CN114383756B - 飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置及其参数优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置及其参数优化方法,属于飞机测试技术领域,装置包括防辐射罩、温度测量组件、微型风扇、支撑组件和PLC控制器;防辐射罩包括套设在一起的外防辐射罩和内防辐射罩;温度测量组件包括温度传感器探头、导热翅片和清洁组件,温度传感器探头和微型风扇均设在内防辐射罩内,导热翅片设在温度传感器探头上,清洁组件用于对导热翅片进行清洁处理;支撑组件包括底座和立杆,立杆一端与外防辐射罩连接,另一端与底座连接,底座内部设有带动立杆旋转的调节电机,PLC控制器分别与清洁组件和调节电机电性连接;本发明结构设计合理,解决了飞机太阳辐射环境下温度测试精准度不高的问题,适宜推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及飞机测试技术领域,具体涉及飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置及其参数优化方法。
背景技术
飞机在进行实验室气候环境的太阳辐照试验时,为验证飞机在相应环境温度下各***性能的可靠性,同时避免太阳辐射对温度传感器探头的干扰,需要一种高效温度传感器及时提供准确的环境温度,反馈到温度控制***进行温度调节,快速推进太阳辐照试验的开展。
然而现有技术中,使用温度传感器测量环境温度时,太阳辐射的热效应会影响温度传感器探头,导致测量温度高于实际环境温度。对于气流速度很低的环境实验室和自然条件太阳辐照试验,传统的百叶箱存在体积大、难安装的缺陷,而且百叶箱的阴影会对试件表面的温度测量产生影响;百叶窗一般采用空气的自然对流形式,试验环境气流速度很低致使装置内外的空气存在不同步状态的情况,一是增加了测量误差,二是降低了探头的响应速度。一般的防辐射罩能够有效避免太阳对温度传感器探头的直接辐射,但因其反射率很难达到100%,导致吸收的热量会以热辐射的形式对温度传感器探头产生影响。
发明内容
针对上述存在的技术问题,本发明提供了一种飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置及其参数优化方法。
本发明的技术方案为:飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,包括防辐射罩、温度测量组件、微型风扇、支撑组件和PLC控制器;防辐射罩包括外防辐射罩和内防辐射罩,外防辐射罩和内防辐射罩均为管状结构,内防辐射罩活动套设在外防辐射罩内部,内防辐射罩和外防辐射罩之间形成气流通道,内防辐射罩和外防辐射罩尾端通过卡扣活动卡接;
温度测量组件包括温度传感器探头、导热翅片和清洁组件,温度传感器探头通过第一支架固定设置在内防辐射罩内部,导热翅片设置有数个,各个导热翅片沿周向均匀分布在温度传感器探头外部;清洁组件活动设置在内防辐射罩内部,用于对各个导热翅片表面进行清洁处理;
微型风扇通过第二支架设置在内防辐射罩尾端;
支撑组件包括底座和立杆,立杆底端***至底座内部,且立杆底端设置有调节齿盘,立杆顶端与外防辐射罩的外壁连接,立杆与底座连接处设置有旋转座,底座内部设置有调节电机,调节电机的输出轴上设置有与调节齿盘啮合连接的调节齿轮;
PLC控制器分别与清洁组件和调节电机电性连接。
进一步地,清洁组件包括清洁套、连接螺杆、驱动齿圈和清洁电机;清洁套和连接螺杆的数量与导热翅片的数量对应一致,第一支架上设置有与导热翅片数量及位置对应一致的滑动槽;各个清洁套分别滑动卡接在各个导热翅片上,各个清洁套侧壁上均设置有拨杆,拨杆端部贯穿对应的滑动槽,且拨杆端部设置有螺纹座;各个连接螺杆分别转动卡接在第一支架上远离清洁套的一侧,且各个连接螺杆一端分别与各个螺纹座螺纹连接,另一端均设置有第一小齿轮,第一小齿轮为锥齿轮;驱动齿圈转动卡接在内防辐射罩内部,且分别与各个第一小齿轮啮合连接;清洁电机固定设置在内防辐射罩内部,清洁电机的输出轴上设置有第二小齿轮,第二小齿轮与驱动齿圈啮合连接,清洁电机与PLC控制器电性连接;使用时,利用PLC控制器控制清洁电机启动,通过清洁电机上的第二小齿轮带动驱动齿圈旋转,从而使得各个第一小齿轮带动对应的连接螺杆旋转,此时螺纹座通过拨杆带动清洁套在导热翅片上移动,实现对导热翅片表面的清洁,提高导热翅片的导热效果。
进一步地,清洁套内侧设置清洁棉层,通过设置清洁棉层,有利于提高清洁套的清洁效果。
进一步地,清洁套的两个长边通过活动块连接,且清洁套的两个长边分别通过插杆卡接在活动块内部,各个插杆上均套设有复位弹簧,复位弹簧一端与插杆内壁卡接,另一端与活动块的内壁抵接;通过设置复位弹簧,使得清洁套的两个长边在插杆的作用下相互靠近,从而保证了清洁套工作的可靠性。
进一步地,外防辐射罩由数个弧形的扩张板和数个弧形的连接板首尾连接而成,连接板与相邻两个扩张板活动插接,扩张板由数个支板相互铰接而成;卡扣为伸缩结构,通过设置由数个扩张板和连接板首尾连接而成的外防辐射罩,有利于根据实际太阳辐射条件调整气流通道的的有效进气面积,从而有效保证防辐射罩内外空气的同步性。
进一步地,相邻两个支板铰接处的内侧设置有柔性防辐射条;通过设置柔性防辐射条,有利于提高支板的防辐射效果。
进一步地,内防辐射罩端部与各个扩张板位置对应处均滑动卡接有扩张支杆,各个扩张支杆一端分别与对应处的扩张板固定连接,各个扩张支杆另一端均设置有齿条,第二支架上通过电机架设置有扩张电机,扩张电机的输出轴上设置有齿辊,齿辊与各个齿条均啮合连接,扩张电机与PLC控制器电性连接;使用时,利用扩张电机的上的齿辊带动各个齿条移动,从而使得各个扩张支杆推动对应的扩张板向外扩张,提高外防辐射罩的调节效率。
进一步地,立杆顶端与外防辐射罩的外壁活动铰接,立杆的侧壁上活动铰接有电动推杆,电动推杆的另一端与外防辐射罩的外壁活动铰接,电动推杆与PLC控制器电性连接,利用电动推杆能够对防辐射罩的俯仰角度进行调节,从而使得本发明的防辐射罩能够根据太阳辐射的方向做出适应性调整。
进一步地,导热翅片通过导热套套设在温度传感器探头上;通过设置导热套,能够提高导热翅片的导热效果,从而使温度传感器探头能够快速达到空气实际温度,提高温度传感器探头的响应速度。
本发明还提供了一种飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置的参数优化方法,包括以下步骤:
S1、将装置移动至待测量位置处,并利用外部电源为装置各用电设备供电;
S2、利用外防辐射罩阻挡太阳辐射,同时产生热能;
S3、内防辐射罩将热能反射到气流通道内部;
S4、通过PLC控制器控制微型风扇开启,控制微型风扇的风速为3.5~6.8m/s;加快内防辐射罩内部的空气对流,使得空气从内防辐射罩左侧进入,右侧排出,减少风扇散热对空气温度的影响;
S5、利用导热翅片不断接触流动的空气而产生热量,并将热量传递至温度传感器探头,加快温度传感器探头测到空气实际温度,控制温度传感器探头的响应时间为2~5min,使得温度传感器探头做出快速准确响应;
S6、根据温度传感器探头的实时反映,测出太阳辐照下空气的温度;
S7、根据测量地太阳照射方向以及风向,通过PLC控制器控制调节电机启动,利用调节电机上的调节齿轮带动立杆上的调节齿盘转动,利用立杆带动防辐射罩转动,对防辐射罩的方向进行实时调节,控制防辐射罩与初始位置的夹角为-30°~30°;
S8、装置使用一段时间后,通过PLC控制器控制清洁组件启动,对各个导热翅片表面进行清洁处理。
与现有技术相比,本发明的有益效果体现在以下几点:
第一、本发明利用由外防辐射罩和内防辐射罩组成的防辐射罩结构,有效阻挡了太阳辐射对温度传感器探头的影响,使得温度传感器探头测得的温度更加接近实际温度,从而提高了温度测量结果的准确性;
第二、本发明利用微型风扇在防辐射罩内部气流通道形成强制对流环境,使得防辐射罩内外空气达到同步状态,同时避免了微型风扇运行时散热对测量结果的影响;
第三、本发明通过在温度传感器探头周向布设导热翅片,提高了温度传感器探头的响应速度;同时,本发明通过在导热翅片上设置清洁组件,有利于减小导热翅片上附着的灰尘等杂质对导热翅片导热效率的影响,从而提高本发明的测量精度;
第四、本发明的外防辐射罩与内防辐射罩之间通过卡扣连接,使得外防辐射罩与内防辐射罩的维修更加方便,提高了本发明的实用性;本发明解决了传统温度传感器测量精度低、难安装、试验干扰严重的问题,提高了飞机太阳辐射测试过程中温度测量的准确性。
附图说明
图1是本发明的参数优化方法流程图;
图2是本发明实施例1的结构示意图;
图3是本发明实施例9的结构示意图;
图4是本发明的外防辐射罩与内防辐射罩的连接示意图;
图5是本发明图4中A处的放大示意图;
图6是本发明的扩张支杆与扩张板的连接示意图;
图7是本发明的连接板的结构示意图;
图8是本发明的第一支架与内防辐射罩的连接示意图;
图9是本发明的连接螺杆与第一支架的连接示意图;
图10是本发明的清洁套与导热翅片的结构示意图;
其中,1-防辐射罩、10-外防辐射罩、11-内防辐射罩、12-气流通道、13-卡扣、14-扩张板、15-连接板、150-支板、16-柔性防辐射条、17-扩张支杆、170-齿条、18-扩张电机、180-电机架、181-齿辊、2-温度测量组件、20-温度传感器探头、200-第一支架、2000-滑动槽、21-导热翅片、210-导热套、22-清洁组件、220-清洁套、2200-拨杆、2201-螺纹座、2202-清洁棉层、2203-活动块、2204-插杆、2205-复位弹簧、221-连接螺杆、2210-第一小齿轮、222-驱动齿圈、223-清洁电机、2230-第二小齿轮、3-微型风扇、30-第二支架、4-支撑组件、40-底座、41-立杆、410-调节齿盘、411-旋转座、42-调节电机、420-调节齿轮、43-电动推杆。
具体实施方式
实施例1
如图2所示的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,包括防辐射罩1、温度测量组件2、微型风扇3、支撑组件4和PLC控制器;防辐射罩1包括外防辐射罩10和内防辐射罩11,外防辐射罩10和内防辐射罩11均为管状结构,内防辐射罩11活动套设在外防辐射罩10内部,内防辐射罩11和外防辐射罩10之间形成气流通道12,内防辐射罩11和外防辐射罩10尾端通过卡扣13活动卡接;内防辐射罩11和外防辐射罩10均由外表面抛光的不锈钢材料制成;
如图2所示,温度测量组件2包括温度传感器探头20、导热翅片21和清洁组件22,温度传感器探头20通过第一支架200固定设置在内防辐射罩11内部,导热翅片21设置有8个,各个导热翅片21沿周向均匀分布在温度传感器探头20外部,导热翅片21由高热导率铝材制成;清洁组件22活动设置在内防辐射罩11内部,用于对各个导热翅片21表面进行清洁处理;
如图2所示,微型风扇3通过第二支架30设置在内防辐射罩11尾端;
如图2所示,支撑组件4包括底座40和立杆41,立杆41底端***至底座40内部,且立杆41底端设置有调节齿盘410,立杆41顶端与外防辐射罩10的外壁连接,立杆41与底座40连接处设置有旋转座411,底座40内部设置有调节电机42,调节电机42的输出轴上设置有与调节齿盘410啮合连接的调节齿轮420;
PLC控制器分别与清洁组件22和调节电机42电性连接;PLC控制器、温度传感器探头20、清洁组件22和调节电机42均为市售产品。
实施例2
本实施例记载的是实施例1的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置的参数优化方法,包括以下步骤:
S1、将装置移动至待测量位置处,并利用外部电源为装置各用电设备供电;
S2、利用外防辐射罩10阻挡太阳辐射,同时产生热能;
S3、内防辐射罩11将热能反射到气流通道12内部;
S4、通过PLC控制器控制微型风扇3开启,控制微型风扇3的风速为3.5m/s;加快内防辐射罩11内部的空气对流,使得空气从内防辐射罩11左侧进入,右侧排出,减少风扇散热对空气温度的影响;
S5、利用导热翅片21不断接触流动的空气而产生热量,并将热量传递至温度传感器探头20,加快温度传感器探头20测到空气实际温度,控制温度传感器探头20的响应时间为2min,使得温度传感器探头20做出快速准确响应;
S6、根据温度传感器探头20的实时反映,测出太阳辐照下空气的温度;
S7、根据测量地太阳照射方向以及风向,通过PLC控制器控制调节电机42启动,利用调节电机42上的调节齿轮420带动立杆41上的调节齿盘410转动,利用立杆41带动防辐射罩1转动,对防辐射罩1的方向进行实时调节,控制防辐射罩1与初始位置的夹角为-30°;
S8、装置使用一段时间后,通过PLC控制器控制清洁组件22启动,对各个导热翅片21表面进行清洁处理。
实施例3
本实施例与实施例2不同之处在于:
步骤S4中,控制微型风扇3的风速为6.8m/s;
步骤S5中,控制温度传感器探头20的响应时间为5min;
步骤S7中,控制防辐射罩1与初始位置的夹角为30°。
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于:
如图4、5、8、9、10所示,清洁组件22包括清洁套220、连接螺杆221、驱动齿圈222和清洁电机223;清洁套220和连接螺杆221的数量与导热翅片21的数量对应一致,第一支架200上设置有与导热翅片21数量及位置对应一致的滑动槽2000;各个清洁套220分别滑动卡接在各个导热翅片21上,各个清洁套220侧壁上均设置有拨杆2200,拨杆2200端部贯穿对应的滑动槽2000,且拨杆2200端部设置有螺纹座2201;各个连接螺杆221分别转动卡接在第一支架200上远离清洁套220的一侧,且各个连接螺杆221一端分别与各个螺纹座2201螺纹连接,另一端均设置有第一小齿轮2210,第一小齿轮2210为锥齿轮;驱动齿圈222转动卡接在内防辐射罩11内部,且分别与各个第一小齿轮2210啮合连接;清洁电机223固定设置在内防辐射罩11内部,清洁电机223的输出轴上设置有第二小齿轮2230,第二小齿轮2230与驱动齿圈222啮合连接,清洁电机223与PLC控制器电性连接;清洁套220内侧设置清洁棉层2202;清洁套220的两个长边通过活动块2203连接,且清洁套220的两个长边分别通过插杆2204卡接在活动块2203内部,各个插杆2204上均套设有复位弹簧2205,复位弹簧2205一端与插杆2204内壁卡接,另一端与活动块2203的内壁抵接,清洁电机223为市售产品。
实施例5
本实施例记载的是实施例4的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置的参数优化方法,与实施例2不同之处在于:
步骤S8中,通过PLC控制器控制清洁电机223启动,通过清洁电机223上的第二小齿轮2230带动驱动齿圈222旋转,从而使得各个第一小齿轮2210带动对应的连接螺杆221旋转,此时螺纹座2201通过拨杆2200带动清洁套220在导热翅片21上移动,达到导热翅片21表面清洁的目的。
实施例6
本实施例与实施例1不同之处在于:
如图6、7所示,外防辐射罩10由4个弧形的扩张板14和4个弧形的连接板15首尾连接而成,连接板15与相邻两个扩张板14活动插接,扩张板15由5个支板150相互铰接而成;卡扣13为伸缩结构,相邻两个支板150铰接处的内侧设置有柔性防辐射条16;通过设置柔性防辐射条16,有利于提高支板150的防辐射效果;内防辐射罩11端部与各个扩张板14位置对应处均滑动卡接有扩张支杆17,各扩张支杆17一端分别与对应处的扩张板14固定连接,各个扩张支杆17另一端均设置有齿条170,第二支架30上通过电机架180设置有扩张电机18,扩张电机18的输出轴上设置有齿辊181,齿辊181与各个齿条170均啮合连接,扩张电机18与PLC控制器电性连接,扩张电机18为市售产品。
实施例7
本实施例记载的是实施例6的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置的参数优化方法,与实施例2不同之处在于:
步骤S7中,根据实际太阳辐射条件,通过PLC控制器控制扩张电机18启动,利用扩张电机18的上的齿辊181带动各个齿条170移动,从而使得各个扩张支杆17推动对应的扩张板14向外扩张,控制扩张板14与内防辐射罩11之间间距为4cm,实现气流通道12的有效进气面积的调节。
实施例8
本实施例与实施例7不同之处在于:
步骤S7中,控制扩张板14与内防辐射罩11之间间距为6cm。
实施例9
本实施例与实施例1不同之处在于:
如图3所示,立杆41顶端与外防辐射罩10的外壁活动铰接,立杆41的侧壁上活动铰接有电动推杆43,电动推杆43的另一端与外防辐射罩10的外壁活动铰接,电动推杆43与PLC控制器电性连接,电动推杆43为市售产品。
实施例10
本实施例记载的实施例9的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置的参数优化方法,与实施例2不同之处在于,还包括步骤S9,
S9、根据测量地太阳辐射方向,通过PLC控制器控制电动推杆43启动,利用电动推杆43能够对防辐射罩1的俯仰角度进行调节,控制防辐射罩1与水平面的夹角为-30°。
实施例11
本实施例与实施例10不同之处在于:
步骤S9中,控制防辐射罩1与水平面的夹角为30°。
实施例12
本实施例与实施例1不同之处在于:
如图4所示,导热翅片21通过导热套210套设在温度传感器探头20上。
Claims (8)
1.飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,其特征在于,包括防辐射罩(1)、温度测量组件(2)、微型风扇(3)、支撑组件(4)和PLC控制器;所述防辐射罩(1)包括外防辐射罩(10)和内防辐射罩(11),所述外防辐射罩(10)和内防辐射罩(11)均为管状结构,内防辐射罩(11)活动套设在外防辐射罩(10)内部,内防辐射罩(11)和外防辐射罩(10)之间形成气流通道(12),内防辐射罩(11)和外防辐射罩(10)尾端通过卡扣(13)活动卡接;
所述温度测量组件(2)包括温度传感器探头(20)、导热翅片(21)和清洁组件(22),所述温度传感器探头(20)通过第一支架(200)固定设置在内防辐射罩(11)内部,所述导热翅片(21)设置有数个,各个导热翅片(21)沿周向均匀分布在温度传感器探头(20)外部;所述清洁组件(22)活动设置在内防辐射罩(11)内部;所述清洁组件(22)包括清洁套(220)、连接螺杆(221)、驱动齿圈(222)和清洁电机(223);所述清洁套(220)和连接螺杆(221)的数量与导热翅片(21)的数量对应一致,所述第一支架(200)上设置有与导热翅片(21)数量及位置对应一致的滑动槽(2000);各个清洁套(220)分别滑动卡接在各个导热翅片(21)上,各个清洁套(220)侧壁上均设置有拨杆(2200),所述拨杆(2200)端部贯穿对应的滑动槽(2000),且拨杆(2200)端部设置有螺纹座(2201);各个连接螺杆(221)分别转动卡接在第一支架(200)上远离清洁套(220)的一侧,且各个连接螺杆(221)一端分别与各个螺纹座(2201)螺纹连接,另一端均设置有第一小齿轮(2210);所述驱动齿圈(222)转动卡接在内防辐射罩(11)内部,且分别与各个第一小齿轮(2210)啮合连接;所述清洁电机(223)固定设置在内防辐射罩(11)内部,清洁电机(223)的输出轴上设置有第二小齿轮(2230),所述第二小齿轮(2230)与驱动齿圈(222)啮合连接;
所述微型风扇(3)通过第二支架(30)设置在内防辐射罩(11)尾端;
所述支撑组件(4)包括底座(40)和立杆(41),所述立杆(41)底端***至底座(40)内部,且立杆(41)底端设置有调节齿盘(410),立杆(41)顶端与外防辐射罩(10)的外壁连接,立杆(41)与底座(40)连接处设置有旋转座(411),所述底座(40)内部设置有调节电机(42),所述调节电机(42)的输出轴上设置有与调节齿盘(410)啮合连接的调节齿轮(420);
所述PLC控制器分别与清洁电机(223)和调节电机(42)电性连接。
2.根据权利要求1所述的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,其特征在于,所述清洁套(220)内侧设置清洁棉层(2202)。
3.根据权利要求1所述的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,其特征在于,所述清洁套(220)的两个长边通过活动块(2203)连接,且清洁套(220)的两个长边分别通过插杆(2204)卡接在活动块(2203)内部,各个所述插杆(2204)上均套设有复位弹簧(2205),所述复位弹簧(2205)一端与插杆(2204)内壁卡接,另一端与活动块(2203)的内壁抵接。
4.根据权利要求1所述的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,其特征在于,所述外防辐射罩(10)由数个弧形的扩张板(14)和数个弧形的连接板(15)首尾连接而成,所述连接板(15)与相邻两个扩张板(14)活动插接,连接板(15)由数个支板(150)相互铰接而成;所述卡扣(13)为伸缩结构。
5.根据权利要求4所述的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,其特征在于,相邻两个支板(150)铰接处的内侧设置有柔性防辐射条(16)。
6.根据权利要求4所述的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,其特征在于,所述内防辐射罩(11)端部与各个扩张板(14)位置对应处均滑动卡接有扩张支杆(17),各所述扩张支杆(17)一端分别与对应处的扩张板(14)固定连接,各个扩张支杆(17)另一端均设置有齿条(170),所述第二支架(30)上通过电机架(180)设置有扩张电机(18),所述扩张电机(18)的输出轴上设置有齿辊(181),所述齿辊(181)与各个齿条(170)均啮合连接,扩张电机(18)与PLC控制器电性连接。
7.根据权利要求1所述的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置,其特征在于,所述立杆(41)顶端与外防辐射罩(10)的外壁活动铰接,立杆(41)的侧壁上活动铰接有电动推杆(43),所述电动推杆(43)的另一端与外防辐射罩(10)的外壁活动铰接;电动推杆(43)与PLC控制器电性连接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的飞机太阳辐射测试的温度测量传感装置的参数优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将装置移动至待测量位置处,并利用外部电源为装置各用电设备供电;
S2、利用外防辐射罩(10)阻挡太阳辐射,同时产生热能;
S3、内防辐射罩(11)将热能反射到气流通道(12)内部;
S4、通过PLC控制器控制微型风扇(3)开启,控制微型风扇(3)的风速为3.5~6.8m/s;加快内防辐射罩(11)内部的空气对流,使得空气从内防辐射罩(11)左侧进入,右侧排出;
S5、利用导热翅片(21)不断接触流动的空气而产生热量,并将热量传递至温度传感器探头(20),加快温度传感器探头(20)测到空气实际温度,控制温度传感器探头(20)的响应时间为2~5min,使得温度传感器探头(20)做出快速准确响应;
S6、根据温度传感器探头(20)的实时反映,测出太阳辐照下空气的温度;
S7、根据测量地太阳照射方向以及风向,通过PLC控制器控制调节电机(42)启动,利用调节电机(42)上的调节齿轮(420)带动立杆(41)上的调节齿盘(410)转动,利用立杆(41)带动防辐射罩(1)转动,对防辐射罩(1)的方向进行实时调节,控制防辐射罩(1)与初始位置的夹角为-30°~30°;
S8、装置使用一段时间后,通过PLC控制器控制清洁组件(22)启动,对各个导热翅片(21)表面进行清洁处理。
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