Orientação e Diagrama solar - prof Roberto Lamberts

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Desempenho Térmico de edificações 
Aula 5: Orientação e Diagrama Solar 
PROFESSOR 
Roberto 
Lamberts 
 
 
ECV 5161 
UFSC 
FLORIANÓPOLIS 
2 
diagramas 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
aplicações proteções introdução 
+ importância 
+ movimentos 
da Terra 
+ azimute a 
altura solar 
+ diagramas 
solares 
+ sombreamento 
do entorno 
+ transferidor de 
ângulos 
+ máscara de 
sombra 
 
+ análise de 
proteção solar 
+ dimensiona- 
mento 
+ exemplos 
mascaramento 
+ programa sol-
ar 
+ exemplos 
aplicações 
e
stru
tu
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+ 
O estudo da geometria 
solar é fundamental 
para engenheiros e 
arquitetos, pois o 
sombreamento é uma 
das estratégias 
bioclimáticas mais 
indicadas no Brasil 3 
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts 
61 
Importância 
 
• As proteções solares são utilizadas quando a radiação 
direta não é desejada dentro do ambiente. 
 
• O traçado das proteções exige o conhecimento dos 
movimentos do Sol e da Terra, e de seus efeitos sob a visão 
do observador na terra. 
 
• Observador: pode ser um ponto, uma reta, um plano como 
uma parede ou janela ou um volume, no caso de uma 
edificação. 
+ importância 
+ movimentos 
da Terra 
+ azimute a 
altura solar 
+ estratégias na 
prática 
Aula 5: Orientação e diagrama solar 
4 
Rotação 
A rotação ao redor de um eixo Norte-Sul, que passa por seus pólos, origina o dia e a noite. 
4 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Movimentos da Terra 
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5 5 5 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Translação 
O movimento de translação da Terra ao redor do Sol determina as quatro diferentes 
estações do ano. 
Movimentos da Terra 
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6 6 6 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Data de início destas estações no hemisfério sul 
Solstício = Época em que o Sol passa pela sua maior declinação boreal ou austral, e 
durante a qual cessa de afastar-se do equador. 
 
Equinócio = Ponto da órbita da Terra em que se registra uma igual duração do dia e 
da noite. 
Data Denominação 
21 de março Equinócio de outono 
21 de setembro Equinócio de primavera 
21 de junho Solstício de inverno 
21 de dezembro Solstício de verão 
Movimentos da Terra 
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7 7 7 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Azimute a Altura Solar 
Projeção estereográfica do sol sobre o plano do observador localizado 
em um ponto qualquer da Terra. 
A localização do sol na abóbada 
celeste pode ser identificada 
através de dois ângulos: 
a altura solar e o azimute. 
 
O azimute é o ângulo que a 
projeção do sol faz com a 
direção norte. 
 
Altura solar é o ângulo formado 
entre o sol e o plano horizontal. Fonte: nautilus.fis.uc.pt 
Fonte: www.heliodon.com.br 
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+ Os diagramas ou 
cartas solares podem 
ser interpretados 
como a projeção das 
trajetórias solares ao 
longo da abóbada 
celeste durante todo o 
ano. 8 
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts 
61 
Aula 5: Orientação e diagrama solar 
+ diagramas 
solares 
+ sombreamento 
do entorno 
+ transferidor de 
ângulos 
+ máscara de 
sombra 
 
Para traçar os diagramas solares, considera-se a Terra fixa e o Sol percorrendo 
a trajetória diária da abóbada celeste, variando de caminho em função da 
época do ano. 
9 9 9 9 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Diagramas Solares 
Movimento aparente do Sol no hemisfério sul 
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Projeção estereográfica para a latitude 27° Sul. Diagrama solar para a latitude 27°Sul. 
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Fonte: geopalavras.wordpress.com 
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Movimento aparente do Sol 
Diagramas Solares 
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Trajetória solar 
Londres 
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Movimento aparente do Sol 
Programa Sunpath (Roriz, M. 
Diagramas Solares 
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Trajetória solar 
Cali- Colômbia 
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Movimento aparente do Sol 
Programa Sunpath (Roriz, M. 
Diagramas Solares 
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Trajetória solar 
Florianópolis 
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Movimento aparente do Sol 
Programa Sunpath (Roriz, M. 
Diagramas Solares 
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Trajetória solar 
Buenos Aires 
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Movimento aparente do Sol 
Programa Sunpath (Roriz, M. 
Diagramas Solares 
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15 15 15 15 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
• Mapa da abóbada celeste 
contendo a trajetória solar; 
• Identifica dias e horas do sol na 
abóbada celeste ao longo do 
ano (de 6 em 6 meses); 
• Usada para identificar áreas de 
sombra e sol ao longo do ano 
em: 
– planos: terrenos, fachadas, 
– aberturas: janelas, portas, vãos 
– ou no interior de ambientes, 
através destes vãos. 
 
 
Diagramas Solares 
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Diagramas Solares 
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Diagramas Solares 
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Diagrama solar Belém Latitude 1o Sul 
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Diagrama solar Salvador Latitude 13o Sul 
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Diagrama solar Florianópolis Latitude 27o Sul 
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Diagrama solar Porto Alegre 
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Latitude 30o Sul 
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22 22 22 22 22 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Sombreamento do Entorno 
A altura solar e o azimute são as informações necessárias para 
projetar uma sombra em uma determinada hora. 
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Sombra de um poste no piso 
23 23 23 23 23 23 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
• Utilizado para converter ângulos da geometria solar de elementos construtivos, 
como obstruções, aberturas, proteções solares, edifícios, vegetação. 
• Útil para a análise mais rápida e fácil do sombreamento do entorno, penetração 
solar e proteções solares. 
• Facilita o traçado de máscaras 
Transferidos de ângulos 
Ângulo no plano vertical 
(altura solar) 
Ângulo no plano horizontal (azimute) 
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24 24 24 24 24 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
• Representa graficamente, nos diagramas solares, obstáculos que 
impedem a visão da abóboda celeste por arte de um observador 
(ou elemento fixo) em algum ponto. 
 
• Para projetar proteções solares, é importante o conhecimento do 
tipo de mascaramento que cada tipo de brise 
proporciona. 
Máscara de Sombra 
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A escolha do tipo de 
brise e seu 
dimensionamento são 
função da eficiência 
desejada 
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Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts 
61 
Proteções Solares 
O conhecimento do movimento aparente do sol é utilizado 
para o projeto de proteções solares (brises) que impeçam 
a entrada de raios solares no interior do ambiente durante 
as horas do dia e os meses do ano em que se deseja esta 
proteção. 
 
Aula 5: Orientação e diagrama solar 
+ análise de 
proteção solar 
+ dimensiona- 
mento 
26 26 26 26 26 26 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
BRISE HORIZONTAL INFINITO: 
Os brises horizontais impedem a entrada dos raios solares através da 
abertura a partir do ângulo de altitude solar. O traçado do mascaramento 
proporcionado por este brise é determinado em função do ângulo α 
Análise de Proteções Solares 
Mascaramento proporcionado pelo brise horizontal infinito 
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27 27 27 27 27 27 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
BRISE HORIZONTAL: 
α 
α 
Mascaramento proporcionado pelo brise horizontal 
Análise de Proteções Solares 
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As figuras A e B representam os ângulos 
de altura (α) para sombreamentos de 
100% e 50% da abertura 
respectivamente. Para transferir o ângulo 
(α) ao transferidor de ângulos, medimo-
lo a partir do zenite (Z), que é o ponto da 
abóbada celeste situado na reta suporte 
perpendicular ao ponto do observador. 
Pode-se notar nas Figuras A e B que o 
sol penetra na abertura quando seu 
ângulo de altura está compreendido entre 
a linha do horizonte (LH) e o ângulo (α). 
A partir daí até o Zenite (Z) não há 
incidência de sol. 
Máscara 
correspondente a 
um brise horizontal 
infinito 
α 
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BRISE VERTICAL INFINITO: 
Os brises verticais impedem a entrada dos raios solares através da 
abertura a partir do ângulo de azimute solar. 
 
O traçado do mascaramento proporcionado por este brise é 
determinado em função do ângulo β 
Mascaramento proporcionado pelo brise vertical infinito 
Análise de Proteções Solares 
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BRISE VERTICAL INFINITO 
 
Análise de Proteções Solares 
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Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
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32 32 32 32 32 32 32 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Como em situações reais é difícil a existência de brises que podem 
ser considerados infinitos; 
 
Existe a necessidade de definição de um terceiro ângulo 
= ângulo γ 
Este ângulo limita o sombreamento produzido pelos ângulos α e β 
Análise de Proteções Solares 
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BRISE HORIZONTAL FINITO: 
ângulo α limitado pelo ângulo γ 
 
Mascaramento proporcionado pelo brise horizontal finito 
Análise de Proteções Solares 
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Os ângulos (γ) representam as 
alturas perpendiculares à 
Normal da fachada. 
Nas Figuras C e D temos os 
ângulos (γ) para as situações de 
100% e 50% de sombreamento, 
respectivamente. 
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
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α Υ 
Υ 
Υ Υ 
ângulo α limitado pelo ângulo γ 
35 35 35 35 35 35 35 35 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
BRISE HORIZONTAL FINITO 
Análise de Proteções Solares 
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36 36 36 36 36 36 36 36 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
BRISE VERTICAL FINITO: 
ângulo β limitado pelo ângulo γ 
 
Mascaramento proporcionado pelo brise vertical finito 
Análise de Proteções Solares 
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Υ Υ 
β β 
37 37 37 37 37 37 37 37 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
BRISE VERTICAL FINITO: ângulo β limitado pelo ângulo γ 
 
Mascaramento proporcionado pelo brise vertical finito 
Análise de Proteções Solares 
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38 38 38 38 38 38 38 38 38 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
BRISES MISTOS: 
A partir do mascaramento produzido pelos quatro tipos básicos de brises = 
mascaramento para qualquer tipo de brise com diferentes 
combinações de brises horizontais e verticais. 
Análise de Proteções Solares 
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Estabelecer dias prioritários de sombra e insolação 
pela carta solar; 
 
 Identificar os ângulos para o mascaramento; 
 
 Transferir os ângulos para a carta solar. 
39 39 39 39 39 
Dimensionamento de Brises 
39 39 39 39 39 39 39 39 39 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
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Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts 
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Aula 5: Orientação e diagrama solar 
+ exemplos 
mascaramento 
+ programa sol-
ar 
+ exemplos 
aplicações 
Exemplos de Mascaramento de Brises 
41 41 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Exemplos de Mascaramento de Brises 
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42 42 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Exemplos de Mascaramento de Brises 
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43 43 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Exemplos de Mascaramento de Brises 
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44 44 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Exemplos de Mascaramento de Brises 
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Programa SOL-AR 
45 45 45 45 45 45 45 45 45 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
Permite traçar a máscara desejada para, posteriormente, partir para o projeto das 
proteções solares. 
• Desenvolvido pelo LabEEE 
• Ferramenta para projeto de proteções solares 
• Máscara de sombra sobre a carta solar dados os ângulos α, β e γ 
• Temperaturas do arquivo TRY (test reference year) para cada 
localidade cadastrada 
• Fornece a Rosa dos Ventos do TRY 
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46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA 
 
1.Apresentação da trajetória 
solar; 
2. Definição do local através 
da latitude ou cidades 
cadastradas. 
 
Programa SOL-AR 
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47 47 47 47 47 47 47 47 47 47 47 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA 
 
1. Orientação 
2. Ângulos de referência 
(escala interna 
ou externa) 
Programa SOL-AR 
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48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA 
 
Temperaturas horárias 
Programa SOL-AR 
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UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA 
 
Máscara para um brise horizontal 
com orientação Norte 
Programa SOL-AR 
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50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 5: Orientação e diagrama solar 
UTILIZAÇÃO DO 
PROGRAMA 
 
Velocidades 
predominantes do 
vento por direção para 
Florianópolis 
Programa SOL-AR 
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UTILIZAÇÃO DO 
PROGRAMA 
 
Frequência de 
ocorrência do vento para 
Florianópolis 
Programa SOL-AR 
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Os brises instalados na parte de cima das 
aberturas são projetados para dar proteção 
contra ângulos altos do sol (principalmente em 
verão), sendo especialmente apropriados para 
uso na fachada norte (no sul do país) ou norte e 
sul (no norte do país). Deve dar sombra na 
abertura no período em que se tem o maior 
ganho solar indesejável (outubro a abril no sul 
do país). Não são muito eficazes no inverno, já 
que o ângulo de incidência de sol é mais baixo, 
mas geralmente neste período é aconselhável o 
ganho solar para o aquecimento passivo (no sul 
do país), mas deve combinar-se com o uso de 
persianas internas para controle de 
ofuscamento. São usados na parte externa da 
edificação e podem ser apoiados por meio de 
uma estrutura leve, presos diretamente na 
fachada da edificação ou podem ser 
combinados com uma prateleira de luz interna 
para um controle maior do ganho solar, 
ofuscamento e aproveitamento da luz natural. 
SOMBREAMENTO BRISE HORIZONTAL 
Brise horizontal apoiado em estrutura leve. Fonte: www.arcstructures.com 
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Exemplos de Aplicações 
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Sistema de sombreamento externo que 
corre ao longo das aberturas da 
edificação. Podem criar-se inúmeras 
possibilidades em termos de tamanho 
das persianas e sistema construtivo. 
Persianas maiores permitem maior 
visibilidade externa com bom 
sombreamento. 
Uso de persianas na posição vertical é 
apropriado para fachadas leste e oeste. 
As persianas podem ser fixas ou 
ajustáveis a vários ângulos para permitir 
níveis maiores de controle solar, o que 
pode ser feito de forma manual ou 
incorporada na automatização da 
edificação. 
SOMBREAMENTO PERSIANAS EXTERNAS 
Persianas externas. Fonte: www.arcstructures.com 
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SOMBREAMENTO VENEZIANAS INTERNAS OU EXTERNAS 
 Sombreamento com veneziana externa. Fonte: www.arcstructures.com 
Sistemas de venezianas podem ser usados 
externamente, internamente ou entre vidros na 
edificação. Venezianas externas tem além de 
controle da luz solar, um maior controle do ganho 
térmico que entra na edificação. Este sistema é ideal 
para fachadas leste e oeste e por ser retrátil usa-se 
quando o sol está atingindo a fachada, podendo ser 
recolhido quando não é necessário. Podem ser 
usados manualmente ou de forma automática. 
O desenvolvimento da tecnologia neste sistema 
encontra-se mais na automatização do mesmo, 
recomendado para uso externo, já que pode além de 
ser coordenado de acordo às necessidades de 
sombreamento, também pode ser com a velocidade 
do vento, sendo recolhido caso o vento passe na 
velocidade máxima estimada para segurança. 
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Projeto com uso de veneziana externa Fonte: www.hunterdouglascontract.com 
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O sombreamento zenital pode ser 
utilizado de forma externa ou interna. O 
sombreamento externo fornece um 
controle maior da luz solar e reduz o 
ganho térmico que entra na edificação 
em maior quantidade que na sua 
utilização interna. A rotação das 
venezianas permitem abertura total do 
sistema com entrada de luz natural ou o 
fechamento do mesmo, e pode ser 
operado de forma manual ou 
automática. 
 
 
SOMBREAMENTO ZENITAL 
Venezianas ajustáveis. Fonte: arcstructures.com 
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Brises externos translúcidos 
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Exemplos de Aplicações 
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Fachadas ativas 
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Brises utilizados como suporte 
para painéis fotovoltaicos 
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