ANSYS 15.0有限元分析从入门到精通

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刘浩 等 著,CAE应用联盟 编
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  • ANSYS
  • 有限元
  • FEA
  • 结构力学
  • 数值分析
  • 工程仿真
  • 机械设计
  • 材料力学
  • 入门
  • 教程
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111479154
版次:1
商品编码:11561424
品牌:机工出版
包装:平装
丛书名: CAD/CAM/CAE 工程应用丛书
开本:16开
出版时间:2014-10-01
用纸:胶版纸
页数:524
附件:DVD光盘
附件数量:1

具体描述

编辑推荐

  

★作者具有丰富的实际工作经验,出版过多本畅销书。

★书中所有案例均经过作者的精挑细选,均为实际工作中常用且经常出错的典型案例。让读者的学习事半功倍。

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内容简介

  

  《ANSYS 15.0有限元分析从入门到精通》主要介绍了ANSYS的操作命令及其在工程结构数值分析中的使用方法和技巧。全书分基础介绍和实际工程应用两个层次讲述了ANSYS软件的使用,其工程背景深厚,内容丰富,讲解详尽,内容安排由浅入深,适用于不同层次的ANSYS用户。全书共分三篇,第一篇基础知识篇内容内容包括ANSYS背景知识介绍,几何建模技术与技巧,网格划分技术,加载与求解技术,通用与时间后处理技术以及ANSYS参数化设计语言专题知识。第二篇机械工程应用实例篇,依托机械工程中常见的实例,按照不同的分析方式,分层次分类别的进行了详尽的操作演示与方法教学。第三篇土木工程实例篇,则根据土木工程中的不同问题种类,选取相关领域内的具代表性工程问题为实例,进行建模及加载求解,并以工程中的常用技术控制指标为依据,进行后处理分析。本书适用于高等院校机械工程与土木工程等相关专业的高年级本科生、研究生作为参考教材,也可供上述专业的工程技术人员作为参考使用。
  

目录

出版说明
前言
第1篇 基础知识篇

第1章 绪论
1.1 有限单元法概述
1.1.1 有限元法历史
1.1.2 有限元法的基本概念
1.2 ANSYS 15.0基本操作
1.2.1 ANSYS 15.0的启动与退出
1.2.2 ANSYS 15.0操作界面
1.2.3 ANSYS 15.0文件管理
1.2.4 ANSYS 15.0有限元分析
流程
1.3 本章小结
第2章 建立模型
2.1 建模前知识准备
2.1.1 量纲问题
2.1.2 坐标系问题
2.2 自底向上建模
2.2.1 模型尺寸及相关参数
2.2.2 建模过程
2.3 自顶向下建模
2.3.1 相关参数
2.3.2 建模过程
2.3.3 布尔运算常用命令
2.4 直接建立有限元模型
2.4.1 节点的生成
2.4.2 单元的生成
2.5 一些快速建模命令
2.5.1 复制命令
2.5.2 镜像命令
2.5.3 对象的选择与删除
2.6 CAD几何模型导入
2.7 本章小结
第3章 单元与单元的控制
3.1 ANSYS单元介绍
3.1.1 结构单元
3.1.2 热单元
3.1.3 电磁单元
3.1.4 耦合场单元
3.1.5 流体单元
3.2 单元属性的设置
3.2.1 单元类型(TYPE)
3.2.2 实常数(REAL)
3.2.3 材料特性(MAT)
3.2.4 截面特性设置
(SECTION)
3.3 本章小结
第4章 网格划分
4.1 网格的控制
4.1.1 智能网格划分
4.1.2 全局单元尺寸控制
4.1.3 默认单元尺寸控制
4.1.4 关键点尺寸控制
4.1.5 线尺寸控制
4.1.6 面尺寸控制
4.2 简单网格划分实例
4.2.1 几何模型的导入
4.2.2 定义单元属性
4.2.3 网格的控制
4.2.4 网格的清除
4.2.5 局部网格
4.3 通过拉伸生成网格
4.4 映射网格划分Mapped
4.4.1 多边形面的映射网格划分
4.4.2 多面体的映射网格划分
4.5 扫掠网格划分Sweep
4.5.1 体扫掠基本知识
(Sweep)
4.5.2 体扫掠的操作步骤与使用
条件
4.6 本章小结
第5章 模型加载及求解分析
5.1 加载的基础知识
5.1.1 荷载的种类
5.1.2 荷载步
5.1.3 加载方式类型及特点
5.2 施加约束
5.2.1 在关键点(或节点)上
加载位移约束
5.2.2 在线(或面)上加载位移
约束
5.2.3 耦合
5.2.4 约束方程
5.3 施加荷载
5.3.1 集中荷载
5.3.2 分布荷载
5.3.3 体荷载
5.3.4 惯性荷载
5.3.5 耦合场荷载
5.3.6 轴对称荷载与反作用力
5.3.7 初应力荷载
5.3.8 由表型数组定义荷载
5.3.9 荷载显示与控制
5.4 设定分析类型与求解方法
5.4.1 分析类型设置
5.4.2 分析基本选项设置
5.5 荷载步文件法
5.5.1 荷载步文件的建立法
5.5.2 荷载步文件法求解
5.5.3 荷载步文件的查看或修改、
删除
5.6 本章小结
第6章 求解与后处理
6.1 通用后处理
6.1.1 读入结果文件
6.1.2 分析结果的绘图显示
6.1.3 结果查看器
6.1.4 分析结果的列表显示
6.1.5 结果的运算处理
6.1.6 旋转结果到不同的
坐标系
6.1.7 荷载工况
6.2 时间历程后处理
6.2.1 时间历程后处理窗口
介绍
6.2.2 定义变量
6.2.3 变量运算
6.2.4 变量与数组
6.2.5 变量的显示
6.3 本章小结
第7章 参数化设计语言
7.1 参数化设计语言基础知识
7.1.1 APDL语言的输入
7.1.2 APDL语言的参数
7.1.3 APDL语言的流程控制
7.1.4 宏文件
7.1.5 函数、运算符以及常用
控制命令
7.2 APDL命令流应用详解
7.2.1 模型的建立
7.2.2 网格划分
7.2.3 边界条件
7.2.4 求解
7.3 本章小结

第2篇 机械工程应用篇

第8章 机械结构基础分析
8.1 基础知识
8.2 螺栓强度分析
8.2.1 建立模型
8.2.2 定义单元与材料
8.2.3 定义边界条件
8.2.4 求解与后处理
8.3 起重机结构分析
8.3.1 问题描述
8.3.2 设置分析环境
8.3.3 定义单元与材料属性
8.3.4 建立有限元模型
8.3.5 施加边界条件
8.3.6 求解
8.3.7 显示变形图
8.3.8 显示结果云图
8.3.9 查看矢量图
8.3.10 查看支座反力
8.3.11 查看轴力
8.3.12 查询E点的挠度
8.4 模型简化方法实例
8.4.1 设置分析环境
8.4.2 定义单元与材料
8.4.3 建立模型
8.4.4 加载及求解
8.4.5 后处理
8.5 本章小结
第9章 加工过程仿真分析
9.1 热力学基础知识
9.1.1 符号与单位
9.1.2 传热学经典理论回顾
9.1.3 热传递的方式
9.1.4 线性与非线性
9.1.5 边界条件、初始条件
9.1.6 热分析误差估计
9.2 焊接过程仿真
9.2.1 概述
9.2.2 分析过程
9.3 铸造过程仿真
9.3.1 概述
9.3.2 分析过程
9.4 热-结构耦合问题
9.4.1 概述
9.4.2 分析过程
9.5 本章小结
第10章 装配与复合材料分析
10.1 非线性问题概述
10.1.1 非线性分析基础知识
10.1.2 非线性问题的分类
10.1.3 非线性分析的收敛
问题
10.2 螺栓联接件的接触分析
10.2.1 实例背景
10.2.2 分析过程
10.3 复合材料分析
10.3.1 概述
10.3.2 复合材料梁的分析
10.4 大变形问题
10.4.1 问题描述
10.4.2 分析过程
10.5 本章小结
第11章 锤击法施工仿真分析
11.1 ANSYS显式动态功能
模块简介
11.1.1 显式动态分析的流程
11.1.2 显式动态单元
11.1.3 显式动态分析建模
11.1.4 显式动态分析的边界
条件
11.1.5 显式动态分析求解
11.1.6 显式动态接触分析
11.1.7 显式动态分析的材料
模型
11.1.8 显式动态分析中的
刚体
11.1.9 显式动态分析后处理
11.1.10 跌落测试模块
11.2 锤击法施工分析实例
11.2.1 问题背景
11.2.2 分析过程
11.3 本章小结
第12章 起重机综合分析
12.1 实例背景
12.2 分析过程
12.2.1 静力学分析
12.2.2 瞬态动力学分析
12.2.3 模态分析
12.3 本章小结

第3篇 土木工程应用篇

第13章 钢筋混凝土基本问题分析
13.1 钢筋混凝土板
13.1.1 问题简述
13.1.2 前处理
13.1.3 加载及求解
13.1.4 后处理
13.2 混凝土开裂
13.2.1 混凝土的裂缝模型
13.2.2 分析中用到的概念
13.2.3 问题描述
13.2.4 前处理
13.2.5 加载及求解
13.2.6 计算结果分析
13.3 预应力钢筋混凝土
13.3.1 预应力在ANSYS中的
实现
13.3.2 问题描述
13.3.3 前处理
13.3.4 加载及求解
13.3.5 后处理
13.4 本章小结
第14章 钢结构及钢筋混凝土结构
分析
14.1 钢结构排架受力分析
14.1.1 钢材特点
14.1.2 问题简述
14.1.3 前处理
14.1.4 加载及求解
14.1.5 后处理
14.2 钢筋混凝土框架结构简单
分析
14.2.1 问题简述
14.2.2 前处理
14.2.3 求解
14.2.4 后处理
14.3 本章小结
第15章 膜结构及网壳结构分析
15.1 膜结构
15.1.1 相关知识简介
15.1.2 问题简述
15.1.3 前处理
15.1.4 施加约束及荷载
15.1.5 找形分析
15.2 空间单层网壳
15.2.1 网壳分类及简介
15.2.2 问题简述
15.2.3 参数设置
15.2.4 建模
15.2.5 特征屈曲分析
15.2.6 非线性分析
15.3 本章小结
第16章 基础工程分析
16.1 房屋刚性独立基础
16.1.1 独立基础
16.1.2 问题简述
16.1.3 前处理
16.1.4 加载及求解
16.1.5 后处理
16.2 考虑接触单元桩基分析
16.2.1 问题简述
16.2.2 单元及材料属性设定
16.2.3 建模
16.2.4 加载及求解
16.2.5 后处理
16.3 本章小结
第17章 桥梁工程实例分析
17.1 钢桁架桥
17.1.1 问题简述
17.1.2 前处理
17.1.3 加载及求解
17.1.4 一般后处理
17.2 大跨度悬索桥
17.2.1 悬索桥背景简介
17.2.2 问题简述
17.2.3 单元及材料参数
17.2.4 建模
17.2.5 找形分析
17.2.6 施工过程模拟
17.2.7 悬索桥全结构静力
分析
17.2.8 悬索桥的地震动力
响应
17.3 本章小结
第18章 隧道工程实例分析
18.1 山体隧道开挖
18.1.1 隧道开挖问题
18.1.2 问题简述
18.1.3 前处理
18.1.4 求解选项及边界条件
设置
18.1.5 基于单元生死的开挖过程
求解
18.1.6 后处理
18.2 地铁站台的地震响应
分析
18.2.1 相关知识
18.2.2 问题简述
18.2.3 前处理
18.2.4 加载及求解
18.2.5 一般后处理
18.2.6 时间历程后处理
18.3 本章小结
参考文献


前言/序言

  随着信息技术在各领域的迅速渗透,CAD/CAM/CAE技术已经得到了广泛的应用,从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式,对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。
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  本套丛书立足于基本概念和操作,配以大量具有代表性的实例,并融入了作者丰富的实践经验,使得本丛书内容具有专业性强、操作性强、指导性强的特点,是一套真正具有实用价值的书籍。



精通结构力学仿真的利器:Abaqus 6.14 实用指南 在现代工程设计与科学研究领域,精确而高效的仿真分析已成为不可或缺的关键环节。无论是航空航天、汽车制造,还是土木工程、生物医学,复杂结构的力学行为预测、材料性能评估以及性能优化,都离不开强大的数值仿真工具。Abaqus 6.14 实用指南 正是这样一本为广大工程师、研究人员和学生量身打造的权威著作,旨在引领读者从基础概念出发,逐步掌握这款业界领先的有限元分析软件的强大功能,最终达到精通的境界。 本书并非仅为软件操作手册的堆砌,而是深入剖析了有限元分析的核心理论,并将其与Abaqus 6.14的强大功能有机结合。我们坚信,只有深刻理解“为什么”这样做,才能更好地掌握“如何”操作,并能灵活应对各种实际工程问题。因此,全书在介绍Abaqus 6.14各项功能的同时,始终贯穿着扎实的理论根基,帮助读者建立起坚实的力学仿真知识体系。 从零开始,奠定坚实基础: 本书的首要目标是让初学者能够快速入门。我们从有限元分析的基本原理讲起,清晰地阐述了单元离散、形函数、刚度矩阵、节点力、载荷施加等核心概念。这些基础知识是理解任何有限元软件的关键,对于Abaqus 6.14而言更是如此。我们用通俗易懂的语言,辅以直观的图示,帮助读者快速建立起对有限元方法的直观认识。 紧接着,我们将引导您熟悉Abaqus 6.14的用户界面与基本操作流程。从新建模型、定义几何、划分网格,到定义材料属性、选择单元类型,再到施加载荷、定义边界条件,每一步都经过精心设计,力求清晰明了。本书提供了大量的截图和详细的操作步骤,确保读者能够跟随指导,一步步完成一个完整的分析流程。我们将从最简单的二维结构静态分析入手,让读者在实践中感受Abaqus 6.14的强大威力。 深度探索,掌握核心功能: 随着基础的牢固,本书将逐步深入到Abaqus 6.14更高级、更核心的功能模块。我们将详细讲解不同类型的单元,包括梁单元、壳单元、实体单元等,并探讨它们在不同工程场景下的适用性。材料模型的选择与定义是影响仿真精度的重要因素,本书将系统介绍Abaqus 6.14支持的线弹性、非线性弹塑性、粘弹性、空洞模型等多种材料模型,并提供具体的参数设置指导,帮助读者根据实际材料特性构建准确的本构关系。 在载荷与边界条件的施加方面,我们不仅涵盖了常见的位移、力、压力等载荷,还将深入探讨温度载荷、动载荷、预应力等复杂情况的处理。尤其是在非线性分析中,接触的定义与控制至关重要。本书将详细讲解不同类型的接触(如通用接触、面到面接触、点到面接触等),以及接触参数的设置,如摩擦系数、法向刚度等,帮助读者有效解决接触问题,获得可靠的仿真结果。 精通高级分析,应对复杂挑战: 本书的重点在于帮助读者掌握Abaqus 6.14处理复杂工程问题的能力。我们将深入讲解以下关键领域: 非线性分析: 许多实际工程问题都涉及几何非线性、材料非线性或接触非线性。本书将详细阐述Abaqus 6.14在处理这些非线性问题时的关键设置,包括增量步、收敛标准、荷载比例因子等,并提供丰富的案例分析,指导读者如何构建稳定且准确的非线性分析模型。 动态分析: 从冲击、振动到模态分析,动态仿真在航空航天、汽车安全等领域至关重要。本书将深入介绍瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析以及随机振动分析等,并解释相关的参数设置和结果后处理方法。 热-力耦合分析: 在许多工程应用中,温度变化会对结构力学性能产生显著影响。本书将详细介绍Abaqus 6.14中的热-力耦合分析功能,包括热传导、热膨胀以及两者之间的耦合计算,并提供实例演示。 屈曲与稳定性分析: 结构的稳定性是设计中不可忽视的考量。本书将详细讲解Abaqus 6.14的屈曲分析功能,帮助读者预测结构的临界屈曲载荷,并评估结构的稳定性。 疲劳分析: 材料的疲劳损伤是导致结构失效的重要原因。本书将介绍Abaqus 6.14在疲劳分析方面的基本概念和操作流程,指导读者如何评估结构的疲劳寿命。 案例驱动,学以致用: 理论结合实践是本书的核心教学理念。全书贯穿了大量精心挑选的、具有代表性的工程案例,涵盖了桥梁结构、机械零部件、航空航天部件、生物材料等多个领域。这些案例不仅演示了Abaqus 6.14各项功能的具体应用,更重要的是,它们反映了实际工程问题中遇到的挑战和解决思路。 每个案例都遵循“问题描述—模型建立—仿真分析—结果解读—工程应用”的完整流程,让读者在解决具体问题的过程中,学习和巩固Abaqus 6.14的操作技巧和理论知识。从简单的受力分析,到复杂的动态响应模拟,每个案例都设计得循序渐进,确保读者能够逐步提升难度,自信地应对更复杂的仿真任务。 专业后处理,洞悉仿真结果: 仿真分析的最终目的是获得有价值的信息,并用于工程决策。本书将投入大量篇幅讲解Abaqus 6.14强大的后处理功能。我们将详细介绍各种可视化工具,如应力云图、位移云图、变形动画、场变量显示等,帮助读者直观地理解仿真结果。 同时,本书还将深入讲解如何提取和分析关键的仿真数据,例如最大应力、最大位移、固有频率、应变能密度等,并教授读者如何进行数据导出,以便于进一步的统计分析或与其他软件进行集成。我们将引导读者学习如何根据仿真结果,对设计进行评估、优化,并提出改进建议。 超越软件本身,培养仿真思维: “Abaqus 6.14 实用指南”的最终目标,是帮助读者不仅仅掌握一个工具,而是培养一种科学的、严谨的仿真思维。本书在讲解操作的同时,始终强调对物理现象的深刻理解,对模型简化和假设的合理性分析,以及对仿真结果的准确解读和验证。 通过阅读本书,您将学会如何: 正确选择适合的单元类型和材料模型。 准确施加载荷和边界条件,避免不合理的约束。 理解非线性问题的收敛机制,并采取有效的处理策略。 识别和评估仿真结果的可靠性,避免误判。 将仿真结果与理论分析、实验数据进行对比验证。 基于仿真结果,优化设计并做出合理的工程决策。 适用人群: 本书适合以下人群: 机械、土木、航空航天、汽车、材料、生物医学等工程领域的工程师。 从事结构分析、动力学仿真、热应力分析等工作的技术人员。 高校相关专业的本科生、硕士生和博士生。 对有限元分析和Abaqus软件感兴趣的初学者。 希望深入了解Abaqus 6.14高级功能,提升仿真分析能力的在职人员。 结语: 掌握Abaqus 6.14,就是掌握了洞察复杂结构力学行为的钥匙。Abaqus 6.14 实用指南 将以其详实的理论阐述、丰富的实践案例、清晰的操作指导,成为您通往精通之路的忠实伙伴。翻开本书,开启您的结构力学仿真之旅,让Abaqus 6.14成为您工程设计与科学探索的强大引擎!

用户评价

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收到!我将以一个图书读者的口吻,为你撰写五段风格各异、内容详尽且不包含你图书名称信息的图书评价。每段评价都会力求自然流畅,避免AI痕迹,并用

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这本书的语言风格非常务实,作者仿佛是一位经验丰富的工程师,在你耳边耐心讲解着每一个重要的细节。它不像一些学术著作那样晦涩难懂,而是以一种非常接地气的方式,将复杂的理论知识转化为易于理解的步骤和技巧。我特别喜欢书中关于结果后处理的章节,它详细地讲解了如何通过云图、曲线、表格等多种方式来展示和分析仿真结果,并且指导读者如何从这些结果中提取有用的信息,做出合理的工程判断。书中提供了许多关于如何识别和排除仿真错误的方法,这对于初学者来说是无价的。例如,作者强调了在进行仿真分析时,一定要进行多方面的验证,包括与理论解的对比、与实验数据的对比,以及网格收敛性研究等。这些方法让我能够对仿真结果的准确性更有信心。这本书的图文并茂,使得原本枯燥的理论知识变得生动形象,更容易被理解和记忆。它是一本真正能够帮助读者快速上手并掌握工程仿真技术的实用性书籍。

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进行分隔。 这本关于工程仿真的书籍,给我最大的感受是其严谨的逻辑性和循序渐进的引导。从最基础的概念讲解,到复杂模型的建立与求解,作者都做了非常细致的铺垫。我尤其喜欢书中对每一个步骤的解释,并没有简单地给出操作命令,而是深入剖析了这些操作背后的物理意义和工程背景。比如,在讲解网格划分时,书中花了很大篇幅讨论不同网格类型、网格密度对结果精度的影响,以及如何根据实际问题选择最优的网格策略。这让我不再是机械地复制粘贴,而是真正理解了“为什么”要这样做。此外,书中案例的选择也非常贴合实际工程应用,涵盖了从静力学分析到动力学响应,再到热应力分析等多个领域。每一个案例都从实际问题的提出、模型建立、边界条件施加、求解器设置,再到结果的后处理和分析,都有详尽的步骤说明和图示。这对于初学者来说,无疑是极大的福音,可以帮助他们快速建立起完整的设计分析流程。我曾经在工作中遇到一个结构优化的问题,花了很长时间都找不到突破口,后来翻阅了这本书中的相关章节,借鉴了其中的思路和方法,最终顺利解决了问题。这本书让我深刻体会到,有限元分析不仅仅是软件操作,更是一门与工程实践紧密结合的科学。

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这本书的价值在于它能够让你在短时间内建立起对复杂工程问题分析的基本框架。它的结构安排非常合理,从最基础的单元理论、数值离散方法讲起,然后逐步深入到各种类型的分析(如静态、动态、模态、热分析等)的具体实现。书中对各种分析类型的介绍,不仅仅是罗列参数,而是深入剖析了每种分析背后的物理原理和适用范围。例如,在讲解模态分析时,书中详细解释了固有频率和振型,以及它们与结构共振现象的关系,并给出了如何通过模态分析来避免结构在特定频率下发生灾难性损坏的案例。这一点对于机械工程师来说,非常有指导意义。同时,书中也充分考虑到了读者在实际操作中可能遇到的各种问题,并提供了相应的解决方案和技巧。比如,在进行网格收敛性研究时,书中给出了清晰的步骤和判断标准,避免了盲目增加网格数量而浪费计算资源。这本书让我对有限元分析的应用场景有了更深刻的认识,也让我掌握了解决工程问题的更有效方法。

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这本书给我的感觉就像是一场深入浅出的探索之旅,带领我一步步揭开工程仿真这层神秘的面纱。作者在语言表达上非常生动,很多抽象的概念用通俗易懂的比喻解释清楚,读起来一点都不枯燥。我特别欣赏书中对于理论与实践相结合的 Emphasis。它并没有止步于讲解软件的功能,而是将大量的篇幅用在了如何将工程问题转化为可计算的模型,以及如何解读和评估仿真结果。书中提供的分析思路和方法论,对于我理解和应用有限元分析解决实际问题起到了至关重要的作用。我印象最深的是关于边界条件设置的部分,作者通过多个具体的例子,详细讲解了不同类型的约束和载荷如何精确地施加,以及不当设置可能带来的严重误差。这让我意识到,边界条件的正确性是仿真结果可靠性的基石。在阅读过程中,我尝试着跟着书中的例子进行操作,每一步都得到了清晰的反馈,这极大地增强了我的信心。这本书不仅仅是一本操作手册,更是一本教会我“思考”如何进行工程仿真的宝典。它帮助我从一个“知道怎么点”的用户,逐渐成长为一个“明白为什么这么点”的分析者。

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