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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
BUQUE DE INVESTIGACIN
CURSO : ESTRUCTURAS NAVALES II
PROFESOR : AMAYA FUERTES DAVID
GRUPO B : ESTACIO GMEZ CLINTON
HERRERA CAMPOS JHONATAN
EULER AMANCIO
SECCIN : A
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INTRODUCCION
Para el siguiente trabajo estamos presentando el proyecto de un buque de investigacin,
este buque nace ante la necesidad de ir a explorar distintas zonas que anteriormente no se
conocan, en nuestro caso hablaremos de un buque de investigacin antrtica la cual debe
de soportan una baja de temperatura y adems que cumpla con todos los requerimientos
que debe de cumplir un buque de gobierno. Para las condiciones finales de este buque
debemos de tener en consideracin los requerimientos tcnicos y operativos que la
expedicin debe de tener y asi poder armar un diseo para este buque que sea lo ms
beneficioso posible.
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REQUERIMIENTOS TCNICOS OPERACIONALES:
Son los requisitos con la cual cada tipo de buque debe contar, ya que no se puede asignar
arbitrariamente caractersticas de un tipo de barco a otro as sin ms, sobre todo delimitar las
diferencias con aquellos que cumplan funciones similares como es el caso de la organizacin y
convivencia; se sabe que en los buques de investigacin coexisten dos grupos fundamentales,encargados de todo el aspecto cientfico y analtico; por otra parte estn los militares o el personal
extra que desempea el rol del manejo del buque, dotados del conocimiento tcnico necesario para
mantener en condiciones operativas la nave durante el trayecto del viaje.
Los requisitos indispensables para iniciar el proyecto implican conocer la necesidad a la que est
destinada en esencia para luego sintetizar el proyecto acorde a nuestros requerimientos.
FUNCIONES OPERATIVAS:
Un buque de Investigacin Oceanogrfico, est diseado para efectuar investigacin cientficamultidisciplinar en todos los mares y ocanos del planeta, inclusive la Zonas rticas y Antrticas
durante los veranos boreales y australes respectivamente.
El propsito es la realizacin de estudios geogrficos, geolgicos, climatolgicos y biolgicos en esta
zona, por lo cual cuenta con el equipo y personal calificado necesario para el desarrollo de su labor.
Base cientfica y expediciones: El Per realiza anualmente expediciones cientficas a ese continente.
Mantiene una base de investigacin cientfica, llamada Base Machu Picchu, instalada en la isla Rey
Jorge, en la baha del Almirantazgo. La Base Machu Picchu es una estacin de investigacin cientfica
polar establecida en la Antrtida por el Estado peruano, miembro consultivo del Tratado Antrtico.
En esta base, se desarrollan diversos proyectos cientficos como las investigaciones sobre el krill ysus posibilidades como alternativa para la alimentacin humana, proyectos geolgicos, biolgicos,
hidrogrficos y geofsicos, en el marco del Tratado. Se instal en la base un radar para medir los
vientos en las capas ms altas de la atmsfera. Esto proporciona informacin sobre el deterioro de
la capa de ozono.
Por ser un continente de invalorable importancia estratgica, ecolgica y econmica, el Per tiene
inters en que permanezca como una zona de paz, desmilitarizada y desnuclearizada y que se
preserve su ambiente por su relacin con el clima peruano.
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ARMAS:
Al ser un buque de Investigacin y estar destinado a transitar en un vaivn entre el Per y la
Antrtida la cual es una zona de investigacin de varios pases con fines pacficos, este no cuenta
con una configuracin instalada de armamento, pero si con armas de uso personal por fines de
proteccin.
Firma:
La sociedad de clasificacin ABS nos proporciona la gua para establecer el criterio de aceptacin de
vibraciones a bordo basndose en las vibraciones inducidas por la maquinaria y las inducidas por el
movimiento de la mar. El criterio de aceptacin, para las vibraciones inducidas por la maquinaria,
se indica en trminos de rms (Root Mean Square media cuadrtica) de los valores de aceleracin
ponderados en funcin de la frecuencia, donde el rango de frecuencias va de 0,5 Hz a 80 Hz.
Los criterios de aceptacin para los valores lmites de oscilacin a bordo los cuales pueden producirmareo se indica como valores MSDVz (Motion Sickness Dose Value) en el rango de frecuencias
comprendidos entre 0.1 y 0.5 Hz.
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Los limites en los niveles de vibracin para estructuras locales (elementos estructurales),
adoptando el riesgo de rotura por fatiga son bajos a ello conlleve que a un nivel de 5 Hz son muy
peligrosos para nuestro tipo de embarcacin.
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VELOCIDAD:
La velocidad de los buques de investigacin, mantiene una tendencia constante ya que no importa
en gran medida las dimensiones de estas tal como se puede ver de la lista siguiente:
BUQUE DEINVESTIGACION LOA (m) Lpp (m) B (manga)-m D (puntal)-m T (calado)-m VELOCIDAD(nudos)
NC-704 99.7 88.8 18 7.4 6.5 15
RRS Discovery 99.7 88.8 18 7.4 6.5 15
Hesprides 82.5 77.8 14.3 7.35 4.42 14.7
Miguel Oliver 70 62.7 14.4 8.5 5 15
Sarmiento de Gamboa 70.5 62 15.5 5 4.6 15
ANGELES ALVARIO 47.3 46.7 10.5 7.1 4 13
Ramn Margalef 47.3 46 10.5 7.1 4 13
JANAN RV 42.8 36 10 3.9 3.3 14
En la primera columna se encuentran los nombres de los buques de investigacin de mayor
accesibilidad a informacin, no siendo estas las nicas.
La velocidad destinada al siguiente proyecto se mantendr en un estndar entre 14-15 nudos, esto
por un anlisis de tendencia que se mostrara ms adelante.
DETECCION DEL BUQUE:
Los buques de investigacin estn equipados con sistema acstico destinados a la deteccin de
bancos de pesca, estos sistemas de deteccin y monitorizacin del comportamiento, se pueden
configurar para que se adapten a diferentes artes: arrastre, cerco, palangre y otros.
RANGO Y MISIN:
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La misin de nuestra nave es una investigacin hacia la Antrtida la cual va ha estar dada por un
rango de veintisiete das de navegacin
MEDIO AMBIENTE:
Las condiciones de los buques de investigacin son reguladas por medio de casas clasificadoras,
teniendo en cuenta el tiempo de habitabilidad, la cantidad de personas a bordo y la biodiversidad
que pueda anteponerse en el trayecto del viaje.
Por consiguiente, segn lo estipula la Bureau Veritas los astilleros y armadores buscan minimizar el
ruido y las vibraciones tanto como se pueda en los buques, sobre todo en los de pasaje y los de
investigacinoceanogrfica. Los problemas potenciales deben ser identificados tanto en las etapas
preliminares del diseo y construccin del buque, como del diseo y fabricacin de equipos. Sin
embargo, esto no siempre es posible y es necesario buscar soluciones para buques en servicio.
Tambin hay que cumplir la directiva europea de ruido radiado al mar por los buques (URN) debido
a la mortandad que ocasionan en los mamferos marinos.
Estos buques deben estar clasificados como bues ecolgicos y silenciosos, para garantizar lacomodidad de los tripulantes, esto por los largos periodos de tiempo que estn destinados a pasar
que por lo general van desde un par de meses hasta un semestre completo.
Adems que cuenta con mltiples laboratorios con tecnologa de punta, zonas de esparcimiento y
una planta propulsora disel-elctrico para minimizar el impacto ambiental.
CONFIGURACION DE ARMAMENTO:
Segn lo predicho anteriormente los buques de investigacin son buques de gobierno sinconfiguracin blica, salvo una pequea cantidad de armas para uso y seguridad. Como referencia
se tiene que antes del siglo XXI se destinaba esta pequea cantidad en los de investigacin, mas
ahora ya no se hace eso, dado que como dato tcnico no figura para los buques actuales. A
continuacin las armas que llevaba el BIO-HESPERIDES, buque de investigacin espaola.
ARMAMENTO
1 MG
14 fusiles CETME 7,62mm
7 Pistolas 9mm
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PESOS DEL BUQUE:
PESOS FIJOS: Son los pesos inherentes del propio barco, como son el forro de casco las estructuras,las cubiertas, y las superestructuras; son partes que siempre estarn dentro del buque y las cuales
proporcionan su propio peso y desplazamiento.
PESOS VARIABLES: Es el peso de aquellos instrumentos y equipos con los cuales se puede dotar al
buque, entre los pesos variables tambin influyen el llenado de tanques y el peso de la tripulacin
a bordo. Entre los equipos auxiliares para el buque de investigacin podemos mencionar los
siguientes entre otras ms:
SISTEMAS AUXILIARES
Hangar para helicpteros ligero o medios. Helicpteros:
Augusta-bell 212
1 embarcacin de rescate.
2 embarcaciones ZODIAC MK-5HD
2 botes polares
4 chigres
2 gras prtico abatibles
1 gra telescpica
2 gras de carga
Sistema de comunicaciones por satlite SECOMSAT
Un total de ms de 500 m2 dedicados a laboratorios
cientficos de diversa ndole
En total ms de 1000 m2 de superficie de carga incluyendo
paoles, cubierta de vuelo, hangar, bodegas y frigorfica
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DESPLAZAMIENTO
Para hallar el desplazamiento o la curva de desplazamientos para nuestro buque primero sedetermina las operaciones, la tripulacin a bordo y segn un anlisis estadstico las dimensiones y
por consiguiente la curva de desplazamientos.
Para este proceso se busc de una base de datos de buques de investigacin cuyo acceso a las
caractersticas tcnicas sean de libre uso. Ante lo cual se da a conocer el siguiente listado con los
respectivos nombres de dichos buques, estos con sus caractersticas correspondientes.
LOA Lpp B(man) D(punt) T(calad.) V(nudos) POTENCIA autonoma despla. Tripulacin
NC-704 99.7 88.8 18 7.4 6.5 15 4x1550 ** ** 52
RRS Discovery 99.7 88.8 18 7.4 6.5 15 4x1770 ** ** 52
Hesprides 82.5 77.8 14.3 7.35 4.42 14.7 2x1400 120 das2830Tns.
58
Miguel Oliver 70 62.7 14.4 8.5 5 15 2x1000 44 das ** 45
Sarmiento de
Gamboa 70.5 62 15.5 5 4.6 15 ** 40 das ** 41ANGELES
ALVARIO47.3 46.7 10.5 7.1 4 13 2x900 20 das ** 27
RamnMargalef
47.3 46 10.5 7.1 4 13 2x900 10 das1218Tns.
23
JANAN RV 42.8 36 10 3.9 3.3 14 2x1600 ** ** 30
Los puntos (**) indican que no se hallaron los datos respectivos.
A continuacin se procedi a determinar las relaciones existentes entre eslora Lpp, manga (B),
puntal (D), calado (T), velocidad y tripulacin. Teniendo como base el criterio aplicado en numerosos
papers, se obtiene el valor de un parmetro en funcin del otro como sigue:
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Aqu en la grfica como se ve la ecuacin lineal vendra a ser la mejor aproximacin a la relacin
LOA/B (eslora y manga), la cual debera de ser constante u oscilar en un determinado rango. En este
caso oscilara entre .
Con este resultado y tomando un promedio aritmtico a las esloras totales, podemos de forma
preliminar y de groso modo dar un valor para nuestras dimensiones de proyecto:
1
Dando resultado tanto para LOA y Lpp
LOA promedio = 69.975 Lpp promedio = 63.6
Quedando como valores de diseo; LOA= 70 my Lpp= 63.6 m
Y adems utilizando la ecuacin de la tendencia se llega a obtener de manga B= 13.9 m
De igual modo se procedi con las dems relaciones
y = 6.8043x - 24.605
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20
LOA vs B (manga)
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Quedando como valores de diseo; T1= 4.8 m
Quedando como valores de diseo; D1= 6.7 m
y = 15.673x - 11.476
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7
Lpp/calado
y = 6.953x + 16.885
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Lpp/D
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Comparando los primeros valores de calado y puntal hallados anteriormente con las siguientes
que son relaciones con la manga:
Quedando como segundo valor de diseo; T2= 4.79 m
Quedando como segundo valor de diseo; D2= 6.718 m
Concluyendo con valores semejantes en ambos casos, se define de forma general que los valoresson:
D aprox. = 6.7 m T aprox. = 4.8 m
y = 2.6074x + 1.4105
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1820
0 1 2 3 4 5 6 7
B / Calado
y = 0.7891x + 8.5985
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
B/D
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De igual manera se pueden determinar la tripulacin en funcin al tamao de la eslora y de forma
referencial la velocidad en nudos.
Se nota que a medida que aumenta la eslora, aumenta la tripulacin, esto es algo obvio ya que a
mayor tamao, se dispondr de mayor espacio para albergar personas, sean estos cientficos o
militares.
De groso modo podemos comprobar tambin que el valor de la velocidad no vara segn lo indica
la grfica.
Lo cual nos da intervalos de valores de mayores al 13 y mximo hasta 15, es ms si consideramos
las dimensiones halladas de nuestro proyecto, los valores solo oscilan entre en intervalos
abiertos ya que no toma esos valores extremos. Por lo tanto si se quiere un valor exacto este podra
y = 1.3882x + 6.6832
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90100
0 10 20 30 40 50 60 70
Lpp / Tripulacion
y = 0.0326x + 12.264
12.5
13
13.5
14
14.5
15
15.5
0 20 40 60 80 100
Velocidad vs Lpp
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ser 14.5 nudos de velocidad, siendo este un aproximado de 7.4 m/s lo cual no vara mucho de sus
valores de intervalo m/s.
Entonces podemos decir que la velocidad es 14 o bien 15 nudos, sin mayor inconveniente por la
mnima diferencia.
Ahora si ya tenemos nuestros valores predeterminados:
Caractersticas Valores
L total 70 mts.
Lpp 63.6 Tns.
MANGA 13.9 mts.
CALADO 4.8 mts.
PUNTAL 6.7 mts.
TRIPULACION43 tripulantes entre 25 (Personal) + 18 Cientficos(normalmente civiles)
ARMAMENTO
1 MG
14 fusiles CETME 7,62mm
7 Pistolas 9mm
VELOCIDAD 14 -15 Nudos
SENSORES
Radar ARPA ECDIS de superficie y navegacin (banda S) 10
CM: 3050
Radar ARPA ECDIS de superficie y navegacin (banda X) 3
CM: 9410
2 x DGPS de posicionamiento
Comunicaciones GMDSS
NAVESHangar para helicpteros ligero o medios. Helicpteros:Augusta-bell 212
OTROS1 embarcacin de rescate.
2 embarcaciones ZODIAC MK-5HD
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2 botes polares
4 chigres
2 gras prtico abatibles
1 gra telescpica
2 gras de carga
Sistema de comunicaciones por satlite SECOMSAT
Un total de ms de 500 m2 dedicados a laboratorios
cientficos de diversa ndole
En total ms de 1000 m2 de superficie de carga incluyendopaoles, cubierta de vuelo, hangar, bodegas y frigorfica
El siguiente paso es el modelamiento del casco segn un plano referencial de un buque de
investigacin. Para lo cual nos valdremos de del plano de formas del embarcacin espaola de
investigacin, el BIO-HESPERIDES, de la cual tenemos acceso a los planos de forma como foto; para
luego con esa referencia modelar con nuestras dimensiones el modelo para nuestro caso.
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Utilizando el Rhinoceros podemos modelarlo en 3D y alizar la superficie como se nota:
Una vez hecho el modelo en Rhinoceros, pasaremos a hacer el anlisis con software Max Surf, en
la cual designaremos hasta que lnea de flotacin aremos nuestro anlisis, siendo este de 6 metros
desde lnea base, como se puede apreciar en la siguiente captura de pantalla.
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Paso siguiente ser obtener las curvas Hidrostticas para determinar el desplazamiento al calado
de diseo como se hiso a continuacin.
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De este modo segn las curvas hidrostticas podemos determinar el desplazamiento al calado de
diseo T= 4.8 m. dando como desplazamiento = 2356.35 Ton.
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ANEXOS
Tablas, curvas y data de los anlisis hechos en Max surf
Hydrostatics - plano maxsurfStability 20.00.01.59, build: 59
Model file: D:\PER. ACADEMICO 2015-II\plano estructuras 2\plano maxsurf (Medium precision, 111 sections, Trimming
on, Skin thickness not applied). Long. datum: AP; Vert. datum: Baseline. Analysis tolerance - ideal(worst case): Disp.%:
0.01000(0.100); Trim%(LCG-TCG): 0.01000(0.100); Heel%(LCG-TCG): 0.01000(0.100)
Damage Case - Intact
Fixed Trim = 0 m (+ve by stern)
Specific gravity = 1.025; (Density = 1.025 tonne/m^3)
Draft Amidships m 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
Displacement t 0.0000 12.96 48.45 100.1 162.4 232.2 308.3
Heel deg 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Draft at FP m 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
Draft at AP m 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
Draft at LCF m 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
Trim (+ve by stern) m 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
WL Length m 50.984 52.710 53.243 53.756 54.269 54.781 55.273
Beam max extents on WL m 0.000 3.606 6.860 8.834 9.909 10.566 11.007
Wetted Area m^2 0.000 124.473 224.357 291.911 341.687 380.934 416.428
Waterpl. Area m^2 0.000 122.140 218.312 280.850 324.291 357.112 384.364
Prismatic coeff. (Cp) 0.069 0.638 0.617 0.600 0.594 0.594 0.597
Block coeff. (Cb) 0.000 0.333 0.324 0.343 0.368 0.391 0.412
Max Sect. area coeff. (Cm) 0.521 0.525 0.571 0.620 0.659 0.691
Waterpl. area coeff. (Cwp) 0.000 0.643 0.598 0.591 0.603 0.617 0.632
LCB from zero pt. (+ve fwd) m 54.482 30.959 31.516 31.736 31.839 31.918 31.950
LCF from zero pt. (+ve fwd) m 54.482 31.420 31.885 32.009 32.042 32.057 32.024
KB m 0.000 0.132 0.262 0.387 0.508 0.626 0.744
KG m 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500
BMt m 0.000 6.311 10.474 10.937 10.163 9.214 8.341
BML m 3390753546180154.000 1449.334 642.614 396.830 287.287 226.248 189.082
GMt m -2.500 3.943 8.236 8.824 8.171 7.340 6.585
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GML m 3390753546180151.500 1446.967 640.376 394.717 285.295 224.375 187.326
KMt m 0.000 6.443 10.736 11.324 10.671 9.840 9.085
KML m 3390753546180154.000 1449.467 642.876 397.217 287.795 226.875 189.826
Immersion (TPc) tonne/cm 0.000 1.252 2.238 2.879 3.324 3.660 3.940
MTc tonne.m 0.000 2.839 4.697 5.982 7.016 7.889 8.744
RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 0.000 0.892 6.964 15.416 23.163 29.753 35.432
Max deck inclination deg 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Trim angle (+ve by stern) deg 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
HydrostaticsDisplacement
Max sect. area
Sect. area amidships
Wetted Area
Waterpl. Area
LCB
LCF
KB
KMt
KML
Immersion (TPc)
MTc
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 4.4 4.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
04000000000000008000000000000001200000000000000160000000000000020000000000000002400000000000000280000000000000032000000000000003600000000000000400000000000000044000000000000004800000000000000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48
Displacement
Max sect. area
Sect. area amidships
Wetted Area
Waterpl. Area
LCB
LCF
KB
KMt
KML
Immersion (TPc)
MTc
Displacement t
Draftm
Area m 2
Long. centre from zero pt. (+ve fwd) m
KB m
KM trans. m
KM long. m
Immersion tonne/cm
Moment to trim tonne.m
HydrostaticsDisplacement
Max sect. area
Sect. area amidships
Wetted Area
Waterpl. Area
LCB
LCF
KB
KMt
KML
Immersion (TPc)
MTc
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I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICAESPECIALIDAD DE INGENIERIA NAVAL
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Curves of Form
Prismatic coeff . (Cp)
Block coeff . (Cb)
Max Sect. area coeff . (Cm)
Waterpl. area coeff . (Cwp)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Prismatic coeff . (Cp)
Block coeff. (Cb)
Max Sect. area coeff. (Cm)
Waterpl. area coeff. (Cwp)
Coefficient
Draftm
Curves of Form
Prismatic coeff . (Cp)
Block coeff . (Cb)
Max Sect. area coeff . (Cm)
Waterpl. area coeff . (Cwp)
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I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICAESPECIALIDAD DE INGENIERIA NAVAL
23
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