CN1305036C - 光盘设备和在光盘上记录数据的方法 - Google Patents

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Abstract

设置在光盘上的记录区域的物理地址被表示成第一种格式即时间轴数据和第二种格式即二进制数据。物理地址数值从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分逐渐地增大,同时在整个记录区域中,第一种格式和第二种格式保持一一对应。从而,无论目前光头位于光盘上的什么位置,光头到达目标记录区域的所需距离能够被容易地计算。这样光头能够快速地对目标记录区域进行存取。

Description

光盘设备和在光盘上记录数据的方法
技术领域
本发明涉及一种在光盘上记录数据的方法,并涉及一种使用该记录方法所用的光盘作为记录介质的光盘设备。
背景技术
光盘,通常称作“致密数据存储盘”,被越来越多地使用。每一个光盘包括一个直径大约为120mm和厚度大约为1.2mm的树脂基底。该基底有具有记录区域的信号记录面,其中记录着数字数据。这些数字数据已经进行了通过使用CIRCs(交叉交织里德-所罗门码)执行的误差校正或EFM(8到14调制法)。
光盘(下文中称作“CDs”)首先被研制用作记录数字音频数据的媒体。由于它们通常被越来越多地使用,现在它们被应用到各种用途。
特别在最近一些年来,被称作“CD-ROM”(只读存储器)的仅仅用于再现的光盘得到更普遍地使用。这是因为现在在很多家庭中个人计算机被用作信息处理设备,并且CD-ROMs被用作为记录由个人计算机处理的信息的媒体。
能够记录被记录到仅再现光盘例如CD-ROMs上的数据的其它类型的光盘,已经被开发和投入实际使用。它们是称作“CD-R(可记录)”的可记录光盘和被称作“CD-RWs”的可重写光盘。
下文中,CDs(致密盘)和其它源自CDs的光盘通常称作“CD-族”。其中可以记录数据的每一个CD族的记录区域具有各自的物理地址。这种物理地址指示着记录区域的位置。为了把数据记录到目标记录区域或从此处再现数据,光学设备的光头根据记录区域的物理地址访问目标记录区域。
光头对目标记录区域的访问是通过与光学设备一体形成的控制器控制的。控制器根据目标区域的物理地址计算光头应该移动到目标区域的距离。光头在CD族的径向移动控制器已经计算出的距离。从而光头能够访问CD族的目标记录区域。
任何CD族的每一个记录区域的物理地址被写在子码的Q信道中,该子码被包括在被记录在记录区域的数据中。在用于记录计算机数据等等目的的CD-ROM开发中,每一记录区域的物理地址不仅被写在子码的Q信道中,而且被写在用户数据的开始部分中,称为“块标题”。在数据能被记录在其上的CD-R或CD-RW中,每一记录区域的物理地址不仅被写在子码的Q信道和块标题中,而且被写在基底的表面上压成的摆动凹槽中。
在现有格式的CD族中,每一记录区域的物理地址被写成MSF(分钟:秒:帧)。这是因为为了记录数字音频数据,CDs被开发,如果记录区域的物理地址是时间轴数据,数字音频数据是最易处理的。
因此,在现有格式的CD族中,对于程序区域即光盘的最里面用户数据区域的开始位置的MSF格式物理地址被设置在最小值“00(分钟)00(秒)00(帧)”。临近程序区域的记录区域的MSF格式物理地址具有设置成一个较大值的MSF格式物理地址。位于距程序区域的开始位置更远的每一个记录区域,具有更大的MSF格式物理地址数值。
TOC(目录表)被写在用来记录不同于用户数据的数据、被设置在每一CD族的中心部分的只读区域中。设置在光盘的中心部分的这些区域的程序,紧靠着上面提到的程序区域的最里面的这些区域,具有MSF格式的最大值“99(分钟)59(秒)74(帧)”。在光盘的中心部分,位于距光盘中心更远的每一个区域,具有更大的MSF格式物理地址数值。在程序区域的开始位置,物理地址数值从最大变化到最小,反之亦然。
由于物理地址按上述设置,用户数据的开始部分的物理地址由时间轴数据“00(分钟):00(秒):00(帧)”表示。在用户数据是例如音频数据的情况下,这种物理地址的设置方案是非常有用的。
然而,如果物理地址按上面所示设置,在程序区域的开始位置,物理地址的数值从最大变化到最小,反之亦然。为了把光头从任何程序区域移动到光盘的中心部分,从而到达任何光盘上的目标位置,需要复杂的计算来找出光头根据记录区域的物理地址必须移动的距离,反之亦然。因此,将花费大量时间来计算距离。
一种双密度CD格式现在已开发出来,它与现有CD格式兼容,并且能够增加存储容量,差不多是现有CD格式的两倍。在双密度CD格式中,建议把一个更高时间单位,即小时,增加到MSF格式物理地址中,从而提供一个HMSF(小时:分钟:秒:帧)格式。然而,如果在双密度CD格式中那样设置,需要更复杂的计算,来得到从任何程序区域移动到光盘的中心部分光头应该移动的距离,从而到达任何在光盘上的目标位置,反之亦然。这可能极大地增加了光头需要访问目标记录区域的时间。
发明内容
本发明是在考虑到上述情况而作出的。本发明的一个目的是提供一种在光盘上记录数据的方法,其中能容易地计算移动到任何目标记录区域光头应该移动的距离,从而实现对目标记录区域的快速访问。本发明的另一目的是提供一种使用这种光盘作为记录价质的光盘设备。
根据本发明的第一个方面,提供了一种在光盘上记录数据的方法,所述光盘具有:包括用于记录用户数据的程序区域和辅助记录区域的记录区域,所述辅助记录区域用于记录不同于用户数据的数据;以及设置在所述记录区域的螺旋轨迹,所述螺旋轨迹以一个预定频率摆动并定义摆动信息,所述方法包括:所述摆动信息表示光盘上的物理地址,该物理地址的数值从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分、越过光盘的整个半径范围逐渐地增大;将所述摆动信息表示的物理地址记录成二进制格式;和将光盘上的物理地址包括在沿着光盘的轨迹从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分记录的数据中,并将该物理地址记录成一一相应于以二进制格式记录的物理地址的时间轴数据格式,其数值从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分逐渐增大。
根据本发明的第二方面,提供了一种光盘设备,包括:马达,用于旋转具有记录表面和一个设置在记录表面上的螺旋轨迹的光盘,该记录表面包括用于记录用户数据的程序区域和用于记录不同于用户数据的数据的辅助记录区域,所述螺旋轨迹以一个预定频率摆动,并定义摆动信息;光头,用于向由马达旋转的光盘施加一个聚焦过的光束,并且检测从光盘反射的光束;用于控制光头的控制器,从而把用户数据和子码记录在包括程序区域和辅助记录区域的记录表面上,使得包括在每一个子码中的地址数据从光盘的最里面部分向着光盘的最外面部分越过光盘的整个半径区域逐渐地增大;其中,所述摆动信息表示二进制格式的地址数据,并且该地址数据具有从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分越过记录区域的整个半径范围逐渐增大的值;和被包括在子码中的地址数据是时间轴数据,与以二进制格式记录的地址数据一一对应,其越过记录区域的整个半径范围,从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分增加。
根据本发明上述光盘设备还包括:存取机构,用于使得所述光头存取光盘上的任何位置,所述控制器用于确定由马达旋转的光盘是第一种光盘还是记录密度低于第一种光盘的第二种光盘,并控制所述存取机构,以便在由马达旋转的光盘是第一种光盘时以第一种记录方法,而在由马达旋转的光盘是第二种光盘时以第二种记录方法,把物理地址和用户数据一起记录在光盘上。
附图说明
图1是根据本发明的CD-R的剖面图;
图2A说明了根据本发明的单密度CD-R上的记录区域的布局;
图2B显示了根据本发明的双密度CD-R上的记录区域的布局;
图3是一个描述CD-R的基底部分的放大透视图。
图4是说明被记录在CD-R上的帧的配置图;
图5是显示被记录在CD-R上的数据块的配置图;
图6是描述用户数据配置的图;
图7是显示子码的数据配置的图;
图8是说明被写在单密度CD-R上的摆动信息的帧的配置的图;
图9是说明被写在双密度CD-R上的摆动信息的帧的配置的图;
图10A-10E是说明被包括在记录在单密度CD-R的摆动信息中的帧同步信号SYNC的模式的时间图,图10A显示摆动信息,图10B描述接着信道位“0”的信道位的模式,图10C显示了相应于图10B的信道位模式的两相信号,图10D描述接着信道位“1”的信道位的模式,图10E描述了相应于图10D的信道位模式的两相信号;
图11A到11E是说明被包括在记录在双密度CD-R的摆动信息中的帧同步信号SYNC的模式的时间图,图11A显示摆动信息,图11B描述接着信道位“0”的信道位的模式,图11C显示了相应于图11B的信道位模式的两相信号,图11D描述接着信道位“1”的信道位的模式,图11E描述了相应于图11D的信道位模式的两相信号;
图12A和12B是解释对单密度CD-R设置的物理地址的图,图12A显示设置在单密度CD-R上的记录区域。图12B描述了设置在图12A中显示的各种位置的物理地址;
图13A和13B是解释对双密度CD-R设置的物理地址的图,图13A显示设置在双密度CD-R上的记录区域。图13B描述了设置在图13A中显示的各种位置的物理地址;
图14是根据本发明的光盘设备的方框图;
图15是设置在光盘设备上的数据处理部件的方框图;和
图16是说明控制部件如何控制在光盘设备中的格式电路的功能方块图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。
本发明的第一个实施例是CD-R,即一种可记录光盘。尽管如此,本发明不限于CD-R。本发明能够应用到任何一类CD格式的光盘中,包括CD-RW(即可重写光盘),CD-ROM(即只读光盘)等等。
本发明的第一个实施例的CD-R,是一双密度CD格式,并且能够记录是现有单密度CD格式的CD-R两倍的数据。(下文中,双密度CD格式的CD-R被称为“双密度CD-R”,并且单密度CD格式的CD-R被称为“单密度CD-R”)。本发明不限于双密度CD-R,不仅如此。本发明也被应用到单密度CD-R和任何其它种类的光盘,例如比双密度CD-R能够存储更多数据的下一代CD-R。
根据本发明的双密度CD-R将对比于单密度CD-R来描述。在下面的描述中,当解释它们共同的特征时,双密度CD-R和单密度CD-R二者将被称为“CD-R”。
如图1所示,一个CD-R包括一个盘形基底1,一个记录层2,一个反射薄膜层3,和一个保护层4。基底1是由例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚碳酸酯(PC)等等的树脂构成的。基底1具有120mm的直径和1.2mm的厚度。由有机染料碱记录材料构成的记录层2设置在基底1上。层2通过旋涂构成。由例如全(Au)、银(Ag)等等构成的反射薄膜层3设置在记录层2上。由例如紫外线固化树脂等构成的保护层4设置在反射薄膜层3上。
由将写入的数据调制的记录激光束被施加到记录层2上。用激光束照射的记录层2的部分,影响与层2的这一部分接触的基底1的一部分。从而在基底1和层2的这些部分之间的分界面变形,在记录层2的表面上产生永久凹坑序列。这些凹坑序列相应于数据。为了从CD-R上再现数据,一再现激光束被施加到凹坑序列上。从凹坑反射的光线具有不同于从记录层2的任何其它部分反射光线的强度不同的强度。因此,通过检测从凹坑反射的光线,数据从CD-R中被读出。
图2A说明了根据本发明的单密度CD-R上的记录区域的布局。图2B显示了根据本发明的双密度CD-R上的记录区域的布局。如图2A和2B所示,任一个CD-R具有一个PCA(功率校准区域(Power Calibration Area))11,一个PMA(程序存储区域)12,一个读入区域13,一个程序区域14和读出区域15。区域11到15从CD-R的中心按照它们被提到的顺序被排列。程序区域14由显示在图2A和图2B中的一个部分(cession)组成。可选择地,程序区域14可以由两个或更多的部分(cession)组成。如果这样,将对每一个部分(cession)设置读入区域13和读出区域15。
PCA11是一个为了校准记录激光束的功率的区域。它由测试区域和记数区域组成。测试区域用来执行写数据试验。记数区域用来记录显示试验区域的使用状态的数据。PMA12是一个这种的区域。用来临时地为每一个逻辑轨迹存储表示被写数据模式、数据写入开始位置、数据写入结束位置等等的数据。仅仅当数据被记录在CD-R上的时候,PCA11和PMA12被使用。因此,在结束在读入区域13和读出区域15的写数据之后,光盘设备的光头不需要访问PCA11或PMA12。
读入区域13是用来读被写在程序区域14中的数据的一个区域。例如,表示目录表的数据被记录在读入区域13中。
程序区域14是用户数据能够被写入其中的区域。程序区域14最多有99个逻辑轨迹。
读出区域15是一个这样的区域。其中记录着关于光盘的各种数据项目。读出区域15是光盘的最外面区域。起到缓冲区的作用,该缓冲区防止光盘设备的光拾取器超出光盘的圆周。
在显示在图2A的单密度CD-R中,读入区域13是一个环形区域。具有分别离光盘中心46mm和50mm距离的内圆周和外圆周。(读入区域13是第一部分(cession)区域并且在下文中被称为“最里面读入区域”)。程序区域14是一个环形区域。具有分别离光盘中心50mm和116mm距离的内圆周和外圆周。读出区域15是一个环形区域。具有分别离光盘中心116mm和118mm距离的内圆周和外圆周。(读出区域15是最后部分(cession)区域并且在下文中被称为“最外面读入区域”)。PCA11和PMA12被设置在光盘的中心部分,在读入区域13的内侧。注意到PCA11具有距光盘中心44.7mm距离的内圆周。
在显示在图2B的双密度CD-R中,读入区域13是一个环形区域。具有分别离光盘中心45.2mm和48mm距离的内圆周和外圆周。程序区域14是一个环形区域。具有分别离光盘中心48mm和117mm距离的内圆周和外圆周。读出区域15是一个环形区域。具有分别离光盘中心117mm和118mm距离的内圆周和外圆周。PCA11和PMA12被设置在光盘的中心部分,在读入区域13的内侧。注意到PCA11具有距光盘中心44.38mm距离的内圆周。
具有这种记录区域的特定布置的双密度CD-R与显示在图2A中的单密度CD-R兼容。它能具有尽可能大的程序区域14。换句话说,图2B的双密度CD-R被设计成不仅增加了记录密度,而且扩展了程序数据区域14来记录更多用户数据,不损害与单密度CD-R的兼容性。
如图1和3所示,光盘的基底1具有在其表面上构成的摆动凹槽5。摆动凹槽5是引导槽并且例如是螺旋形。摆动凹槽5形成在基底1的从PCA11的内圆周向读出区域15的外圆周延伸的区域上。记录层2上位于摆动凹槽5的轮回部分的这些部分,定义了能在其中记录数据的记录轨迹。如图3中所示,摆动凹槽5的轮回被如此排列,以致其轨迹间距为TP。在单密度CD-R中,轨迹间距TP大约是1.6μm,而在双密度CD-R中,轨迹间距大约是1.1μm。具有比单密度CD-R较短的轨迹间距的双密度CD-R具有比单密度CD-R更高的记录密度。
双密度CD-R不仅具有短的轨迹间距TP,而且具有沿着记录轨迹的高的记录密度(即线性密度)。更具体地说,双密度CD-R具有最短的大约0.62μm的凹坑长度(3T),然而,单密度CD-R具有较短的大约0.83μm的凹坑长度(3T)。
其轨迹间距TP减少和线性密度增加的双密度CD-R具有大约为单密度CD-R两倍高的记录密度,和具有大约为单密度CD-R两倍大的记录容量。于是,双密度CD-R能记录大约1GB或更多的数据。
将被记录在CD-R上的数据的结构将在下面描述。被记录在CD-R上的用户数据已经进行了使用被称作CIRCs(交叉交织里德-所罗门码)的双回旋码的误差校正。这些数据被进一步进行被称作EFM(8到14调制法)的调制,然后被写在CR-R上。
在使用CIRCs的误差校正中,用户数据被转变成24字节(12字)单位的里德-所罗门码(C2码),并且4字节奇偶校验数据(Q奇偶校验)被附加到每一个里德-所罗门码中。用户数据的每一个单位和附加到它上的Q奇偶校验,总计28字节,进行交错。28位数据被转换成里德-所罗门码(C1码),并且4位奇偶校验数据(P奇偶校验)被附加到该里德-所罗门码中。结果,产生32字节的数据。
在使用CIRCs的误差校正过程中,4字节Q奇偶校验数据和4字节P奇偶校验数据被附加到每一个24字节用户数据项中,产生32位数据项。2字节帧同步信号和1字节子码被附加到32字节数据项的标题中,从而产生如图4所示的一个帧。这样被产生的帧是一个将被传输的数据单元。
子码指示8个信道P到W。它由8位(即一字节)组成。每一个代表一个信道。应该注意到,对98个帧的98个子码构成一类信息。如图5所示,98个帧构成一个数据块(数据段),即光盘设备进行一次存取的一个用户数据单元。
包括在一个数据块中的用户数据总计为2352字节(24字节×98)。如图6所示,用户数据在它的头部具有一个12字节块同步信号和一个4字节块标题。
包括在一个数据块中的子码总计是98个字节。如图7所示,这些98个字节的最初两个,即最初的两个子码,是两个1字节同步信号S0和S1。剩下的96个字节或是96个子码,被分配给信道P到W。这些信道中的信道P和Q是用来存取包括子码的数据块。剩下的信道R到W是用来记录附随用户数据的记录数据。
上面所描述的结构的数据将被写在CD-R上的记录轨迹中,记录轨迹沿着在记录层2的表面上形成的螺旋摆动凹槽5延伸。
摆动凹槽5轻微地摆动,画出正弦波。凹槽5的摆动定义CD-R上的物理地址和一些其他数据。于是,通过读取凹槽5的摆动,能够获得物理地址和其它数据。在下文中,物理地址和其它数据将被泛称为“摆动信息”。
如后面将详细描述的那样,摆动信息被记录在读入区域13中,并且包括除地址数据之外的特定信息。该特定信息包括记录激光束的功率。在CD-RW的情况下,该特定信息被扩展,于是包括了表示CD-RW功率的数据项和显示记录脉冲的数据项。
该特定信息包括所有与光盘有关的目标记录功率,参考速度,光盘应用码,光盘类型和光盘子类型。被记录的目标记录功率是激光束的功率级。该激光束是当光盘被以参考速度旋转时被施加到光盘上。光盘应用码指示光盘的用途。例如商业用途,特定用途(照片记录CD,卡拉OK CD等等),或家庭使用。光盘类型识别光盘是CD-R或者CD-RW,并且描述光盘的记录密度是单密度或双密度。光盘子类型指示旋转速度和CAL或CLV类型。
该特定信息还包括读入区域的开始地址和读出区域的开始地址。该信息还进一步包括厂商码,产品码和材料码。
厂商码表示光盘的制造商。产品码指示分配给光盘的产品类型(例如,型号,项目码等等)。材料码指定了记录层的原料。
摆动信息是附加信息,包括最低CLV(恒定线速度),最高CLV,功率倍增系数ρ,目标值γ,清除/记录功率比等等,其被用来控制主轴马达和激光束的功率。更准确地,附加信息包括用于记录的激光束在最低记录速度的目标功率,用于记录的激光束在最高记录速度的目标功率,用于最低记录速度的功率倍增系数ρ,用于最高记录速度的功率倍增系数ρ,用于最低记录速度的清除/记录功率比,用于最高记录速度的清除/记录功率比,等等。这些附加信息项被用来控制主轴马达和激光束的功率。
摆动信息以频率调制信号的形式被记录,当CD-R以预定速度旋转时,频率调制信号显示例如22.05KMz的中心频率。摆动信息的一个帧相应于被写在任何记录轨迹中的数据(即记录数据)的一个帧。记录数据被写在与相应的摆动信息帧同步的轨迹中。记录区域的物理地址根据预定的线速度被定义。
图8显示了被记录在单密度CD-R上的摆动信息的帧结构。被记录在单密度CD-R上的摆动信息的每一个帧由42位组成。这些42位中的最初的4位构成了帧同步信号SYNC。接着的24位构成了帧的物理地址,其是所述的MSF(分钟:秒:帧)格式的时间轴数据。更具体地说,时间的三种单位,即分钟,秒和帧,每一个被2个二一十进制编码(BCD)(8位)所定义。摆动信号帧的最后14位构成CRC(循环冗余校验码)。
图9说明了记录在双密度CD-R上的摆动信息的帧结构。象记录在单密度CD-R上的摆动信息的每一帧一样,记录在双密度CD-R上的摆动信息的每一帧由42位组成。这些42位的最初4位构成帧同步信号SYNC。接着的3位被分配给分辨器。紧跟着分辨器的接下来的21位构成了帧的物理地址,其是所述的十六进制格式的时间轴数据。摆动信息帧的最后14位构成CRC。
如上所指明的,无论CD-R是单密度光盘或双密度光盘,记录区域的物理地址以摆动信息的形式被写在CD-R上。因此,甚至在数据被写在CD-R上之前,通过读取摆动信息,能够获得物理地址。在单密度CD-R的情况下,物理地址是所述的MSF格式的时间轴数据项。在双密度CD-R情况下,物理地址是所述的十六进制格式。
包括在被记录在单密度CD-R上的摆动信息中的帧同步信号SYNC具有一个模式,并且包括在被记录在双密度CD-R上的摆动信息中的帧同步信号SYNC具有另一个模式。
记录在单密度CD-R上的摆动信息中包括的帧同步信号SYNC的模式的例子,将参考图10A到10E描述。
图10A中显示的摆动信息进行两相标记调制,获得图10B中说明的信道位模式或者图10D中显示的信道位模式。更恰当地,如果紧靠着包括在摆动信息中的同步信号SYNC之前的位是“0”,信号SYNC具有如显示在图10B中的“11101000”的信道位模式。在这种情况下,依靠两相标记调制从信号SYNC中产生的两相信号具有图10C中说明的波形。另一个方面,如果紧靠着信号SYNC之前的位是“1”,信号SYNC具有如显示在图10D中的“00010111”的信道位模式。在这种情况下,依靠两相标记调制从信号SYNC中产生的两相信号具有图10E中说明的波形。即,被记录在单密度CD-R中的摆动信息中包括的帧同步信号SYNC具有一个模式,即由两个相反极性的3T波形和连接3T波形的1T波形组成。
记录在双密度CD-R上的摆动信息中包括的帧同步信号SYNC的模式的例子,将参考图11A到11E描述。
图11A中显示的摆动信息进行两相标记调制,获得图11B中说明的信道位模式或者图11D中显示的信道位模式。更恰当地,如果紧靠着包括在摆动信息中的同步信号SYNC之前的位是“0”,信号SYNC具有如显示在图11B中的“11100010”的信道位模式。如果在这种情况下,依靠两相标记调制从信号SYNC中产生的两相信号具有图11C中说明的波形。另一个方面,如果紧靠着信号SYNC之前的位是“1”,信号SYNC具有如显示在图11D中的“00011101”的信道位模式。假如这样的话,依靠两相标记调制从信号SYNC中产生的两相信号具有图11E中说明的波形。即,被记录在双密度CD-R中的摆动信息中包括的帧同步信号SYNC具有一个模式,即由连续的相反极性的3T波形组成。
于是,被记录在单密度CD-R中的摆动信息中的同步信号SYNC与被记录在双密度CD-R中的摆动信息中的同步信号SYNC,在模式方面彼此是不同的。因此,仅仅通过检测摆动信息和从摆动信息中读取同步信号SYNC,能够确定在光盘设备上旋转的是单密度CD-R还是双密度CD-R。
设置在CD-R上的记录区域的物理地址不仅以上面所述的摆动信息的形式记录,而且被包括在被写在CD-R的数据中。更具体地说,物理地址由被包括在数据块中的Q-信道子码(下文中称为“子码Q”)和块标题表示。一旦数据块被写在CD-R上,通过读取子码Q或者块标题,能够获得光盘上其中数据被记录的位置的物理地址。
在单密度CD-R中,由子码Q和块标题表示的任何记录区域的物理地址,是以MSF格式描述的时间轴数据。即,在单密度CD-R上记录的任何物理地址是MSF格式的时间轴数据项,无论是否它是由摆动信息,子码Q或者块标题表示。包括在相同数据块中的子码Q和块标题代表相同的物理地址。数据块被写在单密度CD-R上的由摆动信息表示的物理地址所指示的部分上。即,分别由摆动信息,子码Q和块标题表示的三种物理地址,所有它们彼此相一致。
在双密度CD-R中,由子码Q表示的任何记录区域的物理地址,是以HMSF(小时;分钟:秒:帧)格式描述的时间轴数据,并且由块标题表示的被记录的任何物理地址被以十六进制格式表示。即,在单密度CD-R中,由摆动信息表示的物理地址和由块标题表示的物理地址用十六进制格式指示。相反地,由子码Q表示的物理地址以HMSF格式的时间轴数据格式表示。换句话说,一种更高的时间单位,即小时(H)被附加到表示单密度CD-R上的物理地址的MSF格式中,允许双密度CD-R记录差不多是单密度CD-R两倍的数据。
如上所述,双密度CD-R上的物理地址被写成HMSF和二进制格式。HMSF和二进制格式是一一对应的。因此,一个HMSF格式物理地址“0(小时):00(分钟):00(秒)00(帧)”对应于二进制格式物理地址“0000h”。尽管它们在格式上不同,一个数据块中包括的子码Q和块标题表示相同的物理地址。数据块被写在光盘上的由摆动信息表示的物理地址所指示的部分上。分别由摆动信息和块标题表示的物理地址实质上相同。
上面所述的任何物理地址指示CD-R上的物理位置。为了把数据记录到CD-R上或者从其上再现数据,光盘设备的控制部件从物理地址计算光头必须在CD-R的半径方向上移动的距离。设置在光盘设备上的存取机构把光头在CD-R的半径方向上移动已计算的距离。从而光头对CD-R上的目标位置进行存取。在目标位置,光头把数据记录在CD-R上或者从CD-R上再现数据。光盘设备将在后面详细描述。
设置在单密度CD-R上的记录区域的物理地址,如图12A和12B所示。用于记录用户数据的程序数据区域14的头部的物理地址t4被设置成最小值“00(分钟):00(秒):00(帧)”。从物理地址t4朝读出区域15的外圆周,物理地址值从最小值逐渐增加到最大值。至于程序区域14的内圆周内的区域。紧跟着程序区域14前的最内部读入区域13的外圆周的物理地址t4-被设置成MSF格式的最大值,即“99(分钟):59(秒):74(帧)”。从PCA11的头部朝读入区域13的外圆周物理地址值逐渐增大。读入区域13的头部的物理地址t3被设置成对光盘特定的值。PMA12的头部的物理地址t2被设置成一值,该值是通过从最里面的读入区域13的头部的物理地址t3中减去数值“00(分钟):13(秒):25(帧)”获得的。PCA11的头部的物理地址t1被设置成一值,该值是通过从物理地址t3中减去数值“00(分钟):35(秒):65(帧)”获得的。象物理地址t3一样,最外面读出区域15的头部的物理地址t5被设置成对光盘特定的值。
设置在双密度CD-R上的记录区域的物理地址,如图13A和13B所示。从图13B中看出,写成HMSF格式和二进制格式的物理地址值,从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分逐渐地增加。即是,物理地址值从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分逐渐地增加,但是在单密度CD-R中,在节目区域14的头部物理地址值突然地减小到最小值,然后向着光盘的最外面部分开始逐渐地增大。
更具体地说,PCA11,即最里面的记录区域的头部的物理地址t1,设置成HMSF格式的值“0(小时):07(分钟):28(秒):50(帧)”,和二进制格式的值“8372h”。PMA12的头部的物理地址t2被设置成HMSF格式的值“0(小时):08(分钟):00(秒):00(帧)”,和二进制格式的值“8CA0h”。读入区域13的头部的物理地址t3被设置成HMSF格式的值“0(小时):08(分钟):26(秒):50(帧)”,和二进制格式的值“9470h”。节目区域14的头部的物理地址t4被设置成HMSF格式的值“0(小时):12(分钟):00(秒):00(帧)”,和二进制格式的值“D2F0h”。读出区域15的头部的物理地址t5被设置成对光盘特定的值。
如上所述,朝着双密度CD-R的最外面部分,物理地址数值逐渐地增大。因此,无论目前光头位于光盘的什么位置,通过使用相同的公式,能够计算出光头必须移动从而到达目标记录区域的距离。于是,这个距离能够容易地计算出,从而光头快速地存取目标记录区域。
双密度CD-R上的物理地址可以用不同于上面所述的其它方式设置,上面所述是这样设置的,即对所有记录区域它们被写成HMSF格式和一一对应的二进制格式,并且从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分,物理地址值逐渐地增加。不过,要求程序区域14的头部的物理地址t4被设置成HMSF格式的为4分钟的整数倍的数值。
其HMSF格式的值是4分钟的整数倍的任何物理地址具有最小有效位是“0”的二进制格式值。如果,用户数据被记录在其中和被频繁使用的程序区域14的头部的物理地址t4具有这样一种HMSF格式的值,容易地计算光头应该被移动的距离。此外,这使得设计者能够容易地设计双密度光盘,即使他们对双密度CD-Rs不知道很多,可是有很多的单密度CD-Rs的知识,单密度CD-Rs中在程序区域14的头部物理地址值突然地减小到最小值,然后向着光盘的最外面部分开始逐渐地增大。
存在于程序区域14内侧的PCA11,PMA12和最内部读入区域13,必须有大约5分钟时间的总容量。不赋予PCA11即最里面记录区域的头部的物理地址t1一个负数值,希望设置程序区域14的头部的物理地址t4的值为HMSF格式的“0(小时):8(分钟):00(秒):00(帧)”或“0(小时):12(分钟):00(秒):00(帧)”。这是为什么物理地址t4的值为如上所述的HMSF格式的“0(小时):12(分钟):00(秒):00(帧)”的原因。
PCA11的头部的物理地址t1具有HMSF格式和二进制格式的最小值。如果物理地址t1具有负值,光头必须移动的距离的计算将变得复杂。因此希望物理地址t1具有数值“0”或者正值。如上所述,程序区域14的头部的物理地址t4可以被设置成为4分钟的整数倍的HMSF格式数值在这种情况下,PCA11的头部的物理地址t1被设置成一个正值。
如上面所指出的,记录区域的物理地址被设置在CD-R即可重写光盘上。相同的方法也可以被用来设置只读光盘例如CD-ROM上设置的记录区域的物理地址。由于CD-ROM没有摆动凹槽,然而,物理地址仅仅通过数据块中包括的子码Q表示,或者通过数据块中包括的子码Q和块标题表示。
在现存的CD格式的只读光盘的情况下,对位于程序区域内部的的读入区域的内圆周,不总是设置物理地址。也就是说,对设置在只读光盘的程序区域的内圆周,现存的CD格式没有指示物理地此。为了把光盘设备的光头从程序区域内部的任何部分移动到程序区域,必需重复适当的寻道操作直到光头到达程序区域。明显地,需要花费大量时间重复寻道操作,最终降低了光头的存取速度。
在根据本发明的双密度,只读光盘(下文中称为“双密度CD-ROM”)中,对位于程序区域内部的读入区域设置物理地址。因此光头必须移动的距离从对所有包括读入区域的记录区域设置的物理地址计算出来。这增加了光头的存取速度。于是,在双密度CD-ROM中,从光盘的内圆周向光盘的外圆周,物理地址数值也逐渐地增大。
为了把数据记录在上述单密度CD-R和双密度CD-R上和从上述单密度CD-R和双密度CD-R上再现数据,设计的光盘设备20将参考图14描述。
如图14所示,光盘设备20包括一个主轴马达21和一个主轴马达驱动器22。一个记录介质CD-R100(可以是单密度CD-R或双密度CD-R),被连接到主轴马达21的轴上。
如果CD-R100是单密度CD-R,主轴马达驱动器22以大约1.2m/sec的CLV(恒定线速度)驱动主轴马达21,从而CD-R100以相同的CLV旋转。如果CD-R100是双密度CD-R,主轴马达驱动器22以大约0.9m/sec的CLV(恒定线速度)驱动主轴马达21,从而CD-R100以相同的CLV旋转。主轴马达驱动器22被与光盘设备20一体的控制部件23控制。
光盘设备20包括一个光头24和一个存取机构25。光头24对由主轴马达21旋转的CD-R100施加一个具有780nm波长的激光束。光头24检测从CD-R100反射的光线并且根据此光线产生信号。
存取机构25能够在CD-R 100的半径方向上移动光头24。当存取机构25把光头24移动到设置在CD-R 100上的目标记录轨迹上的时候,光头24对记录轨迹进行存取。注意到存取机构25是在控制部件23的控制下进行操作的。
光头24有一个物镜(未示出)。物镜通过与光盘设备20一体形成的两轴驱动器26沿两轴移动。沿着第一轴,物镜能够在CD-R 100的径向移动。沿着第二轴,物镜能够向着CD-R 100和离开CD-R 100移动。当两轴驱动器26使物镜沿着第一轴移动的时候,实现了聚焦伺服控制。当两轴驱动器26使物镜沿着第二轴移动的时候,实现了跟踪伺服控制。
光盘设备20还包括一个数据处理部件27。数据处理部件27处理将被写在CD-R 100上的数据,产生写信号。该写信号提供给光头24。部件27接收从光头输出的信号,把这个信号转换成数字数据并且输出该数字数据,或者从CD-R 100中再现的数据。
如图15所示,数据处理部件27具有一个数据记录系统和一个数据再现系统。数据记录系统包括一个格式电路28,一个CIRC/FFM调制电路29,和一个写校正电路30。数据再现系统包括一个RF放大器31,一个CIRC/EFM解调电路32,和一个数据提取电路33。
数据操作部件27的操作将被描述。首先,格式电路28接收将被写在CD-R 100的数据(即记录数据)。电路28处理数据,产生上述预定格式的数据块。在这个过程中,上述的物理地址被写到每一个数据块的子码Q和块标题中。在格式电路28中产生的数据块被提供给CIRC/EFM调制电路29。
CIRC/EFM调制电路29使用CIRCs,校正数据块中的错误。于是电路29执行数据块EFM调制,产生记录数据。记录数据被从电路29提供给写校正电路30。
写校正电路30根据记录数据产生记录信号。该记录信号被提供给光头24。光头24发射已经根据记录信号调制过的激光束。激光束被施加到设置在CD-R 100上的记录区域上,从而记录数据被写在CD-R 100的记录区域上。
为了从CD-R 100中再现数据,光头24对CD-R 100施加一个再现激光束。光头24接收从CD-R 100反射的光线,并且根据该光线产生一个电压信号。该电压信号被提供给RF放大器31。
RF放大器31据从光头24提供的电压信号产生一个信号(RF信号),一个聚焦误差信号,一个跟踪误差信号,一个摆动信号等等。聚焦误差信号和跟踪误差信号被提供给两轴驱动器26。两轴驱动器26根据聚焦误差信号和跟踪误差信号使光头24的物镜沿着两轴移动。光头24被伺服控制从而减少了聚焦误差和跟踪误差。
RF放大器31产生的摆动信号被提供给控制部件23。控制部件23解调该摆动信号,检测摆动信息。从该摆动信息中,部件23获得用激光束照射的CD-R 100的部分的物理地址和其他的例如特定信息的数据。由该物理地址,部件23计算光头24应该移动从而到达CD-R 100上的目标记录轨迹的距离。控制部件23根据计算出的距离控制存取机构25。存取机构25把光头24移动到设置在CD-R 100上的目标记录轨迹上。另外,由从摆动信息中检测到的同步信号SYNC的模式,控制部件23确定连接到主轴马达21上的CD-R 100是单密度CD-R或是双密度CD-R。如果CD-R 100被发现是单密度光盘,控制部件23控制数据处理部件27,从而部件27的各元件可以执行它们的功能来把数据记录到单密度CD-R上和从单密度CD-R上再现数据。如果CD-R 100被发现是双密度光盘,控制部件23控制数据处理部件27,从而部件27的各元件可以执行它们的功能来把数据记录到双密度CD-R上和从双密度CD-R上再现数据。此外,控制部件23根据特定信息控制数据处理部件27,从而部件27设置激光束的功率和控制CD-R 100的旋转速度。
通过RF放大器31从CD-R 100中再现的信号被进行二进制处理和时钟提取处理。从而该信号被转换成数字数据。该数字数据被提供给CIRC/EFM解调电路32。
CIRC/EFM解调电路32对该数字数据执行EFM解调。电路32通过使用CIRCs纠正数字数据中的错误。如此EFM解调过的和误差校正过的数字数据被提供给数据提取电路33。
数据提取电路33把附随数字数据的数据移走,从而提取从CD-R 100中再现的数据。于是被电路33提取的数据从数据处理部件27提供。
光盘设备20还包括一个接口电路34,一个缓冲存储器35,和两个存储器36a和36b。接口电路34用来在设备20和主机50等等之间传输数据。主机50把将被记录在CD-R 100上的数据提供给光盘设备20的接口电路34。在设备20中,缓冲存储器35临时地存储从主机50提供的数据。这些数据然后从缓冲存储器35提供给数据处理部件27。在从CD-R 100再现的数据通过接口电路34被传输到主机50之前,缓冲存储器35也临时地存储从CD-R 100再现的数据。
在光盘设备20中,控制部件23控制设备20的一些其它的元件。存储器36a和36b被连接到控制部件23上。存储器36a是ROM而存储器36b是RAM。存储器36a存储用于控制光盘设备20的一些其它元件的控制程序。控制部件23使用存储器36a作为工作区域来控制设备20的一些其它元件。存储在存储器36a中的控制程序包括,用于控制这些元件把数据记录到单密度CD-R上和从单密度CD-R再现数据的程序,和用于控制这些元件把数据记录到双密度CD-R上和从双密度CD-R再现数据的程序。由从摆动信息中检测到的同步信号SYNC的模式,控制部件23确定连接到主轴马达21上的CD-R 100是单密度光盘还是双密度光盘。控制部件23于是根据用于控制连接到主轴马达21上的CD-R 100的程序,控制设备20的一些其它元件。
控制部件23控制数据处理部件27的格式电路28,用一种方法来把数据写在单密度CD-R上,并且用另一种方法来把数据写在双密度CD-R上。从而以特定的方式把物理地址设置在单密度CD-R上,以不同方式把物理地址设置在双密度CD-R上。
控制部件23如何控制格式电路28将参考图16解释。注意图16是说明控制部件23执行格式电路28的功能方框图。
如图16所示,控制部件23包括一个摆动信号解调器41,一个同步信号提取器42,一个光盘鉴别器43,一个开关44,和两个地址设置单元45和46。如上面指出的,数据处理部件27的RF放大器31提供摆动信号给控制部件23。在控制部件23中,摆动信号解调器41解调摆动信号,从而检测在CD-R 100的表面上形成的摆动凹槽5表示的摆动信息。
同步信号提取器42从检测到的摆动信息中提取同步信号SYNC。于是,由从摆动信息中提取的同步信号SYNC的模式,光盘鉴别器43确定CD-R 100是单密度光盘或是双密度光盘。
依据CD-R 100是单密度光盘或是双密度光盘,开关44选择这两个地址设置单元45和46中的一个。更具体地说,如果CD-R 100是将被写数据的单密度光盘,开关44被连接到第一地址设置单元45上。在这种情况下,第一地址设置单元45在单密度CD-R设置物理地址,如图12A和12B所说明的。依照这样设置的物理地址,控制部件23控制设置在数据处理部件27中的格式电路28。
即,如果CD-R 100被找出是单密度光盘,控制部件23在CD-R 100上设置MSF格式的物理地址,使得程序区域的头部被设置物理地址0,并且向着程序区域14的外圆周,物理地址1,2,3,……被连续地设置。在程序区域14里面的区域,物理地址是MSF格式,所以从光盘的最里面部分,物理地址值逐渐地增加,物理地址值在紧靠着程序区域14前的部分具有最大值。控制部件23促使格式电路28来把MSF格式的物理地址写进将被写在单密度CD-R上的每一个数据块的子码Q和块标题中。
由写在数据块的子码Q和块标题中的物理地址,和由从摆动信息中获得的物理地址和指定光头24的目前位置,控制部件23计算光头24必须移动的距离。依据这样计算的距离,控制部件23控制存取机构25。从而光头24移动到单密度CD-R上的目标记录轨迹,并且把数据写到目标轨迹上。
光盘鉴别器43可以确定CD-R 100是双密度光盘。在这种情况下,开关44被连接到第二地址设置单元46上。于是,第二地址设置单元46在双密度CD-R上设置物理地址,如图13A和13B所说明的。依照这样设置的物理地址,控制部件23控制设置在数据处理部件27中的格式电路28。
即,如果CD-R 100被找出是双密度光盘,控制部件23在CD-R 100上设置HMSF格式和一一对应的二进制格式的物理地址,使得从光盘的最里面部分向着光盘的最外面部分,物理地址值逐渐地增加。换句话说,物理地址被表达成HMSF格式和二进制格式,所以向着最外面部分越过光盘的整个半径范围,地址数值逐渐地增大,并且在程序区域14的头部,物理地址数值取正值。控制部件23促使格式电路28来分别把HMSF格式的物理地址和二进制的物理地址写进将被写在单密度CD-R上的每一个数据块的子码Q和块标题中。
由写在数据块的子码Q和块标题中的物理地址,和由从摆动信息中获得的物理地址和指定光头24的目前位置,控制部件23计算光头24必须移动的距离。依据这样计算的距离,控制部件23控制存取机构25。从而光头24移动到单密度CD-R上的目标记录轨迹,并且把数据写到目标轨迹上。
如上所述,为了把数据记录到CD-R 100上和从CD-R 100上再现数据,控制部件23确定CD-R 100是单密度光盘还是双密度光盘,并且根据CD-R 100的类型控制光盘设备20的一些其它元件。因此,光盘设备20能够可靠地把数据记录在单密度CD-R和双密度CD-R上,并且能够可靠地从单密度CD-R和双密度CD-R上再现数据。
在光盘设备20中,控制部件23控制数据处理部件27的格式电路28,以一种方式把数据写在单密度CD-R上,并且以另一种方式把数据写在双密度CD-R上。更具体地说,控制部件23设置单密度CD-R上现有格式的物理地址,和设置双密度CD-R上新格式的物理地址。因此,设备20能够用现有的方法把数据记录到单密度CD-R上和把数据从单密度CD-R中再现出,也能以高密度地把数据记录到双密度CD-R上和从那里读取数据,同时保持光头24的高存取速度。
在上述的光盘设备20中,由从摆动信息中提取的同步信号SYNC的模式,光盘鉴别器43确定CD-R 100是单密度光盘还是双密度光盘。尽管如此,CD-R 100的类型的确定方法不仅限于此。在从光盘再现数据的时候,可以根据,例如块标题是否包括MSF格式的物理地址或者二进制格式的物理地址,确定光盘的类型。在光盘上记录数据的时候,由包括在特定信息中的光盘类型数据,该特定信息被包括在读入区域13中的摆动信息中,光盘的类型可以被确定。

Claims (17)

1.一种在光盘上记录数据的方法,所述光盘具有:包括用于记录用户数据的程序区域和辅助记录区域的记录区域,所述辅助记录区域用于记录不同于用户数据的数据;以及设置在所述记录区域的螺旋轨迹,所述螺旋轨迹以一个预定频率摆动并定义摆动信息,
所述方法包括:所述摆动信息表示光盘上的物理地址,该物理地址的数值从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分、越过光盘的整个半径范围逐渐地增大;
将所述摆动信息表示的物理地址记录成二进制格式;和
将光盘上的物理地址包括在沿着光盘的轨迹从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分记录的数据中,并将该物理地址记录成一一相应于以二进制格式记录的物理地址的时间轴数据格式,其数值从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分逐渐增大。
2.根据权利要求1的方法,其中,所述记录区域的最里面部分的物理地址具有一个最小数值的物理地址,该最小数值为0或者是一个正值。
3.根据权利要求1的方法,其中,将程序区域的头部的物理地址设置为一个为4分钟整数倍的时间轴格式的数值。
4.根据权利要求1的方法,其中,由存在于辅助记录区域中的轨迹的一部分定义的摆动信息包括定义光盘类型的数据。
5.根据权利要求1的方法,其中,由存在于辅助记录区域中的轨迹的一部分定义的摆动信息包括关于激光束功率的数据。
6.根据权利要求1的方法,其中,由存在于辅助记录区域中的轨迹的一部分定义的摆动信息包括关于光盘旋转速度的数据。
7.根据权利要求1的方法,其中,以二进制格式记录的每一个物理地址,与光盘的一个线速度对应。
8.一种光盘设备,包括:
马达,用于旋转具有记录表面和一个设置在记录表面上的螺旋轨迹的光盘,该记录表面包括用于记录用户数据的程序区域和用于记录不同于用户数据的数据的辅助记录区域,所述螺旋轨迹以一个预定频率摆动,并定义摆动信息;
光头,用于向由马达旋转的光盘施加一个聚焦过的光束,并且检测从光盘反射的光束;
用于控制光头的控制器,从而把用户数据和子码记录在包括程序区域和辅助记录区域的记录表面上,使得包括在每一个子码中的地址数据从光盘的最里面部分向着光盘的最外面部分越过光盘的整个半径区域逐渐地增大;
其中,所述摆动信息表示二进制格式的地址数据,并且该地址数据具有从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分越过记录区域的整个半径范围逐渐增大的值;和
被包括在子码中的地址数据是时间轴数据,与以二进制格式记录的地址数据一一对应,其越过记录区域的整个半径范围,从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分增加。
9.根据权利要求8的光盘设备,其中,用户数据由数据块组成,每一个数据块具有包括以二进制格式记录的物理地址的块标题。
10.根据权利要求8的光盘设备,其中,所述物理地址在记录区域的最里面部分具有二进制格式和时间轴格式的最小值,并且该最小值是0或者是一个正值。
11.根据权利要求8的光盘设备,其中,所述程序区域的头部的物理地址以时间轴数据格式记录,并且被设置成为4分钟的整数倍的值。
12.根据权利要求8的光盘设备,其中,还包括:
存取机构,用于使得所述光头存取光盘上的任何位置,
所述控制器用于确定由马达旋转的光盘是第一种光盘还是记录密度低于第一种光盘的第二种光盘,并控制所述存取机构,以便在由马达旋转的光盘是第一种光盘时以第一种记录方法,而在由马达旋转的光盘是第二种光盘时以第二种记录方法,把物理地址和用户数据一起记录在光盘上。
13.根据权利要求12的光盘设备,其中,所述第一种光盘和第二种光盘具有根据表示设置在光盘上的物理地址的摆动信息摆动的凹槽,以及,所述控制器由通过读取摆动信息获得的同步模式,确定通过马达旋转的光盘是第一种光盘还是第二种光盘。
14.根据权利要求12的光盘设备,其中,当所述光盘是第一种光盘时,所述控制器控制存取机构,使得子码随着用户数据被记录在包括程序区域和用于记录不同于用户数据的数据的辅助记录区域的整个记录表面上,每一个子码表示一个物理地址,该物理地址以是时间轴数据的第一格式被记录、并从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分逐渐地增大;当所述光盘是第二种光盘时,控制器控制存取机构,使得子码随着用户数据被记录,每一个子码表示一个物理地址,该物理地址被记录成为时间轴数据的格式、从所述程序区域的头部向记录表面的最外圆周逐渐地增大,并且从设置在程序区域里面的辅助记录区域的内圆周向程序区域的内圆周逐渐地增大。
15.根据权利要求12的光盘设备,其中,所述第二种光盘具有设置在整个记录表面上的螺旋轨迹,该记录表面包括用于记录用户数据的程序区域和用于记录不同于用户数据的数据的辅助记录区域,所述的螺旋轨迹以预定的频率摆动并定义摆动信息,该摆动信息以时间轴数据格式表示地址数据,而该地址数据具有从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分越过记录区域的整个半径范围逐渐增大的值。
16.根据权利要求12的光盘设备,其中,所述第一种光盘具有设置在整个记录表面上的螺旋轨迹,该记录表面包括用于记录用户数据的程序区域和用于记录不同于用户数据的数据的辅助记录区域,所述的螺旋轨迹以预定的频率摆动并定义摆动信息,该摆动信息表示二进制格式的地址数据,并且该地址数据具有从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分越过记录区域的整个半径范围逐渐增大的值。
17.根据权利要求16的光盘设备,其中,被包括在每一个子码中的地址数据与以二进制格式记录的地址数据一一对应,并具有从光盘的最里面部分向光盘的最外面部分、越过记录区域的整个半径范围逐渐增大的值。
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