buque de investigacion antartico

7/24/2019 Buque de Investigacion Antartico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICAESPECIALIDAD DE INGENIERIA NAVAL

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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

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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


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


Wetted Area

Waterpl. Area

LCB

LCF

KB

KMt

KML

Immersion (TPc)

MTc


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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


Block coeff. (Cb)

Max Sect. area coeff. (Cm)

Waterpl. area coeff. (Cwp)

Coefficient

Draftm

Curves of Form


Block coeff . (Cb)

Max Sect. area coeff . (Cm)

Waterpl. area coeff . (Cwp)


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FUENTES DE INFORMACIN:

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buque de investigacion antartico

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