CN101634704B - 采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器 - Google Patents
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Abstract
一种采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，其特征是它包括由第一混频器和第一带通滤波器器构成的接收单元，由第一放大器、功率分配器和分频器构成的本振分频单元，由第二放大器和脉冲包络提取构成的中放单元，载波提取单元，频率合成单元，由第一数字直接合成器DDS1、第二数字直接合成器DDS2、单片机和调制脉冲存储延时器构成的信号处理单元，由单边带调制器、第三放大器和第二带通滤波器构成的单边带调制单元，由第三隔离器、第四放大器和脉冲调制器构成的发射单元。本发明具有结构简单、功耗低、通用性强和外场使用方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线收发设备，特别是一种雷达回波信号模拟器，具体地说是一种采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器。
背景技术
目前雷达都装有雷达自检设备BIT，即计算机对雷达多个主要部件工作状态进行轮询检测，并判断工作是否正常。但往往这种检测是不全面的，在地面BIT检测正常，但在实际使用时雷达的作用距离减少，暴露了BIT检测的不足，是因为雷达系统不是所有部件都适用BIT来检查。例如天馈、收发开关等部件性能。因此，在外场环境下对雷达系统探测目标能力进行检查评估是十分必要的。通常有两种方法，一种方法是用多台仪表构成测试平台对雷达进行综合测试。另一种是雷达模拟器，用蓄电池工作，能发射与雷达信号相参的目标回波信号。但是，目前的雷达模拟器结构复杂、体积大，质量重，功耗大，生产成本高、频带窄，通用性不强，外场使用不方便。而在外场环境下，组装雷达系统探测目标能力进行测试的平台、由于外场空旷而无市电，流动作业，温差大，工作环境恶劣，成本高，实现它很困难，使用也不方便，不能满足现有技术的需要。
发明内容
本发明的目的针对现有的在外场环境下，组装雷达系统探测目标能力进行检查的测试平台因外场空旷而无市电，流动作业，温差大，工作环境恶劣，实现困难；雷达模拟器结构复杂、功耗大，生产成本高，通用性不强的问题，提出了一种结构简单、功耗低的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器。
本发明的技术方案是：
一种采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器，它包括接收单元、本振分频单元、中放单元、载波提取单元、频率合成单元、信号处理单元、单边带调制单元和发射单元，所述的接收单元的射频信号接收端作为模拟器的信号输入端与雷达的射频信号检测端相连，本振分频单元的信号输入端与雷达的本振信号检测端相连，接收单元的信号输出端与中放单元的信号输入端相连，中放单元的中频信号输出端与载波提取单元的信号输入端相连，载波提取单元的信号输出端与频率合成单元的信号输入端相连，频率合成单元的各信号输出端与信号处理单元的对应信号输入端相连，信号处理单元的脉冲包络信号输入端与中放单元的脉冲包络信号输出端相连，信号处理单元的中频载波信号输出端与单边带调制单元的中频载波信号输入端相连，单边带调制单元的本振信号输入端与本振分频单元的本振信号输出端相连，单边带调制单元的射频信号输出端与发射单元的射频信号输入端相连，发射单元的调制脉冲信号输入端与信号处理单元的调制脉冲信号输出端相连，发射单元的信号输出端作为模拟器的信号输出经天线发射空中。
本发明的接收单元包括第一混频器和第一带通滤波器，所述的接收单元的射频信号接收端作为模拟器的信号输入端与雷达的射频信号检测端相连，接收单元的本振信号接收端与本振分频单元的功率分配器的信号输出端相连，带通滤波器的信号输出端作为接收单元的信号输出接中放单元的信号输入即第二放大器的信号输入端。
本发明的接收单元还包括限幅器和第二隔离器，所述的限幅器的信号输入端与雷达的射频信号检测端相连，限幅器的信号输出端与第二隔离器的信号输入端相连，第二隔离器的信号输出端与混频器的射频信号输入端相连。
本发明的本振分频单元包括第一隔离器、第一放大器、功率分配器和分频器，第一隔离器的信号输入端作为本振分频单元的信号输入端，与雷达本振检测端相连接，第一隔离器的信号输出端与第一放大器的信号输入端相连，第一放大器的信号输出端与功率分配器的信号输入端相连，功率分配器的信号输出端与接收单元的第一混频器的对应信号输入端相连，功率分配器的另一个信号输出端通过分频器与单边带调制单元的单边带调制器的信号输入端相连。
本发明的中放单元包括第二放大器和脉冲包络提取电路，第二放大器的信号输入端作为中放单元的信号输入与接收单元的信号输出端相连，第二放大器的中频信号输出端接载波提取单元的信号输入端，第二放大器经脉冲包络提取电路的脉冲包络信号输出端与信号处理单元的对应信号输入端相连。
本发明的信号处理单元包括第一数字直接合成器DDS1、第二数字直接合成器DDS2、单片机和调制脉冲存储延时器，所述的第一数字直接合成器DDS1的时钟信号输入端与频率合成单元的对应时钟信号输出端相连，第一数字直接合成器DDS1的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，数字直接合成器DDS1的信号输出端作为信号处理单元的中频载波信号输出与单边带调制单元的对应信号输入端相连，第二数字直接合成器DDS2的时钟信号输入端与频率合成单元的对应时钟信号输出端相连，第二数字直接合成器DDS2的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，第二数字直接合成器DDS2的信号输出端作为读时钟信号与调制脉冲存储延时器的对应读时钟信号输入端相连，调制脉冲存贮延时器的写时钟信号输入端与频率合成单元对应输出端相连，调制脉冲存贮延时器的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，调制脉冲存贮延时器的脉冲包络信号输入端与中放单元的对应脉冲包络信号输出端相连，调制脉冲存储延时器的调制脉冲信号输出作为信号处理单元的调制脉冲信号输出与发射单元的调制脉冲信号输入即脉冲调制器的信号输入端相连。
本发明的单边带调制单元包括单边带调制器、第三放大器和第二带通滤波器，所述的单边带调制器的中频载波信号输入端作为单边带调制单元的中频载波信号输入接信号处理单元的对应信号输出端，单边带调制器的本振信号输入端作为单边带调制单元的本振信号输入接本振分频单元的对应信号输出端，单边带调制器的信号输出端接第二带通滤波器的信号输入端，第二带通滤波器的信号输出端接第三放大器的信号输入端，第三放大器的信号输出端作为单边带调制单元的信号输出接发射单元的射频信号输入即可变衰减器的信号输入端。
本发明的发射单元包括第三隔离器、第四放大器、可变衰减器和脉冲调制器，可变衰减器的信号输入端作为发射单元的射频信号输入接单边带调制单元 的信号输出端，可变衰减器的信号输出端接脉冲调制器的射频信号输入端，脉冲调制器的调制脉冲信号输入端接信号处理单元的调制脉冲信号输出即调制脉冲产生器的信号输出端，脉冲调制器的信号输出端与第四放大器的信号输入端相连，第四放大器的信号输出端与第三隔离器的信号输入端，第三隔离器的信号输出端即发射单元的信号输出作为模拟器的信号输出经天线发射空中。
本发明的有益效果：
本发明的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器用蓄电工作，能发射与雷达信号相参的目标回波信号。目标回波距离与速度相关，模拟目标回波信号由雷达天线接收而闭环，完成雷达系统对目标的探测能力评估，这是十分有效的方法。雷达机内自检BIT和其它计算机目标回波信号仿真办法对雷达系统性能的进行全面评估是难以完成的。
本发明采用直接耦合雷达射频和本振信号，用载波提取，视频存储的方法来产生动目标回波信号，使得系统十分简单，功耗降低，还可以使用蓄电池工作，经实际使用，在雷达显示屏显示稳定的跟踪运动目标的轨迹，目标模拟器输出电平大致反映雷达探测目标距离，从而便捷、有效的解决了在外场条件下检查雷达系统探测目标的能力。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的载波提取单元的电路图。
图3是本发明的频率合成单元的电路图。
图4是本发明的脉冲包络提取电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器，它包括接收单元、本振分频单元、中放单元、载波提取单元、频率合成单元、信号处理单元、单边带调制单元和发射单元，所述的接收单元的射频信号接收端 作为采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器的信号输入端与雷达的射频信号输出端相连，接收单元的本振信号接收端与本振分频单元的本振信号输出端相连，本振分频单元的信号输入端与雷达的本振信号输出端相连，接收单元的信号输出端与中放单元的信号输入端相连，中放单元的中频信号输出端与载波提取单元的信号输入端相连，载波提取单元的信号输出端与频率合成单元的信号输入端相连，频率合成单元的各信号输出端与信号处理单元的对应信号输入端相连，信号处理单元的脉冲包络信号输入端与中放单元的脉冲包络信号输出端相连，信号处理单元的中频载波信号输出端与单边带调制单元的中频载波信号输入端相连，单边带调制单元的本振信号输入端与本振分频单元的本振信号相对应输出端相连，单边带调制单元的射频信号输出端与发射单元的射频信号输入端相连，发射单元的调制脉冲信号输入端与信号处理单元的调制脉冲信号输出端相连，发射单元的信号输出端作为采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器的信号输出经天线发射空中。
本发明的接收单元包括第一混频器(型号可为HMC220)和第一带通滤波器(型号LBS06004)，所述的接收单元的射频信号接收端作为采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器的信号输入端与雷达的射频信号输出端相连，接收单元的本振信号接收端与本振分频单元的功率分配器的信号输出端相连，带通滤波器的信号输出端作为接收单元的信号输出接中放单元的信号输入即第二放大器的信号输入端。
本发明的接收单元还包括限幅器(型号可为CLA4603)和第二隔离器(型号可为DG088100A2K)，所述的限幅器的信号输入端与雷达的射频信号输出端相连，限幅器的信号输出端与第二隔离器的信号输入端相连，第二隔离器的信号输出端与混频器的射频信号输入端相连。
本发明的本振分频单元包括第一隔离器(型号可为DG088100A2K)、第一放大器(型号可为HMC441LP3)、功率分配器(可采用美国ANAREN公司生产的型号为IE0018-3的功率分配器)和分频器(型号可为HMC365)，第一隔离器的信号输入端作为本振分频单元的信号输入，与雷达本振检测信号输出端相接，第一隔离器的信号输出端与第一放大器的信号输入端相连，第一放大器 的信号输出端与功率分配器的信号输入端相连，功率分配器的信号输出端与接收单元的第一混频器的对应信号输入端相连，功率分配器的另一个信号输出端通过分频器与单边带调制单元对应的单边带调制器的本振信号输入端相连。
本发明的中放单元包括第二放大器(由二级HMC481、声表LBS06004组成的60M中频放大器)和脉冲包络提取电路，第二放大器的信号输入端作为中放单元的信号输入与接收单元的信号输出端相连，第二放大器的中频信号输出端接载波提取单元的信号输入端，第二放大器经脉冲包络提取电路的脉冲包络信号输出端与信号处理单元的对应信号输入端相连。
本发明的信号处理单元包括第一数字直接合成器DDS1(型号可为AD9851)、第二数字直接合成器DDS2(型号可为AD9851)、单片机(型号可为MSP430F1491PM)和调制脉冲存储延时器(型号可为CPLD M4A5-128/64)，所述的第一数字直接合成器DDS1的时钟信号输入端与频率合成单元的对应时钟信号输出端相连，第一数字直接合成器DDS1的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，数字直接合成器DDS1的信号输出端作为信号处理单元的中频载波信号输出与单边带调制单元的对应信号输入端相连，第二数字直接合成器DDS2的时钟信号输入端与频率合成单元的对应时钟信号输出端相连，第二数字直接合成器DDS2的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，第二数字直接合成器DDS2的信号输出端作为读时钟信号与调制脉冲存储延时器的对应读时钟信号输入端相连，调制脉冲存贮延时器的写时钟信号输入端与频率合成单元对应输出端相连，调制脉冲存贮延时器的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，调制脉冲存贮延时器的脉冲包络信号输入端与中放单元的对应脉冲包络信号输出端相连，调制脉冲存储延时器的调制脉冲信号输出作为信号处理单元的调制脉冲信号输出与发射单元的调制脉冲信号输入即脉冲调制器的信号输入端相连。
本发明的单边带调制单元包括单边带调制器(型号为AD8346)、第三放大器(型号可为HMC441LP3)和第二带通滤波器(型号为BP8500-1100)，所述的单边带调制器的中频载波信号输入端作为单边带调制单元的中频载波信号输入接信号处理单元的对应信号输出端，单边带调制器的本振信号输入端作为 单边带调制单元的本振信号输入接本振分频单元的对应信号输出端，单边带调制器的信号输出端接第二带通滤波器的信号输入端，第二带通滤波器的信号输出端接第三放大器的信号输入端，第三放大器的信号输出端作为单边带调制单元的信号输出接发射单元的射频信号输入即可变衰减器的信号输入端。
本发明的发射单元包括第三隔离器(型号可为DG088100A2K)、第四放大器(型号可为二级HMC441LP3)、可变衰减器(可为二级HMC424组成)和脉冲调制器(可为二级HMC232LP4)，可变衰减器的信号输入端作为发射单元的射频信号输入接单边带调制单元的信号输出端，可变衰减器的信号输出端接脉冲调制器的射频信号输入端，脉冲调制器的调制脉冲信号输入端接信号处理单元的调制脉冲信号输出即调制脉冲产生器的信号输出端，脉冲调制器的信号输出端与第四放大器的信号输入端相连，第四放大器的信号输出端与第三隔离器的信号输入端，第三隔离器的信号输出端即发射单元的信号输出作为采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器的信号输出经天线发射空中。
具体实施时：
一种采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，它包括由第一混频器(型号可为HMC220)和第一带通滤波器(型号LBS06004)器构成的接收单元，由第一放大器(型号可为HMC441LP3)、功率分配器(可采用美国ANAREN公司生产的型号为IE0018-3的功率分配器)和分频器(型号可为HMC365)构成的本振分频单元，由第二放大器(由二级HMC481、声表LBS06004组成的60M中频放大器)和脉冲包络提取构成的中放单元，载波提取单元，频率合成单元，由第一数字直接合成器DDS1(型号可为AD9851)、第二数字直接合成器DDS2(型号可为AD9851)、单片机(型号可为MSP430F1491PM)和调制脉冲存储延时器(型号可为CPLD M4A5-128/64)构成的信号处理单元，由单边带调制器(型号为AD8346)、第三放大器(型号可为HMC441LP3)和第二带通滤波器(型号为BP8500-1100)构成的单边带调制单元，由第三隔离器(型号可为DG088100A2K)、第四放大器(型号可为二级HMC441LP3)和脉冲调制器(可为二级HMC232LP4)构成的发射单元，所述的接收单元的射频信号接收端接收雷达的射频信号，接收单元的本振信号 接收端与本振分频单元的功率分配器的信号输出端相连，第一带通滤波器的信号输出端作为接收单元的信号输出接中放单元的信号输入即第二放大器的信号输入端，第二放大器的信号输出端作为中放单元的信号输出接载波提取单元的信号输入端，载波提取单元的信号输出端接频率合成单元的信号输入端，频率合成单元的信号输出端分别接信号处理单元的对应信号输入端，信号处理单元的脉冲包络信号输入端接中放单元的输出即脉冲包络提取的信号输出端，信号处理单元的频率信号输出即第一数字直接合成器DDS1的信号输出端接单边带调制单元的信号输入即单边带调制器的中频信号输入端，单边带调制器的本振信号输入接本振分频单元的本振信号输出即分频单元的对应信号输出端，单边带调制单元的信号输出接发射单元的信号输入即脉冲调制器的射频信号输入端，脉冲调制器的调制脉冲信号输入端接信号处理单元的调制脉冲信号输出即调制脉冲存贮延时器的信号输出端，发射单元的信号输出端作为采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器的信号输出接发射天线。
本发明的面板显示单元显示了设备所设置的工作参数，目标起始与终点位置KM；目标的速度；射频信号输出功率；工作状态：扫描或跟踪。
本发明的电池模块由蓄电池和充电器两部分组成，将12V～28V直流电压进行隔离稳压后变换成8V，±5V三种电压输出。
本发明的采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器从雷达发射机的耦合端口得到RF信号，从雷达本振检测端口得到本振L0信号，混频到中频(FS-L0)＝60MHz并提取中频载波，以此为基准信号产生信号处理器所需的多种时钟信号，提供给DDS、CPLD，产生(60+Fd)MHz中频载波，脉冲包络经信号处理器得到一个与Fd(多普勒频率)相关的时延调制脉冲包络，(60+Fd)MHz中频载波与本振上变频至RF载波，经放大、脉冲调制，可变衰减经天线发射空中，经雷达天线接收后形成信号闭环，达到检查雷达探测跟踪目标能力和性能评估。
本发明的主要技术指标为：
工作频率：X波段；
工作带宽：2GHz
接收信号动态范围：-20dBm～+10dBm；
能处理的脉冲重复频率：≥10KHz；
发射峰值功率：-10dBm；
本振输入功率：-15dBm～+10dBm；
供电方式：机内蓄电池供电；
抗烧毁功率(脉冲)：≥10W。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种采用载波提取视频存储方法的雷达外场目标模拟器，其特征是它包括接收单元、本振分频单元、中放单元、载波提取单元、频率合成单元、信号处理单元、单边带调制单元和发射单元，所述的接收单元的射频信号接收端作为模拟器的信号输入端与雷达的射频信号检测端相连，本振分频单元的信号输入端与雷达的本振信号检测端相连，接收单元的信号输出端与中放单元的信号输入端相连，中放单元的中频信号输出端与载波提取单元的信号输入端相连，载波提取单元的信号输出端与频率合成单元的信号输入端相连，频率合成单元的各信号输出端与信号处理单元的对应信号输入端相连，信号处理单元的脉冲包络信号输入端与中放单元的脉冲包络信号输出端相连，信号处理单元的中频载波信号输出端与单边带调制单元的中频载波信号输入端相连，单边带调制单元的本振信号输入端与本振分频单元的本振信号输出端相连，单边带调制单元的射频信号输出端与发射单元的射频信号输入端相连，发射单元的调制脉冲信号输入端与信号处理单元的调制脉冲信号输出端相连，发射单元的信号输出端作为模拟器的信号输出经天线发射空中；所述的信号处理单元包括第一数字直接合成器DDS1、第二数字直接合成器DDS2、单片机和调制脉冲存储延时器，所述的第一数字直接合成器DDS1的时钟信号输入端与频率合成单元的对应时钟信号输出端相连，第一数字直接合成器DDS1的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，数字直接合成器DDS1的信号输出端作为信号处理单元的中频载波信号输出与单边带调制单元的对应信号输入端相连，第二数字直接合成器DDS2的时钟信号输入端与频率合成单元的对应时钟信号输出端相连，第二数字直接合成器DDS2的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，第二数字直接合成器DDS2的信号输出端作为读时钟信号与调制脉冲存储延时器的对应读时钟信号输入端相连，调制脉冲存贮延时器的写时钟信号输入端与频率合成单元对应输出端相连，调制脉冲存贮延时器的控制信号输入端与单片机的对应控制信号输出端相连，调制脉冲存贮延时器的脉冲包络信号输入端与中放单元的对应脉冲包络信号输出端相连，调制脉冲存储延时器的 调制脉冲信号输出作为信号处理单元的调制脉冲信号输出与发射单元的调制脉冲信号输入即脉冲调制器的信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，其特征是所述的接收单元包括第一混频器和第一带通滤波器，所述的接收单元的射频信号接收端作为模拟器的信号输入端与雷达的射频信号检测端相连，接收单元的本振信号接收端与本振分频单元的功率分配器的信号输出端相连，带通滤波器的信号输出端作为接收单元的信号输出接中放单元的信号输入即第二放大器的信号输入端。
3.根据权利要求2所述的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，其特征是所述的接收单元还包括限幅器和第二隔离器，所述的限幅器的信号输入端与雷达的射频信号检测端相连，限幅器的信号输出端与第二隔离器的信号输入端相连，第二隔离器的信号输出端与混频器的射频信号输入端相连。
4.根据权利要求1所述的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，其特征是所述的本振分频单元包括第一隔离器、第一放大器、功率分配器和分频器，第一隔离器的信号输入端作为本振分频单元的信号输入端，与雷达本振检测端相连接，第一隔离器的信号输出端与第一放大器的信号输入端相连，第一放大器的信号输出端与功率分配器的信号输入端相连，功率分配器的信号输出端与接收单元的第一混频器的对应信号输入端相连，功率分配器的另一个信号输出端通过分频器与单边带调制单元的单边带调制器的信号输入端相连。
5.根据权利要求1所述的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，其特征是所述的中放单元包括第二放大器和脉冲包络提取电路，第二放大器的信号输入端作为中放单元的信号输入与接收单元的信号输出端相连，第二放大器的中频信号输出端接载波提取单元的信号输入端，第二放大器经脉冲包络提取电路的脉冲包络信号输出端与信号处理单元的对应信号输入端相连。
6.根据权利要求1所述的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，其特征是所述的单边带调制单元包括单边带调制器、第三放大器和第二带通滤波器，所述的单边带调制器的中频载波信号输入端作为单边带调制单元的中频载波信号输入接信号处理单元的对应信号输出端，单边带调制器的本振信号输 入端作为单边带调制单元的本振信号输入接本振分频单元的对应信号输出端，单边带调制器的信号输出端接第二带通滤波器的信号输入端，第二带通滤波器的信号输出端接第三放大器的信号输入端，第三放大器的信号输出端作为单边带调制单元的信号输出接发射单元的射频信号输入即可变衰减器的信号输入端。
7.根据权利要求1所述的采用载波提取视频储存方法的雷达外场目标模拟器，其特征是所述的发射单元包括第三隔离器、第四放大器、可变衰减器和脉冲调制器，可变衰减器的信号输入端作为发射单元的射频信号输入接单边带调制单元的信号输出端，可变衰减器的信号输出端接脉冲调制器的射频信号输入端，脉冲调制器的调制脉冲信号输入端接信号处理单元的调制脉冲信号输出即调制脉冲产生器的信号输出端，脉冲调制器的信号输出端与第四放大器的信号输入端相连，第四放大器的信号输出端与第三隔离器的信号输入端，第三隔离器的信号输出端即发射单元的信号输出作为模拟器的信号输出经天线发射空中。
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| CN2058254U (zh) * | 1989-06-19 | 1990-06-13 | 上海市测试技术研究所 | 运动目标速度模拟器 |
| CN101082667A (zh) * | 2006-06-01 | 2007-12-05 | 北京航空航天大学 | 一种毫米波捷变频雷达目标模拟器 |
-
2009
- 2009-07-16 CN CN2009101814345A patent/CN101634704B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101634704A (zh) | 2010-01-27 |
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