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立体化车库
立体化车库
1.1概念
立体化车库是利用自动化、机器人、计算机通信等高新技术,自动而可靠的完成汽车的存取,并把多个立体车库集中起来管理,形成一个立体车库群统一体系的智能化、立体化物流系统。
立体车库具有占地面积小,使用操作简单、灵活,安全可靠等诸多独特的优点,决定了其在寸土寸金的大都市中有着不可替代的存在价值。
1.2发展概况
立体停车库设备的应用已有30多年的历史了。
发展较早、较好的有日本、韩国、台湾省、德国等。
众所周知,我国经济在经历了近30年的高速增长之后,大众对生活质量的要求日益提高,“衣食住行”中的“行”提高到一个新的高度。
随之而来的交通方面的情况也日加紧张,而这包含了动态与静态两个方面。
如同城市中由平房改建成高楼大厦一样,停车也从平面转向立体化停放,立体停车在静态交通中已经占有越来越重要的地位。
立体车库与传统的地下车库相比,在许多方面都显示出优越性。
首先是节地优势,以往的地下车库由于要留出足够的行车通道,平均一辆车就要占据40平方米的面积,而如果采用双层立体车库,可使地面的使用率提高80%—90%,如果采用地上多层(21层)立体式车库的话,50平方米的土地面积上便可存放40辆车,可以节省土地资源和减少土建开发成本。
停车问题是在城市发展过程中出现的静态交通(车辆停放状态)问题,静态交通是相对于动态交通(车辆行驶状态)而存在的一种交通形态,二者相互联系,互相影响,停车设施是城市静态交通的主要内容,随着城市的不断发展,各种车辆的不断增加,对停车设施的需求也在不断增加,如果两者之间图1被汽车“占领”的城市失去平衡,城市里就会出现停车难的问题。
数据显示,最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%~20%,而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%~3%,特别是大城市机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度,因此,我们必须重视城市停车难的问题,并积极探求解决的措施。
1.3立体车库的主要类型及其结构特点
1.3.1主要类型
按照机械装置的构造,机械式立体车库一般可分为垂直循环式、多层循环式、水平循环式、升降横移式、升降导轨式、电梯提升式、车面往复式、组合式、巷道堆垛式、圆形水平循环式等几大类。
机械式停车设备类别、型式与基本参数根据中华人民共和国机械行业标准JB/T8713一1998fl0)的划分,其类别及代号如表1所示:
表1机械式停车设备类别及代号
1.3.2典型机械式立体车库的技术性能:
(1)垂直循环式。
该型车库采用了垂直方向做循环运动的停车系统存取车辆的停车设备。
(2)多层循环式。
该类停车库是采用了通过载车板作上下循环运动,而实现车辆多层存放的多层循环式停车设备。
(3)水平循环式。
该车库外形狭长,通过采用两层停车结构,可以有效地提高狭长地段的土地利用率。
(4)升降横移式。
此类机械式停车设备采用以载车板升降或横移达到存取车辆的目的,且该型车库对停车场地的适应性较强,因此采用这类设备的停车库十分普遍。
(5)升降导轨式。
中间是可沿轨道水平移动的升降装置,两侧是沿水平方向设置的多层停车位。
(6)电梯提升式。
车库中间是各升降机垂直运送汽车的通道,两侧是沿垂直方向设置的停车车位。
它像电梯一样用升降机把汽车提升到指定车位旁,然后用横移装置将汽车平移到停车位。
(7)组合式。
组合式有两层升降式、两层或三层升降横移式等形式,特别适用于地下停车场或露天停车场,容车数量可随意增减,控制系统较简单。
(8)巷道堆垛式。
该型车库采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位,并且用存取机构存取车辆的机械式停车设备的车库。
各类型机械式立体车库均有其他附属设备,如转盘用于汽车原地调头转向;停车位置检测、消防、通风、照明等安全装置及停电时的取车装置等。
基本上所有车库都可建成为地上、半地下、地下式,并可数套并列设置。
1.3.3结构特点:
(1)占地面积小,空间利用率高。
一般情况下,其占地面积约为平面停车场的1/2~1/25,是土地资源紧缺、车辆容量大的场所最佳停车方式。
(2)自动化操控,使用方便,效率高。
机械式立体车库采用电脑控制,存取车辆无须在车库内行驶,机械自动记忆调车,耗费时间少,效率高,存取车时间一般为12秒~35秒。
(3)安全可靠、美化环境。
配备自动检测系统,各种安全机构,自动报警,消防系统及其他防范设施。
因地制宜,利用零星空地,配以外形美观的车库,美化城市环境。
(4)配置灵活。
如上所述,机械式立体车库具有多种形式,可适应各种不同形式的建筑物。
(5)经济性好,立体车库建设成本大大低于传统停车场。
机械式立体车库占地面积少,空间利用率高,便于合理规划、优化设计,综合性经济指标较高。
1.3.4常用机械立体停车库的类别、型式:
目前,在世界范围内得到广泛应用的机械式停车库的类别、代号按照JB/T8713-1998机械行业标准,按其工作原理区分,其类别及代号表2:
表2常用机械立体车库的类别与型式
1.3.5常用机械立体停车库的基本参数
1.3.5.1机械立体车库适停车车辆尺寸及质量:
对适合于机械式停车库中停放的车辆,按其尺寸及质量(整车加50千克物品的质量),分为X(小)、Z(中)、D(大)、T(特大)、C(超大)五个轿车组和一个K(客车)一个客车组,共六个组,分组范围详见表表3。
表3机械车库适停车辆尺寸及质量
1.3.5.2机械立体车库的存容量
建一个机械式立体停车库,在设计时必须考虑车库的总体布局和停车库的存车能力要确保顺利而安全地保管汽车。
人们往往希望一个库内存车数量越多越好,但实际上设计一个停车库时,确保车库的顺畅而安全地图2高密度的机械停车库
运行也是十分重要的。
因此,一般设计机械式停车库最大存容量(存放车辆的最大数)时,应当根据具体状态考虑取如下的基本参数:
该停车库满负荷运行时全部车辆出入库作业的时间应当小于2H,满负荷运行时全部车辆出库时间和满负荷运行时全部车辆入库时间都应小于1.5H。
如果没有特定的要求,可以参见表2.3中的一些数值进行停车库设计。
表4计划中全部车辆入库时间、出库时间及平均存车时间
1.3.5.3机械立体车库的单车最大进(出)时间
机械式停车库中最大进(出)时间就是指从给出一个进车(或出车)的指令开始,将车停放到该机械式停车库的最不利位置(或将车辆从最不利位置取出),直到该停车库进行下一个进车(或出车)指令为止所需的时间。
单车最大进(出)时间应根据其使用环境、地区、用途及用户的特殊要求来合理选定,不同类型的机械式停车库选取的单车最大进(出)时间
图3快速存取汽车可以不一样,但基本的要求应当不出现存取车排队的现象。
目前已经实施或已制定出来的几个行业标准中对单车最大进(出)时间有如下规定:
升降横移类:
取35~170S;
垂直循环类:
对存容量≤10的小型循环式停车设备,取≤90S;对存容量为10~50辆的中、大型循环式停车设备,取≤180S;
垂直升降类:
取45~210S;
简易升降类:
取30~110S。
1.4机械立体车库特点研究分析
1.4.1升降横移机械式
升降横移式立体车库概述
采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库叫升降横移机械式停车库。
升降横移式立体车库采用模块化设计,车位数从几个到上百个均可采用,能利用多种场地条件,运用多种组合方式,有效利用场地现有空间,也能广泛使用于地下停车场及地面停车场的改造,主要应用在住宅社区的公用停车场、机关单位、商用写字楼、宾馆饭店的地上、地下停车场。
升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐,该类车库每个车位均有托盘,所需存取车辆的托盘通过升、降、横移运动到达地面层,驾驶员进入车库,存取车辆,完成存取过程。
地面上布置的升降横移立体车库结构特点是:
一层只能平移,顶层只能升降,中间层既可平移又可升降。
除顶层外,中间层和底层都必须预留一个空车位,供进出车升降之用。
当底层车位要存取车时,无需移动其它托盘就可直接进出车;中间层、顶层进出车时,先要判断其对应的下方位置是否为空,不为空时要进行相应的平移处理,直到下方为空才可进行下降和进出车动作,进出车后托盘再上升回到原位置。
其运动总原则是:
升降复位,平移不复位。
地下布置、半地上半地下布置车库的结构与此类似。
托盘升降由一台电机驱动,通过钢丝绳拖动托盘垂直升降,横向移动借助导轨,也是利用一台电机便可实现车位的移动,它的主要优点在于同一层的车位移动独立,可以自由动作,并且动作时间短,缩短了存取车的时间。
图6是升降横移类停车设备的示意图。
图4升降横移机械停车库一图5升降横移机械停车库二
图6升降横移类停车设备的示意图
升降横移式立体车库运行原理
升降横移立体车库车位结构为N*M二维矩阵形式,可设计为多层、多列,车库提供的总车位容量为:
P=N*M--(N--1)
其中:
N为二维矩阵的行,即车库的层数
M为二维矩阵的列,即车库的列数
由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为2-4层(国家规定最高为4层),以2、3层者居多,可根据泊车的多少决定停车库的规模。
假如要设计一座能提供13个车位升降横移式立体车库。
由公式2-1可知,N=3,P=13则M>4,即设计3*5立体车库完全可满足要求。
图2-2为3*5升降横移立体车库结构图。
图73*5升降横移立体车库结构图
如图7所示,第一层和第二层都有4个停车位、一个空位,第三层有5个停车位,无空位。
假如停车库的状态如图所示,现在要把车停放到11号停车位上,则首先应将11号停车位下的车位移开,即把6号车位上的托盘向右移一个车位,此时因为6号车位右边仍有托盘,故应先把7、8、9号车位上的托盘都向右移动一个车位,当11号车位下降到第二层时再把正下方的1号车位上的托盘向右移动一个车位,最后就可以将11号车位的托盘降至底层,车停到托盘上,然后托盘复位。
升降横移类机械式停车设备每个车位均有载车板,所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层,驾驶员进入车库,存取车辆,完成存取过程。
停泊在这类车库类地面的只做横移,不必升降,上层车位或下层车位需通过中间层横移出车位,将载车板升或降到地面层,驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。
图8是半地下布置型式的升降横移停车库。
车位在库内运行的情况是这样的,图中②⑤⑧车位可以直接横移存(取)车,⑩车位下降后存(取)车,11车位上升后存(取)车;①④⑦⑩车位通过②⑤⑧车位的横移后下降存(取)车,如需存(取)①号车,则②⑤⑧号车位向右横移后①号车位下降即可存(取)车。
而③⑥⑨11号车位通过②⑤⑧号车位横移后上升存(取)车。
图8升降横移机械停车设备的运行原理
升降横移立体停车库车位结构为2维矩阵形式,可设计为多层、多列。
由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为2一4层(国家规定最高为4层),以2,3层者居多,可根据泊车的多少决定停车库的规模。
车库可设在地上,也可设在地下,或一半设在地下一半设在地上。
其钢结构框架按一定规格的分格单元进行组合,可纵向延伸、分段集中控制,也可横向并列,分排单独控制。
车库组合布置的不同形式可适应不同场地条件的需要,配置非常灵活。
升降横移类机械停车设备的分类
升降横移类机械式停车库具有很多型式,但是目前最主要的分类方式是按照其车位布置形式来划分,具体分类详见表5:
表5升降横移类机械停车库的分类
主要组成部分
升降横移类机械式停车设备主要由钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统部分、安全防护措施六大部分组成。
升降横移机械立体停车设备的钢结构主要采用热扎H型钢、槽钢、角钢、钢板焊接成型,用高强度的螺栓连接成框架结构,具有较好的强度和刚度。
根据不同的结构要求,有单柱形式、跨梁形式、后悬臂形式等。
单柱形式结构紧凑,安装、拆迁搬运方便,给驾驶员一种导正的作用,若装有平衡装置则在升降、移动的过程中有全程平衡保护。
跨梁形式根据车库结构要求的有二跨度、三跨度、四跨度等形式,跨梁形式进出车辆较为方便,结构形式较为简单但较单柱形式跨度大,所以安装、搬运不是很方便。
后悬臂形式无前柱,对汽车进入载车板较好,但因钢结构在后侧,稳定性较差,一般不能做成重列式。
升降横移机械立体停车设备的传动系统分为传动机构、横移传动机构及升降横移机构,升降横移机构有四点吊挂式、二点吊挂式附平衡机构、后悬二点吊挂式等。
横移传动机构一般由电机减速机、驱动轮和从动轮、地面铺设导轨组成。
1.控制系统;
2.钢结构部分;
3.传动系统;
4.横移转动系统;
5.安全防护措施;
6.升降载车板;
7.横移载车板;
8.主控制箱;
9.辅控制箱
图9升降横移机械停车库主要组成
相关技术参数机械式升降横移停车库的配置包括满足车库的大小、空间、适停车的大小等要求,具体要求见表6:
表6升降横移类机械停车库的适停车种及需求空间
升降横移类机械停车设备的特点
升降横移机械车库的使用性能较好,是我国目前使用范围最广的机械式停车库,其具有以下特点:
(1)节省占地,配置灵活,合于地下车库、地上车库等各种场地,建设周期短;
(2)价格低,消防、外装修、土建地基等投资少,可拆装,移动,车库需要迁移时,拆装方便快捷;
(3)可采用全自动控制,构造简单,安全可靠;
(4)存取车迅速方便,全部车位均设有刷卡、手动按钮、触摸屏和遥控四种控制方式,方便每位车主存取车辆,每辆车移至出口所需时间均在50秒以内,等候时间要求短。
1.4.2垂直循环式
采用垂直方向做循环运动的停车系统存取车辆的停车设备叫垂直循环类停车库。
这种停车库设备动力单一、控制简单、占地面积小,适用零散地块,小规模停车场,也可用于机关单位及车辆不多、停车区域小又分散的停车场。
图10是垂直循环类停车库示意图。
图10垂直循环类
工作原理
垂直循环式机械停车设备的工作原理是通过减速机带动传动机构,在牵引构件—链条上,每隔一定距离安装一个存车托架,当电机启动时,存车托架随链条一起做循环运动,达到存取车的目的。
存车时,司机将车开至车库存车托架准确位置后,关好车门退出车库,按动操作按键,电机启动后,存车托架随之运动,另一存车托架转动到进口位置即停,则可进行下一个存车操作。
取车时,按动操作台存车编号按键电机启动,在可编程序控制器作用下使其按最短路程运行至出口,司机进入存车托架,将车开出。
图11垂直升降机械式停车设备的运行原理图12垂直升降机械停车设备
垂直循环类机械停车库的分类
垂直循环类机械停车库按进出车口的布置位置分为下部出入、中部出入、上部出入。
下部出入的垂直循环类停车库主要利用地上空间停车库存车类型和容量,决定着停车库的空间高度。
中部出入的垂直循环类停车库,即可利用空间地上空间,也可利用地上空间,当停车库容量确定后,地下容车数决定着空间高度。
中部出入又可以细分为左侧入车和右侧入车。
上部出入的垂直循环类停车库,主要是利用地下部分停车,由于地下部分的施工相对困难,一般存车容量不是很大。
主要组成部分
图13垂直循环类机械停车库的主要组成
1.开闸器;2.转动器;3.链条;4.链条导轨;5.拖架;6.拖架导轨;7.手摇机构;8.报警器;
9.张紧装置;10.控制器;11顶架器;12,接油槽;13.字幕机;14.导向镜;15回转盘;16.操作台;17.光电开关;18.指示灯;19.电控系统
垂直循环类机械停车设备主要有钢结构框架、机械系统、电气自动控制系统、消防系统等部分组成。
钢结构框架是垂直循环类机械停车设备的骨架,由框架、檩条、彩色钢板等部分组成。
当建设封闭式(混凝土结构)垂直循环类机械停车库时,可以利用混凝土结构的四壁、框架梁等结构来做这种机械停车设备的骨架;当建设小型即低塔敞开式的垂直循环类机械停车库时,只需保留框架,檩条、彩色钢板可以取消。
机械系统是垂直循环类机械停车库最主要的组成部分,由传动部件、张紧装置、链条、存车托架、链条导轨、托架导轨、回转盘等部分组成。
传动部件是使机械循环运行的机构,张紧装置则保证机械正常运行的部件,链条连接传动链轮的牵引构件,存车托架是存取车的承托装置,链条导轨和托架导轨则是保证链条和存车托架正常运转的构件,回转盘是设置在库外的用于汽车转向的构件。
这些机构构成了机械系统的整体,让整个停车库正常运转。
相关技术参数
垂直循环类机械停车库的配置包括满足车库的大小、空间、适停车的大小等要求,具体要求如表7
表7垂直循环类机械停车库的适停车种及需求空间
垂直循环类机械式停车设备的特点
垂直循环式机械停车库的容量较小,能适应较小地块的停车,性能优越,但是在我国的使用并不广泛,其具有以下特点:
(1)节省占地,能有效节省空间,使停车位倍增,不需要多大的地方就可以建造较大的停车场;6.5×5m(两个车位)的占地,可将停车容积率提高3~4倍;
(2)存取车方便快速,使用PLC智能化系统自动调车,一次按键即可完成停取车,且调车时间短,取出最不利点的车只需130S;
(3)安全可靠,垂直循环类机械停车库设有完善的闭锁和监测系统,采用了足够的安全措施和消防系统,安全可靠;
(4)经济,可省去购置土地的大量费用,利于合理规划和优化设计,提高综合经济效益,且此类机械停车库一般不需要强制通风,无大面积照明,耗电量极低。
1.4.3水平循环式
采用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆的机械式停车设备的存车库叫做水平循环类机械停车库。
这种停车设备的车库的工作原理是:
存取停放车辆的车位系统在水平面上做循环移动,将所需的存取车辆的载车板移动到出口处,驾驶员再将汽车取出或存入。
这种停车设备的车库可以省去进出车道,提建于狭长地形的地方,降低拉通风装置的费用,若多层重叠可为大型停车场。
但因一般只有一个出入口,所以存取车时间较长。
图14是水平循环类停车示意图。
图14水平循环类停车示意图图15水平循环类机械停车库
主要组成部分
水平循环类机械式停车设备主要由钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施五大部分组成。
图16为地下两层箱型水平循环停车库主要组成部分示意简图。
图16水平循环类机械停车库的主要组成
1.升降机;2.横移传动系统;3.载车板;4.控制系统5.升降传动系统;6.钢结构部分
水平循环类停车库使用的钢结构较少,只有两侧循环机构、上部乘入式两侧升降道采用钢结构,钢结构一般采用热扎型钢、槽钢、角钢、C型钢、钢板焊接成型,用高强度的螺栓连接成框架结构,具有很好的强度和刚度。
载车板用来承载库存车辆,水平循环类机械式停车库一般为框架式结构,框架式载车板用型钢和钢板焊接成承载框架,并多数采用中间凸起结构,在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。
这种载车板的优点是可按需要设置行车听到宽度,强度较好,并具有较好的导入功能。
水平循环类机械式停车设备的传动系统的主机为电机减速机、液压马达。
电机减速机用于沿轨道水平横移的主机或汽车升降机的主机;而液压马达只用于升降部主机。
相关技术参数
水平循环类机械停车库的配置包括满足车库的大小、空间、适停车的大小等要求,具体要求如表8:
注:
1.N为停车单元数即联立数;
2.以上所标注的尺寸均为设备要求的净尺寸,此范围内,不能设置风管、消防管等设备。
1.4.4多层循环式
多层循环式机械立体车库是通过使载车板作上下循环运动,来实现车辆多层循环式停车的,从而实现减少占地面积,提高存取车自动化程度的机械式停车库。
多层循环式停车库最适宜建造于地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所,如建筑的地下室、广场、便道的地下以及高架桥的下面。
图17是水平循环类停车示意图。
图17水平循环类停车示意图
目前多层循环类停车库的运动形式有两种:
一种是载车板在上下层交换时,按照圆形轨迹运动,我们称为圆形循环式停车库;另一种是载车板在上下层交换时,是沿直线上下升降的,我们称之为方形循环式停车库。
圆形循环式停车库主要由三大部分组成:
第一部分为升降系统部分,第二部分为水平循环系统部分,由框架、载车板、链条、水平转动系统组成,第三部分为电气控制系统部分。
圆形循环式停车库的升降系统主要用于升降出入库的车辆,它采用电动机、减速器,驱动提升链条运动,从而带动升降架上下移动,升降架将入库车辆降到水平循环系统存放,或将车辆由水平选换系统上取出,提升到出入口处,实现存取车。
图18圆形循环式样停车库主要组成
1.升降机;2.框架;3.载车板;4.链条;5.水平传动系统;6.电控系统
框架是水平循环系统的一部分,由各种规格的型钢组焊而成,它主要用于承载所存车辆及各种轨道的安装固定等。
载车板用于停放入库车辆,一般采用花纹钢板折弯,加上型钢组焊而成,也可用型钢组成框架,再与成形的异形板组装成型。
链条是水平循环系统中最为关键的部件之一,它承担着库内所有车辆的水平循环运动,在一套设备中,前后各设有一条链条每个载车板通过一个长轴与链条相联,链条在水平传动系统的驱动下,循环转动并带动载车板及入库车辆作水平移动,以实现车辆的存取。
水平传动系统则由电机、减速器、传动链轮,张紧链轮等组成,电动机通过减速器传动链轮驱动链条,进行水平循环转动。
方形循环式停车库与圆形循环式停车库的区别,主要在于停车设备端部运输送车辆的上下层转动方式不同。
它也主要由三大部分组成即升降系统、水平循环系统和电气控制系统部分组成,水平循环系统主要包含栽车板,水平传动系统,框架等部分,它与圆形循环式停车设备的不同之处在于以下几个方面。
(1)每套停车设备,至少有两套升降系统,该系统不仅用于升降汽车出入库,而且用于库内车位上下层之间的转换;
(2)每层水平车位都设有一套独立的驱动装置;
(3)库内各层的载车板是通过升降系统与水平移动驱动装置互相的配合,沿着矩形进行移动的。
多层循环式机械停车库的特点
多层循环式机械停车库的容量较大,适合高容积的停车空间,性能优越,但是在我国的使用并不广泛,其具有以下特点:
(1)出入口只需一般升降机大小之坑道空间,不需另设行车通道,充分利用空间,节省场地;
(2)采用智能化(PLC)全自动控制,故障率低,运行平稳;
(3)具有多种保护措施,安全可靠;
(4)采用高速升降方式,取车、入车速度快,等待时间短,且存取车容易,操作简单;
(5)停车形式多样,布局灵活。
相关技术参数
在设计机械车库时,应首先根据项目的具体条件及机械设备的自身特点,来选择所用设备的形式,多层循环式停车设备一般常用于地下车库。
而具体选用哪种形式,则应根据土建条件及用户要求来决定,各类车库的适用条件详见下表。
表9不同的多层循环停车库对场地的适应情况
1.4.5平面移动类机械式
采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆,或使载车板平面横移实现存取停放车辆,亦可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动存取停放车辆的机械式停车设备的机械式停车设备的停车库叫平面移动类停车库。
图19是多层平面移动类停车库示意图。
图19是多层平面移动类停车库示意图
工作原理及其分类
平面移动类机械式停车库形式较多,有单层平面横移(收容-搬运式)、单层平面移动(搬运式)、门式起重机多层平移、多层平面移动等类型,因平面移动类形式的不同,其工作原理、适用范围、主要组成、车库选型、配置设计也不尽相同。
主要有以下几种方式:
(1)单层平面横移(收容-搬运式)
单层平面多排并列布置时,位于里排的车辆出入,里排之外的载车板进行横向移动,自动让出与之对应的里派出入库通道,其中最里排一般不需要载车板。
本车库是单层平面布置,首排前出入口车道宽大于6米,它在一定程度上提高容车密度,比自走式停车库相比而言增加了停车的数量。
单层平面横移式停车
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