模态试验工程案例


润扬长江大桥南汊模态实验
竖向一阶五阶弯曲振型一阶二阶扭转振型
IVE
Institute of Vibration Engineering, Northwestern Polytechnical University, China
•苏通长江大桥模态试验
•上海长江大桥模态试验
•舟山大陆连岛工程金塘大桥模态试验
汽车案例1
复合材料车盖
第一阶
IVE
Institute of Vibration Engineering, Northwestern Polytechnical University, China
第二阶
IVE
Institute of Vibration Engineering, Northwestern Polytechnical University, China
IVE
Institute of Vibration Engineering, Northwestern Polytechnical University, China
通过实验模态分析的手段,先夹具,方刀架,尾座和加工构件四 为一体的结构进行基本动力学特性测试。测试过程中非接触激振器安 装在方刀架上,直接对其余部分进行激励。激励方式采用慢速扫频的 方法进行,用加速度传感器测量结构的加速度响应。通过测试频响函 数并识别模态参数,图示为第一阶的频率、阻尼比以及振型的三维视 图显示,第一阶的频率为95Hz。
第一阶87Hz的固有频率对应的振型在变速箱、床鞍、中托板、 溜板、刀架相对其它部分振型对应的幅度较大,在进一步的优化 设计中需要修改结构来加强变速箱、床鞍、中托板、溜板、刀架 等部位的动刚度,特别是刀架的动刚度,它直接影响这阶固有频 率覆盖的半功率带内对应工作转速时的加工精度。 从二阶和三阶的振型上容易发现,两个床脚的振型幅度相对 其它部位较大,这主要是床脚减重造成的;鉴于车床本身结构的 复杂型,在工作过程中会耦合激发出高阶的振动,此时床脚不稳 的问题影响就很突出,建议对床脚可进行以总体重量为目标函数 的动力学特性优化设计,如左床脚的最左端是一个完全开口的结 构,从动刚度的角度分析肯定是不合理的,需做适当的修改;床 脚现在的结构较简单,完全是结合经验、考虑加工的方便来实现 的,建议用有限元来方法来寻找适当的位置加劲以达到提高动刚 度的目的。
夏利2000白车身模态试验 夏利2000白车身模态试验 2000
IVE
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瑞风商务车白车身模态实验
IVE
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工程案例
张永强
高级工程师
靖江泰斯特电子有限公司 西北工业大学 振动工程研究所
IVE
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机床案例1
CY集团产车床车刀颤振较大,影响加工精度,加工精度与国外同类 产品的相比要差一个量级;设法通过实验的手段寻找车刀振动较大的更本 原因,在不改变整体结构的基础上,对结构局部进行动力学修改设计,控 制结构的动力学特性,减小加工过程中的振动,从而控制加工精度。
工件和激励ຫໍສະໝຸດ IVEInstitute of Vibration Engineering, Northwestern Polytechnical University, China
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复合材料翼子板
第一阶
IVE
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第二阶
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机床案例2
IVE
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在加工过程中(转速为3000转),利用加速度传感器采集加速 度信号,对方刀架和尾座进行ODS工作变形分析(Operational Deflection Shape)和信号的实时频谱分析;结果显示在加工过程中 振动响应以98Hz的振动为主,考虑原因为整体结构的一阶固有频率 为95Hz,加工过程中,由于尾座和方刀架结构设计不合理的原因, 耦合引起车刀的颤振,以98Hz的振动为主,与一阶固有频率相近, 从图2可以明显的看到,在以一阶振型振动时,方刀架的振动要比加 工构件的振动要大很多(及此时刀架比构件还要软),所以严重影响 了加工精度; 方刀架为外购件,由配套企业加工,结构不好更改;对尾座的结 构进行了调整,增加了刚度,改变其固有特性; 更换新设计的尾座,我们在对方刀架和尾座进行ODS工作变形分 析发现,加工过程方刀架和尾座的振动明显的下降(更换新的尾 座后刀架和尾座振动最大点的振动减小了50%左右)。
IVE
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尾座
变速箱
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汽车空气滤芯器模态实验
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别克副车架模态实验
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汽车案例1 复合材料车盖
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简支梁模态分析实验

简支梁模态分析实验

2、打开测试分析系统开关,待指示灯指示正常后, 打开电脑桌面“动态信号集成系统”数据采集软 件,进入操作界面。 3、创建一个新项目,分析类型选为频谱分析,并 设置运行参数、系统参数、通道参数等。
系统参数包括采样频率、分析频率、采样方式、 采样批次等
通道参数包括通用参数、触发参数、几何参数、 标定信息、通道子参数等 参数设置如表1所示:
简支梁模态分析实验
蒋达
一、实验目的
1.学习并掌握简支梁结构模态参数的测试 与分析方法,能够使用测试分析系统以及 相应的软件;
2.掌握环境激励下进行模态参数识别的原 理和方法。

二、实验仪器及实验框图
1.实验仪器: TST5912模态测试系统 IEPE压电加速度传感器 GCB-TST5912A动态信号测试分析系统 计算机及结构模态分析软件 简支梁桥模型 力锤等
2.实验框图:
测试系统如下图:
LMS数据采集分析系统
加速度传感器 力锤
测点1
测点5
测点8
三、实验步骤
1、测点布置,参考点的选择 简支梁长180cm,宽15cm,实验方案中,如图把梁9 等分,每段长20cm,梁上布置测点。测点布置如下:
选择了8个测点,编号分别为1-8,对应接入测 试系统的1-8通道,并选择测点3为参考点。
6、新建工程文件,选择合适的方法建立结构文 件,建立好结构文件后,建立数据文件,对采 集到的数据导入,如图:
重叠显示,如图:
7)FFT变换:对于随机信号,加窗类型为汉宁窗, 平均方式为线性平均。
8、在幅频曲线上选择曲线的峰值
实验结果:
作参数识别, 即可得到简支梁模型的频率、阻尼比以及振幅、 相位等信息。
4、通道平衡,清零,开始采样。进行环境激励, 可采用多位置击打激励的方式,采样时间一般以 大于3分钟为宜,系统提供内部采样时钟计时,可 打开,实时观测采样时长,采样过程中可在任意 窗口随时查看其他的实时谱信号,该软件具有自 动保存数据功能。 5、数据的处理与分析。打开桌面的“TST模态分 析软件”,在弹出的提示窗口中选择“不测力 法”。

有限元模态分析实例

有限元模态分析实例

ANSYS模态分析实例5.2ANSYS建模该课题研究的弹性联轴器造型如下图5.2:在ANSYS中建立模型,先通过建立如5.2所式二分之一的剖面图,通过绕中轴线旋转建立模拟模型如下图5.35.3单元选择和网格划分由于模型是三给实体模型,故考虑选择三维单元,模型中没有圆弧结构,用六面体单元划分网格不会产生不规则或者畸变的单元,使分析不能进行下去,所以采用六面体单元。

经比较分析,决定采用六面体八结点单元SOLID185,用自由划分的方式划分模型实体。

课题主要研究对象是联轴器中橡胶元件,在自由划分的时候,中间件2网格选择最小的网格,smart size设置为1,两端铁圈的smart size设置为6,网格划分后模型如图5.4。

5.4边界约束建立柱坐标系R-θ-Z,如5-5所示,R为径间,Z为轴向选择联轴器两个铁圈的端面,对其面上的节点进行坐标变换,变换到如图5.5所示的柱坐标系,约束节点R,Z方向的自由度,即节点只能绕Z轴线转5.5联轴器模态分析模态分析用于确定设计中的结构或者机器部件振动特性(固有频率和振型),也是瞬态变动力学分析和谐响应分析和谱分析的起点。

在模态分析中要注意:ANSYS模态分析是线性分析,任何非线性因素都会被忽略。

因此在设置中间件2的材料属性时,选用elastic材料。

5.5.1联轴器材料的设置材料参数设置如下表5-1:表5.1材料参数设置表5.1材料参数设置5.5.2联轴器振动特性的有限元计算结果及说明求解方法选择Damped方法,频率计算结果如表5-2,振型结果为图5.6:表5.2固有频率(l)一阶振型频率为40.199Hz,振型表现为大铁圈和中间件顺时针旋转(从小铁圈观察),小铁圈逆时针旋转。

(2)二阶振型频率为73.632Hz, 振型表现为大铁圈,中间件和小铁圈同时顺时针旋转(从小铁圈观察)。

(3)三阶振型频率为132.42Hz,振型表现为大铁圈和小铁圈同时逆时针旋转(从小铁圈看),中间件顺时针旋转,由上图我们可以发现,在这个频率下是联轴器最容易发生断裂。

金马大桥斜拉桥模态试验

金马大桥斜拉桥模态试验

金马大桥斜拉桥模态试验摘要本文以广东金马大桥斜拉桥模态试验为背景,介绍了利用环境随机振动法进行大型桥梁结构模态参数(包括自振频率、振型和阻尼)测试的原理与方法。

通过对实测与理论计算结果的分析比较,表明该方法是有效的。

关键词金马大桥;模态试验;环境随机振动金马大桥是广东广(州)肇(庆)高速公路上跨越西江河道的一座特大型桥梁,全长1912.6m,桥面宽26.5m,按6车道设计。

其主桥采用独塔斜拉桥与刚构联合体系,跨径组合为(60+2×283+60)m。

斜拉桥梁塔固结,主梁采用梁板结构,梁高2m,梁宽29.80m,双索面,梁上索距8m。

索塔为箱形断面,承台下设24根变截面(Φ2.5~Φ2.7m)嵌岩桩。

刚构主梁采用双箱单室断面,根部梁高8m,悬臂端梁高2m,梁宽26.5m,其主墩为双肢薄壁墩,下设8根变截面(Φ2.15~Φ2.35m) 嵌岩桩,边墩亦为柔性墩,下设4根Φ1.6m嵌岩桩。

为了解大桥的自振特性,受建设单位的委托,广东省交通建设工程质量检测中心对该桥作了模态试验。

1 试验目的及方法试验的目的是:1、了解大桥的动力特性,为进一步评估大桥的抗风抗震性能提供参考;2、通过比较理论计算与实测所得的结构动力参数(频率、振型)的差异,改进和完善有限元模型;3、为将来桥梁营运监测及状态评估提供基础资料。

4、积累经验,为以后斜拉桥的设计与试验提供参考。

试验采用环境振动法,即在自然条件下,通过布置在桥梁上的传感器拾取结构由大地脉动和周围环境的各种扰动引起的振动响应信号,经低频放大器将信号放大后,用动态信号采集系统进行采样、分析,以测定结构的相关动力特性(主要包括模态频率、振型及阻尼等)。

2 测试原理2.1固有模态及相应频率的识别象斜拉桥这种大型结构,其固有模态一般比较复杂。

即使是我们所关心的前若干阶低阶模态,都可能包含横向弯曲、竖向弯曲、扭转、或者弯扭耦合等多种型式。

因此,对这种结构进行振动测量时在同一断面上通常要布置纵、横、竖三个方向的传感器。

金塘大桥模态实验案例整理

金塘大桥模态实验案例整理

金塘大桥模态实验案例一、项目简介受交通部公路所的委托,我们公司于2009年7月15日至22日实施了舟山大陆连岛工程金塘大桥主通航孔桥的现场模态实验,实验按照公路所的方案和要求进行,由东华测试准备现场验的方案细则,提供现场实验的全套仪器设备和分析软件,并派出技术人员队伍完成桥梁现场的全部测试工作。

二、系统配置该次实验根据桥梁现场的实际情况采用有线DH5907与无线DH5907A两套测试系统。

低频高灵敏度的磁电式传感器集成在测试模块中,每个有线和无线测试模块中都包含了一个垂直、一个水平向的速度传感器。

三、实验过程首先,我们做的是桥的主梁的横向和纵向的振动测试,用的是DH5907A无线实验模态分析系统。

无线模块用于桥梁的主梁测试,在测点较多的情况下无线系统解决了大量线缆移动不便的难题,提高测试效率。

做完主梁,我们开始测桥塔的水平向X和Y方向的振动。

这次,我们用的是DH5907桥梁模态分析系统,有线系统适合用于无线信号传输受阻的测试环境。

最后将两套系统测得的桥梁振动数据合并分析,得出桥梁的模态参数。

四、现场照片桥面无线DH5907A模块桥面无线DH5907A模块(GPS同步天线可见)桥面无线DH5907A模块(参考点,带LA1410-P定向天线)无线天线(无线AP)无线中继器(无线AP)DH5907A无线模块现场调试桥塔有线DH5907模块DH5907有线模块现场调试五、实验结果金塘大桥主通航孔桥模态结果振型序号频率(Hz)阻尼比(%)振型特点1 0.10 3.882 0.23 2.743 0.28 2.484 0.34 1.635 0.53 1.276 0.55 1.487 0.58 1.238 0.67 3.769 0.74 1.0510 0.82 1.0211 0.87 4.7612 0.92 2.9413 0.96 1.2514 1.04 0.9815 1.16 1.2716 1.60 1.24第1阶振型图纵漂第2阶振型图主梁一阶对称侧弯第3阶振型图主梁一阶对称竖弯第4阶振型图主梁一阶反对称竖弯第5阶振型图一阶反对称侧弯第6阶振型图二阶对称竖弯第7阶振型图二阶反对称竖弯第8阶振型图第9阶振型图第10阶振型图第11阶振型图一阶扭转第12阶振型图第13阶振型图第14阶振型图第15阶振型图第16阶振型图。

ANSYS模态分析实例!

ANSYS模态分析实例!

ANSYS模态分析实例!下面以一个简单的悬臂梁为例,介绍如何进行ANSYS模态分析。

首先,在ANSYS软件中创建一个新的工程,并导入悬臂梁的三维模型。

然后,选择“模态分析”模块,进行模态分析设置。

在模态分析设置中,需要设置分析类型、求解器、收敛准则等参数。

在悬臂梁的模态分析中,我们可以选择进行固有频率和振型的分析。

固有频率是结构的自由振动频率,振型是结构在不同固有频率下的形态和振动模式。

为了进行分析,需要给出悬臂梁的材料属性、几何属性和边界条件。

在模态分析中,材料属性可以通过给定材料的密度、弹性模量和泊松比来定义。

几何属性需要给定悬臂梁的截面形状和尺寸。

边界条件则是指定悬臂梁的支撑方式,例如给定支座的约束条件。

在模态分析设置完成后,就可以进行求解了。

ANSYS软件将根据给定的参数进行求解,并输出悬臂梁的固有频率和振型。

用户可以根据固有频率的大小和频率分布,判断结构是否具有较好的动力特性,并针对不足之处进行优化。

通过模态分析,我们可以了解悬臂梁的固有频率和振型,进而评估结构是否满足设计要求。

对于悬臂梁来说,固有频率越高,说明结构越刚硬,越不容易发生振动。

结构的固有频率还与其几何形状、材料特性和约束条件有关。

此外,模态分析还可以帮助设计师发现结构的共振现象,即当外力频率接近结构的固有频率时,会引起结构的剧烈振动。

共振现象会对结构的安全稳定性产生重要影响,因此在设计中需要避免共振现象,或者通过在结构中引入阻尼器等装置来削弱共振效应。

综上所述,ANSYS模态分析是一种用于了解结构动力特性的数值模拟方法。

通过模态分析,可以获取结构的固有频率和振型,并评估结构的动力性能。

在实际工程中,模态分析可以为设计师提供结构优化的依据,以满足设计要求。

有限元模态分析实例

有限元模态分析实例

有限元模态分析实例有限元模态分析是一种用数学方法对结构物的振动特性进行分析的工程方法。

在设计和优化结构时,对结构的模态进行分析是十分重要的。

通过模态分析可以获得结构的固有频率、模态形态以及模态阻尼等信息,为结构的设计和工程优化提供依据。

下面将介绍一个有限元模态分析的实例。

工程项目中有一座长桥,设计要求对该桥进行模态分析,以评估其振动特性和优化设计。

桥梁的整体结构是由主梁和横梁构成。

在进行模态分析之前,首先进行了有限元建模。

主梁和横梁的几何尺寸、材料性质和截面形状被纳入有限元模型中。

通过有限元分析软件对桥梁进行了静力分析,确定了主梁和横梁的应力分布和变形情况。

在静力分析的基础上,进行了模态分析。

在模态分析中,首先得到了桥梁的固有频率。

固有频率是结构在没有外部激励作用下自发振动的频率,也可以理解为结构的固有振动频率。

通过固有频率的计算,可以得到结构的自由振动周期。

接下来,得到了桥梁的模态形态。

模态形态是固有振动状态下结构各个节点的振型。

通过模态形态的计算,可以了解结构在不同频率下的振动模式,进一步评估结构的振动特性。

最后,得到了桥梁的模态阻尼。

模态阻尼是结构在振动过程中能量耗散的程度。

结构的阻尼特性对于振动特性的评估和结构的设计优化具有重要影响。

对模态分析的结果进行评估,发现一些模态频率较接近结构的主要激励频率,存在共振现象。

为了消除共振现象,采取了一些优化措施,如增加结构的刚度、改变材料性质等。

通过有限元模态分析,得到了桥梁的固有频率、模态形态和模态阻尼等信息,为结构的设计和工程优化提供了依据。

基于模态分析的结果,进行了优化设计和改进措施,提高了结构的振动特性和抗震能力。

总之,有限元模态分析是一种重要的工程分析方法,通过模态分析可以评估结构的振动特性,并为结构的设计和工程优化提供依据。

符合桥梁的模态分析在设计和改进中的实践,对于确保工程质量和结构的稳定性具有重要意义。

阿墨江大桥模态试验报告

元磨高速公路阿墨江特大桥动力特性测试研究报告单位:云南省公路科学技术研究所姓名:邓旭东元磨高速公路阿墨江特大桥动力特性测试研究报告摘要:桥梁结构的动力特性可为大桥的健康监测和结构损伤状态评估提供必要的信息和重要的研究基础。

根据阿墨江大桥的结构特点,建立了三维有限元模型,采用Ansys有限元分析程序对大桥的动力特性进行了分析,获得了大桥的动力特性参数和振型,并与实测结果进行对比,对有限元模型进行验证。

关键词:动力特性、健康监测、结构损伤、有限元、模型1 引言桥梁结构的动力特性即桥梁的固有自振特性,是指桥梁结构固有振动频率,相应的振型及固有振动阻尼比,它取决于桥梁结构刚度、质量、阻尼比及其分布,在一定程度反映了桥梁的结构特性;同时,自振特性也影响着桥梁在环境随机激励或运营激励下的振动量大小。

当桥梁结构的刚度及材料性能发生变化时,结构的自振特性也会随之变化。

因此利用结构自振特性的变异,可以进行结构工作状态、损伤情况、维护保养等方面的识别及预报,从而桥梁结构的自振特性是一项极为重要的桥梁工程基础数据。

采用环境随机激励法,测试大桥在环境随机激励下的响应,进行频谱分析、传函分析、频域模态分析、时域模态分析,得出桥梁结构的固有频率及相应的模态振型和阻尼比。

2 有限元模型阿墨江大桥的四跨预应力混凝土连续刚构的箱梁与桥墩都采用Ansys有限元程序的Beam44梁单元模拟,不考虑下部结构的桩土共同作用,在桥墩底部模拟为固定约束,在连续刚构箱梁两端桥台支座处模拟为铰接,桥台不模拟,不考虑阻尼对振型的影响。

通过理论分析,得到阿墨江大桥的前十阶理论动力特性参数,见表1。

阿墨江大桥有限元模型模态计算结果表1 模态自振频率/Hz 振型一阶二阶三阶四阶五阶六阶七阶八阶九阶十阶0.40130.76950.91661.02231.29151.38281.60732.02152.46752.7005侧弯侧弯竖向弯曲侧弯侧弯竖向弯曲竖向弯曲竖向弯曲扭转竖向弯曲3 现场动力特性测试3.1 测试分析设备流程图采用的动力特性测试设备主要是INV智能信号采集分析系统及DASP2003频谱、模态分析软件,测试分析设备配置框图如图所示。

某身管的实验模态分析

第 3 卷 第 1 期 O O
21 0 0年 1 O月
物 理
实 验
Vo _ 0 No 1 l3 .0
Oc .。 01 t 2 0
PH Y S CS EXPER I EN T A TI N I M O
某 身 管 的 实验 模 态分 析
赫 雷 , 王 进 , 红 根 , 克 栋 管 周
试验 的 基本设 备 包 括 ( 图 1所示 ) 激励 系 如 :
统 ( S L R 9 2 A2 0 0型 力 锤 , 括 力 传 感 KI T E 7 8 0 0 包
器 )测 量 系 统 ( I TL R 8 0 B 0型 加 速 度 传 , K S E 72 5 感器 , S L R 5 1 KI T E 0 1型及 5 3 1 4型 电荷放 大器 ) , 信号处理 系统 ( o i o k 6 8 Z nc o / 1 E振 动分析 和监 测 B
分 析 和监 测 系统 , 过 e — ayt 件 , 信 号 通 ZAn ls 软 对
作 F T变换 , 出 频 响 函数 ( R 和相 干 函数 , F 输 F F) 通 过 ME’c p 模 态分 析软 件对所有 的频 响 函数 so e 做 整体 的曲线拟 合 , 而进行模 态识别 , 进 并得 出结 构 的实验模 态参数 .
模态 分析软 件) . 进 行模态 试验 时 , 先 由激 励设 备 产 生 激励 首
力 , 起 系 统 振 动 , 将 力 传 感 器 和 加 速 度 传 感 器 引 再
因为 脉冲激励 是 一 种宽 频 带激 励 , 信号 频谱 比 其
较宽 , 次激励 能够 同时激励 出多阶模态 , 一 而且实
收 稿 日期 :0 00 — 5 修 改 日期 : 0 0 0 — 4 2 1 — 22 ; 2 1 —4 1 作者简介: 赫  ̄ ( 9 3 )女 , 宁辽 阳人 , - 17- , 辽 ' 南京 理 工大学 机械 工程学 院 副教授 , 士 , 究方 向为 武器振 动与模 态分 析2个 软

悬臂梁模态实验测试与分析


安装 调试等原因
外 由于 ansys 是基于有限元理论编制的工程软件 有 似方法 单元的节点数 形函数的选 网格的划 等等
似计算的结果 悬臂梁模态的试验值和 ansys 可 作 似值 理论值是较 吻合的 能够
映悬臂梁的真实模态
悬臂梁设计的参考
将 βi L
入式 14
整理可得到 C3 和 C 4 的比值
15
ξi =
接着将式 11 除
C3 shβ i L − sin β i L =− C4 chβ i L + cos β i L
得到的即 悬臂梁各 的振型函数
C4
结合式 13
Y ( x ) = ξ i (sh β i x − sin β i x ) + ch β i x − cos β i x
悬臂梁模态试验案例
本案例中悬臂梁的参数如 弹性模量 E=205Gpa 直径 d=60mm,长度 L=500mm 材料 45 钢 密度 ρ=7800kg/m3
1. 理论求解悬臂梁模态 细长梁在作横向振动时所引起的 在求解悬臂梁的模态之前 先做如 形 假设 面假设 剪 要是梁的弯曲 简化模型 形 基于这个 实
测试结构的频响函数 需对结构激振 结构 常用的激振方法有 脉冲锤 本文采用脉冲锤 激振法
使
产生振动 对于一般的工程 境随机激振法
弦稳态激振法和
激振法 通过用固定测量点(
度计) 移动激励点(锤
点)
或者固定激励点
移动测量点的方法 系统的模态
测得频响函数矩
的某一行
然后
通过参数识
(3) 信
和曲线拟合得
采集 和 度传感器响应信 放大 路 行接入 AZ804-A 信 调理
单 梁

东江大桥模态试验与分析

p roma c .Th sp p rams t d n i aa tr fd n mi haa t rsi u h a au a r q e c e r ne f i a e i o ie ty p rmees o y a c c rce t s c s n tr lfe u n y. f i c
Ab ta t Dy a c c aa trsis o rd e sr cu e ae c t a a mee s i v la ig sr c rlttl s r c : n mi h rce t fb g tu tr r ri lp r i c i i c a tr n e au t tu t a oa n u
mo a h p n rd e d s a e a d mo a d mpng h o g d l n l zn n t e man b g .Ac od n o d sg n l l i c r i g t e in i - fr to omain,a te rtc lmo e sb i t e f ie ee n n y i ot r d s— C vl h o eia d lwa u l wi t n t lme ta a sss f t h h i l wae Mi a ii.A o ai c mp r— s n s o a e b t r n g o g e me t ti are u a a i t ee au t n o o in d o h ws t tt oh ae i o d a r e n .I sc rid o tt tq l t i v ai ftr o a a h h h u av l o s l n
Mo a ts ada ayi o o gi gG et r g d l et n nls fD nj n ra B i e s a d
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