JP4056703B2 - Optical device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射望遠鏡などの光学装置に関し、詳しくは鏡筒の構造に特徴のある光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4〜図5は、従来のグレゴリアン反射望遠鏡の鏡筒部を説明するものであって、図4はその斜視図であり、図5は図4におけるV − V線に沿った概略断面図である。図4〜図5において、1は主鏡、11は主鏡取付ベース、12は主鏡1の中心に設けられた中心孔、2は副鏡、21は副鏡取付ベース、22は副鏡2の曲率中心、23は主鏡1と副鏡2の合成焦点、3は上記望遠鏡の光軸、4は鏡筒である。鏡筒4は、副鏡取付ベース21の外側に設けられたリング体401、リング体401と主鏡取付ベース11とを結合する複数のトラス402、およびリング体401と副鏡取付ベース21とを結合するスパイダ403とから構成されている。主鏡1と副鏡2とは、両者の中心が光軸3と一致し、且つ副鏡2の曲率中心22および焦点23が光軸3上に来るように鏡筒4に支持固定されている。
【0003】
従来のグレゴリアン反射望遠鏡は、上記の構造を有しており、天体観測時における天体からの光は主鏡1および副鏡2により反射し、上記した通り、光軸3上に焦点23を結ぶ。ところで上記望遠鏡の姿勢変化や温度変化などにより鏡筒4に変形が生じると、主鏡1と副鏡2との間に相対変位が生じ、観測に有害な光学性能の劣化が発生する問題がある。特に上記の構造では、リング体401は副鏡取付ベース21と同じ高さに設けられ、且つ主鏡取付ベース11と同じ外周サイズを有するために、リング体401とトラス402が上記望遠鏡の姿勢変化時に鏡筒4の自重や温度分布による不均一な熱膨張により変形し、即ち鏡筒4自体が変形し、この結果、副鏡2が光軸3に対して偏心したりあるいは傾き、かかる副鏡2の光軸3からのずれによる像の広がりや指向方向ずれなどの光学性能が劣化する問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における上記の問題を解決するためになされたものであって、望遠鏡などの光学装置の姿勢変化時の鏡筒の自重や温度分布による不均一な熱膨張があっても、鏡筒の変形が少なくて光学性能の劣化が少ない光学装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学装置は、(1)主鏡、上記主鏡を取り付ける主鏡取付ベース、上記主鏡に対向配置されると共に上記主鏡からの光を反射集光する副鏡、上記副鏡を取り付ける副鏡取付ベース、上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースの間に設置されると共に上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースとに結合部材により結合された環状の中間ベースを有する鏡筒を備え、中間ベースは、主鏡取付ベースとほぼ平行に且つ副鏡の曲率中心と略同じ中間位置に設置されたものである。
(2)上記(1)において、中間ベースは、副鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第一中間ベース、および主鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第二中間ベースとから構成されており、上記第一中間ベースは上記副鏡取付ベースと結合され、上記第二中間ベースは上記主鏡取付ベースと結合され、且つ上記第一中間ベースと上記第二中間ベースとは光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されものである。
(3)上記(2)において、第一中間ベースと副鏡取付ベースとは筒体により結合され、第二中間ベースと主鏡取付ベースとは筒体により結合されたものである。
(4)上記(1)において、副鏡取付ベースと中間ベースは、互いにほぼ等しい外周サイズを有し、上記中間ベースと主鏡取付ベースとは、光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されたものである。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項において、光学装置は反射望遠鏡である。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下において、実施の形態1などに後続する実施の形態については、先行する実施の形態に示された部位と同じ部位については同符号を付し、各内容の説明は先行する実施の形態での説明を参照することとして省略することがある。
【0007】
実施の形態1.
図1は、本発明における光学装置の一例たるグレゴリアン反射望遠鏡の実施の形態1を説明するものであって、上記望遠鏡の鏡筒部の概略断面図である。図1において、1は主鏡、11は主鏡取付ベース、12は主鏡1の中心に設けられた中心孔、2は副鏡、21は副鏡取付ベース、22は副鏡2の曲率中心、23は主鏡1と副鏡2の合成焦点、3は光軸、4は鏡筒である。鏡筒4は、リング状の中間ベース410、複数のトラス420、複数のトラス430、およびスパイダ440から構成されており、また中間ベース410は、いずれも主鏡取付ベース11とほぼ平行に且つ副鏡2の曲率中心22とほぼ同じ高さの位置に設置された第一中間ベース411と第二中間ベース412とから構成されている。
【0008】
第一中間ベース411は、副鏡取付ベース21の外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有し、第二中間ベース412は、主鏡取付ベース11の外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有している。さらに、第一中間ベース411と副鏡取付ベース21とは光軸3と平行に延在する複数のトラス420により、第二中間ベース412と主鏡取付ベース11とは光軸3と平行に延在する複数のトラス430により、また第一中間ベース411と第二中間ベース412とは光軸3に向かって放射状に延在する複数の接続部材からなるスパイダ440により、それぞれ結合されて鏡筒4が構成されている。第一中間ベース411と第二中間ベース412とを結合するスパイダ440は、放射状に延在する複数の部材により構成されているので、天体からの光は、上記複数の部材の間の隙間を通過して主鏡への入光が可能となる。
【0009】
鏡筒4において、副鏡取付ベース21および主鏡取付ベース11は、それぞれトラス420およびトラス430を介して第一中間ベース411および第二中間ベース412に結合されているので、第一中間ベース411および第二中間ベース412に望遠鏡の姿勢変化時の鏡筒4の自重や温度分布による不均一な熱膨張による変形があっても、第二中間ベース412に対する主鏡1の相対変位は、副鏡2の曲率中心22まわりの回転移動成分の割合が大半となり、一方、第一中間ベース411に対する副鏡2の相対変位も、曲率中心22まわりの回転移動成分の割合が大半となる。したがって鏡筒4における主鏡1と副鏡2の各相対変位は、曲率中心22のまわりの変位成分となる特徴を有することになる。
【0010】
一方、前記した通り光軸3に対して副鏡2に偏心や傾きなどの相対変位が生じると、像の広がりや指向方向のずれが発生し光学性能が劣化する。しかるに副鏡2の鏡面は、球面または球面に近い曲面をなしており、副鏡2の曲率中心22のまわりに副鏡2が相対変位した場合、上記鏡面の法線の変化は小さく、よって反射する光の進行方向のずれも小さいことから、光学性能の劣化が少ないことが知られている。したがって、トラス420、430に望遠鏡の姿勢変化時に前記した変形が生じても、鏡筒4は光学性能の劣化が少ない鏡筒構造を有することになる。
【0011】
実施の形態2.
図2は、本発明における光学装置の一例たるグレゴリアン反射望遠鏡の実施の形態2を説明するものであって、上記望遠鏡の鏡筒部の概略断面図である。図2において410は、副鏡取付ベース21の外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有するリング状の中間ベースであり、450は複数のトラスである。中間ベース410は、主鏡取付ベース11とほぼ平行に、且つ副鏡2の曲率中心22とほぼ同じ高さの位置に設置されており、且つ中間ベース410と副鏡取付ベース21とは光軸3と平行に延在する複数のトラス420により、また中間ベース410と主鏡取付ベース11とは光軸3に対して傾斜して延在する複数のトラス450により、それぞれ結合されて鏡筒4が構成されている。複数のトラス450のそれぞれは、上記した通りいずれも光軸3に対して傾斜して延在しているので、天体からの光は、隣接するトラス450の間の隙間を通過して主鏡への入光が可能となる。
【0012】
実施の形態2における中間ベース410と複数のトラス420は、実施の形態1におけるそれぞれ第一中間ベース411と複数のトラス420と同じものであり、しかして実施の形態2は、前記第一中間ベース411と同じものである中間ベース410と主鏡取付ベース11とを結合することにより、実施の形態1において用いられた第二中間ベース412とスパイダ440が不要となる効果があり、しかも主鏡1と副鏡2の相対変位が曲率中心22まわりの変位成分となる鏡筒4が得られる効果もある。
【0013】
実施の形態3.
図3は、本発明における光学装置の一例たるグレゴリアン反射望遠鏡の実施の形態3を説明するものであって、上記望遠鏡の鏡筒部の概略断面図である。図3において、460は第一中間ベース411と副鏡取付ベース21とを結合する筒体であり、470は第二中間ベース412と主鏡取付ベース11とを結合する筒体である。第一中間ベース411と第二中間ベース412とは、前記実施の形態1の場合と同様に、スパイダ440により結合されている。
【0014】
したがって実施の形態3は、実施の形態1とは、複数のトラス420に代えて筒体460が、また複数のトラス430に代えて筒体470が、それぞれ結合部材として用いられている点において異なり、その他の構成は同じである。複数のトラス420、430に代えて筒体460、470が用いられることにより、鏡筒4の光軸3の方向及び光軸3と垂直な方向の剛性が高くなる効果がある。
【0015】
以上、本発明の光学装置についてグレゴリアン反射望遠鏡を例にとって説明したが、本発明は上記望遠鏡以外の種々の光学装置、就中、副鏡の曲率中心が主鏡と副鏡との間に位置するような光学機器を包含する。また実施の形態1〜3に限っても、それぞれ毎に種々の変形形態を包含する。例えば実施の形態1、3における第一中間ベース411と第二中間ベース412、実施の形態2における中間ベース410などの各環状構造は、図4におけるリング体401のような6角形を呈するものであってもよく、あるいは円形リングであってもよい。前記実施の形態3において、第一中間ベース411と第二中間ベース412とが円形リングであると、筒体460および筒体470は、いずれも円筒体となる。またさらに環状の中間ベースは、副鏡の曲率中心と略同じ高さの位置に設置されることが好ましいが、上記以外の位置に設置されても鏡筒の光軸の方向および光軸と垂直な方向の剛性を高めて光学装置の自重などに起因する光学性能の劣化を防止する効果がある。
【0016】
【発明の効果】
本発明の光学装置は、以上説明した通り、(1)主鏡、上記主鏡を取り付ける主鏡取付ベース、上記主鏡に対向配置されると共に上記主鏡からの光を反射集光する副鏡、上記副鏡を取り付ける副鏡取付ベース、上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースの間に設置されると共に上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースとに結合部材により結合された環状の中間ベースを有する鏡筒を備え、中間ベースは、主鏡取付ベースとほぼ平行に且つ副鏡の曲率中心と略同じ中間位置に設置されたものである。上記中間ベースのない鏡筒を有する従来の光学装置では、それの姿勢変化時での自重や温度分布による不均一な熱膨張により鏡筒が変形して光学性能が劣化する問題があったが、上記中間ベースが設けられることにより鏡筒の機械的強度が増大して自重などに対する耐変形性が向上し、この結果、光学的劣化が少なくなる効果がある。
【0017】
また中間ベースは、主鏡取付ベースとほぼ平行に且つ副鏡の曲率中心と略同じ中間位置に設置されたものであると、鏡筒の変形による副鏡と主鏡の相対変位が、副鏡鏡面の曲率中心周りの回転移動成分となることにより、光軸ずれによる像の広がりや指向方向ずれといった光学性能の劣化が少なくなる効果がある。
【0018】
また(2)上記(1)において、中間ベースは、副鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第一中間ベース、および主鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第二中間ベースとから構成されており、上記第一中間ベースは上記副鏡取付ベースと結合され、上記第二中間ベースは上記主鏡取付ベースと結合され、且つ上記第一中間ベースと上記第二中間ベースとは光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されものであると、つぎの効果がある。即ち第一中間ベースおよび第二中間ベースに光学装置の姿勢変化時における鏡筒の自重による変形や温度分布による熱変形が生じても、第二中間ベースに対する主鏡の相対変位は、副鏡曲率中心まわりの回転移動成分の割合が大半となり、第一中間ベースに対する副鏡の相対変位も、副鏡曲率中心まわりの回転移動成分の割合が大半となる。したがって、主鏡と副鏡の各相対変位が副鏡曲率中心のまわりの変位成分となる鏡筒構造が得られることになる。一方、光軸に対して副鏡に偏心や傾きなどの相対変位が生じると、像の広がりや指向方向のずれが発生して光学性能が劣化するが、副鏡の鏡面は球面または球面に近い曲面をなしており、副鏡の曲率中心のまわりに副鏡が相対変位した場合には上記鏡面の法線の変化は小さく、よって反射する光の進行方向のずれも小さいことから、トラスなどの結合部材に光学装置の姿勢変化による鏡筒の自重や温度分布などにより変形が生じても光学性能の劣化が少なくなる。
【0019】
また(3)上記(2)において、第一中間ベースと副鏡取付ベースとは筒体により結合され、第二中間ベースと主鏡取付ベースとは筒体により結合されたものであると、上記した効果の他に、主鏡取付ベースと第二中間ベースとの光軸方向および光軸と垂直な方向の剛性が高く、光軸ずれによる像の広がりや指向方向ずれといった光学性能の劣化がさらに少ない鏡筒が得られる効果がある。
【0020】
また(4)上記(1)において、副鏡取付ベースと中間ベースは、互いにほぼ等しい外周サイズを有し、上記中間ベースと主鏡取付ベースとは、光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されたものであると、前記(1)の発明が有する効果に加えて、前記(2)の発明において必要であった第一中間ベースと第二中間ベースとを結合するスパイダのような結合部材および第二中間ベースとが不要となる効果があり、しかも主鏡と副鏡の相対変位が副鏡の曲率中心まわりの変位成分となる鏡筒が得られる効果もある。
【0021】
またさらに(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項において、光学装置は反射望遠鏡であると、光学性能の劣化が少ない大型乃至超大型の反射望遠鏡を製造することができる大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における光学装置の実施の形態1の一部概略断面図。
【図2】 本発明における光学装置の実施の形態2の一部概略断面図。
【図3】 本発明における光学装置の実施の形態3の一部概略断面図。
【図4】 従来の光学装置の一部斜視図。
【図5】 図4のV − V線に沿った概略断面図。
【符号の説明】
1 主鏡、11 主鏡取付ベース、2 副鏡、21 副鏡取付ベース、
22 副鏡の曲率中心、3 光軸、4 鏡筒 410 中間ベース、
411 第一中間ベース、412 第二中間ベース、420 トラス、
440 スパイダ、 430 トラス、450 トラス、460 筒体、
470 筒体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical apparatus such as a reflective telescope, and more particularly to an optical apparatus characterized by the structure of a lens barrel.
[0002]
[Prior art]
4 to 5 are views for explaining a lens barrel of a conventional Gregorian reflector telescope. FIG. 4 is a perspective view thereof, and FIG. 5 is a schematic sectional view taken along line V-V in FIG. is there. 4 to 5, 1 is a primary mirror, 11 is a primary mirror mounting base, 12 is a central hole provided in the center of the
[0003]
The conventional Gregorian reflector telescope has the above-described structure, and light from the celestial body at the time of celestial observation is reflected by the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was made to solve the above-described problems in the prior art, and even if there is uneven thermal expansion due to the weight of the lens barrel or the temperature distribution when the attitude of the optical device such as a telescope changes, It is an object of the present invention to provide an optical device in which the lens barrel is less deformed and the optical performance is less deteriorated.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The optical device of the present invention includes: (1) a primary mirror, a primary mirror mounting base to which the primary mirror is attached, a secondary mirror that is disposed opposite to the primary mirror and reflects and collects light from the primary mirror, and the secondary mirror. A secondary mirror mounting base to be mounted, a mirror having an annular intermediate base that is installed between the primary mirror mounting base and the secondary mirror mounting base and coupled to the primary mirror mounting base and the secondary mirror mounting base by a coupling member The intermediate base is provided in a middle position substantially parallel to the primary mirror mounting base and substantially the same as the center of curvature of the secondary mirror .
(2) Oite above (1), the intermediate base, first have approximately equal outer peripheral size as the first intermediate base, and the primary mirror mounting base periphery size having a substantially equal outer peripheral size as the outer peripheral size of the secondary mirror mount base The first intermediate base is connected to the secondary mirror mounting base, the second intermediate base is connected to the primary mirror mounting base, and the first intermediate base and the second intermediate base are combined. The intermediate base is coupled by a coupling member that allows light from the light source to enter the primary mirror.
( 3 ) In the above ( 2 ), the first intermediate base and the secondary mirror mounting base are coupled by a cylindrical body, and the second intermediate base and the primary mirror mounting base are coupled by a cylindrical body.
(4) Oite above (1), the secondary mirror mounting base and the intermediate base has a substantially equal outer peripheral size to each other, and is the intermediate base and the primary mirror mounting base, permit light incident to the main lens from the light source It is connected by a connecting member.
( 5 ) In any one of the above (1) to ( 4 ), the optical device is a reflective telescope.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, for the embodiments subsequent to the first embodiment and the like, the same parts as those shown in the preceding embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of each content is the same as in the preceding embodiments. It may be omitted as referring to the description.
[0007]
FIG. 1 illustrates a first embodiment of a Gregorian reflection telescope as an example of an optical apparatus according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view of a lens barrel portion of the telescope. In FIG. 1, 1 is a primary mirror, 11 is a primary mirror mounting base, 12 is a central hole provided at the center of the
[0008]
The first
[0009]
In the
[0010]
On the other hand, if relative displacement such as decentration or inclination occurs in the
[0011]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a barrel portion of the telescope, for explaining a second embodiment of the Gregorian reflecting telescope as an example of the optical apparatus according to the present invention. In FIG. 2,
[0012]
The
[0013]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a barrel portion of the telescope, for explaining a third embodiment of the Gregorian reflection telescope as an example of the optical apparatus according to the present invention. In FIG. 3,
[0014]
Therefore, the third embodiment is different from the first embodiment in that a
[0015]
As described above, the optical apparatus of the present invention has been described by taking the Gregorian reflecting telescope as an example. However, the present invention relates to various optical apparatuses other than the above telescope, in particular, the center of curvature of the secondary mirror is located between the primary mirror and the secondary mirror Including such optical instruments. Moreover, even if it restricts to Embodiment 1-3, a various deformation | transformation form is included for each. For example, each annular structure such as the first
[0016]
【The invention's effect】
As described above, the optical device according to the present invention includes (1) a primary mirror, a primary mirror mounting base to which the primary mirror is attached, a secondary mirror that is disposed opposite to the primary mirror and reflects and collects light from the primary mirror. A secondary mirror mounting base for mounting the secondary mirror, and an annular ring mounted between the primary mirror mounting base and the secondary mirror mounting base and coupled to the primary mirror mounting base and the secondary mirror mounting base by a coupling member. A lens barrel having an intermediate base is provided , and the intermediate base is installed in substantially the same intermediate position as the center of curvature of the secondary mirror and substantially parallel to the primary mirror mounting base . In the conventional optical apparatus having the lens barrel without the intermediate base, there is a problem that the optical performance is deteriorated due to deformation of the lens barrel due to non-uniform thermal expansion due to its own weight or temperature distribution at the time of its posture change. The provision of the intermediate base increases the mechanical strength of the lens barrel and improves the deformation resistance against its own weight. As a result, there is an effect of reducing optical deterioration.
[0017]
Base during Among was or, when one in which substantially disposed on the same intermediate position substantially parallel to and the center of curvature of the secondary mirror and the primary mirror mounting base, the relative displacement of the secondary mirror and the primary mirror by the deformation of the lens barrel, By being a rotationally moving component around the center of curvature of the secondary mirror surface, there is an effect of reducing deterioration in optical performance such as spread of an image due to an optical axis shift and a shift in a pointing direction.
[0018]
The (2) Oite above (1), the intermediate base has a substantially equal outer peripheral size as the first intermediate base, and the primary mirror mounting base periphery size having a substantially equal outer peripheral size as the outer peripheral size of the secondary mirror mount base A second intermediate base, the first intermediate base is connected to the secondary mirror mounting base, the second intermediate base is connected to the primary mirror mounting base, and the first intermediate base and the first intermediate base When the two intermediate bases are coupled by a coupling member that allows light from the light source to enter the primary mirror, the following effects are obtained. In other words, even if the first intermediate base and the second intermediate base are deformed due to the weight of the lens barrel or the thermal deformation due to the temperature distribution when the attitude of the optical device is changed, the relative displacement of the primary mirror with respect to the second intermediate base is the secondary mirror curvature. The ratio of the rotational movement component around the center is the majority, and the relative displacement of the secondary mirror with respect to the first intermediate base is also the percentage of the rotational movement component around the secondary mirror curvature center. Therefore, a lens barrel structure is obtained in which each relative displacement between the primary mirror and the secondary mirror becomes a displacement component around the secondary mirror curvature center. On the other hand, if relative displacement such as eccentricity or tilt occurs in the secondary mirror with respect to the optical axis, the optical performance deteriorates due to the spread of the image and the deviation of the pointing direction, but the mirror surface of the secondary mirror is spherical or close to spherical. When the secondary mirror is relatively displaced around the center of curvature of the secondary mirror, the change in the normal of the mirror surface is small and the deviation in the traveling direction of the reflected light is also small. Even if the coupling member is deformed due to the weight of the lens barrel or the temperature distribution due to the change in the attitude of the optical device, the optical performance is less deteriorated.
[0019]
( 3 ) In the above ( 2 ), the first intermediate base and the secondary mirror mounting base are coupled by a cylindrical body, and the second intermediate base and the primary mirror mounting base are coupled by a cylindrical body. In addition to the effects described above, the rigidity of the optical axis direction between the primary mirror mounting base and the second intermediate base and the direction perpendicular to the optical axis are high, and optical performance deterioration such as image spread and pointing direction deviation due to optical axis misalignment is further increased. There is an effect that a small barrel can be obtained.
[0020]
The (4) Oite above (1), the secondary mirror mounting base and the intermediate base has a substantially equal outer peripheral size to each other, and is the intermediate base and the primary mirror mounting base, the light incident from the light source to the main mirror In addition to the effect of the invention of (1) above, the first intermediate base and the second intermediate base, which are necessary in the invention of (2), are connected to each other by an allowable connecting member. There is an effect that a connecting member such as a spider and the second intermediate base are not required, and there is also an effect that a lens barrel in which the relative displacement between the primary mirror and the secondary mirror becomes a displacement component around the center of curvature of the secondary mirror is obtained.
[0021]
( 5 ) In any one of the above (1) to ( 4 ), if the optical device is a reflective telescope, it is possible to produce a large or very large reflective telescope with little deterioration in optical performance. There is.
[Brief description of the drawings]
1 is a partial schematic cross-sectional view of an optical device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view of an optical device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partial schematic cross-sectional view of an optical device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial perspective view of a conventional optical device.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line V-V in FIG.
[Explanation of symbols]
1 primary mirror, 11 primary mirror mounting base, 2 secondary mirror, 21 secondary mirror mounting base,
22 Center of curvature of secondary mirror, 3 optical axes, 4 lens barrel, 410 intermediate base,
411 first intermediate base, 412 second intermediate base, 420 truss,
440 spider, 430 truss, 450 truss, 460 cylinder,
470 cylinder.
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