DE102017003019A1 - Compressed air stabilized elevation and water management system for photovoltaic power plants on roofs, on carports and as outdoor power plants u.a. for use as an agrophotovoltaic system - Google Patents

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Abstract

Die vorgestellte Erfindung ist ein leichteres und günstigeres Trägersystem, welches unter anderem für Photovoltaik eingesetzt wird.
Es basiert auf einem Zwei-Balkenprinzip, welches getrennt voneinander am Rahmen des Moduls angebracht wird. Per Druckluft mit der polymeren druckluftbeaufschlagenden Stützstruktur wird das Modul in eine geneigte Position aufgeständert.
Durch die deutliche Gewichtseinsparung zu vergleichbaren Produkten können so auch Leichtbaudächer mit Photovoltaikmodulen ausgestattet werden, wodurch ein neuer Markt erschlossen wird.
In die Erfindung kann zusätzlich ein Wassermanagementsystem integriert werden, welches in dem Bereich der Agrophotovoltaik eingesetzt wird.

Figure DE102017003019A1_0000
The presented invention is a lighter and cheaper carrier system, which is used inter alia for photovoltaics.
It is based on a two-beam principle, which is mounted separately on the frame of the module. By compressed air with the polymeric pressurizing support structure, the module is raised in an inclined position.
By significantly reducing the weight of comparable products, lightweight roofs can also be equipped with photovoltaic modules, opening up a new market.
In addition, a water management system which is used in the field of agrophotovoltaics can be integrated into the invention.
Figure DE102017003019A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine polymere dynamische Stützstruktur für Photovoltaiksysteme. Die Photovoltaikmodule werden über eine durch Druckluft zugeführte Kegelförmige, Keilförmigen Folien auf denen die Module über Laschen verschraubt oder verklebt werden. Da die Module auf einer keilförmigen Struktur liegen, ist die Moduloberfläche geneigt und hierdurch optimal zum Sonnenstand und dadurch ergibt sich ein Selbstreinigungseffekt. Durch diese Stützstruktur ergeben sich erhebliche Kostenvorteile in den Materialien und in der Fertigung.The invention relates to a polymeric dynamic support structure for photovoltaic systems. The photovoltaic modules are supplied with compressed air via a conical, wedge-shaped foil on which the modules are bolted or glued on tabs. Since the modules lie on a wedge-shaped structure, the module surface is inclined and thus optimally aligned with the sun, resulting in a self-cleaning effect. This support structure results in significant cost advantages in materials and in manufacturing.

[Stand der Technik][State of the art]

Der Stand der Technik zeigt aufblasbare Strukturen, die wie unter der Patentanmeldung DE 2010010169 A1 und DE 10 2008 049 904 A1 , die als aufblasbare Träger für Photovoltaikmodule dienen.The prior art shows inflatable structures as in the patent application DE 2010010169 A1 and DE 10 2008 049 904 A1 which serve as inflatable supports for photovoltaic modules.

Alle festen Trägersysteme sind verbunden mit hohen Kosten. Die hohen Kosten werden durch den hohen Materialeinsatz und durch einen ineffizienten Herstellungsprozess bedingt.All solid support systems are associated with high costs. The high costs are due to the high material usage and an inefficient manufacturing process.

Unter anderen erzielen diese Systeme keinen zusätzlichen Mehrwert, wie der unmittelbaren Integration eines Wassermanagementsystems.Among others, these systems do not add value, such as the immediate integration of a water management system.

[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION

Die Erfindung hat die Aufgabe, Photovoltaikmodule mit einem hohen Kostensenkungspotential und zusätzlichen Mehrwerteffekten auch auf Leichtbaudächer, integrativ in Carports, als Freilandkraftwerkstechnik und mit vorzugweise mit einem integrierten Wassermanagementsystem in ein Agrophotovoltaikkonzept einzusetzen.The invention has the object to use photovoltaic modules with a high cost reduction potential and additional added value also on lightweight roofs, integratively in carports, as outdoor power plant technology and preferably with an integrated water management system in a Agrophotovoltaikkonzept.

Auch ist die Zielsetzung in diese Systemtechnik ist es, die vorm Fraunhofer IAP langjährig entwickelter thermotrope Folie zur Regelung von Wärme und zur Reflektion von Sonnenstrahlung, um einen höheren Ertrag zu erreichen, nutzend einzusetzen.The objective of this system technology is also to make use of the thermotropic film that has been developed by the Fraunhofer IAP for many years to control heat and to reflect solar radiation in order to achieve a higher yield.

Leichtbaukonzepte und Leichtbaudächer, können durch diese Erfindung besser belegt werden. Merwehrteffekte werden durch einen den zusätzlichen Einsatz eines Regenwassermanagementsystem erzielt und auch durch die Nutzung von thermotroper Folie.Lightweight design and lightweight roofs can be better documented by this invention. Marine effects are achieved through the additional use of a rainwater management system and also through the use of thermotropic film.

Das mögliche integrierte Regenwassermanagementsystem für Carports, um Autos mit Regenwasser zu reinigen oder als Agrophotovoltaiksystem Pflanzen zu bewässern, ist mit Aufgabe der Erfindung.The potential integrated rainwater management system for carports to clean cars with rainwater or irrigate plants as an agro-photovoltaic system, is the object of the invention.

Bei unerwünschtem Staudruck durch Wind und Sturm senkt sich das System und bildet sichert sich gegen Sturm.In case of unwanted back pressure caused by wind and storm, the system lowers and forms a secure against storm.

Zusammengefasst werden mit der Erfindung folgende Wirkungen erzielt:In summary, the following effects are achieved with the invention:

[Beispiele][Examples]

An Hand von Zeichnungen werden Aufbau und Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert.With reference to drawings, construction and operation of the invention will be explained in more detail.

Es zeigen:

  • 1a PV-Modul mit Rahmen auf dem Dach per Druckluft mit der polymeren druckluftbeaufschlagenden geneigten flexiblen Stützstruktur Energieeffizient und selbstreinigend in Winkelposition
  • 1b PV-Modul mit Rahmen auf dem Dach per Unterduck begehbar und gegen Sturm gesichert
  • 2 Polymere druckluftbeaufschlagende Stützstruktur
  • 3 Ausführungsbeispiel der Stützstruktur für Modulreihen auf Dächern
Show it:
  • 1a PV module with frame on the roof by compressed air with the polymer pneumatic inclined inclined flexible support structure Energy-efficient and self-cleaning in angular position
  • 1b PV module with frame on the roof by Unterduck walkable and secured against storm
  • 2 Polymer pneumatic supporting structure
  • 3 Embodiment of the support structure for module rows on roofs

1a zeigt, das vor allem nach der Belegung zu einer Flachdachfläche wie die über Druckluftzufuhr die Vorrichtung die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexibel geneigten Struktur durch Druckluft in einer geneigten Position aufgerichtet ist und über Druckluft stabilisiert, sowie die 1 Module in eine fixe aber elastische Position hält. Vorzugsweise ist die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Strukturfläche ohne der 5 Bodenfolie in diesem Fall mit der Dachhaut direkt fixierbar beziehungsweise verklebbar ist. 1a shows that, especially after occupancy to a flat roof surface as the compressed air supply device 3 is the pneumatic luftbeleaufschlagende flexibly inclined structure erected by compressed air in an inclined position and stabilized by compressed air, and holds the 1 modules in a fixed but elastic position. Preferably, the 3 polymeric pressurized flexible inclined structural surface without the bottom sheet is in this case directly fixable or bondable to the roof cladding.

An dem 2 Rahmen des Moduls ist vorzugsweise die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Strukturfläche fixiert.On the 2 frame of the module is preferably fixed the 3-polymeric pressurizing flexible inclined structural surface.

In der 1b wir der Prozess gezeigt, indem das Modul auf der Dachfläche per Unterdruck begehbar gesichert ist. Dir 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur haben die Funktion, das System über eine Druckluftzufuhr in einem Winkel zu positionieren.In the 1b the process is shown by the module being secured on the roof surface by vacuum. to you 3 polymeric pressurized flexible inclined structure have the function to position the system via an air supply at an angle.

2 zeigt die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexibel geneigte Struktur, die über Ihren 7 Druckluftzugang in Ihrer maximalsten Winkelausrichtung aufgestellt ist. 2 shows the 3 polymer pressurized flexibly inclined structure that over your 7 Compressed air access is set up in your maximum angular orientation.

Die 5 Folie als Unterlage ist mit der 3 Polymeren flexiblen geneigten Struktur, die auf das Dach verklebbar, oder über angebrachte Laschen mi Schrauben fixiert. Die Folie über Gewichte wie Steine ist beschwerbar.The 5 film as a base is fixed with the 3 polymers flexible inclined structure, which can be glued to the roof, or fixed on attached tabs mi screws. The foil over weights like stones is beschwerbar.

Über 6 Verbindungen zum Modul, die als Klebeverbindung zur Modulunterseite beziehungsweise an der Rückseite das Modul fixieren. Diese Verbindungen sind, wenn am Modul der 2 Rahmen mit fixiert so ausgeprägt, dass auf dies Verbindung aus Laschen besteht, die auf der 3 Polymeren flexiblen geneigten Struktur geklebt ist und Platz für einem Schraubenkopf lasst, der durch die Lasche mit einem Öffnung senkrecht gehalten wird in somit mit dem Rahmen verschraubbar ist. Over 6 connections to the module, which fix the module as an adhesive connection to the underside of the module or at the rear. These connections, when fixed to the module with the two frames, are so pronounced that this connection is made up of tabs glued to the flexible polymer structure and leaves room for a screw head which is held vertically by the tab with an opening in thus screwed to the frame.

Die Beiden 3 Polymeren flexiblen geneigten Struktur werden durch eine 8 Querkammer , welches mit den Beiden 3 Polymeren flexiblen geneigten Struktur verbunden ist und über eine Druckluftzufuhr die vorzugsweise mittig angebracht ist, die stabilisiert und über die 9 angebrachten Ventile die Luft in die Beiden 3 Polymeren flexiblen geneigten Struktur regelt.The two 3 Polymer flexible inclined structure are characterized by an 8 transverse chamber, which with the two 3 Polymer flexible inclined structure is connected and via a compressed air supply which is preferably mounted centrally, the stabilized and the 9 attached valves, the air in the two 3 Polymer flexible inclined structure governs.

3 zeigt eine 3 Polymeren flexiblen geneigten Struktur, die Modulreihen trägt, indem ein dieser 3 Polymeren flexiblen geneigten Struktur eine 16 Befestigung Module und Modulreihen hat, indem das Element an der 3 polymeren Struktur über geklebte, verschweißte Laschen fixiert ist oder direkt über Verschweißung oder Klebung verbunden ist. Die 16 Befestigungselemente werden bei rahmenlosen Modulen, an der Rückseite von zwei einander liegenden Modulen geklebt, so dass diese verbunden sind. Das 16 Befestigungselement kann auch zwei Rahmen durch verkleben und durch verschrauben verbinden. 3 Figure 3 shows a flexible flexible inclined structure carrying modular rows in which a flexible structure inclined to one of these 3 polymers has modules and rows of modules by fixing the element to the 3 polymeric structure via bonded, welded tabs or directly connected by welding or gluing is. The 16 Fasteners are glued to frameless modules, at the back of two modules lying on each other, so that they are connected. The 16 Fastener can also bond two frames and connect by screwing.

In dieser Ausführung ist die 3 Polymeren flexible geneigte Struktur mit der 5 Bodenfolie, als Verbindungselement zum Dach. Diese 5 Bodenfolie sind über Laschenverbindungen oder über Klebungen oder Nagelungen mit dem Dach fixiert. In this embodiment, the 3 polymers flexible inclined structure with the 5 bottom foil, as a connecting element to the roof. These 5 Bottom film is fixed to the roof via tab connections or via adhesions or nailings.

Unter dem aufgeständertem System ist eine flexible 12 Kammer zur Aufbewahrung von Wasser installiert, die 12 Kammer zur Wasserbevorratung wird vorzugsweise mit dem der 5 Bodenfolie gebildet. Modular ist diese Kammer auch durch Verbindungselemente nachträglich installierbar. An diese Kammer sind Zuleitungen angebracht, die als Wasserzuleitung und Ableitung dient und auch eine Druckluftzuleitung besitzt, damit auch Wasser durch Druckluft ersetzt werden kann, wenn beispielsweise die Kammer über Druckluft über das Modul expandierbar ist und aus thermotroper Folie besteht, um einfallenden Licht zu reflektieren, oder um auch den unterliegden Bereich gehen Überhitzung zu schützen.Under the elevated system, a flexible 12 water storage chamber is installed, the 12 water storage chamber is preferably formed with that of the 5 bottom sheets. Modular this chamber can also be installed later by connecting elements. To this chamber supply lines are attached, which serves as a water supply and discharge and also has a compressed air supply, so that water can be replaced by compressed air, for example, if the chamber is expandable via compressed air through the module and consists of thermotropic film to reflect incident light , or to go to the underlying area to prevent overheating.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Druckluftzuleitung und eine Wasserzuleitung an der mindestens einer der 3 Polymeren flexible geneigte Struktur gezeigt, um diese System auch zusätzlich zur Wasserbevorratung nutzen zu können. Diese Zuleitungen und Ableitung führen zu einer Wasserpumpe und zu einem Kompressor.In this embodiment, a compressed air supply line and a water supply line to the at least one of the 3 polymers flexible inclined structure is shown in order to use these systems in addition to water storage can. These supply and discharge lead to a water pump and a compressor.

Mindestens ein 19 Sensor mit einem Steuerungssystem, indem auch Ventile mit angebracht sind, nimmt die Umweltbedingungen auf und steigert die Energieeffizienz und die Sicherheit der Systemtechnik.At least one sensor with a control system, in which valves are also attached, absorbs the environmental conditions and increases the energy efficiency and safety of the system technology.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Solarmodulsolar module
22
SolarmodulrahmenSolar module frame
33
Polymere flexible geneigte StrukturPolymer flexible inclined structure
44
Dachbahnroofing membrane
55
Bodenfoliebottom sheet
66
Verbindungen zum ModulConnections to the module
77
DruckluftzufuhrCompressed air supply
88th
Querkammercross-chamber
99
Druckluftzugang (Ventil)Compressed air access (valve)
1010
Wasserzufuhrwater supply
1111
Aussteifung rahmen- und kreuzartigStiffening frame and cross-like
1212
Flexible folienartige WasserbevorratungFlexible foil-like water storage
1313
Dachtop, roof
1414
Dachbalkenroof beam
1515
Blendecover
1616
Befestigung DachFixing roof
1717
Befestigung BlendeAttachment aperture
1818
Befestigung Module und ModulreihenFixing modules and module rows
1919
Sensor mit SteuerungssystemSensor with control system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2010010169 A1 [0002]DE 2010010169 A1 [0002]
  • DE 102008049904 A1 [0002]DE 102008049904 A1 [0002]

Claims (8)

Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens zwei 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Strukturen besteht, um ein 1 Modul oder eine Vielzahl von Modulen in der Reihe zu tragen. Die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur, ist ohne Druckluftbeaufschlagung am 5 Boden oder auf der Dachhaut liegend durch Klebung, Verschweißung, Nagelung oder Verschraubung über Laschen fixierbar. Die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur druckluftbeaufschlagt und ist an mindestens einem Modul oder mehrere Module als Modulreihe über Verklebung rückseitig oder über Verlaschung Rahmenseitig verschraubt fixiert. Die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur ist vorzugsweise als Form kegelförmig oder keilförmig oder zylinderförmig geneigt. Die 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur besteht aus Folie, wie aus Dachbahnen oder aus thermotroper Folie oder aus reflektierende oder einer Folie mit Funktionen bestehend. Die zwei 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur ist mit einer Druckluftbeaufschlagenden 8 Querkammer verbunden, über die 9 Druckluftzugänge oder auch Ventile die Druckluftverteilung unterstützen. Eine Druckluftzufuhr 7 ist direkt an der 8 Querkammer fixiert. Die zwei mindestens zwei 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur sind über 6 Verbindung zu Modul, 16 Befestigung Dach, 18 Befestigung Modul und Modulreihen, wobei diese Befestigung Verklebungen, Verschweißungen und über angebrachte Laschungen Verschraubungen sind, die das Modul beziehungsweise die Modulreihe zu einem festen Winkel zur Dachfläche haltbar positioniert.Photovoltaic carrier system pressurized, characterized in that it consists of at least two 3-polymer pressurizing flexible inclined structures to carry a 1 module or a plurality of modules in the series. The 3-polymer pressurized flexible inclined structure can be fixed on the floor or on the roof membrane without being pressurized by gluing, welding, nailing or bolting via lugs. The 3-polymer pressurized flexible inclined structure is pressurized air and is fixed to at least one module or multiple modules as a row of modules via gluing back or bolted via lashing frame side. The flexible polymeric flexible airfoil structure is preferably tapered or wedge-shaped or cylindrically inclined in shape. The 3-polymer pressurized flexible sloped structure is made of foil, such as roofing sheets or thermotropic foil, or reflective or foil with functions. The two 3-polymer pressurized flexible inclined structure is connected to a pressurized 8 transverse chamber, through the 9 compressed air access or valves support the compressed air distribution. A compressed air supply 7 is fixed directly to the 8 transverse chamber. The two at least two polymeric pressurized flexible sloped structures are via 6 connection to module, 16 attachment roof, 18 attachment module and module rows, these attachments are adhesions, welds and over mounted lugs fittings that the module or module row to a fixed angle Durably positioned to the roof surface. Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur durch mindestens einen 7 Druckluftzugang und einem Zugang für 10 Wasser zeichnet und der Druckluftzugang mit einem Kompresser und der Wasserzugang über eine Pumpe erfolgt.Photovoltaic carrier system pressurized air characterized in that the at least two 3 pneumatic pressurized flexible inclined structure by at least one compressed air access and access for 10 water draws and the compressed air access with a compressor and the water access via a pump. Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass durch die Druckluftbeaufschlagung in der Winkelposition an den vom Boden angehobene Seiten über 17 Befestigung Blende eine Einhängeverbindung für Seitenblenden sind, die durch Schrauben, Verklebung angebracht werden und ästhetisch und auch stabilisierend zum Boden hin wirken. Bei Druckluftabfall, ist die Winkelposition haltbar.Photovoltaic carrier system pressurized air characterized in that are by the compressed air in the angular position on the raised from the ground sides over 17 attachment panel a suspension connection for side panels, which are attached by screws, gluing and act aesthetically and also stabilizing to the ground. With compressed air waste, the angular position is durable. Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass eine feste rahmenartige und kreuzartige 11 Aussteifung en der 4 Dachbahn, 5 Boden und 1 Modulen beziehungsweise 18 liegt und die zwei 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible Strukturen auseinanderhält, beziehungsweise dazwischen fixierbar ist. Die 11 Aussteifung ist über Verklebungen oder über Laschungen und über Schraubverbindungen mit dem 1 Modul, der 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible Strukturen und mit der 5 Bodenfolie oder dem 13 Dach verbunden.Photovoltaic carrier system pressurized air characterized in that a fixed frame-like and cross-like stiffening en 4 of the roofing membrane, 5 floor and 1 modules or 18 is located and the two 3 polymeric druckluftbeaufschlagende flexible structures apart, or can be fixed therebetween. The 11 reinforcement is connected via bonds or via lugs and screw connections with the 1 module, the 3 flexible polymer flexible structures and with the 5 bottom foil or the 13 roof. Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren mit Steuerungssystem die Umweltbedingungen wie der Windgeschwindigkeit misst und das System per Unterdruck auf der Dachhaut flach sichert. Die Detektion von Regenwasser signalisiert über den Sensor das hineinpumpen von Wasser 12 in die Wasserbevorratung. Temparatursensor das Wasser zur Kühlung der Struktur verteilbar macht nutzt und die Thermotrope oder reflektierende Folie in dem System über die Druckluft in eine veränderte Position zur Steigerung der Energieeffizienz einbringt.Photovoltaic carrier system pressurized air characterized in that sensors with control system measures the environmental conditions such as wind speed and secures the system by vacuum on the roof flat. The detection of rainwater signals via the sensor the pumping of water 12 into the water reservoir. Temparatursensor uses the water to cool the structure distributable makes and brings the thermotropic or reflective film in the system via the compressed air in a changed position to increase energy efficiency. Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass Blenden an der 3 polymere druckluftbeaufschlagende flexible geneigte Struktur über Einhängen oder Verlaschungen geklebt oder verschraubt sind. Die Blenden dienen der Stabilität und bei Druckluftabfall werden die Module oder die Modulreihen in der Winkelposition gehalten, indem die Blenden Zwischen Modul 1 oder Modulreiche und dem 5 Boden oder der 4 Dachhaut senkrecht sind und stabil an der polymeren Struktur befestigt sind.Photovoltaic carrier system pressurized air, characterized in that panels are glued or screwed to the 3 polymeric pressurizing flexible inclined structure via hooking or Verlaschungen. The panels are designed to provide stability and, in the event of compressed air drop, the modules or module rows are held in angular position by having the panels between module 1 or module tops and the floor or roof 4 vertical and stably attached to the polymeric structure. Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden mittig durch eine Nut, Einphasung oder Spalt knickbar sind und durch Unterdruck diese in eine Richtung zusammenfalbar sind, wodurch sich die Modulfläche 1 absenken lässt.Photovoltaic carrier system pressurized air characterized in that the panels are centered by a groove, Einphasung or gap and can be folded together by negative pressure in one direction, whereby the module surface 1 can be lowered. Photovoltaikträgersystem druckluftbeaufschlagt dadurch gekennzeichnet, dass in der polymeren folienartigen Trägerstruktur (3,5 12, 8) Leiterbahne eingebracht sind, die den Strom der Module 1 verteilen und weiterleiten. Diese Leiterbahnen sind vorzugsweise auf die Folien gedruckt.Photovoltaic carrier system pressurized air characterized in that in the polymeric film-like support structure (3.5 12, 8) conductor tracks are introduced, which distribute the current of the modules 1 and forward. These printed conductors are preferably printed on the films.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008049904A1 (en) 2008-10-04 2010-04-29 Solardynamik Gmbh Carrier system for flexible or rigid solar cells for self-sufficient and optimal generation of current, is formed on one or multiple inflatable components or corpuses such that solar cells are tilted into all directions
DE102010010169A1 (en) 2010-03-03 2011-09-08 Solardynamik Gmbh A dynamic carrier system for flexible or rigid solar cells for self-sufficient and optimal power generation with polymer-based compressed air and sensor technology

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