DE2329119C2 - Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen und Verfahren zur Wiedergabe fotografisch aufgezeichneter Informationen - Google Patents
Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen und Verfahren zur Wiedergabe fotografisch aufgezeichneter InformationenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen
mit einem fest anzuordnenden Aufzeichnungsträger, der in Zeilen angeordnete Informationsbits trägt und mit
einem ersten, einen Lichtstrahl über den Aufzeichnungsträger bewegenden Abtaster sowie auf ein Verfahren
zur Wiedergabe fotografisch aufgezeichneter Informationen mittels einer derart ausgebildeten Einrichtung.
Eine Einrichtung der vorstehend bezeichneten Art ist
bereits bekannt (DE-OS 20 03 057). Dadurch, daß bei der betreffenden bekannten Einrichtung lediglich ein
einziger Abtaster verwendet wird, ist lediglich eine relativ langsame Abtastung des Aufzeichnungsträgers
möglich. Dies ist insbesondere ir. den Fällen von Nachteil, in denen auf dem Aufzeichnungsträger
Informationsbits in sehr großer Dichte aufgezeichnet sind.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Einrichtung der
eingangs genannten Art auf relativ einfache Weise eine besonders rasche Abtastung mit raschem, freiem Zugriff
ermöglicht ist
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch in mindestens einer Zeile angeordnete Lichtdetektoren, durch einen zweiten, in mindestens einer Zeile angeordnete optische Elemente
aufweisenden Abtaster und durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Zeile
optischer Elemente und den Lichtdetektoren zur Abbildung aufeinanderfolgender Zeilen auf dem Aufzeichnungsträger auf die Lichtdetektoren.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß es auf relativ einfache Weise möglich ist, auch sehr dicht
aufgezeichnete Informationsbits schnell und mit wahlfreiem Zugriff lesen zu können. Dabei sind keine
aufwendigen Bauteile oder schwierig herzustellenden Linsen erforderlich. Von Vorteil ist es ferner, daß gemäß
der Erfindung Audio- und selbst Videoinformationen in Realzeit vom Aufzeichnungsträger gelesen werden
können.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Anhang von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.
F i g. I zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einrich- ϊ
tung gemäß der Erfindung;
F i g. 2 zeigt einen vergrößei ten Teil eines photographischen Aufzeichnungsträgers der in F i g. I dargestellten Einrichtung;
F i g. 3 zeigt ei;; Blockschaltbild eines Umlaufregisters der Einrichtung gemäß F i g. 1;
F i g. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig.5 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt
eines photographischen Aufzeichnungsträgers der in F i g. 4 gezeigten Einrichtung.
In Fig. 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung nach der Erfindung dargestellt, die eine Doppelabtastung ermöglicht. Eine Wiedergabevorrichtung 314 enthält als Lichtquelle 316 einen Laser, eine
konkave zylindrische Linse 318 zur Verteilung eines
Hnienartigen Laserstrahls 320 in einen sehr dünnen, in
vertikaler Richtung fächerförmigen Strahl 324, der durch einen sekundären Mikrolinsen-Abtaster 327 fällt
Der Laserstrahl fällt auf einen primären bzw. ersten Abtastspiegel 326, an dem er durch einen fotografischen
Aufzeichnungsträger 322 hindurch reflektiert wird Das Licht gelangt dann durch eine von mehreren vertikal
abtastenden Vergrößerungslinsen 328, die in einer horizontalen Reihe angeordnet sind, auf eine horizontale Reihe separater Fotozellen 330 oder eine entsprechende Reihe von Elementen einer aus diesen
bestehenden Fotozelle. Der Strahl projiziert jeweils ein Bild eines Zeilensegments auf die Informationsfotozel-Ien, in einigen Fällen auch auf Fotozellen 332 für
Synchronisationsbits, die auf dem Aufzeichnungsträger 322 entweder in undurchsichtigen oder in durchsichtigen Bereichen segmentierter horizontaler Zeilen 334
angeordnet sind, welche in Form vertikaler Spalten 334' unterteilt sine. (s. F i g. 2). Jede Spalte hat die Breite des
Feldes einer der Linsen 328. Dies bedeutet, daß die Aufzeichnungsspur in Zeilensegmenten von 300 Bits
seriell angeordnet ist, wobei jedes Zeilensegment von dem jeweils benachbarten einen Abstand hat. Die Bits
sind sehr klein, ein typisches Beispiel enthält 300 Bits in jedem Segment, 100 Zeilensegmente in jeder Zeile und
3x10* Zeilen auf jedem Aufzeichnungsträger 322.
wobei dieser nur wenige Zentimeter Breite und Länge aufweist Die Zahl der Linsen 328 entspricht derjenigen
der Spalten 334', und jedt Linse ist direkt hinter einer der Spalten angeordnet und fokussiert Bilder der Bits
eines jeden Zeilensegments dieser Spalte auf die Fotozellen 330. Die Anzahl der Fotozellen 330 in der
Reihe ist gleich der Anzahl der Bits in jedem Zeilensegment Bei 300 Bits pro Zeilensegment wird
also eine Reihe von 300 Fotozellen verwendet, wobei jedes Bit auf eine entsprechende Fotozelle oder auf ein
Fotozellenelement fokussiert wird. Die Breite des Feldes einer jeden Linse 328 ist gerade etwas größer als
die Breite einer jeden Spalte 334', und der Abstand zwischen den Spalten ist optisch gleich dem optischen
Abstand zwischen den Linsen. Optisch sind die Linsen auf die Spalten zentriert und bedecken diese, sie
fokussieren die Bits eines jeden Zeilensegments auf die <-'> Reihe der Fotozelle.!.
Der Aufzeichnungsträger 322 ist in einem stationären Halter 340 angeordnet, snd die Linsenmatrix ist auf
einer Trägerplatte 342 befestigt, die durch Ritzelpaare 344 und 346 längs vertikaler Führungsschienenpaare
348 und 350 durch einen Schrittmotor 352 bewegt werden kann. Dieser treibt das untere Ritzelpaar 344»
über ein Untersetzungsgetriebe 354. Bei jeder Schrittbewegung des Motors 352 durch einen Oszillator 356
werden die Linsen in vertikaler Richtung von einer Zeile 334 zur nächsten weiterbewegt Eine typische Frequenz
dieser Vertikalabtastung hat einen Wert von 10 Schritten pro Sekunde, wodurch 10 Zeilen verarbeitet
werden. Eine Blendenplatte 358 ist mit einem Horizontalschlitz 360 versehen, dessen Breite gerade ausreicht,
um das Bild einer der Zeilen 334 durchzulassen.
Bei der Horizontalabtastung wird der Spiegel 326 durch einen Galvanometerantrieb 361 mit einer
Frequenz von beispielsweise 5 Hz bewegt und nach jeder Horizontalabtastung bzw. nach jedem Halbzyklus
schaltet der Schrittmotor 352 die Linien um eine Zeile weiter, so daß eine Horizontalabtastung in beiden
Abtastrichtungen des Strahls 324 erfolgt Die Fotozellenreihe 330 wird bei jeder Beleuri-.tung einer der
Linsen jeweils einmal bestrahlt, dadurch werden 300
Bits ausgewertet
Jede Signalgruppe kann von den Fotozellen 330 über eine Leitung 369 einem Umlauf- bzw. Zirkulationiregister 370 gemäß F i g. 3 zugeführt werden. Die von den
Fotozellen gelieferten Daten werden Pufferspeichern 371 und 374 über Torschaltungen 372 und 372' zugeführt
und gelangen in einen Kreislauf, der ein Schieberegister 376 und ein Eingaberegister 378 enthält In diesem
Kreislauf werden die Informationen in einer schnellen Zirkulation gehalten, so daß der Informationsinhalt des
Kreislaufs in der Zeit eines ausgegebenen Worts regeneriert wird. Die Daten werden aus dem Kreislauf
über ein Ausgaberegister 380 und eine Torschaltung 382 sowie einen Pufferspeicher 384 einem Digital-Analog-Wandler oder einer ähnlichen Vorrichtung zugeführt.
Die Scheiberegisterschaltung enthält auch eine logische Eingabeschaltung 386 und einen Zähler 388,
durch die die Eingabe in üblicher Weise logisch gesteuert wird. Die Eingabe über zwei Pufferspeicher
ermöglicht erforderlichenfalls die Verarbeitung von zwei Worten.
Beim Betrieb der Schieberegisterschaltung werden die ankommenden Worte in den Kreislauf eingefügt und
zuvor vorhandene Worte ausgegeben. Es wird eine schnelle Kreislaufzeit verwendet, so daß der gesamte
Informationsinhalt des Kreislaufs in der Ausgabezeit eines Wortes regeneriert wird. Dies ermöglicht eine
asynchrone Eingabe, jedoch eine synchrone Ausgabe. Wenn niederfrequente Informationen o. ä. aufgezeichnet wurden, können die Informationen ununterbrochen
ausgelesen und einem Digital-Analog-Wandler zugeführt werden, der das niederfrequente Signal reproduziert
Es ist zu erkennen, daß die Worte schnell in den Schieberegisterkreislauf eingeführt werden können,
wobei ein oder zwei neue Worte bei jeder Zirkulation hinzugefügt werden, bis der Kreislauf nahezu aufgefüllt
ist Dieses Eingebe*, der Informationen tritt jeweils bei horizontaler Abtastung einer Spalte der fotografischen
Aufzeichnung auf. Wenn die horizontale Abtastung zwischen den Spalten stattfindet, wo keinr Informationen vorhanden sind, werden natürlich keine Informationen in den Schieberegisterkrcislauf eingegeben. Die
Torschaltung 382 w>d so gesteuert, daß die Wort»;
nacheinander aus dem Kreislauf ausgelesen werden, und zwar mit einer geringeren durchschnittlichen Ausgabe-
geschwindigkeit. Die Torschaltung 382 gleicht also die
Pausen aus, die durch die Abtastung /wischen ilen
Spalten entstehen. [Danach wird die Eingabe von Informationen über die Eingabepufferspeichcr wieder
aufgenommen. ϊ
Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung wird an der Stelle
einer sonst üblichen Leseschaltung verwendet, wenn asynchrone Daten gelesen werden. Die Eingänge C'der
Register 376, 378 und 380 sowie des Zählers 388 erhalten ein Steuersignal, das der erforderlichen ι ο
Schiebegeschwindigkeit des Schieberegisterkreislaufs angepaßt ist. Es wird durch einen nicht dargestellten
stabilen Oszillator erzeugt. Die gesamte Kapazität des Kreislaufs beträgt N- ! Worte, wobei Λ/die Länge der
Wortunterbrechungen ist. Wenn B Unterbrechungen π pro Sekunde auftreten, ist die Eingabegeschwindigkeit
— + BN. und die durchschnittliche Eingabegeschwin-
Wert C/N hat.
Bei der Aufzeichnung wird anstelle der dreihundert Fotozellen 330 eine Reihe von dreihundert Lichtzellen
verwendet, die leuchtend oder dunkel entsprechend einem Zeilcnsegment der aufzuzeichnenden Informationen
gesteuert werden. Eine Blende gibt zu einem 2> Zeitpunkt jeweils nur eine der Linsen 328 frei. Die
Blende tastet in horizontaler Richtung einen unbelichteten fotografischen Aufzeichnungsträger 322 ab. der in
dem Halter 340 angeordnet ist. Die Linsenreihe wird dann schrittweise am Ende einer jeden Abtastung um in
eine Zeile in vertikaler Richtung weiterbewegt.
In einem typischen Beispiel hat jede Spalte 334' eine
Breite von ca. 1 mm und verläuft über die gesamte Höhe der Aufzeichnung. Der horizontale Abstand zwischen
den Spalten beträgt 0,2 mm; die Bits sind in jeder Spalte in Reihen angeordnet, wobei ca. 300 Bits pro Reihe
vorgesehen sind. Es sind 300 Reihen pro mm der Spaltenhöhe vorgesehen, wobei 100 Spalten von jeweils
10cm Länge eine Aufzeichnung von 9x10* Bits ergeben. Die primäre Abtastung des Laserstrahls 324
beleuchtet jeweils nur eine Spalte. Da die optische und mechanische Auflösung der Aufzeichnung lediglich in
der Größenordnung von ±0.2 mm liegen muß. können viele unterschiedliche Arten von Einrichtungen verwendet
werden. Der sekundäre bzw. zweite Abtaster besteht aus zwei Hauptelementen, nämlich aus einer
Reihe von 100 Linsen 328 und den Fotozellen 360. die in
einer Anzahl von dreihundert Zellen oder Fotozellenelementen vorhanden sein können. Die Linsen sind so
angeordnet, daß jede Spalte auf den Fotozellen durch eine Linse abgebildet wird, wenn die Spalte beleuchtet
wird. Da sich der zweite Abtaster vertikal bewegt, wird jede Bitreihe in der ausgewählten Spalte auf den
Fotozellen durch die direkt hinter der Reihe angeordnete Linse abgebildet, wobei die Linse jedes Bit auf einem
der Elemente der Fotozelle abbildet. Die dreihundert
Fotozellen werden elektronisch abgetastet. Der zweite Abtaster wird jeweils schrittweise um eine Reihe
weiterbewegt, während der erste Abtaster kontinuierlich vor und zurück bewegt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung für optische Doppelabtastung ist in
Fig.4 und 5 dargestellt. Dabei ist ein fotografischer
Aufzeichnungsträger 422 vorgesehen, auf dem die Informationsbits 424 in Zeilen 426 angeordnet sind, die
wiederum in quadratische Blöcke 428 aufgeteilt sind (s. F i g. 5). Die Aufzeichnung wird in einem Halter 430 in
einer festen Position gehalter und durch einen primären bzw. ersten Abtaster 432 abgetastet, der eine Laserstrahlquclle
434, einen durch einen Schrittmotor 438
angetriebenen Spiegel 416 für Vertikalab'.astiing und
einen durch einen Schrittmotor 442 angetriebenen Spiegel 440 für I lorizontalabtastung enthalt. Beide
Antriebe werden durch einen Oszillator 444 gesteuert. Dieser steuert auch einen sekundären b/w. /weiten
Abtaster 446. der einen Schwingmotor 448 zur Bewegung eines Halters 450 in Aufwärts- und
Abwärtsrichtung enthält. Der Halter 450 hält Linsen oder l.insenelemente 452. die jeweils optisch direkt
hinter einem der ll'"cke 428 angeordnet sir.d und deren
effektives Feld jeweils der Breite eines Blocks 428 entspricht. Wenn die Linse hinter dem jeweils
beleuchteten Block in ihrer vertikalen Abtastnchiung
bewegt wird, so bildet sie nacheinander die Zeilensegmente des Blocks auf den Foto/eilen 429 ab. wie dies in
ähnlicher Weise auch bei den bereits beschriebenen Fcto/cüc" 330 "eschiehi. Dübel ^vird 'cdcs Ri* it»p<;pr
Zeile auf einem anderen Foto/cllenelement abgebildet.
Nach Auslesen aller Zeilensegmente des jeweiligen Blocks wird der Abtaststrahl zum nächsten Block durch
die Motore 442 und 438 weitergeschaltet, und die Linsen werden wieder in vertikaler Richtung zur Abtastung des
nächsten Blocks zurückgeführt.
In einem typischen Beispiel sind die Informationen der Aufzeichnung in Blöcken mit einer (iroße von ca.
1 mm- 2 geordnet. Es sind 100 χ 100 derartige Blöcke
vorgesehen. Die Bits sind in bereits beschriebener Weise in Reihen angeordnet, wobei jede Reihe 300 Bits
enthält und 300 Reihen pro Block vorhanden sind. Das erste Element des sekundären Abtasters enthält
100 χ 100 Linsenelementc. jedoch ist die Fotozellenanordnung
dieselbe (die Länge beträgt 300 Bits). Der zweite Abtaster oszilliert in vertikaler Richtung mit
einer Amplitude von I mm (tatsächlich etwas weniger), so daß alle Blöcke gleichzeitig auf die Fotozellenreihe
einwirken. Der erste Abtaster wird schrittweise in zwei
Richtungen bewegt, um den gewünschten Block auszuwählen. Bei diesem System ist die Verwendung
einer Kathodenstrahlröhre, eines Glasfaserabtasters oder einer Leuchtdiodenmatrix (100x100) als erster
Abtaster zu empfehlen. In diesen Fällen ist es zur primären Abtastung praktischer, alle Informationsblökke
(I04) zwischen den Zeilenschritten anzusteuern,
wodurch sich eine sehr hohe Datengeschwindigkeit ergibt.
Für niederfrequente Informationen liegt die erforderliche Bitgeschwindigkeit in der Größenordnung von
3 χ 105 Bit/sec. Bei dreihundert Bits pro Reihe müssen
ca. tausend Reihen pro Sekunde abgetastet werde.,. Die sekundäre Abtastung muß mit 1.7 Hz oszillieren, die
primäre Abtastung muß mit 33 Schritten pro Sekunde erfolgen. Wenn eine Kathodenstrahlröhre oder eine
Leuchtdiodenmatrix (LED) verwendet wird, muß die sekundäre Abtastung in Intervallen von 10 Sekunden
schrittweise weitergehen. Für Fernsehzwecke muß die Bitgeschwindigkeit mehr als 107 Bit/sec betragen bzw.
30mal höher sein. Bei dem in F i g. 4 gezeigten System sind für den zweiten Abtaster nur drei Schrittbewegiingen
pro Sekunde erforderlich. Die Qualität der Linsenelemente muß nicht sehr hoch sein. Es genügen
normalerweise gegossene Elemente. Zu diesem Zweck arbeiten auch Zonenplatten (Punkthologramme) oder
Lichtleitfaserbündel völlig zufriedenstellend.
Bei der Aufzeichnung wird ein unbelichteter fotografischer
Aufzeichnungsträger 422 in den Halter 430 eingesetzt, und eine Blende mit einer Öffnung
7 8
entsprechend einem Informationsblock kann an dem Blockrcihe aufgezeichnet wurde. Dreihundert Lieht-
Filement 450 zur horizontalen Abtastung der Blöcke quellen sind an den Stellen der Foto/eilen angeordnet,
befestigt sein. Die Blende wird in horizontaler Richtung und die Blende gibt jeweils einen Bitbereich auf dem
von Linse zu Linse (Block zu Block) und in vertikaler Aufzeichnungsträger gegenüber einer der Lichtquellen
Richtung von einer horizontalen Blockrcihe zur > frei,
nächsten bewegt, nachdem jeweils eine horizontale
nächsten bewegt, nachdem jeweils eine horizontale
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen mit einem Fest anzuordnenden Aufzeichnungsträger, der in Zeilen geordnete
Informationsbits trägt und mit einem ersten, einen Lichtstrahl über den Aufzeichnungsträger bewegenden Abtaster, gekennzeichnet durch in
mindestens einer Zeile angeordnete Lichtdetektoren (330, 429). durch einen zweiten, in mindestens einer
Zeile angeordnete optische Elemente (328, 452) aufweisenden Abtaster (342, 446) und durch eine
Vorrichtung (352,448) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Zeile optischer Elemente
(328, 452) und den Lichtdetektoren (330, 429) zur Abbildung aufeinander folgender Zeilen (334, 426)
auf dem Aufzeichnungsträger auf die Lichtdetektoren (330,429).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daSJ die optischen Elemente (328r 452)
Linsen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsbits auf dem Aufzeichnungsträger (322, 422) überdies in Spalten (334')
angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (352, 448) zur
Erzeugung der Relativbewegung mit einer Abtastamplitude arbeitet, die der Länge einer Spalte (334')
entspricht
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Irn'ormatiunsbits überdies in
Blöcken (428) geordnet Sind, daß der erste Abtaster
(432) mit einer Vorrichtung zur Weiterschaltung des Lichtstrahls von einem Block (428) zum nächsten
versehen ist, daß das Wirkungsfeld eines jeden optischen Elements (452) des zweiten Abtasters
(432) der Breite eines Blocks (428) entspricht und daß die Vorrichtung (448) zur Erzeugung der w
Relativbewegung die Zeile der optischen Elemente (452) schrittweise zur aufeinanderfolgenden Abbildung der Zeilen (426) eines jeden Blocks (428)
weiterbewegt
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abtaster (432) den Lichtstrahl ablenkende Elemente (436,440) zur Abtastung
des Aufzeichnungsträgers (422) in zwei Richtungen aufweist und daß die optischen Elemente (452) des
zweiten Abtasters (446) jeweils einzeln einem jeden so Block (428) zwecks Abtastung seiner Zeilen (426)
zugeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die optischen Elemente (452) aus einer
Zonenplatte gebildet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (F i g. 3) zur
Erzeugung eines synchronen Ausgangssignals aus von den Lichtdetektoren (330, 429) gelieferten
asynchronen Eingangssignalen vorgesehen ist, die eine Zirkulationsspeicheranordnung (370) enthält, in
clic die Informationen der Lichtdetektoren (330,429) über Torschaltungen (372,372') eingeführt und in der
die Informationen in schneller Zirkulation gehalten werden, und daß in der Zirkulationsspeicheranordming (370) ferner eine zeitlich gesteuerte Torscnaltung (382) zur Informationsausgabe in ununterbrochener und synchronisierter Folge vorgesehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die asynchronen Eingangssignale in die
Zirkulationsspeicheranordnung (370) blockweise eingegeben und aus ihr ausgegeben werden, wobei
zwischen einzelnen Blocks bei der Eingabe Pausen auftreten, und daß die Informationen während der
Zirkulation in der Zeit eines ausgegebenen Worts regeneriert werden.
10. Verfahren zur Wiedergabe fotografisch aufgezeichneter Informationen mittels einer nach
einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildeten Einrichtung, dadurch gekennzeichnet daß ein
fotografischer Aufzeichnungsträger (322, 422) in einer festen Position gehalten und mittels eines
Lichtstrahls in einer ersten Richtung abgetastet wird und daß gleichzeitig mittels einer beweglichen
optischen Vorrichtung (342,446) mehrere Speicherplätze des Aufzeichnungsträgers (322, 422) in einer
zweiten Richtung abgetastet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß ein dünner, fächerförmiger
Lichtstrahl (324) verwendet wird und daß die beiden Abtastrichtungen senkrecht zueinander stehen.
Applications Claiming Priority (1)
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GB1598973A GB1427758A (en) | 1973-04-03 | 1973-04-03 | Photographic records of digital information and playback system including optical scanners |
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ID=10069203
Family Applications (1)
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Country Status (4)
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