航天器和导弹制导、导航与控制：飞行器光学寻的制导信息处理技术 [Guidance Information Processing Methods in Aircraft Optical Imaging Seeker] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张天序，王岳环，钟胜 等 著

图书标签:

• 航天器制导
• 导弹制导
• 导航与控制
• 光学寻的
• 图像处理
• 制导信息处理
• 飞行器控制
• 姿态控制
• 目标识别
• 计算机视觉

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118093223

版次：1

商品编码：11517766

包装：平装

丛书名： 航天器和导弹制导、导航与控制丛书

外文名称：Guidance Information Processing Methods in Aircraft Optical Imaging Seeker

开本：16开

出版时间：2014-

编辑推荐

航天器和导弹制导、导航与控制

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内容简介

　　《航天器和导弹制导、导航与控制：飞行器光学寻的制导信息处理技术》总结了作者及其研究团队过去10余年在光学寻的制导信息处理领域做的部分研究工作，并在国内外有关该领域研究进展的框架内阐述了这些研究成果，每章后都给出了相关的参考文献。《航天器和导弹制导、导航与控制：飞行器光学寻的制导信息处理技术》重点论述了基于被动光学成像传感器(可见光／红外线)和主动光学成像传感器(激光)的制导信息处理若干问题。

内页插图

目录

第1章 概论
1.1 基本概念
1.2 信息处理在飞行器制导中的地位
1.3 光学寻的制导信息处理技术现状与趋势
1.3.1 国内外制导信息处理技术的发展历程
1.3.2 国内外制导信息处理技术的发展趋势
1.3.3 制导信息处理技术发展与总体、分系统的关系
参考文献

第2章 光学寻的制导信息处理的理论模型
2.1 难点和科学问题
2.2 模型、准则和方法
2.2.1 多维动态空间映射与求逆过程模型
2.2.2 动平台扰动模型
2.2.3 气动光学效应机理模型
2.2.4 目标、背景与平台的时间—空间-波谱动态特性表达
2.2.5 探测识别目标的可计算准则
2.3 光学成像直接寻的与定位
2.4 目标-地标关联寻的与定位
2.5 子空间协同的递推探测定位
参考文献

第3章 平台、目标、背景空间特性建模与表达
3.1 平台、目标、背景的空间坐标系
3.2 目标的几何建模与多尺度表达
3.2.1 构建三维模型
3.2.2 不同视点下三维目标特性视图的获取
3.2.3 目标轮廓加噪畸变模型
3.2.4 轮廓图像模糊降分辨率
3.3 目标与背景空间关系建模
3.3.1 目标几何形态分析
3.3.2 目标场景分层结构及其拓扑关系
参考文献

第4章 动平台目标成像探测去扰动方法
4.1 动平台激光主动成像运动补偿
4.2 气动光学效应自适应数字校正
4.3 红外焦平面非均匀性校正
4.3.1 基于红外焦平面探测器非均匀性指纹模式的校正方法
4.3.2 去伪像的自适应非均匀性校正
4.4 红外成像时相自适应增强
4.4.1 直方图的类型判决
4.4.2 一种图像自适应增强算法
参考文献

第5章 固定目标光学成像寻的信息处理方法
5.1 地面建筑物多尺度自动识别定位
5.1.1 地面建筑三维建模及特征分析
5.1.2 基于形态学的红外图像背景抑制
5.1.3 特征反馈控制的迭代分割
5.1.4 基于特征库的红外地面建筑目标识别
5.1.5 基于竖条特征的红外地面建筑识别
5.1.6 基于图像统计特性的目标可分割性评估
5.2 典型地物目标检测识别与定位
5.2.1 湖心小岛检测识别定位
5.2.2 桥梁交叉点检测识别定位
5.2.3 机场检测识别定位
5.2.4 河流交叉口检测识别定位
5.2.5 公路交叉口检测识别定位
5.2.6 改进的Hausdorff距离港口匹配定位
5.3 基于部件的目标探测定位
5.4 目标／地标群关联探测定位
5.4.1 平面地标导引的相对定位目标检测识别
5.4.2 立体地标导引的相对定位地面目标检测识别
5.5 光学寻的导引参考图制备
5.5.1 前视平面地标选择和参考图制备
5.5.2 前视立体地标选择与参考图制备
参考文献

第6章 动目标光学成像寻的信息处理方法
6.1 空中动目标多尺度探测定位
6.2 空中动目标抗干扰检测跟踪
6.3 混合人工神经网络动目标识别(MUSSER)
6.3.1 反向传播学习神经网络(BP网络)
6.3.2 径向基函数神经网络(RBF网络)
6.3.3 多尺度模型下的混合神经网络识别算法
6.3.4 试验结果
6.4 海面动目标多尺度探测定位
6.4.1 基于生物视觉注意机制的海面目标实时检测方法
6.4.2 天水区约束的海面船舶目标识别定位方法
6.5 地面动目标变尺度探测定位
6.5.1 概念与模型
6.5.2 多尺度检测与分析方法
6.5.3 时一空三维八叉树递推检测算法
6.5.4 试验结果
参考文献

第7章 实时信息处理系统设计与实现
7.1 模块化、异构、规模可伸缩的处理结构
7.1.1 模块化、可在线重构、规模可伸缩的实时识别处理机结构
7.1.2 实现模块化、通用化的关键技术
7.1.3 寻的制导信息处理系统的模块化、标准化、系列化设计
7.2 面向寻的信息处理系统的共用算法V15I设计
7.2.1 多目标多尺度递推滤波检测算法ASIC实现
7.2.2 多目标轮廓跟踪与标记算法的ASIC实现
7.2.3 优化流水机制实现快速图像旋转
7.2.4 基于运动检测指导的组合非均匀性自适应校正SOC
7.2.5 图像连通域标记和轮廓跟踪的VLSI实现
7.3 嵌入式数据库系统
7.4 嵌入式系统软件
7.5 加载和测试用串行口控制台技术
7.5.1 物理层
7.5.2 链路层
7.5.3 应用层
7.6 软件模块化设计
7.6.1 模块外部设计规范
7.6.2 模块内部设计规范
7.7 模块化信息处理机综合集成
参考文献

第8章 光学成像寻的信息处理仿真与性能评价
8.1 仿真环境设计
8.1.1 仿真环境组成
8.1.2 仿真功能
8.1.3 仿真平台环境
8.1.4 仿真处理流程
8.2 动平台飞行场景仿真
8.2.1 多波段场景生成系统
8.2.2 系统功能
8.2.3 系统组成
8.3 寻的图像序列仿真
8.3.1 模型数据库的建立
8.3.2 大气模型数据库的建立
8.3.3 飞行器视点运动模型的建立
8.3.4 传感器模型的建立
8.3.5 多波段仿真图像动态生成
8.3.6 多波段序列仿真试验结果
8.4 寻的处理算法性能评价
8.4.1 寻的算法性能评价的关系模型
8.4.2 寻的处理算法性能评价模型
8.4.3 综合评价的最优试验设计方法
8.4.4 寻的性能评价指标体系
参考文献

前言/序言

《航天器与导弹制导、导航与控制：飞行器光学寻的制导信息处理技术》 简介 本书深度聚焦于航天器与导弹在复杂环境中精确制导、可靠导航以及高效控制的核心技术，尤其侧重于飞行器光学寻的制导过程中至关重要的信息处理环节。本书旨在为航空航天工程、自动控制、计算机科学等领域的科研人员、工程师以及高等院校师生提供一本全面、深入的技术参考，助力其在现代飞行器设计与开发中掌握前沿理论与实践方法。 第一部分：制导、导航与控制系统基础 在现代飞行器设计中，制导、导航与控制（Guidance, Navigation, and Control, GNC）系统是实现飞行任务目标的核心。本部分将从基础概念出发，系统阐述GNC系统的构成、工作原理以及相互之间的关系。 1. 制导系统（Guidance System）: 定义与目标: 制导系统的核心在于根据预设的任务目标和飞行器的当前状态，生成一系列指令，指导飞行器沿着最优轨迹飞行。这包括了目标跟踪、航路规划、弹道修正等功能。 制导律: 介绍不同类型的制导律，如比例导航（Proportional Navigation, PN）、比例导航与积分（Proportional Navigation with Integration, PNI）等，分析其数学模型、适用场景以及性能优劣。深入探讨比例导航的变种，如广义比例导航，以及其在复杂机动目标跟踪中的应用。 制导系统架构: 阐述典型的制导系统组成，包括目标数据输入、飞行器状态估算、制导指令生成、以及执行机构指令输出等环节。分析闭环制导与开环制导的区别与联系。 制导误差分析: 探讨制导过程中可能出现的各类误差来源，如传感器误差、模型误差、执行机构误差等，并分析这些误差对制导精度的影响。 2. 导航系统（Navigation System）: 定义与目标: 导航系统的作用是实时、准确地确定飞行器的位置、速度和姿态等信息，为制导系统提供精确的状态反馈。 导航传感器: 详细介绍各种导航传感器的工作原理、精度指标和优缺点。 惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）: 包括陀螺仪（Gyroscope）和加速度计（Accelerometer）的工作原理，介绍不同类型的IMU（如挠性、率环、光纤、MEMS）及其性能特点。 全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）: 如GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou等，介绍其信号体制、定位原理、误差源及修正方法。 地面导航系统: 如遥测遥控、雷达信标等，分析其在特定场景下的应用。 星敏感器（Star Tracker）: 介绍其工作原理、精度以及在深空探测和高精度姿态确定中的作用。 地形匹配导航（Terrain Contour Matching, TERCOM）: 分析其原理、对地形数据依赖性以及在GPS受限环境下的应用。 其他导航方式: 如视觉里程计（Visual Odometry）、磁力计（Magnetometer）等。 导航滤波: 介绍如何利用各种滤波器（如卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、粒子滤波等）融合多源导航信息，实现高精度、高可靠性的状态估计。详细阐述卡尔曼滤波的递推过程、状态方程和观测方程的建立，以及不同类型滤波器的适用条件与性能比较。 导航误差分析: 分析导航系统中存在的各类误差，包括传感器测量误差、模型误差、数据融合误差等，以及这些误差如何传播和累积。 3. 控制系统（Control System）: 定义与目标: 控制系统的任务是根据制导系统生成的指令和导航系统提供的状态信息，操纵飞行器的执行机构（如舵面、发动机推力矢量等），使飞行器按照期望的轨迹和姿态飞行。 飞行器动力学模型: 建立不同类型飞行器的动力学模型，包括空气动力学模型、推力模型、质心与力矩平衡方程等。重点分析气动导数、推力导数等参数对控制性能的影响。 控制律设计: 介绍经典的控制理论，如PID控制、状态空间反馈控制、模型预测控制（MPC）等，分析其在飞行器控制中的应用。深入探讨鲁棒控制、自适应控制等先进控制方法在应对模型不确定性和外部扰动时的优势。 执行机构与舵面动力学: 分析舵面、发动机喷口摆动等执行机构的动态特性，包括响应时间、精度、饱和度等，以及这些因素如何影响控制系统的性能。 稳定性与鲁棒性: 探讨控制系统的稳定性和鲁棒性分析方法，如何保证飞行器在各种工况下都能保持稳定飞行。 第二部分：飞行器光学寻的制导信息处理技术 本部分将聚焦于飞行器光学寻的制导中的核心技术，即如何从光学传感器获取的信息中提取出导航和制导所需的数据，并进行高效处理。 1. 光学寻的器（Optical Seeker）的原理与组成: 定义与作用: 光学寻的器是一种利用光学传感器主动或被动地探测目标，并为其提供精确的制导信息的核心部件。 成像原理: 介绍不同类型光学成像系统的工作原理，如可见光相机、红外成像仪、激光雷达等。分析其光学设计、焦距、视场角、探测器类型（CCD, CMOS, 红外探测器阵列）等关键参数。 传感器类型: 被动式寻的器: 如红外成像寻的器（IR Seeker）、紫外成像寻的器（UV Seeker），介绍其探测目标辐射源的原理，分析背景干扰、掠地效应等对探测性能的影响。 主动式寻的器: 如激光雷达寻的器（Lidar Seeker）、雷达寻的器（Radar Seeker），介绍其发射探测信号并接收目标回波的原理，分析其作用距离、分辨率、抗干扰能力等。 半主动式寻的器: 如激光制导，介绍其通过外部照射目标，寻的器接收反射激光信号的原理。 寻的器组成: 介绍光学寻的器的典型组成部分，包括光学镜头、红外/可见光/紫外探测器、信号处理电路、伺服机构等。 2. 图像采集与预处理: 图像获取: 阐述光学传感器如何将目标信息转化为数字图像信号。 噪声抑制: 介绍图像去噪算法，如高斯滤波、中值滤波、双边滤波等，用于去除图像中的随机噪声，提高图像质量。 对比度增强: 介绍直方图均衡化、自适应对比度增强等方法，以提高图像中目标与背景的区分度。 图像畸变校正: 分析镜头畸变（径向畸变、切向畸变）及其对目标定位精度的影响，并介绍校正方法。 多帧图像融合: 探讨如何融合多帧图像以提高信噪比、改善图像质量，或者实现目标在复杂背景下的稳定跟踪。 3. 目标检测与识别: 基于阈值的检测: 介绍简易的阈值分割方法，适用于目标与背景对比度明显的情况。 基于边缘检测的算法: 如Canny边缘检测、Roberts边缘检测等，用于提取图像中的目标轮廓。 基于区域分割的算法: 如K-Means聚类、Watershed算法等，用于将图像划分为不同的区域。 特征提取: 介绍用于描述目标形状、纹理、颜色等特征的方法，如SIFT、SURF、HOG等特征描述符。 模板匹配: 介绍如何使用预先存储的目标模板在图像中搜索匹配的目标。 机器学习与深度学习方法: 监督学习: 介绍卷积神经网络（CNN）在目标检测和识别中的应用，如R-CNN系列、YOLO系列、SSD等。分析如何训练模型，以及其在实时性、精度方面的优势。 无监督/半监督学习: 探讨在目标特征不完全已知或训练数据不足情况下的目标检测方法。 目标跟踪: 基于特征的跟踪: 如Meanshift、卡尔曼滤波与特征点结合的跟踪方法。 基于模型（生成式/判别式）的跟踪: 如粒子滤波跟踪、DCF（Discriminative Correlation Filter）跟踪。 深度学习在跟踪中的应用: 如SiamFC, SiamRPN等。 多目标跟踪: 介绍如何同时跟踪多个目标，并处理目标的遮挡、出现、消失等情况。 4. 目标信息提取与制导信息生成: 目标位置估计: 二维图像坐标: 从图像中提取目标的中心点、质心或关键点，得到其在成像平面上的二维坐标。 三维空间位置: 结合光学成像模型、相机标定参数以及深度信息（如果可用，如立体视觉、激光雷达），估算目标在三维空间中的精确位置。 视线角计算: 基于目标在图像中的位置和飞行器的姿态信息，计算出目标相对于飞行器的视线角（Angle of Arrival, AOA），这是制导律计算的基础。 目标速度估算: 基于图像流（Optical Flow）: 通过分析连续帧图像中像素的运动轨迹来估算目标在图像平面上的速度，进而推导目标相对速度。 基于多普勒效应: 对于主动式寻的器，利用目标回波的多普勒频移来直接测量目标的径向速度。 基于目标运动模型: 结合目标运动模型和位置信息，预测和估计目标的速度。 目标相对距离测量: 立体视觉: 利用双目或多目成像系统，通过视差原理测量目标距离。 激光测距: 利用激光测距仪直接测量目标距离。 基于已知尺寸的目标: 在已知目标尺寸的情况下，通过目标在图像中的大小来估算距离。 制导信息融合与转换: 将提取出的目标相对位置、速度等信息，与飞行器自身的导航信息进行融合，计算出制导律所需的输入参数，并生成控制指令。 抗干扰与鲁棒性: 重点分析在复杂电磁环境、光学干扰（如炫光、遮挡、杂波）下，如何通过算法增强目标检测与跟踪的鲁棒性，保证制导的有效性。例如，介绍对抗遮挡、对抗动态背景、对抗欺骗干扰的技术。 第三部分：高级应用与未来发展 1. GNC系统集成与仿真: 系统集成: 探讨如何将独立的制导、导航和控制模块有效地集成到飞行器平台上，实现协同工作。 高精度仿真平台: 介绍飞行器GNC系统仿真平台的构建方法，包括环境建模、传感器建模、飞行器动力学建模、执行机构建模等，以及仿真在设计验证、性能评估和算法优化中的重要性。 硬件在环（Hardware-in-the-Loop, HIL）仿真: 强调HIL仿真在验证真实硬件接口和实时性能方面的作用。 2. 先进GNC技术: 智能GNC: 探讨人工智能和机器学习在GNC系统中的应用，如自学习制导律、智能导航路径规划、自适应控制等。 协同GNC: 研究多飞行器协同作战中的GNC问题，包括协同导航、协同制导、协同编队控制等。 高超声速飞行器GNC: 分析高超声速飞行器独特的空气动力学特性、高速气动热效应对GNC系统的挑战，以及相应的解决策略。 无人系统GNC: 探讨无人机、无人车等自主系统的GNC技术，包括自主起降、自主避障、路径规划等。 3. 工程化实现与挑战: 计算资源限制: 分析嵌入式系统对GNC算法的计算量、功耗和实时性的要求，以及如何在资源受限的条件下优化算法。 传感器融合的挑战: 讨论多传感器信息融合中的数据对齐、时钟同步、异构数据处理等问题。 可靠性与安全性: 强调GNC系统在关键任务中的高可靠性和安全性要求，以及相关的设计和测试方法。 本书通过由浅入深、循序渐进的论述，旨在帮助读者建立起对航天器和导弹GNC系统，特别是光学寻的制导信息处理技术的系统性认识。书中理论与实例相结合，既有严谨的数学推导，也有对实际工程问题的探讨，希望能为相关领域的研究与实践提供有益的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航空航天领域有着浓厚兴趣的业余爱好者，我一直渴望找到一本能够深入浅出讲解航天器和导弹制导核心技术的书籍，而《航天器和导弹制导、导航与控制：飞行器光学寻的制导信息处理技术》无疑给了我极大的惊喜。这本书的深度和广度都超出了我的预期，尤其是在“飞行器光学寻的制导信息处理技术”这一块，作者的讲解简直是教科书级别的。我之前对光学寻的制导的理解仅限于“跟着目标跑”，但这本书让我明白，这背后涉及的数学模型、信号处理算法、图像识别技术等是多么的复杂和精妙。书中对不同光学传感器的特性分析，对目标跟踪算法的详细推导，以及如何通过数据融合来提高制导精度，都让我大开眼界。我尤其对书中提到的“卡尔曼滤波”等经典算法在制导系统中的应用印象深刻，作者不仅解释了其原理，还结合实际案例展示了它的强大威力。这本书让我看到了科技的魅力，也激发了我进一步学习相关知识的动力，真是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价可以用“专业且令人着迷”来概括。它是一本能够让你在阅读过程中不断产生“原来如此”感慨的书籍。特别是关于“飞行器光学寻的制导信息处理技术”的部分，作者对这一领域的研究达到了相当的高度。我惊叹于书中对各种复杂算法的深入解析，例如如何通过模式识别来锁定目标，如何利用动态模型来预测目标的运动轨迹，以及如何通过闭环反馈来不断修正飞行偏差。作者的写作风格非常严谨，每个概念都经过了清晰的定义和论证，但同时又充满了一种技术的美感。我从中了解到，光学寻的制导不仅仅是简单的图像捕捉，更是一门涉及多学科交叉的复杂工程。书中对传感器融合、目标签名分析、以及抗干扰技术等内容的介绍，都让我对现代制导系统的先进性有了全新的认识。这本书不仅仅适合专业人士，对于任何对高科技领域充满求知欲的读者来说，都是一次绝佳的学习机会，能够拓展你的视野，让你看到科技的无限潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直让我爱不释手！我一直对航天器和导弹背后的科学原理充满了好奇，特别是那种“看得准、飞得稳”的关键技术，这本书恰恰满足了我这个愿望。虽然书名听起来有点专业，但它真的把复杂的概念讲得非常透彻，而且还融入了许多我之前从未接触过的视角。例如，书中对“飞行器光学寻的制导”的阐述，让我第一次了解到，原来导弹并非只是蛮力前进，而是拥有“眼睛”和“大脑”，能够主动识别目标，并根据目标的变化实时调整自己的飞行轨迹。书中详细描述了光学成像技术的原理，以及如何从中提取出至关重要的制导信息。我还特别惊讶于作者对信息处理过程的细致讲解，从原始的图像信号到最终的控制指令，每一个环节都经过了精密的计算和优化。我甚至在书中看到了，如何利用先进的算法来克服环境干扰，比如云层、光照变化等，这让我对现代军事科技的智能化程度有了全新的认识。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一次引人入胜的科普之旅，让我深刻体会到人类智慧在追求精准控制方面的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚入行的航空工程师，选择这本书纯粹是基于工作需要，没想到它却给我带来了如此大的启发。之前我对“制导、导航与控制”这几个概念的理解都比较零散，但这本书将它们有机地结合在一起，形成了一个完整的体系。尤其是在“飞行器光学寻的制导信息处理技术”这部分，作者的分析非常到位。我过去在工作中也接触过一些图像处理的场景，但将它与复杂的飞行器动态模型和制导策略相结合，是我之前从未深入思考过的。书中对光学成像过程中可能出现的各种噪声和畸变的处理方法，以及如何从中提取鲁棒的目标特征，都给了我很多实用的指导。而且，作者不仅仅停留在理论层面，还大量引用了实际工程中的案例和数据，这对于我们这些一线工程师来说，非常有价值。我学到了如何根据不同的任务需求，选择最合适的光学传感器和信息处理算法，以及如何在实际应用中优化系统性能。这本书绝对是我工作中的重要参考，也是我职业生涯中的一个重要助推器。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我一开始是被书名中“光学寻的制导”这几个字吸引过来的。我一直觉得，导弹能够精确命中目标，这背后一定有着非常神奇的技术。这本书果然没有让我失望，它非常详细地揭示了“飞行器光学寻的制导信息处理技术”的奥秘。作者用非常严谨的逻辑，一步步地剖析了光学传感器如何获取目标信息，这些信息又是如何经过复杂的计算和处理，最终转化为控制导弹姿态的指令。我被书中对图像识别和目标跟踪算法的描述深深吸引，特别是关于如何区分真实目标和干扰目标的部分，让我对现代军事科技的智能化水平有了更深刻的理解。书中还介绍了多种不同的制导策略，以及它们各自的优缺点，这让我意识到，看似简单的“瞄准射击”，背后却是无数科学家和工程师智慧的结晶。虽然有些数学公式我可能一时半会儿理解不了，但整体的脉络和核心思想，作者都讲得很清晰，让我觉得这本书既有学术深度，又不失科普的趣味性。

评分☆☆☆☆☆

书很厚，纸张很白，专业书

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正版书籍、物流给力，性价比高

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帮单位买的书，都挺好的

评分☆☆☆☆☆

囤货中。。。尚未启用，看着还可以

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你说完了再说。”　　云中雁带气嘟着小嘴，由树上飘身而下，自言自语道：“这算什么嘛，自己叫人家说，说了又生气，动不动就想打人，到底有多厉害嘛。真是老……”　　一尘子叫了一声：“雁—儿——！”　　云中雁这才中途止住，看了看一旁气得虎虎有声的乔平，又觉得很好笑，心想气气你这老鬼也是好的！当时忍不住一抿嘴吃吃地笑了起来。那乔平大喝道：“有话好讲，你笑什么？”　　云中雁忍着笑看了看天，才慢条斯理地说：“人家要笑嘛，你老人家管的可真多，就是皇帝也管不着人家笑呀！……”　　说着格格地又笑了起来，只气得那乔

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