DE4221657A1 - Totally submerged hydro-electricity generation plant - uses water turbine with peripheral cups within turbine housing leading to water-tight sump at lower level - Google Patents

Totally submerged hydro-electricity generation plant - uses water turbine with peripheral cups within turbine housing leading to water-tight sump at lower level

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DE4221657A1
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Abstract

The electricity generation plant uses the static pressure of water at great depths for supplying the electrical energy and includes a water turbine (3) within a turbine housing (2) having peripheral water cups, onto which water is directed via a flow pipe (4). The shaft of the turbine wheel is coupled to an electrical generator. The turbine housing has a water sump (11) at a lower level, with a water-tight ballast space (18) at its base from which the water can be pumped to the water surface (15) via a riser pipe (12). ADVANTAGE - Provides electrical energy without damage to the environment.

Description

Kritik des Standes der Technik Criticism of the prior art

Es gibt Wasserkraftwerke, welche alle ein Gefälle benötigen, so daß umfangreiche Baumaßnahmen erforderlich sind. There are hydro power plants, all of which require a gradient, so that extensive construction required. Die meisten Baumaßnahmen schaden in irgendeiner Weise die Natur. Most construction projects harm nature in any way. Aber die Wasserkraftwerke sind völlig abhängig von den Launen der Natur: Bringt die Natur Wasser herbei, so haben die Menschen Energie durch Wasserkraftwerke, andernfalls nicht. But the hydroelectric plants are totally dependent on the whims of nature: Bring forth the nature of water, so people have hydroelectric power plants, otherwise not. Zuviel aber hängt ab von einer sicheren und verläßlichen Energiequelle. but too much will depend on a safe and reliable source of energy.

Andererseits reicht die bisher von Wasserkraftwerken gelieferte Energie nicht aus, so daß z. On the other hand, the energy previously supplied by hydroelectric power stations is not enough, so that, for. B. wertvolle fossile Brennstoffe ver brannt werden, Stoffe, die man für bessere Dinge nutzen könnte; be as valuable fossil fuels burned ver, substances that could be used for better things; die bei der Verbrennung zu beklagende Umweltschädigung ist nicht mehr zu verantworten. the lamentable during combustion environmental degradation is no longer responsible. Atomkraftwerke haben in bestimmten Ländern ihre Gefährlichkeit auch für Nachbarstaaten bewiesen. Nuclear power plants have proven in some countries its danger for neighboring states.

Weite Teile der Welt müssen entwickelt werden und benötigen hierfür große Energiemengen; Much of the world must be developed and this will need large amounts of energy; schon bald sind alle Rohstoffe verbraucht, die Umweltschädigung schreitet derart rasch voran, daß die Erde schwer gefährdet ist und wird. soon all raw materials are consumed, the environmental damage progresses so rapidly advancing, that the earth is hard at risk and will. Es fehlt an einer sauberen, unge fährlichen Energie in ausreichender Menge. There is a lack of clean, unge potentially fatal energy in sufficient quantities.

Aufgabenstellung task

Es soll eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie geschaffen werden, daß dabei ein Verfahren entsteht, welches bestehende na türliche Wassernutzungsmöglichkeiten bietet, und welches unab hängig ist von der Wasserzufuhr auf das Festland. It is to a plant for generating electric energy to be created that case, a method is created which provides existing na ral water uses and which is inde pendent of the water supply to the mainland. Außerdem soll mit dem neuen Verfahren gemäß dieser Patentanmeldung und mit Hilfe der technischen Anlage überall elektrische Energie erzeugt werden können, wo es tiefe Gewässer, wie Meere, Seen und dergleichen, gibt, so daß in den dortigen Regionen mit Hilfe einer ausreichenden, sau beren und ungefährlichen Energie gearbeitet werden kann, und dabei auf den Transport gefährlicher Güter auf den Meeren und Seen, wie z. In addition to electrical energy can be produced with the new process according to this patent application, and with the aid of the technical system wherever there are deep waters, such as oceans, lakes and the like, so that in the local regions with the help of a sufficient, Beren sow and hazardous energy can be used, while on the transport of dangerous goods on the seas and lakes such. B. Öl, Benzin und dergleichen, verzichtet wird. As oil, gasoline and the like, will be omitted. Dadurch sollen die Gewässer besser als bisher geschützt werden, z. This happens to protect the waters better than before, for. B. vor über flüssigen Tankerunglücken usw. Außerdem soll jedes Gewässer-An liegerland seine eigene Energieproduktionsanlage gemäß dieser Er findung haben und somit unabhängiger sein. B. over liquid tanker accidents, etc. In addition to any water-to lie erland its own energy production facility according to this invention have it and thus be more independent.

Lösung der gestellten Aufgabe Solution of the problem

Die vorliegende Erfindung nutzt den Wasserdruck in großen Tiefen der Meere, Seen und dergleichen aus, indem eine Wasserturbinen anlage auf den Meeresboden bzw. Gewässerboden ( 10 ) abgesenkt und dort gelagert wird. The present invention takes advantage of the water pressure at great depths of the sea, lakes and the like, by a water turbine plant is lowered to the seabed or water bottom (10) and stored there.

Die Anlage besteht aus mindestens einem Wasserturbinengehäuse ( 2 ), in welchem mindestens eine Wasserturbine beliebiger Bauart ( 3 ) ge lagert ist. The plant consists of at least one water turbine housing (2), in which at least one water turbine of any type (3) ge superimposed. Die Wasserturbine ( 3 ) treibt über ihre Welle ( 6 ) einen Stromgenerator an, welcher im selben Gehäuse oder in einem sepa raten Gehäuse gelagert ist; The water turbine (3) drives, via its shaft (6) to a power generator which is mounted in the same housing or in a sepa rates housing; vom Generator aus steigt ein Stromka bel zur Wasseroberfläche, wo der Strom abgenommen und weitertrans portiert wird. from the generator of a Stromka bel rises to the water surface where the current is removed and further trans ported. Am Wasserturbinengehäuse ( 2 ) ist ein Wasserzuführ ungsrohr angeschlagen, angeflanscht (4), in welchem mindestens eine Düse ( 5 ) mit allen notwendigen Zusatzeinrichtungen gelagert ist. At the water turbine housing (2) is a Wasserzuführ ungsrohr struck flanged (4) in which at least one nozzle (5) is mounted with all the necessary auxiliary equipment. Bei geöffnetem Schieber oder Ventil ( 18/1 ) strömt das umge bende Wasser ( 1 ) aus der Wassersäule ( 1 ) in das Rohr ( 4 ), an der Düse ( 5 ) vorbei zur Wasserturbine ( 3 ). Opened or slide valve (18/1) the converted Bende water (1) from the water column (1) flows into the tube (4) to the nozzle (5) past the water turbine (3). Von dort fällt das Wasser ( 1 ) auf den geneigten Boden ( 8 ) des Turbinengehäuses ( 2 ) und von hier aus in ein tiefer liegendes Wasserauffangbecken ( 11 ). From there the water (1) falls on the inclined bottom (8) of the turbine housing (2) and from here into an underlying water collecting basin (11). Das Wasserauffangbecken speichert das Wasser ( 11 ), bis es über das Wasserrücklaufrohr ( 12 ) über Pumpen ( 14 ) in Richtung ( 17 ) zur Was seroberfläche ( 15 ) zurückgepumpt wird. The water collecting tank storing the water (11) until it is pumped back through the water return tube (12) via pump (14) in direction (17) to the water surface; What (15). Das Wasserrücklaufrohr ( 12 ) ist am Wasserauffangbecken ( 11 ) in Lagern ( 13 ) gelagert, ebenso an der Wasseroberfläche ( 15 ) in Bojenlagern ( 16 ). The water return tube (12) is mounted at the water collecting basin (11) in bearings (13), as well at the water surface (15) in buoys bearings (16). Das Wasserauf fangbecken ( 11 ) weist an seiner unteren Hälfte einen entsprechend groß bemessenen Ballastraum ( 18 ) vor, welcher verhindert, daß das leere Wasserauffangbecken ( 11 ) durch seinen Auftrieb ungewollt an die Wasseroberfläche ( 15 ) aufsteigt. The Wasserauf catch basin (11) has on its lower half in front of a correspondingly large-sized ballast chamber (18), which prevents the empty water collecting basin (11) ascends through its buoyancy unintentionally to the water surface (15). Der Ballastraum ( 18 ) ist zum Wasserauffangbecken ( 11 ) hin wasserdicht abgeschlossen; The ballast chamber (18) is finished to the water collecting basin (11) towards waterproof; wahlwei se kann auf die Dichte verzichtet werden, wenn ein Ballaststoff eingesetzt werden kann, welcher das Abpumpen des Wassers in Rich tung ( 17 ) durch das Rohr ( 12 oder 21 ) nicht gefährdet. alterna se can be dispensed with the density when a dietary fiber can be used, wherein the pumping of the water in Rich device (17) through the tube (12 or 21) is not compromised. Die gesam te Anlage ( 2 und 11 ) ruht auf einem Fundament ( 9 , 24 ), welches auf dem Gewässerboden ( 10 ) aufgestellt ist. The TOTAL te system (2 and 11) rests on a foundation (9, 24) which is placed on the water bottom (10). Die vorbezeichnete Anlage kann in freiem Gewässer und in größerer Entfernung zum Festland auf dem Meeresboden und dergl. aufgestellt werden, wobei der statische Wasserdruck in der Wassersäule in Bewegungsenergie um gewandelt wird, sobald das Wasser über die Düse ( 5 ) in das Tur binengehäuse ( 2 ) eindringen kann. The above described plant can in open waters and at a greater distance to the mainland on the seabed, and the like. Are placed, the static water pressure in the water column into kinetic energy is converted to once the water via the nozzle (5) binengehäuse (in the door 2 can penetrate). Die Anlage arbeitet in einem hier beanspruchten neuen Verfahren ähnlich wie ein Pumpspeicher- Wasserkraftwerk: Zu Spitzenzeiten wird der erzeugte Strom verkauft; The system operates in a new process claimed herein, similar to a pumped storage hydroelectric power station: At peak times of the current produced is sold; das Turbinenwasser wird im Wasserauffangbecken ( 11 ) gespeichert und mit billigem Strom, z. the turbine water is stored in the water collecting basin (11) and with cheap electricity, for example. B. Nachtstrom, an die Wasseroberfläche ( 15 ) zurückgepumpt. B. night electricity, to the water surface (15) is pumped back.

Die Anlage kann wahlweise auch in unmittelbarer Nähe zur Küste und am dortigen Festland ebenfalls auf dem Gewässerboden ( 10 ) aufge stellt werden: In dieser zweiten Variante jedoch kann wahlweise auf das Rohr ( 12 ) verzichtet werden. The plant may be also very close to the coast and at the local mainland also on the water bottom (10) selectively provides: In this second variant, however, may optionally be on the tube (12) can be dispensed. Nun wird ein Rohr ( 21 ) an das Wasserauffangbecken ( 11 ) angeflanscht, und das gespeicherte Wasser wird nun über Rohr ( 21 ), welches in einem Schacht ( 25 ) gelagert ist, in Richtung ( 17 ) zur Wasseroberfläche ( 15 ) zurückgepumpt. Now, a tube (21) to the water collecting basin (11) is flanged, and the stored water is then over the pipe (21) which is mounted in a shaft (25) in direction (17) to the water surface (15) is pumped back. Der in das Festland eingebaute Schacht ( 25 ) besteht aus einer Vorderseite ( 20 ) und aus einer Hinterseite ( 23 ); The built-in the mainland shaft (25) consists of a front face (20) and a rear face (23); dazwischen liegt der Schacht aus Beton, Rohr oder dergleichen, in welchem das Rohr ( 21 ) nach oben führt. in between the shaft made of concrete, pipe or the like, in which the tube (21) leading upwards. Wahlweise kann das vom Generator kommende Stromkabel ebenfalls im Schacht ( 25 ) nach oben geführt werden. Optionally, the cable coming from the generator current may also be carried upward in the well (25). Das Rohr ( 21 ) ist in einem Durchbruch durch das Land ( 20 ) in Lagern ( 22 ) gelagert; The tube (21) is mounted in an opening through the land (20) in bearings (22); dieser Durchbruch und die Lager sind ab gedichtet und wasserundurchlässig; This breakthrough and the bearings are sealed off and impermeable to water; Sicherheitskammern mit Schiebern, Ventilen und dergleichen können vorgewiesen sein. Security chambers with valves, valves and the like may be pre-recorded.

Alle Gehäuse ( 2 und 11 ) können entlüftet werden; All housing (2 and 11) can be vented; dazu sind Rohre, Schläuche, Ventile, Pumpen usw. vorgesehen. to pipes, tubes, valves, pumps, etc. are provided.

Das Gehäuse ( 2 ) ist mit dem Becken ( 11 ) fest oder über Rohre, Schläuche und dergleichen verbunden, so daß das Wasser von nach ( 11 ) ablaufen kann, ohne daß von außen Wasser in ( 11 ) ein dringen kann. The housing (2) is fixed or via pipes, hoses and the like connected to the basin (11), so that the water can run off according to (11), without a can penetrate (11) from the outside water. Wahlweise sind aufblasbare Auftriebskörper an den Gehäusen und Becken ( 2 und 11 ) angeschlagen, damit sie gegebenen falls an die Wasseroberfläche zurückgeholt werden können. Optionally, inflatable buoyancy to the housings and pelvis (2 and 11) struck to make them where appropriate can be retrieved to the surface.

In das Wasserzuführungsrohr ( 4 ) sind wahlweise Siebe oder Gitter ( 19 ) beweglich und ausfahrbar angeflanscht, um das Eindringen von Algen, Muscheln, Schmutz usw. in das Rohr ( 4 ) zu verhindern. In the water supply pipe (4) sieves or grids (19) are selectively movable and retractable flange to prevent the ingress of algae, shells, dirt, etc. into the tube (4).

Bei verschmutztem Sieb oder Gitter kann in Reihe ein Gitter nach dem anderen aus dem Rohr ausgefahren werden. For contaminated sieve or grating in a grating row after the other can be extended from the tube.

Eine Vorrichtung ( 7 ) lenkt das Wasser ab. A device (7) deflects the water. Sicherheitseinrichtungen wie Abschalten und Stromschutzgitter um die Anlage sind vorgesehen. Safety equipment such as disconnection and overcurrent protection grid to the plant are provided.

Erzielbare Vorteile der Anlage und des Verfahrens Achievable advantages of the system and method

Die gestellten Aufgaben können mit der beanspruchten Anlage und mit dem beanspruchten Verfahren gelöst werden. The tasks can be solved with the claimed system and with the claimed method.

Das riesige Wasserreservoir der Meere und der tiefen Seen kann nun für die Gewinnung elektrischer Energie genutzt werden. The huge water reservoir of the seas and the deep lakes can now be used for the generation of electrical energy. Die Stromversorgung ist solange gewährleistet, wie die Meere und tiefen Seen existent sind; The power supply is ensured as long as the seas and deep lakes are existent; die Menschen werden unabhängiger von auf dem Festland zu speicherndem Wasser. people become more independent from the mainland to be stored water. Obwohl das beanspruchte Verfahren neu ist, kann die Anlage genau berechnet werden; Although the claimed method is new, the system can be accurately calculated; das Risiko ist berechenbar und die kaufmännische und marktpolitische Umsetzung einfach, weil das Prinzip der Pumpspeicherwasserkraft werke bekannt und eingeführt ist. the risk is calculated and commercial and market policy implementation simply because the principle of pumped storage hydropower plants known and established. Mit der neuen, beanspruchten Anlage mit Verfahren wird nun aber der ohnehin vorhandene hohe Druck des Wassers in großen Tiefen ausgenutzt: Statischer Druck wird in Bewegungsenergie umgewandelt, ohne daß diese primäre Umwandlung selbst etwas kostet. With the new system with the claimed method of the present anyway high pressure of the water is used in great depths But: Static pressure is converted into kinetic energy, without this primary conversion itself costs money. Nicht zuletzt besteht sogar die Möglichkeit, die Energie in demjenigen Medium zu erzeugen, welches man mit Hilfe elektrischer Energie und mit wasseraufbereitenden Verfahren schützen muß, nämlich im Wasser zum Wohle des Wassers. Not least, it is even possible to produce the energy in the one medium, which must be protected by means of electric energy and water conditioning methods, namely in the water for the benefit of the water.

Mit Hilfe der Anlage mit ihrem Verfahren können nun die Energie mengen geliefert werden, die man benötigt, um z. Using the system with their process, the energy can now be delivered quantities that are needed for. B. an bewohnten, aber nicht durchstrukturierten Küsten Krankenhäuser, Lebensmittel produktionsanlagen, Schulen usw. betreiben zu können. B. to inhabited, but not through structured coastal production facilities hospitals, food, schools, etc. to operate.

Claims (8)

  1. 1. Wasserkraftwerk, Anlage und Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie und zum Einsatz in einem Gewässer, beispielsweise im Meer, in einem See, Fluß, Kanal und dergleichen, versenkbar in den vorgenannten Gewässern. 1. hydroelectric power plant, facility and process for the production of electric energy and for use in a body of water, for example in the sea, a lake, river, channel, and the like retractable in the above waters.
  2. 2. Anlage und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anlage, auch mit Wasserturbine und Turbinen gehäuse ( 3 und 2 ), mit Wasserspeicherbecken ( 11 ), mit den Funda menten ( 9 und 24 ) auf dem Boden des Gewässers ( 10 ) unterhalb der Wasseroberfläche ( 15 ) in einer Wassersäule ( 1 ) aufgestellt wird. 2. Equipment and Process according to claim 1, characterized in that the entire system, even with water turbine and turbine housing (3 and 2), with water storage basin (11), with the foundation elements (9 and 24) on the floor of the water body ( 10) is situated below the water surface (15) (in a water column 1).
  3. 3. Anlage und Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Wasserzuführungsrohr ( 4 ) am Wasserturbinenge häuse ( 2 ) angeflanscht oder anderweitig fest mit diesem verbunden ist; 3. facility and method according to claims 1 and 2, characterized in that a water supply pipe (4) is flanged or at Wasserturbinenge housing (2) otherwise fixedly connected thereto; weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß in das Wasserzuführ ungsrohr ( 4 ) bewegliche, ausfahrbare Schmutzschutzsiebe ( 19 ) wahl weise eingesetzt werden können, ebenso wie auch mindestens ein Schieber ( 18/1 ) vorgewiesen ist; further characterized in that in the Wasserzuführ ungsrohr (4) movable, extendable dirt protection screens (19) may optionally be used, as well as at least one slide valve (18/1) pre-recorded; weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Düse ( 5 ) mit Feder und Zusatzvorrichtungen in das Rohr ( 4 ) eingelassen ist. further characterized in that at least one nozzle (5) with spring and auxiliary devices in the tube (4) is embedded.
  4. 4. Anlage und Verfahren gemäß der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserturbinengehäuse ( 2 ) eine Wassertur bine ( 3 ) beliebiger Bauart gelagert ist, welche über ihre Welle ( 6 ) einen Stromgenerator antreibt, welcher im selben Gehäuse ( 2 ) oder in einem eigenen Gehäuse gelagert ist, und von welchem ein Stromleitungskabel zur Wasseroberfläche ( 15 ) führt. 4. plant and method according to the preceding claims, characterized in that the water turbine housing (2) a Wassertur bine (3) is mounted in any type which drives through its shaft (6) comprises a current generator, which in the same housing (2) or in is mounted a separate housing, and from which a power line cable to the water surface (15) leads. Weiterhin da durch gekennzeichnet, daß der Boden des Gehäuses ( 2 ) in Richtung mindestens eines Wasserauffang- u. Furthermore, as characterized by, that the bottom of the housing (2) in the direction of at least one water collection u. Speicherbeckens ( 11 ) geneigt ist. Storage basin (11) is inclined. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinengehäuse ( 2 ) auf Fundamenten ( 9 und 24 ), die auf den Gewässerboden ( 10 ) stehen, fest gelagert ist. Further characterized in that the turbine housing (2) is fixedly supported on a foundation (9 and 24) standing on the water bottom (10).
  5. 5. Anlage und Verfahren gemäß vorgenannter Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Wasserturbinengehäuse ( 2 ) fest oder über angeflanschte Rohre, Schläuche und dergleichen ein Wasserauffang- u. 5. System and method according to the aforementioned claims, characterized in that the water turbine housing (2) fixed or flanged pipes, hoses and the like and water collection. Speicherbecken ( 11 ) verbunden ist, wo bei dieses Becken ( 11 ) rundum wasserdicht ist, wobei es (11) wesentlich tiefer liegt als das Turbinengehäuse ( 2 ). Storage basin (11), where in this basin (11) is completely waterproof, whereby it is located (11) substantially lower than the turbine housing (2). Weiter hin dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserauffangbecken ( 11 ) an seiner unteren Seite einen wasserdichten Ballastraum ( 18 ) vorweist, dessen Oberseite geneigt sein kann. Towards further characterized in that the water collecting basin (11) at its lower side a waterproof ballast chamber (18) adduced whose top surface may be inclined. Weiterhin da durch gekennzeichnet, daß auch das Wasserauffangbecken ( 11 ) mit seinem Ballastraum ( 18 ) auf dem Gewässerboden ( 10 ) gela gert ist. Furthermore, as characterized by, that the water collecting basin (11) with its ballast chamber (18) on the water bottom (10) is gela device. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Turbinenge häuse ( 2 ) und Wasserauffangbecken ( 11 , 18 ) wahlweise auf in den Gewässerboden eingerammten Pfählen gelagert sein können. May be stored further characterized in that Turbinenge housing (2) and water collection tanks (11, 18) optionally to be rammed into the sea bed piles.
  6. 6. Anlage und Verfahren gemäß der vorgenannten Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß im oder am Wasserauffangbecken ( 11 ) ein Wasserrückführungsrohr ( 12 ) an Lagern ( 13 ) und an Bojen ( 16 ) gelagert ist, wobei an beliebiger Stelle im System Pump en ( 14 ) vorgesehen sind. 6. system and method according to the aforementioned claims, characterized by that in or on the water collecting basin (11), a water return tube (12) on bearings (13) and to buoys (16) is mounted, wherein (at any point in the system pumping s 14) are provided.
  7. 7. Anlage und Verfahren gemäß der vorgenannten Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wahlweise ein Wasserrückführungs rohr ( 21 ) am Wasserauffangbecken ( 11 ) angeflanscht sein kann. 7. plant and method according to the aforementioned claims, characterized by that, optionally, a water recirculation pipe (21) can be flanged to the water collecting basin (11). Das Wasserrückführungsrohr ( 21 ) ist in einem Lager ( 22 ) ge lagert, während das Lager ( 22 ) selbst in einem Erddurchbruch zu einem Erdschacht ( 25 ) hin gelagert bzw. eingebaut ist. The water return tube (21) in a bearing (22) ge superimposed, while the bearing (22) is mounted even in a Erddurchbruch to an earth well (25) toward and fitted. Der Erdschacht ( 25 ) ist zwischen vorderer Erdmasse ( 20 ) und hin terer Erdmasse ( 23 ) , beispielsweise an einer Küste, eingel assen. The earth well (25) between the front earth mass (20) and toward more excellent soil mass (23), for example on a sea coast, according eingel.
  8. 8. Anlage und Verfahren gemäß vorgenannter Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gehäuse ( 2 ) und Becken ( 11 ) Entlüf tungsöffnungen mit Stutzen und Schlauchanschlüssen oder der gleichen vorweisen; 8. plant and method according to the aforementioned claims, characterized in that all the housing (2) and basin (11) breather tung openings with nozzles and hose connections or the same show; Pumpen können wahlweise auch zum Entlüf ten vorgesehen werden. Pumps may also be provided to the breather th optionally. ( 7 ) ist ein Wasserablenkteil. (7) is a Wasserablenkteil. ( 8 ) ist der geneigte Boden des Turbinengehäuses ( 2 ). (8), the inclined bottom of the turbine housing (2).
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