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I-deas CAD 和 CAE 功能简介  

2010-07-22 16:48:12|  分类: I-deas 资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    摘自 EDS 《 I-DEAS 掌控全程 胜券在握 》

I-deas CAD 和 CAE 功能简介 - htbbzzg - htbbzzg的博客

  

I-DEAS? 提供了一个可升级的、基于特征的变量化实体造型解决方案,它能在您现有预算的基础上最大程度地满足协同的需求。I-DEAS?  软件是一个高性能的三维设计系统,它的产品绘图模块(Drafting)可作为一个三维实体模型标注工具或者独立运行的二维绘图环境。它能与自由曲面构造及检测解决方案 ImagewareTM 进行无缝的集成。

使用 I-DEAS?,您的设计团队可以并行工作。根据主模型生成装配、二维绘图、仿真和数控机床代码。I-DEAS? 还提供并行相关性。这就意味着,设计师可以向团队中负责出图、生成装配或生成刀具轨迹的人员提供设计的早期样本,将设计概念尽早转换成实体模型。I-DEAS? 获奖的 VGXTM 技术,使您的操作变得更加简单。

 

CAD 部分

一、 核心造型(Core Master Modeler)

       I-DEAS? 核心造型模块是一个高性能的三维设计系统,并且它是 I-DEAS? 其它应用模块的基础和核心。您可以利用由它产生的几何模型,方便地进行有限元分析、二维绘图和加工等处理。您可以把用户界面和菜单调整到最容易学习和使用的环境来进行复杂机械零件的设计。基于特征的变量化实体造型系统可以帮助您轻而易举地创建几何模型,而且非常容易地进行修改。依据几何模型您能自动删除隐藏线、直接计算零件的物理属性,以及对零件进行精确的几何定义。

无论是单个模块还是成组应用都是以 Core Master Modeler 为核心来运行。这种先进的核心式体系结构决定了它必然是以主模型(Master Modeler)为单一数据库,并且所有模块之间的数据全部并行关联。

1)  采用高度集成的图形用户界面,具有命令条目少,层次浅的特点。并在 Windows NT/2000 平台上采用 Windows 风格界面。

2)  完全一体化的变量化设计环境。支持统一环境的线框、曲面和实体造型。

3)  先进的超变量几何(VGX—Variational Geometry eXtended)技术。可进行全几何约束的参数化设计,以及部分几何与工程约束的自由创新设计。

a.  VGX 技术贯穿与二维草图设计、三维零件及装配设计、有限元分析、模具及模架库设计的全过程。

b.  提供变量化草绘、建立变量方程、设计变量特征。 

c.  可以动态拖动截面的方式来拉伸和旋转生成实体,动态显示拉伸长度(旋转角度),自动捕捉三维约束。

d.  直接修改与基于设计历程修改相结合。可随时修改或删除原约束、建立新约束;与设计顺序无关的设计尺寸及约束定义可以直接施加于二维及三维几何。支持欠约束条件下的创新设计。

e.  独创的集产品几何信息(变量特征、设计历程、工程约束方程)、工艺信息(尺寸、坐标系、公差配合、形位公差、材料及物理属性)和加工工艺信息等为一体的完整的信息主模型。

f.  基于独创的动态引导器(Dynamic Navigator)和动态图表的最易学易用的界面,可随时捕捉设计者意图。它操作简单直观,并可引导设计过程。

g.  基于特征的设计。提供特征库(预定义特征和用户自定义特征)、特征操作和特征管理(在同一个表格下进行历程树浏览、特征重排序、特征插入、特征删除、特征抑制等)能力。

h.  与自由曲面构造及检测工具解决方案 ImagewareTM 无缝集成。

 

二、基本特征操作

1.  拉伸。将截面沿指定方向拉伸生成实体或曲面,还可以同时增加各个方向的拔模角,可以在拉伸同时扭曲截面。

2.  旋转。将截面沿指定轴旋转生成实体,还可以控制半径和轴向的改变来生成扭簧类零件(改变半径)、弹簧类零件(改变轴向尺寸)及锥形弹簧类零件(二者结合)。

3.   扫掠。将截面沿指定轨迹扫掠,截面可以是开口的或闭口的,平面的或 3D 的。扫掠截面主法向可以沿轨迹线切向、固定方向或由指定引导面来控制。

4.   放样。将一组曲线顺序连接构成曲面或实体。 

5.  其它特征操作

a.   特征阵列。按指定方式(矩形或圆形)进行特征阵列。可以用表格来控制消隐位置及各个排布特征处的间距。

b.  拔模。智能的处理拔模角工具可以根据设计意图自动处理有干涉位置,可以突破拓扑逻辑变化,吸收小的几何特征。

c.   倒角。支持角度调整。

d.   倒圆角。智能的倒圆角工具支持固定半径和变半径倒角,可自动适应边界变化,可自动适应边界变化,可对角点、边进行倒角,也可以对边与面、面与面之间进行倒角等。

 

三、产品装配(Assembly Set)   

   I-DEAS? 产品装配允许您在一个多用户的环境中对大机构进行装配、设计和管理。它简便易用易学的界面能够帮助用户大大缩短设计时间,并且提高产品的设计质量。I-DEAS? 产品装配支持遵从自顶向下及自底而上的设计步骤。它帮助您为产品创建一个由成百个零件构成的,包含很多装配层次的逻辑装配结构。这样,设计者就能从几乎只有很少装配零件甚至空白开始,创造出能代表整个产品开发队伍成果的产品。I-DEAS?提供配置、设计和管理大型机械装配体的多用户并行工作环境。

1)  支持大尺寸、无限数量零件和多层次超大装配结构。基于表格的层次定义,可直观地显示装配逻辑关系。表格操作与屏幕显示相关、同步。装配体具有灵活的删除、增加、替换功能。利用零件名、零件号、版本、注释等可以搜索追踪各个零件。

2)    基于变量化技术的零部件定位方式和约束关系。部件的修改会自动影响其它相关零部件,并相应变化。装配的自由度状态可动态、实时地显示。

3)    支持团队环境中自顶向下及自底向上的设计。可以在装配的环境下进行零件的细化设计,可以修改零件尺寸、特征参数及设计新零件,可以参考零件进行新设计。

4) 设计评估。含干涉检查和间距检查、运动学和动力学仿真及分析、装配体误差分析、物性计算:面积、体积、质量、惯性矩、质心、惯性轴、主惯性矩等。

5) 自动生成BOM表。用户可自定义BOM格式。

6) 相关拷贝功能。可用于模具设计及处理历史数据等。

7) 支持动画仿真、爆炸图。

8) 可以按照零件的设计阵列特征生成相关的装配零件排布。

 

四、曲面设计(Surfacing Set)

I-DEAS? 曲面设计是高级的曲面设计系统,是对造型能力的补充。它帮助您快速而又简捷地产生复杂雕塑曲面。I-DEAS? 曲面设计提供了一组丰富的曲线和曲面的创建和修改工具,诸如扫掠、放样等曲面操作,以便您控制曲面的局部或全部。您不仅可以方便地生成曲面的形状,而且一旦几何体之间的联系发生变化,比如曲面相切等要素,您也可以方便地修改。高级的曲面处理可以帮助您删除曲面局部缺陷从而得到完美的自由曲面。I-DEAS? 的曲面设计是基于 NURBS 的复杂雕塑曲面设计系统。其特点有: 

1)双精度NURBS的多种精确曲面造型方法,并与线框、实体完全集成。多种曲面造型方法包括:

    a.  变量曲面特征、模压及凸台结构可快速生成,并保证按指定要求进行结构过渡。

    b.  变量扫掠。支持多轨迹扫描、变半经过渡面及尺寸驱动的自由曲面,轨迹线可以不相切。

    c.   边界曲面。自动缝补高质量面片。

    d.   曲面偏置、曲面裁剪、曲面拟合、曲面缝补等高级曲面技术。

    e.   可按控制点对曲面进行自由形状更改。

2)强大的曲面分析工具。分析曲面上任意处曲率、切矢等相关参数,检查曲面之间的连续情况。

3)可以与自由曲面工具ImagewareTM动态地结合使用,通过ImagewareTM产生高质量的 Class 1和Class 2曲面,传输到I-DEAS?软件中可生成实体,并且保持相关性。

 

五、产品绘图 (Master Drafting)

   I-DEAS?  产品绘图用以下两种基本方法产生机械零件图纸: 

1 将由 I-DEAS? 造型产生的三维零件转换成二维工程图;

2  作为一个高性能的二维详细设计系统独立运行。

它使用具有用户交互式的风格的动态引导器,从而使操作更加快捷。由三维建模直接可以得到二维视图,并且快速自动产生剖面视图、局部放大视图等等,并且二维图纸和三维模型有相关性,二维图纸同样也是属于数据管理系统的一部分。高效的产品绘图系统支持中文注释。

1)与 I-DEAS? 的 Master Modeler、Master Surface 或 Master Assembly 等设计模块集成, 将三维主模型信息转为各种二维工程图,并可向三维模型上添加设计细节。三维与二维双向信息相关。

2)独立且强大的二维绘图环境。支持变量化二维绘图和二维概念设计。

3)支持多种尺寸与公差标准及双向数据转换。内嵌与 AutoCAD 的 DXF 接口和 IGES 接口。同时还可以提供很多种专用接口,如 DWG 接口、CADAM 接口等。

4)自动生成产品 BOM 表,并标注装配序号,同时还可生成工程图的管理。

 

六、CAD 产品应用方案(Application Products)

I-DEAS? 三维标注(I-DEAS? Master Notation)

I-DEAS? 三维标注系统用于对由 I-DEAS? 造型或装配产生的模型进行三维标注。作为一个三维文档编制的工具,它可以被应用于以下两个基本方面:

a.   在概念设计阶段,制作实体模型的三维文档,此时不需要产生图纸;

b.   为I-DEAS?实体模型编制文档,并为快速产生图纸做准备。

从实体造型到装配,I-DEAS? 三维标注提供了一整套标注工具,包括几何尺寸、公差、基准符号、表面粗糙度符号、焊接符号、测量定位符号、检测符号还包括各种视图的定义、用户的技术要求等等,并且和二维图纸有相关性。

 

七、I-DEAS? 钣金设计 (I-DEAS? Sheet Metal)

使用 I-DEAS? 核心造型的变量化实体模型技术,钣金设计能自动地把用户自定义的折弯、应力释放槽和收缩公差等特征集成到 I-DEAS? 造型中,这样使您能快速地设计和评估钣金零件。钣金特征库中包括冲孔、凸台等特征,并且您能够根据需要加入自定义的特征,从而根据您的设计意图得到最终的钣金件。钣金件能被展开,产生与零件全相关的二维图纸,进而能在加工模组中生成数控刀具路径。这样与设计、二维出图、加工全面集成的能力可以显著地缩短钣金零件的设计流程。

a.   支持各种常规的折弯、冲孔等钣金特征。

b.   支持由实体展开或由钣金组合两种模式生成钣金零件。

c.   自动对模型施加弯曲度、应力释放和收缩补偿等条件。用户可以修改缺省值。

d.   提供标准钣金特征库和钣金零件库。用于处理特殊类型或不可展开的钣金件。

e.   自动转换折弯与展开状态,并协调两种状态下的设计细节及与装配件的还原关系。

f.   自动生成折弯和展开状态的工程图。

 

八、I-DEAS? 电缆布线设计 (I-DEAS? Harness Design )

    I-DEAS? 电缆布线设计中包含有诸如创建电缆线、线束、活接头等基于路径变化的实体的全面功能。I-DEAS? 电缆布线设计具有专业化的设计电缆、安排布线方式、创建文档的能力。它允许您在 I-DEAS? 的装配环境下设计与管理电缆布线,而不需要等待电缆线的物理原型生成。

a.   提供装配环境下电缆线束的布线设计与管理。  

b.   可以按指定方向走线,自动计算允许的折弯半径。

c.   变量化形状设计。便于快速进行定位器之间的线束定位,自动计算线束直径和电缆长度。

d.   自动检查缆线的干涉、优化长度、布置线束路径。

e.   实时渲染显示和动态修正布线。

 

九、I-DEAS? 机构设计(I-DEAS? Mechanism Design)

 I-DEAS? 机构设计可集成地分析带有复杂运动副的机构运动。利用 I-DEAS? 装配产生的装配体、运动约束副和接触区域,根据初始运动条件,解算出运动结果。使用了内嵌的 ADAMS 动态解算器,它帮助您从最初的概念设计阶段就 了解机构的运动情况,包括机构的位置、速度和加速度。让您做出更多的选择,从而得到更好的,更精确的设计结果。

a.   模拟机构的复杂运动,并进行运动学分析。计算出相对位置、速度和加速度。

b.   支持各种常规传动副。铰接副、圆柱副、轴向移动副、平面副、球铰副、万向结副、齿轮副、螺旋副和齿轮齿条副等。

c.   支持各种力或位移的边界初始条件。其中包括共点、共线、共面和相切等。

d.   支持弹簧、阻尼等约束条件。

e.   系统可进行动力学分析以及在外力作用下的机构动力学响应分析。

f.   与ADAMS软件的专用接口。  

 

CAE 部分 

I-DEAS? CAE 工具通过在产品开发早期阶段仿真全部产品性能来引导设计,提高产品质量,验证并优化细节设计,最大程度地减少重复制作物理样机的次数,同时降低后续加工的反复次数,识别造成现有产品质量问题的原因,制定交易计划,在产品价格和性能之间取得最佳平衡。

一、仿真模型构造(Simulation Modeling Set)

集成环境中的有限元模型和结果可视化工具,直接利用 I-DEAS? 零件主模型或装配,或其它 CAD 系统输入的模型,快速地建立数字化产品仿真模型。仿真模型和设计模型具有相关性。主要技术特点如下: 

1.  几何处理相关性

a.   利用特征定义、几何特征抑制、中曲面提取和装配等工具直接处理抽象几何模型,简化前处理的工作量。

b.   载荷、约束、接触等边界条件可以直接定义于几何。载荷单位制可选,并支持自动转换。 

 

2.  网格划分

a.   支持自由网格和映射网格,并且二者可结合使用。最新的Delaunay算法,可以更快地得到更高质量的单元。

b.   网格智能根据几何结构自适应剖分,局部网格密度也可自行定义。

c.   区域网格划分(Section Mesh)的方法用于处理复杂的几何(包括从其它 CAD 软件输入的有缺陷、无法缝补的几何)。支持 STL 格式数据直接生成区域,还可以通过已有单元生成新的区域。

d.   自动生成网格时,模型可以同时采用六面体和四面体单元,六面体网格向四面体网格过渡,过渡面节点自动施加约束。

e.   拉伸、旋转、拷贝、镜像、蒙盖和投影等多种直接网格和灵活的手工网格建立工具。

f.   智能的网格质量检查、网格优化和模型确认工具,强大的单元直接修改方法,用户可以便捷地改变单元的节点位置和各种属性。

 

3.  单元支持

a.   支持梁单元,可以计算物性,结果处理时还可以优化梁截面。

b.   支持 P 单元和H单元,对于大的装配结构还可以采用超单元来模拟连接部位,支持多达87种类型的单元,边界条件也可定义在几何或节点上。

 

4.  材料库系统

  以表格方式为界面,可以方便地定义用于分析的材料,包含性质变化的材料。系统支持定制材料库。

 

5.  智能管理

a.   支持用户使用组管理模型,使组内要素作为整体进行各种前/后处理。系统提供智能的组要素生成工具。

b.   智能的显示控制器,可以通过表格控制显示要素。

lc.   可以进行装配的有限元分析,装配可以直接调用零件的有限元模型,并保持变化相关。

 

6.  可视化

  可视化后处理中可直观地看到 XY/XYZ 图、等值线图、准则图、矢量图和立体切片等。多种结果的提取和派生工具用于生成分析报告。支持可视化的实时探针显示方式。

 

7.  接口

具有与 MSC/NX NASTRAN、ANSYS、ABAQUS 和 MARC 等 20 多个专业有限元分析软件的接口。

 

8.  仿真解算(Simulation Solution Set)

有限元解算器,包括结构的线性静态分析和结构模态分析、热传递分析和流动分析以及结构优化分析。可以采用批处理的方式进行解算。

提供多种收敛准则定义和解算选项控制,如模型解算占用的空间和时间预估,结构刚度矩阵文件控制。用户通过解算过程图形监控解算过程,允许终止解算。

1) 解算器,稀疏矩阵解算和迭代解算方法。解算器能自动进行半带宽优化来减少计算时间,并自动避免刚度矩阵奇异。

2) 自适应分析,可以根据单元的应变、变形能或变形能误差自动调整网格密度,以达到指定的精度。

3) P 单元分析,以自动增加阶次的方法提高精度,具有自适应阶次和一致性增加阶次的方法。

4) 线形屈曲分析,预估结构屈曲失稳的载荷。

5) 接触分析,泛函数有限元接触分析支持光滑表面的接触和具有库仑摩擦表面的弹性接触,支持线形静态分析、P单元分析和非线性静态分析类型,得到接触压力和接触应力分布等与接触有关的结果。

6) 结构模态分析,包括 Guyan 凝缩、SVI 和 Lanczos 方法,结果包括结构的模态和振型。

7) 导热分析,可以计算稳态传导和对流温度场分布,材料性质和边界条件可以随温度而变化。

8) 流动分析,通过有限元模型计算无粘无旋的不可压的定常流场,结果包括:流体速度、压力和压力损失系数。

9) 优化分析,可以按照几何参数优化设计变量的结构并进行参数灵敏度分析(含物性和材料)。

a.  指定设计约束规则,如应力、应变条件或重量,进行基于几何的尺寸优化和应力优化。

b.  自适应法。根据给定目标,以目标值的比例变化进行计算。

c.  灵敏度分析可以研究尺寸对结构力学行为的影响程度。

d.  优化分析还可以对模态进行优化。

10) 批处理求解。支持基于文件的批处理求解,并用于在指定时间求解。

 

9.  仿真解算的广泛应用

非线性求解器 (Model Solution Non-Linear).

支持几何非线性、材料非线性、弹塑性及综合非线性分析,利用 Newton-Raphson 方法求解非线性方程组。

a.   材料库使用应变和应力的对应数据来表示材料的非线性特性。

b.   支持 Von Mises 屈服准则,各向同性硬化和 Prager 、Ziegler-Prager 等多种运动硬化和综合硬化准则。

c.   支持大变形非线性屈曲和后屈曲分析,蠕变分析有多种蠕变模型可供选择。

d.   自适应加载控制,多种时间步长积分方式。

e.   能量、应力/应变、位移等多种收敛准则。

 

10.  变量化分析(Variational Analysis)

变量化分析使仿真在设计初期介入设计过程,利用单一模型进行广泛的设计研究。通过一次网格划分和解算,生成手册式结果,得到多种可对比的方案。

a.   分析驱动的设计与产品优化使设计工程师可以对比多种设计方案。

b.   支持线性静态分析和模态分析,在产品设计的初期保证产品的结构性能。

c.   设计变量包括几何、材料特性或是单元,使设计工程师可以评估结构尺寸或材料变化对产品性能的影响。

d.   设计变化灵敏度分析使设计工程师可以考察产品尺寸变化对产品性能的影响。

e.   利用产生的设计曲线族和手册式结果进行最佳方案选择。

f.     利用结果可视化工具VA Viewer进行设计评估。

 

11.  动力响应分析 (Response Analysis)

响应分析用来研究结构在静态、瞬态、谐波和随机等激励下的受迫响应,模态可以来自结构分析或测试。

a.   输入和输出、支持方程、文件的直接输入等,或从I-DEAS?  UNV 文件、MTS 时间历程文件、MTS RPCIII 文件和 DAC 文件输入/输出数据。

b.   激励方式支持力(分布力、节点力)、受迫运动(位移、速度和加速度)、冲击、旋转力和质量不平衡等。

c.   跌落分析,有针对跌落分析的专门选项来自动设定与跌落分析相关的各项参数。

d.   分析类型,时变静态激励下的响应分析(线性叠加法)瞬态响应分析、频率响应分析、随机响应分析和响应谱分析,支持地震响应分析。

e.   结果,包括位移、速度、加速度、反力、单元力、应力和应变响应函数。

 

12.  复合材料铺层设计 (Laminate Composites)

对复合铺层材料结构进行高效的设计和评估。

a.   层片特性定义,多种微力学模型。

b.   复合层结构的特性定义。

c.   各种载荷分析。

d.   复合层压结构映射于有限元模型的多种位置方式。

 

13.  注塑冷却顾问(Part Advisor)

注塑过程顾问系统。简单实用,直接对 STL 格式进行计算,只要定义零件的材料和模具特性以及浇注口,就可以模拟浇注模具过程中塑料流动。可优化零件与模具的设计,以达到质量、成本和时间的最优平衡。

a.   注塑填充分析。

b.   熔合缝的位置。

c.   注塑冷却分析。

d.   辅助浇口和冷却回路设计。

e.   提供完整的材料数据库。

 

14.  机构仿真(Mechanism Simulation)

分析机构在外力作用下的运动和受力。包含机构运动(Mechanism Design)的全部功能。

a.   静态和瞬态机构行为。

b.   完整的机构运动副和联结定义、几何约束定义可以通过装配约束自动生成零件之间的运动副。

c.   运动学分析。计算相对位置、速度和加速度。

d.   高级刚体动力学分析(含外力作用下的瞬态运动、平衡趋向运动、接触与碰撞、重力效应分析等复杂问题)。接触的控制,可以设定接触刚度、阻尼、力系数和补偿系数。

e.   机构运动动画模拟,结果图形化显示。

f.   可把力、力矩、位移、速度和加速度传递到 I-DEAS? 结构分析中。

g.   ADAMS 输出接口。也可以利用 ADAMS 的后处理工具来显示运动状况。

 

15.  产品寿命预测(Durability)

预测静态载荷下产品的材料强度和疲劳安全的工具。

a.   直接利用线性或非线性分析的应力结果。

b.   交变静态载荷的疲劳分析。

c.   强度和疲劳安全的优化设计(材料、物性和零件几何尺寸)。

 

16.  高级产品寿命预测(Advanced Durability)

         预测静态或瞬态载荷下产品的产品寿命和疲劳破坏,包含产品寿命预测的全部功能。

a.   静疲劳分析(如发动机的结构/热疲劳)和动疲劳分析(如车身疲劳)。

b.   可以进行多种工况的叠加,也可以对不同载荷进行叠加,例如,力载荷和热载荷。

c.   载荷可以来自分析或测试。

d.   疲劳 S-N 曲线定义。

e.   多种疲劳算法。

f.   测试/分析相关性研究。

g.   数据处理工具。

 

17.  电子系统冷却仿真 (ESC Electronic System Cooling)

电子系统的三维热/流动分析。I-DEAS? 集成环境中的电子系统可靠性分析工具,仿真可直接在 CAD 模型上分析单元件、多芯片组、散热片、PCB、功率模组或完整系统的热/流动行为,含 PCB Modeler 和 ECAD 接口。用于优化元器件的位置,预测风扇运行,评估自然对流和强制对流的冷却效果,设置风扇和通风口的位置与尺寸,优化散热片的形状和尺寸等。

a.   应用有限单元体积控制技术。

b.   风扇、通风口、多孔隔板、流动障碍、分布阻尼和对称面等流动边界。

c.   多种对流表面的建模方式。

d.   温度、单元热、热通量、生成热、对流和辐射等热边界。

e.   PEXMesh 和 DxMesh 技术自动连接不连续的流体网格。

f.   热耦合技术在不连接、不匹配或不相似的结构网格之间建立热通路。

g.   风扇库、散热片结构构造。可以建立常用组件库。

h.   求解稳态或瞬态过程。流动和热计算并行进行。

i.   模拟结果可用 3D 矢量、粒子路径、轮廓、准则等图形、表格或报告的形式给出。

 

18. 瞬态传热仿真 (TMG)

MAYA 公司开发的通用的复杂热问题的快速解决方案。与 I-DEAS? 及 Femap? 完全集成,可直接使用有限元模型。

a.   使用先进的有限差分控制体技术。

b.   可以解决传导、幅射、自然或强制对流,管流冷却和相位变化等传热问题。

c.   支持实体、壳、梁单元和任意网格形状。

d.   支持随温度变化的材料及各向异性材料。

e.   采用角系数计算辐射传热,可模拟漫反射、镜面反射和透射。

f.   热耦合技术在不连接、不匹配或不相似的网格之间建立热通路。

g.   强大的航天器轨道热效应分析。包含轨道环境热载、轨道和姿态模型构造及航天器自转等。

h.   共轭梯度求解器运用多种控制方法和运行选项进行稳态或瞬态热分析。

热分析结果直接用于结构应力分析。 

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