EP0151053B1 - Picture generator for a fire simulator - Google Patents
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- EP0151053B1 EP0151053B1 EP85400008A EP85400008A EP0151053B1 EP 0151053 B1 EP0151053 B1 EP 0151053B1 EP 85400008 A EP85400008 A EP 85400008A EP 85400008 A EP85400008 A EP 85400008A EP 0151053 B1 EP0151053 B1 EP 0151053B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G3/00—Aiming or laying means
- F41G3/26—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
- F41G3/2616—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device
- F41G3/2694—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating a target
Definitions
- the present invention relates to devices which, integrated into a shooting simulator, make it possible to make visible to the shooter images representing a field of sight.
- the device known by the German patent DE-B-1 028 467 uses for this purpose a photographic reproduction projection of a real landscape which allows a projection of fixed view sufficiently wide by displacement in a direction of a transparent landscape reproduction in front of a projection light beam.
- Such a device has the drawback of not being able to present to the shooter a landscape which remains seen from it regardless of the movements which the latter makes the aiming axis undergo while aiming his weapon at the target.
- the present invention overcomes the drawbacks mentioned above through the use of an image generator device of simple and inexpensive design, easy to incorporate into a shooting simulator, of any type.
- the subject of the invention is therefore an image generating device for firing simulator of a weapon having an aiming axis which can be moved by a shooter in a first and a second direction, comprising a reproduction of mobile landscape and means optics for producing a light beam and projecting on a screen of observation by the shooter, a partial landscape image of said transparent reproduction of landscape, characterized in that it comprises first means for controlling the displacement of the reproduction of landscape in response to a displacement of the aiming axis of the weapon in the first direction, so that the fraction of the reproduction projected onto the screen changes in relation to the displacement of the aiming axis of the weapon according to said first direction, second means for selecting a part of the changed fraction of the projected landscape in response to the displacement of the aiming axis of the weapon in the second direction, said part constituting only lad a landscape image visible on the screen, third means comprising a semi-transparent mirror placed in the beam of optical means for superimposing by reflection on the semi-transparent mirror, a synthetic image of at least one target, a
- the support is constituted by a rotary drum and the image is produced by radial projection with respect to the axis of rotation of the drum, the landscape reproduction and its support being transparent. You can either project the finished remote image on a screen associated with the simulator, or produce an image at infinity.
- the second control means it is advantageous to use a mirror for deflecting the light beam ensuring the projection, this mirror being movable for vertically moving the center of the image actually projected, so that only the part selected to compensate the displacements of the line of sight in elevation is made visible to the shooter, which will be the case for example if the rest is outside the projection screen.
- a box 2 There is also shown a screen 3, outside the box 2, on which a landscape image is formed.
- the screen is arranged to be seen by the shooter training on the simulator. For this training, the shooter sets his weapon to aim at a target also appearing on screen 3, included in the landscape or superimposed on it.
- a drum 4 Inside the housing 2, we see a drum 4, rotatably mounted on a vertical axis.
- a servo motor 6 makes it possible to drive this drum in rotation about its axis 5, under the control of signals coming from an electronic computer associated with the simulator. This servo motor constitutes the piloting servo motor for field compensation.
- the drum 4 constitutes a support for a landscape slide reproduction 7, mounted circularly all around the drum.
- This reproduction therefore covers a field of 360 degrees in the particular case considered.
- This reproduction is exploited by a transparency projection system which is illustrated in the figure by a projection lamp 8, a spherical mirror 9, and an optical condenser 10.
- the light beam is taken up in the axis of the drum 4 by two mirrors 12 and 13 to be returned to the translucent screen 3 through a lens 14 which is part of the projection system.
- the example described assumes a finite distance projection on the screen 3.
- the projection could be carried out in a parallel beam in order to be viewed by the optical system of a telescopic sight used by the shooter.
- the landscape image thus formed on the screen 3 can be combined, at the projection level, with a system generating a target image which is superimposed on the landscape. It is for such a case that there is illustrated in FIG. 1 in dashed lines, a tube 15 generating a synthetic target which returns the image of this target through the objective 14, for a fixed mirror 16 and a semi-transparent mirror 17, interposed between the mirror 13 and the objective 14 on the path of the projection beam of the landscape image.
- the projection system uses only a fraction of the landscape reproduction 7, in an immaterial window which is delimited by the light beam.
- This fraction is that which, according to the orientation given to the drum around its axis, is facing the condenser 10, in the same radial direction with respect to the drum as the screen 3. It is therefore understood that by rotation of the drum 4 select this fraction on any area of the reproduction 7. It is therefore, on this reproduction, a horizontal displacement, in one direction or the other, of the fraction from which the landscape image projected on the screen.
- the mirror 12 On the path of the light beam, the mirror 12 is fixed, but the mirror 13 is on the contrary movable about a horizontal axis 18. Its rotation is controlled by a servo-motor 19 which receives control signals from the electronic computer associated with the simulator. This servo motor controls the compensation on site. It is understood, in fact, that it makes it possible to move, vertically, the center of the image part projected in the frame of the screen 3. The part being outside this screen will not be seen by the shooter. The height of the image fraction selected on the drum is sufficient so that the part then selected vertically, by means of the rotation of the mirror 13, can be moved relative to the screen over a distance corresponding, for example, to 30 degrees of travel on site.
- signals translating the displacements of the aiming axis of the weapon, in deposit as in elevation are, in fact, used in the simulation itself, by the calculator of the simulator, to determine the characteristics of the shot and evaluate the quality of the aiming by comparison with a score estimated to be correct.
- these signals developed from weapon movement sensors, are also used at the level of the generation of the landscape image to control the servomotors 6 and 19.
- the displacements of the selected image on reproduction 7, for projection on the screen 3, the movements detected by the weapon are controlled in the opposite direction so as to compensate for the displacements in bearing by controlling the rotation of the servo-motor drum 6 and to compensate for the displacements in elevation by controlling the movements of the mirror 13 (servo-motor 19).
- FIGS. 2, 3 and 4 a simulator for shooting training by means of a gun on a turret is shown.
- the sight 21 is a real sight of the weapon.
- it is a modified firing scope 22 integrating a system for generating synthetic targets, projectiles and fictitious impacts.
- a computer 23 which handles the processing of the information signals and the processing of the control signals. This is why it appears connected on the one hand to a control desk 26, on the other hand to sensors 24 and 25 which detect the displacements of the aiming axis given to the weapon, respectively in bearing and in site. It is also connected to the landscape image generator 1 as described above.
- the landscape image generator is represented at 1, in front an optical unit 2 which is of conventional design and connected separately to the computer 23.
- the simulator thus illustrated, can operate either for outdoor training, only the optical unit 2 then being operated, or also for indoor training when the landscape image generator 1 is used.
- the same landscape image generator 1 is arranged, in the variant of FIG. 3, directly in front of the viewfinder 22, without an intermediate optical unit. It is assumed in this case that, for an outside drive without using generator 1, the landscape will be produced by simulation in the scope of the weapon under the control of the computer 23.
- FIG. 4 illustrates the case where the landscape generator 27, placed in front of the real sight 21 of the weapon, allows both the generation of the landscape image and the superimposition of synthetic images for the targets, the projectiles and / or impacts.
- the landscape image generator corresponds, in this case, to the variant which has been described in connection with FIG. 1.
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Abstract
Description
La présente invention concerne les dispositifs qui, intégrés à un simulateur de tir, permettent de faire apparaître à la vue du tireurdes images figurant un champ de visée.The present invention relates to devices which, integrated into a shooting simulator, make it possible to make visible to the shooter images representing a field of sight.
Il n'est pas nouveau d'inclure des dispositifs générateurs d'images dans un simulateur de tir. Mais les dispositifs connus pêchent par de nombreux défauts auxquels on n'a pas encore su trouver de palliatifs satisfaisants. Le problème concerne essentiellement la figuration d'un paysage sur lequel le tireur oriente l'arme du simulateur pour pointer son axe de visée par rapport à une cible apparaissant sur ce paysage. En effet, il est usuel de chercher à constituer le paysage vu par le tireur par des images produites au sein même du simulateur ou par des images projetées séparément à la vue du tireur, de manière à permettre notamment un entraînement en salle sur des images simulant un paysage réel. Ainsi le dispositif connu par le brevet allemand DE-B-1 028 467 utilise dans ce but une projection de reproduction photographique d'un paysage réel qui permet une projection de vue fixe suffisamment étendue par déplacement selon une direction d'une reproduction de paysage transparente devant un faisceau lumineux de projection. Un tel dispositif présente l'inconvénient de ne pouvoir présenter au tireur un paysage qui reste vu de celui-ci quels que soient les déplacements que ce dernier fait subir à l'axe de visée en pointant son arme sur la cible. Les autres dispositifs tels que le brevet français FR-A-1 054 244 font appel à une visualisation d'images produites à partir d'un signal vidéo, par télévision, l'image elle-même étant souvent entièrement synthétisée par un calculateur, ils exigent des installations électroniques fort complexes, dont l'investissement est rarement justifié, et ceci d'autant qu'aux dérives d'images qui rendent impossibles les réglages de tir précis, il s'ajoute que les images synthétiques manquent beaucoup de réalisme.It is not new to include image generating devices in a shooting simulator. However, the known devices are prone to numerous shortcomings for which we have not yet been able to find satisfactory remedies. The problem essentially concerns the figuration of a landscape on which the shooter directs the weapon of the simulator to point his line of sight relative to a target appearing on this landscape. Indeed, it is usual to seek to constitute the landscape seen by the shooter by images produced within the simulator itself or by images projected separately at the sight of the shooter, so as to allow in particular an indoor training on simulating images a real landscape. Thus the device known by the German patent DE-B-1 028 467 uses for this purpose a photographic reproduction projection of a real landscape which allows a projection of fixed view sufficiently wide by displacement in a direction of a transparent landscape reproduction in front of a projection light beam. Such a device has the drawback of not being able to present to the shooter a landscape which remains seen from it regardless of the movements which the latter makes the aiming axis undergo while aiming his weapon at the target. Other devices such as French patent FR-A-1 054 244 use visualization of images produced from a video signal, by television, the image itself is often entirely synthesized by a computer, they require very complex electronic installations, the investment of which is rarely justified, and this all the more so as with drifting images which make precise shooting settings impossible, it is added that synthetic images lack a lot of realism.
La présente invention s'affranchit des inconvénients rappelés ci-dessus grâce à l'emploi d'un dispositif générateur d'images de conception simple et peu coûteuse, facile à incorporer dans un simulateur de tir, de quelque type qu'il soit.The present invention overcomes the drawbacks mentioned above through the use of an image generator device of simple and inexpensive design, easy to incorporate into a shooting simulator, of any type.
L'invention a ainsi pour objet un dispositif générateur d'image pour simulateur de tir d'une arme ayant un axe de visée qui peut être déplacé par un tireur dans une première et une seconde direction, comprenant une reproduction de paysage mobile et des moyens optiques pour produire un faisceau lumineux et projeter sur un écran d'observation par le tireur, une image de paysage partielle de ladite reproduction transparente de paysage, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de commande du déplacement de la reproduction de paysage en réponse à un déplacement de l'axe de visée de l'arme selon la première direction, de façon que la fraction de la reproduction projetée vers l'écran change en relation avec le déplacement de l'axe de visée de l'arme selon ladite première direction, des seconds moyens de sélection d'une partie de la fraction changée de paysage projetée en réponse au déplacement de l'axe de visée de l'arme selon seconde direction, ladite partie constituant seule ladite image de paysage visible sur l'écran, des troisièmes moyens comprenant un miroir semi-transparent placé dans le faisceau des moyens optiques pour superposer par réflexion sur le miroir semi-transparent, une image synthétique d'au moins une cible, un projectile et/ou un impact, avec ladite image de paysage visible sur l'écran par projection à travers le miroir semi-transparent.The subject of the invention is therefore an image generating device for firing simulator of a weapon having an aiming axis which can be moved by a shooter in a first and a second direction, comprising a reproduction of mobile landscape and means optics for producing a light beam and projecting on a screen of observation by the shooter, a partial landscape image of said transparent reproduction of landscape, characterized in that it comprises first means for controlling the displacement of the reproduction of landscape in response to a displacement of the aiming axis of the weapon in the first direction, so that the fraction of the reproduction projected onto the screen changes in relation to the displacement of the aiming axis of the weapon according to said first direction, second means for selecting a part of the changed fraction of the projected landscape in response to the displacement of the aiming axis of the weapon in the second direction, said part constituting only lad a landscape image visible on the screen, third means comprising a semi-transparent mirror placed in the beam of optical means for superimposing by reflection on the semi-transparent mirror, a synthetic image of at least one target, a projectile and / or an impact, with said landscape image visible on the screen by projection through the semi-transparent mirror.
On observera que l'essentiel est de pouvoir réaliser une sélection de ladite partie ou de ladite fraction par déplacement relatif par rapport à la reproduction de paysage complète et que la première direction et la seconde direction correspondent avantageusement aux déplacements de l'axe de visée en gisement et en site respectivement.It will be observed that the main thing is to be able to make a selection of said part or of said fraction by relative displacement with respect to the reproduction of the complete landscape and that the first direction and the second direction advantageously correspond to the displacements of the line of sight in deposit and site respectively.
Pour la compensation en gisement, il est apparu particulièrement efficace à l'égard des buts que s'est donnés l'invention, de monter la reproduction de paysage sur un support mobile dans la direction correspondante, donc horizontalement, par translation rectiligne, ou par rotation autour d'un axe vertical, et d'éclairer seulement une fraction de cette reproduction se trouvant dans une fenêtre fixe pour produire l'image apparaissant à la vue du tireur sur l'écran. Dans un exemple, particulièrement simple dans sa réalisation pratique, le support est constitué par un tambour rotatif et l'image est produite par projection radiale par rapport à l'axe de rotation du tambour, la reproduction de paysage et son support etant transparents. On peut soit projeter l'image à distance finie sur un écran associé au simulateur, soit produire une image à l'infini.For the compensation in deposit, it appeared particularly effective with regard to the goals which the invention gave itself, to mount the reproduction of landscape on a mobile support in the corresponding direction, therefore horizontally, by rectilinear translation, or by rotation around a vertical axis, and to illuminate only a fraction of this reproduction being in a fixed window to produce the image appearing at the sight of the shooter on the screen. In one example, particularly simple in its practical implementation, the support is constituted by a rotary drum and the image is produced by radial projection with respect to the axis of rotation of the drum, the landscape reproduction and its support being transparent. You can either project the finished remote image on a screen associated with the simulator, or produce an image at infinity.
En ce qui concerne les seconds moyens de pilotage, on peut avantageusement utiliser un miroir de renvoi du faisceau lumineux assurant la projection, ce miroir étant mobile pour déplacer verticalement le centre de l'image effectivement projetée, de sorte que seule la partie sélectionnée pour compenser les déplacements de l'axe de visée en site soit rendue visible du tireur, ce qui sera le cas par exemple si le reste se trouve en dehors de l'écran de projection.As regards the second control means, it is advantageous to use a mirror for deflecting the light beam ensuring the projection, this mirror being movable for vertically moving the center of the image actually projected, so that only the part selected to compensate the displacements of the line of sight in elevation is made visible to the shooter, which will be the case for example if the rest is outside the projection screen.
On décrira maintenant plus en détail des formes de réalisation particulières de l'invention qui en feront mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, etant entendu, toutefois, que ces formes de réalisation sont choisies à titre d'exemples et qu'elles ne sont nullement limitatives. La description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels:
- - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'un générateur d'images pour simulateur selon l'invention, dans deux de ses variantes,
- - les figures 2, 3 et 4 illustrent l'utilisation de ce générateur d'images dans un simulateur de tir selon trois variantes différentes.
- FIG. 1 schematically represents an embodiment of an image generator for a simulator according to the invention, in two of its variants,
- - Figures 2, 3 and 4 illustrate the use of this image generator in a shooting simulator according to three different variants.
On décrira d'abord, en se référant à la figure 1, les éléments mécaniques et optiques du générateur d'images. Ces éléments sont protégés dans un boîtier 2. On a aussi représenté un écran 3, extérieur au boîtier 2, sur lequel est formée une image de paysage. L'écran est disposé pour être vu par le tireur s'entraînant sur le simulateur. Pour cet entraînement, le tireur règle son arme pour viser une cible apparaissant également sur l'écran 3, incluse dans le paysage ou superposée à celui-ci. A l'intérieur du boîtier 2, on voit un tambour 4, monté rotatif sur un axe vertical. Un servo-moteur 6 permet d'entraîner ce tambour en rotation autour de son axe 5, sous la commande de signaux provenant d'un calculateur électronique associé au simulateur. Ce servo-moteur constitue le servo-moteur de pilotage pour la compensation en gisement.Firstly, with reference to FIG. 1, the mechanical and optical elements of the image generator will be described. These elements are protected in a
Le tambour 4 constitue un support pour une reproduction diapositive de paysage 7, montée circulairement tout autour du tambour. Cette reproduction couvre donc un champ de 360 degrés dans le cas particulier considéré. Cette reproduction est exploitée par un système de projection par transparence qui est illustré sur la figure par une lampe de projection 8, un miroir sphérique 9, et un condenseur optique 10. Le faisceau lumineux est repris dans l'axe du tambour 4 par deux miroirs 12 et 13 pour être renvoyé vers l'écran translucide 3 en passant par un objectif 14 qui fait partie du système de projection.The drum 4 constitutes a support for a landscape slide reproduction 7, mounted circularly all around the drum. This reproduction therefore covers a field of 360 degrees in the particular case considered. This reproduction is exploited by a transparency projection system which is illustrated in the figure by a
L'exemple décrit suppose une projection à distance finie sur l'écran 3. En variante, la projection pourrait s'effectuer en faisceau parallèle pour être visualisée par le système optique d'une lunette de visée utilisée par le tireur. Par ailleurs, l'image de paysage ainsi formée sur l'écran 3 peut être combinée, au niveau de la projection, avec un système générateur d'une image de cible venant en superposition sur le paysage. C'est pour un tel cas que l'on a illustré sur la figure 1 en traits mixtes, un tube 15 générateur d'une cible synthétique qui renvoie l'image de cette cible à travers l'objectif 14, pour un miroir fixe 16 et un miroir semi-transparent 17, interposé entre le miroir 13 et l'objectif 14 sur le trajet du faisceau de projection de l'image de paysage.The example described assumes a finite distance projection on the
Le système de projection exploite une fraction seulement de la reproduction de paysage 7, dans une fenêtre immatérielle qui est délimitée par le faisceau lumineux. Cette fraction est celle qui, suivant l'orientation donnée au tambour autour de son axe, se trouve face au condenseur 10, sur la même direction radiale par raport au tambour que l'écran 3. On comprend donc que par rotation du tambour 4 on sélectionne cette fraction sur n'importe quelle zone de la reproduction 7. Il s'agit donc, sur cette reproduction, d'un déplacement horizontal, dans un sens ou dans l'autre, de la fraction à partir de laquelle est formée l'image de paysage projetée sur l'écran.The projection system uses only a fraction of the landscape reproduction 7, in an immaterial window which is delimited by the light beam. This fraction is that which, according to the orientation given to the drum around its axis, is facing the
Sur le trajet du faisceau lumineux, le miroir 12 est fixe, mais le miroir 13 est au contraire mobile autour d'un axe horizontal 18. Sa rotation est commandée par un servo-moteur 19 qui reçoit des signaux de commande du calculateur électronique associé au simulateur. Ce servo-moteur assure le pilotage de la compensation en site. On comprend, en effet, qu'il permet de déplacer, verticalement, le centre de la partie d'image projetée dans le cadre de l'écran 3. La partie se trouvant en dehors de cet écran ne sera pas vue par le tireur. La hauteur de la fraction d'image sélectionnée sur le tambour est suffisante pour que la partie sélectionnée ensuite verticalement, au moyen de la rotation du miroir 13, puisse être déplacée par rapport à l'écran sur, une distance correspondant, par exemple, à 30 degrés de débattement en site.On the path of the light beam, the
Au niveau du simulateur, on dispose, de manière classique, de signaux traduisant les déplacements de l'axe de visée de l'arme, en gisement comme en site. Ces signaux sont, en effet, utilisés dans la simulation elle-même, par le calculateur du simulateur, pour déterminer les caractéristiques du tir et évaluer la qualité de la visée par comparaison à un pointage estimé correct. Conformément à l'invention, ces signaux élaborés, à partir de capteurs de mouvements de l'arme, sont également utilisés au niveau de la génération de l'image de paysage pour commander les servomoteurs 6 et 19. Les déplacements de l'image sélectionnée sur la reproduction 7, pour projection sur l'écran 3, sont commandés en sens inverse des déplacements détectés par l'arme de manière à compenser les déplacements en gisement par la commande de la rotation du tambour servo-moteur 6 et à compenser les déplacements en site par la commande des mouvements du miroir 13 (servo-moteur 19).At the simulator, there are, in a conventional manner, signals translating the displacements of the aiming axis of the weapon, in deposit as in elevation. These signals are, in fact, used in the simulation itself, by the calculator of the simulator, to determine the characteristics of the shot and evaluate the quality of the aiming by comparison with a score estimated to be correct. In accordance with the invention, these signals, developed from weapon movement sensors, are also used at the level of the generation of the landscape image to control the
La même compensation serait obtenue, de manière équivalente, en remplaçant le tambour rotatif par un support rectiligne pouvant être déplacé en translation sur lui-même dans un sens et dans l'autre, support qui peut être également éclairé par transparence avec renvoi sur un miroir orientable disposé dans l'axe médian de ses déplacements.The same compensation would be obtained, in an equivalent manner, by replacing the rotary drum by a rectilinear support which can be moved in translation on itself in one direction and in the other, support which can also be illuminated by transparency with reference to a mirror. orientable arranged in the median axis of its displacements.
Sur les figures 2, 3 et 4, on a représenté un simulateur d'entraînement au tir au moyen d'une arme sur tourelle. Dans le cas des figures 2 et 3, le viseur 21 est un viseur réel de l'arme. Dans le cas de la figure 3, il s'agit d'une lunette de tir modifiée 22 intégrant un système de génération de cibles synthétiques, de projectiles et d'impacts fictifs. Dans les trois cas, on voit sur les figures un calculateur 23 qui assure le traitement des signaux d'information et l'élaboration des signaux de commande. C'est pourquoi, il apparaît relié d'une part à un pupitre de commande 26, d'autre part à des capteurs 24 et 25 qui détectent les déplacements de l'axe de visée donnés à l'arme, respectivement en gisement et en site. Il est également relié au générateur d'images de paysage 1 tel que décrit précédemment.In FIGS. 2, 3 and 4, a simulator for shooting training by means of a gun on a turret is shown. In the case of FIGS. 2 and 3, the
Dans le cas de la figure 2, le générateur d'images de paysage est représenté en 1, devant un bloc optique 2 qui est de conception classique et relié séparément au calculateur 23. Le simulateur, ainsi illustré, peut fonctionner soit pour un entraînement à l'extérieur, seul le bloc optique 2 étant alors exploité, soit également pour un entraînement en salle lorsque le générateur d'images de paysage 1 est utilisé.In the case of Figure 2, the landscape image generator is represented at 1, in front an
Le même générateur d'images de paysage 1 est disposé, dans la variante de la figure 3, directement devant le viseur 22, sans bloc optique intermédiaire. On suppose dans ce cas que, pour un entraînement à l'extérieur sans emploi du générateur 1, le paysage sera produit par simulation dans la lunette de l'arme sous la commande du calculateur 23.The same landscape image generator 1 is arranged, in the variant of FIG. 3, directly in front of the
Enfin, la figure 4 illustre le cas où le générateur de paysage 27, disposé devant le viseur réel 21 de l'arme, permet à la fois la génération de l'image de paysage et la superposition d'images synthétiques pour les cibles, les projectiles et/ou les impacts. Le générateur d'images de paysage correspond, dans ce cas, à la variante qui a été décrite à propos de la figure 1.Finally, FIG. 4 illustrates the case where the
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