JPH0572433A - 光フアイバ偏光子 - Google Patents
光フアイバ偏光子Info
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- JPH0572433A JPH0572433A JP3236598A JP23659891A JPH0572433A JP H0572433 A JPH0572433 A JP H0572433A JP 3236598 A JP3236598 A JP 3236598A JP 23659891 A JP23659891 A JP 23659891A JP H0572433 A JPH0572433 A JP H0572433A
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- Japan
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- optical fiber
- core
- polarizer
- refractive index
- clad
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- Granted
Links
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 15
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- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高消光比かつ低過剰損失の光ファ
イバ偏光子を提供することを目的とする。 【構成】 コア（１）の周囲のクラッド（２）中には応
力付与部（３）が設けられている。コア（１）にＧｅＯ
2 ・ＳｉＯ2 を、クラッド（２）にＳｉＯ2 を、応力付
与部（３）にはＢ2 Ｏ3・ＳｉＯ2 を用いて光ファイバ
を構成した。なお、コア（１）の比屈折率差Δ＝０．１
７％、ファイバ化後のコア（１）の直径５．５μｍ、応
力付与部（３）の直径３５μｍ、応力付与部（３）の間
隔を７μｍとした。この複屈折光ファイバのコア（１）
とクラッド（２）の比屈折率差は０．１３％以上０．２
４％以下、複屈折率は８×１０-4以上であるため、その
ファイバをコイル状に曲げて光ファイバ偏光子とした場
合に、高消光比・低過剰損失の光ファイバ偏光子を得る
ことが可能となる。
イバ偏光子を提供することを目的とする。 【構成】 コア（１）の周囲のクラッド（２）中には応
力付与部（３）が設けられている。コア（１）にＧｅＯ
2 ・ＳｉＯ2 を、クラッド（２）にＳｉＯ2 を、応力付
与部（３）にはＢ2 Ｏ3・ＳｉＯ2 を用いて光ファイバ
を構成した。なお、コア（１）の比屈折率差Δ＝０．１
７％、ファイバ化後のコア（１）の直径５．５μｍ、応
力付与部（３）の直径３５μｍ、応力付与部（３）の間
隔を７μｍとした。この複屈折光ファイバのコア（１）
とクラッド（２）の比屈折率差は０．１３％以上０．２
４％以下、複屈折率は８×１０-4以上であるため、その
ファイバをコイル状に曲げて光ファイバ偏光子とした場
合に、高消光比・低過剰損失の光ファイバ偏光子を得る
ことが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバセンサ用あ
るいは光通信用部品などに用いられ、無偏光な光から直
線偏光を取り出す光ファイバ偏光子に関するものであ
る。
るいは光通信用部品などに用いられ、無偏光な光から直
線偏光を取り出す光ファイバ偏光子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】偏光子は、従来バルク型の偏光子が主に
使用されていたが、光軸合わせの組立て性・取扱い性な
どの点で光ファイバ偏光子に代わりつつある。なぜな
ら、従来のバルク型偏光子をファイバセンサに用いるた
めには、光ファイバとの光の結合のためにレンズを用い
なければならないが、振動や熱等により容易に光学軸が
ずれて光量が変動するので、センサシステムの信頼性が
乏しいという問題があるからである。
使用されていたが、光軸合わせの組立て性・取扱い性な
どの点で光ファイバ偏光子に代わりつつある。なぜな
ら、従来のバルク型偏光子をファイバセンサに用いるた
めには、光ファイバとの光の結合のためにレンズを用い
なければならないが、振動や熱等により容易に光学軸が
ずれて光量が変動するので、センサシステムの信頼性が
乏しいという問題があるからである。
【０００３】この光ファイバ偏光子としては、例えば特
開昭６２−８７９０６号公報に示されるような複屈折光
ファイバを用いるものがある。この光ファイバでは、中
心部のコアを両側から挟むように、クラッド中に一対の
応力付与部が埋め込まれている。そして、この光ファイ
バ（ＰＡＮＤＡファイバ）をコイル状に巻回することに
より、光ファイバ偏光子が構成されている。
開昭６２−８７９０６号公報に示されるような複屈折光
ファイバを用いるものがある。この光ファイバでは、中
心部のコアを両側から挟むように、クラッド中に一対の
応力付与部が埋め込まれている。そして、この光ファイ
バ（ＰＡＮＤＡファイバ）をコイル状に巻回することに
より、光ファイバ偏光子が構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
偏波保持光ファイバでは、光ファイバ偏光子として動作
するには不十分であり、具体的には、消光比を大きくし
ようとすると過剰損失もまた大きくなってしまうという
問題があった。また、温度変化に対してＬＤやＳＬＤな
どの光源の中心波長が波長変化を起こすので、これによ
り消光比や過剰損失に関する特性が劣化してしまうとい
う問題があった。
偏波保持光ファイバでは、光ファイバ偏光子として動作
するには不十分であり、具体的には、消光比を大きくし
ようとすると過剰損失もまた大きくなってしまうという
問題があった。また、温度変化に対してＬＤやＳＬＤな
どの光源の中心波長が波長変化を起こすので、これによ
り消光比や過剰損失に関する特性が劣化してしまうとい
う問題があった。
【０００５】そこで本発明は、高消光比かつ低過剰損失
であって、しかも入射光の波長変動によっても、これら
の特性が劣化しない光ファイバ偏光子を提供することを
目的とする。
であって、しかも入射光の波長変動によっても、これら
の特性が劣化しない光ファイバ偏光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】本発明の光ファイバ偏光
子は、直交する二つの直線偏波光に対する伝搬定数が異
なる複屈折光ファイバをコイル状に曲げて形成されるも
のであり、上記の複屈折光ファイバは、コアとクラッド
の屈折率をそれぞれｎ1 、ｎ2 として定義する比屈折率
差 Δ＝（ｎ1 2 −ｎ2 2 ）／２ｎ1 2 が０．１３％以上０．２４％以下であることを満足す
る。
子は、直交する二つの直線偏波光に対する伝搬定数が異
なる複屈折光ファイバをコイル状に曲げて形成されるも
のであり、上記の複屈折光ファイバは、コアとクラッド
の屈折率をそれぞれｎ1 、ｎ2 として定義する比屈折率
差 Δ＝（ｎ1 2 −ｎ2 2 ）／２ｎ1 2 が０．１３％以上０．２４％以下であることを満足す
る。
【０００７】
【作用】光ファイバ偏光子は、複屈折ファイバを巻回し
て偏波面が直交する二偏波間に損失差を持たせ、一方の
偏波のみを取り出すものであるが、この直交する二偏波
間の損失差は、コアとクラッドの比屈折率差Δと、コア
に生じる複屈折率Ｂとにより調節できる。一方、直交す
る二偏波の各々の曲げ損失が１ｄＢとなる波長（λCX、
λCY）の差Δλを広くできれば、消光比を大きくしても
過剰損失は大きくならない。ここで、上記のΔ、Ｂ、Δ
λの間には図３に示す関係があり、本発明はこれに着目
して、比屈折率差Δを０、２４％以下とすることで波長
差Δλを広くし、高消光比と低過剰損失を可能にしてい
る。なお、比屈折率差Δを０．１３％以上とすること
で、ファイバとしての光閉じ込め効果を維持している。
て偏波面が直交する二偏波間に損失差を持たせ、一方の
偏波のみを取り出すものであるが、この直交する二偏波
間の損失差は、コアとクラッドの比屈折率差Δと、コア
に生じる複屈折率Ｂとにより調節できる。一方、直交す
る二偏波の各々の曲げ損失が１ｄＢとなる波長（λCX、
λCY）の差Δλを広くできれば、消光比を大きくしても
過剰損失は大きくならない。ここで、上記のΔ、Ｂ、Δ
λの間には図３に示す関係があり、本発明はこれに着目
して、比屈折率差Δを０、２４％以下とすることで波長
差Δλを広くし、高消光比と低過剰損失を可能にしてい
る。なお、比屈折率差Δを０．１３％以上とすること
で、ファイバとしての光閉じ込め効果を維持している。
【０００８】
【実施例】本発明の原理と、その実施例を、図面を参照
してより具体的に説明する。
してより具体的に説明する。
【０００９】図１は本発明に係る光ファイバ偏光子の構
成図であり、図２はこれに用いられる複屈折ファイバの
断面図である。図１の通り、光ファイバ偏光子は複屈折
ファイバ１０をコイル状に巻いて形成される。一方、複
屈折率光ファイバは応力付与部によってコア１に複屈折
率を生じさせる構造となっており、図２（ａ）、（ｂ）
のように構成される。図２（ａ）は、複屈折率ファイバ
の一例の断面図であり、コア１を両側から挟むように、
クラッド２中には円形状の一対の応力付与部３が設けら
れている。この応力付与部３は、例えば同図（ｂ）に示
されるように、扇状に変形していてもよく、コア１にお
いて所望の複屈折率を与える構造であれば、光ファイバ
偏光子として用いるに際して問題はなく、したがって同
図（ａ）、 （ｂ）の形状に限定されるものではない。
成図であり、図２はこれに用いられる複屈折ファイバの
断面図である。図１の通り、光ファイバ偏光子は複屈折
ファイバ１０をコイル状に巻いて形成される。一方、複
屈折率光ファイバは応力付与部によってコア１に複屈折
率を生じさせる構造となっており、図２（ａ）、（ｂ）
のように構成される。図２（ａ）は、複屈折率ファイバ
の一例の断面図であり、コア１を両側から挟むように、
クラッド２中には円形状の一対の応力付与部３が設けら
れている。この応力付与部３は、例えば同図（ｂ）に示
されるように、扇状に変形していてもよく、コア１にお
いて所望の複屈折率を与える構造であれば、光ファイバ
偏光子として用いるに際して問題はなく、したがって同
図（ａ）、 （ｂ）の形状に限定されるものではない。
【００１０】上記構造の光ファイバ偏光子において、複
屈折率ファイバの消光比を大きくすると、過剰損失が大
きくなる問題点があることは、本発明の解決すべき課題
として前述した通りである。ところで、光ファイバ偏光
子は、複屈折ファイバをコイル状に曲げて直交する二偏
波（ｘ偏波とｙ偏波）間に損失の差を持たせ、一方の偏
波（ｘ偏波）のみを取り出す素子であるから、消光比と
過剰損失が同時に大きくなる前述の問題は、偏波面が直
交する二偏波間での損失差が小さいことに起因している
ことがわかる。そして、この直交二偏波間の損失差は、
コアとクラッドの屈折率をそれぞれｎ1 、ｎ2 としたと
きの比屈折率差 Δ＝（ｎ1 2 −ｎ2 2 ）／２ｎ1 2 と、コアに生じる複屈折率Ｂにより、所望の値に調整す
ることが可能となる。
屈折率ファイバの消光比を大きくすると、過剰損失が大
きくなる問題点があることは、本発明の解決すべき課題
として前述した通りである。ところで、光ファイバ偏光
子は、複屈折ファイバをコイル状に曲げて直交する二偏
波（ｘ偏波とｙ偏波）間に損失の差を持たせ、一方の偏
波（ｘ偏波）のみを取り出す素子であるから、消光比と
過剰損失が同時に大きくなる前述の問題は、偏波面が直
交する二偏波間での損失差が小さいことに起因している
ことがわかる。そして、この直交二偏波間の損失差は、
コアとクラッドの屈折率をそれぞれｎ1 、ｎ2 としたと
きの比屈折率差 Δ＝（ｎ1 2 −ｎ2 2 ）／２ｎ1 2 と、コアに生じる複屈折率Ｂにより、所望の値に調整す
ることが可能となる。
【００１１】一方、直交二偏波の曲げ損失が１ｄＢとな
る波長をそれぞれλCX、λCYとすると、曲げ損失の差が
大きいということは、これらの波長差 Δλ＝λCX−λCY が広いということと等価になる。よって、波長差Δλを
広くすることができれば、消光比を大きくしても（曲げ
回数を増やしても）過剰損失は大きくならないので、偏
光子として動作することが可能になることがわかる。
る波長をそれぞれλCX、λCYとすると、曲げ損失の差が
大きいということは、これらの波長差 Δλ＝λCX−λCY が広いということと等価になる。よって、波長差Δλを
広くすることができれば、消光比を大きくしても（曲げ
回数を増やしても）過剰損失は大きくならないので、偏
光子として動作することが可能になることがわかる。
【００１２】そこで、本発明者は比屈折率差Δ、複屈折
率Ｂ、および波長差Δλとの関係を検討した結果、図３
に示す関係があることを見出した。図３より、比屈折率
差Δが小さい程、同じ複屈折率Ｂであっても波長差Δλ
は広がっているので、消光比を大きくしても過剰損失は
大きくならず、したがって偏光子特性としては有利であ
ることがわかる。しかし、コアとクラッドの比屈折率差
Δを過剰に小さくすると、コアにおける光閉じ込め効果
が失われて、光ファイバとしての安定した光の伝送がで
きず、損失が大きくなる。
率Ｂ、および波長差Δλとの関係を検討した結果、図３
に示す関係があることを見出した。図３より、比屈折率
差Δが小さい程、同じ複屈折率Ｂであっても波長差Δλ
は広がっているので、消光比を大きくしても過剰損失は
大きくならず、したがって偏光子特性としては有利であ
ることがわかる。しかし、コアとクラッドの比屈折率差
Δを過剰に小さくすると、コアにおける光閉じ込め効果
が失われて、光ファイバとしての安定した光の伝送がで
きず、損失が大きくなる。
【００１３】したがって、本発明の光ファイバ偏光子と
しては、同図より、比屈折率差Δの上限は、Δλ＞１５
０ｎｍが得られる０．２４％以下、また、比屈折率差Δ
の下限は、複屈折率光ファイバを巻回して構成される偏
光子としての実用上の取扱いで損失が大きくならない限
界の０．１３％と判明した（図中、斜線で示す範囲）。
なお、この時に必要な最低限度の複屈折率Ｂは８×１０
-4である。
しては、同図より、比屈折率差Δの上限は、Δλ＞１５
０ｎｍが得られる０．２４％以下、また、比屈折率差Δ
の下限は、複屈折率光ファイバを巻回して構成される偏
光子としての実用上の取扱いで損失が大きくならない限
界の０．１３％と判明した（図中、斜線で示す範囲）。
なお、この時に必要な最低限度の複屈折率Ｂは８×１０
-4である。
【００１４】以上の結果から、偏光子として動作するフ
ァイバの最適な比屈折率差Δの値が０．１３％以上０．
２４％以下であることを見出だした。このように、複屈
折ファイバの構造パラメータを定めることにより、複屈
折率光ファイバを曲げて光ファイバ偏光子を構成する
と、大きな消光比および小さい過剰損失の両方を満足す
る偏光子が製造可能となる。また、波長差Δλの値をあ
る程度以上（具体的には１５０ｎｍ以上）の大きさとす
ることで、光源の中心波長の変動（例えば温度による変
動）によっても、高消光比および低過剰消失の特性が劣
化しない光ファイバ偏光子が製造可能となる。
ァイバの最適な比屈折率差Δの値が０．１３％以上０．
２４％以下であることを見出だした。このように、複屈
折ファイバの構造パラメータを定めることにより、複屈
折率光ファイバを曲げて光ファイバ偏光子を構成する
と、大きな消光比および小さい過剰損失の両方を満足す
る偏光子が製造可能となる。また、波長差Δλの値をあ
る程度以上（具体的には１５０ｎｍ以上）の大きさとす
ることで、光源の中心波長の変動（例えば温度による変
動）によっても、高消光比および低過剰消失の特性が劣
化しない光ファイバ偏光子が製造可能となる。
【００１５】以下、具体的な実施例に基づき、更に詳細
に説明する。
に説明する。
【００１６】図２（ａ）において、コア１とクラッド２
の比屈折率差Δは０．１７％、ファイバ化後のコア１の
直径を５．５μｍ、応力付与部３の直径を３５μｍ、応
力付与部３の間隔を７μｍとした。また、コア１はＧｅ
Ｏ2 ・ＳｉＯ2 で、クラッド２はＳｉＯ2 で、応力付与
部３にはＢ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 でそれぞれ構成されてい
る。コア１およびクラッド２の組成は、例えば、コア１
をＰ2 Ｏ5・ＳｉＯ2 、クラッド２をＳｉＯ2 とした組
合せ、あるいはコア１をＳｉＯ2 、クラッド２をＦ・Ｓ
ｉＯ2 とした組合せも考えられ、コア１とクラッド２間
の比屈折率差Δが所定の値になればよい。また、コア１
に複屈折効果を与える材料としては、Ｂ2 Ｏ3 の他にＡ
ｌ2 Ｏ3 も考えられる。さらに、Ｂ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 に
ＧｅＯ2 （またはＰ2 Ｏ5 ）を添加し、クラッド２と応
力付与部３の屈折率を一致させると、曲げ損失に悪影響
を与える屈折率段差がなくなり効果的である。
の比屈折率差Δは０．１７％、ファイバ化後のコア１の
直径を５．５μｍ、応力付与部３の直径を３５μｍ、応
力付与部３の間隔を７μｍとした。また、コア１はＧｅ
Ｏ2 ・ＳｉＯ2 で、クラッド２はＳｉＯ2 で、応力付与
部３にはＢ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 でそれぞれ構成されてい
る。コア１およびクラッド２の組成は、例えば、コア１
をＰ2 Ｏ5・ＳｉＯ2 、クラッド２をＳｉＯ2 とした組
合せ、あるいはコア１をＳｉＯ2 、クラッド２をＦ・Ｓ
ｉＯ2 とした組合せも考えられ、コア１とクラッド２間
の比屈折率差Δが所定の値になればよい。また、コア１
に複屈折効果を与える材料としては、Ｂ2 Ｏ3 の他にＡ
ｌ2 Ｏ3 も考えられる。さらに、Ｂ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 に
ＧｅＯ2 （またはＰ2 Ｏ5 ）を添加し、クラッド２と応
力付与部３の屈折率を一致させると、曲げ損失に悪影響
を与える屈折率段差がなくなり効果的である。
【００１７】上記の構造パラメータを持つ母材を製造
し、クラッド２の外径を１２５μｍとして線引きした。
得られたファイバの複屈折率Ｂは１．１×１０-3であっ
た。その後、このファイバを３０ｍｍφの円形リールに
１０回巻き、直交二偏波の曲げ損失波長特性を調べた。
図４は、その結果を示す図である。図示されるように、
実用上、十分な偏光子特性である消光比３０ｄＢ以上、
過剰損失１ｄＢ以下となる波長域は８０５〜８７５ｎｍ
という広帯域の動作波長を持つ偏光子が得られた。この
時のΔλは２００ｎｍとなる。
し、クラッド２の外径を１２５μｍとして線引きした。
得られたファイバの複屈折率Ｂは１．１×１０-3であっ
た。その後、このファイバを３０ｍｍφの円形リールに
１０回巻き、直交二偏波の曲げ損失波長特性を調べた。
図４は、その結果を示す図である。図示されるように、
実用上、十分な偏光子特性である消光比３０ｄＢ以上、
過剰損失１ｄＢ以下となる波長域は８０５〜８７５ｎｍ
という広帯域の動作波長を持つ偏光子が得られた。この
時のΔλは２００ｎｍとなる。
【００１８】また、中心波長８４０ｎｍのＳＬＤ（半値
幅１０ｎｍ）を用いて特性を評価したところ、消光比３
３ｄＢ、過剰損失０．１ｄＢであった。このＳＬＤは、
−３０℃〜＋８０℃の温度変化に対し中心波長が±２５
ｎｍ変動するが、上記の光ファイバ偏光子は広帯域の動
作波長をもっているため、温度変化に対しても特性の劣
化は全く見られなかった。
幅１０ｎｍ）を用いて特性を評価したところ、消光比３
３ｄＢ、過剰損失０．１ｄＢであった。このＳＬＤは、
−３０℃〜＋８０℃の温度変化に対し中心波長が±２５
ｎｍ変動するが、上記の光ファイバ偏光子は広帯域の動
作波長をもっているため、温度変化に対しても特性の劣
化は全く見られなかった。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光フ
ァイバ偏光子によれば、構造パタメータのうちの比屈折
率差Δの適切な設定により、高消光比かつ低過剰損失を
同時に実現できる。また、偏光子としての動作波長域も
広いので、温度変化により光源の中心波長がずれても特
性上安定であり、光ファイバセンサ用あるいは光ファイ
バ通信用部品として有効である。
ァイバ偏光子によれば、構造パタメータのうちの比屈折
率差Δの適切な設定により、高消光比かつ低過剰損失を
同時に実現できる。また、偏光子としての動作波長域も
広いので、温度変化により光源の中心波長がずれても特
性上安定であり、光ファイバセンサ用あるいは光ファイ
バ通信用部品として有効である。
【図１】本発明に係る光ファイバ偏光子の構造を示す図
である。
である。
【図２】本発明の光ファイバ偏光子に用いる複屈折率フ
ァイバの断面図である。
ァイバの断面図である。
【図３】比屈折率差をパラメータとした時の曲げ損失差
と複屈折率の関係を示す図である。
と複屈折率の関係を示す図である。
【図４】具体的な実施例に係る光ファイバ偏光子の特性
を示す図である。
を示す図である。
１…コア ２…クラッド ３…応力付与部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅沼 寛 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 田中 茂 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 偏波面が直交する二偏波間で伝搬定数が
異なる複屈折光ファイバをコイル状に曲げて形成する光
ファイバ偏光子において、 前記複屈折光ファイバのコアとクラッドの比屈折率差が
０．１３％以上０．２４％以下であることを特徴とする
光ファイバ偏光子。 - 【請求項２】 前記複屈折光ファイバが有する複屈折率
が、８×１０-4以上である請求項１記載の光ファイバ偏
光子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236598A JP3006205B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 光ファイバ偏光子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236598A JP3006205B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 光ファイバ偏光子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572433A true JPH0572433A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3006205B2 JP3006205B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=17003020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236598A Expired - Fee Related JP3006205B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 光ファイバ偏光子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006205B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11144937A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Hitachi Ltd | 荷重支持体 |
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