EP2536618A1 - Mast for sailing vehicles - Google Patents

Mast for sailing vehicles

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EP2536618A1
EP2536618A1 EP10721266A EP10721266A EP2536618A1 EP 2536618 A1 EP2536618 A1 EP 2536618A1 EP 10721266 A EP10721266 A EP 10721266A EP 10721266 A EP10721266 A EP 10721266A EP 2536618 A1 EP2536618 A1 EP 2536618A1
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spokes
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Stefan Vintera
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Vintera Stefan
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B15/00Superstructures, deckhouses, wheelhouses or the like; Arrangements or adaptations of masts or spars, e.g. bowsprits
    • B63B15/0083Masts for sailing ships or boats

Definitions

  • the present invention relates to a mast for dinghies, sailboats and sailing vessels of any kind, which consists of two laterally spaced, transversely arched to the longitudinal axis outwardly arched or straight mast halves that run together at or below the mast head and on the or reach directly above the mast base, the largest constructive width, the center between the mast halves extending Stag or the luff of the sail creates a vertical tension and transversely between the mast halves spokes carry the transverse forces through the arrangement and number of the dimensional stability of this construction and its static advantage is reached.
  • the execution of the mast profiles preferably and known to have a streamlined shape.
  • Both the spreaders and the mast are subjected to pressure due to the wind forces and the prestressing forces of shrouds and saws.
  • mast and spreaders are as far as possible kept slim.
  • the mast in the usual design in relation to the resistance to buckling has a wide profile and high weight and by its placement in front of the sail, which is held with the luff in a mast track , which adversely affects the wind flow when the boat is on the wind.
  • the air flow enters the sail it comes to a stall and to leeward and leeward vortexes in the area behind the mast.
  • the invention is therefore based on the object to improve the statics by the design of a mast in the manner described above, as well as to take into account a positive flow behavior.
  • the forces resulting from the wind pressure and from the prestressing are transmitted in the form of tensile forces via the mast halves in the form of pressure forces and via spokes and a centrally located stag.
  • the static advantage of the design according to the invention results from the loaded on tensile forces and thus in relation to their slenderness significantly higher loadable spokes. As well as due to the frequency of the arrangement of the spokes or the pressure elements given better distribution of forces over the entire length of the mast halves. Due to the design according to the invention results in a higher stability of the mast in relation to its weight.
  • the half-males are straight or partially straight and the inclination to buckling in a certain direction in this case is due to the asymmetrical (internal) material tensions, respectively in the direction of the convex side of the profile (open, semicircular) profiles of the mash halves and it can be avoided by appropriate arrangement of spokes or pressure elements, in proportion to their frequency, a buckling.
  • the internal spokes drove due to their small, round or flat elliptical cross section to no significant turbulence or air resistance values.
  • the sail can be mounted on the central stag or be hooked in the spokes over the length of the luffing frame in lighter spokes (small dinghies) or can also run freely between the mast top and the mast base (design without central stag).
  • the introduction of the lateral Wmd within the hull of the boat takes place either directly on the mast base mounted on the deck or in addition via shrouds, which in turn can attack deeply lying in the amount of Segelschwe ⁇ unktes on the inner Stag, resulting in a further weight reduction of the entire rig and result in a not insignificant reduction in the center of gravity of the mast and rig.
  • a boat in front view the design of a mast according to the invention of the two mast halves 1, the inner layer 2, which is positively connected to the bow ends 4 and 5 with the mast base and the curved mast halves vertically in Longitudinal span spans.
  • the spokes 3 provide for the tension of the mast halves to each other, transversely and obliquely to the longitudinal axis.
  • Optional shrouds 6 additionally introduce the resulting forces into the hull 7.
  • Fig.2 and Fig.3 represent the profile shapes 8 and 9 of the mast halves in cross-section normal to the longitudinal axis of the mast.

Abstract

The invention relates to a mast for sailing vehicles, said mast being divided in a lateral direction into two mirror symmetrical mast profiles (mast halves) (1) which merge at or under the top of the mast, which are placed apart on the base of the mast, and which curve outward forming arcs or run in a straight manner. Acting forces are transferred via an inner stay (2) and inner spokes (3), by means of the arrangement and number of which the dimensional stability of the construction and of the static advantage thereof is achieved. A direct flow onto the mainsail (10) is enabled by the division of the mast into two profiles, the design of the mast halves and the profile shape thereof (8), (9) being preferably carried out in an aerodynamic manner.

Description

Mast für Segelfahrzeuge  Mast for sailing vessels
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mast für Jollen, Segelschiffe und Segelfahrzeuge jeder Art, der aus zwei seitlich auseinander gestellten, quer zur Längsachse nach außen gewölbten, bogenförmigen oder gerade verlaufenden Masthälften besteht, die am oder unterhalb des Masttops zusammen laufen und an dessen oder unmittelbar oberhalb der Mastbasis die größte konstruktive Breite erreichen, dessen mittig zwischen den Masthälften verlaufendes Stag oder das Vorliek des Segels eine vertikale Spannung erzeugt und quer zwischen den Masthälften liegende Speichen die Querkräfte tragen, durch dessen Anordnung und Anzahl die Formstabilität dieser Konstruktion und deren statischer Vorteil erreicht wird. Die Ausfuhrung der Mastprofile weist vorzugsweise und bekanntermaßen eine strömungsgünstige Form auf.  The present invention relates to a mast for dinghies, sailboats and sailing vessels of any kind, which consists of two laterally spaced, transversely arched to the longitudinal axis outwardly arched or straight mast halves that run together at or below the mast head and on the or reach directly above the mast base, the largest constructive width, the center between the mast halves extending Stag or the luff of the sail creates a vertical tension and transversely between the mast halves spokes carry the transverse forces through the arrangement and number of the dimensional stability of this construction and its static advantage is reached. The execution of the mast profiles preferably and known to have a streamlined shape.
Das bei der üblichen Mastbauform durch den seitlichen Winddruck erzeugte Biegemoment auf den Mast wird in der durch (mehrere) Salinge nach außen gespreizten Wantenverspannung aufgenommen und die resultierenden Kräfte über die Wanten in den jeweils luvseitigen Bootskörper eingeleitet.  The bending moment on the mast, which is generated by the lateral wind pressure in the usual mast design, is absorbed in the wall bracing spread outwards by (several) spreaders, and the resultant forces are introduced via the shrouds into the respectively hulled hull.
Sowohl die Salinge als auch der Mast sind durch die Windkräfte und die Vorspannungskräfte von Wanten und S tagen auf Druck belastet. Aus strömungstechnischen- und Gewichtsgründen sind Mast und Salinge soweit als möglich schlank gehalten. Zur Vermeidung von Knickung ist jedoch dessen technische Schlankheit begrenzt, womit der Mast in der üblichen Bauform in Relation zu dem Widerstand gegen Knickung ein breites Profil und ein hohes Gewicht aufweist und durch seine Platzierung vor dem Segel, das mit dem Vorliek in einer Mastschiene gehalten wird, die Anströmung des Windes bei Kursen des Bootes am Wind ungünstig beeinflusst. Bei Eintritt des Luftstroms in das Segel kommt es zu einem Strömungsabriss und zu luv— und leeseitigen Verwirbelungen im Bereich hinter dem Mast.  Both the spreaders and the mast are subjected to pressure due to the wind forces and the prestressing forces of shrouds and saws. For aerodynamic and weight reasons mast and spreaders are as far as possible kept slim. However, to avoid buckling whose technical slimming is limited, so that the mast in the usual design in relation to the resistance to buckling has a wide profile and high weight and by its placement in front of the sail, which is held with the luff in a mast track , which adversely affects the wind flow when the boat is on the wind. When the air flow enters the sail, it comes to a stall and to leeward and leeward vortexes in the area behind the mast.
Das strömungstechnische Problem ist bekannt und versucht worden in verschiedener Weise zu lösen. In WO 88/03889 wurde dies durch die Anordnung von speziellen neben dem Mast zusätzlich angeordneten Profilen bzw. einem Leitflügelpaar gelöst, wobei bei dieser Lösung der Nachteil zusätzlichen Ballastes, der das krängende Moment erhöht, in Kauf genommen werden muss.  The fluidic problem is known and tried to solve in various ways. In WO 88/03889 this was solved by the arrangement of special next to the mast additionally arranged profiles or a Leitwügelpaar, in this solution, the disadvantage of additional ballast, which increases the heeling moment, must be accepted.
In den Patenten FR 1 524 392 A, US 3 724412 A, GB 1 399 421 A und FR 2 751 609 AI blieb der statische Vorteil unberücksichtigt und damit muss ein höheres Gewicht oder ein geringerer Biegewiderstand der Konstruktion in Kauf genommen werden.  In the patents FR 1 524 392 A, US 3 724412 A, GB 1 399 421 A and FR 2 751 609 Al the static advantage was disregarded and thus a higher weight or a lower bending resistance of the construction must be accepted.
Der Erfindung hegt somit die Aufgabe zu Grunde, durch die Bauform eines Mastes in der Art wie oben beschrieben, die Statik zu verbessern, als auch ein positives Strömungsverhalten zu berücksichtigen.  The invention is therefore based on the object to improve the statics by the design of a mast in the manner described above, as well as to take into account a positive flow behavior.
Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Mastbauform werden die aus dem Winddruck und aus der Vorspannung resultierenden Kräfte über die als Bogenform oder gerade ausgeführten Masthälften in Form von Druckkräften und über Speichen und ein mittig liegendes Stag in Form von Zugkräften übertragen.  In the case of the present mast design according to the invention, the forces resulting from the wind pressure and from the prestressing are transmitted in the form of tensile forces via the mast halves in the form of pressure forces and via spokes and a centrally located stag.
l Aus den, der erfindungsgemäßen Konstruktion zu Grunde liegenden räfteverhältni ssen ergibt sich im Verhältnis zur Anzahl der eingesetzten Speichen und der damit erreichten Häufigkeit der Unterteilung der beiden Masthälften eine wesentlich verminderte Bereitschaft der Masthälften zur Knickung und eine daraus resultierende wesentlich größere Schlankheit der zwei Profilhälften des Mastes. l From the, the construction according to the invention underlying räfteverhältni ssen results in relation to the number of spokes used and thus achieved frequency of subdivision of the two halves a significantly reduced readiness of the mast halves for buckling and consequent much greater slenderness of the two profile halves of the mast ,
Das Widerstandsmoment des Mastes quer zur Windrichtung ist in der erfindungsgemäßen Bauform durch die Breite der Bauform wesentlich höher anzunehmen.  The moment of resistance of the mast transversely to the wind direction is to assume much higher in the design according to the invention by the width of the design.
Im Weiteren ergibt sich der statische Vorteil der erfindungsgemäßen Bauform durch die auf Zugkräfte belasteten und damit im Verhältnis zu ihrer Schlankheit wesentlich höher belastbaren Speichen. Sowie durch die aufgrund der Häufigkeit der Anordnung der Speichen oder der Druckelemente gegebene bessere Verteilung der Kräfte über die gesamte Länge der Masthälften. Aufgrund der erfindungsgemäßen Bauform ergibt sich eine höhere Stabilität des Mastes im Verhältnis zu seinem Gewicht.  Furthermore, the static advantage of the design according to the invention results from the loaded on tensile forces and thus in relation to their slenderness significantly higher loadable spokes. As well as due to the frequency of the arrangement of the spokes or the pressure elements given better distribution of forces over the entire length of the mast halves. Due to the design according to the invention results in a higher stability of the mast in relation to its weight.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Bauform sind die Masthälften gerade bzw. teilweise gerade ausgeführt und die Neigung zu einer Knickung in eine bestimmte Richtung erfolgt in diesem Fall durch die, auf das Profil bezogenen, asymetrischen (inneren) Materialspannungen, jeweils in Richtung der konvexen Seite des (offenen, halbrunden) Profils der Masthälften und es kann durch entsprechende Anordnung von Speichen oder Druckelementen, im Verhältnis zu deren Häufigkeit, eine Knickung vermieden werden.  In a variant of the construction according to the invention, the half-males are straight or partially straight and the inclination to buckling in a certain direction in this case is due to the asymmetrical (internal) material tensions, respectively in the direction of the convex side of the profile (open, semicircular) profiles of the mash halves and it can be avoided by appropriate arrangement of spokes or pressure elements, in proportion to their frequency, a buckling.
Durch die Anordnung des Segels, mittig zwischen den Masthälften, wird eine direkte Anströmung des Segels ermöglicht.  The arrangement of the sail, centrally between the mast halves, a direct flow of the sail is possible.
In Unterscheidung zu Gebrauchsmuster G 92 07 461.8 dient die Gabelung des Mastes der vorliegenden Idee nicht dem Zweck der Vergrößerung der Segelfläche mittels einer Durchführung des Baumes durch den Mast, sondern der Stabilität des Mastes selbst. Die vorliegende Konstruktion erlaubt es höchste Winddrücke statisch äußerst effektiv umzuleiten.  In distinction to Utility Model G 92 07 461.8, the bifurcation of the mast of the present idea is not for the purpose of enlarging the sail area by means of a passage of the tree through the mast, but the stability of the mast itself. The present design allows extremely static redirect wind pressures extremely effective ,
Der strömungstechnische Vorteil ergibt sich, wie in den Patenten FR 1 524 392 A, US 3 724 412 A, GB 1 399 421 A und FR 2 751 609 AI in ähnlicher Form beschrieben, aus der direkten Anströmung des Segels. Außerdem bietet die größere Schlankheit der beiden PTofilhälften des Mastes die Möglichkeit diese, Flügelprofilen entsprechend, strömungsgünstig auszufuhren, womit eine bessere Anströmung des Hauptsegels auf Kursen am Wind erreicht wird. Wird die Konstruktion drehbar ausgeführt, kann die Anströmung weiter verbessert werden.  The aerodynamic advantage results, as described in the patents FR 1 524 392 A, US Pat. No. 3,724,412 A, GB 1 399 421 A and FR 2 751 609 A1 in a similar form, from the direct flow of the sail. In addition, the greater slenderness of the two PTofilhälften of the mast offers the possibility, according to airfoils, aerodynamic auszufuhren, thus a better flow of the main sail is achieved on courses on the wind. If the construction is made rotatable, the flow can be further improved.
Die innen liegenden Speichen fuhren aufgrund ihres geringen, runden bzw. flach elliptischen Querschnittes zu keinen wesentlichen Verwirbelungen oder Luftwiderstandswerten.  The internal spokes drove due to their small, round or flat elliptical cross section to no significant turbulence or air resistance values.
Das Segel kann auf dem mittigen Stag aufgezogen oder bei leichtern Bauformen (kleinen Jollen) in die Speichen über die Länge des Vorlieks eingehakt werden oder auch frei zwischen Masttop und Mastbasis verlaufen (Bauform ohne mittigen Stag). Die Einleitung der lateralen Wmdkräfte in den Rumpf des Bootes erfolgt entweder direkt über die auf dem Deck befestigte Mastbasis oder auch zusätzlich über Wanten, die ihrerseits tief liegend in der Höhe des Segelschweφunktes an der inneren Stag angreifen können, woraus sich eine weitere Gewichtsreduktion des gesamten Riggs und eine nicht unwesentliche Senkung des Gewichtschwerpunktes von Mast und Rigg ergeben. The sail can be mounted on the central stag or be hooked in the spokes over the length of the luffing frame in lighter spokes (small dinghies) or can also run freely between the mast top and the mast base (design without central stag). The introduction of the lateral Wmdkräfte into the hull of the boat takes place either directly on the mast base mounted on the deck or in addition via shrouds, which in turn can attack deeply lying in the amount of Segelschweφunktes on the inner Stag, resulting in a further weight reduction of the entire rig and result in a not insignificant reduction in the center of gravity of the mast and rig.
Weiters wird die Führung eines Genuasegels durch die schmälere Bauform des gespreizten Mastes und der tiefer liegenden Wanten erleichtert.  Furthermore, the leadership of a genoa sail is facilitated by the narrower design of the spread mast and the lower shrouds.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1, eines Bootes in Vorderansicht, besteht die erfindungsgemäße Bauform eines Mastes aus den zwei Masthälften 1, dem innen liegenden Stag 2, das mit den Bogenenden 4 und mit der Mastbasis 5 kraftschlüssig verbunden ist und die gebogenen Masthälften vertikal in Längsachse spannt. Die Speichen 3 sorgen für die Verspannung der Masthälften zueinander, quer und schräg zur Längsachse. Optionale Wanten 6 leiten zusätzlich die entstehenden Kräfte in den Bootskörper 7 ein. Fig.2 und Fig.3 stellen die Profilformen 8 und 9 der Masthälften im Querschnitt normal zur Längsachse des Mastes dar.  As shown in Fig. 1, a boat in front view, the design of a mast according to the invention of the two mast halves 1, the inner layer 2, which is positively connected to the bow ends 4 and 5 with the mast base and the curved mast halves vertically in Longitudinal span spans. The spokes 3 provide for the tension of the mast halves to each other, transversely and obliquely to the longitudinal axis. Optional shrouds 6 additionally introduce the resulting forces into the hull 7. Fig.2 and Fig.3 represent the profile shapes 8 and 9 of the mast halves in cross-section normal to the longitudinal axis of the mast.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mast für ein Segelfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilung des Mastes in seitliche Richtung, in zwei spiegelgleiche, am Masttop zusammengeführte und an der Mastbasis auseinander gestellte, bogenförmige oder gerade Masthälften (1) besteht und die Übertragung der wirkenden Kräfte über ein innen liegendes Stag (2) und innen liegende Speichen (3) erfolgt. 1. mast for a sail vehicle, characterized in that a division of the mast in the lateral direction, in two mirror-like, merged at the mast top and apart on the mast base Asked, arcuate or straight mast halves (1) and the transmission of the forces acting on an inside lying Stag (2) and inside spokes (3) takes place.
2. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung und Anordnung der Masthälften und dessen Profilform strömungsgünstig erfolgt.  2. Mast according to claim 1, characterized in that the execution and arrangement of the mash halves and its profile shape is streamlined.
3. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masthälften jeweils gerade bzw. teilweise gerade ausgeführt sind und zueinander geneigt beim Masttop oder unterhalb des Masttops zusammenführen.  3. Mast according to claim 1, characterized in that the mast halves are each straight or partially made straight and merge inclined to each other at the mast top or below the mast top.
4. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Stags (2) bei einfachen Bauformen das Vorliek des Großsegel die vertikale Spannung überträgt.  4. Mast according to claim 1, characterized in that instead of the support (2) in simple designs, the luff of the mainsail transmits the vertical tension.
5. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mittleres Stag, mit einer Führungsschiene zur Aufnahme der Mastrutscher (-des Vorlieks) versehen ist.  5. Mast according to claim 1, characterized in that the middle Stag, with a guide rail for receiving the Mastrutscher (-lie luff) is provided.
6. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (8) der Masthälften für eine leichte Bauform offen gehalten wird und innen liegend eine Bespannung (11) mit leichten Materialien oder Segeltuch vorgesehen ist. (Fig. 2)  6. Mast according to claim 1, characterized in that the profile (8) of the mast halves is kept open for a lightweight design and lying inside a fabric (11) is provided with lightweight materials or canvas. (Fig. 2)
7. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das (offene) jeweilige Profil (8) der Masthälften mit seiner konkaven Seite nach außen zeigt und die Masthälften zueinander durch Druckelemente gestützt und verbunden sind.  7. Mast according to claim 1, characterized in that the (open) respective profile (8) of the mast halves with its concave side faces outwards and the mast halves are mutually supported by pressure elements and connected.
8. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Windführung und Vergrößerung der Segelfläche je ein Streifen aus Segeltuch an den hinteren Kanten über die gesamte Länge der Masthälften befestigt ist.  8. Mast according to claim 1, characterized in that for improving the wind guidance and enlargement of the sail area depending a strip of canvas is attached to the rear edges over the entire length of the mast halves.
9. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Windfuhrung verstellbare Leitprofile über die gesamte Länge der Masthälften angebracht sind.  9. Mast according to claim 1, characterized in that are mounted to improve the Windfuhrung adjustable guide profiles over the entire length of the mast halves.
10. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (9) der Masthälften in einer strömungsgünstigen und hochfesten Form als verstrebtes Hohlprofil ausgeführt wird. (Fig-3)  10. Mast according to claim 1, characterized in that the profile (9) of the mast halves is designed in a flow-favorable and high-strength form as a braced hollow profile. (Fig-3)
11. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser am Bootskörper fest montiert ist und dabei die resultierenden Kräfte direkt über die Mastbasis (5) in den Rumpf eingeleitet werden.  11. Mast according to claim 1, characterized in that it is permanently mounted on the hull and while the resulting forces are introduced directly via the mast base (5) in the hull.
12. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser drehbar montiert ist.  12. Mast according to claim 1, characterized in that it is rotatably mounted.
13. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser schwenkbar montiert ist. 13. Mast according to claim 1, characterized in that it is pivotally mounted.
14. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser drehbar und schwenkbar montiert ist. 14. Mast according to claim 1, characterized in that it is mounted rotatably and pivotally.
15. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der drehbaren (und schwenkbaren) Ausfuhrung der Baum fest mit der Mastkonstruktion verbunden ist und bei einer Drehung mitschwenkt.  15. Mast according to claim 1, characterized in that in the rotatable (and pivotable) execution of the tree is firmly connected to the mast construction and pivoting with a rotation.
16. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung der Masthälften aus Aluminium Strangprofil oder Carbon - Materialien und Laminaten erfolgt.  16. Mast according to claim 1, characterized in that the execution of the mast halves made of extruded aluminum profile or carbon - materials and laminates.
17. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfuhrungen mit (Kunststoff/ Carbon) - Laminaten in einer Verbundbauweise erfolgt.  17. Mast according to claim 1, characterized in that the executions with (plastic / carbon) - laminates takes place in a composite construction.
18. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen in der einfachen Bauweise als Rundprofil, Drahtware oder Seilware, in der optimalen Bauform als strömungsgünstiges Flachmaterial ausgeführt werden und aus Stahl, Carbon— Materialien / Laminaten oder Kunststoffmaterial hergestellt sind.  18. Mast according to claim 1, characterized in that the spokes are designed in the simple construction as a round profile, Drahtware or rope, in the optimal design as aerodynamic flat material and made of steel, carbon materials / laminates or plastic material.
19. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für hohe und wechselnde Belastungen zusätzlich zu den Speichen Druckelemente zwischen den Masthälften angebracht sind.  19. Mast according to claim 1, characterized in that in addition to the spokes pressure elements are mounted between the mast halves for high and changing loads.
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