KR100656642B1 - 기록매체 재생장치 및 재생방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광 재생장치에는 굴절율이 다른 제1매질과 제2매질이 다층 박막구조를 이루는 기록매체와, 상기 기록매체의 상측 및 하측에 구비되고, 상기 제1매질에 형성된 데이터 패턴에 따라 회절된 광이 통과할 수 있도록 소정의 개구 형상을 가지는 엘씨디 애퍼처와, 상기 기록매체의 상측 및 하측에 구비되고, 상기 엘씨디 애퍼처를 통과한 광을 감지하여 데이터를 판독하기 위한 이미지 센서가 포함되고, 각각의 이미지 센서에 의해 판독되는 데이터는 상기 엘씨디 애퍼처들이 가지는 개구 형상에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.
홀로그래픽, 데이터 저장

Description

기록매체 재생장치 및 재생방법{Apparatus and method for reproducing recording medium}
도 1은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 설명하는 도면.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 설명하는 도면.
도 4는 동일한 개구 배치로 변화되는 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처를 설명하는 도면.
도 5는 상이한 개구 배치로 변화되는 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처를 설명하는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 ; 렌즈 20 ; 홀로그래픽 데이터 저장매체
21 ; 코어층 22 ; 클러딩층
24 ; 이미지 센서 25 ; 엘씨디 애퍼처
30 ; 홀로그래픽 데이터 저장매체 31 ; 코어층
32 ; 클러딩층 33 ; 데이터 패턴
35 ; 상측 엘씨디 애퍼처 36 ; 상측 이미지 센서
37 ; 하측 엘씨디 에퍼처 38 ; 하측 이미지 센서
본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것으로서, 특히 홀로그래픽 데이터 저장매체의 상측 및 하측에 각각 데이터 검출수단을 구비함으로써 기록된 데이터의 검출속도를 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것이다.
현재, 광 저장 기술은 일반 생활에 널리 사용되고 있으며, 대표적인 예로서, CD(COMPACT DISC)와 DVD(DIGITAL VERSATILE DISC) 등을 들 수 있다.
광 저장 기술의 발전 방향은 고 집적화, 소형화, 경량화를 중심으로 진행되고 있다.
특히, 광 저장장치의 소형화는 저장장치를 모바일(Mobile) 기기에 부착함으로써 그 활용도를 높이기 위함이고, 이를 통해 기존의 디스크(disc)형 광 저장장치가 가지는 단점을 보완하기 위함이다.
광 저장장치가 모바일 환경에 사용되기 위해서는 외부 충격에 잘 견딜 수 있어야 하고 기계적인 동작 범위가 최소화되어야 하며, 시스템 자체의 견고성이 있어야 한다.
이러한 목적은 종래의 디스크형 광 저장장치의 크기를 축소하는 방법으로는 달성될 수 없으며, 광 저장장치의 구조적인 변화가 필요하다.
새로운 저장장치를 개발하기 위한 연구중에 하나로 홀로그램을 이용한 홀로그래픽 광 정보 저장장치가 연구되고 있다.
도 1에 도시된 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 광원에서 방출된 광의 선집광(Line focusing)을 위한 렌즈(10)와, 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)와, 제어신호에 따라 다양한 형상으로 변화되는 엘씨디 애퍼처(LCD Aperture)(25)와, 상기 엘씨디 애퍼처(25)를 통과한 빛을 감지하여 데이터를 판독하는 이미지 센서(24)가 포함된다.
상기 렌즈(10)는 입사되는 광을 선집광하여 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 선택된 층(layer)에 입사되도록 하는 선집광수단으로써, 단면이 원통형(Cylindrical)의 형상이거나 반원의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 렌즈(10)와 광원 사이에는 상기 렌즈(10)에 입사되는 광을 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이션 렌즈가 추가적으로 구비될 수 있다.
상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)는 코어층(Core layer)(21)과 클러딩층(22)(Cladding layer)이 번갈아 다수 형성되는 다층 박막 구조를 갖는다.
상기 코어층(21)은 광 굴절율이 높게 설계되고 상기 클러딩층(22)은 광 굴절율이 낮게 설계되는데, 상기 클러딩층(22)은 입사광이 전반사 조건을 만족하면서 상기 코어층(21)에서 회절될 수 있도록 입사광을 가이드하게 된다.
따라서, 상기 렌즈(10)에서 입사된 선집광된 광은 코어층(21)의 미리 저장된 데이터 패턴(pit pattern)에 의해 수직으로 회절되고, 회절된 광은 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 상측에 구비된 엘씨디 애퍼처(LCD Aperture)(25)를 통과하고 이를 이미지 센서(24)를 통해 검출한다. 이미지 센서(24)로서 CMOS가 사용될 수 있다.
상기 엘씨디 애퍼처(25)의 개구 형상은 제어신호에 의해 다양하게 변화될 수 있으며, 동일한 코어층(21)에서 회절된 광인 경우에도 상기 엘씨디 애퍼처(25)의 개구 형상에 따라 각각 다른 데이터를 나타낸다.
즉, 상기 엘씨디 애퍼처(25)는 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 정보 집적도를 향상시키기 위한 것으로써, 상기 엘씨디 애퍼처(25)의 개구(aperture)의 배치 변화에 따라 동일한 코어층(21)에서 회절된 광이 다른 정보를 나타내게 된다.
따라서, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 수직으로 배치된 코어층(21)과 클러딩층(22)의 수를 증가시키고 엘씨디 애퍼처(25)의 개구 배치를 다양화하면 보다 많은 데이터의 저장이 가능하다.
이와같이, 엘씨디 애퍼처(25)의 개구 배치를 다양화함으로써 정보의 집적도를 향상시키는 것을 애퍼처 멀티플렉싱(aperture multiplexing)이라고 한다.
예를들어, 특정 코어층(21)에서 회절된 광에 대하여 엘씨디 애퍼처(25)의 개구 배치를 10회 변화시킨다면, 2회 변화시킨 경우에 비해 5배의 정보 집적도를 얻을 수 있다.
물론, 상기 코어층(21)에 기록된 데이터 패턴은 엘씨디 애퍼처(25)의 개구 변화를 고려하여 미리 기록되어야 한다.
이와 같은 홀로그래픽 데이터 저장장치는 종래의 CD나 DVD와 같은 광 저장장치에 비해 동작부의 기구적 구동부가 매우 적고 견고하게 구성할 수 있는 장점이 있다.
특히, 이미지 저장방식을 사용하기 때문에 데이터 집적도가 매우 높은 장점 이 있다.
그러나, 상기와 같은 홀로그래픽 데이터 저장매체는 데이터 집적도가 매우 높기 때문에 많은 양의 데이터를 보다 빠르게 검출할 수 있는 데이터 검출수단이 요구된다.
아울러, 많은 양의 데이터를 빠르게 검출함에 따라 검출된 재생 정보에 오류가 있는지 여부를 확인할 수 있는 수단이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 홀로그래픽 데이터 저장매체에 기록된 데이터의 검출속도를 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장매체에 저장된 데이터의 재생 정보 오류를 검출할 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 광 재생장치에는 굴절율이 다른 제1매질과 제2매질이 다층 박막구조를 이루는 기록매체와, 상기 기록매체의 상측 및 하측에 구비되고, 상기 제1매질에 형성된 데이터 패턴에 따라 회절된 광이 통과할 수 있도록 소정의 개구 형상을 가지는 엘씨디 애퍼처와, 상기 기록매체의 상측 및 하측에 구비되고, 상기 엘씨디 애퍼처를 통과한 광을 감지하여 데이터를 판독하기 위한 이미지 센서가 포함되고, 각각의 이미지 센서에 의해 판독되는 데이터는 상기 엘씨디 애퍼처들이 가지는 개구 형상에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 광 재생장치는 광원과, 상기 광원에서 방출된 광의 선집광을 위한 렌즈와, 입사된 광이 상측 및 하측으로 회절되도록 데이터 패턴이 형성된 기록층과 상기 기록층의 상층과 하층을 이루며 상기 입사된 광을 가이드하는 가이드층이 포함되는 기록매체와, 상기 기록매체의 상측 및 하측에 형성되며 제어신호에 따라 개구 배치가 변화되는 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처와, 상기 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처를 통과한 광을 감지하여 데이터를 검출하는 상측 및 하측 이미지 센서가 포함되고, 상기 상측 및 하측 이미지 센서에 의해 검출되는 데이터는 상기 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처의 개구 배치에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 설명하는 도면이다.
본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 광원(미도시)과, 상기 광원에서 방출된 광의 선집광(Line focusing)을 위한 렌즈(10)와, 홀로그래픽 데이터 저장매체(30)와, 제어신호에 따라 개구 배치가 변화되는 엘씨디 애퍼처(35,37)와, 데이터의 검출을 위한 이미지 센서(36,38)가 포함된다.
상기 렌즈(10)는 입사되는 광을 선집광하여 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(30)의 코어층(31)에 입사되도록 한다. 상기 렌즈(10)는 단면이 원통형(Cylindrical)의 형상이거나 반원의 형상으로 형성될 수 있으며, 실린드리컬 리퀴드 렌즈(Cylindrical liquid lens)가 사용될 수 있다.
또한, 상기 렌즈(10)와 광원 사이에는 상기 렌즈(10)에 입사되는 광을 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이션 렌즈가 추가적으로 구비될 수 있다.
상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(30)는 코어층(Core layer)(31)과 클러딩층(32)(Cladding layer)이 번갈아 형성되는 다층 박막 구조를 갖는다.
상기 코어층(31)은 광 굴절율이 높게 설계되고 상기 클러딩층(32)은 광 굴절율이 낮게 설계되는데, 상기 클러딩층(32)은 입사광이 전반사 조건을 만족하면서 상기 코어층(31)에서 회절될 수 있도록 입사광을 가이드하게 된다.
즉, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(30)는 데이터 패턴이 기록되는 제1매질로써 굴절율이 높은 코어층(31)과, 상기 제1매질과 다층구조를 형성하며 입사된 광이 회절, 데이터의 검출이 가능하게 하는 굴절율이 낮은 제2매질로써 클러딩층(32)이 포함된다.
여기서, 상기 코어층(31)은 데이터가 기록되는 기록층으로 사용되고, 상기 클러딩층(32)은 기록된 데이터를 검출하기 위한 가이드층으로 사용된다.
상기 코어층(31)에 기록된 데이터 패턴(33)은 입사광이 상측 및 하측 방향으로 대칭으로 회절되도록 코어층(31)의 중심을 기준으로 대칭 형상으로 데이터 패턴(33)이 형성되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 상기 코어층(31)에 기록된 데이터 패턴(33)은 입사광이 상하방향으로 동시에 회절되도록 기록된다. 다시말해서, 입사광에 코어층(31)에 입사됨에 따라 데이터 패턴에서 회절되어 광이 동시에 상측 및 하측으로 진행되도록 한다.
이때, 상측 및 하측 방향으로 회절되는 광은 동일한 신호를 가지며 데이터 저장매체(30)의 상측 및 하측에 위치한 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 배치가 동일한 경우 동일한 데이터를 검출할 수 있다.
본 발명에서 홀로그래픽 데이터 저장매체(30)의 상측과 하측은 대칭구조를 이룬다.
홀로그래픽 데이터 저장매체(30)의 상측에는 상측 엘씨디 애퍼처(35)와 상측 이미지 센서(36)가 구비되고, 하측에는 하측 엘씨디 애퍼처(37)와 하측 이미지 센서(38)가 구비된다.
상기 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 형상은 제어신호에 의해 다양하게 변화될 수 있으며, 동일한 코어층(31)에서 회절된 광인 경우에도 상기 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 형상에 따라 각각 다른 데이터를 나타낸다.
상기 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구는 직교(orthogonal)하도록 배치된 개구가 변화되도록 하여 하나의 코어층(31)에서 많은 정보를 검출할 수 있도록 한다.
즉, 동일한 코어층(31)에서 회절된 광에 대하여 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 형상을 다양하게 변화시킴으로써 각각 다른 데이터를 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 특징은 홀로그래픽 데이터 저장매체(30)의 상측 및 하측에 각각 데이터 검출수단이 구비된다.
상기 데이터 검출수단으로써 엘씨디 애퍼처(35,37)와 이미지 센서(36,38)가 구비된다.
상기 상측 엘씨디 애퍼처(35)와 상기 하측 엘씨디 애퍼처(37)의 개구 형상은 동일하게 변화될 수 있으며, 서로 다르게 변화될 수도 있다.
예를들어, 도 4에 도시된 바와 같이 상측 엘씨디 애퍼처(35)와 하측 엘씨디 애퍼처(37)의 개구 형상이 동일하게 변화되는 경우 상기 상측 이미지 센서(35)와 하측 이미지 센서(38)에서 검출하는 데이터가 동일하게 되도록 데이터 패턴(33)이 기록될 수 있다.
따라서, 만약 상기 상측 이미지 센서(35)와 하측 이미지 센서(38)에서 검출 된 데이터가 동일하지 않은 경우 데이터 검출 과정에서 오류가 발생되었음을 확인할 수 있다.
예를들면, 데이터 검출 과정에서 다층 박막 구조에서 현재 데이터를 검출하는 코어층이 아닌 다른 코어층의 간섭에 의해 오류가 발생될 수 있으며, 엘시디 애퍼처(35)의 개구 형상이나 정렬에 의해 오류가 발생될 수 있다.
이는 대용량의 데이터 집적도가 매우 높아 많은 양의 데이터를 빠르게 검출할 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 있어서, 데이터 검출 과정에서 발생되는 오류의 검출과정으로 사용될 수 있다.
다른 예로써, 도 5에 도시된 바와 같이 상측 엘씨디 애퍼처(35)와 하측 엘씨디 애퍼처(37)의 개구 형상이 서로 다르게 변화되는 경우 상기 상측 이미지 센서(35)와 하측 이미지 센서(38)에서 검출하는 데이터는 각각 다르게 된다.
여기서, 상기 상측 이미지 센서(35)와 하측 이미지 센서(38)에서 검출하는 데이터는 각각 다르다는 것은 중요한 시사점을 제공한다.
즉, 상기 엘씨디 애퍼처(35,37)가 16가지의 개구 형상으로 변화된다고 가정하면, 상기 상측 엘씨디 애퍼처(35)는 8가지의 개구 형상으로 변화되도록 하고 하측 엘씨디 애퍼처(37)는 나머지 8가지의 개구 형상으로 변화되도록 구동하면 데이터 검출속도를 2배로 증가시킬 수 있다.
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이와 같은 경우에 엘씨디 애퍼처(35)를 8가지의 개구 형상으로 변화되도록 하면, 엘씨디 애퍼처가 홀로그래픽 데이터 저장매체의 상측에 하나만 형성된 경우 16가지의 개구 형상으로 변화되도록 한 것과 마찬가지의 데이터를 검출할 수 있다.
종래의 방식대로 홀로그래픽 데이터 저장 매체의 상측에 구비된 엘씨디 애퍼처와 이미지 센서로 데이터를 검출하는 경우 엘씨디 애퍼처가 16가지의 개구 형상으로 변화되어야 특정 코어층의 데이터를 모두 검출할 수 있었으나, 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 의하면 상측 및 하측에 구비된 데이터 검출수단을 통해 보다 빨리 데이터를 검출해 낼 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 홀로그래픽 데이터 저장매체의 상측과 하측에 각각 엘씨디 애퍼처(35,37)와 이미지 센서(36,38)를 구비하고, 코어층(31)에서 상측 및 하측방향으로 회절된 동일한 광신호를 검출함으로써 데이터 검출과정에서의 오류를 확인하거나 데이터 검출속도를 2배로 향상시킬 수 있다.
데이터 검출과정에서의 오류는 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 형상을 동일하게 변화시킴에 따라 검출되는 이미지 센서(36,38)의 데이터를 비교함으로써 확인될 수 있다.
데이터 검출속도는 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 형상을 다르게 변화시켜 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 변화 시간을 반으로 줄임으로써 향상시킬 수 있으며, 코어층(31)의 데이터 패턴(33)을 입사광에 따라 상측 및 하측 방향으로 서로 다른 광신호가 회절되도록 기록하면 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 형상을 동일하게 변화시켜도 엘씨디 애퍼처(35,37)의 개구 변화 시간을 반으로 줄일 수 있어 데이터 검출속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장매체에 기록된 데이터의 검출속도를 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장매체에 저장된 데이터의 재생 정보 오류를 검출할 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 굴절율이 다른 제1매질과 제2매질을 포함하는 기록매체의 상측 및 하측에 구비되고, 상기 제1매질에 형성된 데이터 패턴에 따라 회절된 광이 통과할 수 있도록 소정의 개구 형상을 가지는 엘씨디 애퍼처와,
    상기 기록매체의 상측 및 하측에 구비되고, 상기 엘씨디 애퍼처를 통과한 광을 감지하여 데이터를 판독하기 위한 이미지 센서가 포함되고,
    각각의 이미지 센서에 의해 판독되는 데이터는 상기 엘씨디 애퍼처들이 가지는 개구 형상에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엘씨디 애퍼처와 이미지 센서는
    상기 기록매체의 상측에 형성된 상측 엘씨디 애퍼처와, 상기 상측 엘씨디 애퍼처의 상측에 형성된 상측 이미지 센서 및
    상기 기록매체의 하측에 형성된 하측 엘씨디 애퍼처와, 상기 하측 엘씨디 애퍼처의 하측에 형성된 하측 이미지 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상측 엘씨디 애퍼처와 하측 엘씨디 애퍼처가 상이한 개구 배치를 갖는 경우에는, 상기 상측 이미지 센서와 하측 이미지 센서에 의해 판독되는 데이터가 상이하게 되는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 상측 엘씨디 애퍼처와 하측 엘씨디 애퍼처가 동일한 개구 배치를 갖는 경우에는, 상기 상측 이미지 센서와 하측 이미지 센서에 의해 판독되는 데이터가 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  5. 광원과,
    상기 광원에서 방출된 광의 선집광을 위한 렌즈와,
    입사된 광이 상측 및 하측으로 회절되도록 데이터 패턴이 형성된 기록층과 상기 기록층의 상층과 하층을 이루며 상기 입사된 광을 가이드하는 가이드층이 포함되는 기록매체와,
    상기 기록매체의 상측 및 하측에 형성되며 제어신호에 따라 개구 배치가 변화되는 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처와,
    상기 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처를 통과한 광을 감지하여 데이터를 검출하는 상측 및 하측 이미지 센서가 포함되고,
    상기 상측 및 하측 이미지 센서에 의해 검출되는 데이터는 상기 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처의 개구 배치에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기록층에 형성된 데이터 패턴은 입사되는 광을 상측 및 하측방향으로 대칭되도록 회절시키는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처는 동일한 개구 배치를 가지면서 변화되고, 상기 상측 및 하측 이미지 센서는 동일한 데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 상측 및 하측 엘씨디 애퍼처는 서로 다른 개구 배치를 가지면서 변화되고, 상기 상측 및 하측 이미지 센서는 서로 다른 데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생장치.
  9. 굴절율이 다른 제1매질과 제2매질을 포함하는 기록매체에 광을 조사하는 단계;
    상기 기록매체에 조사된 광이 상기 제1매질에 기록된 데이터 패턴에 의해 제1광과 제2광으로 출력되는 단계;
    상기 제1광 또는 제2광이 소정의 개구 형상을 가지는 엘씨디 애퍼처를 통과하는 단계; 및
    상기 엘씨디 애퍼처를 통과한 제1광 또는 제2광을 감지하여 데이터를 판독하는 단계;가 포함되고,
    상기 제1광 또는 제2광으로부터 판독되는 데이터는 상기 엘씨디 애퍼처가 갖는 개구 형상에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기록매체에 조사된 광이 상기 제1매질에 기록된 데이터 패턴에 따라 출력되는 방향은 광이 입사한 각과 수직으로 출력되는 것을 특징으로 하는 기록매체 재생방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터를 검출하는 단계에서 제1광으로부터 검출한 데이터와 제2광으로부터 검출한 데이터는 같거나 다른 것을 특징으로 하는 기록매체 재생방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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