KR20060109727A - 2파장용 단일 광검출기를 갖는 광픽업 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광픽업(100)은 광원(110), 빔분할기(120), 콜리메이트렌즈(130), 대물렌즈(140) 및 광검출기(160)를 포함하며, 광원(110)은 서로 이격되는 청색파장의 BD용 광원과 DVD용 광원을 구비하며, 빔분할기(120)는 정방체형으로 광원(110)의 전방에 위치하며 회절격자(121)와 홀로그램(122) 모두를 구비하며, 콜리메이트렌즈(130)는 빔분할기(120)의 전방에 위치하며, 대물렌즈(140)는 BD용 광빔과 DVD용 광빔에 대해 자동적으로 교체가능하도록 설계하며, 광검출기(160)는 빔분할기(120)와 수직하게 위치하며 파장이 다른 2개의 광원을 모두 수습하여 주파수신호 및 오차신호를 검출하기 위하여 새로운 검출패턴을 갖는다.
광픽업, BD, DVD, 파장, 검출, 패턴, 주파수신호, 오차신호, 회절격자, 홀로그램

Description

2파장용 단일 광검출기를 갖는 광픽업{Optical pickup having single optical detection for dual wavelength}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2파장용 단일 광검출기를 갖는 광픽업의 개략도;
도 2는 도 1의 광검출기에 형성된 검출패턴의 개략도;
도 3은 도 1의 광픽업의 광원 및 빔분할기을 거쳐 광검출기의 검출패턴에 수습되는 일부의 광빔을 나타내는 개략도;
도 4는 도 2의 검출패턴에 홀로그램을 통과한 광빔이 수습된 상태를 나타내는 개략도;
도 5는 종래기술의 2파장을 갖는 광픽업의 개략도; 및
도 6은 도 5의 광픽업의 홀로그램레이저모듈을 사시적으로 나타내는 개략도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 광픽업 110 : 광원
120 : 빔분할기 121 : 회절격자
122 : 홀로그램 130 : 콜리메이트렌즈
140 : 대물렌즈 160 : 광검출기
본 발명은 광픽업에 관한 것으로, 보다 상세하게는 새로운 검출패턴을 갖는 하나의 광검출기를 사용하여 BD 및 DVD용 2파장레이저다이오드의 주파수신호 및 오차신호를 검출할 수 있는 광픽업에 관한 것이다.
광픽업은 광기록/재생장치에 장착되어 기록매체인 광디스크에 비접촉식으로 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 장치로, 초기에는 저장매체로 780nm 파장을 적용하는 CD가 많이 사용되었으나, 큰 저장용량이 요구됨에 따라 기록밀도가 높은 650nm 파장을 적용하는 DVD가 많이 사용되었으며, 현재는 보다 큰 저장용량이 요구됨에 따라 기록밀도가 보다 높은 405nm 파장을 사용하는 BD에 대한 요구가 강해지고 있다.
또한, 현재의 광픽업은 이들 저장매체를 호환하여 사용할 수 있도록 2파장 또는 3파장레이저다이오드를 구비하고 있다.
2파장레이저다이오드를 구비하고 있는 광픽업의 일례가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 2파장을 갖는 광픽업(10)은 서로 다른 파장을 사용하는 저장매체인 CD와 DVD가 호환가능한 것으로, 홀로그램레이저모듈(10a), 콜리메이터렌즈(15) 및 대물렌즈(16)로 구성되어 있다.
점선으로 박스처리된 홀로그램레이저모듈(10a)은 서로 다른 위치에서 광빔이 출사되도록 DVD용 레이저다이오드칩(11a)이 CD용 레이저다이오드칩(11b) 보다 높은 위치에 설치되어 있다.
레이저다이오드칩(11a,11b)의 전방에는 이색성미소거울(dichroic Micro-Mirror; 12)가 설치되어 있다.
이색성미소거울(12)의 좌우측에는 광디스크(17)에서 반사되어 돌아오는 반사빔을 수습하기 위한 DVD용광검출기(18a) 및 CD용광검출기(18b)가 각각 설치되어 있다.
이색성미소거울(12)의 수직전방에는 광빔을 회절시켜 3개의 빔, 즉 0차 및 ±1차빔을 생성하기 위한 회절격자(13)가 설치되어 있다.
회절격자(13)의 전방에는 회절격자(13)를 통해 회절된 빔을 다시 회절시키기 위한 홀로그램광학소자(Holographic Optical Element; 14)가 설치되어 있다.
상술한 광픽업(10)은 레이저다이오드칩(11a,11b)에서 출사된 광빔이 이색성미소거울(12)에 의해 반사되고 회절격자(13)와 홀로그램광학소자(14)를 통과한 후 홀로그램레이저모듈(10a)의 외부로 출사된다.
홀로그램레이져모듈(10a)에서 출사된 광빔은 콜리메이트렌즈(15)를 통과하여 평행광으로 전환되고, 평행광은 대물렌즈(16)를 통과하여 광디스크(17)의 해당위치에 수습된다.
광디스크(17)에서 반사된 반사빔은 대물렌즈(16) 및 콜리메이트렌즈(15)를 통과하여 홀로그램레이져모듈(10a)로 진행되고, 650nm 파장의 반사빔은 DVD용 광검출기(18a)에 수습되고 780nm 파장의 반사빔은 CD용 광검출기(18b)에 각각 수습된 다.
이후, 광픽업(10)은 해당 광검출기(18a,18b)에 수습된 반사빔을 통해 광디스크(17)에 기록된 정보를 읽거나, 정보를 기록하거나, 정보신호 및 오차신호(초점오차신호, 트래킹오차신호)를 얻는다.
그러나, 상술한 구성을 갖는 종래기술의 광픽업(10)은 파장이 서로 다른 2개의 광원으로부터 정보 등을 얻기 위하여 2개의 독립된 광검출기 (18a,18b)를 사용하여야 하기 때문에 광픽업(10)을 구성하는 요소의 수가 많았다.
또한, 2개의 광검출기(18a,18b)를 하나의 패키지로 모듈화함으로써 소형화는 이룰수 있었으나 복잡한 구성으로 인해 조립이 어려워 생산성이 낮았을 뿐만 아니라 생산가가 높았다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 새로운 검출패턴을 갖는 하나의 광검출기를 사용하여 서로 다른 2개의 파장의 레이저다이오드, 구체적으로 BD용 및 DVD용레이저다이오드의 주파수신호 및 오차신호를 용이하고 정확하게 검출할 수 있는 광픽업을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 광검출기만을 사용함과 동시에 광원의 패키지모듈과 분리하여 형성함으로써 전체구성을 간소화하고 조립공정이 용이한 광픽업을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파장이 다른 2개의 광 빔을 출사하기 위한 광원과, 광원에서 오는 광빔을 분할하기 위한 빔분할기와, 빔분할기에서 오는 분할된 광빔을 평행광으로 전환하기 위한 콜리메이트렌즈와, 평행광을 해당 광디스크의 기록면에 수습하기 위한 대물렌즈와, 광원에 대하여 직교하게 위치하며 광디스크에서 반사되어 돌아오는 광빔을 수습하여 광디스크에 대한 신호정보를 얻기 위한 하나의 광검출기를 포함하며, 빔분할기는 광원과 마주하는 측부와 광검출기와 마주하는 측부에 각각 회절격자와 홀로그램이 설치되는 것을 특징으로 하는 2파장용 단일 광검출기를 갖는 광픽업을 제공한다.
본 발명의 광픽업에서, 광원은 BD용 청색파장광빔 및 DVD용 적색파장광빔을 출사할 수 있다.
또한, 회절격자는 광원에서 출사되는 광빔을 회절시켜 0차 및 ±1차빔을 생성하고 홀로그램은 광디스크에서 반사되어 돌아오는 회절된 0차 및 ±1차빔을 다시 회절시켜 0차 및 ±1차빔을 생성하며, 회절격자의 회절면과 홀로그램의 회절면을 서로 직교하게 형성할 수 있다.
또한, 광검출기에 형성되는 검출패턴은 3 ×3의 9개의 격자영역 중 중앙의 십자영역을 사용하며, 회절격자에 의해 생성된 ±1차빔 중 홀로그램에 의해 생성된 0차빔과 회절격자에 의해 생성된 0차빔의 홀로그램에 의해 생성된 ±1차빔을 사용하여 원하는 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광검출기는 BD 및 DVD 디스크의 초점오차신호를 얻기 위하여 각각 SSD법을 사용하며, 특히 DVD-ROM 및 DVD-R/RW 디스크의 트래킹오차신호를 얻기 위하여 DPD법과 DPP법을 모두 사용할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2파장용 단일검출기를 갖는 광픽업에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광픽업(100)은 광원(110), 빔분할기(120), 콜리메이트렌즈(130), 대물렌즈(140) 및 광검출기(160)를 포함하며, 빔분할기(120), 콜리메이트렌즈(130), 대물렌즈(140) 및 광검출기(160)는 각각 광원(110)에서 출사되는 광빔의 광축에 수직하게 위치한다.
광원(110)은 소정의 간격을 두고 이격되게 배치되는 405nm의 파장을 갖는 청색파장의 BD용 광원과 650nm의 파장을 갖는 적색파장의 DVD용 광원을 구비하며 하나의 패키지형태로 제조한다.
본 광원(110)의 형태는 종래기술에서 CD용 광원과 DVD용 광원을 하나의 패키지의 형성한 구성과 유사하다 볼 수 있다.
빔분할기(120)는 광빔을 분할하기 위한 것으로, 광원(110)의 전방에 위치하며, 본 실시예에서는 빔분할기(120)를 정방체로 형성한다.
콜리메이트렌즈(130)는 광빔을 평행광으로 변환하기 위한 것으로, 빔분할기(120)의 전방에 위치한다.
대물렌즈(140)는 평행광으로 변환된 광빔을 광디스크(150)의 기록면에 수습하기 위한 것으로, BD용 광빔과 DVD용 광빔에 대해 자동적으로 교체가능하도록 설계할 수 있으며, 이에 관한 대물렌즈(140)의 설계는 공지된 기술을 기초로 한다.
광검출기(160)는 빔분할기(120)와 수직한 방향에 위치하며, 이때 광원(110)에서 출사되는 광빔의 광축과 광검출기(160)로 입사되는 광빔의 광축은 직교한다.
광원(110)과 마주하는 빔분할기(120)의 측면에는 회절격자(121)를 구비하며, 회절격자(121)는 BD 및 DVD의 트래킹오차신호를 발생하도록 광원(110)에서 출사되는 광빔을 3개의 빔, 즉 0차빔 및 ±1차빔로 분할한다.
또한, 광검출기(160)와 마주하는 빔분할기(120)의 측면에는 홀로그램(122)을 구비하며, 홀로그램(122)은 BD 및 DVD의 서보신호를 발생하도록 광디스크(150)에서 반사되어 돌아오는 반환빔을 회절시켜 0차빔 및 ±1차빔을 생성한 후 광검출기(160)로 보낸다.
이때, 회절격자(121)와 홀로그램(122)의 깊이를 다르게 설정함으로써 0차 및 ±1차빔의 회절효율을 조정할 수 있으며, 이로 인해 우수한 트래킹오차신호를 얻을 수 있다.
광검출기(160)는 파장이 다른 2개의 광원을 모두 수습하여 주파수신호 및 오차신호를 검출하기 위하여 도 2와 같은 새로운 검출패턴을 갖도록 설계한다.
도 2에 도시한 검출패턴은 BD용 청색파장 및 DVD용 적색파장의 광빔을 모두 수습할 수 있도록 설계하였다.
본 검출패턴은 이점쇄선에 의해 가로방향으로 분할되는 3개의 구역, 즉 (A) 구역, (B) 구역 및 (C) 구역과, 점선에 의해 세로방향으로 분할되는 3개의 구역, 즉 (a) 구역, (b) 구역 및 (c) 구역으로 이루어지며, 각 구역은 각 파장의 회절각에 의해 결정되는 홀로그램(122)의 중심으로부터 다른 거리에 위치한다.
여기서, (A) 구역은 회절격자(121)에 의해 생성된 +1차빔을 수습하고, (B) 구역은 회절격자(121)에 의해 생성된 0차빔을 수습하며, (C) 구역은 회절격자(121) 에 의해 생성된 -1차빔을 수습한다.
또한, (a) 구역은 홀로그램(122)에 의해 생성된 +1차빔을 수습하고, (b) 구역은 홀로그램(122)에 의해 생성된 0차빔을 수습하며, (c) 구역은 홀로그램(122)에 의해 생성된 -1차빔을 수습한다.
또한, 본 검출패턴에서 A, B, C, D, L1, L2, R1 및 R2 영역에 수습된 광빔은 BD용 광빔에 의한 BD의 주파수신호를 검출하는 데 사용되고, A, B, C 및 D 영역에 수습된 광빔은 SSD(Spot Size Detection)법을 사용하여 BD용 광디스크의 초점오차신호를 검출하는 데 사용되며, 그리고 A, B, C, D, E, F, G 및 H 영역에 수습된 광빔은 DPP(Differential Push Pull)법을 사용하여 BD용 광디스크의 트래킹오차신호를 검출하는 데 사용된다. 또한, 주파수신호와 초점오차신호를 검출하는 경우에는 각 영역에 수습된 광빔의 세기를 기초로 산정하며, 트래킹오차신호를 검출하는 경우에는 각 영역에 수습된 광빔의 위상을 기초로 산정한다.
또한, 본 검출패턴에서, a, b, c, d, L1, L2, R1 및 R2 영역에 수습된 광빔은 DVD용 광빔에 의한 BD용 광디스크의 주파수신호를 검출하는 데 사용되고, a, b, c 및 d 영역에 수습된 광빔은 SSD법을 사용하여 DVD용 광디스크의 초점오차신호를 검출하는 데 사용되며, 그리고 a, b, c, d, E, F, G 및 H 영역에 수습된 광빔은 DPP법을 사용하여 DVD용 광디스크의 트래킹오차신호를 검출하는 데 사용된다. 이 경우에도, BD의 경우와 마찬가지로, 주파수신호와 초점오차신호를 검출하는 경우에는 각 영역에 수습된 광빔의 세기를 기초로 산정하며, 트래킹오차신호를 검출하는 경우에는 각 영역에 수습된 광빔의 위상을 기초로 산정한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 광원(110)에서 출사된 광빔은 빔분할기(120)에 설치된 회절격자(121)를 통과하면서 회절되어 0차 및 ±1차빔이 생성된 후 빔분할기(120)를 떠난다.
또한, 광디스크에 반사되어 되돌아오는 반환빔은 빔분할기(120)에 설치된 홀로그램(122)를 통과하면서 다시 회절되어 0차빔 및 ±1차빔이 생성된 후 빔분할기(120)를 떠나 해당검출패턴에 수습된다.
본 도면에서는 도식을 용이하게 하기 위하여 전체검출패턴 중 (B)구역에 수습되는 경우만을 간략하게 도시하였으며, 전체 구역의 각 영역에 광빔이 수습된 결과의 일례를 도 4에 도시한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 검출패턴은 3 ×3의 9개 격자영역 중 중앙의 십자영역에만 패턴을 형성하며, 회절격자(121)에 의해 생성된 ±1차빔 중 홀로그램(122)에 의해 생성된 0차빔과, 회절격자(121)에 의해 생선된 0차빔의 홀로그램(122)에 의해 생선된 ±1차빔만을 각 신호를 산정하는 데 사용한다.
본 발명은 BD의 초점오차신호를 산정하기 위하여 SSD방법을 사용하며, 트래킹오차신호를 산정하기 위하여 DPP방법을 사용한다.
구체적으로, BD의 각 신호는 아래와 같은 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 사용하여 산정한다.
RF = intensity (A + B + C + D + L1 + L2 + R1 + R2)
FES_SSD = intensity {(A + C) - (B + D)}
TES_DPP = {phase (A + D) - phase (B + C)} - k {phase (E - F) + phase (G - H)}
여기서, RF는 주파수신호(Radio Frequency), FES는 초점오차신호(Focusing Error Signal) 및 TES는 트래킹오차신호(Tracking Error Signal)를 각각 나타내며, SSD(Spot Size Detection) 및 DPP(Differential Push Pull)는 각각 신호산정방법을 나타낸다. 또한, intensity 및 phase는 각 영역에 수습된 광빔의 세기 및 위상을 각각 나타내며, k는 상수이다.
한편, 본 발명은 DVD의 초점오차신호를 산정하기 위하여 SSD방법을 사용하며, 트래킹오차신호를 산정하기 위하여 DPP방법을 사용한다. 아울러, DVD-ROM의 트래킹오차신호를 산정하기 위하여 DPD방법을 사용한다.
구체적으로, DVD의 각 신호는 아래와 같은 수학식 4, 수학식 5, 수학식 6 및 수학식 7을 사용하여 산정한다.
RF = intensity (a + b + c + d + L1 + L2 + R1 + R2)
FES_SSD = intensity {(a + c) - (b + d)}
TES_DPP = {phase (a + d) - phase (b + c)} - k {phase (E - F) + phase (G - H)}
TES_DPD = phase (L1 + R2) - phase (L2 + R1)
여기서, RF는 주파수신호(Radio Frequency), FES는 초점오차신호(Focusing Error Signal) 및 TES는 트래킹오차신호(Tracking Error Signal)를 각각 나타내며, SSD(Spot Size Detection), DPP(Differential Push Pull), DPD(Differential Phase Detection)는 각각 신호산정방법을 나타낸다. 또한, intensity 및 phase는 각 영역에 수습된 광빔의 세기 및 위상을 각각 나타내며, k는 상수이다.
본 검출패턴은 DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R/RW 디스크를 모두 적용할 수 있도록 설계하였다. 또한, 각 디스크마다 다른 구조를 갖기 때문에, DVD의 픽업헤드는 다른 DVD 포맷디스크의 읽기 및 쓰기가 가능하도록 설계하였다.
DVD-ROM 디스크의 경우, 디스크의 기록층에 와선형의 피트들을 갖기 때문에 현재 트래킹신호를 얻는 데 널리 사용되는 DPD방법을 채택하였다.
한편, DVD-RAM, DVD-R/RW 디스크의 경우, 기록 전까지는 기록층에 피트를 갖지 않기 때문에, DPD방법으로는 공디시크의 트래킹신호를 얻을 수 없으며, 트래킹신호를 얻기 위하여 DVD-RAM, DVD-R/RW 디스크가 갖는 랜드홈(land groove)구조를 가짐을 이용하여 DPP방법을 사용하였다.
본 발명은 DVD용 광원인 적색파장의 광빔을 기준으로 검출패턴을 설계하였기 때문에 BD에 대해서는 광검출기(160)를 조정할 필요가 없으며 DVD를 중심으로 광검출기(160)를 조정할 수 있다. 따라서, 종래에 사용되는 DVD 조정방식을 그대로 본 발명에 채용할 수 있어 생산성이나 재료비를 크게 절약할 수 있다.
또한, DVD용 광원인 적색파장의 광빔을 기준으로 검출패턴을 설계하였기 때문에 적색파장의 광빔의 광스폿이 검출패턴의 정중앙에 형성하고 해당영역에 위치해야 한다. 만약, 해당영역이 δ각 만큼 어긋날 경우, 광빔의 위상취소(phase cancellation)로 인해 DPD 신호가 원활하게 생성될 수 없어 제대로된 신호정보를 얻을 수 없다.
또한, 본 발명에서는 도시한 바와 같이, 검출패턴의 BD_FES 검출영역과 DVD_FES 검출영역을 두 광원의 출사점 사이의 거리와 다른 파장에 기한 회절각도의 차이를 이용하여 소정 간격만큼 떨어지게 분리하여 설계하였다. 이와 같이, BD_FES 검출영역과 DVD_FES 검출영역을 분리함으로써 BD와 DVD에 대한 초점오프셋(focusing offset)을 독립적으로 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 도시한 바와 같이, FES 검출영역 및 TES 검출영역 모두로부터 신호를 합쳐서 판독신호가 얻어지기 때문에 광출력효율이 향상된다.
또한, 최소한 작은 크기로 각 영역을 설계함으로써 노이즈(noise)를 많이 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 2파장용 단일 검출기를 갖는 광픽업에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
본 발명의 광픽업에 따르면, 파장이 다른 2개의 광빔을 하나의 광검출기를 사용하여 신호를 검출하고 판독하고, 정방체의 빔분할기에 회절격자와 홀로그램을 모두 설치하기 때문에 구성요소의 수를 줄일 수 있다.
또한, 광검출기를 광원와 별도로 분리되게 구성하기 때문에 구성이 복잡하지 않아 조립이 용이하고 생산성이 높아질 수 있다.
또한, 광검출기의 검출패턴을 BD의 초점오차신호의 검출영역과 DVD의 초점오차신호의 검출영역을 분리되도록 설계함으로써 BD와 DVD에 대한 초점오프셋(focusing offset)을 독립적으로 최적화할 수 있다.
또한, 초점오차신호의 검출영역 및 트래킹오차신호의 검출영역 모두에서 얻어진 신호를 합쳐서 판독신호가 얻어지기 때문에 광출력효율이 향상될 수 있다.

Claims (5)

  1. 파장이 다른 2개의 광빔을 출사하기 위한 광원;
    상기 광원에서 오는 광빔을 분할하기 위한 빔분할기;
    상기 빔분할기에서 오는 분할된 광빔을 평행광으로 전환하기 위한 콜리메이트렌즈;
    상기 평행광을 해당 광디스크의 기록면에 수습하기 위한 대물렌즈; 및
    상기 광원에 대하여 직교하게 위치하며 상기 광디스크에서 반사되어 돌아오는 광빔을 수습하여 상기 광디스크에 대한 신호정보를 얻기 위한 하나의 광검출기를 포함하며,
    상기 빔분할기는 상기 광원과 마주하는 측부와 상기 광검출기와 마주하는 측부에 각각 회절격자와 홀로그램이 설치되는 것을 특징으로 하는 2파장용 단일 광검출기를 갖는 광픽업.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원은 BD용 청색파장광빔 및 DVD용 적색파장광빔을 출사하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회절격자는 상기 광원에서 출사되는 광빔을 회절시켜 0차 및 ±1차빔을 생성하고 상기 홀로그램은 상기 광디스크에서 반사되어 돌아오는 회절된 상기 0차 및 ±1차빔을 다시 회절시켜 0차 및 ±1차빔을 생성하며, 상기 회 절격자의 회절면과 상기 홀로그램의 회절면은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광검출기에 형성되는 검출패턴은 3 ×3의 9개의 격자영역 중 중앙의 십자영역을 사용하며, 상기 회절격자에 의해 생성된 ±1차빔 중 상기 홀로그램에 의해 생성된 0차빔과 상기 회절격자에 의해 생성된 0차빔의 상기 홀로그램에 의해 생성된 ±1차빔을 사용하여 원하는 신호를 얻는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광검출기는 BD 및 DVD 디스크의 초점오차신호 및 트래킹오차신호를 얻기 위하여 각각 SSD법 및 DPP/DPD법을 사용하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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