CN116691929A - 一种海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法，属于船舶与海洋工程技术领域，其中海上浮体系泊系统包括海上浮体、锚、水下张紧器、安装船、系泊链，海上浮体系泊系统在水下预张紧的方法包括锚的设置、系泊链和底部链节连接在水下张紧器上、水下张紧器下放到水下以及实施预张紧，本发明公开的海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法，无需水下张紧器像海底张紧器那样坐落于海底而要求系泊链或底部链节的链条特别长，不仅缩短了系泊链或底部链节的链条长度，还降低了操控难度，可以有效地提高安装效率和降低安装成本，实现快速预张紧，具备较高的实用价值。

Description

一种海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法
技术领域
本发明属于船舶与海洋工程技术领域，具体涉及一种海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法。
背景技术
系泊系统是海上浮体定位的重要装备，包括锚、系泊链、连接组件、止链器和张紧装置，系泊链的一端系在海上浮体(如浮式生产平台或漂浮式风机)上，且与海上浮体相连的系泊链上设置止链器，用于调节系泊链的长度使其达到设定的张紧力；另一端系在锚上，固定与海底。
现有的预张紧方法主要分为两类：通过吊机和止链器相配合实现的方式和海底预张紧，其中，通过吊机和止链器相配合实现的方式对安装船要求较高，成本高、难度大，也不利于大规模安装作业。海底预张紧的方式需要先在安装船的甲板上完成系泊链和底部链节在张紧器上组装，待链条与张紧器组装好之后，再将张紧器坐落于海底，在海底实施预张紧，这种方式要求张紧器较为庞大，且能坐落于海底，对于浅海实施起来比较容易，但是如果是深海区域，就要求系泊链或底部链节的链条长度非常长，实施预张紧的操控难度大，成本高。总之，无论何种方式，现有的预张紧方法均存在操控难度大，成本高的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法，用于解决海底预张紧的方法因沉入海底的链条过长而导致的操控难度大的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
第一方面，本发明公开了一种海上浮体系泊系统，包括海上浮体、锚、水下张紧器、系泊链，
所述锚固定在海底，锚的端部系有底部链节；
所述系泊链的固定端系在海上浮体上，自由端固定在水下张紧器上，所述底部链节的自由端固定在水下张紧器上，由此系泊链、水下张紧器、底部链节连成一根待张紧的整链，将海上浮体与锚连在一起；
系泊链的自由端和底部链节的自由端拉到安装船的甲板上，分别与水下张紧器的连接，直至完成系泊链的自由端和底部链节的自由端在水下张紧器的连接之后，水下张紧器放入水下，安装船通过钢丝绳牵引系泊链的自由端或底部链节的自由端移动，实现待张紧的整链的张紧。
具体地，所述系泊链的自由端和所述底部链节的自由端连接在所述水下张紧器30上的连接方式为：
所述系泊链的自由端与水下张紧器的连接卸扣相连，底部链节的自由端从水下张紧器的链条进口端穿入，穿过止链器下面并从导链模块的链轮侧穿出后露出端头，该露出端头被钢丝绳牵引。
具体地，所述系泊链的自由端和所述底部链节的自由端连接在所述水下张紧器上的连接方式为：
所述底部链节的自由端与水下张紧器的连接卸扣相连，系泊链的自由端穿过水下张紧器的链条进口端，从止链器下面穿过并从导链模块的链轮侧穿出后露出端头，该露出端头系上钢丝绳，钢丝绳的另一端设置在安装船的绞车上，使系泊链的自由端被钢丝绳牵引。
具体地，所述海上浮体为在浮式生产平台或漂浮式风机。
第二方面，本发明公开了一种海上浮体系泊系统在水下预张紧的方法，采用上述的海上浮体系泊系统，包括：
锚的设置：在海底选定预定位置，在预定位置设置锚，锚的端部系有底部链节，底部链节的自由端通过钢丝绳连接到浮体上，并用第一浮筒标识；
系泊链和底部链节连接在水下张紧器上：将系泊链的自由端和底部链节的自由端拉至在安装船的甲板上通过鲨鱼钳固定，再连接在水下张紧器上；
水下张紧器下放到水下：松开鲨鱼钳，通过安装船的绞车牵引钢丝绳将水下张紧器及与之相连的底部链节、系泊链缓慢下放到水下：
实施预张紧：使用安装船牵引钢丝绳拖曳底部链节或系泊链，实现待张紧的整链实施预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳。
具体地，所述系泊链和底部链节在水下张紧器上的连接的方法包括：
将系泊链的自由端拉到安装船的甲板上，同时根据第一浮筒的标识，将与底部链节相连的钢丝绳拉到安装船上，并通过鲨鱼钳固定；
系泊链的自由端与水下张紧器的连接卸扣相连，将钢丝绳穿过水下张紧器的链条进口端，从止链器下面穿过并从导链模块的链轮侧穿出，完成系泊链的自由端和底部链节的自由端在水下张紧器的连接，使系泊链、水下张紧器、底部链节连成一根待张紧的整链。
相应地，所述实施预张紧的方法：
使用安装船牵引钢丝绳拖曳底部链节，使水下张紧器靠近锚，连接水下张紧器与锚的底部链节变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳。
具体地，所述系泊链和底部链节在水下张紧器上的连接的方法包括：
根据第一浮筒的标识找到并解下系在底部链节的自由端的钢丝绳，将底部链节的自由端和系泊链的自由端拉到安装船的甲板上，并通过鲨鱼钳固定；
将底部链节的自由端与水下张紧器的连接卸扣相连，系泊链的自由端从水下张紧器的链条进口端穿入，穿过止链器下面并从导链模块的链轮侧穿出后露出端头，该露出端头系上钢丝绳，钢丝绳的另一端设置在安装船的绞车上，使系泊链的自由端被钢丝绳牵引，完成系泊链的自由端和底部链节的自由端在水下张紧器的连接，使系泊链、水下张紧器、底部链节连成一根待张紧的整链。
相应地，所述实施预张紧的方法：
使用安装船牵引钢丝绳拖曳系泊链，使水下张紧器靠近海上浮体，连接水下张紧器与海上浮体之间的系泊链变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳。
进一步地，在对所述待张紧的整链实施预张紧的过程中，一旦张紧力超过设定值时，使用ROV机器人潜入水下到达水下张紧器附近，拨动水下张紧器的止链器松开系泊链的自由端或底部链节的自由端，链条在张紧力的反作用下自动回落，使张紧力接近或低于设定值，放开止链器自动锁紧链条，重复所述实施预张紧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法，将系泊链和底部链节拉到安装船的甲板上并通过鲨鱼钳固定，再连接到水下张紧器上，然后放到水中并进行预张紧，无需水下张紧器像海底张紧器那样坐落于海底而要求系泊链或底部链节的链条特别长，不仅缩短了系泊链或底部链节的链条长度，还降低了操控难度，可以有效地提高安装效率和降低安装成本，实现快速预张紧，具备较高的实用价值。
附图说明
图1是现有技术中的水下张紧器的结构示意图；
图2是发明一实施例提供的海上浮体系泊系统在水下预张紧的方法的示意图；
图3是发明另一实施例提供的海上浮体系泊系统在水下预张紧的方法的示意图。
附图标记说明：
1-连接模块，11-连接卸扣，12-第三销轴；2-主体结构；3-导链模块，31-链轮，32-第一销轴，33-链条进口端；4-止链模块，41-弹簧，42-止链器，43-第二销轴；5-链条；6-牺牲阳极；
10-海上浮体；20-锚，21-底部链节，22-钢丝绳；30-水下张紧器；40-安装船；50-系泊链。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明公开了一种海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法，采用水下张紧器，将系泊链50的自由端和底部链节21的自由端拉到安装船40的甲板上，并连接在水下张紧器30上，使用安装船40牵引钢丝绳22拖曳底部链节21或的方向拖曳系泊链50，对待张紧的整链实施预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳22。与海底预张紧的方法不同，本发明的水下张紧器是悬浮在水下，无需水下张紧器像海底张紧器那样坐落于海底而要求系泊链或底部链节的链条特别长，本发明公开的海上浮体系泊系统及其在水下预张紧的方法，安装过程简单，降低了安装要求，可以有效地提高安装效率和降低安装成本，实现快速预张紧。
实施例1：一种水下张紧器
实施例1提供一种水下张紧器，下面结合附图对其结构进行详细描述。
参考图1，水下张紧器包括连接模块1、主体结构2、导链模块3、止链模块4和牺牲阳极6。
主体结构2一端设置有连接模块1，用于连接上部链节，另一端设置为中空结构便于链条5穿过。
主体结构2中部设置有导链模块3，用于拉紧时链条的导向。
主体结构2一端设置有止链模块4，用于链条5拉紧后的止动，并实现自动锁紧功能。
主体结构2中部外侧对称设置有牺牲阳极6，用于腐蚀防护。
导链模块3包括链轮31，链轮31设置为四齿链轮，链轮31通过第一销轴32、第一卡板与主体结构2连接。
止链模块4包括可旋转的止链器42，止链器42通过第二销轴43与主体结构2连接，止链器42两端对称设置有弹簧41，弹簧41的另一端与主体结构2连接。
连接模块1包括连接卸扣11，连接卸扣11通过第三销轴12、第二卡板与主体结构2端部连接。
其中，主体结构2三面闭合一面开放，链轮31、止链器42位于主体结构2内部。
主体结构2设置有链条进口端33，链条进口端33设置有十字形导链孔。
止链器42底部为开口式，止链器42底部设置有止链槽。
链条5从链条进口端33穿入、穿过止链器42下面并从导链模块3的链轮31侧穿出。
水下张紧器的使用方法包括以下步骤：
将上部链节通过连接卸扣11和水下张紧器相连，并使用浮筒对水下张紧器进行定位；
将底部链节安装完成后，通过安装船将链条一直拉到接近水下张紧器的位置；
通过浮筒找到水下张紧器并放到安装船上，将底部链节穿过链条进口端33并从链轮31侧引出，通过钢丝绳将链节牵引到安装船上；
将水下张紧器和链条5一起放到水中，使用安装船牵引钢丝绳进行拖曳，对整根系泊链实施预张紧；
止链器42与弹簧41相连，具备单向自动锁紧能力，锁紧后，止链器42完全承受锚腿的张力。
其中，水下张紧器为现有技术，更多结构细节，请参阅申请号为202211155272.X的中国发明专利申请《漂浮式风机系泊系统水下张紧器》。
实施例2：一种海上浮体系泊系统
实施例2提供一种海上浮体系泊系统，下面结合附图对其结构进行详细描述。
该海上浮体系泊系统包括海上浮体10、锚20、水下张紧器30、系泊链50，其中，水下张紧器30采用实施例1的水下张紧器。
锚20固定在海底，锚20的端部系有底部链节21。
锚20可以为桩锚，也可以是吸力锚、重力锚等。
系泊链50的固定端系在海上浮体10上，自由端固定在水下张紧器30上，底部链节21的自由端固定在水下张紧器30上，由此系泊链50、水下张紧器30、底部链节21连成一根待张紧的整链，将海上浮体10与锚20连在一起。
系泊链50的自由端和底部链节21的自由端拉到安装船40的甲板上，分别与水下张紧器30的连接，直至完成系泊链50的自由端和底部链节21的自由端在水下张紧器30的连接之后，水下张紧器30放入水下，安装船40通过钢丝绳22牵引系泊链50的自由端或底部链节21的自由端移动，实现待张紧的整链的张紧。
其中，系泊链50的一端系在海上浮体10上形成固定端，另一端为自由端。
将系泊链50的自由端和底部链节21的自由端连接在水下张紧器30上有两种连接方式：
第一种方式是：系泊链50的自由端与水下张紧器30的连接卸扣11相连，底部链节21的自由端从水下张紧器30的链条进口端33穿入，穿过止链器42下面并从导链模块3的链轮31侧穿出后露出端头，该露出端头被钢丝绳22牵引。
相应地，实现待张紧的整链的张紧的方法是：
使用安装船40牵引钢丝绳22拖曳底部链节21，使水下张紧器30靠近锚20，连接水下张紧器30与锚20的底部链节21变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳22，如图2所示。
第二种方式是：底部链节21的自由端与水下张紧器30的连接卸扣11相连，系泊链50的自由端穿过水下张紧器30的链条进口端33，从止链器42下面穿过并从导链模块3的链轮31侧穿出后露出端头，该露出端头系上钢丝绳22，钢丝绳22的另一端设置在安装船40的绞车上，使系泊链50的自由端被钢丝绳22牵引。
相应地，实现待张紧的整链的张紧的方法是：
使用安装船40牵引钢丝绳22拖曳系泊链50，使水下张紧器30靠近海上浮体10，连接水下张紧器30与海上浮体10的系泊链50变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳22，如图3所示。
具体地，海上浮体10为在浮式生产平台或漂浮式风机。
实施例3：一种海上浮体系泊系统在海底预张紧的方法
实施例3提供一种海上浮体系泊系统在海底预张紧的方法，采用实施例2的海上浮体系泊系统，包括以下步骤：
步骤一：锚的设置
在海底选定预定位置，在预定位置设置锚20，锚20的端部系有底部链节21，底部链节21的自由端通过钢丝绳22连接到浮体上，并用第一浮筒标识；
其中，通过钢丝绳22连接到的“浮体”可以是前文中提到的海上浮体10，也可以是其它漂浮在海面上的其它浮体。
步骤二：系泊链50和底部链节21在水下张紧器30上的连接
将系泊链50的自由端和底部链节21的自由端拉至在安装船40的甲板上通过鲨鱼钳固定，再连接在水下张紧器30上，具体包括两种实现形式：
第一种形式，将系泊链50的自由端拉到安装船40的甲板上，同时根据第一浮筒的标识，将与底部链节21相连的钢丝绳22拉到安装船40上，并通过鲨鱼钳固定；
系泊链50的自由端与水下张紧器30的连接卸扣11相连，将钢丝绳22穿过水下张紧器30的链条进口端33，从止链器42下面穿过并从导链模块3的链轮31侧穿出，完成系泊链50的自由端和底部链节21的自由端在水下张紧器30的连接，使系泊链50、水下张紧器30、底部链节21连成一根待张紧的整链；
第二种形式，根据第一浮筒的标识找到并解下系在底部链节21的自由端的钢丝绳22，将底部链节21的自由端和系泊链50的自由端拉到安装船40的甲板上，并通过鲨鱼钳固定；
将底部链节21的自由端与水下张紧器30的连接卸扣11相连，系泊链50的自由端从水下张紧器30的链条进口端33穿入，穿过止链器42下面并从导链模块3的链轮31侧穿出后露出端头，该露出端头系上钢丝绳22，钢丝绳22的另一端设置在安装船40的绞车上，使系泊链50的自由端被钢丝绳22牵引，完成系泊链50的自由端和底部链节21的自由端在水下张紧器30的连接，使系泊链50、水下张紧器30、底部链节21连成一根待张紧的整链；
步骤三：水下张紧器下放到水下
松开鲨鱼钳，通过安装船40的绞车牵引钢丝绳22将水下张紧器30及与之相连的底部链节21、系泊链50缓慢下放到水下：
步骤四：实施预张紧
使用安装船40牵引钢丝绳22拖曳底部链节21或系泊链50，实现待张紧的整链实施预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳22。
具体地，当系泊链50和底部链节21在水下张紧器30上的连接为第一种形式时，相应的实施预张紧的方法为：使用安装船40牵引钢丝绳22拖曳底部链节21，使水下张紧器30靠近锚20，连接水下张紧器30与锚20的底部链节21变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳22。
当系泊链50和底部链节21在水下张紧器30上的连接为第二种形式时，相应的实施预张紧的方法为：使用安装船40牵引钢丝绳22拖曳系泊链50，使水下张紧器30靠近海上浮体10，连接水下张紧器30与海上浮体10的系泊链50变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳22。
在对所述待张紧的整链实施预张紧的过程中，一旦张紧力超过设定值时，使用ROV机器人潜入水下到达水下张紧器30附近，拨动水下张紧器30的止链器42松开系泊链50的自由端或底部链节21的自由端，链条在张紧力的反作用下自动回落，使张紧力接近或低于设定值，放开止链器42自动锁紧链条，重复所述实施预张紧。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种海上浮体系泊系统，其特征在于，包括海上浮体(10)、锚(20)、水下张紧器(30)、系泊链(50)，
所述锚(20)固定在海底，锚(20)的端部系有底部链节(21)；
所述系泊链(50)的固定端系在海上浮体(10)上，自由端固定在水下张紧器(30)上，所述底部链节(21)的自由端固定在水下张紧器(30)上，由此系泊链(50)、水下张紧器(30)、底部链节(21)连成一根待张紧的整链，将海上浮体(10)与锚(20)连在一起；
系泊链(50)的自由端和底部链节(21)的自由端拉到安装船(40)的甲板上，分别与水下张紧器(30)的连接，直至完成系泊链(50)的自由端和底部链节(21)的自由端在水下张紧器(30)的连接之后，水下张紧器(30)放入水下，安装船(40)通过钢丝绳(22)牵引系泊链(50)的自由端或底部链节(21)的自由端移动，实现待张紧的整链的张紧。
2.根据权利要求1所述的海上浮体系泊系统，其特征在于，
所述系泊链(50)的自由端和所述底部链节(21)的自由端连接在所述水下张紧器30上的连接方式为：
所述系泊链(50)的自由端与水下张紧器(30)的连接卸扣(11)相连，底部链节(21)的自由端从水下张紧器(30)的链条进口端(33)穿入，穿过止链器(42)下面并从导链模块(3)的链轮(31)侧穿出后露出端头，该露出端头被钢丝绳(22)牵引。
3.根据权利要求1所述的海上浮体系泊系统，其特征在于，
所述系泊链(50)的自由端和所述底部链节(21)的自由端连接在所述水下张紧器(30)上的连接方式为：
所述底部链节(21)的自由端与水下张紧器(30)的连接卸扣(11)相连，系泊链(50)的自由端穿过水下张紧器(30)的链条进口端(33)，从止链器(42)下面穿过并从导链模块(3)的链轮(31)侧穿出后露出端头，该露出端头系上钢丝绳(22)，钢丝绳(22)的另一端设置在安装船(40)的绞车上，使系泊链(50)的自由端被钢丝绳(22)牵引。
4.根据权利要求1所述的海上浮体系泊系统，其特征在于，
所述海上浮体(10)为在浮式生产平台或漂浮式风机。
5.一种海上浮体系泊系统在水下预张紧的方法，采用权利要求1至4任一所述的海上浮体系泊系统，其特征在于，包括：
锚的设置：在海底选定预定位置，在预定位置设置锚(20)，锚(20)的端部系有底部链节(21)，底部链节(21)的自由端通过钢丝绳(22)连接到浮体上，并用第一浮筒标识；
系泊链和底部链节连接在水下张紧器上：将系泊链(50)的自由端和底部链节(21)的自由端拉至在安装船(40)的甲板上通过鲨鱼钳固定，再连接在水下张紧器(30)上；
水下张紧器下放到水下：松开鲨鱼钳，通过安装船(40)的绞车牵引钢丝绳(22)将水下张紧器(30)及与之相连的底部链节(21)、系泊链(50)缓慢下放到水下：
实施预张紧：使用安装船(40)牵引钢丝绳(22)拖曳底部链节(21)或系泊链(50)，实现待张紧的整链实施预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳(22)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述系泊链和底部链节在水下张紧器上的连接的方法包括：
将系泊链(50)的自由端拉到安装船(40)的甲板上，同时根据第一浮筒的标识，将与底部链节(21)相连的钢丝绳(22)拉到安装船(40)上，并通过鲨鱼钳固定；
系泊链(50)的自由端与水下张紧器(30)的连接卸扣(11)相连，将钢丝绳(22)穿过水下张紧器(30)的链条进口端(33)，从止链器(42)下面穿过并从导链模块(3)的链轮(31)侧穿出，完成系泊链(50)的自由端和底部链节(21)的自由端在水下张紧器(30)的连接，使系泊链(50)、水下张紧器(30)、底部链节(21)连成一根待张紧的整链。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述实施预张紧的方法：
使用安装船(40)牵引钢丝绳(22)拖曳底部链节(21)，使水下张紧器(30)靠近锚(20)，连接水下张紧器(30)与锚(20)的底部链节(21)变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳(22)。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述系泊链和底部链节在水下张紧器上的连接的方法包括：
根据第一浮筒的标识找到并解下系在底部链节(21)的自由端的钢丝绳(22)，将底部链节(21)的自由端和系泊链(50)的自由端拉到安装船(40)的甲板上，并通过鲨鱼钳固定；
将底部链节(21)的自由端与水下张紧器(30)的连接卸扣(11)相连，系泊链(50)的自由端从水下张紧器(30)的链条进口端(33)穿入，穿过止链器(42)下面并从导链模块(3)的链轮(31)侧穿出后露出端头，该露出端头系上钢丝绳(22)，钢丝绳(22)的另一端设置在安装船(40)的绞车上，使系泊链(50)的自由端被钢丝绳(22)牵引，完成系泊链(50)的自由端和底部链节(21)的自由端在水下张紧器(30)的连接，使系泊链(50)、水下张紧器(30)、底部链节(21)连成一根待张紧的整链。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述实施预张紧的方法：
使用安装船(40)牵引钢丝绳(22)拖曳系泊链(50)，使水下张紧器(30)靠近海上浮体(10)，连接水下张紧器(30)与海上浮体(10)之间的系泊链(50)变短，实现待张紧的整链的预张紧，直至达到预期张紧力后，释放被牵引的钢丝绳(22)。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
在对所述待张紧的整链实施预张紧的过程中，一旦张紧力超过设定值时，使用ROV机器人潜入水下到达水下张紧器(30)附近，拨动水下张紧器(30)的止链器(42)松开系泊链(50)的自由端或底部链节(21)的自由端，链条在张紧力的反作用下自动回落，使张紧力接近或低于设定值，放开止链器(42)自动锁紧链条，重复所述实施预张紧。
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CN117284935A (zh) * 2023-09-19 2023-12-26 华东送变电工程有限公司 一种分体式液压绞磨系统遥控装置及其控制方法
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