基于虚接触的发射分离流动与碰撞耦合模型研究

1

作者 谢军虎 张瑜莹 +1 位作者 熊文靖 傅德彬 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第1期69-74,92,共7页

火箭导弹发射分离涉及的气动载荷、多体运动以及接触碰撞是影响发射分离可靠性的重要因素。为采用数值方法分析这类流动运动耦合状态,对基于虚接触的发射分离流动与碰撞耦合模型进行深入研究。耦合模型从瞬态流场数值模型出发,引入考虑... 火箭导弹发射分离涉及的气动载荷、多体运动以及接触碰撞是影响发射分离可靠性的重要因素。为采用数值方法分析这类流动运动耦合状态,对基于虚接触的发射分离流动与碰撞耦合模型进行深入研究。耦合模型从瞬态流场数值模型出发,引入考虑多体六自由度运动(6-DOF)的动力学模型,进而采用虚接触表征的接触动力学模型考察多体接触碰撞载荷,获得多种载荷作用下的物体运动和流动耦合状态。结合应用实例的分析表明,虚接触方法能够有效模拟发射分离的流动、运动以及碰撞耦合状态,可为同类分析提供参考。 展开更多

关键词 发射与分离 瞬态流动 多体运动 虚接触 数值模拟

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应用于适配器分离增程的富氮化合物推力器研究

2

作者 蓝仁恩 傅德彬 刘越 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期91-95,共5页

推力器采用富氮化合物五氨基四唑作为主要产气装药,并利用贮气室高压环境和收缩扩张喷管形成超声速气体射流,进而获得有效的推力,提升火箭导弹发射时适配器的分离距离。结合滑行滚动发电供电装置及推力器试制,开展了推力器的静力测试和... 推力器采用富氮化合物五氨基四唑作为主要产气装药,并利用贮气室高压环境和收缩扩张喷管形成超声速气体射流,进而获得有效的推力,提升火箭导弹发射时适配器的分离距离。结合滑行滚动发电供电装置及推力器试制,开展了推力器的静力测试和动态分力测试,测试结果表明该推力器能够有效实现适配器的分离增程,且结构简单,适应能力强,能够为相关研究和应用提供参考。 展开更多

关键词 适配器 富氮化合物 推力器 高速射流

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高速来流作用下带孔隙容腔建压过程及特性

3

作者 熊文靖 傅德彬 申丽 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第2期1-6,共6页

高速来流作用下带孔隙的容腔内部压强演变过程对弹体头罩分离、整流罩脱落、舱门开启等有着重要影响。围绕带进气口和卸流孔隙的容腔结构,建立了预估容腔压强变化的理论模型和数值模型,并结合实验验证探讨了开孔位置、进出口面积以及容... 高速来流作用下带孔隙的容腔内部压强演变过程对弹体头罩分离、整流罩脱落、舱门开启等有着重要影响。围绕带进气口和卸流孔隙的容腔结构,建立了预估容腔压强变化的理论模型和数值模型,并结合实验验证探讨了开孔位置、进出口面积以及容积大小对容腔建压过程的影响。结果表明排气孔位置和大小对容腔建压效果具有显著影响。当进排气口面积比为0.75时,容腔迎风区域孔隙在初始建压阶段能够提升建压速率,但稳定状态下孔隙由进气转变为排气,容腔压强相对无排气孔隙状态降低约39%;容腔表面斜率过渡区域孔隙受流动形态演化影响,相应容腔压强变化较为复杂,在稳定阶段容腔压强相对无排气状态降至50%;孔隙位于容腔后部时,稳定阶段压强最低,约为无排气状态的44%。同时,进口面积增加会显著增加容腔压强,排气孔隙面积增加会降低容腔压强并减少建压时间。容腔体积对建压速度具有一定影响,但对最终建压结果影响较小。 展开更多

关键词 高速飞行器 压强变化 孔隙流量 数值模拟

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同心筒自力发射燃气排导优化设计 被引量：12

4

作者 傅德彬 姜毅 +1 位作者 陈建伟 刘琦 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第3期42-45,共4页

文中采用数值模拟的方法,对影响同心筒自力发射排气效果的几个主要因素进行分析,并提出优化设计方案。研究结果表明:合适的内外筒间隙是燃气流排导的关键;利用发射筒底部的内筒收缩段可以有效改善燃气排导效果;采用发射筒头部导流结构... 文中采用数值模拟的方法,对影响同心筒自力发射排气效果的几个主要因素进行分析,并提出优化设计方案。研究结果表明:合适的内外筒间隙是燃气流排导的关键;利用发射筒底部的内筒收缩段可以有效改善燃气排导效果;采用发射筒头部导流结构可以有效改善抽吸作用对导弹发射环境的影响。 展开更多

关键词 同心筒 燃气流 优化设计 排导

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用动网格方法模拟导弹发射过程中的燃气射流流场 被引量：38

5

作者 傅德彬 姜毅 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期423-426,共4页

采用局部非结构网格弹性变形方法和网格再生方法相结合的动网格技术,计算导弹与发射筒具有相对运动的燃气射流非定常流场。计算中将安置在发射筒内的导弹作为运动实体,随着导弹运动,相应流场计算域边界发生变化。计算结果表明,采用动网... 采用局部非结构网格弹性变形方法和网格再生方法相结合的动网格技术,计算导弹与发射筒具有相对运动的燃气射流非定常流场。计算中将安置在发射筒内的导弹作为运动实体,随着导弹运动,相应流场计算域边界发生变化。计算结果表明,采用动网格技术模拟导弹发射过程中燃气射流的非定常流场,具有较高的精度。 展开更多

关键词 燃气射流 动网格技术 弹性变形方法 网格再生

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某导弹易碎盖的开启过程 被引量：25

6

作者 傅德彬 姜毅 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期275-277,共3页

针对以往工程应用中认为导弹燃气易碎盖前盖由燃气直接冲破或导弹头部撞击破裂的情况,利用计算流体力学和试验方法对某导弹燃气易碎盖开盖过程进行了深入研究。结果表明,某导弹采用易碎前后盖技术,后易碎盖靠发动机喷管燃气冲开,前易碎... 针对以往工程应用中认为导弹燃气易碎盖前盖由燃气直接冲破或导弹头部撞击破裂的情况,利用计算流体力学和试验方法对某导弹燃气易碎盖开盖过程进行了深入研究。结果表明,某导弹采用易碎前后盖技术,后易碎盖靠发动机喷管燃气冲开,前易碎盖靠发射时产生的扰动波打开;通过合理配置发射筒前后易碎盖开盖条件,能可靠保证发射筒盖的正常开启。 展开更多

关键词 易碎盖 燃气射流 计算流体力学

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低冲击弹射式发射箱前盖分离特性 被引量：4

7

作者 傅德彬 王飞 +1 位作者 王新星 韩磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期488-493,共6页

针对火箭、导弹储运发射箱前盖快速开启、可靠分离的设计需求,提出一种利用弹簧储能的低冲击弹射式发射箱前盖方案。在此基础上,结合设计方案各部件在分离过程中的受力特性,建立前盖分离和抛落的理论模型,对箱盖分离轨迹进行计算分析。... 针对火箭、导弹储运发射箱前盖快速开启、可靠分离的设计需求,提出一种利用弹簧储能的低冲击弹射式发射箱前盖方案。在此基础上,结合设计方案各部件在分离过程中的受力特性,建立前盖分离和抛落的理论模型,对箱盖分离轨迹进行计算分析。为优化设计参数,利用实验设计方法(DOE)和响应面法(RSM)对影响前盖抛落距离的储能弹簧刚度、有效作用距离以及活动冲击部件的斜板倾角等进行优化分析,获得满足可靠分离判据的优化结果。最后利用基于多体动力学模型的虚拟样机试验对优化模型进行了校验分析,验证了设计方案的可行性和理论模型的合理性。 展开更多

关键词 发射箱盖 分离特性 响应面法(RSM) 虚拟样机

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斜喷管燃气射流气动干扰数值模拟 被引量：5

8

作者 傅德彬 姜毅 张杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期131-134,共4页

导弹飞行时,由发动机喷出的高温高速燃气射流对周围的空气流场产生强烈的扰动作用,从而影响导弹的空气动力特性,但由于燃气射流的存在,采用实验方法对燃气射流气动干扰进行估计有很大难度。本文采用三维流场数值模拟方法,模拟导弹弹体... 导弹飞行时,由发动机喷出的高温高速燃气射流对周围的空气流场产生强烈的扰动作用,从而影响导弹的空气动力特性,但由于燃气射流的存在,采用实验方法对燃气射流气动干扰进行估计有很大难度。本文采用三维流场数值模拟方法,模拟导弹弹体中部斜喷管燃气射流和空气耦合流场,对斜置喷管燃气射流空气动力干扰进行了研究。结果表明:斜置喷管燃气射流的存在,使导弹气动力的阻力增大,升力降低。 展开更多

关键词 空气动力特性 燃气射流 斜置喷管 空气动力干扰

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发射装置刚柔耦合仿真分析 被引量：3

9

作者 傅德彬 姜毅 刘琦 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第S9期425-428,共4页

在导弹发射过程中,发射装置中柔性部件对发射系统的动力学过程产生重要影响。文中针对某车载箱式发射装置,进行刚柔耦合的发射动力学仿真,并在仿真基础上研究发射过程中发射箱和配重弹姿态变化,以及柔性件变形对发射过程的影响。研究结... 在导弹发射过程中,发射装置中柔性部件对发射系统的动力学过程产生重要影响。文中针对某车载箱式发射装置,进行刚柔耦合的发射动力学仿真,并在仿真基础上研究发射过程中发射箱和配重弹姿态变化,以及柔性件变形对发射过程的影响。研究结果表明:采用刚柔耦合模型,可以模拟发射系统动力学过程,为设计研究提供参考。 展开更多

关键词 导弹发射装置 动力学仿真 刚柔耦合模型

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燃气射流气固两相数值模拟与颗粒冲刷分析 被引量：4

10

作者 傅德彬 姜毅 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第1期63-66,共4页

针对燃气射流中的气固两相流动和燃气射流中固体颗粒对壁面的冲刷作用,从耦合固体颗粒源相作用的雷诺平均N-S方程出发,燃气相采用有限体积法,固体颗粒相采用拉格朗日轨道模型,计算了燃气射流的气固两相流场,并分析不同直径的固体颗粒在... 针对燃气射流中的气固两相流动和燃气射流中固体颗粒对壁面的冲刷作用,从耦合固体颗粒源相作用的雷诺平均N-S方程出发,燃气相采用有限体积法,固体颗粒相采用拉格朗日轨道模型,计算了燃气射流的气固两相流场,并分析不同直径的固体颗粒在流场中的轨迹及速度。在数值模拟的基础上,采用条件相似的估算方法估计固体颗粒对置于燃气射流流场中壁面的冲刷作用,分析了固体颗粒在不同直径和不同分布组合情况下对壁面冲刷位置及冲刷程度的影响。结果表明,固体颗粒的直径大小,对颗粒轨迹影响很大,直径小的颗粒轨迹与流场流线吻合的较好,直径大的颗粒因惯性作用与流线吻合差;不同固体颗粒的组合,对壁面机械冲刷位置和程序有较大影响。 展开更多

关键词 燃气射流 固体颗粒 冲刷 推进剂 气相控制方程

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镁合金带连接分离装置解锁过程与预估模型 被引量：3

11

作者 傅德彬 于勇 +1 位作者 于殿君 张志勇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1384-1390,共7页

镁合金带连接分离装置因结构简单;解锁可靠而在航天发射领域得到广泛应用。为研究该装置在燃气作用下的解锁过程和解锁时间,首先利用数值计算方法对燃气流动和镁合金带内部传热过程进行数值模拟,获得镁合金带承受的热、力载荷条件;然后... 镁合金带连接分离装置因结构简单;解锁可靠而在航天发射领域得到广泛应用。为研究该装置在燃气作用下的解锁过程和解锁时间,首先利用数值计算方法对燃气流动和镁合金带内部传热过程进行数值模拟,获得镁合金带承受的热、力载荷条件;然后结合镁合金材料特性,对镁合金带断裂因素进行深入分析,表明热、力共同作用是镁合金带断裂和连接分离装置解锁的关键因素;最后结合模拟实验,对这一结论进行验证。在此基础上,结合一维气体流动特性和一维热传导模型,建立镁合金带连接分离装置解锁时间的预估模型,为工程设计提供参考。 展开更多

关键词 连接分离装置 解锁过程 解锁时间预估模型 流动与传热

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潜射导弹离筒后海水倒灌效应数值分析 被引量：14

12

作者 傅德彬 于殿君 张志勇 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期157-160,共4页

针对潜射导弹水下垂直发射离筒后海水倒灌涌入引起的冲击问题,利用数值计算方法对其进行研究。基于水气两相流动的基本控制方程、VOF模型和动网格技术,实现了考虑弹体运动的水下发射多相流动问题求解。以此为基础,对潜射导弹垂直发射的... 针对潜射导弹水下垂直发射离筒后海水倒灌涌入引起的冲击问题,利用数值计算方法对其进行研究。基于水气两相流动的基本控制方程、VOF模型和动网格技术,实现了考虑弹体运动的水下发射多相流动问题求解。以此为基础,对潜射导弹垂直发射的水下运动和海水涌入过程进行了数值模拟,进而对影响涌入海水冲击压强的因素进行分析,以寻求降低海水涌入冲击压强的有效措施。模拟和分析结果表明,海水倒灌涌入会对发射筒结构产生显著的压强冲击;在发射筒底部附近增加局部挡流板,可有效降低涌入海水的冲击效应。 展开更多

关键词 潜射导弹 垂直发射 海水倒灌 数值模拟

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燃气流作用对车载箱式发射的动力学影响 被引量：2

13

作者 傅德彬 姜毅 刘琦 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2006年第1期10-15,共6页

箱式导弹发射过程中,燃气流在发射箱上的作用对发射的动力学过程有重要影响。结合流场计算和发射动力学仿真,研究某型车载发射系统中燃气流对发射过程的影响。研究结果表明:导弹在发射箱导轨上运动过程中,燃气流作用加剧发射箱出口位置... 箱式导弹发射过程中,燃气流在发射箱上的作用对发射的动力学过程有重要影响。结合流场计算和发射动力学仿真,研究某型车载发射系统中燃气流对发射过程的影响。研究结果表明:导弹在发射箱导轨上运动过程中,燃气流作用加剧发射箱出口位置下沉,导弹离轨后,燃气流作用加剧发射箱出口位置回弹,对发射过程造成不利影响。 展开更多

关键词 燃气流 动力学仿真 车载箱式发射系统

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气密条件下水下热发射流场数值研究 被引量：6

14

作者 傅德彬 于殿君 张志勇 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期135-139,160,共6页

针对气密条件下导弹水下热发射伴随的复杂多相流动,采用混合多相流模型求解燃气、水介质与水蒸气的耦合流动、传热及相变过程;利用动网格技术模拟导弹发射初期的计算域变化。计算结果表明,受多相耦合流动影响,发动机喷管出口参数经历了... 针对气密条件下导弹水下热发射伴随的复杂多相流动,采用混合多相流模型求解燃气、水介质与水蒸气的耦合流动、传热及相变过程;利用动网格技术模拟导弹发射初期的计算域变化。计算结果表明,受多相耦合流动影响,发动机喷管出口参数经历了压强峰值、压强次峰值、压强阶梯上升、压强波动及压强震荡等不同状态,对发动机推力产生重要影响。此外,计算过程还揭示了发射筒口燃气泡发展、导弹表面温度变化等过程的基本规律。 展开更多

关键词 燃气射流 混合多相模型 动网格 水下发射

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运动目标高速实时数字图像测量系统 被引量：4

15

作者 傅德彬 王吉文 《兵工自动化》 2004年第3期64-66,共3页

基于电影经纬仪的运动目标数字图像测量系统由CCD传感器、图像采集和处理等分系统组成,采用数字图像采集及处理技术对高速运动目标跟踪测量。CCD传感器采集的图像信号经数字信号处理器(DSP)实时处理,通过SCSI协议记录到高速SCSI设备上... 基于电影经纬仪的运动目标数字图像测量系统由CCD传感器、图像采集和处理等分系统组成,采用数字图像采集及处理技术对高速运动目标跟踪测量。CCD传感器采集的图像信号经数字信号处理器(DSP)实时处理,通过SCSI协议记录到高速SCSI设备上。经过图像均衡、滤波、平滑、伪彩等多种图像处理和亚像素定位和目标跟踪识别,可获得精确的测量结果数据。 展开更多

关键词 数字图像测量 电影经纬仪 图像采集 图像处理

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同心筒发射的集中参数模型及应用 被引量：1

16

作者 傅德彬 于殿君 张志勇 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期301-305,共5页

导弹在同心筒结构中的发射涉及复杂的燃气流动和多种载荷共同作用。为了从理论上分析发射筒结构、发动机参数等设计变量与发射弹道特性之间的关联关系,对同心筒结构中的燃气流动特征进行了深入分析。在此基础上,结合燃气流动各区域的典... 导弹在同心筒结构中的发射涉及复杂的燃气流动和多种载荷共同作用。为了从理论上分析发射筒结构、发动机参数等设计变量与发射弹道特性之间的关联关系,对同心筒结构中的燃气流动特征进行了深入分析。在此基础上,结合燃气流动各区域的典型特征、气体流动基本方程、弹体动力学方程和水下气泡运动方程,建立可用于大气和水下环境的同心筒发射数值分析集中参数模型。利用该模型进行的示例分析表明,集中参数模型反映了同心筒发射过程中的燃气流动特性,能便捷方便地分析多种设计参数与发射弹道之间的相互关系,可为同心筒发射装置的方案设计和理论分析提供依据。 展开更多

关键词 同心筒 集中参数模型 燃气流 发射弹道

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基于MSDM方法的粒子-固壁侵蚀效应研究

17

作者 傅德彬 姜毅 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期482-485,共4页

为研究导弹发射过程中发动机喷出的高温高速粒子对发射装置壁面的冲刷和侵蚀作用,利用MSDM(微尺度动力学模型)方法,建立了粒子对固壁材料的冲刷侵蚀模型,对粒子入射速度、入射角度、粒子尺寸及固壁材料特性等影响侵蚀效应的因素进行了研... 为研究导弹发射过程中发动机喷出的高温高速粒子对发射装置壁面的冲刷和侵蚀作用,利用MSDM(微尺度动力学模型)方法,建立了粒子对固壁材料的冲刷侵蚀模型,对粒子入射速度、入射角度、粒子尺寸及固壁材料特性等影响侵蚀效应的因素进行了研究,获得了粒子入射条件、固壁材料特性与侵蚀效应的相互关系。用MSDM方法将粒子和固壁离散为具有一定连接关系的微团质点,并利用材料属性和牛顿运动关系确定了微团间的相互作用和运动过程。研究表明,该方法在分析粒子-材料侵蚀方面具有一定效果。 展开更多

关键词 微尺度动力学模型 发射装置 粒子侵蚀

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导弹发射过程三维非定常数值模拟 被引量：28

18

作者 姜毅 郝继光 傅德彬 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期911-915,共5页

针对计算流体力学中的各种动网格更新技术进行了综合分析,对域动分层法动网格更新技术的原理进行了阐述。应用该方法对同心筒发射装置内导弹发射过程的三维流场分布进行了非定常数值模拟,得到全流场参数在三维空间上的时间分布,并与试... 针对计算流体力学中的各种动网格更新技术进行了综合分析,对域动分层法动网格更新技术的原理进行了阐述。应用该方法对同心筒发射装置内导弹发射过程的三维流场分布进行了非定常数值模拟,得到全流场参数在三维空间上的时间分布,并与试验结果进行对比分析,得到了该方法正确可行、可有效保证导弹发射过程模拟的计算精度及计算效率的结论。 展开更多

关键词 流体力学 动网格 发射 燃气射流 数值模拟

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新型“引射同心筒”垂直发射装置理论及试验研究 被引量：22

19

作者 姜毅 郝继光 +1 位作者 傅德彬 耿峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期236-241,共6页

通过同心筒发射导弹过程的理论分析以及验证试验,证明了热环境是同心筒发射方式存在的最主要问题,创造性地提出了引射同心筒的概念,为彻底解决同心筒发射导弹时导弹周围高温环境问题提供了一种全新的、可靠的技术途径,并且通过求解定常... 通过同心筒发射导弹过程的理论分析以及验证试验,证明了热环境是同心筒发射方式存在的最主要问题,创造性地提出了引射同心筒的概念,为彻底解决同心筒发射导弹时导弹周围高温环境问题提供了一种全新的、可靠的技术途径,并且通过求解定常/非定常、三维Navier-stokes方程的方法,从理论上证明了引射同心筒可以大大降低发射过程中导弹周围的气体温度,同时,通过试验证明了引射同心筒现象的存在。 展开更多

关键词 同心筒 垂直发射 燃气射流

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贮运发射箱内燃气射流的非定常冲击波流场数值模拟 被引量：17

20

作者 刘琦 傅德彬 姜毅 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第S4期382-384,共3页

文中对贮运发射箱内燃气射流产生的初始冲击波流场进行了非定常数值模拟。通过分析发射箱壁面上各个测点上的压力变化曲线,了解了冲击波在发射箱内的传播过程。通过对前端盖附近处测点压力的分析,得到了有时可以利用冲击波的超压峰值来... 文中对贮运发射箱内燃气射流产生的初始冲击波流场进行了非定常数值模拟。通过分析发射箱壁面上各个测点上的压力变化曲线,了解了冲击波在发射箱内的传播过程。通过对前端盖附近处测点压力的分析,得到了有时可以利用冲击波的超压峰值来完成发射箱开盖动作的结论。在数值计算的过程中,采用标准k-ε(二方程模型,压力项采用二阶差分格式。计算所得到的结论对工程中贮运发射箱开盖过程的设计具有一定的指导作用。 展开更多

关键词 燃气射流 冲击波 开盖技术

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