CN115629359B - 一种便携式相控阵雷达天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种便携式相控阵雷达天线，涉及天线工程技术领域。该便携式相控阵雷达天线包括相对设置的天线单元模块和数字单元模块，在天线单元模块和数字单元模块之间形成有第一风道，天线单元模块包括具有第二风道的第一散热器，数字单元模块包括散热风扇以及具有第三风道的第二散热器，驱动散热风扇，可通过第一风道和第二风道对天线单元模块散热、并通过第一风道和第三风道对数字单元模块散热。该便携式相控阵雷达天线既能够避免雷达设备的体积和重量的增加，满足雷达设备的便携性要求，又能够确保雷达设备的散热效果，满足雷达设备的使用环境需求。

Description

一种便携式相控阵雷达天线

技术领域

本发明涉及天线工程技术领域，具体而言，涉及一种便携式相控阵雷达天线。

背景技术

现阶段，相控阵雷达天线越来越强调多功能指标的要求，势必会造成体积和重量的急剧增加，同时，由于复杂的使用环境，相控阵雷达天线携带、搭建与撤离也对其便携性提出了更高的要求。

相控阵雷达天线通常由天线、天线前端处理单元和数据处理单元组成。相控阵雷达天线的多功能指标要求天线前端处理单元输出功率更大和数据处理单元的处理能力更强。其中，天线前端处理单元输出功率的增大，意味着需要在天线前端处理单元中分布大量的单元控制器、高频接收机、T组件、功分网络等低功耗器件，相应地，总发热量也急剧增加；而数据处理单元的处理能力的增强，则需要占用芯片大量的计算资源，同样地，处理芯片的热损耗也急剧增加。此外，较多的元器件，也意味着整个相控阵雷达天线的体积和重量也会相应地增加，不利于其便携性。

对于相控阵雷达天线而言，由于天线探测的必要性，天线必须要占据一个方位面，否则会造成遮挡干扰，故天线前端处理单元和数据处理单元均需布局在天线后方。基于此，现阶段大多数的散热设计方案是将天线前端处理单元和数据处理单元平铺在天线后方，再加装散热器，这样天线前端处理单元和数据处理单元就共用一个散热器，虽然该方案解决了散热问题，但是平铺的布局方式，造成相控阵雷达天线的平面方向的尺寸过大，过大的散热器尺寸也造成重量大，无便携优势；另外一种方案是堆叠式的布局方案，这种布局忽略了天线前端处理单元中的低功耗器件的热量，只对数据处理单元中的高功耗处理芯片进行散热，可以很大程度上减小相控阵雷达天线的整体尺寸，但是这种忽略低功耗器件的热量的方案，一方面限制了大功率相控阵雷达天线的设计，也限制了相控阵雷达天线的使用环境，如较高的环境温度，影响了相控阵雷达天线使用的广泛性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式相控阵雷达天线，既能够避免雷达设备的体积和重量的增加，满足雷达设备的便携性要求，又能够确保雷达设备的散热效果，满足雷达设备的使用环境需求。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种便携式相控阵雷达天线，包括相对设置的天线单元模块和数字单元模块，在所述天线单元模块和所述数字单元模块之间形成有第一风道，所述天线单元模块包括具有第二风道的第一散热器，所述数字单元模块包括散热风扇以及具有第三风道的第二散热器，驱动所述散热风扇，可通过所述第一风道和所述第二风道对所述天线单元模块散热、并通过所述第一风道和所述第三风道对所述数字单元模块散热。该便携式相控阵雷达天线既能够避免雷达设备的体积和重量的增加，满足雷达设备的便携性要求，又能够确保雷达设备的散热效果，满足雷达设备的使用环境需求。

可选地，所述第一散热器包括第一散热基板以及设置在所述第一散热基板上的多个第一散热翅片，所述第二散热器包括第二散热基板以及设置在所述第二散热基板上的多个第二散热翅片，所述第一散热基板与所述第二散热基板相互背离，所述第一散热翅片与所述第二散热翅片相互靠近。

可选地，所述第一散热翅片与所述第二散热翅片相对或交错排布。

可选地，所述天线单元模块还包括天线罩、天线辐射单元和天线前端处理单元，所述天线罩与所述第一散热基板固定连接，以配合形成用于容纳所述天线辐射单元和所述天线前端处理单元的第一容纳腔。

可选地，所述天线辐射单元上设置有射频单元，所述射频单元与所述天线辐射单元电连接，用于接收所述天线辐射单元发送的目标信息进行解调和/或将控制信号调制后通过所述天线辐射单元发送。

可选地，所述数字单元模块还包括后盖和数字处理单元，所述后盖与所述第二散热基板固定连接，以配合形成用于容纳所述数字处理单元和所述散热风扇的第二容纳腔。

可选地，还包括快锁组件，所述天线单元模块与所述数字单元模块通过所述快锁组件固定连接，所述快锁组件用于驱动所述天线单元模块与所述数字单元模块相互靠近或远离。

可选地，所述快锁组件包括壳体、转动设置于所述壳体内的齿轮以及活动设置于所述壳体内的两个滑块，所述滑块上设置有齿条，所述齿条沿所述天线单元模块与所述数字单元模块的连线方向延伸，一所述滑块与所述天线单元模块固定连接，另一所述滑块与所述数字单元模块固定连接，所述齿轮的相对两侧分别与两个所述齿条啮合。

可选地，所述快锁组件还包括手柄，所述壳体上设置有开孔，所述手柄穿过所述开孔与所述齿轮固定连接，所述手柄用于带动所述齿轮转动。

可选地，还包括集束线缆，所述天线单元模块与所述数字单元模块通过所述集束线缆电连接。

本发明实施例的有益效果包括：

该便携式相控阵雷达天线包括相对设置的天线单元模块和数字单元模块，在天线单元模块和数字单元模块之间形成有第一风道，天线单元模块包括具有第二风道的第一散热器，数字单元模块包括散热风扇以及具有第三风道的第二散热器，驱动散热风扇，可通过第一风道和第二风道对天线单元模块散热、并通过第一风道和第三风道对数字单元模块散热。其中，第一风道和第二风道组成了天线单元模块的散热通道，第一风道和第三风道组成了数字单元模块的散热通道，换句话说，天线单元模块和数字单元模块共用一个第一风道，由于节省了一个第一风道，因此，能够缩小雷达天线的体积和重量，在此基础上，天线单元模块和数字单元模块还共用一个散热风扇，在实际使用过程中，驱动散热风扇，可以通过第一风道和第二风道对天线单元模块散热、并通过第一风道和第三风道对数字单元模块散热，由于节省了一个散热风扇，因此，能够进一步缩小雷达天线的体积和重量，由于天线单元模块和数字单元模块具有各自的风道，因此，能够对天线单元模块的低功耗器件和数字单元模块的高功耗器件均能够实现有效散热，从而使得该便携式相控阵雷达天线既能够避免雷达设备的体积和重量的增加，满足雷达设备的便携性要求，又能够确保雷达设备的散热效果，满足雷达设备的使用环境需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的便携式相控阵雷达天线的预装示意图之一；

图2为本发明实施例提供的便携式相控阵雷达天线的预装示意图之二；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的便携式相控阵雷达天线的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的快锁组件的爆炸示意图。

图标：100-便携式相控阵雷达天线；10-天线单元模块；11-第一散热器；111-第一散热基板；112-第一散热翅片；113-第二风道；12-天线罩；20-数字单元模块；21-散热风扇；22-第二散热器；221-第二散热基板；222-第二散热翅片；223-第三风道；23-后盖；30-间隙；40-快锁组件；41-壳体；411-开孔；42-齿轮；43-滑块；431-齿条；44-手柄；50-集束线缆；a1-第一组装方向；a2-第二组装方向；b1-进风方向；b2-出风方向。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请结合参照图1至图5，本申请实施例提供一种便携式相控阵雷达天线100，包括相对设置的天线单元模块10和数字单元模块20，在天线单元模块10和数字单元模块20之间形成有第一风道，天线单元模块10包括具有第二风道113的第一散热器11，数字单元模块20包括散热风扇21以及具有第三风道223的第二散热器22，驱动散热风扇21，可通过第一风道和第二风道113对天线单元模块10散热、并通过第一风道和第三风道223对数字单元模块20散热。该便携式相控阵雷达天线100既能够避免雷达设备的体积和重量的增加，满足雷达设备的便携性要求，又能够确保雷达设备的散热效果，满足雷达设备的使用环境需求。

需要说明的是，如图1所示，该便携式相控阵雷达天线100包括天线单元模块10和数字单元模块20，其中，天线单元模块10和数字单元模块20呈相对设置，以使天线单元模块10和数字单元模块20相互独立，通过化整体设备为独立模块的设计构思，能够降低每个独立模块（即天线单元模块10和数字单元模块20）的体积和重量，尤其是平面方向的尺寸，在单兵隐蔽作战的实际场景中，能够便于实现包装、便携、登机、跳伞和隐蔽等使用需求，同时，还能够便于天线单元模块10和数字单元模块20的生产制造和快速拆装。

如图1至图4所示，当天线单元模块10和数字单元模块20进行组装固定时，需要先在天线单元模块10和数字单元模块20之间预设有一定的间隙30以便于组装，然后再将天线单元模块10和数字单元模块20相互靠近直至消除该间隙30，以使在天线单元模块10和数字单元模块20之间能够形成第一风道，天线单元模块10包括具有第二风道113的第一散热器11，数字单元模块20包括散热风扇21以及具有第三风道223的第二散热器22，其中，第一风道和第二风道113组成了天线单元模块10的散热通道，第一风道和第三风道223组成了数字单元模块20的散热通道，换句话说，天线单元模块10和数字单元模块20共用一个第一风道，由于节省了一个第一风道，因此，能够缩小雷达天线的体积和重量，在此基础上，天线单元模块10和数字单元模块20还共用一个散热风扇21，在实际使用过程中，驱动散热风扇21，可以通过第一风道和第二风道113对天线单元模块10散热、并通过第一风道和第三风道223对数字单元模块20散热，由于节省了一个散热风扇21，因此，能够进一步缩小雷达天线的体积和重量，由于天线单元模块10和数字单元模块20具有各自的风道，因此，能够对天线单元模块10的低功耗器件和数字单元模块20的高功耗器件均能够实现有效散热，从而使得该便携式相控阵雷达天线100既能够避免雷达设备的体积和重量的增加，满足雷达设备的便携性要求，又能够确保雷达设备的散热效果，满足雷达设备的使用环境需求。

还需要说明的是，上述的在天线单元模块10和数字单元模块20之间形成有第一风道，其中，从位置关系上来说，第一风道是位于天线单元模块10和数字单元模块20之间的，从延伸方向上来说，第一风道是沿垂直于天线单元模块10和数字单元模块20的连线方向（即平面方向）延伸的。

值得注意的是，一般地，天线单元模块10的平面尺寸大于数字单元模块20的平面尺寸，因此，在本申请中，将散热风扇21集成在数字单元模块20上，一方面，可以使得天线单元模块10的平面尺寸和数字单元模块20的平面尺寸趋于相等，从而提高组装后的便携式相控阵雷达天线100的整体性和美观性，另一方面，还可以避免增大相控阵雷达天线的平面尺寸。

此外，上述的通过第一风道和第二风道113对天线单元模块10散热、并通过第一风道和第三风道223对数字单元模块20散热，可以是第一风道进风、第二风道113和第三风道223出风，还可以是第二风道113和第三风道223进风、第一风道出风，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。如图4所示，下文将以第一风道进风、第二风道113和第三风道223出风的方式对本申请提供的便携式相控阵雷达天线100的具体结构和散热过程进行详细说明。

示例地，上述的第一散热器11和第二散热器22均可以采用翅片型散热器，以提高雷达设备的散热效果。如图2和图3所示，在本实施例中，第一散热器11包括第一散热基板111以及设置在第一散热基板111上的多个第一散热翅片112，第二散热器22包括第二散热基板221以及设置在第二散热基板221上的多个第二散热翅片222，第一散热基板111与第二散热基板221相互背离，第一散热翅片112与第二散热翅片222相互靠近。

需要说明的是，如图2和图4所示，天线单元模块10的待散热器件可以固定安装在第一散热基板111上，以通过第一散热基板111将天线单元模块10的待散热器件的热量传递给第一散热翅片112，在散热风扇21的作用下，气流沿进风方向b1经由第一风道进入相邻两个第一散热翅片112形成的第二风道113内，从而将第一散热翅片112上的热量带出至天线单元模块10外，进而实现对天线单元模块10的有效散热；同理地，数字单元模块20的待散热器件可以固定安装在第二散热基板221上，以通过第二散热基板221将数字单元模块20的待散热器件的热量传递给第二散热翅片222，在散热风扇21的作用下，气流沿进风方向b1经由第一风道进入相邻两个第二散热翅片222形成的第三风道223内，从而将第二散热翅片222上的热量沿出风方向b2带出至数字单元模块20外，进而实现对数字单元模块20的有效散热。

可选地，第一散热翅片112与第二散热翅片222相对或交错排布。

示例地，在一些实施例中，第一散热翅片112与第二散热翅片222相对排布，即第一散热翅片112与第二散热翅片222的正投影相重合，此时，为了确保第一风道的风量满足使用需求，第一散热翅片112背离第一散热基板111的一端与第二散热翅片222背离第二散热基板221的一端需要相互抵持，导致沿天线单元模块10和数字单元模块20的连线方向的尺寸较大；为了解决上述问题，示例地，如图2至图4所示，在另一些实施例中，第一散热翅片112与第二散热翅片222交错排布，即第一散热翅片112与第二散热翅片222的正投影相交错，此时，第一散热翅片112背离第一散热基板111的一端能够插入相邻两个第二散热翅片222之间、第二散热翅片222背离第二散热基板221的一端能够插入相邻两个第一散热翅片112之间，便可以在确保第一风道的风量满足使用需求的前提下，进一步缩小沿天线单元模块10和数字单元模块20的连线方向的尺寸。

关于第一散热翅片112与第二散热翅片222交错排布时，第一散热翅片112背离第一散热基板111的一端插入的具体深度和第二散热翅片222背离第二散热基板221的一端插入的具体深度，本领域技术人员应当能够根据实际需求进行合理的选择和设计，这里不作限制。示例地，如图2和图4所示，第一散热翅片112背离第一散热基板111的一端插入至与第二散热基板221抵持为止、第二散热翅片222背离第二散热基板221的一端插入至与第一散热基板111抵持为止。

如图2所示，在本实施例中，天线单元模块10还包括天线罩12、天线辐射单元和天线前端处理单元，天线罩12与第一散热基板111固定连接，以配合形成用于容纳天线辐射单元和天线前端处理单元的第一容纳腔。为了确保天线辐射单元探测的必要性，天线辐射单元应当位于天线前端处理单元背离数字单元模块20的一侧，以避免天线前端处理单元、第一散热器11和数字单元模块20对天线辐射单元造成遮挡干扰。

在本实施例中，天线辐射单元上设置有射频单元，射频单元与天线辐射单元电连接，用于接收天线辐射单元发送的目标信息进行解调和/或将控制信号调制后通过天线辐射单元发送，以满足雷达天线的使用需求。示例地，射频单元可以包括两个，两个射频单元分别位于天线辐射单元的相对两端，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

如图2所示，在本实施例中，数字单元模块20还包括后盖23和数字处理单元，后盖23与第二散热基板221固定连接，以配合形成用于容纳数字处理单元和散热风扇21的第二容纳腔。其中，散热风扇21可以固定安装在第二散热基板221上，后盖23上应当对应散热风扇21设置有开口，以确保散热风扇21能够实现空气对流。示例地，如图4所示，散热风扇21可以包括三个，三个散热风扇21并排设置在第二散热基板221上，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

如图1和图4所示，在本实施例中，该便携式相控阵雷达天线100还包括快锁组件40，天线单元模块10与数字单元模块20通过快锁组件40固定连接，快锁组件40用于驱动天线单元模块10与数字单元模块20相互靠近或远离，以通过快锁组件40实现天线单元模块10和数字单元模块20的快速拆装。示例地，快锁组件40的数量包括多个，例如四个，四个快锁组件40沿天线单元模块10的周向均匀排布，以确保天线单元模块10和数字单元模块20的四个角上稳定连接。

示例地，如图5所示，快锁组件40包括壳体41、转动设置于壳体41内的齿轮42以及活动设置于壳体41内的两个滑块43，滑块43上设置有齿条431，齿条431沿天线单元模块10与数字单元模块20的连线方向延伸，一滑块43与天线单元模块10固定连接，另一滑块43与数字单元模块20固定连接，齿轮42的相对两侧分别与两个齿条431啮合。如此一来，驱动齿轮42带动齿条431转动，便可通过一滑块43带动天线单元模块10相对壳体41运动、并通过另一滑块43带动数字单元模块20相对壳体41运动。

在实际组装过程中，可以先将快锁组件40的两个滑块43露出壳体41的一端分别与天线单元模块10和数字单元模块20固定连接，然后驱动齿轮42相对壳体41转动，可以通过一滑块43带动天线单元模块10相对壳体41运动、并通过另一滑块43带动数字单元模块20相对壳体41运动，以调节天线单元模块10和数字单元模块20之间的间距（即前述的间隙30的大小）。示例地，齿轮42正转，可以使得天线单元模块10沿第一组装方向a1和数字单元模块20沿第二组装方向a2相互靠近，反之，齿轮42反转，可以使得天线单元模块10和数字单元模块20相互远离。

进一步地，为了便于驱动齿轮42进行转动，如图5所示，快锁组件40还包括手柄44，壳体41上设置有开孔411，手柄44的一端穿过开孔411与齿轮42固定连接，使用者可以通过驱动手柄44的另一端，以带动齿轮42相对壳体41转动，从而调节天线单元模块10和数字单元模块20之间的间距（即前述的间隙30的大小）。

在现有技术平铺布局的方案中，天线前端处理单元和数据处理单元之间还连接有半柔的射频线缆，要是平铺布局过于紧凑，会导致射频线缆布线空间狭窄，影响连接可靠性，严重时甚至无法布线，反之，要是平铺布局过于宽松，又会进一步加大散热器的尺寸，整个相控阵雷达天线的体积和重量又会相应地增加，丧失便携优势。

而在本申请中，由于天线单元模块10和数字单元模块20为两个独立模块，因此，如图1和图4所示，在本实施例中，该便携式相控阵雷达天线100还包括集束线缆50，天线单元模块10与数字单元模块20通过集束线缆50电连接。此时，集束线缆50可以布设在天线单元模块10的第一容纳腔和数字单元模块20的第二容纳腔之外（天线罩12和后盖23应当设置有对应接孔），既确保天线单元模块10获取的信息能够发送至数字单元模块20进行数据处理，又避免了由于需要考虑集束线缆50的布线空间而导致雷达天线的体积和重量的增大。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式相控阵雷达天线，其特征在于，包括相对设置的天线单元模块和数字单元模块，在所述天线单元模块和所述数字单元模块之间预设有间隙、以在组装时形成有第一风道，所述天线单元模块包括具有第二风道的第一散热器，所述数字单元模块包括散热风扇以及具有第三风道的第二散热器，驱动所述散热风扇，可通过所述第一风道和所述第二风道对所述天线单元模块散热、并通过所述第一风道和所述第三风道对所述数字单元模块散热；

所述第一散热器包括第一散热基板以及设置在所述第一散热基板上的多个第一散热翅片，所述第二散热器包括第二散热基板以及设置在所述第二散热基板上的多个第二散热翅片，所述第一散热基板与所述第二散热基板相互背离，所述第一散热翅片与所述第二散热翅片相互靠近，所述第一散热翅片与所述第二散热翅片相对或交错排布。

2.根据权利要求1所述的便携式相控阵雷达天线，其特征在于，所述天线单元模块还包括天线罩、天线辐射单元和天线前端处理单元，所述天线罩与所述第一散热基板固定连接，以配合形成用于容纳所述天线辐射单元和所述天线前端处理单元的第一容纳腔。

3.根据权利要求2所述的便携式相控阵雷达天线，其特征在于，所述天线辐射单元上设置有射频单元，所述射频单元与所述天线辐射单元电连接，用于接收所述天线辐射单元发送的目标信息进行解调和/或将控制信号调制后通过所述天线辐射单元发送。

4.根据权利要求1所述的便携式相控阵雷达天线，其特征在于，所述数字单元模块还包括后盖和数字处理单元，所述后盖与所述第二散热基板固定连接，以配合形成用于容纳所述数字处理单元和所述散热风扇的第二容纳腔。

5.根据权利要求1所述的便携式相控阵雷达天线，其特征在于，还包括快锁组件，所述天线单元模块与所述数字单元模块通过所述快锁组件固定连接，所述快锁组件用于驱动所述天线单元模块与所述数字单元模块相互靠近或远离。

6.根据权利要求5所述的便携式相控阵雷达天线，其特征在于，所述快锁组件包括壳体、转动设置于所述壳体内的齿轮以及活动设置于所述壳体内的两个滑块，所述滑块上设置有齿条，所述齿条沿所述天线单元模块与所述数字单元模块的连线方向延伸，一所述滑块与所述天线单元模块固定连接，另一所述滑块与所述数字单元模块固定连接，所述齿轮的相对两侧分别与两个所述齿条啮合。

7.根据权利要求6所述的便携式相控阵雷达天线，其特征在于，所述快锁组件还包括手柄，所述壳体上设置有开孔，所述手柄穿过所述开孔与所述齿轮固定连接，所述手柄用于驱动所述齿轮转动。

8.根据权利要求1所述的便携式相控阵雷达天线，其特征在于，还包括集束线缆，所述天线单元模块与所述数字单元模块通过所述集束线缆电连接。

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