IT201800008125A1 - Wind turbine for ships, trains and road vehicles - Google Patents

Wind turbine for ships, trains and road vehicles

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Description

Descrizione Description

Una nave, un treno o un veicolo stradale, che si muove, nel suo tragitto può essere investito, per un lasso di tempo, da vento laterale rispetto alla sua direzione di movimento (5). A ship, a train or a road vehicle, which is moving, can be hit, for a period of time, by a crosswind with respect to its direction of movement (5).

La turbina, rivendicata nella rivendicazione principale, è dotata di rotori (1) i quali vengono spinti in rotazione dal vento quando spira lateralmente sul veicolo (4). The turbine, claimed in the main claim, is equipped with rotors (1) which are pushed into rotation by the wind when it blows laterally on the vehicle (4).

Il telaio (2) protegge i rotori della turbina dall'aria che il veicolo (4) incontra a causa del suo movimento. The frame (2) protects the turbine rotors from the air that the vehicle (4) encounters due to its movement.

Quando non c'è vento, i rotori, protetti dal telaio, non sono spinti in rotazione dal vento apparente dovuto al movimento del veicolo. When there is no wind, the rotors, protected by the frame, are not pushed into rotation by the apparent wind due to the movement of the vehicle.

Quando il vento ha direzione contraria alla direzione del veicolo, il telaio protegge i rotori nello stesso modo come quando non c'è vento. When the wind is directed against the direction of the vehicle, the frame protects the rotors in the same way as when there is no wind.

Quando il vento spira lateralmente, in termini marinari dalla bolina stretta al gran lasco, i rotori sono spinti in rotazione dalla componente vettoriale del vento perpendicolare alla direzione di movimento del veicolo. When the wind blows sideways, in marine terms from close-hauled to high-reach, the rotors are pushed into rotation by the vector component of the wind perpendicular to the direction of movement of the vehicle.

Teoricamente, tutta la parte di energia del vento, relativa alla sua componente vettoriale, trasversale alla direzione di movimento, che investe il veicolo, potrebbe essere trasformata in energia meccanica o elettrica. Theoretically, all the energy part of the wind, relative to its vector component, transversal to the direction of movement, which strikes the vehicle, could be transformed into mechanical or electrical energy.

In concreto il veicolo, adibito a trasporto di persone e merci, ha forme proprie, dovute alla sua funzione, che limitano, ed anche di molto, l'utilizzo dell'energia del vento. Specifically, the vehicle, used for the transport of people and goods, has its own shapes, due to its function, which limit, and even considerably, the use of wind energy.

Tuttavia anche solo una parte di questa energia, in condizioni ambientali favorevoli, può essere rilevante. However, even just a part of this energy, in favorable environmental conditions, can be relevant.

Inoltre va considerato che l'energia può essere prodotta in movimento, in mezzo all'oceano, lontano dalle stazioni ferroviarie, in strade lontane da insediamenti urbani, e pertanto, in qualche misura, può essere apprezzabile. Furthermore, it must be considered that energy can be produced on the move, in the middle of the ocean, away from railway stations, in roads far from urban settlements, and therefore, to some extent, it can be appreciable.

Idealmente se le pareti laterali del veicolo fossero, per cosi dire, occupate solo da rotori, l'energia prodotta sarebbe consistente. Ideally, if the side walls of the vehicle were, so to speak, occupied only by rotors, the energy produced would be substantial.

Le rivendicazioni 9 e 10 rivendicano veicoli adibiti sostanzialmente alla produzione di energia i quali hanno perso le originarie funzioni di trasporto dei veicoli sopra richiamati. Claims 9 and 10 claim vehicles used substantially for the production of energy which have lost the original transport functions of the aforementioned vehicles.

Il veicolo su rotaie rappresentato nella tavola 18 che potrebbe essere anche su ruote gommate, il veicolo giostra della tavola 19 ed il veicolo chiatta della tavola 20 sono veicoli che non hanno altra funzione se non quella di produrre energia. The rail vehicle represented in table 18 which could also be on rubber wheels, the carousel vehicle of the table 19 and the barge vehicle of the table 20 are vehicles which have no other function than to produce energy.

Le prime sette tavole riguardano diverse turbine, con rotori anche molto diversi fra loro, disposti in modi diversi e con gli assi di rotazione disposti in direzioni diverse rispetto alla direzione di movimento del veicolo, tutte afferenti la prima rivendicazione. The first seven tables relate to different turbines, with rotors also very different from each other, arranged in different ways and with the axes of rotation arranged in different directions with respect to the direction of movement of the vehicle, all pertaining to the first claim.

Per le sue caratteristiche strutturali e funzionali, per la possibile pluralità di rotori, per i tipi differenti di rotori, per le diverse disposizioni dei rotori e dei loro assi di rotazione rispetto alla direzione di movimento del veicolo, la turbina eolica rivendicata dalla rivendicazione principale è nuova. For its structural and functional characteristics, for the possible plurality of rotors, for the different types of rotors, for the different arrangements of the rotors and their axes of rotation with respect to the direction of movement of the vehicle, the wind turbine claimed by the main claim is new.

Con riferimento alla rivendicazione 2, il telaio convoglia l'aria su un solo lato del rotore rispetto al suo asse di rotazione. Se l'aria investisse il rotore anche sull'altro lato frenerebbe la rotazione del rotore. With reference to claim 2, the frame conveys the air on only one side of the rotor with respect to its axis of rotation. If the air hit the rotor also on the other side it would slow down the rotation of the rotor.

Con riferimento alla rivendicazione 3, l'asse di rotazione del rotore è orizzontale. With reference to claim 3, the rotation axis of the rotor is horizontal.

Questa disposizione fa sì che la turbina freni il veicolo in misura molto contenuta, poiché ogni rotore è relativamente esteso lungo la direzione di movimento, mentre le superfici delle pareti del rotore, perpendicolari alla direzione di movimento, esposte al vento, sono contenute. This arrangement causes the turbine to brake the vehicle to a very limited extent, since each rotor is relatively extended along the direction of movement, while the surfaces of the rotor walls, perpendicular to the direction of movement, exposed to the wind, are contained.

Con riferimento alla rivendicazione 4, il condotto (6) può avere la forma di tubo con sezioni tonde di dimensioni variabili ( tavola 8 ). L'asse di rotazione del rotore è disposto longitudinalmente alla direzione del flusso di aria interno al condotto. With reference to claim 4, the duct (6) can have the shape of a tube with round sections of variable dimensions (table 8). The rotation axis of the rotor is arranged longitudinally to the direction of the air flow inside the duct.

Con riferimento alla rivendicazione 5, il rotore è disposto con l'asse di rotazione trasversale al flusso di aria interno al condotto, il quale per esempio può avere sezioni squadrate ( tavole 9 e 10 ) o forme particolari come illustrato nelle tavole 3 , 4 e 6. With reference to claim 5, the rotor is arranged with the axis of rotation transverse to the flow of air inside the duct, which for example can have squared sections (tables 9 and 10) or particular shapes as illustrated in tables 3, 4 and 6.

Inoltre il condotto convoglia l'aria su un solo lato del rotore rispetto al suo asse di rotazione. Furthermore, the duct conveys the air on only one side of the rotor with respect to its rotation axis.

Se il flusso di aria investisse il rotore anche sull'altro lato frenerebbe la rotazione del rotore. If the flow of air hit the rotor on the other side as well, it would slow down the rotation of the rotor.

Con riferimento alla rivendicazione 6, le pareti eoliche (7) possono avere caratteristiche e funzionalità diverse. Esempi in tavole 11, 12, 13, 14 e 15. With reference to claim 6, the wind walls (7) can have different characteristics and functions. Examples in tables 11, 12, 13, 14 and 15.

La parete eolica di tavola 12 è mono direzionale ed è più indicata per navi e veicoli terrestri. The wind wall of table 12 is mono-directional and is more suitable for ships and land vehicles.

Le pareti eoliche trovano una loro applicazione specifica su navi, ed in particolare navi che hanno il ponte con ampi spazi liberi come le petroliere e le cisterne. (tavole 16 e 17) The wind walls find their specific application on ships, and in particular ships that have a deck with large free spaces such as oil tankers and tanks. (plates 16 and 17)

L'energia prodotta dalle turbine rivendicate nelle diverse rivendicazioni, escludendo le turbine rivendicate nelle rivendicazioni 9 e 10, producono energia che è utilizzata a bordo del veicolo per le più disparate funzioni ed utilizzi: energia elettrica per illuminazione e per il funzionamento di strumenti di ogni genere quali condizionatori, refrigeratori, caloriferi ed energia meccanica per il movimento di organi meccanici per esempio pompe, ascensori, montacarichi ed argani e, nel caso di navi dove si svolgono lavorazioni specifiche, energia utilizzata nell'opificio di bordo. The energy produced by the turbines claimed in the various claims, excluding the turbines claimed in claims 9 and 10, produce energy which is used on board the vehicle for the most diverse functions and uses: electricity for lighting and for the operation of instruments of all such as air conditioners, coolers, heaters and mechanical energy for the movement of mechanical parts such as pumps, lifts, hoists and winches and, in the case of ships where specific processes are carried out, energy used in the on-board factory.

Con riferimento alla rivendicazione 7, tutta o una parte dell'energia prodotta dalla turbina eolica può essere impiegata per il movimento del veicolo, nel senso che la turbina, tramite organi di riduzione e trasmissione, ruota elementi propulsivi come per esempio ruote del veicolo od eliche della nave. Con riferimento alla rivendicazione 8, la parete eolica può girare, per una limitata angolatura, sia in un senso che nell'altro intorno ad un asse verticale di esposizione (8). (tavole 16 e 17) With reference to claim 7, all or part of the energy produced by the wind turbine can be used for the movement of the vehicle, in the sense that the turbine, by means of reduction and transmission members, rotates propulsive elements such as for example vehicle wheels or propellers. of the ship. With reference to claim 8, the wind wall can rotate, for a limited angle, both in one direction and the other around a vertical exposure axis (8). (plates 16 and 17)

In presenza di venti portanti rispetto alla direzione di movimento (5) del veicolo, in particolare di una nave ma non solo, la limitata rotazione, entro una certa angolatura, della parete eolica, nel senso per il quale aumenta l'angolo di incidenza della direzione del vento su di essa, migliora la resa energetica della parete eolica ed aumenta la spinta del vento sul veicolo lungo la sua direzione di movimento, per via della spinta del vento sulla parete eolica. In the presence of load-bearing winds with respect to the direction of movement (5) of the vehicle, in particular of a ship but not only, the limited rotation, within a certain angle, of the wind wall, in the sense for which the angle of incidence of the wind direction on it, improves the energy yield of the wind wall and increases the wind thrust on the vehicle along its direction of movement, due to the wind thrust on the wind wall.

Quando la velocità del vento è elevata rispetto alla velocità del veicolo, il vento spinge il veicolo nella direzione di movimento anche tramite la spinta sulla parete eolica, come avviene per le imbarcazioni a vela. When the wind speed is high relative to the speed of the vehicle, the wind pushes the vehicle in the direction of movement also through the thrust on the wind wall, as is the case with sailing boats.

Con riferimento alla rivendicazione 9, come detto in precedenza, il veicolo a cui si riferisce la rivendicazione è un veicolo ad hoc, il quale ha perso la funzione di trasporto, se non per il fatto che trasporta la parete eolica. With reference to claim 9, as previously stated, the vehicle to which the claim refers is an ad hoc vehicle, which has lost the transport function, except for the fact that it transports the wind wall.

La mobilità del veicolo serve solo ad orientare la parete eolica al vento. The mobility of the vehicle serves only to orient the wind wall to the wind.

Con riferimento alla rivendicazione 10 la chiatta è il veicolo e la parete eolica è fissata sulla chiatta. La chiatta può girare intorno all'asse verticale di orientamento passante per il punto di ancoraggio sul fondo del bacino idrico. With reference to claim 10 the barge is the vehicle and the wind wall is fixed on the barge. The barge can turn around the vertical orientation axis passing through the anchor point at the bottom of the reservoir.

Nel caso la chiatta o la piattaforma sia vincolata in modo che non possa orientarsi al vento, allora essa può essere dotata di un impianto orientabile come descritto in tavola 19. If the barge or the platform is constrained in such a way that it cannot orient itself to the wind, then it can be equipped with an orientable system as described in table 19.

Nel caso di impianti di dimensioni rilevanti, più pareti eoliche sono congiunte a formare una parete eolica complessiva come negli esempi delle tavole 14 e 15. In the case of plants of considerable size, several wind walls are joined to form an overall wind wall as in the examples of tables 14 and 15.

Ciò permette di ridurre i costi di costruzione, trasporto, montaggio e manutenzione della turbina. Come precedentemente detto il presente documento riguarda veicoli che trasportano persone e merci ed anche veicoli che trasportano solo pareti eoliche. This allows to reduce the costs of construction, transport, assembly and maintenance of the turbine. As previously mentioned, this document concerns vehicles carrying people and goods and also vehicles carrying wind walls only.

I primi possono essere navi, treni e veicoli stradali che, nel loro tragitto, quando il vento è laterale, si approvvigionano di energia tramite la turbina eolica e la utilizzano a bordo in qualunque modo, eventualmente anche per la loro propulsione. The first can be ships, trains and road vehicles which, on their way, when the wind is lateral, obtain energy through the wind turbine and use it on board in any way, possibly even for their propulsion.

I secondi sono parte integrante di impianti eolici che trasformano l'energia del vento in energia meccanica ed elettrica. The latter are an integral part of wind power plants that transform wind energy into mechanical and electrical energy.

1 rotore 1 rotor

2 telaio 2 frame

3 asse di rotazione del rotore 3 axis of rotation of the rotor

4 veicolo 4 vehicle

5 direzione di movimento del veicolo 5 direction of movement of the vehicle

6 condotto 6 duct

7 parete eolica 7 wind wall

8 asse verticale di esposizione della parete eolica 8 vertical axis of exposure of the wind wall

9 punto fisso 9 fixed point

10 asse verticale di orientamento 10 vertical axis of orientation

Claims (10)

Rivendicazioni 1 Turbina eolica caratterizzata dal fatto che comprende almeno un rotore (1), vincolato ad un telaio (2), in modo tale che possa ruotare intorno al proprio asse di rotazione (3) rispetto al telaio (2), il quale ha forma tale ed è integrato in un veicolo (4) in modo e posizione tale che, quando il vento investe il veicolo (4), sia quando è in movimento che quando è fermo, da un lato rispetto alla sua direzione di movimento (5), convogli l'aria, spinta dal vento, sul rotore (1) con una direzione per la quale l'aria spinga il rotore (1) in rotazione in un senso e, quando il vento investe il veicolo (4) dal lato opposto, convogli l'aria sul rotore (1) con la direzione opposta per la quale l'aria spinga in rotazione il rotore (1) nel senso opposto ed infine che, in assenza di vento laterale e quando il veicolo (4) è in movimento rettilineo, il telaio (2) protegga il rotore (1) dall'aria, che il veicolo (4) incontra a causa del proprio movimento, in modo tale che l'aria non spinga in rotazione il rotore (1). Claims 1 Wind turbine characterized by the fact that it includes at least one rotor (1), constrained to a frame (2), so that it can rotate around its own axis of rotation (3) with respect to the frame (2), which has such a shape and is integrated in a vehicle (4) in such a way and position that, when the wind hits the vehicle (4), both when it is moving and when it is stationary, on one side with respect to its direction of movement (5), it conveys the air, pushed by the wind, on the rotor (1) with a direction for which the air pushes the rotor (1) in rotation in one direction and, when the wind hits the vehicle (4) from the opposite side, conveys the '' air on the rotor (1) with the opposite direction for which the air pushes the rotor (1) into rotation in the opposite direction and finally that, in the absence of side wind and when the vehicle (4) is moving straight, the frame (2) protects the rotor (1) from the air, which the vehicle (4) encounters due to its own movement, so that the air does not push in rotation ne the rotor (1). 2 Turbina eolica secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il telaio (2) ha una forma tale ed è integrato nel veicolo (4) in posizione tale che convogli l'aria solo su un lato del rotore (1) rispetto al suo asse di rotazione (3), sia con una direzione quando il vento spira da un lato del veicolo (4) e sia con la direzione opposta quando il vento spira dal lato opposto, inoltre che copra e protegga dal vento il lato opposto del rotore (1) rispetto al suo asse di rotazione (3) ed in fine che vincoli il rotore (1) in posizione tale che l'asse di rotazione (3) del rotore (1) sia verticale. 2 Wind turbine according to claim 1, characterized in that the frame (2) has such a shape and is integrated in the vehicle (4) in such a position that it conveys the air only on one side of the rotor (1) with respect to its axis of rotation (3), both with one direction when the wind blows from one side of the vehicle (4) and with the opposite direction when the wind blows from the opposite side, also covering and protecting the opposite side of the rotor from the wind (1) with respect to its axis of rotation (3) and finally that it constrains the rotor (1) in such a position that the axis of rotation (3) of the rotor (1) is vertical. 3 Turbina eolica secondo rivendicazione 1 e 2, caratterizzata dal fatto che il telaio (2) vincola il rotore (1) in una posizione tale che l'asse di rotazione (3) del rotore sia orizzontale e parallelo alla direzione di movimento (5) del veicolo. 3 Wind turbine according to claims 1 and 2, characterized in that the frame (2) constrains the rotor (1) in a position such that the axis of rotation (3) of the rotor is horizontal and parallel to the direction of movement (5) of the vehicle. 4 Turbina eolica secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il telaio (2) comprende almeno un condotto (6), il quale è integrato nel veicolo (4) in posizione tale che l'aria, spinta dal vento laterale rispetto alla direzione di movimento (5) del veicolo, entri nel condotto (6) dal lato sopravento del veicolo (4) e vi esca dal lato sottovento, che il telaio (2) vincola almeno un rotore (1) in posizione tale che l'asse di rotazione (3) del rotore sia parallelo alla direzione del flusso di aria nel condotto (6) e infine che il flusso di aria nel condotto (6), quando si muove in una direzione, investa il rotore (1) e lo spinga in rotazione in un senso e, quando si muove in direzione opposta, investa il rotore (1) e lo spinga in rotazione nel senso opposto. 4 Wind turbine according to claim 1, characterized in that the frame (2) comprises at least one duct (6), which is integrated in the vehicle (4) in such a position that the air, pushed by the lateral wind with respect to the direction of movement (5) of the vehicle, enters the duct (6) from the windward side of the vehicle (4) and exits it from the leeward side, that the frame (2) constrains at least one rotor (1) in such a position that the axis of rotation ( 3) of the rotor is parallel to the direction of the air flow in the duct (6) and finally that the air flow in the duct (6), when moving in one direction, invests the rotor (1) and pushes it into rotation in a direction and, when it moves in the opposite direction, it hits the rotor (1) and pushes it into rotation in the opposite direction. 5 Turbina eolica secondo rivendicazione 1 e 4, caratterizzata dal fatto che il condotto (6) ha forma tale che convogli il flusso di aria su un solo lato del rotore (1), rispetto al suo asse di rotazione (3), sia quando il flusso è diretto in una direzione sia quando è diretto nella direzione opposta e inoltre che il telaio (2) vincola il rotore (1) in una posizione tale che l'asse di rotazione (3) del rotore sia trasversale alla direzione del flusso di aria nel condotto (6). 5 Wind turbine according to claims 1 and 4, characterized in that the duct (6) has a shape that conveys the flow of air on one side of the rotor (1) only, with respect to its rotation axis (3), both when the flow is directed in one direction both when it is directed in the opposite direction and furthermore that the frame (2) constrains the rotor (1) in a position such that the axis of rotation (3) of the rotor is transverse to the direction of the air flow in the duct (6). 6 Turbina eolica secondo rivendicazione 1, 2 e 3 caratterizzata dal fatto che il telaio (2) vincola almeno due rotori (1) in posizione tale che i loro assi di rotazione (3) siano paralleli fra loro e complanari, che i rotori (1) siano allineati in modo tale che il telaio (2) insieme con i rotori (3) formino una parete eolica (7) ed in fine che la parete eolica (7) è fissata sul veicolo (4) in una tale posizione per la quale il piano, su cui giacciono gli assi di rotazione (3) dei rotori, sia verticale e parallelo alla direzione di movimento del veicolo (5). 6 Wind turbine according to claims 1, 2 and 3 characterized in that the frame (2) constrains at least two rotors (1) in such a position that their rotation axes (3) are parallel to each other and coplanar, that the rotors (1 ) are aligned so that the frame (2) together with the rotors (3) form a wind wall (7) and finally that the wind wall (7) is fixed on the vehicle (4) in such a position that the plane on which the rotation axes (3) of the rotors lie, is vertical and parallel to the direction of movement of the vehicle (5). 7 Turbina eolica secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che tutta o parte della energia, prodotta dalla turbina, è usata per muovere il veicolo (4), nel senso che essa, tramite organi di riduzione e trasmissione del moto, ruota almeno un elemento propulsivo del veicolo (4), come una ruota o un'elica sommersa. 7 Wind turbine according to claim 1, characterized in that all or part of the energy produced by the turbine is used to move the vehicle (4), in the sense that it rotates at least one propulsive element by means of motion reduction and transmission members of the vehicle (4), such as a submerged wheel or propeller. 8 Turbina eolica secondo rivendicazione 1 e 6, caratterizzata dal fatto che la parete eolica (7) è vincolata al veicolo (4) in modo tale che, rispetto al veicolo (4), possa girare intorno ad un asse verticale di esposizione (8), entro una limitata angolatura, in un senso e nel senso opposto e che, quando la direzione di movimento del veicolo (5) è con vento di poppa o al lasco e la componente vettoriale della velocità del vento, parallela alla direzione di movimento del veicolo (5), è maggiore della velocità del veicolo (4), un congegno gira la parete eolica (7) nel senso per il quale la spinta sulla parete eolica (7), nella direzione di movimento del veicolo (5), aumenti e, quando la componente vettoriale della velocità del vento parallela alla direzione di movimento del veicolo (5) è inferiore alla velocità del veicolo (4), gira la parete eolica (7) nel senso opposto per il quale la spinta diminuisca. 8 Wind turbine according to claims 1 and 6, characterized in that the wind wall (7) is constrained to the vehicle (4) in such a way that, with respect to the vehicle (4), it can rotate around a vertical exposure axis (8) , within a limited angle, in one direction and in the opposite direction and that, when the direction of movement of the vehicle (5) is downwind or downwind and the vector component of the wind speed, parallel to the direction of movement of the vehicle (5), is greater than the speed of the vehicle (4), a device turns the wind wall (7) in the direction that the thrust on the wind wall (7), in the direction of movement of the vehicle (5), increases and, when the vector component of the wind speed parallel to the direction of movement of the vehicle (5) is lower than the speed of the vehicle (4), it turns the wind wall (7) in the opposite direction for which the thrust decreases. 9 Turbina eolica secondo rivendicazione 1 e 6, caratterizzata dal fatto che il veicolo (4) è vincolato in modo tale che possa muoversi, rispetto ad un punto fisso (9), girando intorno ad un asse verticale di orientamento (10), passante per il punto fisso (9), e che la parete eolica (7) è fissata sul veicolo (4) in una posizione tale che, per effetto complessivo del vento sul veicolo (4) e sulla parete eolica (7), il veicolo (4), girando intorno all'asse verticale di orientamento (10), in ogni momento, sia disposto in posizione tale che la parete eolica (7) sia sottovento dell'asse verticale di orientamento (10). 9 Wind turbine according to claims 1 and 6, characterized in that the vehicle (4) is constrained in such a way that it can move, with respect to a fixed point (9), turning around a vertical orientation axis (10), passing through the fixed point (9), and that the wind wall (7) is fixed on the vehicle (4) in such a position that, due to the overall effect of the wind on the vehicle (4) and on the wind wall (7), the vehicle (4 ), turning around the vertical orientation axis (10), at any time, is placed in such a position that the wind wall (7) is downwind of the vertical orientation axis (10). 10 Turbina eolica secondo rivendicazione 1 e 9, caratterizzata dal fatto il veicolo (4) è costituito da una chiatta, galleggiante su un bacino idrico, ancorata al punto fisso (9) di ancoraggio sul fondo del bacino tramite almeno un cavo di ormeggio, in modo tale che possa girare intorno all'asse verticale di orientamento (10), passante per il punto fisso (9) di ancoraggio. 10 Wind turbine according to claims 1 and 9, characterized by the fact that the vehicle (4) consists of a barge, floating on a water basin, anchored to the fixed anchor point (9) on the bottom of the basin by at least one mooring cable, in so that it can rotate around the vertical orientation axis (10), passing through the fixed anchor point (9).
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