检索结果-内蒙古大学图书馆

爆炸与冲击 2001年第1期21卷 29-34页

作者：王自力顾永宁上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

在分析显式非线性有限元基本理论和关键技术的基础上 ,探讨了船舶动力学过程的数值仿真方法 ,并对碰撞过程中船体的力学性能进行了分析 ,获得并讨论了碰撞力、能量吸收和损伤变形的时序结果 ,所得结论具有一般性。碰撞仿真分析中 ,被撞... 详细信息

在分析显式非线性有限元基本理论和关键技术的基础上 ,探讨了船舶动力学过程的数值仿真方法 ,并对碰撞过程中船体的力学性能进行了分析 ,获得并讨论了碰撞力、能量吸收和损伤变形的时序结果 ,所得结论具有一般性。碰撞仿真分析中 ,被撞船的舷侧受撞区域和撞击船的首部区域作为可变形结构处理 ,而其余区域则视为刚体。被撞船周围的水划分成Euler有限体积网格 ,船体结构则划分成Lagrange有限元网格 ,并采用耦合技术将它们联系在一起。

关键词：船舶碰撞数值仿真结构耐撞性流体-结构相互作用动力学过程

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水下悬浮隧道的技术现状和未来展望

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隧道建设（中英文） 2024年第2期44卷 225-232,I0025-I0032页

作者： Marcel‘t Hart Arianna Minoretti 李英隧道工程咨询公司(TEC) 荷兰阿默斯福特3828 GZ 挪威公共道路管理局技术开发部挪威特隆赫姆7468

阐述了水下悬浮隧道(又称水下悬浮管桥)的概念;探讨了悬浮隧道结构的4种支撑形式,即岸锚式、桥墩支撑式、浮筒固定式和锚索固定式,并对4种支撑形式的适用性进行了对比;对悬浮隧道的跨海形式及主隧道结构断面形式进行了讨论,分析了多管系... 详细信息

阐述了水下悬浮隧道(又称水下悬浮管桥)的概念;探讨了悬浮隧道结构的4种支撑形式,即岸锚式、桥墩支撑式、浮筒固定式和锚索固定式,并对4种支撑形式的适用性进行了对比;对悬浮隧道的跨海形式及主隧道结构断面形式进行了讨论,分析了多管系统+横通道连通形式在火灾及事故发生时的安全性。介绍了国际上悬浮隧道的相关标准:国际结构混凝土联合会(fib)在2020年发布了《水下悬浮管桥(SFTB)设计指南》(fib公告第96号),旨在为技术界提供水下悬浮管桥方案设计指南;国际隧道和地下空间协会(ITA)在2023年发布了《水下悬浮隧道(SFT)业主指南》,旨在向基础设施业主说明,水下悬浮隧道相比传统隧道的适用性;另外,挪威国家标准已率先将悬浮隧道结构纳入国家桥梁手册(2020)。梳理了悬浮隧道已有的理论研究,介绍了目前水下悬浮隧道比较热门的研究课题,比如流体-结构相互作用和冲击等。分析了水下悬浮隧道的优势,不仅能够减小主要的海洋荷载对结构的影响,而且可以降低隧道和相连结构的坡度,缩短穿越距离,保护海底地形以及减少对周围区域的噪声影响。随着人们对环境问题的日益重视,以及新材料和新技术为减少气候影响带来的机遇,悬浮隧道有望获得进一步的推广。

关键词：水下悬浮隧道水下悬浮管桥指南流体-结构相互作用荷载冲击支撑形式

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振动边界耦合作用下基于微分求积法的三维不可压缩粘性流体的数值模拟

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水动力学研究与进展（A辑） 2005年第2期20卷 196-206页

作者：张立翔徐天茂张洪明昆明理工大学工程力学系昆明650051

本文采用微分求积(DQ)法基于非交错网格建立在考虑流体结构相互作用下求解三维不可压缩流体 Navier Stokes方程的数值方法。弹性振动边界为矩形薄板,诱发板振动的因素为作用在板上的脉动压力场,边界板的振动与流动形成耦合作用。数值... 详细信息

本文采用微分求积(DQ)法基于非交错网格建立在考虑流体结构相互作用下求解三维不可压缩流体 Navier Stokes方程的数值方法。弹性振动边界为矩形薄板,诱发板振动的因素为作用在板上的脉动压力场,边界板的振动与流动形成耦合作用。数值结果给出了一箱形流道内雷诺数分别为 100,1000 和 10000 时的流场。大量分析表明,用本文方法模拟考虑流体结构相互作用下的流动问题是可行的。

关键词：三维粘性流动数值模拟流体-结构相互作用 DQ法

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结构振动对湍流近尾迹的影响

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力学学报 2001年第2期33卷 163-172页

作者：刘明侯 Zhou Y. 陈义良 So R.M.C. 中国科学技术大学热科学与能源工程系合肥230026 香港理工大学机械工程系

研究了圆柱绕流中流体与结构的相互作用，侧重结构振动对湍流尾迹的影响。用激光测振仪测量圆柱在升力方向的位移；用热线和ＬＤＡ（二维）测量湍流的近尾迹。通过变化自由流的速度和圆柱体直径（特征尺寸）来变化雷诺数。用两个振动特... 详细信息

研究了圆柱绕流中流体与结构的相互作用，侧重结构振动对湍流尾迹的影响。用激光测振仪测量圆柱在升力方向的位移；用热线和ＬＤＡ（二维）测量湍流的近尾迹。通过变化自由流的速度和圆柱体直径（特征尺寸）来变化雷诺数。用两个振动特性不同的（一个相对刚性，一个相对弹性）圆柱来产生尾迹，研究固体结构振动对湍流近尾迹的平均速度场和湍流场的影响。结果表明，结构自由振动对湍流近尾这场影响明显，该影响随雷诺数的变化不明显。

关键词：流体诱发振动湍流尾迹结构流体-结构相互作用结构振动

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（多层复合）圆柱壳体的振动和声辐射研究

（多层复合）圆柱壳体的振动和声辐射研究

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作者：殷学文上海交通大学

学位级别：博士

圆柱壳体的振动和声辐射问题是水下海洋结构物研究的一个重要组成部分。在过去的几十年里,很多研究致力于相关主题,其中有三个主题很重要,归纳如下:(1)结构和其周围的声学流体构成了一个反馈嵌套,即:结构的振动可以诱发声学流体的扰动,... 详细信息

圆柱壳体的振动和声辐射问题是水下海洋结构物研究的一个重要组成部分。在过去的几十年里,很多研究致力于相关主题,其中有三个主题很重要,归纳如下: (1)结构和其周围的声学流体构成了一个反馈嵌套,即:结构的振动可以诱发声学流体的扰动,振动的能量得以向外辐射;反过来,声学流体分别以辐射阻尼和附加质量的形式对结构有反作用,并且改变了结构的振动;如此往复。在过去的几十年里,更多的注意放在如何分析此类耦合系统的振动和声学特性等问题上,而结构和附连声学介质之间的相互作用力特性以及各子结构之间的相互作用力特性还没有充分地研究;而且,其在何种程度上影响系统的振动和声辐射等问题对更好地理解的相关问题背后的潜在机理很有指导意义。 (2)壳体和其内部的子结构之间的相互作用在整个结构的振动和声学特性中起着重要作用。在其间的连接处,结构波会发生反射,折射,甚至波型之间发生转换,其综合的结果就是导致壳体中弹性波共振频率的改变。相应地,整个结构的振动响应必然和没有内部结构的壳体的响应不同,而且内部结构的存在可以在整个结构的声学信号中显现出来。基于上述理由,针对相应问题的进一步研究仍然很有必要。 (3)复合材料由于有很优良的属性,比如其可以比大多数金属材料有更轻的重量,更高的强度和强度,因而经常用来建造圆柱壳体。和均质壳体相比,多层复合壳体的振动和声辐射问题更复杂一点,而且,其独特的材料属性将在壳体的振动和声辐射中扮演何种重要的角色,类似的问题还没有很好的回答。在很多工程领域,特别是在船舶与海洋工程中,上述问题是设计工程师和研究人员很感兴趣的。基于上述理由,本文从(复合)壳体结构和声学流体相互作用的基本问题出发,采用近似法和解析法研究有内部结构的(复合)壳体的振动和声辐射问题,通过讨论内部结构、流体载荷以及复合材料的材料属性对系统振动和声辐射的影响,深入分析水下(复合)壳体的振动和声辐射特性,从而为相关领域的工程师和研究人员提供指导性建议;为此,本文做了如下工作: (1)用拉格朗日方程和拉格朗日乘子法相结合的方法建立有流体负载的,有内部平板连接的有限长圆柱壳体的振动控制方程。推导板壳之间刚性和铰接的广义的约束方程,根据诺伊曼边界条件以格林函数的形式描述声学介质对有限壳体的广义压力。 (2)理论研究点激励的,有流体负载的双周期圆环加强的多层复合圆柱壳体的声辐射问题。该理论基于经典的多层复合壳体理论,亥姆霍兹方程,以及壳体-流体交界面,壳体-圆环连接出的边界条件,还有无穷远辐射条件。壳体和圆环只通过法向力相互作用。壳体在波数域上的径向位移采用梅斯处理无限大平板的方法求出,远场声压采用稳相法解出。通过数值结果讨论壳体层叠方案、泊松系数和铺设角对远场声辐射的影响;并采用螺旋波谱来分析多层复合壳体内部周期圆环、铺设角对壳体振动特征的影响。 (3)推导流体负载下,多层复合圆柱壳体在三种类型机械激励(即:沿着面内和径向的点力、环力及均匀分布的局部面力)作用下的振动和远场声辐射解析表达式。该理论基于经典的多层复合壳体理论,亥姆霍兹方程,以及壳体-流体交界面,壳体-圆环连接出的边界条件,还有无穷远辐射条件。采用傅立叶变换技术求壳体的响应,采用稳相法来求远场声压。通过壳体在不同类型机械激励下的远场声辐射的计算结果,讨论多层复合壳体内弯曲波和压缩波之间的耦合对声辐射的影响。 (4)推导轴向周期的无限圆柱壳体的流体载荷的渐近表达式,对足够大宗量的贝赛尔函数,该表达式等于无限平板的流体载荷形式。通过无限圆柱壳体波阻抗的理论结果和渐近结果的比较,揭示无限圆柱壳体流体负载的特性以及板壳声辐射机理之间的内部联系。有助于更好地理解板壳声辐射问题潜在的物理机理。 (5)理论研究两个同心圆柱壳体间通过周期环板和附连流体的耦合效应。在环板内只有准纵波存在的假定下,给出环板的反作用力的新的表达式。无限长双层壳体的数值分析结果和舱段模型的实验结果一致。此外,还数值分析流体、环板的载荷特征,对双壳体的振动机理进行物理解释;采用螺旋波谱分析技术讨论加强圆环和环板对内壳体振动特征的影响;最后讨论双层壳体间流体和环板对其声辐射的影响。

关键词：多层复合壳体声辐射内部结构螺旋波谱环板圆环拉伸-弯曲耦合拉格朗日乘子流体-结构相互作用波数转换噪声控制结构声

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层合板壳振动和声辐射预测方法

层合板壳振动和声辐射预测方法

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作者：曹雄涛上海交通大学

学位级别：博士

复合板壳在航空航天、船舶与海洋工程中有广泛的应用。研究复合板壳的振动和声辐射特性对于设计新型船舶和潜艇至关重要。本文以潜艇的振动与声辐射为背景，给出了五种板壳的结构振动和声辐射预测方法：两组筋加强层合板、环肋加强约束... 详细信息

复合板壳在航空航天、船舶与海洋工程中有广泛的应用。研究复合板壳的振动和声辐射特性对于设计新型船舶和潜艇至关重要。本文以潜艇的振动与声辐射为背景，给出了五种板壳的结构振动和声辐射预测方法：两组筋加强层合板、环肋加强约束阻尼层合圆柱壳、多周期筋加强层合圆柱壳、层合圆锥壳和轴向矩形板加强圆柱壳。加筋层合板和多周期筋加强层合圆柱壳可以用来研究水下航行器的声辐射。环肋加强约束阻尼层合圆柱壳可以用来研究覆盖有约束阻尼层的潜艇和鱼雷的声辐射。层合圆锥壳的振动与声辐射可以用来研究艇体艉部的振动与声辐射。轴向矩形板加强圆柱壳可以用来研究带龙骨或长基座的艇体的声辐射。本文所做的工作如下： (1)本文从理论上研究了剪切变形加筋层合板的声辐射，基于一阶剪切变形理论推导了复合层合板的运动方程。两组平行筋仅仅通过法向线力同层合板相互作用。利用波数变换和稳相法，解析描述了远场声压。对比了一阶剪切变形理论和经典层合板理论给出的声压，对于一块各向同性板，在中高频范围表现出声压的差异。本文利用声压和横向位移谱来研究力的位置、筋和角铺设层的影响，同时研究了多种载荷作用下的对称和反对称铺设层合板的声辐射，给出了加筋层合板的声辐射功率。 (2)理论研究了两组环肋加强带约束阻尼层合圆柱壳的声辐射，基于Sanders薄壳理论推导了约束阻尼层圆柱壳的控制方程。两组环肋仅仅通过法向线力同主壳相互作用。在波数域，利用稳相法得到远场声压的解析表达式。分析了粘弹性核心层、约束层和多种载荷对声压的影响。声压和径向位移的螺旋波谱清晰地揭示了加筋约束阻尼层合圆柱壳的振动和声辐射特性，约束阻尼层能有效地抑制径向振动和减少声辐射。 (3)理论研究了多周期筋加强剪切变形层合圆柱壳的声辐射。两组环肋和一组纵桁分别均匀分布在圆柱壳的轴向和周向。这种典型结构广泛地用来建造水下航行器的外壳。两种模型用来研究加筋层合圆柱壳声辐射。一种是简化的模型，仅仅用在低频段，稠密纵桁加强的条件下。另外一个是耦合模型，需要数值求解，在全频段范围内使用。利用径向位移和声压的螺旋波谱本文发现轴向波数转换由环肋引起，周向波数转换由纵桁产生。这可以理解为轴向波和周向波会被加强筋调制，并且多周期加强筋抑制了圆柱壳的径向位移和声压。对于反对称层合圆柱壳，径向位移和表面声压的螺旋波谱揭示出了这些现象，合适设计的多周期加强筋将减少圆柱壳的振动和声辐射。在环频率以上时，大型圆柱壳结构的远场声辐射在波数域上的特性被一个声椭圆节制，只有声椭圆内部的波才具备声辐射能力。周向纵桁能减少圆柱壳的声辐射功率和输入功率，但从输入功率到声辐射功率的能量转化效率会在很大的程度上提升。 (4)本文详细研究了一个正交铺设层合圆锥壳的声辐射模型，基于Reissner-Naghdi薄壳理论，推导了圆锥壳的控制方程。作用在锥壳上的流体载荷通过将层合圆锥壳分割成小圆柱段近似。圆锥壳的位移场通过波传播法和Galerkin法求解，远场声压在波数域内通过两端带有无限长圆柱障板的小圆柱声辐射的迭加得到，研究了层合圆锥壳的振动和声学特性。 (5)以研究带龙骨或长基座面板的潜艇声辐射为背景，本文建立了轴向矩形板加强圆柱壳的声辐射模型。各向同性矩形板的横向运动通过经典的薄板理论描述，平板的面内运动采用二维弹性理论表达，矩形板对圆柱壳的作用力通过圆柱壳的位移表示。由于结构在圆周方向表现出非均匀性，周向方向的波数是耦合的。在波数域内求解耦合系统的控制方程，得到了圆柱壳的位移场。在径向载荷和轴向载荷作用下，研究了矩形板对圆柱壳振动和声辐射特性的影响。最后，本文对板壳结构声的进一步研究工作进行总结。指出以后工作的研究重点。

关键词：复合壳体声辐射内部结构螺旋波谱矩形板圆环拉伸-弯曲耦合流体-结构相互作用波数转换噪声控制结构声

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非等直径并列四圆柱绕流特性数值研究

非等直径并列四圆柱绕流特性数值研究

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作者：李娜哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

实际工程应用中许多现象都与钝体绕流息息相关,例如电厂的化学反应塔、桥墩、近海石油勘探平台、人在游泳时的手指等。我们都知道单元柱和两圆柱绕流作为钝体绕流的典型案例已经被较全面的研究过了,而多圆柱的绕流相关研究还不完善。因... 详细信息

实际工程应用中许多现象都与钝体绕流息息相关,例如电厂的化学反应塔、桥墩、近海石油勘探平台、人在游泳时的手指等。我们都知道单元柱和两圆柱绕流作为钝体绕流的典型案例已经被较全面的研究过了,而多圆柱的绕流相关研究还不完善。因此本研究着重研究直径比D/d（D是中间两圆柱的直径,d是外侧两圆柱的直径）和间隙比g*(=g/Dm,g 是圆柱和圆柱之间的垂直间隙,Dm=（D+d）/2是特征长度)的不同对于四圆柱绕流流场中的流动结构、涡脱频率以及圆柱上受力的影响。在目前的数值研究中,通过测量作用在每个圆柱、四圆柱系统上的作用力(（?）)和涡脱频率（f）,研究分析了 D/d=0.4-1.6和g*=0.25-5对四圆柱系统周围流场的影响。本次数值研究的雷诺数为100。随着D/d和g*的变化,整个流场的流动结构可以被划分为:单钝体流动,混杂流动,近似周期流动,周期流动以及连锁流动。完整的直径比-间隙比（D/d-g*）图可以被总结出来。最后观察分析作用在各圆柱和四圆柱系统上的力(（?）,（?）,C'D和 C'L)随着g*和D/d的变化。对于不同的g*,在D/d=0.8时,作用在四圆柱系统上的（?）是获得最大值。在D/d=1.3时,作用在四圆柱系统上的（?）值最小。在D/d=1.3,作用在圆柱2上的C'L时突然下降,这与四圆柱系统上的最小推力的位置一致。与此同时,为了更好的了解最大推力和最小推力出现时的流动结构,选择D/d=0.6和1.0作为对比,观察分析不同D/d情况下流场中平均速度,平均压力等参数在g*=0.5和2.0时的不同。该条件可以在之后的工程应用中被考虑。

关键词：流体-结构相互作用涡街尾迹

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管道结构动态特性对流体瞬变影响的研究

管道结构动态特性对流体瞬变影响的研究

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作者：林毅峰河海大学

学位级别：硕士

该文就管道结构的运动和变形对有击压力的影响进行了系统深入的研究,阐明了管道有压流系统中流体-结构相互作用的机理,论述了摩擦耦合、泊松耦合、接合部耦合和泊松接合部耦合四种耦合形式,推导了简单管道流体-结构相互作用下的水击压... 详细信息

该文就管道结构的运动和变形对有击压力的影响进行了系统深入的研究,阐明了管道有压流系统中流体-结构相互作用的机理,论述了摩擦耦合、泊松耦合、接合部耦合和泊松接合部耦合四种耦合形式,推导了简单管道流体-结构相互作用下的水击压力解析表达式.由于管道有压流流固耦合的复杂性,该文着重研究了考虑流固耦合的水击计算的数值方法,基于特征线解法编制了相应的计算程序.

关键词：管道结构水击压力管道有压流系统流体-结构相互作用流固耦合水击计算瞬变流动态特性

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海底阀箱流—固耦合特性研究

海底阀箱流—固耦合特性研究

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作者：张静哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

船舶海底阀箱(又名海底门或海水阀箱)是舰船供水系统的主要结构之一。海底阀箱的可靠性直接关系到船舶的正常营运和船上人员的生活及安全。目前随着海军装备的日新月异,舰船各部分结构和系统的安全性及可靠性要求也在不断提高,以保障舰... 详细信息

船舶海底阀箱(又名海底门或海水阀箱)是舰船供水系统的主要结构之一。海底阀箱的可靠性直接关系到船舶的正常营运和船上人员的生活及安全。目前随着海军装备的日新月异,舰船各部分结构和系统的安全性及可靠性要求也在不断提高,以保障舰船的正常工作。但是船舶相关规范中关于海底阀箱方面的内容几乎是空白,因此,深入研究流体激励作用下海底阀箱的结构动响应问题具有重要的工程应用价值和学术研究意义。本文通过流固耦合数值模拟方法研究了海底阀箱的结构运动特性,并结合哈尔滨工程大学的实验数据对比分析,验证了数值模拟的可靠性。并且进一步对阀箱疲劳寿命进行了初步分析探讨,结合相关物理试验,验证了数值模拟的可靠性。第一,研究采用流固耦合数值模拟对海底阀箱进行结构动响应分析的方法。讨论并选择合适的湍流模型及较优的计算网格,对物理实验模型进行了流固耦合数值模拟,结果与物理实验数据吻合较好,验证了数值模拟方法的正确性。在此基础上,对四种常见结构形式的海底阀箱模型进行了流固耦合数值模拟。第二,对海底阀箱的振动特性进行了分析。分析包括结构固有特性(结构干、湿模态)和水流激励作用下的强迫振动特性。第三,通过FSI计算,对结构强度进行了校核。同时,为易于拟合强度计算公式,以不同跨度海底阀箱为研究对象,确定一种较优的简化加载方案,并依据简化加载结果拟合强度计算公式。第四,以某型船海底阀箱为例,分析其在工作状态下的动响应规律。海底阀箱在工作时,与外界存在质量交换现象,为此有必要考查质量交换对结构响应的影响。

关键词：海底阀箱流体-结构相互作用疲劳分析试验研究

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浮式跨海大桥技术的研究进展

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黑龙江大学工程学报 2019年第3期10卷 1-7,14页

作者：陈文创张永良郭鹏清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

连岛跨海大桥是实现基础设施互联互通的关键工程之一,特别在宽广深邃的峡湾或海峡上建设跨海大桥将面临着巨大的挑战,采用浮式桥梁结构使得横跨这种峡湾或海峡成为可能。回顾浮式跨海大桥技术发展,总结了两种不同结构型式(离散型和连续... 详细信息

连岛跨海大桥是实现基础设施互联互通的关键工程之一,特别在宽广深邃的峡湾或海峡上建设跨海大桥将面临着巨大的挑战,采用浮式桥梁结构使得横跨这种峡湾或海峡成为可能。回顾浮式跨海大桥技术发展,总结了两种不同结构型式(离散型和连续型浮筒)的工作性能及两种支承方式(系泊于海底和端部支承)的工作特性,阐明现有浮桥模拟理论的局限性。提出需要建立黏性流体—多结构体—节间阻尼系统耦合的数学模型,探索流体—多结构体相互作用机理;提出了浮动结构的分析灵敏度矩阵中需要充分考虑黏性流体和结构的动力相互作用,探索多模态下模型的敏感性特征,建立一个充分考虑黏性流体和结构动力相互作用的浮桥结构的分析灵敏度矩阵,提高数值结果的置信度。最后提出了浮式跨海大桥技术研究中所要注意的一些问题。

关键词：浮式跨海大桥流体-结构相互作用回顾波浪

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