CN110644444A - 双浮箱式生态取水折叠闸门及其工作方法、检修时的运行方法 - Google Patents

Abstract

双浮箱式生态取水折叠闸门及其工作方法、检修时的运行方法，包括安装于闸室内的闸门A、闸门B、闸门C以及固定于闸室两侧的浮箱室，闸门B位于闸门A与闸门C之间，闸门A与闸门B、闸门B与闸门C之间通过L型构件相互制约配合；浮箱室朝向水流方向的一侧设有进水口，其背向水流方向的一侧底部设有出水孔，浮箱室内设有浮箱，两个浮箱分别通过直杆与闸门A的顶部固定连接，闸室两侧壁分别设有供直杆穿过和升降的竖直滑槽。本发明结构简单，正常工作状态，无需外界动力和专人操作控制，它完全由上游来水情况自动调控，与一般闸门相比，具有节省人力和物力，使用方便等特点，闸门实现了无人值守运行。

Description

双浮箱式生态取水折叠闸门及其工作方法、检修时的运行 方法

技术领域

本发明涉及排水系统设备技术领域，具体涉及一种双浮箱式生态取水折叠闸门及其工作方法、检修时的运行方法。

背景技术

在市政雨水或污水管网向自然水体溢流的系统中，往往通过闸门控制水位高度。但闸门结构复杂，且需要动力驱动，消耗能源较多，也不方便检修，也不便于行洪冲淤。因此如何设计一种结构简单，不消耗能源，且能便于检修和行洪冲淤是目前面临的问题。

发明内容

本发明就是针对上述技术问题，提供一种双浮箱式生态取水折叠闸门及其工作方法、检修时的运行方法，该折叠闸门结构能很好的解决上述问题，在不消耗能源的同时，能精确控制水位，闸门型式设为折叠门。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，包括安装于闸室内的闸门A、闸门B、闸门C以及固定于闸室两侧的浮箱室，所述闸门B位于闸门A与闸门C之间，所述闸室顶部横梁处分别设有起吊闸门A、闸门C的启闭机，所述闸门A与闸门B、闸门B与闸门C之间通过L型构件相互制约配合；所述浮箱室朝向水流方向的一侧设有进水口，其背向水流方向的一侧底部设有出水孔，所述浮箱室内设有浮箱，两个浮箱分别通过直杆与闸门A的顶部固定连接，所述闸室两侧壁分别设有供直杆穿过和升降的竖直滑槽。

优选的，所述闸门A位于上游河道一侧，所述闸门C位于下游河道一侧。

优选的，所述闸门A在与闸门B相对一侧，其底部设有L型构件，闸门B在与闸门A相对一侧，其顶部设有倒L型构件，两构件相互制约配合；

所述闸门C在与闸门B相对一侧，其顶部设有倒L型构件，闸门B在与闸门C相对一侧，其底部设有L型构件，两构件相互制约配合。

优选的，所述闸门A与闸门B两侧布置有滚轮，用于与闸室的闸墩滚动配合。

优选的，所述闸门B底部、闸门C底部分别设有用于支撑闸门A、闸门B的可活动钢板，两块可活动钢板的一端分别通过转轴与闸门B、闸门C安装连接，并由电机驱动转轴，带动对应的可活动钢板转动至水平状态或竖直状态。

优选的，所述闸门A、闸门B的底部开有凹槽，与其对应的可活动钢板的端部设与凹槽相匹配的长方体凸块。

优选的，所述L型构件边缘布置有止水。

优选的，所述浮箱室进水口底面不高于最低水位线，且进水口的进水截面面积大于出水孔的出水截面面积；运行中，浮箱最大浮力小于浮箱自重、闸门A、闸门B、闸门C四者重量之和。

上述双浮箱式生态取水折叠闸门的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

1）低水位

当初始时刻水位处于低水位时，此时闸门1A、闸门1B、闸门1C处于同一高程，均位于闸室底部，整个折叠闸门处于折叠状态，连接闸门A的浮箱所受的浮力小于浮箱与闸门A两者自重之和，此时，闸门A起到挡水作用；

当水位较低需要取水时，启闭机分别提起闸门A、闸门C，由于L型构件的制约配合，闸门B也同时被提起，满足低水位取水的要求；

2）中等水位

当水位逐渐上升到中等水位时，此过程中，浮箱所受浮力大于浮箱与闸门A两者自重之和，但小于浮箱、闸门A、闸门B三者自重之和，所以浮箱缓慢上升，并带动闸门A上升，最终闸门A的L型构件4与闸门B的倒L型构件4制约固定；

待浮箱所受浮力逐渐接近浮箱、闸门A、闸门B三者自重之和时，这一过程中上游水位会逐渐漫过闸门A，可取表层水，此状态下，闸门A、闸门B起到挡水作用；

3）高水位

当水位逐渐上升到高水位时，此过程中，浮箱所受浮力大于浮箱、闸门A、闸门B三者自重之和，但小于浮箱、闸门A、闸门B、闸门C四者自重之和，所以浮箱缓慢上升，并带动闸门A、闸门B上升，最终闸门A的L型构件与闸门B的倒L型构件制约固定，闸门B另一侧的L型构件与闸门C的倒L型构件制约固定，整个折叠闸门处于展开状态；

由于浮箱所受浮力小于浮箱、闸门A、闸门B、闸门C四者自重之和，所以上游水位上升时会逐渐漫过闸门A，可取表层水，此状态下，闸门A、闸门B、闸门C共同起到挡水作用；

4）水位下降

当水位由高水位降低到低水位时，闸门的运行过程与水位由低水位上升到高水位时的运行过程相反；

5）行洪冲淤

当需要行洪冲淤时，启闭机分别起吊闸门A、闸门C，同时由于L型构件的制约，闸门B也会提起，将整个折叠闸门整体提高距离水面线合适高度，达到行洪冲淤的效果。

上述双浮箱式生态取水折叠闸门检修时的运行方法，其特征是，包括以下步骤：

1）检修闸门A

当闸门A的左侧需要检修时，先将闸门整体起吊到一定高度，即启闭机分别起吊闸门A、闸门C，同时由于L型构件的制约，闸门B也会提起；然后启闭机再起吊闸门A ,对闸门A的左侧进行检修；

当闸门A的右侧需要检修时，先通过电机控制闸门B的可活动钢板转动至竖直状态，启闭机起吊闸门C，闸门C的可活动钢板带动闸门B上升，将闸门B、闸门C整体起吊到一定高度；再用启闭机将闸门A起吊到低于闸门B、闸门C的整体高度，对闸门A的右侧进行检修；

2）检修闸门B

当闸门B左侧需要检修时，先将闸门B的可活动钢板14通过电机转动至竖直状态，只有启闭机起吊闸门C，闸门C的可活动钢板带动闸门B上升，将闸门B、闸门C整体提高到一定高度，对闸门B左侧进行检修；

当闸门B右侧需要检修时，启闭机起吊闸门A，由于L型构件的制约，将闸门整体提高到一定高度，再将闸门C的可活动钢板转动至竖直状态，并且启闭机起吊闸门C，将闸门C起吊高于闸门A的起吊高度，对闸门B的右侧进行检修；

3）检修闸门C

当闸门C需要检修时，先将闸门C的可活动钢板1转动至竖直状态，启闭机起吊闸门C，提高到一定高度时对闸门1C进行检修；

4）检修浮箱室、浮箱

当浮箱室、浮箱需要检修时，关闭进水口，打开出水孔，待浮箱室里的水放空时，对浮箱室、浮箱进行检修；

5）检修可活动钢板

当闸门B的可活动钢板需要检修时，先将闸门B的可活动钢板转动至竖直状态，闸门C的可活动钢板处于水平状态，然后启闭机起吊闸门C，闸门C的可活动钢板带动闸门B，将闸门B与闸门C提升到一定高度后，对闸门B的可活动钢板进行检修；

当闸门C的可活动钢板需要检修时，先将闸门C的可活动钢板转动至竖直状态，然后启闭机将闸门C提升到一定高度，对闸门C的可活动钢板进行检修。

本发明的双浮箱式生态取水折叠闸门，依靠上游水位高低自动控制闸门开启关闭，具有以下优点：

（1）结构简单，正常工作状态，无需外界动力和专人操作控制，它完全由上游来水情况自动调控，与一般闸门相比，具有节省人力和物力，使用方便等特点，闸门实现了无人值守运行；

（2）能准确、及时地自动调节闸门的开度，随着上游水位的升降，折叠闸门能逐渐、准确、及时开启和关闭，完成挡水和取表层水，使下泄流量与闸前来流量维持动态平衡，使闸门的蓄水、泄水、防洪安全可靠；

（3）检修更加全面，闸门能够实现全方面的检修，并能同时检修多块闸门；在闸室两侧的浮箱与浮箱室需要检修时，关闭进水口开启出水孔，达到检修要求；

（4）闸门引水时只引取水源表层的水，解决了目前广泛使用的提升式闸门只能引取水源底层水的问题，引出的水泥沙含量小，水温较高，适宜灌溉及其他用水。

附图说明

图1为本发明整体布置的俯视图；

图2为本发明整体布置闸门展开的主视图；

图3为本发明整体布置闸门展开的侧视图；

图4为本发明中闸门低水位的主视图；

图5为本发明中闸门低水位的侧视图；

图6为本发明中闸门中水位的主视图；

图7为本发明中闸门中水位的侧视图；

图8为本发明中闸门高水位的主视图；

图9为本发明中闸门高水位的侧视图；

图10为本发明中闸门行洪冲淤的主视图；

图11为本发明中闸门行洪冲淤的侧视图；

图12为本发明中闸门检修只有启闭机3A工作时的主视图；

图13为本发明中闸门检修只有启闭机3A工作时的侧视图；

图14为本发明中闸门检修启闭机3A和启闭机3B一起工作时的主视图；

图15为本发明中闸门检修启闭机3A和启闭机3B一起工作时的侧视图；

图16为本发明中浮箱室中的水放空后的主视图；

图17为本发明中闸门1B的可活动钢板工作状态的侧视图；

图18为本发明中闸门1B的可活动钢板不工作时的侧视图；

图19为本发明闸门1C的可活动钢板工作状态的侧视图；

图20为本发明闸门1C的可活动钢板不工作状态的侧视图；

其中，1—闸门（1A—闸门A，1B—闸门B，1C—闸门C），2—滚轮，3—启闭机（3A—闸门A启闭机，3B—闸门C启闭机），4—L型构件，5—浮箱室，6—浮箱，7—进水口，8—出水孔，9—直杆，10—河道（10A—上游河道,10B—下游河道），11—密封垫，12—底板，13—吊耳，14—可活动钢板，15—水面线，16—底板顶面，17—止水，18—转轴，19—凹槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步地详细说明：

如图1、2、3所示的双浮箱式生态取水折叠闸门装置，包括闸门1A、闸门1B、闸门1C、滚轮2、启闭机3A、启闭机3B、L型构件4（正反向成对设置，相互制约）、浮箱室5、浮箱6、进水口7、出水孔8、直杆9、上游河道10A、下游河道10B、密封垫11、底板12、吊耳13、可活动钢板14。

闸门1A位于上游河道10A一侧，闸门1B位于闸门1A与闸门1C之间，闸门1C位于下游河道10B一侧；滚轮2分别布置在闸门1A、闸门1B的两侧，使得闸门与闸墩之间可以自由滚动，便于闸门1A、闸门1B随着浮箱6的升降可以自由滑动。启闭机3A连接闸门1A，在闸门1A和浮箱6需要检修时，启闭机3A起吊闸门1A；启闭机3B连接闸门1C，在闸门1需要检修和行洪冲淤时，启闭机3B起吊闸门1C。L型构件4起到固定和制约的作用，使得闸门1A上升时可以带动闸门1B上升，闸门1B和闸门1C由于L型构件4的制约，使得闸门1B无法持续上升。

浮箱室5位于闸门1两侧，且浮箱室5对上游水位的变化敏感；浮箱6位于浮箱室5内，且浮箱6可由浮箱室5内的水位变化自由上下移动；直杆9为刚性直杆，一端连接浮箱6，另一端穿过闸墩连接闸门1A顶端。浮箱室5朝向水流方向的一侧侧壁上设有进水口7，浮箱室5背向水流方向的一侧侧壁底部设有出水孔8。进水口7可根据上游水位的变化改变浮箱室5内的水位，出水孔8可缓慢降低浮箱室5内的水位。进水口7的底面不高于闸门1A 的初始顶面（即最低水位线），且进水口7的进水截面的面积远大于出水孔8的出水截面的面积，由于出水孔8截面面积远小于进水口7的截面面积，当闸前水位下降时，闸门1可以缓慢关闭，保证闸门1工作稳定。密封垫11位于闸室底板12处，起到止水的作用，吊耳13分别位于闸门1A顶端和闸门1C顶端。

可活动钢板14分别布置在闸门1B、闸门1C的底部，起到支撑和提升的作用；可活动钢板14工作时（处于水平状态），电机驱动转轴18将可活动钢板14转动到与闸门1B、闸门1C垂直且固定；可活动钢板14不工作时（处于竖直状态），电机驱动转轴18将可活动钢板14转动到与闸门1B、闸门1C水平且固定；可活动钢板14工作时，可活动钢板14端部的长方体凸块与闸门1B、闸门1C底部的凹槽19紧扣，加强可活动钢板14的稳定。止水17布置在L型构件4的外侧，在闸门1活动时起到止水作用。

双浮箱式生态取水折叠闸门装置的工作方法如下：

1.低水位时

当初始时刻水位处于低水位时，闸门状态如图4、图5所示，此时闸门1A、闸门1B、闸门1C处于同一高程，整个折叠闸门处于折叠状态，连接闸门1A的浮箱6所受的浮力小于浮箱6与闸门1A两者自重之和，此时，只有闸门1A起到挡水作用。

当水位较低需要取水时，启闭机3A、启闭机3B分别提起闸门1A、闸门1C，由于L型构件的制约配合，闸门B也同时被提起，满足低水位取水的要求。

2.中等水位

当水位逐渐上升到中等水位时，闸门状态如图6、图7所示，此过程中，浮箱6所受浮力大于浮箱6与闸门1A两者自重之和但小于浮箱6、闸门1A、闸门1B三者自重之和，所以浮箱6缓慢上升至最终闸门1的状态如图6，此时闸门1A的L型构件4与闸门1B的L型构件4制约固定；

待浮箱6所受浮力逐渐接近浮箱6、闸门1A、闸门1B三者自重之和时，这一过程中上游水位会逐渐漫过闸门1A，可取表层水，此状态下，闸门1A、闸门1B起到挡水作用。

3.高水位

当水位逐渐上升到高水位时，闸门状态如图8、图9所示，此过程中，浮箱6所受浮力大于浮箱6、闸门1A、闸门1B三者自重之和但小于浮箱6、闸门1A、闸门1B、闸门1C四者自重之和，所以浮箱6缓慢上升至最终闸门1的状态如图8，此时闸门1A的L型构件4与闸门1B的L型构件4制约固定，闸门1B另一侧的L 型构件4与闸门1C的L型构件4固定，整个折叠闸门处于完全展开状态；

由于浮箱6所受浮力小于浮箱6、闸门1A、闸门1B、闸门1C四者自重之和，所以上游水位上升时会逐渐漫过闸门1A，可取表层水，此状态下，闸门1A、闸门1B、闸门1C共同起到挡水作用。

4.水位下降

当水位由高水位降低到低水位时，闸门1的运行过程与水位由低水位上升到高水位时的闸门1的运行过程相反。

5.行洪冲淤

当需要行洪冲淤时，如图10、图11所示，启闭机3A、3B同时工作分别起吊闸门1A、闸门1C并将闸门1B提起，将闸门1整体提高距离水面线15一段高度，达到行洪冲淤的效果。

双浮箱式生态取水折叠闸门检修时的运行方法，如下：

1.当闸门1A的左侧需要检修时，启闭机3B先将闸门1整体起吊到一定高度，然后启闭机3A再起吊闸门1A ,对闸门1A的左侧进行检修；当闸门1A的右侧需要检修时，先将闸门1B的可活动钢板14收起，启闭机3B将闸门1B、闸门1C整体起吊到一定高度后，再用启闭机3A将闸门1A起吊到低于闸门1B、闸门1C的整体高度，对闸门1A的右侧进行检修。

2.当闸门1B左侧需要检修时，先将闸门1B的可活动钢板14收起，只有启闭机3B工作起吊闸门1C，将闸门1B、闸门1C整体提高到一定高度对闸门1B左侧进行检修；当闸门1B右侧需要检修时，先启闭机3A工作将闸门1整体提高到一定高度，再将闸门1C的可活动钢板14收起并且启闭机3B起吊闸门1C，将闸门1C起吊高于闸门1A的起吊高度，对闸门1B的右侧进行检修。

3.当闸门1C需要检修时，先将闸门1C的可活动钢板14收起，再启闭机3B起吊闸门1C，提高到一定高度时对闸门1C进行检修。

4.当浮箱室5、浮箱6需要检修时，关闭进水口7，打开出水孔8，待浮箱室5里的水放空时，对浮箱室5、浮箱6进行检修。

5.当闸门1B的可活动钢板14需要检修时，先将闸门1B的可活动钢板14收起（由电机驱动至竖直状态并固定），闸门1C的可活动钢板14处于工作状态（由电机驱动至水平状态并固定），然后启闭机3B将闸门1B与闸门1C提升到一定高度对可互动钢板14进行检修。

当闸门1C的可活动钢板14需要检修时，先将闸门1C的可活动钢板14收起，然后启闭机3B将闸门1C提升到一定高度对可活动钢板14进行检修。

该闸门设计原理独特，无论在技术上，还是使用性能等方面，均产生了质的飞跃。

上述内容已经用一般性文字和具体实施步骤对本发明作了较为详尽的描述，但并非是对本发明进行限制，在不偏离本发明精神的基础上所进行的相关修改，都属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，包括安装于闸室内的闸门A、闸门B、闸门C以及固定于闸室两侧的浮箱室，所述闸门B位于闸门A与闸门C之间，所述闸室顶部横梁处分别设有起吊闸门A、闸门C的启闭机，所述闸门A与闸门B、闸门B与闸门C之间通过L型构件相互制约配合；所述浮箱室朝向水流方向的一侧设有进水口，其背向水流方向的一侧底部设有出水孔，所述浮箱室内设有浮箱，两个浮箱分别通过直杆与闸门A的顶部固定连接，所述闸室两侧壁分别设有供直杆穿过和升降的竖直滑槽。

2.根据权利要求1所述的双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，所述闸门A位于上游河道一侧，所述闸门C位于下游河道一侧。

3.根据权利要求1所述的双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，所述闸门A在与闸门B相对一侧，其底部设有L型构件，闸门B在与闸门A相对一侧，其顶部设有倒L型构件，两构件相互制约配合；

所述闸门C在与闸门B相对一侧，其顶部设有倒L型构件，闸门B在与闸门C相对一侧，其底部设有L型构件，两构件相互制约配合。

4.根据权利要求3所述的双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，所述闸门A与闸门B两侧布置有滚轮，用于与闸室的闸墩滚动配合。

5.根据权利要求1所述的双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，所述闸门B底部、闸门C底部分别设有用于支撑闸门A、闸门B的可活动钢板，两块可活动钢板的一端分别通过转轴与闸门B、闸门C安装连接，并由电机驱动转轴，带动对应的可活动钢板转动至水平状态或竖直状态。

6.根据权利要求5所述的双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，所述闸门A、闸门B的底部开有凹槽，与其对应的可活动钢板的端部设与凹槽相匹配的长方体凸块。

7.根据权利要求1所述的双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，所述L型构件边缘布置有止水。

8.根据权利要求1所述的双浮箱式生态取水折叠闸门，其特征是，所述浮箱室进水口底面不高于最低水位线，且进水口的进水截面面积大于出水孔的出水截面面积；运行中，浮箱最大浮力小于浮箱自重、闸门A、闸门B、闸门C四者重量之和。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的双浮箱式生态取水折叠闸门的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

1）低水位

当初始时刻水位处于低水位时，此时闸门1A、闸门1B、闸门1C处于同一高程，均位于闸室底部，整个折叠闸门处于折叠状态，连接闸门A的浮箱所受的浮力小于浮箱与闸门A两者自重之和，此时，闸门A起到挡水作用；

当水位较低需要取水时，启闭机分别提起闸门A、闸门C，由于L型构件的制约配合，闸门B也同时被提起，满足低水位取水的要求；

2）中等水位

当水位逐渐上升到中等水位时，此过程中，浮箱所受浮力大于浮箱与闸门A两者自重之和，但小于浮箱、闸门A、闸门B三者自重之和，所以浮箱缓慢上升，并带动闸门A上升，最终闸门A的L型构件4与闸门B的倒L型构件4制约固定；

待浮箱所受浮力逐渐接近浮箱、闸门A、闸门B三者自重之和时，这一过程中上游水位会逐渐漫过闸门A，可取表层水，此状态下，闸门A、闸门B起到挡水作用；

3）高水位

当水位逐渐上升到高水位时，此过程中，浮箱所受浮力大于浮箱、闸门A、闸门B三者自重之和，但小于浮箱、闸门A、闸门B、闸门C四者自重之和，所以浮箱缓慢上升，并带动闸门A、闸门B上升，最终闸门A的L型构件与闸门B的倒L型构件制约固定，闸门B另一侧的L型构件与闸门C的倒L型构件制约固定，整个折叠闸门处于展开状态；

由于浮箱所受浮力小于浮箱、闸门A、闸门B、闸门C四者自重之和，所以上游水位上升时会逐渐漫过闸门A，可取表层水，此状态下，闸门A、闸门B、闸门C共同起到挡水作用；

4）水位下降

当水位由高水位降低到低水位时，闸门的运行过程与水位由低水位上升到高水位时的运行过程相反；

5）行洪冲淤

当需要行洪冲淤时，启闭机分别起吊闸门A、闸门C，同时由于L型构件的制约，闸门B也会提起，将整个折叠闸门整体提高距离水面线合适高度，达到行洪冲淤的效果。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的双浮箱式生态取水折叠闸门检修时的运行方法，其特征是，包括以下步骤：

1）检修闸门A

当闸门A的左侧需要检修时，先将闸门整体起吊到一定高度，即启闭机分别起吊闸门A、闸门C，同时由于L型构件的制约，闸门B也会提起；然后启闭机再起吊闸门A ,对闸门A的左侧进行检修；

当闸门A的右侧需要检修时，先通过电机控制闸门B的可活动钢板转动至竖直状态，启闭机起吊闸门C，闸门C的可活动钢板带动闸门B上升，将闸门B、闸门C整体起吊到一定高度；再用启闭机将闸门A起吊到低于闸门B、闸门C的整体高度，对闸门A的右侧进行检修；

2）检修闸门B

当闸门B左侧需要检修时，先将闸门B的可活动钢板14通过电机转动至竖直状态，只有启闭机起吊闸门C，闸门C的可活动钢板带动闸门B上升，将闸门B、闸门C整体提高到一定高度，对闸门B左侧进行检修；

当闸门B右侧需要检修时，启闭机起吊闸门A，由于L型构件的制约，将闸门整体提高到一定高度，再将闸门C的可活动钢板转动至竖直状态，并且启闭机起吊闸门C，将闸门C起吊高于闸门A的起吊高度，对闸门B的右侧进行检修；

3）检修闸门C

当闸门C需要检修时，先将闸门C的可活动钢板1转动至竖直状态，启闭机起吊闸门C，提高到一定高度时对闸门1C进行检修；

4）检修浮箱室、浮箱

当浮箱室、浮箱需要检修时，关闭进水口，打开出水孔，待浮箱室里的水放空时，对浮箱室、浮箱进行检修；

5）检修可活动钢板

当闸门B的可活动钢板需要检修时，先将闸门B的可活动钢板转动至竖直状态，闸门C的可活动钢板处于水平状态，然后启闭机起吊闸门C，闸门C的可活动钢板带动闸门B，将闸门B与闸门C提升到一定高度后，对闸门B的可活动钢板进行检修；

当闸门C的可活动钢板需要检修时，先将闸门C的可活动钢板转动至竖直状态，然后启闭机将闸门C提升到一定高度，对闸门C的可活动钢板进行检修。

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