CN107703100A - 基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器 - Google Patents

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刘宝玉
田永超
钟年丙
赵明富
曾学忠
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赵首领
申会文
蒋斌
丰红波
袁源
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Abstract

本发明涉及光纤气体传感器，具体涉及一种基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器及其制备方法，包括光纤纤芯和包裹光纤纤芯的光纤包层，光纤纤芯的前段设置长周期光纤光栅；在光纤中段的包层的四象限内设置周期不同的四个包层Bragg光栅，四个包层Bragg光栅的起点按一、二、三和四象限的顺序依次首尾相连构成一个正方形；一、二和三象限的包层Bragg光栅对应的光纤包层的外表面涂覆有对不同被检测气体敏感的功能材料，光纤的中段外部设有与四个包层Bragg光栅所处的四个象限一一对应气室，本发明技术方案的气体传感器可同时对三种不同的气体浓度进行检测并具有温度补偿功能，可广泛应用于各种工业、生产、工程等领域的多种有毒气体的检测。

Description

基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器
技术领域
本发明涉及光纤气体传感器，具体涉及一种基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器。
背景技术
光纤气体传感器是一项正在高速发展的新型光学传感器。光纤气体传感器以光为测量信号的载体，对被测对象不产生影响，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、非接触式遥测、测量安全性、传感单元结构简单等优点，可适应各种使用发展恶劣的环境，由其组成的光纤传感器系统便于与中心计算机连接，可实现多功能、智能化的要求，可与光纤遥测技术相配合实现远距离测量与控制。工业上的需要和人们对环境的关注使得光纤气体传感器的发展十分迅速。经过二十多年的发展，它已应用在工业、生活的多方面，比如：工业气体在线监测、有毒有害气体的探测、环境空气质量监测和爆炸气体检测等等。
从传感原理上看，光纤气体传感器包括光谱吸收型、荧光型、折射率变化型、染料指示剂型等。其中，光谱吸收型光纤气体传感器是研究得最多并接近于实用化的一种气体传感器，通常采用的是多模光纤。该技术利用气体在石英光纤透射窗口0.8～1.7um内的吸收峰进行测量，依据的是郎伯-比尔定律，由于气体的吸收产生的光强衰减，得到的气体的浓度。常见的气体(如：CO、CH4、C2H2、NO2、CO2)在石英光纤窗口都有范频吸收线，这种方法可以对大多数浓度的气体进行较高精度的测量。该类传感器一大优点是具有简单可控的气室结构，而且只需要调换光源，对准另外的吸收谱线，可用同样的系统来检测不同的气体，因此是目前应用最为广泛的一类气体传感器。荧光型光纤传感器指的是通过测量与气体相应的荧光辐射来确定其浓度的光纤气体传感器，限制荧光气体传感器的主要因素是信号微弱，由此带来检测系统的复杂性，使其系统成本处于较高水平。
折射率变化型光纤传感器一般是利用某些材料的体积或折射率对气体敏感的特性，代替光纤传感区的包层或涂覆在光纤传感区域的表面，通过测量折射率变化引起的光波导参数(如有效折射率、双折射和损耗)的变化，用光强变化、相位变化或者某些特征波长的变化进行检测。其中，目前基于检测光强变化的研究较多的是光子晶体光纤(多孔光纤)传感器，其原理是在光纤内的空气孔中涂覆对待检测气体敏感或具有吸附能力的材料，当被测气体填充到空气孔中将被吸附，从而改变敏感材料的折射率，导致光纤中传播光强的变化。基于检测相位变化的也是利用气体对某些材料的折射率不同或光程的变化而产生干涉，如应用Michelson光纤干涉仪、Mach-Zehnder光纤干涉仪、Febry-Perot光纤干涉仪等，检测相位变化的干涉传感器具有灵敏度很高的优点，但是解调系统相对于强度解调的方式极为复杂。
波长调制型的光纤气体传感器一般采用的是长周期光纤光栅(LPFG)、腐蚀包层的光纤Bragg光栅(FBG)或者倾斜光纤光栅(TFBG)，其原理是在光纤光栅的表面涂覆对待检测气体敏感或具有吸附能力的材料，当被测气体被吸附或者与气敏材料发生化学反应的时候，从而改变敏感材料的折射率，导致光纤光栅的谐振波长的漂移。波长调制型的光纤气体传感器的最大的优势是不受光源强度波动的影响，而且目前波长解调的技术也已经成熟，解调系统的成本也已经降低到了广泛商业化的水平。因此，基于光纤光栅原理的光纤气体传感器是目前国内外的研究热点之一。
但是，目前基于光纤光栅的气体传感器的光栅结构仍然都是采用传统的紫外曝光相位膜板制作法写于纤芯的内部。2004年，英国Aston大学的Martinez等首次使用波长为800nm的飞秒激光器(脉宽：150fs、重频：1kHz，峰值光强：1014W/cm2)和逐点直写法在普通单模裸光纤的纤芯内部造成周期性的结构损坏点，构成了一阶、二阶和四阶的均匀Bragg光栅(属II型光栅，即：纤芯发生负的折射率变化，可高达10-3量级)。相对于传统的紫外曝光相位膜板制作法而言，飞秒激光逐点直写光纤光栅的主要优势可具体概括为：①对光纤材料没有特殊的要求，且不要求光纤具有光敏性，因此不需要载氢等耗时的处理过程；②能够快速刻写FBG(60s之内甚至几秒可完成一根光栅刻写)，并可根据程序设定方便快速的在光纤区域的任何位置写入所需的任何周期的光栅；③由于光栅是纤芯内部的结构性损坏形式，因此引入的折射率变化较传统的通过紫外曝光的相位模板法写入的光栅高两个量级，所以仅需制作极短的光栅即可获得很高的反射率；④非线性光致电离效应和聚焦点的极高峰值光强(达1014W/cm2量级)造成的结构损坏点将引起光纤横截面折射率分布的明显不对称性，因此写入的光栅具有很高的纤芯双折射(可高达10-4量级)，从而导致其谐振光谱具有很强的偏振相关性；⑤飞秒激光直写的FBG具有极高的温度稳定性，即，可在极高的温度(一般>1000℃)下仍然保持常温下的光栅结构和保持良好的温度敏感线性特性，因此适合作为极端环境下的各种传感器。
同样的，至今为止使用飞秒激光脉冲直写的FBG与传统紫外曝光掩模板刻写的FBG，其光栅位置都是写于纤芯内部或纤芯与包层的交界面，其本质上对外部介质的折射率变化不敏感或敏感度非常小，更无法构成在光纤的同一个位置上对多种(2～3种)气体进行同时检测、并具有温度补偿的功能的多功能光纤型气体传感器。
发明内容
针对上述已有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器。
为了解决上述技术问题，根据本发明的技术方案，基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，包括光纤纤芯和包裹光纤纤芯的光纤包层，所述光纤纤芯的前段设置长周期光纤光栅；在光纤中段的包层内设置四象限光纤包层Bragg光栅，四象限光纤包层Bragg光栅由四个光栅周期不同的包层Bragg光栅组成，四个包层Bragg光栅分别设置在光纤包层中段的的四个象限内，且起点位置处于光纤的同一个横截面内；四个包层Bragg光栅的起点按一、二、三和四象限的顺序依次首尾相连构成一个正方形；每个包层Bragg光栅均由一组点状破损点构成，且各组点状破损点沿光纤的轴向呈周期性的分布，各组点状破损点位于一条直线上，该直线与光纤中心轴平行。一、二和三象限的包层Bragg光栅的外表面涂覆有对不同被检测气体敏感或具有吸附能力的功能材料；四象限光纤包层Bragg光栅处的外部设置有气室，气室由不透气的膜分割成四个象限；四个包层Bragg光栅所处的象限分别与气室的四个象限在空间位置上一一对应。
本发明基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器能在光纤的同一个位置上对三种不同的目标气体进行分区域感应，并具有温度补偿功能，其原理是：长周期光纤光栅作为光耦合器，用于将符合谐振条件的纤芯模的光从光纤纤芯耦合到光纤包层的包层模或将光纤包层的包层模耦合到光纤纤芯的纤芯模。由于四个包层Bragg光栅分别处于光纤包层的四个象限区域内，且第一、二和三象限的包层Bragg光栅对应的光纤包层的外表面分别涂覆有对三种不同的被检测气体敏感的功能材料。因此，当被检测气体进入气室的第一、二和三象限区域之后，如果被检测气体中含有能够与一、二或三象限的光纤包层表面的功能材料发生化学吸附或物理吸附的成分，则将会改变对应象限的包层Bragg光栅的有效折射率，从而引起其Bragg谐振波长的漂移；被包层Bragg光栅反射的谐振波的能量反向传输到长周期光纤光栅的位置时，将被重新耦合到纤芯中反向传输；于是，通过光谱分析仪可检测出其Bragg波长的漂移量的大小。第四象限的包层Bragg光栅对应的光纤包层外表面没有涂覆任何的气体敏感功能材料，因此只对外部温度的变化敏感，则其谐振波长的漂移可对由温度变化引起的其他三个象限的包层Bragg光栅的谐振波长漂移部分进行补偿。
总之，由于所设置的四个象限内的各包层Bragg光栅的周期均不相同，因此它们对应的谐振波长是不同的，于是可在该光纤传感器的同一个位置的三个象限区域分别对三种不同的目标气体进行检测，并且第四象限的包层Bragg光栅具有温度补偿功能。
包层Bragg光栅属于短周期光纤光栅(即，FBG)，但它产生的是包层模的Bragg谐振，它的谐振带宽(一般<0.1nm)较紫外曝光法写入纤芯的FBG的纤芯模谐振带宽(一般为0.2nm～0.5nm)还要小得多，由此可预见，包层Bragg光栅即具有类似长周期光纤光栅对外部介质敏感的特性，同时具有很高的Q值因子；其次，由于采用的是飞秒激光直接刻写而成的技术，包层Bragg光栅具有飞秒激光刻写的这类FBG(即，II型光栅)所具有一切特殊的特性，比如：可在极高的温度(1000℃以上)保持良好的温度敏感线性特性；另外，包层Bragg光栅还能保留传统FBG相对于长周期光纤光栅低得多的温度、应变灵敏系数，因此，包层Bragg光栅较长周期光纤光栅具有低得多的温度/应变交叉敏感效应，但，包层Bragg光栅的光栅区是处于光纤包层的内部，因此外部温度、压力及应变等物理参数对其Bragg结构的影响将不同于对传统的写在纤芯内部的Bragg光栅结构的影响，即温度、压力及应变的灵敏度比传统FBG高。
根据本发明所述基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征还在于：长周期光纤光栅的长度为20mm～50mm，在1200nm～1600nm具有若干个带宽≥30nm的谐振损耗峰，谐振损耗峰的耦合强度≥10dB；四个包层Bragg光栅的谐振波长分别处于长周期光纤光栅(8)的某个相同或几个不同的谐振带内，由此才能保证激发包层Bragg光栅的包层模谐振。
根据本发明所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的一个优选方案，四个包层Bragg光栅的长度在2mm～50mm之间，且均为一阶、二阶或三阶光栅，包层Bragg光栅的点状破损点的直径<0.5μm，各组点状破损点的直径小于对应的包层Bragg光栅周期的一半，以便获得清晰的包层Bragg光栅结构；四个包层Bragg光栅的相邻谐振波长的间距≥3nm，保证传感器具有足够的检测范围；功能材料(11)的厚度一般为十几nm～几十nm量级。
根据本发明所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的一个优选方案，长周期光纤光栅的包层外部和光纤后段的外部有光纤涂覆层；长周期光纤光栅的外表面设置隔热材料层，并在隔热材料层的外部设置刚性保护套，以保证长周期光纤光栅不受外部温度、压力及应变的影响。
根据本发明所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的一个优选方案，气室(12)成圆柱形，其直径≥1cm，长度与四象限光纤包层Bragg光栅的最大长度相当，气室两端通过缓冲护套分别与刚性保护套以及光纤后段的光纤包层相连接，气室的四个象限的两端分别设置有进气口和出气口。
附图说明
图1基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器侧面结构示意图。
图2气室和四象限光纤包层Bragg光栅的光栅区横截面结构示意图。
图3基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的第一和第四象限光路耦合示意图。
图4基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的第二和第三象限光路耦合示意图。
图5基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的传感系统结构示意图。
图6基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的光谱信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
参见图1和图2，基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，包括光纤纤芯5和包裹光纤纤芯的光纤包层6，包括光纤纤芯(5)和包裹光纤纤芯的光纤包层(6)，所述光纤纤芯(5)的前段设置长周期光纤光栅(8)；在光纤中段的光纤包层(6)内设置四象限光纤包层Bragg光栅，四象限光纤包层Bragg光栅由四个光栅周期不同的包层Bragg光栅(1、2、3、4)组成，四个包层Bragg光栅分别设置在光纤包层(6)中段的四个象限内，且起点位置处于光纤的同一个横截面内；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的起点按一、二、三和四象限的顺序依次首尾相连构成一个正方形；每个包层Bragg光栅均由一组点状破损点构成，且各组点状破损点沿光纤的轴向呈周期性的分布，各组点状破损点位于一条直线上，该直线与光纤中心轴平行。一、二和三象限的包层Bragg光栅(1、2、3)的外表面涂覆有对不同被检测气体敏感或具有吸附能力的功能材料(11)；四象限光纤包层Bragg光栅处的外部设置有一个圆柱形的气室(12)，气室(12)由不透气的膜(13)分割成四个象限(14、15、16、17)；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)所处的象限分别与气室(12)的四个象限(14、15、16、17)在空间位置上一一对应。
在具体实施中，长周期光纤光栅(8)的长度为20mm～50mm，在1200nm～1600nm具有若干个带宽≥30nm的谐振损耗峰，谐振损耗峰的耦合强度≥10dB；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的谐振波长分别处于长周期光纤光栅(8)的某个相同或几个不同的谐振带内，以保证长周期光纤光栅能够激励四个包层Bragg光栅的谐振信号；且四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的相邻谐振波长的间距≥3nm，以及保证传感器具有足够的检测范围。四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的长度在2mm～50mm之间，且均为一阶、二阶或三阶光栅，包层Bragg光栅的点状破损点的直径<0.5μm，各组点状破损点的直径小于对应的包层Bragg光栅周期的一半，以便获得清晰的包层Bragg光栅结构。
在具体实施中，长周期光纤光栅(8)的包层外部和光纤后段的外部有光纤涂覆层(7)，长周期光纤光栅(8)的外表面设置隔热材料层(9)，并在隔热材料层(9)的外部设置刚性保护套(10)，以保证长周期光纤光栅不受外部温度、折射率、压力及应变的影响。气室(12)的直径≥1cm，长度与四象限光纤包层Bragg光栅的最大长度相当，气室(12)两端通过缓冲护套(18)分别与刚性保护套(10)以及光纤后段的光纤包层(6)相连接，气室(12)的四个象限(14、15、16、17)的两端分别设置有进气口(19)和出气口(20)。
基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器的光路耦合原理示意如图3、图4所示。宽带光λBroad进入光纤传播至长周期光纤光栅(8)处，长周期光纤光栅(8)将符合谐振条件的光从纤芯基模耦合到高阶包层模，由于四个包层Bragg光栅的Bragg谐振峰都处于长周期光纤光栅的谐振带内，则符合Bragg谐振条件的光将被反射，当反射光传输到长周期光纤光栅处的时候，将被重新耦合到光纤纤芯中传输。
当一、二、三象限气室内被填充相应的待检测气体后，由于待检测气体与相应象限内的功能材料发生化学反应或者被功能材料吸附，将引起相应的功能材料的折射率的变化，从而引起对应象限的光纤包层的有效折射率的变化，于是会引起相应的象限内的包层Bragg光栅的谐振波长的漂移。由于第四象限的光纤包层没有涂覆任何的功能材料，因此第四象限的包层Bragg光栅仅对温度敏感。于是，四个光纤包层Bragg光栅(1、2、3、4)的谐振波长变化量与一、二、三象限的被检测气体的浓度变化量及环境温度的变化量的关系可表示为：
Δλ1＝α1·ΔC1+β1·ΔT 1
Δλ2＝α2·ΔC2+β2·ΔT 2
Δλ3＝α3·ΔC3+β3·ΔT 3
Δλ3＝β4·ΔT 4
式中，Δλ1、Δλ2、Δλ3、Δλ4分别为第一、二、三和四象限的包层Bragg光栅(1、2、3、4)的谐振波长的变化量，α1、α2、α3分别为第一、二、三象限的包层Bragg光栅(1、2、3)对本象限待测气体的浓度灵敏度，β1、β2、β3、β4分别为第一、二、三和四象限的包层Bragg光栅(1、2、3、4)的温度灵敏度，ΔC1、ΔC2、ΔC3分别为第一、二和三象限的气室(14、15、16)内的待检测气体的浓度变化量，ΔT为环境温度。
在具体运用时，可将上述基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器构成传感系统，如图5所示，该系统包括：带宽光源(21)、3dB耦合器(22)、基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器(23)、光纤光谱仪(24)和计算机(25)。
带宽光源(21)发出的宽带光通过光纤传输到3dB耦合器(22)，3dB耦合器(22)通过光纤连接到基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器(23)中的长周期光纤光栅(8)；由四个光纤包层Bragg光栅反射回来的谐振光传输到3dB耦合器(22)后，由其另外一个端口通过光纤传输到光纤光谱仪(24)上显示谐振光谱的变化，光纤光谱仪(24)显示的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器(23)的光谱信号示意如图6所示。光纤光谱仪(24)通过数据线与计算机(25)连接，由计算机(25)对光谱信号的漂移进行分析处理，通过公式1～4计算出气室的第一、二和三象限内待检测气体的浓度变化及环境温度。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，方案中公知的具体结构及特性等常识在此没有作过多描述，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，包括光纤纤芯(5)和包裹光纤纤芯(5)的光纤包层(6)，其特征在于：所述光纤纤芯(5)的前段设置长周期光纤光栅(8)；在光纤中段的光纤包层(6)内设置四象限光纤包层Bragg光栅，四象限光纤包层Bragg光栅由四个光栅周期不同的包层Bragg光栅(1、2、3、4)组成，四个包层Bragg光栅分别设置在光纤包层(6)中段的四个象限内，且起点位置处于光纤的同一个横截面内；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的起点按一、二、三和四象限的顺序依次首尾相连构成一个正方形；每个包层Bragg光栅均由一组点状破损点构成，且各组点状破损点沿光纤的轴向呈周期性的分布，各组点状破损点位于一条直线上，该直线与光纤中心轴平行；一、二和三象限的包层Bragg光栅(1、2、3)的外表面涂覆有对不同被检测气体敏感或具有吸附能力的功能材料(11)；四象限光纤包层Bragg光栅处的外部设置有气室(12)，气室(12)由不透气的膜(13)分割成四个象限(14、15、16、17)；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)所处的象限分别与气室(12)的四个象限(14、15、16、17)在空间位置上一一对应。
2.根据权利要求1所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：长周期光纤光栅(8)的长度为20mm～50mm，在1200nm～1600nm具有若干个带宽≥30nm的谐振损耗峰，谐振损耗峰的耦合强度≥10dB；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的谐振波长分别处于长周期光纤光栅(8)的某个相同或几个不同的谐振带内。
3.根据权利要求1所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的长度在2mm～50mm之间，且均为一阶、二阶或三阶光栅，包层Bragg光栅的点状破损点的直径<0.5μm，各组点状破损点的直径小于对应的包层Bragg光栅周期的一半；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的相邻谐振波长的间距≥3nm；功能材料(11)的厚度为10nm～99nm。
4.根据权利要求1或2所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：长周期光纤光栅(8)的包层外部和光纤后段的外部有光纤涂覆层(7)，长周期光纤光栅(8)的外表面设置隔热材料层(9)，并在隔热材料层(9)的外部设置刚性保护套(10)。
5.根据权利要求1、2、3、4任一所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：气室(12)成圆柱形，其直径≥1cm，长度与四象限光纤包层Bragg光栅的最大长度相当，气室(12)两端通过缓冲护套(18)分别与刚性保护套(10)以及光纤后段的光纤包层(6)相连接，气室(12)的四个象限(14、15、16、17)的两端分别设置有进气口(19)和出气口(20)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108801308A (zh) * 2018-08-29 2018-11-13 闫静 一种光纤光栅多功能传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102410851A (zh) * 2011-08-29 2012-04-11 华中科技大学 多通道光纤表面等离子体波共振传感器
CN102590143A (zh) * 2012-03-26 2012-07-18 江苏大学 一种微结构光纤表面等离子体共振传感器
WO2015181155A1 (en) * 2014-05-26 2015-12-03 Danmarks Tekniske Universitet Optical sensor for measuring humidity, strain and temperature
CN105334190A (zh) * 2015-10-22 2016-02-17 重庆理工大学 光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102410851A (zh) * 2011-08-29 2012-04-11 华中科技大学 多通道光纤表面等离子体波共振传感器
CN102590143A (zh) * 2012-03-26 2012-07-18 江苏大学 一种微结构光纤表面等离子体共振传感器
WO2015181155A1 (en) * 2014-05-26 2015-12-03 Danmarks Tekniske Universitet Optical sensor for measuring humidity, strain and temperature
CN105334190A (zh) * 2015-10-22 2016-02-17 重庆理工大学 光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108801308A (zh) * 2018-08-29 2018-11-13 闫静 一种光纤光栅多功能传感器

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