(57)【要約】【課題】レーザ光の波長が短くなった場合でも影響を受けることなく、しかも低コストで構成することができる２分割旋光板を提供する。【解決手段】入射光を２分割して旋光する２分割旋光板２２であって、第１領域２２Ｌを形成する位相差フィルム１ａと、第２領域２２Ｒを形成する位相差フィルム１ｂを備え、位相差フィルム１ａと位相差フィルム１ｂの光軸が鏡像関係をなすようにした。このように構成すれば、液晶膜を用いることなく、入射光の光束の断面を２分割して領域毎に異なる方向に旋光する２分割旋光板を構成することが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を２分割して旋光する２分割旋光板であって、第１領域を形成する第１の位相差フィルムと、第２領域を形成する第２の位相差フィルムと、前記第１及び第２の位相差フィルムの表面及び裏面に夫々貼り付けられる基材と、を備え、前記第１の位相差フィルムと前記第２の位相差フィルムの光軸が鏡像関係をなすよう構成したことを特徴とする２分割旋光板。
【請求項２】
前記基材は、熱伝導性が高い水晶基板、又はサファイア基板であることを特徴とする請求項１に記載の２分割旋光板。
【請求項３】
情報記録装層と光反射層とを有する光情報記録媒体に対して、情報光と記録用の参照光とを照射して、前記情報記録層に前記情報光と前記参照光との干渉により生成される干渉パターンを記録する光情報記録装置において、
前記光情報記録媒体に入射する前記情報光と前記参照光との光軸を一致させる合波手段と前記光情報記録媒体の光反射層に焦点が合うように集光させる対物レンズとの光路間に、請求項１または請求項２に記載の２分割旋光板を備えることを特徴とする光情報記録装置。
【請求項４】
情報記録装層と光反射層とを有する光情報記録媒体の前記情報記録層に記録された干渉パターンに再生用の参照光を照射することにより前記情報記録層から記録された情報を再生する光情報再生装置において、
前記光情報記録媒体に入射する前記情報光と前記参照光との光軸を一致させる合波手段と前記光情報記録媒体の光反射層に焦点が合うように集光させる対物レンズとの光路間に、請求項１または請求項２に記載の２分割旋光板を備えることを特徴とする光情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置、光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置、及びこれらの光情報記録／再生装置に好適な２分割旋光板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録が提案されている。ホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉パターンを体積ホログラムとして光記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その光記録媒体に再生用の再生光を照射することにより、記録された干渉パターンによる回折によりイメージ情報を再生するようにしている（特許文献１参照）。
特に、特許文献１において提案されている光情報記録再生方式は、光記録媒体として光記録層と光反射層とを有する光ディスクを用い、２分割旋光板と単一の対物レンズとを用いて光記録媒体に物体光と参照光とを照射するため、ＣＤ（Compact Disc）や、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等と同様の光ヘッドの構成が可能となり、光情報記録再生装置の小型化に有効な方式として注目されている。
【０００３】
ところで、特許文献１に開示された光情報記録再生装置では、２分割旋光板に求められる機能として、情報の記録時にＰ偏光光の記録用参照光とＳ偏光光の情報光を２分割旋光板によって光束の断面を２分割して領域毎に異なる方向に旋光することが記載されているのみであり、２分割旋光板についての具体的な素子構成が示されていなかった。
そこで、特許文献２では、小型軽量で領域分割精度の高い２分割旋光板と同じ作用を有する位相板と、それを搭載した光情報記録再生装置を提案している。
【０００４】
図８は特許文献２に開示されている位相板Ｐ１を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
この図８に示す位相板Ｐ１は、透明基板１０１と、高分子液晶膜１０２Ｌ、１０２Ｒと、均質屈折率透明材料１０３と、透明基板１０４とを備えた４層のもので構成されている。最上層である透明基板１０１の片面には、波長λに対してリタデーション値がλ／２である高分子液晶膜１０２Ｌが２分割領域の左側のみに形成してあると共に、透明基板１０４の片面には、波長λに対してリタデーション値（位相差値）がλ／２である高分子液晶膜１０２Ｒが２分割領域の右側のみに形成してある。また、高分子液晶膜がない領域には、均質屈折率透明材料１０３により充填されるように透明基板１０１と透明基板１０４を接着しており、これにより２分割の位相板Ｐ１が構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２３９４９公報
【特許文献２】特開２００４−１８４５０４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に開示されている液晶膜を用いた位相板Ｐ１において、波長が短いレーザ光を入射光とした場合、前記レーザ光の有するパワーに起因して発生する熱が液晶膜の配向性に悪影響を及ぼし、前記位相板Ｐ１の光学特性が劣化するという問題点があった。特に、波長が６６０ｎｍより短くなると影響が大きく、著しく旋光特性が悪化する。
【０００７】
また、上記した液晶膜を用いた位相板Ｐ１は、液体からなる高分子液晶膜１０２Ｌ、１０２Ｒを封じ込めるために、上蓋及び下蓋として機能する透明基板１０１、１０４や均質屈折率透明材料１０３が必要になるため、部品点数が多く製造工程も複雑になり、製品のコストが高くなるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記したような問題点を鑑みてなされたものであり、レーザ光の波長が短くなった場合でも悪影響を受けることなく、しかも低コストで実現することができる２分割旋光板、光情報記録装置及び光情報再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は入射光を２分割して旋光する２分割旋光板であって、第１領域を形成する第１の位相差フィルムと、第２領域を形成する第２の位相差フィルムと、第１及び第２の位相差フィルムの表面及び裏面に夫々貼り付けられる基材と、を備え、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムの光軸が鏡像関係をなすよう構成した。このように構成すれば、液晶膜を用いることなく、入射光の光束の断面を２分割して領域毎に異なる方向に旋光する２分割旋光板を構成することが可能になるので、入射光の波長が短い場合でも旋光特性が悪化するといったことがない。また液晶を封じ込める必要がないため、少ない部品点数で２分割旋光板を構成することが可能になり、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
また本発明は、基材を熱伝導性の高い水晶基板、又はサファイア基板により構成したことで、波長の短いレーザ光を使用するためにレーザパワーを高めた場合でも熱による位相差フィルムの劣化を防止できる。
【００１１】
また本発明は、情報記録装層と光反射層とを有する光情報記録媒体に対して、情報光と記録用の参照光とを照射して、情報記録層に情報光と参照光との干渉により生成される干渉パターンを記録する光情報記録装置において、光情報記録媒体に入射する情報光と参照光との光軸を一致させる合波手段と光情報記録媒体の光反射層に焦点が合うように集光させる対物レンズとの光路間に上記したような２分割旋光板を備えるようにした。
【００１２】
また本発明は、情報記録装層と光反射層とを有する光情報記録媒体の情報記録層に記録された干渉パターンに再生用の参照光を照射することにより情報記録層から記録された情報を再生する光情報再生装置において、光情報記録媒体に入射する情報光と参照光との光軸を一致させる合波手段と光情報記録媒体の光反射層に焦点が合うように集光させる対物レンズとの光路間に上記したような２分割旋光板を備えるようにした。
【００１３】
このように構成すれば、液晶膜を用いることなく情報光と参照光の光束の断面を２分割して領域毎に異なる方向に旋光させることができる本発明の２分割旋光板を用いて光情報記録装置又は／及び光情報再生装置を構成することができるため、情報光及び参照光として波長の短いレーザ光を使用した場合でも情報の記録又は／及び再生を確実に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る光情報記録再生装置におけるピックアップの構成を示した図である。
この図４において、緑色レーザ光源１１は、波長が５３２ｎｍの緑色レーザ光を出射する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２は、緑色レーザ光源１１から出射される光の進行方向に配置され、緑色レーザ光源１１からの光を偏光方向が互いに直交関係となるＰ偏光光とＳ偏光光とに分離して出射する。反射ミラー１３は、偏光ビームスプリッタ１２を透過した一方の偏光光を空間光変調器１４の方向に反射する。空間光変調器１４は、格子状に配列された多数の画素を有し、画素毎に光の透過状態と遮断状態とを選択することによって光強度により光を空間的に変調して情報光を生成する。なお、空間光変調器１４には液晶素子を用いることができる。
【００１５】
反射ミラー１５は、偏光ビームスプリッタ１２により反射された他方の偏光光を位相空間光変調器１６の方向に反射する。位相空間光変調器１６は、格子状に配列された多数の画素を有し、画素毎に出射光の位相を選択することによって光の位相を空間的に変調して参照光を生成する。なお、位相空間光変調器１６には液晶素子を用いることができる。反射ミラー１７は、位相空間光変調器１６において生成された参照光を偏光ビームスプリッタ１８の方向に反射する。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ（合波手段）１８は、空間光変調器１４により生成された情報光と位相空間光変調器１６により生成された参照光の光軸が同一となるように合波する。
偏光ビームスプリッタ１９は、偏光ビームスプリッタ１８で合波された情報光と参照光を透過すると共に、再生時は光情報記録媒体１０からの再生光を反射してＣＭＯＳセンサ２４の方向に出射する。反射ミラー２０は、偏光ビームスプリッタ１９を透過して出射されてくる光を２分割旋光板２２の方向に反射すると共に、２分割旋光板２２からの光を偏光ビームスプリッタ１９の方向に反射する。
【００１７】
ダイクロイックミラー２１は、反射ミラー２０を介して伝送されてくる緑色光を透過して出射すると共に、後述する赤色レーザ光源３１からの赤色光を２分割旋光板２２の方向に反射する。
２分割旋光板２２は、２つの領域２２Ｌ、２２Ｒに分割されており、夫々の領域において入射される光を異なる方向に旋光して出射する。なお、２分割旋光板２２の構造については後述する。
対物レンズ２３は、２分割旋光板２２を通過した光を集光して光情報記録媒体１０に照射し、光情報記録媒体１０の反射面１０ｃ上で最も小径になるように収束する。また対物レンズ２３は、光情報記録媒体１０の厚さ方向、及びトラック方向に移動可能な図示しないアクチュエータを備えている。ＣＭＯＳセンサ２４は、光情報記録媒体１０からの再生光を検出する。
【００１８】
赤色レーザ光源３１は、波長が６６０ｎｍの赤色レーザ光を出射する。偏光ビームスプリッタ３２は赤色レーザ光源３１からの赤色レーザ光をコリメータレンズ３３の方向に反射すると共に、コリメータレンズ３３を介して光情報記録媒体１０からの戻り光を透過する。コリメータレンズ３３は、レーザ光源３１からの赤色レーザ光又は光情報記録媒体１０からの戻り光を平行光束にして出射する。反射ミラー３４は、レーザ光源３１からの赤色レーザ光をダイクロイックミラー２１の方向に反射すると共に、光情報記録媒体１０からの戻り光をフォトディテクタ３５の方向に反射する。フォトディテクタ３５は、光情報記録媒体１０からの戻り光を検出する。フォトディテクタ３５において検出された検出信号からはフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等の位置合わせ制御系の信号が生成される。
【００１９】
次に、図４に示した本実施形態に係る光情報記録再生装置の記録、再生原理について説明する。
ここで、先ず、偏光方向を図５のように定義する。即ち、時計回りの角度符号を正とすると、Ａ偏光光はＹ軸方向のＳ偏光光を−４５°またはＸ軸方向のＰ偏光光を＋４５°回転させた直線偏光とし、Ｂ偏光光はＳ偏光光を＋４５°またはＰ偏光光を−４５°回転させた直線偏光とする。Ａ偏光光とＢ偏光光は、互いに偏光方向が直交しているものとする。
【００２０】
図６は記録原理を説明するための説明図である。
記録動作時、空間光変調器１４は、記録する情報に応じて画素毎に透過状態と遮断状態を選択して、通過する光を空間的に変調することで情報光を生成する。一方、位相空間光変調器１６は、通過する光に対して、所定の変調パターンに従って、画素毎に所定の位相を基準にして位相差０（ｒａｄ）又はπ（ｒａｄ）を選択的に付与することによって、光の位相を空間的に変調して光の位相が空間的に変調された記録用参照光を生成する。
空間光変調器１４において生成された情報光（Ｓ偏光光）は、偏光ビームスプリッタ１８を透過して２分割旋光板２２に入射される。また記録用参照光（Ｐ偏光光）は、偏光ビームスプリッタ１８で前記情報光の光軸方向に反射されて２分割旋光板２２に入射される。
【００２１】
ここで、２分割旋光板２２の領域２２Ｒを通過して光情報記録媒体１０に入射する情報光５１Ｒ及び２分割旋光板２２の領域２２Ｌを通過して光情報記録媒体１０に入射する参照光５２ＬはＡ偏光光となる。そして、Ａ偏光光の参照光５２Ｌは、光情報記録媒体１０の反射面１０ｃで反射され、情報記録層１０ａ内においてＡ偏光光の情報光５１Ｒと同じ領域を通過する。この情報光５１Ｒと参照光５２Ｌは偏光方向が一致するので干渉して干渉パターンを形成する。
またＡ偏光光の情報光５１Ｒは、光情報記録媒体１０の反射面１０ｃで反射され、情報記録層１０ａ内においてＡ偏光光の参照光５２Ｌと同じ領域を通過する。この情報光５１Ｒと参照光５２Ｌも偏光方向が一致するので干渉して干渉パターンを形成する。
【００２２】
従って、情報記録層１０ａ内には、反射面１０ｃに入射する前のＡ偏光光の情報光５１Ｒと反射面１０ｃで反射された後のＡ偏光光の参照光５２Ｌとの干渉による干渉パターンと、反射面１０ｃに入射する前のＡ偏光光の参照光５２Ｌと反射面１０ｃで反射された後のＡ偏光光の情報光５１Ｒとの干渉による干渉パターンとが体積（三次元）的に記録される。なお、反射面１０ｃと情報記録層１０ａとの間には透明基板１０ｂが配置されている。
【００２３】
同様に２分割旋光板２２の領域２２Ｌを通過した後、光情報記録媒体１０に入射する情報光５１Ｌ、及び２分割旋光板２２の領域２２Ｒを通過して光情報記録媒体１０に入射する参照光５２ＲはＢ偏光光となる。そして、Ｂ偏光光の参照光５２Ｒは、光情報記録媒体１０の反射面１０ｃで反射され、情報記録層１０ａ内においてＢ偏光光の情報光５１Ｌと同じ領域を通過する。この情報光５１Ｌと参照光５２Ｒは、偏光方向が一致するので干渉して干渉パターンを形成する。また、Ｂ偏光光の情報光５１Ｌは、光情報記録媒体１０の反射面１０ｃで反射され、情報記録層１０ａ内においてＢ偏光光の参照光５２Ｒと同じ領域を通過する。この情報光５１Ｌと参照光５２Ｒも偏光方向が一致するので干渉して干渉パターンを形成する。
【００２４】
従って、情報記録層１０ａ内には、反射面１０ｃに入射する前のＢ偏光光の情報光５１Ｌと反射面１０ｃで反射された後のＢ偏光光の参照光５２Ｒとの干渉による干渉パターンと、反射面１０ｃに入射する前のＢ偏光光の参照光５２Ｒと反射面１０ｃで反射された後のＢ偏光光の情報光５１Ｌとの干渉による干渉パターンとが体積的に記録されることになる。
【００２５】
図７は再生原理を説明するための説明図である。
再生動作時、空間光変調器１４は全画素が遮断状態になる。一方、位相空間光変調器１６は通過する光に対して所定の変調パターンに従って、画素毎に所定の位相を基準にして位相差０（ｒａｄ）又はπ（ｒａｄ）を選択的に付与する。これにより、光の位相を空間的に変調して光の位相が空間的に変調された再生用参照光（以下、再生光という）を生成する。この場合、２分割旋光板２２の領域２２Ｒを通過して光情報記録媒体１０に入射する再生光６１ＲはＢ偏光光となる。一方、２分割旋光板２２の領域２２Ｌを通過して光情報記録媒体１０に入射する再生光６１ＬはＡ偏光光となる。情報記録層１０ａでは、反射面１０ｃで反射される前の再生光によって反射面１０ｃとは反対側に進行する情報光が発生すると共に、反射面１０ｃで反射された後の再生光によって反射面１０ｃ側に進行する情報光を発生する。また、反射面１０ｃとは反対側に進行する情報光は、そのまま光情報記録媒体１０より出射され、反射面１０ｃ側に進行する情報光は反射面１０ｃで反射されて、光情報記録媒体１０より出射される。そして、情報光は対物レンズ２３によって平行光束にされた後、２分割旋光板２２に入射する。
【００２６】
ここで、２分割旋光板２２の領域２２Ｒに入射する情報光６２Ｒは、２分割旋光板２２の領域２２Ｒに入射する前はＢ偏光光であり、２分割旋光板２２の領域２２Ｒを通過した後はＰ偏光光となる。一方、２分割旋光板２２の領域２２Ｌに入射する情報光６２Ｌは、領域２２Ｌに入射する前はＡ偏光光であり、領域２２Ｌを通過した後はＰ偏光光となる。このように、２分割旋光板２２を通過した後の情報光は、光束の断面全体についてＰ偏光光となる。従って、２分割旋光板２２を通過した情報光は、偏光ビームスプリッタ１９で反射され、ＣＭＯＳセンサ２４に入射されて電気画像信号に変換される。
【００２７】
そして、本実施形態の光情報記録再生装置においては、２分割旋光板２２を以下のように構成した点に特徴がある。
図１は本発明の実施形態に係る２分割旋光板の構成を示した図であり（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
図１に示すように、本実施形態の２分割旋光板２２は、領域２２Ｌ側を波長λに対してリタデーション値がλ／２である位相差フィルム（第１の位相差フィルム）１ａにより形成し、領域２２Ｒ側を同じく波長λに対してリタデーション値がλ／２である位相差フィルム（第２の位相差フィルム）１ｂにより形成するようにしている。そして、これら位相差フィルム１ａ、１ｂの表面及び裏面に対して基材２、３が接着剤により貼り合わせるようにしている。
【００２８】
この場合、時計回りの角度符号を正とすると、位相差フィルム１ａが＋４５°の旋光角をなすと共に、位相差フィルム１ｂが−４５°の旋光角をなすように、位相差フィルム１ａ、の光軸Ａの角度θ1を２２．５°、位相差フィルム１ｂの光軸Ｂの角度θ2を１５７．５°に設定している。つまり、本実施形態の２分割旋光板２２においては、互いの光軸が鏡像関係にある位相差フィルム１ａ、１ｂにより構成するようにしている。
位相差フィルム１ａ、１ｂとしては、例えばポリカーボネート、ポリオレフィン、ノルボルネン系樹脂を延伸したフィルムや特開２００４−１６３４５２公報に開示された逆分散型のフィルムが挙げられる。
また、基材２、３の材料としては、位相差フィルム１ａ、１ｂの放熱のために熱伝導性の高い水晶基板やサファイア基板等を用いて放熱板としての機能を持たせることによって、例えば波長の短いレーザ光を使用するためにレーザパワーを高めた場合でも熱による位相差フィルム１ａ、１ｂの劣化を防止できる。
【００２９】
次に、図２及び図３を用いて、図１に示した２分割旋光板に入射光として直線偏光であるＳ偏光光とＰ偏光光が入射したとき、出射光の偏光状態について説明する。なお、情報光はＺ方向に進行するものとする。
Ｓ偏光光が位相差フィルム１ａの領域２２Ｌを透過すると、図２（ａ）に示すように、偏光方向が＋４５°回転したＢ偏光光となる。これに対して、Ｓ偏光光が位相差フィルム１ｂの領域２２Ｒを透過すると、図２（ｂ）に示すように、偏光方向が−４５°回転したＡ偏光光となる。
【００３０】
一方、Ｐ偏光光が位相差フィルム１ａの領域２２Ｌを透過すると、図３（ａ）に示すように、偏光方向が＋４５°回転したＡ偏光光となる。これに対して、Ｓ偏光光が位相差フィルム１ｂの領域２２Ｒを透過すると、図３（ｂ）に示すように、偏光方向が−４５°回転したＢ偏光光となる。
従って、本実施形態のように２分割旋光板２２を構成すれば、特許文献２に記載されているように液晶膜を用いることなく、入射光の光束の断面を２分割して領域毎に異なる方向に旋光する２分割旋光板を構成することが可能になり、入射光の波長が短い場合でも旋光特性が悪化するといったことがない。
また液晶を封じ込める必要がないため、少ない部品点数で構成することが可能になり、コストダウンを図ることができる。
さらに、２分割旋光板の材料として逆分散型位相差フィルムを用いることで、優れた反射防止効果やコントラスト向上効果、複屈折補償効果などを得ることができる。
【００３１】
また位相差フィルム１ａと位相差フィルム１ｂとを熱伝導性の高い水晶板やサファイア基板に貼り付けるようにすると、例えば波長が短いレーザ光を使用するにあたりレーザパワーを高めた場合でも放熱性を高めることができる。
従って、本実施形態の２分割旋光板を、図４に示した光情報記録再生装置のピックアップに適用すれば、液晶膜を用いることなく２分割旋光板を実現することができるので、情報光及び参照光として波長の短いレーザ光を使用した場合でも記録及び再生を確実に行うことが可能になる。
【００３２】
なお、本実施形態ではホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録したり、或いはホログラフィを利用して光情報記録媒体に記録された情報を再生したりする光情報記録再生装置を例に挙げて説明したが、情報の記録だけを行う光情報記録装置又は情報の再生だけを行う光情報再生装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の２分割旋光板の構成を示した図。
【図２】本実施形態の２分割旋光板の入射光（Ｓ偏光光）と出射光の関係を示した図。
【図３】本実施形態の２分割旋光板の入射光（Ｐ偏光光）と出射光の関係を示した図。
【図４】本発明の実施形態に係る光情報記録再生装置におけるピックアップの構成を示した図。
【図５】偏光を説明する説明図。
【図６】記録原理を説明する説明図。
【図７】再生原理を説明する説明図。
【図８】従来の位相板Ｐ１の構成を示した図。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ、１ｂ…位相差フィルム、２、３…基材、１０…光情報記録媒体、１１…緑色レーザ光源、１２、１８、１９、３２…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１３、１５、１７、２０、３４…反射ミラー、１４…空間光変調器、１６…位相空間光変調器、２１…ダイクロイックミラー、２２…２分割旋光板、２３…対物レンズ、３１…赤色レーザ光源、３３…コリメータレンズ、３５…フォトディテクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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