CN1231015A - 造浪池池边沿系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种泡沫状板(10),该板通过螺栓(13)可拆卸地安装到一个水池池台面(30)上,从而提供一个平面反射面,该平面反射面与水池池壁(20)平行布置且位于比水池池壁的最上部高的位置。当利用波浪发生装置时,通过避免在传统的水池内必须使水位下降,该板可在造浪池和非造浪池之间实现快速且简易的转换。

Description

造浪池池边沿系统

发明领域

本发明涉及造浪池系统，特别是涉及一种用以改进水池内的波浪发生的造浪池池边沿系统。

发明背景

在过去若干年内，造浪水池显著的流行。目前，存在着大量的特别设计用作产生和保持波浪的水池。然而，可以理解大多数现存的水池主要设计用来游泳而不是保持波浪。尽管如此，能够提供具有多种功能的水池，例如游泳池和造浪池等正变得越来越流行。这种水池功能的多样性使拥有者可以最大程度地对其进行应用。

在这方面，波浪发生系统设计成在最初设计用作游泳池的水池内产生波浪。然而，在现存的游泳池内产生波浪的许多波浪发生系统或装置需要对水池作出昂贵的结构和机械上的改进。进行这种改进造价昂贵，并且常损害水池的外观。而且，即使对水池不需要作昂贵的结构和机械改进的那些波浪发生装置也常需要在产生波浪之前降低池内水位。然而，降低水位可引起显著的健康问题。例如，当水位显著低于排水沟时，水停止了向排水沟内的正常流动。因此，水不再流经排水沟到水池的过滤、消毒和再循环系统。另外，重复提升和降低水位本身花费高，且需要附加水箱或浪费大量的水。

因而，存在对造浪池系统的需要，这种造浪池系统使波浪发生装置可用于标准游泳池设计中，并且不需要对水池作显著的机械、结构或其它改进，从而使水池发挥预定的能力。还存在对这样一种造浪池系统的需要，即：该造浪池系统使游泳池不仅可用作游泳池还可用作造浪池，并且可以在造浪池和非造浪池之间作快速简便的转换。而且，存在对这样一种造浪池系统的需要，即：该造浪池系统的功能取决于许多且不同的水池结构的工作限制，并且当安装了此系统时，在造浪或不造浪期间都不会影响水池的过滤、消毒和再循环系统而进行造浪。

发明概述

本发明满足了上述需求并解决了已有技术中的问题。一方面，本发明提供了一种包括游泳池的造浪池，该造浪池在池壁内具有一个水体和可拆卸安装的反射板和/或密封板，该反射板和/或密封板沿池壁的上部布置，其中一个反射面面对水并延伸到超过池壁最上部的一定高度。反射板可适合许多池边沿设计中的任意之一，该池边沿设计包括具有开口排水沟或根本没有排水沟的水池。反射板可伸展越过一个开口排水沟的下唇缘和上唇缘，这样反射板与下唇缘接触并基本上与池壁平行并处在相同的平面内。在下唇缘上方的反射板可具有许多靠近其与下唇缘交界面的开口，因此水从水池内可进入排水沟。反射板可具有一个平面反射面，该平面反射面伸展到水池的正常水位以上几英寸至若干英尺的高度。另外，反射板可具有靠近水体的一个把手，该把手可在反射面内整体形成或安装到反射面上。反射板可包括一种半刚体或泡沫状的物质，例如闭孔聚乙烯。还提供将反射板简易安装到水池上和将其从水池上拆卸下来的装置。

附图简述

图1是本发明的游泳池/造浪池的一部分的透视图。

图1A是沿图1A-1A线截取的图1的一部分的截面视图。

图2是本发明的一个池边沿装置的截面视图，它安装在具有一种普通型排水沟系统的水池上。

图3是本发明的一个池边沿装置的截面视图，它安装在具有另一种普通型排水沟系统的水池上。

图4是本发明的一个池边沿装置的截面视图，它安装在具有又一种普通型排水沟系统的水池上。

图5是沿图4中箭头4方向看去的池边沿装置的前视图。

图6是本发明的一个池边沿装置的截面侧视图，它安装在具有另一种普通型排水沟系统的水池上。

图7是图1(A)的一部分的放大视图，它表示用来将本发明的池边沿装置安装到池台面上的一个装置。

图8是采用一个把手的本发明的池边沿装置的截面视图。

图9是采用本发明的池边沿装置的一个水池的顶视图。

优选实施方案详述

图1是采用本发明主题的一种游泳池/造浪池的一部分的透视图。垂直池壁20是水池的一个内池壁，该水池通常装满水到使用水位26。池壁20设有一个下唇缘23，该下唇缘可使水溢流到排水沟28内。排水沟在后侧以构成池台面30的上唇缘或肩22为界。利用图7详细所示的螺栓装置13使一块反射板10与池壁20可拆卸地螺栓连接。从图1(a)中可以看到在下唇缘23和反射块10的相邻部分之间具有一个缝隙25。反射块10包括一个内支承肋27和一个外支承肋29，该内支承肋27和外支承肋29用来将反射块10固定在池壁20上方的适当高度。内支承肋27设有一系列开口(未表示)，该开口使水从下唇缘23经过内支承肋27流到排水沟28内。水从排水沟28经过一个传统的过滤、消毒和再循环系统并最终返回到水池。

容易理解，如果想要产生波浪以便使波浪越过水池的水面向图1的池壁20传播，那么这些波浪将被反射板10的反射面12反射回去。如果反射板10没有安装就位，那么波浪将会漫溢流过下唇缘23并散逸到池台面30上。已经发现如图1所示，与没有反射板10的情况下相比，利用给定的波浪发生器，在给定的能量水平下工作，当反射板10安装就位时，有可能产生更大的波浪。这显然会发生，因为反射板10、特别是反射面12将波浪反射回水池，如果原始产生的波浪的波长适当，而且如果产生的波浪和反射回的波浪之间的相位合适，则反射回的波浪将与入射波浪的波幅叠加。因此，与不使用反射板10来产生波浪的情况相比，对于给定了大小的波浪发生能量，使用反射板10，则不必使水池内的水位从正常使用的游泳水位下降就能够产生很大波幅的波浪。对于本领域的普通技术人员来说，相信这种物理现象很好理解。然而，美国军用海岸工程中心-海岸防护手册(U.S.Army Coastal EngineeringCenter-Shore Protection Manual)，第一卷中的封面和2.53节(2-115页至2-117页)包含了更详细的技术说明，在此这作为附件A并构成本申请文件的一部分。

基本上，本主题发明提供了一种适当的表面以便将入射的波浪反射回水池内，在此使波浪的整个波幅增加，并使波浪保持在水池内。这样，加强了水池内的波浪活动，同时使足够量的水池水进入排水沟28以便输送到过滤、消毒和再循环系统。结果，与通过降低水池内的水位26以暴露池壁30上的更大反射面所带来的波浪加强的优点相比，本发明带来了相同的优点。然而，采用本发明实现了理想的波浪增强，而不会带来上述由于降低水位所导致的缺点。

对本领域的普通技术人员来说，游泳池内可使用不同的排水沟系统。例如在图2的情况下，下唇缘23直接位于上唇缘22之下，且排水沟24凹进池壁20内。现在结合本发明主题来描述许多不同的排水沟构造。然而，应该理解在任一种情况下工作原理基本上是相同的。

如图2和3所示，当水池设计成具有一个垂直排水沟口25时，反射板10包括一个反射面12，该反射面12的位置最接近于水池池壁20的最上部22。在图2和3所示的实施例中，反射板10包括一个矩形块，该矩形块可拆卸地安装在水池池台面30上，以便矩形块的反射面12布置成基本上与水池池壁20的最上部22齐平。当然，还可以提供一个反射面，该反射面可插入图2和3所示的排水沟系统的开口25内。将一块板材安装到反射面12上，因而该板从此向下悬垂以便在下唇缘23处与池壁20相汇合，通过这种方式可提供一种反射面。或者可在开口25内代之以只插入一个适当形状的块状材料，以便提供与池壁20齐平的连续反射面。而在另一个选择例中，可以把一块板材从上唇缘22向下悬挂到下唇缘23并能获得相同的效果。然而，不考虑采用的方法如何，覆盖开口25的材料可以设置有孔洞或开口，以便使适当流量的水进入排水沟24。下面参考附图4和6来讨论这个构思。

如图4和6所示，本发明很容易应用在采用了其它不同的过滤结构和排水沟结构的水池设计中，该排水沟例如是全凹式排水沟，半凹式排水沟，扩口式排水沟和池平面式排水沟。这里所使用的术语“开口排水沟部分”是指半凹式排水沟或池平面式排水沟，例如排水沟28，其中排水沟28的开口由一个上唇缘22和下唇缘23来限定，其中上唇缘22不直接位于下唇缘23的上方，上唇缘22比下唇缘23更远离水池的水。开口排水沟28的例子如图1，4和6所示。在这些图所示的具有开口排水沟的优选实施例中，反射板10布置在开口排水沟28的上唇缘22和下唇缘23上方，且反射板10的后部与水池池台面30连接。反射板10可越过上唇缘22向水体伸展，并进一步伸展越过排水沟开口。反射板10可布置在水池池台面30和水池池壁20上，以便反射板10的下部座落在下唇缘23上，从而反射面12布置成靠近水并基本上与下唇缘23齐平。当以这种方式布置时，反射板形成了一个基本上平行于水池池壁的反射平面，该反射平面的延伸高度超过排水沟上唇缘22，因此不需要改变水位26就能增加反射波浪和使波浪保持在水池内的能力。

反射板10可设计成凹入式排水沟的闭合板或不闭合板。例如，参见图5，为了使水进入排水沟28，直接位于下唇缘23上方的反射板10的一部分内可具有开口14。这可使排水沟28从水池内排出水，并以预定容量连续工作。最好，开口14以锯齿形方式对称布置。然而，位于反射板10内的开口14的外形和间隔可变化。最好，开口14沿反射板10和下唇缘23之间的交界面均匀隔开，且开口14的尺寸大小刚好足以使足够流量的水流入到排水沟28内，以便保持对水的适当过滤和消毒。开口14太大以致反射面12的一个显著部分损坏，这是不利的。因此，波浪增强的最佳设计是使开口14大小足以使理想流量的水经过开口流入排水沟28。当然，不必要使每个反射板设有开口。该系统可设计成例如一组反射板端对端布置，其中选择一些反射板设置开口，而其它反射板不设置开口。

反射面12伸展超过正常水位26和水池池壁20的高度可由具体的水池设计和理想波浪的尺寸来确定。最好，反射面的上边缘布置在高于水位26约12至14英寸的高度。

与图2，4和6相比可知反射板的具体外形可根据具体的水池设计来改变。例如，当排水沟的上唇缘22和下唇缘23之间的高度差很小时，反射板10可更加呈现为块状。进一步与图3和6相比，可知反射面12的高度可根据具体的水池设计进行类似的变化，如图3和6中的每个反射板使水池池壁延伸到水位26上方约14英寸的高度。

反射面12的材料应是能够反射和包容水的固体材料。然而，最好反射板10由一种不易吸收水的轻质半刚性材料制成。这里使用的术语“半刚性”材料是指一种刚性足以反射水而弹性仍足以使人在撞击或冲击该反射板时不致严重受伤的材料。这种半刚性材料包括泡沫状材料，例如闭孔聚乙烯泡沫。然而，本发明还适合采用许多其它合适的材料，例如各种塑料、非腐蚀性的金属和其它材料，这些材料可以涂敷或不涂敷外保护层，其具有足够的刚性且不会腐蚀。另外，为了安全起见，反射板的角部可被倒角。

反射板10可由许多装置中的任一种安装到水池池台面30上。例如，反射板可通过与反射板10和水池池台面30连接的一个紧固件连接到水池池台面30上。在图7中，例如，图中所示的一种连接装置包括一个螺栓40，该螺栓容纳在一个套管18内。套管18穿过反射板10并在反射板10下伸出约两英寸。在螺栓40下端设有一个螺母41，橡胶衬套34夹在螺母41上的一个垫圈43和位于套管18下端上的一个凸缘45之间。当螺栓40被紧固时，这将使螺母41被向上拉动，橡胶衬套34在垫圈43和凸缘45之间受到压缩，因而其直径增加，并且其与位于池台面30内的插孔32的内表面紧密接触并抵压着该内表面。结果，反射板10锁定就位。显然这种紧固机构可以快速装配和拆卸。当然，也可通过其它连接装置将反射板10可拆卸地安装于水池池台面，该连接装置包括但不限于例如以商标Velcro^销售的闩、钩、钩式或眼孔式紧固件等。

参见图8，反射板可设置一个把手或拉手16，该拉手16靠近池水，它能支撑水中的人且/或帮助人离开水池。如图8所示，拉手可与反射板由材料整体成形，或者，一个单独的拉手可安装在反射板10上。

图9是一个水池的平面图，它表示许多反射板10沿水池周边端对端布置。尽管图9中的水池是矩形，显然本主题的发明可以使用其它形状的水池。图9所示的水池52在一端设有波浪发生器50。这样，波浪从波浪发生器50传播到水池的另一端，在该另一端波浪经反射向波浪发生器50折返。当安装了反射板10时，反射板10用来提醒游泳者以指出水池的深度或者禁止跳水或其它行为的位置指示，特别是在水池本身的这些标示被覆盖时作用更大。

设计成用于游泳池的水池具有大量形状。这种水池的尺寸范围从适合私人使用的例如私人后院内的水池，直到为公众设计的大型的水池。游泳池常包含浅水区和使人不接触池底自由游泳的深水区。然而，水池的具体外形并不是关键的，因为本发明适合采用几乎任意尺寸或设计的水池。

在标准的水池设计中，许多波浪发生系统和波浪发生装置可用于产生波浪。这些系统和装置的例子如比利时S.A.WOW公司生产的“Waveball”和申请号为08/397970的美国专利所教导的波浪发生系统，上述970号申请的内容在此用作参考。对于水池设计，本领域的普通技术人员不苛求具体的波浪发生系统或波浪发生装置，本发明可使用许多类型的波浪发生系统和/或装置。

这样，为了不降低水位即可在游泳池内产生波浪，本发明提供一种使水池池壁的高度相对于水位延伸的装置。这具有极大的优点，因为水位可以保持在特定水池初始所设计的水位处，因此不会损害水质保持系统。而且，可以完全避免升高和降低水位的时间和花费。

尽管已经参考优选实施例描述和说明了本发明，对本领域的普通技术人员来说，在不超出本发明的实质和范围的前提下，本发明的形式和内容可作多种改变。

例如，在下面的权利要求书中，提出反射板10的反射面是“与池壁在同一平面内”或与水池的池壁“共面”。很容易理解反射面不必要与水池的池壁完全共面。实际上，它可以是在一个略微偏移的平行面内，或者甚至以一种或另一种方式倾斜，并且仍保留基本的波浪反射功能。这样，这些术语应解释为反射面与水池池壁的共面程度是足以进行足够的波浪反射活动以实现本主题发明的目的即可。

                 美国军用海岸工程研究中心

                     海岸保护手册

                      第一卷

对于所有t值和其它点(波腹点)均保持在SWL，在该其它点处，该表面的水质点的偏移是2_i或入射波浪高度的两倍。描述水质点运动的方程表明在波节点下速度总是水平的，在波腹点下速度总是竖直的。在中间点，水质点沿图2-61所示的对角线移动。由于水在波腹点的运动完全竖直，在任意波腹点的竖直壁的存在将不能改变所述水流形式，因为不存在水流经过竖直屏障，同样，不存在水流流过一条经过一个波腹点的垂线。(对于这里讨论的线性理论，在任意两个波腹点之间包含的水将仍保留在那两个波腹点之间。)结果，对于一个屏障来说，在2πx/L＝0(x＝0)时在此描述的水流是有效的。因为在该位置具有一个波腹点。2.53在一个封闭水池内的反射

通过检查前述驻波系统可以洞察到海港和其它封闭水体的共振效应的现象。通过布置两个屏障以便使其都在波腹点，可以描述在两个竖直壁之间可能产生的共振；例如，在x＝0和π或x＝0和2π等时，屏障代表可能的振动模式。如果在x＝0和x＝π设屏障，在水池内取波长的一半，或者如果l_B是水池长度，l_B＝L/2。因为波长由方程2-4给出 $L=\frac{g^{T^2}}{2\mathrm{\π}}\tanh \left(\frac{2\mathrm{\πd}}{L}\right)$ 这个振动的基本模式的周期是 $T={\left[\frac{{4\mathrm{\πl}}_B}{g\tanh (\mathrm{\πd}/l_B)}\right]}^{1/2}------(2-80)$

当在水池内具有一个完整的波浪时，下一个可能的共振模式发生(障碍在x＝0和x＝2π)，而当在水池内具有3/2波浪时，下一个模式发生(障碍在x＝0和x＝3π/2，等)。通常l_B＝jL/2，这里j＝1，2…。实际上，一个天然水池或人工水池的长度l_B是固定的，且在水池内包含的共振波的波长可以变化；因此， $L=\frac{{2l}_B}{j}j=\mathrm{1,2}\·\·\·,------(2-81)$

可认为限定了能够在长度为l_B的水池内引起共振的波长。方程2-80的一般形式是通过将方程2-80代换成波长表达式；因此 $T_j={\left[\frac{{4\mathrm{\πl}}_B}{\mathrm{jg}\tanh (\mathrm{\πjd}/l_B)}\right]}^{1/2},j=\mathrm{1,2}\·\·\·------(2-82)$

对于一个几乎是矩形轮廓的长度为l_B的封闭海港，除非设置一些高效的能量耗散机构，否则，经过一个防波堤缺口进入的具有一个主要周期的波浪可导致显著的振荡，该主要周期接近于j取小值时方程2-82给定周期的其中之一。在共振(或激发)频率(f_j＝l/T_j)下添加到水池中的能量据说可激发水池。

通过假定端边界是竖直的，可以改进方程2-82，然而，只要端边界仍强烈反射波浪运动，则该方程式仍有效。倾斜边界例如海滩，尽管经常高效地将能量耗散，但如果入射波足够长，则也可显著反射。倾斜边界的作用和对不同特性的波浪的反射性在2.54节即《海滩的波浪反射》(Wave Reflection from Beaches)中给出。

在大湖和其它大的封闭水体中的长期共振由术语湖面波动表示。湖面波动的周期根据特定水池的几何形状可从几分钟至几小时的范围之间变化。通常，这些水池相对于其长度很浅；因此，在方程2-82中的tanh(πjd/l_B)变得约等于πjd/l_B且

方程2-83被称为Merian方程。在天然水池中，复杂的几何形状和变化的深度将使方程2-83很难直接应用；然而它可用作封闭水池的有用的一次近似。对于在一端开口的水池，由于当波节点在水池的开口端将发生共振，而当在水池内具有1/4波浪时发生基波振荡，因此存在不同的振动模式；这里对于基波模式l_B’＝L/4且 $T={41}_B,\sqrt{\mathrm{gd}}$ 通常l_B’＝(2_j-1)L/4且

注意当3，5，…，2_j-1等时，在水池内为1/4波浪时，发生较高模式。

给定

    伊利湖  平均深度d＝61英尺，其长度l_B为220英里或116160英尺

发现

    如果j＝1，振荡的基本周期T_j

方法

    从封闭水池的方程2-83知 $T_1=\frac{{2l}_B}{j}\frac{1}{{\left(\mathrm{gd}\right)}^{1/2}}$ $T_1=\frac{2\left(116160\right)}{1}\frac{1}{{\left[32.2\right]\left(61\right)}^{1/2}}$

       T₁＝52420秒或14.56小时

考虑到实际湖横截面的可变性，这个结果惊人的接近14.38小时的实际观察期间(Platzman和Rao，1963)。这种接近的吻合可能并不总是结果。

注意：附加的湖面波动的讨论在3.84节出现。

2.54海滩的波浪反射

海滩反射的波浪能量的值除了取决于入射波的倾斜度和接近角外，还取决于海滩的粗糙度、渗透性和斜率。Miche(1951)假定一个海滩的反射系数x可由表达式

            x＝x₁x₂，(2-85)作为两个参数的导出值来描述。这里x₁取决于海滩的粗糙度和渗透性，而x₂取决于海滩斜率和波浪倾斜度。

根据Schoemaker和Thijsse(1949)的测量值，Miche发现对于平滑的不渗透海滩x₁≈0.8。值x₁≈0.3。

Claims (22)

1.一种游泳池/造浪池，包括：

一个水池，该水池至少一部分由一个竖直池壁限定，该池壁向上伸展到一个水平池台面，所述水池适合装满水直到达到靠近池台面可以游泳的一定的使用水位；

一个有选择的工作的波浪发生器，该波浪发生器与水池相关并适合在水池内将波浪向竖直池壁传播；和

至少一个反射板，该反射板可拆卸地安装到池台面上以便在造浪时使用，所述反射板具有一个反射面，该反射面在与池壁相同的平面内从池壁向上伸展。

2.如权利要求1所述的游泳池/造浪池，其特征在于池壁内具有一个排水沟，该排水沟靠近池台面；且当安装时，反射板的波浪反射面从排水沟向上伸展。

3.如权利要求2所述的游泳池/造浪池，其特征在于排水沟具有一个靠近所述使用水位的下唇缘；且反射面与所述唇缘相汇合并由此向上伸展。

4.如权利要求3所述的游泳池/造浪池，其特征在于反射板具有穿过反射面靠近其与唇缘的结合面处的至少一个开口，以便使水从水池流入到排水沟。

5.如权利要求4所述的游泳池/造浪池，其特征在于反射板由半刚性材料制成。

6.如权利要求5所述的游泳池/造浪池，其特征在于半刚性材料是闭孔聚乙烯泡沫。

7.如权利要求4所述的游泳池/造浪池，其特征在于反射板包括靠近水池的一个把手。

8.如权利要求4所述的游泳池/造浪池，其特征在于反射板通过一个螺栓装置安装到水池上，该螺栓装置穿过反射板进入位于池台面内的插孔内。

9.如权利要求8所述的游泳池/造浪池，其特征在于螺栓装置包括一个布置在插孔内的弹性衬套，通过该弹性衬套将反射板连接到池台面上，当螺栓被紧固时，所述螺栓装置适合于压缩衬套以便增加衬套的直径并使衬套与插孔接合。

10.一种在产生波浪期间用于游泳池/造浪池的波浪反射装置，所述水池至少一部分由一个竖直池壁限定，波浪将向该竖直池壁传播，所述池壁的上端靠近一个水平池台面且所述水池具有靠近池台面的使用水位，所述装置包括：

一个反射板，该反射板具有一个波浪反射面，所述反射板适合于可拆卸地安装到一个靠近池壁的池台面上，使得反射面位于竖直池壁上方且与该竖直池壁共面。

11.如权利要求10所述的波浪反射装置，其特征在于水池的竖直池壁内具有一个排水沟，该排水沟靠近池台面；且当安装时，反射板的波浪反射面从排水沟向上伸展。

12.如权利要求11所述的波浪反射装置，其特征在于排水沟具有一个靠近所述使用水位的下唇缘，且反射面与所述唇缘相汇合并由此向上伸展。

13.如权利要求12所述的波浪反射装置，其特征在于反射板具有穿过反射面靠近其与唇缘的结合面处的至少一个开口，以便使水从水池流入到排水沟。

14.如权利要求13所述的波浪反射装置，其特征在于反射板由半刚性材料制成。

15.如权利要求14所述的波浪反射装置，其特征在于半刚性材料是闭孔聚乙烯泡沫。

16.如权利要求13所述的波浪反射装置，其特征在于反射板包括靠近水池的一个把手。

17.如权利要求13所述的波浪反射装置，其特征在于反射板通过一个螺栓装置安装到水池上，该螺栓装置穿过反射板进入位于池台面内的插孔内。

18.如权利要求17所述的波浪反射装置，其特征在于螺栓装置包括一个布置在插孔内的弹性衬套，通过该弹性衬套将反射板连接到池台面上，当螺栓被紧固时，所述螺栓装置适合于压缩衬套以便增加衬套的直径并使衬套与插孔接合。

19.一种无需将水池内的水位降低到其正常使用水位以下即可增强游泳池池壁的波浪反射能力的方法，该方法包括以下步骤：

将波浪反射面加装到水池上，并使该波浪反射面位于水池池壁上方且与该池壁共面。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于水池池壁包括一个排水沟，且反射面被加装到该排水沟上方。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于排水沟包括一个唇缘，该唇缘用来使水在正常使用水位从水池溢流到排水沟内；且加装的反射面与唇缘相汇合并在该唇缘上方伸展，该反射面设有开口，在该开口位置该反射面与唇缘相汇合以便使水从水池进入排水沟。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于还包括在反射面上设置一个把手的步骤。

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