OA自动化系统农业机械化及其自动化.docx
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OA自动化系统农业机械化及其自动化
(OA自动化)农业机械化及其自动化
农业机械化及其自动化
课程教学大纲
1
《机械原理》课程教学大纲0
《机械设计》课程教学大纲8
《机械制图(机类)》(上、下)课程教学大纲14
《机械工程测试技术》课程教学大纲22
《机械制造技术基础》课程教学大纲26
《机械工程控制基础》课程教学大纲28
《液气压传动和控制》课程教学大纲32
《热工学》课程教学大纲36
《互换性和测量技术基础》课程教学大纲38
《工程材料及其成形技术基础》课程教学大纲42
《微机原理和接口技术》课程教学大纲46
《CAD/CAM技术及应用》课程教学大纲50
《机械原理》课程教学大纲
课程中文名称:
机械原理
课程英文名称:
TheorofMachinesandMechanisms
课程类别:
必修
课程编号:
0803100021
课程归属单位:
机械工程学院
制定时间:
2007年8月10日
一、课程的性质、任务
1.课程基本类型、基本属性和任务:
本课程是高等工业学校本科机械类专业教学计划中的主干课程之一,也是工科机械类专业的一门综合性很强的主要专业基础课。
它以机械制图、理论力学、金属工艺学、公差配合和技术测量及等专业基础课为理论依托,综合应用学生在进校俩年多时间来所学过的上述课程的知识,使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能,学会常用基本机构的分析和综合方法,且具有进行机构系统运动方案设计的初步能力。
本课程为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础,且具有增强学生适应机械技术工作能力的作用。
在培养学生的机械综合设计能力和创新能力的全局中,占有十分重要的地位。
2.教学基本要求:
机械原理课程着重解决机构的设计和机械系统的运动方案设计上。
其教学内容应是精选、优化及缩减传统的基本内容,而必须引入和现代机电一体化产品设计和创新设计有关的新知识,以及反映当前学科研究的新知识等,增强机构和系统设计的内容。
又考虑到该课程是一门技术基础课程,首要的任务是要让学生打好基本知识、理论和技能的基础。
因此,为了兼顾打基础和素质及能力的培养,机械原理的课程体系为:
以机构的分析和设计且重、机构的分析为基础,最后落脚于机构和机械系统运动方案的设计。
3.适用专业和学时数:
本大纲适用于工科机械类本科学生。
本课程理论总学时为63学时,其中讲课56学时,实验7学时,机动2学时。
理论教学结束后,进行2周的课程设计。
4.本门课程和其他课程关系:
本门课程是“机械设计”课程的先修课程。
学习本门课程前,学生应修完机械制图、理论力学、金属工艺学、公差配合和技术测量等专业基础课。
5.推荐教材及参考书:
推荐教材:
[1]孙桓主编.机械原理(第七版).北京:
高教出版社,2005
[2]陈作模主编.机械原理学习指南(第四版).北京:
高教出版社,2001
[3]牛鸣歧等编.机械原理课程设计.重庆:
重庆大学出版社,2001
参考资料:
[1]申永胜主编.机械原理教程.北京:
清华大学出版社,1999
[2]申永胜主编.机械原理辅导和习题.北京:
清华大学出版社,1999
[3]郑文纬主编.机械原理(第七版).北京:
高教出版社,1997
[4]陆品等主编.机械原理导教.导学.导考.西安:
西北工业大学出版社,2004
[5]О.озол著、唐炜柏等译.机械原理教程.重庆:
重庆大学出版社,1999
[6]MachinesandMechanisms,Chapter8
[7]EngineeringDesign,Chapter2
[8]MechanicalEngineeringDesignEducation,Chapter23
6.主要教学方法和媒体要求:
教学方法:
课堂教学和直观教学相结合、理论教学和工程实际相结合、课内讨论和课外辅导答疑相结合、教师讲授和学生自学相结合、外语教学和母语教学相结合(双语教学大纲另行制定)。
教学手段:
以多媒体技术和板书、教具相结合。
教学设施:
多媒体软件、多媒体教室和机械原理实验设备。
二、各章教学内容和要求
一)几点说明:
1.对教学内容掌握层次的描述:
本大纲教学要求中,对具体内容所规定的深浅程度采用以下各个层次:
1)对基本理论和基本知识,有“了解”和“理解”俩个层次:
“了解”指一般知道,“理解”指能够较为深入地了解;
2)基本技能和设计计算,有“了解”和“掌握”俩个层次:
“了解”指一般知道,“掌握”指能够进行实际运用。
2.教学中应注意的问题:
(1)本课程和前期的基础课程均有联系,在学习中需要应用所学多学科知识,因此要注意各门课程实施的衔接。
(2)进行机构设计时选用图解法或解析法,可根据本校情况和工程实用性原则自行确定。
提倡使用解析法。
(3)重视教学方法和教学手段的改革,加强学生自学、思维、实践、创新能力的培养。
在学时减少的情况下,应注意加大课堂教学的信息量,大力推广现代化教学手段如CAI课件等的应用,提高教学效率和教学效果,调动学生学习主动性。
(4)课程作业有一定的难度,容易导致学生在作业中互相抄袭,教师在批改作业时要严格把关,对相互抄袭的学生迎严肃处理,使学生养成独立思考、认真学习的习惯。
(5)教学中要注重培养学生的动手能力和自学能力。
二)各章教学内容和基本要求
第一章绪论(2学时)
§1.1本课程研究的对象及内容
研究对象:
机械、机器和机构的概念。
研究内容:
机构结构分析的基本知识;机构运动分析;机器动力学;常用机构的分析和设计;机械传动学运动方案的设计
§1.2学习本课程的目的
本课程的地位及作用;反映现代机械的发展。
§1.3如何进行本课程学习
§1.4机械原理学科发展现状简介
基本要求:
明确本课程研究的对象和内容,以及在培养高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用;了解机械原理课程的性质和特点。
对机械原理学科的发展趋势有所了解。
重点:
本章的学习重点是机械原理课程的研究对象和内容,机器、机构和机械的概念,机器和机构的用途以及区别。
第二章机构的结构分析(4学时)
§2.1机构结构分析的内容及目的
§2.2机构的组成
构件;运动副;运动链;机构
§2.3机构运动简图
机构运动简图的概念;机构运动简图的绘制
§2.4机构具有确定运动的条件
机构自由度概念;机构具有确定运动的条件
§2.5机构自由度的计算
平面机构自由度的计算;
§2.6计算机构自由度时应注意的事项
正确计算运动副的数目(复合铰链);局部自由度及除去的方法;虚约束及其常出现的几种情况。
§2.7虚约束对机构工作性能的影响和机构结构的合理设计
虚约束的应用;虚约束对机构工作性能的影响;实别虚约束及其除去的方法
§2.8平面机构的组成原理、结构分类和结构分析
基本杆组及机构的组成原理;平面机构的结构分类;平面机构的结构分析
§2.9平面机构中的高副低代
高副低代的概念、目的及其条件;高副低代的方法及举例基本要求:
理解机器设计和机械零件设计的总体概念,即理解从机器设计的总体要求,到机械零件设计的基本要求,到其失效形式、设计准则,到设计方法整个过程。
基本要求:
了解机构的组成要素;能绘制常用机构运动简图:
能正确判断机构是否具有确定运动;能计算平面机构的自由度,了解空间机构的自由度计算和平面机构的组成原理。
重点:
机构的组成(构件、运动副、运动链及机构等概念);机构运动简图及机构具有确定运动的条件;平面机构自由度的计算。
难点:
实别虚约束及其除去的方法。
第三章平面机构的运动分析(4学时)
§3.1机构运动分析的任务、目的和方法
§3.2用速度瞬心法作机构的速度分析
速度瞬心法:
速度瞬心及其位置的确定;用速度瞬心作机构的速度分析。
§3.3用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析
矢量方程图解法的基本原理及作法;用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析
§3.5用解析法作机构的运动分析(矢量方程解析法、复数法、杆组法或矩阵法)
基本要求:
用图解法和解析法对Ⅱ级机构进行运动分析,特别是能运用计算机进行机构的运动分析。
重点:
机构中瞬心位置的确定;利用速度瞬心的等速重合点的概念列出其速度等式,
难点:
速度瞬心及其位置的确定;用矢量方程图解法作机构加速度分析。
第四章平面机构的力分析(4学时)
§4.1机构力分析的任务、目的和方法
作用在机械上的力;机构力分析的任务和目的;机构力分析的方法
§4.2构件惯性力的确定
一般力学方法;质量代换法
§4.3运动副中摩擦力的确定
移动副中摩擦力及总反力方位的确定;转动副中摩擦力矩及总反力方位的的确定;平面高副中的摩擦力的确定
§4.4不考虑摩擦时机构的力分析
构件组的静定条件;用作图法作机构的动态静力分析;
基本要求:
了解作用在机械中的力的分类,掌握运动副中摩擦力的计算方法和总反力方向的确定。
重点:
运动副中总反力的确定
难点:
转动副中摩擦力矩及总反力方位的的确定。
第五章机械的效率和自锁(2学时)
§5.1机械的效率
§5.2机械的自锁
基本要求:
明确机械效率和自锁的概念,能确定机构的瞬时机械效率和机构的自锁条件,机械和机组的机械效率计算和机械自锁条件的确定。
重点:
机械效率计算和机械自锁条件的确定。
难点:
机械自锁条件的确定
第六章机械的平衡(3学时)
§6.1机械平衡的目的及内容
机械平衡的目的;机械平衡的内容
§6.2刚性转子的平衡计算
刚性转子的静平衡计算;刚性转子的动平衡计算
§6.3刚性转子的平衡实验
静平衡实验;动平衡实验;现场平衡
§6.4转子的许用不平衡量
§6.6平面机构的平衡简述
基本要求:
掌握刚性转子的静平衡和动平衡的条件、平衡原理和方法,转子的许用不平衡量概念;了解平面四杆机构的平衡原理。
重点:
掌握刚性转子的平衡设计方法。
第七章机械的运转及其速度波动的调节(5学时)
§7.1概述
研究内容及目的;机构动转的三个阶段;驱动力和生产阻力
§7.2机械的运动方程式
机械运动方程的一般表达式;机械系统的等效动力学模型;运动方程式的推演
§7.3机械运动方程式的求解
等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数;
§7.4稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节
产生周期性速度波动的原因;周期性速度波动的调节
§7.5机械的非周期性速度波动及其调节
非周期性速度波动的概念;自调性;离心调速器
基本要求:
掌握建立单自由度机械系统的等效动力学模型及运动方程式的方法,会求解力为函数时的运动方程式;了解飞轮的调速原理和特点,掌握飞轮转动惯量的简易计算方法;了解非周期性速度波动调节的基本概念。
重点:
机械系统的等效动力学模型;机械的周期性和非周期性速度波动产生的原因及其调节原理和方法;
难点:
机械系统的等效动力学模型(等效转动惯量或等效质量和等效力矩或等效力的概念)
第八章平面连杆机构及其设计(6学时)
§8.1连杆机构及其传动特点
连杆机构概念;连杆机构的特点
§8.2平面四杆机构的类型和应用
基本型式;演化形式
§8.3平面四杆机构的基本知识
平面四杆机构有曲柄的条件;急回运动和行程速比系数;四杆机构的传动角和死点;铰链四杆机构的运动连续性
§8.4平面四杆机构的设计
连杆机构设计的基本问题;用解析法设计四杆机构;用图解法设计四杆机构;用实验法设计四杆机构
基本要求:
了解平面连杆机构的基本形式及其演化;对平面四杆机构的运动和传力性能有明确概念;结合具体实例,掌握反转法原理;能按给定构件三个相对位置和行程速比系数要求设计平面四杆机构。
重点:
平面四杆机构的运动和传力性能概念;掌握反转法原理;能按给定构件三个相对位置和行程速比系数要求设计平面四杆机构
难点:
根据具体设计条件及实际需要,选择合适的机构型式和合理的设计方法。
第九章凸轮机构及其设计(6学时)
§9.1凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用;凸轮机构的分类
§9.2推杆的运动规律
推杆常用的运动规律;推杆运动规律的选择
§9.3凸轮轮廓曲线的设计
凸轮轮廓曲线设计方法的基本原理;用作图法设计凸轮廓线;用解析法设计凸轮的轮廓曲线
§9.4凸轮机构基本尺寸的确定
凸轮机构中的作用力和凸轮机构的压力角;凸轮基图半径的确定;滚子推杆滚子半径的选择;平底推杆平底尺寸的确定
基本要求:
了解凸轮机构的类型和应用,对推杆的运动规律,凸轮机构的压力角及自锁有明确的概念,能确定盘形凸轮机构的基本尺寸;掌握盘形凸轮廓线的设计方法。
重点:
根据适用场合和工作要求选择凸轮机构的型式、根据工作要求和使用场合选择或设计从动件的运动规律、合理选择凸轮的基圆半径、正确设计出凸轮廓线、对设计出来的凸轮机构进行分析以校核其是否满足设计要求。
难点:
灵活运用反转法原理
第十章齿轮机构及其设计(12学时)
§10.1齿轮机构的应用及分类
用于平行轴间传动的齿轮机构;用于相交轴间传动的齿轮机构;用于交错轴间传动的齿轮机构
§10.2齿轮的齿廓曲线
齿廓啮基本定律;齿廓曲线的选择
§10.3渐开线齿廓的啮合特点
渐开线的形成及其特性;渐开线方程式;渐开线齿廓的啮合特点
§10.4渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
齿轮各部分的名称和符号;渐开线齿轮的基本参数;渐开线齿轮各部分的几何尺寸;齿条及内齿轮的尺寸
§10.5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合转动
一对渐开线齿轮正确啮合的条件;齿轮传动的中心距及啮合角;一对轮齿的啮合过程及连续传动条件
§10.6渐开线齿轮的变位修正
变位修正齿轮的切制;变位修正齿轮的几何尺寸;变位齿轮传动
§10.7斜齿圆柱齿轮传动
斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算;一对斜齿轮的啮合传动;斜齿轮的当量齿轮和当量齿数;斜齿轮转动的主要优缺点;交错轴斜齿轮传动简介
§10.8蜗杆传动
蜗杆传动及其特点;蜗杆传动类型简介;蜗杆蜗轮正确啮合的条件;蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
§10.9圆锥齿轮传动
圆锥齿轮传动概述;直齿圆锥齿轮的当量齿轮及当量齿数;直齿圆锥齿轮传动的几何参数和尺寸计算。
基本要求:
了解齿轮机构的类型和应用;掌握齿廓啮合基本定律,深入了解渐开线直齿圆柱轮传动的啮合特性;掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的计算方法;了解渐开线齿轮的展成原理和根切、最少齿数、变位、变位齿轮传动等概念;了解平行轴斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点,掌握标准斜齿轮传动几何尺寸的计算方法;了解标准直齿轮圆锥齿轮的传动特点及几何尺寸的计算方法;对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解
重点:
渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动设计是本章的重点。
对于其他齿轮机构重点掌握其和直齿圆柱齿轮机构的特性及异同点。
掌握直齿圆柱齿轮机构传动需要满足的几个条件:
正确啮合条件、无侧隙啮合条件、连续传动条件;掌握重合度概念式的含义,且能从图上找出各有关参数,计算出相应的重合度;
难点:
掌握渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动需要满足的条件,正确选择传动类型,进行直齿圆柱齿轮机构的传动设计。
第十一章齿轮系及其设计(6学时)
§11.1齿轮系及其分类
§11.2定轴轮系的传动比
传动比大小的计算;首、末轮转向关系的确定
§11.3周转轮系的传动比
§11.4复合轮系的传动比
§11.5轮系的功用
实现分路传动;获得较大的传动比;实现变速传动;实现换向传动;用作运动的合成;用作运动的分解;实现大功率传动
§11.7行星轮系设计的基本知识
行星轮系中各轮齿数的确定。
基本要求:
了解轮系的分类和应用;掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算方法;了解行星轮系的齿轮数的选取等基本知识。
重点:
轮系的传动比计算和轮系设计。
前者是指判断一个给定轮系的类型且确定其传动比;后者指根据工作要求选择轮系的类型且确定各轮的齿数。
难点:
复合轮系的传动比大小的计算。
第十二章其他常用机构(2学时)
§12.1棘轮机构
组成及工作特点;类型及应用;
§12.2槽轮机构
组成及和工作特点;类型及应用;
§12.4凸轮式间歇运动机构
组成及工作原理、特点;类型及应用
§12.5不完全齿轮机构
工作原理和特点;类型及应用
§12-6非圆齿轮机构
非圆齿轮机构的应用
§12.7螺旋机构
螺旋机构运动分析;螺旋的螺纹导程角、导程和头数
§12.8万向绞链机构
单万向绞链机构;双万向绞链机构
基本要求:
了解四至六种其他常用机构的工作原理,运动特点及其应用。
第十三章机械传动系统的方案设计(在课程设计中讲授,4学时)
§13.1机械传动系统方案设计一般过程
§13.2机械工作原理的拟定
§13.3执行构件的运动设计和各执行构件间运动协调设计
§13.4机构的组合
§13.5机械传动系统方案的拟定
§13.6机械传动系统设计举例
基本要求:
了解机械系统设计的一般过程和创新设计的基本知识;掌握机械系统运动方案设计的基本步骤、内容和方法;
三)考核
1.考核方式:
学生最终总成绩由期终考试成绩(或增加半期考试成绩)、平时作业成绩、实验成绩等项组成;
2.成绩构成比例:
期终考试成绩占80%、(若半期考试占20%)平时作业成绩15%、实验成绩5%;
3.出题原则:
主要测试学生对基本知识、基本理论的掌握程度。
考题应注重测试学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力,避免须死记硬背的题目。
三、实践教学内容和要求
一)实验内容及要求
掌握机构学和机器动力学的基本实验方法,实验内容可从以下不同组别中选取不少于三个实验项目。
第1组机构几何参数的测定和运动简图的测绘
例如:
机构运动简图的测绘,渐开线齿轮的范成及几何参数的测定,盘形凸轮廓线的测绘等。
第2组机构综合
例如:
平面低副机构的实验法综合,基于机构组成原理的拼装设计,机构组合创新设计等。
第3组机构运动参数的测定
例如:
机构运动构件的位移、速度、加速度等的测定。
第4组机械动力参数的测定
例如:
机械效率测定,机械速度波动测定及飞轮调速,刚性转子平衡等。
有关实验类型、实验内容、实验目的及基本要求详见《机械原理》实验教学大纲。
二)课程作业及要求
为了使学生深入理解和巩固所学的知识,对课程的重点和难点可安排习题课。
对课程基本要求中必须掌握的内容,需保证一定数量的课程作业。
主要为“平面机构的结构分析和运动分析、平面连杆机构的设计、凸轮廓线和基本尺寸设计、直齿圆柱齿轮传动基本尺寸计算、轮系传动比计算、刚性转子的平衡计算、机械的效率和自锁分析计算”等内容。
可根据不同班级学生的实际情况,安排不同的习题作业。
要求学生必须独立完成习题作业。
三)课程设计内容及要求
机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践性环节,同时,又是机械类专业人才培养计划中一个相对独立的设计实践,在培养学生的机械综合设计能力(重点在机械系统运动方案的设计)及创新意识和能力方面,起着十分重要的作用。
通过机械原理课程设计应达到以下目的:
1)进一步巩固和加深机械原理课程的理论知识;
2)培养运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力,使学生对于机械的运动学、动力学的分析和设计有一套完整系统的概念;
3)使学生掌握机械运动、动力分析和设计的图解方法,以及借助于计算机进行运动、动力分析和设计的解析方法;
4)进一步提高学生的计算、制图、查问技术资料及计算机操作的能力。
5)要求绘制适量图纸、编制计算机程序和撰写设计说明书。
课程设计成绩单独评分,另设学分。
时间为2周,通常是在本课程学习考试结束后集中进行。
有关课程设计内容及基本要求详见《机械原理》课程设计大纲。
《机械设计》课程教学大纲
课程中文名称:
机械设计
课程英文名称:
课程编号:
0803100018
课程类别:
必修
课程归属单位:
机械工程学院
制定日期:
2007年10月
适用专业及年级:
机械设计及自动化、机械制造及自动化、机械电子工程、车辆工程、农业机械、过程控制等机械类专业
先修课程:
机械制图、理论力学、材料力学、金属工艺学、公差配合和技术测量。
大纲主撰人:
尹健
一、课程的性质、任务
1.课程基本类型:
本课程是高等工业学校本科机械类专业教学计划中的主干课程之一,也是最后的一门技术基础课。
2.课程教学目的:
机械设计是工科机械类专业的一门综合性很强的主要专业基础课。
它以机械制图、理论力学、材料力学、金属工艺学、公差配合和技术测量及机械原理等专业基础课为理论依托,综合应用学生在进校俩年多时间来所学过的上述课程的知识,解决具体的机械联接设计、机械传动设计和其他一些常用机械的设计问题。
本课程又为后续的专业课程学习以及掌握有关机械方面的最新科技成果,为进行独立机械设计打下基础。
3.教学基本要求:
学生通过本课程各个教学环节的学习和实践活动,应达到下列要求:
(1)掌握通用机械零(部)件的设计原理、方法和机械设计的一般规律,具有对机械系统工程综合设计能力及应用计算机技术的能力;
(2)树立正确的设计思想,了解国家当前的有关技术经济政策;
(3)具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力;
(4)掌握典型机械零件的实验方法,获得实验技能的基本训练;
(5)对机械设计的新发展有所了解;
本课程在教学方面应着重基本知识、基本理论和基本方法的掌握;在实践方面着重设计构思和设计能力的基本技能训练。
4.适用专业和学时数:
本大纲适用于工科机械类本科学生。
本课程理论总学时为64学时,其中讲课56学时,实验7学时。
理论教学结束后,进行3周的课程设计。
5.本课程相关课程:
学习本课程前,学生应修完机械制图、理论力学、材料力学、金属工艺学、公差配合和技术测量、机械原理等专业基础课。
6.推荐教材及参考书:
推荐教材:
[1]濮良贵.机械设计(第八版).北京:
高等教育出版社,2006
[2]AnselC.Ugural.MechanicalDesign.McGraw-HillCompany,Inc.
参考资料:
[1]邱宣怀.机械设计.北京:
高等教育出版社,2001
[2]刘惟信.机械最优化设计(第二版).北京:
清华大学出版社,2000
[3]张春林等.机械创新设计.北京:
机械工业出版社,1999
7.主要教学方法和媒体要求:
教学方法:
课堂教学和直观教学相结合、理论教学和工程实际相结合、课内讨论和课外辅导答疑相结合、教师讲授和学生自学相结合、常规设计方法和现代设计方法相结合、外语教学和母语教学相结合(双语教学大纲另行制定)。
教学手段:
以多媒体技术为主、板书教具为辅。
教学设施:
皮带弹性滑动试验机、动压滑动轴承实验台、摩擦磨损试验机、工业减速器、机械设计创新试验台;多媒体软件、多媒体教室。
二、各章教学内容和要求
一)几点说明:
1.对教学内容掌握层次的描述:
本大纲教学要求中,对具体内容所规定的深浅程度采用以下各个层次:
1)对基本理论和基本知识,有“了解”和“理解”俩个层次:
“了解”指一般知道,“理解”指能够较为深入地了解;
2)基本技能和设计计算,有“了解”和“掌握”俩个层次:
“了解”指一般知道,“掌握”指能够进行实际运用。
2.教学中应注意的问题
1)讲课中坚持“三简化三强调”:
即简化公式推导,强调公式的应用;简化机理的分析,强调参数的选择;简化参数的计算,强调结构的设计;
2)总论中三四章的内容,能够分散到各相关的章节中讲授;
3)将课堂教学、实验教学、课程设计“一体化”:
将减速器、联轴器和离合器、弹簧、机架零件等章节
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