500m口径球面射电天文望远镜(FAST)对高红移伽玛暴余辉的探测-论文

第一章光学天文望远镜基础

空间望远镜中的定位陀螺仪(作者保留版权) 空间望远镜是上个世纪八十年代的设计,它所采用的是经典的定位陀螺仪。现代陀螺仪主要是指激光光纤陀螺仪和集成电路式的硅片陀螺仪。但是为了更好地了解现代陀螺仪的原理和设计,我们很有必要对经典的陀螺仪的原理和设计作一些简单的介绍,这就是这个系列的主要任务。以后有时间,我还会对现代陀螺仪进行详细介绍。 图1飞行器中的坐标系的关系 在飞行器的运动过程中,飞行器有一个自身的坐标系b b b z y x 。另外在空间还有一个相对的固定坐标系e e e Z Y X 。这两个坐标系的原点是相同的,它就是飞行器本身的位置。在这两个坐标系中e e OY X 平面和飞行器所在的水平面重合,e Z 轴与水平面垂直,指向地心,e X 轴指向当地正北,e e Oy x 平面和飞行器自身的平面重合,e x 轴指向飞行器的正前方,e z 指向和飞行器相垂直的下方。飞行器自身的坐标系和固定坐标系的关系可以用三个欧拉角来描述,它们分别是飞行器的机身的翻滚角 (e X 轴的转角,英文中叫

roll ),飞行器前后的俯仰角θ(e Y 轴的转角,英文中叫pitch ),和飞行器的方位角ψ(e Z 轴的转角,英文中叫yaw )。从固定坐标系到飞行器坐标系的变换为简单的欧拉变换 ]][][[ψθφ。如果飞行器相对于b x ,b y 和b z 轴的角速度分别是P ,Q 和R ,则它们之间的关系为: θψφ sin -=P φθψφθ sin cos cos += Q φθψφθ cos cos sin += R (1.1) 上面的公式可以用来求解欧拉角的变化率,因此: θφθφφ tan cos tan sin R Q P ++= φφθ sin cos R Q -= θ φθφψcos cos cos sin R Q += (1.2) 上面的三个公式非常重要,通过这三个公式可以求出欧拉角的速率,这时如果它们的初 始值知道,则可以通过积分求出它们的瞬时值。 图2无约束陀螺仪的原理图 经典的陀螺仪一共有两个大类:无约束陀螺仪和约束式的速率陀螺仪,前者又叫做姿态陀螺仪,后者也叫做速率陀螺仪,前者测量角度,后者测量角速度。姿态陀螺仪的基本原理就是角动量守恒,在没有外力矩的情况下,高速旋转的转子的角动量的大小和

自制天文望远镜(天文爱好者必看)

*自制天文望远镜* 第一章望远镜基本原理 黄隆 1.1 天文望远镜光学原理 望远镜由物镜和目镜组成,接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜,靠近眼睛那块叫做目镜。远景物的光源视作平行光,根据光学原埋,平行光经过透镜或球面凹形反射镜便会聚焦在一点上,这就是焦点。焦点与物镜距离就是焦距。再利用一块比物镜焦距短的凸透镜或目镜就可以把成像放大,这时观察者觉得远处景物被拉近,看得特别清楚。 折射镜是由一组透镜组成,反射式则包括一块镀了反光金属面的凹形球面镜和把光源作90 度反射的平面镜。两者的吸光率大致相同。折射和反射镜各有优点,现分别讨论。 O=物镜 E=目镜 f =焦点 fo=物镜焦距 fe=目镜焦距 D=物镜口径 d =斜镜 1.2 折射和反射望远镜的选择 折射望远镜的优点 1.影像稳定

折射式望远镜镜筒密封,避免了空气对流现象。 2.彗像差矫正 利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma)。 3.保养 主镜密封,不会被污浊空气侵蚀,基本上不用保养。 折射望远镜的缺点 1.色差 不同波长光波成像在焦点附近,所以望远镜出现彩色光环围绕成像。矫正色差时要增加一块不同折射率的透镜,但矫正大口径镜就不容易。 2.镜筒长 为了消除色差,设计望远镜时就要把焦距尽量增长,约主镜口径的十五倍,以六吋口径计算,便是七呎半长,而且用起来又不方便,业余制镜者要造一座这样长而稳定度高的脚架很是困难的一回事。 3.价钱贵 光线要穿过透镜关系,所以要采用清晰度高,质地优良的 玻璃,这样价钱就贵许多。全部完成后的价钱也比同一口径的 反射镜贵数倍至十数倍。 反射望远镜的优点

1.消色差 任何可见光均聚焦于一点。 2.镜筒短 通常镜筒长度只有主镜直径八倍,所以比折射镜筒约短两倍。短的镜筒操作力便,又容易制造稳定性高的脚架。 3.价钱便宜 光线只在主镜表面反射,制镜者可以购买较经济的普通 玻璃去制造反射镜的主要部份。 反射望远镜缺点 1.遮光 对角镜放置在主镜前,把部份入射光线遮掉,而对角镜 支架又产生绕射,三支架或四支架的便形成六条或四条由光 星发射出来的光线。可以利用焦比八至十的设计减低遮光 率。 2.影像不稳定 开放式的镜筒往往产生对流现象,很难完满地解决问 题。所以在高倍看行星表面精细部份时便显出不容易了。 3.主镜变形 温度变化和机械因素,使主镜变形,焦点也跟改变,形成球面差,球面差就是主镜旁边缘和近光轴的平行光线聚焦于不同地方,但小口径镜不成问题。 4.保养 镀上主镜表面的铝或银,受空气污染影响,要半年再镀一次。不过一块良好的真空电镀镜面可维持数年之久。 折射望远镜由二块透镜组成,总共要磨四边光学面,反射望远镜只需要磨一边光学面,所以制造反射式望远镜花费较少时间。技术精良的话,一副自制的六吋口径反射望远镜质素随时超过市面出售的三吋折射望远镜。

新手入门天文望远镜使用小常识

新手入门——天文望远镜使用小常识 一、如何调试寻星镜 1、白天,先将主镜筒对准远处的一个目标(约500米远),如烟囱、空调室外机等。装上低倍率目镜(如20MM目镜)寻找目标。将镜筒大致对准目标后,调节焦距系统直到目标清晰,并使之处于主镜中心点,然后将脚架全部锁紧。 2、小心调整寻星镜上的三个螺丝,将主镜看到的目标调到寻星镜的十字架中心。 3、更换高倍率目镜(如10MM目镜),重复上述的步骤。调试时,主镜里的目标始终控制在寻星镜的十字架中心。 *寻星镜调准后,千万不要动它。观测月亮,尽量选择在“弯月”,这时能更清晰的看到环形山、月海等。 二、赤道仪的简介和调整 (一)赤道仪简介 赤道仪有三个轴: 1、地平轴。垂直于地平面,下端与三脚架台连接,上端与极轴连接,有地平高度刻度盘。绕地平轴旋转可调整望远镜的地平方位角。 2、极轴(赤经轴)。一端与地平轴相连,上下扳动极轴可调整地平高度角。另一端与赤纬轴成90o角连接,装有时角度盘,用于望远镜指向的时角(赤经)调整。

3、赤纬轴。与极轴成90o相连,上端与主镜筒成90o相连,以保证镜筒与极轴平行。下端连接平衡锤,装有赤纬度盘,用于望远镜指向的赤纬度调整。 (二)赤道仪的调整 极轴调整。使望远镜极轴和地球自转轴平行,指向北天极。 1、主镜与赤道仪、三角架连接好,把将有“N”标志的一条腿摆在正北方。调整三角架高度,使三角架台水平。 2、松开极轴(赤经轴)螺钉,把主镜旋转到左边或右边。松开平衡锤螺钉,移动平衡锤,使望远镜与锤平衡。把望远镜旋回上方,制紧螺钉。 3、松开地平螺钉,转动赤道仪,使极轴(望远镜)指向北方(指南针定向),制紧螺钉。 4、松开极轴与地平轴连接螺钉,上下扳动极轴,使指针对准观测地点的地理纬度,制紧螺钉。 5、松开赤纬轴螺钉,转动望远镜使其与极轴平行(亦即与当地经线圈平行),制紧螺钉。 6、从望远镜(或调好光轴的寻星镜)中观看北极星是否在视场中央,如有偏差,则需对极轴的地平方位角,地平高度角作精细调整,直至北极星在视场中央不再移动。 7、拧动时角刻度盘,零时(0h)对准指针;拧动赤纬刻度盘,90o对准指针。 至此,望远镜就与地球自转轴、观测点子午面完全平行。

中国天眼-FAST资料

观天巨眼--FAST 一、什么是FAST FAST口径500米,是世界上最大的单口径射电望远镜!英文全称为(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope),简称FAST,位于省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中。 ①它是我国自主知识产权 ②世界最大单口径、最灵敏的望远镜 ③比德国波恩100米望远镜灵敏度高10倍 ④比美国阿雷西博350米望远镜综合性高10倍 ⑤它将在未来至少20年领先世界 被誉为“中国天眼”,由我国天文学家南仁东于1994年提出构想,历时22年建成,于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设,具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜 为什么选址在大窝凼(dang) 影响射电望远镜的因素由几个 一是口径大小。射电望远镜,跟接收卫星信号的天线锅类似,通过锅的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。“用过‘锅盖天线’的人知道,锅盖口径越大,电视画面也越清晰。对于射电望远镜来说,口径越大看得越远。全世界的射电天文学家都追求建造更大口径的‘锅盖’,以提高

射电望远镜灵敏度。”王枫说,简而言之,就是“锅”越大,“阅读”到宇宙深处的信息就越多。 二是地形及施工影响。大家可能会觉得,为什么我们要做深山里做‘天眼’,是不是在其他地方挖一个坑也可以。但如果是人工挖的坑,一下雨就变成水库了”,而利用天然的喀斯特地貌非常有利于排水,另外如果不选择天然的直接开挖的话抛开建造时间不说,挖掘类似大小的至少耗资60亿。 三是电磁环境。因为射电望远镜是“被动地”接受从宇宙深处来的电磁波,没有辐射,没有污染,没有噪声。因此他要求周围的电磁环境要求非常高。周边严禁设置、使用无线电台(站);严禁建设(使用)产生辐射电磁波的设施,其中就包括手机、电视机、微波炉、电磁炉等。“禁止携带相机、手机、手表、充电器等电子产品进入景区。”)(所以想去天眼旅游发朋友圈的朋友要失望了) 为此早在2013年,省人民政府就以省长令的形式发布了《省500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法》,规定以射电望远镜台址为圆心、半径5公里的区域为核心区,5至30公里的环带为协调区,其中5至10公里的环带为中间区,10至30公里的环带为边远区。2016年9月颁布实施的《黔南布依族苗族自治州500米口径球面射电望

天文望远镜基础知识介绍

天文望远镜基础知识介绍

天文望远镜基础知识科普 一、望远镜基本原理与天文望远镜 望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器,是通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像,再经过一个放大目镜而使人看到远处的物体,并且显得大而近的一种仪器。所以,望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。 天文望远镜是望远镜的一种,是观测天体的重要工具,可以毫不夸大地说,没有望远镜的诞生和发展,就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高,天文学也正经历着巨大的飞跃,迅速推进着人类对宇宙的认识。 二、天文望远镜的结构 下面是天文望远镜的结构图,不是说每一款望远镜都是这样的。有的天文望远镜没有寻星镜,有的在镜筒上还安装了中垂来调节平衡。还有会赠送很多其他的天文配件,比如太阳滤镜、增倍镜(巴洛镜)、更多倍数的目镜。 天文望远镜重要部位的作用: 1.主镜筒:观测星星的主要部件。 2. 寻星镜:快速寻找星星。主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测 星体。在找星星时,如果使用数十倍来找,因为视野小,要用主镜筒将星星找出来,可没那麼简单,因此我们就使用一支只有放大数倍的小望远镜,利用它具有较大视野的功能,先将要观测的星星位置找出来,如此就可以在主镜筒,以中低倍率直接观测到该星星。 3. 目镜:人肉眼直接观看的必要部件。目镜起放大作用。通常一部 望远镜都要配备低、中和高倍率三种目镜。 4.天顶镜:把光线全反射成90°的角,便于观察。 5. 三脚架:固定望远镜观察时保持稳定。

三、天文望远镜的性能指标 评价一架望远镜的好坏首先看它的光学性能,然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。光学性能主要有以下几个指标: 1.口径:物镜的有效口径,在理论上决定望远镜的性能。口径越大,聚光本领越强,分辨率越高,可用放大倍数越大。 2.集光力:聚光本领,望远镜接收光量与肉眼接收光量的比值。人的瞳孔在完全开放时,直径约7mm。70mm口径的望远镜,集光力是70/7=10倍。 3.分辨率:望远镜分辨影像细节的能力。分辨率主要和口径有关。 4.放大倍数:物镜焦距与目镜焦距的比值,如开拓者60/700天文望远镜,使用H10mm目镜,放大倍数=物镜焦距700mm/目镜焦距10mm=70倍;放大倍数变大,看到的影像也越大。 5.视场:望远镜成像的天空区域在观测者眼中所张的角度,也称视场角。放大倍数越大,视场越小。 6.极限星等:是望远镜所能观测到最暗的星等,主要和口径、焦比有关。正常视力的人,在黑暗、空气透明的场合最暗可看到6等星,而70mm口径望远镜的集光力是肉眼的100倍,能看到比6等星再暗五个星等的11等星。 因此,衡量望远镜的重要参量是口径。 四、天文望远镜的分类 (一)光学望远镜 1609年,伽利略制造出第一架望远镜,至今已有近四百年的历史,其间经历了重大的飞跃,根据物镜的种类可以分为三种: 1.折射望远镜:物镜为凸透镜,位于镜筒的前端,来自天体的光线经物镜折射后成像在焦面上,故称为折射望远镜。优点---使用方便,镜体轻巧,便于

教您天文望远镜基础知识入门知识讲解

教您天文望远镜基础知识入门 一、望远镜种类 (一)折射式望远镜 折射式望远镜的构造如下图: 折射式望远镜由两个透镜组成:固定在镜筒前端的是物镜(其口径大小直接决定望远镜的性能);在镜筒尾端可以调换的是目镜。

上图为星特朗AstroMaster系列 90EQ 优点:视野较大、星像明亮,使用和维护比较方便,反差及锐利度较同口径的反射镜佳,摄影及高倍行星观测,效果都相当不错。缺点:有色像差(色差)问题,会降低分辨率。 (二)反射式望远镜 反射式望远镜的构造如下图:

上图为牛顿式反射式望远镜。

上图为星特朗AstroMaster系列130EQ 优点:无色差、强光力和大视场,非常适合深空天体的目视观测。缺点:彗差和像散较大,视野边缘像质变差,操作不太容易, 维护相对复杂。 (三)折反射式望远镜 折反射式望远镜的构造如下图:

上图为星特朗Omni XLT 127

综合了折射镜和反射镜的优点:视野大、像质好、镜筒短、携带方便。有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林2种。 三种类型望远镜优缺点对比: (1)折射式:通常小型(口径80毫米以下)折射望远镜具有便携优势,结构简单可靠性高,可以在旅行时随身携带。在拍摄要求不高的情况完全可以满足摄影需求,而且与相机连接简单可以作为长焦镜头使用。 (2)反射式:大口径反射虽然不便携,但比其他类型望远镜有很多优势。首先,造价低廉,很多爱好者可以自己磨制。其次,大口径成像效果更好,利于高倍观测,而且焦比较小,适合观测和拍摄深空天体。 (3)折反式:折反同时具备折射式望远镜的便携和反射式望远镜的成像优势,但价格较贵。 三种望远镜优缺点对比: 折射式 优点:结构简单,便携,成像锐度好, 缺点:镜筒封闭维护保养容易有色差、球差,口径大的价格相对较贵 光学结构:物镜——目镜结构 反射式 优点:口径大,成像亮度高,无色差,价格相对便宜 缺点:不便携,有球差,镜筒开放维护保养相对困难 光学结构:反射镜——副镜——目镜结构 折反式 优点:便携,成像质量较好,镜筒封闭维护保养容易,

天文望远镜的光学形式与优缺点简介

望远镜的光学形式与优缺点简介 望远镜的光学形式分为折射式、反射式、折反射式等三种。 折射望远镜 折射镜的镜片结构是由二片到三片所组合的消色差设计。 优点:焦距长、视野较大、解析力强、拍摄出的星点锐利,星像明亮,最适合于做天体测量方面的工作、观测月球、行星、双星表现出色,较大口径的产品易于地面观景、非常适合做月面及行星的扩大摄影。影像清晰锐利,高对比度、较好的消色差设计、极好的APO高消色差、好的镜片几乎无色差、使用寿命很长,但须注意不要让镜片发霉、易于设置和使用、保养容易,很少或不需要维护、底片比例尺大、对镜筒弯曲不敏感、简单和可靠的设计、密封的镜筒避免了空气扰动图像并保护光学镜片、物镜永久固定式安装,无需校正。 缺点:价格高昂。大口径规格比较昂贵、较重、长度和体积比同等口径和焦距的牛顿反射或折反望远镜更大、存在一些色彩畸变(消色差双胶合透镜)、有残余的色差,从而降低了分辨率、优质折射镜的物镜是2片双分离消色差物镜或3片复消色差物镜。不过,消色差或复消色差并不能完全消除色差,所谓消色差物镜只是对白光中7种色光的2种色光(红和兰光)消除色差,而复消色差物镜除了对2种色光

消色差之外,还对第3种色光(黄光)消除了剩余色差。短焦的折射镜有周边像差的现象,但这些缺点现已可解决。口径无法做太大,增大口径的成本因素限制了商业产品的最大尺寸,经济的设计大多为中小口径产品、巨大的光学玻璃浇制也十分困难,对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害、到1897年叶凯士望远镜建成,折射望远镜的发展达到了顶点,此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现。这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜,并且,由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显,因而丧失明锐的焦点。反射式望远镜: 优点:口径较大,影像明亮。成本低,没有色差,可做较大的口径,适合做星云、星团的摄影。没有色差,能在广泛的可见光范围内记录天体发出的信息,且相对于折射望远镜比较容易制作。 缺点:口径越大,视场越小,光轴需常调整,反射镜面镀膜易氧化,物镜需要定期镀膜(三至五年),否则星星愈看愈暗,保养较为繁复。反射镜的慧差和像散较大,使得视野边缘像质变差,周边像差使星象肥大。彗形像差,这已被克服。 常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式2种。 牛顿反射望远镜 光学系统简单、价格便宜,球面反射镜在后端,目镜在前端侧面;牛顿反射望远镜采用一面凹面镜作为主要物镜,光进入镜筒的底端,然后折回开口处的第二反射镜,再次改变方向进入目镜焦平面。目镜为便于观察,被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。牛顿反射望远镜用

《国际最大规模的射电望远镜》阅读练习及答案

国际最大规模的射电望远镜 为了争取国际最大规模的射电望远镜合作计划来华,中国正在贵州省“筑巢引凤”,建设全球最大的射电望远镜。这是中国2007年批准立项的500米口径球面射电望远镜(FAST)项目,日前已经在贵州省开始基建,项目总投资6.27亿元,建设期5年半,预计2014年开光。FAST建成后,不仅将成为世界第一大单口径天文望远镜,并将在未来20年至30年内保持世界领先地位。 探测遥远的“地外文明” 这座巨大的望远镜外形与卫星天线相似,单口径500米,犹如一只巨大的“天眼”,将探测遥远、神秘的“地外文明”。千百年来人类大多是通过可见光波段观测宇宙。事实上,天体的辐射覆盖整个电磁波段,而可见光只是其中人类可以感知的一部分。该射电望远镜可以用来监听外太空的宇宙射电波,其中包括可能来自其他智能生命的“人工电波”;在电力充足的条件下,这只巨大的“天眼”还能发送电波信号,几万光年远的“外星朋友”将有可能收到来自中国的问候。 可寻找第一代诞生的天体 据FAST工程办公室研究人员介绍,项目建成后,它将使中国的天文观测能力延伸到宇宙边缘,可以观测暗物质和暗能量,寻找第一代天体。其能用一年时间发现数千颗脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律。而且无需依赖模型精确测定黑洞质量就可以有希望发现奇异星和夸克星物质;可以通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波;还可能发现高红移的巨脉泽星系,实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破。 用于太空天气预报 FAST还将把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘,将深空通讯数据下行速率提高100倍。脉冲星到达时间测量精度由目前的120纳秒提高至30纳秒,成为国际上最精确的脉冲星计时阵,为自主导航这一前瞻性研究制作脉冲星钟。同时,可以进行高分辨率微波巡视,以1Hz的分辨率诊断识别微弱的空间讯号,作为被动战略雷达为国家安全服务。还可跟踪探测日冕物质抛射事件,服务于太空天气预报。 带动中国制造技术发展 FAST研究涉及了众多高科技领域,如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储与处理等。FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域,如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。FAST的建设经验将对中国制造技术向信息化、极限化和绿色

天文望远镜基础知识介绍

天文望远镜基础知识科普 一、望远镜基本原理与天文望远镜 望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器,是通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像,再经过一个放大目镜而使人看到远处的物体,并且显得大而近的一种仪器。所以,望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。 天文望远镜是望远镜的一种,是观测天体的重要工具,可以毫不夸大地说,没有望远镜的诞生和发展,就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高,天文学也正经历着巨大的飞跃,迅速推进着人类对宇宙的认识。 二、天文望远镜的结构 下面是天文望远镜的结构图,不是说每一款望远镜都是这样的。有的天文望远镜没有寻星镜,有的在镜筒上还安装了中垂来调节平衡。还有会赠送很多其他的天文配件,比如太阳滤镜、增倍镜(巴洛镜)、更多倍数的目镜。 天文望远镜重要部位的作用: 1.主镜筒:观测星星的主要部件。 2. 寻星镜:快速寻找星星。主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测 星体。在找星星时,如果使用数十倍来找,因为视野小,要用主镜筒将星星找出来,可没那麼简单,因此我们就使用一支只有放大数倍的小望远镜,利用它具有较大视野的功能,先将要观测的星星位置找出来,如此就可以在主镜筒,以中低倍率直接观测到该星星。 3. 目镜:人肉眼直接观看的必要部件。目镜起放大作用。通常一部 望远镜都要配备低、中和高倍率三种目镜。 4.天顶镜:把光线全反射成90°的角,便于观察。 5. 三脚架:固定望远镜观察时保持稳定。

三、天文望远镜的性能指标 评价一架望远镜的好坏首先看它的光学性能,然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。光学性能主要有以下几个指标: 1.口径:物镜的有效口径,在理论上决定望远镜的性能。口径越大,聚光本领越强,分辨率越高,可用放大倍数越大。 2.集光力:聚光本领,望远镜接收光量与肉眼接收光量的比值。人的瞳孔在完全开放时,直径约7mm。70mm口径的望远镜,集光力是70/7=10倍。 3.分辨率:望远镜分辨影像细节的能力。分辨率主要和口径有关。 4.放大倍数:物镜焦距与目镜焦距的比值,如开拓者60/700天文望远镜,使用H10mm目镜,放大倍数=物镜焦距700mm/目镜焦距10mm=70倍;放大倍数变大,看到的影像也越大。 5.视场:望远镜成像的天空区域在观测者眼中所张的角度,也称视场角。放大倍数越大,视场越小。 6.极限星等:是望远镜所能观测到最暗的星等,主要和口径、焦比有关。正常视力的人,在黑暗、空气透明的场合最暗可看到6等星,而70mm口径望远镜的集光力是肉眼的100倍,能看到比6等星再暗五个星等的11等星。 因此,衡量望远镜的重要参量是口径。 四、天文望远镜的分类 (一)光学望远镜 1609年,伽利略制造出第一架望远镜,至今已有近四百年的历史,其间经历了重大的飞跃,根据物镜的种类可以分为三种: 1.折射望远镜:物镜为凸透镜,位于镜筒的前端,来自天体的光线经物镜折射后成像在焦面上,故称为折射望远镜。优点---使用方便,镜体轻巧,便于携

世界最大单口径射电望远镜

世界最大单口径射电望远镜 我国在贵州省黔南建设的世界最大单口径球面射电望远镜的重要设备——反射面单元面板第一批1000个单元“就位”,这只被誉为中国“天眼”的超级望远镜单口径500米,接收面积相当于近30个足球场。 遥望百亿光年星际 射电望远镜,可不是肉眼观测的普通望远镜,它是当今世界上最顶尖级的太空望远镜。 射电,是比红外线频率更低的电磁波段。射电望远镜,跟收卫星信号的天线锅类似,通过锅的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。 “宇宙空间混杂各种辐射,遥远的信号像雷声中的蝉鸣,没有超级灵敏的‘耳朵’,根本就分辨不出来。”中国科学院国家天文台FAST工程首席科学家、总工程师南仁东说。 半个多世纪以来,所有射电望远镜收集的能量尚翻不动一页纸。 要想获得更远、更微弱的射电,“阅读”到宇宙深处的信息,就需要更大口径的射电望远镜。简言之,就是“锅”越大,星际穿越的距离就越远。 专家们指出,与德国波恩100米望远镜相比,FAST灵敏度提高约10倍。这意味着,远在百亿光年外的射电信号,FAST也有可能“捕捉”到。中国“天眼”“眼窝”深 打开卫星地图,贵州平塘县的地貌好似布满褶皱的大象皮肤。再提高分辨率,就能看到大大小小的“漏斗”——“天坑”群。其中有一个就是科学家寻觅十载为这个最大望远镜找的“家”。

天文学家在思考:如何利用天然的洼地作为支架,建造巨型射电望远镜。 1993年,包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议,旨在回溯原初宇宙,解答天文学中的众多难题。1995年底,射电“大望远镜”中国推进委员会,提出了利用贵州喀斯特洼地建造球反射面的“喀斯特工程”概念。 此后,科学家们在当地居民的帮助下,跋山涉水勘察选址。经过反复筛选,最终在平塘县克度镇找到了“大窝凼”——最适合硕大“天眼”的深深的“眼窝”。 被“天眼”吸引,新华社记者深入黔南“探营”FAST工程进展。 FAST项目馈源支撑系统总工程师孙才红告诉记者,选址“大窝凼”有三方面原因,一是地貌最接近FAST的造型,工程开挖量最小;二是这里的喀斯特地质可以保障雨水向地下渗透,不会在表面淤积而损坏和腐蚀望远镜;三是射电望远镜需要一处“静土”,“大窝凼”附近5千米半径之内没有一个乡镇,无线电环境理想。 FAST周围三座山峰呈三足鼎立之势,每座距离都在500米左右,中间的洼地犹如一个天然的锅架,刚好稳稳地盛下FAST这口‘大锅’。 “变形金锅”随天动 来到“大窝凼”,你会发现总面积达25万平方米的反射面看起来像一口超级“大锅”。总长度超过1.5千米的钢圈梁,将上万根钢索牢牢固定住。若想一览FAST工程全貌,必须爬上附近的山顶。而那里正在建设的观景台,正是今后游客观赏FAST的地方。 反射面单元面板将固定在上万根钢索上,安装完成后整个反射面其实是悬在

天文望远镜的光学性能

天文望远镜的光学性能 在天文观测的对象中,有的天体有视面,有的没有可分辨的视面;有的天体光极强,有的又特微弱;有的是自己发光,有的是反射光。观测者应根据观测目的,选用不同的望远镜,或采用不同的方法进行观测;一般说来,普及性的天文观测多属于综合性的,要考虑"一镜多用"。选择天文望远镜时,一定要充分了解它的基本光学性能。评价一架望远镜的好坏,首先要看它的光学性能,其次看它的机械性能(指向精度与跟踪精度)是否优良。光学望远镜的光学性能一般用下列指标来衡量: 1.有效口径(D)--指物镜的有效直径,常用D来表示; 指望远镜的通光直径,即望远镜入射光瞳直径。望远镜的口径愈大,聚光本领就愈强,愈能观测到更暗弱的天体,它反映了望远镜观测天体的能力,因此,爱好者在经济条件许可的情况下,应选择较大口径的望远镜。 2.焦距(F) 望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。物镜焦距F是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体而言,焦距越长,天体在焦平面上成的像就越大。 3.相对口径(A) 相对口径又称光力,它是望远镜的有效口径D与焦距F之比,它的倒数叫焦比(F/D)。有效口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体是非常有利的,因为它们的成像照度与望远镜的口径平方成正比;而流星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积成正比。故此,作天体摄影时,应注意选择合适的有效口径A或焦比。一般说来,折射望远镜的相对口径都比较小,通常在1/15~1/20,而反射望远镜的相对口径都比较大,通常在1/3.5~1/5。 4.视场(ω) 能够被望远镜良好成像的区域所对应的天空角直径称望远镜的视场。望远镜的视场与放大率成反比,放大率越大,视场越小。不同的口径、不同的焦距、不同的光学系统与质量(像差),决定了望远镜的视场的大小(CCD的像数尺寸有时也会约束视场的大小);一般科普用反射望远镜的视场小于1度,而施密特望远镜消像差比较好,故它的视场可达几十度。 5.放大率(M)--指目视望远镜的物理量,即角度的放大率。 目视望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比,也等于物镜入射光瞳与出射光瞳之比。因此,只要变换不同的目镜就能改变望远镜的放大倍数,但由于受物镜分辨本领,大气视宁静度及出瞳直径不能过小等因素的影响,望远镜的放大倍率也不是可以无限制的增大;一般情况应控制在物镜口径毫米数的1-2倍(最大不要超过300倍)。不少人提到天文望远镜时,首先考虑的就是放大倍率。其实,天文望远镜和显微镜不一样,地面天文观测的效果如何,除仪器的优劣外,还受地球大气的明晰度和宁静度的影响,受观测地的环境等诸因素的制约。而且,一架天文望远镜有几个不同焦距的目镜,也就是有几个不同的放大倍率可用。观测时,绝不是以最大倍率为最佳,而应以观测目标最清晰为准。

我国贵州500米口径球面射电望远镜原理和技术指标(多图),进汇总

我国贵州500米口径球面射电望远镜原理和技术指标 (多图),进度和介绍

罔量坊科 1 .反.甑中毀 冋生| 500米口径球面射电望远镜(Five-hundred- meter Aperture Spherical radio Telescope 利用 贵州喀斯特地区的洼坑作为望远镜台址,建造世界第一大单口径射电 望远镜,其拥有30个标准足球场大的接收面积。FAST 作为世界最大 的单口径望远镜,将在未来20至30年保持世界一流地位。全新的设 计思路,加之得天独厚的台址优势,使其突破了望远镜的百米工程极 限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。 三项自主创新: 1、利用独一无二的贵州天然喀斯特洼地台址 * GPS 卿鮒A 旳制] *??| 俺昭如

2、应用主动反射面技术在地面改正球差 3、轻型索拖动馈源支撑将万吨平台降至几十吨 项目主管部门:中国科学院 项目共建部门:贵州省人民政府 项目建设单位:中国科学院国家天文台 科学目标: 1、F AST有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,重现宇宙早期图像。 2、能用一年时间发现数千颗脉冲星,建立脉冲星计时阵,参与未来脉冲星自主导航和引力波探测。 3、主导国际甚长基线干涉测量网,获得天体超精细结构。 4、进行高分辨率微波巡视,检测微弱空间信号。 5、参与地外文明搜寻。 6、参与子午链工程,提高非相干散射雷达双机系统性能。 7、将深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,将卫星数据接收能力提高100 倍。 应用目标: 1、空间飞行器的测控与通讯 2、脉冲星计时阵和自主导航 3、非相干散射雷达接收系统 4、高分辨率微波巡视 技术指标: 1、球反射面:半径—300m, 口径—500m

天文望远镜的光学系统

1848年建成的辛辛那提天文台折射望远镜影像。 折射望远镜 折射望远镜是一种使用透镜做物镜,利用屈光成像的望远镜。折射望远镜最初的设计是用于侦查和天文观测,但也用于其他设备上,例如双筒望远镜、长焦距的远距照像摄影机镜头。较常用的折射式望远镜的光学系统有两种形式:即伽利略式望远镜和开普勒式望远镜,其优点是成像比较鲜明、锐利;缺点是有色差。 发展历史 折射镜是光学望远镜最早的形式,第一架实用的折射望远镜大约在1608年出现在荷兰,由三个不同的人,密德堡的眼镜制造者汉斯·李普希和杨森、阿克马的雅各·梅提斯,各自独立发明的。伽利略在1609年5月左右在威尼斯偶然听说了这个发明,就依据自己对折射作用的理解,改进并做出了自己的望远镜。然后伽利略将他的发明细节公诸于世,并且在全体的议会中将仪器向当时的威尼斯大公多纳托展示。伽利略也许声称独立地发明了折射望远镜,而没有听到别人也做了相同的仪器。 折射望远镜的设计

架折射望远镜有两个基本的元件,做为物镜的凸透镜和目镜,折射望远镜中的物镜,将光线折射或偏折到镜子的后端。折射可以将平行的光线汇聚在焦点上,不是平行的光线则汇聚到焦平面上。这样可以使远方的物体看得更亮、更清晰和更大。折射望远镜有许多不同的像差和变形需要进行不同类型的修正。 伽利略式望远镜 与伽利略设计出来的原始形式相同的望远镜都称为伽利略望远镜。他使用凸透镜做物镜,和使用凹透镜的目镜。伽利略望远镜的影像是正立的,但视野受到限制,有球面像差和色差,适眼距(eye relief)也不佳。 开普勒式望远镜 开普勒式望远镜是开普勒改善了伽利略的设计,在1611年发明的。他改使用一个凸透镜作为目镜而不是伽利略原来用的一个凹透镜。这样安排的好处是从目镜射出的光线是汇聚的,可以有较大的视野和更大的适眼距,但是看见的影像是倒转的。这种设计可以达到更高的倍率,但需要很高的焦比才能克服单纯由物镜造成的畸变。(约翰·赫维留建造焦长45米的折射镜。)这种设计也使用在显微镜在焦平面上(用于测量被观测的两个物体之间角距离的大小)。 消色差折射镜 消色差的折射镜是在1733年由一位英国律师切斯特·穆尔·霍尔发明的,虽然专利权给了另一位独立发明的约翰Dollond。这项设计使用两片玻璃(有不同色散度的"冕牌玻璃"和"火石玻璃")做物镜,降低了色差和球面像差。两两片玻璃的每一个面都要抛光,然后组合在一起。消色差透镜可以让两种不同波长(通常是红色和蓝色)的光,都能聚焦在相同的焦平面上。 高度消色差折射镜

天文望远镜的光学系统

天文望远镜的光学系统 天文望远镜是现在天文学最基本的仪器,也是广大天文普及工作者和天文爱好者必备的观测工具根据物镜的结构不同,天文望远镜大致可以分为三大类:以透镜作为物镜的,称为折射望远镜;用反射镜作为物镜的,称为反射望远镜;既包含透镜,又有反射镜的,称为折反射望远镜。往往有的天文爱好者买了一块透镜,以为这就解决了望远镜的物镜问题。其实,一块透镜成像会产生象差,现在,正规的折射天文望远镜的物镜大都由2~4块透镜组成。相比之下,折射天文望远镜用途较广,使用方便,比较适合做天文普及工作。 1.折射望远镜 折射望远镜是用透镜作物镜将光线汇聚的系统。世界上第一架天文望远镜就是伽利略制造的折射望远镜,它是采用一块凸透镜为物镜制作而成的。由于玻璃对不同颜色光的折射率不同,会产生严重的色差,因此,后来的折射望远镜多采用复合透镜作为物镜,即由两块以上的透镜组成,用来消除色差(如美国Meade公司的ED系列)。通常折射望远镜的相对口径较小,即焦距长,底片比例尺大,从而分辨率高,比较适合于做天体测量方面的工作(如测量恒星的位置、双星的角距等)。 2.反射望远镜 反射望远镜的物镜是反射镜,为了消除像差,一般制成抛物面镜或抛物面镜加双曲面镜组成卡塞格林系统。在这种系统中,天体的光线只受到反射。目前反射望远镜在天文观测中的应用已十分广泛,由于镜面材料在光学性能上没有特殊的要求,且没有色差问题,因此,它与折射系统相比,可以使用大口径材料,也可以使用多镜面拼镶技术等;而镜面在镀膜后,可获得从紫外到红外波段良好的反射率;因此较适合于进行恒星物理方面的工作(恒星的测光与分光),目前设计和建造的大口径望远镜都是采用的反射系统,遗憾的是反射望远镜的反射镜面需要定期镀膜,故它在科普望远镜中的应用受到了限制。 反射望远镜由于工作焦点的不同又分为牛顿系统和R-C系统(如我国最大的2.16米望远镜)、折轴系统等。一般说来,对天文普及工作,特别是对观测经验不足的爱好者来说,牛顿式反射望远镜使用起来不太方便,其物镜又需经常镀膜,维护起来也麻烦。 3.折反射望远镜 顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统,它的物镜既包含透镜又包含反射镜,天体的光线要同时受到折射和反射。这种系统的特点是便于校正轴外像差。以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量。这类望远镜又分施密特系统、马克苏托夫系统和施密特--卡塞格林系统等。应用最广泛的有施密特望远镜(美国Meade 12"LX200SC),施密特--卡塞格林系统(南京天仪中心的KP300S),马克苏托夫与马克苏托夫-卡塞格林望远镜(南京御夫天文科教仪器厂生产的Φ160mm等系列)四种类型。由于折反射望远镜具有视场大、光力强等特点,适合于观测延伸(彗星、星系、弥散星云等)天体,并可进行巡天观测,较适合天文爱好者使用。折反射望远镜是由透镜和反射镜组成。天体的光线要受到折射和反射。这类望远镜具有光力强,视场大和能消除几种主要

怎样制作天文望远镜

自制天文望远镜 第一章望远镜基本原理 黄隆 1.1天文望远镜光学原理 望远镜由物镜和目镜组成,接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜,靠近眼睛那块叫做目镜。远景物的光源视作平行光,根据光学原埋,平行光经过透镜或球面凹形反射镜便会聚焦在一点上,这就是焦点。焦点与物镜距离就是焦距。再利用一块比物镜焦距短的凸透镜或目镜就可以把成像放大,这时观察者觉得远处景物被拉近,看得特别清楚。 折射镜是由一组透镜组成,反射式则包括一块镀了反光金属面的凹形球面镜和把光源作90度反射的平面镜。两者的吸光率大致相同。折射和反射镜各有优点,现分别讨论。 O=物镜 E=目镜 f=焦点 fo=物镜焦距 fe=目镜焦距 D=物镜口径 d=斜镜 1.2折射和反射望远镜的选择 折射望远镜的优点 1.影像稳定

折射式望远镜镜筒密封,避免了空气对流现象。 2.彗像差矫正 利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma)。 3.保养 主镜密封,不会被污浊空气侵蚀,基本上不用保养。 折射望远镜的缺点 1.色差 不同波长光波成像在焦点附近,所以望远镜出现彩色光环围绕成像。矫正色差时要增加一块不同折射率的透镜,但矫正大口径镜就不容易。 2.镜筒长 为了消除色差,设计望远镜时就要把焦距尽量增长,约主镜口径的十五倍,以六吋口径计算,便是七呎半长,而且用起来又不方便,业余制镜者要造一座这样长而稳定度高的脚架很是困难的一回事。 3.价钱贵 光线要穿过透镜关系,所以要采用清晰度高,质地优良的 玻璃,这样价钱就贵许多。全部完成后的价钱也比同一口径的 反射镜贵数倍至十数倍。 反射望远镜的优点 1.消色差

任何可见光均聚焦于一点。 2.镜筒短 通常镜筒长度只有主镜直径八倍,所以比折射镜筒约短两倍。短的镜筒操作力便,又容易制造稳定性高的脚架。 3.价钱便宜 光线只在主镜表面反射,制镜者可以购买较经济的普通 玻璃去制造反射镜的主要部份。 反射望远镜缺点 1.遮光 对角镜放置在主镜前,把部份入射光线遮掉,而对角镜 支架又产生绕射,三支架或四支架的便形成六条或四条由光 星发射出来的光线。可以利用焦比八至十的设计减低遮光 率。 2.影像不稳定 开放式的镜筒往往产生对流现象,很难完满地解决问 题。所以在高倍看行星表面精细部份时便显出不容易了。 3.主镜变形 温度变化和机械因素,使主镜变形,焦点也跟 改变,形成球面差,球面差就是主镜旁边缘和近光轴的平行光线聚焦于不同地方,但小口径镜不成问题。 4.保养 镀上主镜表面的铝或银,受空气污染影响,要半年再镀一次。不过一块良好的真空电镀镜面可维持数年之久。 折射望远镜由二块透镜组成,总共要磨四边光学面,反射望远镜只需要磨一边光学面,所以制造反射式望远镜花费较少时间。技术精良的话,一副自制的六吋口径反射望远镜质素随时超过市面出售的三吋折射望远镜。 至于选择何种类形的望远镜则视乎个别天文爱好者的需要和喜爱而定。通常一枝四吋以下的折射望远镜已足够作普通观测研究的用途。若果兴趣是观察行星或双星,便应该设计八

天文望远镜的种类和原理

天文望远镜的种类和原理 一般天文望远镜以构造来分类,可分为折射望远镜、反射望远镜及折反射望远镜三大类.... 折射望远镜 所谓折射望远镜是以会聚远方物体的光而现出实象的透镜为物镜的望远镜它会使从远方来的光折射集中在焦点,折射望远镜的好处就是使用方便,稍微忽略了保养也不会看不清楚,因为镜筒内部由物镜和目镜封着,空气不会流动,所以比较安定,此外,由于光轴的错开所引起的像恶化的情形也比反射望远镜好,而口径不大透镜皆为球面,所以可以机械研磨大量生产,故价格较便宜。 (1)伽利略型望远镜 人类第一只望远镜,使用凹透镜当目镜,透过望远镜所看到的像与实际用眼睛直接看的一样是正立像,地表观物很方便但不能扩大视野,目前天文观测已不再使用此型设计。 (2)开普勒型望远镜 使用凸透镜当目镜,现今所有的折射式望远镜皆为此型,成像上下左右巅倒,但这样对我们天体观测是没有影响的,因为目镜是凸透镜可以把两枚以上的透镜放在一起成一组而扩大视野,并且能改善像差除却色差。反射式望远镜 反射望远镜不用物镜而用叫主镜的凹面的反射镜。另外有一面叫做次要镜的小镜将主镜所收集的光反射出镜筒外面,由次要镜反射出来的光像再用目镜放大来看,反射式最大的长处是由于主镜是镜子,光不需通过玻璃内,所以完全不会有色差,也不太会吸收紫外光或红光,因此非常适合分光等物理观测,虽无色差但有其它各类的像差。如将反射凹面磨成拋物线形(Parabolic),则可消除球面差。因为镜筒不能密封,所以主镜很易受烟尘影响,故难于保养,同时受气温与镜筒内气流的影响较大,搬运时又很易移动了主镜与副镜的位置,而校正光轴亦相当繁复,带起来不甚方便。此外副镜座的衍射作用会使较光恒星的星像出现十字或星形的衍射纹,亦使影像反差降低,另外像的稳定度也不及折射式望远镜。 目前知名反射望远镜的设计大致分为五种..我只列举两种市售一般中小型的反射望远镜 (1)牛顿式 (Newtonian)

中国射电望远镜(FAST)非连续性文本阅读

(一)某学校举办了关于射电望远镜的科普知识展览,请阅读下面材料,回答问题。(8分) 中国“天眼”射电望远镜FAST实景 中国FAST——500米口径球面射电望远镜结构示意图 【材料一】中国射电望远镜(FAST)简介:中国射电望远镜(FAST——Five hundred meters Aperture Spherical Radio Telescope,简称FAST),是高灵敏巨型射电望远镜,是国家科教领导小组审议确定的九大科技基础设施之一。是采用独创设计,利用贵州四面环山、中间凹陷的天然喀斯特洼地的独特地形建设的500米口径球冠状反射面射电天文望远镜,其反射面总面积达25万平方米,约30个足球场地大。主要的用途是将我国空间测控范围由地球同步轨道延伸至太阳系外缘,巡视宇宙中的中性氢和观测脉冲星,搜索地外文明和生物等。 对于射电望远镜来说,口径越大看得越远,“阅读”到宇宙深处的信息就越多,从理论上来看,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。FAST能检测的信号频率为70兆赫~3千兆赫,这意味着几乎所有波段的射电波都逃不过FAST的眼睛。FAST通过探测星际分子、搜索可能的星际通讯信号,寻找地外文明的几率比现有设备提升了5至10倍。FAST 灵敏度比德国波恩100米望远镜提高约10倍,比美国阿雷西博300米射电望远镜提高约2.25倍,巡天速度是它的10倍,并且在观测时会变换角度,接收更广阔、更微弱的信号。预计在未来20—30年内,FAST将保持世界一流设备的地位。 【材料二】世界主要射电望远镜介绍

【材料三】FAST 发展历程 1993年,日本东京国际无线电科学联盟大会上,科学家们提出,在全球电波环境继续恶化之前,建造新一代射电望远镜,接收更多来自外太空的讯息。时任中国科学院北京天文台副台长的南仁东对中国参会代表提出:“咱们也建一个吧。” 1994年我国提出在贵州黔南州喀斯特洼地建设中国“天眼”——500米口径球面射电望远镜(FAST)工程构想; 2005年11月,FAST申请立项; 2007年,国家批复FAST工程项目正式立项,台址确定在贵州省黔南州平塘县克度镇金科村的“大窝凼”洼地,总投资约12亿人民币; 2011年3月,村民搬迁完毕,FAST工程正式动工建设; 2014年1月,FAST工程实现圈梁顺利合拢; 2014年7月17日,第一根主索安装,FAST工程反射面索网安装正式步入工程实施阶段; 2015年8月2日,FAST首块反射面单元吊装成功,标志着FAST施工进入最后冲刺阶段; 2016年25日,落成启用。 FAST从预研到建成再到调试,关键技术无先例可循,关键材料急需攻关,核心技术遭遇封锁,老中青三代科技工作者历经20余载,克服诸多困难,才能自豪说出“FAST既是中国制造,更是中国创造”。 10.根据【材料一】,为帮助初中学生更快捷理解中国射电望远镜(FAST)特点,请用简明、生动、得体的语言写一段解说词,要求:至少使用一种修辞手法,不超过100字。(3分) 答: 11. 阅读【材料二】,归纳概括人类在研究发展射电望远镜方面有哪些特点。(3分) 答: 12. “欲穷千里目,更上一层楼”,是唐代王之涣《登颧雀楼》中的诗句,随着堪称中国“天眼”——FAST在贵州某洼地的正式落成启用,这句诗也被赋予了新的时代意蕴。从上述各材料中提取信息,解释说明这句古诗如今包含怎样的新时代意蕴。(2分) 答:

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