JPS5944013A - Optical coupler - Google Patents
Optical couplerInfo
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- JPS5944013A JPS5944013A JP15538082A JP15538082A JPS5944013A JP S5944013 A JPS5944013 A JP S5944013A JP 15538082 A JP15538082 A JP 15538082A JP 15538082 A JP15538082 A JP 15538082A JP S5944013 A JPS5944013 A JP S5944013A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
- G02B6/327—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends with angled interfaces to reduce reflections
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は入射光束又は出射光束が平行光末寺ある光部品
と元ファイバとを結合する光結合装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical coupling device for coupling an optical component in which an incident light beam or an output light beam has a parallel beam end to a source fiber.
従来、この種の光結合装置では、光部品、又は、光部品
に取付けだ接栓座の内部に平行光束・’塞’轡機能を有
する屈折率分布レンズを設け、上−訂庄糧栓座に装着す
る接栓内に光ンアイバを収容して、これら屈折率分布レ
ンズの端面と光ファイバの端面とがこれらを通過する光
束の光軸と直角に配されるようになされていた。Conventionally, in this type of optical coupling device, a gradient index lens having a parallel light beam/blocking function is provided inside the optical component or a plug seat attached to the optical component, and An optical fiber is housed in a plug attached to the optical fiber, and the end faces of these gradient index lenses and the end faces of the optical fiber are arranged at right angles to the optical axis of the light beam passing through them.
従ってこのような構成であるから、接栓内の光ファイバ
のコアが露出し、この露出したコアに塵埃が付着するこ
とにより接続損失が増大するという問題があり、又、接
栓内の光ファイバのr☆二装を固定するには高い普IW
が請求されて、特に単一モード2アイバではその精1度
維持が困難であった。更に、光ファイバの端面と屈折率
分布レンズの端面とがそれらを通過する光束の光軸と直
角に配されているため、これら端m1からのフレネル反
射が兄の光路に戻り、光結合装置の性能を低下させる等
の欠点があった。Therefore, with this configuration, there is a problem that the core of the optical fiber inside the connector is exposed and dust adheres to the exposed core, increasing connection loss. R☆ High standard IW to fix the second set
It was difficult to maintain the accuracy, especially in a single mode 2 eyeball. Furthermore, since the end face of the optical fiber and the end face of the gradient index lens are arranged at right angles to the optical axis of the light flux passing through them, the Fresnel reflection from these ends m1 returns to the optical path of the optical coupler. There were drawbacks such as reduced performance.
゛、λ発明の目的17i、」1記従来の欠点をなくした
t結師装置を祈供することにあり、
(イ)接栓内に屈折手分(イ)jレンズを設置し、接栓
を入射又は出射する光束が拡大された平行光束とするこ
とにより塵埃の付着による接続損失の増加を防止し、
(ロ) 光ファイバを保持するフェルールを所定の位置
及び角度で接栓を構成するスリーブ内に光学接着剤にて
固定することにより、これらの接栓を構成する部品に要
求される取付は精度を大幅に緩和し、
←→ 尤ファイバの端面及び屈折率分布レンズの端面の
法線がそれらを通過する光束の光:Il+と所定の角度
を有するように配することにより、これらの端面からの
フレネル反射が元の光路に戻ることを防111する、竹
の!1当徴を有するものである。゛, λObject of the invention 17i, 1. To provide a tying device that eliminates the drawbacks of the conventional one, (a) installing a refracting lens in the spigot, and (b) installing a lens in the spigot, By making the incident or emitted light beam an expanded parallel light beam, an increase in splice loss due to the adhesion of dust is prevented, and (b) the ferrule that holds the optical fiber is placed at a predetermined position and angle within the sleeve that constitutes the plug. By fixing them with optical adhesive, the mounting accuracy required for the parts that make up these connectors is greatly reduced, and the normals of the end faces of the fiber and the gradient index lens are By arranging it at a predetermined angle with the light flux passing through Il+, the Fresnel reflection from these end faces is prevented from returning to the original optical path. It has one characteristic.
以下、本発明を図面により説8I]する。第1図は1.
4≦゛発明による光結合装置の構成を示す一実廁例の断
面図で、円柱状レンズ体でなる屈折率分布レンズlはス
リーブ2の下部2aの嵌;出孔2bに、その中心利11
がスリーブ2の中上IIIと所定の角度をもって嵌合同
着され、フェルール4に、1観持された光ファイバ3は
、その端面3aを鼾うアイバ3の中心軸に対して所定の
角度を有するように研磨されている。更に光ファイバ3
の端面3aは屈折率分布レンズ1の上端面1aとの間で
所定の位置及び傾きを有するように、光学接着剤5によ
り光ファイバ3を収容(〜たフェルール4がスリーブ2
の開口部2c内に固定されている。The present invention will be explained below with reference to the drawings. Figure 1 shows 1.
4≦゛This is a sectional view of an actual example showing the structure of the optical coupling device according to the invention, in which a gradient index lens l made of a cylindrical lens body is fitted into the lower part 2a of the sleeve 2;
The optical fiber 3 is fitted and attached to the upper middle part of the sleeve 2 at a predetermined angle, and the optical fiber 3, which is viewed by the ferrule 4, has a predetermined angle with respect to the central axis of the eye fiber 3 that runs along its end surface 3a. It is polished like this. Furthermore, optical fiber 3
The optical fiber 3 is housed with the optical adhesive 5 so that the end face 3a of the lens 1 has a predetermined position and inclination with the upper end face 1a of the gradient index lens 1.
is fixed within the opening 2c.
屈折率分布レンズ1と光ノアイバ3を収容したノエル−
ル4を有するスリーブ2はガイド7内に、このガイド7
の外冑部のネジ部とカップリングナツト6の内周部のネ
ジ部ががみ合うととKより、スリーブ2の開口部上端の
つば部2eがガイド7及びカップリングナツト6に挾持
されて固定される。Noel housing the gradient index lens 1 and the Optical Noiba 3
The sleeve 2 with the guide 4 is inserted into the guide 7.
When the threaded part of the outer shell part of the sleeve 2 and the threaded part of the inner peripheral part of the coupling nut 6 are engaged, the collar part 2e at the upper end of the opening of the sleeve 2 is clamped by the guide 7 and the coupling nut 6. Fixed.
斯くシて、カー(折率分布レンズ1.スリーブ2゜2エ
ルール4.光学接着剤5.カップリングナウ;h′11
6に、J:l17接イ全が構成さ〕L1又、ガイド7で
接今座が、111を成され、ガイド7は光学部品8に固
着されている。Thus, the car (gradient index lens 1. Sleeve 2. Errule 4. Optical adhesive 5. Coupling now; h'11
In addition, the guide 7 forms a contact seat 111, and the guide 7 is fixed to the optical component 8.
第2図は、第1図の屈折率分層レンズ1に斜めに入射1
〜だ光線が平行光束に変換されて斜めに出射する例を説
明するものである。FIG. 2 shows an oblique incidence 1 on the refractive index splitting lens 1 in FIG. 1.
This is to explain an example in which rays of light are converted into parallel light beams and emitted obliquely.
ここで屈折率分布レンズ1は半径方向の屈折率が中心か
らの2乗に比例して減少する透明体であり、この透明体
の中心での屈折率をNo、中心よりrの距胸1pにおけ
る屈折率をNとするとN = No (1−−r2)
”−(1)が成立する。但しAは正の定数である。Here, the gradient index lens 1 is a transparent body whose refractive index in the radial direction decreases in proportion to the square from the center. If the refractive index is N, then N = No (1--r2)
”-(1) holds true. However, A is a positive constant.
今、屈折率分布レンズ1の入射側端面11から+ll+
10の方向の距離d1軸10からの距離rIVζ端而
を端面る光ンアイバ3より軸10からの傾きがr1’
である光@13が出射されたとする。Now, from the entrance side end surface 11 of the gradient index lens 1, +ll+
The distance d1 in the direction of 10 is the distance rIVζ from the axis 10, and the inclination from the axis 10 is r1'
Suppose that light @13 is emitted.
(jj L、光線10は)M折率分布レンズ1の軸10
と同一平面上にあるものとする。このとき出射端面14
より出射する光線15も軸10と同一甲面上にあり、
その#il+ 10からの距離r2 及び軸10から
の顛きr2′は
・・・・・(2)
となる。但し、Zは屈折率分布レンズ1の長さく布レン
ズ1の長さZが選ばれていだとすれば、(2)式の右辺
第1項行列の2行2列要素が零と彦るような非負の値
a=aOが存在する。(jj L, ray 10) M axis 10 of gradient index lens 1
shall be on the same plane as At this time, the output end face 14
The light ray 15 emitted from the shaft 10 is also on the same instep surface as the axis 10,
The distance r2 from #il+10 and the direction r2' from the axis 10 are (2). However, if Z is the length of the gradient index lens 1 and the length Z of the cloth lens 1 is not selected, then the 2nd row and 2nd column element of the first term matrix on the right side of equation (2) will be zero. non-negative value
a=aO exists.
従って、cos八Zへ−do Noosing Z =
0 −− (3)が成W[〜、このとき(2)式は
i%1−(−No IA sin+/A Z) r 1
− (5)辰なンる。Therefore, to cos eight Z −do Noosing Z =
0 -- (3) is formed W[~, then equation (2) is i%1-(-No IA sin+/A Z) r 1
- (5) Tatsunaru.
(5)式より、端面14を出射する光線15の頌春r2
1 は、光ファイバ3を出射する光線13の傾きrl“
に依存することなく、光線15の集りは平行光束とな
り、この平行光束の光軸の傾きr2’は光アアイバ3の
端面の軸1oからの距離rI Kよって一意的に決ま
るものである。このようにして距kYt、r1 が決
まれ〜゛、(4)式によって出射光束の中心0’f置は
光ンアイバ3を出射する元糊1の頌きr1’により決ま
るものである。From equation (5), the beam r2 of the light ray 15 emitted from the end surface 14 is
1 is the slope rl of the light ray 13 exiting the optical fiber 3
The collection of light rays 15 becomes a parallel light beam, and the inclination r2' of the optical axis of this parallel light beam is uniquely determined by the distance rIK of the end surface of the optical fiber 3 from the axis 1o. In this way, the distance kYt, r1 is determined. According to equation (4), the center 0'f position of the emitted light beam is determined by the distance r1' of the original glue 1 emitted from the optical fiber 3.
第3図は、屈折率分布レンズ1を11」射する光束16
の光軸がスリーブ2の中心#1+ Sと一致するように
(〜調整した例を説明する図である。光ファイバ3の端
面3aと屈折率分布レンズ1の入射側端面1aとの距離
を(3)式を満たすように選べば、出射する光束16は
平行光束と々る。FIG. 3 shows a light beam 16 that enters the gradient index lens 1 by 11 inches.
The distance between the end surface 3a of the optical fiber 3 and the entrance side end surface 1a of the gradient index lens 1 is adjusted so that the optical axis of the sleeve 2 matches the center #1+S of the sleeve 2. If it is selected so as to satisfy the formula 3), the emitted light beam 16 becomes a parallel light beam.
次に、屈折率分布レンズ1の中心軸りとスリーブ2の中
心軸Sとの傾きをr2° とすると、(5)式を満足す
るような光ファイバ3の端面3aの中心の位[1へjr
l を選ぶことにより、出射光束16の光軸とスリー
ブ2の中心軸Sとの角度を%t、にすることができる。Next, if the inclination between the central axis of the gradient index lens 1 and the central axis S of the sleeve 2 is r2°, then the position of the center of the end surface 3a of the optical fiber 3 that satisfies equation (5) [1] jr
By selecting l, the angle between the optical axis of the emitted light beam 16 and the central axis S of the sleeve 2 can be set to %t.
、4犬で、屈折率分布レンズ1の出射用端面1b上の屈
折率分布レンズ1の中心軸りとスリーブ)112の中心
軸Sとの距離をr2 とすれば、光ンア′イバ3を出
射する光束17の傾きrlo を(4)式を満たすよう
に選ぶことにより、出射する光束16の位置をスリーブ
2の中心軸Sの位置に一致させることかできる。上述し
た光束16.17の進路は可逆的であるから、スリーブ
2の中心軸Sに一致1〜で入射する平行光束は・光ファ
イバ3に集光されるものである。従って、光ファイバ3
の位置及び傾きは上述の手順で決定することができる。, 4, and if the distance between the center axis of the gradient index lens 1 on the exit end surface 1b of the gradient index lens 1 and the center axis S of the sleeve 112 is r2, then the optical fiber 3 is By selecting the inclination rlo of the light beam 17 to satisfy equation (4), the position of the emitted light beam 16 can be made to coincide with the position of the central axis S of the sleeve 2. Since the paths of the above-mentioned light beams 16 and 17 are reversible, the parallel light beams incident on the central axis S of the sleeve 2 at points 1 to 1 are condensed into the optical fiber 3. Therefore, optical fiber 3
The position and inclination of can be determined using the procedure described above.
次に、第4図は、光ファイバ3、又は、屈折率分布レン
ズ1の端面19の法線20が透過光束21.22の光軸
に対して傾いている場合の反動光束の光路を示す説明図
である。一般に、光ファイバ3、又は、屈折率分布レン
ズ1を構成する媒質の屈折率n1 とその・外側の媒
質の屈折率n2 とiJ、−%l、I、々るから、ぞ
の法線でアレネル反射が生じる。Next, FIG. 4 shows the optical path of the reaction light beam when the normal 20 of the end surface 19 of the optical fiber 3 or the gradient index lens 1 is inclined with respect to the optical axis of the transmitted light beam 21, 22. It is a diagram. In general, the refractive index n1 of the medium constituting the optical fiber 3 or the gradient index lens 1, the refractive index n2 of the outer medium, iJ, -%l, I, and the Arenel normal to the lens. A reflection occurs.
今、尤ファイバ3、又(1・11、屈折率分布レンズ1
内をその端面19に向って入射する光束21が端猶19
の法線20とθの角度をなすものとす、ミ外、端面19
から出射する光束22は屈折して法線20とψ(nls
i口θ=n2sinψ)の角度をなし、一方、端面19
で反射した光束23は反射角θをなす。従って、入射す
る光束21と反射した光束23とでは2θの角度をなし
、入射した光束21の拡り角がθよりも小であれば、反
射した光束23の成分が入射した光束210光路に戻る
ことはない。同様に、光ファイバ3、又は、屈折率分布
レンズlに向って入射する光束22が端面19の法線2
0とψの角度をなすものとすると、出射光21は屈折し
て法線20ぬ、yの角度をなし、反射する光束24は法
線乏゛16八とψの角度をなす。従って、入射する光束
2’2’−′と反射する光束24とは2ψの角度をなす
ので、入射する光束22の拡り角がψよりも小で)あれ
ば、反射する光束24の成分が入射する光束22の光路
に戻ることは存い。Now, let's say fiber 3, also (1.11, gradient index lens 1
The light beam 21 incident on the inside toward the end surface 19 is the end surface 19.
shall make an angle θ with the normal 20 of
The light beam 22 emitted from is refracted and the normal line 20 and ψ(nls
The end face 19 forms an angle of
The light beam 23 reflected at the reflection angle θ forms a reflection angle θ. Therefore, the incident luminous flux 21 and the reflected luminous flux 23 form an angle of 2θ, and if the divergence angle of the incident luminous flux 21 is smaller than θ, the components of the reflected luminous flux 23 return to the incident luminous flux 210 optical path. Never. Similarly, the light beam 22 entering the optical fiber 3 or the gradient index lens l is
0 and ψ, the emitted light 21 is refracted to form an angle of y with respect to the normal line 20, and the reflected light beam 24 forms an angle of ψ with the normal line 20. Therefore, since the incident luminous flux 2'2'-' and the reflected luminous flux 24 form an angle of 2ψ, if the divergence angle of the incident luminous flux 22 is smaller than ψ, the components of the reflected luminous flux 24 It does not return to the optical path of the incident light beam 22.
以上、本発明てよる光結合装置における接栓と接栓座は
、拡大された平行光束で結合することができるので、塵
埃の付着による損失増加を防止することができる。又、
接栓を入出射する平行光束の必安な平行度は簡易に達成
し得、かつ、それら平行光束の光軸をスリーブの中心軸
と一致させる手段としては、光2アイノくを保持するフ
ェルールの位置及び傾きをスリーフ゛内で調整し固定す
ることにより接栓を構成する各部品に要求される取付は
精度を大巾に緩和することができ、よって、光結合装置
の製造価格を大巾に低減し得るものである。更に、光フ
ァイノ(の端面と屈折率分布レンズの端面とが、夫々透
過光軸に対して傾き角度を有するようになされているの
で、これらの端面からフレネル反射により元の光路に戻
る光計を著しく低減することができる等の大なる特徴を
有するものである。As described above, since the plug and the plug seat in the optical coupling device according to the present invention can be coupled with an enlarged parallel light beam, it is possible to prevent an increase in loss due to adhesion of dust. or,
The necessary parallelism of the parallel light beams entering and exiting the plug can be easily achieved, and as a means for aligning the optical axis of the parallel light beams with the center axis of the sleeve, it is possible to easily achieve the necessary parallelism of the parallel light beams entering and exiting the plug. By adjusting and fixing the position and inclination within the sleeve, the precision required for mounting each component of the plug can be greatly reduced, thereby greatly reducing the manufacturing cost of the optical coupling device. It is possible. Furthermore, since the end face of the optical fin and the end face of the gradient index lens each have an inclination angle with respect to the transmitted optical axis, the optical meter returns to the original optical path by Fresnel reflection from these end faces. It has great features such as being able to significantly reduce the amount of water used.
’、y轡’<1.、−を二連においては、本発明による
光結合装置、や:一実施例を示しだものであるが、本発
明の棺神を脱することなく、f1p々の変型、変更をな
しヒ得ること明らかであろう。',y轡'<1. , - are shown as an embodiment of the optical coupling device according to the present invention, but it is possible to make modifications and changes to the f1p without departing from the essence of the present invention. It should be obvious.
第1図は本発明による光結合装置の構成を示す一実施例
の断面図、第2図は屈折率分布レンズに斜めに入射した
光線が平行光束に変換されて斜めに出射する例を示す説
明図、第3図は屈折率分布し/ズ1を出射する光束の光
軸がスリーブの中心軸と一致するように調整する方法を
示す説明図、第4図は光ファイバ、又は、屈折率分布レ
ンズの端面が透過光の光軸に対して傾いているときの反
射光束の光路を示す説明図である。
1・・・屈折率分布レンズ 2・・・スリーブ3・・・
光ファイバ 4・・・フェルール5・・・光学接
着剤
6・・・カップリングナツト
7・・・ガイド 8・・・光学部品特許出願
人 日本無線株式会社
−侵FIG. 1 is a sectional view of an embodiment showing the configuration of an optical coupling device according to the present invention, and FIG. 2 is an explanation showing an example in which a light ray incident obliquely on a gradient index lens is converted into a parallel light beam and exits obliquely. Figure 3 is an explanatory diagram showing how to adjust the optical axis of the light beam emitted from the refractive index distribution/Z1 to coincide with the central axis of the sleeve, and Figure 4 is an illustration of the optical fiber or the refractive index distribution. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the optical path of a reflected light beam when the end surface of the lens is inclined with respect to the optical axis of transmitted light. 1... Gradient index lens 2... Sleeve 3...
Optical fiber 4... Ferrule 5... Optical adhesive 6... Coupling nut 7... Guide 8... Optical component patent applicant Japan Radio Co., Ltd.
Claims (1)
(θ;油孔に嵌合固着された屈折率分布レンズとこの屈
折率分布レンズの端面と対向する光ファイバの端面とは
互いに所定の頷き、距離を保って位置決めされるべく、
光学接着剤にて上記スリーブの開口部内に固定された上
記尤ファイバを収容したフェルールとカップリングナン
ドでなる接栓が、光学部品に固着されるガイドでなる接
栓座内に上記カンプリングナツトで装着されるようにな
され、上記光アアイバを伝搬してきた光を上記接栓の上
記スリーブに固着された上記屈折率分布レンズにより平
行光束に変換して上記光学部品に出射せしめ、又、上記
光学部品から上記屈折率分布レンズに入射する平行光束
を上記屈折率分布レンズにより集光して上記光ファイバ
に出射するようになされたことを特徴とする光結合装置
。 ) 圭<1/4)だけ短い長さを有することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の光結合装置。 (3)上記屈折率分布レンズの両端面に入射、又は、出
射する光束の光軸は、この屈折率分布レンズの中心ti
ltと所定の角度をなすようにな・;すれたことを特徴
とする特許請求の範囲第1°項記載の光結合装置。 (4)上記屈折率分布レンズの中心軸は、上記スリーブ
の中心軸と所定の角度をなすようになされたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光結合装置。 (5)上記屈折率分布レンズより上記光学部品に出射す
る平行光束及び上記光学部品より上記屈折率分布レンズ
に入射する平行光束の夫々が、スリーブの中心軸の位置
に一致するようになされたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の光結合装置。 (6)上記尤ファイバの一ト記屈折率分布レンズの端面
と対向する端面は、その法線が上記光2アイバの中心軸
と所定の角度をなすようになされたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の′L結合装置。[Claims] (1) A sleeve, a gradient index lens provided at the bottom of the sleeve (θ; fitted and fixed in an oil hole), and an end surface of an optical fiber opposite to the end surface of the gradient index lens. They nod at each other in a prescribed manner, and are positioned at a distance.
A plug consisting of a ferrule containing the above-mentioned optical fiber and a coupling nand fixed in the opening of the sleeve with an optical adhesive is inserted into a plug seat made of a guide fixed to the optical component with the above-mentioned clamping nut. the light propagating through the optical fiber is converted into a parallel beam of light by the gradient index lens fixed to the sleeve of the connector, and is emitted to the optical component; An optical coupling device characterized in that a parallel light beam incident on the gradient index lens is condensed by the gradient index lens and outputted to the optical fiber. 2. The optical coupling device according to claim 1, characterized in that the optical coupling device has a length shorter by 1/4). (3) The optical axis of the light beam entering or exiting both end surfaces of the gradient index lens is the center ti of the gradient index lens.
1. The optical coupling device according to claim 1, wherein the optical coupling device is arranged so as to form a predetermined angle with lt. (4) The optical coupling device according to claim 1, wherein the central axis of the gradient index lens forms a predetermined angle with the central axis of the sleeve. (5) A parallel beam of light exiting from the gradient index lens to the optical component and a parallel beam of light entering the gradient index lens from the optical component are aligned with the central axis of the sleeve. An optical coupling device according to claim 1, characterized in that: (6) A patent claim characterized in that the end face of the above-mentioned optical fiber, which faces the end face of the gradient index lens, has a normal line thereof forming a predetermined angle with the central axis of the optical fiber. The 'L coupling device according to item 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15538082A JPS5944013A (en) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | Optical coupler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15538082A JPS5944013A (en) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | Optical coupler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS5944013A true JPS5944013A (en) | 1984-03-12 |
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ID=15604676
Family Applications (1)
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JP15538082A Pending JPS5944013A (en) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | Optical coupler |
Country Status (1)
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