TWM643768U - 水下無人潛航器 - Google Patents
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Abstract
一種水下無人潛航器,用於在水面或水下進行監控裝置,該水下無人潛航器包含:一水航器。該水航器包含:一外殼用於安裝該水航器之相關元件;一主機用於處理系統相關的運算及處理;一位移轉向裝置係用於控制該水航器的方位,該位移轉向裝置包含一上下舵及一左右舵;至少一攝錄機連接該主機以紀錄所監測的影像;至少一聲納感測器連接該主機;其中該位移轉向裝置、該攝錄機、該聲納感測器將所接收到的訊號與該主機互傳,以令該主機進行相關的處理;該水航器尚包含:一燃料供應系統,一動力系統連接該燃料供應系統用於驅動該水航器至所需的位置以及一電力供應系統連接該主機及該動力系統等其他需電力之元件。該發射管包含:一導管用於容置該水航器及該發射管之相關元件;一底座,密封該導管之底端;以及一彈射座位在該導管之內部;用於容納該水航器。
Description
本創作係有關於水下偵測系統,尤其是一種水下無人潛航器。
依據無人機實戰案例與現實常識:長航時的無人機,體積碩大、速度緩慢,易遭敵人多樣且強大的搜索、偵測設備發現,並鎖定摧毀。而小型無人機則因電源限制,滯空時間平均僅有一二十分鐘,極為短暫。二者在海域空曠型態的戰場效果,十分有限。
尤其,時下無人機使用的動力,幾乎都是鋰電池,其無法充滿電力、保存待命使用的致命缺點,無法及時因應時勢需要。習之技術中的無人機多為飛行式無人機,但海域中的偵測亦為國防上重要的領域。再者市面上的水下無人機也沒有載運物品的功能,使得該無人機僅能作為探測觀察使用。
為了改良無人機的缺點,所以必須要有一種針對島型海域戰場環境所開發出的監控機體。該機體可以在水面作業,利用水浮力,達到高載重、低能耗效果的長期巡弋遊蕩反擊的戰場武器。並且該機體能藉由體型微小及水面海雜波折射偵測,達到匿蹤效果的海島型專用設備,又可利用天然能源輔助、全天候長期不定點自動游移執行任務,使敵人難以捉摸發現設備固定位址。
故本案希望提出一種嶄新的水下無人潛航器,以解決上述先前技術上的
缺陷。
所以本創作的目的係為解決上述習知技術上的問題,本創作中提出一種水下無人潛航器,其結構簡易,相對造價便宜,可廣泛的佈署。其體積小,難以偵測;加上海雜波折射反應之隱匿性,將使敵人更難以發現及阻擋。以遙控無人方式、自動遊蕩巡防海域。再者本案具有躲避障礙、目標偵測(跟隨)、自動航線等成熟功能。本案裝置有可見光及紅外線視訊鏡頭,可在夜間或雨霧環境中,全天候執行戰場監控或情報偵蒐及防衛攻擊任務或做其他遠距運用,亦可藉由聲納探測組件、偵查水下目標活動情報、掌控局部戰場動態。本案屬於通報、目視辨識及針對性攻擊,設計於發射時,利用機體特殊構造來觸發、啟動電源。
為達到上述目的本創作中提出一種水下無人潛航器,用於在水面或水下進行監控裝置,該水下無人潛航器包含:一水航器。該水航器包含:一外殼用於安裝該水航器之相關元件;一電源開關配置在該外殼上,用於控制該水航器的電力啟閉;一主機用於處理系統相關的運算及處理;一位移轉向裝置係用於控制該水航器的方位,該位移轉向裝置包含一上下舵及一左右舵,該上下舵從該水航器的外殼向外延伸,航行時藉由操控該上下舵,可以改變該水航器的深度;該左右舵從該水航器的外殼向外延伸,航行時藉由操控該左右舵改變該水航器的左右方向;至少一攝錄機連接該主機以紀錄所監測的影像;至少一聲納感測器連接該主機,應用聲納的方式感測附近的物體;其中該位移轉向裝置、該攝錄機、該聲納感測器將所接收到的訊號與該主機互傳,以令該主機進行相關的處理;
該水航器尚包含:一燃料供應系統,用於提供系統所需要的燃料;一動力系統連接該燃料供應系統用於驅動該水航器至所需的位置;一電力供應系統連接該主機及該動力系統等其他需電力之元件,用於提供系統所需要的電力;該電力可作為驅動電力或者是供應各個元件運作的電力;一發射管用於容納該水航器以作為發射該水航器之用。
該發射管包含:一導管,為中空管狀結構;用於容置該水航器及該發射管之相關元件;一底座,密封該導管之底端;以及一彈射座位在該導管之內部,為中空管狀結構;用於容納該水航器;該彈射座之內部包含:一密封托體用於安裝該水航器,以及一彈炸腔位在該密封托體及該底座之間,藉由該彈炸腔的彈炸壓力,而提供該水航器發射時的動力。
由下文的說明可更進一步瞭解本創作的特徵及其優點,閱讀時並請參考附圖。
10:導管
12:底座
14:彈射座
16:密封托體
18:彈炸腔
22:發射管
30:長形細管
32:回復彈簧
34:卡座
35:套環
36:支撐桿
37:定位塊
38:開槽
91:陀螺儀
93:收發機
95:衛星定位接收器
96:攝錄機
97:電波感測器
98:聲納感測器
99:電子羅盤
100:燃料供應系統
110:電力供應系統
120:動力系統
130:遙控電子系統
222:出口
223:凸起結構
41:旋轉盒
42:旋轉彈簧
43:容置槽
44:轉軸孔
45:方向舵機
46:旋轉蓋板
47:定位卡榫
48:卡榫孔
60:水航器
70:外殼
71:前艙
72:置物艙
74:電源開關
80:主機
90:位移轉向裝置
92:上下舵
94:左右舵
381:凹槽
382:凹槽
383:開口
401:左航行水翼
402:右航行水翼
451:左方向舵機
452:右方向舵機
453:舵機轉軸
454:舵機轉軸
931:收發機天線
951:衛星定位天線
961:前方攝錄機
962:前上方攝錄機
963:分離式攝錄機
圖1顯示本案該水航器之結構,其中該收發機天線、該衛星定位天線及該分離式攝錄機從該外殼伸出。
圖2顯示本案該水航器之斜視圖,其中該上下舵及該分離式攝錄機為離開該發射管後之狀態。
圖3顯示本案該水航器之側面圖,其中該上下舵及該分離式攝錄機為離開該發射管後之狀態。
圖4顯示本案部分該水航器之結構圖,其中該分離式攝錄機為離開該發射管後彈起之狀態。
圖4A顯示圖4沿著A-A’剖面示意圖,其中該分離式攝錄機為離開該發
射管前之狀態,該虛線箭頭表示該支撐桿及該定位塊之滑動方向。
圖4B顯示圖4之俯視圖。
圖5顯示本案該分離式攝錄機之結構圖,圖中並未顯示該支撐桿。
圖6顯示本案該上下舵之連結示意圖。
圖7顯示本案部分該水航器側視圖,其中該上下舵為尚未從該發射管離開之狀態。
圖8顯示本案該發射管之結構圖,其中該水航器為離開該發射管時之狀態,該上下舵呈90度旋轉,且該分離式攝錄機已彈起。
圖9顯示本案之元件方塊連接圖。
茲謹就本案的結構組成,及所能產生的功效與優點,配合圖式,舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。
請參考圖1至圖9所示,顯示本創作之水下無人潛航器,包含下列元件:
一水航器60,請參考圖1,包含:
一外殼70,包含一前艙71;一置物艙72位在該前艙71之後,該前艙71及該置物艙72用於安裝該水航器60之相關元件。該置物艙72可內置火藥或網狀物76。該火藥76可產生爆炸,該網狀物76可從該水航器60射出以困住或癱瘓水中動態物。
一電源開關74,配置在該外殼70上,用於控制該水航器60的電力啟閉。
一主機80,用於處理系統相關的運算及處理。
一位移轉向裝置90連接該主機80,係用於控制該水航器60的方位,該位移轉向裝置90包含一上下舵92及一左右舵94,該上下舵92從該水航器60
的外殼70向外延伸,航行時藉由操控該上下舵92,可以改變該水航器60的深度。該左右舵94從該水航器60的外殼70向外延伸,航行時藉由操控該左右舵94,可以改變該水航器60的左右方向。
一陀螺儀91用於維持該水航器60的水平度。該陀螺儀91連接該主機80,可將水平度的數值傳送到該主機80。使得使用者可以了解整個水航器60的水平度,並藉以操控該位移轉向裝置90以達到所需要的水平度。
一收發機93連接該主機80,用於接收及發射訊號。其中該收發機93的收發機天線931可以從該水航器60的外殼70向外伸縮,以使其鄰近海平面便於接收定位訊號。
一衛星定位接收器95連接該主機80,用於接收衛星定位訊號,以確定該水航器60位置。其中該衛星定位接收器95的衛星定位天線951可以從該水航器60的外殼70向外伸縮,以使其鄰近海平面便於接收定位訊號。
至少一攝錄機96連接該主機80,可以紀錄所監測的影像。
至少一電波感測器97連接該主機80,用於感測附近的物體。該電波感測器97係選自射頻(RF)感測器、紅外線感測器、可見光感測器、雷射感測器等等。其中該電波感測器97將所感測的訊號傳射到該主機80後,經該收發機93傳送。
至少一聲納感測器98連接該主機80,應用聲納的方式感測附近的物體。其中該聲納感測器98將所感測的訊號傳射到該主機80後,經該收發機93傳送。
一電子羅盤99連接該主機80,可由該電子羅盤99得知該水航器60的方位。
其中該位移轉向裝置90、該陀螺儀91、該收發機93、該衛星定位接收器95、該攝錄機96、該電波感測器97、該聲納感測器98、該電子羅盤99等裝置,可以將所接收到的訊號與該主機80互傳,以令該主機80進行相關的處理。
該水航器60的該置物艙72尚包含:
一燃料供應系統100,提供系統所需要的燃料。
一動力系統120連接該燃料供應系統100,用於驅動該水航器60至所需的位置。
一電力供應系統110連接該主機80及該動力系統120等其他需電力之元件,提供系統所需要的電力。該電力可作為驅動電力或者是供應各個元件運作的電力。
一遙控電子系統130,連接該主機80及相關的裝置,並接收由前端該主機80所傳送之GPS訊號。使得遠端的使用者可以利用無線的方式操控該水航器60。
一發射管22用於容納該水航器60,如圖8所示,該發射管22包含:
一導管10,為中空管狀結構。用於容置該水航器60及該發射管22之相關元件。
一底座12,密封該導管10之底端。
一彈射座14位在該導管10之內部,為中空管狀結構。用於容納該水航器60。該彈射座14之內部包含:一密封托體16,用於安裝該水航器60,以及一彈炸腔18位在該密封托體16及該底座12之間,藉由該彈炸腔18的彈炸壓力,而提供該水航器60發射時的動力。
該發射管22的該導管10上方有一出口222,可令該水航器60經由該出口222發射出去。在該彈射座14的開口邊緣有一凸起結構223。當該水航器60被推動而脫離該發射管22時,該水航器60尾部的電源開關74將被該該彈射座14之該凸起結構223觸發,完成通電以執行工作。
本案具有三組攝錄機96,如圖2至圖5,分別為:
一前方攝錄機961以熱感應或夜視功能鏡頭探索混濁水質中的目標。
一前上方攝錄機962用於從水下向上探查水面目標位置。
一分離式攝錄機963為本裝置之第三鏡頭,其為配合發射管22緊密空間所創造設計之折疊式機構,用於探查水中目標位置。該分離式攝錄機963安裝在一長形細管30上。該長形細管30之一端經由一回復彈簧32固定在一卡座34上。該卡座34係固定在該外殼70上。一可滑行之套環35套在該長形細管30外圍,該套環35樞接一支撐桿36之一端。該支撐桿36之另一端形成一擴大之定位塊37。另外該水航器60之外殼70形成一開槽38,而該開槽38的兩端各形成一擴大之凹槽381、382,因此該定位塊37可從該凹槽381滑向另一凹槽382。而該支撐桿36則沿著該開槽38在兩凹槽381、382之間滑動。其中該開槽38於該外殼70上形成開口383,且該開口383的口徑僅可讓該支撐桿36通過,而無法讓該定位塊37通過,所以可以將該定位塊37限制在該開槽38內部而不會滑脫出來。
在使用時,該分離式攝錄機963在該水航器60脫離該發射管22的同時即利用彈簧的回歸張力彈豎在該外殼70上,以達到類似潛望鏡功能,用於提供搜索海面上目標之偵查用途。為了因應海浪作用力,該分離式攝錄機963尚配有該支撐桿36,隨著該分離式攝錄機963豎起的同時也帶動該支撐桿36
至定位,以支撐該分離式攝錄機963,使該分離式攝錄機963得以穩定在該外殼70特定高度位置以便於應用。
本案在該水航器60後端配置有控制該水航器60偏航及上下航行運動之多個上下舵92,以作為航行水翼。
該上下舵92(即航行水翼),如圖6及圖7所示,包含:
一旋轉盒41,其為一盒體,該旋轉盒41之底部以一旋轉彈簧42固定在該水航器60之該外殼70上形成的一容置槽43。該旋轉盒41側表面形成一或多個轉軸孔44。安裝後該旋轉盒41至該轉軸孔44上方的部位突出於該容置槽43。
該旋轉盒41包含至少一方向舵機45,其位在該旋轉盒41內。其中該方向舵機45包含一左方向舵機451及一右方向舵機452。各該左方向舵機451及該右方向舵機452的機體上各延伸出一舵機轉軸453、454。各該舵機轉軸453、454可從該旋轉盒41的對應的該轉軸孔44突伸出該旋轉盒41。
各該左方向舵機451及該右方向舵機452透過對應的舵機轉軸453、454分別連接對應的一左航行水翼401及一右航行水翼402。因此可藉由馬達動力系統(圖未顯示)驅動該方向舵機45而獨立控制該航行水翼。安裝後,因為該轉軸孔44位在該容置槽43之上方,因此可使得該左航行水翼401及該右航行水翼402露出於外殼70外部。
一旋轉蓋板46位在該旋轉盒41之頂端,該旋轉蓋板46的表面安裝至少一定位卡榫47。該外殼70上形成一對應的卡榫孔48。蓋合時,應用各定位卡榫47嵌入該外殼70的該卡榫孔48卡合固定。該旋轉蓋板46蓋住該容置槽43之上方而使得該旋轉盒41被容置在該容置槽43內,而該左航行水翼401及
該右航行水翼402露出於外殼70外部。
該航行水翼採用旋轉90度折疊方式安裝在該旋轉盒41上,如圖7所示,使該上下舵92、該水航器60之外殼70在該發射管22之管壁內呈平行直線。因此該水航器60自發射管22射出後,該旋轉盒41及該該上下舵92即透過彈簧彈力自動於外殼70上回旋90度並藉由該定位卡榫47與外殼70上的卡榫孔48結合固定,使該水航器60穩定航行。
在實際應用時,可藉由操控人員或是自動遠端控制將該水航器從該發射管的出口發射,再應用該水行器的動力裝置驅動水航器航行到所需要的位置。該水航器在離開該發射管後,也同樣地藉由操控人員或是自動遠端控制航行到所設定的目的地,使得該水航器可以分別在不同的水域進行拍攝、監控與偵測,或爆破或網狀物攫取物資。操作人員不必親自到第一陣線操控或進行發射,在操作上更為安全且更具便利性。
本案的優點為相較空中飛行器結構更簡單、更安全,其滯留戰場時程及安全性非飛行器所可比擬。本案因其高載重及低能耗是由水浮力所分擔,故結構簡易,相對造價便宜,可廣泛的佈署。其體積小,難以偵測;加上海雜波折射反應之隱匿性,將使敵人更難以發現及阻擋。以遙控無人方式、自動遊蕩巡防海域,免除海上人力及船艦大量負荷及戰時傷亡壓力。無須耗費國家對於傳統作戰人力與裝載設備之鉅額龐大預算。本案裝置有可見光及紅外線視訊鏡頭,可在夜間或雨霧環境中,全天候執行戰場監控或情報偵蒐及防衛攻擊任務或做其他遠距運用,亦可藉由聲納探測組件、偵查水下目標活動情報、掌控局部戰場動態。對於來襲的敵方小、慢且裝甲薄弱的水面車艇攻擊,相對迅速而直接,且屬於水下爆炸,其摧毀效能
較空氣更直接高效。本案可改裝為發射小型對空自殺無人機,同樣具備造價低廉特點,如蜂群式廣泛佈署於海域戰場、具強大嚇阻敵人效果。本案可預先大量、長期儲備,必要時,可迅速投放全島海域,並分配、規劃由一般志願者遙控操作區域,可實現全民參與之國防實力。
綜上所述,本案人性化之體貼設計,相當符合實際需求。其具體改進現有缺失,相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點,確實具有功效之增進,且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上,已符合專利法規定。
上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明,惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍,凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更,均應包含於本案之專利範圍中。
14:彈射座
30:長形細管
36:支撐桿
60:水航器
97:電波感測器
98:聲納感測器
99:電子羅盤
100:燃料供應系統
70:外殼
71:前艙
72:置物艙
74:電源開關
76:火藥或網狀物
80:主機
90:位移轉向裝置
91:陀螺儀
92:上下舵
93:收發機
94:左右舵
95:衛星定位接收器
96:攝錄機
110:電力供應系統
120:動力系統
130:遙控電子系統
931:收發機天線
951:衛星定位天線
961:前方攝錄機
962:前上方攝錄機
963:分離式攝錄機
Claims (13)
- 一種水下無人潛航器,用於在水面或水下進行監控裝置,該水下無人潛航器包含:一水航器包含:一外殼用於安裝該水航器之相關元件;一電源開關配置在該外殼上,用於控制該水航器的電力啟閉;一主機用於處理系統相關的運算及處理;一位移轉向裝置係用於控制該水航器的方位,該位移轉向裝置包含一上下舵及一左右舵,該上下舵從該水航器的外殼向外延伸,航行時藉由操控該上下舵,可以改變該水航器的深度;該左右舵從該水航器的外殼向外延伸,航行時藉由操控該左右舵改變該水航器的左右方向;至少一攝錄機連接該主機以紀錄所監測的影像;至少一聲納感測器連接該主機,應用聲納的方式感測附近的物體;其中該位移轉向裝置、該攝錄機、該聲納感測器將所接收到的訊號與該主機互傳,以令該主機進行相關的處理;該水航器尚包含:一燃料供應系統,用於提供系統所需要的燃料;一動力系統連接該燃料供應系統用於驅動該水航器至所需的位置;一電力供應系統連接該主機及該動力系統等其他需電力之元件,用於提供系統所需要的電力;該電力可作為驅動電力或者是供應各個元件運作的電力;一發射管用於容納該水航器以作為發射該水航器之用。
- 如申請專利範圍第1項所述之水下無人潛航器,其中該發射管包含:一導管,為中空管狀結構;用於容置該水航器及該發射管之相關元件;一底座,密封該導管之底端;以及一彈射座位在該導管之內部,為中空管狀結構;用於容納該水航器;該彈射座之內部包含:一密封托體用於安裝該水航器,以及一彈炸腔位在該密封托體及該底座之間,藉由該彈炸腔的彈炸壓力,而提供該水航器發射時的動力。
- 如申請專利範圍第1項所述之水下無人潛航器,其中尚包含:一遙控電子系統連接到該主機及相關的裝置,並接收由該主機所傳送之訊號;使得遠端的使用者可以利用無線的方式操控該水航器。
- 如申請專利範圍第1項所述之水下無人潛航器,其中尚包含:一陀螺儀用於維持該水航器的水平度;該陀螺儀連接該主機用於將水平度的數值傳送到該主機;使得使用者可以了解整個水航器的水平度,並藉以操控該位移轉向裝置以達到所需要的水平度。
- 如申請專利範圍第1項所述之水下無人潛航器,其中尚包含:一收發機連接該主機用於接收及發射訊號;一衛星定位接收器連接該主機用於接收衛星定位訊號,以確定該水航器位置;至少一電波感測器連接該主機用於感測附近的物體;一電子羅盤連接該主機由該電子羅盤得知該水航器的方位;以及其中該收發機、該衛星定位接收器、該電波感測器、該電子羅盤等裝置,將所接收到的訊號與該主機互傳,以令該主機進行相關的處理。
- 如申請專利範圍第2項所述之水下無人潛航器,其中該發射管的該導管上方有一出口,用於將該水航器經由該出口發射出去;在該彈射座的開口邊緣有一凸起結構;當該水航器被推動而脫離該發射管時,該水航器尾部的電源開關將被該彈射座之該凸起結構觸發,完成通電以執行工作。
- 如申請專利範圍第1項所述之水下無人潛航器,其中共具有三組該攝錄機,分別為:一前方攝錄機以熱感應或夜視功能鏡頭探索混濁水質中的目標;一前上方攝錄機用於從水下向上探查水面目標位置;一分離式攝錄機,用於探查水中目標位置。
- 如申請專利範圍第7項所述之水下無人潛航器,其中該分離式攝錄機安裝在一長形細管上;該長形細管之一端經由一回復彈簧固定在一卡座上;該卡座係固定在該外殼上;一可滑行之套環套在該長形細管外圍,該套環樞接一支撐桿之一端;該支撐桿之另一端形成一擴大之定位塊;另外該水航器之外殼形成一開槽,而該開槽的兩端各形成一擴大之凹槽,因此該定位塊可從該凹槽滑向另一凹槽;而該支撐桿則沿著該開槽在兩凹槽之間滑動;其中該開槽於該外殼上形成開口,且該開口的口徑僅可讓該支撐桿通過,而無法讓該定位塊通過,所以可以將該定位塊限制在該開槽內部而不會滑脫出來。
- 如申請專利範圍第1項所述之水下無人潛航器,其中該水航器後端配置有控制該水航器偏航及上下航行運動之該上下舵,以作為航行水翼;該上下舵包含:一旋轉盒,其為一盒體,該旋轉盒之底部以一旋轉彈簧固定在該水航 器之該外殼上形成的一容置槽;該旋轉盒側表面形成一或多個轉軸孔;安裝後該旋轉盒至該轉軸孔上方的部位突出於該容置槽;該旋轉盒包含至少一方向舵機,其位在該旋轉盒內;其中該方向舵機包含一左方向舵機及一右方向舵機;各該左方向舵機及該右方向舵機的機體上各延伸出一舵機轉軸;各該舵機轉軸可從該旋轉盒的對應的該轉軸孔突伸出該旋轉盒;各該左方向舵機及該右方向舵機透過對應的舵機轉軸分別連接對應的一左航行水翼及一右航行水翼;因此可藉由馬達動力系統驅動該方向舵機而獨立控制該航行水翼;安裝後,因為該轉軸孔位在該容置槽之上方,因此可使得該左航行水翼及該右航行水翼露出於外殼外部;一旋轉蓋板位在該旋轉盒之頂端,該旋轉蓋板的表面安裝至少一定位卡榫;該外殼上形成一對應的卡榫孔;蓋合時,應用各定位卡榫嵌入該外殼的該卡榫孔卡合固定;該旋轉蓋板蓋住該容置槽之上方而使得該旋轉盒被容置在該容置槽內,而該左航行水翼及該右航行水翼露出於外殼外部;以及該航行水翼採用旋轉一定角度折疊方式安裝在該旋轉盒上,使該上下舵、該水航器之外殼在該發射管之管壁內呈平行直線;因此該水航器自發射管射出後,該旋轉盒及該該上下舵即透過彈簧彈力自動於外殼上回旋該一定角度並藉由該定位卡榫與外殼上的卡榫孔結合固定,使該水航器穩定航行。
- 如申請專利範圍第1項所述之水下無人潛航器,其中該外殼包含一前艙;一置物艙位在該前艙之後;該置物艙內置火藥或網狀物;該火藥可產 生爆炸,該網狀物可從該水航器射出以困住或癱瘓水中動態物。
- 如申請專利範圍第5項所述之水下無人潛航器,其中該收發機的收發機天線從該水航器的外殼向外伸縮。
- 如申請專利範圍第5項所述之水下無人潛航器,其中該衛星定位接收器的衛星定位天線從該水航器的外殼向外伸縮,以使其鄰近海平面便於接收定位訊號。
- 如申請專利範圍第5項所述之水下無人潛航器,其中該電波感測器係選自射頻(RF)感測器、紅外線感測器、可見光感測器及雷射感測器。
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