JP3486680B2 - 半導体レーザ投光器ユニット - Google Patents
半導体レーザ投光器ユニットInfo
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- JP3486680B2 JP3486680B2 JP2001244668A JP2001244668A JP3486680B2 JP 3486680 B2 JP3486680 B2 JP 3486680B2 JP 2001244668 A JP2001244668 A JP 2001244668A JP 2001244668 A JP2001244668 A JP 2001244668A JP 3486680 B2 JP3486680 B2 JP 3486680B2
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- lens barrel
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は建設現場とか屋内の
内装作業現場で壁面等に垂直或は水平の罫線を投影する
投光式墨出し装置等に用いられる半導体レ−ザ投光器の
光学ユニットに関する。尤も本発明に係る投光器の用途
は上記墨出し装置に限られない。 【０００２】 【従来の技術】上述した投光式墨出し装置に用いられて
いる半導体レーザ投光器の構造は図４に示すようなもの
であった。図で１は鏡筒で、２１は円柱レンズ保持体で
ある。円柱レンズ保持体２１は間に支持体２２を介在さ
せて、鏡筒前端にねじ止めされる。円柱レンズ保持体２
１は支持体２２を支点にして鏡筒１の前端面に対し搖動
出来、ねじ２３，２３′の締め加減で鏡筒１に対する傾
きを調整出来るようにしてある。鏡筒１の前部には光軸
対称レンズ２のレンズ座面３が形成してあり、光軸対称
レンズ２は鏡筒１の前端から、このレンズ座面上に嵌め
込まれ、止めリング２４で鏡筒１に固定される。円柱レ
ンズ保持体２１には円柱レンズ４が挿入される長方形の
開口２５が設けられており、円柱レンズ４がこの開口に
嵌合され、接着剤によって保持体２１に固定される。２
６は半導体レーザ６を保持する基台を兼ねた内筒で、鏡
筒１の後端より鏡筒１内に挿入され、前後に摺動させて
焦点合わせを行い、その後、鏡筒１の側面のねじ２７に
よって固定される。 【０００３】上述した構造において光学的調整は次のよ
うにして行われる。円柱レンズ４は同レンズ保持体２１
に接着剤で固着されるので、接着剤が固まるのを待って
調整を開始する。先ず、半導体レーザ６を発光させ、前
方のスクリ−ンに線像を投射する。線像が最も鋭くなる
ように内筒２６を鏡筒１に対して前後調節する。こゝで
通常は線像は何れか一方の端がぼやけている。これは円
柱レンズ４が投光器の光軸と直交していないからで、ね
じ２３，２３′を調節して円柱レンズ保持体２１の鏡筒
１に対する傾きを調節して、投射された線像が全長にわ
たって同じ鮮鋭さになるようにする。この調節で一般
に、先に調節した焦点が多少ずれるから、再度内筒を摺
動させて焦点合わせを行って、全調整を終わる。全調整
を終わった後、ねじ２７を締めて内筒２６を鏡筒１に固
定する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来技術では投光器の
構造部品は鏡筒１と円柱レンズ保持体２１の２部品とな
っており、調整は円柱レンズの傾き調節と全体の焦点合
わせとの二種があり、両調節は互いに干渉するので、交
互に調節を繰返す必要がある。このため部品点数が多い
ことと、調節が面倒で時間がかゝると云う問題があっ
た。本発明は半導体レ−ザを用いた線像投光装置の投光
器の製造に関して上述した問題を解消しようとするもの
である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】半導体レ−ザの光を光軸
対称レンズおよび円柱レンズを通して前方に直線光像と
して投射する投光器において、鏡筒の前端面の投光窓を
またいで、断面Ｖ字形の溝或は円柱レンズの直径より稍
狭い幅の長方形の溝を形成し、更に前端部内側に上記光
軸対称レンズのレンズ座面を形成し、この鏡筒には半導
体レ−ザを固定したレ−ザ基台を軸方向摺動可能に嵌着
し得るようにし、レンズ鏡筒前端面の上記溝に円柱レン
ズを当接させ、この円柱レンズと直交するように板ばね
を円柱レンズに当て、この板ばねを撓めてその両端をレ
ンズ鏡筒前端部外周辺に係止することによって円柱レン
ズを鏡筒前端面に固定し、鏡筒後方より光軸対称レンズ
を挿入して鏡筒内の前記レンズ座面に当接させることで
レンズの位置決めをし、鏡筒内にばねを挿入して上記レ
ンズをレンズ座面に押圧固定するようにし、このばねを
圧縮するように上記レ−ザ基台を鏡筒後端部に嵌合さ
せ、このレーザ基台を前後微動させて投光器の焦点合わ
せをした後、鏡筒と半導体レ−ザ基台とを固着した。 【０００６】 【発明の実施の形態】図１，２に本発明の実施形態の一
例を示す。図は光学系の前方を上向きに画いてある。１
は鏡筒で、合成樹脂で成型された筒体で、円形の前端板
１ａが形成されており、その前表面は鏡筒１の中心軸に
対して正確に垂直にしてある。この前端板には中央に投
光窓１ｂが穿設され、この投光窓をまたいで、鏡筒１の
中心軸と直交するように断面Ｖ字形の溝１ｃが形成して
ある。このＶ字形溝は幅が円柱レンズ４の直径より稍狭
い長方形の溝であっても良い。何れにしても、この溝１
ｃに円柱レンズ４を嵌める。溝１ｃは円柱レンズ４がす
っぽりとは入らないで、溝に半ば嵌まって支承されてい
る状態になり、円柱レンズ４の中心軸は自然に鏡筒１の
中心軸と直交する。５は板ばねで円柱レンズ４と直交す
る方向に長い矩形板で両端には内向きコ字形の係止爪５
ａが形成してある。この板ばねを円柱レンズ４に当て、
撓めながら両端の係止爪５ａを鏡筒の前端板１ａの係止
部１ｄにおいて前端板１ａに係止すると、円柱レンズ４
は板ばね５によって溝１ｃに押圧固定される。 【０００７】図２に鏡筒１の直交２平面による縦断面が
示される。鏡筒１の前端板１ａの内面に光軸対称レンズ
２が嵌まるレンズ座面３が形成されている。光軸対称レ
ンズ２はこの例では非球面レンズを用いているが、普通
の球面レンズでも良い。このレンズ２は鏡筒１の後端か
ら挿入され、レンズ前面がレンズ座面３に当接され、外
周がレンズ座面３の内周に嵌まって位置が決まる。７は
押さえ座金で、レンズ２の後面に当接され、コイルばね
８の作用でレンズ２をレンズ座面３に押圧している。 【０００８】９は放熱板を兼ねたレ−ザ基台で、中央に
半導体レ−ザ６が嵌着され、鏡筒１の内周に適合する外
径を有して、鏡筒１の後端部に前後方向に摺動可能に嵌
合される。コイルばね８はこの基台９によって押圧圧縮
されて、押さえ座金７を押しているのである。レーザ基
台９は両側に放熱翼９ａが張り出しており、この放熱翼
は鏡筒１の後端両側の切り込み１ｅに嵌合して基台９の
回転を阻止している。基台９は投光器としての焦点合わ
せ終了後、接着剤で鏡筒１に固定される。 【０００９】上述した構成例で投光器としての焦点調節
は次のようにして行われる。図３にこの調節治具を示
す。Ａが治具本体で調節台Ｂ上に位置決めされて設置さ
れる。Ｓは前方に配置されたスクリ−ンで投光器Ｐから
の投影像が投射される。治具本体Ａには前後方向の調節
ねじＤが取付けてある。組み立てられた投光器Ｐは図の
ように治具にセットされる。このとき半導体レ−ザ基台
９は鏡筒１に嵌め込まれただけで未だ接着剤で固定され
ていないので、コイルばね８の作用で鏡筒１の後端から
押し出される状態にあって、治具本体Ａ上にセットさ
れ、調節ねじＤによって押されて、鏡筒１から脱出して
しまうのが制止されている。このように投光器を治具本
体Ａにセットした後、半導体レーザ６に通電して発光さ
せると、スクリ−ンＳ上に細長い線状像Ｉが投射され
る。この像を見ながら調節ねじＤを回してこの投射像が
最も鮮鋭になるようにして、半導体レーザ基台９と鏡筒
１とを接着剤で固定し、接着剤が硬化する迄、投光器を
調節治具に取付けたまゝで調節台Ｂから外し、次の治具
を調節台Ｂに取付けて、次の投光器の調節を行う。 【００１０】 【発明の効果】本発明投光器を前述従来例と比較したと
きの構造上の特徴は次の通りである。１．部品点数が少
ない。従来例では鏡筒１と円柱レンズ保持体とが別体と
なっているため、円柱レンズ保持体とそれを固定するね
じとが本発明より余分な部品となっている。２．従来例
の方が調整箇所が多い。即ち本発明では焦点調節だけで
あるが、従来例では円柱レンズの鏡筒光軸に対する直交
度も調整する必要があり、この両調整は互いに干渉する
ため、焦点調節をして、円柱レンズの直交度を合わせ、
再び焦点調節を行い、要すれば再度円柱レンズの直交度
を修正すると云うようになる。このように調整が２箇所
になり、面倒なことになるのは、円柱レンズ保持体を鏡
筒と別体にしたためであるが、これはまた円柱レンズの
直交度を調整可能とするために円柱レンズ保持体を鏡筒
と別体としたのであり、両者は不可分の関係にあるので
ある。つまり本発明は構造的に円柱レンズの位置が決ま
るようにして円柱レンズの鏡筒光軸に対する直交度を調
整する必要が無いようにし、これによって鏡筒と円柱レ
ンズ保持体とを一体化出来たのである。従来例は円柱レ
ンズ保持体の溝に円柱レンズを嵌入し、接着剤で固定し
ているので、接着剤層の厚さの不同，硬化時の収縮量の
不同から円柱レンズの位置が決まらず、調整が必要にな
っていたのであるが、本発明では円柱レンズは鏡筒前端
部に２線支持で保持され、板ばねで押圧固定する構造で
あるから、円柱レンズは鏡筒に対してがたつき無しに位
置が決まってしまい、鏡筒の成型精度さえ充分であれ
ば、全く無調整で円柱レンズの位置は正しく決まるので
ある。そして鏡筒の成型は光学部品のプラスチック成型
レンズと同じ精度で出来るので、本発明はプラスチック
成型技術の能力を充分に活用したものと云える。
内装作業現場で壁面等に垂直或は水平の罫線を投影する
投光式墨出し装置等に用いられる半導体レ−ザ投光器の
光学ユニットに関する。尤も本発明に係る投光器の用途
は上記墨出し装置に限られない。 【０００２】 【従来の技術】上述した投光式墨出し装置に用いられて
いる半導体レーザ投光器の構造は図４に示すようなもの
であった。図で１は鏡筒で、２１は円柱レンズ保持体で
ある。円柱レンズ保持体２１は間に支持体２２を介在さ
せて、鏡筒前端にねじ止めされる。円柱レンズ保持体２
１は支持体２２を支点にして鏡筒１の前端面に対し搖動
出来、ねじ２３，２３′の締め加減で鏡筒１に対する傾
きを調整出来るようにしてある。鏡筒１の前部には光軸
対称レンズ２のレンズ座面３が形成してあり、光軸対称
レンズ２は鏡筒１の前端から、このレンズ座面上に嵌め
込まれ、止めリング２４で鏡筒１に固定される。円柱レ
ンズ保持体２１には円柱レンズ４が挿入される長方形の
開口２５が設けられており、円柱レンズ４がこの開口に
嵌合され、接着剤によって保持体２１に固定される。２
６は半導体レーザ６を保持する基台を兼ねた内筒で、鏡
筒１の後端より鏡筒１内に挿入され、前後に摺動させて
焦点合わせを行い、その後、鏡筒１の側面のねじ２７に
よって固定される。 【０００３】上述した構造において光学的調整は次のよ
うにして行われる。円柱レンズ４は同レンズ保持体２１
に接着剤で固着されるので、接着剤が固まるのを待って
調整を開始する。先ず、半導体レーザ６を発光させ、前
方のスクリ−ンに線像を投射する。線像が最も鋭くなる
ように内筒２６を鏡筒１に対して前後調節する。こゝで
通常は線像は何れか一方の端がぼやけている。これは円
柱レンズ４が投光器の光軸と直交していないからで、ね
じ２３，２３′を調節して円柱レンズ保持体２１の鏡筒
１に対する傾きを調節して、投射された線像が全長にわ
たって同じ鮮鋭さになるようにする。この調節で一般
に、先に調節した焦点が多少ずれるから、再度内筒を摺
動させて焦点合わせを行って、全調整を終わる。全調整
を終わった後、ねじ２７を締めて内筒２６を鏡筒１に固
定する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来技術では投光器の
構造部品は鏡筒１と円柱レンズ保持体２１の２部品とな
っており、調整は円柱レンズの傾き調節と全体の焦点合
わせとの二種があり、両調節は互いに干渉するので、交
互に調節を繰返す必要がある。このため部品点数が多い
ことと、調節が面倒で時間がかゝると云う問題があっ
た。本発明は半導体レ−ザを用いた線像投光装置の投光
器の製造に関して上述した問題を解消しようとするもの
である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】半導体レ−ザの光を光軸
対称レンズおよび円柱レンズを通して前方に直線光像と
して投射する投光器において、鏡筒の前端面の投光窓を
またいで、断面Ｖ字形の溝或は円柱レンズの直径より稍
狭い幅の長方形の溝を形成し、更に前端部内側に上記光
軸対称レンズのレンズ座面を形成し、この鏡筒には半導
体レ−ザを固定したレ−ザ基台を軸方向摺動可能に嵌着
し得るようにし、レンズ鏡筒前端面の上記溝に円柱レン
ズを当接させ、この円柱レンズと直交するように板ばね
を円柱レンズに当て、この板ばねを撓めてその両端をレ
ンズ鏡筒前端部外周辺に係止することによって円柱レン
ズを鏡筒前端面に固定し、鏡筒後方より光軸対称レンズ
を挿入して鏡筒内の前記レンズ座面に当接させることで
レンズの位置決めをし、鏡筒内にばねを挿入して上記レ
ンズをレンズ座面に押圧固定するようにし、このばねを
圧縮するように上記レ−ザ基台を鏡筒後端部に嵌合さ
せ、このレーザ基台を前後微動させて投光器の焦点合わ
せをした後、鏡筒と半導体レ−ザ基台とを固着した。 【０００６】 【発明の実施の形態】図１，２に本発明の実施形態の一
例を示す。図は光学系の前方を上向きに画いてある。１
は鏡筒で、合成樹脂で成型された筒体で、円形の前端板
１ａが形成されており、その前表面は鏡筒１の中心軸に
対して正確に垂直にしてある。この前端板には中央に投
光窓１ｂが穿設され、この投光窓をまたいで、鏡筒１の
中心軸と直交するように断面Ｖ字形の溝１ｃが形成して
ある。このＶ字形溝は幅が円柱レンズ４の直径より稍狭
い長方形の溝であっても良い。何れにしても、この溝１
ｃに円柱レンズ４を嵌める。溝１ｃは円柱レンズ４がす
っぽりとは入らないで、溝に半ば嵌まって支承されてい
る状態になり、円柱レンズ４の中心軸は自然に鏡筒１の
中心軸と直交する。５は板ばねで円柱レンズ４と直交す
る方向に長い矩形板で両端には内向きコ字形の係止爪５
ａが形成してある。この板ばねを円柱レンズ４に当て、
撓めながら両端の係止爪５ａを鏡筒の前端板１ａの係止
部１ｄにおいて前端板１ａに係止すると、円柱レンズ４
は板ばね５によって溝１ｃに押圧固定される。 【０００７】図２に鏡筒１の直交２平面による縦断面が
示される。鏡筒１の前端板１ａの内面に光軸対称レンズ
２が嵌まるレンズ座面３が形成されている。光軸対称レ
ンズ２はこの例では非球面レンズを用いているが、普通
の球面レンズでも良い。このレンズ２は鏡筒１の後端か
ら挿入され、レンズ前面がレンズ座面３に当接され、外
周がレンズ座面３の内周に嵌まって位置が決まる。７は
押さえ座金で、レンズ２の後面に当接され、コイルばね
８の作用でレンズ２をレンズ座面３に押圧している。 【０００８】９は放熱板を兼ねたレ−ザ基台で、中央に
半導体レ−ザ６が嵌着され、鏡筒１の内周に適合する外
径を有して、鏡筒１の後端部に前後方向に摺動可能に嵌
合される。コイルばね８はこの基台９によって押圧圧縮
されて、押さえ座金７を押しているのである。レーザ基
台９は両側に放熱翼９ａが張り出しており、この放熱翼
は鏡筒１の後端両側の切り込み１ｅに嵌合して基台９の
回転を阻止している。基台９は投光器としての焦点合わ
せ終了後、接着剤で鏡筒１に固定される。 【０００９】上述した構成例で投光器としての焦点調節
は次のようにして行われる。図３にこの調節治具を示
す。Ａが治具本体で調節台Ｂ上に位置決めされて設置さ
れる。Ｓは前方に配置されたスクリ−ンで投光器Ｐから
の投影像が投射される。治具本体Ａには前後方向の調節
ねじＤが取付けてある。組み立てられた投光器Ｐは図の
ように治具にセットされる。このとき半導体レ−ザ基台
９は鏡筒１に嵌め込まれただけで未だ接着剤で固定され
ていないので、コイルばね８の作用で鏡筒１の後端から
押し出される状態にあって、治具本体Ａ上にセットさ
れ、調節ねじＤによって押されて、鏡筒１から脱出して
しまうのが制止されている。このように投光器を治具本
体Ａにセットした後、半導体レーザ６に通電して発光さ
せると、スクリ−ンＳ上に細長い線状像Ｉが投射され
る。この像を見ながら調節ねじＤを回してこの投射像が
最も鮮鋭になるようにして、半導体レーザ基台９と鏡筒
１とを接着剤で固定し、接着剤が硬化する迄、投光器を
調節治具に取付けたまゝで調節台Ｂから外し、次の治具
を調節台Ｂに取付けて、次の投光器の調節を行う。 【００１０】 【発明の効果】本発明投光器を前述従来例と比較したと
きの構造上の特徴は次の通りである。１．部品点数が少
ない。従来例では鏡筒１と円柱レンズ保持体とが別体と
なっているため、円柱レンズ保持体とそれを固定するね
じとが本発明より余分な部品となっている。２．従来例
の方が調整箇所が多い。即ち本発明では焦点調節だけで
あるが、従来例では円柱レンズの鏡筒光軸に対する直交
度も調整する必要があり、この両調整は互いに干渉する
ため、焦点調節をして、円柱レンズの直交度を合わせ、
再び焦点調節を行い、要すれば再度円柱レンズの直交度
を修正すると云うようになる。このように調整が２箇所
になり、面倒なことになるのは、円柱レンズ保持体を鏡
筒と別体にしたためであるが、これはまた円柱レンズの
直交度を調整可能とするために円柱レンズ保持体を鏡筒
と別体としたのであり、両者は不可分の関係にあるので
ある。つまり本発明は構造的に円柱レンズの位置が決ま
るようにして円柱レンズの鏡筒光軸に対する直交度を調
整する必要が無いようにし、これによって鏡筒と円柱レ
ンズ保持体とを一体化出来たのである。従来例は円柱レ
ンズ保持体の溝に円柱レンズを嵌入し、接着剤で固定し
ているので、接着剤層の厚さの不同，硬化時の収縮量の
不同から円柱レンズの位置が決まらず、調整が必要にな
っていたのであるが、本発明では円柱レンズは鏡筒前端
部に２線支持で保持され、板ばねで押圧固定する構造で
あるから、円柱レンズは鏡筒に対してがたつき無しに位
置が決まってしまい、鏡筒の成型精度さえ充分であれ
ば、全く無調整で円柱レンズの位置は正しく決まるので
ある。そして鏡筒の成型は光学部品のプラスチック成型
レンズと同じ精度で出来るので、本発明はプラスチック
成型技術の能力を充分に活用したものと云える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例の分解斜視図。
【図２】上例の直交２平面による縦断側面図。
【図３】上例の調整装置の斜視図。
【図４】従来例の直交２平面による縦断側面図。
【符号の説明】
１ 鏡筒
２ 光軸対称レンズ
３ レンズ座面
４ 円柱レンズ
５ 板ばね
６ 半導体レ−ザ
７ 押え座金
８ コイルばね
９ レーザ基台
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｈ０１Ｓ 5/022
(72)発明者 菊地 誠二
大阪市鶴見区諸口四丁目10番21号 パー
クプラザ鶴見203号
(56)参考文献 特開 平11−281358（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−271254（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−281062（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 15/00
G02B 7/02
H01S 5/022
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体レ−ザの光を光軸対称レンズおよ
び円柱レンズを通して前方に直線光像として投射する投
光器において、鏡筒の前端面の投光窓をまたいで、断面
Ｖ字形或は円柱レンズの直径より稍狭い幅の長方形の溝
を形成し、更に前端面の内側に上記光軸対称レンズのレ
ンズ座面を形成し、この鏡筒には後端から半導体レ−ザ
を固定したレ−ザ基台を軸方向摺動可能に嵌着し得るよ
うにし、レンズ鏡筒前端面の上記溝に円柱レンズを当接
させ、この円柱レンズと直交するように板ばねを円柱レ
ンズに当て、この板ばねを撓めてその両端をレンズ鏡筒
前端部外周辺に係止することによって円柱レンズを鏡筒
前端面に固定し、鏡筒後方より光軸対称レンズを挿入し
て鏡筒内の前記レンズ座面に当接させることで上記レン
ズの位置決めをし、鏡筒内にばねを挿入して上記レンズ
をレンズ座面に押圧固定するようにし、このばねを圧縮
するように上記レ−ザ基台を鏡筒後端部に嵌合させ、こ
のレ−ザ基台を前後微動させて投光器の焦点合わせをし
た後、鏡筒と半導体レ−ザ基台とを固着したことを特徴
とする半導体レーザ投光器ユニット。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001244668A JP3486680B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 半導体レーザ投光器ユニット |
| PCT/JP2002/008207 WO2003014666A1 (fr) | 2001-08-10 | 2002-08-09 | Projecteur laser a semi-conducteur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001244668A JP3486680B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 半導体レーザ投光器ユニット |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003057031A JP2003057031A (ja) | 2003-02-26 |
| JP3486680B2 true JP3486680B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=19074567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001244668A Expired - Fee Related JP3486680B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 半導体レーザ投光器ユニット |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
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| JP7205744B2 (ja) * | 2018-09-14 | 2023-01-17 | 株式会社リコー | レンズユニット及びレーザー処理装置 |
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-
2001
- 2001-08-10 JP JP2001244668A patent/JP3486680B2/ja not_active Expired - Fee Related
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