孔腔流动线谱辐射噪声的数值模拟研究——流动模态、声学模态、声振耦合和流声耦合

1

作者 张鹏 唐科范 王斌 《船舶力学》 北大核心 2025年第2期300-311,共12页

孔腔流动的线谱辐射噪声严重破坏舰艇声隐声性,其形成机理涉及流动模态、声学模态、声振耦合和流声耦合效应。本文基于CFD/CHA混合方法,数值模拟简单方腔和典型孔腔的瞬态流场、等效声源场、声学近场和远场,并通过与水洞实测数据对比验... 孔腔流动的线谱辐射噪声严重破坏舰艇声隐声性,其形成机理涉及流动模态、声学模态、声振耦合和流声耦合效应。本文基于CFD/CHA混合方法,数值模拟简单方腔和典型孔腔的瞬态流场、等效声源场、声学近场和远场,并通过与水洞实测数据对比验证数值方法适用性。本文归纳了孔腔流动模态和声学模态的特征规律,特别是定量计算了弹性壁面声振耦合效应和典型孔腔声腔复杂性对声学模态频率的影响;总结了远场辐射噪声频谱中,第一阶声学模态效应线谱成为“决定性线谱”的重要规律;分析了实际孔腔的声学模态频率大幅向低频偏移的趋势,从而显示了采取措施避免流声共振的必要性;通过解析求解,定量建立了相关水洞声学实验的截面积比必要条件,对实验模型设计具有重要指导价值。 展开更多

关键词 孔腔流动辐射噪声 声学模态 声振耦合 流声耦合 CFD/CHA混合方法 线谱控制

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轿车乘坐室声学模态分析 被引量：12

2

作者 白胜勇 靳晓雄 +1 位作者 丁玉兰 周 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期206-209,214,共5页

讨论轿车乘坐室声学模态的有限单元分析方法 ,说明该方法在轿车设计中的实现 .使用有限单元模型对比研究无座椅、有座椅以及包括座椅和人的二维和三维乘坐室声学模态 。

关键词 轿车乘坐室 声学模态 有限单元分析 轿车设计 声学设计 空腔声学共鸣频率 座椅噪声

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轿车车内空腔声学模态 被引量：4

3

作者 周鋐 金欢峰 靳晓雄 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期557-559,共3页

阐述了轿车车内空腔声学模态 ,为了获取车内空腔的声学共鸣频率 ,提出了一种空腔声学模态试验方法 .并对实车的声学模态试验结果与该车车内声学模态的有限元计算结果进行了比较 。

关键词 空腔 声学模态 轿车 有限元 噪声

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车内空腔声学模态试验与仿真分析 被引量：7

4

作者 周鋐 侯维玲 吴孟乔 《中国工程机械学报》 2012年第4期463-467,共5页

以某中型商用车为研究对象,基于LMS Test.Lab模态分析系统对车内空腔进行了声学模态试验与分析,获取了声学模态频率和模态振型.将声学模态与结构模态频率作对比,可以避开关键频率的声固耦合,减少低频噪声.同时建立该车空腔的有限元模型... 以某中型商用车为研究对象,基于LMS Test.Lab模态分析系统对车内空腔进行了声学模态试验与分析,获取了声学模态频率和模态振型.将声学模态与结构模态频率作对比,可以避开关键频率的声固耦合,减少低频噪声.同时建立该车空腔的有限元模型,进行了声学模态的仿真计算,为车内噪声的研究提供了参考,对改善其车内声学特性具有一定的指导意义. 展开更多

关键词 空腔 声学模态 有限元法 仿真分析

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轿车车内空腔声学模态试验研究

5

作者 陈晓梅 赵建 《汽车技术》 北大核心 2007年第6期33-35,共3页

利用比利时Lms公司的Test_lab模态分析系统测量了某轿车车内空腔声学模态,采用Spectral Ac-quisition模块测量了声传递函数,用PolyMAX(最小二乘复频域法)分析方法进行了模态参数的识别。通过试验分析获得了该轿车车内空腔共鸣频率和三... 利用比利时Lms公司的Test_lab模态分析系统测量了某轿车车内空腔声学模态,采用Spectral Ac-quisition模块测量了声传递函数,用PolyMAX(最小二乘复频域法)分析方法进行了模态参数的识别。通过试验分析获得了该轿车车内空腔共鸣频率和三维模态形状。该方法为控制和降低轿车车内低频噪声提供了参考,为轿车车内空腔声学模态提供了简单易行的测试方法。 展开更多

关键词 轿车 空腔 声学模态 试验

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三维全局弱式无网格方法计算膨胀腔消声器声学模态

6

作者 刘凤景 方春慧 《噪声与振动控制》 CSCD 2019年第4期239-243,共5页

应用三维全局弱式无网格方法求解膨胀腔消声器的声学模态,使用无网格径向基函数点插值法求解三维形函数,使用伽辽金加权残数法离散系统方程,最终求得三维声学模态。计算某简单膨胀腔消声器前23阶三维声学模态频率,并且与有限元计算结果... 应用三维全局弱式无网格方法求解膨胀腔消声器的声学模态,使用无网格径向基函数点插值法求解三维形函数,使用伽辽金加权残数法离散系统方程,最终求得三维声学模态。计算某简单膨胀腔消声器前23阶三维声学模态频率,并且与有限元计算结果对比,相对误差均在1%以内,验证了运用三维无网格方法计算声学模态的正确性。进而分析模态振型图,改进消声器结构,优化消声性能。 展开更多

关键词 声学 消声器 声学模态 三维全局弱式无网格方法 径向基函数点插值法 伽辽金加权残数法

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基于声学模态的椭圆截面扩张腔声学分析

7

作者 王伟 倪计民 +1 位作者 李玉琦 金晖 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1185-1189,1207,共6页

利用马丢函数来求解椭圆双曲柱坐标系下的声波方程,获得声压的解析解,进而求得椭圆柱腔的声学模态,并利用声源激励法分析椭圆截面扩张腔的传递损失。与同截面积圆型扩张腔相比,椭圆截面扩张腔的传递损失在(2,1,n)偶阶模态处产生通过频... 利用马丢函数来求解椭圆双曲柱坐标系下的声波方程,获得声压的解析解,进而求得椭圆柱腔的声学模态,并利用声源激励法分析椭圆截面扩张腔的传递损失。与同截面积圆型扩张腔相比,椭圆截面扩张腔的传递损失在(2,1,n)偶阶模态处产生通过频率。将进、出口偏移至长轴(2,1,0)偶阶模态的波节线处,可消除(2,1,n)偶阶模态的影响;将进、出口偏移至短轴(0,2,0)偶阶模态的波节线处,可消除(0,2,n)偶阶模态的影响。 展开更多

关键词 椭圆截面扩张腔 声学模态 传递损失 通过频率

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隔板喷嘴对燃烧室切向声学模态作用研究 被引量：7

8

作者 刘旺 李敬轩 杨立军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1348-1353,共6页

隔板喷嘴通过改变燃烧室声学特性,在抑制火箭发动机高频燃烧不稳定性方面具有重要作用。然而,目前并没有合适的理论模型,来预测隔板喷嘴对燃烧室声学特性的作用规律。为了获得隔板喷嘴对燃烧室内切向声学振荡模态作用的理论模型,通过理... 隔板喷嘴通过改变燃烧室声学特性,在抑制火箭发动机高频燃烧不稳定性方面具有重要作用。然而,目前并没有合适的理论模型,来预测隔板喷嘴对燃烧室声学特性的作用规律。为了获得隔板喷嘴对燃烧室内切向声学振荡模态作用的理论模型,通过理论推导隔板喷嘴声导纳,利用分离变量法结合实验验证,研究了径向隔板喷嘴间隙、数量及长度对燃烧室一阶切向声学振荡模态的影响。结果表明,存在最佳隔板喷嘴间隙,对燃烧室内一阶切向声学振荡模态抑制效果最佳;随着隔板喷嘴数量或长度的增加,燃烧室内一阶切向声学振荡模态频率和幅值均呈现下降趋势,且弱化了隔板喷嘴间隙的作用效果。该模型为隔板喷嘴研究奠定了一定的理论基础,研究结果为火箭发动机隔板喷嘴设计提供指导。 展开更多

关键词 隔板喷嘴 燃烧不稳定性 理论模型 声导纳 切向声学振荡模态

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基于模态声学贡献量的减速箱降噪技术研究 被引量：11

9

作者 王晋鹏 常山 +2 位作者 刘更 吴立言 常乐浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第17期50-57,共8页

以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声,分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量,确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依... 以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声,分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量,确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依据模态声学贡献量分析结果,提出了肋板和阻振质量的合理布局方式。分析结果表明,箱体各面板的弯曲振型对辐射噪声的影响最明显;当声学贡献最大的模态确定后,在对应振型中各面板弯曲振型最明显的位置添加肋板或阻振质量,可明显降低面板同侧场点上的辐射噪声。 展开更多

关键词 齿轮箱 振型 模态参与因子 模态声学贡献量 噪声

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结合模态声学贡献量与板面声学贡献量的减速箱降噪技术研究 被引量：11

10

作者 王晋鹏 常山 +2 位作者 刘更 吴立言 张涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期210-216,共7页

提出了一种能够快速准确地确定肋板有效添加区域的方法。首先以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声。接着在分析了声传递向量和模态声学贡献量的基础上划分了板面并进行了板面声学贡献量分析,确定... 提出了一种能够快速准确地确定肋板有效添加区域的方法。首先以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声。接着在分析了声传递向量和模态声学贡献量的基础上划分了板面并进行了板面声学贡献量分析,确定出了声学贡献量较大的区域。最后对箱体进行了结构改进确定出了肋板的有效添加区域。结果表明声传递向量和模态声学贡献量的分析结果可以为板面划分提供依据,使得板面划分更有针对性,从而可以快速准确地确定出声学贡献量较大的区域,为有效添加区域的确定提供基础,在有效添加区域上添加肋板可以明显降低对应场点上的辐射噪声。 展开更多

关键词 齿轮箱 声传递向量 模态声学贡献量 板面声学贡献量 辐射噪声

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拖拉机驾驶室的模态声学贡献度分析 被引量：6

11

作者 韩波 周以齐 李瑞 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期634-639,共6页

为确认影响拖拉机驾驶员耳旁噪声的主要振动模态,建立了拖拉机驾驶室声场中声压值与结构模态及模态声学贡献度数值的计算模型.利用驾驶室声-固耦合有限元模型进行仿真,分析了驾驶员耳旁噪声各频段峰值处的各阶模态贡献度值,并确认了峰... 为确认影响拖拉机驾驶员耳旁噪声的主要振动模态,建立了拖拉机驾驶室声场中声压值与结构模态及模态声学贡献度数值的计算模型.利用驾驶室声-固耦合有限元模型进行仿真,分析了驾驶员耳旁噪声各频段峰值处的各阶模态贡献度值,并确认了峰值处的主导振动模态;利用主导振动模态来指导驾驶室主要振动模态的整改,且对主要模态整改前后驾驶员耳旁噪声声压级进行了对比.结果表明:驾驶室主要模态的改进可明显降低驾驶员耳旁噪声信号峰值,且峰值所在频段内的声压级也有所降低,可以实现分频段控制噪声,有效降低噪声. 展开更多

关键词 拖拉机驾驶室 声固耦合 模态声学贡献 模态分析 耳旁噪声

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抗性消声结构声腔模态对其消声特性的影响研究 被引量：6

12

作者 褚志刚 陆小华 +2 位作者 沈林邦 高小新 张晋源 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期147-154,共8页

为分析抗性消声结构声腔模态对消声器消声性能的影响,以典型3种抗性消声结构为对象,基于有限元法计算了其传声损失及扩张腔室的声模态,分析了扩张腔室声模态和进出口管位置对传声损失的影响规律。研究结果表明:扩张腔室的声模态和进出... 为分析抗性消声结构声腔模态对消声器消声性能的影响,以典型3种抗性消声结构为对象,基于有限元法计算了其传声损失及扩张腔室的声模态,分析了扩张腔室声模态和进出口管位置对传声损失的影响规律。研究结果表明:扩张腔室的声模态和进出口管布置对抗性消声结构传声损失的影响非常显著。只有在极低的低频范围内,抗性消声结构的传声损失与基于一维平面波理论模型的传声损失结果才相吻合,进出口管布置位置对传声损失的影响才较小。消声器的进出口管布置位置对腔室的高阶声模态抑制和激发有重要影响,将进出口管布置在扩张腔室声模态节点区域能显著改善消声器中高频消声性能。对某汽车消声器进行改进设计,改进后平均传声损失提高了15.8dB。 展开更多

关键词 内燃机 消声器 声学模态 传声损失 消声性能

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车辆乘坐室声固耦合模态分析 被引量：16

13

作者 刘禹 喻凡 柳江 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2005年第5期38-40,67,共4页

论文详细地介绍了车辆乘坐室声学系统模态有限元分析的过程,分析了座椅对乘坐室声学特性的影 响,得到了乘坐室空腔声学共振频率和声学模态,并利用声学系统经验公式验证了分析结果的正确性,从而可指导 车辆乘坐室声学设计,避免乘坐室声... 论文详细地介绍了车辆乘坐室声学系统模态有限元分析的过程,分析了座椅对乘坐室声学特性的影 响,得到了乘坐室空腔声学共振频率和声学模态,并利用声学系统经验公式验证了分析结果的正确性,从而可指导 车辆乘坐室声学设计,避免乘坐室声学共振。 展开更多

关键词 声学 车内噪声 声固耦合 模态分析 声学模态

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穿孔管消声器横截面模态及消声特性的有限元分析 被引量：14

14

作者 方智 季振林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第17期190-194,200,共6页

将有限元法应用于计算穿孔管消声器的横截面模态频率,推导了相应的有限元公式并编写了计算程序。对于圆形同轴结构的模态频率,有限元法计算结果与解析法计算结果吻合良好,表明了有限元法预测穿孔管消声器横截面模态的准确性。之后将有... 将有限元法应用于计算穿孔管消声器的横截面模态频率,推导了相应的有限元公式并编写了计算程序。对于圆形同轴结构的模态频率,有限元法计算结果与解析法计算结果吻合良好,表明了有限元法预测穿孔管消声器横截面模态的准确性。之后将有限元法应用于计算和分析孔径、穿孔率和穿孔管偏移对直通穿孔管消声器横截面模态和消声特性的影响。结果表明,穿孔率低于40%时,孔径减小或穿孔率增大均能使(0,1)阶模态频率升高,消声器中频消声效果变好;穿孔率高于40%后,孔径和穿孔率对(0,1)阶模态频率影响较小。对于非同轴结构,平面波截止频率为第2阶模态频率,对于给定的孔径和穿孔率,穿孔管偏移对第2阶模态频率影响较小。 展开更多

关键词 消声器 穿孔管 声学模态 消声特性 有限元法

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气流影响下的插入管消声器声学特性的实验研究 被引量：8

15

作者 杜江 欧阳华 杜朝辉 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2010年第4期104-109,共6页

在管内气流流速10 m/s-100 m/s范围内,对长径比L/D=3.98的插入管型抗性消声器内部和外部声学特性进行了实验研究。探讨了气流流速大小和消声器结构参数的变化对插入管消声器声学特性的影响,并结合腔内气流涡模态,腔体声学模态和尾管声... 在管内气流流速10 m/s-100 m/s范围内,对长径比L/D=3.98的插入管型抗性消声器内部和外部声学特性进行了实验研究。探讨了气流流速大小和消声器结构参数的变化对插入管消声器声学特性的影响,并结合腔内气流涡模态,腔体声学模态和尾管声学模态对插入管消声器的声学特性机理进行了分析。实验及理论分析表明,气流流速对消声器内外声学特性均有明显的影响。气流影响下的插入管消声器声学特性与消声器腔体的声学模态和尾管的声学模态关系密切,而消声器腔内气流再生噪声的涡模态对其声学特性影响不大。 展开更多

关键词 声学 插入管消声器 声学共振 尾管 声学模态

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城市轨道车辆模态分析与噪声预测 被引量：5

16

作者 杨建 左言言 常庆斌 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2011年第3期76-79,共4页

建立城市轨道车辆车体结构和车内空腔有限元模型,应用模态分析技术分别对车体结构模态和车内空间声学模态进行研究。对车体结构进行改进,对比改进前后的结构模态以及轨道客车在转向架激励下车身结构振动产生的不同频率下的车内声场分布... 建立城市轨道车辆车体结构和车内空腔有限元模型,应用模态分析技术分别对车体结构模态和车内空间声学模态进行研究。对车体结构进行改进,对比改进前后的结构模态以及轨道客车在转向架激励下车身结构振动产生的不同频率下的车内声场分布,获得降低车内噪声的参考依据。 展开更多

关键词 声学 有限元 结构模态 声学模态 声场分布

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轿车车内空腔声模态测量 被引量：4

17

作者 陈晓梅 赵建 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期174-176,共3页

介绍了轿车车内空腔声学模态,对实车的声模态进行了测试与分析,获得了车内空腔的声学共鸣频率和模态形状;提出了利用LMSTest_lab对轿车车内空腔声学模态进行测试的试验方法,为车内空腔的低频噪声研究提供了参考。

关键词 空腔 声学模态 试验

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计及气流影响的小长径比插入管消声器声学特性的实验研究 被引量：2

18

作者 杜江 欧阳华 杜朝辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期166-170,共5页

在管内平均气流流速10 m/s^100 m/s范围内,对长径比L/D=0.6的插入管型抗性消声器内部和外部声学特性进行了实验研究。探讨了气流流速大小和消声器结构参数的变化对插入管消声器声学特性的影响,并结合腔内气流涡模态和尾管声学模态对小... 在管内平均气流流速10 m/s^100 m/s范围内,对长径比L/D=0.6的插入管型抗性消声器内部和外部声学特性进行了实验研究。探讨了气流流速大小和消声器结构参数的变化对插入管消声器声学特性的影响,并结合腔内气流涡模态和尾管声学模态对小长径比插入管消声器的声学特性机理进行了分析。实验及理论分析表明,气流流速对消声器内外声学特性均有明显的影响。与消声器静态特性不同的是,在有气流情况下必须计及腔体内上游插入管气流喷射引发的涡模态。计及气流影响的小长径比插入管消声器声学特性与消声器腔内气流再生噪声的涡模态和消声器尾管的声学模态关系密切,而与消声器空腔本体声学模态无关。 展开更多

关键词 插入管型消声器 气流再生噪声 声学模态

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全地域机动车驾驶室声学特性分析 被引量：2

19

作者 叶芳 徐中明 翟喜成 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2020年第2期88-93,共6页

以某全地域机动车驾驶室为研究对象,建立驾驶室的有限元模型,验证了有限元模型的有效性。以此有限元模型为基础构建驾驶室谐响应模型,进行谐响应分析,发现驾驶室后壁板的振动是引起驾驶室内部噪声的主要原因。研究驾驶室内部噪声特性,... 以某全地域机动车驾驶室为研究对象,建立驾驶室的有限元模型,验证了有限元模型的有效性。以此有限元模型为基础构建驾驶室谐响应模型,进行谐响应分析,发现驾驶室后壁板的振动是引起驾驶室内部噪声的主要原因。研究驾驶室内部噪声特性,分别进行了声学空腔模态分析和声固耦合模态分析,发现声固耦合系统声压分布比较均匀,大部分呈现局部模态,主要原因可能是驾驶室后壁板的振动。通过驾驶员耳旁声压分析发现增加驾驶室后壁板的厚度,可以在一定程度内降低驾驶室内部噪声对驾驶员的影响,为同类驾驶室通过依靠结构改进来改善声场环境提供了案例依据。 展开更多

关键词 驾驶室 有限元 谐响应 声学模态 声固耦合

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液氧甲烷燃气发生器燃烧不稳定性预测仿真

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作者 鞠睿立 乔文通 +3 位作者 张冰冰 成锦博 李敬轩 富庆飞 《火箭推进》 北大核心 2025年第1期156-167,共12页

燃烧不稳定现象严重危害着火箭发动机的正常工作,预测并消除燃烧不稳定对提高系统可靠性意义重大。为了研究某型号液体火箭发动机燃气发生器的高频纵向燃烧不稳定问题,基于热声解耦法对两种给定工况在2阶纵向-0阶切向-0阶径向模态下的... 燃烧不稳定现象严重危害着火箭发动机的正常工作,预测并消除燃烧不稳定对提高系统可靠性意义重大。为了研究某型号液体火箭发动机燃气发生器的高频纵向燃烧不稳定问题,基于热声解耦法对两种给定工况在2阶纵向-0阶切向-0阶径向模态下的燃烧不稳定性进行预测。采用通用CFD软件Fluent对稳态燃烧场及不同来流扰动频率下的非稳态燃烧场进行数值仿真计算,提取热释放率并计算火焰传递函数。结合声学仿真求解热源扰动下燃烧室的Helmholtz方程,得到模态频率及声学模态增长率,进而判断出对应声学模态下燃烧室的热声不稳定性。结果表明:在2阶纵向-0阶切向-0阶径向模态下,工况1能够稳定燃烧,而工况2出现燃烧不稳定现象。热声解耦法对于预测液氧甲烷发动机燃烧不稳定性可提供一定的参考。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 燃烧不稳定 数值模拟 热声解耦 声学模态

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