KR100425396B1 - 광학 디스크 데이터 저장 시스템을 위한 슬라이더 - Google Patents

광학 디스크 데이터 저장 시스템을 위한 슬라이더 Download PDF

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KR100425396B1
KR100425396B1 KR10-1999-7012060A KR19997012060A KR100425396B1 KR 100425396 B1 KR100425396 B1 KR 100425396B1 KR 19997012060 A KR19997012060 A KR 19997012060A KR 100425396 B1 KR100425396 B1 KR 100425396B1
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Abstract

광학 디스크 데이터 저장 시스템(10)은 데이터 표면을 가지는 광학 디스크[12]를 포함한다. 단부를 가지는 액추에이터 암[24]은 상기 데이터 표면에 인접하여 선택적으로 방사상으로 위치될 수 있다. 변환 엘리먼트[30]는 상기 액추에이터 암[24]의 단부에 연결된 슬라이더[20]에 의해 운반된다. 상기 슬라이더[20]는 공기 베어링 표면[56]을 포함하고, 상기 변환 엘리먼트[30]는 상기 공기 베어링 표면[56]에 인접한 광학 메사[54]를 포함한다. 상기 광학 메사[54]는 상기 데이터 표면과 이격되어 있으며, 이에 따라 상기 데이터 표면과 상기 메사 구조[54]의 접촉은 방지된다.

Description

광학 디스크 데이터 저장 시스템을 위한 슬라이더{SLIDER FOR OPTICAL DISC DATA STORAGE SYSTEM}
광학 데이터 저장 디스크 시스템은 많은 데이터 양을 저장하기 위한 장래성이 밝은 기술이다. 데이터는, 디스크의 데이터 표면상에 레이저 빔을 집중하고 상기 데이터 표면을 통해 전송되거나 상기 표면에서 반사된 빛을 탐지함으로써 액세스된다.
일반적으로, 광학 저장 시스템에서, 데이터는 디스크의 표면상에 유지되는 물리적 또는 자기적 마크(mark)의 형태이며, 반사된 레이저 빛을 사용하여 탐지된다. 당업계에 공지된 수많은 다른 광학 디스크 기술들이 존재한다. 예를 들면, 콤팩트 디스크는 컴퓨터 프로그램 또는 디지털화된 음악과 같은 디지털 데이터를 저장하기 위해 일반적으로 사용된다. 일반적으로, 콤팩트 디스크들은 제조시 영구히 기록된다. 다른 타입의 광학 시스템은 1회 기록-반복 판독 가능한(write-once read-many;WORM) 시스템으로, 사용자가 빈 디스크에 정보를 영구히 기록할 수 있다. 위상 변화 및 자기-광학적(magneto-optic;M-0)시스템과 같이 소거 가능한 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 위상 변화 시스템은 반사도의 변화를 감지함으로써 데이터를 탐지한다. M-O 시스템은 저장 매체에 따른 입사광 편광(polarization)의 회전을 측정함으로써 데이터를 판독한다.
특히 근접-필드(near-field) 기록(즉, M-O 또는 위상 변화 시스템)을 위한 높은 밀도의 광학 기록은 광학 매체의 데이터 표면위에서 변환(transduce) 장치를 이동시키기 위해 광학 헤드 짐벌 어셈블리(optical head gimbal assembly;OHGA)를 일반적으로 필요로 한다. 상기 OHGA는 디스크가 높은 속도로 회전함에 따라 광학 디스크의 데이터 표면을 근접하여 활주하는 슬라이더를 포함한다. 액추에이터는 상기 슬라이더를 디스크 표면상에 방사상으로 위치시키기 위해 사용된다. 미국 특허 5,497,359 는 광학 디스크 데이터 저장 시스템에 사용하기 위한 슬라이더의 예를 도시하고 있다.
"근접 필드"(또는 순간 필드(evanescent field))를 사용하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템은 입체 집중 렌즈(solid immersion lens;SIL)를 포함한다. 상기와 같은 근접 필드 기술은 미국 특허 Corle 등의 1992 년 6월 30일 공고된 특허 번호 5,125,750 "OPTICAL RECORDING SYSTEM EMPLOYING A SOLID IMMERSION LENS" 및 Mamin 등의 1996년 3월 5일 공고된 미국 특허번호 5,497,359 "OPTICAL DISC DATA STORAGE SYSTEM WITH RADIATION-TRANSPARENT AIR-BEARING SLIDER" 에 도시되어 있다. 전형적인 SIL 구조는 슬라이더의 상부측에 위치된 반구형의 렌즈 캡, 및 상기 슬라이더의 공기 베어링상에 위치된 광학 메사(mesa) 구조를 포함한다. 상기 광학 메사는 근접 필드 광학 커플링(coupling)을 위해 광학 디스크의 데이터 표면에 매우 밀접하게 위치되어야 한다. 일반적으로 이것은 수 파장 길이 이하이다.
본 발명은 광학 디스크 데이터 저장 시스템과 관련된다. 특히, 본 발명은 광학 디스크 데이터 저장 시스템의 광학 헤드 짐벌 어셈블리에 사용하기 위한 슬라이더에 관련된다.
도 1 은 본 발명에 따른 광학 저장 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1 의 슬라이더의 측면도이다.
도 3a 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬라이더의 저면도이고, 도 3b 는 측면도이다.
도 4 는 또 다른 실시예에 따른 돌출부들을 가지는 슬라이더의 저면도이다.
도 5 는 또 다른 실시예에 따른 슬라이더의 레일과 메사 사이에 돌출부를 가지는 슬라이더의 측면도이다.
도 6a 는 또 다른 실시예에 따른 슬라이더의 측면도이며 도 6b 는 저면도로서, 슬라이더의 피치(pitch)는 메사를 광학 디스크의 데이터 표면에서 이격시키는데 사용된다.
본 발명은 광학 디스크 데이터 저장 시스템과의 접촉으로부터 보호되는 메사를 가지는 슬라이더를 제공한다. 광학 디스크 데이터 저장 시스템에서, 광학 디스크는 데이터 표면을 포함한다. 단부를 가지는 액추에이터 암은 선택적으로 데이터 표면에 인접하게 방사상으로 위치된다. 광학 소스를 포함하는 변환 엘리먼트는 변환 정보를 위해 제공된다. 액추에이터 암 및 변환 엘리먼트에 연결된 제어부는 액추에이터 암을 위치시키고 변환 엘리먼트를 통해 데이터 표면에서 정보를 변환시킨다. 액추에이터 암의 단부에 결합된 슬라이더는 변환 엘리먼트를 운반한다. 상기 슬라이더는 상부 표면, 및 디스크가 회전시 데이터 표면에 인접하여 움직이는데 적합한 공기 베어링 표면을 가진다. 메사는 상기 공기 베어링 표면 상에 유지된다. 본 발명에 따라, 공기 베어링 표면은 돌출부(protrusion)를 포함한다. 광학 메사는 데이터 표면에서 멀어지는 방향으로 돌출부에서 이격되어 있으며, 상기 돌출부는 데이터 표면과 광학 메사 사이의 접촉을 방지한다. 본 발명은, 또한 상기 메사가 데이터 표면과 접촉하지 않도록 슬라이더를 피칭(pitching; 경사지게 배치)하는 것을 포함한다.
본 발명은 광학 데이터 저장 시스템에 관련된 것이다. 특히, 본 발명은, 데이터 표면에 정보를 기록 및/또는 판독하기 위하여 상기 데이터 표면에 광학적으로 결합된 변환 헤드를 운반하기 위한 슬라이더를 가지는 근접-필드(또는 순간 필드)를 채용한 광학 데이터 저장 시스템에 사용하기 위한 슬라이더에 관련된 것이다. 상기와 같은 광학 데이터 저장 시스템은 광학 변환 엘리먼트들을 광학 디스크와 같은 광학 저장 매체의 데이터 표면에 인접하도록 운반하기 위하여 슬라이더를 사용한다. 1996년 3 월 5일 공고된 미국 특허 번호 5,497,359 "OPTICAL DISC DATA STORAGE SYSTEM WITH RADIATION-TRANSPARENT AIR-BEARING SLIDER"는 광학 기록을 위해 설계된 한 슬라이더에 관해 기술하고 있다.
광학적으로 기록된 정보가 근접 필드(또는 순간 필드)를 사용할 때, 광학 변환 엘리먼트는 예를 들면, 자기 디스크 위를 활주하는 슬라이더에 운반되는 입체 집중 렌즈(SIL)을 포함한다. 상기와 같은 입체 집중 렌즈는 미국 특허 번호 5,125,750 "OPTICAL RECORDING SYSTEM EMPLOYING A SOLID IMMERSION LENS"에 예시되어 있다. 디스크상에 데이터의 비트를 기록하기 위하여, 레이저는 입체 집중 렌즈를 통해 디스크상의 작은 지점(spot)을 매체의 퀴리 온도 이상의 온도까지 가열한다. 슬라이더의 공기 베어링 표면상에 운반된 자기 코일은 활성화되고 레이저는 턴오프 된다. 자기 매체가 퀴리점 이하로 냉각됨에 따라, 가열된 지점은 원하는 자기 지향을 가진 채로 남게 된다.
입체 집중 렌즈들은 슬라이더의 상부 표면 상에 위치되고 슬라이더의 공기 베어링 표면 상에 위치된 광학 메사와 대향하는 반구형의 패턴 또는 렌즈 캡을 포함한다. 본 발명의 또다른 특징은, 광학 메사가 광학 기록에 있어 중요한 엘리먼트이며, 광학 메사의 광학 특성에 있어서 심지어 미미한 질적 저하도 시스템 성능에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다는 인식에 관한 것이다. 전형적인 종래 기술의 슬라이더에 있어서, 데이터 표면과의 바람직하지 못한 접촉에서 메사를 보호하려는 시도가 없었다. 더욱이, 종래 기술의 시스템에서, 메사의 주변에 미립자가 퇴적될 가능성이 있었다. 상기와 같은 조건들은 메사의 광학적 특성을 변화시킬 수 있다. 본 발명은 또한 공기 베어링 표면으로부터 연장된 돌출부에 대한 메사의 함몰을 포함한다. 상기 돌출부는 따라서 상기 메사가 광학 디스크 저장 시스템의 동작 동안 데이터 표면에서 항상 이격되어 있다는 것을 보장시킨다.
도 1 은 본 발명에 따라 슬라이더[20]을 사용한 광학 기록 시스템[10]의 개략도이다. 시스템[10]은 광학적으로 인코딩된 정보를 운반하는 데이터 표면을 가지는 광학 디스크[12]를 포함한다. 디스크[12]는 스핀들[14] 주위를 회전하고, 베이스[18]에 설치된 스핀들 모터[16]에 의해 구동된다. 슬라이더[20]는 디스크[12]에 가깝게 위치되고, 전기자(armature)[24] 및 베이스[18]에 연결된 액추에이터 모터[26]를 포함하는 액추에이터[22]에 연결된다. 슬라이더[20]는 광학 변환기[30]를 포함한다. 광학 변환 엘리먼트는 광학 소스/센서 장치[32]를 포함한다. 제어부[34]는 광학 소스/센서 장치[32], 액추에이터[26], 및 데이터 버스[36]에 연결되고, 시스템[10]의 동작을 제어하기 위해 사용된다.
동작 동안, 디스크[12]는 회전하고 슬라이더[20]는 액추에이터[22]를 사용하여 디스크[12]의 데이터 표면을 따라 방사상으로 위치된다. 제어부[34]는 슬라이더[20]의 위치를 제어하고, 정보는 광학 소스/센서 장치[32]를 사용하여 디스크[12]의 데이터 표면에서 판독되고 데이터 버스[36]을 통해 수신되거나 전송된다.
도 2 는 본 발명에 따른 슬라이더[20]의 단순화된 측면도이며, 변환기 엘리먼트[30]를 도시한다. 슬라이더[20]은, 일련의 거친 곳들로 도시된 광학 디스크[12]의 근사 데이터 표면[48]에 근접하여 도시된다. 도시된 실시예에서, 변환기 엘리먼트[30]는 SIL-타입(입체 집중 렌즈) 렌즈(슬라이더[20]의 몸체이면서 렌즈 캡[50]으로 형성된) 및 코일 형태로 형성된 전기적 도체부[52]를 포함한다. 도체부[52]는 본 발명에 따라 광학 메사[54]를 중심으로 코일이 감긴다. 슬라이더[20]는 공기 베어링 표면[56] 및 상부 표면(또는 반대편 표면)[58]을 포함한다. 메사[54]는 공기 베어링 표면[56] 상에 유지된다. 디스크[12]는 화살표[60] 방향으로 회전하고, 슬라이더[20]는 선도 에지[62] 및 후미 에지[64]를 가진다.
본 발명에 따라, 도 2 에 도시된 슬라이더[20]는, 데이터 표면[48]쪽 방향으로 연장된 공기 베어링 표면[56] 상에 돌출부[70]을 포함한다. 돌출부[70]는 공기 베어링 접촉 영역 역할을 하고 메사[54]의 단부에서 거리 d 만큼 더 연장된다. 공기 베어링 레일[72]이 슬라이더[20]의 실시예에 또한 도시된다. 공기 베어링 표면[70]은, 메사가 데이터 표면에서 멀어지는 방향으로 공기 베어링 표면[70]의 단부보다 함몰되어 있는 접촉 고립 영역(contacting island region)을 제공한다. 상기 구성은 메사의 손상, 메사의 마모, 또는 민감한 광학 표면상의 부스러기들의 퇴적을 방지한다.
여기서 기술된 실시예들은 이온 빔 에칭, 기계 가공, 랩핑(lapping), 화학적 에칭, 또는 증착 공정들과 같은 공지된 기술들을 사용하여 제조될 수 있다. 바람직하게는, 슬라이더 공기 베어링 표면[56]은 매체의 특성들에 따라 데이터 표면[48]과 상호 작용하도록 적응된다. 일반적으로, 말단 표면에 대한 메사 구조의 함몰은, 도 2 에 주어진 바와 같은 물리적 함몰, 또는 공기 베어링 표면의 피치를 사용하는 것과 같은 다른 기술들을 포함하는 다른 적절한 기술을 통해 달성되어 메사를 공기 베어링 표면에서 위쪽으로 위치시켜 손상 및 부스러기 퇴적을 방지한다.
도 3a 는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 슬라이더[100]의 저면도이며, 도 3b 는 측면도이다. 도 3a 및 3b에서, 슬라이더[100]의 공기 베어링 표면[56]상에 소모성 마모 패드[102]가 제공된다. 단순화를 위해, 유사한 구성요소들은 도 1 에서의 번호를 유지한다. 상기 설계는, 데이터 표면[48]과 소모성 마모 패드들[102] 사이의 연속적인 접촉들이 발생하는 특히 매우 낮은 접촉 힘 설계에 대해 적합하다. 바람직하게, 상기 소모성 마모 패드들[102]에 대한 전체 마모는 거리 d 보다 작아, 상기 메사는 상기 마모 패드들로부터 함몰되어 있게 된다. 상기 설계는 많은 휴대용 적용예들에 대해 특히 적합하다. 상기 소모성 패드들[102]은 본 발명에 따른 돌출부들을 제공한다.
도 4 는 또 다른 실시예에 따른 슬라이더[120]의 저면도이다. 도 4 의 실시예에서, 마모 패드(또는 돌출부들)[102]는 공기 베어링 표면[56]의 선도 에지[62]에 가깝게 위치된다. 상기 패드들은 안정성을 위해 삼각형 구성을 형성한다. 그러나, 다른 구성이 본 발명의 범위내에서 고려될 수 있다.
도 5 는 또 다른 실시예에 따른 슬라이더[130]의 측면도이다. 도 5 의 실시예에서, 슬라이더[130]는 요구된 함몰 d 를 제공하기 위해 메사[54]와 레일[72] 사이에 위치된 마모 패드 또는 돌출부[132]를 포함한다. 도 5 의 실시예는, 소모성 마모 패드[132]상에 어떤 접촉이 발생하더라도 슬라이더[130]의 기계적 진동에 대한 감소된 민감성, 및 동작을 위해 요구된 견고성을 레일[72]의 공기 베어링 특성들이 제공하는 혼성 설계(hybrid design)를 제공한다.
도 6a 및 6b 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬라이더[140]의 측면도 및 저면도이다. 슬라이더[140]의 실시예에서, 슬라이더의 피치는 메사[54]와 데이터 표면[48] 사이의 거리 d 를 달성하기 위해 사용된다. 상기 설계에서, 메사[54]는 레일[72]에 인접하여 위치된다. 후미 패드[142]는, 슬라이더[140]의 후미 에지[64]에서 공기 베어링 표면[56] 및 데이터 표면[48] 사이를 최소 간격 s 로 제공한다. 상기 실시예에서, 레일[72] 및/또는 후미 패드[142]는 본 발명에 따라 돌출부를 제공한다. 여기에 기술된 슬라이더들은 광학 슬라이더의 공정에 대한 적합한 모든 기술에 따라 제조될 수 있다. 더욱이, 본 발명이 입체 집중 렌즈 광학 엘리먼트로 기술되었지만, 근접 필드를 통해 데이터 표면과 커플링되기 위한 메사 또는 다른 돌출 광학 엘리먼트를 가진 적절한 모든 광학 엘리먼트들이 사용될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 기초로 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범위내에서 다양한 변화들이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 모든 종류의 슬라이더 설계와 함께 사용될 수 있다. 더욱이, 돌출부는 상기 메사 주변에 미립자 오염물들이 영향을 주거나 퇴적되는 것을 방지하도록 위치될 수 있다.

Claims (20)

  1. 광학 디스크 데이터 저장 시스템에 있어서,
    데이터 표면을 가지는 광학 디스크;
    선택적으로 상기 데이터 표면에 인접하여 방사상으로 위치될 수 있는 말단부를 갖는 액추에이터 암;
    광학 소스를 가지는 변환 엘리먼트;
    상기 액추에이터 암을 위치시키고 상기 변환 엘리먼트를 통해 상기 데이터 표면상의 정보를 변환시키기 위한 상기 변환 엘리먼트 및 상기 액추에이터에 연결된 제어부; 및
    상기 액추에이터 암의 말단부에 연결되며, 상기 변환 엘리먼트를 운반하는 슬라이더를 포함하며,
    상기 슬라이더는 상부 표면 및 상기 디스크가 회전할 때 상기 데이터 표면에 인접하여 이동하도록 적응된 공기 베어링 표면으로부터 연장된 광학 메사를 가지며, 상기 공기 베어링 표면은 돌출부를 더 포함하며, 상기 돌출부는 상기 슬라이더가 상기 데이터 표면 위에서 이동할 때, 상기 광학 메사 보다 상기 데이터 표면에 더 근접하도록 하는 소정의 높이를 가짐으로써, 상기 돌출부는 상기 슬라이더가 상기 데이터 표면 위에서 이동할 때, 상기 데이터 표면과 상기 광학 메사 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 슬라이더가 피칭(pitching;경사지게 배치)하도록 하는 공기 베어링 엘리먼트를 포함함으로써, 상기 슬라이더의 전방부와 상기 데이터 표면 사이의 거리가 상기 슬라이더의 후방부와 상기 데이터 표면 사이의 거리 보다 더 커지며, 상기 메사는 상기 슬라이더의 후방부로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공기 베어링 엘리먼트는 레일(rail)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 베어링 표면은 상기 슬라이더의 선도(leading) 에지 근처에서 레일을 포함하며, 상기 메사는 상기 슬라이더의 후미 에지 근처에 위치되며, 상기 돌출부는 상기 메사와 상기 레일 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 공기 베어링 표면의 선도 에지 근처에 위치되며, 상기 공기 베어링 표면은 상기 슬라이더의 후미 에지 근처에 후미 돌출부를 더 포함하며, 그리고 상기 메사는 상기 선도 에지 근처의 돌출부와 후미 돌출부들 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 메사에 대해 이격된 상기 공기 베어링 표면상에 적어도 3 개의 돌출부가 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 공기 베어링 표면을 제공하고, 상기 슬라이더의 상기 공기 베어링 특성들에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 슬라이더의 상기 공기 베어링 특성들에 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 슬라이더의 양쪽에 배치된 제 1 및 제 2 레일들을 포함하고, 상기 메사는 상기 제 1 레일 및 제 2 레일들 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 레일들은 상기 슬라이더가 기울어지게(pitch)함으로써, 상기 메사와 상기 데이터 표면 사이의 간격을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 슬라이더의 후미 에지를 따라 위치된 후미 패드를 더 포함하여 상기 슬라이더의 후미 에지와 상기 데이터 표면 사이의 최소 간격 s 를 유지하는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 메사 주위로 연장된 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 소스는 포커싱(focussing) 메카니즘을 가지며, 상기 메사는 상기 포커싱 메카니즘의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 포커싱 메카니즘은 입체 집중 렌즈(Solid Immersion Lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 메사는 상기 광학 근접 필드를 통한 상기 데이터 표면으로의 커플링을 허용하도록 상기 데이터 표면에 매우 인접한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  16. 상기 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 데이터 표면과 접촉하여 상기 돌출부가 마모되도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 돌출부의 높이 및 상기 돌출부의 마모 비율은 상기 광학 디스크 데이터 저장 시스템의 수명 기간 동안의 상기 돌출부의 마모후에도 상기 메사와 상기 데이터 표면이 접촉하지 않도록 할 정도인 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 메사에서 부스러기를 편향시키도록 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 마스킹(masking) 및 에칭 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서, 빛은 광섬유를 통해 상기 메사에 커플링되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 데이터 저장 시스템.
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