JP2684781B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents
光ヘッド装置Info
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- JP2684781B2 JP2684781B2 JP1184078A JP18407889A JP2684781B2 JP 2684781 B2 JP2684781 B2 JP 2684781B2 JP 1184078 A JP1184078 A JP 1184078A JP 18407889 A JP18407889 A JP 18407889A JP 2684781 B2 JP2684781 B2 JP 2684781B2
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- Japan
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- hologram
- optical head
- head device
- light
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- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光情報装置において、情報の記録または再
生を行う光ヘッドに関するものである。
生を行う光ヘッドに関するものである。
従来の技術 ホログラムを用いて光ヘッドの光学系を簡略化したも
のとして、最近では、第1図に示すようなものがある
(例えば、特開昭1−94541号、特開昭1−94542号)。
放射光源4を出射した光ビーム7は、ホログラム90を透
過後、対物レンズ6によって、情報担体1の上に集光さ
れる。情報担体1の情報記録再生面で反射した光ビーム
は、再び対物レンズ6を透過し、ホログラム90に入射す
る。ホログラム90で回折した+1次回折光(あるいは−
1次回折光)200は、それぞれ放射光源4付近に配置さ
れたディテクター100に入射する。
のとして、最近では、第1図に示すようなものがある
(例えば、特開昭1−94541号、特開昭1−94542号)。
放射光源4を出射した光ビーム7は、ホログラム90を透
過後、対物レンズ6によって、情報担体1の上に集光さ
れる。情報担体1の情報記録再生面で反射した光ビーム
は、再び対物レンズ6を透過し、ホログラム90に入射す
る。ホログラム90で回折した+1次回折光(あるいは−
1次回折光)200は、それぞれ放射光源4付近に配置さ
れたディテクター100に入射する。
ホログラム90は第2図のような入射光210に対し一対
の曲率の異なる波面201および202が回折光として発生す
るように設計されている。このホログラム90は2種のホ
ログラムパターンを重ね書きすることにより容易に得る
ことができる。第3図にこの例を示す。第1ホログラム
パターン92と第2ホログラムパターン93を重ね書きし、
この一部分を一対の曲率の異なる波面を発生させる位相
型バイナリーホログラム90として用いる。第3図に用い
るホログラム90を作成する場合は、重ね書きするホログ
ラムは一般に二次曲線となるが、2つのホログラムパタ
ーンを重ね書きして、2次元格子を作成することに変わ
りはない。このホログラム90から発生した回折光を第4
図に示すように短冊状の6分割ディテクター101〜106で
受光する。ここで、(b)がジャストフォーカス時、
(a)と(c)がデフォーカス状態の回折光8の様子で
ある。このときフォーカスエラー信号FEは、ディテクタ
ー101〜106で得られる出力をそれぞれS101〜S106とし
て、 FE=S101+S103−S102−(S104+S106+S105) ……(2) として得ることができる。
の曲率の異なる波面201および202が回折光として発生す
るように設計されている。このホログラム90は2種のホ
ログラムパターンを重ね書きすることにより容易に得る
ことができる。第3図にこの例を示す。第1ホログラム
パターン92と第2ホログラムパターン93を重ね書きし、
この一部分を一対の曲率の異なる波面を発生させる位相
型バイナリーホログラム90として用いる。第3図に用い
るホログラム90を作成する場合は、重ね書きするホログ
ラムは一般に二次曲線となるが、2つのホログラムパタ
ーンを重ね書きして、2次元格子を作成することに変わ
りはない。このホログラム90から発生した回折光を第4
図に示すように短冊状の6分割ディテクター101〜106で
受光する。ここで、(b)がジャストフォーカス時、
(a)と(c)がデフォーカス状態の回折光8の様子で
ある。このときフォーカスエラー信号FEは、ディテクタ
ー101〜106で得られる出力をそれぞれS101〜S106とし
て、 FE=S101+S103−S102−(S104+S106+S105) ……(2) として得ることができる。
発明が解決しようとする課題 しかし、かかるホログラムを用いた光学系構成によれ
ば、迷光や電器系などの雑音に対する信号のS/N比を向
上させるためにディテクター上での回折光の光量をなる
べく大きくする必要がある。このホログラムは上述した
ように2つのホログラムパターンを重ね書きして作成さ
れる位相型の2次元格子であるが、重ね書きする2つの
パターンのデューティ及び位相変調量が最適化されてい
ないという課題を有する。
ば、迷光や電器系などの雑音に対する信号のS/N比を向
上させるためにディテクター上での回折光の光量をなる
べく大きくする必要がある。このホログラムは上述した
ように2つのホログラムパターンを重ね書きして作成さ
れる位相型の2次元格子であるが、重ね書きする2つの
パターンのデューティ及び位相変調量が最適化されてい
ないという課題を有する。
課題を解決するための手段 本発明では上述の課題を解決するため、位相型ホログ
ラムに重ね書きする格子のデューティ及び位相変調量を
最適に設計し、ディテクター上での回折光の光量をなる
べく大きくする。
ラムに重ね書きする格子のデューティ及び位相変調量を
最適に設計し、ディテクター上での回折光の光量をなる
べく大きくする。
すなわち、本発明の光ヘッド装置は、放射光源と、前
記放射光源より出射する光ビームを受けて情報担体へ収
束させる対物レンズと、前記情報担体で反射した光ビー
ムを前記対物レンズを透過させて受けて、2種のホログ
ラムパターンが重ね書きしてあって少なくとも一対の曲
率の異なる波面を発生させる位相型バイナリーホログラ
ムと、前記回折光を、複数の分割領域で受光してそれぞ
れの分割領域において得られた光領に比例する出力を発
生するように構成されたディテクターとを有する光ヘッ
ド装置において、2種類のホログラムの重ね書きによっ
て得られる2次元格子のピッチと窓部の幅の比が1:0.50
〜1:0.68である。さらに、望ましくは位相型ホログラム
の位相変調量が、1.47ラジアン〜1.87ラジアンの範囲
で、かつ、2種類のホログラムの重ね書きによって得ら
れる2次元格子のピッチと窓部の幅の比が1:0.54〜1:0.
64である光ヘッド装置を提供する。また、本発明は、放
射光源と、前記放射光源より出射する光ビームを受けて
平行光にするコリメートレンズと往路と復路の光路を分
離する偏光ビームスプリッター及び四分のλ板と前記四
分のλ板を透過した平行ビームを情報担体へ収束させる
対物レンズと、前記情報担体で反射し、前記偏光ビーム
スプリッターによって往路とは異なる光路に分離された
光ビームを受けて、2種のホログラムパターンが重ね書
きしてあって少くとも一対の曲率の異なる波面を発生さ
せる位相型バイナリーホログラムと、0次回折光を含む
前記回折光を受けて集光するコリメートレンズと、前記
回折光を、複数の分割領域で受光してそれぞれの分割領
域において得られた光量に比例する出力を発生するよう
に構成されたディテクターとを有する光ヘッド装置にお
いて、2種類のホログラムの重ね書きによって得られる
2次元格子のピッチ部と窓部の幅の比が1:0.50〜1:0.76
である光ヘッド装置を提供する。さらにまた、この光ヘ
ッド装置において、位相型ホログラムの位相変調量が、
2.74ラジアン〜3.54ラジアンの範囲で、かつ、2種類の
ホログラムの重ね書きによって得られる2次元格子のピ
ッチと窓部の幅の比が1:0.58〜1:0.70である光ヘッド装
置を提供する。また、本発明は以上の光ヘッド装置にお
いて、ホログラムにトラッキングエラー信号検出用の回
折光を発生させる領域も設け、ディテクターにはトラッ
キングエラー信号検出用回折光受光部も設けた光ヘッド
装置を提供する。
記放射光源より出射する光ビームを受けて情報担体へ収
束させる対物レンズと、前記情報担体で反射した光ビー
ムを前記対物レンズを透過させて受けて、2種のホログ
ラムパターンが重ね書きしてあって少なくとも一対の曲
率の異なる波面を発生させる位相型バイナリーホログラ
ムと、前記回折光を、複数の分割領域で受光してそれぞ
れの分割領域において得られた光領に比例する出力を発
生するように構成されたディテクターとを有する光ヘッ
ド装置において、2種類のホログラムの重ね書きによっ
て得られる2次元格子のピッチと窓部の幅の比が1:0.50
〜1:0.68である。さらに、望ましくは位相型ホログラム
の位相変調量が、1.47ラジアン〜1.87ラジアンの範囲
で、かつ、2種類のホログラムの重ね書きによって得ら
れる2次元格子のピッチと窓部の幅の比が1:0.54〜1:0.
64である光ヘッド装置を提供する。また、本発明は、放
射光源と、前記放射光源より出射する光ビームを受けて
平行光にするコリメートレンズと往路と復路の光路を分
離する偏光ビームスプリッター及び四分のλ板と前記四
分のλ板を透過した平行ビームを情報担体へ収束させる
対物レンズと、前記情報担体で反射し、前記偏光ビーム
スプリッターによって往路とは異なる光路に分離された
光ビームを受けて、2種のホログラムパターンが重ね書
きしてあって少くとも一対の曲率の異なる波面を発生さ
せる位相型バイナリーホログラムと、0次回折光を含む
前記回折光を受けて集光するコリメートレンズと、前記
回折光を、複数の分割領域で受光してそれぞれの分割領
域において得られた光量に比例する出力を発生するよう
に構成されたディテクターとを有する光ヘッド装置にお
いて、2種類のホログラムの重ね書きによって得られる
2次元格子のピッチ部と窓部の幅の比が1:0.50〜1:0.76
である光ヘッド装置を提供する。さらにまた、この光ヘ
ッド装置において、位相型ホログラムの位相変調量が、
2.74ラジアン〜3.54ラジアンの範囲で、かつ、2種類の
ホログラムの重ね書きによって得られる2次元格子のピ
ッチと窓部の幅の比が1:0.58〜1:0.70である光ヘッド装
置を提供する。また、本発明は以上の光ヘッド装置にお
いて、ホログラムにトラッキングエラー信号検出用の回
折光を発生させる領域も設け、ディテクターにはトラッ
キングエラー信号検出用回折光受光部も設けた光ヘッド
装置を提供する。
作用 本発明の、位相型ホログラムに重ね書きする格子のデ
ューティ及び位相変調量の設計により、ディテクター上
での回折光の光量をなるべく大きくする事ができるの
で、光の利用効率が向上し、サーボ信号及び記録再生の
情報信号のS/N比の向上を図ることができる。
ューティ及び位相変調量の設計により、ディテクター上
での回折光の光量をなるべく大きくする事ができるの
で、光の利用効率が向上し、サーボ信号及び記録再生の
情報信号のS/N比の向上を図ることができる。
実施例 以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。第1図
は本発明の実施例を原理的に説明するための図であり、
前述した構成である。かかる構成によれば、放射光源4
から出射した光ビーム7は第5図に示すように往路
(a)と復路(b)において、それぞれホログラム90を
通過し、このときそれぞれ回折が起こる。従って、光の
利用効率ηは、0次と+1次の回折効率をそれぞれ
η0、η+1としたときに、 η=η0×η+1 ……(3) となる。
は本発明の実施例を原理的に説明するための図であり、
前述した構成である。かかる構成によれば、放射光源4
から出射した光ビーム7は第5図に示すように往路
(a)と復路(b)において、それぞれホログラム90を
通過し、このときそれぞれ回折が起こる。従って、光の
利用効率ηは、0次と+1次の回折効率をそれぞれ
η0、η+1としたときに、 η=η0×η+1 ……(3) となる。
前述したように、ホログラムは2次元格子を形成す
る。この様子を第6図に示す。ホログラムは、一般には
曲線から構成されるが、ここでは、回折効率を計算する
ためのモデルとして、直線から構成される二次元格子を
考える。位相型ホログラムでは、窓部13と格子部14と
で、位相がθだけ異なっている。また、第1図の回折光
201と回折光202の回折効率を等しくするためには、第6
図に於てピッチTおよびピッチLと各々の方向の窓部の
長さの比は、等しくなければならない。この比をaとす
る。このとき回折効率はフーリエ変換によって求めら
れ、 η0=(2a2−1)2・SIN2θ+COS2θ ……(4) η+1=8a2SIN2πa・SIN2θ/π2 ……(5) となる。よって、光の利用効率ηは、(3)、(4)、
(5)式より、 η={(2a2−1)2・SIN2θ+COS2θ} ×{8a2SIN2πa・SIN2θ/π2} ……(6) となる。このηは、a=0.59、θ=1.67ラジアンのとき
最大値ηMAX=7.2%をとる。しかしながら、aもθも必
ずしも最適な値に製造できるわけではない。
る。この様子を第6図に示す。ホログラムは、一般には
曲線から構成されるが、ここでは、回折効率を計算する
ためのモデルとして、直線から構成される二次元格子を
考える。位相型ホログラムでは、窓部13と格子部14と
で、位相がθだけ異なっている。また、第1図の回折光
201と回折光202の回折効率を等しくするためには、第6
図に於てピッチTおよびピッチLと各々の方向の窓部の
長さの比は、等しくなければならない。この比をaとす
る。このとき回折効率はフーリエ変換によって求めら
れ、 η0=(2a2−1)2・SIN2θ+COS2θ ……(4) η+1=8a2SIN2πa・SIN2θ/π2 ……(5) となる。よって、光の利用効率ηは、(3)、(4)、
(5)式より、 η={(2a2−1)2・SIN2θ+COS2θ} ×{8a2SIN2πa・SIN2θ/π2} ……(6) となる。このηは、a=0.59、θ=1.67ラジアンのとき
最大値ηMAX=7.2%をとる。しかしながら、aもθも必
ずしも最適な値に製造できるわけではない。
単純な回折格子即ちa=0.5のパターンを重ね書きす
るよりもηを大きくする効果を得るためには、 0.5<a≦0.68 とすればよい。
るよりもηを大きくする効果を得るためには、 0.5<a≦0.68 とすればよい。
さらにηMAXの90%以上の光の利用効率を得るために
は、 0.54≦a≦0.64、1.47≦θ≦1.84 とすればよい。
は、 0.54≦a≦0.64、1.47≦θ≦1.84 とすればよい。
このように、本発明によれば、回折効率を大きくする
ことができ、この種装置にとって大切なSN比の向上に格
別となる。
ことができ、この種装置にとって大切なSN比の向上に格
別となる。
また、第7図に他の実施例を示す。90は前記ホログラ
ム、120はディテクターである。第7図では往路と復路
の光路を分離し、復路においてのみ、光ビームがホログ
ラム91を通過するように構成されている。10は1/4λ
板、11は偏向ビームスプリッター、6は対物レンズ、12
はコリメータレンズによって光の利用効率ηは+1次回
折光の回折効率η+1に等しくなる。
ム、120はディテクターである。第7図では往路と復路
の光路を分離し、復路においてのみ、光ビームがホログ
ラム91を通過するように構成されている。10は1/4λ
板、11は偏向ビームスプリッター、6は対物レンズ、12
はコリメータレンズによって光の利用効率ηは+1次回
折光の回折効率η+1に等しくなる。
η=8a2SIN2πa・SIN2θ/π2 ……(7) このηは、a=0.64、θ=πラジアンのとき最大値η
MAX=27%をとる。しかしながら、やはりaもθも必ず
しも最適な値に製造できるわけではない。単純な回折格
子即ちa=0.5のパターンを重ね書きするよりもηを大
きくする効果を得るためには、 0.5<a≦0.76 とすればよい。
MAX=27%をとる。しかしながら、やはりaもθも必ず
しも最適な値に製造できるわけではない。単純な回折格
子即ちa=0.5のパターンを重ね書きするよりもηを大
きくする効果を得るためには、 0.5<a≦0.76 とすればよい。
またさらにηMAXの90%以上の光の利用効率を得るた
めには、 0.58≦a≦0.70、2.74≦θ≦3.54 とすればよい。
めには、 0.58≦a≦0.70、2.74≦θ≦3.54 とすればよい。
さらに、ホログラムからトラッキングエラー信号も得
ようとする実施例を述べる。第8図に示すようにホログ
ラム90にトラッキングエラー信号検出用回折光発生領域
94及び95を設ける。ホログラム90は、ファーフィールド
パターン3に対して、第7図に示すように配置する。ト
ラッキングエラー信号検出用回折光発生領域94及び95か
らそれぞれ発生する回折光203及び204をディテクター11
0に設けたトラッキングエラー信号検出用ディテクター1
07および108によって受光する。トラッキングエラー信
号検出用ディテクター107および108の出力の差動により
トラッキングエラー信号を得ることができる。
ようとする実施例を述べる。第8図に示すようにホログ
ラム90にトラッキングエラー信号検出用回折光発生領域
94及び95を設ける。ホログラム90は、ファーフィールド
パターン3に対して、第7図に示すように配置する。ト
ラッキングエラー信号検出用回折光発生領域94及び95か
らそれぞれ発生する回折光203及び204をディテクター11
0に設けたトラッキングエラー信号検出用ディテクター1
07および108によって受光する。トラッキングエラー信
号検出用ディテクター107および108の出力の差動により
トラッキングエラー信号を得ることができる。
発明の効果 本発明によれば、小型化が容易で組立も容易なホログ
ラムヘッドにおいて、光の利用効率を向上できサーボ検
出や信号の読出しに用いる回折光の光量を最も多くでき
るため、サーボ信号及び記録再生の情報信号の迷光や電
気雑音などに対するS/N比の向上を図ることができると
いう効果を有する。
ラムヘッドにおいて、光の利用効率を向上できサーボ検
出や信号の読出しに用いる回折光の光量を最も多くでき
るため、サーボ信号及び記録再生の情報信号の迷光や電
気雑音などに対するS/N比の向上を図ることができると
いう効果を有する。
第1図は本発明の一実施例及び従来例の光ヘッドの概略
断面図、第2図は本発明の実施例の光ヘッドの要部構成
図、第3図(a),(b)はホログラムパターンの概念
図、第4図(a)〜(c)はディテクター上でのフォー
カスエラー信号検出用の回折光の様子を示す図、第5図
(a),(b)は本発明の実施例における往路と復路で
の回折の様子を示す断面図、第6図は本発明の他の実施
例におけるホログラムからの回折効率を計算する際のモ
デルを現す模式図、第7図は本発明の他の実施例の光ヘ
ッドの断面図、第8図は本発明のさらに他の実施例の要
部構成図を示す図である。 1……情報担体、200〜204……回折光、3……ファーフ
ィールドパターン、4……放射光源、6……対物レン
ズ、7、71、72……光ビーム、100〜108および110……
ディテクター、90〜93……ホログラム。
断面図、第2図は本発明の実施例の光ヘッドの要部構成
図、第3図(a),(b)はホログラムパターンの概念
図、第4図(a)〜(c)はディテクター上でのフォー
カスエラー信号検出用の回折光の様子を示す図、第5図
(a),(b)は本発明の実施例における往路と復路で
の回折の様子を示す断面図、第6図は本発明の他の実施
例におけるホログラムからの回折効率を計算する際のモ
デルを現す模式図、第7図は本発明の他の実施例の光ヘ
ッドの断面図、第8図は本発明のさらに他の実施例の要
部構成図を示す図である。 1……情報担体、200〜204……回折光、3……ファーフ
ィールドパターン、4……放射光源、6……対物レン
ズ、7、71、72……光ビーム、100〜108および110……
ディテクター、90〜93……ホログラム。
Claims (6)
- 【請求項1】放射光源と、前記放射光源より出射する光
ビームを受けて情報担体へ収束させる対物レンズと、前
記情報担体で反射した光ビームを前記対物レンズを透過
させて受けて、少なくとも2種のホログラムパターンが
重ね書きしてあって少なくとも一対の波面を発生させる
位相型バイナリーホログラムと、前記回折光を、複数の
分割領域で受光してそれぞれの分割領域において得られ
た光量に比例する出力を発生するように構成されたディ
テクターとを有する光ヘッド装置であって、2種類のホ
ログラムの重ね書きによって得られる2次元格子のピッ
チと窓部の幅の比が1:0.50〜1:0.68であることを特徴と
する光ヘッド装置。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の光ヘッド装置
であって、位相型ホログラムの位相変調量が、1.47ラジ
アン〜1.87ラジアンの範囲で、かつ、2種類のホログラ
ムの重ね書きによって得られる2次元格子のピッチと窓
部の幅の比が1:0.54〜1:0.64であることを特徴とする光
ヘッド装置。 - 【請求項3】放射光源と、前記放射光源より出射する光
ビームを受けて平行光にするコリメートレンズと、往路
と復路の光路を分離するビームスプリッターと前記平行
ビームを情報担体へ収束させる対物レンズと、前記情報
担体で反射し、前記偏光ビームスプリッターによって往
路とは異なる光路に分離された光ビームを受けて、少な
くとも2種のホログラムパターンが重ね書きしてあって
少なくとも一対の曲率の異なる波面を発生させる位相型
バイナリーホログラムと、0次回折光を含む前記回折光
を受けて集光するレンズと、前記回折光を、複数の分割
領域で受光してそれぞれの分割領域において得られた光
量に比例する出力を発生するように構成されたディテク
ターとを有する光ヘッド装置であって、前記位相型ホロ
グラムの位相変調量が、2.74ラジアン〜3.54ラジアンの
範囲で、かつ、2種類のホログラムの重ね書きによって
得られる2次元格子のピッチと窓部の幅の比が1:0.50〜
1:0.76であることを特徴とする光ヘッド装置。 - 【請求項4】特許請求の範囲第3項記載の光ヘッド装置
であって、位相型ホログラムの位相変調量が、2.74ラジ
アン〜3.54ラジアンの範囲で、かつ、2種類のホログラ
ムの重ね書きによって得られる2次元格子のピッチと窓
部の幅の比が1:0.58〜1:0.70であることを特徴とする光
ヘッド装置。 - 【請求項5】特許請求の範囲第1項または第3項記載の
光ヘッド装置であって、ホログラムにトラッキングエラ
ー信号検出用の回折光を発生させる領域も設け、ディテ
クターにはトラッキングエラー信号検出用回折光受光部
も設けたことを特徴とする光ヘッド装置。 - 【請求項6】少なくとも2種のホログラムパターンが重
ね書きしてある位相型バイナリーホログラムであって、
2種類のホログラムの重ね書きによって得られる2次元
格子のピッチと窓部の幅の比が1:0.50〜1:0.76であるこ
とを特徴とする位相型バイナリーホログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1184078A JP2684781B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 光ヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1184078A JP2684781B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 光ヘッド装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0349050A JPH0349050A (ja) | 1991-03-01 |
JP2684781B2 true JP2684781B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=16147007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1184078A Expired - Fee Related JP2684781B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 光ヘッド装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2684781B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2718326B2 (ja) * | 1992-06-26 | 1998-02-25 | 松下電器産業株式会社 | 光ピックアップ |
KR100433585B1 (ko) * | 2001-02-28 | 2004-05-31 | 한국전자통신연구원 | 비접촉식 결합형 이진 위상 홀로그램 및 그 구현 방법 |
JP4737536B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-08-03 | ソニー株式会社 | 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 |
JP6640779B2 (ja) * | 2017-03-21 | 2020-02-05 | 株式会社東芝 | 自律移動装置及び移動制御システム |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1184078A patent/JP2684781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0349050A (ja) | 1991-03-01 |
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