JP3103954B2 - 偏光解析器 - Google Patents
偏光解析器Info
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- JP3103954B2 JP3103954B2 JP04185553A JP18555392A JP3103954B2 JP 3103954 B2 JP3103954 B2 JP 3103954B2 JP 04185553 A JP04185553 A JP 04185553A JP 18555392 A JP18555392 A JP 18555392A JP 3103954 B2 JP3103954 B2 JP 3103954B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバー通信、光
計測、光制御などの分野で用いられる偏光解析器に関す
る。
計測、光制御などの分野で用いられる偏光解析器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、図１に示すような従来の偏光解
析器では、光ファイバー５からの入射光束は、レンズ１
０を通って、ビームスプリッター１で透過光Ａと反射光
Ｂに分け、反射光Ｂは、λ／４波長板７、偏光子８を通
って、全反射ミラー４で左回り円偏光成分を得る、そし
て、透過光Ａはビームスプリッター２で透過光Ｃと反射
光Ｄに分け、反射光Ｄは偏光子９を通って、全反射ミラ
ー４で４５°偏光成分を得る。更に、透過光Ｃは偏光ビ
ームスプリッター３で透過光Ｅと反射光Ｆに分け、反射
光Ｆは、全反射ミラー４で９０°偏光成分を得る。透過
光Ｅは０°偏光成分を得る。そして、各々の光束Ｂ、
Ｄ、Ｆ、Ｅに対して各々の光検出器６で各偏光成分が検
出される。即ち、従来の光ファイバーによる通信等にお
いては、偏光の回転角、回転方向を観測するための偏光
解析器には、従来、多数の楔型プリズムを用いて光束を
分解していく光成分分解器を用いて、偏光光束を４つの
偏光成分に分けている。
析器では、光ファイバー５からの入射光束は、レンズ１
０を通って、ビームスプリッター１で透過光Ａと反射光
Ｂに分け、反射光Ｂは、λ／４波長板７、偏光子８を通
って、全反射ミラー４で左回り円偏光成分を得る、そし
て、透過光Ａはビームスプリッター２で透過光Ｃと反射
光Ｄに分け、反射光Ｄは偏光子９を通って、全反射ミラ
ー４で４５°偏光成分を得る。更に、透過光Ｃは偏光ビ
ームスプリッター３で透過光Ｅと反射光Ｆに分け、反射
光Ｆは、全反射ミラー４で９０°偏光成分を得る。透過
光Ｅは０°偏光成分を得る。そして、各々の光束Ｂ、
Ｄ、Ｆ、Ｅに対して各々の光検出器６で各偏光成分が検
出される。即ち、従来の光ファイバーによる通信等にお
いては、偏光の回転角、回転方向を観測するための偏光
解析器には、従来、多数の楔型プリズムを用いて光束を
分解していく光成分分解器を用いて、偏光光束を４つの
偏光成分に分けている。
【０００３】このような従来技術のビームスプリッター
を用いた反射を利用した偏光解析器では、分岐するため
の各々のビームスプリッターに、偏光特性、位相の飛び
があり、入射光の位相情報を保持しない。更に、入力光
を４等分するために、第１のビームスプリッターと第２
のビームスプリッターの分岐比を変えなければならない
ために、偏光特性位相の飛びが各々異なることになる。
以上のようなことにより、光学的性能が上がらない。こ
れは、入力光の偏光解析の目的に不十分なものとなり、
偏光解析器としては、致命的な欠陥を有する。
を用いた反射を利用した偏光解析器では、分岐するため
の各々のビームスプリッターに、偏光特性、位相の飛び
があり、入射光の位相情報を保持しない。更に、入力光
を４等分するために、第１のビームスプリッターと第２
のビームスプリッターの分岐比を変えなければならない
ために、偏光特性位相の飛びが各々異なることになる。
以上のようなことにより、光学的性能が上がらない。こ
れは、入力光の偏光解析の目的に不十分なものとなり、
偏光解析器としては、致命的な欠陥を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記のような反射を利用する光学部品に起因する偏光特
性、位相の飛びが無い偏光解析器を提供することを目的
とする。更に、本発明は、光検出器１つで偏光解析する
ことができる偏光解析器を提供することを目的とする。
また、本発明は、出射光が斜めに出ることを補正し、且
つ、偏光特性、位相の飛びのない偏光解析器を提供する
ことを目的とする。
記のような反射を利用する光学部品に起因する偏光特
性、位相の飛びが無い偏光解析器を提供することを目的
とする。更に、本発明は、光検出器１つで偏光解析する
ことができる偏光解析器を提供することを目的とする。
また、本発明は、出射光が斜めに出ることを補正し、且
つ、偏光特性、位相の飛びのない偏光解析器を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題を解決するために、偏光解析すべき平行光束の光
路に、４つの楔型プリズムを一体化した組合わせプリズ
ムを配置して、全光束を直交座標系の４象限で４分岐
し、第１の分岐光路には、１／４波長板と偏光子からな
る左回り又は右回りの偏光成分を取り出すフィルタを設
け、第２の分岐光束の光路には０°方向の偏光成分を透
過する偏光子を設け、第３の分岐光路には、４５°方向
の偏光成分を透過する偏光子を設け、第４の分岐光路に
は、何も設けないことにしたことを特徴とする偏光解析
器を提供する。更に、組合わせ楔型プリズムの後に、更
に、逆形となる第２の複合組合わせ楔型プリズムを設け
て、分岐された４つの光束が、互いに平行な光束にして
あることが好適である。
な課題を解決するために、偏光解析すべき平行光束の光
路に、４つの楔型プリズムを一体化した組合わせプリズ
ムを配置して、全光束を直交座標系の４象限で４分岐
し、第１の分岐光路には、１／４波長板と偏光子からな
る左回り又は右回りの偏光成分を取り出すフィルタを設
け、第２の分岐光束の光路には０°方向の偏光成分を透
過する偏光子を設け、第３の分岐光路には、４５°方向
の偏光成分を透過する偏光子を設け、第４の分岐光路に
は、何も設けないことにしたことを特徴とする偏光解析
器を提供する。更に、組合わせ楔型プリズムの後に、更
に、逆形となる第２の複合組合わせ楔型プリズムを設け
て、分岐された４つの光束が、互いに平行な光束にして
あることが好適である。
【０００６】
【作用】本発明の偏光解析器によると、楔型プリズムを
利用し、４つの楔型プリズムで１度に４つの光束に分岐
するものである。図２は、本発明の偏光解析器の基本的
な構成を説明する。即ち、図２（ａ）は、本発明の偏光
解析器の光分岐装置の側面断面図であり、分岐すべき光
束は、光ファイバー５からレンズ１０を通して、複合
（組合わせ）楔型プリズムに平行光束として入射する。
そして、図２（ｂ）は、その組合わせ楔型プリズムの入
射側から見た正面図である。即ち、図２（ｂ）のＢ−
Ｂ’線に沿う断面を示すものが、図２（ａ）の断面図で
ある。そして、Ａ−Ａ’線に沿う断面を見たものが、図
２（ｃ）である。即ち，偏光解析すべき平行光束に対し
て、４分岐する、各々９０°の中心角で分岐された４つ
の楔型プリズム１１，１２，１３，１４を一体化した複
合組合わせプリズムを設け、該平行光束を４つに分岐
し、その複合プリズムで４つの分岐された４つの平行光
束に対して、各々所定の光束に対して、即ち、第１の分
岐光束の光路には所定のλ／４波長板１５と左回り偏光
特性の偏光子１６を設け、第２の分岐光束の光路には０
°方向の透過方向軸の偏光子１７を設け、第３の分岐光
束の光路には、４５°方向の透過方向軸の偏光子１７を
設け、第４の分岐光束の光路には、何も設けない。
利用し、４つの楔型プリズムで１度に４つの光束に分岐
するものである。図２は、本発明の偏光解析器の基本的
な構成を説明する。即ち、図２（ａ）は、本発明の偏光
解析器の光分岐装置の側面断面図であり、分岐すべき光
束は、光ファイバー５からレンズ１０を通して、複合
（組合わせ）楔型プリズムに平行光束として入射する。
そして、図２（ｂ）は、その組合わせ楔型プリズムの入
射側から見た正面図である。即ち、図２（ｂ）のＢ−
Ｂ’線に沿う断面を示すものが、図２（ａ）の断面図で
ある。そして、Ａ−Ａ’線に沿う断面を見たものが、図
２（ｃ）である。即ち，偏光解析すべき平行光束に対し
て、４分岐する、各々９０°の中心角で分岐された４つ
の楔型プリズム１１，１２，１３，１４を一体化した複
合組合わせプリズムを設け、該平行光束を４つに分岐
し、その複合プリズムで４つの分岐された４つの平行光
束に対して、各々所定の光束に対して、即ち、第１の分
岐光束の光路には所定のλ／４波長板１５と左回り偏光
特性の偏光子１６を設け、第２の分岐光束の光路には０
°方向の透過方向軸の偏光子１７を設け、第３の分岐光
束の光路には、４５°方向の透過方向軸の偏光子１７を
設け、第４の分岐光束の光路には、何も設けない。
【０００７】シングルモード光ファイバー５からの光束
は、レンズ１０により平行光にされる。楔型プリズムの
角度のついた面に入射した光は屈折し、楔型プリズムの
他の面に進み、更に屈折し出射する。図示のように、光
束Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｄとなる。このように光学膜を使用しな
い光分岐方式により、偏光特性、位相の飛びの無い分岐
が可能となる。また、入出射面に反射防止膜（ＡＲコ−
ト）をしても、偏光特性、位相の飛びの無い偏光光束
は、十分可能である。その楔の角度は、複合組合わせプ
リズムを設計するときに任意に決定すれば良い。
は、レンズ１０により平行光にされる。楔型プリズムの
角度のついた面に入射した光は屈折し、楔型プリズムの
他の面に進み、更に屈折し出射する。図示のように、光
束Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｄとなる。このように光学膜を使用しな
い光分岐方式により、偏光特性、位相の飛びの無い分岐
が可能となる。また、入出射面に反射防止膜（ＡＲコ−
ト）をしても、偏光特性、位相の飛びの無い偏光光束
は、十分可能である。その楔の角度は、複合組合わせプ
リズムを設計するときに任意に決定すれば良い。
【０００８】更に、本発明の偏光解析器では、もう１つ
の組合わせ楔型プリズムを、第１の組合わせ楔型プリズ
ムの後に設けられ、光路を補正して、平行な光束が４つ
得られるようにする。即ち、楔型の分岐プリズムを利用
して透過させて即ち楔型の光路補正プリズムを用いて、
平行な４つの光束に分岐できるものである。
の組合わせ楔型プリズムを、第１の組合わせ楔型プリズ
ムの後に設けられ、光路を補正して、平行な光束が４つ
得られるようにする。即ち、楔型の分岐プリズムを利用
して透過させて即ち楔型の光路補正プリズムを用いて、
平行な４つの光束に分岐できるものである。
【０００９】図３は、その第１及び第２の組合わせ楔型
プリズムと光路を断面図で示すものである。即ち、光フ
ァイバー５から光は、レンズ１０で平行光束にされ、第
１の複合組合わせ楔型プリズム１１、１２に入射し、更
に、第２の複合組合わせ楔型プリズム２１、２２に入射
し、互いに平行な光束にされる。即ち光路を補正するた
めの第２の複合組合わせ楔型プリズムが用いられる。以
上の分岐した４つの光束から、各々、偏光子、λ／４波
長板などにより、偏光成分Ｉｔ、偏光成分Ｉｘ、偏光成
分Ｉ45そして、４分の１波長板１５と偏光子１６を通過
する偏光成分をＩQ45とする。本発明の偏光解析器にお
いて、この４つの偏光成分Ｉｔ、Ｉｘ、Ｉ45、ＩQ45を
出力し、計算を行ない、偏光状態を観測することができ
る。
プリズムと光路を断面図で示すものである。即ち、光フ
ァイバー５から光は、レンズ１０で平行光束にされ、第
１の複合組合わせ楔型プリズム１１、１２に入射し、更
に、第２の複合組合わせ楔型プリズム２１、２２に入射
し、互いに平行な光束にされる。即ち光路を補正するた
めの第２の複合組合わせ楔型プリズムが用いられる。以
上の分岐した４つの光束から、各々、偏光子、λ／４波
長板などにより、偏光成分Ｉｔ、偏光成分Ｉｘ、偏光成
分Ｉ45そして、４分の１波長板１５と偏光子１６を通過
する偏光成分をＩQ45とする。本発明の偏光解析器にお
いて、この４つの偏光成分Ｉｔ、Ｉｘ、Ｉ45、ＩQ45を
出力し、計算を行ない、偏光状態を観測することができ
る。
【００１０】次に、本発明を具体的に実施例により説明
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。
【００１１】
【実施例１】図２は、本発明の偏光解析器を、組合わせ
楔型プリズムと光路で説明するものである。１１〜１４
は楔型プリズムであり、入射光は光ファイバー５からレ
ンズ１０を通って平行光束となって入射する。図２の
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、組合わせプリズムにより分岐された
出射光である。光束Ｂは、プリズム１２で分岐された光
束で、光束Ｃは、プリズム１３で分岐された光束で、光
束Ａはプリズム１１で分岐された光束で、光束Ｄは、プ
リズム１４で分岐された光束である。
楔型プリズムと光路で説明するものである。１１〜１４
は楔型プリズムであり、入射光は光ファイバー５からレ
ンズ１０を通って平行光束となって入射する。図２の
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、組合わせプリズムにより分岐された
出射光である。光束Ｂは、プリズム１２で分岐された光
束で、光束Ｃは、プリズム１３で分岐された光束で、光
束Ａはプリズム１１で分岐された光束で、光束Ｄは、プ
リズム１４で分岐された光束である。
【００１２】即ち、４枚の全面高精度研磨された（角度
精度５”以内、面精度λ／２０以内）楔型プリズム１
１、１２、１３、１４から構成されている。各々のプリ
ズムは、オ−トコリメータ及び万能投影器で精密で各々
の角度位置の調整が行なわれており、光学接着剤で極力
薄く、即ち、１μｍ以下の薄さで、貼り合わせている。
例えば、プリズム１１は、中心角９０°で各面はλ／４
の精度で研磨されており、そしてプリズム１１の縁部の
２等角は、４５°であり、精度は±５”にされている。
その断面の楔形の角度は１５°で±５”の精度である。
精度５”以内、面精度λ／２０以内）楔型プリズム１
１、１２、１３、１４から構成されている。各々のプリ
ズムは、オ−トコリメータ及び万能投影器で精密で各々
の角度位置の調整が行なわれており、光学接着剤で極力
薄く、即ち、１μｍ以下の薄さで、貼り合わせている。
例えば、プリズム１１は、中心角９０°で各面はλ／４
の精度で研磨されており、そしてプリズム１１の縁部の
２等角は、４５°であり、精度は±５”にされている。
その断面の楔形の角度は１５°で±５”の精度である。
【００１３】図２において、Ｚ軸方向から４ｍｍ径の平
行光ビームを入射し、一体式楔型プリズム１１、１２、
１３、１４をＸＹ方向に調整し、光分岐比を均等となる
ようにした。その結果、光出力で０．０１ｄＢ以下の均
等分岐が可能であった。
行光ビームを入射し、一体式楔型プリズム１１、１２、
１３、１４をＸＹ方向に調整し、光分岐比を均等となる
ようにした。その結果、光出力で０．０１ｄＢ以下の均
等分岐が可能であった。
【００１４】
【実施例２】図４は、本発明の偏光解析器を、複合組合
わせ楔型プリズムと光路で説明するものである。実施例
１と同様に、１１〜１４は楔型プリズムであり、入射光
は光ファイバー５からレンズ１０を通って入射する。図
示のように、更に、第１の複合組合わせ楔型プリズム１
１、１２、１３、１４の後に、第２の複合組合わせ楔型
プリズム２１、２２、２３、２４を設けたものである。
その分岐され互いに平行な４つの光束を、４分の１波長
板１５と偏光子１６で、左回り円偏光成分を得る、そし
て、偏光子１７により４５°偏光成分を得る。更に、偏
光子１８により、０°偏光成分を得る。そして、何ら偏
光子を介さないで、入射光の１／４出力を得る。
わせ楔型プリズムと光路で説明するものである。実施例
１と同様に、１１〜１４は楔型プリズムであり、入射光
は光ファイバー５からレンズ１０を通って入射する。図
示のように、更に、第１の複合組合わせ楔型プリズム１
１、１２、１３、１４の後に、第２の複合組合わせ楔型
プリズム２１、２２、２３、２４を設けたものである。
その分岐され互いに平行な４つの光束を、４分の１波長
板１５と偏光子１６で、左回り円偏光成分を得る、そし
て、偏光子１７により４５°偏光成分を得る。更に、偏
光子１８により、０°偏光成分を得る。そして、何ら偏
光子を介さないで、入射光の１／４出力を得る。
【００１５】即ち、４枚の全面高精度研磨された（角度
精度５”以内、面精度λ／２０以内）の楔型プリズム１
１、１２、１３、１４から第１の組合わせプリズムは、
構成されている。各々のプリズムは、オ−トコリメータ
及び万能投影器で精密で各々の角度位置の調整が行なわ
れており、光学接着剤で極力薄く、即ち、１μｍ以下の
薄さで、貼り合わせている。そして、第２の組合わせプ
リズムも同様の精度と接着剤で薄く接着されたプリズム
２１、２２、２３、２４から構成されている。
精度５”以内、面精度λ／２０以内）の楔型プリズム１
１、１２、１３、１４から第１の組合わせプリズムは、
構成されている。各々のプリズムは、オ−トコリメータ
及び万能投影器で精密で各々の角度位置の調整が行なわ
れており、光学接着剤で極力薄く、即ち、１μｍ以下の
薄さで、貼り合わせている。そして、第２の組合わせプ
リズムも同様の精度と接着剤で薄く接着されたプリズム
２１、２２、２３、２４から構成されている。
【００１６】図４において、Ｚ軸方向から４ｍｍ径の平
行光ビームを入射し、一体式楔型プリズム１１、１２、
１３、１４をＸＹ方向に調整し、光分岐比を均等となる
ようにした。そして、第２の組合わせプリズム２１、２
２、２３、２４もＸＹ方向に調整し、光分岐比が均等に
なるように調整設置されている。その結果、光出力で
０．０１ｄＢ以下の均等分岐が可能であった。
行光ビームを入射し、一体式楔型プリズム１１、１２、
１３、１４をＸＹ方向に調整し、光分岐比を均等となる
ようにした。そして、第２の組合わせプリズム２１、２
２、２３、２４もＸＹ方向に調整し、光分岐比が均等に
なるように調整設置されている。その結果、光出力で
０．０１ｄＢ以下の均等分岐が可能であった。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光解析
器により、次のような顕著な技術的効果が得られた。第
１に、偏光特性がない偏光解析器を可能にした。第２
に、位相の飛びがない偏光解析器ができる。第３に、従
って、光分岐比が、０．０１ｄＢ以下の差で調整するこ
とができる偏光解析器が提供された。第４に、透過損失
はフレネル損失分のみの偏光解析器が得られた。第５
に、分岐した光束同士の相対角度が±０．０５°以内に
した互いに平行な分岐光束がえられ、光学部品及び光検
出器の組み立てが簡単な偏光解析器が得られた。従っ
て、光アイソレ−タ、光アッテネ−タ、光偏光制御、光
センサなどの幅広い範囲に応用することができる偏光解
析器を得られた。
器により、次のような顕著な技術的効果が得られた。第
１に、偏光特性がない偏光解析器を可能にした。第２
に、位相の飛びがない偏光解析器ができる。第３に、従
って、光分岐比が、０．０１ｄＢ以下の差で調整するこ
とができる偏光解析器が提供された。第４に、透過損失
はフレネル損失分のみの偏光解析器が得られた。第５
に、分岐した光束同士の相対角度が±０．０５°以内に
した互いに平行な分岐光束がえられ、光学部品及び光検
出器の組み立てが簡単な偏光解析器が得られた。従っ
て、光アイソレ−タ、光アッテネ−タ、光偏光制御、光
センサなどの幅広い範囲に応用することができる偏光解
析器を得られた。
【図１】従来の偏光解析器で用いる光分岐の方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明の偏光解析器の光分岐方式を説明する説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の偏光解析器の他の例の構造を示す断面
図である。
図である。
【図４】本発明の偏光解析器の図４の構成の偏光解析器
を具体的に説明する説明図である。
を具体的に説明する説明図である。
５ シングルモード光フ
ァイバー １０ レンズ １１、１２、１３、１４ 楔型プリズム ２１、２２、２３、２４ 光路補正のための楔
型プリズム １５ ４分の１波長板 １６、１７、１８ 偏光子 ３１、３２、３３、３４ 光検出器
ァイバー １０ レンズ １１、１２、１３、１４ 楔型プリズム ２１、２２、２３、２４ 光路補正のための楔
型プリズム １５ ４分の１波長板 １６、１７、１８ 偏光子 ３１、３２、３３、３４ 光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波平宣敬 埼玉県上福岡市大原２丁目１番15号国際 電信電話株式会社上福岡研究所内 (56)参考文献 特開 平２−196930（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−9913（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 4/00 - 4/04
Claims (2)
- 【請求項１】 偏光解析すべき平行光束の光路に、４つ
の楔型プリズムを一体化した組合わせプリズムを配置し
て、全光束を直交座標系の４象限で４分岐し、第１の分
岐光路には、１／４波長板と偏光子からなる左回り又は
右回りの偏光成分を取り出すフィルタを設け、第２の分
岐光束の光路には０°方向の偏光成分を透過する偏光子
を設け、第３の分岐光路には、４５°方向の偏光成分を
透過する偏光子を設け、第４の分岐光路には、何も設け
ないことにしたことを特徴とする偏光解析器。 - 【請求項２】前記の複合組合わせ楔型プリズムの後に、
更に、逆形となる第２の複合組合わせ楔型プリズムを設
けて、分岐された４つの光束が、互いに平行な光束にし
てあることを特徴とする請求項１に記載の偏光解析器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04185553A JP3103954B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 偏光解析器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04185553A JP3103954B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 偏光解析器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634444A JPH0634444A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3103954B2 true JP3103954B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=16172826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04185553A Expired - Fee Related JP3103954B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 偏光解析器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3103954B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005140585A (ja) | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Fujitsu Ltd | 偏光状態測定装置 |
| US7206069B2 (en) * | 2004-03-29 | 2007-04-17 | Lucent Technologies Inc. | Optical analyzers of polarization properties |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP04185553A patent/JP3103954B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0634444A (ja) | 1994-02-08 |
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