CN101040337A - 具有共平面平行子轨的元轨道形式的数据模式的光盘的母盘制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在光盘或母盘上写入数据标记的方法和装置，其中，这些数据标记沿着由多个共平面平行子轨形成的至少一个元轨道排列。该方法包括盘和盘上的写入射束点相对于彼此的旋转运动和径向运动的叠加步骤。径向运动包括第一径向方向上的运动分量以及在与第一径向方向相反的第二径向方向上的周期性重复的跳越。径向运动是以下的叠加a)第一径向运动分量(18)，通过该分量使得作为角位置函数的写入射束点的径向位置相对于旋转运动稳定地以第一斜率改变，以及b)周期性的第二径向运动分量(20)，其中该分量的一个周期，在图示中作为所述角位置的函数，可分为aa)第一间隔(20.1)，在该间隔中写入射束点的径向位置可以第二斜率在第一径向运动分量的径向方向上或与其相反的径向方向上发生改变，以及bb)相邻的第二间隔(20.2)，在该间隔中写入射束点的径向位置在与第一间隔(20.1)期间的第一(18)与第二径向运动分量的叠加方向相反的径向方向上，并以具有较第一和第二斜率之和的量更大的第三斜率发生改变。同时还公开了利用本发明方法制得的光盘或母盘。

Description

具有共平面平行子轨的元轨道形式的数据模式的光盘的母盘制作方法

技术领域

本发明涉及一种用于在光盘或母盘上写入数据标记的方法和装置，其中，这些数据标记沿着至少一个由多个共平面平行子轨形成的元轨道(metatrack)排列。本发明还涉及一种具有沿着圆环形或螺旋形的元轨道排列的数据标记的光盘或母盘，其中元轨道分别由多个共平面平行环形或子螺旋形的子轨形成。

背景技术

光读取持久存储盘，也称为光盘，已知的类型有压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)以及近来的蓝光盘(BD)。由于受到需求更大存储容量的促进，随着后两种类型光盘的出现已经提高了光盘上数据标记的密度。同时，目标已经变成提高读取期间的数据传输速率以重现宽频多媒体数据流。

这些已知光盘类型的数据模式是由螺旋形的凹点连续轨道构成的。这种类型的盘的制作相对简单。具有调制亮度的单写入射束点主要照射旋转基底上部的抗蚀层。通过在曝光期间缓慢地改变写入射束点的径向位置来形成螺旋模式。

作为进一步提高读取期间数据速率和同时增加光盘存储容量的方法，有人提出了沿着宽螺旋轨道以二维模式排列数据标记的光盘格式，其中宽螺旋轨道由多个平行共平面子轨构成。这种宽螺旋数据模式还称为元螺旋(metaspiral)。使用这个光盘格式概念预计将使直径12cm的盘具有50千兆比特量级的数据容量，以及300兆比特/秒级的数据速率。

这种方案的简介已在 http://www.extra.research.philips.com/euproject/ twodos/summary.htm中公开并将在下文中进行概述。可由多个共平面平行子螺旋形的子轨形成具有该种盘格式的光盘的元螺旋轨道，其中各子螺旋由预定的子螺旋间距隔开。沿着平行子螺旋设置的数据标记在盘上形成二维模式，例如蜂巢结构。相邻子轨中的数据标记将借助多个读取射束点平行读取。通过一组光电探测器进行检测由盘上二维数据标记模式反射的来自读取射束点的光，从而产生一组高频信号波形。该组信号波形可作为输入进行信号处理，以重现存储在盘上的数据。

应当指出，以上给出的方法和装置的特证表示一种技术概念。当前，并没有功能性制作或写入技术能够制作具有研究中的盘格式的光盘。通常地，正如现有技术中已知的，光盘均是通过直接将数据标记用写入射束按顺序写入盘的特定反射层制得，或者通过首先将数据标记用写入射束写入在母盘上然后利用母盘将数据标记印到塑料空白盘上制得，这种空白盘是用反射涂层涂覆以及随后用硝基漆层涂覆来形成一个光盘。后者的技术可用于光盘的工业化大量生产，而前者的技术则常用于消费电子装置以及个人电脑来单个创建光盘或者是少量地创建光盘。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可在光盘或母盘上写入数据标记的方法，其中这些数据标记沿着由多个共平面平行子轨形成的元轨道排列。另一目的是提供一种用于在这种盘格式的光盘或母盘上写入数据标记的装置。

由于本发明方法方面的说明更具指导性，因此，在描述本发明的装置方面之前将首先对其进行介绍。

依据本发明的一方面，提供了一种用于在光盘或母盘上写入数据标记的方法，其中数据标记沿着至少一个由多个共平面平行子轨形成的元轨道排列。

这里使用词语“元轨道”来将其与普通概念的不具有子轨的单轨区别开来，如与象CD的现有技术盘格式区分开。这里使用词语“子轨”来强调其与元轨道的联属关系。子轨一般包含一维排列的数据标记，例如沿着螺旋形或圆形(虚构的)线排列为数据标记序列。然而，应注意到，在本发明的框架中，采取与具有数据标记的螺旋形或圆形线平行排列但不具有数据标记的螺旋形或圆形(虚构的)线形式的防护带也可理解为一个子轨。

该方法包括叠加盘和盘上的写入射束点相对于彼此的旋转运动和径向运动的步骤。

径向运动包括第一径向方向上的运动分量以及在与第一径向方向相反的第二径向方向上的周期性重复的跳越。

依据本发明的方法，刚才描述的径向运动可通过下列叠加来完成：

a)第一径向运动分量，通过其作为角位置函数的写入射束点的径向位置相对于旋转运动稳定地以第一斜率改变，以及

b)周期性第二径向运动分量，其中该分量的一个周期，其图示为所述角位置的函数，可分为

aa)第一间隔，在该间隔中写入射束点的径向位置以第二斜率在第一径向运动分量的径向方向上或与其相反的径向方向上改变，以及

bb)相邻的第二间隔，在该间隔中写入射束点的径向位置在与第一间隔期间第一与第二径向运动分量的叠加方向相反的径向方向上，并且以具有较第一和第二斜率之和的量更大的第三斜率改变。

本发明的方法可以生产具有二维的、精确确定排列的数据标记的盘。如果相对于至少一个相邻子轨中的数据标记的位置确定沿着子轨的，即切向上的数据标记的位置，那么，平行子轨中的数据标记的排列形成二维的数据模式。这样确定的排列方式可用于在盘上获得非常高密度的数据标记。适于高密度数据记录的二维数据模式的一个例子是，数据标记在形成元轨道的多个子轨中的蜂巢排列。精确定义的二维排列的数据标记的另一个例子是，在盘上生产形成标识符的模式。

然而，该方法并不限于在盘上生产这种精确定义的二维数据模式。该方法还可用于制造具有元轨道的盘，其中元轨道上有具有不同步的数据标记的子轨道。

下文中，将进一步详细地阐述径向运动及其两个运动分量。与旋转运动类似，径向运动通常被定义为盘和盘上的写入射束点相对于彼此的运动。这意味着，依据是否仅仅是盘或仅仅是写入射束点又或者两者实际地发生物理移动，它就可以以多种方式来实现，并因此形成了本发明方法的不同实施例。

此外，依据本发明方法的径向运动可分为彼此叠加的两个径向运动分量。按照这种概念，可选择最精确的平移机制来执行特定的径向运动分量。因而，它将赋予两个运动分量不同的平移机制，例如一方面机电平移承载盘或写入射束光器件的装置部件，另一方面声光偏转写入射束。第一和第二径向运动分量的叠加意味着两个运动分量都将在同一时间进行。

稳定的第一径向运动分量允许在不中断的情况下采用均匀的径向平移速率，这在利用单一写入射束以高密度在相邻子轨中提供数据标记的精确定位中是很重要的因素。如在图示上表示为盘上写入射束点的角位置的函数，写入射束点的径向位置将以第一斜率线性地改变。

应注意到，盘上写入射束点的角位置可相对于角参考位置来确定，并根据旋转运动而改变。

在图示表示为角位置的函数的第二径向运动分量是周期性的。第二径向运动分量在一个周期中分为两个相邻的间隔。第一和第二间隔还可称为第二径向运动分量的第一阶段和第二阶段。第二径向运动分量的周期长度通常不同于旋转运动的周期。因而，第二径向运动分量可在旋转运动的一个完整的旋转期间重复数次。然而，它也可以仅仅被完成一次并与旋转运动的周期同相。为了说明各个可能的选择，下文将进一步给出不同的实施例。

在第一间隔期间，再次在图示中表示为角位置函数的写入射束点的径向位置，以第二斜率在第一径向运动分量的径向方向上或与其相反的径向方向上发生改变。

这意味着，在一个实施例中，在第一间隔期间第二径向运动分量的径向方向与稳定的第一径向运动分量的径向方向相同。在第一阶段期间，稳定的第一径向运动分量和第二径向运动分量的叠加导致出现更大值的总斜率，或者从另一种观点来看，出现了更大的第一径向方向上的径向运动总平移速率。

在一个可选的实施例中，在第一间隔期间第二径向运动分量的径向方向与稳定的第一径向运动分量的径向方向相反，导致径向运动的斜率总和的量为第一与第二斜率之间的差量。

在第一间隔期间由第一和第二径向运动分量的叠加产生的径向运动的合成方向称为第一径向方向。

在紧接着第一阶段的第二阶段期间，合成的径向运动与第一间隔期间第一和第二径向运动分量的叠加的运动相反，即在第二径向方向上。换句话说，第二径向运动分量的第二阶段示出了作为角位置函数的写入射束点的径向位置的改变的第三斜率，该斜率具有比第一和第二斜率的总和更大的量，以产生在与第一径向方向相反的径向方向上的跳越。

正是在第二阶段期间，完成了径向运动中的跳越。因而，典型地，技术上尽可能短地选择该第二阶段，约束跳越必须是可重复的来保证数据标记的正确定位。在这种约束下斜率的量优选尽可能大，以使盘中未使用的空间尽可能小。由于跳越期间将不写入数据标记而旋转运动一直在继续。实验显示可完成子轨的准无缝连续，从而导致盘空间的损失几乎可以忽略。

上述的旋转和径向运动的结合允许采用单一写入射束来制作具有元轨道的盘，该元轨道拥有多个子轨。正如将在下文中做进一步详细描述的，该方法还可很简单地通过改变第一和第二径向运动分量的斜率或周期来适应用于特定盘格式中使用的多个子轨。

本发明的方法克服了必须使用多个写入射束点以同步制作多个子轨的认知。事实上，采用与子轨元轨道的数目相对应数目的写入射束点来写入数据标记应该是很自然的选择。对于同步产生的数据标记来说，采用多个写入射束点，至少在理论上，将获得在相邻子轨中数据标记彼此相互的精确定位。同时，由于全部子轨是同时并且没有中断地持续写入从第一个至最后一个的各个数据标记，所以每个子轨可能具有完全无缝的螺旋形，因而允许一组读取射束点持续地跟随各个子轨，而在数据重现期间不出现跳越。相反，单一写入射束点在子轨之间必须进行跳越以覆盖全部子轨。通常的看法是，写入射束点的跳越将很难做到以产生非常高的数据存储容量的密度写入数据标记所需的精确度。依据之前通常的看法，由于写入射束点的跳越需要一定的时间，在这段时间内盘将继续以所需要的较高的旋转速度旋转以在制作期间达到高的数据速率，因此这种跳越将造成出现一个无法接受的未用的盘空间量。然而，未用的盘空间，将使读取射束点必然在读取期间出现跳越，而这种跳越将损坏重现的质量。

本发明的方法解决了单一射束在沿着一个或多个元轨道制作具有二维数据模式的盘格式中这些可以预期的问题。上述的依据本发明方法的径向和旋转运动分量的叠加，使得写入射束点的跳越可以一定精确度和一定速度来完成，不仅确保了相邻子轨中数据标记的精确定位，并且实际上几乎不产生盘空间的损失。仅仅需要沿着子轨的数据流的非常小的中断，甚至这种中断还可在读取期间用来维持读取射束的径向定位。

因此本发明的方法提出了一种思路，既保持了用于特定盘格式的制作机器的构造复杂性相对简单，又不牺牲与这里讨论的特定的盘格式相关的高数据密度和高数据速率的目的。通过采用本发明的方法，将不需要提供和控制大量独立的写入射束点，并且不需要将其以所需要的高精确度彼此相对地定位。

下文中，将描述本发明方法的其他优选的实施例。

该方法优选适用于产生螺旋形的元轨道，其中元轨道具有共平面平行子螺旋形的子轨。该方法还可用来产生具有平行圆环形子轨的环形的元轨道。

通常，依据本发明方法的盘制作或写入可采用恒定线速度(CLV)或恒定角速度(CAV)的旋转运动来完成。这两种模式都是现有技术中已知的。然而，为了在相邻子轨中实现精确定位的数据标记的二维模式，CAV模式将更实用。CAV模式中以恒定信道位时间与固定起动角的组合来写入是最简单的维持同步的方式，或换句话说，维持子轨之间的数据标记的正确定位。与第二径向运动分量有关的径向跳越可例如在每一次旋转中在固定的起动角上进行一次。

然而，在本发明的方法的第一优选实施例中，周期性地调整旋转运动的角速度，以维持数据标记的信道位时间相对盘上写入射束点径向位置的改变恒定或几乎恒定。典型地，角速度可以在预定数目的轨道后逐步地进行调整，以补偿增加的半径。这样，信道位时间以及写入速度将保持得几乎恒定。因此，这种模式可称为“准恒定线速度”(QCLV)模式。

有两个关于制造防护带的可选实施例。通常防护带是在相邻子轨或相邻元轨道之间的非记录带。盘上的防护带或防护带片断可通过在第二径向运动分量的一个完整周期中不写入数据标记同时持续旋转运动和径向运动来获得。

在一个可选的实施例中，控制第二径向运动分量的第二间隔期间跨越的径向距离以在完成到元轨道中具有数据标记的不同子轨上的跳越时使之具有较小的第一距离值，并使之具有较大的第二距离值，以完成跳到相邻的子轨或元轨道上的跳越来形成防护带和防护带片断。这提供了一种比以降低的强度或以关掉的写入射束来持续写入射束点的旋转和径向运动更快的方式。在该实施例的概括中，控制第二径向运动分量的第二间隔期间跨越的径向距离使之周期性地具有多个径向距离值。这样，可以制作出具有多种子轨间距的元轨道。

在两种情况中，依据本发明的方法，防护带片断的长度取决于每一次盘的完整旋转中写入射束点径向跳越的频率。如果在一次完整旋转中只有一次径向跳越，那么将在一个步骤中产生一个防护带。如果在一个完整旋转中有两次或多次径向跳越，那么在盘的多个连续的完整旋转期间防护带被生成为一系列的防护带片断。

首先提到的通过“写入”空的子轨来制得防护带的实施例与上述QCLV模式的结合是很有利的。依据该实施例的特殊情况，当制得防护带片断时调整QCLV操作中的角速度。因为将有足够的时间在完全不影响写入数据标记过程的情况下进行这种调整，因此在制作防护带或防护带片断期间调整角速度是很有利的。

在第一和第二径向运动分量的斜率的量的选择中，应当考虑跳越越小数据标记的定位越准确，这种跳越是当改变子轨时写入射束点必须作出的。在本发明方法的一个实施例中，第一径向运动分量的第一斜率等于每一次完整的旋转运动中一个子轨的间距。该斜率值还避免了更复杂的非均匀的第二径向运动分量。第一径向运动分量优选是绝对线性的，以确保径向方向上数据标记的精确定位。如果仅仅是稍微偏离了绝对的线性也是可以接受的。

应注意到，有数种可选的实施例来实现第一和第二径向运动分量的适当的叠加。在一个优选的实施例中，第一径向运动分量的径向方向和第二径向运动分量的第一间隔的径向方向是相同的。这将允许制作出具有平行共平面子螺旋形式的多个子轨的螺旋形元轨道。

在一个可选的实施例中，第一径向运动分量的径向方向和第二径向运动分量的第一间隔的径向方向是相反的径向方向。下面两段将描述这种实施例的两种特殊情况。

在该可选的实施例的第一种特定的情况中，第一和第二斜率的量是相等的。这样可以制作出同心环形状的元轨道。在第二径向运动分量的第二间隔期间的跳越将使写入射束点从一个子轨到另一个子轨。这样的元轨道形状对于数据读取的不是很有意义，但对传感器应用有意义。

在可选的实施例的第二种特殊情况中，第二斜率大于第一斜率。这种情况下，制得螺旋形的元轨道。与示出相同径向方向的优选实施例相比，这里叠加的合成径向方向是相反的。明确地，虽然通常优选在元轨道的中心附近开始写入并朝着盘的外圈前进，但这里的这种特殊情况将可以以相反方向进行工作，也就是，在外圈开始并朝着元轨道的中心移动。本实施例的另一种应用是反转螺旋方向。这对双层盘的写入是很有利的。通过将该实施例用于这种应用，制作机器的旋转台的旋转方向或制作机器的平移台的方向将不需要倒转，就可写入第二层的数据标记。这对当前已知的液体浸没式制作设备来说将比较困难。

写入射束点跳越期间跨越的径向距离，即第二径向运动分量的径向运动的第二间隔，优选位于在写入射束点和接下去将写入的相邻子轨之间的瞬间径向距离与由一个元轨道间距减去或加上一个子轨间距的结果确定的径向距离之间的范围内。“减去”适用于优选的实施例，在该实施例中第一和第二径向运动分量位于相同的径向方向。“加上”适用于相反径向方向的可选的情况。如果它横越了较多数目的子轨，将很难以所需要的精确度来确定写入射束点的跳越将要跨越的径向距离。因此，优选第二径向运动的第一间隔的第二斜率的值更小些。

跨越较小径向距离的跳越需要适当地增加在一次完整旋转运动中跳越的次数，以覆盖全部子轨。因此，跳越频率是将在一个跳越和由一个元轨道中的子轨数目减去或加上一所确定的多个跳越之间，这可通过计算一次完整的旋转运动得出。此外，“减去”情况适用于在第一间隔期间第一和第二径向运动分量的径向方向是相同的情况，以及“加上”情况适用于相反径向方向的情况。

在本发明方法的一个优选的实施例中，第二径向运动分量通过声光偏转激光束来实现，其中该激光束形成写入射束点。声光偏转可以所需的速度和精确度进行，以获得给定子轨在跳越后从之前制作的子轨无缝或近乎无缝的连续。例如，可以在约50毫微秒内将写入射束点在径向上平移一个200毫微米的子轨间距。给定每秒数米的盘上写入射束点的线速度，这意味着写入射束点在跳越期间在切向上仅仅移动了大约200毫微米。

为了完全避免中断数据流，在另一个实施例中，旋转运动包括

—具有第一旋转方向(turing sense)的稳定的旋转运动分量，以及

—具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向的周期性重复的跳越，

其中旋转运动中的跳越与径向运动中的跳越在相同时间进行。在这个实施例中，旋转运动以两个分量的叠加进行。第二旋转方向中的向后跳越，一般很小并且因此沿着子螺旋形轨道当前的切向方向，用来补偿沿着轨道的在第二径向运动分量的跳越期间跨越的距离。

旋转跳越可以与径向跳越类似地实现。在另一个实施例中，旋转运动是持续的第一旋转运动分量和锯齿形第二旋转运动分量的叠加，其中作为时间函数的写入射束点角位置根据该第一旋转运动分量以第一角速度分量发生改变。在径向运动的第一间隔期间，锯齿形的第二旋转运动分量以第二角速度分量被定向到第一旋转方向中，以及，在径向运动的第二间隔期间，锯齿形的第二旋转运动分量以比第一和第二角速度分量之和更大的第三角速度分量被定向到第二旋转方向中。

依据本发明的另一方面，提供了一种用于在光盘或母盘上写入数据标记的装置，包括：

盘保持单元；

写入单元，适于产生具有调制强度的写入射束并在放置于盘保持单元内的盘上聚焦写入射束点；

旋转单元，适于产生盘保持单元和写入射束点相对于彼此的旋转运动；

平移单元，适于产生盘保持单元和写入射束点相对于彼此的径向运动，以及

控制单元，适于产生和提供控制信号以驱动写入单元、旋转单元和平移单元的操作，以便沿着由多个共平面平行子轨形成的螺旋轨道写入数据标记。

控制单元还适于控制平移单元和旋转单元的操作来产生盘和盘上的写入射束点相对于彼此的旋转运动和平移运动的叠加。径向运动包括第一径向方向上的运动分量和与第一径向方向相反的第二径向方向上的周期性重复的跳越。径向运动是以下的叠加

a)第一径向运动分量，该分量使得作为角位置函数的写入射束点的径向位置相对于旋转运动稳定地以第一斜率改变，以及

b)周期性的第二径向运动分量，其中该分量的一个周期，图示为所述角位置的函数，被分为：

aa)第一间隔，在该间隔中写入射束点的径向位置可以第二斜率在第一径向运动分量的径向方向上或与其相反的径向方向上发生改变，以及

bb)相邻的第二间隔，在该间隔中写入射束点的径向位置

—在与第一间隔期间第一与第二径向运动分量的叠加的方向相反的径向方向上，

—以具有较第一和第二斜率之和的量更大的第三斜率改变。

本发明的装置适于执行本发明的方法。该装置具有简易结构，因为只需要控制仅仅一个写入射束和光盘的相对运动。本发明的装置的其他优势与本发明方法的优势相对应。

下文将描述本发明装置的优选实施例。大部分实施例对应于本发明方法的实施例。因此，描述将很简短。对各个细节和优势可参考上文中本发明方法的实施例的描述。

在本发明装置的第一个实施例中，控制单元还适于周期性地驱动旋转单元以调整旋转运动的角速度，从而保持数据标记信道位时间相对于改变盘上写入射束点的径向位置恒定或近乎恒定。该装置实施例执行在本发明方法的实施例文中阐述过的准恒定线速度(QCLV)模式。优选地，在本文中，控制单元适于在驱动写入单元产生包括至少一个第二径向运动分量的完整周期以及不具有数据标记的防护带片断的同时，驱动旋转单元来调整角速度。

在另一个实施例中，控制单元还适于控制第二径向运动分量的第一间隔的第二斜率的量，以维持至少一个子螺旋间距和每一个完整的旋转运动的预定值。

在另一个实施例中，平移单元包括连接至写入单元以及控制单元的声光射束偏转单元。声光射束偏转单元适于偏转写入射束，以在第一和第二径向方向上移动盘上的写入射束点。控制单元还适于驱动声光射束偏转单元，从而仅仅通过写入射束的声光偏转来实现第二径向运动分量。

在另一个实施例中，控制单元适于控制声光偏转单元以在第二径向运动分量的第二间隔期间平移写入射束点预定的径向距离，所述径向距离在到与接下来将要被写入的相邻子轨的瞬间径向距离和一个元轨道间距减去或加上一个子轨间距的总数之间的范围内。对于“减去”和“加上”情况之间的区别，可参考本发明方法的相应实施例。到接下来将要被写入的相邻子轨的最小瞬间径向距离是一个子轨间距。在螺旋形元轨道中，对一个子轨间距的准确值可能有细小差别，这是由跳越期间持续的旋转运动引起的。然而，由于在切向上沿着子轨在跳越期间跨越的距离典型为大约200毫微米，因此在将跨越的径向距离上的相应减小可忽略不计。

在另一个实施例中，控制单元适于提供控制信号至声光偏转单元，以按照一定频率进行跳越，其中该频率是在1和由包含在元轨道中的子轨数目减去或加上1确定的总数之间的值，其可通过计算每一次完整的旋转运动得出。此外，“减去”和“加上”情况之间的区别已在本发明方法的相对应的实施例中进行了描述。

在另一个实施例中，控制单元适于提供指示声光偏转的控制信号以在至少两个距离值之间周期性改变在第二径向运动分量的第二间隔期间跨越的径向距离。本实施例容许通过径向跳越较大的距离来制得防护带。

为了将由写入射束点的跳越引起的子轨中断减到最少，在一个实施例中，控制单元适于驱动旋转单元以产生旋转运动，该旋转运动包括

—具有第一旋转方向的持续的第一旋转运动分量，以及

—具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向的周期性重复的跳越，以及其中控制单元还适于驱动旋转单元和平移单元以同时产生旋转运动中的跳越和径向运动中的跳越。

在另一个实施例中，旋转单元被集成入盘保持单元中，因此通过相对于写入单元来旋转盘以实现旋转运动。在这个可用于在实验室装配中实现本发明的实施例中，平移单元适于相对于旋转单元径向平移包含聚焦物镜的写入单元的一部分。在这种装配中，固定射束强度调节器、声光偏转器和深紫外激光器。然而，在一个可选的实施例中，也可以平移调节器、偏转器和聚焦台。在另一个实施例中，写入射束源是半导体激光器，优选在蓝或紫外光谱范围。这种类型的激光器很容易被集成入写入单元，并也可以被平移。另一个可选的实施例具有安装在平移台上的旋转单元，因而，保持整个光学系统位于固定的位置，而仅仅移动盘。由这些不同的实施例可以看出，本发明的方法和装置的实施并不限于特定的装配。

依据本发明的第三方面，提供了一种具有沿着元轨道排列的数据标记的光盘或母盘，该元轨道由多个共平面平行子轨形成，其中数据标记通常沿着各个子轨，以沿着各子轨测量出的相邻数据标记之间的至少一个规则的第一距离排列，以及其中每个子轨中的数据标记序列以在盘的每一次完整旋转中至少一个中断的频率被周期性地中断，这种中断由比各个规则的第一距离更大的在两个相邻的数据标记之间的第二距离形成。

本发明的第三方面的盘是本发明方法的产品。其容许在不需要读取射束进行跳越来跟踪子轨的情况下同步且快捷平行的读取数据标记。其显示了在沿着元轨道的每个子轨的数据标记序列中的特征性周期中断。这些中断是在盘上写入射束点的径向跳越过程中产生的。典型地，较大的第二距离约为1个信道位长度。第二距离的数字示例是大约200毫微米。

在盘的优选实施例中，数据标记排列在二维的蜂巢格子(honeycombgrid)中。这样可以获得特别高密度的数据标记，相应于高存储容量的盘。蜂巢格子代表的是数据标记排列的假想模板。当然，只有数据标记在盘中是可视的。蜂巢格子的假想六角形单元将用数据标记“填满”或者是空的，在空的格子中没有数据标记写入到该特定的单元中。

下文将参考附图对本发明优选的实施例作进一步的描述。

附图说明

图1在第一实施例的曲线中示出了第一和第二径向运动分量引起的盘上写入射束点的径向位移，其中第一和第二径向运动分量为盘上写入射束点的角位置的函数。

图2示出了关于图1实施例的代表由第一和第二径向运动分量导致的写入射束点径向位移总量的曲线图。

图3在曲线图中示出了由第二实施例的第一和第二径向运动分量导致的写入射束点径向位移总量。

图4在第三实施例的曲线图中示出了由第一和第二径向运动分量引起的盘上写入射束点的径向位移，其中第一和第二径向运动分量为盘上写入射束点的角位置的的函数。

图5在第四实施例的曲线图中表示出了由第一和第二径向运动分量导致的写入射束点的径向位移总量。

图6示出了具有螺旋形元轨道的盘的实施例。

图7示出了在图6实施例的盘的元轨道中数据标记的排列。

图8示出了母盘制作机器的实施例。

具体实施方式

图1说明了在制作具有元轨道的盘期间叠加的第一和第二径向运动分量，其中元轨道采用具有平行共平面的子螺旋的螺旋形式。图1示出了母盘或光盘上的写入射束点的径向位移的示意性曲线图，该径向位移为写入射束点的角位置的函数。

箭头10指出图1中横坐标的方向。测定角位置的参考点任意地选择在写入过程的开始处。箭头12指出纵坐标的方向。在任意的线性单元中给定半径。将纵坐标分成两个部分14和16，每部分具有在表的左边被标记为“0”的其自身的半径基准位置。部分14和16用于显示在角位置盘的第一和第二径向运动分量相对于彼此的依赖性。

由沿着横坐标的角位置表示的盘和写入射束点相对于彼此的旋转运动典型地由穿过螺旋形轨道中心并与盘表面垂直竖立的旋转轴确定。在可选的实施例中，其可通过旋转盘或旋转产生写入射束点的光头，或两者都旋转来实现。优选的是采用在激光器和电子束记录器(LBR、EBR)中的旋转台来仅仅旋转盘。依据螺旋形轨道的旋转方向来选定旋转运动的旋转方向。

径向运动位于螺旋形的平面上并与螺旋以及其子螺旋垂直。径向运动可由盘或写入射束点或这两者来进行。为了满足该实施例的目的，径向运动仅仅通过写入射束点来进行而不通过盘。同时，为了简化下列的描述，将描述一个实施例，依据该实施例第一径向运动分量14由保持物镜的LBR或EBR的平移台来进行的，其中物镜将写入射束点聚焦到盘上，以及第二径向运动分量由声光偏转激光写入射束来进行。

再次参考图1，部分14中示出的第一径向运动分量由直线18表示，因而其对应了径向位移的线性增大。由第一径向运动分量导致的径向位移的线性增大具有第一斜率，该斜率的值由2π角的径向位移值除以2π得到。假定斜率等于每转中的一个子轨间距，则斜率可简写为1stp/2π。

可从相应的轨道20的形状看出，图1曲线图的部分16中示出的第二径向运动分量更为复杂。轨道20具有1次每转或1/(2π)的周期的周期性锯齿形的大体外观。锯齿形轨道的每个周期都被分成两个部分，由参考记号20.1和20.2示出。

第一部分20.1横跨了将近2π的角间隔，与此同时的第二部分20.2仅仅覆盖了剩余的角间隔来完成一个完整的2π周期。应注意到，在本附图和下列的附图中由第二部分20.2覆盖的角间隔被特别地放大了。事实上，由第二部分20.2覆盖的角对应于大约1个信道位长度。轨道20的第一部分20.1代表的是具有第二斜率的写入射束点的线性径向位移，其中假定第二斜率的值是3stp/2π。

轨道20的第二部分20.2指向与第一部分20.1和第一径向运动分量18的径向方向相反的径向方向。因此，第三斜率的记号将与第一和第二斜率的记号相反。同时，表示该部分特性的第三斜率的量也大于第一和第二斜率的总和的量。然而，第二部分20.2中进行的跳越将通过在第二径向运动分量的下一个周期开始前跨越的径向距离来得到最佳的描述。在本实施例中跨越的径向距离是3stp。为了确保子轨的精确延续，在部分20.2期间的跳越应跳过一定的径向距离，该距离可精确地补偿在部分20.1期间由分量20供给的径向运动的径向距离。

两个径向运动分量18和20在写入母盘或光盘的过程中被叠加。

图2示出了由图1示出的第一和第二径向运动分量18和20的叠加导致的盘上写入射束点径向位移的曲线图。此外，该曲线图不同于图1的地方在于，其示出了在大量被折叠(folded into)到2π的角间隔内的旋转运动的完整旋转上的径向位移，并且出于示意的目的被复制到在2π和4π之间的角间隔内。这样，正如下文将要阐述的，可以使元螺旋数据模式的单独的子轨延长直观化。然而，应当注意到，为了跟踪写入射束点的移动，只考虑位于0至2π之间的角间隔。

在图2的曲线图中，有许多虚线和实线。虚线，例如虚线22和24表示写入射束点被转换成不在母盘或光盘上产生数据标记的低强度。这样，生成的元螺旋模式包括1个形成防护带的螺旋形子轨。

实线的轨道，例如轨道26和28，代表在数据标记被写入子轨期间写入射束点的径向运动部分。正如图2所看到的，在图1所示的两种径向运动分量的叠加的帮助下写入的元螺旋由4个平行子螺旋组成，其中一个形成防护带。第一和第二径向运动分量的叠加的合成斜率是4stp/2π。两个实线之间的径向距离对应于一个子轨间距或1stp。两个虚线之间的径向距离对应于元螺旋的轨道间距。

在图1和图2所示的实施例中，写入射束的跳越发生在旋转运动的固定起始点，也就是，零度角上。这对相邻子轨的数据标记必须以精确的二维数据标记模式排列的情况是很有帮助的，该数据标记模式将由多个读取射束来进行读取。对于图1和图2的元螺旋来说，至少需要3个读取光束。应注意到，子轨的数目将根据给定的需求和可能性进行选定。到目前为止实现了具有8个子轨之多的元螺旋。

在多个轨道后，逐步调整角速度来补偿增大的半径是很有利的。这在附图中没有示出。这种调整使得可以维持几乎恒定的信道位时间以及写入速度。这种方法就是之前描述过的QCLV模式。如果可能，在“写入”空的防护带期间调整角速度也是很有利的。

图3示出了与图2类似的曲线图，表示本发明的方法和装置的一个可选的实施例。此外，径向位移表示为盘上写入射束点的角位置的函数。角位置改变的连贯的完整周期将再次折叠到0至2π之间的间隔中。然而，与图2相比，只显示了0至2π之间的相应的角部分。依据图3，将制得以具有4个子轨32、34、36和38的螺旋形式的元轨道30。子轨38形成防护带(虚线)，3个子轨(实线)32、34和36包含数据标记。1stp的距离由在曲线图右边的竖线40来示出。还示出了第二竖线42，其指示的是在元轨道30的相邻旋转中相同子轨之间的轨道间距(1TP)。

在图3的实施例中，第一径向运动分量以1stp/2π的斜率进行，以及第二径向运动分量在其第一阶段期间以3stp/2π的斜率进行。与图1和2的实施例中在每一次旋转中一次跳越3个子轨不同，写入射束点在曲线图横坐标示出的角位置A、B和C上每一次旋转跳越3次，仅跳越1个子轨间距。角位置A、B和C位于2π/3、4π/3和2π上，再次忽略跳越所需的非常细小的角间隔。在1个周期中第二径向运动分量的第一部分的最大射束偏转度是1stp。这种方法的结果是将要写入到盘上的数据流不得不被分为更小的组，以及将需要跳越盘的稍微较大的片断来持续数据流。不过，其保留了盘总体区域的可忽略片断。

本实施例的另一个结果是写入数据子轨和防护带子轨的循环时间从每一次旋转改变一次减少到每次旋转改变数次。这使得难以利用写入防护带的时间间隔来调整角速度。因此，在那样的情况中，在相对大数量的子轨后增加特定的空轨道以调整角速度的情况是很有吸引力的。

图4用与图1类似的曲线图示出了第一和第二径向运动分量，分别表示本发明的方法和装置的可选的实施例。此外，在曲线图的上部44中示出的第一径向运动分量由轨道48表示，在下部50中示出的第二运动分量由轨道50表示。下面的描述将集中于其与图1的实施例的区别之处。与图1的实施例相比，在第一间隔期间，由写入射束的声光偏转进行的第二径向运动分量指向与第一径向运动分量相比相反的径向方向，这在图中由轨道部分50.1的负斜率示出。第二间隔50.2，也就是，径向跳越指向与第一径向运动分量相同的方向。

在如图1的实施例所示第一径向运动分量48的斜率是1stp/2π的同时，第二径向运动分量50的斜率是2stp/2π。以1/2π的频率进行跳越。在这个实施例中，合成的径向运动与图1的径向运动相比被反转。假定图1实施例的螺旋形元轨道是从盘的内圈朝外圈写入的，则本发明的螺旋形元轨道则将从外至内地写入。

图5在与图2类似的曲线图中分别示出了本发明的方法和装置的另外实施例。此外，径向位移示出为盘上写入射束点的角位置的函数。径向射束位移总量由以线性平台平移形式的第一径向运动分量和以盘上写入射束点的周期性声光锯齿形偏转形式的第二径向运动分量叠加而成。

依据图5，将制得具有4个子轨54至60的螺旋形式的元轨道52。正如图3的实施例中的，在图的横坐标中指出的角位置A、B和C上写入射束点在一次旋转中跳越三次，跳过1个子轨间距。此外，角位置A、B和C还是位于2π/3、4π/3和2π上。

与之前的实施例相比，在本实施例中通过使用跳越比1stp的较小第一径向距离更大的第二径向距离的特定偏转器来形成防护带，其中1stp的第一径向距离用于元螺旋中相邻数据轨道之间。本实施例中，在第二径向运动分量的第二间隔过程中跨越的较大的第二径向距离例如为5/3stp.这个防护带跳越间隔例如在图5中由参考标记62示出，指向在跳越位置A的轨道部分。A子轨跳跃间隔例如由参考标记64示出，为一个参考标记62的防护带跳跃后的光盘完整转动。

在防护带之间的径向距离形成了元螺旋的轨道间距，在此例中是14/3stp。元螺旋中的两个数据轨道之间的径向距离是1个子轨间距或1stp。

注意到，第二径向运动分量的周期可以在不影响第一径向运动分量的情况下长于2π。在本实施例中，由写入射束的声光偏转进行的第二径向运动分量的周期是4/3×2π。写入射束在4/3×2π的旋转运动后将回到同一子轨上。线性第一径向运动分量独立地由平移平台完成。

图6示出了本发明的盘的一个实施例的示意性草图，其中该盘是通过本发明的方法制得的。为了容易描述，将盘放入用于指示角位置的坐标系66中。

盘64具有元轨道68，该元轨道68采用具有4个螺旋形子轨70、72、74和76的螺旋形状。由虚的螺旋线指出的子轨76形成防护带。当然，元轨道68是被放大了的并且没有按比例制图。除了子轨量级的防护带的位置，盘64的盘格式还对应于按照图5的文中描述过的发明方法的实施例制得的盘格式。

在盘64的外圈上，示出了3个角位置A、B和C。在这些角位置上，元轨道分别具有中断78、80和82，这些由代表子轨的轨道70至76的中断示出。中断78、80和82同样为了示出的目的而被放大化。如之前的实施例文中描述过的，在盘64或其母盘的制作过程中盘上写入射束点的跳越将导致这些中断。

图7示出了在图6指出的角位置A盘64的元轨道部分的示意性图示。同样示出了子轨70至76和中断78。在图7中，用开圆表示数据标记，例如参考记号84。同时示出的还有由相邻的六角形单元构成的蜂巢格子。位置86上示出了六角形单元的一个例子。其包含数据标记84。位置88上示出了另一个六角形单元。其没有包含数据标记。

元轨道68在图7示出的部分的左边和右边被延伸。如果存在数据标记，则其将排列在各个六角形单元的中心。合成的二维数据标记格式展现了非常高密度的数据标记。

如图7所示，由于由写入射束的径向跳越导致的中断78，使得在角位置A上没有一个子轨中具有数据标记。在子轨70和74中，1个六角形单元是空的，在子轨72中有两个相邻六角形单元是空的。

图8示出了本发明母盘制作机器的实施例的简化框图。母盘制作机器具有连接到旋转台92的盘支座90。与盘支座具有一定距离的位置上具有写入单元94、其与平移台96相连接。控制单元连接旋转台、平移台和写入单元。

旋转台产生盘支座90的旋转运动。写入单元94产生具有依据将要写入到位于盘支座90上的盘的数据标记序列的调制强度的写入射束。写入射束在位于盘支座90的盘上聚焦成写入射束点。写入单元94还包括声光偏转台(未示出)。由平移台96产生的写入单元94的持续的径向平移运动应是近乎线性的，正如简单的单一轨道螺旋的情况。虽然未必希望接受，但还是可以接受与旋转单元92的角位置相耦合的平移平台位置的系统周期性偏转。由声光偏转台产生的径向跳越必须是可以重现的。

为了得到想要的高密度的数据标记，由写入单元94产生的写入射束是UV激光束。在母盘制作机器中，将一起使用液体浸没法和UV激光束来制作母盘，以进一步增大数据的密度。对于母盘制作机器来说，电子束可以是UV激光束的另一个可替换选择。

控制单元98控制平移台96和旋转台92的操作，以产生盘和盘上的写入射束点相对于彼此的旋转运动和径向运动的叠加，这种叠加在图1-7的实施例中以及上面的其他实施例中已描述过。

应当注意到，本发明特别适于在光盘或母盘上产生高密度的数据模式，但也不限于此。还可使用其他波长的写入射束，获得较低的密度。同时，数据标记和子螺旋之间的间隔可以选得比上述的更大。此外，本发明还可用于产生传统的用于连续读取的一维数据模式。

Claims (26)

1.一种用于在光盘或母盘(64)上写入数据标记(84)的装置，包括

—盘保持单元(90)，

—写入单元(94)，适于产生具有调制强度的写入射束并在由盘保持单元(90)保持的盘上聚焦写入射束点；

—旋转单元(92)，适于产生盘(90)和写入射束点相对于彼此的旋转运动；

—平移单元(96)，适于产生盘保持单元(90)和写入射束点相对于彼此的径向运动(18、20；48、50)，以及

—控制单元(98)，适于产生和提供控制信号以驱动写入单元(94)、旋转单元(92)和平移单元(96)的操作，使得沿着元轨道(30、52、68)写入数据标记，该元轨道由多个共平面平行子轨(32-38、54-60、70-76)形成，

其中控制单元(98)适于控制平移单元(96)和旋转单元(92)的操作，产生盘和盘上的写入射束点相对于彼此的旋转运动和径向运动的叠加，

其中径向运动包括第一径向方向的运动分量以及在与第一径向方向相反的第二径向方向上的周期性重复的跳越，

其中径向运动是下列的叠加：

a)第一径向运动分量(18、48)，通过该分量使得作为角位置函数的盘上写入射束点的径向位置相对于旋转运动稳定地以第一斜率改变，以及

b)周期性的第二径向运动分量(20、50)，其中该分量的一个周期，其图示作为所述角位置的函数，被分为

aa)第一间隔(20.1、50.1)，在该间隔中盘上写入射束点的径向位置以第二斜率在第一径向运动分量的径向方向上或与其相反的径向方向上发生改变，以及

bb)相邻的第二间隔(20.2、50.2)，在该间隔中盘上写入射束点的径向位置

—在与第一间隔(20.1、50.1)期间的第一(18、48)与第二径向运动分量叠加的方向相反的径向方向上，

—以具有较第一和第二斜率之和的量更大的第三斜率发生改变。

2.权利要求1的装置，其中该控制单元(98)适于周期性驱动旋转单元(92)以调整旋转运动的角速度，从而保持数据标记的信道位时间相对于改变盘上写入射束点的径向位置是恒定或近乎恒定的。

3.权利要求2的装置，其中该控制单元(98)适于在驱动写入单元(94)以产生防护带片断(22、38、76)的同时，驱动旋转单元(92)以调整角速度，其中防护带片断包括至少一个第二径向运动分量(20、50)的完整周期且没有数据标记。

4.权利要求1的装置，其中该控制单元(98)适于控制第二径向运动分量(20.1、50.1)的第一间隔的第二斜率的量，以维持旋转运动的每一个完整旋转中至少一个子螺旋间距的预定值。

5.权利要求1的装置，其中该平移单元(96)包括声光射束偏转单元，其连接至写入单元(94)以及控制单元(98)，并适于偏转写入射束，从而在第一和第二径向方向上移动盘上写入射束点，以及

其中该控制单元(98)适于驱动声光射束偏转单元，从而通过写入射束的声光偏转实现第二径向运动分量(20、50)。

6.权利要求5的装置，其中该控制单元(98)适于控制声光偏转单元以在第二径向运动分量的第二间隔期间平移盘上的写入射束点越过预定的径向距离，所述径向距离是在到接下来将要被写入的相邻子轨的瞬间径向距离和一个元轨道间距(42)减去或加上一个子轨间距(40)的总数之间的范围中。

7.权利要求1的装置，其中该控制单元(98)适于提供控制信号至声光偏转单元，以按照频率进行跳越(20.2、50.2、62、64)，其中该频率具有从1到由包含在元轨道中的子轨数目减去或加上1确定的总数之间的频率值范围，可通过计算一次完整的旋转运动得出。

8.权利要求1的装置，其中该控制单元(98)适于提供指示声光偏转的控制信号以在至少两个距离值之间周期性改变在第二径向运动分量(62、64)的第二间隔期间跨越的径向距离。

9.权利要求1的装置，其中该控制单元(98)适于驱动旋转单元以产生旋转运动，该旋转运动包括

—具有第一旋转方向的持续的第一旋转运动分量，以及

—具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向的周期性重复的跳越，

以及其中该控制单元还适于驱动旋转单元和平移单元以同时产生旋转运动中的跳越和径向运动中的跳越。

10.权利要求1的装置，其中该旋转单元(92)被集成入盘保持单元(90)中，使得通过相对写入单元(94)旋转盘来实现旋转运动。

11.一种用于在光盘(64)或母盘(64)上写入数据标记(84)的方法，其中数据标记沿着由多个共平面平行子轨(32-38、54-60、70-76)形成的至少一个元轨道(30、52、68)排列，

包括将盘和盘上的写入射束点相对于彼此的旋转运动和径向运动叠加的步骤，

其中径向运动包括第一径向方向上的运动分量以及在与第一径向方向相反的第二径向方向上的周期性重复的跳越，以及其中径向运动是下列的叠加：

a)第一径向运动分量(18、48)，通过该分量使得作为角位置函数的写入射束点的径向位置相对于旋转运动稳定地以第一斜率改变，以及

b)周期性的第二径向运动分量(20、50)，其中该分量的一个周期，其图示作为所述角位置的函数，被分为

aa)第一间隔(20.1、50.1)，在该间隔中写入射束点的径向位置可以第二斜率在第一径向运动分量的径向方向上或与其相反的径向方向上发生改变，以及

bb)相邻的第二间隔(20.2、50.2)，在该间隔中写入射束点的径向位置在与第一间隔(20.1、50.1)期间的第一(18、48)与第二径向运动分量叠加的方向相反的径向方向上，并且以具有较第一和第二斜率之和的量更大的第三斜率发生改变。

12.权利要求11的方法，其中元轨道表现为具有平行共平面圆环形的子轨的圆环的形式。

13.权利要求11的方法，其中元轨道(30、52、68)表现为具有平行共平面螺旋形的子轨(32-38、54-60、70-76)的螺旋形式。

14.权利要求11的方法，其中周期性调整旋转运动的角速度，从而保持数据标记(84)的信道位时间相对于改变盘上写入射束点的径向位置是恒定或近乎恒定的。

15.权利要求11的方法，包括步骤：通过在持续旋转运动和径向运动的同时在第二径向运动分量(20、50)的一个完整周期中不写入数据标记来制得盘(64)上的防护带片断(38、60、76)。

16.权利要求14和15的方法，其中当在盘上制得防护带(22)或防护带片断(38、60、76)的同时调整旋转运动的角速度。

17.权利要求11的方法，其中当进行跳到元轨道(52)中具有数据标记的不同子轨(60)上的跳越(64)时，控制在第二径向运动分量的第二间隔(60、62)期间跨越的径向距离使之具有较小的第一距离值，并当进行形成防护带和防护带片断的跳越(62)时控制径向距离使之具有较大的第二距离值。

18.权利要求11的方法，其中第一径向运动分量(18、48)的第一斜率的值等于旋转运动的每一次完整旋转中的1个子螺旋间距(40)。

19.权利要求11的方法，其中在第二径向运动分量(20、50)的第二间隔(20.2、50.2)期间跨越的径向距离的范围，在盘上的写入射束点和接下去将写入的相邻子轨之间的当前径向距离(40)与由一个元轨道间距(42)减去或加上一个子轨间距(40)的结果确定的径向距离之间。

20.权利要求11的方法，其中跳越的频率在1个跳越和由元轨道(30、52、68)中的子轨(32-38、54-60、70-76)的数目减去或加上1的总数确定的多个跳越之间，其可通过计算旋转运动的一次完整旋转得到。

21.权利要求11的方法，其中通过偏转形成写入射束点的激光束来实施第二径向运动分量(20、50)。

22.权利要求11的方法，其中旋转运动包括

—具有第一旋转方向的稳定的旋转运动分量，以及

—具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向的周期性重复的跳越，

其中旋转跳越与径向运动中的跳越同时进行。

23.权利要求22的方法，其中旋转运动是稳定的第一旋转运动分量和锯齿形第二旋转运动分量的叠加，通过该第一旋转运动分量作为时间函数的写入射束点角位置以第一角速度分量改变，以及

其中，在径向运动的第一间隔期间，锯齿形的第二旋转运动分量以第二角速度分量被定向到第一旋转方向中，以及，在径向运动的第二间隔期间，锯齿形的第二旋转运动分量以比第一和第二角速度分量之和更大的第三角速度分量被定向到第二旋转方向中。

24.一种具有沿着元轨道排列的数据标记(84)的光盘或母盘(64)，该元轨道由多个共平面平行的子轨(70-76)形成，其中数据标记(84)通常沿着各个子轨(70-74)，以沿着各个子轨(70-74)测量的相邻数据标记之间的至少1个规则的第一距离(88)排列，以及其中每个子轨中的数据标记(84)的序列以在盘的每一次完整旋转中至少一次的中断(78、80、82)的频率被周期性地中断，这种中断是由两个相邻的数据标记之间的比该各个规则的第一距离更大的第二距离形成的。

25.权利要求24的盘，其中相邻子轨的数据标记排列在二维蜂巢式的格子(68)中。

26.权利要求24的盘，其中元轨道是圆环形或螺旋形(68)的，这些圆环和螺旋分别是由采用共平面平行的环或螺旋形式的多个子轨(70-76)形成。

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