KR100717859B1 - Hologram storage consisting of small size reference mirror - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초소형 기준광 반사미러를 구비한 홀로그래픽 저장장치에 관한 것으로써, 특히 초소형 거울을 이용하여 기준광과 물체광을 교차 간섭시켜 디스크 매질에 데이터를 기록하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 초소형 기준광 반사미러를 구비한 홀로그래픽 저장장치는 기준광 반사미러는 적어도 하나 이상의 초소형 거울이 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 모터를 구동시켜 발생되는 기존 구조를 수정하여 기구부 구동시 발생되는 누적에러가 제거하는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a holographic storage device having an ultra-small reference light reflecting mirror, and more particularly, to an apparatus for recording data on a disk medium by cross-interfering a reference light and an object light using an ultra-small mirror. The holographic storage device having the ultra-small reference light reflecting mirror of the present invention is characterized in that the reference light reflecting mirror is provided with at least one micro mirror. According to the present invention, by modifying the existing structure generated by driving the motor has the effect of removing the cumulative error generated when driving the mechanism.
홀로그래픽, 저장장치, 기준광, 초소형, 미러 Holographic, storage, reference light, micro, mirror
Description
도 1은 고정된 미디어를 포함하는 종래의 홀로그램 저장장치1 illustrates a conventional hologram storage device including fixed media
도 2는 회전하는 미디어를 포함하는 종래의 홀로그램 저장장치2 illustrates a conventional hologram storage device that includes rotating media.
도 3a 및 도 3b는 기록 매체에 데이터를 저장하는 방법3A and 3B show a method of storing data on a recording medium
도 4a 및 도 4b는 기록 매체에서 데이터를 재생하는 방법4A and 4B illustrate a method of reproducing data on a recording medium.
도 5는 본 발명에 따른 홀로그래픽 저장장치의 전체 블록 구성도5 is an overall block diagram of a holographic storage device according to the present invention;
도 6은 상술한 홀로그래픽 저장장치의 설명 중에서 SLM(114)에서 CCD(124)까지의 상세 도면6 is a detailed view from the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 반사 미러부을 확대한 확대도7 is an enlarged view illustrating an enlarged micro reflective mirror unit according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 거울부에 구비된 각각의 초소형 거울의 구동원리를 나타낸 도면8 is a view showing a driving principle of each micro mirror provided in the micro mirror unit according to an embodiment of the present invention;
{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}{Description of Signs of Major Parts of Drawings}
100 : 광원 102 : 광 분리기100: light source 102: optical separator
104, 110 : 셔터 106 : 초소형 거울부104, 110: shutter 106: micro mirror
112 : 반사경 114 : 공간 광 변조기112: reflector 114: spatial light modulator
116, 122 : 광학 렌즈 118 : Optical aperture116, 122: optical lens 118: optical aperture
120 : 저장매체 124 : CCD120: storage medium 124: CCD
126 : 데이터 전처리부 128 : 서보 제어부126: data preprocessor 128: servo controller
130 : 코딩부 132 : 마이컴130: coding unit 132: micom
134 : HDDS DSP부134: HDDS DSP unit
본 발명은 초소형 기준광 반사미러를 구비한 홀로그래픽 저장장치에 관한 것으로써, 특히 초소형 거울을 이용하여 기준광과 물체광을 교차 간섭시켜 디스크 매질에 데이터를 기록하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
통상적으로, 홀로그래픽 저장장치는 데이터 기록/재생의 원리상 체적 홀로그램 원리를 이용하는 페이지 지향적인 메모리(Pageoriented Memory) 입출력 방식으로서, 병렬 데이터 처리 방식을 사용하여 입출력 속도를 1Gbps 이상으로 초고속화 시킬수 있으며, 기계적인 구동 부를 배제한 시스템 구성이 가능하여 데이터 접근 시간도 100㎲ 이하로 매우 빠르게 구현할 수 있는 차세대 메모리 시스템이다.In general, a holographic storage device is a page-oriented memory input / output method using a volume hologram principle in terms of data recording / reproducing, and it is possible to increase the input / output speed to 1Gbps or more by using a parallel data processing method. It is a next generation memory system that can be implemented very quickly with a data access time of less than 100ms because the system can be configured without the mechanical driving part.
이러한 홀로그래픽 저장장치는 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응 하는 크리스탈(crystal)등의 저장매체에 기록한다. 즉, 홀로그래픽 저장장치는 기준광의 각도를 변화시키는 방법에 의해 물체광의 강도 및 위상까지 기록하여 대상 물체의 3차원 상을 표시할 수 있으며, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그래픽 디지털 데이터를 기록매체에 기록할 수 있는 것이다.The holographic storage device records an interference fringe generated when the object light from the target object and the reference light interfere with each other in a storage medium such as a crystal that is sensitive to the amplitude of the interference fringe. That is, the holographic storage device can display the three-dimensional image of the object by recording the intensity and phase of the object light by varying the angle of the reference light, and also comprises a page unit of binary data. Hundreds to thousands of holographic digital data can be recorded on the record carrier.
한편, 홀로그래픽 저장장치는 저장매체에 기록된 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생할 경우, 광원에서 분리된 물체 광을 차단하고, 기준광만을 기 설정된 재생 각으로 편향시켜 저장매체에 조사함으로서, 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터인 정보 이미지로 복조시켜 원래의 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생한다. 여기서, 저장매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생용 기준광은 실질적으로 저장매체에 홀로그래픽 디지털 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는다.Meanwhile, when reproducing holographic digital data recorded on a storage medium, the holographic storage device blocks the object light separated from the light source, deflects only the reference light at a predetermined reproduction angle, and irradiates the storage medium with the recorded interference fringe. Diffraction reproduces the original holographic digital data by diffracting the reference light for reproduction and demodulating it into an information image which is one page of binary data composed of original pixel contrasts. Here, the reproduction reference light for reproducing data recorded on the storage medium has substantially the same angle as the reference light applied when recording the holographic digital data on the storage medium.
보다 상세하게 설명할 경우, 홀로그래픽 저장장치는 홀로그래픽 데이터를 기록매체에 기록하는 모드 시, 광원에서 발생한 레이저광을 기준광과 물체광으로 분리시키고, 이중 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들의 명암을 이루는 2진 데이터로 변조하며, 변조된 물체광과 기 설정된 편향각으로 반사된 기준광을 서로 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그래픽 디지털 데이터로써 저장매체에 기록하는 것이다. 이때, 홀로그래픽 디지털 데이터는 저장매체에 기록될 때 중첩(다중화)되어 기록되며, 이 중첩 기록 방식은 각도 중첩, 파장 중첩, 위상 부호 중첩 등이 있다. 이후, 홀로그래픽 저장장치는 재생모드시, 저장매 체에 기록된 페이지 단위의 재생 이미지 데이터를 검출기(detector)인 CCD에 의해 데이터 이미지로 검출하여 디코딩(decoding)하게 된다. In more detail, the holographic storage device separates the laser light generated from the light source into the reference light and the object light in the mode of recording the holographic data on the recording medium, and divides the dual object light according to the external input data. It modulates into binary data, and records the interference fringe obtained by interfering the modulated object light and the reference light reflected at a predetermined deflection angle with each other as holographic digital data corresponding to the input data. In this case, the holographic digital data is superimposed (multiplexed) when recorded on the storage medium, and the superimposed recording schemes include angular superposition, wavelength superposition, and phase code superposition. Then, in the playback mode, the holographic storage device detects and decodes the reproduced image data in units of pages recorded on the storage medium as a data image by a CCD as a detector.
도 1은 종래의 홀로그램 메모리 시스템의 기본구조를 나타낸 것이다.1 illustrates a basic structure of a conventional hologram memory system.
레이저(1)는 광분할기(Beam splitter, 2)에 의해 기준광(reference beam, 10)과 신호를 싣게 될 물체광(Object beam, 9)으로 갈라지게 된다. 물체광은 공간 광변조기(SLM, Spatial Light Modulator, 4)를 통과하면서 원하는 입력 데이터에 의해 2차원 패턴으로 변조된다. 이 빛이 광굴절 물질로 된 미디어(7) 내에서 기준광(10)과 간섭하여 정보저장을 하게 된다. 정보를 읽어낼 때에는 광굴절 물질에 기준광(10)만을 조사하게 된다. 그러면 원래의 정보를 실은 신호광이 재생되어 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 검출기 어레이(Detect array, 8)에 입사된다.The
도 2는 디스크 회전형 홀로그램 저장장치의 블록도이다. 상기 도 1이 고정된 미디어를 이용한 홀로그램 저장장치라고 한다면, 도 2의 홀로그램 저장장치는 미디어가 일반 CD/DVD의 광 디스크 미디어와 유사하게 형성되어 회전을 하며, 데이터는 트랙을 따라 순차적으로 저장된다. 다만, 상기 디스크 회전형 홀로그램 저장장치의 미디어는 일반 CD/DVD와 같이 고속회전을 하는 것이 아니라, 하나의 북(데이터가 저장되는 소정의 공간)에 소정의 페이지(하나의 북에 저장되는 화면 단위)가 저장되면 스테핑 형식으로 회전하도록 되어 있다.2 is a block diagram of a disk rotating hologram storage device. If FIG. 1 is a hologram storage device using fixed media, the hologram storage device of FIG. 2 is rotated by forming a media similar to an optical disc media of a general CD / DVD, and data is sequentially stored along a track. . However, the media of the disk rotating hologram storage device do not rotate at high speed like a normal CD / DVD. ) Is stored and rotated in stepping fashion.
현재 홀로그램 드라이브 관련하여 저장 용량을 증가시키는 기술적인 방법으로, 각도 다중화, 위상 다중화, 파장 다중화 방법 등이 소개되고 있으나, 제품화 단계에 이른 기술은 각도 다중화 방법이 있다. As a technical method of increasing storage capacity in relation to a hologram drive, an angular multiplexing, a phase multiplexing, a wavelength multiplexing method, and the like have been introduced.
도 3a 및 도 3b는 각도 다중화 방법을 이용하여 기록 매체에 데이터를 기록하는 방법이고, 도 4a 및 도 4b는 매체에 저장된 데이터를 재생하는 방법을 나타낸 것이다.3A and 3B show a method of recording data on a recording medium using an angular multiplexing method, and FIGS. 4A and 4B show a method of reproducing data stored on the medium.
각도 다중화 방법은 미디어의 저장 밀도를 향상하기 위해 기준광의 디스크 입사 각도를 조절하여, 특정 각도에서 기록한 데이터는 그 특정 각도로 다시 레이저를 조사해야만 재생이 가능하도록 하는 방법이다. In the angular multiplexing method, the disc incident angle of the reference light is adjusted to improve the storage density of the media so that data recorded at a specific angle can be reproduced only by irradiating the laser again at that specific angle.
이와 같이 데이터를 기록·재생할 수 있도록 기준광의 각도를 선택할 수 있는 구간을 각 선택도라고 하며, 현재는 기준광의 미러를 한 방향만 회전하여 중첩하는 방식을 선택하고 있다.In this way, the section in which the angle of the reference light can be selected so that data can be recorded and reproduced is called each selectivity. Currently, a method in which the mirror of the reference light is rotated in one direction and overlapped is selected.
이러한 각도 다중화 방법에 있어 기존에는 기준광의 각도를 변경시킬 수 있도록 갈바노미터나 구동 모터를 이용하였으나, 저장 밀도를 향상시키기 위해서는 모터부의 구동 각도 분해능을 획기적으로 향상시켜야 하며, 이를 위해 고가, 고성능의 제품을 사용해야 하는 문제점이 있었다.In the angular multiplexing method, a galvanometer or a driving motor is used to change the angle of the reference light. However, in order to improve the storage density, the driving angle resolution of the motor unit must be improved. There was a problem with using the product.
또한, 이들 구동 모터의 제어를 위한 제어 드라이브 부의 증가로 인해 전체적인 제품 사이즈 증가와, 비효율적인 부품 구성 등의 문제점들이 발생하는 경우가 있었다.In addition, an increase in the control drive unit for controlling these drive motors may cause problems such as an increase in overall product size and an inefficient component configuration.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 모터를 구동시켜 발생되는 기존 구조를 수정하여 기구부 구동시 발생되는 누적 에러가 없도록 하는 홀로그래픽 저장장치를 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a holographic storage device to correct the existing structure generated by driving the motor so that there is no cumulative error generated when driving the mechanism.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초소형 기준광 반사미러를 구비한 홀로그래픽 저장장치는 기준광 반사미러는 적어도 하나 이상의 초소형 거울이 구비되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the holographic storage device including the ultra-small reference light reflecting mirror of the present invention is characterized in that the reference light reflecting mirror is provided with at least one micro mirror.
본 발명에서 상기 초소형 거울은 전원의 온-오프 동작에 따라 고정된 각도를 회전하는 것이 바람직하다.In the present invention, the micro mirror preferably rotates a fixed angle according to the on-off operation of the power source.
본 발명에서 상기 초소형 거울은 적어도 하나 이상이 다른 고정된 각도를 가지는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that at least one of the micromirrors has a different fixed angle.
본 발명에서 상기 기준광은 상기 복수개의 초소형 거울이 부착되는 지지면에 평행하게 입사되는 것이 바람직하다.In the present invention, the reference light is preferably incident in parallel to the support surface to which the plurality of micro mirrors are attached.
상기 초소형 거울부는 상기 각각의 초소형 거울을 온-오프 시키는 초소형 거울 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The micro mirror unit may further include a micro mirror control unit for turning on and off the micro mirrors.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.
도 5는 본 발명에 따른 홀로그래픽 저장장치의 전체 블록 구성도로서, 도 5를 참조하면, 홀로그래픽 저장장치에서 홀로그래픽 디지털 데이터 기록/재생 동작을 설명한다.FIG. 5 is a block diagram of the holographic storage device according to the present invention. Referring to FIG. 5, the holographic digital data recording / reproducing operation in the holographic storage device will be described.
먼저, 광 분리기(102)는 광원(100)으로부터 입사되는 레이저광을 기준광과 물체광으로 분기시킨 후, 기준광을 수직 편광의 기준 광 처리 경로(S1)를 통해 저장매체(120)에 제공하고, 분기된 물체광을 물체 광 처리 경로(S2)를 통해 최종적으로 저장매체(120)에 제공한다. 즉, 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(104)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준광은 광학 렌즈(도시하지 않았음) 등을 통해 조정되고 임의의 크기로 확장되며, 초소형 거울부(106)에 의해 기 설정된 소정 각도로 편향되어 저장매체(120)로 입사된다. 여기서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장매체(120)에 기록할 때마다 초소형 거울 제어부(108)를 이용해 초소형 거울부(106)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는데, 이러한 기준 광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그램 디지털 데이터를 저장매체(120)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그램 디지털 데이터를 재생할 수 있다.First, the
한편, 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(110)의 개구를 통해 입사되는 물체광은 물체광 처리 경로(S2)상에는 반사경(112) 및 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator, SLM)(114)가 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되는 데, 셔터(110)는마이컴(132)의 제어에 따라 기록모드 시에는 개방 상태를 유지하고, 재생모드 시에는 차단 상태를 유지한다. 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(110)의 개구를 통해 입사되는 물체 광은 반사경(112)을 통해 소정의 편향 각으로 반사된 후 SLM(114)으로 전달된다.Meanwhile, the object light branched from the
이어서, SLM(114)에서는 반사경(112)으로부터 전달되는 물체광을 데이터 코딩부(130)로부터 제공되는 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 이루어진 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 SLM(114)으로 입사되는 물체광은 한 프레임 단위의 신호광으로 변조된 후, 기준 광 처리 경로의 초소형 거울부(106)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 광학 렌즈(116) 및 Optical aperture(118)를 통해 저장매체(120)로 입사된다. 따라서, 저장매체(120)에서는 기록모드 시에, SLM(114)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 초소형 거울부(106)로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체광과 기준광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장매체(120) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장매체(120)에 3차원 상 홀로그램 디지털 데이터의 간섭 무늬가 기록되는 것이다.Subsequently, in the
다음으로, 저장매체(120)에 기록된 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생하는 경우, 마이컴(132)의 제어에 따라 물체광 처리경로(S2)측의 셔터(110)는 차단 상태로 되고 기준광 처리 경로(S1)측의 셔터(104)는 개방 상태로 제어한다. 그러면 광 분리기(102)로부터 분기된 기준광, 즉 재생용 기준광은 반사경(106)을 통해 반사되어 저장매체(120)로 조사되며, 그 결과 저장매체(120)에서는 재생용 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터로 복조되며, 복조된 재생 이미지 데이터는 CCD(124)로 조사된다. 여기서, 도 6은 상술한 홀로그래픽 저장장치의 설명 중에서 SLM(114)에서 CCD(124)까지의 상세 도면으로서, 기록한 원래 데이터는 SLM(114)에 의해 온(On)-오프(Off)로 표현되어 기준광에 의해 간섭되어 그 간섭 무늬가 저장매체(120)에 저장된다. 이후, 기록된 데이터를 재생하는 경우에는 CCD(124)에 의해 저장매체(120)에서 재생된 기록 이미지를 받아들이게 된다.Next, when the holographic digital data recorded on the
상기와 같이 홀로그램 저장장치는 초소형 거울부에 의해 광의 각도가 변조되는데, 이하 상기 초소형 거울부에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.As described above, in the hologram storage device, the angle of light is modulated by the micromirror. Hereinafter, the micromirror will be described in detail.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 반사 미러부을 확대한 확대도이다.7 is an enlarged view illustrating an enlarged micro reflective mirror according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 물체광은 매질의 수직으로 노출되며, 기록면은 매체에 적층형으로 기록된다. 기준광은 초소형 거울이 부착된 제어부에 평행하게 노출된다. 각각의 초소형 거울은 켬시에 어느 각도를 가져야 하는지 제작 단계에서 고정되며, 이때 고정된 각도는 회전해야 하는 양이 각각 다르다. 초소형 거울 제어부는 단순히 켬/꺼짐 정보에 따라 해당 거울을 지정된 각도로 돌리거나 원상태로 놓도록 한다. Referring to Fig. 7, the object light is exposed vertically of the medium, and the recording surface is recorded in a stack on the medium. The reference light is exposed in parallel to the control unit to which the micromirror is attached. Each micromirror is fixed at the manufacturing stage to determine which angle it should have when turned on, with the fixed angle varying in the amount of rotation. The subminiature mirror control simply turns the mirror to a specified angle or undoes it according to on / off information.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 거울부에 구비된 각각의 초소형 거울의 구동원리를 나타낸 도면이다.8 is a view showing a driving principle of each micro mirror provided in the micro mirror unit according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 상기 초소형 거울부는 적어도 하나이상의 초소형 거울이 구비되고, 상기 각각의 초소형 거울은 초소형 거울 제어부에 의해 온-오프 된다. 상기 각각의 초소형 거울은 적어도 하나 이상이 다른 각도로 고정되어 각도 다중화를 형성하며, 상기 초소형 거울 제어부의 온-오프 동작에 따라 고정된 각도만을 동작하게 된다.Referring to FIG. 8, the micromirror unit includes at least one micromirror, and each micromirror is turned on and off by the micromirror control unit. At least one of the micro mirrors is fixed at different angles to form angle multiplexing, and only the fixed mirrors operate according to an on-off operation of the micro mirror control unit.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 모터를 구동시켜 발생되는 기존 구조를 수정하여 기구부 구동시 발생되는 누적에러가 제거하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, an existing structure generated by driving a motor may be modified to remove cumulative errors generated when driving a mechanical part.
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| KR1020060002824A KR100717859B1 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Hologram storage consisting of small size reference mirror |
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2006
- 2006-01-10 KR KR1020060002824A patent/KR100717859B1/en not_active IP Right Cessation
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