CN110492903B - 线性调频信号扩频因子获取方法及装置、可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种线性调频信号扩频因子获取方法及装置、可读存储介质，所述方法包括：从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号；将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号；所述第一延迟信号是由所述目标线性调频信号延迟第一时长得到；将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号；所述第二延迟信号是由所述第一相关信号延迟第二时长得到；根据所述第二相关信号，确定所述目标线性调频信号对应的目标斜率值；确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，作为所述待解调的线性调频信号对应的扩频因子。采用上述方案，能够提高获取扩频因子的速度和效率。

Description

线性调频信号扩频因子获取方法及装置、可读存储介质
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种线性调频信号扩频因子获取方法及装置、可读存储介质。
背景技术
线性调频（Linear Frequency Modulation，LFM）信号，也被称为chirp信号，是一种特殊的非平稳信号，其相位谱具有平方律特性，在脉冲压缩过程中能够得到较大的压缩比。线性调频信号在多普勒频移和多径衰落信道中具有较强的干扰抑制能力。
现有的线性调频扩频系统支持多种扩频因子。目前，接收端对扩频因子进行识别时，通常是遍历所有扩频因子，进行全局搜索匹配。现有的扩频因子获取方法的速度较慢，效率较低。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是获取扩频因子的速度较慢，效率较低。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种线性调频信号扩频因子获取方法，包括：从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号；将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号；所述第一延迟信号是由所述目标线性调频信号延迟第一时长得到；将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号；所述第二延迟信号是由所述第一相关信号延迟第二时长得到；根据所述第二相关信号，确定所述目标线性调频信号对应的目标斜率值；确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，作为所述待解调的线性调频信号对应的扩频因子。
可选的，所述从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号，包括：接收所述待解调的线性调频信号，并从所述待解调的线性调频信号中选择目标时刻对应的线性调频信号，作为所述目标线性调频信号。
可选的，所述将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号，包括：将所述第一延迟信号与所述目标线性调频信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第一相关信号。
可选的，所述将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号，包括：将所述第二延迟信号与所述第一相关信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第二相关信号。
可选的，所述确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，包括：从预设的扩频因子与斜率值的映射关系中，选取与所述目标斜率值最接近的斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
可选的，所述确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，还包括：获取与N个不同的目标线性调频信号一一对应的目标斜率值，N≥2；计算N个目标斜率值的平均斜率值；从预设的扩频因子与斜率值的映射关系中，选取与所述平均斜率值最接近的斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
可选的，所述第一时长与所述第二时长之积的取值范围为[256，1024]。
本发明实施例还提供了一种线性调频信号扩频因子获取装置，包括：选取单元，用于从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号；第一相关运算单元，用于将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号；所述第一延迟信号是由所述目标线性调频信号延迟第一时长得到；第二相关运算单元，用于将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号；所述第二延迟信号是由所述第一相关信号延迟第二时长得到；目标斜率值确定单元，用于根据所述第二相关信号，确定所述目标线性调频信号对应的目标斜率值；扩频因子确定单元，用于确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，作为所述待解调的线性调频信号对应的扩频因子。
可选的，所述选取单元，用于接收所述待解调的线性调频信号，并从所述待解调的线性调频信号中选择目标时刻对应的线性调频信号，作为所述目标线性调频信号。
可选的，所述第一相关运算单元，用于将所述第一延迟信号与所述目标线性调频信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第一相关信号。
可选的，所述第二相关运算单元，用于将所述第二延迟信号与所述第一相关信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第二相关信号。
可选的，所述扩频因子获取单元，用于从预设的扩频因子与斜率值的映射关系中，选取与所述目标斜率值最接近的斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
可选的，所述扩频因子获取单元，还用于获取与N个不同的目标线性调频信号一一对应的目标斜率值，N≥2；计算N个目标斜率值的平均斜率值；计算N个目标斜率值的平均斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
可选的，所述第一时长与所述第二时长之积的取值范围为[256，1024]。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在接收到待解调的线性调频信号时，从中选取目标线性调频信号。对目标线性调频信号进行延迟并进行相关运算，得到第一相关信号；对第一相关信号进行延迟并进行相关运算，得到第二相关信号。根据第二相关信号确定目标线性调频信号的目标斜率值，进而根据目标斜率值确定待解调的线性调频信号对应的扩频因子。在获取待解调的线性调频信号对应的扩频因子的过程中，只需要经过两次延迟并进行相关运算即可，而无需对所有扩频因子进行遍历运算，从而可以提高获取扩频因子的速度和效率。
进一步，通过对不同的目标调频信号对应的目标斜率值求平均，根据平均斜率值确定目标扩频因子，可以提高确定的目标扩频因子的准确度。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种线性调频信号扩频因子获取方法的流程图；
图2是本发明实施例中的一种本地chirp信号与扩频因子不匹配时的频域图；
图3是本发明实施例中的一种本地chirp信号与扩频因子匹配时的频域图；
图4是本发明实施例中的一种线性调频信号扩频因子获取装置的结构示意图。
具体实施方式
现有技术中，接收端对扩频因子进行识别时，通常是遍历所有扩频因子，进行全局搜索匹配。现有的扩频因子获取方法的速度较慢，效率较低。
在本发明实施例中，在获取待解调的线性调频信号对应的扩频因子的过程中，只需要经过两次延迟并进行相关运算即可，而无需对所有扩频因子进行遍历运算，从而可以提高获取扩频因子的速度和效率。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提供了一种线性调频信号扩频因子获取方法，参照图1，以下通过具体步骤进行详细说明。
步骤S101，从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号。
在实际应用中可知，针对射频通信系统，由射频天线接收无线信号，之后对无线信号进行降采样滤波并输入至混频器，得到对应的基带信号。通过对基带信号进行识别，获取其对应的扩频因子来选取本地线性调频（chirp）信号，并将选取的线性调频信号输入至解调器。
在本发明实施例中，待解调的线性调频信号可以为输入至解调器之前的线性调频信号。在接收到待解调的线性调频信号后，可以从待解调的线性调频信号中，选择任一目标时刻对应的线性调频信号，作为目标线性调频信号。
也就是说，在本发明实施例中，目标线性调频信号可以是某一时刻对应的待解调的线性调频信号。参见下式（1），为时刻t对应的目标线性调频信号：
Figure 23896DEST_PATH_IMAGE001
； （1）
其中，
Figure 444513DEST_PATH_IMAGE002
为时刻t对应的目标线性调频信号，
Figure 917083DEST_PATH_IMAGE003
为待解调的线性调频信号的初始频率，
Figure 171478DEST_PATH_IMAGE004
为待解调的线性调频信号的初始相位，k为待解调的线性调频信号的斜率值。
步骤S102，将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算。
在本发明实施例中，可以将目标线性调频信号延迟第一时长
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，得到第一延迟信号。参见下式（2），得到的第一延迟信号可以为：
Figure 96708DEST_PATH_IMAGE006
； （2）
在得到第一延迟信号后，可以将目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号。在对目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算时，可以是将第一延迟信号与目标线性调频信号的复共轭进行点乘运算，得到的结果即为第一相关信号。
在本发明实施例中，参照下式（3），得到的第一相关信号y(t)为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
； （3）
其中，
Figure 321016DEST_PATH_IMAGE008
为取
Figure 320196DEST_PATH_IMAGE002
的复共轭。
对上式（3）进行展开并化简，可以得到下式（4）：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
Figure 604547DEST_PATH_IMAGE010
。 （4）
步骤S103，将第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算。
在本发明实施例中，可以将第一相关信号延迟第二时长
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，得到第二延迟信号。参见下式（5），得到的第二延迟信号可以为：
Figure 751495DEST_PATH_IMAGE012
； （5）
在得到第二延迟信号后，可以将第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号。在对第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算时，可以是将第二延迟信号与第一相关信号的复共轭进行点乘运算，得到的结果即为第二相关信号。
在本发明实施例中，参照下式（6），得到的第二相关信号z(t)为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
； （6）
其中，
Figure 779494DEST_PATH_IMAGE014
为取
Figure DEST_PATH_IMAGE015
的复共轭。
对上式（6）进行展开并化简，可以得到下式（7）：
Figure 961076DEST_PATH_IMAGE016
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。 （7）
步骤S104，根据所述第二相关信号，确定所述目标线性调频信号对应的目标斜率值。
在本发明实施例中，从上式（7）中可以得知，第二相关信号z(t)与第一时长
Figure 291695DEST_PATH_IMAGE005
、第二时长
Figure 191517DEST_PATH_IMAGE018
以及斜率值k相关。由于第二相关信号z(t)可以通过测量得到，且第一时长
Figure 757628DEST_PATH_IMAGE005
、第二时长
Figure 996979DEST_PATH_IMAGE018
均已知，因此，可以通过上式（7）得出目标线性调频信号对应的目标斜率值k。
步骤S105，确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子。
在具体实施中，在得到目标斜率值之后，可以根据目标斜率值，确定对应的目标扩频因子。
在实际应用中，可以预先获知扩频因子与斜率值的映射关系并保存。在得到目标斜率值之后，可以在扩频因子与斜率值的映射关系中，查找与目标斜率值最接近的斜率值，并将所选取的斜率值对应的扩频因子作为目标扩频因子。
例如，在扩频因子与斜率值的映射关系中，斜率值为0.1时对应的扩频因子为7，斜率值为0.2时对应的扩频因子为8。确定的目标斜率值为0.18，可见与0.18最近的斜率值为0.2，因此，将斜率值为0.2对应的扩频因子作为目标扩频因子，也即目标扩频因子为8。
在本发明实施例中，与目标斜率值最近，可以是指与目标斜率值的绝对值之差最小。
可见，本发明实施例中，在获取待解调的线性调频信号对应的扩频因子的过程中，只需要经过两次延迟并进行相关运算，即可得到目标斜率值以确定目标扩频因子，进而确定待解调的线性调频信号的扩频因子。因此，本发明实施例中提供的扩频因子获取方法无需对所有扩频因子进行遍历运算，可以提高获取扩频因子的速度和效率。
在具体实施中，在得到待解调的线性调频信号对应的扩频因子之后，即可选择与扩频因子对应的本地chirp信号，进行相应的解调操作。具体的解调操作的过程及原理可以参照现有的解调方案，本发明不做赘述。
在实际应用中，可能存在无线信道环境较差的情况，待解调的线性调频信号的信噪比可能较低，计算得到的目标斜率值可能存在一定的偏差，进而导致选取的目标扩频因子存在偏差，导致无法进行正确解调。
在实际应用中可知，在确定了待解调的线性调频信号的扩频因子后，选择对应的本地chirp信号并输入至解调器。若确定的待解调的线性调频信号的扩频因子出现误差，会导致选择了错误的本地chirp信号，也即本地chirp信号与扩频因子不匹配。
参照图2，给出了本发明实施例中的一种本地chirp信号与扩频因子不匹配时的频域图。参照图3，给出了本发明实施例中的一种本地chirp信号与扩频因子匹配时的频域图。
从图2及图3中可以得知，只有当扩频因子与本地chirp信号匹配时，相关信号频域上才出现峰值，从而可以进行正常的解调操作。
为提高选取的目标扩频因子的准确度，在本发明实施例中，可以选取多个目标时间点以获取N个目标线性调频信号，进而计算与每一个目标线性调频信号一一对应的目标斜率值，也即得到N个目标斜率值，N≥2。求取N个目标斜率值对应的平均斜率值，从扩频因子与斜率值的映射表中，选取与平均斜率值最接近的斜率值，并将所选取的斜率值对应的扩频因子作为目标扩频因子。
在具体实施中，针对于每一个目标线性调频信号，在计算与其一一对应的目标斜率值时，具体的计算过程可以参见步骤S102~步骤S104，本发明实施例不做赘述。每一个目标线性调频信号对应的目标时间点可以均不相同，不同的目标线性调频信号对应的目标斜率值也可能均不相同。
通过对不同的目标调频信号对应的目标斜率值求平均，根据平均斜率值确定目标扩频因子，可以提高确定的目标扩频因子的准确度。
在具体实施中，可以根据具体的应用场景和需求来设定第一时长
Figure 357554DEST_PATH_IMAGE005
以及第二时长
Figure 744673DEST_PATH_IMAGE018
的取值。当第一时长
Figure 114474DEST_PATH_IMAGE019
与第二时长
Figure 5070DEST_PATH_IMAGE020
之积
Figure 739807DEST_PATH_IMAGE021
Figure 348643DEST_PATH_IMAGE020
越大，相邻扩频因子对应的k
Figure 522136DEST_PATH_IMAGE005
Figure 532817DEST_PATH_IMAGE011
越大，在低信噪比的情况下，能够获取较为准确的目标扩频因子。但是，当第一时长
Figure 438456DEST_PATH_IMAGE005
与第二时长
Figure 534588DEST_PATH_IMAGE011
的取值较大时，会导致射频通信系统的延迟增加、资源消耗增大。因此，第一时长
Figure 246192DEST_PATH_IMAGE005
以及第二时长
Figure 111380DEST_PATH_IMAGE011
的取值可以根据实际的应用需求，在扩频因子的准确度与射频通信系统的资源消耗之间进行平衡。
在本发明实施例中，第一时长
Figure 250237DEST_PATH_IMAGE005
以及第二时长
Figure 568086DEST_PATH_IMAGE011
的乘积的取值范围可以为[256，1024]。可以理解的是，第一时长
Figure 817802DEST_PATH_IMAGE021
以及第二时长
Figure 803075DEST_PATH_IMAGE020
的乘积的取值范围也可以为其他值，并不仅限于上述取值范围。
参照图4，给出了本发明实施例中的一种线性调频信号扩频因子获取装置40，包括：选取单元401、第一相关运算单元402、第二相关运算单元403、目标斜率值确定单元404以及扩频因子确定单元405，其中：
选取单元401，用于从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号；
第一相关运算单元402，用于将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号；所述第一延迟信号是由所述目标线性调频信号延迟第一时长得到；
第二相关运算单元403，用于将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号；所述第二延迟信号是由所述第一相关信号延迟第二时长得到；
目标斜率值确定单元404，用于根据所述第二相关信号，确定所述目标线性调频信号对应的目标斜率值；
扩频因子确定单元405，用于确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，作为所述待解调的线性调频信号对应的扩频因子。
在具体实施中，所述选取单元401，可以用于接收所述待解调的线性调频信号，并从所述待解调的线性调频信号中选择目标时刻对应的线性调频信号，作为所述目标线性调频信号。
在具体实施中，所述第一相关运算单元402，可以用于将所述第一延迟信号与所述目标线性调频信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第一相关信号。
在具体实施中，所述第二相关运算单元403，可以用于将所述第二延迟信号与所述第一相关信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第二相关信号。
在具体实施中，所述扩频因子获取单元405，可以用于从预设的扩频因子与斜率值的映射关系中，选取与所述目标斜率值最接近的斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
在具体实施中，所述扩频因子获取单元405，还可以用于获取与N个不同的目标线性调频信号一一对应的目标斜率值，N≥2；计算N个目标斜率值的平均斜率值；计算N个目标斜率值的平均斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
在具体实施中，所述第一时长与所述第二时长之积的取值范围为[256，1024]。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机执行运行时执行本发明上述实施例中提供的线性调频信号扩频因子获取方法的步骤。
本发明实施例提供了另一种线性调频信号扩频因子获取装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行本发明上述实施例中提供的线性调频信号扩频因子获取方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指示相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种线性调频信号扩频因子获取方法，其特征在于，包括：
从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号；
将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号；所述第一延迟信号是由所述目标线性调频信号延迟第一时长得到；
将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号；所述第二延迟信号是由所述第一相关信号延迟第二时长得到；
根据所述第二相关信号，确定所述目标线性调频信号对应的目标斜率值，包括：采用如下公式计算所述目标斜率值：z(t)＝exp(j(2π*(kτ2τ1)))，其中，τ1为所述第一时长，τ2为所述第二时长，k为所述目标斜率值，z(t)为所述第二相关信号；
确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，作为所述待解调的线性调频信号对应的扩频因子。
2.如权利要求1所述的线性调频信号扩频因子获取方法，其特征在于，所述从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号，包括：
接收所述待解调的线性调频信号，并从所述待解调的线性调频信号中选择目标时刻对应的线性调频信号，作为所述目标线性调频信号。
3.如权利要求1所述的线性调频信号扩频因子获取方法，其特征在于，所述将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号，包括：
将所述第一延迟信号与所述目标线性调频信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第一相关信号。
4.如权利要求1所述的线性调频信号扩频因子获取方法，其特征在于，所述将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号，包括：
将所述第二延迟信号与所述第一相关信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第二相关信号。
5.如权利要求1所述的线性调频信号扩频因子获取方法，其特征在于，所述确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，包括：
从预设的扩频因子与斜率值的映射关系中，选取与所述目标斜率值最接近的斜率值；
将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
6.如权利要求1所述的线性调频信号扩频因子获取方法，其特征在于，所述确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，还包括：
获取与N个不同的目标线性调频信号一一对应的目标斜率值，N≥2；
计算N个目标斜率值的平均斜率值；
从预设的扩频因子与斜率值的映射关系中，选取与所述平均斜率值最接近的斜率值；
将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
7.如权利要求1所述的线性调频信号扩频因子获取方法，其特征在于，所述第一时长与所述第二时长之积的取值范围为[256，1024]。
8.一种线性调频信号扩频因子获取装置，其特征在于，包括：
选取单元，用于从待解调的线性调频信号中选取目标线性调频信号；
第一相关运算单元，用于将所述目标线性调频信号与第一延迟信号进行相关运算，得到第一相关信号；所述第一延迟信号是由所述目标线性调频信号延迟第一时长得到；
第二相关运算单元，用于将所述第一相关信号与第二延迟信号进行相关运算，得到第二相关信号；所述第二延迟信号是由所述第一相关信号延迟第二时长得到；
目标斜率值确定单元，用于根据所述第二相关信号，确定所述目标线性调频信号对应的目标斜率值，包括：采用如下公式计算所述目标斜率值：z(t)＝exp(j(2π*(kτ2τ1)))，其中，τ1为所述第一时长，τ2为所述第二时长，k为所述目标斜率值，z(t)为所述第二相关信号；
扩频因子确定单元，用于确定与所述目标斜率值对应的目标扩频因子，作为所述待解调的线性调频信号对应的扩频因子。
9.如权利要求8所述的线性调频信号扩频因子获取装置，其特征在于，所述选取单元，用于接收所述待解调的线性调频信号，并从所述待解调的线性调频信号中选择目标时刻对应的线性调频信号，作为所述目标线性调频信号。
10.如权利要求8所述的线性调频信号扩频因子获取装置，其特征在于，所述第一相关运算单元，用于将所述第一延迟信号与所述目标线性调频信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第一相关信号。
11.如权利要求8所述的线性调频信号扩频因子获取装置，其特征在于，所述第二相关运算单元，用于将所述第二延迟信号与所述第一相关信号的复共轭进行点乘运算，得到所述第二相关信号。
12.如权利要求8所述的线性调频信号扩频因子获取装置，其特征在于，所述扩频因子确定单元，用于从预设的扩频因子与斜率值的映射关系中，选取与所述目标斜率值最接近的斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
13.如权利要求8所述的线性调频信号扩频因子获取装置，其特征在于，所述扩频因子确定单元，还用于获取与N个不同的目标线性调频信号一一对应的目标斜率值，N≥2；计算N个目标斜率值的平均斜率值；计算N个目标斜率值的平均斜率值；将所选取的斜率值对应的扩频因子作为所述目标扩频因子。
14.如权利要求8所述的线性调频信号扩频因子获取装置，其特征在于，所述第一时长与所述第二时长之积的取值范围为[256，1024]。
15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求1～7任一项所述的线性调频信号扩频因子获取方法的步骤。
16.一种用户设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1～7任一项所述的线性调频信号扩频因子获取方法的步骤。
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