JP3198751B2 - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に関し、特に
レーザービームとして微小スポットでかつ焦点深度の深
いベッセルビームを用いて被走査面上を光走査し、画像
の記録等を高精度に行なうようにした、例えばレーザー
ビームプリンタ(LBP)等に好適な光走査装置に関す
るものである。
レーザービームとして微小スポットでかつ焦点深度の深
いベッセルビームを用いて被走査面上を光走査し、画像
の記録等を高精度に行なうようにした、例えばレーザー
ビームプリンタ(LBP)等に好適な光走査装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりレーザービームは一般にガウス
ビームとして取り扱われ、その伝搬特性に基づく制約を
受けてきた。しかしながら近年非常に焦点深度が深く、
かつスポット径が小さいレーザービームとしてベッセル
ビーム(あるいは非回折性ビーム)が注目されている。
ビームとして取り扱われ、その伝搬特性に基づく制約を
受けてきた。しかしながら近年非常に焦点深度が深く、
かつスポット径が小さいレーザービームとしてベッセル
ビーム(あるいは非回折性ビーム)が注目されている。
【0003】このベッセルビームの特徴は伝搬方向に垂
直な断面内での光強度分布が第1種0次ベッセル関数の
2乗に比例するものになっていることである。
直な断面内での光強度分布が第1種0次ベッセル関数の
2乗に比例するものになっていることである。
【0004】図5は本出願人が先の特願平4−1376
45号で提案したベッセルビームを利用した光走査装置
の光学系の要部概略図である。
45号で提案したベッセルビームを利用した光走査装置
の光学系の要部概略図である。
【0005】同図において光源手段51から画像情報に
基づき光変調し射出したレーザービームL51はベッセ
ルビーム発生手段52により、その光路を横切る平面A
0 を中心位置とするベッセルビームL52となり、該平
面A0 に集光された後、発散している。
基づき光変調し射出したレーザービームL51はベッセ
ルビーム発生手段52により、その光路を横切る平面A
0 を中心位置とするベッセルビームL52となり、該平
面A0 に集光された後、発散している。
【0006】該発散したベッセルビームL52は集光レ
ンズ53により収束され、光偏向器としての回転多面鏡
54の反射面(偏向面)に入射した後反射偏向され、f
−θ特性を有する結像レンズ55によって回転ドラム
(感光体ドラム)D0 の表面(被走査面)上に結像さ
れ、該表面の感光体(不図示)に静電潜像を形成してい
る。
ンズ53により収束され、光偏向器としての回転多面鏡
54の反射面(偏向面)に入射した後反射偏向され、f
−θ特性を有する結像レンズ55によって回転ドラム
(感光体ドラム)D0 の表面(被走査面)上に結像さ
れ、該表面の感光体(不図示)に静電潜像を形成してい
る。
【0007】同図において平面A0 と回転ドラムD0 の
表面とは光学的に略共役な関係に設定しているのでベッ
セルビームは、該回転ドラムD0 の表面近傍に形成され
る。このベッセルビームは前述した如く焦点深度が非常
に深いので、例えばその光学系に像面湾曲があっても、
あるいは回転ドラムD0 の位置が光軸方向に多少ズレて
もビームスポット径は変化せず、これにより高解像度の
光走査装置を得ていた。
表面とは光学的に略共役な関係に設定しているのでベッ
セルビームは、該回転ドラムD0 の表面近傍に形成され
る。このベッセルビームは前述した如く焦点深度が非常
に深いので、例えばその光学系に像面湾曲があっても、
あるいは回転ドラムD0 の位置が光軸方向に多少ズレて
もビームスポット径は変化せず、これにより高解像度の
光走査装置を得ていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の光走査装置にお
いて回転ドラムD0 の表面(被走査面)近傍に形成され
るベッセルビームの断面強度分布は前述の如く第1種0
次ベッセル関数の2乗に比例するものである。
いて回転ドラムD0 の表面(被走査面)近傍に形成され
るベッセルビームの断面強度分布は前述の如く第1種0
次ベッセル関数の2乗に比例するものである。
【0009】又、このベッセルビームのサイドローブ
(回折リング)の強度は中心スポットのピークの強度を
100%とした場合、第1サイドローブの強度が16
%、第2サイドローブの強度が9%、そして第3サイド
ローブの強度が6%であり、サイドローブの光強度は比
較的大きい。
(回折リング)の強度は中心スポットのピークの強度を
100%とした場合、第1サイドローブの強度が16
%、第2サイドローブの強度が9%、そして第3サイド
ローブの強度が6%であり、サイドローブの光強度は比
較的大きい。
【0010】この為、このベッセルビームを例えば記録
用ビームとして光走査装置(記録装置)に適用した場合
はサイドローブの強度が大きすぎて結果的に記録画像の
画質の低下を引き起こす場合があるという問題点があっ
た。
用ビームとして光走査装置(記録装置)に適用した場合
はサイドローブの強度が大きすぎて結果的に記録画像の
画質の低下を引き起こす場合があるという問題点があっ
た。
【0011】本発明はレーザービームをベッセルビーム
とすると共に被走査面近傍に所定形状のスリット部材を
配置し、該スリット部材により被走査面近傍に形成され
るベッセルビームのサイドローブ部の大部分を効果的に
遮光することにより、記録画像の画質の向上を図った光
走査装置の提供を目的とする。
とすると共に被走査面近傍に所定形状のスリット部材を
配置し、該スリット部材により被走査面近傍に形成され
るベッセルビームのサイドローブ部の大部分を効果的に
遮光することにより、記録画像の画質の向上を図った光
走査装置の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の光走査装置は、
光源手段から射出したレーザービームをベッセルビーム
生成手段を介してサイドローブが同心円状に形成される
ベッセルビームとし、該ベッセルビームを偏向手段によ
り偏向させた後、結像光学系を介して被走査面上に導光
し、該被走査面上を光走査する光走査装置であって、該
被走査面近傍に回折によるスポットのボケが生じない程
度の小さな距離を隔てて、長手方向を主走査方向に略一
致させたスリット部材を配置し、該スリット部材により
該ベッセルビームのうち中心スポットを主に通過させ、
サイドローブ部の大部分を遮光するようにしたこと、及
び、前記ベッセルビーム生成手段と偏向手段との間に集
光レンズを設け、前記ベッセルビーム生成手段によって
偏向手段の前側に形成されたベッセルビームを集光レン
ズ及び前記結像光学系を介して被走査面上に結像させる
ように構成し、前記偏向手段の前側にベッセルビームが
形成される位置を集光レンズの前側焦点位置に設定し、
前記偏向手段を集光レンズの後側焦点位置に配置したこ
とを特徴としている。
光源手段から射出したレーザービームをベッセルビーム
生成手段を介してサイドローブが同心円状に形成される
ベッセルビームとし、該ベッセルビームを偏向手段によ
り偏向させた後、結像光学系を介して被走査面上に導光
し、該被走査面上を光走査する光走査装置であって、該
被走査面近傍に回折によるスポットのボケが生じない程
度の小さな距離を隔てて、長手方向を主走査方向に略一
致させたスリット部材を配置し、該スリット部材により
該ベッセルビームのうち中心スポットを主に通過させ、
サイドローブ部の大部分を遮光するようにしたこと、及
び、前記ベッセルビーム生成手段と偏向手段との間に集
光レンズを設け、前記ベッセルビーム生成手段によって
偏向手段の前側に形成されたベッセルビームを集光レン
ズ及び前記結像光学系を介して被走査面上に結像させる
ように構成し、前記偏向手段の前側にベッセルビームが
形成される位置を集光レンズの前側焦点位置に設定し、
前記偏向手段を集光レンズの後側焦点位置に配置したこ
とを特徴としている。
【0013】
【実施例】図1、図2は本発明の実施例1の主走査断面
図と副走査断面図である。
図と副走査断面図である。
【0014】同図において1は光源手段であり、例えば
半導体レーザより成っている。2はコリメーターレンズ
であり、光源手段1から画像情報に基づき光変調し射出
したレーザービーム(光ビーム)を平行光束としてい
る。
半導体レーザより成っている。2はコリメーターレンズ
であり、光源手段1から画像情報に基づき光変調し射出
したレーザービーム(光ビーム)を平行光束としてい
る。
【0015】3はベッセルビーム生成手段としてのアキ
シコンである。レーザービームはアキシコン3に垂直入
射している。アキシコン3により焦点深度の深いビーム
スポットを持つ第1種0次ベッセル関数の2乗に略比例
する強度分布を有するベッセルビームB1を生成してお
り、該ベッセルビームのサイドローブが同心円状に形成
されている。
シコンである。レーザービームはアキシコン3に垂直入
射している。アキシコン3により焦点深度の深いビーム
スポットを持つ第1種0次ベッセル関数の2乗に略比例
する強度分布を有するベッセルビームB1を生成してお
り、該ベッセルビームのサイドローブが同心円状に形成
されている。
【0016】4は集光レンズ(集光手段)であり、ベッ
セルビームを集光して偏向手段としての光偏向器5の偏
向面(反射面)に入射させている。該光偏向器5は4つ
の偏向面5a〜5dを有した回転多面鏡より成ってお
り、モータ等の駆動手段(不図示)により回転軸Oを中
心に矢印C方向に等速回転している。
セルビームを集光して偏向手段としての光偏向器5の偏
向面(反射面)に入射させている。該光偏向器5は4つ
の偏向面5a〜5dを有した回転多面鏡より成ってお
り、モータ等の駆動手段(不図示)により回転軸Oを中
心に矢印C方向に等速回転している。
【0017】6は結像手段としてのf−θレンズ(結像
光学系)であり、2枚の球面レンズ6a,6bより成っ
ており、光偏向器5によって反射偏向されたレーザービ
ーム(ベッセルビーム)を被走査面8近傍に結像させて
いる。被走査面8は、例えば複写機やLBP等では感光
体ドラム面に相当している。
光学系)であり、2枚の球面レンズ6a,6bより成っ
ており、光偏向器5によって反射偏向されたレーザービ
ーム(ベッセルビーム)を被走査面8近傍に結像させて
いる。被走査面8は、例えば複写機やLBP等では感光
体ドラム面に相当している。
【0018】7はスリット部材であり、被走査面8近傍
に回折によるスポットのボケが生じない程度の小さな距
離dを隔てて配置している。スリット部材7はその開口
の長手方向が主走査方向に略一致するようにして設けて
いる。
に回折によるスポットのボケが生じない程度の小さな距
離dを隔てて配置している。スリット部材7はその開口
の長手方向が主走査方向に略一致するようにして設けて
いる。
【0019】本実施例においては後述するようにスリッ
ト部材7の開口部7aによりベッセルビームのうち中心
スポットを主に通過させ、遮光部7bでサイドローブ部
の大部分を遮光するようにしている。
ト部材7の開口部7aによりベッセルビームのうち中心
スポットを主に通過させ、遮光部7bでサイドローブ部
の大部分を遮光するようにしている。
【0020】図3は図1、図2に示したスリット部材7
の一部分をf−θレンズ側から見たときの拡大説明図で
あり、同図においてはスリット部材7の開口部7aとベ
ッセルビームとの位置関係を示している。
の一部分をf−θレンズ側から見たときの拡大説明図で
あり、同図においてはスリット部材7の開口部7aとベ
ッセルビームとの位置関係を示している。
【0021】同図に示すようにスリット部材7の開口部
7aは主走査方向に長く広がって形成されており、光走
査には何ら影響を及ぼすことなく形成されている。又副
走査方向に関しては中心部のビームを主に通過させ、そ
の他の部分の大部分を遮光部7bで遮光するような形状
より成っている。
7aは主走査方向に長く広がって形成されており、光走
査には何ら影響を及ぼすことなく形成されている。又副
走査方向に関しては中心部のビームを主に通過させ、そ
の他の部分の大部分を遮光部7bで遮光するような形状
より成っている。
【0022】尚、本実施例においてはサイドローブ部の
一部が被走査面に到達するが、このときのサイドローブ
部の光強度は中心スポットのピークの強度に比べて非常
に弱いので、光走査を行なう際には殆ど影響されること
はない。
一部が被走査面に到達するが、このときのサイドローブ
部の光強度は中心スポットのピークの強度に比べて非常
に弱いので、光走査を行なう際には殆ど影響されること
はない。
【0023】本実施例においては図1に示すように半導
体レーザ1から射出したレーザービームをコリメーター
レンズ2により平面波に変換し、アキシコン3に垂直入
射させている。そしてアキシコン3から出射したレーザ
ービームは互いに干渉しあい、その光路を横切る平面
(位置)A近傍に第1種0次ベッセル関数の2乗に略比
例する強度分布を有するベッセルビームB1を形成して
いる。そして該ベッセルビームB1は平面Aから離れる
に従い発散するが、集光レンズ4により収束作用を受
け、回転多面鏡5の偏向面(反射面)5b近傍に略リン
グ形状に集光している。
体レーザ1から射出したレーザービームをコリメーター
レンズ2により平面波に変換し、アキシコン3に垂直入
射させている。そしてアキシコン3から出射したレーザ
ービームは互いに干渉しあい、その光路を横切る平面
(位置)A近傍に第1種0次ベッセル関数の2乗に略比
例する強度分布を有するベッセルビームB1を形成して
いる。そして該ベッセルビームB1は平面Aから離れる
に従い発散するが、集光レンズ4により収束作用を受
け、回転多面鏡5の偏向面(反射面)5b近傍に略リン
グ形状に集光している。
【0024】尚、本実施例において平面Aは集光レンズ
4の前側焦点位置に対応し、又回転多面鏡5の各偏向面
5a〜5dは該集光レンズ4の後側焦点位置に対応する
ように設定している。
4の前側焦点位置に対応し、又回転多面鏡5の各偏向面
5a〜5dは該集光レンズ4の後側焦点位置に対応する
ように設定している。
【0025】そして回転多面鏡5で反射偏向されたレー
ザービームはf−θレンズ6によって収束作用を受け、
スリット部材7近傍にベッセルビームB2を形成してい
る。尚平面Aとスリット部材7の位置とは光学的に略共
役な関係に設定している。
ザービームはf−θレンズ6によって収束作用を受け、
スリット部材7近傍にベッセルビームB2を形成してい
る。尚平面Aとスリット部材7の位置とは光学的に略共
役な関係に設定している。
【0026】そしてスリット部材7によって図3に示す
如くサイドローブS1 〜SN の大部分はスリット部材7
の遮光部7bによって遮光され、中心スポットS0 とサ
イドローブS1 〜SN の一部のみが該スリット部材7の
開口部7aを通過し被走査面に到達する。これにより極
めて解像度の高い光走査装置を得ている。尚、このとき
サイドローブの一部は被走査面に到達するが、前述した
如くサイドローブの光強度は非常に弱い為、その影響に
よる記録画像の画質の低下は殆ど受けることはない。
如くサイドローブS1 〜SN の大部分はスリット部材7
の遮光部7bによって遮光され、中心スポットS0 とサ
イドローブS1 〜SN の一部のみが該スリット部材7の
開口部7aを通過し被走査面に到達する。これにより極
めて解像度の高い光走査装置を得ている。尚、このとき
サイドローブの一部は被走査面に到達するが、前述した
如くサイドローブの光強度は非常に弱い為、その影響に
よる記録画像の画質の低下は殆ど受けることはない。
【0027】図4は図1、図2に示したスリット部材7
近傍に形成されるビームスポットの様子を示した副走査
断面図である。
近傍に形成されるビームスポットの様子を示した副走査
断面図である。
【0028】同図においてはベッセルビームB2を形成
するスポットS0 ,S1 〜SN のうちサイドローブS1
〜SN の大部分がスリット部材7の遮光部7bによって
遮光され、中心スポットS0 が主にスリット部材7の開
口部7aを通過し被走査面8上に到達している様子を示
している。
するスポットS0 ,S1 〜SN のうちサイドローブS1
〜SN の大部分がスリット部材7の遮光部7bによって
遮光され、中心スポットS0 が主にスリット部材7の開
口部7aを通過し被走査面8上に到達している様子を示
している。
【0029】又、同図においてスリット部材7と被走査
面8との間隔dは回折による中心スポットS0 のボケが
発生しない程度の小さな値に設定している。
面8との間隔dは回折による中心スポットS0 のボケが
発生しない程度の小さな値に設定している。
【0030】尚、本実施例においては回転多面鏡5を回
転させることによって被走査面8上を主走査方向に微小
スポットで光走査すると共に、該被走査面8を副走査方
向に移動もしくは回動させることにより、2次元的に画
像を光走査(記録)するようにしている。
転させることによって被走査面8上を主走査方向に微小
スポットで光走査すると共に、該被走査面8を副走査方
向に移動もしくは回動させることにより、2次元的に画
像を光走査(記録)するようにしている。
【0031】このように本実施例では被走査面近傍に形
成されるレーザービームが非回折性ビーム(ベッセルビ
ーム)となっており、この非回折性ビームは前述の如く
焦点深度が非常に深いので、例えばその光学系の像面湾
曲が大きかったり、あるいは光学部品の配置位置の誤差
や変動があったりしても画像の劣化が起きることはな
く、常に高画質の画像を得ることができる。
成されるレーザービームが非回折性ビーム(ベッセルビ
ーム)となっており、この非回折性ビームは前述の如く
焦点深度が非常に深いので、例えばその光学系の像面湾
曲が大きかったり、あるいは光学部品の配置位置の誤差
や変動があったりしても画像の劣化が起きることはな
く、常に高画質の画像を得ることができる。
【0032】尚、本実施例においては回転対称な光学系
に本発明を適用した場合を示したが、例えば面倒れ補正
機能を有する回転非対称な光学系にも本発明は前述の実
施例と同様に適用することができる。
に本発明を適用した場合を示したが、例えば面倒れ補正
機能を有する回転非対称な光学系にも本発明は前述の実
施例と同様に適用することができる。
【0033】又、本実施例においてはベッセルビームを
発生させる手段としてアキシコンを用いてベッセルビー
ムを形成しているが、この形成方法に限らず例えば瞳フ
ィルタや該アキシコンと同等の光学的作用を有する回折
格子等を用いてベッセルビームを形成するようにしても
良い。
発生させる手段としてアキシコンを用いてベッセルビー
ムを形成しているが、この形成方法に限らず例えば瞳フ
ィルタや該アキシコンと同等の光学的作用を有する回折
格子等を用いてベッセルビームを形成するようにしても
良い。
【0034】又、本実施例においてはスリット部材と被
走査面との間の距離dを回折によるスポットのボケが生
じない程度の小さな距離に設定したが、該スリット部材
を被走査面を含むユニットと一体的に構成しても良い。
走査面との間の距離dを回折によるスポットのボケが生
じない程度の小さな距離に設定したが、該スリット部材
を被走査面を含むユニットと一体的に構成しても良い。
【0035】例えば被走査面が感光体ドラムである場合
には感光体ドラムユニットとスリット部材とを一体的に
構成するようにすれば良い。これにより回折によるスポ
ットのボケの発生を防止することができる。
には感光体ドラムユニットとスリット部材とを一体的に
構成するようにすれば良い。これにより回折によるスポ
ットのボケの発生を防止することができる。
【0036】更に本実施例においてはスリット部材の副
走査方向の幅を中心スポットS0 のみを通すような狭い
幅より形成したが、この幅を被走査面の感度特性に合わ
せ、中心スポットS0 と数個の回折リングとを通す程度
の広い幅より形成しても良い。この場合にはスリット部
材と被走査面との間の距離dをより大きく設定すること
ができる。
走査方向の幅を中心スポットS0 のみを通すような狭い
幅より形成したが、この幅を被走査面の感度特性に合わ
せ、中心スポットS0 と数個の回折リングとを通す程度
の広い幅より形成しても良い。この場合にはスリット部
材と被走査面との間の距離dをより大きく設定すること
ができる。
【0037】尚、本実施例においてはサイドローブ部を
遮光する手段としてスリット部材を用いたが、該サイド
ローブ部を効果的に遮光できる光学部材なら何を用いて
も本発明は前述の実施例と同様に適用することができ
る。
遮光する手段としてスリット部材を用いたが、該サイド
ローブ部を効果的に遮光できる光学部材なら何を用いて
も本発明は前述の実施例と同様に適用することができ
る。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば前述の如くベッセルビー
ムを用いて被走査面上を光走査する際、該ベッセルビー
ムのサイドローブ部の大部分を被走査面近傍に設けた所
定形状の開口部を有するスリット部材により効果的に遮
光することにより、実質的に焦点深度の深い光強度の大
きい微小スポットのみで被走査面上を光走査することが
でき、これにより装置の高性能化を図ることができる光
走査装置を達成することができる。
ムを用いて被走査面上を光走査する際、該ベッセルビー
ムのサイドローブ部の大部分を被走査面近傍に設けた所
定形状の開口部を有するスリット部材により効果的に遮
光することにより、実質的に焦点深度の深い光強度の大
きい微小スポットのみで被走査面上を光走査することが
でき、これにより装置の高性能化を図ることができる光
走査装置を達成することができる。
【図1】 本発明の実施例1の主走査断面図
【図2】 本発明の実施例1の副走査断面図
【図3】 本発明の実施例1のスリット部材とベッセル
ビームとの位置関係を示した説明図
ビームとの位置関係を示した説明図
【図4】 本発明の実施例1のスリット部材近傍のスポ
ットの様子を示した説明図
ットの様子を示した説明図
【図5】 従来の光走査装置の光学系の要部概略図
1 光源手段 2 コリメーターレンズ 3 ベッセルビーム生成手段(アキシコン) 4 集光手段 5 偏向手段 6 結像光学系 7 スリット部材 8 被走査面
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/10
Claims (1)
- 【請求項1】 光源手段から射出したレーザービームを
ベッセルビーム生成手段を介してサイドローブが同心円
状に形成されるベッセルビームとし、該ベッセルビーム
を偏向手段により偏向させた後、結像光学系を介して被
走査面上に導光し、該被走査面上を光走査する光走査装
置であって、該被走査面近傍に回折によるスポットのボ
ケが生じない程度の小さな距離を隔てて、長手方向を主
走査方向に略一致させたスリット部材を配置し、該スリ
ット部材により該ベッセルビームのうち中心スポットを
主に通過させ、サイドローブ部の大部分を遮光するよう
にしたこと、及び、前記ベッセルビーム生成手段と偏向
手段との間に集光レンズを設け、前記ベッセルビーム生
成手段によって偏向手段の前側に形成されたベッセルビ
ームを集光レンズ及び前記結像光学系を介して被走査面
上に結像させるように構成し、前記偏向手段の前側にベ
ッセルビームが形成される位置を集光レンズの前側焦点
位置に設定し、前記偏向手段を集光レンズの後側焦点位
置に配置したことを特徴とする光走査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24366293A JP3198751B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24366293A JP3198751B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光走査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0772404A JPH0772404A (ja) | 1995-03-17 |
JP3198751B2 true JP3198751B2 (ja) | 2001-08-13 |
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ID=17107143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24366293A Expired - Fee Related JP3198751B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光走査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006215351A (ja) | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Ricoh Printing Systems Ltd | 光走査装置および画像形成装置 |
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1993
- 1993-09-02 JP JP24366293A patent/JP3198751B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0772404A (ja) | 1995-03-17 |
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