Développement de techniques de mesure de surfaces libres par moyens optiques : application à l'analyse de l'écoulement généré par un modèle de bateau en bassin des carènes
Texte intégral
(2) THESE Pour lobtention du Grade de DOC UR D LUNIVRI D POI IR (Faculté des ciences Fondamentales et Appliquées) (Diplôme National - Arrêté du 7 août 2006) cole Doctorale : I-MMA (ciences et Ingénierie en Matériaux, Mécanique, nergétique et Aéronautique) ecteur de Recherche : Mécanique des Fluides Présentée par : Guillaume Gomit ************************ D
(3) Q
(4) B Y Q : A
(5) ' Y '
(6) B B
(7) ************************ Directeurs de hèse : Laurent David Damien Calluaud Ludovic Chatellier ************************ outenue le 2 décembre 2013 devant la Commission dxamen ************************ J F. MOI A. OUAZIN F. DI FLIC D. FRCZOU D. CALLUAUD L. CZA LLIR L. DAVID. f !"#"$% &" +/ 45+8 f !"#"$% 8[\!]^" / _`j"k^! w&y&$" zy#&] +!" z&[\ +["!$"$ {|+}5| ~{$&]" [$"!^%!" 5 8[\!" \//!&`" &]/z"] &î$ / [!f%![ !"#"$% / "$" {!$"$$ &î$ / [!f%![ !"#"$% / "$" {!$"$$ f !"#"$% / "$" {!$"$$ . 9;<==>?@KW?X 9;<==>?@KW?X 9<<@KW?X 9<<@KW?X 9<<@KW?X 9<<@KW?X 9<<@KW?X.
(8)
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(12)
(13) øùúüý þýÿ. ùTIýRýÿ. M. NODUCON ........................................................................................................................................... 1 HAPE. LE SAGE DE NAVE E SA CAACESAON ......................................................... 3. escription général du champ de vagues 5 2 étermination de l'écoulement généré par un navire 2 esures expérimentales de l'écoulement généré par le déplacement d'un bateau 22 tudes numériques 5
(14) a vague d'étrave 7 4 onclusion 24 HAPE. EVEOPPEEN DE EHODES DE ESUE DE SUFACE BE .............................. . esure de surface libre par moyens optiques 27 2 odèle de caméra et calibration
(15) 4 2 odèle de caméra :
(16) 4 !"#$% & () * +"#, - / 0! , #,!",#-, -, /#*"!#- & (6 / 08- # (9 22 éthode de calibration des caméras :
(17) ; !< /,,#$% 0" !"-,!#- =%- #" (9 * >!" #-!#- !"#/ 0" 00"/< 0<!" !"#$% ) / >!" #-!#- , /??#/#-!, #,!",#-, & ) @??#/#-!, % 08- # & ) 2
(18) Jeprésentation d'un capteur de stéréovision 4
(19) ( @#*"!#- =%- /0!%" ,!",/0#$% )( (* K !"# 0#0#" )( (/ Q/!#?#/!#- , # , )) ( W"#-%!#- )X 24 stimation de la précision de la calibration et choix du modèle 4Y ) @"#!" =""%" )Z )* @<#[ % /#*"!#- )9 25 ssais de calibration : 4\ X ] *" 0#-!, -/,,#", & )^ X* @#*"!#- 0"!# & X_ X/ , / 0"!-! #,!",#- & X
(20) `echniques de mesure de surface libre par stéréovision 54
(21) esure de surface par stéréojcorrélation d'images rectifiées 54 ( #, - /"",0--/ ,!",/0#$% X) (* k,!# !#- , w#!,,, X6
(22) 2 éthode z{ |zauteur} {ormale} ourbure~ 57 ( +"#-/#0 !< XZ (* -!#?#/!#- ,%"?/ X9 (/ k,!# !#- , w#!,,, X^ ( "#!< =0!# #,!#- 6_
(23)
(24) ources d'incertitudes liées à la méthode basée sur la stéréojcorrélation Y 4 éthode basée sur la stéréojréfraction Y2 4 rincipe de la stéréojréfraction Y2 ) Q?"/!#- =%- "8- % #-%[ 6. ÷.
(25) ¡¢¡£ ¤¥¦§¨©ª«¬¦ª« ®¯ ®¥°±¬²§©§«¦ ¬°°¬¨§«¦ ®¯ ©¦ª³ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ´µ ¡¢¡¶ ·±¸¨ª¦¹©§ ®§ ¨§²«º¦¨¯²¦ª« ®§ ±¬ º¯¨³¬²§¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ´» ¡¢¡¢ ¼ª©ª¦§º ®§ ±¬ ©¥¦¹®§ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ´½ ¡¢¡µ ¾¯¨²§º ®§º ª«²§¨¦ª¦¯®§º ±ª¥§º ¿ ±¬ ©¥¦¹®§¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »À ¡µ Á¨Â§²¦ª« ®§ ³¬ªº²§¬¯Ã ±¬º§¨ º¯¨ ±¬ º¯¨³¬²§ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »Ä ¡µ¡Ä ¤¥¦§²¦ª« ®¯ °ª«¦ ®Å§«¦¨¥§ ®¯ ³¬ªº²§¬¯ ±¬º§¨ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »¶ ¡µ¡£ «²§¨¦ª¦¯®§º ±ª¥§º ¿ ±¬ ©¥¦¹®§ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »µ ¡´ Ƭ±ª®¬¦ª« §« Ǭººª« ¿ ¹¯±§ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »µ ¡´¡Ä Ȭººª« ¿ ¹¯±§ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »µ ¡´¡£ ɺ¦ª©¬¦ª« ®§º §¨¨§¯¨º ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »´ ¡´¡¶ Ê¥¦¹®§ ®§ ¾¦¥¨¥Ëªºª«¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ »´ ÌÍ Î ÏÍ ÎÐ ¡´¡¢ ¾¦¥¨¥Ñ¨¥³¨¬²¦ª«¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÒÄ ÌÍ Ð ÏÍ Ð ¡´¡µ Ó¬ªº²§¬¯ ±¬º§¨ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ Ò£ Ô ÌÍ ÐÕ Ô ÏÍ Ð ¡» Ö«²±¯ºª« ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ Òµ ×ØÙÚÛÜÝÞ ßßß áâÜÛãä åÞ æÙÝÙæÜÞÝÛäÙÜÛçê åÞ ãëÞæçâãÞìÞêÜ íÞêÞÝÞ ÚÙÝ âê ìçåÞãÞ åÞ êÙîÛÝÞ Þê ïÙääÛê åÞä æÙÝÞêÞäðððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððððð ñò ¡Ä Ȭººª« ®§º ²¬¨ó«§º §¦ ©®ó±§º ®§ Ǭ¦§¬¯Ã ô¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ Ò½ ¡Ä¡Ä Ȭººª«º ®§º ²¬¨ó«§º ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ Ò½ ¡Ä¡£ ʮ󱧺 ®§ Ǭ¦§¬¯Ã ¯¦ª±ªº¥º ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ½À ¡£ Á¬¨¬©ó¦¨§º ¥¦¯®ª¥º ô ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ½Ä ¡¶ ʧº¯¨§º ®¯ ²¹¬©° ®§ ˬ¸¯§º ¬¯ º§ª« ®¯ Ǭººª« ®§ ±Å «º¦ª¦¯¦ Á°¨ª©§¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ½£ ¡¶¡Ä ʧº¯¨§º °¬¨ º¦¥¨¥Ñ²¨¨¥±¬¦ª«¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ½¶ õö ÷ ø ùÍ õö ÷ ø Ï Í øÔ ¡¶¡£ ʧº¯¨§º °¬¨ º¦¥¨¥Ñ¨¥³¨¬²¦ª« ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ½» Õ õö øÎ Õ ùÍ õö øÐ Õ Ï Í ú øø Õ ûû ¡¶¡¶ ü§²«º¦¨¯²¦ª« ®¯ ²¹¬©° ®§ ˬ¸¯§º ¸±Ç¬± ¸¥«¥¨¥ °¬¨ ±§ ©®ó±§ ýþ ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄÀÄ ¡¢ ʧº¯¨§ ®§ ±¬ ˬ¸¯§ ®Å¥¦¨¬Ë§ ®¯ ©®ó±§ ýþ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄÀ£ ¡¢¡Ä ¤ªº°ºª¦ª³ §Ã°¥¨ª©§«¦¬± ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄÀ£ õö ÷ ûÕ ùÍ û ¡¢¡£ ü§²«º¦¨¯²¦ª« ®§ ±¬ º¯¨³¬²§ §¦ ª«²§¨¦ª¦¯®§º ®§ ©§º¯¨§º¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄÀµ ¡µ ʧº¯¨§º ®¯ ²¹¬©° ®§ ˪¦§ºº§ ¬¯¦¯¨ ®§ ±¬ ²¬¨ó«§ °¬¨ Ë¥±²ª©¥¦¨ª§ °¬¨ ª©¬¸§º ®§ °¬¨¦ª²¯±§º º¦¥¨¥º²°ªÿ¯§ ô P V¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄÀ´ ¡µ¡Ä Á¨ª«²ª°§ ®§ ±¬ P V ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄÀ´ Ô E Í û Ô ù Íg Í ûø ¡µ¡£ ¤ªº°ºª¦ª³ §Ã°¥¨ª©§«¦¬± ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄÄÀ ÔÕ õö P V÷ û ÔÕ ùÍ ÔÕ Ï ú Õ ¡´ ʧº¯¨§º ®¯ ²¹¬©° ®§ ˬ¸¯§º ¸¥«¥¨¥ °¬¨ ±§ ©®ó±§ ýþ ¬¯ Bûû ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄĶ ¡´¡Ä ¤ªº°ºª¦ª³ §Ã°¥¨ª©§«¦¬± ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ ÄĶ õö ÷ õö j Í .
(26) III.6.1.b Cal brat on .................................................................................................................... 115 III.6.1.c Reconstruct on de la surface ......................................................................................... 116 7 O méq p
(27) m 'é m ' è v 8 7 M è
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(29) : 8 72 M é
(30) 'é m : 9 III...a Doa ne de calcul......................................................................................................... 11 III...b a llae ........................................................................................................................ 10 III...c odle de turbulence .................................................................................................... 1 73 mp
(31) h mp v
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(42) 24 III..1.a Caractr sat on des ondes et du ca de aues........................................................ 1 III..1.b tude dans le doa ne de Four er ................................................................................ 16 82 O ' y
(43)
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(48) 29. H!"#T$% &(. )%*ULT!T* ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ,-,. / ;
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