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基于湍流涡模型的气动光学效应影响参数分析 被引量:10
1
作者 吴琳 房建成 杨照华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期97-101,共5页
湍流是流体力学中公认的难题,目前仍缺乏可靠的湍流模型对复杂流场进行准确数值预测,使真实飞行器外绕流流场对所载光学系统的气动光学效应分析相当复杂和困难。在湍流球涡模型的基础上,结合湍流物理几何特性和计算流体力学结果,引入真... 湍流是流体力学中公认的难题,目前仍缺乏可靠的湍流模型对复杂流场进行准确数值预测,使真实飞行器外绕流流场对所载光学系统的气动光学效应分析相当复杂和困难。在湍流球涡模型的基础上,结合湍流物理几何特性和计算流体力学结果,引入真实流场条件,建立了一个新的气动光学效应仿真模型,分析了部分光学系统参数、流场参数对气动光学效应的影响。该仿真模型能根据不同的湍流状况调整参数,并能得到气动光学效应的多种仿真输出。结果表明,该模型能直观快速地分析气动光学效应随光学系统参数和湍流部分动力学行为的变化规律,其结论能为系统设计、试验指导和后期图像校正提供理论依据。 展开更多
关键词 气动光学 湍流 涡模型 相位屏
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直排型DF/HF化学激光器气流通道模型实验研究 被引量:6
2
作者 闫宝珠 袁圣付 +1 位作者 陆启生 李兰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期563-567,共5页
为了探寻直排型连续波DF/HF化学激光器的起动特性,建立了一套化学激光器气流通道单喷管小型模型实验装置,通过选用不同的气体(冷气流)作为工作介质和不同的扩压器进行实验,分别研究了工作介质的气动参量对模型起动特性和扩压器喉道最小... 为了探寻直排型连续波DF/HF化学激光器的起动特性,建立了一套化学激光器气流通道单喷管小型模型实验装置,通过选用不同的气体(冷气流)作为工作介质和不同的扩压器进行实验,分别研究了工作介质的气动参量对模型起动特性和扩压器喉道最小面积的影响,并与1维定常流理论的计算结果作了比较。最后分析了基区对模型起动特性的影响,比较了两种类型基区的差异。实验结果表明:对于直排型连续波DF/HF化学激光器,采用大比热容比、小相对分子质量的介质作为引射气流,喷管出口和基区之间带有一个向内的圆角,对提高DDCL整体性能是有利的。 展开更多
关键词 化学激光 气动光学 压力恢复 气动参量 扩压器喉道 基区 起动特性
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基于涡结构的气动光学传输效应研究 被引量:4
3
作者 房建成 杨照华 吴琳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z1期372-379,共8页
湍流是具有多尺度特征的一种涡结构运动,而且大尺度涡结构是造成气动光学传输效应的主要原因.提出基于折射率场分别对不同尺度的涡结构进行光学传输特性建模.把湍流密度场转换为的折射率场等效为具有丰富纹理信息的灰度图像,进而对其进... 湍流是具有多尺度特征的一种涡结构运动,而且大尺度涡结构是造成气动光学传输效应的主要原因.提出基于折射率场分别对不同尺度的涡结构进行光学传输特性建模.把湍流密度场转换为的折射率场等效为具有丰富纹理信息的灰度图像,进而对其进行多小波分解,计算每次分解的小波基系数的熵值,利用阈值判定低熵的为大尺度涡,高熵的为小尺度涡;再利用光线追迹法建立大尺度涡结构的光学传输模型,利用统计光学法建立小尺度涡结构的传输模型,最后得到综合的光学传输模型.该方法是根据湍流的物理结构进行建模,不仅能提高计算效率和计算精度,而且具有较高的工程实用价值. 展开更多
关键词 气动光学 光学传输 小波 涡结构
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机载激光通信链路的传输信道及性能分析 被引量:3
4
作者 周海军 秦杰 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第4期633-638,共6页
对于机载激光通信的传输信道,分析了大气信道中的衰减、光强闪烁、光束漂移及气动光学效应等复合效应,并推导了接收光束尺寸、链路中断概率和误码率等传输性能。仿真分析表明:一方面,接收光束尺寸受光束漂移及气动光学效应的影响而增大... 对于机载激光通信的传输信道,分析了大气信道中的衰减、光强闪烁、光束漂移及气动光学效应等复合效应,并推导了接收光束尺寸、链路中断概率和误码率等传输性能。仿真分析表明:一方面,接收光束尺寸受光束漂移及气动光学效应的影响而增大,且在低空条件下的光束尺寸主要受到大气湍流的影响而导致其大于高空条件的;另一方面,长距离的机载激光通信链路需考虑光束漂移的影响,并可通过优化发射光束大小进行抑制。 展开更多
关键词 机载激光通信 大气湍流 光强闪烁 光束漂移 气动光学
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基于Code V的气动热环境下头罩的光传输仿真 被引量:3
5
作者 史要涛 王玉雷 +2 位作者 解放 薛文慧 范志刚 《航空兵器》 2015年第5期41-45,共5页
高速气动热环境下,光学头罩会产生无规则非均匀的温度分布和表面变形,从而给光学成像系统带来严重的成像失真和像偏移。本文使用有限元分析软件来仿真高速气动热环境,得到光学头罩的温度分布和表面变形,根据热光效应得到折射率分布,使用... 高速气动热环境下,光学头罩会产生无规则非均匀的温度分布和表面变形,从而给光学成像系统带来严重的成像失真和像偏移。本文使用有限元分析软件来仿真高速气动热环境,得到光学头罩的温度分布和表面变形,根据热光效应得到折射率分布,使用Code V的自定义面型和梯度折射率来进行光线追迹。高速光学球头罩的仿真实例表明高速气动热环境下成像失真严重的主要因素是非均匀的头罩折射率分布,而微小的头罩表面形变带来的影响很小。 展开更多
关键词 光学设计 气动光学 非均匀光学介质 像质评估
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基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究 被引量:3
6
作者 丁浩林 易仕和 +2 位作者 吴宇阳 张锋 何霖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期199-206,共8页
高速成像制导导弹在大气中飞行时,受到气动光学效应的影响,目标成像位置与其实际位置之间出现偏差。实现对气动光学效应成像偏移校正,对于提高制导精度意义重大。气动光学效应成像偏移具有很强的随机性和非线性,校正起来十分困难。通过... 高速成像制导导弹在大气中飞行时,受到气动光学效应的影响,目标成像位置与其实际位置之间出现偏差。实现对气动光学效应成像偏移校正,对于提高制导精度意义重大。气动光学效应成像偏移具有很强的随机性和非线性,校正起来十分困难。通过利用背景纹影技术测量光线穿过变折射率场后的光线偏移量,建立畸变图像与参考图像之间的控制点对,采用局部加权平均拟合方法构建用于图像校正的映射函数,利用双三次卷积方法对图像灰度值进行重采样处理,完成对畸变图像的校正。分别对固定相位物(透镜)和喷流马赫数3.0的超声速气膜引起的成像偏移进行校正,实验结果验证了校正方法的有效性。 展开更多
关键词 成像偏移校正 气动光学 背景纹影 本征正交分解 互相关
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低速热射流剪切层光学性质主动控制研究 被引量:3
7
作者 谢文科 姜宗福 李文煜 《光学与光电技术》 2005年第6期1-4,共4页
分别对稳定、基波和亚谐波周期扰动入口边界条件的二维欧拉方程进行了数值模拟,得出了射流剪切层中大涡结构的空间演化特征,计算了不同入口边界条件时的流向斯特列尔比,从而提出了对流场进行主动控制的光学意义。
关键词 气动光学 大涡结构 斯特列尔比 射流 主动控制
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气动光学数字图像校正工程应用方法探索 被引量:2
8
作者 杨荣慧 陈澄 《现代防御技术》 北大核心 2012年第6期19-22,共4页
针对气动光学数字图像校正在工程应用方面的问题,对高速导弹末制导过程中气动光学效应条件下时间序列失真图像校正算法模型进行梳理,分析了现有校正算法工程应用中存在的问题,提出了更为注重建立先验知识的数字图像校正的工程应用方法... 针对气动光学数字图像校正在工程应用方面的问题,对高速导弹末制导过程中气动光学效应条件下时间序列失真图像校正算法模型进行梳理,分析了现有校正算法工程应用中存在的问题,提出了更为注重建立先验知识的数字图像校正的工程应用方法。在此基础上以窗口传输效应为例,建立了能满足工程应用适用性和实时性要求的窗口传输效应校正模型,并进行了数学仿真,给出了像偏移校正仿真结果,探索了气动光学数字图像校正工程应用方法。 展开更多
关键词 气动光学 数字图像校正 工程应用
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气动光学效应湍流脉动模型系数修正 被引量:2
9
作者 潘宏禄 李俊红 +1 位作者 程晓丽 马汉东 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期194-204,共11页
以光学窗口的气动光学效应研究为背景,研究影响光学传输预测的流场湍流脉动量预测.选取平板、压缩拐角、凹腔流动模型,采用大涡模拟(LES)方法研究超声速湍流脉动工程预测模型的系数修正.结果表明:LES方法能够获得无激波干扰、强激波... 以光学窗口的气动光学效应研究为背景,研究影响光学传输预测的流场湍流脉动量预测.选取平板、压缩拐角、凹腔流动模型,采用大涡模拟(LES)方法研究超声速湍流脉动工程预测模型的系数修正.结果表明:LES方法能够获得无激波干扰、强激波干扰及底部大分离条件下,湍流密度脉动的定量分布,并据此给出脉动工程模型的系数修正,结果已经应用于型号飞行器的光学窗口气动光学效应预测. 展开更多
关键词 气动光学效应 湍流 超声速边界层 分离流动 大涡模拟
原文传递
基于Zemax的探测激光气动光学畸变快速仿真 被引量:2
10
作者 郑勇辉 孙华燕 +1 位作者 赵延仲 张令军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第B12期80-85,共6页
基于猫眼效应的激光主动探测技术在防空反导作战中具有广阔的应用前景,而飞机、导弹等目标的气动绕流场对入射和反射光的畸变效应研究是回波特性分析的重要内容。针对探测激光"猫眼"镜头传输和双重气动流场传输这一复杂物理过... 基于猫眼效应的激光主动探测技术在防空反导作战中具有广阔的应用前景,而飞机、导弹等目标的气动绕流场对入射和反射光的畸变效应研究是回波特性分析的重要内容。针对探测激光"猫眼"镜头传输和双重气动流场传输这一复杂物理过程,提出了一种基于Zemax的气动光学畸变快速仿真计算方法。首先利用有限元思想,根据折射率梯度对气动绕流场进行分层,再由标准二次曲面、偶次非球面和Zernike相位曲面对各层空间曲面进行拟合,进而建立多个不同折射率的Zemax透镜组模型,加入成像光学镜头模型即可建立光束入射和散射传输全过程的Zemax模型。以某型号导弹模型为例开展了气动流场计算和Zemax光传输畸变计算,并与光线追迹计算结果进行了比较,证实了此快速计算方法的可行性。 展开更多
关键词 激光探测 气动光学 快速仿真 光线追迹
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Recognition of vortex structures in turbulent refractive index field using wavelet transformation
11
作者 祁振强 冯浩楠 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2012年第1期101-105,共5页
When the light wave propagates through the hypersonic flow field, the aero-optic distortion happens. It is necessary to recognize the vortex structure for studying the light propagation model. A new vortex structure r... When the light wave propagates through the hypersonic flow field, the aero-optic distortion happens. It is necessary to recognize the vortex structure for studying the light propagation model. A new vortex structure recognition method is proposed in this paper. Firstly, the refractive index field, which is transformed from the turbulent density field, is changed to gray scale images with a- bundant texture information equivalently. Then, wavelet transform is performed to decompose these images and the entropy values of the wavelet base coefficients are calculated. Comparing the entropy value to a given threshold, the modules with lower entropy are considered to be the large-scale vortex modules while those with higher entropy are small-scale vortex modules. The computer simulation results show that the proposed method is valid to recognize the vortex structures. This paper provides basis for investigation on the optics propagation model in terms of the turbulence vortex structures. 展开更多
关键词 aero-optic refractive vortex structures wavelet transform
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高超声速湍流场中小尺度涡结构对光传输的影响 被引量:1
12
作者 许东 段玥 陈科杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2217-2222,共6页
从高超声速湍流流场中的多尺度涡结构入手,基于随机透镜理论,利用经典的Mie散射理论对不同尺度涡结构产生的气动光传输效应进行了分析,得到涡结构的散射特性与其尺度的相关性;再结合由不同马赫数下的CFD流场数据得到的Strehl比以及不同... 从高超声速湍流流场中的多尺度涡结构入手,基于随机透镜理论,利用经典的Mie散射理论对不同尺度涡结构产生的气动光传输效应进行了分析,得到涡结构的散射特性与其尺度的相关性;再结合由不同马赫数下的CFD流场数据得到的Strehl比以及不同雷诺数条件下的风洞测试试验序列图像中退化图像能量集中度的统计结果,分析高超声速湍流流场中小尺度涡结构的分布规律及其演化过程;建立气动光学畸变与小尺度涡结构的关系。结果表明,利用Mie散射理论可以直观分析高超声速湍流流场中不同尺度涡结构的分布情况和由此带来的光学畸变。 展开更多
关键词 气动光学 MIE散射 小尺度涡结构 湍流
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基于小波变换和共生矩阵的涡结构识别 被引量:1
13
作者 杨照华 房建成 吴琳 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1445-1448,1452,共5页
提出一种新的涡结构识别方法。把折射率场经小波变换后的系数矩阵等效为具有一定纹理结构的图像,计算其共生矩阵及其统计量,以此进行涡结构识别。与小波分解后直接提取特征量的识别方法相比,该方法从空、频角度更加准确全面地表征湍流... 提出一种新的涡结构识别方法。把折射率场经小波变换后的系数矩阵等效为具有一定纹理结构的图像,计算其共生矩阵及其统计量,以此进行涡结构识别。与小波分解后直接提取特征量的识别方法相比,该方法从空、频角度更加准确全面地表征湍流涡结构模式。计算机仿真结果证明了该方法的有效,为基于涡结构的光学传输精确建模奠定了基础。 展开更多
关键词 气动光学 涡结构 小波变换 共生矩阵
原文传递
气动光学效应对激光扩束系统的影响 被引量:1
14
作者 任晓坜 王继红 +2 位作者 任戈 翟嘉 谭玉凤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期7-11,共5页
激光系统往往需要应对复杂的环境气流,同时由于激光扩束系统口径增大,其晶体窗口难以实现,环境气流更容易进入系统内部,从而影响光束质量。针对环境气流对激光扩束系统带来的气动光学效应问题,借助流体力学软件FLUENT对系统内部流场进行... 激光系统往往需要应对复杂的环境气流,同时由于激光扩束系统口径增大,其晶体窗口难以实现,环境气流更容易进入系统内部,从而影响光束质量。针对环境气流对激光扩束系统带来的气动光学效应问题,借助流体力学软件FLUENT对系统内部流场进行CFD求解,得到不同风力等级和进风角度下流场的各种参数分布,再通过Gladstone-Dale关系将流场密度场映射为折射率场,运用变折射率流场的光线追迹法,得到光束在该非均匀流场中的传输路径;最后结合数值分析方法,计算得到湍流场所带来的光学像差。结果表明,环境气流会给主次镜和反射镜周围引入较多涡流,因此不能忽略其光学效应,从而提出了一种增加扩束系统镜筒长度的方法来降低这一影响。镜筒加长0.5 m之后,扩束系统内部的涡流团可以避开光束传输的主要路径,其出口处波像差的RMS值从最初的0. 317μm下降到0.078μm左右。研究证明了避免环境气流带来的气动光学效应的必要性,同时为扩束系统的流控和结构设计提供了参考数据和思路。 展开更多
关键词 气动光学 扩束系统 数值模拟 光线追迹
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基于小波分解和信息熵的涡结构识别方法
15
作者 杨照华 房建成 吴琳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期233-235,260,共4页
利用涡结构对光波通过高速流场的光学传输特性进行建模,就必须进行涡结构的识别。文中提出一种涡结构识别方法,首先把密度场转换的折射率场等效为具有丰富纹理信息的灰度图像,进而对其进行多小波分解,计算每次分解的小波基系数的熵值,... 利用涡结构对光波通过高速流场的光学传输特性进行建模,就必须进行涡结构的识别。文中提出一种涡结构识别方法,首先把密度场转换的折射率场等效为具有丰富纹理信息的灰度图像,进而对其进行多小波分解,计算每次分解的小波基系数的熵值,利用阈值判定低熵的为大涡的小波基系数,高熵的为小涡的小波基系数。计算机仿真结果表明,该方法能有效地进行涡结构识别,为基于涡结构的光学传输精确建模奠定了基础。 展开更多
关键词 气动光学 涡结构 小波变换 信息熵
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高超音速导弹气动光学效应研究方法综述 被引量:21
16
作者 韩志平 殷兴良 《现代防御技术》 2003年第3期13-18,36,共7页
气动光学效应是高超音速导弹设计需要解决的关键技术。全面论述了气动光学效应的定量研究方法,包括:小孔径技术、统计方法、随机相位屏方法和涡动力学研究方法,指出了工程上广泛使用的统计方法的适用范围,建议使用大涡模拟方法进行气动... 气动光学效应是高超音速导弹设计需要解决的关键技术。全面论述了气动光学效应的定量研究方法,包括:小孔径技术、统计方法、随机相位屏方法和涡动力学研究方法,指出了工程上广泛使用的统计方法的适用范围,建议使用大涡模拟方法进行气动光学效应的数值仿真。 展开更多
关键词 高超音速导弹 气动光学效应 研究综述 红外成像导引头 光学传输效应 畸变图像 小孔径光束技术 湍流 光学调制传递函数 Sutton模型 LAMBDA代码 Lawson模型 波长尺度理论
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超音速/高超音速飞行器湍流流场气动光学效应分析 被引量:10
17
作者 杨文霞 蔡超 +1 位作者 丁明跃 周成平 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期88-92,共5页
针对高超音速飞行器在大气中流动时所产生的气动光学效应进行定性和定量的分析与计算。通过对高速湍流流场N-S方程的CFD求解,得到在不同飞行参数下,飞行器外围流场的各种参数分布;再运用变折射率流场的光线追迹法,得到红外光在该非均匀... 针对高超音速飞行器在大气中流动时所产生的气动光学效应进行定性和定量的分析与计算。通过对高速湍流流场N-S方程的CFD求解,得到在不同飞行参数下,飞行器外围流场的各种参数分布;再运用变折射率流场的光线追迹法,得到红外光在该非均匀变折射率流场中的传输路径;最后应用傅里叶光学理论,结合数值分析方法,计算得到高速湍流流场的气动光学效应传输函数。计算结果表明,气动光学传输函数的幅度响应函数具有低通特征,使得图像发生像模糊;其相位响应函数具有非线性的特点,导致红外成像非线性偏移。本文所得实验结果与理论分析相吻合。 展开更多
关键词 气动光学效应 光学传递函数 湍流 N—S方程 光线追迹
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不同对流马赫数下光束畸变的实验研究 被引量:5
18
作者 甘才俊 李烺 +2 位作者 毛涛 马汉东 熊红亮 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期730-734,共5页
利用双曝光CCD相机成像技术,研究了小直径光束穿越可压缩混合层流场后所引起的气动光学效应。实验研究结果表明:在不同对流马赫数(Mc=0.17,0.45)下,光束投影(点扩散函数,PSF)发生了不同程度的变形和偏移。此外在不同对流马赫数下细光束... 利用双曝光CCD相机成像技术,研究了小直径光束穿越可压缩混合层流场后所引起的气动光学效应。实验研究结果表明:在不同对流马赫数(Mc=0.17,0.45)下,光束投影(点扩散函数,PSF)发生了不同程度的变形和偏移。此外在不同对流马赫数下细光束投影都存在扩束、缩束和面积几乎不变的现象,但光束投影出现扩、缩束的概率不同。 展开更多
关键词 气动光学效应 对流马赫数 点扩散函数
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基于双重规整化的气动退化图像盲复原算法 被引量:5
19
作者 何成剑 洪汉玉 +1 位作者 张天序 易新建 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期236-239,269,共5页
通过合理建立针对红外图像的气动光学效应退化模型,根据极大似然估计准则设计复原算法,同时针对随机变化的点扩展函数和噪声对目标图像尤其是图像中细节恢复的影响,对单一规整化方法进行了扩展,采用双重规整化策略,将规整化分为两个各... 通过合理建立针对红外图像的气动光学效应退化模型,根据极大似然估计准则设计复原算法,同时针对随机变化的点扩展函数和噪声对目标图像尤其是图像中细节恢复的影响,对单一规整化方法进行了扩展,采用双重规整化策略,将规整化分为两个各有侧重点的层次来处理。在微机上进行了一些复原实验,并给出对比结果,证实了该算法的有效性。 展开更多
关键词 气动光学效应 图像复原 极大似然估计 双重规整化
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湍流边界层对空—地光通信系统性能的影响 被引量:5
20
作者 殷柯欣 姜会林 +1 位作者 佟首峰 吴琼 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2008年第3期13-15,12,共4页
由湍流边界层产生的气动光学效应是空地激光通信系统设计需要解决的关键技术。在研究了相关的湍流边界层理论的基础上,分别对飞行高度、速度、激光通信系统的机上位置和波长对机载光学平台像差的影响逐一进行分析,并利用matlab进行了数... 由湍流边界层产生的气动光学效应是空地激光通信系统设计需要解决的关键技术。在研究了相关的湍流边界层理论的基础上,分别对飞行高度、速度、激光通信系统的机上位置和波长对机载光学平台像差的影响逐一进行分析,并利用matlab进行了数字仿真。仿真结果表明:飞行高度要尽可能地高,速度要尽可能地慢,同时激光通信系统要尽可能地向机体前方移动。对于波长的选取,既要考虑系统的对比度又不能忽视对分辨率的影响,只有这样才能得出一个使系统处于最佳状态的波长*,以上这些措施都可以将气动光学像差降低到最小。 展开更多
关键词 湍流边界层 气动光学效应 光学像差 strehl
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