JPH0593883A - Waveguide type polarizer - Google Patents
Waveguide type polarizerInfo
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- JPH0593883A JPH0593883A JP28207391A JP28207391A JPH0593883A JP H0593883 A JPH0593883 A JP H0593883A JP 28207391 A JP28207391 A JP 28207391A JP 28207391 A JP28207391 A JP 28207391A JP H0593883 A JPH0593883 A JP H0593883A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、2本の光ファイバや、
3次元光導波路などとされる2つの光導波路を平行に近
接して配置することによって形成される光結合器を用い
て構成される導波型偏光子に関するものであり、光通信
や光計測などに好適に使用される。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to two optical fibers,
The present invention relates to a waveguide-type polarizer configured by using an optical coupler formed by arranging two optical waveguides, such as a three-dimensional optical waveguide, in parallel and close to each other, and relates to optical communication and optical measurement. It is preferably used for.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、光通信や光計測などに使用される
偏光子としては、バルク型の偏光子、導波型の偏光子、
及びバルク型と導波型の中間の偏光子が提案されてい
る。現在、使用されている偏光子は大部分がバルク型と
される。2. Description of the Related Art Conventionally, as a polarizer used for optical communication or optical measurement, a bulk type polarizer, a waveguide type polarizer,
Also, an intermediate polarizer between the bulk type and the waveguide type has been proposed. Most of the currently used polarizers are of bulk type.
【0003】しかしながら、バルク型偏光子を使用した
場合には、導波路へと入射された光は一旦導波路から出
され、レンズを用いて平行光とし、次いで通常のバルク
型偏光子に通して入射光から特定の偏光成分だけを取り
出した後、この偏光成分をレンズを用いて集光し、再度
導波路へと入射することが必要とされる。従って、挿入
損失も大きく、各部品の位置合わせも複雑で、振動や温
度変化に対しても弱いという欠点があった。However, when a bulk-type polarizer is used, the light incident on the waveguide is once emitted from the waveguide, converted into parallel light by using a lens, and then passed through an ordinary bulk-type polarizer. After extracting only a specific polarization component from the incident light, it is necessary to collect this polarization component using a lens and re-enter the waveguide. Therefore, there are disadvantages that the insertion loss is large, the alignment of each component is complicated, and it is weak against vibration and temperature change.
【0004】一方、導波型偏光子には、(1)偏波保存
ファイバをテーパ状にして曲げたもの(F.De Fornel,
M.P.Varnham, and D.N.Payne, "Finite cladding effec
ts inhighly birefringent fibre taper polarisers",
Electronics Letters, vol.20, no.10, pp.398〜399, 1
984)、(2)光ファイバの側面を研磨しコアの近くに金
属膜や液晶を置いて偏光による損失の違いを利用したも
の(W.Johnstone, G.Stewart, B.Culshaw, and T.Hart,
"Fibre-optic polarisers and polarising coupler
s", Electronics Letters, vol.24, no.14, pp.866 〜
867, 1988; R.Kashyap, C.S.Winter, and B.K.Nayar,
"Polarization-desensitized liquid-crystal overlay
optical-fiber modulator", Optics Letters, vol.13,
no.5, pp.401〜403, 1988)、(3)コア近くに金属を
流し込んだ特殊な光ファイバを用いたもの(L.Li, G.Wy
langowski, D.N.Payne, and R.D.Birch, "Broadband me
tal/glass single-mode fibre polarisers", Electroni
cs Letters, vol.22, no.19, pp.1020〜1022, 1986) が
発表されている。On the other hand, the waveguide-type polarizer includes (1) a polarization-maintaining fiber bent in a tapered shape (F. De Fornel,
MPVarnham, and DNPayne, "Finite cladding effec
ts inhighly birefringent fiber taper polarisers ",
Electronics Letters, vol.20, no.10, pp.398 ~ 399, 1
984), (2) Using the difference in polarization loss by polishing the side surface of the optical fiber and placing a metal film or liquid crystal near the core (W.Johnstone, G.Stewart, B.Culshaw, and T.Hart) ,
"Fibre-optic polarisers and polarising coupler
s ", Electronics Letters, vol.24, no.14, pp.866 ~
867, 1988; R. Kashyap, CSWinter, and BKNayar,
"Polarization-desensitized liquid-crystal overlay
optical-fiber modulator ", Optics Letters, vol.13,
no.5, pp.401-403, 1988), (3) Using a special optical fiber with metal poured near the core (L.Li, G.Wy
langowski, DNPayne, and RDBirch, "Broadband me
tal / glass single-mode fiber polarisers ", Electroni
cs Letters, vol.22, no.19, pp.1020-1022, 1986) have been published.
【0005】しかしながら、このような導波型偏光子は
いずれも、光ファイバの加工及び調整に時間が掛かり、
又、温度変化に弱かったり、或は製造が困難な特殊な光
ファイバを必要とする、といった問題があった。However, in all of these waveguide type polarizers, it takes time to process and adjust the optical fiber,
In addition, there are problems that they are vulnerable to temperature changes, or that special optical fibers that are difficult to manufacture are required.
【0006】又、導波型とバルク型との中間の偏光子と
しては、光ファイバに細いスリットを作り、そこに薄膜
の偏光素子を入れるもの(H.Yanagawa, T.Ochiai, H.Ha
yakawa, and H.Miyazawa, "Miniature fibre optic pol
ariser", Electronics Letters, vol.24, no.10, pp.59
6 〜 597, 1988) があるが、この偏光子を製造するには
極めて精密な加工技術を必要とするという問題がある。As a polarizer between the waveguide type and the bulk type, a thin slit is formed in an optical fiber and a thin film polarizing element is put therein (H. Yanagawa, T. Ochiai, H. Ha.
yakawa, and H. Miyazawa, "Miniature fiber optic pol
ariser ", Electronics Letters, vol.24, no.10, pp.59
6-597, 1988), but there is a problem that extremely precise processing technology is required to manufacture this polarizer.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の偏光子はいずれも、挿入損失、安定性及び製作の
点で問題を有している。As described above,
All conventional polarizers have problems in terms of insertion loss, stability and fabrication.
【0008】従って、本発明の目的は、挿入損失が小さ
く、環境の変化にも強く、且つ製作の容易な導波型の偏
光子を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a waveguide type polarizer which has a small insertion loss, is resistant to environmental changes, and is easy to manufacture.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
導波型偏光子にて達成される。要約すれば、本発明は、
二つの光導波路を平行に近接して配置することによって
形成した光結合器の出力端を接続し、そして該光結合器
は、2つの直交偏光に対して、一方の偏光に対しては結
合比50%の3dB結合器となり、他方の偏光に対して
は結合比が0%か、或は100%の結合器であることを
特徴とする導波型偏光子である。The above object can be achieved by a waveguide type polarizer according to the present invention. In summary, the present invention
The output ends of an optical coupler formed by arranging two optical waveguides in parallel and close to each other are connected, and the optical coupler has a coupling ratio for two orthogonal polarizations and one polarization. It is a waveguide type polarizer which is a 3 dB coupler of 50% and has a coupling ratio of 0% or 100% for the other polarized light.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明に係る導波型偏光子を図面に則
して更に詳しく説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The waveguide polarizer according to the present invention will be described in more detail below with reference to the drawings.
【0011】図1に本発明に係る導波型偏光子の一実施
例を示す。本実施例で、導波型偏光子1は、光導波路を
なす2本の光ファイバfを平行に近接配置し、通常の融
着延伸法などにより作製された、入力端と出力端とを備
えた光結合器2を有する。本発明に従えば、光結合器2
の出力端は互に接続され、ループ状f’とされる。又、
本発明によれば、光結合器2は、2つの直交偏光に対し
て、一方の偏光に対しては結合比50%の3dB結合器
として機能してこの光成分を完全に反射し、同時に、他
方の偏光に対しては結合比が0%か、或は100%の結
合器として機能してこの光成分を完全に通過させる。従
って、本発明によれば、無偏光の光を入射した時一つの
偏光のみを出射する偏光子が提供される。FIG. 1 shows an embodiment of a waveguide type polarizer according to the present invention. In the present embodiment, the waveguide polarizer 1 has an input end and an output end, which are produced by arranging two optical fibers f forming an optical waveguide in parallel and close to each other, and manufactured by a usual fusion drawing method or the like. It has an optical coupler 2. According to the invention, the optical coupler 2
The output terminals of are connected to each other to form a loop-shaped f '. or,
According to the present invention, the optical coupler 2 functions as a 3 dB coupler having a coupling ratio of 50% for one polarization with respect to two orthogonal polarizations and completely reflects this light component, and at the same time, For the other polarized light, it functions as a coupler with a coupling ratio of 0% or 100% to completely pass this light component. Therefore, according to the present invention, there is provided a polarizer that emits only one polarized light when unpolarized light is incident.
【0012】次に、本発明の導波型偏光子1の作動原理
について説明する。Next, the operating principle of the waveguide polarizer 1 of the present invention will be described.
【0013】従来、光結合器の出力端を接続して構成さ
れる光ファイバ反射器が知られている(D.B.Mortimore,
"Fiber loop reflectors", IEEE Journal of Lightwav
e Technology, vol.6, no.7, pp.1217〜1224, 1988) 。
この光ファイバ反射器は、光結合器が3dB結合器とな
った時、即ち、入射電力の半分の電力が結合する結合器
とされる場合に、出力端の光が打ち消し合って全て反射
するように構成されている。Conventionally, an optical fiber reflector constituted by connecting the output ends of an optical coupler is known (DB Mortimore,
"Fiber loop reflectors", IEEE Journal of Lightwav
e Technology, vol.6, no.7, pp.1217-1224, 1988).
This optical fiber reflector is designed so that when the optical coupler becomes a 3 dB coupler, that is, when half of the incident power is coupled, the lights at the output ends cancel each other and reflect all. Is configured.
【0014】本発明者は、このような光ファイバ反射器
の偏光依存性を研究する過程にて、2つの直交偏光に対
して、一方の偏光では3dB結合器となり、この偏光で
は電力を完全に反射するが、他方の偏光に対しては完全
に通過するように結合器を作製することが可能で、この
ようにして作製した光結合器は導波型の偏光子として極
めて有効に機能することを見出した。The present inventor, in the process of studying the polarization dependence of such an optical fiber reflector, becomes a 3 dB combiner for one polarization with respect to two orthogonal polarizations, and the power is completely reduced for this polarization. It is possible to fabricate a coupler that reflects light but completely passes the other polarized light. The optical coupler fabricated in this way functions extremely effectively as a waveguide-type polarizer. Found.
【0015】つまり、このような構成の光結合器は、一
方の偏光の光成分は反射されて出力端に出射することが
なく、他方の偏光の光成分のみが出力されて、導波型の
偏光子として有効に機能する。That is, in the optical coupler having such a configuration, the light component of one polarization is not reflected and emitted to the output end, and only the light component of the other polarization is output, which is of the waveguide type. Effectively functions as a polarizer.
【0016】更に、本発明の導波型偏光子の作動を数式
にて説明する。Further, the operation of the waveguide type polarizer of the present invention will be described by using mathematical expressions.
【0017】図1を参照すると、互に直交する偏光成
分、即ち、x偏光及びy偏光の入射、反射、透過電力の
関係は、次のように表すことができる。 P1x=P0xsin2 (2Cx L) (1) P2x=P0xcos2 (2Cx L) (2) P1y=P0ysin2 (2Cy L) (3) P2y=P0ycos2 (2Cy L) (4) 但し、Cx 及びCy は、それぞれx偏光及びy偏光に対
する結合係数、Lは、実効結合器長である。又、P0xは
入射x偏光電力、P0yは入射y偏光電力、P1xは反射x
偏光電力、P1yは反射y偏光電力、P2xは透過x偏光電
力、P2yは透過y偏光電力である。Referring to FIG. 1, the relationship between the incident power, the reflected power, and the transmitted power of polarized light components orthogonal to each other, that is, x-polarized light and y-polarized light, can be expressed as follows. P 1x = P 0x sin 2 (2C x L) (1) P 2x = P 0x cos 2 (2C x L) (2) P 1y = P 0y sin 2 (2C y L) (3) P 2y = P 0y cos 2 (2C y L) (4) where C x and C y are coupling coefficients for x-polarized light and y-polarized light, respectively, and L is an effective coupler length. Further, P 0x is the incident x-polarized power, P 0y is the incident y-polarized power, and P 1x is the reflected x-polarized power.
Polarization power, P 1y is reflection y polarization power, P 2x is transmission x polarization power, P 2y is transmission y polarization power.
【0018】ここで、偏光子として働くのは、x偏光或
はy偏光が全て反射される場合で、 2Cx,y L=(π/2)+Nπ N:整数 (5) となる時である。Here, the polarizer functions when all x-polarized light or y-polarized light is reflected and 2C x, y L = (π / 2) + Nπ N: integer (5). ..
【0019】このとき、他方の偏光が完全に通過すれ
ば、損失の少ない偏光子が得られ、その条件は、 2Cx,y L=N’π N’:整数 (6) である。At this time, if the other polarized light completely passes, a polarizer with less loss can be obtained, and the condition is 2C x, y L = N′π N ′: integer (6).
【0020】通常、光結合器は、波長依存性と偏光依存
性を持っており、光結合器の結合電力を図2に示すよう
に調節すれば、波長λ1 、λ3、λ5 では、 2Cx L=(π/2)+Nπ 2Cy L=N’π となり、x偏光は完全に反射し、y偏光は全て透過する
こととなるので、y偏光透過偏光子となる。Usually, the optical coupler has wavelength dependence and polarization dependence. If the coupling power of the optical coupler is adjusted as shown in FIG. 2, the wavelengths λ 1 , λ 3 and λ 5 are: 2C x L = (π / 2) + Nπ 2C y L = N′π, and the x-polarized light is completely reflected and all the y-polarized light is transmitted, so that it becomes a y-polarized light transmission polarizer.
【0021】又、波長λ2 、λ4 では、 2Cy L=(π/2)+Nπ 2Cx L=N’π となり、y偏光は完全に反射し、x偏光は全て透過する
こととなるので、x偏光透過偏光子となる。At wavelengths λ 2 and λ 4 , 2C y L = (π / 2) + Nπ 2C x L = N'π, and y-polarized light is completely reflected and all x-polarized light is transmitted. , X-polarized transmission polarizer.
【0022】次に、上記構成の本発明に係る導波型偏光
子の製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing the waveguide polarizer according to the present invention having the above structure will be described.
【0023】本発明に係る導波型偏光子を製造するため
に、例えば、コア径が5〜10μm、クラッド外径が1
00〜150μmとされるシングルモード光ファイバが
2本準備される。2本の光ファイバの出力端となる側は
互に接続される。場合によっては、2本の光ファイバの
出力端となる側を接続する代わりに、1本の光ファイバ
にて一端がループを成すようにして使用することもでき
る。In order to manufacture the waveguide polarizer according to the present invention, for example, the core diameter is 5 to 10 μm, and the clad outer diameter is 1.
Two single mode optical fibers having a size of 00 to 150 μm are prepared. The output ends of the two optical fibers are connected to each other. Depending on the case, instead of connecting the output ends of the two optical fibers, one optical fiber may be used with one end forming a loop.
【0024】次いで、光ファイバの平行に近接して配置
された部分を、融着延伸する。融着延伸処理は、通常の
方法に従って行なうことができ、例えば、火炎バーナ、
ヒーターレーザ、小型電気炉等適宜の加熱装置を用い
て、一般に1300〜2000℃の温度で加熱しなが
ら、例えばラック−ピニオン機構を介して光ファイバを
軸方向両側に例えば0.005〜25mm/分の速度で
引っ張ることにより行い得る。これにより、ある延伸距
離Lを有した光結合器が作製される。Next, the portions of the optical fiber which are arranged in parallel and close to each other are fused and stretched. The fusion drawing process can be performed according to a usual method, for example, a flame burner,
Using an appropriate heating device such as a heater laser or a small electric furnace, while generally heating at a temperature of 1300 to 2000 ° C., for example, 0.005 to 25 mm / min on both sides in the axial direction of the optical fiber via a rack-pinion mechanism. Can be done by pulling at a speed of. As a result, an optical coupler having a certain stretching distance L is manufactured.
【0025】本実施例に従えば、導波型偏光子としての
機能を発揮するための光伝送特性をモニターするため
に、融着延伸処理に先立って、図1に示すように、光フ
ァイバの、ループ状に接続されている側とは反対側の開
放端部にそれぞれ、二つの直交偏光成分を有した光源1
00と、出力電力モニター102とが接続され、光源1
00より光ファイバの一方の端部に光を入射し、光ファ
イバの他方の端部からの出力電力をモニター102にて
監視しながら延伸処理が行なわれる。According to this embodiment, in order to monitor the optical transmission characteristics for exhibiting the function as a waveguide type polarizer, as shown in FIG. , A light source 1 having two orthogonal polarization components at the open ends on the side opposite to the side connected in a loop.
00 and the output power monitor 102 are connected, and the light source 1
From 00, light is incident on one end of the optical fiber, and the drawing process is performed while the output power from the other end of the optical fiber is monitored by the monitor 102.
【0026】図3は、Cx >Cy であった時の延伸距離
Lと、光ファイバ出力端における出力との関係を示す。
延伸処理によりCx、Cy 及びLが増大し、Cx とCy
の僅かな差がLによって拡大され、出力電力の偏光依存
性が大きくなる。FIG. 3 shows the relationship between the extension distance L when C x > C y and the output at the output end of the optical fiber.
The stretching treatment increases C x , C y and L, and C x and C y
The difference between the two is magnified by L, and the polarization dependence of the output power increases.
【0027】従って、本実施例によれば、図3にて理解
されるように、モニター102の出力変動が一番小さく
なった点、即ち、延伸距離L0 において延伸処理は停止
される。これによって、本素子は、x偏光は通過せず全
て反射され、y偏光のみが通過し、導波型の偏光子とし
て機能し得ることが理解される。Therefore, according to the present embodiment, as understood from FIG. 3, the stretching process is stopped at the point where the output fluctuation of the monitor 102 becomes the smallest, that is, at the stretching distance L 0 . From this, it is understood that the present element does not pass the x-polarized light but totally reflects it, only the y-polarized light passes, and can function as a waveguide-type polarizer.
【0028】図4は、Cx <Cy の時の延伸距離Lと、
光ファイバ出力端における出力との関係を示す。この場
合においては、延伸距離L1 において、本素子は、x偏
光は通過せず全て反射され、y偏光のみが通過し、導波
型の偏光子として機能し得ることが理解される。FIG. 4 shows the stretching distance L when C x <C y ,
The relationship with the output at the optical fiber output end is shown. In this case, it is understood that at the stretching distance L 1 , the present element does not pass the x-polarized light but totally reflects it, and only the y-polarized light passes, and can function as a waveguide-type polarizer.
【0029】このようにして得られた導波型偏光子を用
いて実験したところ、偏光子として満足すべき性能を備
え、且つ挿入損失が小さく、環境の変化にも強いことが
分かった。Experiments were carried out using the thus-obtained waveguide-type polarizer, and it was found that it has satisfactory performance as a polarizer, has a small insertion loss, and is resistant to environmental changes.
【0030】なお、上記実施例で、二つの光導波路はシ
ングルモードの光ファイバにて形成されるものとして説
明したが、偏波保存ファイバを用いることもでき、更に
は、例えば、ナトリウムガラス等からなる導波路基板に
イオン交換法により屈折率をわずかに増加させた光導波
路を形成したスラブ型光導波路、即ち3次元導波路な
ど、モードが1つだけの導波路により構成される結合器
にて、その出力端部を互に接続することによって、本発
明の導波型偏光子を構成することができる。In the above embodiment, the two optical waveguides are described as being formed by a single mode optical fiber, but a polarization maintaining fiber may be used, and further, for example, from sodium glass or the like. A slab type optical waveguide in which an optical waveguide whose refractive index is slightly increased by an ion exchange method is formed on a waveguide substrate, that is, a coupler including only one mode such as a three-dimensional waveguide. The waveguide-type polarizer of the present invention can be constructed by connecting the output ends to each other.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る導波
型偏光子は、通常の光結合器の出力端を接続させること
により、導波型で挿入損失も小さく、環境の変化や振動
にも強く、比較的短い時間で製作でき、既存の光結合器
の製作装置を利用できるという利点がある。As described above, the waveguide-type polarizer according to the present invention is of a waveguide type and has a small insertion loss by connecting the output end of an ordinary optical coupler, thereby changing the environment and vibration. It has the advantage that it can be manufactured in a relatively short time and that existing manufacturing equipment for optical couplers can be used.
【図1】本発明に係る導波型の偏光子の構成及び原理を
説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration and principle of a waveguide-type polarizer according to the present invention.
【図2】導波型偏光子を構成する結合器の波長及び偏光
依存性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing wavelength and polarization dependence of a coupler that constitutes a waveguide-type polarizer.
【図3】一実施例による延伸距離と出力電力との関係を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a stretching distance and output power according to an embodiment.
【図4】他の実施例による延伸距離と出力電力との関係
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a stretching distance and output power according to another embodiment.
1 導波型偏光子 2 光結合器 100 光源 102 出力電力モニター 1 Waveguide Polarizer 2 Optical Coupler 100 Light Source 102 Output Power Monitor
Claims (1)
ることによって形成した光結合器の出力端を接続し、そ
して該光結合器は、2つの直交偏光に対して、一方の偏
光に対しては結合比50%の3dB結合器となり、他方
の偏光に対しては結合比が0%か、或は100%の結合
器であることを特徴とする導波型偏光子。1. An output terminal of an optical coupler formed by arranging two optical waveguides in parallel and close to each other, and the optical coupler connects one polarization to two orthogonal polarizations. On the other hand, a waveguide type polarizer, which is a 3 dB coupler having a coupling ratio of 50% and a coupling ratio of 0% or 100% for the other polarized light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3282073A JP2596487B2 (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Waveguide polarizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3282073A JP2596487B2 (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Waveguide polarizer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0593883A true JPH0593883A (en) | 1993-04-16 |
JP2596487B2 JP2596487B2 (en) | 1997-04-02 |
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ID=17647782
Family Applications (1)
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JP3282073A Expired - Lifetime JP2596487B2 (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Waveguide polarizer |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2596487B2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57114111A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical polarized branching filter |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3282073A patent/JP2596487B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
JPS57114111A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical polarized branching filter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2596487B2 (en) | 1997-04-02 |
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