ES2644969T3 - Una aeronave modular - Google Patents
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Description
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DESCRIPCION
Una aeronave modular Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una aeronave modular y mas en particular a una aeronave formada por componentes separables.
Antecedentes
Uno de los factores limitativos del transporte aeronautico es la congestion de los aeropuertos debida a la concentracion de un gran numero de operaciones de embarque/desembarque de pasajeros y de carga/descarga de mercanclas en un espacio limitado y a la complejidad de las tareas requeridas para llevar a cabo esas operaciones cumpliendo todas las exigencias regulatorias y especialmente las de seguridad.
Es conocido el documento FR1328507 que divulga una combinacion de una estructura aerea de sustentacion y de al menos un carruaje donde:
-la estructura aerea de sustentacion y el carruaje comprenden medios de cooperacion para acoplar/desacoplar el carruaje de/a la estructura aerea de sustentacion;
-la estructura aerea de sustentacion comprende superficies sustentadoras que incluyen componentes moviles dirigidos por actuadores, y medios de propulsion para permitir el transporte por aire de dicho carruaje cuando esta acoplado a la estructura aerea de sustentacion;
-el carruaje tiene una forma de fuselaje tubular con un plano vertical de simetrla;
-el carruaje comprende al menos una cabina de pasajeros y/o un compartimento de carga y trenes de aterrizaje;
-la aeronave sustentadora o el carruaje comprende una cabina de vuelo que posee medios de control de dichas superficies sustentadoras y dichos medios de propulsion para ejecutar una operacion de vuelo cuando el carruaje esta acoplado a la estructura aerea de sustentacion.
Es conocido tambien el documento US2010/059623 que divulga una aeronave que presenta un fuselaje, un ala unida al fuselaje en una parte superior y en una parte intermedia a lo largo de la longitud del fuselaje, un conjunto de perfiles aerodinamicos situados detras del ala y motores de propulsion montados en el ala. El ala, el conjunto de perfiles aerodinamicos y los motores de propulsion estan unidos solidamente a una unidad de propulsion aerea que esta fijada al fuselaje mediante un sistema de conexion que permite la modificacion controlada de la posicion de la unidad de propulsion aerea en vuelo relativa al fuselaje en las tres direcciones X, Y y Z de la aeronave de referencia y la rotacion alrededor de las tres direcciones X, Y y Z. El control de los movimientos relativos de la unidad de propulsion aerea y el fuselaje permite un comportamiento mejor en el vuelo del avion y presenta ventajas en la fabricacion y la operacion del avion.
Se conoce finalmente el documento US5531402 que divulga un sistema de control de vuelo primario o de respaldo para controlar la trayectoria de vuelo de una aeronave o nave espacial, que usa transmisores inalambricos ubicados cerca de la cabina de vuelo y posicionadas en o sobre la cubierta exterior del fuselaje. Estos transmisores envlan senales de control inalambricas, por ejemplo, infrarrojas, generadas por el piloto, a receptores ubicados en o sobre los motores, alas y ensamblajes de las superficies de cola. Estas senales a continuation se dirigen a sus respectivos motores o superficies moviles de control de vuelo. Estas senales de control inalambricas se trasmiten externamente a la estructura del fuselaje y la trasmision y la reception de estas senales ocurre en una unica aeronave o estructura de una nave espacial. En caso de dano del fuselaje, por ejemplo, debido a un fallo estructural, explosiones internas, colision aire-aire o enfrentamiento militar, que dana el sistema primario de control de vuelo (hidraulico, cables o cables electricos), el presente sistema seguira operativo.
Los gobiernos tratan de hacer frente a esos problemas promoviendo la construction de nuevos aeropuertos, cada vez mas alejados de las ciudades, o mejorando la capacidad operativa de los aeropuertos existentes pero bien se comprende que es diflcil lograr los incrementos deseables de la capacidad aeroportuaria.
Los fabricantes de aviones, por su parte, ofrecen modelos de distinta capacidad para ajustarse a la demanda pero las arquitecturas de los aviones comerciales actuales condicionan considerablemente la eficiencia de, especialmente, las operaciones de embarque/desembarque de pasajeros. As! por ejemplo, el numero de puertas para el embarque/desembarque directo de pasajeros en/de aviones esta limitado por el tamano de las alas de los aviones.
La presente invencion esta orientada a la solution de ese problema.
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Sumario de la invencion
Es un objeto de la presente invencion proporcionar medios de transporte aereo capaces de ser configurados con modulos diferentes para operaciones de vuelo diferentes.
Es otro objeto de la presente invencion proporcionar medios de transporte aereo que mejoren las operaciones de embarque/desembarque de pasajeros y de carga/descarga de mercanclas.
Es otro objeto de la presente invencion proporcionar metodos para mejorar el transporte aereo de pasajeros y/o mercanclas.
En un aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen mediante una combinacion de una estructura aerea de sustentacion y al menos un carruaje, segun la reivindicacion 1, que comprenden medios cooperantes para el acoplamiento/desacoplamiento del carruaje a/de la estructura aerea de sustentacion. El carruaje tiene la forma de un fuselaje tubular con un plano vertical de simetrla y comprende al menos una cabina de pasajeros y/o un compartimento de carga y un tren de aterrizaje. La estructura aerea de sustentacion comprende superficies sustentadoras, incluyendo componentes moviles accionados por actuadores, y medios de propulsion para permitir llevar a cabo una operacion de vuelo de dicho carruaje, cuando esta acoplado a la estructura aerea de sustentacion, controlada desde una cabina de vuelo.
El carruaje puede comprender un sistema de traccion independiente que permita su transporte autonomo en tierra cuando esta desacoplado de la estructura aerea de sustentacion o medios de conexion adaptables a un vehlculo de remolque que le permita ser remolcado cuando esta desacoplado de la estructura aerea de sustentacion.
Por lo tanto, la estructura aerea de sustentacion comprende todos los medios necesarios para el transporte aereo de al menos un carruaje que tiene una configuracion y un equipamiento (asientos, aseos, cocinas...) similar al de los fuselajes de los aviones comerciales. Por otra parte, el carruaje puede moverse en tierra de forma independiente a la estructura aerea de sustentacion lo que permite operaciones de embarque/desembarque de pasajeros o de carga/descarga de mercanclas en un lugar distante de la estructura aerea de sustentacion dentro o fuera de los aeropuertos. La combinacion comprende una estructura aerea de sustentacion y dos carruajes. La estructura aerea de sustentacion comprende superficies sustentadoras delantera y trasera (preferiblemente alas-tandem con una alta relacion de aspecto provistas de superficies de control) configuradas para proporcionar sustentacion positiva, dos motores (motores con una Alta Relacion de Derivacion o motores “multifan”) montados en la superficie sustentadora trasera a ambos lados del plano vertical de simetrla de la estructura aerea de sustentacion y un fuselaje central tubular que aloja la cabina de vuelo.
En otro aspecto, los objetos antes mencionados se consiguen con un metodo de transporte aereo de pasajeros y/o carga, segun la reivindicacion 7, usando una de las combinaciones mencionadas anteriormente, en el que al menos un carruaje se acopla a la estructura aerea de sustentacion en un primer aeropuerto para realizar una operacion de vuelo o un conjunto de sucesivas operaciones de vuelo y se desacopla de la estructura aerea de sustentacion en un segundo aeropuerto o en el primer aeropuerto despues de que dicha operacion de vuelo o dicha serie de operaciones de vuelo se han realizado.
En una de dichas operaciones de vuelo el embarque o desembarque de pasajeros y/o la carga o descarga de mercanclas en/desde el carruaje se hace en un lugar fuera o dentro del aeropuerto cuando el carruaje esta desacoplado de la estructura aerea de sustentacion.
El metodo segun la presente invencion tiene ventajas para las companlas aereas permitiendoles mas flexibilidad ya que, por un lado, permite operaciones de embarque/desembarque de pasajeros y de carga/descarga de mercanclas en, por ejemplo, el centro de las ciudades y, por otro lado, permite que puedan contratar las estructuras aereas de sustentacion a otras empresas en lugar de ser sus propietarios.
Otra ventaja importante de la invencion es la simplificacion de las estructuras aeroportuarias.
Otras caracterlsticas deseables y ventajas de la presente invencion se desprenderan de la description detallada de la invencion a continuation y de las reivindicaciones adjuntas, en relacion con las figuras que se acompanan.
Descripcion de las figuras
Las Figuras 1a, 1b y 1c son, respectivamente, vistas esquematicas en planta desde arriba de la combinacion de una estructura aerea de sustentacion y dos carruajes segun una primera realization de la invencion.
Las Figuras 2a, 2b y 2c son, respectivamente, vistas esquematicas en planta desde abajo de una estructura aerea de sustentacion y dos carruajes segun una primera realizacion de la invencion.
La Figura 3 es una vista esquematica en perspectiva de la combinacion de una estructura aerea de sustentacion y dos carruajes segun una primera realizacion de la invencion.
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Las Figuras 4a y 4b son vistas frontales esquematicas de la combinacion de una estructura aerea de sustentacion y dos carruajes segun una primera realization de la invention que ilustra dos realizaciones de los motores.
La Figura 5 es una vista esquematica en planta desde arriba de la combinacion de una estructura aerea de sustentacion y dos carruajes segun una primera realizacion de la invencion que ilustra las superficies de control de las superficies de sustentacion delantera y trasera.
La Figura 6 es una vista esquematica parcial en perspectiva de una combinacion de una estructura aerea de sustentacion y dos carruajes segun una primera realizacion de la invencion que ilustra su tamano.
La Figura 7 es una vista esquematica en perspectiva de la combinacion de una estructura aerea de sustentacion y un carruaje segun una segunda realizacion de la invencion.
Las Figuras 8a y 8b son vistas esquematicas en perspectiva de un carruaje segun una segunda realizacion de la invencion configurado, respectivamente, como un compartimento de carga y como una cabina de pasajeros.
Descripcion detallada de la invencion
Las Figuras 3 a 6 muestran una aeronave 11 resultante de una combinacion segun una primera realizacion de la invencion de una estructura aerea de sustentacion 13 y dos carruajes 15, 15' y las Figuras 1-2 muestran por separado la estructura aerea de sustentacion 13 y los carruajes 15, 15'.
La estructura aerea de sustentacion 13 y los carruajes 15, 15' son pues modulos separados que pueden ser acoplados formando una aeronave 11 capaz de realizar operaciones de transporte aereo de pasajeros y/o carga.
La estructura aerea de sustentacion 13, simetrica con respecto a un plano vertical 19, comprende superficies de sustentacion delantera y trasera 31, 33 configuradas para proporcionar sustentacion positiva, un fuselaje central tubular 17 y dos motores 35, 37 montados sobre la superficie de sustentacion trasera 33.
La estructura aerea de sustentacion 13 esta provista de medios de acoplamiento/desacoplamiento 38, 38'; 39, 39' de los carruajes 15, 15' colocados en los revestimientos inferiores de las superficies de sustentacion delantera y trasera 31, 33.
Los carruajes 15, 15' estan provistos de acoplamiento/desacoplamiento 43, 45, 43', 45' a/de la estructura aerea de sustentacion 13 colocados en sus partes superiores.
Los carruajes 15, 15', con un plano de simetrla vertical 41, 41', pueden tener una variedad de configuraciones para transportar pasajeros o carga tales como una configuration unica como carruajes de pasajeros o carruajes de carga o una configuracion mixta de pasajeros/carga.
Los carruajes 15, 15' tienen la forma de un fuselaje tubular con un plano vertical de simetrla y trenes de aterrizaje laterales 47, 47' en la parte trasera.
Esto permite que la aeronave 11 pueda tener los dos carruajes 15, 15' configurados como carruajes de pasajeros, como carruajes de carga o como un carruaje de pasajeros 15 y un carruaje de carga 15'.
Las operaciones de embarque/desembarque de pasajeros y las operaciones de carga/descarga de mercanclas pueden efectuarse en los carruajes 15, 15' antes/despues de su acoplamiento/desacoplamiento a/de la estructura aerea de sustentacion 13 lo que permite nuevas posibilidades de gestion del transporte aereo. Por supuesto, dichas operaciones tambien pueden efectuarse cuando los carruajes 15, 15' estan acoplados a la estructura aerea de sustentacion 13.
Dichas operaciones pueden llevarse a cabo dentro o fuera de las instalaciones del aeropuerto cuando estan desacoplados de la estructura aerea de sustentacion 13 utilizando medios auxiliares para desplazar los carruajes 15, 15' o con carruajes 15, 15' provistos de un sistema autonomo de traction para el transporte terrestre.
Las principales caracterlsticas de la arquitectura de la aeronave 11, que puede ser definida globalmente como "Aeronave tri-Fuselaje con Alas-Tandem de Alto Alargamiento con Motores sobre las alas de Alta Relation de Derivation" son las siguientes:
- Las superficies de sustentacion delantera y trasera 31, 33 de la estructura aerea de sustentacion 13 son alas con un alto alargamiento que comprenden, respectivamente, flaps 51, 57 para rotation en el despegue y alerones 53, 53'; 59, 59' para posibilitar el control directo de la sustentacion, el cabeceo y el alabeo. La superficie de sustentacion delantera 33 tiene aletas 55, 55'.
- La estructura aerea de sustentacion 13 comprende dos motores 35, 37 montados sobre la superficie de sustentacion trasera 33 a ambos lados del plano de simetrla 19 de la aeronave 11. Los motores 35, 37 pueden ser motores simples con una Alta Relacion de Derivacion montados sobre pilones verticales o motores “multifan”
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montados a una distancia pequena del revestimiento superior de la superficie de sustentacion trasera 33 para permitir la ingestion de la capa limite de los carruajes 15, l5'.
- El fuselaje central 17 de la estructura aerea de sustentacion 13 alberga la cabina de vuelo 16 de la aeronave y compartimentos auxiliares para, particularmente, carga o para sistemas de la aeronave tales como tanques de combustible o baterias. Tiene un tren de aterrizaje de nariz 23. Puede tener un cono de cola movible como una puerta de acceso a un compartimento de carga situado en la parte trasera.
- La forma de los carruajes 15, 15' y el fuselaje central 17 esta adaptada para proporcionar un flujo laminar hacia atras desde la nariz en al menos una parte de su longitud.
Entre otras, esta arquitectura tiene las siguientes ventajas:
- Hacer posible una mejor adaptacion a las necesidades del transporte aereo de pasajeros y de carga permitiendo carruajes 15, 15' disenados especificamente para diferentes necesidades.
- Permitir alas de gran envergadura proporcionando inercia de alivio (el peso de los carruajes 15, 15' alivia el momento flector producido por un ala delgada).
- Hacer posible la ingestion de la capa Kmite en los motores 35, 37: las entradas de los motores pueden ser disenadas de manera que se ingieran las capas limites exteriores de los carruajes 15, 15', lo que aumenta la eficiencia de propulsion.
- Tener un umbral de altura (la altura del suelo del fuselaje sobre tierra) muy bajo, lo que elimina la necesidad de rampas de evacuacion y permite la carga manual de mercancias. Vease la Figura 6 que muestra una realizacion de una aeronave 11 en la que se compara la altura del fuselaje central 17 con la altura de una persona y se compara la altura del carruaje 15' con la altura de un autobus convencional para el transporte de pasajeros en aeropuertos.
La Figura 7 muestra los componentes de una aeronave 12 resultante de una combination de una estructura aerea de sustentacion 13 y un carruaje 15 segun una segunda realizacion de la invention y las Figuras 8a y 8b muestran, respectivamente, una forma de realizacion del carruaje 15 para el transporte aereo de carga y una realizacion del carruaje 15 para el transporte aereo de pasajeros.
La estructura aerea de sustentacion 13 comprende como superficies sustentadoras un ala 71 y un empenaje 73. Los motores 75, 77 (motores de helice) estan montados en la parte delantera del ala 71.
El carruaje 15 puede tener una variedad de configuraciones para el transporte de pasajeros o carga tal como una configuration unica como carruaje de pasajeros o carruaje de carga o una configuration mixta de pasajeros/carga. En todos ellas, el carruaje tambien incluye la cabina de vuelo 16 de la aeronave 12. El carruaje 15 esta provisto con un conjunto completo de trenes de aterrizaje.
El acoplamiento/desacoplamiento de la aeronave 12 requiere el acoplamiento/desacoplamiento de todos los componentes mencionados anteriormente, incluyendo los sistemas necesarios para permitir su manejo. A este respecto, pueden estar provistos con medios de comunicacion alambricos o inalambricos para controlar la estructura aerea de sustentacion 13 desde la cabina de vuelo 16 del carruaje 15. En el primer caso los cables del carruaje y los cables de la estructura aerea de sustentacion estan dispuestos para ser conectados/desconectados en una unica unidad de conexion/desconexion.
Para una mejor comprension, se describiran seguidamente algunos ejemplos de metodos de transporte aereo de pasajeros segun la invencion utilizando la ultima combinacion descrita.
Acoplamiento/Desacoplamiento por operation de transporte
El embarque de pasajeros en el carruaje 15 se lleva a cabo en una estacion en el centro de la ciudad. El carruaje 15 se desplaza hacia el aeropuerto por sus propios medios o siendo transportado por, por ejemplo, un tren. Tras ello, el carruaje 15 se acopla a una estructura aerea de sustentacion 13 en una plataforma especial donde se conectan el ala 71 y el empenaje 73 en unos minutos. El ala 71 ya tiene conectado el sistema de propulsion y esta provista con el combustible requerido para la operacion de vuelo. El ala 71 tambien tiene alerones, flaps y aerofrenos, como las alas propiamente dichas y los sistemas necesarios para mover esas superficies de control. El paso de las senales desde la cabina de vuelo 16 en el carruaje 15 a esas superficies de control y a los motores 75, 77 se realiza por medio de unas simples disposiciones alambricas “plug'n'play” o por dispositivos inalambricos (radiofrecuencia). El ala 71 puede acoplarse al carruaje 15 en un area de la plataforma con la ayuda de una grua para una configuracion de ala alta o desde un foso para una configuracion de ala baja. El empenaje se acopla de una manera similar. El desacoplamiento se realiza de una manera analoga con los pasajeros a bordo y el carruaje 15 se desplaza a la estacion del centro de la ciudad para el desembarque de los pasajeros.
El aeropuerto queda reducido a una pista porque las operaciones de facturacion y recogida de equipajes y las operaciones de embarque/desembarque tienen lugar fuera del aeropuerto.
Acoplamiento/Desacoplamiento cada dla
Las operaciones de acoplamiento/desacoplamiento se llevan a cabo cada dla sin pasajeros a bordo para permitir el uso de una estructura aerea de sustentacion con un carruaje de pasajeros para el transporte de pasajeros durante el 5 dla y con un carruaje de carga para el transporte de carga durante la noche.
Acoplamiento/Desacoplamiento periodico
Las operaciones de acoplamiento/desacoplamiento se realizan periodicamente permitiendo la separacion del mantenimiento/mejora de la estructura aerea de sustentacion y del carruaje.
Aunque se ha descrito la presente invencion en conexion con varias realizaciones, puede apreciarse a partir de la 10 descripcion que pueden hacerse varias combinaciones de elementos, variaciones o mejoras en ellas y que estan dentro del alcance de la invencion.
Claims (9)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Una combinacion de una estructura aerea de sustentacion (13) y al menos un carruaje (15) en la que:- la estructura aerea de sustentacion (13) y el carruaje (15) comprenden medios cooperantes para el acoplamiento/desacoplamiento del carruaje (15) a/de la estructura aerea de sustentacion (13);- la estructura aerea de sustentacion (13) comprende superficies de sustentacion, incluyendo componentes moviles accionados por actuadores, y medios de propulsion para permitir el transporte aereo de dicho carruaje (15) cuando esta acoplado a la estructura aerea de sustentacion (13);- el carruaje (15) tiene la forma de un fuselaje tubular con un plano vertical de simetrla;- el carruaje (15) comprende al menos una cabina de pasajeros y/o un compartimento de carga y un tren de aterrizaje;- la estructura aerea de sustentacion (13) o el carruaje (15) comprende una cabina de vuelo (16) que tiene medios de control de dichas superficies de sustentacion y de dichos medios de propulsion para llevar a cabo una operacion de vuelo, cuando el carruaje (15) esta acoplado a la estructura aerea de sustentacion (13),caracterizada por que comprende dos carruajes (15, 15'), en los que:-la estructura aerea de sustentacion (13) tambien comprende un fuselaje tubular (17) con un plano de simetrla vertical que comprende al menos una cabina de pasajeros y/o un compartimento de carga y un tren de aterrizaje (23) en su nariz;- la cabina de vuelo (16) esta ubicada en la parte frontal de dicho fuselaje tubular (17);- las superficies de sustentacion son unas superficies de sustentacion delantera y trasera (31, 33) configuradas para proporcionar sustentacion positiva;- la estructura aerea de sustentacion (13) esta configurada con un plano vertical de simetrla (19) coincidente con el plano de simetrla del fuselaje tubular (17);- los medios de propulsion comprenden dos motores (35, 37) montados sobre la superficie de sustentacion trasera (33) a ambos lados de dicho plano vertical de simetrla (19);- las superficies de sustentacion delantera y trasera (31, 33) comprenden unos primeros medios de acoplamiento/desacoplamiento (38, 38'; 39, 39') a/de dichos carruajes (15, 15') en sus revestimientos inferiores a ambos lados del plano vertical de simetrla (19);- los dos carruajes (15, 15') comprenden unos segundos medios de acoplamiento/desacoplamiento (43, 45; 43', 45') a/de dichas superficies de sustentacion (31, 33) en su parte superior y trenes de aterrizaje (47, 47') en sus extremos traseros.
- 2. Una combinacion segun la reivindicacion 1, en la que el carruaje (15) tambien comprende un sistema independiente de traccion que permite su transporte autonomo en tierra cuando esta desacoplado de la estructura aerea de sustentacion (13).
- 3. Una combinacion segun la reivindicacion 1, en la que la configuracion del carruaje (15) comprende medios de conexion adaptables a un vehlculo de remolque que le permiten ser remolcado cuando esta desacoplado de la estructura aerea de sustentacion (13).
- 4. Una combinacion segun la reivindicacion 1, en la que:- dichas superficies de sustentacion delantera y trasera (31, 33) son alas-tandem con un alto alargamiento;- el ala-tandem delantera (31) comprende flaps (51) para la rotacion en el despegue y alerones (53, 53') para permitir el control directo de la sustentacion, el cabeceo y el alabeo;- el ala-tandem trasera (33) comprende aletas (55, 55') que actuan como medios de estabilidad lateral, flaps (57) para la rotacion en el despegue y alerones (59, 59') para permitir el control directo de sustentacion, el cabeceo y el alabeo.
- 5. Una combinacion segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que dichos motores (35, 37) son motores de alta relacion de derivacion montados sobre pilones verticales unidos a la superficie de sustentacion trasera (33).
- 6. Una combinacion segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que dichos motores (35; 37) son dos motores “multifan” montados a una distancia pequena del revestimiento superior de la superficie de sustentacion trasera (33) para permitir la ingestion de la capa llmite de dichos carruajes (15, 15').7
- 7. Un metodo de transporte aereo de pasajeros y/o carga utilizando una combinacion segun cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que al menos un carruaje (15) se acopla a una estructura aerea de sustentacion (13) en un primer aeropuerto para realizar una operacion de vuelo o un conjunto sucesivo de operaciones de vuelo y se desacopla de la estructura aerea de sustentacion (13) en un segundo aeropuerto o en el primer aeropuerto despues5 de haber realizado dicha operacion de vuelo o dicho conjunto de operaciones de vuelo.
- 8. Un metodo segun la reivindicacion 7, en el que en al menos un vuelo/una operacion de vuelo el embarque o desembarque de pasajeros y/o la carga o descarga en/desde el carruaje (15) se realiza cuando el carruaje (15) esta desacoplado de la estructura aerea de sustentacion (13).
- 9. Un metodo segun la reivindicacion 8, en el que el embarque o desembarque de pasajeros y/o carga de la carga o 10 descarga en/desde el carruaje (15) se realiza en una ubicacion exterior a un aeropuerto.
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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