CN112698310A - 一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统,所述方法具体为,通过数据采集部分完成多个角度的回波数据格式化采集;其次,通过数据分析部分完成格式化回波数据的分析,得到补偿的系数,对多个发射天线形成多通道数据进行分析,处理得到校准系数,改善通道间的不一致性;然后,通过数据应用部分完成发射通道校准后的验证工作;本发明通过校准发射通道,改善通道间的不一致性,提高车载毫米波雷达测角精度,同时减轻了对车载毫米波雷达硬件指标的严苛要求,使得批量生产更加容易实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车毫米波雷达技术,尤其是一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统。
背景技术
车载毫米波雷达是自动驾驶功能实现必不可少的感知器件,通过发射电磁波完成对目标的定位,目标的距离、角度、速度等参数能否准确测量会直接对自动驾驶功能的执行产生影响;在实际工程应用中,车载毫米波雷达的各个通道的发射阵元间距、馈线长度受制于加工工艺很难与设计的理论值保持一致,进而影响目标的角度参数的测量;因此,在测量角度之前对多个发射通道的相位及阵元间距进行校正是十分必要的。
车载毫米波雷达发射通道间的不一致性,发射阵元间距与理论设计值的不符合引起测角在波束边缘时误差较大。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法;通过后期处理,校准发射通道,改善通道间的不一致性,提高车载毫米波雷达测角精度。
第一方面,提供一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,包括:
数据采集部分完成多个角度回波数据格式化采集;
数据分析部分完成格式化回波数据分析;
数据应用部分完成发射通道回波数据校准后验证工作。
在第一方面的一些可实现方式中,车载毫米波雷达收发天线是由多个发射天线形成多个通道回波数据,对多个发射天线形成多通道数据进行分析,处理得到校准系数,改善通道间的不一致性。
在第一方面的一些可实现方式中,数据采集、处理分析及通道校准得出如下:
采集回波数据;
根据回拨数据构建距离维、速度维傅里叶变换;
提取回波数据各个通道目标相位信息;
对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理;
干涉相位与方位角真值一次拟合;
根据干涉相位和方位角,得到校正系数;
验证校正系数校正效果。
在第一方面的一些可实现方式中,采集回波数据进一步,得出如下:
在微波暗室内,将待校正的车载毫米波雷达安装在转台上,在距离雷达10米外的位置放置雷达反射器,利用水平仪调整雷达与反射器的相对位置,使得雷达反射器位于雷达法线方向;
通过操作转台控制软件控制转台转动,
每次转动转台时,要等转台稳定后采集对应角度的多通道回波数据。
在第一方面的一些可实现方式中,构建距离维、速度维博里叶变化进一步,对采集的每个角度的多通道回波数据进行距离维与速度维的傅里叶变换,得到距离-多普勒数据矩阵;
所述提取回波数据各个通道目标相位信息进一步对距离-多普勒数据矩阵进行目标检测处理,取出对应的目标信息的相位值。
在第一方面的一些可实现方式中,对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理进一步根据干涉相位公式计算相邻通道间的干涉相位,表达式如下:
azim_phi=angle(ch1*conj(ch2))
式中,azim_phi表示干涉相位;ch1和ch2表示相邻通道的干涉信号;conj表示取共轭,angle表示取相位操作。
在第一方面的一些可实现方式中,所述干涉相位与方位角真值一次拟合;进一步,得出如下方式:
[k,b]=polyfit(azim_true,azim_phi,1)
式中,[k,b]表示角度真值与干涉相位值的一次多项式拟合系数,k表示拟合直线斜率,b表示拟合直线截距;azim_true表示转台控制软件设置的转台转动角度,设为方位角真值,azim_phi表示干涉角度值,1表示进行一次多项式拟合,polyfit表示多项式拟合操作。
在第一方面的一些可实现方式中,根据干涉相位和方位角,得到校正系数进一步包括阵元间隔估计和相位补偿值;所述阵元间隔估计,表达式如下:
所述相位补偿值,表达式如下:
phi_com=cos(b)+j*sin(b)
式中,phi_com表示补偿相位值的复数表示形式,b表示拟合结果中的截距,j为虚部。
在第一方面的一些可实现方式中,所述验证校正系数校正效果进一步,得出如下步骤:
按如下公式对相位进行补偿处理,
chcom=ch*conj(phi_com)
式中,chcom表示相位补偿后的通道数据;ch表示通道数据;conj表示取共轭;phi_com表示补偿相位值得复数表示形式;
按照如下公式,将补偿后的参数带入公式中,计算角度,
第二方面,提供了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准系统,包括:
用于数据采集部分完成多个角度回波数据格式化采集的数据采集模块;
用于数据分析部分完成格式化回波数据分析的数据分析模块;
用于数据应用部分完成发射通道回波数据校准后验证工作的数据分析模块。
在第二方面的一些可实现方式中,所述数据采集模块、所述数据采集模块和所述数据分析模块得出如下:
采集回波数据;
构建距离维、速度维傅里叶变换;
提取回波数据各个通道目标相位信息;
对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理;
干涉相位与方位角真值一次拟合;
根据干涉相位和方位角,得到校正系数;
验证校正系数校正效果。
在第二方面的一些可实现方式中,所述采集回波数据进一步,得出如下:
在微波暗室内,将待校正的车载毫米波雷达安装在转台上,在距离雷达10米外的位置放置雷达反射器,利用水平仪调整雷达与反射器的相对位置,使得雷达反射器位于雷达法线方向;
通过操作转台控制软件控制转台转动,
每次转动转台时,要等转台稳定后采集对应角度的多通道回波数据。
在第二方面的一些可实现方式中,所述构建距离维、速度维博里叶变化进一步,对采集的每个角度的多通道回波数据进行距离维与速度维的傅里叶变换,得到距离-多普勒数据矩阵。
在第二方面的一些可实现方式中,所述提取回波数据各个通道目标相位信息进一步对距离-多普勒数据矩阵进行目标检测处理,取出对应的目标信息的相位值。
在第二方面的一些可实现方式中,所述对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理进一步根据干涉相位公式计算相邻通道间的干涉相位,表达式如下:
azim_phi=angle(ch1*conj(ch2))
式中,azim_phi表示干涉相位;ch1和ch2表示相邻通道的干涉信号;conj表示取共轭,angle表示取相位操作。
在第二方面的一些可实现方式中,所述干涉相位与方位角真值一次拟合;进一步,得出如下方式:
[k,b]=polyfit(azim_true,azim_phi,1)
式中,[k,b]表示角度真值与干涉相位值的一次多项式拟合系数,k表示拟合直线斜率,b表示拟合直线截距;azim_true表示转台控制软件设置的转台转动角度,设为方位角真值,azim_phi表示干涉角度值,1表示进行一次多项式拟合,polyfit表示多项式拟合操作。
在第二方面的一些可实现方式中,所述根据干涉相位和方位角,得到校正系数进一步包括阵元间隔估计和相位补偿值;所述阵元间隔估计,表达式如下:
所述相位补偿值,表达式如下:
phi_com=cos(b)+j*sin(b)
式中,phi_com表示补偿相位值的复数表示形式,b表示拟合结果中的截距,j为虚部;
在第二方面的一些可实现方式中,所述验证校正系数校正效果进一步,得出如下步骤:
按如下公式对相位进行补偿处理,
chcom=ch*conj(phi_com)
式中,chcom表示相位补偿后的通道数据;ch表示通道数据;conj表示取共轭;phi_com表示补偿相位值得复数表示形式;
按照如下公式,将补偿后的参数带入公式中,计算角度,
第三方面,提供了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准设备,所述设备包括:
处理器以及存储有计算机程序指令的存储器;
所述处理器读取并执行所述计算机程序指令,以实现第一方面的用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法。
第四方面,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上存储有计算机;
程序指令,所述计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面的用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法。
有益效果:本发明设计一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统,本发明通过数据采集,数据分析,数据应用三个部分,数据采集部分完成多个角度的回波数据格式化采集,数据分析部分完成格式化回波数据的分析,得到补偿的系数,数据应用部分完成发射通道校准后的验证工作;通过后期软件处理,校准发射通道,改善通道间的不一致性,提高车载毫米波雷达测角精度,同时减轻了对车载毫米波雷达硬件指标的严苛要求,使得批量生产更加容易实现。
附图说明
图1是本发明的毫米波雷达收发天线示意图。
图2是本发明的获取校正系数流程图。
图3是本发明的校准前后干涉相位对比图。
图4是本发明的校准前后干涉相位对比局部放大图。
图5是本发明的校准前后测角误差对比图。
具体实施方式
在该实施例中,一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统,通过后期软件处理,校准发射通道,改善通道间的不一致性,提高车载毫米波雷达测角精度;下面通过实施例,并结合附图对本方案做进一步具体说明。
车载毫米波雷达是自动驾驶功能实现必不可少的感知器件,通过发射电磁波完成对目标的定位,目标的距离、角度、速度等参数能否准确测量会直接对自动驾驶功能的执行产生影响。在实际工程应用中,车载毫米波雷达的各个通道的发射阵元间距、馈线长度受制于加工工艺很难与设计的理论值保持一致,进而影响目标的角度参数的测量。因此,在测量角度之前对多个发射通道的相位及阵元间距进行校正是十分必要的。
综上,在本申请中,申请人认为现有技术中至少存在以下缺点:
车载毫米波雷达发射通道间的不一致性,发射阵元间距与理论设计值的不符合引起测角在波束边缘时误差较大。
为解决现有技术中存在的缺点,本发明实施例提供了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行描述。
实施例一、
根据实施例一提供了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,所述方法包括;
数据采集部分完成多个角度回波数据格式化采集;
数据分析部分完成格式化回波数据分析;
数据应用部分完成发射通道回波数据校准后验证工作。
实施例二、
在实施例一的基础之上,车载毫米波雷达收发天线是由多个发射天线形成多个通道回波数据,对多个发射天线形成多通道数据进行分析,处理得到校准系数,改善通道间的不一致性。
实施例三、
在实施例一的基础之上,所述数据采集、处理分析及通道校准得出如下:
采集回波数据;
根据回拨数据构建距离维、速度维傅里叶变换;
提取回波数据各个通道目标相位信息;
对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理;
干涉相位与方位角真值一次拟合;
根据干涉相位和方位角,得到校正系数;
验证校正系数校正效果。
实施例四、
在实施例三的基础之上,所述采集回波数据进一步,得出如下:
在微波暗室内,将待校正的车载毫米波雷达安装在转台上,在距离雷达10米外的位置放置雷达反射器,利用水平仪调整雷达与反射器的相对位置,使得雷达反射器位于雷达法线方向;
通过操作转台控制软件控制转台转动,
每次转动转台时,要等转台稳定后采集对应角度的多通道回波数据。
实施例五、
在实施例三的基础之上,所述构建距离维、速度维博里叶变化进一步,对采集的每个角度的多通道回波数据进行距离维与速度维的傅里叶变换,得到距离-多普勒数据矩阵;
所述提取回波数据各个通道目标相位信息进一步对距离-多普勒数据矩阵进行目标检测处理,取出对应的目标信息的相位值。
实施例六、
在实施例三的基础之上,所述对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理进一步根据干涉相位公式计算相邻通道间的干涉相位,表达式如下:
azim_phi=angle(ch1*conj(ch2))
式中,azim_phi表示干涉相位;ch1和ch2表示相邻通道的干涉信号;conj表示取共轭,angle表示取相位操作;
所述干涉相位与方位角真值一次拟合;进一步,得出如下方式:
[k,b]=polyfit(azim_true,azim_phi,1)
式中,[k,b]表示角度真值与干涉相位值的一次多项式拟合系数,k表示拟合直线斜率,b表示拟合直线截距;azim_true表示转台控制软件设置的转台转动角度,设为方位角真值,azim_phi表示干涉角度值,1表示进行一次多项式拟合,polyfit表示多项式拟合操作。
实施例七、
在实施例三的基础之上,所述根据干涉相位和方位角,得到校正系数进一步包括阵元间隔估计和相位补偿值;所述阵元间隔估计,表达式如下:
所述相位补偿值,表达式如下:
phi_com=cos(b)+j*sin(b)
式中,phi_com表示补偿相位值的复数表示形式,b表示拟合结果中的截距,j为虚部;
所述验证校正系数校正效果进一步,得出如下步骤:
按如下公式对相位进行补偿处理,
chcom=ch*conj(phi_com)
式中,chcom表示相位补偿后的通道数据;ch表示通道数据;conj表示取共轭;phi_com表示补偿相位值得复数表示形式;
按照如下公式,将补偿后的参数带入公式中,计算角度,
实施例八、
根据实施例八提供了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准系统,所述系统包括:
用于数据采集部分完成多个角度回波数据格式化采集的数据采集模块;
用于数据分析部分完成格式化回波数据分析的数据分析模块;
用于数据应用部分完成发射通道回波数据校准后验证工作的数据分析模块;
所述数据采集模块、所述数据采集模块和所述数据分析模块得出如下:
采集回波数据;
构建距离维、速度维傅里叶变换;
提取回波数据各个通道目标相位信息;
对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理;
干涉相位与方位角真值一次拟合;
根据干涉相位和方位角,得到校正系数;
验证校正系数校正效果;
所述采集回波数据进一步,得出如下:
在微波暗室内,将待校正的车载毫米波雷达安装在转台上,在距离雷达10米外的位置放置雷达反射器,利用水平仪调整雷达与反射器的相对位置,使得雷达反射器位于雷达法线方向;
通过操作转台控制软件控制转台转动,
每次转动转台时,要等转台稳定后采集对应角度的多通道回波数据;
所述构建距离维、速度维博里叶变化进一步,对采集的每个角度的多通道回波数据进行距离维与速度维的傅里叶变换,得到距离-多普勒数据矩阵;
所述提取回波数据各个通道目标相位信息进一步对距离-多普勒数据矩阵进行目标检测处理,取出对应的目标信息的相位值;
所述对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理进一步根据干涉相位公式计算相邻通道间的干涉相位,表达式如下:
azim_phi=angle(ch1*conj(ch2))
式中,azim_phi表示干涉相位;ch1和ch2表示相邻通道的干涉信号;conj表示取共轭,angle表示取相位操作;
所述干涉相位与方位角真值一次拟合;进一步,得出如下方式:
[k,b]=polyfit(azim_true,azim_phi,1)
式中,[k,b]表示角度真值与干涉相位值的一次多项式拟合系数,k表示拟合直线斜率,b表示拟合直线截距;azim_true表示转台控制软件设置的转台转动角度,设为方位角真值,azim_phi表示干涉角度值,1表示进行一次多项式拟合,polyfit表示多项式拟合操作;
所述根据干涉相位和方位角,得到校正系数进一步包括阵元间隔估计和相位补偿值;所述阵元间隔估计,表达式如下:
所述相位补偿值,表达式如下:
phi_com=cos(b)+j*sin(b)
式中,phi_com表示补偿相位值的复数表示形式,b表示拟合结果中的截距,j为虚部;
所述验证校正系数校正效果进一步,得出如下步骤:
按如下公式对相位进行补偿处理,
chcom=ch*conj(phi_com)
式中,chcom表示相位补偿后的通道数据;ch表示通道数据;conj表示取共轭;phi_com表示补偿相位值得复数表示形式;
按照如下公式,将补偿后的参数带入公式中,计算角度,
实施例九、
根据实施例九提供了一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准设备;所述设备包括,
处理器以及存储有计算机程序指令的存储器;
所述处理器读取并执行所述计算机程序指令,以实现实施例一的用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法。
实施例十、
根据实施例十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上存储有计算机;
程序指令,所述计算机程序指令被处理器执行时实现实施例一的用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法。
还需要说明的是,本发明中提及的示例性实施例,基于一系列的步骤或者设备描述一些方法或系统。但是,本发明不局限于上述步骤的顺序,也就是说,可以按照实施例中提及的顺序执行步骤,也可以不同于实施例中的顺序,或者若干步骤同时执行。
以上,仅为本发明的具体实施方式,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。应理解,本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,其特征在于,所述方法包括:
数据采集部分完成多个角度回波数据格式化采集;
数据分析部分完成格式化回波数据分析;
数据应用部分完成发射通道回波数据校准后验证工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,其特征在于,车载毫米波雷达收发天线是由多个发射天线形成多个通道回波数据,对多个发射天线形成多通道数据进行分析,处理得到校准系数,改善通道间的不一致性。
3.根据权利要求1所述的一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,其特征在于,所述数据采集、处理分析及通道校准得出如下:
采集回波数据;
根据回拨数据构建距离维、速度维傅里叶变换;
提取回波数据各个通道目标相位信息;
对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理;
干涉相位与方位角真值一次拟合;
根据干涉相位和方位角,得到校正系数;
验证校正系数校正效果。
4.根据权利要求3所述的一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,其特征在于,所述采集回波数据进一步,得出如下:
在微波暗室内,将待校正的车载毫米波雷达安装在转台上,在距离雷达10米外的位置放置雷达反射器,利用水平仪调整雷达与反射器的相对位置,使得雷达反射器位于雷达法线方向;
通过操作转台控制软件控制转台转动,
每次转动转台时,要等转台稳定后采集对应角度的多通道回波数据。
5.根据权利要求3所述的一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,其特征在于,所述构建距离维、速度维博里叶变化进一步,对采集的每个角度的多通道回波数据进行距离维与速度维的傅里叶变换,得到距离-多普勒数据矩阵;
所述提取回波数据各个通道目标相位信息进一步对距离-多普勒数据矩阵进行目标检测处理,取出对应的目标信息的相位值。
6.根据权利要求3所述的一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,其特征在于,所述对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理进一步根据干涉相位公式计算相邻通道间的干涉相位,表达式如下:
azim_phi=angle(ch1*conj(ch2))
式中,azim_phi表示干涉相位;ch1和ch2表示相邻通道的干涉信号;conj表示取共轭,angle表示取相位操作;
所述干涉相位与方位角真值一次拟合;进一步,得出如下方式:
[k,b]=polyfit(azim_true,azim_phi,1)
式中,[k,b]表示角度真值与干涉相位值的一次多项式拟合系数,k表示拟合直线斜率,b表示拟合直线截距;azim_true表示转台控制软件设置的转台转动角度,设为方位角真值,azim_phi表示干涉角度值,1表示进行一次多项式拟合,polyfit表示多项式拟合操作。
7.根据权利要求3所述的一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法,其特征在于,
所述根据干涉相位和方位角,得到校正系数进一步包括阵元间隔估计和相位补偿值;所述阵元间隔估计,表达式如下:
所述相位补偿值,表达式如下:
phi_com=cos(b)+j*sin(b)
式中,phi_com表示补偿相位值的复数表示形式,b表示拟合结果中的截距,j为虚部;
所述验证校正系数校正效果进一步,得出如下步骤:
按如下公式对相位进行补偿处理,
chcom=ch*conj(phi_com)
式中,chcom表示相位补偿后的通道数据;ch表示通道数据;conj表示取共轭;phi_com表示补偿相位值得复数表示形式;
按照如下公式,将补偿后的参数带入公式中,计算角度,
8.一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准系统,其特征在于,所述系统包括:
用于数据采集部分完成多个角度回波数据格式化采集的数据采集模块;
用于数据分析部分完成格式化回波数据分析的数据分析模块;
用于数据应用部分完成发射通道回波数据校准后验证工作的数据分析模块;
所述数据采集模块、所述数据采集模块和所述数据分析模块得出如下:
采集回波数据;
构建距离维、速度维傅里叶变换;
提取回波数据各个通道目标相位信息;
对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理;
干涉相位与方位角真值一次拟合;
根据干涉相位和方位角,得到校正系数;
验证校正系数校正效果;
所述采集回波数据进一步,得出如下:
在微波暗室内,将待校正的车载毫米波雷达安装在转台上,在距离雷达10米外的位置放置雷达反射器,利用水平仪调整雷达与反射器的相对位置,使得雷达反射器位于雷达法线方向;
通过操作转台控制软件控制转台转动,
每次转动转台时,要等转台稳定后采集对应角度的多通道回波数据;
所述构建距离维、速度维博里叶变化进一步,对采集的每个角度的多通道回波数据进行距离维与速度维的傅里叶变换,得到距离-多普勒数据矩阵;
所述提取回波数据各个通道目标相位信息进一步对距离-多普勒数据矩阵进行目标检测处理,取出对应的目标信息的相位值;
所述对相邻的通道目标相位信息进行干涉处理进一步根据干涉相位公式计算相邻通道间的干涉相位,表达式如下:
azim_phi=angle(ch1*conj(ch2))
式中,azim_phi表示干涉相位;ch1和ch2表示相邻通道的干涉信号;conj表示取共轭,angle表示取相位操作;
所述干涉相位与方位角真值一次拟合;进一步,得出如下方式:
[k,b]=polyfit(azim_true,azim_phi,1)
式中,[k,b]表示角度真值与干涉相位值的一次多项式拟合系数,k表示拟合直线斜率,b表示拟合直线截距;azim_true表示转台控制软件设置的转台转动角度,设为方位角真值,azim_phi表示干涉角度值,1表示进行一次多项式拟合,polyfit表示多项式拟合操作;
所述根据干涉相位和方位角,得到校正系数进一步包括阵元间隔估计和相位补偿值;所述阵元间隔估计,表达式如下:
所述相位补偿值,表达式如下:
phi_com=cos(b)+j*sin(b)
式中,phi_com表示补偿相位值的复数表示形式,b表示拟合结果中的截距,j为虚部;
所述验证校正系数校正效果进一步,得出如下步骤:
按如下公式对相位进行补偿处理,
chcom=ch*conj(phi_com)
式中,chcom表示相位补偿后的通道数据;ch表示通道数据;conj表示取共轭;phi_com表示补偿相位值得复数表示形式;
按照如下公式,将补偿后的参数带入公式中,计算角度,
9.一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准设备,其特征在于,所述设备包括:
处理器以及存储有计算机程序指令的存储器;
所述处理器读取并执行所述计算机程序指令,以实现如权利要求1-7任意一项所述的用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机;
程序指令,所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述的用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法。
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