JP3320875B2 - 光偏向素子 - Google Patents
光偏向素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば光磁気ディス
ク装置の光学系等に利用され、光束を偏向する光偏向素
子に関する。
ク装置の光学系等に利用され、光束を偏向する光偏向素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光磁気ディスク装置の光学系
には、レーザー光源からの光束をディスク側に反射さ
せ、ディスクからの戻り光を検出光学系に導くための偏
向素子が設けられている。この偏向素子としてミラーを
用いると、ミラーの取付誤差等による傾きが生じた場合
に、光束の方向が変化するという不具合があるため、例
えば特開昭６０−１２４０３５号公報、特開昭６２−４
７８３８号公報等に開示される光学系では、光束が少な
くとも２回内面反射するようなペンタプリズムを用いて
いる。
には、レーザー光源からの光束をディスク側に反射さ
せ、ディスクからの戻り光を検出光学系に導くための偏
向素子が設けられている。この偏向素子としてミラーを
用いると、ミラーの取付誤差等による傾きが生じた場合
に、光束の方向が変化するという不具合があるため、例
えば特開昭６０−１２４０３５号公報、特開昭６２−４
７８３８号公報等に開示される光学系では、光束が少な
くとも２回内面反射するようなペンタプリズムを用いて
いる。
【０００３】ペンタプリズムを用いることにより、入射
光束に対する射出光束の角度をプリズムが傾いた場合に
もほぼ一定に保つことができ、検出誤差や収差の発生を
抑えることができる。
光束に対する射出光束の角度をプリズムが傾いた場合に
もほぼ一定に保つことができ、検出誤差や収差の発生を
抑えることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の偏向素子として用いられているペンタプリズム
は、光束の透過する２面と内面反射する２面との合わせ
て４つの作用面の面精度、及び相互角度を高く保つ必要
があるため、三角プリズム等と比較すると加工がきわめ
て困難となり、歩留りの悪化を招き、さらには装置全体
のコストアップを誘引するという問題がある。
た従来の偏向素子として用いられているペンタプリズム
は、光束の透過する２面と内面反射する２面との合わせ
て４つの作用面の面精度、及び相互角度を高く保つ必要
があるため、三角プリズム等と比較すると加工がきわめ
て困難となり、歩留りの悪化を招き、さらには装置全体
のコストアップを誘引するという問題がある。
【０００５】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、従来のペンタプリズムと同
様にプリズムの傾きに対する入射光束と射出光束との角
度の変化を抑えつつ、ペンタプリズムよりも加工の容易
な光偏向素子を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、従来のペンタプリズムと同
様にプリズムの傾きに対する入射光束と射出光束との角
度の変化を抑えつつ、ペンタプリズムよりも加工の容易
な光偏向素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる光偏向
素子は、上記の目的を達成させるため、それぞれ光が透
過、あるいは内面反射する３つの作用面を有し、組み合
わせて配設したときの、入射光束と射出光束とプリズム
内を移動する光の、光軸の軌跡が同一平面上にある場
合、この同一平面で切断した断面形状が線対称である２
つのプリズムを、一方のプリズムの一つの作用面から入
射した光束が他方のプリズムの一つの作用面から射出
し、かつ入射光束が入射する入射面と射出光束が射出す
る射出面とが上記同一平面上でなす相対角度が略π／２
となるよう、対向面に関して対称に対向させて組み合せ
たことを特徴とする。
素子は、上記の目的を達成させるため、それぞれ光が透
過、あるいは内面反射する３つの作用面を有し、組み合
わせて配設したときの、入射光束と射出光束とプリズム
内を移動する光の、光軸の軌跡が同一平面上にある場
合、この同一平面で切断した断面形状が線対称である２
つのプリズムを、一方のプリズムの一つの作用面から入
射した光束が他方のプリズムの一つの作用面から射出
し、かつ入射光束が入射する入射面と射出光束が射出す
る射出面とが上記同一平面上でなす相対角度が略π／２
となるよう、対向面に関して対称に対向させて組み合せ
たことを特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、この発明にかかる光偏向素子の実施例
を説明する。図１は、この発明の実施例１の光偏向素子
を示す。
を説明する。図１は、この発明の実施例１の光偏向素子
を示す。
【０００８】実施例１の光偏向素子１は、ペンタプリズ
ムをその光入射、射出端面に対して４５°の方向に２分
割したような形状の２つのプリズム２，３から構成され
る。それぞれのプリズム２，３は、光が透過、あるいは
内面反射する３つの作用面２ａ，２ｂ，２ｃ、３ａ，３
ｂ，３ｃを有し、光が偏向される断面内での形状が同一
であり、一方のプリズム２の一つの作用面２ａから入射
した光束が他方のプリズム３の一つの作用面３ａから入
射方向とは異なる方向に射出するよう対向面に関して対
称に、空気層Ａを介して対向して組み合せられている。
２つのプリズム２，３は、長尺で研磨した四角柱を切断
することにより形成することができる。
ムをその光入射、射出端面に対して４５°の方向に２分
割したような形状の２つのプリズム２，３から構成され
る。それぞれのプリズム２，３は、光が透過、あるいは
内面反射する３つの作用面２ａ，２ｂ，２ｃ、３ａ，３
ｂ，３ｃを有し、光が偏向される断面内での形状が同一
であり、一方のプリズム２の一つの作用面２ａから入射
した光束が他方のプリズム３の一つの作用面３ａから入
射方向とは異なる方向に射出するよう対向面に関して対
称に、空気層Ａを介して対向して組み合せられている。
２つのプリズム２，３は、長尺で研磨した四角柱を切断
することにより形成することができる。
【０００９】なお、この明細書においては、プリズムの
光束が透過、あるいは反射する面を作用面と定義する。
作用面はプリズムの光束偏向機能を規定するため、面精
度、相対角度等が正確である必要があるが、作用面とし
て機能しない面については精度は要求されない。例え
ば、実施例１のプリズム２は光束偏向断面内で４つの面
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有するが、作用面は２ａ，２
ｂ，２ｃであり、面２ｄは作用面ではない。
光束が透過、あるいは反射する面を作用面と定義する。
作用面はプリズムの光束偏向機能を規定するため、面精
度、相対角度等が正確である必要があるが、作用面とし
て機能しない面については精度は要求されない。例え
ば、実施例１のプリズム２は光束偏向断面内で４つの面
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有するが、作用面は２ａ，２
ｂ，２ｃであり、面２ｄは作用面ではない。
【００１０】プリズム３の３つの作用面のなす角度は、
図２に示すようにπ／４(４５°)、π／８(２２．５
°)、５π／８(１１２．５°)である。また、それぞれ
のプリズムにおいて反射面としてのみ機能する作用面２
ｃ，３ｃどうしのなす角度は、π／４(４５°)である。
図２に示すようにπ／４(４５°)、π／８(２２．５
°)、５π／８(１１２．５°)である。また、それぞれ
のプリズムにおいて反射面としてのみ機能する作用面２
ｃ，３ｃどうしのなす角度は、π／４(４５°)である。
【００１１】図１の構成によると、プリズム２の入射端
面である作用面２ａからこの面に対して垂直に入射した
光束は、作用面２ｂに４５°で入射する。プリズムの屈
折率を１．５とすると、臨界角は約４３°となり、４５
°で入射した光束は作用面２ｂで全反射され、作用面２
ｃで反射されて作用面２ｂに対して垂直に入射する。
面である作用面２ａからこの面に対して垂直に入射した
光束は、作用面２ｂに４５°で入射する。プリズムの屈
折率を１．５とすると、臨界角は約４３°となり、４５
°で入射した光束は作用面２ｂで全反射され、作用面２
ｃで反射されて作用面２ｂに対して垂直に入射する。
【００１２】作用面２ｂに垂直に入射した光束は、作用
面２ｂを透過し、空気層Ａを通してプリズム３に作用面
３ｂから垂直に入射し、作用面３ｃで反射されて再び作
用面３ｂで全反射され、射出端面である作用面３ａから
垂直に射出する。なお、作用面２ｃ，３ｃに対する入射
角度は２２．５°で臨界角より小さいため、全反射の条
件から外れている。このため、作用面２ｃ，３ｃには、
入射角度によらずに光束を反射させるため、反射コート
が施されている。入射光束と射出光束との相対角度は９
０°であり、この相対角度は、作用面２ｂ，３ｂに対す
る入射角度が臨界角より大きいという全反射条件を満た
す範囲内であれば、光偏向素子１が入射光束に対して傾
いた場合にも一定に保たれる。
面２ｂを透過し、空気層Ａを通してプリズム３に作用面
３ｂから垂直に入射し、作用面３ｃで反射されて再び作
用面３ｂで全反射され、射出端面である作用面３ａから
垂直に射出する。なお、作用面２ｃ，３ｃに対する入射
角度は２２．５°で臨界角より小さいため、全反射の条
件から外れている。このため、作用面２ｃ，３ｃには、
入射角度によらずに光束を反射させるため、反射コート
が施されている。入射光束と射出光束との相対角度は９
０°であり、この相対角度は、作用面２ｂ，３ｂに対す
る入射角度が臨界角より大きいという全反射条件を満た
す範囲内であれば、光偏向素子１が入射光束に対して傾
いた場合にも一定に保たれる。
【００１３】また、各面の有効径は、光束が入射、射出
する２つの作用面２ａ，３ａの有効径をｄ1、対向する
作用面２ｂ，２ｃの有効径をｄ2、入射光束径をφＤと
したときに、以下の条件を満たしている。
する２つの作用面２ａ，３ａの有効径をｄ1、対向する
作用面２ｂ，２ｃの有効径をｄ2、入射光束径をφＤと
したときに、以下の条件を満たしている。
【００１４】ｄ1≧φＤ ｄ2≧√２・φＤ・（１＋（tanθ／２）） ただし、θ＝π／８
【００１５】作用面２ｂ，３ｂは、臨界角より大きな角
度で入射する光束に対しては反射面として機能するが、
垂直に入射する光束に対しては透過面として機能するた
め、透過時の光量ロスや迷光の発生を防ぐために、反射
防止コートが施される。
度で入射する光束に対しては反射面として機能するが、
垂直に入射する光束に対しては透過面として機能するた
め、透過時の光量ロスや迷光の発生を防ぐために、反射
防止コートが施される。
【００１６】一般に誘電体膜による反射防止コートを施
した場合には、コート面で光束が全反射する際に位相差
が発生する可能性があるため、位相差の発生を防ぐため
に、無位相の反射防止コートを施す必要がある。
した場合には、コート面で光束が全反射する際に位相差
が発生する可能性があるため、位相差の発生を防ぐため
に、無位相の反射防止コートを施す必要がある。
【００１７】位相差の影響については、この発明の光偏
光素子を光磁気ディスク装置の光学系に用いる場合に、
特に考慮する必要がある。光磁気ディスク装置は、光束
の位相差を信号として検出するため、途中の光学系にお
いて位相差が発生すると信号成分が減少してＳ／Ｎ比が
悪化し、装置の読出し性能が著しく劣化するためであ
る。したがって、光偏向素子を読出し専用の光ディスク
装置、あるいは書き換え不可能な光ディスク装置のよう
なディスク面での偏向状態の変化を信号として取り出さ
ない装置に適用する場合には、位相差については考慮す
る必要はなく、作用面２ｂ，３ｂに施されるコートも単
なる反射防止コートで足りることとなる。
光素子を光磁気ディスク装置の光学系に用いる場合に、
特に考慮する必要がある。光磁気ディスク装置は、光束
の位相差を信号として検出するため、途中の光学系にお
いて位相差が発生すると信号成分が減少してＳ／Ｎ比が
悪化し、装置の読出し性能が著しく劣化するためであ
る。したがって、光偏向素子を読出し専用の光ディスク
装置、あるいは書き換え不可能な光ディスク装置のよう
なディスク面での偏向状態の変化を信号として取り出さ
ない装置に適用する場合には、位相差については考慮す
る必要はなく、作用面２ｂ，３ｂに施されるコートも単
なる反射防止コートで足りることとなる。
【００１８】一方、作用面２ｃ，３ｃは、反射面として
のみ機能するため、金属蒸着膜、誘電体膜のいずれか、
あるいは双方による反射コートを施せばよい。これらの
作用面２ｃ，３ｃに施されるコートについても、上記と
同様位相差への配慮が必要な場合には無位相の反射コー
トを施す必要があり、そうでない場合には単なる反射コ
ートを施せばよい。
のみ機能するため、金属蒸着膜、誘電体膜のいずれか、
あるいは双方による反射コートを施せばよい。これらの
作用面２ｃ，３ｃに施されるコートについても、上記と
同様位相差への配慮が必要な場合には無位相の反射コー
トを施す必要があり、そうでない場合には単なる反射コ
ートを施せばよい。
【００１９】図３および図４は、この発明の実施例２に
かかる光偏向素子を示す。実施例２の光偏向素子１´
は、上記の位相差の発生を防止するため、作用面２ｂ，
３ｂを反射面として機能する領域と透過面として機能す
る領域とに分割している。
かかる光偏向素子を示す。実施例２の光偏向素子１´
は、上記の位相差の発生を防止するため、作用面２ｂ，
３ｂを反射面として機能する領域と透過面として機能す
る領域とに分割している。
【００２０】例えば、プリズム３は、図４に示すように
その作用面３ｂが、全反射領域３ｂｘと、透過領域３ｂ
ｙとに分割されている。プリズム２の作用面２ｂも同様
に分割されている。
その作用面３ｂが、全反射領域３ｂｘと、透過領域３ｂ
ｙとに分割されている。プリズム２の作用面２ｂも同様
に分割されている。
【００２１】このように、対向する作用面２ｂ，３ｂを
機能により分割することにより、全反射面には位相差を
発生させない無位相の反射コートを施すことができ、全
反射による位相差の発生を防ぐことができる。
機能により分割することにより、全反射面には位相差を
発生させない無位相の反射コートを施すことができ、全
反射による位相差の発生を防ぐことができる。
【００２２】図５および図６は、図４に示した光偏向素
子１´の組み付け構成を示す。この例では、２つのプリ
ズム２，３を空気層を介して対向させるため、プリズム
間に金属製の枠板４を介装している。枠板４は、図６に
示すように中央部分が開口４ａとされた薄板であり、こ
の開口４ａ部分を光束が透過することとなる。
子１´の組み付け構成を示す。この例では、２つのプリ
ズム２，３を空気層を介して対向させるため、プリズム
間に金属製の枠板４を介装している。枠板４は、図６に
示すように中央部分が開口４ａとされた薄板であり、こ
の開口４ａ部分を光束が透過することとなる。
【００２３】光偏向素子を装置の光学系に組み付ける場
合には、何等かの保持手段が必要となり、従来は台座等
を形成して配設していた。図５のように枠板４を用いる
場合には、この枠板４を装置に固定すればよく、取付の
ための構成を簡略化することができる。
合には、何等かの保持手段が必要となり、従来は台座等
を形成して配設していた。図５のように枠板４を用いる
場合には、この枠板４を装置に固定すればよく、取付の
ための構成を簡略化することができる。
【００２４】なお、上述した実施例では、いずれもプリ
ズム２，３の間に空気層Ａを設けているが、この空気層
Ａは必ずしも設ける必要はなく、２つのプリズム２，３
を密着させてもよい。
ズム２，３の間に空気層Ａを設けているが、この空気層
Ａは必ずしも設ける必要はなく、２つのプリズム２，３
を密着させてもよい。
【００２５】２つのプリズム２，３を密着させた場合に
は、作用面２ｂ，３ｂは透過面としてのみ機能し、反射
面としては機能せず、光偏向素子内での光束の進み方は
従来のペンタプリズムにおける進み方と同一となる。す
なわち、プリズム２の作用面２ａから入射した光束はプ
リズム３の作用面３ｃで反射され、プリズム２の作用面
２ｃで反射されてプリズム３の作用面３ａから射出す
る。
は、作用面２ｂ，３ｂは透過面としてのみ機能し、反射
面としては機能せず、光偏向素子内での光束の進み方は
従来のペンタプリズムにおける進み方と同一となる。す
なわち、プリズム２の作用面２ａから入射した光束はプ
リズム３の作用面３ｃで反射され、プリズム２の作用面
２ｃで反射されてプリズム３の作用面３ａから射出す
る。
【００２６】図７は、この発明を光磁気ディスクの情報
記録再生装置に適用した例を示す。
記録再生装置に適用した例を示す。
【００２７】この装置において、半導体レーザー１０か
ら発した発散光束は、コリメートレンズ１２により平行
光束とされ、２つのアナモフィックプリズム１３,１４
により断面円形に整形される。アナモフィックプリズム
１４には直角プリズム１５が接合され、接合面がハーフ
ミラー１５ａとされている。ハーフミラー面１５ａで反
射された光束は、集光レンズ１６により半導体レーザー
の自動出力調整用の受光素子１７上に集光する。
ら発した発散光束は、コリメートレンズ１２により平行
光束とされ、２つのアナモフィックプリズム１３,１４
により断面円形に整形される。アナモフィックプリズム
１４には直角プリズム１５が接合され、接合面がハーフ
ミラー１５ａとされている。ハーフミラー面１５ａで反
射された光束は、集光レンズ１６により半導体レーザー
の自動出力調整用の受光素子１７上に集光する。
【００２８】ハーフミラー面１５ａを透過した光束は、
上述した例えば図１の光偏向素子１により反射され、対
物レンズ９を介して光磁気ディスクＭＯＤの信号記録面
に収束される。対物レンズ９と光偏向素子１とは、光磁
気ディスクＭＯＤのラジアル方向ｘにスライドされる図
示せぬヘッド内に設けられている。また、対物レンズ９
は、ヘッド内に設けられたアクチュエータ上に設けられ
ており、その光軸方向ｚ、及びディスクのラジアル方向
ｘに駆動される。
上述した例えば図１の光偏向素子１により反射され、対
物レンズ９を介して光磁気ディスクＭＯＤの信号記録面
に収束される。対物レンズ９と光偏向素子１とは、光磁
気ディスクＭＯＤのラジアル方向ｘにスライドされる図
示せぬヘッド内に設けられている。また、対物レンズ９
は、ヘッド内に設けられたアクチュエータ上に設けられ
ており、その光軸方向ｚ、及びディスクのラジアル方向
ｘに駆動される。
【００２９】一方、ディスクから反射された光束は、ハ
ーフミラー面１５ａにより反射され、λ／２板２０によ
り偏光方向が４５゜回転させられ、集光レンズ２１によ
り収束光とされて偏光ビームスプリッター２２に入射す
る。
ーフミラー面１５ａにより反射され、λ／２板２０によ
り偏光方向が４５゜回転させられ、集光レンズ２１によ
り収束光とされて偏光ビームスプリッター２２に入射す
る。
【００３０】偏光ビームスプリッター２２の偏光分離面
２２ａにＰ偏光として入射した成分は、偏光分離面２２
ａを透過して第１の受光素子２３により受光され、Ｓ偏
光として入射した成分は偏光分離面２２ａで反射されて
第２の受光素子２４により受光される。
２２ａにＰ偏光として入射した成分は、偏光分離面２２
ａを透過して第１の受光素子２３により受光され、Ｓ偏
光として入射した成分は偏光分離面２２ａで反射されて
第２の受光素子２４により受光される。
【００３１】光磁気ディスクＭＯＤにより反射されたレ
ーザー光の偏光方向は、スポットが結像される位置のデ
ィスクの磁化方向に対応して磁気カー効果により回転す
るため、これを４５゜回転させてＰ,Ｓ成分に分離し、
それぞれ別個の受光素子２３,２４により検出し、その
差動をとることにより光磁気記録信号を読み出すことが
できる。
ーザー光の偏光方向は、スポットが結像される位置のデ
ィスクの磁化方向に対応して磁気カー効果により回転す
るため、これを４５゜回転させてＰ,Ｓ成分に分離し、
それぞれ別個の受光素子２３,２４により検出し、その
差動をとることにより光磁気記録信号を読み出すことが
できる。
【００３２】対物レンズへの光路の偏向に光偏向素子１
を用いることにより、対物レンズ９と光偏向素子１が組
み込まれたヘッドにＹ軸回りのピッチング成分の振動が
発生した場合や、この素子１が組み付け誤差により傾い
た場合にも光束の偏向角度を９０°に保つことができ
る。
を用いることにより、対物レンズ９と光偏向素子１が組
み込まれたヘッドにＹ軸回りのピッチング成分の振動が
発生した場合や、この素子１が組み付け誤差により傾い
た場合にも光束の偏向角度を９０°に保つことができ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、対称形状の２つのプリズムを対向させて組み合せて
使用することにより、従来のペンタプリズムと比較して
各プリズムの研磨が容易となり、面精度が出し易くなる
ため、素子の歩留りを向上させ、コストを抑えることが
できる。
ば、対称形状の２つのプリズムを対向させて組み合せて
使用することにより、従来のペンタプリズムと比較して
各プリズムの研磨が容易となり、面精度が出し易くなる
ため、素子の歩留りを向上させ、コストを抑えることが
できる。
【図１】この発明の実施例１にかかる光偏向素子の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】図１に示されるプリズム３の角度を示す説明図
である。
である。
【図３】この発明の実施例２にかかる光偏向素子の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】図３に示されるプリズム３の構成を示す説明図
である。
である。
【図５】図３に示される光偏向素子の組み付け例を示す
説明図である。
説明図である。
【図６】図５に示される枠板の平面図である。
【図７】この発明の光偏向素子を光磁気ディスク装置の
光学系に適用した例を示す斜視図である。
光学系に適用した例を示す斜視図である。
１ 光偏向素子 ２ プリズム ２ａ，２ｂ，２ｃ 作用面 ３ プリズム ３ａ，３ｂ，３ｃ 作用面 ３ｂｘ 全反射領域 ３ｂｙ 透過領域 ４ 枠板
Claims (5)
- 【請求項１】 それぞれ光が透過、あるいは内面反射す
る３つの作用面を有し、組み合わせて配設したときの、
入射光束と射出光束とプリズム内を移動する光の、光軸
の軌跡が同一平面上にある場合、この同一平面で切断し
た断面形状が線対称である２つのプリズムを、一方のプ
リズムの一つの作用面から入射した光束が他方のプリズ
ムの一つの作用面から射出し、かつ入射光束が入射する
入射面と射出光束が射出する射出面とが前記同一平面上
でなす相対角度が略π／２となるよう、対向面に関して
対称に対向させて組み合せたことを特徴とする光偏向素
子。 - 【請求項２】 前記入射光束の径と前記射出光束の径と
が等しいことを特徴とする請求項１に記載の光偏向素
子。 - 【請求項３】 前記２つのプリズムは、空気層を介して
対向することを特徴とする請求項１に記載の光偏向素
子。 - 【請求項４】 前記各プリズムの前記３つの作用面が前
記同一平面で形成する三角形の頂角を、それぞれπ／
４、π／８、５π／８に設定したことを特徴とする請求
項１に記載の光偏向素子。 - 【請求項５】 光束が入射、射出する２つの作用面の有
効径をｄ１、前記対向する作用面の有効径をｄ２、入射
光束径をφＤとしたときに、以下の条件を満たし、か
つ、前記光束が入射、射出する作用面と前記対向する作
用面とのなす角度がπ／４であることを特徴とする請求
項４に記載の光偏向素子。 ｄ１≧φＤ ｄ２≧√２・φＤ・（１＋（ｔａｎθ／２）） ただし、θ＝π／８
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33950093A JP3320875B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 光偏向素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33950093A JP3320875B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 光偏向素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161059A JPH07161059A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3320875B2 true JP3320875B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
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1993
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