JPS6097288A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
- Publication number
- JPS6097288A JPS6097288A JP20509883A JP20509883A JPS6097288A JP S6097288 A JPS6097288 A JP S6097288A JP 20509883 A JP20509883 A JP 20509883A JP 20509883 A JP20509883 A JP 20509883A JP S6097288 A JPS6097288 A JP S6097288A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- fiber
- optical
- objective lens
- measured
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、反射体としての被測定体の離間距離を測定す
る元ファイバーによる距離測定装置に係り、この距離測
定装置における遅延補正装置に関する。
る元ファイバーによる距離測定装置に係り、この距離測
定装置における遅延補正装置に関する。
既に提案されているこの種の元ファイバーによる距離測
定装置は、例えば、ダムの水位や石油り/りの液位等の
測定に使用されている。
定装置は、例えば、ダムの水位や石油り/りの液位等の
測定に使用されている。
即ち、上記ダムの水位や液位の測定手段として使用され
るこの種の光ファイ・ぐ−による距離測定装置は、第1
図に示されるように、例えば、レーザー元による光源1
の光を・ぞシス発振器2で適当な周波数の・ξシス信号
に変調し、このパルス発振器2からの・ぞシス信号をハ
ーフミラ−(半透鏡〕3a による光分岐装置3を介し
て二方向に分光し、この光分岐装置3の上記ハーフミラ
−3a で反射した反射光を受光器4へ送信し、この受
光器4で受光した変調波による・ぞシス信号を電気信号
に変換して位相比較器5に送信し、他方、上記光分岐装
置3の上記ハーフミラ−3aを透過したパルス信号な送
り元ファイバー6を通して対物し/ズ7ニ伝送し、この
対物し/ズ7による平行光をコーナーミラーによる被測
定体8に入射し、この被測定体8からの反射光を、再び
、上記対物し/ズ7を通して戻り元ファイバー9へ伝送
し、この戻り元ファイバー9を伝送される・ぐシス信号
を他の受光器!Oで受光し、この受光器10の/eルシ
ス号を電気信号に変換して上記位相比較器5へ送信し、
この位相比較器5によって上記ハーフミラ−3aかもの
・ぐシス信号と上記被測定体8かもの・ξシス信号とを
比較測定することにより、上記対物レンズ7から被測定
物8−!での長さく光路長)な測定するようになってい
る。
るこの種の光ファイ・ぐ−による距離測定装置は、第1
図に示されるように、例えば、レーザー元による光源1
の光を・ぞシス発振器2で適当な周波数の・ξシス信号
に変調し、このパルス発振器2からの・ぞシス信号をハ
ーフミラ−(半透鏡〕3a による光分岐装置3を介し
て二方向に分光し、この光分岐装置3の上記ハーフミラ
−3a で反射した反射光を受光器4へ送信し、この受
光器4で受光した変調波による・ぞシス信号を電気信号
に変換して位相比較器5に送信し、他方、上記光分岐装
置3の上記ハーフミラ−3aを透過したパルス信号な送
り元ファイバー6を通して対物し/ズ7ニ伝送し、この
対物し/ズ7による平行光をコーナーミラーによる被測
定体8に入射し、この被測定体8からの反射光を、再び
、上記対物し/ズ7を通して戻り元ファイバー9へ伝送
し、この戻り元ファイバー9を伝送される・ぐシス信号
を他の受光器!Oで受光し、この受光器10の/eルシ
ス号を電気信号に変換して上記位相比較器5へ送信し、
この位相比較器5によって上記ハーフミラ−3aかもの
・ぐシス信号と上記被測定体8かもの・ξシス信号とを
比較測定することにより、上記対物レンズ7から被測定
物8−!での長さく光路長)な測定するようになってい
る。
特に、上述した元ファイ・々−による距離測定装置は、
可撓性の元ファイバーを使用している関係上、上記対物
レンズ7の位置を自由に移動して被測定物8までの距離
を測定し得るようになっている。
可撓性の元ファイバーを使用している関係上、上記対物
レンズ7の位置を自由に移動して被測定物8までの距離
を測定し得るようになっている。
しかしながら、上述した元ファイノ々−による距離測定
装置は、対物レンズ7を自由に移動して配置できるけれ
ども、上記光分岐装置3と対物レンズ7との間に配線さ
れる送り元ファイバー6と戻り元ファイバー9との長さ
が同じでない関係上、上記両光ファイバー6と9の長さ
馨、予め、上記位相比較器5iC記憶しておき、上記両
光ファイノ々−6と9とによる遅延を補正して、実測距
離を算出しなければならず、しかも、予め、正確に上記
両光ファイバー6.9の長さを実測しておかなければな
らない等の難点がある。
装置は、対物レンズ7を自由に移動して配置できるけれ
ども、上記光分岐装置3と対物レンズ7との間に配線さ
れる送り元ファイバー6と戻り元ファイバー9との長さ
が同じでない関係上、上記両光ファイバー6と9の長さ
馨、予め、上記位相比較器5iC記憶しておき、上記両
光ファイノ々−6と9とによる遅延を補正して、実測距
離を算出しなければならず、しかも、予め、正確に上記
両光ファイバー6.9の長さを実測しておかなければな
らない等の難点がある。
本発明は、上述した難点を解消するために、対物レンズ
に近接して光分岐装置を配設し、この光分岐装置から受
光器に接続される分岐元ファイバーと上記光分岐装置か
ら他の受光器に接続される戻り元ファイバーとの長さを
同じにして、上記両光ファイバーの長さの差による伝送
の遅延による誤差を解消し、上記対物レンズから被測定
体までの離間距離を正確に測定し得るようにしたことな
目的とする距離測定装置を提供するものである。
に近接して光分岐装置を配設し、この光分岐装置から受
光器に接続される分岐元ファイバーと上記光分岐装置か
ら他の受光器に接続される戻り元ファイバーとの長さを
同じにして、上記両光ファイバーの長さの差による伝送
の遅延による誤差を解消し、上記対物レンズから被測定
体までの離間距離を正確に測定し得るようにしたことな
目的とする距離測定装置を提供するものである。
本発明は、光源からの光を、eシス信号に変調する/ξ
ルシスJM器の光路上に主光ファイバーの一端に光分岐
装置を設け、この光分岐装置に分岐元ファイバーを介し
て受光器を接続し、この受光器に位相比較器を連結し、
他方、上記光分岐装置に対物レンズを付設し、この対物
し/ズに被測定体からの反射光を伝送し、しかも上記分
岐元ファイバーと同じ長さの戻り元ファイバーを介して
他の受光器に受光するようにし、この受光器に上記位相
比較器を連結して構成したものである。
ルシスJM器の光路上に主光ファイバーの一端に光分岐
装置を設け、この光分岐装置に分岐元ファイバーを介し
て受光器を接続し、この受光器に位相比較器を連結し、
他方、上記光分岐装置に対物レンズを付設し、この対物
し/ズに被測定体からの反射光を伝送し、しかも上記分
岐元ファイバーと同じ長さの戻り元ファイバーを介して
他の受光器に受光するようにし、この受光器に上記位相
比較器を連結して構成したものである。
以下、本発明を図示の一実施例について説明する。
なお、本発明は、上述した具体例と同一構成部材には、
同じ符号を附して説明する。
同じ符号を附して説明する。
第2図において、符号1は、例えば、レーザー元による
光源であって、この光源1からの元は1、zルス発振器
2へ伝送されて、こ〜で、適当な周波数の・ぞシス信号
に変調されるようになっている。
光源であって、この光源1からの元は1、zルス発振器
2へ伝送されて、こ〜で、適当な周波数の・ぞシス信号
に変調されるようになっている。
又、この・ξシス発振器2の光路上には、主光ファイバ
ー11が配設されており、この主光ファイバー11の一
端部には、例えば、元カプラーによる光分岐装置12が
設けられている。さらに、この光分岐装置12には上記
主光ファイ・々−11から分岐したきわめて短かいリレ
ー元ファイノ々−13と分岐元ファイバー14が区分し
て設けられており、この分岐元ファイバー14の一端部
は、例えば受光累子のような受光器4に接続されている
。さらに又、この受光器4には、この受光器4で電気信
号に変換された変調波の位相を比較する位相比較器5が
連結されている。
ー11が配設されており、この主光ファイバー11の一
端部には、例えば、元カプラーによる光分岐装置12が
設けられている。さらに、この光分岐装置12には上記
主光ファイ・々−11から分岐したきわめて短かいリレ
ー元ファイノ々−13と分岐元ファイバー14が区分し
て設けられており、この分岐元ファイバー14の一端部
は、例えば受光累子のような受光器4に接続されている
。さらに又、この受光器4には、この受光器4で電気信
号に変換された変調波の位相を比較する位相比較器5が
連結されている。
他方、上記光分岐装置12には、対物し/ズ7が、上記
リレー元ファイバー13を介して接続されており、この
対物し/ズ7は、上記光分岐装置12に接続したリレー
元ファイバー13からの出力光を平行光にして出射する
ようになってV)る。さらに、この対物レンズ7の前方
には、距離測定の相手方となるミラーコーナーによる被
測定体(被測定物)8が配設されており、この被測定体
8からの反射光は上記対物レンズ7に再び入射し得るよ
うになっている。さらに又、この対物し/ズ7には、上
記分岐元ファイバー14と同じ長さの戻り元ファイバー
15が上記被測定体8からの反射光を受光して伝送し得
るようにして配設されており、この戻り元ファイノ々−
15の一端部には、例えば、受光素子による他の受光器
10が設けられている。又、この受光器10には、上記
位相比較器5が連結されており、上記受光器10は、上
記対物レンズ7と被測定体8とを往復した光(/ξルシ
ス号)を電気信号に変換し、この電気信号に変換された
変調波は、上記位相比較器5へ送信されるようになって
いる。
リレー元ファイバー13を介して接続されており、この
対物し/ズ7は、上記光分岐装置12に接続したリレー
元ファイバー13からの出力光を平行光にして出射する
ようになってV)る。さらに、この対物レンズ7の前方
には、距離測定の相手方となるミラーコーナーによる被
測定体(被測定物)8が配設されており、この被測定体
8からの反射光は上記対物レンズ7に再び入射し得るよ
うになっている。さらに又、この対物し/ズ7には、上
記分岐元ファイバー14と同じ長さの戻り元ファイバー
15が上記被測定体8からの反射光を受光して伝送し得
るようにして配設されており、この戻り元ファイノ々−
15の一端部には、例えば、受光素子による他の受光器
10が設けられている。又、この受光器10には、上記
位相比較器5が連結されており、上記受光器10は、上
記対物レンズ7と被測定体8とを往復した光(/ξルシ
ス号)を電気信号に変換し、この電気信号に変換された
変調波は、上記位相比較器5へ送信されるようになって
いる。
なお、上記主光ファイA −11、分岐元ファイ/々−
14及び上記戻り元ファイA−15は、一本の元ケーブ
ル16によって構成されている。
14及び上記戻り元ファイA−15は、一本の元ケーブ
ル16によって構成されている。
従って、上記光源1からの元は、・ぞシス発振器2へ伝
送されて、こ〜で、Aシス信号に変調される。そして、
このパルス発振器20ノクルス信号は、主光ファイバー
11内を通して上記光分岐装置12へ伝送され、この光
分岐装置12は、上記Aシス信号な二方向に分岐し、こ
又で分岐した一方のノRシス信号は、分岐元ファイバー
14を通して受光器4へ伝送され、この受光器4は、受
光した・ぐシス信号を電気信号に変換して上記位相比較
器5へ送信するようになっている。
送されて、こ〜で、Aシス信号に変調される。そして、
このパルス発振器20ノクルス信号は、主光ファイバー
11内を通して上記光分岐装置12へ伝送され、この光
分岐装置12は、上記Aシス信号な二方向に分岐し、こ
又で分岐した一方のノRシス信号は、分岐元ファイバー
14を通して受光器4へ伝送され、この受光器4は、受
光した・ぐシス信号を電気信号に変換して上記位相比較
器5へ送信するようになっている。
一方、上記光分岐装置12で分岐した他方の/eルシス
号は、リレー元ファイバー13を介して対物レンズ7に
伝送され、この対物し/ズ7による平行を上記コーナー
ミラーによる被測定体8に入射し、この被測定体8から
の反射光は、再び、上記対物し/ズ7を通して上記戻り
元ファイバー15へ伝送される。しかして、この戻り元
ファイバー15に伝送される・ぞシス信号は、他の受光
器10によって受光される。さらに、この受光器IOは
受光したieルシス号を電気信号に変換して上記位相比
較器5へ送信される。
号は、リレー元ファイバー13を介して対物レンズ7に
伝送され、この対物し/ズ7による平行を上記コーナー
ミラーによる被測定体8に入射し、この被測定体8から
の反射光は、再び、上記対物し/ズ7を通して上記戻り
元ファイバー15へ伝送される。しかして、この戻り元
ファイバー15に伝送される・ぞシス信号は、他の受光
器10によって受光される。さらに、この受光器IOは
受光したieルシス号を電気信号に変換して上記位相比
較器5へ送信される。
このようにして上記位相比較器5に受信された上記両受
光器4とIOからの両電気信号は、比較測定され、これ
によって、上記対物し/ズ7から被測定物8までの離間
距離を測定するようになっている。
光器4とIOからの両電気信号は、比較測定され、これ
によって、上記対物し/ズ7から被測定物8までの離間
距離を測定するようになっている。
次に、本発明を計算式によって説明する。
上記主光ファイバー11の長さをtとし、上記分岐元フ
ァイバー14と上記戻り元ファイノ々−15の長さを同
じ長さのt′とし、さらに、上記対物レンズ7と被測定
物8との離間距離をSとし、光速をCとする。
ァイバー14と上記戻り元ファイノ々−15の長さを同
じ長さのt′とし、さらに、上記対物レンズ7と被測定
物8との離間距離をSとし、光速をCとする。
しかりて、上記光源工な出射した変調波が、前述したよ
うに、上記両光ファイバー14 、15を通して両受光
器4と10に到達するまでの位相差をめる。
うに、上記両光ファイバー14 、15を通して両受光
器4と10に到達するまでの位相差をめる。
なお、こ〜で使用される各元ファイバーは、グレーデッ
ドイノデックスフアイバーであって、光源1は、例えば
レーザー、LED(発光ダイオード)若しくはLDであ
り、その発振波長に対して元ファイバーのモード分散は
、最小に押えられており、約2〜3GTTZ−kmの6
dB帯域が確保されているものとする。
ドイノデックスフアイバーであって、光源1は、例えば
レーザー、LED(発光ダイオード)若しくはLDであ
り、その発振波長に対して元ファイバーのモード分散は
、最小に押えられており、約2〜3GTTZ−kmの6
dB帯域が確保されているものとする。
上記両光ファイバー11 、14 、15内での光路長
をt、t’に対し、これをL 、 L’と考えると、上
記受光器10に入射する元の変調波の位相θ1゜は、 L 28 T、’ θ1o−2πf−+2πf−+2πfi となる。
をt、t’に対し、これをL 、 L’と考えると、上
記受光器10に入射する元の変調波の位相θ1゜は、 L 28 T、’ θ1o−2πf−+2πf−+2πfi となる。
C
但し、f:周波数
同様に、上記受光器4に入射する光の変調波の位相θ4
は。
は。
L L’
04=2πf E+2πfて
両者の位相を減算して比較すると、
θ −θ−2πf亜
04−C
対物レンズ7と被測定体8の距離SIC起因する遅延分
が、上記位相比較器5で算出される。
が、上記位相比較器5で算出される。
このようにして本発明は、対物レンズ7と受光器[0と
の間に、分岐元ファイノz −14と同じ長さの戻り元
ファイバー15乞設け、上記両受光器4と10とで受光
した遅延位相を上記位相比較器5によつて演算して、上
記対物レンズ7と被測定体8との離間距離を測定するこ
とができる。
の間に、分岐元ファイノz −14と同じ長さの戻り元
ファイバー15乞設け、上記両受光器4と10とで受光
した遅延位相を上記位相比較器5によつて演算して、上
記対物レンズ7と被測定体8との離間距離を測定するこ
とができる。
因に、本発明は、ノぐシス変調器2による光源の変調手
段や位相比較器5を使用した具体例について説明したけ
れども、本発明の要旨を変更しない範囲内で、例えば、
光波距離計を使用するように設計変更することは自由で
ある。又、上記被測定体8は、例えば、コーナーミラー
を使用したものについて説明したけれども、通常の被写
体であっても差支えないこと勿論である。
段や位相比較器5を使用した具体例について説明したけ
れども、本発明の要旨を変更しない範囲内で、例えば、
光波距離計を使用するように設計変更することは自由で
ある。又、上記被測定体8は、例えば、コーナーミラー
を使用したものについて説明したけれども、通常の被写
体であっても差支えないこと勿論である。
以上述べたように本発明によれば1光源1からの元をパ
ルス信号に変調する・ぞシス発振器2の光路上に主光フ
ァイバー11を配設し、この主光ファイバー【工の一端
部に光分岐装置12を設け、この光分岐装置12に分岐
元ファイノ々−14を介して受光器4を接続し、この受
光器4に位相比較器5を連結し、他方、上記光分岐装置
4に対物レンズ7を付設し、この対物し/ズ7Vc被測
定体8からの反射光を伝送し、しかも、上記分岐元ファ
イバー14と同じ長さの戻り元ファイノ々−15を介し
て他の受光器10に受光するようにし、この受光器10
に上記位相比較器5を連結しであるので、光ファイノ々
−による7レキシビリテイを有効に利用することができ
るばかりでなく、両党ファイバーの長さの差による伝送
の遅延による誤差をなくして正確に離間距離を測定する
ことができる。さらに、本発明は対物レンズまでのファ
イバー長を随意とすることができ、汎用性なきわめて高
くすることができる。
ルス信号に変調する・ぞシス発振器2の光路上に主光フ
ァイバー11を配設し、この主光ファイバー【工の一端
部に光分岐装置12を設け、この光分岐装置12に分岐
元ファイノ々−14を介して受光器4を接続し、この受
光器4に位相比較器5を連結し、他方、上記光分岐装置
4に対物レンズ7を付設し、この対物し/ズ7Vc被測
定体8からの反射光を伝送し、しかも、上記分岐元ファ
イバー14と同じ長さの戻り元ファイノ々−15を介し
て他の受光器10に受光するようにし、この受光器10
に上記位相比較器5を連結しであるので、光ファイノ々
−による7レキシビリテイを有効に利用することができ
るばかりでなく、両党ファイバーの長さの差による伝送
の遅延による誤差をなくして正確に離間距離を測定する
ことができる。さらに、本発明は対物レンズまでのファ
イバー長を随意とすることができ、汎用性なきわめて高
くすることができる。
また従来では装置自体を移動して被測定体を測定してい
たけれども本発明では前述の構成としたので、自由に被
測定体をねらうことができる。
たけれども本発明では前述の構成としたので、自由に被
測定体をねらうことができる。
第1図は、既に提案されている距離測定装置な示す線図
、第2図は、本発明による距離測定装置を示す線図であ
る。 1・・・光源、2・・りぞシス発振器、4・・・受光器
。 5・・・位相比較器、7・・・対物し/ズ、8・・・被
測定体、10・・・受光器、 11・・・主光ファイバ
ー、12・・・光分岐装置、14・・・分岐元ファイバ
ー、15・・・戻り元ファイバー、16・・・元ケーブ
ル。 出願人代理人 猪 股 清 第10
、第2図は、本発明による距離測定装置を示す線図であ
る。 1・・・光源、2・・りぞシス発振器、4・・・受光器
。 5・・・位相比較器、7・・・対物し/ズ、8・・・被
測定体、10・・・受光器、 11・・・主光ファイバ
ー、12・・・光分岐装置、14・・・分岐元ファイバ
ー、15・・・戻り元ファイバー、16・・・元ケーブ
ル。 出願人代理人 猪 股 清 第10
Claims (1)
- 光源からの元をパルス信号に変調する。eシス発振器の
光路上に主光ファイバーを配設し、この主光ファイバー
の一端部に光分岐装置を設け、この光分岐装置に分岐元
ファイバーを介して受光器を接続し、この受光器に位相
比較器を連結し、他方、上記光分岐装置に対物し/ズを
付設し、この対物し/ズに被測定体からの反射光を伝送
し、しかも上記分岐元ファイバーと同じ長さの戻り元フ
ァイバーを介して他の受光器に受光するようにし、この
受光器に上記位相比較器を連結したことを特徴とする距
離測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20509883A JPS6097288A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20509883A JPS6097288A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 距離測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6097288A true JPS6097288A (ja) | 1985-05-31 |
JPH0410592B2 JPH0410592B2 (ja) | 1992-02-25 |
Family
ID=16501385
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20509883A Granted JPS6097288A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6097288A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0325182U (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-14 | ||
JP2011039052A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Faro Technologies Inc | 光スイッチを備える絶対距離計 |
US9164173B2 (en) | 2011-04-15 | 2015-10-20 | Faro Technologies, Inc. | Laser tracker that uses a fiber-optic coupler and an achromatic launch to align and collimate two wavelengths of light |
US9395174B2 (en) | 2014-06-27 | 2016-07-19 | Faro Technologies, Inc. | Determining retroreflector orientation by optimizing spatial fit |
US9448059B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-09-20 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional scanner with external tactical probe and illuminated guidance |
US9482529B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
US9686532B2 (en) | 2011-04-15 | 2017-06-20 | Faro Technologies, Inc. | System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices |
US9772394B2 (en) | 2010-04-21 | 2017-09-26 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for following an operator and locking onto a retroreflector with a laser tracker |
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