KR101820451B1 - 발사 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

하우징(20), 광 채널-사용자가 이를 통해 목표물을 직접 관측하고 동시에 시각적으로 표시되는 정보를 수신하며, 상기 광 채널은 부분적으로 반사적인 광학 장치를 포함함-, 상기 부분적으로 반사적인 광학 장치를 통해서 사용자에 대한 십자선의 시각화를 위한 광원, 상기 목표물까지의 거리의 측정값을 수신하는 수단, 상기 목표물까지의 거리에 기초해서, 상기 십자선의 적절한 위치를 결정하고, 상기 십자선이 적절한 위치에서 시각화되도록 광을 조사하는 광원을 제어하는 프로세서를 포함하되, 상기 광원은 표면상에서 명확한 위치에 선택적으로 광을 조사할 수 있는 어레이이고, 상기 부분적으로 반사적인 광학 장치는 가상 십자선의 생성을 위해 광을 반사하고 조사되는 광을 영상화하는 발사 제어 시스템이 개시된다.

Description

발사 제어 시스템{Fire-Control System}

본 발명은 발사 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄약을 상대적으로 높은 탄도로 발사하거나 낮은 궤도 탄환을 더 멀리 발사하는 화기를 사용하는데 채택되는 발사 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 십자선을 표시하는 방법 및 상기 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

낮은 출구 속도, 높은 탄도를 갖는 탄약을 사용하거나 비행 시간이 중요한 상당히 먼 거리에 있는 목표물에 발사할 때, 화기 조준기(sight)는 일정한 특성을 가져야 한다. 그러한 조건에서 탄약이 목표물에 도달하기 위해서 화기의 총열은 상당한 조준각을 가져야 할 필요가 있다. 평범한 조준기는 일반적으로 충분하지 않는데, 조준기를 통해 시각적 접촉을 가지면서 동시에 총열의 정확한 경사각을 가지기가 어렵거나 불가능하기 때문이며, 이로 인해 조준이 불가능하다. 또한 조준기는 상당한 간격의 경사각을 커버할 필요가 있을 수 있는데, 이는 추가적인 제한을 야기한다. 이러한 의미에서, 일부 화기/탄약은 고유한 높은 탄도를 가지는 반면, 다른 화기/탄약만 일정한 조건하에서 적용될 때 높은 탄도를 가지는데, 예를 들어 목표물에 도달하는 거리가 상당하다면 짧은 사정거리에서 평행한 탄도를 통상적으로 따르는 탄약은 높은 탄도의 정의에 일반적으로 해당한다. 본 발명의 목적을 위해서 이것이 높은 탄도의 적절한 정의이다.

상기 문제에 대한 알려진 해결책은 역사적인 장총에 사용되던 것과 유사한 아이언 조준기(iron sight)를 예를 들어 탱 조준기(tang sight) 또는 래더 조준기(ladder sight)와 같은 거리 표지를 포함하는 접이식 주요부에 결합하여, 거리를 알 수 있으면, 정확한 거리 표지를 이용할 수 있도록 하는 것이었다. 이러한 유형의 조준기는 여전히 이용되고 있는데, 튼튼하고 단순한 해결책을 제공하기 때문이다.

더 정교한 해결책은 진보된 광학 장치, 기계 장치 및 최적의 조준을 계산하기 위한 컴퓨터 소프트웨어, 및 조준기 내부의 물리적인 광원의 이동을 포함한다(예를 들어, WO2004001324 참조).

기능적이지만, 정교한 해결책은 일반적으로 지나치게 복잡해서 현장 사용에 선호될 만큼 튼튼하지 않거나 지나치게 무거워서 유지된 사용 용이성에 의해 다루기 쉽지 않다. 조준기 내부의 이동부의 존재 역시 일반적으로 전력 소모를 증가시키고, 응답 시간을 증가시키며, 조준기를 덜 다재 다능하게 만든다.

본 발명은 이들 및 종래 기술의 단점에 관련된 발사 제어 시스템을 제공하는 것이 목적이다.

현장 상황에서 높은 탄도의 탄약을 이용하면, 주변 상황에 대한 높은 인식을 유지하는 것이 분명이 중요하다. 따라서 시야를 왜곡하는 광학 장치 또는 전자 장치, 예를 들어 사용자의 조준하고 있는 눈과 실제 목표물 사이의 조준선 내에 있지 않은 목표물의 실상 또는 허상을 생성하는 광학 또는 전자 시스템을 포함하지 않은 발사 제어 시스템이 유리하고 바람직하다. 또한, 조준하는 동안에 다른 눈으로 목표물을 볼 수 있도록 하는 것이 유익하다.

본 발명은 위에서 언급한 단점을 경감 또는 제거하고 청구항 1항에 따른 발사 제어 시스템, 및 청구항 10에 따른 십자성을 표시하는 방법 및 청구항 15에 따른 컴퓨터 프로그램의 제공에 의해 상기 이점을 달성하는 것을 목표로 한다. 추가 실시예들은 종속항에서 정의된다.

본 발사 제어 시스템이 설명에서 언급된 목적에 특히 잘 적용될 수 있지만, 임의의 화기에 사용되어 정밀도를 높이고 첫 번째 발사 정확성을 향상시킬 수 있음에 주목해야 한다. 진보적인 발사 제어 시스템이 특정 실시예에 의해 설명될 것이지만, 기술적으로 불가능하지 않다면, 상기 조준기의 개별적인 기술적 특징들을 추가, 제거 또는 결합하여 설명되지 않은 새로운 실시예를 생성하는 것이 가능함에도 주목해야 한다. 이는 첨부된 청구항에 정의된 특징들에 대해 특히 적용된다.

이 목적을 위해, 진보적인 발사 제어 시스템은,

하우징; 사용자가 목표물을 관측하고 동시에 시각적으로 표시된 정보를 수신할 수 있는 부분적으로 반사적인 광학 장치; 상기 부분적으로 반사적인 광학 장치를 통해서 사용자에 대한 십자선의 시각화를 위한 광원; 목표물까지의 거리의 측정값을 수신하는 수신부; 목표물까지의 거리에 기초해서, 십자선의 적절한 위치를 결정하고, 십자선이 적절한 위치에서 시각화되도록 광을 조사하는 광원을 제어하는 프로세서를 포함되되, 광원은 표면상에 명확한 위치에 선택적으로 광을 조사할 수 있다. 하나 이상의 실시예에 따르면, 발사 제어 시스템은 배터리 충전 제어기도 포함할 수 있다.

어레이의 이용은 종래 기술에 비해 여러 장점을 제공하며, 하나 이상의 실시예에서 어레이는 일차원 어레이이다. 일차원 발광 어레이는 본문에서 그 표면상의 명확한 지점으로부터 한 특정 방향을 따라서 광을 방출할 수 있는 광원으로 정의된다. 발광 어레이는 발사 제어 시스템의 동작 중에 움직일 수 없는 상태가 유지된다는 점에서 고정식 요소이다. 고정적 요소는, 동일한 목적을 위한 이동식 요소와 비교할 때, 더욱 강인해질 수 있다. 더욱이, 드라이브, 서스펜션, 가이드부 등과 같은 여러 다른 요소들은 제거될 수 있는데, 이들은 이동식 요소가 이용될 때 필요한 것들이다. 이 제거는 전체 무게, 초크(chock) 민감도, 전력 소모 및, 적지 않은 비용을 줄인다.

조준기의 주 목적은 목표물을 타격중인 사용자를 지원하는 것이 분명하며, 발사 제어 시스템은 목표물 상에 중첩될 십자선을 제공한다. 십자선을 중첩하는 것 이외의 다른 가능성이 있음에 주목해야 한다. 십자선은 크로스헤어(crosshair) 형태 또는 원형 형태와 같은 다른 형태를 가질 수 있으며, 이 실시예들도 청구항의 범위에 해당한다. 발광 어레이는 십자선의 표시를 가능하게 하며, 십자선은 수직 방향으로 이동 가능함으로써, 목표물까지의 다양한 거리에 대한 조준점을 표시할 수 있다.

하나 이상의 실시예에 따르면, 일차원 어레이는 구부러질 수 있어서, 예를 들어, 사출물의 회전(즉, 회전 드리프트(gyroscopic drift))에 의해 야기되는 공지의 드리프트를 일차원 어레이를 이동시킬 필요 없이 보정할 수 있다.

십자선의 위치는 목표물까지의 측정된 거리에 기초하여 계산된다. 또한, 일차원 어레이는 동시에 어레이의 여러 지점으로부터 광을 방사하는 것을 가능하게 하는데, 이는 발사 제어 시스템의 기능성을 증가시킨다. 목표물을 빗나가는 경우에, 여러 개의 십자선을 표시하는 가능성은 십자선의 위치를 수정할 때 유용할 수 있는데, 예를 들어, 이용된 십자선을 목표물 상에 유지시키면서 다른 십자선은 실제 탄착점으로 전자적으로 이동된다. 이 방식에서, 프로세서는 십자선의 계산을 수정해서 다음 발사는 명중하게 할 수 있다.

프로세서는 다양한 유형의 탄약의 성능에 관한 테이블 및/또는 알고리즘을 포함할 수 있다. 필요한 외관상 변수는 다양한 거리에 대한 탄도에 관한 것인데, 십자선의 위치가 이 유형의 데이터에 의존하기 때문이다. 그러나, 프로세서는 풍속, 경사각, 기압, 습도, 수정 등과 같은 훨씬 진보된 조작을 가능하게 하며, 발사 제어 시스템을 매우 다재 다능하게 한다. 그러므로, 하나 이상의 실시예에서, 발사 제어 시스템은 다양한 유형의 탄약에 관한 데이터를 포함할 수도 있으며, 그러한 경우에, 이 데이터는 십자선의 위치의 획득에 포함된다. 이 획득은 대기 속도, 대기 온도, 습도, 가로 방향으로 화기의 틸트, 및 탄약의 탄도에 영향을 미치는 다른 요소에 관한 데이터 및 십자선의 선택도 포함할 수 있다. 추가적인 예시로서 탄약이 목표물에 명중할 두 개의 조준각, 즉 더 낮은 탄도가 되는 더 낮은 조준각 및 더 높은 탄도가 되는 더 높은 조준각이 있다. 목표물의 유형, 목표물 전면의 지형, 및 탄약에 따라서, 더 높은 탄도 또는 더 낮은 탄도가 선택될 수 있다. 원하는 시나리오를 CPU에 제공함으로써, 기하학적으로 가능하다면, 하나 도는 두 개의 적용 가능한 십자선을 보여줄 수 있다.

본문에서, “위치”는 사용자의 눈과 목표물 사이의 조준선에 수직하는 평면내의 위치에 관한 것이다. 그러나, 많은 적용에서, 사용자의 눈으로부터 얼마의 거리에 광원의 밝은 부분, 즉, 십자선의 영상이 위치하는지도 중요하다.

하나 이상의 실시예에서, 발광 어레이는그 표면상의 명확한 지점으로부터 광을 선택적으로 방출할 수 있는 이차원 어레이이다. 이차원 어레이는 발사 제어 시스템을 더욱 다재 다능하게 만드는데, 십자선의 위치가 수평 방향으로도 변경될 수 있기 때문이다. 이것은 바람, 좋지 못한 정렬 등으로 인한 오프셋에 대해 십자선의 위치를 수정할 수 있도록 한다. 이차원 발광 어레이의 이용은 발사 제어 시스템의 소프트웨어 튜닝을 가능하게 하며, 제조 및 품질 보장을 빠르고 비용이 더 적게 들도록 한다. 영점 사격할 때, 단순히 목표물에 발사한 뒤, 십자선은 실제 명중에 수동으로 변경된 뒤, 화기는 그 특정 유형의 탄으로 튜닝된다. 이것은 튜닝 중 소모되는 탄약 및 시간의 현저한 감소를 초래한다.

하나 이상의 실시예에서, 발사 제어 시스템은 적외선 조명 장치 및/또는 나이트 비전 시스템과 결합될 수 있으며, 이는 발사 제어 시스템의 유용성을 증가시킬 수 있다.

하나 이상의 실시예에 따른 발사 제어 시스템은 하우징 내에 능동 또는 수동 거리계도 포함할 수 있다. 일체화된 거리계의 이용은 발사 제어 시스템의 다재다능성을 더욱 증가시킨다. 외부 데이터에 의존하는 대신, 사용자는 이제 목표물까지의 거리를 측정하면서 발사 제어 시스템을 통해 볼 수 있다. 잠재적인 착오의 위험이 감소되며 명중률은 증가될 것이다. 거리계는 일반적으로 레이저 기반이며 어떠한 탄도 수정의 대상이 분명히 될 수 없으며, 거리계에 연관된 십자선은 발사 제어 시스템이 사용 중일 때는 항상 표시될 수 있다.

사용자를 위해 십자선을 표시하는 광학장치는 목표물에 대해 실질적으로 시차가 없는 십자선 영상을 생성하는 광학장치를 포함할 수 있다. 실질적으로 시차가 없는 십자선은 사용자의 일을 상당히 단순화시키는데, 십자선을 목표물 상에 단순히 중첩시키고 발사하는 것 말고는 어떠한 다른 요소들을 정렬시킬 필요가 없기 때문이다. 높은 탄도 탄약이 사용되면, 사용자가 목표물을 관측하는 조준기 윈도우는 평범한 망원경 조준기에 이용되는 것보다 일반적으로 상당히 더 큰데, 발사 제어 시스템을 통해 목표물과의 시각적 접촉을 유지하면서, 화기의 상당한 경사각, 따라서 발사 제어 시스템의 경사각을 고려해야 하기 때문이다. 실질적으로 시차가 없는 십자선은 사용자로부터 무한한 거리에 있거나 300m와 같이 이용을 위한 전형적인 거리에 있는 영상을 생성하는 광학장치를 포함함으로써 일반적으로 생성된다. 이것은 일반적인 인간의 눈이 장시간 동안 집중하기 위한 사용자의 능력의 이익을 위해서 이완(릴렉스)될 수 있음을 또한 의미한다. 만약 십자선이 사용자의 눈으로부터 무한한 거리, 또는 300m에 위치하고 있고, 목표물이 100m 떨어져 위치하고 있다면, 비록 화기의 정밀도 상에 상당한 영향이 없을지라도, 사용자가 발사 제어 시스템을 들여다보면서 여전히 십자선을 목표물 위에 겹쳐놓고 있는 동안에는, 약간의 시차가 있을 수 있다. 목표물들이 다양한 거리에 위치하고 있을 것이라는 사실로 인하여 완벽하게 시차가 없는 십자선은 달성하기가 매우 어렵고, 그것이 “실질적”이라는 단어가 포함되어야만 하는 이유이다. 본 발명의 목적을 위해서, “실질적으로 시차가 없는” 광학장치는 시차 효과를 거의 보여주지 않는 것에 관련하여 관측되는 물체와의 거리에 대한 내재적으로 매우 낮은 의존도를 가진다.

하나 이상의 실시예에 따른 발사 제어 시스템의 다재다능성을 더욱 증가하기 위하여 그것은 자이로 또는 발사 제어 시스템의 경사각 측정을 가능하게 하기 위한 다른 경사계(inclinometer)를 더 포함할 수 있다. 알려지는 거리와 결합하여, 경사각의 측정은 발사 제어 시스템과 목표물 간의 고도 차이를 확인하는 것과 탄도 및 계산된 십자선에 관하여 필요한 수정을 하는 것을 가능하게 한다. 자이로 또는 경사계는 설정된 위치 기준(positioning standard)에 따라 발사 제어 시스템의 방향을 측정하는 능력과 명백히 결합될 수 있고, 그리하여 발사 제어 시스템의 프로세서는 목표물 또는 자신의 절대적인 위치를 계산할 수 있다. 자이로 또는 경사계도 각도 변화의 비율을 결정함으로써 목표물의 속력 및 움직이는 목표물 등에 따라 필요한 오조준(리드)을 결정하는데 사용될 수 있다. 그 목적을 위해서, 발사 제어 시스템은 범지구 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System; GNNS), 예를 들어 Navstar 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System; GPS) 또는 다른 포지셔닝 시스템과 같은 포지셔닝 시스템을 더 포함할 수 있다. 발사 제어 시스템과 관련된 목표물의 방향을 측정하기 위해, 나침반 역시 포함될 수 있다.

하나 이상의 실시예에 따른 발사 제어 시스템은 외부 소스와 통신할 수 있는 수단을 더 포함할 수 있다. 통신 수단은 키패드, 데이터 등의 전송을 위한 보통의 커넥터에 의해 실현될 수 있고, 전자기 방사를 위한 수신기/송신기, 라디오 주파수 통신 등과 같은 무선 수단과 통신하기 위한 수단 역시도 포함할 수 있다. 이것이 이점이 되는 여러 경우들이 있는데, 풍속 또는 다른 기상 조건에 관한 정보를 수신하는 발사 제어 시스템이 한 예이다.

하나 이상의 설명된 실시예에 따른 발사 제어 시스템을 위해 특정한 탄약을 가지고 조준하는 동안 십자선을 표시하는 방법은 발사 제어 시스템을 사용하는 동안 동작하는 주된 단계들인

목표물까지의 거리를 나타내는 거리 정보를 획득하는 단계;

상기 거리 정보 및 사용되는 탄약을 위한 탄도 정보에 기초하여 십자선을 영상화하기 위해 위치를 결정하는 단계; 및

어레이로부터 발광을 제어하여 부분적으로 반사적인 광학장치를 통해 상기 결정된 위치에 십자선을 영상화하는 상기 어레이 표면의 한 위치로부터 광을 방출하는 단계를 포함한다.

거리를 획득하는 것과 관계된 단계에서는, 도 2에 관하여 보여지는 몇 가지 예에서 사용되는 대체적인 혹은 추가적인 입력을 획득하는 단계를 포함할 수도 있다.

또한, 거리를 측정하는 단계는 하위 단계인 목표물을 향해 전자기 방사를 송신하는 단계;

목표물로부터 상기 전자기 방사의 반사를 수신하는 단계; 및 송신으로부터 수신까지 걸린 시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 구체화될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발사 제어 시스템을 측면에서 본 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 발광 어레이의 다양한 구성을 도시한다.
도 3은 도 1의 발사 제어 시스템에 의해 수행되는 동작을 설명하는 블록 다이어그램이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발사 제어 시스템의 사시도이다.
도 6은 발사 제어 시스템의 제어를 위해 적용된 핸들을 가지는 유탄 발사기의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 발사 제어 시스템에서 십자선을 표시하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 도 7의 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 도시한다.

조준기(1)의 실시예에서 진보된 발사 제어 시스템의 일반적인 구조 및 기능이, 상기 조준기를 일 측면에서 본 도면인, 도 1을 참조하여 설명된다. 도면에서, 목표물은 오른쪽에, 사용자는 왼쪽에 위치할 것이다. 사용자는 입사창(2), 각진 협대역 반사체(angled narrow-banded reflector; 4), 이중 렌즈 시스템(6, 8) 및 상기 입사창(2)과 본질적으로 동일한 목적을 가지는 보호 사출창(10)을 하우징하는 광 채널을 통해 목표물을 직접 관측할 수 있다. 입사창(2)은 발생할 수 있는 왜곡을 수정하는데 사용될 수 있는 렌즈로 구성될 수도 있다. 모든 요소는 다음과 같이 정의될 수 있고, 광학적 요소들의 하나의 중요한 특징은 그들이, 왜곡을 도입함으로써, 상당한 정도로 목표물에서 사용자의 눈으로의 광 경로를 방해하지 않는다는 것이다. 조준기(1)는 보통 말하는 비-확대기(non-magnifying)라는 점 역시 이해되어야 한다. 그러므로 사용자는, 카메라와 디스플레이를 사용하는 시스템 또는 광 경로를 어떠한 방법으로 쉬프팅하는 시스템과 달리, 목표물을 직접적인 방식으로, 또한 두 눈을 모두 뜬 채로 관측 할 수 있다. 조준기의 일반적인 목적은 올바른 위치에 십자선을 표시하는 것이다. 왼쪽으로부터 시작하여 입사창(2)은 보호 창과 같은 역할을 하고, 실제 시스템의 습기 실링 및 먼지 실링이 가능하도록 배치된다. 다음 요소는 경사진 반사체(4)로서, 이미징 시스템과 더욱 직접적으로 관련되어서 후술될 것이다. 이중 렌즈 시스템의 두 구형 렌즈(6, 8)는 보호 창(2)의 반대 편인, 광 채널의 다른 쪽 끝에 배치된다. 구형의 두 렌즈(6, 8)는 십자선과 관련된 파라볼릭 미러의 기능을 함께 수행하고, 역시 이미징 시스템과 관련하여 후술될 것이다. 발사 제어 시스템의 이미징 시스템은 발광 다이오드, 바람직하게는, 매우 에너지 효율적으로 배열될 수 있는, 공진기형 발광 다이오드(resonant cavity light emitting diode; RCLED)의 이차원 어레이(12)로 구성될 수 있다. 이후부터 RCLED의 이차원 어레이는 단지 "어레이(12)"로 참조될 것이다. 어레이(12)는 완전히 CPU(미도시)로부터의 입력에 의해 제어되어, 그 표면의 선택된 부분으로부터 발광한다. 어레이(12)로부터의 광은, 차례로 빔을 반사하고 사용자를 위해 어레이(12)의 시차 없는 영상을 생성하는 렌즈 시스템(6, 8)의 초점면에 위치한 경사진 반사체(4)와 함께 어레이(12)의 영상을 생성하는 제1 및 제2 렌즈(14, 16)를 각각 통과할 것이다. 어레이(12)의 선택된 영역을 활성화 함으로써 사용자는 결국 목표물에 오버레이되는 십자선(또는 다른 유형의 지시)을 관측할 수 있을 것이다. 어레이(12)는 명확한 파장 λa를 가지며 제1 및 제2 렌즈(14, 16)은 λa로 전송한다. 경사진 반사체(4)는 파장 λa를 가지는 광의 부분을 렌즈 시스템(6, 8)을 향해 반사한다. 렌즈 시스템(6, 8)은 다른 어떠한 파장을 가지는 광을 송신하는 동안 파장 λa를 가지는 광만큼 반사하도록 조정된다. 이러한 방법으로 사용자는 목표물과 십자선을 동시에 관측할 수 있다.

어레이(12), 렌즈(14, 16), 경사진 반사체(4) 및 렌즈 시스템(6, 8)을 포함하는 이미징 시스템은 거칠게 취급되는 동안에도 충분한 정밀도를 유지할 수 있는 엄격하고 견고한 구조가 가능하도록 하나의 유닛으로 집적됨이 바람직하다.

하나 이상의 실시예에서 발광 어레이(12)는 밀집한 다이오드(RCLED)의 이차원 다이오드 어레이를 포함한다. 이러한 다이오드 어레이는 IRnova(SE) 또는 PRP Optoelectronics(GB)에 의해 주문 제작될 수 있다. 방출되는 광의 파장은 가시거리 이내이지만, 인간의 눈이 가장 민감한 파장 범위(약 555 nm)와는 충분히 먼 약 650 nm이다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 어레이는 이차 또는 직사각형이거나 다른 더 복잡한 모양일 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명과 관련하여 사용되는 두 개의 서로 다른 어레이(12)의 실시예를 도시한다. 도 2a에서 개시된 어레이는 그 모양에 관해서는 표준적인 디자인이며, 도 2b의 어레이는 본 발사 제어 시스템에서 사용되기 위하여 발명되었고 사다리꼴 형태를 가진다. 사다리꼴의 평행한 측면 중 더 짧은 측면은 약 30-50 픽셀, 예를 들어 40 픽셀의 너비를 가지고, 평행한 측면 중 더 긴 측면은 약 100-140 픽셀, 예를 들어 120 픽셀의 너비를 가진다. 평행한 측면 간의 거리는 약 150-200 픽셀, 예를 들어 175 픽셀일 수 있다.

어레이를 사다리꼴 형태로 하는 것에는 여러 장점이 있는데, 모두 그 영역이 감소되는 동안에도 어레이의 기능이 유지될 것이라는 사실과 관계된다(모두 전형적인 사각형의 어레이와 비교함). 첫째로, 그리고 아마도 가장 중요하게도, 본 출원인은 어떠한 중대한 단점도 밝혀내지 못했으며, 이는 장점을 더 쉽게 인식하게 한다. 하나의 장점은 생산과정에서 어레이는 기판으로부터 커팅되고 진보된 디자인은 동일한 기판으로부터 더 많은 어레이가 생산되는 것을 가능하게 한다는 점이다. 도 2b의 어레이는 발사 제어 시스템(1)에 배치되어 좁은 끝은 멀리 떨어져 있는 목표물을 위해 십자선을 영상화하는데 사용될 수 있다. 어레이의 모양은 생산 과정에서 수율을 증가시키는 더 적은 개수의 픽셀을 야기한다.

렌즈 시스템(6, 8)은 그 자체로 반사되는, 어레이(12)에 의해 방출되는 파장을 포함하는 좁은 파장 간격을 제외한 420과 1100 nm 사이의 가시 파장을 전송하는 밴드패스 필터(bandpass filte)처럼 동작하도록 코팅될 수 있다. 더 긴 파장은 나이트 비전 장치(Night Vision Device; NVD)에 사용된다.

어레이로부터의 광은 예를 들어 650 nm의 파장을 가지므로, 대부분의 광은 전송될 것이고 인간의 눈에 가장 민감한 파장 범위 내의 특정한 광 내에 있을 것이다.

사용자의 눈을 최대로 이완시키기 위해, 생성되는 영상은 사용자로부터 무한대의 거리에서 만들어지는 가상의 영상이다. 사용자는 목표물이 관측되는 창과 동일한 창인 보호 창(2)을 통해 영상을 관측할 수 있다. 제2 보호 창(10)은, 전술한 바와 같이, 렌즈 시스템(6, 8)의 전방에 배치될 수 있다. 목표물 영역으로부터 보이는 반사를 방지하기 위해, 이 보호 창(10)은 경사질 수 있다. 물리적인 피해로부터 조준기를 보호하는 것을 제외하고는, 보호 창(10)은 레이저 거리계로부터의 적외선 방사와 같은, 위험한 방사의 전송을 방지하기 위해 역시 코팅될 수 있고, 제2 보호 창(10)이 없는 경우 이러한 코팅은 시스템의 다른 광학적 표면에 제공될 수 있다. 나아가, 모든 광학적 표면은 전송을 증가시키기 위해 무반사 처리(anti-reflection; AR) 코팅으로 코팅될 수 있다. 만약 외부 반사가 방지된다면 조준기는 “킬러플래쉬 필터(killflash filter)”를 구비할 수 있다.

조준기의 세 번째 파트는 프로세싱 하드웨어, 소프트웨어 및 활용되는 스토리지 능력뿐만 아니라 1550 nm(표준 나이트 비전 시스템으로 보이지 않음)에서 작동하는 표준 유형인 선택적 레이저 거리계(18)를 수용할 수 있다(도 4 및 도 5 참조). 사용되는 다른 표준 파장은 여전히 적외선 영역인 약 900 nm 및 가시 광선이다. 후자는 눈에 보이는 섬광을 노출하는 단점을 가진다. 레이저 거리계(18)는 사용자에 의해 작동하며, 거리 측정의 결과는 조준기(1)의 프로세싱 섹션으로의 입력으로 사용된다. 거리계의 레이저 빔은 직선 경로를 따를 것이고, 따라서 거리계를 위한 십자선은 목표물까지의 거리를 무시하고 같은 위치에 표시 될 수 있다. 집적된 거리계(18)의 사용이 선호되며 의도하는 어플리케이션을 위한 거리계(18)를 위한 선호되는 특징은 높은 신뢰성 및 정확성, 낮은 전력 소모 및 저중량이다. 하나 이상의 실시예에서 거리계는 상술한 선호를 만족하기 위하여 Vectronix ox JENOPTIK AG (DE)에 의해 주문 생산될 수 있다. 이러한 특징은 프로세싱 하드웨어, 소프트웨어 및 활용되는 스토리지 능력을 위해서도 역시 중요하다. 존재 가능한 프로세서는 발사 제어 시스템 내의 메인 프로세서 및 핸들(도 6을 참조하여 설명함) 내의 프로세서를 포함하고 양자는 0.1 μA의 유휴 상태에서 전력 소모를 가진다. 다른 어플리케이션에서 중량과 전력 소모는 덜 중요하며, 조준기는 상술한 파라미터와 관련하여 최적화될 필요는 없다.

발사 제어 시스템의 모든 요소는 바람직하게는, 예를 들어 경사진 반사체(4)뿐만 아니라 어레이(12), 및 양 렌즈 시스템(14, 16, 6, 8)과 같이, 정적으로 마운트될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는 내부 요소가 움직일 수 있는 시스템에 비하여 발사 제어 시스템의 투박함(ruggedness)을 증가시킬 수 있다. 하지만, 비록 선호되는 구조는 아니라 할지라도, 움직일 수 있는 요소를 제공하는 본 발명의 실시예가 있을 수 있다.

십자선을 시각화하는 것 이외에, 어레이(12)는 영숫자 디스플레이로서 작동할 수 있어서, 거리, 탄약의 유형과 관계된 현재의 정보를 표시하는데 사용될 수 있다.

도 3은 진보된 조준기의 프로세싱 섹션을 설명하는 블록 다이어그램이다. 블록 다이어그램은 조준기(1)의 동작을 설명하기 위한 목적에 따라 단순화된 다이어그램이다. 사용시, 목표물까지의 거리와 관련된 데이터 및 다른 선택적인 입력이, 메모리로부터의 관련된 데이터와 결합하여 그것들을 사용하여 올바른 십자선을 계산하는 프로세서로 전달된다.어레이(12)를 제어하기 위한 제어 신호가 프로세서로부터 출력되고, 그 결과로서 어레이(12)는 특정 위치(하나 이상)로부터 발광을 시작한다.

도 3의 입력 섹션의 리스트는 확장 가능하지만, 제한적이지 않다. 조준기의 사용에 도움을 주는데 사용되는 다양한 입력이 있고, 탄약의 유형과 목표물까지의 거리가 두 중요한 입력이다. 본 발명에 따른 조준기의 하나의 장점은 그 구조가 조준기가 다재 다능하게 되는 것을 허용한다는 것이고, 사용되는 탄약의 탄도에 영향을 미치는 어떠한 정보, 또는 사용자와 관련된 다른 파라미터가 프로세서/마이크로컨트롤러에 의해 사용되거나 사용자에게 기본적으로 표시될 수 있다. 이 정보는 조준기로부터 다른 외부 유닛으로 전달될 수도 있다.

목표물까지의 거리는 일반적으로 거리계로 측정되지만, 사용자, 또는 다른 수단으로부터 정보를 수신한 조준기에 의해 입력될 수도 있다. 탄약의 유형에 대해서도 동일하게, 자동으로 감지되거나 사용자에 의해 입력된다.

메모리는, 탄약 속성과 관련된 테이블 및 알고리즘과 같은, 조준기의 제어에 필요한 모든 정보를 저장한다. 메모리는 예를 들어 업데이트 등을 허용하기 위해 외부 유닛과 통신할 수 있다.

입력 변수의 예는 탄약 데이터, 탄약의 유형, 탄약 속성(거리와 관련된 탄도, 풍속 등); 목표물 데이터, 거리, 상대 고도, 속도, 지리학적 좌표; 환경 데이터, 공기 속도, 공기 온도, 지리학적 좌표; 화기 데이터, 경사각, 속도, 기압, 풍속, 지리학적 좌표; 사용자 설정, 수동 입력, 수정을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 발사 제어 시스템의 사시도이다. 도 1의 상응하는 참조 번호와 비교함으로써 도 4 및 도 5에 도시된 구성 부분들의 배치는 각각 자명하게 이해될 수 있을 것이다.

이미 설명한 것을 제외하면, 도 4는 하우징(20)을 도시한다.

하우징(20)은 물과 충격으로부터 내부를 실링하고 보호한다. 하우징은 단단하고 내구성이 있을 것이 요구된다. 일 실시예에서, 그것은 강하고 단단하며 내구성 있는 경량의 하우징을 제공하기 위해 압출되고, 고강도인 양극산화처리된 알루미늄으로 만들어진다. 강화 플라스틱이나 복합 재료와 같은 하우징을 위한 또 다른 대안들이 있다. 하우징(20)은 보호 창(2, 10) 등과 같은 다른 요소들과의 접촉면을 가질 수 있고 하우징 및 관련된 요소들이 유사한 열 팽창과 관련된 속성을 가지도록 재료가 선택됨이 바람직하다. 그렇지 않으면, 적절한 속성을 가지는 조준기를 달성하는데 어려움이 있을 것이며, 조준기가 온도나 습기 등과 관련된 엄격한 요구사항을 바람직하게 만족하는 범위 내에서 재료는 자유롭게 선택될 수 있다. 하우징에 결합되는 별도의 부품일 수 있는 부분인, 하우징(20)의 아래 부분은 배터리 팩의 형태인 전원을 포함한다. 이 부분은 어레이(12)에 의해 방출되는 광의 세기를 조절하는 제어 장치(22)를 더 포함할 수도 있다. RCLED 세기의 실질적인 제어는 인간의 눈이 그것을 세기의 변화와 같이 해석하도록 하는 방법으로 RCLED에 펄스 길이의 변화를 줌으로써 수행될 수 있다. 이러한 제어 방법은 본 출원인의 EP 1 210 561 A 출원에 더욱 상세하게 설명되어 있고, 상기 출원의 관련된 상세 내용이 참조로 포함되어 있으므로 본 명세서에서는 더 자세한 설명은 생략하기로 한다. 펄스에서 전류를 조정하는 것이 세기가 설정될 수 있는 사정거리의 증가에 사용될 수도 있다. 이는 NVD를 사용하는 경우에 특히 중요하다. 키패드(24)는 조준기와 사용자 간의 인터페이스로서 사용될 수 있다. 키패드(24)는 통상적인 기능을 가지며 통상적인 방법으로 연결되어 조준기의 전자 장치를 제어한다.

또한, 조준기를 화기에 마운팅 하기 위한 마운트(30)가 도시되어 있다. 원격 제어 장치와의 연결은 예를 들어 무선 통신에 적절한 수단을 사용하여 무선으로 함이 바람직하다. 무선 연결의 사용은 발사 제어 시스템의 내부를 외부 환경(습기, 먼지, 가스)으로부터 보호하는 작업을 단순화한다. 만약 물리적인 커넥터가 요구된다면, 그들은 예를 들면, 원격 제어나 충전/통신/보조 장치를 위한 적절한 위치에 배열될 수 있다. 원격 제어는 화기를 발사하는 동안 입력을 단순화하는데 사용될 수 있다. 사용자는 올바른 발사 위치를 가지는 목표물을 조준하고 동시에 데이터를 입력할 수 있다. 원격 제어는 키패드(24)와 유사한 디자인을 가질 수 있거나, 예를 들어 단지 거리계를 사용하고 십자선을 수정하기 위한 버튼만을 포함하는 단순화된 디자인을 가질 수 있다. 도 4는 십자선의 세기를 조절하는데 사용되는 회전식 스위치인 세기 손잡이(22)도 도시하고 있다. 보조 장치는 키보드, GNSS 수신기, 자이로 장치, 경사계, 탄약과의 통신을 위한 장치 및/또는 도 3을 참조하여 전술한 바와 같은 기능을 수행하는 다른 장치를 포함한다. 전술한 바와 같이, 보조 장치, 또는 다른 유형의 외부 정보는 무선 또는 무선 통신을 통해 조준기와 통신할 수 있다. 탄약의 타이밍과 관련된 정보와 같이, 무선 통신은 탄약 및 조준기 간에도 역시 일어날 수 있다. 이러한 장치의 일부 혹은 전부는 실제 화기 제어 장치에 채용될 수 있다. 커넥션은 새로운 프로세싱 소프트웨어 및 탄약 테이블/알고리즘 등을 다운로드 하는 데에도 역시 사용될 수 있다.

도 5는 발사 제어 시스템을 거리계(18)의 아웃 렌즈(36)와 수신 렌즈(38)가 보이는 방향의 사시도로 나타낸 것이다.

세기 손잡이(22)의 반대편에, 배터리 캡(40)이 나타난다. 손쉬운 유지를 위해 조준기는 전세계에서 에너지원으로 사용할 수 있는 표준 AA 배터리를 사용함이 바람직하다. 물론 리튬 배터리뿐만 아니라 충전식 AA 배터리도 사용할 수 있다.

도 6은 진보된 발사 제어 시스템이 마운트(42)에 설치될 수 있는 무반동 유탄 발사기를 도시한다. 발사 제어 시스템은 화기의 전방 핸들(44)에 배치되는 제어 장치와 연결된다. 세 개의 제어 버튼(46, 48, 50)이 사용자가 전방 핸들(44)을 움켜쥐는 동안의 사용자의 손가락 범위 이내에 배치된다. 전방 핸들(44) 상의 제어 장치와 발사 제어 시스템의 통신은 예를 들면 Texas Instruments CC2500 저전력 트랜시버를 통한 무선 방식이 바람직하다. 조준기를 사용할 때 사용자는 스위치를 온 해야 하고, 만약 다른 목적으로 사용하는 경우에는, 몇 가지 사용자 파라미터, 예를 들어 사용되는 탄약의 유형, 다양한 오프셋 등을 설정함으로써 그것을 초기화 해야 한다. 조준기를 들여다 보면서 레이저 사거리 파인더(Laser Range Finder; LRF) 손잡이를 누르게 되면, 사용자는 거리계를 목표물로 향하게 하는 데에 사용되고 거리계와 함께 영점에 맞춰진 고정적으로 빛나는 십자선을 보게 될 것이다. 고정적으로 빛나는 십자선이 목표물 위에 겹쳐지면, 예를 들어 손잡이를 놓음으로써 거리계는 활성화될 수 있다. 이러한 행동은 목표물까지의 거리가 측정되고 영숫자 디스플레이에 의해 표시될 수 있는 결과를 가져온다. 이는, 예를 들면 맥동 세기와 함께, 십자선이 사용자에게 표시되는 결과를 가져올 수도 있다. 그리고는 제 2 십자선을 목표물 위에 겹쳐두고 화기를 발사하기 이전에, 만약 이러한 파라미터 중 어떤 것이라도 발사 제어 시스템에 의해 보상되지 않는다면, 사용자는 목표물의 움직임, 바람들을 보상하기 위하여 제2 십자선의 위치를 조정하는 기회를 가질 수 있다. 화기를 발사한 이후에 제2 십자선의 위치는 다시 조정될 수 있다. 만약 동시에 표시 되는 경우에는 혼란을 피하기 위해, 제2 십자선은 제1 십자선과 시각적으로 다를 수 있다. 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이것을 여러 상이한 방법으로 구현할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

다음에는 화기의 경사각에 대한 응답으로서 십자선 위치의 수정이 설명될 것이다. 이러한 조준기, 또는 화기의 수정을 수행하기 위해, 예를 들어 Freescale Semiconductor의 경사계와 같은 경사각의 측정을 위한 센서를 구비해야 한다. 만약 목표물까지의 거리가 고려되는 단 하나의 파라미터라면 화기의 길이 방향에서의 경사각은, 예를 들어, 목표물까지의 거리를 측정함으로써 초기 목표물 획득에서 확인될 것이다. 그런데, 화기 자체보다 낮거나 높은 곳에 위치하는 목표물에 발사해야 하는 때에는 확인해야 할 다른 파라미터가 발생한다. 화기가 고도 차이에 관한 정보를 수신한다면, 이 경사각은 역시 목표물의 초기 획득을 수행하면서 확인될 수 있다. 이는 거리 측정으로부터의 정보와 화기의 길이 방향의 경사각을 측정하는, 경사계로부터의 정보를 결합하여 수행될 수 있다. 정보는 다른 소스로부터 역시 획득될 수도 있다. 사용자가 실수로 화기를 기울이는 경우에는 화기의 교차 방향에서의 경사각, 또는 틸트가 존재할 수 있다. 틸트는 길이 방향의 경사각 보다 덜 예측 가능한데, 그것이 목표물의 획득과 화기의 실제 발사 순간 사이가 다를 수 있기 때문이고, 어떻게 틸트가 목표물의 상당한 빗맞음을 야기하는지는 더 이상의 설명 없이도 자명하다. 틸트 문제를 제거할 수 있는 하나의 방법은 가상 수평선, 또는 교차 방향에 대한 수평 위치에 도달하기 위해 어떻게 화기가 기울여질 수 있도록 하는 가에 대한 다른 지시를 도입하는 것이다. 그런데 본 발명의 다른 실시예예 따르면, CPU는 경사각 센서로부터의 신호를 분석함으로써 화기의 틸드를 빠르게 결정할 수 있고, 십자선의 위치는 그에 따라 조정된다. 후자의 테크닉의 이로운 효과 중 하나는 사용자에게 표시 되는 정보가 최소한으로 유지되어, 목표물 획득과 목표물로의 첫 번째 발사와의 시간이 짧아진다는 것이다. 만약 화기의 틸트가 너무 크다면, 조정된 십자선의 위치가 어레이의 허용 한계를 벗어나기 때문에, 시스템은 얼마나 역으로 기울여져야 하는 지에 관련된 지시를 제공하기 위해 개량될 수 있다. 이러한 지시의 한 예는 반짝거리는 화살표, 또는 십자선과 혼동되지 않는 다른 모양일 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터 및/또는 프로세서와 같은 프로세싱 수단에 의한 구현에 적합하다. 그러므로, 프로세싱 수단, 프로세서, 또는 컴퓨터가 상술한 실시예 중 어느 것에 따른 방법 또는 상술한 실시예에 따른 발사 제어 시스템을 요구되는 방법으로 동작하도록 만들기 위해 필요한 방법의 각 단계를 수행하도록 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다. 각 단계는 예를 들면, 어레이의 광원에 전력을 공급하는 조명 제어 회로의 도움을 받아, 개시된 실시예 중 어떤 하나와 관련하여 설명된 것과 같은, 프로세싱 수단, 프로세서, 또는 물리적 수단과 협력하는 컴퓨터에 의해 수행됨이 바람직하다. 컴퓨터 프로그램은, 도 8에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(602)에 저장되고, 프로세싱 수단, 프로세서, 또는 컴퓨터에 의해 로드되고 실행되어 그것들이, 바람직하게는 도면을 참조하여 기술된 설명적인 실시예들 중 어떤 하나인, 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 할 수 있는 프로그램 코드를 포함하는 것이 바람직하다. 컴퓨터 프로그램은 예를 들면 프로세서로 하여금 편류(windage) 등을 확인하기 위한 계산된 탄도, 또는 발사 제어 시스템의 틸트로부터 기인한 십자선의 보상된 위치를 수정하도록 할 수 있다.

컴퓨터 및 컴퓨터 프로그램은 본 발명에 따른 방법의 행동이 단계적으로 수행되는 프로그램 코드를 연속적으로 수행하거나 본 발명에 따른 방법의 행동이 데이터의 요구 및 유효성에 따라 수행되는 실시간 기반의 프로그램 코드가 수행되도록 마련될 수 있다. 프로세싱 수단, 프로세서, 및 컴퓨터는 일반적으로 임베디드 시스템이라고 불리는 것임이 바람직하다. 따라서, 도 8에 도시된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(602) 및 컴퓨터(604)는 단지 원리의 이해를 제공하기 위한 예시적인 목적으로 이해되어야 하며, 요소를 직접적인 도시한 것으로 이해되어서는 안 된다. 본 발명은 특히, 언더슬렁 유탄 발사기(underslung grenade launcher; UGL), 자동 유탄 발사기(automatic grenade launcher; AGL), Carl Gustaf와 같은 무반동 유탄 라이플(recoilless grenade rifle) 등 높은 탄도를 가지는 탄약을 발사하는 화기에 적절하며, 이러한 화기에 완벽히 사용될 수 있다.

Claims (15)

1. 하우징;
   광 채널-사용자가 이를 통해 목표물을 직접 관측하고 동시에 시각적으로 표시되는 정보를 수신하며, 상기 광 채널은 부분적으로 반사적인 광학 장치를 포함함-;
   상기 부분적으로 반사적인 광학 장치를 통해서 사용자에 대한 십자선의 시각화를 위한 광원;
   상기 목표물까지의 거리의 측정값을 수신하는 수단;
   상기 목표물까지의 거리에 기초해서, 상기 십자선의 적절한 위치를 결정하고, 상기 십자선이 적절한 위치에서 시각화되도록 광을 조사하는 광원을 제어하는 프로세서;
   교차 방향에서 발사 제어 시스템의 경사각을 측정하기 위한 센서; 및
   상기 경사각에 대응하는 상기 십자선의 위치를 보상하는 수단를 포함하되,
   상기 광원은 표면상의 위치에서 선택적으로 광을 조사할 수 있는 발광 어레이이고, 상기 부분적으로 반사적인 광학 장치는 가상 십자선의 생성을 위해 광을 반사하고 조사되는 광을 영상화하는 발사 제어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 발광 어레이는 표면상에서 명확한 위치에 선택적으로 광을 조사할 수 있는 일차원 어레이인 발사 제어 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 발광 어레이는 표면상에서 명확한 위치에 선택적으로 광을 조사할 수 있는 이차원 어레이인 발사 제어 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 발광 어레이는 공진기형 발광 다이오드의 어레이인 발사 제어 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 발광 어레이는 사다리꼴 형태를 가지는 발사 제어 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 하우징 내부에 사거리 파인더를 더 포함하는 발사 제어 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   사용자를 위해 상기 십자선을 표시하는 상기 부분적으로 반사적인 광학 장치는 상기 목표물에 대해 시차가 없는 상기 십자선의 영상을 생성하는 발사 제어 시스템.
   
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   외부 소스와 통신하기 위한 수단을 더 포함하는 발사 제어 시스템.
   
10. 제1항에 따른 발사 제어 시스템에서 십자선을 표시하는 방법에 있어서,
    목표물까지의 거리를 나타내는 거리 정보를 획득하는 단계;
    상기 거리 정보 및 사용되는 탄약을 위한 탄도 정보에 기초하여 상기 십자선을 영상화하기 위해 위치를 결정하는 단계;
    상기 발광 어레이로부터의 광의 조사를 제어하여 상기 부분적으로 반사적인 광학 장치를 통해 결정된 위치에 십자선을 영상화하는 상기 발광 어레이 표면의 한 위치로부터 광을 방출하는 단계;
    상기 발사 제어 시스템의 교차 방향의 경사각을 획득하는 단계; 및
    상기 경사각에 대응되는 상기 십자선의 위치를 보상하는 단계를 포함하는 십자선을 표시하는 방법.
    
11. 삭제
12. 제 10항에 있어서,
    상기 거리 정보를 획득하는 단계는,
    상기 목표물을 향해 전자기 방사를 송신하는 단계;
    상기 목표물로부터 상기 전자기 방사의 반사를 수신하는 단계; 및 송신으로부터 수신까지 걸린 시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 십자선을 표시하는 방법.
    
13. 제 10항에 있어서,
    경사각, 편류, 습도, 기압, 위치, 고도 지리학적 좌표를 포함하는 임의의 그룹으로부터 상기 탄도 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 십자선을 표시하는 방법.
    
14. 제 10항에 있어서,
    상기 부분적으로 반사적인 광학장치를 통해, 영숫자 정보를 표시하기 위하여, 상기 어레이로부터의 광의 조사를 제어하는 단계를 더 포함하는 십자선을 표시하는 방법.
    
15. 프로세서에 의해 수행될 때 상기 프로세서가 제10항에 따른 방법을 수행하도록 하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.

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