独的水速测量仪，需检测水速时，可以在孵化槽内取多个测量点，例如两个弧形段中和两个直线段中部各取一个测量点（图中ABCD四点），然后直接手持水速测量仪至各测量点检测流速，再计算平均流速的方式获得水流速度。这样，可以避免水流速度检测装置自身对水流的干扰。
其中，推板2前侧表面设置有一层弹性材料层21。
这样，可以更好地避免撞击损伤鱼卵。
其中，推板上设置有若干通过孔22。
这样，使得部分水流可以从通过孔流过，降低了推板前后侧相邻区域位置的水体扰动程度，使得推板前后侧位置和孵化槽其余区域位置的水体环境更加一致，更有利于孵化的稳定进行。同时水流经过通过孔后会形成紊流，更有利于模拟河道实际水体环境，更有利于提高鱼卵的孵化率。
其中，推板2和循环运动控制机构可拆卸连接。这样，可以设置多组不同通过孔形状的推板（参见图5），方便根据需要更换具有不同形状通过孔的推板，以调节水流紊乱程度，使其更有利于提高鱼卵的孵化率。具体实施时，以在推板上端一侧和循环运动控制机构的传动带一侧各水平设置一根螺纹对称的连接螺杆，然后依靠一个匹配的连接螺母实现可拆卸连接，具有结构简单，连接方便的特点。
其中，推板2成组设置，每组推板包括前后间隔设置的第一推板23和第二推板24。
这样，水流依次通过第一推板和第二推板上的通过孔，这样并列的双层通过孔的设置极大地提高了对通过水流的碎化程度，在保持水体整体波动幅度不大的情况下提高了水流的紊流程度，使得鱼卵可以更好地跟随水流做频率较高但幅度较小的漂动，更有利于鱼卵孵化且不损伤鱼卵。
其中，第一推板23和第二推板24之间设置有错位调节机构，并形成紊流调节装置。
这样，能够通过错位调节机构实现第一推板和第二推板之间的通过孔的错位距离大小的调节，进而实现对形成紊流的紊动程度大小的调节。使其形成更适宜鱼卵孵化的紊动程度。
其中，所述错位调节机构，包括垂直固定在第一推板上并指向第二推板的调节螺杆25，调节螺杆穿过第二推板上竖向设置的滑槽并依靠旋接的一对固定螺母26将第二推板夹持固定在调节螺杆上。
这样，可以通过松开固定螺母使得调节螺杆沿滑槽上下滑动后再重新紧固，通过上下调节第二推板的固定位置高度实现错位调节；同时该结构还可以实现对两块推板之间前后间距的调节，通过同时调节错位程度和相互间距，可以更好地实现对形成紊流的紊动程度大小的精确调节。且具有结构简单，调节方便快捷、稳定可靠的特点。
其中，推板2上各通过孔的后侧向后设置有一圈向后的柔性飘带27。
这样，推板向前推动水流时，每个通过孔后侧的由若干根形成的一圈柔性飘带顺水流无规则摆动起伏，进一步带动从通过孔通过的水流跟随四周柔性飘带一起无规则摆动，并向后方和柔性飘带间隙四周扩散，这样进一步提高了从通过孔流过的水流的无规则波动效果同时又降低了波动的幅度，更有利于鱼卵孵化且不损伤鱼卵。
其中，第一推板23和第二推板24的后侧面均设置有柔性飘带27，第一推板后侧的柔性飘带长度和第一推板与第二推板之间间距匹配（基本一致）。
这样，位于第一推板和第二推板之间的柔性飘带不仅仅能够更好地制造紊流，而且柔性飘带能够在水流的作用下在摆动的同时能够导向至第二推板上通过孔所在位置，进而更好地引导进入第一推板上通过孔的鱼卵从第二推板上的通过孔流出，避免撞击到第二推板而造成损伤。
其中，还包括粒子图像检测系统，粒子图像检测系统包括正对孵化槽设置的摄像机13，还包括正对孵化槽上的摄像机摄像区域设置的激光器29，还包括投入到孵化槽内水体中的若干示踪粒子30，激光器和摄像机和控制中心相连。图中标号31为鱼卵。
这样，激光器照射到摄像区域的水体中，使得其内的示踪粒子反光并能够被摄像机拍摄到动态图像，然后即可通过拍摄示踪粒子的图像变化情况，靠控制中心（计算机）进行图像处理得到流场信息。可以依靠视频中示踪粒子的波动情况直接反应出水体的紊动程度情况。也可以进一步通过分析流场参数，获得示踪粒子的三维速度场，进而计算获得其水流的紊动强度并获得检测点的紊动能值的数据，具体计算过程为流体力学现有技术，不在此详述。
以图中摄像区域内，摄像机正对的E点为例，改点作为紊动程度测量点，距离水槽底部高设定为0.5h（h为水深），应用粒子图像检测系统可得到示踪粒子图像，在控制中心的计算机中使用后处理软件PIVlab可计算出二维流场，得到E点x方向上的时均流速
x、瞬时流速ux、脉动流速ux’（y方向上同理可得），最后可算出E点x、y方向处的紊动强度σx 、σy，得到E点处紊动能k值。以上物理量关系为：
ux=
x+ux’
uy=
y+uy’
上式中：
x、ux、ux’为x方向上的时均流速、瞬时流速、脉动流速，
y、uy、uy’为y方向上的时均流速、瞬时流速、脉动流速，σx 、σy为x、y方向上的紊动强度，n为瞬时流场个数，紊动能k值能综合衡量水槽中水流的紊动程度。
本实施例中示踪粒子30大小和质量和鱼卵31的大小和质量数据匹配一致（落入鱼卵的数据范围内）。示踪粒子30外表面设置有颜色层或者反光材料层，以方便跟踪。这样，更好地通过示踪粒子的波动图像情况，直观地反应鱼卵在水体中波动情况。
其中，摄像机13为CCD相机。更加利于拍摄和数据转换。
其中，激光器29具有正对孵化槽宽度方向的激光片光源。更加方便提取出图像中示踪粒子的信息。
Claims (10)
1.一种基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，包括一个整体呈水平环形的孵化槽，孵化槽包括两个相对的半圆环形段和连接在两个半圆环形段之间的两个直线段，还包括控制调节系统，控制调节系统包括安装在孵化槽上的温控装置和曝气装置；还包括流速调节装置，流速调节装置包括位于孵化槽内沿横截面方向设置的推板，推板和循环运动控制机构相连并能够被带动沿孵化槽的环形做循环运动。
2.如权利要求1所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，所述循环运动控制机构包括匹配地水平安装在两个半圆环形段内圆处上端位置的两个传动盘，传动盘上套设有传动带，所述推板上端通过横向设置的连接杆安装连接在传动带上，至少一个传动盘和一个电机相连。
3.如权利要求2所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，传动盘为链轮，传动带为链条；
电机固定在一个龙门架结构的安装架上；
电机外设置有保护套；
传动盘中部下方设置有向下的支撑杆，传动盘可转动地安装在支撑杆上。
4.如权利要求2所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，孵化槽上设置有进水口和出水口；
孵化槽整体固定在一个安装台上；
孵化槽整体采用透明的有机玻璃材料制得；
孵化槽外还正对孵化槽设置有摄像机。
5.如权利要求2所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，控制调节系统还包括安装在孵化槽内的温度传感器和溶氧量检测传感器，所述温控装置和曝气装置以及温度传感器和溶氧量检测传感器分别和控制中心相连。
6.如权利要求5所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，孵化槽一侧外部还固定设置有一个调节槽，调节槽和孵化槽之间设置有连通缺口使得二者内部相通，所述温控装置和曝气装置位于调节槽内；
调节槽位于孵化槽外侧转弯处位置。
7.如权利要求2所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，控制调节系统还包括水流速度检测装置，水流速度检测装置和控制中心相连，控制中心和电机相连。
8.如权利要求1所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于：推板前侧表面设置有一层弹性材料层；
推板上设置有若干通过孔；
推板和循环运动控制机构可拆卸连接。
9.如权利要求8所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，推板成组设置，每组推板包括前后间隔设置的第一推板和第二推板；
第一推板和第二推板之间设置有错位调节结构，并形成紊流调节装置；
所述错位调节机构，包括垂直固定在第一推板上并指向第二推板的调节螺杆，调节螺杆穿过第二推板上竖向设置的滑槽并依靠旋接的一对固定螺母将第二推板夹持固定在调节螺杆上；
推板上各通过孔的后侧向后设置有一圈向后的柔性飘带；
第一推板和第二推板的后侧面均设置有柔性飘带，第一推板后侧的柔性飘带长度和第一推板与第二推板之间间距匹配。
10.如权利要求1所述的基于河道实况模拟的鱼卵孵化系统，其特征在于，还包括粒子图像检测系统，粒子图像检测系统包括正对孵化槽设置的摄像机，还包括正对孵化槽上的摄像机摄像区域设置的激光器，还包括投入到孵化槽内水体中的若干示踪粒子，激光器和摄像机和控制中心相连；
示踪粒子大小和质量和鱼卵的大小和质量数据匹配；
摄像机为CCD相机；
激光器具有正对孵化槽宽度方向的激光片光源。
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