JP2009099162A - Perpendicular magnetic recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、垂直磁気記録方式のHDD(ハードディスクドライブ)などに搭載される垂直磁気記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD (hard disk drive) or the like.
近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたHDDの面記録密度は年率100%程度の割合で増加し続けている。最近では、HDD等に用いられる2.5インチ径磁気ディスクにして、1枚あたり160GBを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには1平方インチあたり250GBitを超える情報記録密度を実現することが求められる。 Various information recording techniques have been developed with the recent increase in information processing capacity. In particular, the surface recording density of HDDs using magnetic recording technology continues to increase at an annual rate of about 100%. Recently, an information recording capacity exceeding 160 GB has been demanded for a 2.5-inch diameter magnetic disk used for HDDs and the like, and in order to meet such a demand, per square inch. It is required to realize an information recording density exceeding 250 GBit.
HDD等に用いられる磁気ディスクにおいて高記録密度を達成するために、近年、垂直磁気記録方式の磁気ディスク(垂直磁気記録ディスク)が提案されている。従来の面内磁気記録方式は磁気記録層の磁化容易軸が基体面の平面方向に配向されていたが、垂直磁気記録方式は磁化容易軸が基体面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は面内記録方式に比べて、高密度記録時に、より熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。 In recent years, a perpendicular magnetic recording type magnetic disk (perpendicular magnetic recording disk) has been proposed in order to achieve a high recording density in a magnetic disk used for an HDD or the like. In the conventional in-plane magnetic recording method, the easy axis of magnetization of the magnetic recording layer is aligned in the plane direction of the substrate surface, but in the perpendicular magnetic recording method, the easy magnetization axis is adjusted to be aligned in the direction perpendicular to the substrate surface. ing. The perpendicular magnetic recording method is more suitable for increasing the recording density because the thermal fluctuation phenomenon can be more suppressed during high-density recording than the in-plane recording method.
従来、磁気記録層としては、CoCrPt−SiO2やCoCrPt−TiO2が広く用いられ、Coがhcp構造(六方最密結晶格子)の結晶を形成し、CrおよびSiO2(またはTiO2)が偏析して粒界を形成する。かかる材料を用いることにより、SiO2(またはTiO2)が強磁性のCoの周囲に偏析するため、物理的に独立した微細なCo粒子を形成しやすく、高記録密度を達成しやすい。 Conventionally, CoCrPt—SiO 2 or CoCrPt—TiO 2 has been widely used as the magnetic recording layer, Co forms crystals of an hcp structure (hexagonal close-packed crystal lattice), and Cr and SiO 2 (or TiO 2 ) segregate. To form grain boundaries. By using such a material, SiO 2 (or TiO 2 ) is segregated around ferromagnetic Co, so that it is easy to form physically independent fine Co particles and to easily achieve a high recording density.
磁気記録層の結晶配向性を向上させるために、一般的に、下地層が設けられている。下地層にはTi、V、Zr、Hfなどが知られているが、特許文献1に示されるように、現在ではRu(ルテニウム)が主流となっている。Ruはhcp構造をとり、Co(コバルト)を主成分とする磁気記録層の磁化容易軸の垂直配向性を効果的に向上させ、保磁力Hcを高め、所定のS/N比及び分解能を確保した高記録密度化が図られることが知られているからである。 In order to improve the crystal orientation of the magnetic recording layer, an underlayer is generally provided. Ti, V, Zr, Hf, and the like are known for the underlayer, but as shown in Patent Document 1, Ru (ruthenium) is currently mainstream. Ru has an hcp structure, effectively improves the perpendicular orientation of the easy axis of the magnetic recording layer containing Co (cobalt) as a main component, increases the coercive force Hc, and secures a predetermined S / N ratio and resolution. This is because it is known that high recording density can be achieved.
下地層は、材質が同じであっても、成膜プロセスにおける雰囲気ガスの圧力によって、膜の機能が変動することが知られている。特許文献2には、垂直磁性層の下地膜として、高圧アルゴン雰囲気で成膜されたルテニウムを含む層と、低圧アルゴン雰囲気で成膜されたルテニウムを含む層を有する構成が提案されている。特許文献2においては、低圧アルゴン雰囲気(1Pa前後)で成膜されたルテニウムを含む層は磁性層が高配向となる効果を奏し、また高圧アルゴン雰囲気(6Pa〜10Pa程度)で成膜されたルテニウムを含む層は磁性層が微粒子となる効果を奏すると述べている。
It is known that even if the material of the underlayer is the same, the function of the film varies depending on the pressure of the atmospheric gas in the film forming process.
上述したように高記録密度化を図るためには磁性粒を微細化することが有効である。しかしながら、過度に磁性粒を微細化すれば、磁性粒を構成する原子が少なくなりすぎるため、面内磁気記録媒体と同様に熱揺らぎ現象が問題となってしまう。この熱揺らぎの問題を回避するために、これまでは、次のような方法が採られてきた。 As described above, it is effective to make the magnetic grains finer in order to increase the recording density. However, if the magnetic grains are excessively miniaturized, the number of atoms constituting the magnetic grains becomes too small, and the thermal fluctuation phenomenon becomes a problem as in the case of the in-plane magnetic recording medium. In order to avoid this thermal fluctuation problem, the following methods have been adopted so far.
すなわち、下地層のさらに下に配向制御層を設け、配向制御層の材料あるいは膜構成を好適化して、下地層の結晶粒の配向の整列を促進し、間接的に磁気記録層の結晶配向性を改善することにより保磁力を向上させる方法である。配向制御層の素材は、例えばNi(ニッケル)、Pt(プラチナ)、Pd(パラジウム)など様々な素材から選択することができる。
ところで、上述のような記録密度の向上の要請に伴い、トラック幅を狭くする方法があるが、一般的に、トラック幅を狭くすると、再生出力に寄与する磁気ビット体積が減少することに加え、トラック端部からのノイズ量が相対的に増加するために、一般的に記録媒体のS/N比は悪化する。 Incidentally, there is a method of narrowing the track width in accordance with the request for improvement of the recording density as described above. In general, when the track width is narrowed, the magnetic bit volume contributing to the reproduction output is reduced, Since the amount of noise from the track end portion is relatively increased, generally the S / N ratio of the recording medium is deteriorated.
そこで本発明は、トラック幅を狭くすると同時に、S/N比も向上させるという、従来は相反すると思われていた特性を両方同時に獲得でき、これによって高記録密度化を図ることが可能な磁気記録媒体を提供することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, it is possible to simultaneously obtain both characteristics which have been considered to be contradictory, that is, to improve the S / N ratio at the same time as the track width is narrowed, thereby enabling high recording density. The purpose is to provide a medium.
上記課題を解決するために発明者らが鋭意検討し、hcp構造の磁気記録層の結晶配向性を向上させるためには、その成長の基礎となるhcp構造の非磁性下地層が重要であり、非磁性下地層の結晶の状態はその基礎となる配向制御層に大きく影響を受けることに着眼した。そして、さらに研究を重ねることにより、本発明を完成するに到った。 In order to solve the above problems, the inventors have intensively studied, and in order to improve the crystal orientation of the magnetic recording layer having the hcp structure, the nonmagnetic underlayer having the hcp structure, which is the basis of the growth, is important. It was noticed that the crystal state of the nonmagnetic underlayer was greatly affected by the underlying orientation control layer. The present invention has been completed by further research.
すなわち本発明の代表的な構成によれば、ディスク基体上に少なくとも軟磁性層と、配向制御層と、ルテニウムから成る下地層と、信号を記録する磁気記録層とを、この順に成膜する垂直磁気記録媒体において、配向制御層はCu合金から成り、これによって垂直磁気記録媒体のトラック幅が狭くなるほどS/N比は向上することを特徴とする。 That is, according to the typical configuration of the present invention, at least a soft magnetic layer, an orientation control layer, a ruthenium underlayer, and a magnetic recording layer for recording signals are formed in this order on the disk substrate. In the magnetic recording medium, the orientation control layer is made of a Cu alloy, whereby the S / N ratio is improved as the track width of the perpendicular magnetic recording medium is narrowed.
配向制御層をCu合金とした場合、トラック幅が狭くなるほどにS/N比が向上するという格別の効果が得られるためである。 This is because when the orientation control layer is made of a Cu alloy, a special effect that the S / N ratio is improved as the track width is narrowed.
上記のCu合金は、CuCr(銅−クロム合金)、CuW(銅−タングステン合金)、またはCuTi(銅−チタン合金)のいずれかから選択してよい。銅を主成分とする合金であれば、下地層の膜厚を増大させることなく記録密度の向上を達成できるからである。 The Cu alloy may be selected from CuCr (copper-chromium alloy), CuW (copper-tungsten alloy), or CuTi (copper-titanium alloy). This is because an alloy containing copper as a main component can achieve an improvement in recording density without increasing the thickness of the underlayer.
上記の配向制御層の膜厚は、8〜12nmであるとよい。トラック幅が小さくなるほどS/N比が向上するという挙動を示すのはこのトラック幅の範囲だからである。 The film thickness of the orientation control layer is preferably 8 to 12 nm. The reason why the S / N ratio is improved as the track width becomes smaller is because of the range of the track width.
上記の下地層は、スパッタリングによるルテニウム成膜時のガス圧が相異なる第1下地層および第2下地層で構成されているとよい。 The underlayer is preferably composed of a first underlayer and a second underlayer that have different gas pressures when forming ruthenium by sputtering.
配向制御層がCu合金から成る場合、下地層が上記のような2層構造であっても、各下地層の膜厚を増大させることなく、磁気記録層が高配向となる効果を奏し、また高圧アルゴン雰囲気(3Pa〜10Pa程度)で成膜されたルテニウムを含む層は磁気記録層が微粒子となる効果を奏するからである。 When the orientation control layer is made of a Cu alloy, even if the underlayer has the two-layer structure as described above, the magnetic recording layer is highly oriented without increasing the thickness of each underlayer, and This is because a layer containing ruthenium formed in a high-pressure argon atmosphere (about 3 Pa to 10 Pa) has an effect that the magnetic recording layer becomes fine particles.
本発明によれば、記録再生用ヘッドと軟磁性層との間のスペースを大きくすることなく、磁気記録層の結晶配向性を向上させ、磁性粒を微細化しても高いS/N比と保磁力Hcを維持し、高記録密度化を図ることが可能な磁気記録媒体を提供することができる。 According to the present invention, the crystal orientation of the magnetic recording layer is improved without increasing the space between the recording / reproducing head and the soft magnetic layer, and a high S / N ratio is maintained even when the magnetic grains are miniaturized. A magnetic recording medium capable of maintaining the magnetic force Hc and increasing the recording density can be provided.
次に添付図面を参照して本発明による垂直磁気記録媒体の実施形態を詳細に説明する。図中、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、同様の要素は同一の参照符号によって表示する。なお、以下の実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。 Next, an embodiment of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the figure, elements not directly related to the present invention are not shown. Similar elements are denoted by the same reference numerals. Note that dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the following embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
図1は、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。図1に示す垂直磁気記録媒体100は、ディスク基体1、付着層12、第1軟磁性層14a、スペーサ層14b、第2軟磁性層14c、配向制御層16、第1下地層18a、第2下地層18b、第1磁気記録層22a、第2磁気記録層22b、連続層24、媒体保護層28、潤滑層30で構成されている。なお第1軟磁性層14a、スペーサ層14b、第2軟磁性層14cは、あわせて軟磁性層14を構成する。第1下地層18aと第2下地層18bはあわせて下地層18を構成する。第1磁気記録層22aと第2磁気記録層22bとはあわせて磁気記録層22を構成する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a perpendicular magnetic recording medium according to this embodiment. The perpendicular
まず、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性のディスク基体1を得た。 First, an amorphous aluminosilicate glass was formed into a disk shape by direct pressing to produce a glass disk. The glass disk was ground, polished, and chemically strengthened in order to obtain a smooth nonmagnetic disk substrate 1 made of a chemically strengthened glass disk.
得られたディスク基体1上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ar雰囲気中でDCマグネトロンスパッタリング法にて、付着層12から連続層24まで順次成膜を行い、媒体保護層28はCVD法により成膜した。この後、潤滑層30をディップコート法により形成した。なお、生産性が高いという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。
On the obtained disk substrate 1, a film is formed in order from the
付着層12は10nmのTi合金層となるように、Ti合金ターゲットを用いて成膜した。付着層12を形成することにより、ディスク基体1と軟磁性層14との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層14の剥離を防止することができる。付着層12の材料としては、例えばCrTi合金を用いることができる。
The
軟磁性層14は、第1軟磁性層14aと第2軟磁性層14cの間に非磁性のスペーサ層14bを介在させることによって、AFC(Antiferro-magnetic exchange coupling:反強磁性交換結合)を備えるように構成した。これにより軟磁性層14の磁化方向を高い精度で磁路(磁気回路)に沿って整列させることができ、磁化方向の垂直成分が極めて少なくなるため、軟磁性層14から生じるノイズを低減することができる。具体的には、第1軟磁性層14a、第2軟磁性層14cの組成はCoFeTaZrとし、スペーサ層14bの組成はRu(ルテニウム)とした。
The soft
本実施形態の特徴である配向制御層16は、下地層18の結晶粒の配向の整列を促進する作用を備える。これについては後述する。
The
下地層18はhcp構造であって、磁気記録層22のhcp構造の結晶をグラニュラー構造として成長させることができる。したがって、下地層18の結晶配向性が高いほど、磁気記録層22の配向性を向上させることができる。下地層の材質としては、Ruの他に、RuCr、RuCoから選択することができる。Ruはhcp構造をとり、Coを主成分とする磁気記録層を良好に配向させることができる。
The
下地層18は、Ruからなる2層構造となっている。上層側の第2下地層18bを形成する際に、下層側の第1下地層18aを形成するときよりもArのガス圧を高くしている。ガス圧を高くするとスパッタリングされた粒子の平均自由工程が短くなるため、成膜速度が遅くなり、結晶配向性を改善することができる。また高圧にすることにより、結晶格子の大きさが小さくなる。Ruの結晶格子の大きさはCoの結晶格子よりも大きいため、Ruの結晶格子を小さくすればCoのそれに近づき、Coのグラニュラー層の結晶配向性をさらに向上させることができる。
The
第1磁気記録層22aは、非磁性物質の例としての酸化クロム(Cr2O3)を含有するCoCrPtからなる硬磁性体のターゲットを用いて、2nmのCoCrPt−Cr2O3のhcp結晶構造を形成した。非磁性物質は磁性物質の周囲に偏析して粒界を形成し、磁性粒(磁性グレイン)は、柱状に成長した結晶粒子の間に非磁性物質からなる粒界部を形成したグラニュラー構造を形成した。この磁性粒は、下地層のグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長した。
The first
第2磁気記録層22bは、非磁性物質の例としての酸化チタン(TiO2)を含有するCoCrPtからなる硬磁性体のターゲットを用いて、10nmのCoCrPt−TiO2のhcp結晶構造を形成した。第2磁気記録層22bにおいても磁性粒はグラニュラー構造を形成した。
The second
本実施形態では、第1磁気記録層22aと第2磁気記録層22bで異なる材料(ターゲット)であるが、これに限定されず組成や種類が同じ材料であってもよい。なお非磁性領域を形成するための非磁性物質としては、例えば酸化珪素(SiOx)、クロム(Cr)、酸化クロム(CrOX)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコン(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)を例示できる。
In the present embodiment, the first
連続層24は、グラニュラー磁性層の上に高い垂直磁気異方性を示す面方向に磁気的に連続した薄膜(連続層)を形成し、CGC構造(Coupled Granular Continuous)を構成するものである。これによりグラニュラー層の高密度記録性と低ノイズ性に加えて、連続膜の高熱耐性を付け加えることができる。 The continuous layer 24 forms a CGC structure (Coupled Granular Continuous) by forming a thin film (continuous layer) magnetically continuous in the plane direction exhibiting high perpendicular magnetic anisotropy on the granular magnetic layer. Thereby, in addition to the high density recording property and low noise property of the granular layer, the high heat resistance of the continuous film can be added.
媒体保護層28は、真空を保ったままカーボンをCVD法により成膜し、ダイアモンドライクカーボンを含んで構成される。媒体保護層28は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録層を防護するための保護層である。一般にCVD法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に垂直磁気記録層を防護することができる。またCVD法において、バイアス電圧を上げれば、膜硬度を向上させることができる。
The medium
潤滑層30は、PFPE(パーフロロポリエーテル)をディップコート法により成膜した。潤滑層30の膜厚は約1nmである。
The
(配向制御層)
本実施形態の特徴である上述の配向制御層についてさらに詳述する。本実施形態は、既に述べたように、ディスク基体上に少なくとも軟磁性層14と、配向制御層16と、ルテニウムから成る下地層18と、信号を記録する磁気記録層22とを、この順に成膜する垂直磁気記録媒体100である。
(Orientation control layer)
The above-described orientation control layer, which is a feature of this embodiment, will be described in further detail. In the present embodiment, as already described, at least the soft
配向制御層16はCu合金から成り、これによって垂直磁気記録媒体のトラック幅が狭くなるほどS/N比は向上することを特徴とする。
The
配向制御層16をCu合金とした場合、トラック幅が狭くなるほどにS/N比が向上するという格別の効果が得られるためである。
This is because, when the
上記のCu合金は、CuCr(銅−クロム合金)、CuW(銅−タングステン合金)、またはCuTi(銅−チタン合金)のいずれかから選択してよい。銅を主成分とする合金であれば、下地層18の膜厚を増大させることなく記録密度の向上を達成できるからである。
The Cu alloy may be selected from CuCr (copper-chromium alloy), CuW (copper-tungsten alloy), or CuTi (copper-titanium alloy). This is because an alloy containing copper as a main component can achieve an improvement in recording density without increasing the thickness of the
上記の配向制御層16の膜厚は、8〜12nmであるとよい。後述する図2に示すように、トラック幅が小さくなるほどS/N比が向上するという挙動を示すのはこのトラック幅の範囲だからである。
The film thickness of the
上記の下地層18は、スパッタリングによるルテニウム成膜時のガス圧が相異なる第1下地層18aおよび第2下地層18bで構成されていてよい。
The
配向制御層16がCu合金から成る場合、下地層が上記のような2層構造であっても、各下地層の膜厚を増大させることなく、磁気記録層が高配向となる効果を奏し、また高圧アルゴン雰囲気(3Pa〜10Pa程度)で成膜されたルテニウムを含む層は磁気記録層22が微粒子となる効果を奏するからである。
When the
(評価)
図2は、図1の配向制御層16の素材を様々に変更した場合の記録媒体の挙動を示すグラフでる。図2(a)は配向制御層16の膜厚とトラック幅との関係を示すグラフである。なおトラック幅を示す値McW(Magnetic core Width)であり、これは記録トラック幅MWW(Magnetic Write Width)と記録にじみ(イレース幅)との和である。
(Evaluation)
FIG. 2 is a graph showing the behavior of the recording medium when the material of the
図2(a)によれば、上記の配向制御層16の膜厚は、8〜12nmであるとよい。トラック幅が8nmより大きい範囲において、トラック幅が小さくなるほどS/N比が向上するという格別の効果が得られるからである。また、上限である12nmは、記録再生用ヘッドと、記録時に磁路を形成することによってスムーズな記録を可能とする軟磁性層14との間のスペースが大きくなりすぎるのを防ぐためである。
According to FIG. 2A, the film thickness of the
図2(b)は配向制御層の素材をNiW(ニッケル−タングステン)合金とした場合のトラック幅とSN比との関係を示すグラフであり、図2(c)は配向制御層の素材をCu系合金とした場合のトラック幅とSN比との関係を示すグラフである。 FIG. 2B is a graph showing the relationship between the track width and the SN ratio when the orientation control layer material is a NiW (nickel-tungsten) alloy, and FIG. 2C is the orientation control layer material Cu. It is a graph which shows the relationship between the track width at the time of setting it as a system alloy, and SN ratio.
図2(b)(c)を比較すると、既に述べたように、配向制御層としてCu系合金を用いた場合、トラック幅が狭くなるほどSN比が向上するという挙動が見られる。 Comparing FIGS. 2B and 2C, as described above, when a Cu-based alloy is used as the orientation control layer, the SN ratio is improved as the track width is narrowed.
これは推測するに、配向制御層としてCu合金を用いることにより、磁性粒子の粒径分散、ひいては個々の磁性粒子の保磁力Hcの分散が抑えられたものと考えられる。個々の磁性粒子の保磁力分散が抑えられると、オントラック部の磁化反転部に起因するノイズが低減される。また、トラック端部においても、書きにじみが抑えられるために、ノイズが低減する。結果として、トラック幅が減少しても、オントラックとトラック端部のノイズが低減できることから、S/N比向上が達成できたのではないかと考えられる。 Presumably, it is presumed that by using a Cu alloy as the orientation control layer, the particle size dispersion of the magnetic particles, and thus the coercive force Hc of each magnetic particle, is suppressed. When the coercive force dispersion of the individual magnetic particles is suppressed, noise due to the magnetization reversal portion of the on-track portion is reduced. Further, since writing blur is also suppressed at the track end, noise is reduced. As a result, even if the track width is reduced, the noise at the on-track and the track end can be reduced, so it is considered that the S / N ratio can be improved.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、垂直磁気記録方式のHDD(ハードディスクドライブ)などに搭載される垂直磁気記録媒体として利用することができる。 The present invention can be used as a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD (hard disk drive) or the like.
1 …ディスク基体
12 …付着層
14 …軟磁性層
14a …第1軟磁性層
14b …スペーサ層
14c …第2軟磁性層
16 …配向制御層
18 …下地層
18a …第1下地層
18b …第2下地層
22 …磁気記録層
22a …第1磁気記録層
22b …第2磁気記録層
24 …連続層
24a …第1連続層
24b …第2連続層
28 …媒体保護層
30 …潤滑層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Disc base |
Claims (4)
前記配向制御層はCu合金から成り、
これによって該垂直磁気記録媒体のトラック幅が狭くなるほどS/N比は向上することを特徴とする垂直磁気記録媒体。 In a perpendicular magnetic recording medium in which at least a soft magnetic layer, an orientation control layer, a ruthenium underlayer, and a magnetic recording layer for recording a signal are formed in this order on a disk substrate.
The orientation control layer is made of a Cu alloy,
Accordingly, the S / N ratio is improved as the track width of the perpendicular magnetic recording medium is narrowed.
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