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    做重庆时时彩被抓怎么办: 用于测量可变几何形状容器内的燃料质量的系统和方法.pdf

    关 键 词:
    用于 测量 可变 几何 形状 容器 燃料 质量 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410582200.2

    申请日:

    2014.10.27

    公开号:

    CN104677474A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回 IPC(主分类):G01G 17/04申请公布日:20150603|||实质审查的生效IPC(主分类):G01G 17/04申请日:20141027|||公开
    IPC分类号: G01G17/04 主分类号: G01G17/04
    申请人: 欧洲宇航防务集团飞机制造股份有限公司
    发明人: J·L·马克斯 蒙特斯; G·安吉博; S·德拉弗恩特洛佩茨; M·埃斯皮诺沙 桑切斯
    地址: 西班牙马德里
    优先权: 13382429.2 2013.10.28 EP
    专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司31100 代理人: 杨洁
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410582200.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2019.02.01|||2016.10.19|||2015.06.03

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的系统和方法,包括:由部署在刚性支撑物(4)上的可变几何形状容器(1)形成的容器组件;与刚性支撑物(4)耦合并提供具有与由容器组件施加的力成比例的大小的第一组三个信号的三轴负载单元(2),与刚性支撑物(4)耦合并提供具有与由容器组件受到的加速度成比例的大小的第二组三个信号的三轴加速计(3),以及被配置用于针对空间的三个公共方向将第一和第二组信号转换成力和加速度数据,并被配置用于计算与可变几何形状容器(1)中包含的燃料质量相关的测量的信号处理装置(5)。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的系统,包括:
    容器组件,所述容器组件由部署在刚性支撑物(4)之上的可变几何形状 容器(1)形成,使得所述容器(1)的重量置于所述刚性支撑物(4)上,
    至少一个三轴负载单元(2),所述三轴负载单元与所述刚性支撑物(4) 耦合,其中所述三轴负载单元(2)提供第一组三个信号(SLCx、SLCy、SLCz), 所述三个信号的每一个具有与由所述容器组件在所述空间的三个方向的一个 方向上施加的力成比例的大小,
    至少一个三轴加速计(3),所述三轴加速计与所述刚性支撑物(4)耦合, 其中所述三轴加速计(3)提供第二组三个信号(SAx、SAy、SAz),所述三个信 号的每一个信号具有与所述容器组件在所述空间的三个方向的一个方向上受 到的加速度成比例的大小,
    信号处理装置(5),所述信号处理装置被配置转换所述第一和第二组信 号以供获得针对所述空间的三个公共方向的每一个方向的力(Fx、Fy、Fz)和 加速度(Ax、Ay、Az)数据,并且还被配置计算与所述可变几何形状容器中(1) 包含的燃料质量相关的测量。

    2.  如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述信号处理装置(5)被配 置把所述质量计算为施加在所述空间的所述三个公共方向的一个方向上的力 的总和除以所述容器组件在相同方向受到的加速度,再减去已知容器组件自重 的结果。

    3.  如前述任一项权利要求所述的系统,其特征在于,所述信号处理装置(5) 包括模数转换器,用于将所述第一和第二组信号转换为力(Fx、Fy、Fz)和加 速度(Ax、Ay、Az)数据。

    4.  如前述任一项权利要求所述的系统,其特征在于,包括安排在所述刚性 支撑物(4)的相对端头的四个三轴负载单元(2)。

    5.  如前述任一项权利要求所述的系统,其特征在于,所述刚性支撑物(4) 是托盘。

    6.  如前述任一项权利要求所述的系统,其特征在于,所述三轴负载单元(2) 是应变仪负载单元并被配置提供对应于所述第一组三个信号(SLCx、SLCy、SLCz) 的模拟电压信号。

    7.  如前述任一项权利要求所述的系统,其特征在于,所述可变几何形状容 器(1)是便携容器,并且其由柔性材料制成。

    8.  如前述任一项权利要求所述的系统,其特征在于,还包括被配置用来显 示并监视所计算的燃料质量的显示系统(6)。

    9.  用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的方法,包括步骤:
    提供容器组件,所述容器组件由部署在刚性支撑物(4)之上的可变几何 形状容器(1)形成,使得所述容器(1)的重量置于所述刚性支撑物(4)上,
    通过与所述刚性支撑物(4)耦合的三轴负载单元(2),生成至少第一组 三个信号(SLCx、SLCy、SLCz),所述三个信号的每一个信号具有与由所述容器 组件在空间的三个方向的一个方向上施加的力成比例的大小,
    通过与所述刚性支撑物(4)耦合的三轴加速计(3),生成至少第二组三 个信号(SAx、SAy、SAz),所述三个信号的每一个信号具有与由所述容器组件 在空间的三个方向的一个方向上受到的加速度成比例的大小,
    对于空间的三个公共方向的每一个方向的所述信号,将第一组和第二组信 号转换为代表所测得的由所述容器组件受到的力(Fx、Fy、Fz)和加速度(Ax、 Ay、Az)的数字数据,
    从与所测得的力和加速度相关的所述数字数据,为空间的三个公共方向的 每一个方向计算与所述可变几何形状容器(1)中包含的燃料质量相关的值,
    计算与所述可变几何形状容器(1)中包含的燃料质量相关的总值。

    10.  如权利要求9所述的方法,其特征在于,计算与所述可变几何形状容 器(1)中包含的燃料质量相关的所述值的步骤包括由将所测得施加在所述空 间的所述三个公共方向的一个方向上的力的总和除以所述容器组件在相同方 向受到的加速度。

    11.  如权利要求9-10中的任一项所述的方法,其特征在于,计算与所述可 变几何形状容器(1)中包含的燃料质量相关的总值的步骤包括:将燃料的全 局质量确定为与对于所述空间的所述三个公共方向的每个方向上所述可变几 何形状容器(1)中包含的燃料质量相关的全部所计算的值有关的函数的结果 的步骤,以及将所述全局质量减去已知容器组件自重的步骤。

    12.  如权利要求11所述的方法,其特征在于,与对于空间的三个公共方向 的每个方向上所述可变几何形状容器(1)中包含的燃料质量相关的全部所计 算的值有关的函数包括算术平均,或中值,或加权函数。

    13.  如权利要求9-12中的任一项所述的方法,其特征在于,还包括由显示 系统(6)显示并监视与所测得的所述可变几何形状容器(1)中包含的燃料质 量相关的总值的步骤。

    说明书

    说明书用于测量可变几何形状容器内的燃料质量的系统和方法
    发明目的
    本发明涉及用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的系统,更具体 地,涉及用于测量包含在便携(特别是当具体化为航空器时对受到外力特别敏 感的)容器内的燃料质量的系统和方法。
    本发明的一个目的是提供用于测量的新的方法和系统,其提供对包含在可 变几何形状容器(特别是当所述容器是非刚性的诸如软外壳类型时)中的燃料 质量的精确和可靠的测量。
    本发明的另一个目的是,通过避免对通常需要用来阻止容器沿确定方向的 运动和用于将其固定到航空器结构的辅助结构的需求,简化测量过程。并且附 加地简化测量过程,避免用于测量过程计算的基准元件的使用。
    背景技术
    对机务人员而言对包含在燃料容器内的燃料量或燃料体积的测量和指示 在航空航天领域是强制性要求。事实上,燃料容器中存在的燃料质量是必须时 刻知晓的关键参数,因为航空器中的燃料分配直接地且以重要的方式影响航空 器重心的分布。同样,因为直接基于那个参数,剩余燃料对于管理引擎消耗和 对于空对空添加燃料的目的而言是至关重要的。
    已知用于测量容器内燃料质量的若干系统。在飞机中,液位计型传感器已 经使用多年。这样的传感器是基于液体容量的测量的,并且尽管这些系统现如 今大量使用,它们受限于仅刚性容器,因为任何时候都必须知道容器的体积和 几何形状。
    代替液位计型传感器,使用负载单元型系统用于燃料测量目的也是已知 的,也被用于具体化在航空器中的外部容器。
    关于这一点,US5133212A文件通过一个轴负载单元来确定受到外力的油 箱中包含的液体的体积。然而,该发明要求燃料油箱仅有一个自由度,需要在 空间的三个方向中的两个上为刚性。因此,该发明要求物理地阻止油箱沿着两 个方向的运动,使得必须将其固定到航空器结构。此外,该文件描述了需要基 准负载单元用于确定航空器的姿态。
    同样,FR2976071A1文件描述了用于通过一个轴负载单元来测量受到外力 的油箱中包含的液体的系统。根据上述文件,该发明需要陀螺仪和加速计的使 用来确定航空器的姿态。同样,该法国申请需要燃料油箱是具有一个自由度的 刚性类型油箱,再度,需要物理地阻止油箱沿着两个方向的运动并将其固定到 航空器结构。
    因此,用于测量容器内的燃料质量的已知系统需要使用唯一自由度(优选 沿着偏航轴)的刚性类型容器。该需求使得必须阻止在另两个方向上的运动(通 常为滚转和仰俯),这对于可变几何形状容器是不可能的。
    因此,在航空工业中已发现对能够测量在可变几何形状的容器(同样在所 述容器是非刚性的(诸如软外壳)或者所述容器在航空器中时受到外力的情况 下)中包含的燃料质量的新的系统和方法的需求。
    发明内容
    本发明通过提供用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的新的系 统和方法克服了上述缺点。本发明实现了提供用三个自由度对可变几何形状容 器中包含的燃料质量的精确且可靠的测量。因此,本发明提供非刚性(诸如弹 性或软外壳类型)容器中包含的燃料质量。
    在本发明的一个方面,用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的系 统包括:
    容器组件,由部署在刚性支撑物之上的可变几何形状容器形成,使得该容 器的重量置于所述刚性支撑物上,
    与该刚性支撑物耦合的至少一个三轴负载单元,其中所述三轴负载单元提 供第一组三个信号(SLCx、SLCy、SLCz),所述三个信号的每一个信号具有与由 该容器组件在空间的三个方向的一个方向上施加的力成比例的大小,
    与该刚性支撑物耦合的至少一个三轴加速计,其中所述三轴加速计提供第 二组三个信号(SAx、SAy、SAz),所述三个信号的每一个信号具有与该容器组 件在空间的三个方向的一个方向上受到的加速度成比例的大小,以及
    信号处理装置,被配置转换第一和第二组信号以供获得针对空间的三个公 共方向的每一个方向的力(Fx、Fy、Fz)和加速度(Ax、Ay、Az)数据,并且 还被配置用于计算与可变几何形状容器中包含的燃料质量的相关的测量。
    该系统适用于在空间的一个或多个方向自由运动的容器,其中沿着空间的 其它方向的运动不需要被阻止,这在诸如弹性软外壳的非刚性或柔性容器的其 它情况下是不可能的。
    因此,通过可变几何形状容器的使用,该系统避免了阻止容器沿着空间的 任何方向运动的需求,以及还避免了将所述容器固定到航空器结构以阻止其的 需求。如前面已经提及的,这由于容器的可变几何形状而是不可能的。
    不需要阻止可变几何形状容器的运动,容器将受到在空间的三个方向上施 加的力,诸如仰俯、滚转和偏航。这些力直接施加到容器组件的刚性支撑物, 其中可变几何形状容器的重量置于刚性支撑物上,且因此在那里耦合至少一个 三轴负载单元。以此方式,在三个方向上施加的力直接施加到至少一个三轴负 载单元,还能够在空间的三个方向上测量力。
    因此,该系统包括的至少一个三轴负载单元提供第一组三个信号(SLCx、 SLCy、SLCz),其中每一个信号具有与由该容器组件在空间的三个方向的一个方 向上施加的力成比例的大小。因此,该系统获得测量与在空间的三个方向上的 力成比例的大小的能力,其中至少一个三轴负载单元被对齐为灵敏的。
    因为该系统也包括至少一个三轴加速计,所述系统通过信号处理装置提供 在任何时候测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的能力。
    为此,该信号处理装置被配置转换第一组三个信号(SLCx、SLCy、SLCz)和 第二组三个信号(SAx、SAy、SAz),以供获得针对空间的三个公共方向的每一 个方向的力(Fx、Fy、Fz)和加速度(Ax、Ay、Az)数据。所述信号处理装置 还被配置来计算与可变几何形状容器中包含的燃料质量相关的测量。
    有关空间的三个公共方向,必须注意三轴负载单元和三轴加速计两者都根据 它们的本地坐标系来提供空间的三个方向的每个方向的信号,因此该信号处理装 置还被配置将所述信号从不同的本地坐标系转换到唯一全局坐标系。因此,空间 的三个公共方向指所述全局坐标系。然而,如果三轴负载单元和三轴加速计在它 们安装到刚性支撑物时与空间的三个公共方向对齐,所述转换可能不需要。
    因此,该系统提供了对可变几何形状容器中包含的燃料质量的测量,而无 需阻止容器的运动或将容器固定到航空器结构。同样,系统简化测量所需元件 的数量,避免基准元件(诸如通常用作基准的附加质量)的使用,同时实现系 统的重量减少。
    类似,允许可变几何形状容器沿着空间的三个方向运动,并包括至少一个 三轴负载单元和至少一个三轴加速计,该系统当容器在航空器中时受到外力时 提供对质量的可靠的测量。
    在本发明的另一方面,用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质量的方 法包括步骤:
    提供由部署在刚性支撑物之上的可变几何形状容器形成的容器组件,使得 该容器的重量置于所述刚性支撑物上,
    通过与该刚性支撑物耦合的三轴负载单元,生成至少第一组三个信号 (SLCx、SLCy、SLCz),所述三个信号的每一个信号具有与由该容器组件在空间 的三个方向的一个方向上施加的力成比例的大小,
    通过与该刚性支撑物耦合的三轴加速计,生成至少第二组三个信号(SAx、 SAy、SAz),所述三个信号的每一个信号具有与由该容器组件在空间的三个方向 的一个方向上受到的加速度成比例的大小,
    对于空间的三个公共方向的每一个方向的所述信号,将第一组和第二组信 号转换为代表所测得的由该容器组件受到的力(Fx、Fy、Fz)和加速度(Ax、 Ay、Az)的数字数据,
    从与所测得的力和加速度相关的所述数字数据,为空间的三个公共方向的 每一个方向计算与可变几何形状容器中包含的燃料质量相关的值,以及
    计算与可变几何形状容器中包含的燃料质量相关的总值。
    因此,本发明的方法由于对用于测量的更少的元件和计算的需求,以简化 了的方法提供了对可变几何形状容器中包含的燃料质量的精确且可靠的测量。
    附图说明
    为了更好地理解该发明,提供以下附图作为例示而非限制目的,其中:
    图1示出了根据本发明的优选实施例,用于测量可变几何形状容器中包含 的燃料质量的系统所包括的元件。
    图2示出了可变几何形状容器,与其中安置该可变几何形状容器的刚性支 撑物耦合的四个三轴负载单元,以及空间的三个公共方向的侧视图,所示的四 个三轴负载单元相对于这三个公共方向灵敏。
    具体实施方式
    图1示出根据本发明的一个优选实施例的系统。该图示出由可变几何形状 容器1形成的容器组件,可变几何形状容器以使得容器1的重量置于所述刚性 支撑物4上的方式部署在刚性支撑物4上。
    根据另一个优选实施例,图1和2示出了,与刚性支撑物4耦合的四个三 轴负载单元2安排在刚性支撑物4的相对的端头,其中三个负载单元2的每一 个提供第一组三个信号(SLCx、SLCy、SLCz)。所述三个信号的每一个具有与容 器组件在空间的三个方向的一个方向上施加的力成比例的大小。
    此外,图1示出了与刚性支撑物4耦合的三轴加速计3,其中所述三轴加 速计3提供了第二组三个信号(SAx、SAy、SAz)。所述三个信号的每一个具有 与容器组件在空间的三个方向的一个方向上受到的加速度成比例的大小。
    根据另一个优选实施例,可变几何形状容器1的重量分布在四个支撑点上, 支撑点可包括在三轴负载单元2自身上。因此,每个三轴负载单元2测量力(N), 该力由容器组件的重量和诸如加速度的惯性力组成。当可变几何形状容器1在 三个方向生成力时,取决于航空器的姿态(仰俯、滚转、偏航),每个三轴负 载单元2在空间的三个方向(x、y、z)测量力。每个方向上的每个力被负载单 元自身转换成模拟信号(例如电压或电流)并被传送到信号处理装置5。
    三轴加速计3需要在空间的三个方向(x、y、z)上测量惯性效应(加速 度),并且它的输出被传送到信号处理装置5。
    因此,信号处理装置5从每个三轴负载单元2接收一个第一组三个信号 (SLCx、SLCy、SLCz),而从三轴加速计3接收第二组三个信号(SAx、SAy、SAz)。
    也就是说,四个三轴负载单元2(LC1、LC2、LC3、LC4)的每一个提供第 一组三个信号(SLCix、SLCiy、SLCiz),其中,i=1,2,…4,而三轴加速计3提供 第二组三个信号(SAx、SAy、SAz)。因此,信号处理装置5接收15个信号,12 个信号对应于每个三轴负载单元2的四组三个信号,而3个信号来自三轴加速 计3(SAx、SAy、SAz)。
    根据另一个优选实施例,信号处理装置5被配置转换每个单元(i;i=1, 2,..,4)的第一组信号和加速计的第二组信号,以供获得针对空间的三个公共方 向(x、y、z)的每一个方向的力(Fix、Fiy、Fiz)和加速度(Ax,Ay,Az)数据。 图2示出了空间的三个公共方向,相对于这三个公共方向四个三轴负载单元2 是测量灵敏的。
    最后,该信号处理装置5还被进一步配置来计算与可变几何形状容器1中 包含的燃料质量相关的测量。
    因此,对于图中所示实施例,信号处理装置5被配置来从每个第一组三个 信号(SLCix、SLCiy、SLCiz),其中i=1,2,…4,获得针对空间的三个公共方向(x、 y、z)的每一个方向的一组力信号(Fix、Fiy、Fiz),其中i=1,2,…4。
    优选地,将动力学的基础原理应用于空间的公共方向的每一个方向,并考 虑容器组件的质量是四个三轴负载单元2测量的测量值的总和,接着计算与可 变几何形状容器1中包含的燃料质量相关的测量(m)。
    Σ i = 1 4 m i = m ; - - - ( 1 ) ]]>
    Σ i = 1 4 F i → = m i A 1 → ; - - - ( 2 ) ]]>
    m = F 1 x + F 2 x + F 3 x + F 4 x A x = F 1 y + F 2 y + F 3 y + F 4 y A y = F 1 z + F 2 z + F 3 z + F 4 z A z - - - ( 3 ) ]]>
    根据另一个优选实施例,信号处理装置5被配置把燃料质量(M)计算为 将施加在空间的三个公共方向的一个方向上的力的总和除以容器组件在相同 方向受到的加速度,并且又减去已知容器组件自重(Wo)的结果。
    M=m–Wo     (4)
    在另一个优选实施例中,如图1所示,系统包括配置用于显示并监视所计 算的燃料质量的显示系统6。如所示,显示系统6与信号处理装置5通信。
    在另一个优选实施例中,信号处理装置5包括模数转换器,用于将第一和 第二组信号转换为力(Fx、Fy、Fz)和加速度(Ax、Ay、Az)数据。
    优选地,刚性支撑物4是托盘。托盘指适于用作容器组件的支撑物并用于 被抬升的平的结构,以便便于所述容器组件的运输。
    在另一个优选实施例中,三轴负载单元2是应变仪负载单元并被配置来提 供对应于第一组三个信号(SLCx、SLCy、SLCz)的模拟电压信号。
    在另一个优选实施例中,可变几何形状容器1是便携容器,并且由柔性材 料制成。这样的便携容器指在航空领域被称为“副油箱”或“外部油箱”,用 来指由航空器外部携带的辅助燃料容器。
    优选地,信号处理装置是计算机、数字信号处理器、集成电路专用应用、 微处理器、微控制器或任何其它形式的可编程硬件,并且它的配置是计算机程 序,该程序包括适于在该程序运行在信号处理装置上时执行上述操作的计算机 程序代码。
    在本发明的另一个方面涉及用于测量可变几何形状容器中包含的燃料质 量的方法,其中该方法包括步骤:
    提供由部署在刚性支撑物4之上的可变几何形状容器1形成的容器组件, 使得该容器1的重量置于所述刚性支撑物4上,
    通过与该刚性支撑物4耦合的三轴负载单元2,生成至少第一组三个信号 (SLCx、SLCy、SLCz),所述三个信号的每一个信号具有与由该容器组件在空间 的三个方向的一个方向上施加的力成比例的大小,
    通过与该刚性支撑物4耦合的三轴加速计3,生成至少第二组三个信号 (SAx、SAy、SAz),所述三个信号的每一个信号具有与由该容器组件在空间的 三个方向的一个方向上受到的加速度成比例的大小,
    对于空间的三个公共方向的每一个方向的所述信号,将第一组和第二组信 号转换为代表所测得的由该容器组件受到的力(Fx、Fy、Fz)和加速度(Ax、 Ay、Az)的数字数据,
    从与所测得的力和加速度相关的所述数字数据,为空间的三个公共方向的 每一个方向计算与可变几何形状容器1中包含的燃料质量相关的值,
    计算与可变几何形状容器1中包含的燃料质量相关的总值。
    根据另一个优选实施例,计算与可变几何形状容器1中包含的燃料质量相 关的值的步骤包括把所测得施加在空间的三个公共方向的一个方向上的力的 总和除以容器组件在相同方向受到的加速度。
    因此,对于图1和2中示出的实施例,与可变几何形状容器1中包含的燃 料质量(m)相关的值按如下计算:
    m = F 1 x + F 2 x + F 3 x + F 4 x A x - - - ( 5.1 ) ]]>
    m = F 1 y + F 2 y + F 3 y + F 4 y A y - - - ( 5 . 2 ) ]]>
    m = F 1 z + F 2 z + F 3 z + F 4 z A z - - - ( 5 . 3 ) ]]>
    根据另一个优选实施例,计算与可变几何形状容器1中包含的燃料质量相 关总值的步骤包括:将燃料的全局质量()确定为与对于空间的三个公共方 向(x、y、z)的每个方向上可变几何形状容器1中包含的燃料质量相关的全部 所计算的值有关函数的结果的步骤;和全局质量减去已知容器组件自重(Wo) 的步骤。
    类似地,对于图1和2中示出的实施例,与可变几何形状容器1中包含的 燃料质量相关的总值(M)按如下计算:
    M=m–Wo     (6)
    优选地,与对于空间的三个公共方向的每个方向上可变几何形状容器1中 包含的燃料质量相关的全部所计算的值有关的函数包括算术平均,或中值,或 加权函数。
    因此,优选地,对于图1和2中所示的实施例,可等于从标号5.1、5.2 和5.3的等式中获得的m值的算术平均。
    在等式5.1、5.2和5.3中,与对于空间的三个公共方向的每个方向上可变 几何形状容器1中包含的燃料质量(m)相关的值基本相等,除了其中力的结 果被施加在与空间的三个公共方向(x、y、z)的两个方向形成的平面平行的平 面中的情况。例如,这将是这样的情况,当可变几何形状容器1在水平位置时 (那么全部的力在x轴施加,Fx=Fy=0),并且在z轴不受任何加速度(Ay=Az=0), 从而导致不确定的等式5.2和5.3。因此,在这样的情况中,等式5.1-5.3的 一个或两个在数学上不确定,且需要使用第三个。
    除了这个例外以及为了提供更可靠的测量方法,该方法包括附加的计算步 骤用于摈弃误差和/或失败。
    根据另一个优选实施例,该方法还包括由显示系统6显示并监视与所测量 的可变几何形状1中包含的燃料质量相关的总值的步骤。

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