DE1541506A1

DE1541506A1 - Vorrichtung zur Unterdrueckung von Stoerungen in einer Radaranlage

Info

Publication number: DE1541506A1
Application number: DE19661541506
Authority: DE
Inventors: Borg Erik Stellan Holger
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-08-31
Filing date: 1966-08-27
Publication date: 1970-04-02
Also published as: DE1541506B2; DE1541506C3; GB1090197A; US3365718A

Description

Dr. Herbert Scholz Pr ten tan wait 1 C / 1 CHC

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Anmelder: N.V. PHiLIPS' GI.ÜEILAMPE.NFABRIEKEN '

Akte.· PHN 1507

Anmeldung vom» 26. Aug. 1966

Philips*GIoeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

"Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen in einer

Radaranlage"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Störungsunterdrückung in einer Radaranlage zur Übertragung von Impulsen veränderlicher Frequenz, welche Vorrichtung eine kontinuierlich abstimmbare Senderöhre und Mittel zur momentanen Anregung der Röhre, wobei die Frequenz des übertragenen Impulses durch die Abstimmung im Anregungszeitpunkt bedingt wird, und einen Empfänger enthält, der eine gewisse Zeit nach dem Aussenden eines Impulses, also nach dem Echoimpulsintervall, zum Empfang der eintreffenden Echoimpulse mit der gleichen Frequenz wie die ausgesandten Impulse eingestellt wird, während weiter Mittel vorgesehen sind, durch welche während des, Echozeitintervalles eine die Frequenz des ausgesandten Impulses vertretende Größe erzeugt wirde

Die Erfindung bezweckt insbesondere bei einer Vorrichtung dieser Art mit von Impuls zu Impuls veränderlichen Frequenzen zu verhüten, daß ein kontinuierliches Störsignal in einem schmalen Frequenzband innerhalb des Frequenzbereichs der ausgesandten Impulse an einer Anzeigevorrichtung der Apparatur z. B. an dem Schirm einer Rundsichtröhre sichtbar gemacht wirdο Wenn keine besonderen Vorkehrungen zum Unterdrücken dieser Störsignale getroffen werden, wird, wenn die Frequenz eines ausgesandten Impulse^ PHN 1507

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mit der Frequenz des Störsignals zusammenfällt, ein kontinuierliches Echosignal entsprechend dem Störsignal der Anzeigevorrichtung während des ganzen darauffolgenden Echozeitintervalles zugeführt, wodurch eine störende Linie auf dem Rundsichtschirm wiedergegeben wird» Da die Impulsfrequenz bei einem System mit willkürlich veränderlicher Frequenz dann und wann mit der Störfrequenz zusammenfallen wird, kann eine große Anzahl solcher radialen Störlinien in unregelmäßiger Verteilung auf dem Schirm wiedergegeben werden, wodurch Auswertung des Bildes kaum oder sogar nicht möglich ist·

Zweck der Erfindung ist weiter, den Einfluß solcher Störsignale zu beseitigen,und dies wird dadurch erreicht, daß ein Gatter in der Videoleitung vorgesehen ist, durch welches das Echosignal unterdrückt wird während der Intervalle, in denen die die Frequenz des ausgesandten Impulses vertretende Größe einen durch einen Speicher bestimmten Wert erreicht, und der dieser Größe während der vorhergehenden Intervalle entspricht, wenn der zeitlich integrierte Wert des Echos einen bestimmten Schwellwert überschreitet»

Der Empfänger enthält gewöhnlich einen Ortsoszillator, der während des Echozeitintervalles in der Frequenz auf einem Wert verriegelt wird, der eine vorherbestimmte Beziehung ; mit der Abstimmfrequenz am Anregemoment hat und z. -B. mit dieser Frequenz zusammenfällt» Der Empfänger wird durch Mischung der Ortsoszillatorspannung mit eintreffenden Echoimpulsen abgestimmt, worauf das Mischsignal durch ein Bandpaßfilter geführt wird, das auf die gewählte Zwischenfrequenz abgestimmt ist« Nach Detektion entsteht ein Videosignal, das der Anzeigevorrichtung z. B, dem Schirm einer Bundsiehtröhre zugeführt wird. Es ist dabei vorteilhaft, das Viedeosignal in einem Integrationsorgan zu inte-

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grieren lind den Speicher bei einem bestimmten Wert der Größe der Integration zu entsperren, so daß die erwähnte, die Frequenz des ausgesandten Impulses entsprechende Größe während eines solchen Intervalles für folgende Intervalle in dem Speicher aufgezeichnet wirde

Es ist weiter vorteilhaft, die Regelspannung des Orts— Oszillators als Maß für die Frequenz des ausgesandten Impulses anzuwenden, in welchem Falle der Speicher eine Spannung speichert, die dem Wert der Regelspannung während der Intervalle entspricht, wenn der integrierte Wert überschritten wird·

Beim Auftreten einer Störung der erwähnten Art wird der Speicher nach einem kurzen Intervall ein Maß für den Wert der Regelspannung während der .gestörten Intervalle enthalten. Sobald die Regelspannung nachher diesen Wert erreicht-, wird das Videosignal gesperrte

Die Erfindung wird nachstehend an Hand beiliegender Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Radaranlage mit einer Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2 ein Schaltdiagramm einer in der Vorrichtung nach Figo 1 vorhandenen Einheit zeigen.

Die Senderöhre in der dargestellten Vorrichtung wird durch ein Magnetron 1 gebildet, das einen abstimmbaren Ausgangskreis 2 besitzt« Diese Röhre kann die in der schwedischen Patentschrift 177 4-12 beschriebene Gestalt haben,. Die Abstimmung des Ausgangskreises, wodurch die Frequenz der ausgesandten Radarimpulse bestimmt wird, wird durch eine Vorrichtung 3 kontinuierlich geändert« Die Senderöhre wird

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zum Erzeugen eines Radarimpulses dadurch angeregt, daß ein Modulator in bekannter Weise dem Magnetron seine Energie zuführte An sich wird der Modulator durch Kippimpulse einer Kippimpulseinheit 5 angeregt und der Augenblick des Auftretens des Kippimpulses in bezug auf die Abstimmung bestimmt die Frequenz jedes Impulses für sich. Die Kippimpulseinheit wird hier als unabhängig von der Abstimmung der Röhre betrachtet} die Impulsintervalle ändern sich dann willkürlich oder konstant, aber nicht in bezug auf das Abstimmintervall, so daß die Frequenz der erzeugten Impulse von Impuls zu Impuls in unregelmäßiger Weise variiert. Es ist Jedoch auch möglich, die Frequenzänderung derart zu regeln, daß die Frequenz sich von Impuls zu Impuls innerhalb des Frequenzbereichs des Magnetrons entsprechend einem vorherbestimmten Programm ändert«

Der Ausgang des Magnetrons ist mit einem Zirkulator 6 verbunden, der Impulse einem TR-Schalter 7 zuführt. Die Impulse werden dadurch auf eine Antenne 8 zur Übertragung in der gewünschten Richtung übertragen. Die Antenne 8 dient außerdem als Empfangsantenne für die Echoimpulse_o Diese Impulse werden durch den TR-Schalter einem Empfänger 9 zugeführt, wo sie mit der Ausgangsenergie eines Ortsoszillators 10 gemischt werden. Die Frequenz des Ortsoszillators wird durch eine Regelspannung einer Einheit 11 gesteuert. Die Regelspannung ist derart, daß während eines bestimmten Intervalles nach dem Aussenden eines Radarimpulses die Oszillatorfrequenz auf einem Wert gehalten wird, der um einen bestimmten Betrag von der Frequenz des Radarimpulses verschieden ist, während in einem Intervall vor dem Anregen die Frequenz den Änderungen der Magnetronabstimmung zwangsweise folgt· Die Frequenzregelung erfolgt insbesondere so, daß die Auegangeepannung dee Oszillators über den Zirkulator 6 auf den Auegangekreia des Magnetrons übertragen wird, während die von diesem Ausgangskreis reflektierte Energie dee Orteoszillatore über den Zirkulator und den TR-Schalter 7 auf einen

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Steuereingang der Einheit 11 übertragen wird₀

Die Einheit 11 enthält einen Frequenzmodulationsoszillator für den Ortsoszillator und einen phasenempfindlichen Gleich·· richter, dessen Bezugsspannung durch die Ausgangsspannung des Frequenzmodulationsoszillators gebildet wird und dessen Signalspannung die Energie des Ortsoszillators ist, die von dem Ausgangskreis 2 des Magnetrons 1 reflektiert wird. Die Ausgangsspannung des phasenempfindlichen Gleichrichters ist ein Maß für die Größe und die Polarität des Unterschieds zwischen der Frequenz des Ortsoszillators 10 und der Abstimmfrequenz des Magnetrons 1« Nach Kombination mit der Ausgangsspannung des Frequenzmodulationsoszillators wird die verstärkte Ausgangsspannung des phasenempfindlichen Gleichrichters als ein Regelsignal für den Oszillator benutzt, wobei die mittlere Frequenz desselben durch Gegenkopplung durch den geschlossenen Regelkreis durch Regelung mit der Abstimmfrequenz des Magnetrons zusammenfällt. Die Einheit enthält weiter Unterbrechungsmittel zum Öffnen des Regelkreises beim Auftreten eines Kippimpulses der Einheit 5 und Speichermittel z. B. in Form eines Kondensators zum Verriegeln der Steuerspannung des Oszillators auf dem Wert zu dem Kippzeitpunkt während des EchozeitintervalleS₀

Im Empfänger 9 werden die eintreffenden Echoimpulse mit der verriegelten Oszillatorfrequenz gemischt, und das Mischsignal wird durch ein Bandpaßfilter geführt, das auf die gewählte Zwischenfrequenz zum Erzeugen einer Zwischenfrequenz der Echoimpulse abgestimmt ist. Das Videosignal wird darauf in bekannter Weise durch geeignete Verstärkung und Detektion des Zwischenfrequenzsignals erzeugt und über eine Leitung geführt·

Gemäß der Erfindung wird dae Videosignal einer Störungsunterdrüekungevorrichtung 14 und über diese einer Anzeigevorrichtung 15 z. B. dem Schirm einer Rundsichtröhre zugeführt. Der Vorrichtung H wird auch die Steuerepannung des Oszillator» zu«-

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geführt, die nach Vorstehendem ein Maß für die Oszillatorfrequenz istp Da während jedes Echozeitintervalles die Oszillatorfrequenz auf einem Wert verriegelt ist, der um einen vorherbestimmten Betrag von der Frequenz des ausgesandten Impulses verschieden ist, ist während des Eehozeitintervalls diese Steuerspannung auch ein Maß für die Frequenz des ausgesandten Impulses₀ Es ist vorteilhaft, auch eine Korrekturvorriohtung (nicht dargestellt) zum Korrigieren der Steuerspannung zum Aussendezeitpunkt in bezug auf einen Wert vorzusehen, der dem gewünschten Frequenzunterschied von der Impulsfrequenz entspricht. Hierdurch ergibt sich eine bessere Koinzidenz zwischen der reellen Frequenz des ausgesandten Impulses und der Frequenz der verriegelten Steuerspannung»

Der Einheit 14 wird weiter ein Impuls eines Echozeitflipflops der Einheit 11 am Ende jedes Echozeitintervalles zugeführte

Die Einheit 14 enthält einen Integrator 16 zum Integrieren des Videosignals des Empfängers 9, wobei die Ausgangespannung des Integrators einem monostabilen Flipflop 17 zugeführt wird» Der Flipflop 17 wird umgeschaltet, wenn die integrierte Spannung von 16 einen vorherbestimmten Schwellenwert überschreitet» Der Ausgang des Flipflops 17 ist mit einem Tor 18 verbunden, dessen zweiter Eingang eine Segelspannung von der Folgeeinheit 11 empfängt„ Der Flipflop 17 hält im eingeschalteten Zustand das Tor 18 offen, so daß die Regelspannung durch das Tor einem Speicherkreis 19 zugeführt wird, wenn der Flipflop 17 geschaltet wird· Der Flipflop hat eine Rücklaufzeit, die wesentlich kürzer ist als dae Echozeitintervall, so daß nach Umschaltung der Flipflop normalerweise während des Echointervallea zurückkehrt· Wenn jedoch die Umschaltung des Flipflops 17 so spät erfolgt, daß er nicht automatisch vor dem Ende der Eohozeit zurückkehrt, wird er zwangsweise am Ende der Echozeit durch den IapulB von dem Echozeitflipflop in der Folgeeinheit 11 zurückkehren·

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Die Regelspannung der Folgeeinheit 11 wird auch dem Eingang einer Vergleichsvorrichtung 20 zugeführt, von der ein weiterer Eingang mit dem Speicherkreis 19 verbunden ist. Die Vergleichsvorrichtung 20 führt ihre Ausgangsspannung einem Tor 21 zu, dessen zweitem Eingang das Videosignal des Empfängers 9 zugeführt wird· Die Vergleichsvorrichtung 20 ist derart ausgebildet, daß beim Eintreffen von Eingangsspannungen verschiedener Größen an den zwei Eingängen ihre Ausgangsspannung das Tor offen hält. Beim Empfang von Eingangsspannungen gleicher Größen jedoch schließt die Ausgangsspannung das Tor. Im erstgenannten Falle wird das Videosignal durch das Tor zum Sichtbarmachen an die Eundsichtröhre zugeführt, während im zweiten Falle das Videosignal durch das Tor gesperrt wird.

Sowohl der Integrator 16 als auch der Speicherkreis 19 können vorteilhaft durch einen integrierenden RC-Kreis gebildet werden. Der Integrator ist des "Vergiß^ll-Typs (forgetting type) und hat eine verhältnismäßig kurze Entladezeitkon- · stante z, B. erheblieh kürzer als das Echozeitintervall« Der Integrator hat also die Zeit sich zu entladen, so daß er stets bei Null in jedem Echointervall anfängt.

Der Speicherkreis hat eine lange Entladezeitkonstante, die eine große Anzahl von Echozeitintervallen umfaßt, z. B. oder mehr. Die Aufladezeitkonstante des Speicherkreises 19 kann von der gleichen Größenordnung wie ein Echozeitintervall sein. Der Speicherkreis lädt sich bis zum Endwert innerhalb einer Anzahl von Intervallen, da jeweils nur ein Teil des Intervalles zum Aufladen benutzt wird. Die Aufladezeitkonstante des Speicherkreisee kann jedoch auch auf einen so niedrigen Wert herabgemindert werden, daß der Kreis innerhalb eines einzigen, gestörten Intervalles bis zum Endwert aufgeladen wird.

Die vorstehend geschilderte Störungsunterdrüekungevorriohtung

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arbeitet wie folgt: beim Auftreten eines Störsignals mit einer im Frequenzbereich des Magnetrons liegenden Frequenz kann die Frequenz der ausgesandten Impulse mit der Frequenz des Störsignals zusammenfallen« Im Koinzidenzfalle ist der Empfänger empfindlich für das Störsignal, da er nach jeder Aussendung für den Empfang von Signalen mit einer Frequenz gleich der Frequenz des ausgesandten Impulses abgestimmt wird. Während dieser Intervalle, der sogenannten Störintervalle, wird ein kontinuierliches Videosignal erzeugt, das nach Integration in der Vorrichtung 16 eine erhöhte Spannung am Eingang des Flipflops 17 mit sich bringt. Wenn der Schaltpegel des Flipflops 17 erreicht wird, öffnet sich das Tor 18, so daß die vorhandene Hegelspannung den Speicherkreis 19 auflädt» Dieser Kreis hält diese Spannung aufrecht bis zum nächsten Storintervall, wenn die Aufladung fortgesetzt wird* Nach einem oder mehreren Störintervallen besitzt der Speicherkreis 19 eine Spannung gleich der Regelspannung mit der Störfrequenz. Sobald die Regelspannung nachher diesen Wert erreicht, treten gleiche Eingangsspannungen an den zwei Eingängen der Vergleichsvorrichtung 20 auf, wodurch das Tor 21 geschlossen und der Videokanal 13 gesperrt wird· Das Störeignal wird auf diese Weise gehindert, die Rundsichtröhre 15 zu erreichen.

Während der Übergangsperiode, d. h. der Aufladeintervalle des Speicherkreises 19 wird eine gewisse Störung in dem Bild des Anzeigers auftreten, da der Speicherkreis während dieser Intervalle auf verschiedene Spannungen aufgeladen wird, die keine Störfrequenzen darstellen. Am Ende der Aufladung des Speicherkreises jedoch wird nur das Störsignal unterdrückte Wenn verschiedene Störsignale gleichzeitig auftreten oder wenn dae Störsignal einen großen Frequenzbereich beansprucht* wird auch eine gewisse Störungsunterdrückung erzielt, aber diese Unterdrückung ist weniger wirksam, da der Speicherkreis dann wiederholt aufs neue aufgeladen wird»

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Während eines nicht gestörten Echointervalles werden lediglich Echoimpulse empfangen. Jeder dieser Impulse hat eine bestimmte, geringe Energie; sie können den Flipflop 17 jedoch nicht abschalten. Die Discrimination zwischen einem kontinuierlichen Störsignal und einem normalen Echoimpuls wird durch die kontinuierliche Entladung des Integrators wegen der kurzen Entladezeitkonstante erleichtert«

Das Tor und der monostabile Flipflop kann der üblichen Konstruktion sein, so daß weitere Beschreibung sich erübrigt·

Der Integrator und der Speicherkreis werden vorteilhaft durch RC-Kreise gebildet, während die Vergleichsvorrichtung 20 z. B. des in Fig. 2 dargestellten Typs sein kann_e Der dargestellte Kreis ist ein Transistorkreis mit zwei Transistoren T1 und T2 mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand· Die Regelspannung der Folgeeinheit 11 und die Spannung des Speicherkreises 19 werden den Basiselektroden der Transistoren zugeführt und die Ausgangsspannung wird den Kollektorelektroden über zwei Dioden entnommen· Bei verschiedenen Basisspannungen, also bei verschiedenen Spannungen des Speicherkreises und der Folgeeinheit ist der Transistor mit der höheren Basisspannung leitend, während der andere Transistor durch den Spannungsabfall über den gemeinsamen Emitterwiderstand gesperrt wird· Die Ausgangespannung des Kreises wird durch die höhere Kollektorspannung bestimmt, so daß bei verschiedenen Eingangsspannungen diese Spannung gleich, der positiven Speisespannung ist. Im Falle gleicher Eingangsspannungen oder nahezu gleicher Eingängespannungen sind beide Transistoren leitend, wodurch die Ausgangsspan** nung abnimmt· Diese Spannungserniedrigung wird z. B· mittels einer Schwellenwertvorrichtung 22, welche die Ausgangsspannung der Vergleichevorrichtung in eine geeignete Regelspannung für das Tor 21 umwandelt, auf das ÜEor 21 übertragen, das infolgedessen gesperrt wird. ■ —«

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Das beschriebene Unterdrückungsverfahren kann in jeder Radarapparatur für die Übertragung von Impulsen veränderlicher Frequenz durchgeführt werden, wobei zum Steuern eines Orteoszillatore eine Größe gespeichert wird, welche die Frequenz jedes gesonderten Impulses vertritt« Es ist nicht notwendig, die Steuerspannung des Ortsoszillators als Maß für die Frequenz des Eadarimpulses anzuwenden, aber jede diese Frequenz vertretende Größe kann in dem Speicherkreis für weitere Storintervalle gespeichert werden. Die Erfindung kann auch in solchen Systemen durchgeführt werden, fc wo Umschaltung durch Koinzidenz der Abstimmfrequenz und einer Hilfsoszillatorfrequenz erfolgt, welche letztere in geeigneter Weise geändert wird, z„ B. die Ortsoszillatorfrequenz, die im vorliegenden Falle während des Echozeitintervalles auf einem Wert verriegelt wird, der eine gewisse Beziehung mit der Frequenz des ausgeaandten Impulses hat_o

Patentansprüche s

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Claims

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Patentansprüchet

Yj Vorrichtung zur Störungsunterdrückung in einer Eadarapparatur für die Übertragung von Impulsen veränderlicher Frequenz mit einer kontinuierlich abstimmbaren Senderöhre (1), Mitteln (4) zur momentanen Anregung oder Umschaltung der Senderöhre, wobei die Frequenz des ausgesandten Impulses durch die Abstimmung im AnregungsZeitpunkt bestimmt wird, und ferner mit einem Empfänger (9), der während eines bestimmten Zeitintervalle nach dem Aussenden eines Impulses (Echozeitintervall) zum Empfang des Echoimpulses mit der gleichen Frequenz als die des ausgesandten Impulses abge~ \ stimmt wird und während des Echozeitintervalles eine Größe erzeugt wird, welche die Frequenz des ausgesandten Impulses vertritt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gatter (21) in der Videoleitung vorgesehen ist, durch welches das Echo*· signal während derjenigen Intervalle unterdrückt wird, in denen die erwähnte Größe einen bestimmten Wert annimmt, der durch den Zustand einer Speichervorrichtung (19) bestimmt wird und der diese Größe während dieser Intervalle vorher vertritt, während der zeitlich integrierte Wert des Echosignals einen bestimmten Schwellenwert überschreitete

2 ο Vorrichtung nach Anspruch 1 in einer Radar apparatus deren Empfänger, einen Ortsoszillator (10) enthält, der in der Frequenz während des Echozeitintervalles auf einem Wert verriegelt wird, der eine gewisse Beziehung mit der Abstimmfrequenz im Augenblick der Anregung hat und z, B, mit der Abstimmfrequens in diesem Augenblick zusammenfällt und daß weiter ein Videosignal eintreffender Echoimpulse mittels der Ausgangespannung des Orteouzillatore erzeugt wird, welches Videosignal einer Anzeigevorrichtung (15) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte integrierte Wert dee Echosignale durch Integration des Videoeignale in einer Integrationevorrichtung (16) erhalten wird, welche die

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Speichervorrichtung (19) entsperren kann, wenn der durch die Integration entstandene Wert einen bestimmten Pegel erreicht, wodurch in der Speichervorrichtung der vorhandene Wert der erwähnten Größe entsprechend der Frequenz des ausgesandten Impulses gespeichert wird und das Gatter (21) zum Sperren des Echosignals die Übertragung des Videosignals auf die Anzeigevorrichtung (15) während derjenigen weiteren Intervalle verhindert, in denen die erwähnte Größe den im Speicherkreis (19) vorhandenen Wert annimmt.

3β Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Frequenz des ausgesandten Impulses vertretende Größe ™ durch die Steuerspannung des Ortsoszillators (10) gebildet wird und daß die Speichervorrichtung (19) für die Speicherung einer Spannung eingerichtet ist, welche dem Wert der Steuerspannung während derjenigen Intervalle entspricht, in denen der erwähnte integrierte Wert überschritten wird, während das Gatter (21) durch eine Spannungsvergleichsvorrichtung (20) zur Sperrung des Videosignals während derjenigen Intervalle, in denen die Steuerspannung und die Spannung der Speichervorrichtung (19) einander gleich sind, wirksam gemacht wird_e

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