DE3100328A1 - Vorrichtung zum wiedergeben digital kodierter information, die auf einen optisch auslesbaren scheibenfoermigen aufzeichnungstraeger aufgezeichnet ist - Google Patents

Vorrichtung zum wiedergeben digital kodierter information, die auf einen optisch auslesbaren scheibenfoermigen aufzeichnungstraeger aufgezeichnet ist

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DE3100328A1
DE3100328A1 DE19813100328 DE3100328A DE3100328A1 DE 3100328 A1 DE3100328 A1 DE 3100328A1 DE 19813100328 DE19813100328 DE 19813100328 DE 3100328 A DE3100328 A DE 3100328A DE 3100328 A1 DE3100328 A1 DE 3100328A1
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Description

RV.Philips'Blosilsmp^ricl^tiiilhiWsn :..: .: 3100328
PHN 9669 Y {/ 27.7.1980
Vorrichtung zum Wiedergeben digital kodierter Information, die auf einen optisch, auslesbaren scheibenförmigen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet ist
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wiedergeben digital kodierter Information, die auf einen scheibenförmigen Aufzeichnungsträger in Form gemäss einem konzentrischen oder spiralförmigen Spurenmuster angeordneter optisch detektierbarer Informationsgebiete aufgezeichnet ist, wobei diese Gebiete Einheitsgebiete sind, und wobei diese Vorrichtung enthält: eine Lichtquelle, ein optisches System zum Projizieren eines Lichtstrahls auf das Spurenmuster, einen Detektor zum Detektieren des Vorhandenseins eines Einheitsgebietes in diesem Strahl, eine Leseschaltung zum Wiedergeben des aufgezeichneten digital kodierten Signals und eine Taktsignalerzeugungseinrichtung zum Synchronisieren der Leseschaltung.
Die Speicherung von und eine Vorrichtung zum Wiedergeben von digital kodierter Information auf einem optisch auslesbaren scheibenförmigen Aufzeichnungsträger sind aus der DE-OS 29 09 877 bekannt. Bei einem derartigen Aufzeichnungsträger erwies es sich u.a. aus einschreibtechnischen Gründen als vorteilhaft, die.Information in · Form von Einheitsgebieten auf dem Aufzeichnungsträger aufzubringen, wie in einer Veröffentlichung in "I.E.E.E.-Spectrum", August 1979, S. 26 - 33 beschrieben ist.
Beim Einschreiben von Information in einen derartigen Aufzeichnungsträger und vor allem beim Wiedergeben digital kodierter Information von einem derartigen Aufzeichnungsträger ist Synchronisation von besonderer Bedeutung. Die Erzeugung eines Taktsignals synchron mit der auf dem Aufzeichnungsträger vorhandenen Information ist nicht einfach. In der genannten Patentanmeldung ist beschrieben! dass zwischen Ini'ormationsgebie ten auf dem Aufzeichnungsträger SynehroniaaLionsgebiete angebracht sind, die ausser der Adresse eines darauffolgenden Synchronisationsgebietes auch Synchronisationsinformation enthalten.
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PHN 9669 ff X 27.7.1980
Die Gewährleistung eines guten Synchronismus eines mit Hilfe dieses Synchronisationssignals synchronisierten Taktsignals ist verwickelt und nicht gut möglich bei u.a. Änderungen in der Antriebsgeschwindigkeit der Platte. Ausserdem ist
g es möglich, einen Taktsignalgenerator mit Hilfe des ausgelesenen digital kodierten Signals dadurch zu synchronisieren, dass daraus die Bitfrequenz, z.B. durch Differenzierung dieses aufgelesenen Signals, wiedergewonnen wird. Derartige Verfahren sind elektronisch verwickelt und
}q bringen Nachteile mit sich, wie ein schlechtes Signal-Rauschverhältnis oder Empfindlichkeit für Amplitudenänderungen.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der beim Wiedergeben der aufgezeichneten digital kodierten Information sehr einfach ein zuverlässiges Taktsignal erzeugt werden kann. Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsignalerzeugungseinrichtung ein Bandpassfilter mit einer mittleren Frequenz, die im wesentlichen gleich dem Zweifachen der Bitfrequenz des aufgezeichneten Signals ist, zum Filtern des vom Detektor detektierten Signals zur Gewinnung eines Taktsignals enthält, wobei für die genannte Bitfrequenz gilt: f = V/2L, wobei V die nominale tangentiale Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers an der Stelle der Auslesung und L den nominalen minimalen Mittelabstand der Einheitsgebiete an der Stelle der Auslesung darstellen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass, wenn die Information in Form von Einheitsgebieten aufgezeichnet ist, das ausgelesene Signal eine Verhältnismassig starke Komponente mit einer Frequenz gleich dem Zweifachen der Bitfrequenz des aufgezeichneten digital kodierten Signals enthält, wobei für diese Frequenz das beliebige Leistungsspektrum des digital kodierten Signals selber einen Nullpunkt aufweist, so dass diese Frequenz durch FiI.tnrunß sehr einfach aus dem IiüOnnationssißiiaL abgetrennt und für die Takterzeugujig benutzt werden kann, wobei z.B. eine phasenverriegelte Schleife verwendet wird.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen Aufzeichnungsträger, bei dem die Vorrichtung nach der Erfindung verwendet .werden kann,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Aufzeichnungsträger nach Fig. 1 längs der Linie II-II, Fig. 3 in vergrössertem Masstab einen Teil einer Spur des Aufzeichnungsträgers nach Fig. 1 ,
Fig. k eine Draufsicht auf den in Fig. 3 dargestellten Teil der Spur,
Fig. 5 schematisch das beim Auslesen eines Spurteiles nach Fig. h erhaltene Signal, Fig. 6 die Frequenzspektren einiger binärer Signalkodierungen,
Fig. 7 die Signalformen, von denen Fig. 6 die Spektren darstellt, und
Fig. 8 schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers, der in einer Vorrichtung nach der Erfindung verwendet werden kann.
Der Aufzeichnungskörperträger 1 ist mit einer spiralförmigeh Spur h versehen. Diese Spur k ist in eine Vielzahl von Sektoren 7» z.B. 128 pro Umdrehung, unterteilt. Jeder Sektor 7 enthält ein Informalionsgebiet 9> das zur Aufnahme digital kodierter Information bestimmt int, und ein Synchronisationsgebiet 8.
Um dafür zu sorgen, dass die digitale Information in einer genau definierten Bahn eingeschrieben wird, wirkt die Spur k als Servospur. Dazu weisen die Informatioiisgebiete 9 der Sektoren 7 eine Aiiipli Ludons truktur nach Fig. 2 auf. Diese Fig. 2 zeigt einen kleinen Teil des
Schnittes längs der Linie II-II1 in Fig. 1a und zeigt somit eine Anzahl nebeneinander liegender Spurteile, insbesondere Informationsgebiete der Servospur h. Die Richtung der Servospuren 4 stellt also senkrecht auf der Zeichnungs —
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ebene. Diese Servospuren 4, insbesondere die Informationsgebiete O, sind also als Nuten im Substrat 5 angebracht. Dadurch ist es möglich, ein zum Einschreiben digitaler Information auf den Aufzeichnungsträger gerichtetes Strahlungsbündel genau mit dieser Servospur h zusammenfallen zu lassen, mit anderen Worten, die Lage des Strahlungsbündels in radialer Richtung über ein Servosystem zu regeln, das das vom Aufzeichnungsträger reflektierte Licht benutzt. Die Messung der radialen Lage des Strahlungsflecks auf dem Aufzeichnungsträger kann den Systemen entsprechen, wie sie auch bei den optischen mit einem Videosignal versehenen Aufzeichnungsträgern verwendet werden und wie sie u.a. in "I.E.E.E. Transactions on Consumer Electronics", November 1976, S. 307 beschrieben sind.
Um digi';a:e Information aufzeichnen zu können, ist der Aufzeichnungstragerkorper mit einer Schicht aus einem Material 6 versehen, das, wenn es mit geeigneter Strahlung belichtet wird, eine optisch detektierbare Änderung erfährt. Grundsätzlich wäre es nur erforderlich, die Informationsgebiete 9 der Sektoren mit einer derartigen Schicht zu versehen. Herstellungstechnisch ist es aber einfacher, die ganze Aufzeichnungsträgeroberfläche mit einer derartigen Schicht zu versehen. Diese Schicht 6 kann z.B. aus einer dünnen Schicht aus Metall, wie Tellur, bestehen.
Durch Laserstrahlung einer genügend hohen Intensität kann örtlich diese Metallschicht geschmolzen werden, so dass örtlich diese Informationsschicht 6 einen anderen Reflexionskoeffizienten erhält, so dass beim Abtasten einer auf eine derartige Weise eingeschriebenen Informationsspur mittels eines Auslesestrahlungsbündels eine der aufgezeichneten Information entsprechende Amplitudenmodulation des reflektierten Strahlungsbündels erhalten wird.
Die Schicht 6 kann auch die Form einer Doppelschicht aus unter der Einwirkung auffallender Strahlung
3$ chemisch reagierenden Materialien aufweisen, z.B. Aluminium auf Eisen. An der Stelle, an der ein energiereiches Strahlungsbündel die Platte trifft, wird FeAl. gebildet, das schlecht reflektiert. Ein gleicher Effekt ergibt sich bei
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einer Doppelschicht aus Wismut auf Tellur, wobei Bi^Te gebildet wird. Auch eine einfache Schicht aus Tellur kann verwendet werden.
Dadurch, dass mit Hilfe der als eine Nut im Substrat 5 gebildeten Servospur der Einschreibstrahlungsfleck genau mit dieser Servospur zusammenfällt, insbesondere während der Abtastung eines Informationsgebietes, wird die das Einschreibetrahlungsbündel modulierende digitale Information genau in das mit dieser Servospur zusammenfallende Infücmationiägebiet eingeschrieben.
Wie aus Obenstellendem hervorgeht, enthalten die für den Benutzer bestimmten Aufzeichnungsträger, in denen also noch keine Information in die Informationsgebiete eingeschrieben ist, eine Nut^nstruktur in diesen Informationsgebieten innerhalb der Sektoren.
Ausserdem enthält ein derartiger Aufzeichnungsträger innerhalb jedes Sektors ein in einer optisch detektierbaren Reliefstruktur ausgeführtes Synchronisationsgebiet 8. Fig. 1b zeigt in vergrössertem Masstab einen Teil einer Spur k, woraus die Reihenfolge einer Anzahl von Informationsgebieten 9 und Synchronisationsgebieten 8 hervorgeht. Dabei bestehen die Synchronisationsgobiote aus einer Reliefstruktur, die aus einer Reihenfolge von Vertiefungen in Abwechslung mit Zwischengebieten besteht.
Dabei ist die Tiefe der Vertiefungen in dieser Struktur des Synchronisationsgebietes grosser als die Tiefe der Servospur im Informationsgebiet '). Diese Tiefe der Vertiefungen wird nach allgemeinen optischen Regeln in Abhängigkeit von der Form der Vertiefungen im gewählten Aaslesesystem derart gewählt, dass eine optimale Auslesung der durch die Struktur dargestellten Information erhalten wird. Wenn Von einem Auslesesjtstera ausgegangen wird, bei dem das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Strahlungsbündel von einem einzigen Photodetektor delektiert wird, kann als Tiefe für die Vertiefungen ^ λ gewählt worden, wobei Λ die Wellenlänge des verwendeten Stx'ah-.lunf'sbündels ist. Wenn dabei für dio Tiefe iioc Servospur im Informationsgebiet 9 der Wert -jAoder kleiner gewählt
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wird, übt diese Servospur nahezu keinen Einfluss auf die vom Detektor detektierte Lichtmenge aus.
Fig* 3 zeigt schematisch in einem Schnitt in der Längsrichtung der Servospuren k einen Teil einer derartigen Servospur h mit einem Teil dea Synchronisationsgebietes 8 und einem des Informationsgebietes 9> und
Fig. k zeigt eine Draufsicht auf diesen Toil der Spur k.
Die vorbereitete Platte ist mit der Servospur k versehen, die im Substrat 5 z.B. mittels eines Laserstrahls angebracht 1st. In dem Synchronisationsgebiet kann dann durch Modulation der Intensität des Laserstrahls eine informationshaltige Reliefstruktur mit "Gruben" 13 angebracht werden. Das Ganze lcann dann, gleich wie, der Einfachheit halber, der Teil des Aufzeichnungsträgers 1 ausserhalb der Nuten 4, mit der reflektierenden Informationsschicht 6 überzogen werden. In diesem vorbereiteten Aufzeichnungsträger kann in das Informationsgebiet 9 Information eingeschrieben werden, dadurch, dass z.B.
mittels etnas Laserstrahls Löcher 14 in der reflektierenden Informationsschicht 6 angebracht werden.
Statt einer reflektierenden Schicht kann auch eine nichtreflektierende Schicht auf einem reflektierenden Substrat angebracht werden, wobei diese nichtreflektierende Schicht örtlich entfernt wird, um Informationsgebiete zu erhalten. Ausser einer auf einem verschiedenartigen Reflexionsvermögen eines Aufzeichnungsträgers basierenden Auslesung kann auch eine auf einem verschiedenartigen Durchlässigkeitsvermögen eines Aufzeichnungeträgers basierende Auslesung verwendet werden.
Die digital kodierte Information kann auf verschiedene Weise moduliert werden. Dazu zeigt Fig. 7 drei Modulationsverfahren mit in Fig. 6 den zugehörigen Spektren. Mit a ist in Fig. 7 eine Modulation angedeutet, die unter der Bezeichnung "Zweiphasen"-Modulation ("bi-phase") bekannt ist. Dabei wird das angebotene digitale Signal in ein binäres Signal umgewandelt, das für eine logische "Eins" des angebotenen digitalen Signals während der Zeit T/2 und
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negativ während der darauffolgenden Zeit T/2 ist, wobei T die Bitzeit des angebotenen digitalen Signals ist. Eine logische "Null" liefert gerade das entgegengesetzte binäre Signal, d.h. negativ während der Zeit T/2 und positi\ während der darauffolgenden Zeit T/2. Diese Modulationstechnik ergibt ein binäres Signal, das ein Frequenzspektruni der Energieverteilung aufweist, wie es in Fig. 6 mit a bezeichnet ist. Dabei entspricht die Frequenz fo 1/T.
Mit b ist in Fig. 7 eine Modulation angedeutet, die unter der Bezeichnung "Miller"-Modulation bekannt ist. Das mit dieser Modulation erzeugte binäre. Signal weist einen Übergang halbwegs einer logischen "Eins" des angebotenen digitalen Signals und am Übergang zweier aufeinanderfolgender logischer "Nullen" auf. Das Frequenzspektrum des mit Hilfe dieser Modulationstechnik erhaltenen binären Signals ist in Fig. 6 mit b bezeichnet.
Mit c ist achliesslich in Fig. 7 eine Modulation angedeutet, die unter dor Bezeichnung "Vierphasen"-Modulation ("quad phase") bekannt ist, wobei die angebotene Bitreihe des digitalen Signals zunächst in aufeinanderfolgende Gruppen von zwei Bits unterteilt ist. Aus jeder Gruppe von zwei Bits mit einer Zeitdauer 2T wird ein binäres Signal abgeleitet, das in einem ersten Zeitintervall T einen gleichen Verlauf wie die ursprünglichen zwei Bits und in dem darauffolgenden Zeitintervall T einen inversen Verlauf aufweist. Die möglichen Bitkombinationen 11, 00, bzw. IO werden also in die Bitkombinationen 1100, 0011, 0110 bzw. 100 1 umgewandelt. Das mit dieser Modulationstochnik erhaltene binäre Signal weist ein Frequenzspektrum auf, wie es in Fig. k mit c bezeichnet ist.
Aus Fig. 6 lässt sich einfach erkennen, dass diese Modulationstechniken die gemeinsame Eigenschaft aufweisen, dass das damit erhaltene binäre Signal keine s 1-arken Frequenzkoinponenten bei vei\hä.L tnismässig niedrigen Frequenzen, z.B. Frequenzen niedriger alt* 0,2 fo, aufweist. Dieses Datum iat von grossem Nutzen leim Gebrauch optischer Aufzeichnungsträger und der dabei benutzten Sehreib- und Lesesysteme. Wie bereits angegeben ist, werden bei der-
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PHN 9669 y<% \ 27.7.I98O
artigen Systemen sowohl eine Servoregelung, um den Abtastfleck genau auf dom Aufzeichnungsträger fokussiert zu halten, als auch eine Servoregelung verwendet, die die radiale Lage des Abtastflecks regelt und diesen Abtascfleck genau nit der Informationsspur zusammenfallen lässt. Da die für diese Servoregelungen benötigten Regelsignale aus dem vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlungsbündel abgeleitet werden, das ebenfalls der Reliefstruktur des Synchronisationsgebietes moduliert ist, ist es von grosser Bedeutung, dass das Frequenzspektrum des im Adressenteil gespeicherten binären Signals keine starken Fre-
quenzlcomponenten innerhalb des für die Regelsignale bestimmten Frequenzbandes enthält. Fig. 6 zeigt also, dass das Frequenzband unter ungefähr 0,2 fo für solche Regel-IS signale gut brauchbar ist.
Beim Auslesen der eingeschriebenen Information ist es von Bedeutung, dass dieses Auslesen mit einem Taktsignal synchronisiert wird. Nach der der Erfindung zugrunde liegenden Einsicht, enthält das ausgelesene Informationssignal, wenn die Information in Form von Einheitsgebieben (in den Figuren Einheitsgruben) eingeschrieben ist, bereits ein derartiges Taktsignal. Fig, 5 zeifcSt dazu schematisch das erhaltene Signal beim Auslesen einer Spur nach Fig. k. Dieses Signal enthält Komponenten, die durch die Ubergänge zwischen den einzelnen Gruben herbeigeführt werden und die im Frequenzspektrum nach Fig. 6 als eine verhältnis mässig starke Frequenzkomponente Sc mit einer Frequenz 2fo erscheinen. Diese Frequenz fällt mit einem Nullpunkt im Leistungsspektrum eines digital kodierten Signals mit einer Bitfrequenz fo zusammen und kann also ohne Schwierigkeiten aus dem ausgelesenen Signal abgetrennt werden.
Fig. 8 zeigt schematieoh eine Vorrichtung nach der Erfindung. Der Einfachheit halber sind unterschiedliche für die Erläuterung der Erfindung nicht wesentliche Teile dieser Vorrichtung, wie der Antrieb des Aufzeichnungsträgers und Servoregeiungen für die Regelung der Fokussierung des Laserstrahls und für die Spurverfolgung, nicht dargestellt. Diese sind u.a. in der eingangs genannten
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' 49 χ
Patentanmeldung beschrieben. Ein Laser 16 wirft über z.B. einem Spiegel 17» der zur radialen Positionierung des Strahls auf der Platte dienen kann, und ein Objektiv 18 einen Laserstrahl 19 auf die Spur k des Aufzeichnungsträgers 1, der sich in Richtung des Pfeiles 15 in bezug auf den projezierten Strahl 19 bewegt. Ein Detektor 20, z.B. eine Photodiode, detektiert die Reflexion oder gegebenenfalls das Durchlassen des Strahls 19» wodurch ein Signal nach Fig. 5 erhalten wird. Dieses Signal enthält die Frequenzkomponente Sc mit der Frequenz 2fo (Fig. ü), die gleich V/L ist, wobei L den Mittolabstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Informationsgebieten (siehe Fig. h) an der Stelle der Abtastung und V die tangentiale Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 1 an der Stelle der Abtastung darstellen. Diese Frequenzkomponente wird mittels des Bandpassfilters 21 ausgefiltert und einer phasenverriegelten Schleife 22 zugeführt, die die Filterung verstärkt, die Stabilität vergrössert und etwaige kurzzeitige durch Signalaussetzer herbeigeführte Störungen ausgleicht. Auf diese Weise wird ein Taktsignal mit der Frequenz 2fo erhalten, aus dem durch Teilung gegebenenfalls die Di.!,frequenz fo ,"jowoiiiioii werden kann. Diese Teilung kann, wie aJlcerasin bekannt ist, in einer phaseiiverrisgelten Schleife, die aus einem sehr stabilen Oszillator bütehen kann, der in bezug auf die Phase mit dem vom Filter 21 gelieferten Signal verriegelt wird, stattfinden.
Aus dem vom Detektor 20 detektisrLsn Signal wird mi h der Schaltung 23 da« digital kodierte Signal wiedargewonnen, das dazu von de"ii auf eine erfindungsgemässe Weise erhaltenen Taktsignal synchronisiert ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf eine an Hand der Figuren gezeigte Anwendung, sondern kann auch beim Wiedergeben digital kodierter Audio- oder Videosignale u.d^'l. Anwendung finden, wobei die an Hand der Fig. 1 gezeigte Seit torein toil unß mit Synchronisa Lionügobits ten B meistens .nicht vo rk om:n L .
Statt, mit einem Laserstrahl kann, vox- allem bei niedrigen Informationsdichten, auch oft ein n-iohtkohärentiir
Lichtstrahl angewandt worden.
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AA-Leerseite

Claims (1)

  1. PHN 9669 ys 27.7.19»0
    PATENTANSPRUCH
    Vorrichtung zum Wiedergeben digital kodierter Information, die auf einen scheibenförmigen Aufzeichnungsträger in Form gemäss einem konzentrischen oder spiralförmigen Spurenmuster angeordneter optisch detaktierbarer Informationsgebiete aufgezeichnet ist, wobei diese Gebiete Einheitsgebiete sind, und wobei diese Vorrichtung enthält: eine Lichtquelle, ein optisches Systei? zum Projizieren eines Lichtstrahls auf das Spurenaiustar, einen Detektor zum Detektieren des Vorhandenseins eines Einheitsgebietes in diesem Strahl, eine Leseschaltung zum Wiedergeben des aufgezeichneten digital kodierten Signals und eine Taktsignalurzeugungseinrichtung zum Synchronisieren der Leseschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsignalerz«uj iujiseinrichtung ein Bandpassfilter mit einer mittleren Frequenz, die im wesentlichen gleich dem Zweifachen der Bitfrequenz dös aufgezeichneten Signals ist, zum Filtern des vom Detektor detektierten Signals zur Gewinnung eines Taktsignals enthält, wobei für die genannte Bitfrequenz f gilt: f = V/2L, wobei V die nominale tangentiale Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers an der Stelle der Auslesung und L den nominalen minimalen Mittelabstand der Einheitsgebiete an der Stelle der Auslesung darstellen.
    130051/0391
DE19813100328 1980-01-09 1981-01-08 Vorrichtung zum wiedergeben digital kodierter information, die auf einen optisch auslesbaren scheibenfoermigen aufzeichnungstraeger aufgezeichnet ist Withdrawn DE3100328A1 (de)

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