KR101221991B1 - 비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법 - Google Patents

비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비행 편대 내에서 탐지된 표적을 공격하는 방법에 관한 것으로서, 편대 비행 내의 무장 무인기 간에서 탐지된 표적을 효과적으로 공격하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태는 편대 비행중인 무장 무인기가 전방의 표적을 탐지하는 과정과, 상기 무장 무인기가,편대 비행중인 이웃한 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정과, 상기 무장 이웃 무인기가, 상기 탐지된 표적을 무장 공격하는 과정을 포함한다. 또한 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정은, 상기 무장 무인기가, 탐지된 표적의 정보를 편대 비행중인 이웃한 무장 이웃 무인기에게 전송하도록 하는 표적 이관 원인이 발생하였는지를 판단하는 과정과, 상기 표적 이관 원인이 발생한 경우, 상기 무장 무인기가 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정을 포함한다.

Description

비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법{Method for transfering target and attacking target in sqaud fly}
본 발명은 비행 편대 내에서 탐지된 표적을 공격하는 방법에 관한 것으로서, 편대 비행 내의 무장 무인기 간에서 탐지된 표적을 효과적으로 공격하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 편대 비행 대형(Sqaud Fly Formation)은 2기 이상의 전투기가 일정한 거리와 간격을 유지하는 비행을 말한다. 예를 들어, 전투기 편대는 4기 단위로 날고(4기대 1개편대) 2기 단위로 전투에 임하는데, 일부는 공격에 전념하고 다른 일부는 망을 보면서 지원임무를 수행한다.
도 1은 편대 비행 대형의 예를 도시한 사진으로서, 도 1(a)는 전투기의 편대 비행을 도시한 사진이며, 도 1(b)는 편대 헬기의 편대 비행을 도시한 사진이다.
도 1(a)는 전투기의 V형 편대 비행으로서, 이러한 기본적인 V형 편대 비행은 2차 세계대전 중에 공군의 많은 군용 항공기에 적용되었으며 그 후 전략적인 미션을 수행하거나 의식적인 행사에서도 쉽게 볼 수 있다. 미 공군에서는 V자 편대 비행을 이루는 최소 3개의 비행체를 "Element"라 부르고 있으며 이것을 확장하여 "Combat Box"라는 폭격 편대를 구성하고 있다. 도 1(b)는 헬기의 편대 비행으로서, 코브라 헬기와 같은 공격형 헬기가 편대를 이루며 저속, 저고도로 비행하면서 목표물을 공격한다.
상기와 같이 전투 수행 시에는 다수의 무인 전투기나 무인 헬기와 같은 비행체(이하 '무장 무인기'라 함)로 이루어진 편대(이하, '폭격 편대'라 함)가 적군의 표적을 공격한다.
그런데, 각 무장 무인기의 정찰 영역 및 공격 영역은 제한되어 있어 정찰 및 공격 효율성이 떨어지는 문제가 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 무장 제1무인기(20a)에서 표적을 감지할 수 있는 영역은 일정 범위로 제한되어 있기 때문에 이웃한 무장 제2무인기(20b)에서 감지하는 표적을 무장 제1무인기(20a)에서 감지할 수 없는 문제가 있다. 예를 들어, 제2영역에 있는 제1표적의 경우 제2영역을 탐지할 수 있는 무장 제2무인기(20b)에서는 감지되지만, 무장 제1무인기(20a)는 감지할 수 없는 문제가 있다. 만약 표적 공유를 위하여 편대 비행 중인 무장 무인기의 조종사 간에 음성 무전 통신을 한다 하더라도 정확한 표적 공유가 어려울 뿐만 아니라 실시간으로 동시에 표적 공유가 이루어지지 않는다.
한국공개특허 2001-0086469
본 발명의 기술적 과제는 편대 비행 중인 무장 무인기의 표적 감지 범위를 확장시키는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 표적을 효과적으로 공격하여 전투 효율성을 높이는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 편대 비행 중인 무장 무인기 간에 표적을 공유하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 편대 비행중인 무장 무인기가 전방의 표적을 탐지하는 과정과, 상기 무장 무인기가,편대 비행중인 이웃한 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정과, 상기 무장 이웃 무인기가, 상기 탐지된 표적을 무장 공격하는 과정을 포함한다.
또한 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정은, 상기 무장 무인기가, 탐지된 표적의 정보를 편대 비행중인 이웃한 무장 이웃 무인기에게 전송하도록 하는 표적 이관 원인이 발생하였는지를 판단하는 과정과, 상기 표적 이관 원인이 발생한 경우, 상기 무장 무인기가 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정을 포함한다.
또한 표적 이관 원인은, 무장 무인기가 무장이 소진되어 있거나 무장 발사 장치의 에러를 포함하는 공격 불능 상태에 해당된다.
또한 탐지된 표적을 무장 공격하는 과정은, 상기 무장 이웃 무인기가, 무장 무인기로부터 전달받아 공격 대상인 락온 표적으로 결정하는 과정과, 상기 무장 이웃 무인기가, 락온 표적의 정보를 지상 관제 센터에 전송하는 과정과, 상기 지상 관제 센터가, 상기 락온 표적이 적군 표적인지 확인하는 과정과, 적군 표적으로 확인된 경우, 상기 지상 관제 센터가 락온 표적에 대한 공격 명령을 상기 무장 이웃 무인기에 전송하는 과정과, 상기 무장 이웃 무인기가 상기 락온 표적에 대하여 공격을 수행하는 과정을 포함한다.
또한 상기 지상 관제 센터는, 상기 락온 표적에 가장 인접한 무장 이웃 무인기에 대해서 공격을 수행하도록 한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 편대 비행 중인 무장 무인기간에 표적 정보를 공유하여 표적 감지 범위를 확장시킬 수 있다. 따라서 적군 표적을 효과적으로 공격하여 전투 효율성을 높일 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 표적을 공유함으로써, 편대 비행 중에 표적 공격 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 편대 비행의 예시 사진이다.
도 2는 편대 비행 중인 무장 무인기들이 각자의 영역에서 표적을 탐지하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 폭격 편대 내의 무장 무인기 간에 표적을 공유하는 모습을 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무장 무인기의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 폭격 편대 내의 무장 무인기에서 락온된 표적 정보를 공유하는 과정을 도시한 플로차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
또한 무장 비행체라 함은 전투기, 무장 헬기 등과 같이 무기를 구비하여 표적을 공격할 수 있는 무장된 비행체를 말하며, 조종사 운행에 따라 비행하는 무장 유인기 및 조종사 없이 비행하는 무장 무인기를 모두 포함하는 개념이다. 또한 폭격 편대라 함은 무장 비행체가 편대를 이루며 비행을 하는 형태를 말한다.
또한 이하 설명에서는 무장 무인기의 예를 들어 설명할 것이나 무장 무인기뿐만 아니라 조종사에 의해 비행하는 무장 유인기를 포함한 모든 무장 비행체 모두에 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 폭격 편대 내의 무장 무인기 간에 표적을 공유하는 모습을 도시한 그림이다.
지상 관제 센터(30)는 무장 무인기(20)의 비행 및 무장을 무선 데이터 링크를 통해 주고받는 지상 관제소이다. 지상 관제 센터(30)는 무장 무인기에 비행 제어 데이터를 전송하며, 아울러 무기 장착 제어 데이터, 표적 조준 제어 데이터, 무기 발사 제어 데이터 등의 표적 공격 제어 데이터를 전송한다. 또한 지상 관제 센터(30)는 무장 무인기(20)에서 관측되는 영상 정보 데이터 및 운행 정보 데이터를 수신하여 지상 관제 센터의 화면에 디스플레이하여, 지상 관제 요원이 이를 확인하여 적절한 무장 무인기의 제어를 수행할 수 있도록 한다.
무장 무인기(20)는 조종사 없이 작전을 수행할 수 있는 능력을 보유한 무장 비행체로서 지상 관제 센터와의 무선 통제에 의해 임무를 수행하는 비행체이다. 무장 무인기는 탑승 조종사가 필요 없으므로 전투 또는 기체 추락에 의한 인적 손실이 없으며, 탑승하는 조종사의 생리나 심리상태에 제약을 받지 않으므로 무장 유인기에서는 불가능한 가혹한 비행조건의 기동이나 운용이 가능하다. 또한 탑승하는 조종사에 필요한 장비나 장치 등이 필요없기 때문에 기체를 대폭적으로 소형, 경량화하여 제작할 수 있다.
무장 무인기(20)는 지상 관제 센터(30)에 비행 정보를 전송하여 지상 관제 센터의 화면에 표시하여 줌으로써, 원격 조정이 가능하다. 따라서 기체의 전자 탑재 장비에는 필수적으로 기체와 지상 관제 센터를 연결해주는 무선 장비와 비행기 상태 측정 및 제어에 필요한 전자장비, 임무 수행에 필요한 임무장비 등이 포함되고, 무인기의 조종 및 운영에 필요한 지상장비 등이 요구된다.
무장 무인기(20)는 지상 관제 센터(30)의 무선 데이터 링크를 통한 표적 공격 제어에 따라 비행 제어, 무기 장착, 표적 조준, 무기 발사 등의 동작을 수행한다.
폭격 편대는 뒤따르는 무장 무인기 사이에서 무장 무인기의 간격을 유지할 책임이 있는 폭격 리더의 역할을 하는 편대장 무장 무인기인 무장 제1무인기(20a)를 포함한다. 무장 제1무인기(20a)는 편대를 이루며 비행하는 무인기의 신호 표지로서의 역할을 수행한다. 무장 제1무인기(20a)는 주기적으로 브로드캐스팅(broadcasting)되는 정보, 특히, 위성위치확인 시스템 데이터를 사용하여 편대 내의 무장 무인기 간의 간격을 유지시킨다. 편대장 무장 무인기는 편대 내의 각각의 무장 무인기(20b,20c,20d)로부터 데이터를 수신한다.
공격 편대 내에서 어느 무장 무인기(20a,20b,20c,20d)가 센서를 통해 표적을 인식하게 되면, 지상 관제 센터에 보고한 후 지상 관제 센터의 명령에 따라서 표적을 공격하게 된다. 예를 들어, 무장 제1무인기(20a)가 비행중에 제1타겟(10a)을 발견하고 지상 관제 센터에 보고한 후 지상 관제 센터의 공격 명령에 따라 공격을 개시하게 된다. 그런데 무장 제1무인기(20a)의 무장이 소진되었다거나 무장 에러가 발생한 경우, 무장 제1무인기(20a)는 제1타겟(10a)에 대한 공격을 할 수 없게 된다. 다른 무장 무인기들(20b,20c,20d)은 각자의 탐지 범위를 벗어나서 제1타겟(10a)을 탐지할 수 없기 때문이다.
본 발명의 실시예는 이러한 공격 불능 상태가 발생한 경우 무장 제1무인기(20a)는 인식한 제1타겟의 표적의 정보를 편대 비행 중인 이웃한 무장 무인기들(20b,20c,20d)에게 전달한다. 무장 이웃 무인기들(20b,20c,20d)은 제1타겟의 표적 정보를 지상 관제 센터(30)에 보고한 후 지상 관제 센터의 공격 명령에 따라 특정 무장 이웃 무인기가 공격을 개시하게 된다. 결국 무장 제2,3,4무인기(20b,20c,20d)는 편대 비행중인 이웃한 무장 제1무인기(20a)에서 탐지한 표적에 대해서도 공격을 할 수 있게 되어 표적 탐지 능력이 향상되는 효과를 가져올 수 있다. 또한 표적을 탐지한 무장 무인기가 공격을 할 수 없는 상황이어도 이웃한 무장 무인기가 대신 공격함으로써, 표적 공격의 성공율을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무장 무인기의 블록도이다.
데이터링크부(22)는 무장 무인기(20a,20b,20c,20d)간에 표적 정보를 송수신하는 기능을 수행한다. 무장 이웃 무인기(20b,20c,20d)의 데이터 링크부(미도시)와 무장 무인기의 데이터링크부(22)는 스펙에 의해 정해진 RF 통신을 통하여 표적 정보를 송수신한다. 이를 위하여 데이터링크부는 PPM(Pulse Position Modulation) 신호를 DCS(Digital Control Signal)로 변환하여 통신 모뎀(Modem)으로 송신하는 방식을 구성하여 장거리에서 더욱 안정적이고 다양한 정보를 송신할 수 있도록 한다. 예컨대, 폭격기 등과 같이 무장 무인기에 장착된 통신 모뎀(modem)으로 주파수 대역은 902~928MHz(FHSS) 대역에서 설정에 따라 사용한다. 주변 지역에서 같은 주파수 대역의 모뎀 거리와 잡음의 세기같은 주파수를 감지할 수 있는 자가 진단 프로그램이 내장될 수 있다. 또한 통신 안정성을 더 높이기 위하여 통신 모뎀에서 전송하는 제어 신호와 동일한 신호 체계를 가지는 별도의 2.4GHz 대역의 R/C 송수신기를 함께 사용하여 이착륙시에 근거리에서 비정상적인 송수신 상태에 대처할 수 있도록 2중 통신 시스템을 구성할 수 있다.
표적 탐지부(21)는 적외선 감지 센서, 열 감지 센서, 이미지획득 센서 등의 감지 센서를 통하여 무장 무인기의 전방에서 감지되는 표적들을 탐지하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 무장 무인기의 전방에 엔진 열을 발생시키는 탱크 등이 있는 경우, 열 감지 센서를 이용하여 물체를 확인하고 이미지 획득 센서를 통하여 열을 발생시키는 물체가 탱크임을 탐지할 수 있다. 참고로, 표적 종류 탐지와 더불어 표적의 현재 위치 정보를 획득하여 무장 제어부(24)에 전달한다.
무장 발사부(23)는 표적을 공격하기 위한 무장(미사일 등)이 보관되는 무장 보관함과, 무장 보관함에서 무장을 이송하여 발사체에 탑재하는 무장 발사 탑재실을 포함한다. 무장 관리부는 무장의 무장 상태를 실시간으로 파악하여 무장 제어부에 전송한다. 또한 무장 제어부로부터 무장 발사 명령을 수신하여 무장을 표적을 향해 발사하는 제어를 수행한다.
무장 제어부(24)는 표적 탐지부로부터 획득한 탐지된 표적을 이웃한 편대 비행중인 이웃한 무장 무인기에 전송한다. 표적을 탐지한 무장 무인기가 정찰기인 경우 탐지한 표적에 대하여 무장 공격을 할 수 없기 때문에 이웃한 무장 무인기에 표적 정보를 전송하는 것이다. 이밖에 무장 제어부는 탐지된 표적에 대해서 무장이 소진되었거나 무장 발사부의 에러 등으로 인해 공격이 불가능한 상황이 발생한 경우에도, 탐지된 표적의 정보를 편대 비행중인 이웃한 무장 무인기에 전송한다. 무장 제어부는 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적을 전송해줌으로써 무장 이웃 무인기에서 해당 표적을 공격할 수 있도록 한다. 따라서 무장 이웃 무인기는 표적 탐지 범위를 벗어나서 직접 표적을 탐지하지 못하더라도 인접한 무장 무인기에서 탐지한 표적을 공격할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 폭격 편대 내의 무장 무인기에서 락온된 표적 정보를 공유하는 과정을 도시한 플로차트이다.
다수의 무장 무인기가 편대 비행을 수행하여 정찰하며(S501) 표적 탐지를 수행하는데, 이러한 표적 탐지는 무장 무인기 간에 미리 정해진 구획 분담에 의해 서로 다른 영역에 대해서 표적을 탐지한다. 예컨대, 무장 제1무인기는 A구역을 정찰하며 탐지하며 무장 제2무인기는 B구역을 정찰하며 탐지한다.
이러한 표적 탐지하며 편대 비행 중에 어느 특정의 무장 무인기가 표적을 탐지하게 되면(S502), 탐지된 편대 비행중인 이웃한 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정을 가진다. 상기 무장 이웃 무인기에게 표적의 정보를 전달하는 것은 탐지된 표적을 무장 이웃 무인기에게 아무 조건없이 전송할 수도 있으며, 별도의 표적 이관 원인이 발생하였는지를 판단하여(S503) 표적 이관 원인이 발생한 경우에 한하여 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전송할 수 있다(S504). 상기 표적 이관 원인은 다양한 원인이 있을 수 있는데, 예컨대, 표적을 탐지한 무장 무인기가 정찰기인 경우 탐지한 표적에 대하여 무장 공격을 할 수 없는 경우에 표적 이관 원인이 발생했다고 판단한다. 이밖에 탐지된 표적에 대해서 무장이 소진되었거나 무장 발사 장치의 에러 등으로 인해 공격이 불가능한 공격 불능 상태가 발생한 경우에도, 표적 이관 원인이라 할 수 있다. 참고로, 전달되는 표적의 정보는 탐지된 표적의 위치정보, 표적의 영상 사진 등이 해당될 수 있다.
상기의 표적 이관 원인이 발생하는 경우, 무장 무인기는 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전송한다(S505). 반면에 표적 이관 원인이 없는 경우 무장 무인기는 탐지된 표적을 공격한다(S504).
무장 이웃 무인기는 전송받은 표적의 정보를 바탕으로 해당 표적을 공격한다. 상술하면, 표적 이관 원인이 발생한 경우, 무장 무인기는 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전송한다(S505). 무장 이웃 무인기가, 무장 무인기로부터 표적의 정보를 전달받아 공격 대상인 락온 표적으로 결정하는 과정을 가진다(S506).
참고로, 락온 표적이라는 것은 공격 대상으로 선정되는 표적을 결정(lockon)하는 것을 말하는 것으로, 락온된 표적에 대해서 무장 무인기에 구비된 레이저 포인터가 타겟을 따라가며 추적하기 시작한다. 특정 표적에 대하여 락온이 이루어지면 무장 무인기의 내장 컴퓨터가 미사일의 최적경로를 GIS(지리 정보 시스템)와 연동하여 계산하고, 계산이 끝나면(약1~2초소요) 발사가 가능하다는 신호가 출력된다.
락온 표적에 대해서 공격 준비를 마친 후, 상기 무장 이웃 무인기가, 락온 표적의 정보를 지상 관제 센터에 전송하는 과정을 가진다(S507). 지상 관제 센터는 락온 표적을 표시부에 디스플레이하며, 락온 표적이 적군 표적인지를 최종 판단한다(S508). 적군 표적인지를 판단하는 것은, 락온 표적의 위치정보, 영상 정보 등을 보고 판단할 수 있다. 락온 표적으로 최종 확인된 경우, 지상 관제 센터는 공격 명령을 무장 이웃 무인기에 전송한다(S511). 만약, 락온 표적이 적군 표적이 아닌 아군일 시에는 공격 정지 명령을 무장 이웃 무인기에 전송하고(S509), 무장 이웃 무인기는 락온 결정을 해제하여 공격 준비를 중지한다(S510).
반면에, 공격 명령을 수신한 무장 무인기는 무장 발사를 승인하게 되며 미사일같은 무장은 계산된 항로를 따라 비행하며 무장 무인기에서 쏘고 있는 레이저빔이 반사되는 곳을 향해 돌진하게 되어 락온 표적을 명중시키게 된다(S512).
한편, 지상 관제 센터는 공격 명령을 내릴 때, 락온 표적에 가장 인접한 무장 이웃 무인기에게 공격을 수행하도록 하는 명령을 전송한다. 상술하면, 예를 들어, 무장 제1,2,3,4무인기가 편대 비행 중이고, 무장 무인기가 무장 제1무인기에 해당되어 다른 무장 제2,3,4무인기에 표적 정보를 전송해주었다고 가정한다. 무장 제2,3,4무인기는 표적에 대해서 락온한 후 지상 관제 센터의 공격 명령을 기다릴 것이다. 만약, 무장 제3무인기가 표적에 가장 인접하여 있다고 할 경우, 지상 관제 센터는 무장 제3무인기에게 공격 명령을 전송하며 다른 무장 제2,4무인기에게는 공격 명령을 전송하지 않는 것이다.
21: 표적 탐지부 22: 데이터 링크부
22: 무장 발사부 24: 무장 제어부

Claims (6)

  1. 편대 비행중인 무장 무인기가 전방의 표적을 탐지하는 과정;
    상기 무장 무인기가,편대 비행중인 이웃한 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정;
    상기 무장 이웃 무인기가, 무장 무인기로부터 상기 탐지된 표적의 정보를 전달받아 공격 대상인 락온 표적으로 결정하는 과정;
    상기 무장 이웃 무인기가, 락온 표적의 정보를 지상 관제 센터에 전송하는 과정;
    상기 지상 관제 센터가, 상기 락온 표적이 적군 표적인지 확인하는 과정;
    적군 표적으로 확인된 경우, 상기 지상 관제 센터가 락온 표적에 대한 공격 명령을 상기 무장 이웃 무인기에 전송하는 과정;
    상기 무장 이웃 무인기가 상기 락온 표적에 대하여 공격을 수행하는 과정;
    을 포함하는 비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정은,
    상기 무장 무인기가, 탐지된 표적의 정보를 편대 비행중인 이웃한 무장 이웃 무인기에게 전송하도록 하는 표적 이관 원인이 발생하였는지를 판단하는 과정;
    상기 표적 이관 원인이 발생한 경우, 상기 무장 무인기가 무장 이웃 무인기에게 탐지된 표적의 정보를 전달하는 과정;
    을 포함하는 비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 표적 이관 원인은, 무장 무인기가 무장이 소진되어 있거나 무장 발사 장치의 에러를 포함하는 공격 불능 상태에 해당되는 비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 지상 관제 센터는, 상기 락온 표적에 가장 인접한 무장 이웃 무인기에 대해서 공격을 수행하도록 하는 비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 무장 무인기와 무장 이웃 무인기는 미리 정해진 구획 분담에 의해 서로 다른 영역에 대해서 표적을 탐지하는 비행 편대 내에서의 표적 이관 및 공격 방법.
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