JP2005132055A - 光記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】DVD−R、DVD+R等の追記型の光記録媒体において、低速記録から高速記録に亘って良好な記録特性を得る。
【解決手段】光透過性の基板上に、少なくとも下記化1に示す一般式で表される色素材料(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を表し、R2、R3はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基又は連結して3〜6員環を形成する基を表し、Y1及びY2は各々独立に有機基を表し、XはClO、BF、PF、SbFを表す)と、下記の化2に示す一般式で表される色素材料(式中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基又は連結して3〜6員環を形成する基を表し、Y1、Y2は各々独立に有機基を表し、XはClO4、BF4、PF6、SbF6を表す)とを含む記録層を有する構成とする。
【化1】
Figure 2005132055

【化2】
Figure 2005132055

【選択図】図1

Description

本発明は、光記録媒体、特に記録層として有機色素材料を用いる光記録媒体に関する。
光記録媒体として、光学的有機色素材料を記録層に用いる光記録媒体は、プラスチックなどの透明な基板上に有機色素を主成分とする記録層、また必要に応じて反射層、保護層等を設けて成り、この記録層の表面にレーザー光を走査させ、照射した表面の部分にのみピット形成を行うことで情報を高密度に記録する。
CD−R(追記型CD:Compact Disc、登録商標)に代表される有機色素記録媒体は、構成がシンプルであり、安価に製造できるため、データや画像などのバックアップや音楽用途として市場に広く受け入れられている。しかし、近年のコンピュータの急速な進化に伴い、記録メディアの更なる大容量化が望まれており、有機色素を用いた光記録媒体の需要はCD−RなどからDVD−RやDVD+R(追記型DVD:Digital Versatile Disc、登録商標)へと移行しつつある。
有機色素を用いた光記録媒体への情報の記録は、ヒートモードにより行われる。記録層にレーザー光を照射することで、照射された部分の有機色素はレーザー光を吸収して熱を持ち分解する。有機色素が分解した部分は、分解していない部分とは反射率が異なるため、記録層中にピットが形成されることとなる。そのため有機色素を用いた光記録媒体においては、熱を吸収するメカニズムが重要になる。記録層中の有機色素を分解させるために必要な熱量は吸光スペクトルにより決定され、これによりレーザーの照射パワーが調整される。
またこの有機色素を用いた光記録媒体においては、記録層の反射率特性と記録感度特性が重要であり、これらの特性は互いに深い相関を持っており、光記録媒体の記録特性に大きな影響を与える。DVDでは、記録密度を高めるためにCDより短い650nm(DVD−R)若しくは655nm(DVD+R)の波長のレーザー光が用いられており、従来CD−Rに利用してきた有機色素は、この波長領域で吸収が大きいため最適記録感度から大きくずれてしまいDVD−RやDVD+Rに用いることはできない。
更に、DVD−R、DVD+Rにおいても、CD−Rと同様に高速記録が求められている。高速記録を行う記録材料には、反射率が高いだけでなく、記録感度が高感度であること、熱による色素の分解スピードが速いことが求められる。
DVD−Rなどに適用して好適な色素材料は各種提案されている(例えば特許文献1及び2参照。)。
しかしながら、高速記録時の記録再生特性については検討されていない。
また、色素の分解スピードを単に高めることにより高速記録に最適化すると、低速記録時の信号特性の悪化が見られ、逆の場合も同様で、低速記録に最適化すると、高速記録時の信号特性が悪化してしまう。従って、1枚の有機色素記録媒体で低速から高速記録に亘って記録特性を維持するのは非常に困難である。
特開2002−52829号公報 特開2003−231359号公報
本発明は、DVD−R、DVD+R等の追記型の光記録媒体において、低速記録から高速記録に亘って良好な記録特性を得ることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、光透過性の基板上に、少なくとも下記化1に示す一般式で表される色素材料(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を表し、R2、R3はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基又は連結して3〜6員環を形成する基を表し、Y1及びY2は各々独立に有機基を表し、XはClO、BF、PF、SbFを表す)と、下記の化2に示す一般式で表される色素材料(式中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基又は連結して3〜6員環を形成する基を表し、Y1、Y2は各々独立に有機基を表し、XはClO4、BF4、PF6、SbF6を表す)とを含む記録層を有する構成とする。
Figure 2005132055
Figure 2005132055
また本発明は、上述の構成の光記録媒体において、基板に記録トラックに沿ってグルーブを形成して、グルーブの幅Wgを
0.28μm≦Wg≦0.40μm
として、かつこのグルーブの深さDを
100nm≦D≦200nm
として構成する。
また本発明は、上述の各構成による光記録媒体において、上記化1に示す一般式で表される色素材料を、下記化3に示す構造式で表される材料として構成する。
Figure 2005132055
さらに本発明は、上述の各構成による光記録媒体において、上記化1に示す一般式で表される色素材料を、下記化4に示す構造式で表される材料として構成する。
Figure 2005132055
また他の本発明は、上記化1又は化3又は化4に示す色素材料の重量をW1、上記化2に示す色素材料の重量をW2とすると、記録層中に含まれる各色素材料の重量比を
0<W2/(W1+W2)≦0.7
として構成する。
上述したように本発明は、追記型光記録媒体、特にDVD型構成の有機色素を用いた光記録媒体に適用して好適な光記録媒体であって、その記録層材料を選定するとともに、特にグルーブの幅及び深さを適切に選定することによって、1倍速から8倍速記録に至る記録速度に対し、良好な記録再生特性、すなわちジッター9.0%未満、また適切な記録パワー特性を得ることができた。
これにより、実用的で記録再生特性の良好なDVD型構成の追記型光記録媒体を提供することができる。
上述の請求項1又は2に係る発明によれば、高速記録特性に優れた追記型の光記録媒体を提供することができる。
また請求項3乃至6に係る発明によれば、高速記録特性に優れ、かつ高速記録とともに1倍速などの低速記録時における記録パワー範囲を適切な範囲に選定することが可能な光記録媒体を提供することができる。
更に請求項7乃至12に係る発明によれば、高速記録特性に優れ、かつ低速記録時における記録パワー範囲を適切な範囲に選定し得るとともに、高速記録時の特に8倍速記録の際の記録パワー範囲を確実に適切な範囲に選定することが可能な光記録媒体を提供することができる。
以下本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明は以下の例に限定されることなく種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
この例においては、有機色素ディスクに適用した例であり、特にDVD−R、DVD+Rディスクに適用することにより高速記録特性を良好にした光記録媒体を構成する場合二ついて説明する。
本発明による光記録媒体の一例の概略断面構成を図1に示す。PC(ポリカーボネート)またはPMMA(ポリメチルメタクリレート)等より成る光透過性の基板1の上に、色素材料より成る記録層2及び反射層3が被着形成されて成る。
記録層2の色素材料としては、上記化1及び化2に示す一般式の色素材料を含む構成とする。
例えば上記化1に示す一般式のうち、上記化3又は上記化4に示す構造式の色素を用いることができる。
また、上記化2に示す一般式のうち、例えば下記の化5に示す構造式の色素材料を添加して光記録媒体を構成することができる。
Figure 2005132055
色素材料の塗布液は、記録層を構成する有機色素に対し塗布溶媒となるテトラフルオロプロパノール等に溶解して調製し、厚さ例えば0.6mmの光透過性の基板上にスピンコート法により記録層を成膜し、その上にスパッタリング法により例えば銀合金のAPC(Ag−Pd−Cu合金)、ANC(Ag−Nd−Cu合金)等より成る反射層を積層させる。
また記録層の膜厚は通常の有機色素材料を用いた光記録媒体において選定される厚さとする。この例においては、記録層の光学濃度(OD)を、吸収の極大波長λmaxにおける透過率をTとしたとき、
OD=−log(T)
と定義して、OD=0.65となる膜厚とした。
使用した基板の表面には、図2に要部の拡大断面図を示すように、グルーブ4が通常の基板製造過程により、すなわち通常のマスタリング工程により作製したスタンパから射出成形法、または2P(Photo-polymerization)法等により形成されており、トラックピッチTpを0.74μm、グルーブの幅Wgと溝深さDはそれぞれ0.34μm、150nmとした。ここでは、グルーブ4とランド5との間の傾斜部の中間点の幅をグルーブ幅Wgと定義する。
一方信号の記録再生には、Pulstec社製のDDU−1000(商品名)を用いた。この評価機のレーザー光の波長λは659nm、集光レンズの開口数NAは0.65であり、通常のDVDに用いられているEFM plus信号をランダム記録した際の再生信号のジッター値を測定した。
図3に、記録層として上記化3に示す色素材料の重量をW1、上記化5に示す色素の重量をW2としたときに、その重量比W2/(W1+W2)を0.3とした材料を用いて光記録媒体を構成し、記録再生特性を測定した結果を示す。測定は、DVD+Rの倍速記録方式の規格によるMulti Strategyを用いて1倍速記録(線速3.5m/s)、2.4倍速記録(線速8.4m/s)、4倍速記録(線速14.0m/s)を行い、更にDVD+Rの倍速記録方式の規格によるNon-Multi Strategyを用いて8倍速記録(線速27.9m/s)を行った後、1倍速で再生を行った際の記録パワーに対するジッター値を調べた。図3において実線c1〜c4はそれぞれ1倍速、2.4倍速、4倍速及び8倍速の結果を示す。
この図3の結果から、1倍速から8倍速全ての記録速度に亘ってジッターボトムがDVD+Rの規格上限値である9.0%を大きく下回っていることがわかる。
従って本発明によれば、低速記録から高速記録にわたって、安定して良好な記録再生特性が得られることがわかる。
次に、記録層に上記化3及び化5に示す色素材料を用い、上記化5に示す色素材料の添加量を変えて添加し、上述の例と同様の条件をもって、すなわち記録層の厚さ、グルーブ幅及び深さ等を同様として光記録媒体を作製した。これらの光記録媒体に対し1倍速記録及び8倍速記録時のジッターボトムとなる記録パワーP0を測定した。この結果を図4にそれぞれ実線b1及びb2として示す。重量比は、上記化3に示す色素の重量をW1、上記化5に示す色素の重量をW2として総重量に対する上記化5に示す材料の重量比W2/(W1+W2)とした。
図4から明らかなように、上記化5に示す色素の重量比W2/(W1+W2)が増加するに従い記録感度が低感度側にシフトしており、上記化2の一般式で示す材料を加えることにより、感度を調整できることがわかる。
ここで、DVDの規格からジッターボトムとなる記録パワーは27mW以下であることが望ましい。したがって、8倍速の記録システムにおいてジッターボトムとなる記録パワーP0を27mW以下とするには、重量比W2/(W1+W2)を0.7以下とすることが望ましい。
またこの記録パワーP0はDVDの規格により5〜6mW以上とされる。したがって、1倍速記録時のジッターボトムとなる記録パワーの結果から、上記化5すなわち上記化2に示す色素材料を添加することが記録感度調整のために望ましいことがわかる。
次に、グルーブの溝深さDについて検討した結果を図5に示す。上記化3及び化5で示す有機色素材料の混合比をW2/(W1+W2)=0.3とした記録層を用いて、グルーブの溝深さを80nm〜230nmの範囲で変化させ、他の構成は上述の図3において説明した例と同様として光記録媒体を作製した。
グルーブの各溝深さに対し、8倍速記録時のジッターのボトム値と反射率を測定した。図5において実線d1及びd2はそれぞれジッターボトム値及び反射率を示す。この結果から、ジッター値はグルーブが深くなるにつれて減少し、グルーブの溝深さDが100nmのとき9%を下回ることがわかる。
また、反射率も同様にグルーブが深くなるにつれて減少するが、200nmで追記型DVDの規格の反射率の下限である45%となる。従って、信号特性と反射率を同時に満足するグルーブ深さDは、
100nm≦D≦200nm
の範囲が適していることがわかる。
更に、グルーブ幅Wgについて検討した結果を図6に示す。上記化3及び化5に示す有機色素材料の混合比をW2/(W1+W2)=0.3の条件とした記録層を用いて、記録層の厚さ、グルーブの溝深さなどの他の条件を上述の図3において説明した例と同様に選定し、グルーブ幅Wgを0.28μm〜0.44μmの条件で1倍速記録と8倍速記録時のジッター値を測定し、最適記録パワーでのジッター値をプロットした。図6において、実線e1及びe2はそれぞれ1倍速及び8倍速記録のジッター値を示す。
この図6の結果から、ジッター9%未満を達成するために、グルーブ幅Wgは、0.28μm≦Wg≦0.40μmの範囲が適していることがわかる。
次に、上記化3及び化5に示す色素材料の混合比はW2/(W1+W2)=0.3の条件で、これに下記化6に示す構造式の失活剤を添加して耐光性について調べた。ここでは上記化6に示す色素材料の重量をW3としたときに、
0≦W3/(W1+W2+W3)≦0.35
の範囲で添加し、記録層の耐光性の変化について検討した。その他の構成、すなわち記録層の厚さ、グルーブ溝深さ及び幅を上述の図3において説明した例と同様に選定して光記録媒体を構成し、記録層の耐光性の変化について検討した。
Figure 2005132055
記録層の耐光性試験は、厚さ0.6mmの光透過性の基板上に、記録層と反射層を積層させ、基板側から200Wの水銀−キセノンランプの紫外線を1時間照射して色素膜を劣化させ、590nm〜680nmの波長領域に亘って劣化前後の反射光量を比較した。
紫外線照射前のレーザー光の反射光量をI0、照射後の反射光量をI1とした時、上記化6に示す構造式の失活剤の上記化3及び化5に示す材料との総重量に対する混合比W3/(W1+W2+W3)を変化させて、照射前後の反射光量の比I1/I0と、ジッター値を測定した。この反射光量比及びジッター値をそれぞれ図7において実線g1及びg2で示す。
この図7の結果から、上記化6に示す構造式の失活剤の混合比W3/(W1+W2+W3)を増加させることにより、耐光性の向上が確認できる。また、現在実用化されているCD−Rは、同様の耐光性試験においてI1/I0=0.8程度であることから、この基準を適用するためには、失活剤の重量比はW3/(W1+W2+W3)≧0.1であることが望ましい。
また、失活剤の重量比がW3/(W1+W2+W3)>0.3ではジッター値が9%を越えるため、失活剤の重量比は、
0.1≦W3/(W1+W2+W3)≦0.3
が好適であると言える。
上述の各例においては、上記化1に示す一般式で表される材料として、上記化3に示す材料を用いたが、本発明は上記化1の一般式に含まれるその他各種の有機色素材料を用いることができる。
例えば、上記化4及び上記化2に示す色素材料を記録層に用いて、その他の条件すなわち記録層の厚さ、グルーブ幅及び深さなどの条件を上述の図3において説明した例と同様に選定して光記録媒体を形成し、その1倍速、2.4倍速、4倍速及び8倍速記録を上述の例と同様の方法をもって記録し、再生ジッターを測定したところ、上記化4に示す材料を用いる場合においても、同様に1倍速から8倍速までの低速から高速記録時におけるジッターを確実に良好に抑制し、かつ記録パワーP0を適切な範囲内に調整することができた。
また、上記化4に示す材料を用いて記録層を構成する場合においても、基板に形成するグルーブの溝深さD及びWgを上述の範囲、すなわち
0.28μm≦Wg≦0.40μm
100nm≦D≦200nm
に選定することにより、上記化3に示す材料を用いる場合と同様に、ジッター9%未満、また反射率45%以上を達成することができた。
更にこの材料に、上記化6に示す材料に代表される、周知の各種失活剤を本発明構成の光記録媒体の記録層に添加して耐光性の向上を図ることができる。
失活剤としては、上記化6に示す材料のほか、例えば下記の化7及び化8に示す構造式の材料などが挙げられ、同様に耐光性の向上を図ることができた。
Figure 2005132055
Figure 2005132055
以上説明したように、本発明による光記録媒体によれば、DVD±Rの光学系を適用してシアニン系色素を用いた追記型の光記録媒体において、1倍速から8倍速という幅広い記録速度に亘って追記型DVDの規格を十分満足する信号特性が得られ、かつ記録パワーを適切な範囲に調整することができる。
特に前述の化1に示される一般式に含まれる材料のうち、上記化3及び化4に示す材料を用いて記録層を構成することにより、1倍速〜8倍速の各記録速度による記録情報を、ジッター9%未満をもって再生することができ、また反射率45%以上とすることができた。
更に、前述の図3の結果から、8倍速以上の高速記録にも対応可能であることが容易に推測できる。
また上述の各例においては、記録層の厚さとしては上記OD=0.65となる厚さとして測定を行ったが、記録再生特性に影響を及ぼさない範囲で例えば上記ODが0.5以上0.8以下程度の範囲で厚さを選定することも可能である。
更に、上記化6〜化8に示す有機色素材料に代表される各種失活剤を添加することにより、耐光性の向上を図ることができる。
尚、上述の各例においてはDVD+R型構成の光記録媒体に適用した場合を説明したが、その他DVD−R型フォーマットの光記録媒体においても本発明構成の光記録媒体を適用して同様に良好な結果を得ることができた。
また本発明は上記の例に限定されることなく、色素材料より成る記録層を2層構成とする光記録媒体に適用するなど、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変形、変更が可能である。
本発明光記録媒体の概略構成を示す断面図である。 本発明光記録媒体の要部の拡大断面図である。 本発明実施例の記録パワーに対するジッターの変化を示す図である。 本発明実施例の記録層材料の重量比に対する記録パワーの変化を示す図である。 本発明実施例のグルーブ深さに対するジッター及び反射率の変化を示す図である。 本発明実施例のグルーブ幅に対するジッターの変化を示す図である。 本発明実施例の記録層材料の重量比に対する紫外線照射前後の反射光量比とジッターの変化を示す図である。
符号の説明
1 基板
2 記録層
3 反射層
4 グルーブ
5 ランド

Claims (24)

  1. 光透過性の基板上に、
    少なくとも下記化1に示す一般式で表される色素材料(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を表し、R2、R3はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基又は連結して3〜6員環を形成する基を表し、Y1及びY2は各々独立に有機基を表し、XはClO、BF、PF、SbFを表す)と、
    下記化2で示す一般式で表される色素材料(式中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基又は連結して3〜6員環を形成する基を表し、Y1、Y2は各々独立に有機基を表し、XはClO、BF、PF、SbFを表す)とを含む記録層を有する
    ことを特徴とする光記録媒体。
    Figure 2005132055
    Figure 2005132055
  2. 上記基板には記録トラックに沿ってグルーブが形成され、
    上記グルーブの幅Wgが
    0.28μm≦Wg≦0.40μm
    とされ、かつ上記グルーブの深さDが
    100nm≦D≦200nm
    とされる
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  3. 上記化1に示す一般式で表される色素材料が、下記化3に示す構造式で表される材料である
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
    Figure 2005132055
  4. 上記化1に示す一般式で表される色素材料が、上記化3に示す構造式で表される材料である
    ことを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
  5. 上記化1に示す一般式で表される色素材料が、下記化4に示す構造式で表される材料である
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
    Figure 2005132055
  6. 上記化1に示す一般式で表される色素材料が、上記化4に示す構造式で表される材料である
    ことを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
  7. 上記化1記載の色素材料の重量をW1、上記化2記載の色素材料の重量をW2とすると、上記記録層中に含まれる上記各色素材料の重量比が
    0<W2/(W1+W2)≦0.7
    とされる
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  8. 上記化1記載の色素材料の重量をW1、上記化2記載の色素材料の重量をW2とすると、上記記録層中に含まれる上記各色素材料の重量比が
    0<W2/(W1+W2)≦0.7
    とされる
    ことを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
  9. 上記化1記載の色素材料の重量をW1、上記化2記載の色素材料の重量をW2とすると、上記記録層中に含まれる上記各色素材料の重量比が
    0<W2/(W1+W2)≦0.7
    とされる
    ことを特徴とする請求項3記載の光記録媒体。
  10. 上記化1記載の色素材料の重量をW1、上記化2記載の色素材料の重量をW2とすると、上記記録層中に含まれる上記各色素材料の重量比が
    0<W2/(W1+W2)≦0.7
    とされる
    ことを特徴とする請求項4記載の光記録媒体。
  11. 上記化1記載の色素材料の重量をW1、上記化2記載の色素材料の重量をW2とすると、上記記録層中に含まれる上記各色素材料の重量比が
    0<W2/(W1+W2)≦0.7
    とされる
    ことを特徴とする請求項5記載の光記録媒体。
  12. 上記化1記載の色素材料の重量をW1、上記化2記載の色素材料の重量をW2とすると、上記記録層中に含まれる上記各色素材料の重量比が
    0<W2/(W1+W2)≦0.7
    とされる
    ことを特徴とする請求項6記載の光記録媒体。
  13. 上記記録層に、失活剤が含まれて成る
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  14. 上記記録層に、失活剤が含まれて成る
    ことを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
  15. 上記記録層に、失活剤が含まれて成る
    ことを特徴とする請求項3記載の光記録媒体。
  16. 上記記録層に、失活剤が含まれて成る
    ことを特徴とする請求項4記載の光記録媒体。
  17. 上記化1に示す色素材料の重量をW1、上記化2に示す色素材料の重量をW2、上記失活剤の重量をW3とすると、
    0.1≦W3/(W1+W2+W3)≦0.3
    とされる
    ことを特徴とする請求項13記載の光記録媒体。
  18. 上記化2に示す色素材料の重量をW1、上記化2に示す色素材料の重量をW2、上記失活剤の重量をW3とすると、
    0.1≦W3/(W1+W2+W3)≦0.3
    とされる
    ことを特徴とする請求項14記載の光記録媒体。
  19. 上記化3に示す色素材料の重量をW1、上記化2に示す色素材料の重量をW2、上記失活剤の重量をW3とすると、
    0.1≦W3/(W1+W2+W3)≦0.3
    とされる
    ことを特徴とする請求項15記載の光記録媒体。
  20. 上記化1に示す色素材料の重量をW1、上記化2に示す色素材料の重量をW2、上記失活剤の重量をW3とすると、
    0.1≦W3/(W1+W2+W3)≦0.3
    とされる
    ことを特徴とする請求項16記載の光記録媒体。
  21. 上記光記録媒体の記録トラックのトラックピッチTpが0.74μm±0.03、最短マーク長が0.40μm、記録マークの読み出しに用いられる再生用光の波長λが650nm+10nm/−5nm若しくは655nm+10nm/−5nm、集光レンズの開口数NAが0.65±0.01とされて成る
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  22. 上記光記録媒体の記録トラックのトラックピッチTpが0.74μm±0.03、最短マーク長が0.40μm、記録マークの読み出しに用いられる再生用光の波長λが650nm+10nm/−5nm若しくは655nm+10nm/−5nm、集光レンズの開口数NAが0.65±0.01とされて成る
    ことを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
  23. 上記光記録媒体の記録トラックのトラックピッチTpが0.74μm±0.03、最短マーク長が0.40μm、記録マークの読み出しに用いられる再生用光の波長λが650nm+10nm/−5nm若しくは655nm+10nm/−5nm、集光レンズの開口数NAが0.65±0.01とされて成る
    ことを特徴とする請求項3記載の光記録媒体。
  24. 上記光記録媒体の記録トラックのトラックピッチTpが0.74μm±0.03、最短マーク長が0.40μm、記録マークの読み出しに用いられる再生用光の波長λが650nm+10nm/−5nm若しくは655nm+10nm/−5nm、集光レンズの開口数NAが0.65±0.01とされて成る
    ことを特徴とする請求項4記載の光記録媒体。
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