WO2010089435A1 - Seguidor solar - Google Patents

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WO2010089435A1
WO2010089435A1 PCT/ES2010/000054 ES2010000054W WO2010089435A1 WO 2010089435 A1 WO2010089435 A1 WO 2010089435A1 ES 2010000054 W ES2010000054 W ES 2010000054W WO 2010089435 A1 WO2010089435 A1 WO 2010089435A1
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Héctor Alberto PÉREZ PUEYO
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452—Vertical primary axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/13—Transmissions
    • F24S2030/134—Transmissions in the form of gearings or rack-and-pinion transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/15—Bearings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the following Utility Model refers to a solar tracker, being of the type of solar trackers that mount the corresponding energy collection plates used in the field of solar energy, of so that the essential characteristics of the solar tracker object of the invention are based on its support base, on the axis of rotation of the support arms of the solar energy collection plates and on the hinged support arms of the aforementioned plates.
  • hinged support arms for hinged solar energy collection plates it is possible to assemble the plates at the factory and facilitate their transport by being able to hinge the arms leaving their internal section, with respect to their axis of rotation, horizontal position and its outer section in vertical position.
  • This report describes a solar tracker, which is of special application for installation in the assembly of "solar gardens", which are constituted as an enclosure or space in which a plurality of solar trackers have been installed.
  • a "solar tracker” consisting of a column or mast that ends in a castor to which the support frame of the photovoltaic panels arranged in separate rows at different levels and two slopes is rotatably fixed.
  • a "solar tracker” is described, consisting of a column and two telescopic extendable arms articulated to the side of the same, also having a cardan ball joint, a plate-holder frame and a panel of photovoltaic panels.
  • a "two-axis solar tracker on a rolling platform” is described, which is constituted by a platform with motorized wheels that circulate on a circular crown-shaped pavement, achieving the rotation of the solar tracker on a vertical axis.
  • ES 1064278 a “single-pole solar tracker” is described, consisting of a pole on which a rotating upper support is mounted from which a plurality of divergent arms are born at the ends of which are mounted articulated crossbars.
  • a photovoltaic solar tracker consisting of a trapezoidal configuration frame to which a structure defined by a series of first ribs is fixed to which some second ribs are fixed, orthogonal to those, and arranged in the same sense as a plurality of mounting brackets of photovoltaic panels.
  • the aforementioned frame has skates that slide on a circular rim of "T" section.
  • a solar tracker is described herein, it refers to a solar tracker, being of the type of solar trackers that mount the corresponding energy collection plates used in the field of solar energy, so that the follower solar is constituted by a frame, generally triangular prismatic, which incorporates a carrier axis of a plurality of arms, the rotating axis being, through a series of second impellers, and whose frame is arranged on a support structure, defined by a first tubular body with its closed external base provided with a circular central projection and provided, on its lateral surface, with a perimeter seat projection of a first impeller on which a second tubular body with its external base provided with a radial extension in the form of an adjusted circular crown next to the circular central projection of the first tubular body, settling on the first impeller the frame.
  • the series of second impellers through which the carrier axis of the plurality of arms on which the energy collection plates are mounted, rotates, are on one side integral to the frame structure and on the other hand they are integral with the own shaft
  • the first impeller is seated and fixed, on one of its sides, on the perimeter projection of the lateral surface of the first tubular body, and on the other hand it is fixed to the second tubular body and the frame, the side being seated on the fixed projection and the side integral to the second tubular body and the rotating frame.
  • a section of a first toothed circular crown is attached to the circular central projection of the outer base of the first tubular body in which a screw transmitting the movement of a first motor mounted on the frame engages.
  • a section of a second toothed circular crown that engages in an auger screw transmitting the movement of a second motor mounted on the frame is fixed to the carrier axis of the support arms of the energy collection plates.
  • the support arms of the energy capture plates and integral with the shaft have, on both sides of the shaft, a hinged end section, being aligned by means of a pair of plates.
  • Figure 1 It shows a perspective view of the basic structure of a solar tracker, being able to observe the drive motor of a rotating frame and the drive motor of the shaft to which the mounting arms of the energy capture plates are integral.
  • Figure 2. It shows a schematic, frontal view of the basic structure of a solar tracker, being able to observe the assembly of the frame on the support structure and the axis to which the mounting arms of the energy collection panels are fixed.
  • Figure 3. It shows a schematic view in side elevation of the frame and the axis to which the mounting arms of the energy collection panels are fixed.
  • Figure 4 Shows a schematic view of the support structure of the solar tracker, being able to observe how the frame is mounted on an impeller to which a second external tubular body is attached to a first fixed tubular body, so that both tubular bodies by their upper base a circular crown-shaped section is attached.
  • Figure 5 Shows a schematic plan view of the circular crown section integral to the fixed frame support structure on which an endless drive motor attached to said frame acts.
  • the solar tracker 1 is constituted by a frame 2, generally triangular prismatic, whose frame 2 is arranged on a support structure and on whose frame 2 it mounts , through some impellers, an axis
  • the mounting support structure of the frame 2 is defined by a first tubular body 5 which by one of its base is fixed to the ground and by its other external base is closed forming a circular central projection 6, so that the first tubular body 5 it has, on its lateral surface and radial perimetral position, a projection 7 on which a first impeller and a second body are arranged tubular 8 supported on the first impeller and closed by its external base, in the form of a circular crown 9, to the circular central projection 6 of the external base of the first tubular body 5.
  • This first impeller on one side 10, is fixed to the projection 7 fixed to the first tubular body 5 and on the other hand 11 is fixed to the second tubular body 8.
  • a first circular toothed crown section 12 is attached to the circular central projection 6 of the outer base of the first tubular body 5, in which a motion transmission worm 13 engages from a first motor 14 mounted on the frame 2 .
  • the part 11 of the first impeller it supports the frame 2, so that when the first motor 14 is driven, the rotation of the auger 13, engaged in the first fixed gear 12, causes the rotational displacement of the frame 2 with the second tubular body 8 and part 11 of the first impeller, while section 10 of the first impeller remains fixed together with the first tubular body 5 and the projection 7 integral with it.
  • the axis 3 is mounted with respect to a series of second impellers that are fixed on one of its sides 15 to the upper structure of the frame 2 and on the other hand 16 are fixed to the axis 3 which mounts the plurality of arms 4 on which the profiles that will host the energy collection plates will be arranged.
  • the frame 2 mounts a second motor 17 also provided with a screw for transmitting the movement to a section of a second serrated circular crown 18 integral with the axis 3.
  • the displacement of the energy collection plates with respect to a vertical plane will be obtained, while through the second motor 17 the displacement will be obtained with respect to a horizontal plane, orienting the energy collection plates of the most suitable way.
  • the arms 4 integral with the axis 3 have, on both sides of the axis 3, a rotating section allowing, as shown in Figure 3 of the designs, that on both sides the end section of the arms 4 can remain in an upright position. This execution has an important advantage for transport, since it allows the energy collection plates to be assembled at the factory and the follower fully assembled to be installed with great simplicity and speed.
  • the solar tracker When the solar tracker is to be installed, it will normally be arranged on a base 19 and the arms 4 will be aligned by means of pairs of plates. 20.

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Abstract

Seguidor solar sobre el que se montan placas de captación de energía y que se constituye por un bastidor (2) de forma general prismático triangular, el cual incorpora un eje (3) portador de una pluralidad de brazos (4), siendo el eje (3) giratorio, a través de una serie de rodetes, y cuyo bastidor (2) se dispone sobre una estructura de soporte, definida por un primer cuerpo tubular (5) con su base externa cerrada dotada de un saliente (6) central circular y provisto en su superficie lateral de un resalte (7) perimetral de asiento de un primer rodete sobre el que se dispone un segundo cuerpo tubular (8) con su base externa provista de una prolongación radial en forma de corona circula (9) ajustada al contorno del saliente (6) central circular del primer cuerpo tubular (5), asentándose sobre le primer rodete el bastidor (2).

Description

SEGUIDOR SOLAR
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El siguiente Modelo de Utilidad, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un seguidor solar, siendo del tipo de seguidores solares que montan las correspondientes placas de captación de energía utilizados en el campo de la energía solar, de forma que las características esenciales del seguidor solar objeto de la invención se fundan en su base de sustentación, en el eje de giro de los brazos de soporte de las placas de captación de la energía solar y en los propios brazos abisagrados de soporte de las citadas placas.
Así, mediante la estructura base de sustentación se logra obtener un reparto de fuerzas alargando su vida útil y evitando roturas de algunos componentes.
Asimismo, al disponer de unos brazos de soporte de las placas de captación de la energía solar abisagrados se permite el montaje de las placas en fábrica y facilitar su transporte al poder abisagrar los brazos quedando su tramo interno, respecto de su eje de giro, en posición horizontal y su tramo externo en posición vertical.
CAMPOS DE APLICACIÓN
En la presente memoria se describe un seguidor solar, el cual es de especial aplicación para su instalación en el montaje de "huertos solares", que se constituyen por ser un recinto o espacio en el que se han instalado una pluralidad de seguidores solares.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es conocido en los últimos tiempos las energías renovables, han tenido un gran auge lo que ha conllevado que las mismas hayan experimentado un importante desarrollo. Entrando a considerar la energía solar, basada en el aprovechamiento de la radiación solar, entre los diferentes usos destacan la energía solar térmica y la energía solar fotovoltaica, de forma que los medios utilizados para ello se basan en los denominados "seguidores solares" que están provistos de una pluralidad de placas de captación de la radiación solar.
De esta forma, con objeto de obtener un óptimo rendimiento los seguidores solares se instalan en recintos o espacios cerrados creando las denominadas
"huertas solares" que permiten, al agrupar un gran número de seguidores solares simplificar las infraestructuras y servicios necesarios para su normal funcionamiento.
Por otra parte, en el mercado son conocidos diferentes modelos de seguidores solares, de manera que entre ellos podemos citar aquellos que se conforman por un mástil de soporte de la estructura de montaje de los componentes del mismo, cuya estructura se asocian a una corona dentada giratoria que engrana en una corona dentada fija solidaria al mástil.
Así, todos los esfuerzos producidos son transmitidos al engranaje de dichas coronas dentadas lo que provoca el desgaste, e incluso rotura, del dentado, lo cual es un serio inconveniente.
Además, como consecuencia del importante auge que ha adquirido la energía solar son numerosos los documentos relativos a la misma, y, así, a modo de ejemplo, podemos citar los documentos: ES 2253099; ES 2283233; ES 1063906; ES 1064278 y ES 1065162.
En el documento de patente ES 2253099 se describe un "seguidor solar", constituido por una columna o mástil que se remata en un castillete al que se fija giratoriamente el bastidor de soporte de los paneles fotovoltaicos dispuestos en filas separadas a diferente nivel y dos vertientes.
En el documento de patente ES 2283233 se describe un "seguidor solar", constituido por una columna y dos brazos telescópicos extensibles articulados al costado de la misma, disponiendo asimismo de una rótula cardan, un armazón porta-placas y un panel de placas fotovoltaicas. En el documento ES 1063906 se describe un "seguidor solar a dos ejes, sobre plataforma rodante", el cual se constituye por una plataforma con ruedas motorizadas que circulan por un pavimento en forma de corona circular consiguiendo el giro del seguidor solar sobre un eje vertical. En el documento ES 1064278 se describe un "seguidor solar monoposte", constituido por un poste sobre el que monta un soporte superior giratorio del que nacen una pluralidad de brazos divergentes en cuyos extremos montan sendos travesanos articulados.
En el documento ES 1065162 se describe un "seguidor solar fotovoltaico", constituido por un bastidor de configuración trapecial al cual se fija una estructura definida por una serie de primeras costillas a las que se fijan unas segundas costillas, ortogonales a aquellas, y dispuestas en el mismo sentido que una pluralidad de riostras de montaje de los paneles fotovoltaicos. Por otra parte, el citado bastidor presenta unos patines que deslizan sobre una llanta circular de sección en "T".
Asimismo, podemos citar los documentos US 6,465,766; US 2005/0284467; US 2005/0279953; WO 2005/116534 y EP 1860386.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En la presente memoria se describe un seguidor solar, se refiere a un seguidor solar, siendo del tipo de seguidores solares que montan las correspondientes placas de captación de energía utilizados en el campo de la energía solar, de forma que el seguidor solar se constituye por un bastidor, de forma general prismático triangular, el cual incorpora un eje portador de una pluralidad de brazos, siendo el eje giratorio, a través de una serie de segundos rodetes, y cuyo bastidor se dispone sobre una estructura de soporte, definida por un primer cuerpo tubular con su base externa cerrada dotada de un saliente central circular y provisto, en su superficie lateral, de un resalte perimetral de asiento de un primer rodete sobre el que se dispone un segundo cuerpo tubular con su base externa provista de una prolongación radial en forma de corona circular ajustada al contomo del saliente central circular del primer cuerpo tubular, asentándose sobre el primer rodete el bastidor.
La serie de segundos rodetes, a través de los cuales gira el eje portador de la pluralidad de brazos sobre los que se montan las placas de captación de energía, quedan por un lado solidarios a la estructura del bastidor y por su otro lado quedan solidarios al propio eje.
El primer rodete se asienta y fija, por uno de sus lados sobre el resalte perimetral de la superficie lateral del primer cuerpo tubular, y por su otro lado se fija al segundo cuerpo tubular y al bastidor, quedando el lado asentado sobre el resalte fijo y el lado solidario al segundo cuerpo tubular y al bastidor giratorio.
Por otra parte, al saliente central circular de la base externa del primer cuerpo tubular se fija un tramo de una primera corona circular dentada en la cual engrana un tornillo sinfín transmisor del movimiento de un primer motor montado en el bastidor. Asimismo, al eje portador de los brazos soporte de las placas de captación de energía se fija, en posición radial, un tramo de una segunda corona circular dentada que engrana en un tornillo sinfín transmisor del movimiento de un segundo motor montado en el bastidor.
Los brazos de soporte de las placas de captación de energía y solidarios al eje presentan, a ambos lados del eje, un tramo extremo abisagrado, quedando alineados por medio de una pareja de pletinas.
De esta forma, se permite que en la propia fábrica se monten todas las placas de captación de energía y en el momento de su transporte poder abisagrar los brazos quedando con sus extremos en posición vertical ocupando un menor espacio.
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISEÑOS
Figura 1. Muestra una vista en perspectiva de la estructura básica de un seguidor solar, pudiendo observar el motor de accionamiento de un bastidor giratorio y el motor de accionamiento del eje al que son solidarios los brazos de montaje de las placas captadoras de la energía.
Figura 2. Muestra una vista, esquemática, frontal de la estructura básica de un seguidor solar, pudiendo observar el montaje del bastidor sobre la estructura de soporte y el eje al que se fijan los brazos de montaje de los paneles de captación de energía. Figura 3. Muestra una vista, esquemática, en alzado lateral del bastidor y el eje al que se fijan los brazos de montaje de los paneles de captación de energía.
Figura 4. Muestra una vista esquemática de la estructura de soporte del seguidor solar, pudiendo observar como el bastidor se monta sobre un rodete al cual es solidario un segundo cuerpo tubular externo a un primer cuerpo tubular fijo, de forma que ambos cuerpos tubulares por su base superior se adosan un tramo en forma de corona circular.
Figura 5. Muestra una vista, esquemática, en planta del tramo de corona circular solidario a la estructura fija de soporte del bastidor sobre el cual actúa un sinfín del motor de accionamiento fijado al citado bastidor.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la yista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como el seguidor solar 1 se constituye por un bastidor 2, de forma general prismático triangular, cuyo bastidor 2 se dispone sobre una estructura de soporte y en cuyo bastidor 2 monta, a través de unos rodetes, un eje
3 al que se han solidarizado una pluralidad de brazos 4.
La estructura de soporte de montaje del bastidor 2 se define por un primer cuerpo tubular 5 que por una de sus base se fija al terreno y por su otra base externa se cierra conformando un saliente 6 central circular, de manera que el primer cuerpo tubular 5 presenta, en su superficie lateral y en posición perimetral radial, un resalte 7 sobre el que se dispone un primer rodete y un segundo cuerpo tubular 8 apoyado sobre el primer rodete y que por su base externa se cierra, en forma de corona circular 9, hasta el saliente 6 central circular de la base externa del primer cuerpo tubular 5.
Este primer rodete, por un lado 10, se fija al resalte 7 fijo al primer cuerpo tubular 5 y por su otro lado 11 se fija al segundo cuerpo tubular 8.
Además, al quedar la prolongación en forma de corona circular 9 de la base externa del segundo cuerpo tubular 8 en proximidad al contorno del saliente 6 central circular del primer cuerpo tubular 5 fijo los esfuerzos horizontales serán soportados por ellos, permitiendo obtener un adecuado reparto de esfuerzos, ya que, los esfuerzos verticales son soportados por el primer rodete sobre el apoya el bastidor, aumentando su vida útil al sufrir una menor fatiga sus componentes.
Por otra parte, al saliente 6 central circular de la base externa del primer cuerpo tubular 5 se fija un primer tramo de corona circular dentada 12 en la que engrana un tornillo sinfín 13 de transmisión de movimiento desde un primer motor 14 montado en el bastidor 2.
Asimismo, sobre la parte 11 del primer rodete apoya el bastidor 2, de forma que al accionar el primer motor 14 el giro del tornillo sinfín 13, engranado en el primer dentado 12 fijo, provoca el desplazamiento giratorio del bastidor 2 con el segundo cuerpo tubular 8 y la parte 11 del primer rodete, mientras que el tramo 10 del primer rodete permanece fijo junto con el primer cuerpo tubular 5 y el resalte 7 solidario a él.
Mediante esta estructura en la que el segundo cuerpo tubular 8 apoya sobre el primer rodete y su base externa se cierra sobre el saliente 6 central circular del primer cuerpo tubular 5 se produce un perfecto guiado y reparto de fuerzas. El eje 3 queda montado respecto de una serie de segundos rodetes que por uno de sus lados 15 se fijan a la estructura superior del bastidor 2 y por su otro lado 16 quedan fijados al propio eje 3 que monta la pluralidad de brazos 4 sobre los que se dispondrán los perfiles que acogerán las placas de captación de energía. Además, el bastidor 2 monta un segundo motor 17 provisto, igualmente, de un tornillo sinfín de transmisión del movimiento a un tramo de una segunda corona circular dentada 18 solidaria al eje 3. Así, mediante el primer motor 14 se obtendrá el desplazamiento de las placas de captación de energía respecto de un plano vertical, mientras que mediante el segundo motor 17 se obtendrá el desplazamiento respecto de un plano horizontal, orientando las placas de captación de energía de la forma más idónea. Los brazos 4 solidarios al eje 3 presentan, a ambos lados del eje 3, un tramo giratorio permitiendo, tal como se muestra en la figura 3 de los diseños, que por ambos lados pueda quedar el tramo extremo de los brazos 4 en posición vertical. Esta ejecución presenta una importante ventaja para el transporte, ya que, permite montar las placas de captación de energía en fabrica y llevar el seguidor totalmente montado para ser instalado con gran sencillez y rapidez.
Cuando el seguidor solar vaya a ser instalado, normalmente, se dispondrá sobre una base 19 y los brazos 4 quedarán alineados por medio de parejas de pletinas.20.

Claims

REIVINDICACIONES
Ia.- Seguidor solar, siendo del tipo de seguidores solares que montan las correspondientes placas de captación de energía utilizados en el campo de la energía solar, caracterizado porque el seguidor solar (1) se constituye por un bastidor (2), de forma general prismático triangular, el cual incorpora un eje (3) portador de una pluralidad de brazos (4), siendo el eje (3) giratorio, a través de una serie de rodetes, y cuyo bastidor (2) se dispone sobre una estructura de soporte, definida por un primer cuerpo tubular (5) con su base externa cerrada dotada de un saliente (6) central circular y provisto en su superficie lateral de un resalte (7) perimetral de asiento de un primer rodete sobre el que se dispone un segundo cuerpo tubular (8) con su base externa provista de una prolongación radial en forma de corona circular (9) ajustada al contorno del saliente (6) central
< circular del primer cuerpo tubular (5), asentándose sobre el primer rodete el bastidor (2). 2a.- Seguidor solar, según reivindicación Ia, caracterizado porque la serie de segundos rodetes, a través de los cuales gira el eje (3) portador de la pluralidad de brazos (4) sobre los que se montan las placas de captación de energía, quedan por un lado solidarios a la estructura del bastidor (2) y por su otro lado quedan solidarios al eje (3). 3a.- Seguidor solar, según reivindicación Ia, caracterizado porque el primer rodete se asienta y fija, por uno de sus lados (10) sobre el resalte (7) perimetral de la superficie lateral del primer cuerpo tubular (5), y por su otro lado (11) se fija al segundo cuerpo tubular (8) y al bastidor (2), quedando el lado (10) asentado sobre el resalte (7) fijo y el lado (11) solidario al segundo cuerpo tubular (8) y al bastidor (2) giratorio.
4a.- Seguidor solar, según reivindicación Ia, caracterizado porque al saliente (6) central circular de la base externa del primer cuerpo tubular (5) se fija un tramo de una primera corona circular dentada (12) en la cual engrana un tornillo sinfín (13) transmisor del movimiento de un primer motor (14) montado en el bastidor (2). 5a.- Seguidor solar, según reivindicación Ia, caracterizado porque al eje (3) se fija un tramo de una segunda corona circular dentada (18) que engrana en un tornillo sinfín transmisor del movimiento de un segundo motor (17) montado en el bastidor (2). -
6a.- Seguidor solar, según reivindicación Ia, caracterizado porque los brazos (4) solidarios al eje (3) presentan, a ambos lados del eje (3), un tramo extremo abisagrado, quedando alineados por medio de una pareja de pletinas (20).
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