某发动机模拟机匣的模态分析与模型验证 被引量：13

1

作者 吴元东 漆文凯 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第11期1487-1492,共6页

以板壳理论为依据,运用模型对比和试验验证的方法证明了壳单元在建立薄壁结构时的合理性,并提出了模型验证的一般方法。首先以不同厚径比γ建立一系列机匣模型进行计算对比,结果表明在0.014<γ<0.037范围内壳单元能较好地模拟机... 以板壳理论为依据,运用模型对比和试验验证的方法证明了壳单元在建立薄壁结构时的合理性,并提出了模型验证的一般方法。首先以不同厚径比γ建立一系列机匣模型进行计算对比,结果表明在0.014<γ<0.037范围内壳单元能较好地模拟机匣结构。据此,在ANSYS中用壳单元建立模拟机匣模型进行模态分析。为进一步验证模型的可靠性,对此模拟机匣进行了模态试验,通过验证固有频率和模态振型置信度发现试验结果与有限元分析结果吻合较好。 展开更多

关键词 航空发动机机匣 薄壁圆筒 有限元分析 模型验证

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大型敞口钢油罐结构风荷载试验与风力稳定分析 被引量：4

2

作者 林寅 赵阳 林巍 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期66-71,共6页

对大型敞口钢油罐进行风荷载的风洞试验,获得结构表面的风荷载分布规律,并拟合成傅里叶公式,为设计应用提供方便.利用风洞试验获得的风荷载对大型敞口油罐进行稳定计算,研究了罐壁顶部包边角钢与结构风力稳定的关系,分析了初始几何缺陷... 对大型敞口钢油罐进行风荷载的风洞试验,获得结构表面的风荷载分布规律,并拟合成傅里叶公式,为设计应用提供方便.利用风洞试验获得的风荷载对大型敞口油罐进行稳定计算,研究了罐壁顶部包边角钢与结构风力稳定的关系,分析了初始几何缺陷对结构非线性稳定性能的影响.结果表明:大型油罐这类高径比很小的低矮型圆柱结构的表面风荷载与普通圆柱结构的有明显差异;包边角钢可以加强油罐顶部的迎风面外刚度,提高结构屈曲的临界风荷载;敞口钢油罐的风力稳定性能对初始几何缺陷十分敏感,结构的稳定承载力随缺陷的增大显著降低. 展开更多

关键词 大型钢油罐 敞口油罐 风荷载 风洞试验 稳定性 圆柱薄壳

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变速旋转圆柱薄壳动力稳定性研究 被引量：2

3

作者 韩勤锴 秦朝烨 褚福磊 《动力学与控制学报》 2022年第2期62-70,共9页

本文开展了变速旋转圆柱薄壳动力稳定性研究.基于Donnell薄壳理论建立同时考虑变转速和周期轴向力的圆柱壳体振动微分方程;采用多尺度方法,推导系统主参数不稳定区和组合不稳定区边界的解析表达式;分别探讨仅考虑周期轴向力、仅考虑变... 本文开展了变速旋转圆柱薄壳动力稳定性研究.基于Donnell薄壳理论建立同时考虑变转速和周期轴向力的圆柱壳体振动微分方程;采用多尺度方法,推导系统主参数不稳定区和组合不稳定区边界的解析表达式;分别探讨仅考虑周期轴向力、仅考虑变转速以及同时考虑两种时变因素时,系统主参数不稳定区和组合不稳定区的变化规律;通过与文献结果以及数值结果的对比,验证了解析结果的准确性. 展开更多

关键词 圆柱薄壳 动力稳定 变速旋转 周期轴向力 多尺度法

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薄壁圆柱壳固有频率的计算 被引量：2

4

作者 李国臣 李永强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第9期1226-1229,共4页

采用Flügge壳体理论计算了薄壁圆柱壳的固有频率,为了提高计算精度,采用高斯迭代法求解计算固有频率的超越函数方程。本文计算了3种边界条件下薄壁圆柱壳的固有频率,绘制了振型图,并与NASA实验值作了对比。对比结果表明:该方法的... 采用Flügge壳体理论计算了薄壁圆柱壳的固有频率,为了提高计算精度,采用高斯迭代法求解计算固有频率的超越函数方程。本文计算了3种边界条件下薄壁圆柱壳的固有频率,绘制了振型图,并与NASA实验值作了对比。对比结果表明:该方法的计算结果的误差不超过4.38%。 展开更多

关键词 薄壁圆柱壳 固有频率

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TiNi合金圆柱薄壳静压屈曲失稳特性的实验研究

5

作者 李丹 唐志平 张会杰 《实验力学》 CSCD 北大核心 2008年第4期327-332,共6页

对马氏体相变支配的伪弹性TiNi合金圆柱薄壳进行了准静态屈曲实验研究和分析,结果表明,TiNi柱壳的屈曲模态以非轴对称钻石型为主,卸载时可恢复,与马氏体相变和相变铰的行为相关,明显不同于传统弹塑性柱壳。还讨论了长径比和边界条件对... 对马氏体相变支配的伪弹性TiNi合金圆柱薄壳进行了准静态屈曲实验研究和分析,结果表明,TiNi柱壳的屈曲模态以非轴对称钻石型为主,卸载时可恢复,与马氏体相变和相变铰的行为相关,明显不同于传统弹塑性柱壳。还讨论了长径比和边界条件对屈曲模态、比能、临界失稳阈值等的影响。研究发现:随着长径比和边界条件的变化,TiNi圆柱薄壳呈现出多样化的屈曲模态发展。相同长径比下,两端简支的TiNi圆柱薄壳比能Se较大;随着长径比增大,边界条件的影响有逐步弱化趋势。相同边界条件下,长径比较小的TiNi圆柱薄壳比能较大。 展开更多

关键词 TiNi合金薄柱壳 静压屈曲 相变铰 屈曲模态 吸能效率

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复合材料薄壁圆柱壳热振动特性分析 被引量：9

6

作者 刘芹 任建亭 +2 位作者 姜节胜 郭运强 陈换过 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期643-648,共6页

采用有限元软件ANSYS参数设计语言(APDL)实现复合材料薄壁圆柱壳结构在线性分布温度场作用下的非线性热振动特性分析。计算不同约束条件、不同铺层方式和铺层层数的复合材料薄壁圆柱壳在线性温度场作用下的各阶固有频率,分析边界约束、... 采用有限元软件ANSYS参数设计语言(APDL)实现复合材料薄壁圆柱壳结构在线性分布温度场作用下的非线性热振动特性分析。计算不同约束条件、不同铺层方式和铺层层数的复合材料薄壁圆柱壳在线性温度场作用下的各阶固有频率,分析边界约束、铺层角度及铺层层数对结构热振动频率的影响。结果表明,温度效应、边界约束、铺层层数显著影响结构的固有频率,适当的铺层角度会改变结构的固有频率,不同的铺层方式对结构固有频率影响程度不同。这些结论将对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导作用。 展开更多

关键词 复合材料薄壁圆柱壳 热振动 几何非线性

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考虑焊缝几何缺陷影响时整体与局部轴向压力共同作用下薄壁圆柱壳稳定性分析 被引量：10

7

作者 王登峰 曹平周 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期65-73,共9页

大型薄壁圆柱壳结构广泛应用于化工、电力等工程中,壳内通常需设置一些设备支承梁,常采用在壳壁上开矩形孔洞,将梁与壳壁焊接连接。壳壁因此承受由梁传递来的局部轴向压力,同时承受由上部壳体、顶盖等自重形成的沿环向均匀分布的整体轴... 大型薄壁圆柱壳结构广泛应用于化工、电力等工程中,壳内通常需设置一些设备支承梁,常采用在壳壁上开矩形孔洞,将梁与壳壁焊接连接。壳壁因此承受由梁传递来的局部轴向压力,同时承受由上部壳体、顶盖等自重形成的沿环向均匀分布的整体轴向压力。该文考虑环向焊缝初始几何缺陷的影响,对开洞环向跨角小于10°的先作用整体轴压,后作用局部轴压的218个薄壁圆柱壳的稳定性进行了非线性数值分析。研究表明开洞上方环向焊缝缺陷对于柱壳局部轴压下的稳定承载力影响很小,但会显著削弱后屈曲承载能力。开洞下方最不利的焊缝缺陷位置受整体荷载水平和开洞尺寸的影响而改变。随着整体荷载水平提高,柱壳局部轴压下的稳定承载力降低。整体荷载水平较低时,柱壳局部轴压稳定承载力随着焊缝缺陷幅值的增大而减小;整体荷载水平较高时,柱壳局部轴压稳定承载力随着焊缝缺陷幅值的增大而增大。根据大量数值计算结果提出了整体与局部轴向压力共同作用时的圆柱壳稳定性设计建议。 展开更多

关键词 钢结构 稳定 有限元分析 薄壁圆柱壳 整体轴向压力 局部轴向压力 共同作用 环向焊缝几何缺陷

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基于初始缺陷敏感性的轴压薄壁圆柱壳屈曲分析研究进展 被引量：8

8

作者 陈志平 焦鹏 +2 位作者 马赫 顾亚楠 葛鹏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第22期114-129,共16页

屈曲是轴压薄壁圆柱壳结构最主要的失效模式之一。围绕轴压下薄壁圆柱壳结构的承载能力对初始缺陷具有高度敏感性这一问题,系统回顾半个多世纪以来国内外学者在考虑初始缺陷对轴压薄壁圆柱壳屈曲临界载荷影响方面所做的理论、试验以及... 屈曲是轴压薄壁圆柱壳结构最主要的失效模式之一。围绕轴压下薄壁圆柱壳结构的承载能力对初始缺陷具有高度敏感性这一问题,系统回顾半个多世纪以来国内外学者在考虑初始缺陷对轴压薄壁圆柱壳屈曲临界载荷影响方面所做的理论、试验以及数值模拟等工作。研究表明,目前已形成了两类等效考虑初始缺陷影响的方法,即:基于数值模拟的确定性分析方法和基于概率统计的不确定性分析方法。其中,前者主要针对初始几何缺陷,而后者则还包括非传统初始缺陷,如材料、厚度及加载缺陷等。两类方法在开展轴压薄壁圆柱壳屈曲载荷预测和设计方面各具特点和优势,相较于试验结果,多点扰动载荷法和单边界扰动法的预测精度最高,两者均能达到90%以上的预测精度且同时具有一定的安全裕度。最后展望未来基于初始缺陷敏感性的轴压薄壁圆柱壳屈曲研究方向和亟待开展的研究工作,为相关研究的开展提供了一定的参考和指导。 展开更多

关键词 薄壁圆柱壳 轴压屈曲 初始缺陷敏感性 缺陷表征分析

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高转速硬涂层阻尼薄壁圆柱壳的行波共振特性研究 被引量：6

9

作者 王宇 夏鑫 +1 位作者 杨志宏 于晓光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第13期73-81,共9页

基于Viogt-Reuss原理和传递矩阵法研究了高转速硬涂层阻尼薄壁圆柱壳构件的行波共振特性。根据复合结构的Viogt-Reuss等效原理,考虑科氏力的影响,基于Love薄壳理论建立了旋转态硬涂层薄壁圆柱壳的振动微分方程;引入传递矩阵法,根据壳体... 基于Viogt-Reuss原理和传递矩阵法研究了高转速硬涂层阻尼薄壁圆柱壳构件的行波共振特性。根据复合结构的Viogt-Reuss等效原理,考虑科氏力的影响,基于Love薄壳理论建立了旋转态硬涂层薄壁圆柱壳的振动微分方程;引入传递矩阵法,根据壳体子段间的状态向量关系式推导得到了构件的整体传递矩阵;在固支-自由、简支-简支和固支-固支边界条件下,求解得到了构件的行波共振特性。结果表明:通过与文献中的数据进行比较验证了该分析方法的合理性,静止薄壁圆柱壳的第1阶模态振型不受硬涂层材料的影响,但是频率值发生了偏移,随着阶次的增加前六阶振动模态的顺序发生了变化;硬涂层材料对薄壁圆柱壳的模态振型无影响,但是NiCrAlY硬涂层比NiCrAlCoY+YSZ硬涂层薄壁圆柱壳对应的各阶静频值偏高。转速对硬涂层薄壁圆柱壳前六阶行波频率的影响较大,在工作转速和一倍频激振力作用下,共振裕度小于10%的共振临界转速点随着边界条件和硬涂层发生变化,共振模态随着共振点变化容易引起对应阶次的模态振动,硬涂层结构改变了薄壁圆柱壳的行波共振特性。 展开更多

关键词 高转速 硬涂层阻尼 薄壁圆柱壳 行波共振 Viogt-Reuss原理

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考虑横向弯曲振动的轮胎圆柱薄壳模型 被引量：3

10

作者 黄海波 余旭东 +3 位作者 叶方杰 卢荡 张涛 董家楠 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期709-716,共8页

建立了充分考虑带束层宽度和厚度及侧向正应变和切、侧向预应力的轮胎三维等效圆柱薄壳模型,提出了一组适合不同频段的轮胎带束层切向、径向和横向振动的位移函数。该模型不仅能够准确计算中低频(0-300 Hz)的轮胎面内、外振动固有频率,... 建立了充分考虑带束层宽度和厚度及侧向正应变和切、侧向预应力的轮胎三维等效圆柱薄壳模型,提出了一组适合不同频段的轮胎带束层切向、径向和横向振动的位移函数。该模型不仅能够准确计算中低频(0-300 Hz)的轮胎面内、外振动固有频率,还能够预测带束层截面方向发生的中、高频弯曲振动(300-500 Hz)。通过瑞利-里兹法求解低频振动并简化计算过程,通过模态展开法求解中高频弯曲振动。使用锤击法试验验证了模型的准确性。 展开更多

关键词 横向弯曲振动 轮胎 薄壁圆柱壳模型 位移公式 中高频段

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含裂纹薄壁圆柱壳弹塑性失稳极限荷载的解析解 被引量：1

11

作者 曹彩芹 韩康 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1086-1092,共7页

为了得到含环向裂纹压弯薄壁圆柱壳失稳的极限荷载,基于Ježek解析法,先利用裂纹面的平衡方程、变形几何关系和物理方程,得到在压弯荷载作用下圆柱壳轴力与裂纹面挠度的关系式;再利用极值条件,推导出在轴压和弯矩共同作用下含裂纹薄壁圆... 为了得到含环向裂纹压弯薄壁圆柱壳失稳的极限荷载,基于Ježek解析法,先利用裂纹面的平衡方程、变形几何关系和物理方程,得到在压弯荷载作用下圆柱壳轴力与裂纹面挠度的关系式;再利用极值条件,推导出在轴压和弯矩共同作用下含裂纹薄壁圆柱壳失稳时极限荷载的解析表达式。利用数值计算分析裂纹长度、长细比以及端部施加弯矩对圆柱壳极限荷载、弹性区高度和圆柱壳裂纹截面处挠度的影响,通过有限元数值结果验证极限荷载解析解的准确性。计算结果表明:与无裂纹完善构件相比,弯矩对含裂纹圆柱壳的极限荷载Pu的影响最为显著,其降低幅值可达3.78%~23.18%;弯矩的增加也会导致构件弹性区高度逐渐减小,裂纹面处的挠度呈非线性增长。本文研究弥补了目前该类问题缺乏理论解析解的不足。 展开更多

关键词 裂纹 薄壁圆柱壳 失稳 极限荷载 解析解

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非轴对称载荷作用下圆柱薄壳的解析解 被引量：1

12

作者 赵建波 白象忠 司秀勇 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期290-294,共5页

求解非轴对称载荷作用下圆柱薄壳的变形及应力状态问题,在工程中普遍存在。将电磁轨道发射装置中的发射管外壁,在工作状态下简化为非轴对称载荷作用下有限长的圆柱薄壳;给出了分析变形与应力状态的基本方程;在设定载荷及位移函数的基础... 求解非轴对称载荷作用下圆柱薄壳的变形及应力状态问题,在工程中普遍存在。将电磁轨道发射装置中的发射管外壁,在工作状态下简化为非轴对称载荷作用下有限长的圆柱薄壳;给出了分析变形与应力状态的基本方程;在设定载荷及位移函数的基础上,应用Galerkin法求得了应力与位移的解析解;通过具体算例,将所得的计算结果与Ansys数值解进行了对比分析,验证了解析解的正确性。研究结果可供圆柱薄壳非轴对称问题的理论求解和相应的工程设计参考。 展开更多

关键词 非轴对称 圆柱薄壳 解析解 电磁轨道发射装置

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纯弯曲下薄壁圆柱壳屈曲的非线性分析

13

作者 欧晓林 顾建祖 +3 位作者 李龙元 骆英 李康 虞波 《力学与实践》 北大核心 2015年第1期86-90,78,共6页

为解决薄壁圆柱壳在纯弯曲下由于横截面的椭圆化而引起的屈曲几何非线性问题.基本假设是改良的Brazier简单理论,把圆柱壳的纯弯曲变形简化成一个两阶段的过程,分别求得纵向弯曲变形应变能和横截面变形应变能,然后利用最小势能原理求出... 为解决薄壁圆柱壳在纯弯曲下由于横截面的椭圆化而引起的屈曲几何非线性问题.基本假设是改良的Brazier简单理论,把圆柱壳的纯弯曲变形简化成一个两阶段的过程,分别求得纵向弯曲变形应变能和横截面变形应变能,然后利用最小势能原理求出作用力矩与杆端旋转角度的关系,最后分析可知:壳体长度参数越小,对应的圆柱壳壁越薄,非线性的影响越大;剪力大小参数越小,边界条件对椭圆化变形影响越小,非线性的影响越大. 展开更多

关键词 薄壁圆柱壳 纯弯曲 非线性 最小势能原理

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强冰雪灾害下大型薄壁圆柱钢壳结构稳定性研究

14

作者 王登峰 曹平周 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2009年第10期120-125,101,共7页

2008年我国南方地区发生强冰雪灾害,造成不少钢结构破坏。在化工、电力等工程中有很多作为整个系统关键设备的大型薄壁圆柱钢壳结构,柱壳内通常需设置一些横梁支承工艺设备,壳体既受到由上部壳体、顶盖和设备自重等荷载形成的沿环向均... 2008年我国南方地区发生强冰雪灾害,造成不少钢结构破坏。在化工、电力等工程中有很多作为整个系统关键设备的大型薄壁圆柱钢壳结构,柱壳内通常需设置一些横梁支承工艺设备,壳体既受到由上部壳体、顶盖和设备自重等荷载形成的沿环向均匀分布的整体轴向压力,又受到横梁支座传递来的局部轴向压力。在这些荷载作用下结构已经积累了一定的内力和变形,一旦再遭受强冰雪灾害,面积较大的顶盖和相连的其他管道上会快速积聚较大的雪荷载,导致结构发生失稳破坏。根据结构施工和使用过程,考虑加载路径的影响,先施加整体均布轴向压力,再施加局部轴向压力,然后施加模拟强积雪荷载的均布轴向压力,对112个带焊缝初始缺陷的薄壁圆柱壳结构进行了非线性稳定性数值分析。研究表明:随着初始整体荷载水平提高,柱壳承受积雪荷载的能力下降;随着缺陷幅值的增大,柱壳承受积雪荷载的稳定承载力与整体均布轴压下的稳定设计承载力的比值增大,其后屈曲承载能力也提高。柱壳下部储有浆液时;壳体承受积雪荷载的能力有小幅提高。根据大量计算结果,提出了考虑加载历史的遭受强冰雪荷载的圆柱壳稳定性设计建议。 展开更多

关键词 结构工程 稳定 薄壁圆柱壳 强冰雪灾害 环向焊缝缺陷 屈曲 后屈曲性能

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不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应计算 被引量：9

15

作者 罗忠 王宇 +2 位作者 孙宁 张凯 韩清凯 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期64-72,共9页

为计算不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应特性,在总结前人所提出的两端简支边界条件下旋转有限长圆柱壳自由振动和谐波激励响应计算方法基础上,基于梁函数法,在位移函数的轴向引入含有不同边界条件特征的模态函数,从而得以... 为计算不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应特性,在总结前人所提出的两端简支边界条件下旋转有限长圆柱壳自由振动和谐波激励响应计算方法基础上,基于梁函数法,在位移函数的轴向引入含有不同边界条件特征的模态函数,从而得以求解。基于Love壳体理论,利用Harnilton原理建立了旋转薄壁短圆柱壳的振动微分方程,并利用Galerkin法进行离散简化为常微分方程。以简谐激励为例给出了一种以广义坐标形式表示的响应求解方法,由此求解出不同边界约束的旋转薄壁短圆柱壳的响应问题。通过试验对所提出响应计算方法的正确性进行了验证。 展开更多

关键词 薄壁短圆柱壳 边界条件 强迫振动响应 梁函数

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开洞对脱硫塔大型薄壁圆柱壳抗风稳定性的影响 被引量：2

16

作者 王登峰 曹平周 +1 位作者 王元清 石永久 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期4228-4237,共10页

基于某脱硫塔大型薄壁圆柱钢壳为工程背景,采用非线性有限元方法系统地研究有圆形开洞的圆柱壳在风荷载作用下的屈曲模态和屈曲承载力,分析开洞位置、开洞尺寸对于柱壳抗风稳定性的影响。根据大量计算结果,划定开洞不利区域,并根据开洞... 基于某脱硫塔大型薄壁圆柱钢壳为工程背景,采用非线性有限元方法系统地研究有圆形开洞的圆柱壳在风荷载作用下的屈曲模态和屈曲承载力,分析开洞位置、开洞尺寸对于柱壳抗风稳定性的影响。根据大量计算结果,划定开洞不利区域,并根据开洞对柱壳抗风稳定承载力的影响提出判断孔洞直径的标准。研究结果表明:进行开洞圆柱壳的抗风稳定性验算时,先要确定最不利的过风方向。在开洞不利区域内开大洞时,孔洞会使柱壳抗风稳定承载力明显降低,需要考虑开洞对柱壳抗风稳定性的影响。在壳体上开洞不利区域以外区域开洞,或者在开洞不利区内开小洞,开洞的影响较小,可不考虑其对柱壳抗风稳定性的影响。在开洞不利区域,随着开洞直径的增大,柱壳抗风稳定承载力降低。在壳体上开洞不利区以外区域开洞时,随着开洞直径的增大,柱壳抗风稳定承载力基本保持不变。 展开更多

关键词 结构工程 薄壁圆柱壳稳定性 非线性有限元 开洞 风荷载

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