JP2006031829A - 収差補正装置及び光ヘッド装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 簡易な構成でより効果的に非点収差を補正することができる収差補正装置及びそれを備えた光ヘッド装置を提供すること。
【解決手段】 収差補正装置２は、液晶層２４及び透明電極２２Ａ、２２Ｂとを有する液晶パネル３を備え、光源から出射され対物レンズ９を介して光記録ディスクに収束されるレーザ光の収差を補正する。透明電極２２Ａ、２２Ｂは、略円形の中心部３０と、中心部３０を取り囲む外周部とから構成されるとともに、外周部は、中心部３０を中心に略等角度に８分割された外周分割部３１〜３８によって構成されている。液晶パネル３上の、対物レンズ９の瞳径に対応したレーザ光の入射領域３９の径をＤ１、中心部３０の径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１が０．５から０．６５の範囲で設定されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＣＤやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などの光記録ディスクの記録、再生を行う光ヘッド装置に用いられる光学系において発生する収差を補正する収差補正装置、及びそれを備えた光ヘッド装置に関するものである。
従来から、ＣＤやＤＶＤ等の光記録ディスクの記録、再生を行う光ヘッド装置では、種々の要因により発生する波面収差の影響を受けて、その記録、再生の性能が劣化することが問題となっている。この波面収差を補正するため、電圧に応じて屈折率が変化する液晶層とこの液晶層を挟み込むように配設された透明電極とを有する液晶パネルと、透明電極に印加される電圧を制御する液晶パネル制御部とを備え、光源から出射され対物レンズを介して光記録ディスクに収束されるレーザ光の収差を補正する収差補正装置が案出されている。
この種の収差補正装置としては、略円形の中心部と、この中心部を中心に略等角度に８分割され中心部を取り囲むように配置された外周分割部とから透明電極が構成された収差補正装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この収差補正装置では、液晶パネルを通過するレーザ光の非点収差の方向性に対応して、中心部及び各々の外周分割部からなる各分割領域に印加される電圧を制御している。そして、各分割領域を通過するレーザ光に、各分割領域ごとに制御された電圧に対応する位相差を付与することで非点収差の補正を行っている。
特開２０００−４０２４９号公報
上記特許文献１に記載の収差補正装置では、光ヘッド装置に用いられる光学系で様々な方向に非点収差が発生した場合であっても、この方向に対応するように、透明電極には中心部と各々の外周分割部とからなる分割領域が設けられおり、かつ、各分割領域に印加される電圧に対応した位相差が各分割領域を通過するレーザ光に付与される。従って、簡易な構成で、方向や大きさが異なる非点収差を効果的に補正できるという利点がある。
しかしながら、従来の収差補正装置による非点収差の補正では、未だ十分とはいえず、光ヘッド装置の記録、再生性能を確保するため、更なる収差補正効果を持った収差補正装置が要求されている。
そこで、本発明の課題は、簡易な構成でより効果的に非点収差を補正することができる収差補正装置及びそれを備えた光ヘッド装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本願発明者は、種々の検討を行った。特に、液晶パネル上における対物レンズの瞳径に対応したレーザ光の入射領域と、透明電極を構成する中心部との関係に着目して種々の検討を行った。その結果、レーザ光の入射領域と、透明電極の中心部とが所定の関係を具備するときには、光ヘッド装置の光学系で発生する方向や大きさの異なる非点収差を、収差補正装置によって、より効果的に補正できることを知見するに至った。
本発明は、かかる新たな知見に基づくものであり、電圧に応じて屈折率が変化する液晶層と該液晶層を挟み込むように配設された透明電極とを有する液晶パネルと、前記透明電極に印加される電圧を制御する液晶パネル制御部とを備え、光源から出射され対物レンズを介して光記録ディスクに収束されるレーザ光の収差を補正する収差補正装置において、前記透明電極は、略円形の中心部と、該中心部を取り囲む外周部とから構成されるとともに、該外周部は、前記中心部を中心に略等角度に８分割された外周分割部から構成され、前記液晶パネル上の、前記対物レンズの瞳径に対応した前記レーザ光の入射領域の径をＤ１、前記中心部の径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１が０．５から０．６５の範囲で設定されていることを特徴とする。
本発明では、収差補正装置を構成する透明電極が、略円形の中心部と中心部を取り囲む外周部とから構成されるとともに、外周部は、中心部を中心に略等角度に８分割された外周分割部によって構成されている。また、液晶パネル上の、対物レンズの瞳径に対応したレーザ光の入射領域の径をＤ１、前記中心部の径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１が０．５から０．６５の範囲で設定されている。言い換えると、液晶パネル上の、対物レンズの瞳径に対応したレーザ光の入射領域の相対径を１としたとき、中心部の相対径が０．５から０．６５の範囲で設定されている。このように構成することで、光ヘッド装置の光学系で発生する方向や大きさの異なる非点収差を、収差補正装置によって、より効果的に補正できる。
本発明において、前記Ｄ２／Ｄ１が０．５２から０．６の範囲で設定されていることが好ましい。この場合には、さらに効果的に非点収差を補正することができる。
本発明において、前記中心部と、各々の前記外周分割部とのそれぞれに印加される電圧は独立に設定可能であることが好ましい。このように構成することで、中心部及び各々の外周分割部に対してそれぞれ独立に印加電圧を設定して非点収差の補正をすることができる。そのため、収差の補正パターンの自由度が大きくなり、様々な非点収差の分布に対応して補正を行うことができる。
また、本発明にかかる光ヘッド装置では、前記収差補正装置と、光源から出射されたレーザ光を光記録ディスクに収束させる対物レンズを少なくとも有する光学系とを備え、前記光源から出射されたレーザ光が前記収差補正装置を通過するように前記光学系が配置されていることを特徴とする。
本発明の光ヘッド装置では、光源から出射されたレーザ光が収差補正装置を通過するように光学系が配置されていることから、光学系で生じる非点収差をより効果的に補正することができる。
以上のように本発明にかかる収差補正装置では、液晶パネル上の、対物レンズの瞳径に対応したレーザ光の入射領域の相対径を１としたとき、中心部の相対径が０．５から０．６５の範囲で設定されている。従って、光ヘッド装置の光学系で発生する方向や大きさの異なる非点収差を、簡易な構成でより効果的に補正できる。
また、本発明の光ヘッド装置では、光源から出射されたレーザ光が収差補正装置を通過するように光学系が配置されていることから、光学系で生じる非点収差をより効果的に補正することができる。従って、光ヘッド装置の記録、再生性能の確保が可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
（光ヘッド装置の概略構成）
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した光ヘッド装置を側面からみたときの概略構成を模式的に示す説明図、および光ヘッド装置を底面からみたときの概略構成を模式的に示す説明図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示す光ヘッド装置１は、ＣＤあるいはＤＶＤなどの光記録ディスク（図示省略）に対する情報記録、情報再生を行うものであり、光源としての第１および第２のレーザダイオード５１、５２からの出射光を光記録ディスクに集光させる対物レンズ９をトラッキング方向、フォーカシング方向およびチルト方向へ駆動する対物レンズ駆動装置５と、この対物レンズ駆動装置５を上面側に保持するとともに、第１および第２のレーザダイオード５１、５２や後述する所定の光学系などが搭載された装置フレーム６とを有している。第１および第２のレーザダイオード５１、５２は、波長６５０ｎｍあるいは６３５ｎｍ（短波長）の第１のレーザ光を出射するＤＶＤ用のレーザダイオード、および波長７６０〜８００ｎｍ（長波長）の第２のレーザ光を出射するＣＤ用のレーザダイオードである。
装置フレーム６の両端部には、丸穴からなるガイド穴（図示省略）と、コの字形状に突き出したガイド部（図示省略）とが形成され、これらのガイド穴およびガイド部の各々に通されたガイド軸（図示省略）に沿って、光ヘッド装置１は、光記録ディスクの半径方向に移動することができるようになっている。
（光学系の構成）
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光ヘッド装置１では、第１のレーザダイオード５１から出射された第１のレーザ光、および第２のレーザダイオード５２から出射された第２のレーザ光はいずれも、光路合成素子としての偏光ビームスプリッタからなるプリズム１５、および光路分離素子としてのハーフミラー１０により、光記録ディスクに向かう共通光学経路１１に導かれ、対物レンズ９により光記録ディスクの記録面に集光するようになっている。また、光記録ディスクで反射されたレーザ光の戻り光は、ハーフミラー１０により共通光学経路１１から分離されて受光素子７に導かれるようになっている。
より具体的には、まず、装置フレーム６上において、第１のレーザダイオード５１から光記録ディスクに向かう光路上には、第１のグレーティングレンズ１２、リレーレンズ１３、１／２波長板１４、プリズム１５、ハーフミラー１０、コリメータレンズ１８、及び立ち上げミラー１９がこの順に配置されている。従って、第１のレーザダイオード５１から出射された第１のレーザ光は、第１のグレーティングレンズ１２、リレーレンズ１３、および１／２波長板１４を透過した後、プリズム１５で反射し、その一部がハーフミラー１０で部分反射した後、コリメータレンズ１８で平行光化され、しかる後に、立ち上げミラー１９で上方に導かれるようになっている。
また、第２のレーザダイオード５２から光記録ディスクに向かう光路上には、第２のグレーティングレンズ１６、プリズム１５、ハーフミラー１０、コリメータレンズ１８、及び立ち上げミラー１９がこの順に配置されている。従って、第２のレーザダイオード５２から出射された第２のレーザ光は、第２のグレーティングレンズ１６を透過した後、プリズム１５を透過し、その一部がハーフミラー１０で部分反射した後、コリメータレンズ１８で平行光化され、しかる後に、立ち上げミラー１９で上方に導かれるようになっている。
ここで、立ち上げミラー１９と、その上方に配置された対物レンズ９との間には、収差補正装置２を構成する液晶パネル３、及び１／４波長板８がこの順に配置されている。従って、立ち上げミラー１９で上方に導かれたレーザ光は、液晶パネル３を通過して収差が補正された後、１／４波長板８によって円偏光化され、対物レンズ９によって光記録ディスクの記録面に光スポットとして集光するようになっている。その際、対物レンズ９は、対物レンズ駆動装置５によってトラッキング方向、フォーカシング方向、およびチルト方向の位置がサーボ制御されるようになっている。
また、光記録ディスクで反射したレーザ光の戻り光は、上記とは反対の光路を辿り、対物レンズ９、１／４波長板８、液晶パネル３、立ち上げミラー１９、コリメータレンズ１８を経てハーフミラー１０に導かれ、ハーフミラー１０を透過した光は、センサーレンズ２０を透過して受光素子７に至る。ここで、センサーレンズ２０は、双方のレーザ光の戻り光に対して非点収差を発生させるためのレンズである。
（収差補正装置の構成）
図２は、図１に示す光ヘッド装置に用いられる収差補正装置の液晶パネルの縦断面図である。図３は、図２に示す液晶パネルの透明電極の平面図である。
図１（ａ）に示すように、本形態における収差補正装置２は、第１のレーザダイオード５１あるいは第２のレーザダイオード５２から出射され対物レンズ９を介して光記録ディスクに収束されるレーザ光の収差を補正するものであり、液晶パネル３と、液晶パネル制御部４と、これら液晶パネル３と液晶パネル制御部４とを電気的に接続する可撓性基板２８とから構成されている。液晶パネル３及び液晶パネル制御部４は装置フレーム６の上面側に固定されている。
図２に示すように、液晶パネル３では、電圧に応じて屈折率が変化する液晶層２４を挟み込むように、液晶層２４に所定の分子配向性を与える配向膜２３Ａ、２３Ｂが配設されている。液晶層２４には液晶分子Ｍが含まれている。配向膜２３Ａ、２３Ｂの外側には、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等によって形成された透明基板２２Ａ、２２Ｂが蒸着されている。また、透明基板２２Ａ、２２Ｂの外側には、保護層としてのガラス基板２１Ａ、２１Ｂが配設されている。
液晶層２４は、いわゆる複屈折効果を有し、液晶分子Ｍの光学軸方向とこれに垂直な方向とでは屈折率が異なっている。そして、透明基板２２Ａと２２Ｂとの間に印加する電圧を変化させることで図２（ａ）から（ｃ）に示すように、液晶分子Ｍの向きを水平方向から垂直方向まで自在に変化させることができるようになっている。透明電極２２Ａ、２２Ｂへの印加電圧は液晶パネル制御部４によって制御されており、液晶パネル３を通過するレーザ光には、液晶パネル制御部４によって制御された電圧に対応する位相差が付与されるようになっている。
透明電極２２Ａは、図３に示すように略円形の中心部３０と、中心部３０を取り囲む外周部とから構成されるとともに、この外周部は、中心部３０を中心に略等角度に８分割された外周分割部３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８から構成されている。より具体的には、液晶パネル３上の、対物レンズ９の瞳径に対応したレーザ光の入射領域３９の中心部分に対応して中心部３０が形成されるとともに、この中心部３０を中心に、略４５°の等角度で放射状に伸びる分割線によって外周分割部３１〜３８が形成されている。また、外周分割部３１と３５、３２と３６、３３と３７、３４と３８とがそれぞれ向かい合って略中心対称に配置されている。そして、中心部３０と各々の外周分割部３１〜３８とからなる各分割領域に印加される電圧は、液晶パネル制御部４によってそれぞれ独立に設定可能となっている。
ここで、本形態における透明電極２２Ａでは、液晶パネル３上における対物レンズ９の瞳径に対応したレーザ光の入射領域３９の径をＤ１、中心部３０の径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１が０．５から０．６５の範囲となるように設定されている。言い換えると、液晶パネル３上における対物レンズ９の瞳径に対応したレーザ光の入射領域３９の径Ｄ１の大きさを１としたとき、中心部３０の径Ｄ２の大きさが０．５から０．６５の範囲となるように設定されている。このように設定することで後述のように、光ヘッド装置１の光学系で生じる非点収差をより効果的に補正できるようになっている。尚、透明電極２２Ｂは、透明電極２２Ａと同様の構成であるため、その説明は省略する。
（非点収差の補正方法）
図４は、図１に示す光ヘッド装置の光学系で生じる非点収差に基づく波面収差分布と液晶パネルの駆動パターンとの関係を説明する説明図である。
光ヘッド装置の光学系が同一の構成を有する場合であっても、その光学系で生じる非点収差は、それぞれの光ヘッド装置によってその方向や大きさが異なる。このような特質を有する非点収差は、液晶パネル３の駆動パターンを変化させることで補正される。以下、図４を用いて非点収差の方向と液晶パネル３の駆動パターンとの関係を説明する。
図４（ａ）は、非点収差の方向（ＡＳ角度）が０°となる場合に対応する図である。図示縦方向では、中心から周辺部分にいくに従って対称的に波面収差が負の方向に大きくなる分布になっており、図示横方向では、中心から周辺部分にいくに従って対称的に波面収差が正の方向に大きくなる分布となっている。そのため、非点収差を補正するためには、図示上側の外周分割部３２、３３及び図示下側の外周分割部３６、３７に正の位相差を与え、図示左側の外周分割部３１、３８及び図示右側の外周分割部３４、３５に負の位相差を与えてやれば良い。すなわち、透明電極２２Ａ、２２Ｂの中心部３０に基準電圧Ｖ０を印加するとともに、外周分割部３２、３３、３６、３７に基準電圧Ｖ０より大きな電圧Ｖ＋を印加し、外周分割部３１、３８、３４、３５に基準電圧Ｖ０より小さな電圧Ｖ−を印加してやれば良い。このように各分割領域に電圧を印加することで、非点収差の補正が行われる。
図４（ｂ）は、非点収差の方向（ＡＳ角度）が２２．５°となる場合に対応する図であり、非点収差の方向は、図４（ａ）の状態から２２．５°回転した状態となっている。この場合には、透明電極２２Ａ、２２Ｂの中心部３０に基準電圧Ｖ０を印加するとともに、外周分割部３３、３７に基準電圧Ｖ０より大きな電圧Ｖ＋を印加し、外周分割部３１、３５に基準電圧Ｖ０より小さな電圧Ｖ−を印加することで、非点収差の補正が行われる。
図４（ｃ）は、非点収差の方向（ＡＳ角度）が４５°となる場合に対応する図であり、この場合には、透明電極２２Ａ、２２Ｂの中心部３０に基準電圧Ｖ０を印加するとともに、外周分割部３３、３４、３７、３８に基準電圧Ｖ０より大きな電圧Ｖ＋を印加し、外周分割部３１、３２、３５、３６に基準電圧Ｖ０より小さな電圧Ｖ−を印加することで、非点収差の補正が行われる。また、図４（ｄ）は、非点収差の方向（ＡＳ角度）が５７．５°となる場合に対応する図であり、この場合には、透明電極２２Ａ、２２Ｂの中心部３０に基準電圧Ｖ０を印加するとともに、外周分割部３４、３８に基準電圧Ｖ０より大きな電圧Ｖ＋を印加し、外周分割部３２、３６に基準電圧Ｖ０より小さな電圧Ｖ−を印加することで、非点収差の補正が行われる。
非点収差の方向（ＡＳ角度）がさらに変化する場合にも、以上の液晶パネル３の駆動パターンと同様の考え方で、非点収差の補正が行われる。このように、光ヘッド装置１の光学系で生じる非点収差に基づく波面収差がどのような方向に分布していても、２２．５°刻みで最も近い角度に対応して液晶パネル３を駆動することで、適切に非点収差を補正することができる。
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のレンズ駆動装置１では、収差補正装置２を構成する透明電極２２Ａ、２２Ｂが、略円形の中心部３０とこの中心部３０を取り囲む外周部とから構成されるとともに、外周部は、中心部３０を中心に略等角度に８分割された外周分割部３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８から構成されている。そのため、中心部３０と各々の外周分割部３１〜３８とからなる各分割領域に印加する電圧のパターンを変化させる、すなわち、液晶パネル３の駆動パターンを変化させることで、非点収差の補正を適正に行うことができる。
例えば、図５に示すように、非点収差の方向（ＡＳ角度）を変化させた場合の補正前の波面収差量Ｌ０を、補正後の波面収差量Ｌ１まで低減することができる。具体的には、収差補正装置２によって非点収差に基づく波面収差量を半減することができる。ここで、図５では、非点収差の方向（ＡＳ角度）を横軸とし、ＡＳ角度を変化させた場合の補正前の波面収差量をＬ０で示し、各ＡＳ角度における補正後の波面収差量をＬ１で示している。
また、特に本形態では、入射領域３９の径Ｄ１と中心部３０の径Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）が０．５から０．６５の範囲で設定されている。そのため、光ヘッド装置１の光学系で発生する方向や大きさの異なる非点収差を、簡易な構成でより効果的に補正することができる。以下、図６を用いて具体的に説明する。
図６では、図５における補正後の波面収差量Ｌ１を拡大して示している。波面収差量Ｌ１１〜Ｌ１６は、本形態における液晶パネル３を用いた場合の補正後の波面収差量を示し、波面収差量Ｌ１１〜Ｌ１６は、それぞれ、入射領域３９の径Ｄ１と中心部３０の径Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）をそれぞれ、０．５、０．５２、０．５５、０．５８、０．６、０．６５とした場合の波面収差量を示している。また、波面収差量Ｌ２１、Ｌ２２それぞれは、入射領域３９の径Ｄ１と中心部３０の径Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）を０．４、０．７とした場合の比較例における波面収差量を示している。
図６に示すように、（Ｄ２／Ｄ１）を０．５から０．６５とした本形態における波面収差量Ｌ１１〜Ｌ１６は、比較例である（Ｄ２／Ｄ１）を０．４あるいは、０．７とした場合の波面収差量Ｌ２１、Ｌ２２よりも、約４％以上も小さくなっている。従って、入射領域３９の径Ｄ１と中心部３０の径Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）を０．５から０．６５と設定してやることで、光ヘッド装置１の光学系で発生する方向や大きさの異なる非点収差をより効果的に補正できることがわかる。
さらに、図６に示すように、（Ｄ２／Ｄ１）を０．５２から０．６とした場合の波面収差量Ｌ１２〜Ｌ１５は、（Ｄ２／Ｄ１）を０．５あるいは０．６５をした場合の波面収差量Ｌ１１、Ｌ１６に比べ１％以下ではあるものの、小さくなっている。従って、入射領域３９の径Ｄ１と中心部３０の径Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）を０．５２から０．６と設定した場合には、さらに効果的に非点収差を補正できることがわかる。
本形態では、中心部３０と、各々の外周分割部３１〜３８とからなる各分割領域に印加される電圧は、液晶パネル制御部４によってそれぞれ独立に設定可能となっている。そのため、中心部３０及び各々の外周分割部３１〜３８に対してそれぞれ独立に印加電圧を設定して非点収差の補正をすることができる。従って、収差の補正パターンの自由度が大きくなり、様々な非点収差の分布に対応して補正を行うことができる。
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。例えば、光学系の構成は上述した形態には限定されず、光源となるレーザダイオードを一つとして、プリズム１５を省略するように光学系を構成しても良い。
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した光ヘッド装置を側面からみたときの概略構成を模式的に示す説明図、および光ヘッド装置を底面からみたときの概略構成を模式的に示す説明図である。 図１に示す光ヘッド装置に用いられる収差補正装置の液晶パネルの縦断面図である。 図２に示す液晶パネルの透明電極の平面図である。 図１に示す光ヘッド装置の光学系で生じる非点収差に基づく波面収差分布と液晶パネルの駆動パターンとの関係を説明する説明図である。 非点収差の方向（ＡＳ角度）を変化させた場合の補正前の波面収差量と、補正後の波面収差量を比較して示すグラフである。 非点収差の方向（ＡＳ角度）を変化させた場合の補正後の波面収差量を拡大して示すグラフである。
符号の説明
１ 光ヘッド装置
２ 収差補正装置
３ 液晶パネル
４ 液晶パネル制御部
９ 対物レンズ
２２Ａ、２２Ｂ 透明電極
２４ 液晶層
３０ 中心部
３１〜３８ 外周分割部
３９ 入射領域

Claims (4)

  1. 電圧に応じて屈折率が変化する液晶層と該液晶層を挟み込むように配設された透明電極とを有する液晶パネルと、前記透明電極に印加される電圧を制御する液晶パネル制御部とを備え、光源から出射され対物レンズを介して光記録ディスクに収束されるレーザ光の収差を補正する収差補正装置において、
    前記透明電極は、略円形の中心部と、該中心部を取り囲む外周部とから構成されるとともに、該外周部は、前記中心部を中心に略等角度に８分割された外周分割部から構成され、
    前記液晶パネル上の、前記対物レンズの瞳径に対応した前記レーザ光の入射領域の径をＤ１、前記中心部の径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１が０．５から０．６５の範囲で設定されていることを特徴とする収差補正装置。
  2. 前記Ｄ２／Ｄ１が０．５２から０．６の範囲で設定されていることを特徴とする請求項１記載の収差補正装置。
  3. 前記中心部と、各々の前記外周分割部とのそれぞれに印加される電圧は独立に設定可能であることを特徴とする請求項１または２記載の収差補正装置。
  4. 請求項１から３いずれかに記載の収差補正装置と、光源から出射されたレーザ光を光記録ディスクに収束させる対物レンズを少なくとも有する光学系とを備え、前記光源から出射されたレーザ光が前記収差補正装置を通過するように前記光学系が配置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
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