同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 四边连接组合钢板剪力墙简化模型

    孙飞飞;戴成华;高辉;李国强;

    在纯钢板墙条带模型的基础上,提出一种适用于组合墙计算的等效拉—压杆模型.拉杆考虑钢板的受拉条带区的作用,组合压杆考虑钢板在混凝土板约束作用下的受压条带区的作用.对初始缺陷和压杆的刚度系数进行参数分析,并推导理论计算公式,由计算公式和试验数据分别确立模型的骨架曲线和滞回规则.将提出的简化计算模型用于自编的FORTRAN程序中,得到简化模型的计算滞回曲线.对单跨单层的组合墙试验进行滞回曲线的计算,计算结果与实测数据符合良好,说明提出的简化计算模型以及推导的计算公式适用于组合钢板剪力墙.

    2009年07期 v.37 851-856页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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  • 方柱绕流粒子图像测速试验与数值模拟

    张伟;葛耀君;

    采用粒子图像测速设备PIV(particle image velocimetry),进行了雷诺数为2.2×104的方柱绕流试验,与公认的采用LDV(laser doppler velocimetry)的试验结果吻合较好,验证了本风洞中PIV试验系统的有效性.在进一步的比选中,通过计算方柱的阻力系数和斯特劳哈尔数以及流场的速度剖面和湍动能剖面,比较了几种常用湍流时均模型的计算结果与试验结果的差别.结果表明,采用基于剪应力传输的湍动能—耗散率模型(k—ωSST),能够得到与试验吻合较好的计算结果.

    2009年07期 v.37 857-861+892页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K]
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  • 典型2维柱体涡激振动的数值模拟研究

    方平治;顾明;谈建国;

    利用作者编制的基于松耦合方法的求解气动弹性问题的程序,对圆柱和方柱等典型2维柱体的涡激振动进行了数值模拟.计算结果表明:2维柱体的涡激振动存在2个锁定状态,即低折减风速条件下的流向锁定和高折减风速条件下的横向锁定;随着折减风速的增大,2维柱体的旋涡脱落模式从异向2S(2-single)变化到同向2S;伴随着旋涡脱落模式的转变,气动力和位移之间的相位差出现0→π的剧烈变化,即相位转换现象;通过对相位转换现象进行分析,给出了涡激振动是限幅振动的机理解释.

    2009年07期 v.37 862-866页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K]
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  • 软土地铁车站结构形式对抗震性能影响的研究

    杨林德;商金华;宋作雷;朱道建;

    为研究地铁车站结构的地震反应特性,结合上海某地铁车站的抗震性能分析,采用有限差分程序FLAC对车站的几种结构形式进行了数值模拟.研究结果表明:保持地铁车站截面的对称性对结构的抗震有利;当结构截面不能保持对称时,在截面形式突变的位置设置沉降缝,能够提高结构的抗震性能;车站与周边开发部位连接处侧墙的开孔尺寸对开孔处柱子及开孔下方车站连续墙内力影响显著.

    2009年07期 v.37 867-871页 [查看摘要][在线阅读][下载 479K]
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  • 地铁荷载下软黏土微结构与宏观变形的相关性

    唐益群;张晓晖;赵书凯;杨坪;

    针对地铁荷载下饱和软黏土的宏观变形,从微观试验出发,采取定量化的试验手段,以上海地区地铁行车荷载作用下的饱和软黏土为研究对象,将其宏观变形与各微观结构参数进行相关性分析.从振动前后各微观结构特征参数的变化出发,辅以电镜扫描分析,揭示了地铁行车荷载下隧道周围土体产生宏观变形的机理及发展趋势.为预测软土地区地铁运营引起的地基沉降提供了有益的参考.

    2009年07期 v.37 872-877页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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  • 考虑混凝土性质变化灌注桩深部土压力分析

    赵春风;王学知;赵洪平;刘福天;

    以上海地区埋深较大的暗绿色黏性土为例,选用Burgers模型对该层土体的流变性质进行描述.考虑混凝土性质随时间改变,采用弹性徐变理论分析混凝土变形特征.建立桩周土压力引起的灌注桩径向变形的遗传积分方程,分析桩土接触面位移协调条件,求得桩周径向土压力随时间变化的解析表达式.研究结果表明:埋深较大土体中桩周径向土压力最初大小为混凝土浇筑引起的侧向压力,随着时间推移慢慢增大,最终趋于静止土压力.灌注桩竖向承载力与桩周径向土压力大小有直接关系,合理分析灌注桩桩周径向土压力时效特征对于探讨灌注桩竖向承载力变化机理有重要意义.

    2009年07期 v.37 878-882页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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  • 多边形单元的构造新方法及实现

    蔡永昌;郭盛勇;杨健;朱合华;

    针对任意多边形单元生成困难的问题,提出了一种利用传统的三角形有限元网格生成形状合理的多边形单元网格的方法.该方法能够直接利用已经成熟的三角形网格生成算法,且具有消耗时间少、程序实施简单、稳定可靠等优点.详细介绍了该多边形网格的生成算法,进行了程序实现,并用算例证实了该方法的正确性.

    2009年07期 v.37 883-887页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
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  • 钻井液流变参数的非线性最小二乘估计算法

    方敏;鲁港;曹传文;

    钻井液流变模式的参数估计问题大多使用线性回归方法求解,然而,线性回归方法改变了测量误差的统计特征,使得所得到的流变参数估计不具有无偏性和方差最小等特点.针对3种非线性流变方程(幂律模式、赫-巴模式和卡森模式)的特点,分别提出了非线性最小二乘估计的新算法.该算法不需要人工给定迭代初始值,迭代过程稳定收敛到最小点,不会陷入极小点陷阱,存储需求小,收敛速度很快,所得到的流变参数估计具有拟合残差近似无偏性和方差几乎最小的优良统计特征.大量的实际钻井液算例表明,新方法具有比线性回归方法更小的拟合方差,拟合残差统计特性优于线性回归方法.

    2009年07期 v.37 888-892页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 弹性支承功能梯度圆板轴对称弯曲问题精确解

    郑磊;仲政;

    对周边为弹性支承边界条件下的功能梯度材料圆板轴对称弯曲问题进行了分析.将位移函数写成傅立叶-贝塞尔级数的形式,根据各向同性功能梯度材料基本方程,并针对指数函数形式的梯度分布情况,对功能梯度圆板轴对称弯曲问题的位移和应力进行了精确分析.通过具体算例,分析了在圆板上、下表面荷载作用下,材料性质的不同梯度变化对圆板结构响应的影响.分析结果表明,材料性质的梯度变化对圆板的力学性能有显著影响.

    2009年07期 v.37 893-897页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K]
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交通运输工程

  • 多目标城市道路交叉口信号配时优化算法研究

    沈峰;杨晓光;

    采用细胞传输模型对城市道路的交通流进行建模,提出了该模型中各项交通流运行指标的计算方法.将交通流模型嵌入到多目标优化算法中,替代以往传统的目标函数,采用非支配排序遗传算法NSGA Ⅱ(none-dominated sortedgenetic algorithm Ⅱ)进行多目标的求解.通过算例分析不同输入条件和控制策略下的优化结果及与其他类似配时计算方法的比较,证明了此算法的结果较令人满意.

    2009年07期 v.37 898-902页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K]
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  • 交叉口动态车道功能与信号控制协同问题研究

    曾滢;杨晓光;马莹莹;

    基于信号控制交叉口时空关系分析,综合运用交通流理论和信号控制技术,建立了动态车道功能与信号相位组合模型,用Visual Basic语言编制程序对该模型求解.为验证模型的有效性,应用该模型对实际案例进行了优化,并通过交通仿真软件VISSIM分别对优化前后的方案进行了仿真对比分析.仿真结果表明:交叉口动态车道功能与信号控制存在协同作用,与仅改善车道功能或信号控制相比,实现两者的协同能有效提高交叉口时空资源的利用率,使关键状态参量如延误与排队长度显著降低.

    2009年07期 v.37 903-908页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
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  • 基于侧向位移法的沥青层流动性车辙分析

    乔英娟;闫守河;郭忠印;王哲人;

    为分析高速公路严重车辙路段流动性车辙形成的原因,建立了沥青路面3维有限元模型,提出以沥青层的侧向(横向)位移发展趋势分析法代替传统的竖向位移分析方法.分析结果表明,基于沥青层横向位移发展趋势的车辙变形评价方法能够简单清楚地解释沥青路面流动性车辙形成的方式和原因,指出当沥青上中面层结构组合不协调时,沥青上面层极易出现侧向流动失稳变形.

    2009年07期 v.37 909-913页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K]
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  • 影响钢轨疲劳裂纹萌生寿命的主要因素分析

    王建西;许玉德;王志臣;

    建立了钢轨3维弹塑性有限元计算模型,分析了接触斑内应力-应变场特点.分析结果表明,在接触斑内钢轨处于三向压缩应力状态,有较大的静水压力;认为静水压力影响滚动接触疲劳裂纹萌生寿命.以临界平面法为基础,提出了考虑静水压力影响的滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测模型,分析了轮载和摩擦系数对疲劳裂纹萌生的影响.结合具体算例分析表明:随着静水压力增大,静水压力对滚动接触疲劳裂纹影响在增大;随着轮载和摩擦系数增加,滚动接触疲劳裂纹萌生寿命迅速减少.

    2009年07期 v.37 914-918页 [查看摘要][在线阅读][下载 295K]
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环境科学与工程

  • 臭氧氧化降解微囊藻毒素-LR的动力学研究

    张可佳;高乃云;殷娣娣;隋铭皓;

    采用臭氧对微囊藻毒素-LR(MC-LR)进行降解试验,研究其反应动力学.取自无锡太湖流域蓝藻藻华提取藻毒素,研究了臭氧投加量、MC-LR的初始质量浓度、pH值及一些阴离子作用对降解速率的影响.结果表明,臭氧氧化能有效降解MC-LR,且符合准一级动力学反应.降解速率不受MC-LR初始质量浓度的影响.当臭氧投加量由0.31mg.L-1增加到1.35 mg.L-1时,MC-LR的降解速率由0.0103 min-1提高到0.0407 min-1.当pH值由3.08升高到10.08时,MC-LR的降解速率由0.2528 min-1降低到0.0099 min-1.在酸性条件下,pH值的变化对降解速率的影响程度更大.在阴离子影响方面,NO3-有利于MC-LR的降解,CO32-阻碍降解,SO42-和Cl-对降解速率的影响不明显,其反应速率常数由大到小的次序是:NO3-,Cl-,SO42-,CO32-.

    2009年07期 v.37 919-924页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
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  • 紫外线对微囊藻毒素-RR降解动力学拟合

    李伟英;张明;陈玲;董秉直;

    探讨了反应时间、初始pH值、紫外线(UV)辐射强度、温度及初始质量浓度等因素对UV去除微污染水体中微囊藻毒素-RR(MC-RR)效果的影响.研究表明:MC-RR的降解率随反应时间的延长及UV辐照度的增大而提高;pH对其降解具有重要作用,中性和弱酸性环境有利于MC-RR的降解,当pH值为5时,UV对MC-RR的降解效果最佳,强酸性和强碱性环境对UV降解MC-RR起抑制作用;UV对MC-RR的降解率随温度的升高而提高,且呈线性关系;从降解动力学角度考察,符合二级动力学模型,速率常数随MC-RR溶液初始质量浓度的降低而加快.在10℃、辐照度为153μW.cm-2的中性(pH=7.00)环境中,UV辐射时间在160min时可将初始质量浓度为251.7783μg.L-1的MC-RR溶液降解至0.8012μg.L-1,UV对MC-RR溶液的去除率可达99.68%.

    2009年07期 v.37 925-928页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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材料科学与工程

  • 聚氯乙烯塑管混凝土力学性能的试验研究

    王俊颜;杨全兵;

    对PVC(聚氯乙烯)管混凝土组合材料的力学性能(包括强度、应力—应变曲线、应变能)进行了研究,并考虑了塑管厚度和核心混凝土强度等因素的影响.试验结果表明:PVC管混凝土极大改善了素混凝土的脆性问题,应变能的提高幅度在9.3~25.0倍之间.塑管混凝土的强度随核心混凝土强度以及塑管厚度的增大而提高,但增强系数随着核心混凝土强度的增大而降低.应力—应变曲线下降段的斜率大小由PVC管厚度决定,核心混凝土强度仅仅影响了PVC管混凝土的极限强度.

    2009年07期 v.37 929-933页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 矿渣改性硬石膏基胶结材水化硬化研究

    彭家惠;张建新;白冷;李青;

    通过硬石膏水化率、水化温升、液相离子浓度测定,结合宏观性能试验,对硬石膏基胶结材水化硬化历程,硫酸盐激发剂作用机理,矿渣对硬石膏的改性作用等进行了研究.结果表明:硫酸盐促进硬石膏溶解,提高液相浓度和过饱和度,加快二水石膏晶体成核与生长速率;矿渣水化形成钙矾石与水化硅酸钙等水硬性矿物,使硬石膏硬化体强度与耐水性提高,矿渣水化与硬石膏水化相互促进;采用硫酸盐激发、矿渣改性的硬石膏基胶结材具有强度较高、耐水性较好、干缩率较小的特点,其水化硬化经历了快速溶解反应期、水化潜伏期、加速水化期、稳定水化期和缓慢水化期等5个阶段.胶结材凝结时间取决于潜伏期,加速水化期和稳定水化期是硬化体结构致密和强度发展的主要阶段.

    2009年07期 v.37 934-937+959页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K]
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机械、车辆与热能工程

  • 镁合金在座椅骨架轻量化设计中的应用

    高云凯;林典;余海燕;邵力行;

    对某国产车型的后座椅骨架进行了镁合金替代设计,提出采用镁合金挤压型材和冲压板件结合的一件式结构,使座椅骨架的质量减轻41.3%,实现了轻量化的目标.利用有限元软件对原结构和新设计方案分别进行数值计算,保证新设计座椅骨架结构的模态、强度和刚度等性能指标均达到相关法规要求.

    2009年07期 v.37 938-942页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
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  • 面向轻量化的车身高强度钢覆盖件刚度仿真

    朱文峰;童荣辉;刘海江;

    基于壳体有限元理论,在满足车身设计规范前提下,进行车身外覆盖件轻量化定量仿真研究.以发动机罩板为对象,根据车身结构安全性能要求,建立抗弯和抗扭刚度仿真模型.以ST14传统钢板材料仿真结果为比较基准,进行以BH340高强度烘烤硬化钢板为替代材料的发动机罩板轻量化开发.结果表明:在满足车身刚度设计规范前提下,该方案能实现发动机罩板减重14.28%,满足轻量化设计要求.

    2009年07期 v.37 943-947页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
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  • 行星齿轮混合动力汽车驱动模式的切换规则

    朱元;吴志红;陆科;

    描述了行星齿轮结构混合动力汽车中央控制器的功能,建立了不同驱动模式之间的切换图.为了提高计算速度,对动态规划算法进行了简化和改进,减少了动态规则离散化产生的网格点.通过对动态规则计算结果的分析,得到了行星齿轮结构混合动力汽车不同驱动模式之间的切换规则.

    2009年07期 v.37 948-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 950K]
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  • 微动磨损下微连接电传导失效自组织模型研究

    王安麟;蒋涛;傅英超;胡亮;

    以解释汽车电子连接器微动磨损的失效机理,实现微小汽车电子连接器结构形态的再设计为目的,针对汽车电子连接器在微动磨损下出现的机械、化学、连续体、非连续体的失效过程,提出微动磨损下电子连接器接触电传导失效的自组织模型.即在元胞自动机的自组织时空机制下,以其微动磨损的失效实验数据为依据,构成在氧化层生成、元胞移动、电阻计算等局部自组织规则驱动下,以及微动磨损条件下,微连接器电传导接触电阻的自组织演化仿真.自组织模型解析结果与试验结果高度相关,证明自组织方法对解决微连接电传导失效等复杂动力学问题是灵活和有效的.

    2009年07期 v.37 955-959页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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  • 重型柴油机燃用天然气合成油的性能与排放

    胡志远;谭丕强;赵杰;楼狄明;

    根据在用公交车的特点,在未对发动机进行任何调整的前提下,对在用公交车用重型柴油机燃用天然气合成油(GTL柴油)和0#柴油进行了动力性、燃油经济性及排放特性研究.结果表明:与0#柴油比较,该机燃用GTL柴油的外特性功率、转矩都平均降低约10%;燃油消耗率降低约3%,经济转速区向低转速区移动;GTL柴油的一氧化碳、氮氧化物、颗粒物和二氧化碳排放分别降低9%,14%,25%和4%,碳氢化合物排放基本不变.GTL柴油能同时降低柴油机的氮氧化物和颗粒物排放,是有潜力的低排放柴油清洁代用燃料之一.

    2009年07期 v.37 960-963+973页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]
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  • 新型液压能量回收绞车试验台的设计研究

    陆敏恂;李梦如;李万莉;谌志新;

    介绍一种新设计的液压绞车试验台.此试验台适用于测试不同厂家所生产的各类型号液压绞车的必要性能及寿命,并且运用液压能量回收利用新技术,避免由于长时间的测试,而造成的能量浪费,实现能量的回收再利用.简述了其正向卷取工况和反向收绳工况的工作原理,并建立了系统的数学模型,同时分析了卷绳拉力、溢流阀6的调定压力以及主卷筒转速对系统功率节约率的影响情况.最后使用AMESim软件进行建模,分析了其功率节约率.

    2009年07期 v.37 964-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 480K]
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  • 空气外掠圆孔翅片管的流动与换热数值模拟

    王厚华;方赵嵩;

    以矩形平翅片作为比较对象,采用数值模拟方法研究了空气外掠三对称大直径圆孔翅片表面的流动与传热性能,获得了不同Re(雷诺)数时矩形平翅片和三对称大直径圆孔翅片表面的速度场、温度场和Nu(努塞尔)数分布.平翅片的模拟结果与实验数据的最大误差小于10%,证明了该模拟方法的正确性.研究结果表明:当气流Re=1 610~6 440时,三对称大直径圆孔翅片的表面传热系数比平翅片提高25%以上.证明该圆孔翅片是一种适用于翅片管式制冷换热器且传热效果优越的片型.

    2009年07期 v.37 969-973页 [查看摘要][在线阅读][下载 582K]
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测量科学与技术

  • 快鸟影像广义成像模型适用性分析

    刘世杰;童小华;

    基于高分辨率快鸟(QuickBird)卫星立体影像,探讨了各种广义成像模型及改进模型的适用性,并在平行线中心投影模型基础上,提出了参数时间描述的平行线中心投影模型,认为该模型最适合描述快鸟影像的成像几何.同时进一步将其应用于上海地区快鸟立体像对,进行立体定位实验和精度分析.实验结果表明:参数时间描述的平行线中心投影模型的立体定位精度与经过补偿的有理函数模型的立体定位精度相近,平面定位精度可达亚像素级水平.

    2009年07期 v.37 974-977页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K]
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  • 桥梁参数化建模系统的虚拟地形及数据组织

    王峰;程效军;杨海波;

    结合桥梁参数化3维建模系统的需要,提出快速的虚拟地形生成算法.该算法利用分形理论丰富地形细节,通过四叉树存储不规则三角网,提高点在三角形的检索速度,使用稀疏控制点剖分检索到的三角形,实现桥梁模型和地形的合理叠加;通过点在三角形的查找实现视点与地形的快速碰撞检测,从而控制了视点范围;采用树状结构有效组织地形、天空球和桥梁模型等数据,最终生成以桥梁为主的逼真场景.

    2009年07期 v.37 978-982页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
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  • 辅助控制点下快鸟影像定位求解及其精度分析

    刘春;展昀;吴杭彬;

    结合上海地区城市快鸟(QuickBird)高分辨率卫星影像,简述高分辨率影像定位中的通用传感器模型,有理多项式系数模型(RPC).通过在影像上选取均匀分布的50个地面控制点,运用正则化最小二乘迭代法计算得出RPC.然后分2种情况对求解出的PRC改正,即当同时具有原始地面控制点(GCP)和辅助GCP时,应用正则化批处理最小二乘迭代法(BILSR)来改正RPC系数,而当只有辅助GCP时,则使用增量离散卡尔曼滤波方法(IDKF)来改正RPC精度.最后利用40个检测点,设计多种方案的实验并进行分析,以此为基础对BILSR和IDKF法的可行性进行了对比分析,认为辅助控制点的选择应侧重其本身更高的精度而不是单纯从数量上考虑,此外得出城市高分辨率卫星影像几何处理的一些结论.

    2009年07期 v.37 983-988页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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经济与管理科学

  • 用约化方法对有第三方担保的企业债券定价

    任学敏;万凝;

    在约化模型的框架下,考虑到担保方可能违约的情况,用偏微分方程的方法得到了有第三方担保的企业债券的定价公式和担保的价值,并讨论了担保方违约可能性的大小等因素对债券定价和担保的价值的影响.

    2009年07期 v.37 989-992页 [查看摘要][在线阅读][下载 292K]
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