Domanda:
Oltre a un'ala oscillante, quali tipi di geometria variabile sono volati?
Adam
2019-07-24 01:55:51 UTC
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Conosciamo bene le ali oscillanti, sugli aerei piccoli e grandi sia da est che da ovest.

Quali altri tipi di geometria variabile sono stati provati?

Forse troppo banale o non "geometria", ma non sottovalutare il cambiamento tra le alette retratte / configurazione di crociera e le alette estese / configurazione di atterraggio su qualsiasi aereo di linea moderno.
E c'è il Wright Flyer del 1903, che utilizzava i controlli di deformazione delle ali per fare ciò che gli aerei successivi fecero con gli alettoni.
Supponendo che tu intenda per-design invece di geometria variabile più spontanea?
@nigel222 Buon punto, si potrebbe facilmente sostenere che le alette e le lamelle mobili sono a geometria variabile. Sono banali come fai notare, ma solo perché sono così buoni.
Qualsiasi aereo è un aereo a geometria variabile se lo voli abbastanza velocemente.
Non c'è tempo per rispondere, ma Barnes Wallis Wildgoose e Swallow meritano un posto qui.
AilisrgjmrCMT ahi!
Contano i modelli Estes? Volano.
Cerchi qualcosa in particolare?
Gli UAV @Harper, grandi e piccoli, sono un gioco leale. Non so quali modelli intendi, ma fintanto che la geometria variabile ha lo scopo di migliorare le caratteristiche di volo penso sia giusto.
@CrossRoads Questa domanda è per conoscere l'argomento. La taglia è solo perché non credo sia giusto selezionare una singola risposta arbitraria come "corretta", poiché lo sono tutte, quindi invece ho pensato di assegnare le taglie. Semplicemente non avevo capito che dovevo aspettare un giorno per assegnare la taglia, quindi forse era una cattiva idea.
Qualcuno ha contrassegnato questa domanda come "troppo ampia", ma mi sembra abbastanza specifica e chiara, quindi voto per lasciarla aperta.
Tredici risposte:
#1
+47
Adam
2019-07-24 02:11:04 UTC
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Estensione delle ali

L'idea è di avere un'area alare più ampia al decollo per una maggiore portanza e un'area alare più piccola in volo per una maggiore efficienza.

Il NIAI RK e follow-up RK-I utilizzava due ali in tandem che fungevano da binari per un pannello estensibile che poteva essere srotolato tra di loro.

NIAI RK-I extending wing airplane

Il progetto fallì perché Stalin ne era così entusiasta che gli fece usare il motore più potente disponibile che era troppo inaffidabile. Non riesco a trovare una ragione per cui il concetto non sia stato riprovato.

L'aliante tedesco FS-29 del 1972 aveva una disposizione diversa. Aveva un'ala esterna che si adattava a un'ala interna e poteva sfoderarsi come una spada. Ne è stato creato solo uno.

FS-29 glider

"Non riesco a trovare un motivo per cui il concetto non è stato riprovato." Troppo peso aggiunto per il guadagno?
@Mast visto il successo dell'RK oserei dire che il peso valeva il guadagno di prestazioni in quel momento. Suppongo che l'interesse molto più elevato per i jet abbia assorbito risorse per progetti con prestazioni potenziali molto inferiori. Inoltre, la disponibilità di motori più potenti e piste più lunghe significa meno necessità di dispositivi di sollevamento elevato. Ma ancora una volta, la speculazione.
Aggiungo che il mio supervisore (Prof. Cheeseman dell'Università di Southampton, Regno Unito) ha lavorato sulle pale del rotore telescopiche, ma non credo che abbia mai volato.
@Mast Il peso aggiunto non è un grosso problema per gli alianti, oggigiorno molte monoposto hanno un motore da 40 kg dietro la schiena. Se il sistema di ala telescopica si adatta alle normative e offre un serio vantaggio in termini di prestazioni i piloti da corsa sarebbero piuttosto sicuri di cosa scambiare i 40 kg del motore
#2
+38
Adam
2019-07-24 02:23:24 UTC
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Ala obliqua

Un'ala normale al decollo poi ruota durante il volo. Idea ad alto rischio per rendere i velivoli da trasporto più efficienti nel regime transonico.

Più leggero e più semplice di un'ala oscillante, senza cambiamenti nel centro di portanza al variare della geometria. Lo svantaggio è che le caratteristiche di volo diventano asimmetriche a sinistra ea destra, oltre a problemi di rigidità. Vedi questa domanda per ulteriori informazioni.

NASA AD-1

Dovresti combinare questo con l'altra tua risposta.
Per favore, come dice AEhere, unisci le tue due risposte. Se non sai come farlo, posso farlo per te.
@Federico sono due risposte separate, giusto? Non dovremmo consentire agli utenti di votarli separatamente e in modo diverso?
@Federico è mia comprensione che fornire due risposte è consentito su questo sito e non richiede controllo.
@JJJ no, è una domanda che richiede un elenco, tutti gli elementi dello stesso autore dovrebbero andare nella stessa risposta. Teoricamente la domanda potrebbe essere chiusa in quanto troppo ampia o dovrebbe avere una sola risposta wiki della comunità.
@Koyovis non per i casi in cui la risposta è la stessa ed elenca due elementi diversi dello stesso elenco
@Federico è una regola su questo sito? Su altri siti (ad esempio ELU), si consiglia di pubblicarli separatamente in modo che possano essere votati separatamente per ottenere un migliore ordine di risposte basato sulla qualità, modifiche recenti, ecc. Vedere [questa domanda sul meta sito generale] (https: //meta.stackexchange.com/q/25209/387405).
@JJJ https: // aviation.meta.stackexchange.com / a / 1642/1467 il punto, anche sul meta generale, è . Due elementi della stessa lista non sono risposte distinte
@Federico senza farne una grande discussione, direi che due elementi in un elenco sono distinti in quanto un elemento può essere più rilevante o utile di un altro. Non è una domanda chiusa sì o no in cui elencare gli elementi contribuiscono come motivi alla stessa risposta sì o no. Come dici tu, con questo ragionamento tutto potrebbe essere nella stessa risposta community-wiki, ma non penso che migliori la leggibilità e l'usabilità per i futuri visitatori perché diversi elementi della lista non possono essere votati separatamente. ;)
@JJJ puoi unirti a noi in chat per discuterne. Continuo a non vedere come gli elementi della stessa lista non siano la stessa risposta. soprattutto quando si tratta di un'auto-risposta
questa risposta e la relativa domanda sono in discussione su meta: https://aviation.meta.stackexchange.com/q/3845/1467 e https://aviation.meta.stackexchange.com/q/3846/1467
#3
+38
bjelleklang
2019-07-24 02:29:00 UTC
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Oltre ai tipi già citati da altre risposte:

È stato utilizzato per consentire le operazioni VTOL inclinando l'intera ala, come può essere visto su Hiller X-18. Il concetto non è mai stato utilizzato al di fuori dei test, per quanto ne so.

Photo series showing the wing tilting.

Aeroelastic Wing

Testato su X-29 e successivamente su Boeing X-53, basato sull'F / A-18 Hornet. L'idea qui è che l'ala può essere ruotata per controllare il rollio, dando un controllo migliore riducendo il carico sull'aereo. Finora utilizzato solo nei test.

X-53 in flight

Canard Rotor / Wing

Il concetto era che un aereo potesse utilizzare un'ala rotante simile a un elicottero per il decollo e l'atterraggio verticale; una volta raggiunta la velocità, fermerebbe il rotore e lo userebbe come un'ala convenzionale. Non è mai stato testato in modalità VTOL e il progetto è stato annullato. Vedi Boeing X-50 Dragonfly per ulteriori informazioni.

Estremità alare a geometria variabile

XB-70 Valkyrie aveva le estremità alari incernierate che potevano essere inclinate verso il basso fino a 65 gradi per migliorare la portanza e la stabilità in determinati regimi.

Final Valkyrie layout showing variable wingtips.

C'è una differenza tra il tuo esempio di ala aeroelastica e le prime ali in legno / tessuto che deformerebbero semplicemente l'ala piuttosto che avere alettoni incernierati?
Se ho capito bene è più una questione di come è girata l'ala. I primi aerei utilizzavano cavi di controllo per torcere l'ala; l'ala aerolastica utilizza una combinazione di superfici di controllo e carico aerodinamico per torcere l'ala. La NASA ha pubblicato un po 'più di informazioni (https://www.nasa.gov/centers/armstrong/news/FactSheets/FS-061-DFRC.html), dove sembra che i primi F / A-18 avessero problemi con la torsione delle ali, con conseguente rafforzamento dell'ala. L'X-53 ha ripristinato l'ala originale più flessibile e modificato alcune delle superfici e dei sistemi di controllo.
Per l'estremità alare a geometria variabile, la NASA sta ancora [indagando sui vantaggi] (https://www.youtube.com/watch?v=9y1kkG2_QpE) su un drone.
L'ala di piastrellatura completa dell'X-18 non è mai andata da nessuna parte, ma probabilmente questa è stata l'ispirazione fondamentale per il [V-22 Osprey] (https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_Boeing_V-22_Osprey)
#4
+36
Dronz
2019-07-24 11:13:31 UTC
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Il Concorde aveva un naso cadente per consentirgli di essere molto aerodinamico durante il volo, ma offre una migliore visibilità dal basso angolo durante il rullaggio, il decollo e l'atterraggio.

Naso basso durante l'atterraggio: Nose down when landing.

Diagramma che mostra le posizioni del naso su e giù: Diagram showing up and down nose positions.

-1. Non voglio essere scortese, ma in questo caso devo mettere in dubbio la "geometria variabile". Se lo prendi alla lettera per qualsiasi parte dell'aereo, potresti anche parlare di carrello di atterraggio retrattile, flap e lamelle, turbine ad aria compressa, rampe di aspirazione dell'aria regolabili, propulsori inversi o persino scivoli di trascinamento.
@DrZ214 Tutte queste cose non si qualificano? In caso contrario, dove * pensi * che dovrebbe essere tracciata la linea?
@DonHatch Tutte queste cose sono letteralmente "geometria variabile", ma di solito questo termine si riferisce alla geometria variabile delle ali o di una superficie di sollevamento, e forse anche alla spinta vettoriale.
@DrZ214 Bene, questa è una domanda sulla geometria variabile, diversa da un'ala oscillante. :-)
#5
+35
Koyovis
2019-07-24 07:55:27 UTC
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Incidenza variabile, sull'F-8 Crusader.

from the Wiki page

Dalla pagina Wiki:

L'aspetto più innovativo del progetto era l'ala ad incidenza variabile che ruotava di 7 ° fuori dalla fusoliera durante il decollo e l'atterraggio (da non confondere con l'ala a sweep variabile). Ciò consentiva un angolo di attacco maggiore, aumentando la portanza senza compromettere la visibilità anteriore.

Tiltrotor , sul V-22 Osprey

Pagina Wiki:

Un velivolo convertibile differisce da un tiltwing in quanto solo il rotore ruota anziché l'intera ala. Questo metodo scambia l'efficienza nel volo verticale con l'efficienza nelle operazioni STOL / STOVL.

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E, naturalmente: ali rotanti ! Pioniere di Juan de la Cierva per l'autogiro e Igor Sikorsky per l'elicottero

from the wiki yes the wiki

L'ala ad incidenza variabile sembra proprio una coda in movimento, ma per l'ala. Non sapevo che l'avessero mai fatto!
#6
+28
Party Ark
2019-07-24 02:48:03 UTC
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Variable Camber Wing

Dalla fine degli anni '60 ai primi anni '90 la NASA ha testato varianti sperimentali dei loro F-111; in un periodo stavano provando una "Mission Adaptive Wing":

La seconda fase chiamata tecnologia dei velivoli transonici (TACT / F-111A) ha aggiunto un'ala supercritica altamente efficiente e successivamente è stata applicata la terza fase Advanced Wing (Mission Adaptive Wing-MAW) tecnologie di controllo del volo ed è stato chiamato Advanced Fighter Technology Integration (AFTI / F-111A). fonte

L'F-111 era già un velivolo ad ala oscillante, ma questa modifica era un'ala supercricitale adattiva alla missione con camber variabile e regolare, simile all'aero -ala elastica già menzionata.

Il concetto di ricerca del volo può essere letto qui ei risultati possono essere letti qui.

AFTI F-111 fonte In volo: confronta con l'ala di atterraggio sotto.

AFTI F-111 fonte

Mio padre ha lavorato a questo programma!
Mai sentito parlare di questo, grazie per i link al rapporto!
Se lo vedo correttamente, sono effettivamente alette e lamelle, ma l'ala stessa si piega invece di avere pezzi separati che si abbassano. O, per dirla in un altro modo, quando i lembi / lamelle si estendono / si abbassano, rimangono coperti dalla pelle dell'ala principale invece di avere la propria pelle e più sezioni.
#7
+20
Schwern
2019-07-25 01:39:38 UTC
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Tornando molto indietro al Wright Flyer, gli aerei erano originariamente controllati deformando l'ala. Strattonando letteralmente i bordi dell'ala per torcerla e indurre un rollio. In pochi anni questa tecnica è stata sostituita con alettoni su ali rigide.

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#8
+18
DrZ214
2019-07-25 08:37:30 UTC
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Il Tu-144 aveva canard retrattili, usati per un buon controllo durante l'atterraggio e il decollo, ma retratto durante la crociera per una forma migliore.

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Modifica: prenderò "geometria variabile" per indicare un grande cambiamento nell'ala o nella superficie di sollevamento o nel vettore di spinta. Questo è il modo in cui intendo il termine.

Se lo prendi alla lettera, allora vengono fuori tutta una serie di cose come carrello di atterraggio retrattile, scivoli di trascinamento, serbatoi di scarico ... l'OP aveva in mente, ma correggimi se sbaglio.

E lasciatemi solo sottolineare l'avvertenza, che le superfici di controllo convenzionali (alettoni, timoni, ascensori) sono una geometria molto variabile nel letterale senso. Da un punto di vista aerodinamico, si può pensare che cambino la curvatura della superficie, che devia il flusso d'aria e produce una certa quantità di portanza.

Ora passiamo alla lista continua:

  • Code in movimento (stabilizzatore). Qui è dove l'intero piano di coda (stabilizzatore orizzontale) cambia il suo angolo, piuttosto che solo un elevatore. Molti aerei da caccia li hanno, come l'F-16.

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  • Coni d'urto variabili, come nel SR-71. Questi si spostavano avanti o indietro a seconda della velocità di volo, per fornire una migliore geometria di aspirazione dell'onda d'urto al motore.

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  • Inoltre, gli interni dei motori SR-71 avevano una geometria variabile. Parti del flusso si interrompevano in modo che diventasse un getto di ram e, a basse velocità, le parti si aprivano nuovamente per agire più come un turbogetto. Non conosco i dettagli esatti.

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  • Thrust Vectoring. Esistono tutti i tipi di spinta vettoriale. Alcuni non implicano nemmeno la geometria variabile, ma la maggior parte lo fa.

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  • Tiltjets. Qualcuno ha menzionato Tiltrotors, ma non tiltjets. Sembrano essere molto più rari.

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  • Eliche a passo variabile. C'è sicuramente qualche geometria variabile qui, ma non sono sicuro che tutti chiamerebbero questo vettore di spinta. Ma se la spinta è un vettore e un vettore ha sia la direzione che la grandezza, allora direi che si qualifica.

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  • Alcuni tipi di alianti. Nei deltaplani, il pilota può spostare il suo peso per controllare la direzione. Anche le ali si flettono in risposta a questo. In parapendio, il pilota tira le corde che regolano la geometria della "vela", controllando la direzione in una certa misura.

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Ho visto altre cose sperimentali, ad esempio questo pdf, ma finora sembrano essere senza personale. Non che questo squalifichi qualcosa, ma essere classificato dall'uomo o essere messo in produzione è una grande pietra miliare.

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Oh, e come potrei dimentica ornitotteri!

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Gli ornitotteri sono macchine che in realtà sbattono le ali come un uccello, fornendo sollevamento e spinta tutto in uno.

Grande raccolta, che mostra che in realtà * tutti * gli aerei hanno una geometria variabile.
L'elevatore monopezzo era in realtà la chiave per diventare supersonico e mantenere la stabilità. L'onda d'urto supersonica renderebbe inefficace l'ascensore a cerniera convenzionale. Scoperto da Yeager e Ridley, manipolando la porzione fissa a incidenza variabile dell'ascensore sull'X1 e trovando che l'efficacia dell'ascensore veniva mantenuta nell'intervallo di velocità transonica. Questo si è trasformato in un ascensore in un unico pezzo, la "coda volante". Non è un problema sulle ali delta, perché l'onda d'urto non è vicino alla porzione di bilanciamento degli elevoni.
#9
+4
Adam
2019-07-26 05:53:39 UTC
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Geometrie variabili comuni

Queste hanno così tanto successo da essere diventate banali.

  • Superfici di controllo. Timone, alettoni, elevatori, ecc.
  • Alette e / o lamelle mobili. Aumenta la portanza (e la resistenza) a bassa velocità.
  • Spoiler e freni ad aria compressa.
  • Carrello di atterraggio retrattile. Cambia la forma e le prestazioni del velivolo.
  • Sgancia carri armati, trascina scivoli, bombardamenti. Discutibile, anche per completezza.
Anche l'elica rotante, conta?
@quietflyer Penso che l'argomento sia molto sottile, ma questo CW serve a mantenere la pedanteria contenuta, quindi modificala se ci credi.
#10
+4
o.m.
2019-07-26 21:57:43 UTC
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Ancora un altro progetto di ala estesa, il Makhonine Mak-10.

cc-by-sa from FlightGlobal via Wikimedia Commons (cc-by-sa da FlightGlobal tramite Wikimedia Commons )

#11
+2
CrossRoads
2019-07-26 05:54:04 UTC
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Un aliante che può abbassare il motore sotto la fusoliera per il decollo e poi rimontarlo per planare rientrerebbe in questa categoria?

Il motore, con avviamento elettrico per avviamento ad aria, si erge e si ritrae in un vano della fusoliera anteriore per mezzo di una potenza elettro-idraulica.

Non riesco a trovare un'immagine con il motore esteso.

https://web.archive.org/web/20110715225311/http://www.sailplanedirectory.com/PlaneDetails.cfm?PlaneID = 330

Mi sembra che l'elica (non il motore) sia sopra (non sotto) la fusoliera per il lancio ...
#12
+2
quiet flyer
2019-07-26 05:56:56 UTC
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Non dimenticare i deltaplani. Oltre all'aspetto dello spostamento del peso (pilota mobile) menzionato in un'altra risposta, i moderni deltaplani hanno una caratteristica chiamata "geometria variabile" o "ondata variabile". Quando il sistema viene innestato tendendo una corda o una leva, l'angolo di oscillazione dei bordi anteriori viene ridotto di pochi gradi. Lo scopo è aumentare la lunghezza del bordo di uscita, come si vede nella vista in pianta (dall'alto). Questo tensiona il tessuto dell'intera vela, diminuendo il "fluttuare" e la torsione (washout), che aumenta il rapporto L / D e il rapporto di planata e diminuisce il tasso di caduta, soprattutto a velocità più elevate, ma a costo di rendere anche meno reattivo in rollio e quindi più difficile da manovrare. Un ulteriore effetto collaterale della maggior parte dei sistemi vg è un cambiamento nell'angolo anedrico dei bordi d'attacco.

Si potrebbe anche dire che il sistema "speed bar" di un parapendio moderno è un tipo di geometria variabile. Quanto a quella materia, lo sono anche i comandi di governo di base di un parapendio che sono una forma di deformazione dell'ala.

Inoltre, un fatto poco noto è che gli input di rollio di spostamento del peso di un pilota di deltaplano tirano attivamente il "tubo della chiglia" mobile (un elemento strutturale sulla / vicino alla linea centrale dell'aliante) nella direzione di virata prevista, deformando così attivamente l'intera ala. Se immobilizzaste questo tubo e spruzzaste anche tutto il tessuto dell'ala con gommalacca per irrigidirlo in una posizione fissa - anche se messo in una galleria del vento per "gonfiare" il tessuto in una forma ottimale - la vela diventerebbe estremamente "rigida" e non risponde al rollio degli input di controllo. Questa infatti è la ragione fondamentale per cui l'attivazione del sistema VG rende la vela più difficile da virare: il tubo della chiglia ha meno libertà di movimento da un lato all'altro.

#13
+1
tj1000
2019-07-27 12:59:20 UTC
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Alcuni primi tentativi di VTOL hanno comportato la modifica del vettore della spinta, non inclinando i motori o le ali ma utilizzando altri motori.

Doriner DO-31 utilizzava due motori Bristol Pegasus (come l'Harrier) per il volo in avanti e sei motori più piccoli orientati verticalmente per il decollo / atterraggio verticale. In origine, i motori Pegasus dovevano vettore verso il basso per il decollo / atterraggio, ma questo non è mai stato provato. Il DO-31 è stato cancellato dalla NATO nel 1970 ... i baccelli verticali del motore aumentavano la resistenza al punto in cui il carico utile era molto basso.

Uno sforzo riuscito per utilizzare la spinta vettoriale in modi unici per aumentare la portanza è l'idrovolante Shin Meiwa PS1 / US1. Oltre ai quattro turboelica, la PS1 ha anche un singolo motore turboalbero GE T58 montato dietro l'abitacolo per alimentare una ventola che soffia aria attraverso le alette per aumentare la portanza a velocità molto bassa per decolli e atterraggi più brevi. Alcuni anni fa, un US1 è atterrato con onde di 15 piedi per raccogliere un pilota di F16 che era stato espulso sull'oceano. La Cina ha recentemente presentato quella che sembra essere una copia dello Shin Meiwa, l ' AVIC AG-600. ma non sembra utilizzare alette soffiate. La sua capacità di consegnare rapidamente un gran numero di truppe, senza bisogno di una pista, potrebbe tornare utile se la Cina decidesse di invadere una certa grande isola.

Il trasporto Boeing YC-14 utilizzava anche flap soffiati per STOL, dirigendo l'uscita dai turboventilatori montati al centro sui flap. Sebbene l'YC-14 non sia mai entrato in produzione, il molto simile Antonov AN-72 è entrato in produzione e ha avuto un discreto successo.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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