CN111477208B - 波导装置和声波传递设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波导装置和声波传递设备，用于传递声波。波导装置包括：声音传导结构；音头驱动器，设于声音传导结构上；波导间隙；其中，多个声音传导结构在同一个方向上依次设置，波导间隙设于相邻的两个声音传导结构之间，以分别对同属性的音频信号进行叠加。本发明通过导装置使高声压声波能够沿着的声音传导结构的表面向四周传播出去，能够提高声音传播的距离和声音传播的清晰度。

Description

波导装置和声波传递设备
技术领域
本发明涉及生物活动采集技术领域，具体而言，涉及波导装置和声波传递设备。
背景技术
在交通运输和农业中，经常会用到驱鸟设备，以用于驱赶鸟类。其中，在农业的防飞鸟驱赶***中，会采用声波传递设备发生声波驱使鸟类飞离。相关现有技术中的声波传递设备中，存在着声音传播距离受限、清晰度不高等缺陷。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题之一。
本发明的目的之一在于提供一种波导装置。
本发明的目的之二在于提供一种声波传递设备。
为实现本发明的第一目的，本发明的实施例提供了一种波导装置，用于传递声波，波导装置包括：声音传导结构；音头驱动器，设于声音传导结构上；波导间隙；其中，多个声音传导结构在同一个方向上依次设置，波导间隙设于相邻的两个声音传导结构之间，以分别对同属性的音频信号进行叠加。
在该技术方案中，由于声音在不同介质中传播的距离是不相同的，音头驱动器能够使声波在相邻两个声音传导结构之间的波导间隙内催化合成各个音头驱动器的功率，例如，对于具有同属性的多个发生器发出的声波，按照频响曲线和阻抗特性，尤其在自由空间场、常态大气压状态下，按照声音反射的特点，声音传导结构和波导间隙能够在近场将高解析度、高动态频响的同属性的声波进行叠加，以形成高声压声波，高声压声波能够沿着的声音传导结构的表面向四周传播出去，以提高声音传播的距离和声音传播的清晰度。
另外，本发明提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
上述技术方案中，声音传导结构包括：传导本体；第一波导面，设于传导本体的一侧，具有外凸曲面；第二波导面，设于传导本体的另一侧，第二波导面具有外凸曲面，且与第一波导面相对设置；其中，波导间隙设于多个声音传导结构之间相邻的第一波导面和第二波导面之间，以对同幅同频同相的同属性的音频信号进行叠加。
在该技术方案中，第一波导面的外凸曲面和第二波导面的外凸曲面相对设置，并以对称中心为中心对称设置，使声波经过第一波导面和第二波导面之间的波导间隙后，能够发生更好地叠加，以保证声波传输的距离和清晰度。发生器发出声音，形成的声波经过波导结构进行传播，使声音可以向远处传播。如果是多个发生器发出声音，就会有多个声波，如图所示，声波经过本实施例中的波导装置的叠加，会使声音传播的更远，且更清晰。当两个相同的声音同时到达一点，功率相比于一个声音增加1.414倍，即3dB。多个发声器叠加可如此类推计算。波导装置的作用就是将同幅同频同相的音频信号叠加起来，发挥声音的最大功率，然后再将声音传播出去。
上述任一技术方案中，声音传导结构还包括：第一支撑结构，设于第一波导面上；第二支撑结构，设于第二波导面上；其中，第一波导面具有中心对称结构，两个第一支撑结构以对称中心对称设置，适于与相邻的第二支撑结构抵接，并限定出波导间隙，第一支撑结构和第二支撑结构位于同一波导间隙内。
在该技术方案中，波导间隙的宽度会影响到对声波进行叠加的效率和可靠性，因此，通过在第一波导面上设置第一支撑结构，在第二波导面上设置第二支撑结构，第一支撑结构和第二支撑结构相互抵接，以限定出第一波导面和第二波导面之间的间隙的宽度，也就是波导间隙的宽度，可以保证对声波进行叠加的效果，以进一步保证声音传播的距离和声音传播的清晰度。另外，第一支撑结构和第二支撑结构相互抵接，还可以起到对声音传导结构的支撑的作用，以保证多个依次叠加在一起的声音传导结构的整体结构的稳定性。其中，两个第一支撑结构相对于第一波导面的对称中心对称设置，相对应地，第二波导面也具有对称中心结构，第二支撑结构相对于第二波导面的对称中心对称设置，使第一波导面和第二波导面之间构成稳定的波导间隙，也能够加强整个波导装置的结构稳定性。还有，通过第一支撑结构和第二支撑结构的相互抵接而叠加出具有多个声音传导结构的波导装置，能够简化叠加结构，以根据实际需要更加方便地增加或减少声音传导结构的个数，提高了波导装置的适用范围。
上述任一技术方案中，声音传导结构还包括：第三支撑结构，设于第一波导面上；第四支撑结构，设于第二波导面上；其中，第三支撑结构和第四支撑结构位于同一波导间隙内，且第三支撑结构和第四支撑结构相互抵接。
在该技术方案中，通过在第一波导面上设置第三支撑结构，并在第二波导面上设置第四支撑结构，第三支撑结构和第四支撑结构相互抵接，更进一步加强了对声音传导结构的支撑的作用，以进一步保证多个依次叠加在一起的声音传导结构的整体结构的稳定性。其中，两个第三支撑结构相对于第一波导面的对称中心对称设置，相对应地，第四支撑结构相对于第二波导面的对称中心对称设置，能够进一步加强整个波导装置的结构稳定性。
上述任一技术方案中，波导装置还包括：支撑座，至少适于支撑位于外部的第二波导面上的第二支撑结构。
在该技术方案中，通过支撑座可以起到对波导装置中位于外部的第二波导面上的第二支撑结构的支撑作用，因为两个第二支撑结构以第二波导面的对称中心为对称中心而对称设置，因此，支撑座至少有两个支撑爪以分别与两个第二支撑结构相互抵接，使波导装置的整体结构更加稳定，支撑座也会使整个波导装置使用起来更加的方便，例如，可以提起支撑座以将波导装置从一个位置更换到另外一个位置。另外，由于第二波导面上还设置有第四支撑结构，那么，于此相对应地，支撑座上就会设置有与两个第四支撑结构的数量和位置对应的支撑爪，以分别与两个第四支撑结构相互抵接，可以进一步起到加强结构的作用。为了增加支撑座的平稳性，在支撑爪的底部设有支撑板，每个支撑爪的一端均匀支撑板连接，支撑板可以选在等厚度的板体结构。每个支撑爪远离支撑板的一端设有设有垫板，垫板与第二支撑结构、第四支撑结构相互抵接，可以进一步增加支撑座的支撑结构的稳定性。
上述任一技术方案中，波导间隙的宽度为10mm～20mm。
在该技术方案中，由于波导间隙的宽度会影响到对声波进行叠加的效率和可靠性，因此，波导间隙的取值宽度为10mm～20mm，可以保证波导间隙对声波进行叠加的质量，以保证声波的传输距离和清晰度。
上述任一技术方案中，声音传导结构的材质为轻质材料。
在该技术方案中，声音传导结构为壳体结构，选用轻体材质制成，既能减轻设备的重量，同时还可以达到理想的波导传播效果。
上述任一技术方案中，轻质材料为玻璃纤维和碳纤维的混合物。
在该技术方案中，声音传导结构选用玻璃纤维和碳纤维相结合的混合物构成的轻体材质，其中，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等特点，可用作复合材料中的增强材料，以加强声音传导结构的整体结构强度。而碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，因此，可以进一步保证既能减轻设备的重量，同时可以达到理想的波导传播效果。
上述任一技术方案中，玻璃纤维和碳纤维的重量份数比为53：21。
在该技术方案中，玻璃纤维和碳纤维的重量份数比为53：21，能够使声音传导结构既具有一定的结构强度，又不失一定的柔性。
为实现本发明的第二目的，本发明的实施例提供了一种声波传递设备，包括：本发明任一实施例中的波导装置。
在该技术方案中，本发明的实施例提供的声波传递设备包括如本发明任一实施例的波导装置，因此本发明中实施例的声波传递设备具有本发明任一实施例的波导装置的全部有益效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明一个实施例的波导装置立体结构示意图；
图2为本发明一个实施例的波导装置的工作状态示意图；
图3为本发明一个实施例的波导装置的声学叠加原理示意图。
其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
100：波导装置，110：声音传导结构，1102：传导本体，1104：第一波导面，1106：第二波导面，1108：第一支撑结构，1110：第二支撑结构，1112：第三支撑结构，1114：第四支撑结构，120：音头驱动器，130：波导间隙，140：支撑座，142：支撑爪，144：支撑板，146：垫板。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图3描述本发明一些实施例的技术方案。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种波导装置100，用于传递声波，波导装置100包括：声音传导结构110、音头驱动器120和波导间隙130，音头驱动器120设于声音传导结构110上；其中，多个声音传导结构110在同一个方向上依次设置，波导间隙130设于相邻的两个声音传导结构110之间，以分别对同属性的音频信号进行叠加。
本实施例中，声音在不同介质中传播的距离是不相同的，音头驱动器120能够使声波在相邻两个声音传导结构110之间的波导间隙130内催化合成各个音头驱动器120的功率，例如，对于具有同属性的多个发生器发出的声波，按照频响曲线和阻抗特性，尤其在自由空间场、常态大气压状态下，按照声音反射的特点，声音传导结构110和波导间隙130能够在近场将高解析度、高动态频响的同属性的声波进行叠加，以形成高声压声波，高声压声波能够沿着的声音传导结构110的表面向四周传播出去，以提高声音传播的距离和声音传播的清晰度。
本实施例中，可对多个不同的声音传导结构110进行叠加，以达到不同的升压。
实施例2
如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
声音传导结构110包括：传导本体1102、第一波导面1104和第二波导面1106，第一波导面1104设于传导本体1102的一侧，具有外凸曲面；第二波导面1106设于传导本体1102的另一侧，第二波导面1106具有外凸曲面，且与第一波导面1104相对设置；其中，波导间隙130设于多个声音传导结构110之间相邻的第一波导面1104和第二波导面1106之间，以对同幅同频同相的同属性的音频信号进行叠加。
本实施例中，第一波导面1104的外凸曲面和第二波导面1106的外凸曲面相对设置，并以对称中心为中心对称设置，整个声音传导结构110成为一个声碟，多列声波经过第一波导面1104和第二波导面1106之间的波导间隙130后，能够发生更好地叠加，以保证声波传输的距离和清晰度。具体地，发生器发出声音，形成的声波经过波导装置100进行传播，使声音可以向远处传播。如果是多个发生器发出声音，就会有多个声波，如图2所示，多个声波经过本实施例中的波导装置100的叠加，会使声音传播的更远，且更清晰。更为具体地，当多列声波相互叠加，在相遇点的合位移如图3所示，声学叠加原理的数学表达式为：其中，/>表示第一列声波的振动曲线，用函数表示为：/>表示第二列声波的振动曲线，用函数表示为：/>表示第n列声波的振动曲线，用函数表示为：/>A1表示：第一列声波的振幅，ω1表示：第一列声波的圆频率，/>表示：第一列声波的相位，A2表示：第二列声波的振幅，ω2表示：第二列声波的圆频率，/>表示：第二列声波的相位，ω2表示：第二列声波的圆频率，An表示：第n列声波的相位，ωn表示：第n列声波的振幅，/>表示：第n列声波的圆频率，t表示：声波振动的时间。图2中，合成声功率可表达为/>单个发生器功率的强度可以简单理解为其幅度为An，其中，P1、P2、Pn分别为每个发生器的功率，可见，如果两个以上的发声器发出的音频信号具有同属性，例如，同幅同频同相位，则功率为/>P′＝αA，α为系数。所以，当两个相同的声音同时到达一点，功率相比于一个声音增加1.414倍，即3dB。多个发声器叠加可如此类推计算。
本实施例中，波导装置100的作用就是将同幅同频同相的音频信号叠加起来，发挥声音的最大功率，然后再将声音传播出去。
声压与距离的关系为：假设O点的最大声压值为Lx，则远离O点D米处的最大声压值为Ld＝Lo-20LgD，其中Lg是以10为底的对数。如Lo＝156dBA，D＝4米，Ld＝144dBA。
实施例3
如图1所示，本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
声音传导结构110还包括：第一支撑结构1108和第二支撑结构1110，第一支撑结构1108设于第一波导面1104上，第二支撑结构1110设于第二波导面1106上；其中，第一波导面1104具有中心对称结构，两个第一支撑结构1108以对称中心对称设置，适于与相邻的第二支撑结构1110抵接，并限定出波导间隙130，第一支撑结构1108和第二支撑结构1110位于同一波导间隙130内。
本实施例中，波导间隙130的宽度会影响到对声波进行叠加的效率和可靠性，因此，通过在第一波导面1104上设置第一支撑结构1108，在第二波导面1106上设置第二支撑结构1110，第一支撑结构1108和第二支撑结构1110相互抵接，以限定出第一波导面1104和第二波导面1106之间的间隙的宽度，也就是波导间隙130的宽度，可以保证对声波进行叠加的效果，以进一步保证声音传播的距离和声音传播的清晰度。由于音头驱动器120设于第一波导面1104的对称中心，且音头驱动器120伸入波导间隙130内，能够促进经过不同的波导间隙130之后的多个声波能够更好地进行叠加，能够提高声波进行叠加后的质量。另外，第一支撑结构1108和第二支撑结构1110相互抵接，还可以起到对声音传导结构110的支撑的作用，以保证多个依次叠加在一起的声音传导结构110的整体结构的稳定性。其中，两个第一支撑结构1108相对于第一波导面1104的对称中心对称设置，相对应地，第二波导面1106也具有对称中心结构，第二支撑结构1110相对于第二波导面1106的对称中心对称设置，使第一波导面1104和第二波导面1106之间构成稳定的波导间隙130，也能够加强整个波导装置100的结构稳定性。还有，通过第一支撑结构1108和第二支撑结构1110的相互抵接而叠加出具有多个声音传导结构110的波导装置100，能够简化叠加结构，以根据实际需要更加方便地增加或减少声音传导结构110的个数。例如，最多可对八个声音传导结构110进行叠加。
实施例4
如图1所示，本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
声音传导结构110还包括：第三支撑结构1112和第四支撑结构1114，第三支撑结构1112设于第一波导面1104上；第四支撑结构1114设于第二波导面1106上；其中，第三支撑结构1112和第四支撑结构1114位于同一波导间隙130内，且第三支撑结构1112和第四支撑结构1114相互抵接。
本实施例中，通过在第一波导面1104上设置第三支撑结构1112，并在第二波导面1106上设置第四支撑结构1114，第三支撑结构1112和第四支撑结构1114相互抵接，更进一步加强了对声音传导结构110的支撑的作用，以进一步保证多个依次叠加在一起的声音传导结构110的整体结构的稳定性。其中，两个第三支撑结构1112相对于第一波导面1104的对称中心对称设置，相对应地，第四支撑结构1114相对于第二波导面1106的对称中心对称设置，能够进一步加强整个波导装置100的结构稳定性。
实施例5
如图1所示，本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
波导装置100还包括：支撑座140，支撑座140至少适于支撑位于外部的第二波导面1106上的第二支撑结构1110。
本实施例中，通过支撑座140可以起到对波导装置100中位于外部的第二波导面1106上的第二支撑结构1110的支撑作用，因为两个第二支撑结构1110以第二波导面1106的对称中心为对称中心而对称设置，因此，支撑座140至少设置有两个支撑爪142，以分别与两个第二支撑结构1110相互抵接，使波导装置100的整体结构更加稳定。支撑爪142可以为杆体或板体结构，其中一部分可与支撑板144的一面相互贴合，以增加稳定性，另一部分弯折并与支撑板144相互垂直，可进一步增加支撑座140的结构稳定性。支撑座140也会使整个波导装置100使用起来更加的方便，例如，可以提起支撑座140以将波导装置100从一个位置更换到另外一个位置。另外，由于第二波导面1106上还设置有第四支撑结构1114，那么，于此相对应地，支撑座140上就会设置有与两个第四支撑结构1114的数量和位置对应的支撑爪142，以分别与两个第四支撑结构1114相互抵接，可以进一步起到加强结构的作用。为了增加支撑座140的平稳性，在支撑爪142的底部设有支撑板144，每个支撑爪142的一端均匀支撑板144连接，支撑板144可以选在等厚度的板体结构。每个支撑爪142远离支撑板144的一端设有设有垫板146，垫板146与第二支撑结构1110、第四支撑结构1114相互抵接，可以进一步增加支撑座140的支撑结构的稳定性。
实施例6
如图1所示，本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
波导间隙130的宽度为10mm～20mm。
本实施例中中，由于波导间隙130的宽度会影响到对声波进行叠加的效率和可靠性，因此，波导间隙130的取值宽度为10mm～20mm，可以保证波导间隙130对声波进行叠加的质量，其中波导间隙130的取值宽度为19mm时，能够保证声波的传输距离和清晰度。
实施例7
如图1所示，本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
声音传导结构110的材质为轻质材料。
本实施例中，声音传导结构110为壳体结构，选用轻体材质制成，既能减轻设备的重量，同时还可以达到理想的波导传播效果。
实施例8
本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
轻质材料为玻璃纤维和碳纤维的混合物。
本实施例中，声音传导结构110选用玻璃纤维和碳纤维相结合的混合物构成的轻质材质，其中，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等特点，可用作复合材料中的增强材料，以加强声音传导结构110的整体结构强度。而碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，因此，可以进一步保证既能减轻设备的重量，同时可以达到理想的波导传播效果。
实施例9
本实施例提供了一种波导装置100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：
玻璃纤维和碳纤维的重量份数比为53：21。
本实施例中，以百分的质量份数为计算标准，玻璃纤维和碳纤维的重量份数比为53：21，能够使声音传导结构110既具有一定的结构强度，又不失一定的柔性。声音传导结构110的材质除了玻璃纤维和碳纤维之外，其余的为辅料，辅料的质量份数为26。
实施例10
本实施例提供了一种声波传递设备，包括：任一实施例中的波导装置100。
本实施例中，声波传递设备100是一种全向声波驱鸟设备，可用于通过声音驱赶鸟类等生物。本发明的实施例提供的声波传递设备100包括如本发明任一实施例的波导装置100，因此本发明中实施例的声波传递设备100具有本发明任一实施例的波导装置100的全部有益效果。
综上，本发明实施例的有益效果为：
1.通过波导装置100的声音反射、干涉合成方式结构，对同幅同频同相位的声音合成叠加，形成高声压声波，具有声音传播距离远、清晰度高的特点。
2.声音传导结构110采用轻质材料制而成，既能减轻设备的重量，同时可以达到理想的波导传播效果。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种波导装置，用于传递声波，其特征在于，所述波导装置包括：
声音传导结构；
音头驱动器，设于所述声音传导结构上；
波导间隙；
其中，多个所述声音传导结构在同一个方向上依次设置，所述波导间隙设于相邻的两个所述声音传导结构之间，以分别对同属性的音频信号进行叠加；
所述声音传导结构包括：
传导本体；
第一波导面，设于所述传导本体的一侧，具有外凸曲面；
第二波导面，设于所述传导本体的另一侧，所述第二波导面具有外凸曲面，且与所述第一波导面相对设置；
所述第一波导面的外凸曲面和所述第二波导面的外凸曲面相对设置；
其中，所述波导间隙设于多个所述声音传导结构之间相邻的所述第一波导面和所述第二波导面之间，以对同幅同频同相的所述同属性的所述音频信号进行叠加。
2.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，所述声音传导结构还包括：
第一支撑结构，设于所述第一波导面上；
第二支撑结构，设于所述第二波导面上；
其中，所述第一波导面具有中心对称结构，两个所述第一支撑结构以对称中心对称设置，适于与相邻的所述第二支撑结构抵接，并限定出所述波导间隙，所述第一支撑结构和所述第二支撑结构位于同一所述波导间隙内。
3.根据权利要求2所述的波导装置，其特征在于，所述声音传导结构还包括：
第三支撑结构，设于所述第一波导面上；
第四支撑结构，设于所述第二波导面上；
其中，所述第三支撑结构和所述第四支撑结构位于同一所述波导间隙内，且所述第三支撑结构和所述第四支撑结构相互抵接。
4.根据权利要求2所述的波导装置，其特征在于，还包括：
支撑座，至少适于支撑位于外部的所述第二波导面
上的所述第二支撑结构。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的波导装置，其特征在于，所述波导间隙的宽度为10mm～20mm。
6.根据权利要求5所述的波导装置，其特征在于，
所述声音传导结构的材质为轻质材料。
7.根据权利要求6所述的波导装置，其特征在于，所述轻质材料为玻璃纤维和碳纤维的混合物。
8.根据权利要求7所述的波导装置，其特征在于，
所述玻璃纤维和所述碳纤维的重量份数比为53：21。
9.一种声波传递设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至8中任一项所述的波导装置。
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