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Primer semestre Curso 2013-14

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Gua de Aprendizaje

Informacin al estudiante

Datos Descriptivos

ASIGNATURA: Tecnologa Aeroespacial

Nombre en Ingls: Aerospace Technology

MATERIA: Complementos de la Tecnologa Aeroespacial

Crditos Europeos: 6 Cdigo UPM: 145001004

CARCTER: A: Comn a la rama aeronutica.

TITULACIN: Grado en Ingeniera Aeroespacial

CURSO: 1 curso

ESPECIALIDAD: Todas

DEPARTAMENTOS: Tecnologas Especiales Aplicadas a la Aeronutica Vehculos Espaciales

PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero - Junio X

IDIOMA IMPARTICIN Slo castellano Slo ingls Ambos

X


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DEPARTAMENTO: Tecnologas Especiales Aplicadas a la Aeronutica Vehculos Aeroespaciales

PROFESORADO

NOMBRE Y APELLIDO (C = Coordinador) DESPACHO Correo electrnico

lvaro Cuerva Tejero Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

ngel Sanz-Andrs Aerodinmica ETSIA [email protected]

Cristina Cuerno Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

Cristbal Jos Gallego Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

Demetrio Zorita Gomez-Escolar

Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

Emilio Prez Cobo (C) Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

Germn Fernandez Rico 513 EUITA - Aerodinmica ETSIA [email protected]

Jos Meseguer Ruiz Aerodinmica ETSIA [email protected]

Manuel Gascn Prez 513 EUITA [email protected]

Manuel Prez Cortes Mecnica de Vuelo [email protected]

Miguel ngel Gmez Tierno Mecnica de Vuelo [email protected]

Miguel Gonzlez Hernndez Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

Nikolai Bezdenejnykh 513 EUITA [email protected]

Oscar Lpez Garca Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

Rodrigo Martnez-Val Laboratorio de Ensayos de Aeronaves [email protected]

Rosana Prados Roman 513 EUITA [email protected]

Sebastin Franchini (C) 513 EUITA - Aerodinmica ETSIA [email protected]

CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA

RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS

Nivel de Bachillerato de Matemticas, Fsica y Qumica.

Conocimiento bsico de lengua extranjera (Ingls)


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Objetivos de Aprendizaje

COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA

Cdigo COMPETENCIA NIVEL *

CG3 Capacidad para identificar y resolver problemas aplicando, con creatividad, los conocimientos adquiridos

AP

CG4 Capacidad para integrarse y formar parte activa de equipos de trabajo. Trabajo en equipo.

AP

CG6 Uso de las Tecnologas de la Informacin y de las Comunicaciones

AP

CG7 Comunicacin oral y escrita AP

CG9 Razonamiento crtico y capacidad de asociacin que posibiliten el aprendizaje continuo

AN

CE09 Comprender la globalidad del sistema de navegacin area y la complejidad del trfico areo.

COM

CE10 Comprender cmo las fuerzas aerodinmicas determinan la dinmica del vuelo y el papel de las distintas variables involucradas en el fenmeno del vuelo.

COM

CE13 Comprender la singularidad de las infraestructuras, edificaciones y funcionamiento de los aeropuertos.

COM

CE17

Conocimiento adecuado y aplicado a la ingeniera de: Los elementos fundamentales de los diversos tipos de aeronaves; los elementos funcionales del sistema de navegacin area y las instalaciones elctricas y electrnicas asociadas; los fundamentos del diseo y construccin de aeropuertos y sus diversos elementos.

COM

CE18 Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniera de: los principios bsicos del control y la automatizacin del vuelo.

COM

CE19 Conocimiento aplicado de: sistemas de navegacin y circulacin area; tecnologa aeroespacial.

COM

* Para definir el nivel se ha utilizado la taxonoma de Bloom de acuerdo con la siguiente codificacin: Conocimiento (CON), Compresin (COM), Aplicacin (AP), Anlisis (AN), Sntesis (SIN) y Crtica (CR)


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Cdigo RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA

RA1. - Identifica y resuelve problemas aplicando los conocimientos adquiridos (CG3).

RA2. - Se integra y forma parte activa de equipos de trabajo (CG4).

RA3. - Utiliza las Tecnologas de la Informacin y de las Comunicaciones (CG6).

RA4. - Se comunica correctamente de forma oral y escrita (CG7).

RA5. - Razona crticamente y de forma asociativa (CG9)

RA6. - Comprende la relevancia de las ciencias bsicas y su aplicacin en la ingeniera (CE10, CE 17, CE 18 y CE 19)

RA7. - Identifica los elementos fundamentales de los diversos tipos de aeronaves y vehculos espaciales. (CE17).

RA8. - Comprende el origen de las fuerzas aerodinmicas y propulsivas y cmo estas determinan la dinmica del vuelo de las aeronaves y vehculos espaciales (CE10 y CE19).

RA9. - Conoce los elementos funcionales del sistema de navegacin y el transporte areo y las instalaciones elctricas y electrnicas asociadas (CE09, CE17 y CE19).

RA10. - Comprende la singularidad del diseo, construccin y funcionamiento de los aeropuertos (CE13 y CE17).


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Contenidos y Actividades de Aprendizaje

CONTENIDOS ESPECFICOS (TEMARIO)

TEMA / CAPITULO APARTADO Indicadores Relacionados

1. Actividades aeroespaciales

La industria aeroespacial. RA9

RA10

Infraestructuras aeroespaciales. Las compaas areas. Las organizaciones aeronuticas y espaciales.

2. Clasificacin de los vehculos aeroespaciales

Definiciones y clasificaciones.

RA7 Aviones. Aeronaves de alas giratorias. Lanzadores y misiles. Vehculos espaciales.

3. Partes del avin

Introduccin.

RA7 Fuselaje. Ala. Grupo motopropulsor. Superficies estabilizadoras. Tren de aterrizaje.

4. Atmsfera Estndar Internacional (ISA)

Definicin de altitud absoluta y geomtrica.

RA6

RA8

Hiptesis de la ISA. Estructura trmica de la atmsfera. Ecuacin de la fluido-esttica. Solucin de la ISA para la troposfera y estratosfera.

5. Introduccin a la Mecnica de Fluidos

Estados de la materia. Partcula fluida y flujo. RA6

RA8

Cinemtica de los fluidos: Lneas de corriente. Flujo estacionario. Tubo de corriente.

6. Ecuacin de conservacin de masa

Definicin de gasto msico. RA6

RA8

Flujo compresible e incompresible. Definicin de caudal. Aplicacin de la conservacin de masa al caso incompresible.

7. Ecuacin de la cantidad de movimiento

Fuerzas sobre un fluido (volumen y superficie). RA6

RA8 Ecuacin de Euler. Ecuacin de Bernoulli.

8. Aspectos cualitativos del flujo viscoso

Flujo con viscosidad. RA6

RA8

Definicin de capa lmite. Definicin de esfuerzos viscosos. Flujos laminar y turbulento. Nmero de Reynolds.

9. Aspectos cualitativos del flujo compresible

Velocidad del sonido. RA6

RA8 Nmero de Mach. Ondas de Mach, choque y de expansin.


6

Movimiento subsnico y supersnico en flujo interno: difusores y toberas.

10. Aerodinmica de perfiles

Geometra y nomenclatura de perfiles.

RA6

RA8

Generacin de fuerzas aerodinmicas. Curvas caractersticas de los perfiles. Coeficientes adimensionales. Entrada en prdida de perfiles. Desprendimiento de la capa lmite. Componentes de la resistencia aerodinmica de un perfil. Resistencia de friccin y de presin. Efectos de compresibilidad.

11. Aerodinmica de alas

Geometra y nomenclatura de alas.

RA6

RA8

Flujo sobre un ala de envergadura finita. Sustentacin en alas (diferencias con perfiles). Resistencia inducida. Curvas caractersticas de las alas.

12. Dispositivos hipersustentadores. Curvas caractersticas del avin

Dispositivos hipersustentadores.

RA6

RA8

Aerodinmica de alas en rgimen compresible y supersnico. Curvas caractersticas del avin (sustentacin y polar).

13. Introduccin a los sistemas de propulsin

Sistema motopropulsor: motivacin y fundamentos.

RA6

RA8

Creacin de empuje. Clasificacin de los sistemas de propulsin. Envolvente operacional de los diferentes sistemas. Aspectos medioambientales.

14. Sistema de propulsin por hlice

Geometra y nomenclatura de la hlice.

RA6

RA8

Cinemtica de la hlice. Teora de cantidad de movimiento aplicada a la propulsin por hlice. Rendimiento propulsivo. Curvas caractersticas de la hlice. Regmenes de funcionamiento de una hlice. Control de paso de hlices. Sistema de propulsin basado en motor alternativo.

15. Sistema de propulsin no autnomo por chorro. Aerorreactores

Componentes y funcionamiento de una turbina de gas. RA6

RA8 Determinacin del empuje. Efecto de la altura y Mach de vuelo en el empuje. Turborreactor y turbofn.

16. Aerorreactores (cont). Sistema de propulsin autnomo por chorro. Motor cohete

Turbohlice. Componentes. Determinacin del empuje. RA6

RA8 Tipos de motes cohete. Empuje de los motores cohete.

17. Introduccin a las actuaciones del avin

Modelo fsico- matemtico del avin para el estudio de actuaciones. Sistemas de referencia.

RA6

RA8 Actuaciones en vuelo horizontal rectilneo y


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uniforme. Actuaciones en vuelo de ascenso/descenso rectilneo y uniforme. Actuaciones en vuelo de planeo.

18. Virajes

Factor de carga. RA6

RA8

RA9

Viraje en el plano horizontal (con balance y guiada). Viraje en el plano vertical.

19. Actuaciones en pista

Despegue. RA6

RA8

RA9

Aterrizaje.

Influencia del viento en operaciones en tierra.

20. Actuaciones integrales

Alcance. RA6

RA8

RA9

Autonoma.

Envolvente operacional de la aeronave.

21. Diagrama Peso - Alcance

Nomenclatura de pesos del avin. RA6

RA8

RA9

Limitaciones de pesos del avin.

Diagramas de carga de pago-alcance.

22. Estructuras de aeronaves

Funcin de los componentes estructurales.

RA7 Disposicin estructural del ala y superficies estabilizadoras. Disposicin estructural del fuselaje. Materiales aeroespaciales.

23. Instrumentos de las aeronaves

Instrumentos de vuelo y navegacin. RA7

RA9 Instrumentos de la planta propulsora. Agrupacin y presentacin de los instrumentos.

24. Sistemas y equipos de las aeronaves

Sistema elctrico.

RA7

RA9

Sistema de combustible. Sistema hidrulico. Sistemas Fly-by-wire. Sistema de acondicionamiento de cabina. Otros sistemas.

25. Clasificacin y arquitectura de AAG

Tipos de aeronaves de alas giratorias.

RA7

RA8

Configuracin general de los helicpteros. Rotor y mandos de vuelo. Arquitectura de helicpteros. Problemas aerodinmicos. Resonancia en tierra.

26. Principios de vuelo y actuaciones de AAG

Teora de Cantidad de Movimiento aplicada al vuelo axial del helicptero.

RA6

RA7

RA8 Actuaciones de helicpteros en vuelo axial. Actuaciones de helicpteros en vuelo de avance.

27. Aerdromos y aeropuertos

Demanda de transporte areo. RA9

RA10

RA11

Seleccin del emplazamiento.

Configuracin del aeropuerto.

28. Pistas de vuelo y terminales de pasajeros

Orientacin y disposicin de las pistas. RA9 Ayudas en aproximacin y aterrizaje.


8

Capacidad horaria y capacidad anual. RA10

RA11 Disposicin de los edificios terminales.

29. Introduccin a la navegacin y a la circulacin area

Seguridad de la aviacin. Accidentes e incidentes.

RA9 Concepto de Navegacin area. El marco operativo: el sistema CNS. Vigilancia y control de la circulacin area. Sistemas de alerta y factores humanos.

30. El soporte tcnico de la navegacin area

Organizacin del espacio areo. RA9 Ayudas a la navegacin area.

Cartas aeronuticas. Rutas: definicin y representacin.

31. Posicionamiento y guiado de aeronaves

Posicionamiento en el espacio areo. RA6

RA9 Posicionamiento vertical y horizontal. Algoritmos de estimacin. El guiado en la navegacin area.

32. Vehculos espaciales

Programas espaciales. RA7

RA8

RA9

Entorno espacial. Clasificacin de las misiones y los vehculos espaciales. Bases de lanzamiento. Estaciones de seguimiento y control. Arquitectura de los vehculos espaciales.

33. Lanzadores y misiles

Configuraciones y sistemas. RA6

RA7

RA8

Tipos de lanzadores y misiles. Subsistemas. Ecuacin de Tsiolkovsky. Ecuacin del movimiento de un vehculo con motor cohete. Guiado de lanzadores y misiles.

34. Mecnica orbital

Leyes de Kepler. Ley de la Gravitacin Universal de Newton. RA6

RA8 Problema de los dos cuerpos. rbitas circulares. Caso general de rbitas. Constantes de los movimientos orbitales.

35. Misiones espaciales

Maniobras orbitales. RA6

RA8

Transferencia coplanar de Hohmann. Cambio de inclinacin del plano orbital. Incremento de velocidad y masa de combustible necesario.


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BREVE DESCRIPCIN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS

UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEANZA EMPLEADOS

CLASES DE TEORIA

La leccin magistral se considera bsica para la transmisin de conocimientos y para que el alumno identifique claramente a sus profesores de referencia a quienes debe acudir para consultas o dudas. La clase se desarrollar con ayuda de la pizarra para los desarrollos matemticos o aspectos anlogos; pero se utilizar profusamente el proyector de transparencias dada la gran carga visual que tienen los conceptos a tratar, tales como partes del avin, motores de reaccin, instrumentos o misiones espaciales.

CLASES

PROBLEMAS

Aunque el profesor pueda, eventualmente, resolver algn problema en clase al comienzo de cada parte de la asignatura, la mayora de las clases sern del tipo de problema-ayuda. En ellas se propone a los alumnos un enunciado concreto para que lo trabajen y resuelvan en pequeos grupos. Es deseable que a estas clases asistan dos profesores por aula, para atender debidamente las dudas y consultas. Este sistema fomenta el que los alumnos vayan al da y no pierdan tiempo al comenzar la clase de problemas releyendo la teora que deben traer sabida.

PRACTICAS

Est previsto que los alumnos realicen tres prcticas de laboratorio y visionen vdeos de contenido didctico, en pequeos grupos. Las prcticas versarn sobre arquitecturas de aviones, arquitectura de helicpteros, tneles aerodinmicos, y sistemas de propulsin. Los vdeos tratarn de fabricacin de aviones, fenmenos de inters en Mecnica de Fluidos y Aerodinmica, misiones espaciales, y navegacin area.

TRABAJOS

AUTONOMOS

El trabajo autnomo de los alumnos consistir, fundamentalmente, en revisar y repasar los temas tratados en las lecciones magistrales, en terminar los problemas propuestos en las clases de problemas, en trabajar sobre otros problemas cuyos enunciados se hayan repartido, y en completar los informes de las prcticas de laboratorio y del trabajo en grupo encargado.

TRABAJOS EN

GRUPO

Los alumnos realizarn en grupo las prcticas de laboratorio y los informes derivados de stas. Asimismo, y dado que el contenido de los temas sobre navegacin area y aeropuertos no se presta a la realizacin de problemas, se plantear a los grupos la realizacin de un pequeo ejercicio sobre dichos temas, para lo que deber buscar en diversas fuentes bibliogrficas y documentales, incluido internet. Mantener la composicin de los grupos fomenta la cohesin y facilita la eficiencia del trabajo.

TUTORAS Los profesores estarn disponibles en sus despachos para atender las consultas de los alumnos durante las horas estipuladas reglamentariamente.


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RECURSOS DIDCTICOS

BIBLIOGRAFA

Anderson, JD. Introduction to flight, 5th Edition. McGraw-Hill, Boston, USA, 2005. Franchini, S y Lpez Garca, O. Introduccin a la Ingeniera Aeroespacial, 2 edicin, Garceta grupo editorial, Madrid, 2011. Isidoro Carmona, A. Aerodinmica y actuaciones de avin. Paraninfo, Madrid, 1996. Torenbeek, E y Wittenberg, H. Flight Physics. Springer, Dordrecht, NL, 2009. F.J. Sez Nieto, L Prez Sanz y V.F. Gmez Comendador. La navegacin area y el aeropuerto Fundacin AENA, Madrid, 2002. M. Garca Cruzado, Descubrir la operacin de los aeropuertos, AENA, Madrid, 2008

RECURSOS WEB

Est previsto utilizar la plataforma moodle para la publicacin y difusin de material didctico que los alumnos puedan necesitar, tales como apuntes, enunciados y solucin de ejercicios, etc. Tambin se publicarn los horarios de tutoras, calendarios y grupos de prcticas y otra informacin relevante.

EQUIPAMIENTO

El Laboratorio de Ensayo de Aeronaves del Departamento de Vehculos Aeroespaciales dispone de aeronaves y equipos suficientes para las prcticas de laboratorio y proyeccin de vdeos que estn previstos en la planificacin docente. En particular existe un avin F5 completo, una avioneta RANS S-7 de estructura tubular completa (el revestimiento del fuselaje no est montado para permitir ver la estructura tubular), un helicptero Alouette III completo, dos tneles aerodinmicos para actividades docentes, varios motores tanto alternativos como de reaccin y diversos componentes estructurales de aviones, tanto en aleacin de aluminio como en materiales compuestos. El Departamento de Tecnologas Especiales Aplicadas a la Aeronutica dispone de un Laboratorio de Sistemas e Instrumentos de Aeronaves equipado un banco de ensayos de sistemas hidrulicos otro de sistemas neumticos, diverso equipamiento para prcticas del sistema elctrico y cinco tneles aerodinmicos especialmente diseados para prcticas de alumnos. Tambin se dispone de un helicptero BO 105. Se dispone tambin de un taller mecnico y un taller de carpintera. En ellos se pueden fabricar pequeas piezas de inters o ayuda para las prcticas. Tiene asimismo todo tipo de tiles de medida de longitudes, espesores, profundidades, etc, que puedan necesitar los alumnos en las prcticas, as como diversos ordenadores y equipos de adquisicin de datos.


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Cronograma de trabajo de la asignatura

Semana Actividades Aula Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades Evaluacin

Otros

1 a 5 Lecciones 1 a 12 Problemas 1 a 4 Estudiar teora Completar problemas

Resolucin de problemas por grupos.

6 a 10 Lecciones 13 a 26 Problemas 5 a 7 Prcticas y vdeos

Estudiar teora Completar problemas Preparar prcticas

Resolucin de problemas por grupos. Primer control parcial

11 a 15 Lecciones 27 a 35 Problemas 8 a 13

Prcticas y vdeos

Estudiar teora Completar problemas Preparar prcticas

Resolucin de problemas por grupos. Redaccin informe de prcticas.

Segundo control parcial

Convocatoria Enero Examen final


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Sistema de evaluacin de la asignatura

EVALUACION

Ref INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA: T1 a T12 Obtener una nota igual o mayor a 5.0 en el primer parcial 1/5/6/7/8/9/10 T13 a T26 Obtener una nota igual o mayor a 5.0 en el segundo parcial 1/5/6/8/9

T27 a T35 Obtener una nota igual o mayor a 5.0 en el tercer parcial 1/5/7/9/10

NP Haber realizado las cuatro prcticas en el laboratorio y presentar y aprobar el informe correspondiente a cada una de ellas.

1/2/3/4/5/6/7/8

NTG Presentar y aprobar el informe del trabajo en grupo. 1/2/3/4/5/6/9/10

EVALUACION SUMATIVA BREVE DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR

PESO EN LA CALIFICACIN

1 Parcial 14/10/2013 Aulas de examen 30%



Informe de prcticas 15% Trabajo navegacin area y aeropuertos 5%


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DESCRIPCION GENERAL DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES y DE LOS CRITERIOS DE CALIFICACIN

La evaluacin estar compuesta por tres apartados: examen, prcticas y trabajo en grupo. La nota final del curso (NF) se compone de los siguientes grupos de actividades: Nota del examen (NE) Nota de prcticas (NP) Nota de trabajo en grupo (NTG) La nota del examen (NE) se obtiene en un examen final. El examen final de la convocatoria de enero consiste en tres partes, cada una de las cuales corresponde a un bloque de lecciones (vase tabla EVALUACION). El peso relativo de las tres partes ser de 30%, 30% y 20%, respectivamente (vase tabla EVALUACIN SUMATIVA). Durante el curso se realizan dos exmenes parciales y liberatorios, correspondientes a las dos primeras partes del examen final de la convocatoria ordinaria de enero. Si la nota de un parcial es mayor o igual que 5 el temario correspondiente al mismo queda liberado para el examen final de enero, no obstante lo cual el alumno podr examinarse de dicha parte si lo desea, en cuyo caso la nota obtenida en el parcial ser ignorada. Todos los alumnos deben realizar la tercera y ltima parte del examen final en la convocatoria de enero independientemente de la calificacin obtenida en los parciales. La nota del examen de la convocatoria ordinaria se determina como:

NE = (0.3 P1 + 0.3 P2 +0.2 P3)/0.8 siendo P1, P2 y P3 las notas obtenidas en cada una de las partes. De no disponerse de nota final para P1, por no haberse hecho el examen de esa parte, la misma se sustituye por la obtenida en el primer parcial si es mayor o igual que 5 o por 0 en caso contrario, procedindose anlogamente para P2. No obstante lo anterior, de ser la calificacin de alguna de las tres partes menor que 4, la nota NE no podr ser mayor de 4. La nota de las prcticas de laboratorio (NP) se obtiene de la evaluacin del informe presentado. La superacin de las prcticas es obligatoria. Los alumnos que no superen las prcticas no podrn presentarse a realizar el examen final. La nota del trabajo en grupo (NTG) se obtiene de la evaluacin del informe presentado. La nota final de la asignatura (NF) se calcula de acuerdo a las siguientes expresiones:

Si la nota de examen es NE 5: NF = 0.8 NE + 0.15 NP + 0.05 NTG.

Si la nota de examen es NE < 5: NF = NE.

Para superar la asignatura se debe cumplir que: el examen final est aprobado (NE 5) y la nota final sea mayor o igual que 5 (NF 5)

En las convocatorias extraordinarias el examen final consistir en una sola prueba que abarcar el contenido total de la asignatura. Una vez que se han superado las prcticas, la nota obtenida se mantiene para todas las convocatorias siguientes. La nota del trabajo en grupo slo se mantiene durante el curso acadmico vigente.

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