KR0124619B1 - 광 기록재생장치의 스핀들 모터 제어장치 및 방법 - Google Patents
광 기록재생장치의 스핀들 모터 제어장치 및 방법Info
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Abstract
본 발명은 광기록 재생장치에 관한 것으로, 특히 FG(Frequency Generator) 없이 스핀들 모터(Spindle Moter)를 제어하는데 있어서 랜덤 액세스 타임을 단축하고 시스템을 단순화 하는데 적당하도록 한 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치는 광 픽업장치에 의해 검출된 RF 신호를 증폭하는 RF AMP와, 상기 RF AMP의 출력신호에 포함되어 있는 동시 신호를 검출하는 동기 검출부와, 상기 동기 검출부의 동기 신호와 기준 클럭신호에서 정상 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 에러를 검출하는 에러 검출부를 구비한 광기록 재생장치에 있어서, 상기 광 픽업장치에 의해 검출된 트래킹 에러를 보상하기 위한 트래킹 액츄에이터 드라이브 전압을 저역통과 필터링하는 LPF와, 상기 LPF의 출력 신호를 디지탈 정형화하는 비교기와, 상기 정형화된 디지탈 신호에서 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 랜덤 액세스 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어신호를 아나로그 변환하는 D/A 변환기와, 상기 마이컴의 제어에 의해 에러 검출부 또는 D/A 변환기의 출력신호를 선택적으로 출력하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 출력신호를 증폭하여 스핀들 모터로 출력하는 파워앰프를 포함하여 구성되고, 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어방법은 랜덤 액세스 동작시에 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 현재의 디스크 회전속도를 결정하는 단계와, 상기 디스크 회전속도를 고려한 광 픽업의 이동 거리 및 이동시간을 계산하여 스핀들 모터 드라이브 전압의 변화값을 결정하는 단계와, 상기 이동시간동안 변화된 스핀들 모터 드라이브 전압을 증폭하여 스핀들 모터에 인가한 후에 정상 동작으로 전환하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어방법으로 이루어진다.
Description
제 1 도는 일반적인 광기록 재생장치의 구성 블럭도.
제 2 도는 종래의 스핀들 모터 서보부의 구성 블럭도.
제 3 도는 (a) 내지 (c)는 광기록 재생장치의 동작 알고리듬을 나타낸 그래프.
제 4 도는 본 발명의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치의 구성 블럭도.
제 5 도는 본 발명에 따른 스핀들 모터 제어 방법을 나타낸 플로우차트.
제 6 도는 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 광기록 재생장치의 동작 알고리듬을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : RF AMP 41 : 동기 검출부
42 : 기준클럭발생부 43 : 에러검출부
44 : 스위칭부 45 : 파워앰프
46 : 트래킹서보용 파워앰프 47 : 트래킹 액츄에이터
48 : LPF 49 : 비교부
50 : 마이컴 51 : D/A 변환기
본 발명은 광기록 재생장치에 관한 것으로, 특히 FG(Frequency Generator) 없이 스핀들 모터(Spindle Moter)를 제어하는데 있어서 랜덤 액세스 타임을 단축학 시스템을 단순화 하는데 적당하도록 한 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광기록 재생장치는 제 1 도에서와 같이 구성되어진다.
먼저, 약 1㎛ 직경의 레이져 빔 스폿을 입사시켜 그 반사광에서 디스크 신호면에 저장된 정보 신호를 읽어내는 광 픽업(Optical Pick Up)(2)이 구성되는데, 광 픽업(2)은 디스크의 신호면위에 나선형의 형태로 기록된 데이타(Pit)를 읽어내기 위해 항상 Beam이 디스크 기록면 표면에 정확히 촛점이 맞는 상태로 조사되어야 하고(Focusing Servo), Pit 위에 정확히 조사되어야 한다(Tracking Servo).
그러기 위해 광 픽업(2)은 상. 하 방향과 반경 방향으로 대물렌즈를 움직이는 수단(Actuator)을 가지고 있고, 이 액츄에이터(Actuator)들은 각각의 서보회로(3)(4)(5)를 갖고 구성된다.
그리고 상기 광 픽업(2)에서 읽어들인 신호를 증폭하는 RF AMP(7)와, 상기 RF AMP(7)의 신호를 처리(Processing) 하여 영상 또는 음악정보를 출력하는 신호 처리부(6)와, 스핀들 모터(1)의 광 검출부(Photo Detector)에서 읽어들인 FG 신호를 증폭하는 FG AMP(9)와, 상기 FG AMP(9)의 출력신호와 신호처리부(6)의 동기신호를 받아서 검출하여 속도 정보로 변환하여 스핀들 모터(1)를 제어하는 스핀들 모터 서보부(8) 등으로 구성된다.
그리고 스핀들 모터(1)는 고정 모터부와 회전 모터부로 구성된다.
회전 모터부에는 반사막과 비반사막이 구성되어 광 검출부(Phtot Detector)에서 반사막에 의해 반사된 빛이 전기적인 신호로 변환되게 된다.
그리고 상기의 전기적인 신호는 증폭되어 FG(Frequency Generator) 신호로 이용되게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 서보부에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제 2 도는 종래의 스핀들 모터 서보부의 구성 블럭도이고, 제 3 도(a) 내지 (c)는 광기록 재생장치의 동작알고리듬을 나타낸 그래프이다.
스핀들 모터 서보부는 디스크 신호면의 Pit 들을 연속적으로 일정한 주파수로 읽어내기 위한 것으로 제 2 도에서와 같이, 광 픽업(2)에서 읽어들인 RF 신호를 증폭하는 RF AMP(7)와, 상기 RF AMP(7)에서 증폭되어 출력되는 RF 신호에 포함되어 있는 동기 신호(WFCK)를 검출하여 출력하는 동기 검출부(11)와, 기준동기신호(Reference Sync Signal)(RFCK)를 출력하는 기준 클럭 발생부(12)와, 상기 동기 검출부(11)의 동기신호(WFCK)와 기준 클럭 발생부(12)의 기준동기 신호(RFCK)에서 위상 에러와 주파수 에러를 검출하는 에러 검출부(13)와, 상기 에러검출부(13)의 위상에러(Phase error)와 주파수 에러(Frequency Error)를 가산하는 SUM(14)과, FG AMP(9)의 출력신호를 주파수/전압 변환하는 F/V 변환부(16)와, 상기 F/V 변환부(16)의 기준 전압 발생부(19)의 출력신호를 비교하여 FG 에러신호를 출력하는 비교부(15)와, 상기 비교부(15)와 SUM(14)의 출력신호에 의해 스위칭 동작을 하는 스위칭부(18) 등으로 구성된다.
상기 스위칭부(18)는 동기 검출부(11)가 정상적으로 동작되는 정상 동작시에는 상기 SUM(14)의 합산 에러신호를 파워 앰프(10)로 출력하게 된다.
그리고 파워앰프(10)의 출력신호는 스핀들 모터(1)를 제어하는 신호를 사용되게 된다.
상기와 같이 구성된 광기록 재생장치는 연속적인 플레이 동작 이외에 랜덤 액세스(random Access) 기능을 지원한다.
광 픽업이 디스크의 내주를 재생하고 있던 중에 랜덤 액세스 기능에 의해 갑자기 디스크의 외주를 재생하게 되는 경우에 있어서는 광기록 재생장치의 동작 알고리듬을 나타낸 그래프인 제 3 도(a) 내지 (c)에서와 같이, 디스크는 정선속도(Constant linear velocity)(CLV)로 회전히고 있다면 내주에서는 디스크의 회전각속도가 ω1, 외주에서는 디스크의 회전각 속도가 ω2이므로 서로 각 속도의 차이가 존재하게 된다.
이러한 경우 스핀들 모터를 제어하여 ω1에서 ω2로 속도를 바꾸는 방법은 다음과 같다.
첫째, 광 픽업의 위치를 종전까지 재생하던 r1의 위치에서 r2의 위치로 이동한다. r2의 위치에서 RF를 읽어들인 다음 동기 검출부(Sync Detector)를 동작시켜 스핀들 모터의 속도를 ω2에 맞추는 방법이 있다.
상기와 같은 방법에 있어서 시간(t)에 따른 디스크의 회전수 변화를 도면 제 3도(b)에 표시하였다.
제 2 도에서 스위칭(18)의 스위치는 r1의 위치에서 재생하고 있을 때는 ①의 위치에 닫혀있게 된다.
그리고 광 픽업이 r2로 이동하는 시간동안에 랜덤 액세스가 시작되면 t1동안 스위칭부(18)는 ②의 위치로 절환되어 FG를 이용해서 디스크의 회전속도를 제어하게 된다.
즉, 기준 전압 발생부(19)는 r2의 위치에서의 목표 회전수 ω2를 전압형태의 기준값으로 출력하고 디스크의 회전수를 디스크의 회전자(Rotor)에 장착되어 있는 광학식 광 검출부등에 의해 FG의 형태로 검출된다.
이 FG는 F/V 변환부(Frequency to Voltage Converter)(16)등에 의해 전압의 형태로 변환되어 기준 전압 신호와 비교되어 스위칭부(18)의 ②라인을 통해 파워앰프(10)에 의해 증폭되어 스핀들 모터를 제어하며 속도를 ω2위치에 조정하게 된다. 광 픽업의 위치가 r2에 도달하면 스위칭부(18)는 ①의 위치로 닫혀지고 동기 검출부(11)에 의해 RF내의 동기(Sync) 신호는 분리되고 분리된 Sync(WFCK)는 기준 Sync(RFCK)와 비교되어 각각의 위상에러(phase Error)와 주파수 에러(Frequency Error)는 증폭되어 스핀들 모터(1)를 정확히 ω2의 속도로 회전시키게 된다.
제 3 도(c)는 상기와 같은 방법에서 시간은 따른 디스크의 회전수의 변화를 나타낸 것이다.
그러나 상기와 같은 종래의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
스핀들 모터를 제어하기 위한 첫번째의 방법에 있어서는 FG 없이 스핀들 모터를 제어함으로써 하드웨어가 단순해지는 반면 랜덤 액세스에 소요되는 시간이 많이 걸리는 문제점이 있었고, 두번째의 방법에 있어서는 랜덤 액세스에 소요되는 시간이 짧은 대신에 FG 생성에 필요한 하드웨어가 추가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어 장치 및 방법의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 액세스 타임을 단축하고 시스템을 단순화하여 시스템의 성능을 효율적으로 향상시킨 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치는 광 픽업장치에 의해 검출된 RF 신호를 증폭하는 RF AMP와, 상기 RF AMP의 출력신호에 포함되어 있는 동기 신호를 검출하는 동기 검출부와, 상기 동기 검출부의 동기 신호와 기준 클럭신호에서 정상 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 에러를 검출하는 에러 검출부를 구비한 광기록 재생장치에 있어서, 상기 광 픽업장치에 의해 검출된 트래킹 에러를 보상하기 위한 트래킹 액츄에이터 드라이브 전압을 저역통과 필터링 하는 LPF와, 상기 LPF의 출력 신호를 디지탈 정형화하는 비교기와, 상기 정형화된 디지탈 신호에서 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 랜덤 액세스 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어신호를 아나로그 변환하는 D/A 변환기와, 상기 마이컴의 제어에 의해 에러 검출부 또는 D/A 변환기의 출력신호를 선택적으로 출력하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 출력신호를 증폭하여 스핀들 모터로 출력하는 파워앰프를 포함하여 구성되고, 제어방법은 광기록 재생장치에 있어서, 랜덤 액세스 동작시에 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 현재의 디스크 회전속도를 결정하는 단게와, 상기 디스크 회전속도를 고려한 광 픽업의 이동 거리 및 이동시간을 계산하여 스핀들 모터 드라이브 전압의 변화값을 결정하는 단계와, 상기 이동시간동안 변화된 스핀들 모터 드라이브 전압을 증폭하여 스핀들 모터에 인가한 후에 정상동작으로 전환하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 광기록 재생장치의 스핀들 모터의 제어 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 4 도는 본 발명의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치의 구성블럭도이고, 제 5 도는 본 발명에 따른 스핀들 모터 제어방법을 나타낸 플로우차트이고, 제 6도(a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 광기록 재생장치의 동작 알고리듬을 나타낸 그래프이다.
먼저, 본 발명의 광기록 재생장치의스핀들 모터 제어장치는 제 4도에서와 같이, 광 픽업장치에 의해 검출된 RF 신호를 증폭하는 RF AMP(40)와, 상기 RF AMP(40)의 출력신호에 포함되어 있는 동기 신호를 검출하는 동기 검출부(41)와, 시스템의 기준 클럭을 발생하는 기준 클럭 발생부(42)와 상기 동기 검출부(41)의 동기신호(WFCK)와 기준클럭 발생부(42)의 기준클럭(RFCK)에서 정상 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 에러를 검출하는 에러 검출부(43)와, 상기 광 픽업장치에 의해 검출된 트래킹 에러를 보상하기 위한 트래킹 서보용 파워앰프(46)에서 출력되는 트래킹 액츄에이터 드라이브 전압(Tracking Actuator Drive Voltage)을 저역 통과 필터링하는 LPF(48)와, 상기 트래킹 서보용 파워앰프(46)에서 출력되는 트래킹 액츄에이터 드라이브 전압에 의해 트래킹 오류를 정정하는 트래킹 액츄에이터(47)와, 상기 LPF(48)의 출력신호를 디지탈 정형화하는 비교기(49)와, 상기 정형화된 디지탈 신호에서 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 랜덤 액세스 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 마이컴(50)과, 상기 마이컴(50)의 제어 신호를 아나로그 변환하는 D/A 변환기(51)와, 상기 마이컴(50)의 제어에 의해 에러 검출부(43) 또는 D/A 변환기(51)의 출력 신호를 선택적으로 출력하는 스위칭(44)와, 상기 스위칭부(44)에서 정상동작시에 출력되는 에러검출부(43)의 신호 또는 랜덤 액세스 동작시에 출력되는 D/A 변환기(51)의 신호를 증폭하여 스핀들 모터로 출력하는 파워앰프(45)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치의 동작 알고리듬을 본 발명에 따른 광기록 재생장치의 동작 알고리듬을 나타낸 그래프인 제 6도(a) 내지 (c)를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
제 6 도(a)에서와 같이, 디스크의 트랙 중심 P와 디스크의 회전 중심 P'의 차에 의한 편심 △X가 존재하는 경우, 디스크를 재생할때의 트래킹 액츄에이터에 걸리는 전압은 다음과 같이 변화되게 된다.
점선으로 표시된 트랙을 추종하는 경우에 디스크의 회전중심 P'을 중심으로 디크는 회전하고 있으므로 광 픽업의 위치에서는 트랙이 0의 위치를 통과하는 경우의 디스크 중심으로부터의 반경이 r+△X, P의 위치를 통과하는 경우는 r-△X의 반경을 가지게 된다.
이와 같은 반경의 변화에도 광 픽업은 정확한 트랙을 추종해야 하므로 결국 트래킹 액츄에이터는 중심으로 부터 ±△X의 변위를 가져야만 한다.
그러한 ±△X의 변위를 가지기 위해서는 트래킹 액츄에이터에 걸리는 전압도 ±△X의 변위차를 유발하는 크기로 변동하고 있음을 뜻한다.
그러므로 트래킹 액츄에이터에 걸리는 전압의 저주파 주기를 관측하면 현재 디스크의 속도를 제 6도(b)에서와 같이 관측할 수 있게 된다.
제 6 도(b)에서 점선으로 표시된 △X는 재생 위치에 따른 트래킹 액츄에이터에 걸리는 전압을 나타낸 것이고, A는 제 6 도(a)에서 0의 위치에서 재생하는 경우의 트래킹 액츄에이터의 움직임에 의한 대물렌즈 위치를 나타낸 것이고, B는 제 6 도(a)에서 P의 위치에서 재생하는 경우의 트래킹 액츄에이터의 움직임에 의한 대물렌즈위치를 나타낸 것이다.
그리고 C는 재생위치에 따른 트래킹 액츄에이터의 움직임을 나타낸 것이다.
현재 ω1의 속도로 돌고 있는 디스크를 ω2의 속도로 감속 또는 가속하는 경우에 스핀들 모터에 가해지는 전압을 V라고 하면 스핀들 모터의 회전 ωm은 근사적으로 다음의 식에 따르게 된다.
식 ① ②에서
여기서, T : 모터토크, K : 역기전력상수, Ia : 모터에 흐르는 전류, J : 모터+디스크의 관성, Ra : 모터의 저항이다.
상기 식 ③을 초기치를 ω1으로 하여 미분방정식으로 풀면
상기의 식 ④에 의해 ωm(t)가 목표값의 위치(ω2위치)에 도달하는 시간을 구할 수 있으므로 스핀들 모터에 전압 V를 어느정도의 시간으로 가속 혹은 감속해야 하는지 결정할 수 있다.
또 반대로 일정시간이 결정되면 그 시간내에 속도를 ω2위치에 두기 위한 스핀들 모터에 가해지는 전압 V를 결정할 수 있게 된다.
상기와 같은 알고리듬을 이용하여 디스크의 편심에 따른 액츄에이터에 걸리는 전압의 주기를 구하면 현재의 디스크 속도 ω1을 알 수 있고, ω1을 이용하여 목표 속도 감속 또는 가속해야 되는지를 결정할 수 있게 된다.
상기와 같은 알고리듬을 이용하여 랜덤 액세스 동작시의 t1구간(광 픽업이 목표위치 r2로 이동하는 구간)동안에 V를 구하게 되면 시간이 단축된 랜덤 액세스 동작을 할 수 있게 된다.
상기와 같은 알고리듬을 이용한 본 발명의 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어방법을 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
제 5 도는 본 발명에 따른 스핀들 모터 제어방법을 나타낸 플로우차트이다.
광기록 재생장치가 랜덤 액세스 동작을 수행하는 경우 마이컴(50)에서 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 현재의 디스크 회전속도(ω1)를 결정하고(501 단계) 목표위치(r2)와 현위치(r1)과의 차를 계산하여 (502 단계) 광 픽업이 목표 반경(r2)에 도달하는 시간 t1을 계산하게 된다(503 단계).
그리고 t1시간내에 디스크의 목표속도(ω2)에 그 속도값이 위치하기 위한 감속도는 가속전압 V를 결정하고(504 단계) 스위칭부(44)의 스위치가 ②번의 위치에서 닫히게 한다(505 단계).
그리고 D/A 변환기(51)를 통하여 V값이 출력되면(506 단계) 광 픽업이 목표 반경(r2)에 도달하는 시간 t1이 지난후에(507 단계) 스위칭(44)의 스위치를 ①의 위치에서 닫히게 된다(508 단계).
상기 t1시간동안 변화된 V값이 스핀들 모터에 인가되고 스위칭부(44)의 스위치가 ①의 위치에서 닫히게 되면 동기 검출부(41)는 RF 신호내의 동기 신호를 분리하고 기준 클럭신호와 비교되어 에러가 검출된다.
그리고 상기 에러값은 증폭되어 스핀들 모터로 입력되어 디스크의 회전속도를 정확하게 ω2에 일치시키게 된다.
상기와 같은 동작을 수행하는 경우 디스크의 회전속도는 제 6도(c)에서와 같다.
제 6 도(c)에서 t1은 FG 없이 스핀들 모터의 속도를 제어하고 목표 위치 r2로 광 픽업이 이송되는 시간을 나타낸 것이고, t2는 디스크의 회전속도가 정확하게 ω2에 일치되는 시간을 나타낸 것이다.
상기와 같은 본 발명의 광기록 재생장치의 시핀들 모터 제어장치 및 방법은 FG를 이용하지 않고 트래킹 액츄에이터에 인가되는 전압의 주기를 이용하여 스핀들 모터의 회전속도를 제어하여 랜덤 액세스 타임의 증가없이 효율적으로 스핀들 모터의 회전속도를 제어하고 하드웨어를 단순화 하는 효과가 있다.
Claims (3)
- 광 픽업장치에 의해 검출된 RF 신호를 증폭하는 RF AMP와, 상기 RF AMP의 출력신호에 포함되어 있는 동시 신호를 검출하는 동기 검출부와, 상기 동기 검출부의 동기 신호와 기준 클럭신호에서 정상 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 에러를 검출하는 에러 검출부를 구비한 광기록 재생장치에 있어서, 상기 광 픽업장치에 의해 검출된 트래킹 에러를 보상하기 위한 트래킹 액츄에이터 드라이브 전압을 지역통과 필터링하는 LPF와, 상기 LPF의 출력 신호를 디지탈 정형화하는 비교기와, 상기 정형화된 디지탈 신호에서 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 랜덤 액세스 동작시의 스핀들 모터를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어신호를 아나로그 변환하는 D/A 변환기와, 상기 마이컴의 제어에 의해 에러 검출부 또는 D/A 변환기의 출력신호를 선택적으로 출력하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 출력신호를 증폭하여 스핀들 모터로 출력하는 파워앰프를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치.
- 제 1 항에 있어서, 스위칭부는 정상동작시에는 에러 검출부의 신호를 선택출력하고, 랜덤 액스세 동작시에는 D/A 변환기의 신호를 선택 출력하는 것을 특징으로 하는 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어장치.
- 광기록 재생장치에 있어서, 램덤 액세스 동작시에 트래킹 액츄에이터 전압의 주기를 검출하여 현재의 디스크 회전속도를 결정하는 단계와, 상기 디스크 회전속도를 고려한 광 픽업의 이동 거리 및 이동시간을 계산하여 스핀들 모터 드라이브 전압의 변화값을 결정하는 단계와, 상기 이동시간동안 변화된 스핀들 모터드라이브 전압을 증폭하여 스핀들 모터에 인가한 후에 정상동작으로 전환하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광기록 재생장치의 스핀들 모터 제어방법.
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