多學科仿真的案例
設計仿真 | 基于SimManager多學科協同仿真流程構建和應用
需要應用不同學科的仿真軟件，包括控制仿真、結構仿真、動力學仿真、電磁效應仿真、熱仿真等。
因仿真涉及多個學科，存在多變量、多目標、多約束的復雜情況，而且各個學科之間的變量之間可能還存在著耦合關系。在產品開發過程，如何考慮多學科集成設計、性能優化、成本、時間周期等諸多重要因素，在中間找到最佳的平衡點和數據耦合成為至關重要的問題。
基于這個需求，通過SimManager可構建基于流程任務的多學科協同仿真平臺，通過平臺串聯產品研發各流程模塊，并實現上下游分析任務的輸入/輸出傳遞，將仿真分析數據按照產品型號進行結構化層次管理，在任務流程中通過集成仿真分析軟件，實現仿真軟件按流程任務調用，并將相關知識與流程綁定，在任務執行中自動推送相關知識。
技術挑戰
實現多學科協同仿真流程，存在著如下的技術挑戰：
1. 通過交互方式動態構建多學科協同仿真流程，支持多學科、多部門之間的協同工作。
2. 工作任務拆解，將任務拆解為可執行的流程節點。
3. 構建的多學科仿真流程可發布、編輯、復用；建立多學科協同仿真流程共享數據庫和資源池。
4. 使仿真流程規范化，并對仿真執行過程實現監控。
解決方案
基于SimManager的多學科協同仿真流程方案包括仿真流程構建、仿真流程應用執行。
多學科協同仿真流程構建中，SimManager提供圖形化的流程定義界面，定義仿真任務的先后順序和邏輯關系。指定各個節點仿真任務的負責人、計劃時間等任務信息,指定任務節點的輸入輸出數據（參數和文件等）,定義任務的激活條件。對于流程節點的關系，支持循環、判斷、并行、串行及支持嵌套子流程等方式，下面為流程構建界面的示意圖。
展開 基于SimManager多學科協同仿真流程構建和應用
需要應用不同學科的仿真軟件，包括控制仿真、結構仿真、動力學仿真電磁效應仿真、熱仿真等。
因仿真涉及多個學科，存在多變量、多目標、多約束的復雜情況，而且各個學科之間的變量之間可能還存在著耦合關系。在產品開發過程，如何考慮多學科集成設計、性能優化、成本、時間周期等諸多重要因素，在中間找到最佳的平衡點和數據耦合成為至關重要的問題。
基于這個需求，通過SimManager可構建基于流程任務的多學科協同仿真平臺，通過平臺串聯產品研發各流程模塊，并實現上下游分析任務的輸入/輸出傳遞，將仿真分析數據按照產品型號進行結構化層次管理，在任務流程中通過集成仿真分析軟件，實現仿真軟件按流程任務調用，并將相關知識與流程綁定，在任務執行中自動推送相關知識。
技術挑戰
實現多學科協同仿真流程，存在著如下的技術挑戰：
1. 通過交互方式動態構建多學科協同仿真流程，支持多學科、多部門之間的協同工作。
2. 工作任務拆解，將任務拆解為可執行的流程節點。
3. 構建的多學科仿真流程可發布、編輯、復用；建立多學科協同仿真流程共享數據庫和資源池。
4. 使仿真流程規范化，并對仿真執行過程實現監控。
解決方案
基于SimManager的多學科協同仿真流程方案包括仿真流程構建、仿真流程應用執行。
多學科協同仿真流程構建中，SimManager提供圖形化的流程定義界面，定義仿真任務的先后順序和邏輯關系。指定各個節點仿真任務的負責人、計劃時間等任務信息,指定任務節點的輸入輸出數據（參數和文件等）,定義任務的激活條件。對于流程節點的關系，支持循環、判斷、并行、串行及支持嵌套子流程等方式，下面為流程構建界面的示意圖。
多學科協同仿真流程執行：在流程構建和發布后，各個學科的對應節點負責人可以按照流程定義的前后順序，開展仿真分析工作。
展開 MD Nastran唯一全面的多學科仿真方案
MD Nastran唯一全面的多學科仿真方案
推出具有爆炸性震撼力的新產品是全球制造商們夢寐以求的競爭利器。然而，由于受到過高成本的限制、嚴格規則與認證要求、制造與后續服務的限制等很多工業因素的制約，許多企業難以實現。推出一個在質量和性能上均滿足現今消費者需求的新產品，現在比以往更具挑戰性，同時也是勢在必行。
這也說明為何全球頂尖的制造商和供應商依賴MSC.Software公司的解決方案來革新他們的產品開發過程。作為全球虛擬開發工具的供應商，MSC.Software公司幫助制造廠商實現加速產品上市時間、取得最大的投資回報、保證具有競爭性的市場領導地位。
MSC.Software的企業仿真方案使用詳細的數字產品模型模擬并驗證產品各個方面的性能、制定和跟蹤嚴格的設計目標、溝通協調產品開發，從而使產品創新和質量提高到一個最具競爭力的新水平。
企業研發面臨的各項挑戰
加速產品創新保持競爭優勢
企業持續開發新產品及改進產品的步伐，與加速產品上市時間、改善質量、符合標準和降低設計與制造成本等有關。新產品開發的必要性是顯而易見的：需要借助新開發過程來大幅度提升產品創新和市場份額。
多學科仿真恰好滿足這些挑戰，使制造商能夠仿真和驗證產品各方面的性能。由于去除了只能進行單學科獨立分析的羈絆，工程師可以更完整地了解產品與設計的特性，并且遠在做產品物理樣機試驗之前就知道它在真實工作環境中如何運行。隨著產品和裝配件越來越復雜，制造商需要有仿真方案能夠既易用又精確地處理復雜和大規模的問題。
MD Nastran—工業領域多學科仿真的領導者
為了把最全面的仿真分析技術應用到所有的領域，MD Nastran通過一個完全集成的系統提供了真正的多學科仿真。這是目前業界最強大和得到最廣泛應用的仿真方案，其中的基礎產品也是四十多年來用戶首選的仿真產品。
展開 MSC重磅出擊,推出真正的多學科仿真引擎MD Nastran
全球領先的虛擬產品開發技術供應商MSC.Software歷經數載潛心開發，終于打破了CAE領域長期以來的只能進行單學科和初級多學科仿真的羈絆，推出了業界期待已久的第一個真正的企業級多學科聯合仿真引擎MD Nastran，它最大的特點就是它本身就是一個系統的多學科解決方案，而不是簡單的單學科仿真的疊加。
制造業目前最關心的問題是如何降低產品的成本。產品設計中的缺陷、加工過程中材料的變化和制造工藝的變動等都帶來了無法預測的高成本。在產品設計之前，MD Nastran通過不同學科之間系統級的耦合集成仿真，對產品的性能進行評估。一個模型的多學科仿真，可以大幅度地減少設計錯誤和最大限度地降低不確定因素帶來的風險，而這些是其它的處理過程所不能達到的。MD Nastran從根本上減少了產品設計以后的改動、縮短制造時間、加快上市時間和降低了成本。在產品研發的早期不能發現產品的缺陷，就會帶來系列工程問題，增加了產品成本。在產品交付生產時，一旦在某個工藝過程、部件、分系統或最后的產品中發現缺陷，往往需要幾個周或幾個月才能做出反應。等到改動的決定告訴加工車間時，可能已經有很多的有缺陷的部件和產品已經生產出來了。單學科的仿真工具可以在設計后期發現設計的缺陷，而MD Nastran可以在整個過程的早期發現問題，從而節省時間和降低成本。
多學科仿真
起飛的賽艇是多學科仿真很好的實例。這種現象歸因于不能仿真氣流和結構變形之間交互作用。單個解決方案允許多學科分析，但不能考慮多學科之間的交互作用。只有MD Nastran考慮了不同學科之間的交互作用和耦合、使用一個模型、優化不確定因素和利用64位高性能處理器提高計算速度。只有對關鍵學科之間復雜交互作用的準確表述才能保證真實地模擬物理現象。
展開 
Optimus—多學科仿真集成與優化設計平臺
Optimus是比利時Noesis Solutions公司專注研發的一款多學科仿真集成與優化設計軟件產品。通過Optimus平臺，可管理多學科的仿真流程及數據，自動顯示和探索設計空間，進行產品設計過程中的自動性能優化，實現多學科、多指標參數的均衡優化，能對產品設計部門的設計變更給出明確指導意見，在提高產品性能的同時降低成本、縮短設計時間。
產品介紹
?? 多學科仿真流程集成
多學科仿真流程集成是進行自動化優化迭代的基礎，是實現多學科協同的前提條件。Optimus支持對常用汽車領域三維建模、有限元仿真分析工具進行集成與調用，將不同部門、不同專業的仿真工具集成起來，比如結構、碰撞、NVH、熱、流體、電、磁、光學等學科的仿真工具，在同一平臺下自動調用各工具，執行多學科耦合仿真分析。
?? 試驗設計
科學地確定試驗或仿真方案中的參數組合，采用少量代表性的試驗方案，快速探索整個設計空間，實現參數的靈敏度分析、相關性分析，辨別關鍵參數，幫助用戶深入了解設計問題。
?? 代理模型
基于試驗設計/實驗測試得到的數據，建立反映設計參數與產品性能之間關系的近似模型，以數字化模型替換耗時仿真，大幅度提高優化效率。
展開 2025大賽優秀作品 | 電動汽車輪轂電機多學科仿真設計集成平臺
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：電動汽車輪轂電機多學科仿真設計集成平臺
作者： 史浩然 | 比亞迪股份有限公司
關鍵詞：永磁同步輪轂電機；集成設計平臺；多學科設計；有限元；二次開發；數據庫管理
作者說
Ansys作為一款專業的仿真工具，涵蓋了電磁學、熱學、靜力學、動力學等各大領域。各學科領域均有標準化的工作流，同時具備強大的API，支持基于多種編程語言完成二次開發。新版本Ansys在界面美觀性及工具鏈的集成性上均有很大的提升，令仿真開發人員獲得了極好的使用體驗。
電機電磁場、應力場及溫度場仿真設計一體化
電機產品的設計流程復雜且涉及力、熱、電磁等多物理場及其耦合。當前的策略多采用獨立的仿真軟件對單個物理場進行優化設計，缺乏統一設計平臺和數據交互系統，導致產品開發效率低、多學科設計流程割裂等實際問題。本案例以實現輪轂電機多學科仿真一體化設計為核心目標，利用參數化仿真、系統集成和數據庫等技術手段來構建集成仿真平臺及其數據管理和交互系統，開發了輪轂電機多學科仿真設計集成平臺，平臺集成了電機電磁場、應力場與溫度場仿真設計模塊，可實現輪轂電機多學科的一鍵式自動化仿真，同時能夠對多學科的輸入輸出數據進行統一的管理。該集成平臺極大簡化了產品的設計流程并提高了設計效率與質量。
展開 Optimus—多學科仿真集成與優化設計平臺
Optimus是比利時Noesis Solutions公司專注研發的一款多學科仿真集成與優化設計軟件產品。通過Optimus平臺，可管理多學科的仿真流程及數據，自動顯示和探索設計空間，進行產品設計過程中的自動性能優化，實現多學科、多指標參數的均衡優化，能對產品設計部門的設計變更給出明確指導意見，在提高產品性能的同時降低成本、縮短設計時間。
產品介紹
多學科仿真流程集成
多學科仿真流程集成是進行自動化優化迭代的基礎，是實現多學科協同的前提條件。Optimus支持對常用汽車領域三維建模、有限元仿真分析工具進行集成與調用，將不同部門、不同專業的仿真工具集成起來，比如結構、碰撞、NVH、熱、流體、電、磁、光學等學科的仿真工具，在同一平臺下自動調用各工具，執行多學科耦合仿真分析。
試驗設計
科學地確定試驗或仿真方案中的參數組合，采用少量代表性的試驗方案，快速探索整個設計空間，實現參數的靈敏度分析、相關性分析，辨別關鍵參數，幫助用戶深入了解設計問題。
代理模型
基于試驗設計/實驗測試得到的數據，建立反映設計參數與產品性能之間關系的近似模型，以數字化模型替換耗時仿真，大幅度提高優化效率。
優化設計
具有完備的、經驗證的企業級優化算法庫以及開放的用戶優化算法接口，適合求解設計參數、設計目標和約束個數較多的復雜實際工程問題，能實現基于代理模型快速優化、基于仿真工作流優化、可靠性優化、多級別優化和組合優化。
參數標定
當仿真模型不準確時，可以用實驗數據對仿真模型進行標定。
展開 多學科虛擬仿真中心 | 全領域 CAE 技術服務，賦能制造研發
全領域 CAE 技術服務，賦能制造研發
MVSC（Multidisciplinary Virtual Simulation Center）多學科虛擬仿真中心，是面向復雜工程系統研發的自主可控多學科仿真集成與優化設計平臺。它集全領域 CAE 技術服務與仿真能力于一體，致力于為制造企業、科研院所及高校提供從單點問題突破到系統級研發能力構建的一站式解決方案。
MVSC 平臺：多學科仿真核心能力與工程服務全景
MVSC 平臺構建了覆蓋多學科仿真集成、優化設計、參數標定及可靠性與魯棒性分析的完整技術體系，面向新能源汽車、航空航天、精密光學等六大領域，提供從結構、流體、電磁到光學仿真的核心業務與工程服務。
結構 / 流體 / 電磁 / 光學仿真解決方案
MVSC 中心提供涵蓋結構、流體、電磁、光學領域的仿真解決方案，覆蓋從低頻到高頻、從幾何光學到物理光學、從線性靜力到非線性多體動力學的完整工程場景。以真實項目案例為支撐，以專家服務為保障，讓復雜產品研發更簡單、更高效。
1對1專屬服務
讓仿真真正落地，從一次溝通開始。
MVSC 多學科虛擬仿真中心為您提供1對1專屬技術服務——仿真專家直接與您項目對接，深入理解工況，匹配最適用的仿真方案。
歡迎私信或留言聯系我們：收到咨詢后，我們將在1個工作日內給予專人回復。（掃描下方二維碼獲取詳細方案與專業解答）
展開 多學科協同仿真管理平臺SDMan
多學科協同仿真管理平臺SDMan針對多學科多專業的計算機仿真數據進行結構化管理、對仿真流程進行規范化管理、對仿真工具進行集成管理，實現多學科仿真過程的協同管理。平臺通過仿真流程管理功能實現多學科仿真任務的策劃，分配仿真任務給各學科的專業分析人員，實現任務之間的仿真數據傳遞。通過仿真流程模板可定義多學科耦合的仿真流程，支持串行、并行等流程執行方式。通過數據管理功能實現仿真過程數據的存儲、檢索、數據譜系和多方案多工況的對比。實現管理者、專業分析人員之間的多學科仿真任務協同和數據協同。
平臺提供基于B/S（瀏覽器/服務器）架構的Web訪問，以及基于C/S（客戶端/服務器）架構的本地客戶端訪問。Web訪問方式方便管理者通過瀏覽器對仿真項目的管理、仿真任務的策劃、資源的調配、仿真過程的監控、仿真文件的查看等。本地客戶端方式貼合仿真分析工程師的日常工作環境，可在客戶端集成仿真環境中調用封裝的工具軟件、執行仿真任務、上傳仿真結果等工作。
功能特色
功能特色
多學科協同仿真管理平臺核心的功能模塊包括仿真流程管理、仿真數據管理以及仿真工具集成，同時平臺具備仿真知識管理功能，用于管理仿真規范、仿真模板、仿真材料等，平臺可集成高算資源，仿真流程中的仿真求解任務可提交到高算平臺上。平臺具備完善的權限管理配置功能，滿足三員管理及保密功能。
多學科協同仿真管理平臺的核心功能模塊見下圖。
展開 Dymola — 多學科系統仿真平臺
Dymola是法國DassaultSystems公司的多學科系統仿真平臺，廣泛應用于國內外汽車、交通、能源等行業的系統總體架構設計、選型及匹配驗證、系統優化等。Dymola支持FMI標準接口協議，可用于集成不同軟件建立的、不同詳細程度的模型，進行MIL、SIL和HIL測試。
產品介紹
? 多學科仿真
Dymola作為多學科系統仿真平臺，提供了多種屬性的物理接口，覆蓋機械、電氣、熱、流體以及控制等領域，結合Dymola提供的Modelica基礎庫和商業庫，可方便用戶創建物理系統架構以及不同復雜程度的系統功能模型。Modelica基礎庫為客戶提供Modelica協會在機械、流體、電子電氣、電磁、控制、傳熱等多個工程領域的新近研究成果。并提供模型庫，涵蓋整車熱管理系統、人體舒適度、燃料電池、鋰電池、車輛動力學、液壓、電機驅動、電力、火電、水電、風電等領域，為產品的多領域協同研發提供更全面的支撐。
Dymola的模型可用于HIL測試，支持NI、dSPACE、Concurrent、HiGale、RT-Lab等實時仿真系統。
? 電氣系統模型庫
針對新能源汽車，Dymola提供了蓄電池庫、燃料電池庫、電驅動系統庫、車輛動力學庫，可用于搭建完整的混合動力汽車、純電動汽車模型及供電網、充電樁模型，為新能源汽車電氣系統和整車動力學特性的仿真分析和測試提供了模型。
蓄電池模型庫包括電池單體、電池組和BMS，電芯模型包含三部分，電模型、熱模型和老化模型，考慮了溫度，壽命，SOC對電池性能影響。BMS除傳統控制外還可加入了主動預防控制等特性。
電氣系統庫中擁有各類電器元件，并包括詳細的半導體元件，如IGBT，BJT，MOSFET等，考慮了其瞬態效果與能耗。
展開 中望發布自主CAE集成平臺，高效助力多學科仿真開發
近日，中望軟件面向全球開發者正式發布了自主CAE軟件集成平臺——ZWMeshWorks2021，廣大開發者可在該平臺上便捷地進行二次開發，集成多學科求解器，為靈活定制CAE軟件奠定重要基礎。
作為通過虛擬仿真實現生產制造中降本增效的重要工具，國產自主CAE軟件的研發對提高我國自主創新能力、實現制造強國至關重要。中望軟件在2018年成立了CAE研發中心，延攬國內外優秀人才，持續加大在CAE領域的研發與創新投入。本次發布的ZWMeshWorks2021，憑借強大的網格剖分和前后處理能力，將加快中望更多專業CAE產品的開發效率，同時與中望電磁仿真、中望結構仿真共同構成中望仿真解決方案，更好地滿足企業多學科仿真應用需求。
當前，相當一部分開發者專注于研發優秀的求解器，但由于缺少前后處理器開發能力，無法在短時間內開發出完整的CAE產品。
ZWMeshWorks2021作為中望仿真解決方案的重要組成部分，具備基于中望自主三維幾何建模內核的強大的建模能力，先進的網格剖分技術，以及完善的前后處理功能，可集成多學科求解器，從而能夠幫助開發者快速實現集前處理、求解計算、后處理于一體的開發需求，顯著提升專業CAE軟件產品的開發效率。
“ZWMeshWorks是我們開發的具有自主知識產權的前后處理平臺，采用模塊化設計思想，并提供了標準接口，因此具有靈活的定制性和高效的拓展性。”中望CAE研發中心負責人（以下簡稱“負責人”）介紹說：“通過規范的幾何接口和求解器接口，2021版本不僅具備強大的數據兼容性，可支持不同文件格式導入導出，而且能夠深度兼容多學科仿真模型數據，無縫集成流體、電磁、結構、聲學、光學等領域的求解器，幫助快速實現CAE產品化。”
展開 
Dymola多學科系統仿真平臺
多學科聯合仿真與多軟件協同仿真
熱流體、動力學、電氣、液壓、控制多學科模型集成與聯合仿真；
不同軟件的模型可以采用FMU、C代碼等形式集成進來進行聯合仿真；
FMI/FMU支持范圍廣，支持超過100種軟件的FMU格式。
控制算法MIL/HIL測試驗證
組件定制化開發，定制化被控模型，基于動態行為的控制算法驗證；
快速仿真，控制參數批量仿真DOE尋優，仿真效率提升達50%；
虛擬標定與虛擬路試，高精度建模支撐對算法中參數的標定、控制策略的修改；
HIL測試，快速的模型仿真以及主導的特有的INLINE INTEGRATION方程處理方式和多核計算能力符合復雜系統的實時仿真要求。
結合CatiaMagic進行MBSE協同設計
基于場景的需求驗證；
能耗、重量、價格、性能等多方案權衡分析，多性能指標目標優化；
時序動態行為分析；
模型與需求關聯以及模型追溯。
展開 汽車領域多學科優化設計解決方案--Optimus
汽車設計是一項復雜的系統工程，涉及多個學科專業領域，包括結構、碰撞、NVH、熱、電池、光學等多學科的協同設計，不同學科之間數據難以傳遞，基于經驗的人工試錯優化過程導致研發周期長、研發成本高。
圖1 汽車領域多學科優化設計
經緯恒潤基于Optimus工具提供多學科優化設計解決方案。Optimus是比利時Noesis Solutions公司著名的多學科過程集成和優化設計軟件產品。通過Optimus軟件，可管理多學科的仿真流程及數據，自動顯示和探索設計空間，實現產品設計過程中的自動性能優化，并且實現多學科、多指標參數的均衡優化，能對產品設計部門的設計變更給出明確指導意見，在提高產品性能的同時降低成本、縮短設計時間。
圖2 多學科過程集成和優化設計軟件--Optimus
Optimus功能模塊
Optimus具備仿真流程集成、試驗設計、創建代理模型、優化設計、可靠性和魯棒性優化等功能。
? 多學科仿真流程集成
多學科仿真流程集成是進行自動化優化迭代的基礎，是實現多學科協同的前提條件。Optimus可以實現對常用汽車領域CAD/CAE工具的集成與調用，將不同部門、不同專業的仿真工具集成起來，比如結構、碰撞、NVH、熱、流體、電、磁、光學等學科的仿真工具，在同一平臺下自動調用各工具執行多學科耦合仿真分析。
圖3 Optimus仿真流程集成界面
? 試驗設計
科學地確定試驗或仿真方案中的參數組合，采用少量代表性的試驗方案，快速探索整個設計空間，實現參數的靈敏度分析、相關性分析，辨別關鍵參數，幫助用戶對設計問題有更深入的了解。
展開 自我介紹篇—多學科聯合仿真智創團隊
我們是：多學科聯合仿真-智創團隊，是由不同學科領域的專家和研究人員組成的團隊。總之，我們是一群愛創新、有技術、懂專業的青年人。
我們想做：專注于自研程序、主流CAD、CAE工具軟件的集成封裝，搭建面向不同行業、不同專業的復雜研發流程，實現自動化執行，完成多學科聯合仿真設計及優化。致力于利用仿真技術來解決復雜的問題和挑戰，通過整合多個學科的知識和技能，利用計算機仿真和模擬技術來模擬和分析各種系統、過程或現象。
歡迎感興趣的朋友，一起交流探討哦~~
展開 中望全資收購英國商業流體仿真軟件PHOENICS 持續完善多學科多物理場仿真解決方案
10月8日，廣州中望龍騰軟件股份有限公司（以下簡稱“中望軟件”）發布公告，宣布以全資控股方式收購英國老牌商業流體仿真軟件開發商Concentration,Heat and Momentum Limited（以下簡稱“CHAM”）。
本次收購完成后，中望軟件將擁有CHAM公司旗下流體仿真軟件PHOENICS的全部源代碼及核心技術，其在英國、日本的研發及業務團隊也將全員加入中望軟件，與中望團隊一起共同為全球PHOENICS客戶提供服務。至此，中望正式進入商業流體仿真領域，加速打造涵蓋結構、電磁、流體在內的中望多學科多物理場仿真解決方案。
▲中望軟件董事長杜玉林（左5）與CHAM英國部分團隊
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PHOENICS
世界第一款計算流體力學與計算傳熱學商業仿真軟件
CHAM由全球計算流體力學與計算傳熱學（簡稱“CFD”）學科奠基人D.B.Spalding教授于1974年創立，主要從事商業CFD軟件開發與技術咨詢服務。1981年，CHAM發布了世界上第一款通用的計算流體力學與計算傳熱學商業仿真軟件PHOENICS。自此，CFD開始在各個工業領域發揮越來越多的助力作用。
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