CN107089318A - 飞行器起落架装置、套件、飞行器以及轮角位置确定方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种飞行器起落架装置，其包括：第一起落架部分(2)，第一起落架部分包括一个或更多个轮子；第二起落架部分(3)，第一起落架部分能够相对于第二起落架部分旋转；以及传感器，传感器用于确定第一起落架部分相对第二起落架部分的旋转位置，传感器包括能够操作以产生磁场的第一磁场发生器(5)和用于对所述磁场进行调制的第一磁场调制器(7)，传感器能够操作以感测由第一磁场调制器(7)调制的磁场，第一起落架部分(2)包括第一磁场发生器(5)或第一磁场调制器(7)，第二起落架部分(3)包括第一磁场发生器(5)和第一磁场调制器(7)中的另一者。
Description
本发明是申请日为2013年5月29日、申请号为201380028628.6(PCT/GB2013/051417)、发明名称为“飞行器起落架装置、用于其的套件、包括其的飞行器以及确定飞行器轮的角位置的方法”的发明专利申请的分案申请。
背景技术
本发明涉及飞行器起落架装置、用于飞行器起落架装置的套件、包括飞行器起落架装置的飞行器以及确定飞行器的起落架的旋转角的方法。本发明特别地，但并非专有地，涉及飞行器的前轮，特别地涉及大型飞行器的前轮。
能够在任何给定的时间点确定飞行器的前着陆轮的转向角度是重要的。在已知系统中，前着陆轮的转向角度典型地通过使用机械的基于齿轮、滑轮或连杆的系统来确定。这样的系统易于磨损，尤其是当齿轮相互偏置以防止与齿轮啮合间隙相关联的问题时，并且也会观察到与污物和冰的进入相关联的问题。该系统可能还是相对重的和大的。本发明力图改善上述的至少一个问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种飞行器起落架装置，包括：
(i)第一起落架部分，第一起落架部分包括一个或更多个轮子，
(ii)第二起落架部分，第一起落架部分能够相对于第二起落架部分旋转；以及
(iii)传感器，传感器用于确定第一起落架部分相对于第二起落架部分的旋转位置，
传感器包括能够操作以产生磁场的第一磁场发生器和用于对所述磁场进行调制的第一磁场调制器，
传感器能够操作以感测由第一磁场调制器调制的磁场，
第一起落架部分包括第一磁场发生器或第一磁场调制器，
第二起落架部分包括第一磁场发生器和第一磁场调制器中的另一者。
传感器感测由第一磁场调制器调制的磁场。磁场的调制主要取决于第一磁场调制器相对于第一磁场发生器的旋转位置。因为第一磁场调制器和第一磁场发生器各自紧固附接至第一起落架部分和第二起落架部分中的一者，磁场调制器和磁场发生器的相对旋转位置指示了第一起落架部分和第二起落架部分的相对旋转位置。因为第一磁场发生器和第一磁场调制器利用了电磁感应，因此发生器和调制器之间不需要机械接触。事实上，第一磁场发生器与第一磁场调制器之间典型地存在空气间隙。
传感器可以典型地布置成提供对第一起落架部分的旋转位置的大致绝对测量。这样，在起落架包括前轮起落架的情况下，例如，0度的测量值能够指示前轮对准使得飞行器在直线上向前行进。
本装置的起落架可以以简单的方式操作成置中。例如，第一起落架部分可以(任选地，使用零位调整致动器)运动至预定方位(典型地，与零角度相对应的方位，典型地用于飞行器的直线行进)。一旦在预定方位上(典型地处于零角度方位)，传感器可以设定为与预定方位相对应的读数(例如，通过将传感器设定为零角度)。这呈现了对现有技术的改进，其中第一起落架部分运动至预定方位，然后使用另外的机械致动器来将用于测量旋转的齿轮、滑轮或连杆归零。
本发明的起落架装置有利于监控飞行器的一个或更多个轮的旋转位置，例如，飞行器的前轮的转向角度。
第一磁场发生器和第一磁场调制器将典型地充分靠近使得调制器可以干涉通过发生器的操作产生的磁场。本领域的普通技术人员将明白的是，通常优选地将发生器和调制器放置成彼此相对靠近，这是因为由调制器提供的干涉典型地在发生器和调制器彼此相对靠近时将更大。然而，本领域的普通技术人员将明白的是飞行器起落架的部件(诸如前起落架)易于弯折和弯曲，因此磁场发生器和调制器之间的非常小的间隔可能是不期望的，因为起落架的部件的变形可能引起那些部件相互接触，而这可能损害发生器和调制器中的一者或者两者。
第一起落架部分典型地包括起落架的下部分。第二起落架部分典型地包括起落架的上部分(该上部分是在起落架展开用于着陆/起飞时更接近飞行器的机身的部分)。第二起落架部分可以任选地包括起落架的主配件或主支柱。主配件或主支柱典型地能够附接至飞行器以便在收缩位置与展开位置之间运动，在收缩位置中，起落架收缩，而在展开位置中，起落架展开以使用。
起落架装置可以包括减震器。减震器可以包括容纳在缸筒内的活塞。减震器可以设置作为第一起落架部分的一部分，即，作为可以相对于第二部分旋转的起落架部分的一部分。这可以是针对下面的情况，例如，现代的、相对大的固定翼飞行器的前轮起落架，或者纵向推力杆旋转的纵向推力杆起落架。减震器可以设置作为第二起落架部分(即，不旋转的部分)的一部分。这可以针对下面的情况，例如，轮轴相对于与其附接的连杆能够旋转的纵向推力杆起落架。
起落架装置可以包括扭接连杆。扭接连杆有时被称之为剪刀式连杆。扭接连杆可以包括枢转地彼此附接的两个扭接连杆部分。如果起落架装置包括具有容纳于缸筒内的活塞的减震器，那么扭接连杆可以附接(并且任选地枢转地附接)至缸筒。扭接连杆典型地有助于约束活塞(承载轮的支承件/轮轴典型地附接至该活塞)相对于缸筒的不期望旋转。
起落架装置可以包括能够操作以产生磁场的第二磁场发生器。由第二磁场发生器产生的磁场可以由第一磁场调制器进行调制。可替代地或者额外地，起落架装置可以包括用于对由第二磁场发生器产生的磁场进行调制的第二磁场调制器。传感器典型地能够操作以感测由第二磁场调制器调制的磁场。第一起落架部分典型地包括第二磁场发生器或第二磁场调制器(如果存在的话)，并且第二起落架部分典型地包括第二磁场发生器和第二磁场调制器(如果存在的话)中的另一者。提供过多部件的这种布置有利于安全。第二磁场调制器根据第二磁场调制器相对于第二磁场发生器的旋转位置对由第二磁场发生器产生的磁场进行调制。
第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以是，例如，弓形的或大致环形的形状。第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以包括基本上环形或弓形体积的导电材料。导电材料的体积可以围绕圆或弧随着角位置而变化。处于任一角位置的第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)的导电材料的体积可以是唯一的。可替代地或额外地，如果飞行器起落架装置包括第一磁场调制器和第二磁场调制器，那么围绕第一磁场调制器和第二磁场调制器在任一角位置的第一磁场调制器的体积和第二磁场调制器的体积的组合是唯一的。
第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)可以包括具有随角位置非线性地变化的体积的导电材料。例如，第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以包括具有随角位置正弦变化的体积的导电材料。
第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)大致远离起落架装置面向外。在该情况中，磁场发生器可以大致面向内。
第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以任选地设置在磁场调制器托架上。该托架任选地是可移动的，例如，可以是可旋转的。该托架典型地由第一起落架部分或第二起落架部分提供。托架可以为大致筒形形状。第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)可以设置在托架的外表面上。第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)可以围绕托架的外周延伸。托架的至少一部分可以容纳在外壳内。外壳可以任选地由第一起落架部分或第二起落架部分提供。该托架在外壳内可以是可旋转的。
第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以任选地通过机械加工形成。
第一磁场发生器和第二磁场发生器典型地在施加电信号——典型地AC电信号或数字DC信号——的情况下能够操作以产生磁场。该信号可以通过适当的电子模块提供，该电子模块可以远离或定位于第一磁场发生器和第二磁场发生器中的一者或者两者。
第一起落架部分任选地包括第一磁场发生器(和第二磁场发生器，如果存在的话)，在该情况中，第二起落架部分典型地包括第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)。
可替代地，第一起落架部分任选地包括第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)，在该情况中，第二起落架部分典型地包括第一磁场发生器(和第二磁场发生器，如果存在的话)。
起落架装置可以任选地包括两个或更多个轮子。这对于更大的飞行器而言是特别有利的。
传感器可以包括第一检测器，第一检测器能够操作以感测由第一磁场调制器调制的磁场。第一起落架部分或第二起落架部分可以设置有第一检测器。如果第一起落架部分或第二起落架部分设置有第一磁场发生器，于是任选地该第一部分或第二部分可以设置有第一检测器。
传感器可以包括第二检测器，第二检测器能够操作以感测由第二磁场调制器——如果存在的话——调制的磁场。如果第一起落架部分或第二起落架部分设置有第二磁场发生器，于是任选地该第一部分或第二部分可以设置有第二检测器。
第一起落架部分或第二起落架部分可以设置有第二检测器。第一起落架部分或第二起落架部分可以设置有第一检测器和第二检测器。
第一磁场发生器(和任选地第二磁场发生器，如果存在的话)可以各自任选地包括能够操作以产生磁场的导电材料(例如，当适当的AC电信号或数字DC电信号施加至导电材料时)。
第一磁场发生器(和任选地第二磁场发生器，如果存在的话)可以各自任选地包括能够操作以产生磁场的大致平坦布置的导电材料。能够操作以产生磁场的导电材料可以任选地布置成大致弓形形状，并且可以任选地延伸遍布至少180度的角度。
第一检测器(和第二检测器，如果存在的话)可以任选地包括导电材料以用于感测由相应的第一磁场调制器或第二磁场调制器调制的磁场。第一检测器(和第二检测器，如果存在的话)可以任选地包括平坦布置的导电材料以用于感测由相应的第一磁场调制器或第二磁场调制器调制的磁场。第一检测器因此可以设置有大致平坦布置的导电材料以用于感测由第一磁场调制器调制的磁场，并且因此第二检测器可以包括大致平坦布置的导电材料以用于感测由第二磁场调制器调制的磁场。
用于感测由相应的第一磁场调制器或第二磁场调制器调制的磁场的导电材料可以任选地布置成大致弓形形状，并且可以任选地延伸遍及至少180度的角度。
第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)各自可以包括导电材料，例如大致平坦布置的导电材料。大致平坦布置的导电材料可以为大致弓形形状。大致平坦布置的导电材料可以延伸遍及至少180度的角度。第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以任选地包括与第二磁场调制部分间隔开的第一磁场调制部分。第一磁场调制部分和第二磁场调制部分可以关于预定位置间隔(任选地在圆周上)。第一磁场调制部分和第二磁场调制部分可以调制由磁场发生器产生的磁场使得可以感测所述通过第一磁场调制部分和第二磁场调制部分调制的磁场。如此，可以确定第一磁场调制部分和第二磁场调制部分的位置。例如，这特别有利于帮助区别磁场调制器的与第一起落架部分的转动相关联的旋转运动和磁场调制器的与起落架在着陆时的弯曲相关联的平移运动。
在使用中，脉冲AC电场或数字DC电场典型地被施加至能够操作以产生磁场的导电材料。该磁场由第一磁场调制器或第二磁场调制器调制，调制后的磁场由相应的第一检测器或第二检测器感测。产生磁场的脉冲有助于相应的第一检测器或第二检测器对调制后的磁场的感测。感测的磁场取决于磁场调制器相对于磁场发生器的相对位置。平坦布置的导电材料(可以任选地用于产生磁场、调制磁场和检测磁场)例如可以由印制电路板提供。
如果第一磁场发生器和第一检测器(如果存在的话)均包括大致平坦布置的导电材料，于是任选地大致平坦布置的第一检测器可以与大致平坦布置的第一磁场发生器基本上共面。
如果第二磁场发生器和第二检测器存在并且如果第二磁场发生器和第二检测器中的每一者均包括大致平坦布置的导电材料，于是任选地大致平坦布置的第二检测器可以与大致平坦布置的第二磁场发生器基本上共面。
任选地，起落架装置包括能够操作以产生磁场的第一磁场发生器、用于对由第一磁场发生器产生的磁场进行调制的第一磁场调制器、能够操作以产生磁场的第二磁场发生器以及用于对由第二磁场发生器产生的磁场进行调制的第二磁场调制器，第一磁场发生器和第二磁场发生器均包括大致平坦布置的导电材料。第一磁场发生器的大致平坦布置的导电材料可以与第二磁场发生器的大致平坦布置的导电材料基本上共面。
可替代地，第一磁场发生器的大致平坦布置的导电材料可以面向第二磁场发生器的大致平坦布置的导电材料。
任选地，第一磁场发生器的大致平坦布置的导电材料可以与第二磁场发生器的大致平坦布置的导电材料间隔开，第一磁场调制器和第二磁场调制器布置于第一磁场发生器的大致平坦布置的导电材料与第二磁场发生器的大致平坦布置的导电材料之间。在该情况中，优选的是，第一磁场调制器和第二磁场调制器中的一者或两者包括大致平坦布置的导电材料。任选地，第一磁场调制器包括大致平坦布置的导电材料，该大致平坦布置的导电材料任选地面向设置在第一磁场发生器上的大致平坦布置的导电材料。同样地，第二磁场调制器典型地包括大致平坦布置的导电材料，该大致平坦布置的导电材料任选地面向设置在第二磁场发生器上的大致平坦布置的导电材料。第一磁场调制器和第二磁场调制器可以任选地背对彼此。在该情况中，调制器可以为“背靠背”。第一磁场调制器的大致平坦布置的导电材料因此可以任选地背对第二磁场调制器的大致平坦布置的导电材料。
第一磁场发生器和第一磁场调制器中的一个或更多个可以是可容易移除的。可以设置用于支承第一磁场发生器的第一磁场发生器支承件。同样地，可以设置用于支承第一磁场调制器的第一磁场调制器支承件。所述支承件可以是可容易移除的。如果支承件是U形形状，那么这可以典型地实现。U形形状可以是马蹄铁形状。可以设置用于支承第二磁场发生器(如果存在的话)的第二磁场发生器支承件。同样地，可以设置用于支承第二磁场调制器(如果存在的话)的第二磁场调制器支承件。所述支承件可以是可容易移除的。如果支承件为U形形状，那么这可以典型地实现。U形形状可以是马蹄铁形状。第一磁场调制器支承件和第二磁场调制器支承件(如果存在的话)可以是弹性变形的以弹性地接合起落架的一部分。任选地，第一磁场调制器支承件和第二磁场调制器支承件可以位于设置于起落架中的通道(任选地为圆周通道)中。
优选的是，起落架装置是飞行器的前轮起落架。
飞行器起落架装置可以包括多个传感器，每个传感器均包括能够操作以产生磁场——其可以由磁场调制器进行调制——的第一磁场发生器，传感器中的每一个传感器能够操作以感测调制后的磁场。在使用中，第一磁场调制器可以对由多个传感器的第一磁场发生器中的每个第一磁场发生器产生的磁场进行调制。例如，飞行器起落架装置可以包括两个传感器，每个传感器设置有能够操作以产生磁场的第一磁场发生器。在使用中，磁场可以被第一磁场调制器调制。至少一个传感器，任选地多于一个传感器和任选地每个传感器可以设置有与第一磁场发生器相关联的第一检测器，第一检测器能够操作以感测由第一磁场调制器调制的磁场。
至少一个传感器，优选地多于一个传感器和优选地多个传感器中的每个传感器可以包括能够操作以产生磁场——可以由磁场调制器进行调制——的第二磁场发生器，传感器能够操作以感测调制后的磁场。在使用中，由第二磁场发生器产生的磁场可以由第一磁场发生器进行调制。可替代地，飞行器起落架装置可以包括第二磁场调制器，第二磁场调制器布置成对由第二磁场发生器产生的磁场进行调制。至少一个传感器，任选地多于一个传感器和任选地每个传感器可以设置有第二检测器，第二检测器与第二磁场发生器相关联，第二检测器能够操作以感测由第一磁场调制器或第二磁场调制器调制的磁场，这取决于第二磁场调制器是否设置成对由第二磁场发生器产生的磁场进行调制。
第一磁场发生器和第二磁场发生器可以任选地位于起落架装置的相同的角位置处。
至少一个传感器，优选地多于一个传感器和优选地多个传感器中的每个传感器可以包括能够操作以产生磁场——可以由磁场调制器进行调制——的第三磁场发生器，传感器能够操作以感测调制后的磁场。在使用中，由第三磁场发生器产生的磁场可以由第一磁场发生器进行调制。可替代地，第二磁场调制器(如果存在的话)可以布置成对由第三磁场发生器产生的磁场进行调制。至少一个传感器，任选地多于一个传感器和任选地每个传感器可以设置有第三检测器，第三检测器与第三磁场发生器相关联，第三检测器能够操作以感测第一磁场调制器或第二磁场调制器调制的磁场，这取决于第二磁场调制器是否设置成对由第三磁场发生器产生的磁场进行调制。
所感测的调制后的磁场——任选地结合与第一磁场发生器和/或第二磁场发生器相关联的所感测的调制后的磁场——可以用于确定旋转位置。
至少一个传感器，优选地多于一个传感器和优选地多个传感器中的每个传感器可以包括能够操作以产生磁场——可以由磁场调制器进行调制——的第四磁场发生器，第四磁场发生器能够操作以感测调制后的磁场。在使用中，由第四磁场发生器产生的磁场可以由第一磁场发生器进行调制。可替代地，第二磁场调制器可以布置成对由第四磁场发生器产生的磁场进行调制。至少一个传感器，任选地多于一个传感器和任选地每个传感器可以设置有第四检测器，第四检测器与第四磁场发生器相关联，第四检测器能够操作以感测由第一磁场调制器或第二磁场调制器所调制的磁场，这取决于第二磁场调制器是否设置成调制由第四磁场发生器产生的磁场。
所感测的调制后的磁场——任选地结合与第一磁场发生器、第二磁场发生器和/或第三磁场发生器相关联的所感测的调制后的磁场——可以用于确定旋转位置。
第一起落架部分或第二起落架部分(典型地第一起落架部分)可以设置有第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)。第一起落架部分和第二起落架部分中的另一者(典型地第二起落架部分)可以任选地设置有存在的任何磁场发生器和检测器。
第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以为基本上弓形形状或大致环形形状。第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以包括具有大致环形或弓形的体积的导电材料。导电材料的体积可以围绕圆或弧随角位置而变化。第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)的导电材料处于任何角位置的体积可以是唯一的。可替代地或额外地，如果飞行器起落架装置包括第一磁场调制器和第二磁场调制器，那么围绕第一磁场调制器和第二磁场调制器在任何角位置处的第一磁场调制器的体积和第二磁场调制器的体积的组合是唯一的。
第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)可以包括具有随角位置而非线性变化的体积的导电材料。例如，第一(和第二，如果存在的话)磁场调制器可以包括具有随角位置正弦变化的体积的导电材料。
第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)可以大致远离起落架装置地面向外。在该情况中，磁场发生器可以大致面向内。
第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以任选地设置在磁场调制器托架上。托架可以任选地是可运动的，例如，可以是可旋转的。托架典型地由第一起落架部分或第二起落架部分提供。托架可以是大致筒形形状的。托架的外表面上可以设置有第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)。第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)可以绕托架的外周延伸。托架的至少一部分可以容纳于外壳内。外壳可以任选地由第一起落架部分或第二起落架部分提供。托架在外壳内可以是可旋转的。
第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)可以任选地通过机械加工形成。
飞行器起落架装置的操作可以任选地基于一个传感器。例如，起落架装置的旋转位置可以通过一个传感器的输出确定，并且飞行器起落架装置基于由一个传感器的输出确定的旋转位置能够操作以使第一起落架部分运动至期望的旋转位置。一旦第一起落架部分的旋转位置是正确的，则从多个传感器中的一个或更多个传感器取得读数以用于验证第一起落架部分的旋转位置是正确的。
根据本发明的第二方面，提供了一种飞行器，飞行器包括：根据本发明的第一方面的起落架装置，优选地根据本发明的第一方面的前轮起落架装置。第二起落架部分任选地提供了起落架与飞行器的其余部件之间的连接，典型地在第二起落架部分与起落架安装件之间存在枢转连接，起落架能够在收缩位置与展开位置之间枢转地运动，在收缩位置中，起落架收缩，而在展开位置中，起落架展开以使用。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于构建根据本发明的第一方面的起落架装置的套件，套件包括：第一磁场发生器，第一磁场发生器能够操作以产生磁场并且能够安装在第一起落架部分和第二起落架部分中的一者上；第一磁场调制器，第一磁场调制器用于对磁场进行调制并且能够安装在第一起落架部分和第二起落架部分中的另一者上；以及第一检测器，第一检测器能够操作以感测由第一磁场调制器调制的磁场。
本发明的第三方面的套件可以包括与上述的与本发明的第一方面的飞行器起落架装置相关联的那些特征。
根据本发明的第四方面，提供了一种确定一个或更多个飞行器轮的角度的方法，该方法包括：
提供包括具有一个或更多个轮的第一飞行器起落架部分的飞行器起落架，第一飞行器起落架部分相对于第二飞行器起落架部分是可旋转的，第一飞行器起落架部分和第二飞行器起落架部分中的一者设置有磁场发生器，并且第一飞行器起落架部分和第二飞行器起落架部分中的另一者设置有磁场调制器；
使磁场发生器在磁场调制器附近产生磁场使得磁场由磁场调制器进行调制；并且
感测调制后的磁场。
感测调制后的磁场能够提供对飞行器的起落架的旋转角度(因此，例如，前轮的油缓冲支柱的转向角度)的指示，因此指示是否需要任何的矫正措施以确保轮指向正确的方向。
本发明的第四方面的方法特别地用于确定飞行器的前轮的转向角度。
本发明的第四方面的方法可以使用根据本发明的第一方面的飞行器的起落架。
本发明的各种方面特别适用于较大型飞行器。在这一点上，飞行器优选地无燃料时的重量为重于40吨，并且更优选地无燃料时的重量为重于50吨。该飞行器优选地具有相当于设计成承载多于75名乘客、并且更优选地多于100名乘客的飞行器的尺寸。该飞行器可以任选地具有至少20米的翼展。翼的前缘的长度可以任选地为至少10米。
附图说明
现在将结合下面的附图仅借助实例对本发明进行描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的前起落架的实施例的实例的一部分的立体图；
图2示出了图1的前起落架的分解视图；
图3示出了根据本发明的前起落架的实施例的替代性实例的一部分的立体图；
图4示出了图3的前起落架的分解视图；
图5是传统的前起落架的典型立体图，示出了传统的前起落架中的部件的相对位置；
图6是可在本发明的起落架装置中使用的磁场调制器的典型平面图；
图7是根据本发明的起落架装置的另一实例的一部分的立体图；
图8是设置有用于图7中部分示出的起落架装置的磁场调制器的元件的立体图；以及
图9是示出了磁场发生器和磁场检测器的布置的传感器阵列的示意立体图。
具体实施方式
图5是传统的前起落架的典型立体图，现在将对其进行描述以示出该前起落架的某些特征的相对位置。已知的前起落架包括上部分203(本领域的普通技术人员通常称其为“主支柱”)，该上部分在其一端附接至飞行器的其余部分(未图示)，并且在其另一端接纳减震器204，本领域的普通技术人员称其为油缓冲支柱。减震器204包括容纳活塞215的外缸筒216。减震器204吸收震动，特别地在着陆期间有效吸收震动。活塞215附接至轮子悬挂(wheel mount)217。轮子悬挂217承载两个轮子218、219。该轮子设置有轮胎，为了清楚的目的，该轮胎从图5中被省略。该起落架还设置有扭接连杆220，正如本领域的普通技术人员所熟知。扭接连杆220包括上扭接连杆部分220a和下扭接连杆部分220b。上扭接连杆部分220a在一端枢转地附接至缸筒216，在另一端枢转地附接至轮子悬挂217。扭接连杆220抑制了轮子悬挂217和活塞204相对于缸筒216的旋转。因此图5阐述了传统前起落架的一些特征以及它们的相对位置。减震器204连接至飞行器转向系统(未示出)使得减震器204和相关联的轮子218、219可以转动以使飞行器进行转向。在现有技术中转向角度(和已知系统中的减震器204和上部分203之间的旋转角度)典型地通过齿轮装置来确定，该齿轮装置被描述在1988年华盛顿的美国航空航天研究有限公司的Norman S.Currey出版的“飞行器起落架设计：原理和实践”(ISBN0930403-41-X)("Aircraft landing gear design：Principles andPractices",Norman S.Currey,American Institute of Aeronautics andAstronautics,Inc.,Washington,1988,ISBN0930403-41-X)。
现在将结合图1和图2对本发明的飞行器起落架的实例进行描述。在该案例中，飞行器起落架(大体上由附图标记1表示)是飞行器的前轮的起落架。飞行器起落架1包括第一飞行器起落架部分2和第二飞行器起落架部分3。第一飞行器起落架部分2包括油缓冲支柱4(实际上为减震器)。油缓冲支柱4包括用于容纳活塞(未示出)的外缸筒(未标记)，基本上如图5所示。使用轮子悬挂将一对轮子(未示出)附接至活塞，正如本领域的普通技术人员所熟知并且如图5所示。第二飞行器轮装置部分3包括用于容纳油缓冲支柱4的轴环11。轴环11是通常被本领域的普通技术人员称为起落架的主支柱的一部分。油缓冲支柱4能够在轴环11内旋转，因而使附接至油缓冲支柱4的两个前轮转动，如上所述，使得飞行器在地面上时能够转向。对于前轮转向控制系统和机组人员来说重要的是能够确定在第一飞行器轮装置部分2和第二飞行器轮装置部分3之间的角度从而确保不会对前轮起落架造成损害。现在将对如何在本发明的飞行器轮装置中确定该角度进行描述。第二飞行器轮装置部分3设置有使用螺钉(未示出)附接至轴环11的第一磁场发生器5和第二磁场发生器6，螺钉延伸穿过孔12a、12b、12c。第一磁场发生器5和第二磁场发生器6基本上为弓形形状。磁场发生器5、6可以是由英国剑桥市的Zettlex UK Limited公司供应的那些磁场发生器。每个磁场发生器5、6包括以印制在电路板上的轨道形式存在的大致平坦的、弓形布置的导电材料。磁场发生器5、6各自安装在相应的支承件25、26上。在用适当的电信号(通过使用提供有Zettlex传感器的电子模块而典型地产生的脉冲AC信号或数字DC信号)进行处理时，产生磁场。第一轮装置部分2分别设置有磁场调制器7、8。这些调制器7、8安装在托架17、18上，而托架转而附接至安装件9、10，而安装件转而附接至油缓冲支柱4。这些调制器7、8包括以印制在电路板上的轨道形式存在的大致平坦布置的导电材料。调制器7、8可以典型地从英国剑桥市的ZettlexUK Limited公司获得。第一调制器7和第二调制器8中的每一者与相应的第一磁场发生器和第二磁场发生器之间存在空气间隙，然而，第一调制器7和第二调制器8布置为充分靠近相应的第一磁场发生器5和第二磁场发生器6使每个调制器7、8对相应的磁场发生器5、6产生的磁场进行调制。磁场的调制通过安装在相应的支承件25、26上的第一传感电路和第二传感电路(未示出)感测。每个传感电路包括以印制在电路板上的轨道形式存在的大致平坦的、弓形布置的导电材料。传感电路轨道典型地与用于产生磁场的轨道交织。传感电路感测该磁场，所感测的磁场将取决于相应的磁场调制器7、8的位置。如此，第一飞行器轮装置部分2和第二飞行器轮装置部分3之间的旋转角度可以容易地确定。正如将从上述描述明显的是，磁场发生器、传感器和调制器由印制电路板制成并且因而是便宜的、轻的和相对坚固的。传感电路通过诸如由英国剑桥市的Zettlex UK Limited公司提供的适当的电子模块来操作。在WO2004/020936中更加详细地描述了该传感器的操作。
图3和图4示出了根据本发明的飞行器轮装置的替代性实例。在该案例中，飞行器轮装置是飞行器的前轮的飞行器轮装置。飞行器轮装置总体上由附图标记101表示，并且包括第一飞行器轮装置部分102和第二飞行器轮装置部分103。第一飞行器轮装置部分102包括油缓冲支柱104(实际上为减震器)。油缓冲支柱104包括用于容纳活塞(未示出)的外缸筒。一对轮(未示出)附接至活塞，如本领域的普通技术人员所熟知的。第二飞行器轮装置部分103包括用于接纳油缓冲支柱104的轴环111。轴环111为如本领域的普通技术人员通常所知的作为起落架的主要铸件的一部分。油缓冲支柱104能够在轴环111内旋转，因此使附接至油缓冲支柱104的两个前轮转动。这样使得飞行器在地面上时能够转向。对于飞行员来说重要的是能够确定第一飞行器轮装置部分和第二飞行器轮装置部分之间的角度，从而确保不会对前轮起落架造成损害。现在将对如何能够在本发明的飞行器轮装置中确定该角度进行描述。第二飞行器轮装置部分103设置有通过使用螺钉(未示出)附接至轴环111的第一磁场发生器105和第二磁场发生器106，螺钉延伸穿过间隔件121、122、123，穿过设置在第一磁场发生器105中的孔(未标记)，进入凸缘126、127、128中。磁场发生器105、106各自安装在相应的托架135、136上。键突起124设置在托架136上以伸入设置在托架135中的孔(未示出)内。键突起125设置在托架135上以伸入设置在轴环111中的孔(未示出)内。键突起124、125设置成使得部件对准。第一磁场发生器105和第二磁场发生器106大致为弓形形状。磁场发生器105、106可以是由英国剑桥市的Zettlex UK Limited公司提供的那些磁场发生器。每个磁场发生器105、106包括以印制在电路板上的轨道形式存在的大致平坦的、弓形布置的导电材料。在用适当的电信号处理时(通过使用提供有Zettlex传感器的电子模块而典型地产生的脉冲AC信号或数字DC信号)，产生磁场。
第一轮装置部分102分别设置有磁场调制器107、108。这些调制器107、108安装在支承件137、138上。支承件137、138和磁场调制器107、108位于设置在油缓冲支柱104的外表面上的凹槽120中。调制器107、108包括以印制在电路板上的轨道形式存在的大致平坦布置的导电材料。调制器107、108可以典型地从英国剑桥市的Zettlex UK Limited公司获得。在第一调制器107和第二调制器108中的每一者与相应的第一磁场发生器和第二磁场发生器之间存在空气间隙，然而，第一调制器107和第二调制器108布置为充分靠近相应的第一磁场发生器105和第二磁场发生器106，使得每个调制器107、108对由相应的磁场发生器105、106产生的磁场进行调制。调制器107面向磁场发生器105而调制器108面向磁场发生器106。
磁场的调制通过设置在托架135、136上的第一传感电路和第二传感电路(未示出)感测。每个传感电路包括以印制在电路板上的轨道形式存在的大致平坦的、弓形布置的导电材料。传感电路轨道典型地与用于产生磁场的轨道交织。传感电路感测磁场，所感测的磁场将取决于相应的磁场调制器107、108的位置。如此，第一飞行器轮装置部分102和第二飞行器轮装置部分103之间的旋转角度可以容易地确定。正如将从上述描述明显的是，磁场发生器、传感器和调制器被制成印制电路板并且因此是便宜的、轻的和相对坚固的。
传感电路通过诸如由英国剑桥市的Zettlex UK Limited公司提供的适当的电子模块来操作。
图6示出了用于磁场调制器的替代性装置。磁场调制器总体上由附图标记507表示并且以类似于磁场调制器107的方式为马蹄铁形状。磁场调制器507包括两个磁场调制部分407、408，该两个磁场调制部分关于如虚线示出的起始位置409对称地间隔开。包括磁场调制器507的传感器能够区分由于第一起落架部分的旋转引起的磁场调制器的运动与由于起落架的弯曲引起的磁场调制器的平移运动，例如，如现在将要描述的着陆期间。如果磁场调制器仅具有一个位于位置409处的磁场调制部分，则起落架的变形可能引起磁场调制部分从位置409运动至标记为410的位置X。磁场调制部分的该平移运动不能够容易地与磁场调制器507的顺时针旋转区分。然而，如果提供了两个磁场调制部分407、408，就不会出现这样的问题。磁场调制器507的平移运动引起调制部分407、408分别至标志为412、411的位置X的运动。该运动与调制部分的旋转运动不一致，并且因此例如传感器可以区别调制器的旋转运动与着陆引起的平移运动。
现在将结合附图7、8和9对本发明的飞行器起落架装置的实施例的另一个实例进行描述。在图7中示出了起落架装置的一部分的大体布置。起落架装置大体上由附图标记300表示并且包括调制器环303，该调制器环附接至起落架的下部分，该下部分大体上由附图标记2表示并且如图7中的虚线所示。调制器环303通过凸台307附接至起落架的下部分2。调制器环303位于外壳306内(并且在外壳306内是可旋转的)。外壳306包括用于接纳调制器环303的至少一部分的大致筒形槽。外壳306附接至起落架装置的上部分3(如图7的虚线所示)。调制器环303设置有第一磁场调制器304和第二磁场调制器305，第一磁场调制器304和第二磁场调制器305中的每一者包括大致环形形状的诸如铁的导电材料。第一磁场调制器和第二磁场调制器中的每一者绕调制器环303的圆形周边延伸。第一磁场调制器和第二磁场调制器通过从铁环切削材料而制成以使得磁场调制器304、305突显于周围表面。例如，磁场调制器之间的间隙可以填充树脂从而生产出飞行器中期望的具有平滑表面的调制器环。
如从图8所看到的，第一磁场调制器304的高度和第二磁场调制器305的高度(在方向H上表示)围绕调制器环304随着角度而变化。围绕调制器环303对于任何给定的角位置来说，第一磁场调制器的高度和第二磁场调制器的高度的组合是唯一的，即，围绕调制器环303对于任何给定的角位置来说，尽管第一磁场调制器的高度和第二磁场调制器的高度可以不是唯一的，而第一磁场发生器的高度和第二磁场发生器的高度的组合是唯一的。调制器环304的角位置(并且因此起落架装置的下部分2的角位置)通过传感器阵列301、302询问和确定，现在将结合图8和图9对传感器阵列301、302进行描述。传感器阵列301包括第一磁场发生器311、第二磁场发生器312、第三磁场发生器313和第四磁场发生器314。第一磁场发生器311和第二磁场发生器312作为一对操作，而第三磁场发生器313和第四磁场发生器314作为一对操作，正如现在将要描述的。由第一磁场发生器311产生的磁场通过第一磁场调制器304调制。检测器321检测由与第一磁场发生器相邻的第一磁场调制器调制的磁场。同样地，由第二磁场发生器312产生的磁场通过第二磁场调制器305调制，并且检测器322检测通过与第二磁场发生器相邻的第二磁场调制器调制的磁场。如上阐述，第一磁场调制器和第二磁场调制器在调制器环303的任何角位置的高度的组合是唯一的，因此磁场的调制将是唯一的并且仅表示一个角位置。因此，第一磁场发生器和第二磁场发生器能够确定环303的具体位置。以与上面关于第一磁场发生器和第二磁场发生器所述类似的方式，从第三磁场发生器313及第四磁场发生器314和第三检测器323及第四检测器324获得数据，并且将从第三磁场发生器和第四磁场发生器获得的数据与从第一磁场发生器和第二磁场发生器获得的数据一起使用以获得环303的精确的旋转位置。
传感器阵列302包括与上述传感器阵列301大致相同的传感器阵列。
在使用中，典型地使用第一传感器阵列301控制飞行器起落架装置的下部分的位置。一旦已经使用第一传感器阵列301控制了起落架装置的位置，则询问第二传感器阵列以验证由第一传感器阵列提供的位置读数是否正确。如果位置不正确，能够采取补救措施。
本领域的普通技术人员将会明白的是：某些特征已经从图1至图5中省略以使这些图片简化和清楚。
上述实施例中的每个实施例使用至少两个磁场发生器和两个磁场调制器。尽管这种过多的数量从安全的角度来看是期望的，然而本领域的普通技术人员将明白的是，可以仅需要一个磁场发生器和一个磁场调制器。
本领域的普通技术人员将明白的是，可以使用几何结构不同于上述那些磁场调制器的磁场调制器。同样地，本领域的普通技术人员将明白的是可以使用几何结构不同于上述那些磁场发生器的磁场发生器。
在上述实施例中，第一磁场发生器和第二磁场发生器是静止的，而第一磁场调制器和第二磁场调制器是可运动的。尽管这是特别有效的和简单的设置，然而本领域的普通技术人员将明白的是第一磁场发生器和第二磁场发生器能够布置成旋转，而第一磁场调制器和第二磁场调制器是静止的。也有可能的是，第一磁场发生器和第二磁场发生器中的一者是旋转的，而第一磁场发生器和第二磁场发生器中的另一者是静止的。
上述实施例涉及一种前轮。本发明也能够应用于其他的飞行器轮，其中知道轮的旋转位置是重要的。
上述实例描述了本发明的关于固定翼飞行器的使用。本领域的普通技术人员将明白的是，本发明可以与旋翼式飞行器一起使用。
上述实例描述了本发明的关于大型商务班机的起落架的使用。本领域的普通技术人员将明白的是本发明可以与其他的起落架一起使用，诸如纵向推力杆(trailing link)起落架。
在上述描述中，提及的整体或元件具有已知的、明显的或可预见的等同物的情况下，这些等同物如同单独陈述地合并至文中。应参照权利要求来确定本发明的真实范围，这应当解释为涵盖任何这样的等同物。读者也将领会的是，本发明的被描述为优选的、有利的、方便的等等的整体或特征是任选的并且并不限制独立权利要求的范围。
Claims (50)
1.一种飞行器起落架装置，所述飞行器起落架装置包括：
(i)第一起落架部分，所述第一起落架部分包括一个或更多个轮子，(ii)第二起落架部分，所述第一起落架部分能够相对于所述第二起落架部分旋转；以及
(iii)传感器，所述传感器用于确定所述第一起落架部分相对于所述第二起落架部分的旋转位置，
所述传感器包括能够操作以产生磁场的第一磁场发生器和用于对所述磁场进行调制的第一磁场调制器，
所述传感器能够操作以感测由所述第一磁场调制器调制的磁场，
所述第一起落架部分包括所述第一磁场发生器或所述第一磁场调制器，
所述第二起落架部分包括所述第一磁场发生器和所述第一磁场调制器中的另一者。
2.根据权利要求1所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场发生器与所述第一磁场调制器之间存在空气间隙。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分包括起落架的下部分，并且所述第二起落架部分包括所述起落架的上部分。
4.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分包括减震器。
5.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述减震器包括容纳在缸筒内的活塞。
6.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，所述飞行器起落架装置包括扭接连杆。
7.根据引用权利要求5时的权利要求6所述的飞行器起落架装置，其中，所述扭接连杆枢转地附接至所述缸筒。
8.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，所述飞行器起落架装置包括能够操作以产生磁场的第二磁场发生器和用于对由所述第二磁场发生器产生的磁场进行调制的第二磁场调制器，所述传感器能够操作以感测由所述第二磁场调制器调制的磁场。
9.根据权利要求8所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分包括所述第二磁场发生器或所述第二磁场调制器，并且所述第二起落架部分包括所述第二磁场发生器和所述第二磁场调制器中的另一者，所述第二磁场调制器根据所述第二磁场调制器相对于所述第二磁场发生器的旋转位置对由所述第二磁场发生器产生的磁场进行调制。
10.根据权利要求8或9所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分包括所述第一磁场发生器和所述第二磁场发生器，并且所述第二起落架部分包括所述第一磁场调制器和所述第二磁场调制器。
11.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场发生器包括能够操作以产生磁场的导电材料。
12.根据权利要求11所述的飞行器起落架装置，其中，能够操作以产生磁场的所述导电材料布置成大致弓形形状。
13.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述传感器包括能够操作以感测由所述第一磁场调制器调制的磁场的第一检测器。
14.根据权利要求13所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分或所述第二起落架部分设置有所述第一磁场发生器和所述第一检测器。
15.根据权利要求13或14所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分设置有所述第一检测器。
16.根据权利要求13或14所述的飞行器起落架装置，其中，所述第二起落架部分设置有所述第一检测器。
17.根据权利要求8至10和引用权利要求8至10中的任一项时的权利要求11至16中的任一项所述的飞行器起落架装置，所述传感器包括第二检测器，所述第二检测器能够操作以感测由所述第二磁场调制器调制的磁场。
18.根据权利要求17所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分或所述第二起落架部分设置有所述第二磁场发生器和所述第二检测器。
19.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，所述飞行器起落架装置是飞行器的前起落架。
20.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器包括第一磁场调制部分，所述第一磁场调制部分与第二磁场调制部分间隔开。
21.根据权利要求20所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制部分和所述第二磁场调制部分关于预定位置在周向上间隔开。
22.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场发生器和所述第一磁场调制器中的一者或更多者是能够容易移除的。
23.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，设置有用于支承所述第一磁场发生器的第一磁场发生器支承件。
24.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，设置有用于支承所述第一磁场调制器的第一磁场调制器支承件。
25.根据权利要求23或权利要求24所述的飞行器起落架装置，其中，所述支承件是能够容易移除的。
26.根据权利要求23至25中的任一项所述的飞行器起落架装置，其中，所述支承件为大致U形形状。
27.根据权利要求26所述的飞行器起落架装置，其中，所述U形形状是马蹄铁形状。
28.根据权利要求24所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器支承件能够弹性变形以与起落架的一部分弹性地接合。
29.根据权利要求28所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器支承件位于设置于所述起落架中的通道中。
30.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一起落架部分能够运动至预定方位，并且所述传感器能够操作以设定为与所述预定方位相对应的读数。
31.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，所述飞行器起落架装置包括多个传感器，每个传感器包括能够操作以产生磁场的第一磁场发生器，所述磁场能够由磁场调制器调制，所述传感器中的每一个传感器能够操作以感测调制后的磁场。
32.根据权利要求31所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器在使用中对所述多个传感器的所述第一磁场发生器中的每一个第一磁场发生器产生的磁场进行调制。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的飞行器起落架装置，其中，每个传感器设置有与所述第一磁场发生器相关联的第一检测器，所述第一检测器能够操作以感测由所述第一磁场调制器调制的磁场。
34.根据权利要求31至33中的任一项所述的飞行器起落架装置，其中，每个传感器包括能够操作以产生磁场的第二磁场发生器，所述磁场能够由磁场调制器进行调制，所述传感器能够操作以感测调制后的磁场。
35.根据权利要求34所述的飞行器起落架装置，所述飞行器起落架装置包括第二磁场调制器，所述第二磁场调制器布置成对由所述第二磁场发生器产生的磁场进行调制。
36.根据权利要求34或权利要求35所述的飞行器起落架装置，其中，每个传感器设置有第二检测器，所述第二检测器与所述第二磁场发生器相关联，所述第二检测器能够操作以感测由所述第一磁场调制器或所述第二磁场调制器调制的磁场，这取决于第二磁场调制器是否设置成对由所述第二磁场发生器产生的磁场进行调制。
37.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)为基本上弓形形状或大致环形形状。
38.根据权利要求37所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)包括基本上环形或弓形体积的导电材料。
39.根据权利要求38所述的飞行器起落架装置，其中，导电材料的体积围绕圆或弧随着角位置而变化。
40.根据权利要求37至39中的任一项所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)的导电材料的处于任一角位置的体积是唯一的。
41.根据权利要求37至40中的任一项所述的飞行器起落架装置，所述飞行器起落架装置包括第二磁场调制器，围绕所述第一磁场调制器和所述第二磁场调制器在任一角位置处的所述第一磁场调制器的体积和所述第二磁场调制器的体积的组合是唯一的。
42.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)大致远离所述起落架装置地面向外。
43.根据任一项前述权利要求所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器(和第二磁场调制器，如果存在的话)设置在磁场调制器托架上。
44.根据权利要求43所述的飞行器起落架装置，其中，所述托架是能够旋转的。
45.根据权利要求44所述的飞行器起落架装置，其中，所述托架为大致筒形形状。
46.根据权利要求43至45中任一项所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)设置在所述托架的外表面上。
47.根据权利要求46所述的飞行器起落架装置，其中，所述第一磁场调制器(和/或第二磁场调制器，如果存在的话)绕所述托架的外周延伸。
48.一种飞行器，所述飞行器包括根据任一项前述权利要求所述的起落架装置。
49.用于构建根据权利要求1至47中任一项所述的起落架装置的套件，所述套件包括：第一磁场发生器，所述第一磁场发生器能够操作以产生磁场并且能够安装在所述第一起落架部分和所述第二起落架部分中的一者上；第一磁场调制器，所述第一磁场调制器用于对磁场进行调制并且能够安装在所述第一起落架部分和所述第二起落架部分中的另一者上；以及第一检测器，所述第一检测器能够操作以感测由所述第一磁场调制器调制的磁场。
50.一种确定一个或更多个飞行器轮的角度的方法，所述方法包括：
提供包括具有一个或更多个轮的第一飞行器起落架部分的飞行器起落架，所述第一飞行器起落架部分相对于第二飞行器起落架部分是能够旋转的，所述第一飞行器起落架部分和所述第二飞行器起落架部分中的一者设置有磁场发生器，并且所述第一飞行器起落架部分和所述第二飞行器起落架部分中的另一者设置有磁场调制器；
使所述磁场发生器在所述磁场调制器附近产生磁场使得所述磁场由所述磁场调制器进行调制；并且
感测调制后的磁场。
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