CN115275645A - 一种便携式可变口径侦测天线阵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式可变口径侦测天线阵，属于通信、无线电侦测技术领域，解决了现有技术中侦测天线重量重、携带不方便、测向精度低的问题。本发明侦测天线阵包括底座、高端天线阵、低端天线阵和天线选择开关；高端天线阵和低端天线阵分别上、下固定在底座上；天线选择开关设置在底座内，天线选择开关通过射频线缆与高端天线阵和低端天线阵电气连接；低端天线阵包括可伸缩支臂和可伸缩振子；可伸缩支臂一端与天线选择开关铰接，可伸缩支臂可相对于天线选择开关轴向进行翻折，使可伸缩支臂展开或折叠；可伸缩振子可相对于可伸缩支臂轴向进行翻折，使可伸缩振子展开或折叠。本发明实现了天线便携的同时满足了不同频段的高精度测向要求。

Description

一种便携式可变口径侦测天线阵

技术领域

本发明属于通信、无线电侦测技术领域，特别涉及一种便携式可变口径侦测天线阵。

背景技术

现有的侦测天线阵为满足不同频段的侦测要求，一般多采用多层不同口径的天线组阵形成覆盖多频段的天线阵，或者在一套系统中部署多种口径的天线阵。通常这些方式使整个系统的重量、尺寸大大增加，非常不便于实现侦测设备的便携要求和轻量化要求。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种便携式可变口径侦测天线阵，本发明侦测天线阵可变天线阵口径和可变振子长度，用以解决侦测天线重量重、携带不方便、测向精度低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种便携式可变口径侦测天线阵，包括底座、高端天线阵、低端天线阵和天线选择开关；

所述高端天线阵和低端天线阵分别上、下固定在所述底座上；

所述天线选择开关设置在所述底座内，所述天线选择开关通过射频线缆与高端天线阵和低端天线阵电气连接；

所述低端天线阵包括可伸缩支臂和可伸缩振子；

所述可伸缩支臂一端与天线选择开关铰接，所述可伸缩支臂可相对于所述天线选择开关轴向进行翻折，使所述可伸缩支臂展开或折叠；

所述可伸缩振子设置在可伸缩支臂另一端；所述可伸缩振子可相对于所述可伸缩支臂轴向进行翻折，使所述可伸缩振子展开或折叠。

进一步的，所述可伸缩支臂包括内支臂和外支臂，所述可伸缩支臂上设置有快速锁紧机构；

所述内支臂和所述外支臂均为中空结构，所述内支臂设置在所述外支臂内，且所述内支臂可相对于所述外支臂进行滑动；

所述快速锁紧机构用于将内支臂和外支臂的相对位置进行固定，使所述可伸缩支臂无法再自由拉拔。

进一步的，所述外支臂的接头部位设置有外螺纹，所述接头部位内表面为开口锥面；

所述快速锁紧机构包括螺纹套和第一衬套；所述螺纹套的内螺纹与所述接头部位的外螺纹相配合；所述第一衬套设置在所述锥面内，所述锥面的小口直径小于所述第一衬套的外径，所述锥面的大口直径大于所述第一衬套的外直径。

进一步的，所述快速锁紧机构还包括橡胶套，所述橡胶套套设在所述螺纹套外部，且与所述螺纹套紧密贴合；所述橡胶套外部设置有凸起的直纹。

进一步的，所述低端天线阵还包括线缆收线器，所述线缆收线器包括腔体、芯轴、绕线筒和绕线滑轮；

所述芯轴、绕线筒和绕线滑轮均设置在腔体内；

所述芯轴设置在绕线筒中心位置，所述绕线筒内设置有卷簧，所述卷簧为所述绕线筒提供一定的初始预紧力；

所述绕线滑轮设置在靠近可伸缩支臂的位置，所述绕线滑轮与所述绕线筒之间形成用于射频线缆穿过的缝隙。

进一步的，所述芯轴轴向设置有用于射频线缆穿过的穿线孔，所述射频线缆在绕线筒上缠绕后通过芯轴的穿线孔穿出，连接在射频旋转关节的转子上；

从射频旋转关节的定子上再接出一根射频线缆，连接到低端放大组件上。

进一步的，所述可伸缩振子包括内振子和外振子；

所述内振子末端设置有O型圈和第二衬套；所述第二衬套为开口衬套，所述O型圈设置在所述第二衬套内，为所述第二衬套提供向外扩张的力，将所述第二衬套挤压到所述外振子的内壁上。

进一步的，所述外振子内壁设置有黄铜簧片，所述黄铜簧片贴合在所述内振子的外壁上。

进一步的，所述外振子末端通过折叠铰链与所述腔体连接；

所述折叠铰链包括固定接头、旋转接头、转轴和固定机构；

所述固定接头固定设置在所述腔体上，所述固定接头和旋转接头通过转轴连接，所述旋转接头可绕转轴相对于固定接头进行转动；

所述旋转接头旋转至与所述固定接头同轴时，所述固定机构对所述旋转接头和固定接头进行固定。

进一步的，所述固定机构包括压缩弹簧和拉套；

所述旋转接头外部呈阶梯状，所述压缩弹簧套设在所述旋转接头外部，所述压缩弹簧的一端抵接在所述旋转接头外部阶梯面上；

所述拉套内部设置有同轴的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔直径大于所述第二通孔直径，使拉套内部呈阶梯状；所述拉套套设在所述旋转接头外部，且所述第一通孔套设在所述压缩弹簧外；所述压缩弹簧的另一端抵接在拉套内部的阶梯面上。

与现有技术相比，本发明至少能实现以下技术效果之一：

1)为了实现不同频段的高精度测向要求及提高远距离侦察能力，本发明设计了可变天线阵口径和可变振子长度的侦测天线阵，解决了此类天线结构笨重，搬移不便，测向精度差等技术难题；既满足了更宽频段的侦测需求，又满足了便携化、轻量化的使用需求，可实现单兵携带、全地形部署。

2)可伸缩支臂、可伸缩振子通过翻折铰链或折叠铰链连接，本发明简化了的可伸缩支臂、可伸缩振子的折叠方式，减少了展开、撤收步骤，大大提高了单兵使用时的快速响应能力和全地形部署能力。

3)本发明设计了线缆收线器，使射频线缆在可伸缩支臂内，能任意地拉长、缩短。同时，在线缆收线器内设置绕线滑轮，起到导向作用，可以保证射频线缆能有序从绕线筒上绕出或者绕回。

4)快速锁紧机构包括橡胶套，橡胶套外部设置有凸起的直纹，方便操作时的抓握。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1是常见双层侦测天线阵示意图；

图2是完全展开形态下的便携式可变口径侦测天线阵示意图；

图3是支臂快速锁紧机构锁紧可伸缩支臂的示意图；

图4是线缆收线器的工作示意图；

图5是可伸缩振子的工作示意图；

图6是侦测天线阵小口径工作模式下的示意图；

图7是完全收拢形态下的便携式可变口径侦测天线阵示意图。

附图标记：

1、高端天线阵；2、天线选择开关；3、支臂；3-1、翻折铰链；3-2、外支臂；3-3、内支臂；4、振子；4-1、内振子；4-2、外振子；4-3、O型圈；4-4、黄铜簧片；4-5、转轴；4-6、固定接头；4-7、旋转接头；4-8、压缩弹簧；4-9、拉套；4-10、第二衬套；5、快速锁紧机构；5-1、橡胶套；5-2、螺纹套；5-3、第一衬套；6-1、射频线缆；6-2、绕线筒；6-3、绕线滑轮；6-4、射频旋转关节；7、低端放大组件8、腔体。

具体实施方式

以下结合具体实施例对一种便携式可变口径侦测天线阵作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本发明不限定于这些实施例中。

图1所示为一种常见的双层结构侦测天线阵，其一般由一个高端天线阵1(较高频段的天线阵)和一个较低频段的天线阵堆叠而成。一层天线阵对应一段侦测频率范围，其由5组或以上的奇数对振子以圆周均布组成，口径不可变，测向精度差。在最下层的天线阵中间，一般会布置有天线选择开关2，在其四周固定有支臂3支撑起导电金属体制成的振子4，组成一层天线阵，用于接收电磁波信号。

本发明提供了一种便携式可变口径侦测天线阵，如图2-图7所示，包括底座、高端天线阵1、低端天线阵和天线选择开关2；高端天线阵1和低端天线阵分别上、下固定在底座上；天线选择开关2设置在底座内，天线选择开关2通过射频线缆与高端天线阵1和低端天线阵电气连接；低端天线阵包括可伸缩支臂和可伸缩振子；可伸缩支臂一端与天线选择开关2铰接，可伸缩支臂可相对于天线选择开关2轴向进行翻折，使可伸缩支臂展开或折叠；可伸缩振子设置在可伸缩支臂另一端；可伸缩振子可相对于可伸缩支臂轴向进行翻折，使可伸缩振子展开或折叠。

本发明通过可伸缩支臂和可伸缩阵子的折叠和伸缩，实现了此类天线的小型化。在满足天线功能性需求的前提下，减小了此类天线撤收后的几何尺寸和重量，使操作人员的工作强度大幅降低，提高了此类天线的侦测便携性，使单兵背负该天线，并在全地形部署作战成为可能，极大提高了系统的快速响应能力，同时扩展了此类天线的工作频段并获得了更高的测向精度。通过可伸缩振子实现了天线阵工作频段的扩展；通过可伸缩支臂实现了天线阵口径的可变，使其在更宽的频带范围内，获得更高的测向精度。

可伸缩支臂设置有5组以上的奇数组，多组可伸缩支臂结构完全相同，绕底座周向均匀分布，示例性的，如图2所示，可伸缩支臂设置有5组。每组可伸缩支臂上对应设置1对可伸缩振子，示例性的，侦测天线阵完全展开时，可伸缩阵子垂直于地面。

具体的，可伸缩支臂包括内支臂3-3和外支臂3-2，可伸缩支臂上设置有快速锁紧机构5，可伸缩支臂内支臂3-3从其内孔中穿过；内支臂3-3和外支臂3-2均为中空结构，内支臂3-3设置在外支臂3-2内，且内支臂3-3可相对于外支臂3-2进行滑动；快速锁紧机构5用于将内支臂3-3和外支臂3-2的相对位置进行固定，使可伸缩支臂无法再自由拉拔。外支臂3-2的两端设有限位接头，使内支臂3-3拉拔时无法完全脱离外支臂3-2。

如图3所述，外支臂3-2的接头部位设置有外螺纹(即外支臂3-2为一根带外螺纹接头的空心薄壁管)，接头部位内表面为开口锥面；快速锁紧机构5包括螺纹套5-2和第一衬套5-3；螺纹套5-2的内螺纹与接头部位的外螺纹相配合，旋转时可以让支臂快速锁紧机构5向左或向右移动；第一衬套5-3设置在锥面内，锥面的小口直径略小于第一衬套5-3的外径，锥面的大口直径略大于第一衬套5-3的外直径。第一衬套5-3外部设置有环形凸起，环形凸起设置在螺纹套5-2的凹槽内，螺纹套5-2旋转从而左右移动时，带动第一衬套5-3左右移动。优选的，第一衬套5-3为开口衬套(即在第一衬套5-3轴向上设置一条缝)。示例性的，当顺时针旋转时快速锁紧机构5向右移动，第一衬套5-3就会卡死在锥面和内支臂3-3之间，使内支臂3-3和外支臂3-2相互锁死；当逆时针旋转时快速锁紧机构5向左移动，锥面和内支臂3-3之间的间隙就会大于第一衬套5-3的壁厚，第一衬套5-3就被松开，内支臂3-3和外支臂3-2之间也就解锁了。示例性的，第一衬套5-3为开口尼龙衬套。

优选的，快速锁紧机构5还包括橡胶套5-1，橡胶套5-1套设在螺纹套5-2外部，且与螺纹套5-2紧密贴合；橡胶套5-1外部设置有凸起的直纹，方便操作时的抓握，其紧贴在螺纹套5-2上，操作时握住橡胶套5-1转动，可同时带动螺纹套5-2转动。

但是同时，穿在可伸缩支臂内的射频线缆6-1自身并不具有可伸缩性，随着天线口径的变化，其长度并不会随之变化，所以在本实施例中，设计了必要的线缆收线器，使射频线缆6-1在可伸缩支臂内，能任意地拉长、缩短。

具体的，如图4所示，线缆收线器包括腔体8、芯轴、绕线筒6-2和绕线滑轮6-3；芯轴、绕线筒6-2和绕线滑轮6-3均设置在腔体8内。腔体8设置在可伸缩支臂的端部。芯轴设置在绕线筒6-2中心位置，绕线筒6-2内设置有卷簧，卷簧为绕线筒6-2提供一定的初始预紧力；绕线滑轮6-3设置在靠近可伸缩支臂的位置，绕线滑轮6-3与绕线筒6-2之间形成用于射频线缆6-1穿过的缝隙。从天线选择开关2接出的射频线缆6-1从可伸缩支臂3穿出后，进入腔体8内，然后穿过绕线筒6-2和绕线滑轮6-3之间的间隙，缠绕在绕线筒6-2上，绕线筒6-2内部的卷簧提供一定的初始预紧力，当可伸缩支臂3伸长时，射频线缆6-1被从绕线筒6-2上拉出，卷簧逐渐收紧蓄能，为可伸缩支臂3缩短时提供回卷力；松开快速锁紧机构5后，卷簧内弹性势能释放，在卷簧作用下射频线缆6-1有序绕回到绕线筒6-2中。其中绕线滑轮6-3起到导向作用，可以保证射频线缆6-1能有序从绕线筒6-2上绕出或者绕回。

继而射频线缆6-1从绕线筒6-2侧面偏下方的开口中穿入绕线筒6-2中心，芯轴轴向设置有用于射频线缆6-1穿过的穿线孔，射频线缆6-1在绕线筒6-2上缠绕后通过芯轴的穿线孔穿出，连接在射频旋转关节6-4的转子上；从射频旋转关节6-4的定子上再接出一根射频线缆，连接到低端放大组件7上。

优选的，外支臂3-2和内支臂3-3基本等长，内支臂3-3的大部分可以收拢于外支臂3-2内。射频线缆6-1绕接在线缆收线器上的长度和可伸缩支臂的内支臂3-3长度基本相等。当内支臂3-3完全收拢于外支臂3-2内时，射频线缆6-1也同时将内支臂3-3内的线缆绕于线缆收线器上。

如图5所示，可伸缩振子包括内振子4-1和外振子4-2；内振子4-1套在外振子4-2的一头，末端套有O型圈4-3和第二衬套4-10，第二衬套4-10为开口衬套，O型圈设置在第二衬套4-10内，给第二衬套4-10提供向外扩张的力，将第二衬套4-10挤压在外振子4-2内壁上。内振子4-1末端设置有连接件，O型圈4-3和第二衬套4-10通过连接件与内振子4-1连接。O型圈4-3在内振子4-1和外振子4-2之间有一定的挤压变形，使内振子4-1在外振子4-2内壁中滑动时有一定的摩擦力，在竖直状态下内振子4-1不会在重力作用下自由滑动。聚四氟乙烯衬套则是滑动导向作用。在外振子4-2内壁，则有黄铜簧片4-4，有一定的弹性力贴合在内振子4-1的外壁上，使两根振子之间的电接触良好。示例性的，第二衬套4-10为聚四氟乙烯衬套。

外振子4-2末端通过折叠铰链与腔体8连接。折叠铰链包括固定接头4-6、旋转接头4-7、转轴4-5和固定机构；固定接头4-6固定设置在腔体8上，固定接头4-6和旋转接头4-7通过转轴4-5连接，旋转接头4-7可绕转轴4-5相对于固定接头4-6进行转动；旋转接头4-7旋转至与固定接头4-6同轴时，固定机构对旋转接头4-7和固定接头4-6进行固定。旋转接头4-7一端与固定接头4-6铰接，另一端与外振子4-2固定连接。

固定机构包括压缩弹簧4-8和拉套4-9；旋转接头4-7外部呈阶梯状，压缩弹簧4-8套设在旋转接头4-7外部，压缩弹簧4-8的一端抵接在旋转接头4-7外部阶梯面上；拉套4-9内部设置有同轴的第一通孔和第二通孔，第一通孔直径大于第二通孔直径，使拉套4-9内部呈阶梯状；拉套4-9套设在旋转接头4-7外部，且第一通孔套设在压缩弹簧4-8外；压缩弹簧4-8的另一端抵接在拉套4-9内部的阶梯面上。当振子旋转到相对地面垂直时，固定接头4-6和旋转接头4-7同心，拉套4-9在弹簧力的作用下同时套住固定接头4-6和旋转接头4-7，使两个接头的相对位置固定；当需要将可伸缩振子振子翻折下来相对地面平行时，只需要拉起拉套4-9，固定接头4-6和旋转接头4-7的相对固定关系就解除了，可伸缩振子可以顺利地翻折下来。

可伸缩支臂一端固定在天线选择开关2上，并设计有向上的翻折铰链3-1，另一端则固定有线缆收线器和低端放大组件7，并且在其中间穿有连接天线选择开关2和低端放大组件7的射频线缆6-1；线缆收线器和低端放大组件7安装在可伸缩支臂一端的腔体8内，可伸缩振子则安装在该腔体8的上下两侧。

每组可伸缩支臂与高端天线阵1上的天线单元错开一定角度。高端天线阵1，在各个天线单元之间，有固定可伸缩支臂的金属卡扣，便于天线收拢时可伸缩支臂的固定。

使用时，便携式便携式可变口径侦测天线阵底座固定在便携式三脚架上，并且可以在一段较宽的频率范围内工作。撤收时，可以将该侦测天线阵收拢为包络直径≤350mm的圆筒形状，既方便单兵背负，也方便天线部署。

整个侦测天线阵的使用方式如下：

1)展开工作时：先将可伸缩支臂和可伸缩振子一起从高端天线单元之间的卡扣中拉出，将可伸缩支臂慢慢放置到和地面成水平位置，然后根据设备工作环境要求，选择小口径还是大口径，若选择小口径，则可伸缩支臂不动；若选择大口径，则先旋松支臂快速锁紧机构5，然后将可伸缩支臂上的内支臂3-3用力拉出到底，然后旋紧快速锁紧机构5，使内支臂3-3不会松脱。然后将可伸缩振子从水平位置竖起，并根据工作频段的要求，决定是否将可伸缩振子的内振子4-1拉出。最后将系统线缆和天线选择开关2下方的连接器相连，上电后天线就可以开始工作。

2)撤收时：先将系统电源关闭，然后将天线选择开关2下方的电缆从连接器上拆下。然后将可伸缩振子收拢，将可伸缩振子上的拉套向振子闷头方向拉到底，振子末端的折叠铰链被释放，就可将可伸缩振子放倒，振子轴线和地面成水平关系。接着将可伸缩支臂上的快速锁紧机构5旋松，可伸缩支臂在线缆收线器的作用下，内支臂3-3收缩进外支臂3-2中，然后将快速锁紧机构5旋紧。最后将可伸缩支臂抬起，卡入高端天线阵1的天线单元之间的卡扣中。完成天线阵的撤收。

本发明技术方案原理先进、结构实现简单。天线自身不带任何主动动力传动装置，完全通过人工操作，简化了结构，实现了机械系统和电气系统的高度集成。对有类似结构的天线等或其它设备同样具有借鉴指导意义。在通信特别是要求快速响应、具有高机动能力的应急通信、特种通信等民用、国防等领域具有广阔的应用前景。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，包括底座、高端天线阵、低端天线阵和天线选择开关；

所述高端天线阵和低端天线阵分别上、下固定在所述底座上；

所述天线选择开关设置在所述底座内，所述天线选择开关通过射频线缆与高端天线阵和低端天线阵电气连接；

所述低端天线阵包括可伸缩支臂和可伸缩振子；

所述可伸缩支臂一端与天线选择开关铰接，所述可伸缩支臂可相对于所述天线选择开关轴向进行翻折，使所述可伸缩支臂展开或折叠；

所述可伸缩振子设置在可伸缩支臂另一端；所述可伸缩振子可相对于所述可伸缩支臂轴向进行翻折，使所述可伸缩振子展开或折叠。

2.根据权利要求1所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述可伸缩支臂包括内支臂和外支臂，所述可伸缩支臂上设置有快速锁紧机构；

所述内支臂和所述外支臂均为中空结构，所述内支臂设置在所述外支臂内，且所述内支臂可相对于所述外支臂进行滑动；

所述快速锁紧机构用于将内支臂和外支臂的相对位置进行固定，使所述可伸缩支臂无法再自由拉拔。

3.根据权利要求2所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述外支臂的接头部位设置有外螺纹，所述接头部位内表面为开口锥面；

所述快速锁紧机构包括螺纹套和第一衬套；所述螺纹套的内螺纹与所述接头部位的外螺纹相配合；所述第一衬套设置在所述锥面内，所述锥面的小口直径小于所述第一衬套的外径，所述锥面的大口直径大于所述第一衬套的外直径。

4.根据权利要求3所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述快速锁紧机构还包括橡胶套，所述橡胶套套设在所述螺纹套外部，且与所述螺纹套紧密贴合；所述橡胶套外部设置有凸起的直纹。

5.根据权利要求1-4所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述低端天线阵还包括线缆收线器，所述线缆收线器包括腔体、芯轴、绕线筒和绕线滑轮；

所述芯轴、绕线筒和绕线滑轮均设置在腔体内；

所述芯轴设置在绕线筒中心位置，所述绕线筒内设置有卷簧，所述卷簧为所述绕线筒提供一定的初始预紧力；

所述绕线滑轮设置在靠近可伸缩支臂的位置，所述绕线滑轮与所述绕线筒之间形成用于射频线缆穿过的缝隙。

6.根据权利要求5所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述芯轴轴向设置有用于射频线缆穿过的穿线孔，所述射频线缆在绕线筒上缠绕后通过芯轴的穿线孔穿出，连接在射频旋转关节的转子上；

从射频旋转关节的定子上再接出一根射频线缆，连接到低端放大组件上。

7.根据权利要求5所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述可伸缩振子包括内振子和外振子；

所述内振子末端设置有O型圈和第二衬套；所述第二衬套为开口衬套，所述O型圈设置在所述第二衬套内，为所述第二衬套提供向外扩张的力，将所述第二衬套挤压到所述外振子的内壁上。

8.根据权利要求7所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述外振子内壁设置有黄铜簧片，所述黄铜簧片贴合在所述内振子的外壁上。

9.根据权利要求8所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述外振子末端通过折叠铰链与所述腔体连接；

所述折叠铰链包括固定接头、旋转接头、转轴和固定机构；

所述固定接头固定设置在所述腔体上，所述固定接头和旋转接头通过转轴连接，所述旋转接头可绕转轴相对于固定接头进行转动；

所述旋转接头旋转至与所述固定接头同轴时，所述固定机构对所述旋转接头和固定接头进行固定。

10.根据权利要求9所述的便携式可变口径侦测天线阵，其特征在于，所述固定机构包括压缩弹簧和拉套；

所述旋转接头外部呈阶梯状，所述压缩弹簧套设在所述旋转接头外部，所述压缩弹簧的一端抵接在所述旋转接头外部阶梯面上；

所述拉套内部设置有同轴的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔直径大于所述第二通孔直径，使拉套内部呈阶梯状；所述拉套套设在所述旋转接头外部，且所述第一通孔套设在所述压缩弹簧外；所述压缩弹簧的另一端抵接在拉套内部的阶梯面上。

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