小口径非球面检测的方法
非球面光学元件检测方法
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非球面光学元件检测方法学院:光电学院学号:************:***2012 年11 月摘要:随着当今社会生活要求的提高,非球面在越来越广泛的领域所运用,因此非球面的质量迫切需要提高,非球面的检测技术成为研究的热点。
该文阐述了光学投影式、郎奇检验法、曲面CGH全息图检测法和双波带板产生径向剪切干涉法四中比较热门的非球面检测法,介绍了上述几种方法的原理、光学系统和数据处理方式,并且归纳了检测技术总体的发展趋势。
关键词:非球面;检测方法;郎奇光栅;波带板;剪切干涉1 绪论1.1 非球面的定义以及检测方法的分类1.1.1 引言人们在几百年前就认识到非球面光学元件在光学应用上相对于球面光学元件有很多优势。
但是由于受到加工水平和加工工艺的限制,一直以来非球面光学元件没有得到真正的广泛应用。
直到上世纪七十年代,非球面镜片才开始不断的被应用到实际生产中。
由于实际生产的需要,人们不断的尝试加工出更精确的非球面光学元件,因此非球面光学技术得到发展。
八十年代后,由于计算机的应用和激光干涉技术的发展,非球面技术得到了蓬勃的发展。
非球面光学元件的面形质量直接影响其成像质量,是其广泛应用的最关键的技术之一,面形质量就是指加工制成的表面形状和理论形状的符合程度。
对光学表面来说,表面的实际形状相对于理论形状允许一定的偏差。
一般用光的波长的几分之几来表示。
光学元件的面形检测就是指找到实际面形相对于理论形状的偏差。
找到这个偏差就是检验的基本目的。
1.1.2 非球面的定义:非球面是相对于球面定义的,球面是由一个参数,即球面半径来决定它的面形,而非球面可以拥有多个参数,参数之间没有一定的关系可循,可以是连续变化的。
按照有无回转轴可以将非球面划分为两大类:有回转轴的包括抛物面、椭圆面等;没有回转轴的包括离轴抛物面等[1]。
面上每一点的曲率半径都相同的面为球面。
而面上每一点的曲率半径随着曲面的位置而改变的面就是非球面。
非球面分为凸非球面和凹非球面两大类,包括双曲面、抛物面、椭圆面等等。
非球面轮廓测量与分析精编版
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Form Talysurf 测量非球面
5) Aspheric Data Fit 实测数据与理论数据拟合
Z Axis
B=Actual profile 实际轮廓
B
C=Absolute aspheric form 绝对非球面形状
C A
X Axis
A=Aspherics axis 非球面轴
Form Talysurf 测量非球面
Z is the corresponding vertical distance Z为相应的垂直距离
a is the indexed Polynomial Coefficient a为多项式系数
C is the reciprocal of the Base Radius C为基圆半径的倒数
K is the Conic Constant of the Surface K为二次常数
• 模具成型
− 几何反转 − 精度取决于:
• 模具的几何精度 • 收缩因素
• 抛光
− 抛光垫接触或者 MRF(磁流体) − 精度取决于局部驻留时间
非球面制造:金刚石车削
• 典型加工时间(50mm口径)
− <10分钟
• 典型形状精度
− 0.1µm 至 1µm
• 材料
− 有色金属,如铝、铜、镍等 − 晶体,如锗、硫化锌、硅、铌酸锂等 − 高分子聚合物
Form Talysurf 测量非球面
4) Input Aspheric Data 输入理论设计数据
Aspheric Data 非球面数据
Radius=40.0mm K= -1 A4= 5.3188e-007 A6=5.5231e-009 A8=-1.6774e-011 A10=-6.3352e-014
非球面镜片的鉴别方法
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非球面镜片的鉴别方法非球面镜片是一种在制造过程中通过对普通球面镜片进行加工,使其在特定方向上的曲率半径不等于在垂直方向上的曲率半径的镜片。
在实际应用中,非球面镜片广泛应用于光学仪器、眼镜、摄影镜头等领域。
鉴别非球面镜片的方法如下:1.观察光线反射:使用一束平行光线照射在非球面镜片上,观察光线的反射情况。
如果光线在镜片的表面上反射时发生了折射,即光线在不同方向上的角度不相等,则可以判断镜片为非球面镜片。
2.检查曲率半径:使用曲率半径检测仪或者显微镜等设备,对非球面镜片的曲率半径进行测量。
根据非球面镜片的制造过程,非球面镜片在特定方向上的曲率半径会与垂直方向上的曲率半径不同。
3.检查反射像差:反射像差是指光线经过非球面镜片反射后所产生的像差。
通过观察反射像差的大小和分布情况,可以初步判断镜片是否为非球面镜片。
非球面镜片在设计和加工过程中可以通过调整曲面形状来减小或消除反射像差。
4.检查折射像差:折射像差是指光线经过非球面镜片折射后所产生的像差。
通过观察折射像差的大小和分布情况,可以进一步确认镜片是否为非球面镜片。
非球面镜片通过改变曲率半径来控制折射像差的大小和方向,从而提高光线的聚焦能力和像质。
5.查看制造工艺:通过查看非球面镜片的制造工艺资料,了解镜片的设计和加工过程,可以确认镜片是否为非球面镜片。
非球面镜片的制造过程通常包括球面镜片的加工、抛光和涂膜等步骤,其中会涉及到特定的加工设备和工艺技术。
综上所述,通过观察光线反射、检查曲率半径、检查反射像差和折射像差,以及查看制造工艺,可以对非球面镜片进行鉴别。
准确的鉴别非球面镜片对于确保光学仪器和眼镜等设备的性能和质量至关重要。
非球面轮廓测量与分析
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a is the indexed Polynomial Coefficient a为多项式系数
C is the reciprocal of the Base Radius C为基圆半径的倒数
K is the Conic Constant of the Surface K为二次常数
Xp是指非球面光轴到轮廓最高点之间的距 离。
非球面参数简介
• Xt:
Xt is the distance of the aspheric axis from the measured data.
Xt是指非球面光轴到测量起始点之间的距 离。
非球面参数简介
• Xv:
Xv is the distance of the lowest valley from the aspheric axis .
6) Residual Error After Form Removal 形状去除之后的残余误差
+Z 轴
Aspherics axis 非球面轴线
+X 轴
-X轴
D=B-C(Residual error after
absolute aspheric form removal)
-Z 轴
去除绝对形状后的残余误差
• 之所以称为“锥面”项,是由于我们可以用 不同方位的面与圆锥相切可以得到以上表面
基本形式:球面(K=0)
相切面平行于圆锥底面
圆的标准方程: x2 y2 R2 (R 0)
基本形式:抛物面(K=-1)
相切面平行于圆锥侧面
抛物线标准方程 : y2 2 px或y2 2 px或 x2 2 py或x2 2 py( p 0)
2. 明月告诉您非球面镜片的验光要点和鉴别方法
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明月告诉您非球面镜片的验光要点和鉴别方法
在验光配镜时,非球面镜片和球面镜片对验光要求是有区别的,对验光要点要求不同。
还有就是你佩戴的眼镜是不是非球面镜片,自己可以去鉴定的,下面明月就告诉您非球面镜片的验光要点和鉴别方法。
非球面镜片的镜片验光要采用规范验光,要求验光准确,处方合理,具体的验光要点有以下几点:
1、初始阶
问诊
眼部检查
裸眼视力,原镜光度,矫正视力
电脑验光
检影复查
2、精确阶段
雾视
双色试验(MPMVA)
散光表检查
交叉柱镜精调散光
3、终结阶段
优势眼检查
双眼调节平衡
ADD检查(有老视者)
试戴
非球面镜片的鉴别方法:
自己初次佩戴非球面镜片有没有感觉极不适应和不合适的感觉,以及佩戴的眼镜到底是不是非球面的,这些可以自己去鉴定的。
方法很简单,因为非球面不代表就应该是一个平面,它也会有一定的弧度。
从侧面看非球面比球面的外表面要平、弯度要小得多。
用手从镜片中间往边上捋过,手感上会很平,如果试过后有以上发现和感觉就应该是非球面的眼镜。
同等度数下的眼镜,如同样-5.00DS,非球面镜会比球面镜非球面镜片比球面镜片轻26%。
非球面镜片表面较为平整,看外界无论远近,都非常自然不变形,长时间不会感到疲劳。
以上就是明月为大家总结的,非球面镜片的验光要点和鉴别方法,通过以上文章的总结介绍,相信您对大家更加了解非球面的镜片有一定的帮助。
非球面面型检测新原理研究
![非球面面型检测新原理研究](https://img.taocdn.com/s3/m/cf493fc229ea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2ab5.png)
2020.26科学技术创新非球面面型检测新原理研究胡月(河北民族师范学院机电工程学院,河北承德067000)1国内外现状及动态分析1.1轮廓测量法轮廓测量法是指通过扫描获得非球面面型相关数据,通过重构获得被测面型一种方法。
按探针测量方式,可分为接触式和非接触式两种[1],在前者中,三坐标测量是常用方法,其是通过测量非球面表面以实现测量;后者基本结构与前者相同,主要差别是测量探针,后者采用激光测量,由于其非接触,所以此方法可避免被测表面划伤,也可获得较高精度。
1.2干涉测量法(1)无像差点针对非球面面型,应用无像差点不需要补偿装置可直接实现测量,且精度较高,但检测过程需引入附加平面,所以其测量范围受到了限制。
图1所示为无像差点对椭圆面的检测示意图。
图1无像差点检测示意图(2)补偿镜法苏联科学家最早提出补偿镜,后逐步演变为多种方法,其中,Offner 补偿镜最为普及,其校正了非球面球差,补偿精度高。
图2所示为Offner 补偿镜检测示意图。
图2Offner 补偿镜检测示意图(3)计算全息图法计算全息图是利用计算机生成波前全息图案,后制备图案基底,当光照时,就会复现全息记录。
利用此原理可生成与之匹配的非球面波,进行实现面型检测。
图3所示为计算全息对非球面的检测示意图。
图3计算全息检测非球面示意图(4)环带拼接法由于非球面测量焦点与球心不重合,所以不能实现零位测量。
但对于对称非球面,其沿干涉仪运动会生成环形干涉图,尽管一个位置不能测量整个面型,若将多位置测量数据“拼接”,则可实现面型的全部测量。
(5)子孔径拼接法与环带拼接近似,通过多位置测量“拼接”,最终实现面型检测。
二者区别在于:子孔径拼接时,非球面需要进行光轴方向移动的同时,还要进行平移和倾斜,其可获得较高横向分辨率。
(6)亚奈奎斯特采样法亚奈奎斯特采样发,先使用“亚奈奎斯特”探测器实现亚奈奎斯特采样,后应用特殊解包方法实现非球面面型测量。
1.3几何光学测量法(1)刀口阴影法刀口阴影法常用于大口径元件面型误差的现场检测,其灵敏度高,检测效率高,不易划伤镜面。
非球面瞳距及瞳高的确定
![非球面瞳距及瞳高的确定](https://img.taocdn.com/s3/m/de1b1221aaea998fcc220ecf.png)
1,测量单眼PD。水平要求:眼必须水ຫໍສະໝຸດ 对准非球面镜片光心(同心园的园心)。
2,瞳高及垂直要求:要在镜架的模板上点出瞳孔高度(瞳高)。瞳高的起始点与镜架的前倾角(眼镜前框与镜腿的夹角)有关,前倾角每倾斜2度(前倾角88度),瞳高起始点下降1mm,最多不超过5mm。
3,调整镜架:预先调整好眼镜架。使镜架平整,挂耳长度恰当,伏贴,舒适。前倾角80-85度。
4,点瞳高方法:除镜架前倾角补偿外,还可以令患者头部略后仰,使眼镜前框与地面垂直,用防水笔对准瞳孔中心直接点在镜架寸板上。
球面镜片与非球面镜片的鉴别方法
![球面镜片与非球面镜片的鉴别方法](https://img.taocdn.com/s3/m/0ccbb92ef46527d3240ce086.png)
球面镜片与非球面镜片的鉴别方法我们在日常工作中,经常遇到一些顾客想鉴别一下自己的镜片是球面还是非球面的,下面介绍几种鉴别的方法。
</P><P> <STRONG>方法一</STRONG>:利用焦度计鉴别。
球面镜片的顶焦度与边缘度数相比,负片顶焦度小于边缘度数;正片顶焦度小于或接近边缘度数。
而非球面镜片的顶焦度与边缘度数相比,无论正负片,球镜度数越靠近边缘越低,而柱镜度数越靠近边缘越高。
</P><P> <STRONG>方法二</STRONG>:利用镜度表鉴别。
球面镜片表面的弯曲度相同,而非球面镜片表面弯曲度因部位不同也有所差异。
通过镜度表的测量结果很容易鉴别。
</P><P> <STRONG>方法三</STRONG>:肉眼观察法。
同一材料、同一度数的球面与非球面相比,非球面镜片更平、更薄、视物更逼真、更自然舒适。
如果对着灯管观看镜片镀膜形状,一般是球面镜片反射的灯管较直(高屈光度镜片除外);而非球面镜片由于表面各部位曲率不同,灯管形状弯曲度较大。
</P>)日光灯管像鉴别法这是最直接有效的鉴别法。
因大家都知道球面镜片两个表面的日光灯管像都是接近笔直的。
而外单非镜片则第一面灯管像为中间鼓起的桶形,第二面为平直的球面灯管像。
双非镜片两面都是非球面设计,第一面为中间洼陷的枕形灯管像,第二面则为中间鼓起的桶形灯管像。
一般在-2.00D以上的镜片该现象开始明显,度数越高越明显。
如图6所示。
2)矢高鉴别法非球面表面,如使用20口径的千分表去测量表面各点矢高,从中间到边缘矢高是不断变化的。
而球面则应该保持不变。
将此一原则应用于鉴别双非和单非镜片同样不失为一种简便易行的方法。
如果我们用矢高表去测量一片传统外单非镜片,那么其第一面的矢高从中间到边缘呈渐变状态,而第二面的矢高则基本不变或变化很小(此一很小的变化是因加工误差造成的)。
光学非球面新型检测原理与技术
![光学非球面新型检测原理与技术](https://img.taocdn.com/s3/m/c5d897c4b1717fd5360cba1aa8114431b90d8edd.png)
光学非球面新型检测原理与技术嘿,大家知道吗?在光学的奇妙世界里,有个超厉害的东西叫光学非球面新型检测原理与技术呢!想象一下,我们的眼睛就像是超级精密的光学仪器,能看到五彩斑斓的世界,而光学非球面就是让我们能看得更清晰、更准确的关键之一。
那这个检测原理与技术到底是怎么回事呢?简单来说,就好像我们要去检查一个特别复杂的拼图是不是完整无缺。
我们需要非常仔细地去观察每一个小块,看看它们是不是都在正确的位置上,有没有缺失或者变形。
光学非球面的检测也是这样,要对那些曲面进行超级精细的“扫描”,确保它们的形状和性能都符合要求。
比如说,就像我们在挑选一个完美的足球,我们要看看它的表面是不是光滑,有没有凹凸不平的地方。
如果有,那这个足球踢起来可能就不那么顺手啦!同样的道理,光学非球面如果有一点点瑕疵,都会影响到整个光学系统的表现哦。
在这个检测过程中,有各种各样的技术和工具就像我们的小助手一样。
它们能帮助我们发现那些微小的问题,就像放大镜能让我们看清蚂蚁身上的细节一样。
而且,这些技术还在不断进步和发展呢,就像我们的手机不断更新换代一样,变得越来越厉害。
想象一下,如果没有这些先进的检测原理与技术,我们的眼镜可能就没那么清晰,相机拍出来的照片可能就没那么美,那些高科技的光学设备可能就没法正常工作啦。
所以啊,光学非球面新型检测原理与技术可真是太重要啦,它们就像是光学世界里的守护天使,让一切都变得更加
美好和清晰呢!。
非球面数字波面检测技术
![非球面数字波面检测技术](https://img.taocdn.com/s3/m/db804ac985254b35eefdc8d376eeaeaad1f316f7.png)
非球面数字波面检测技术袁吕军;杨帆【摘要】A method for fast testing aspheric surface with small asphericity (less than 0. 01 mm) was proposed, which does not need compensation system or other optical elements. First the practical wavefront aberration was measured by phase-shifting interferometer, and the adjustment errors were eliminated. Then the theoretical wavefront aberration of aspheric surface on-axis or off-axis was calculated based on the equation of aspheric surface. At last the residual wavefront aberration (surface error) was obtained by subtracting the theoretical wavefront from practical wavefront. A hyperboloidal mirror with the diameter of 135 mm was measured by this method, meanwhile this mirror was tested by null compensation; the tested results by these two methods are similar. It concludes that the method of digital wavefront for testing aspheric surface is feasible.%提出了一种快速检测浅度非球面(非球面度小于0.01 mm)的方法,该方法无需补偿器或其他辅助光学元件进行零位补偿.用移相干涉仪直接测量正轴或离轴的浅度凹非球面,剔除平移、倾斜、失焦等调整误差后,得到实际被测镜面的面形分布数据;根据正轴或离轴的浅度凹非球面矢高方程计算理想非球面的面形分布数据,得到理论波面数据,用实测的面形分布数据减去理论的面形分布数据即可得到被检非球面的剩余波像差,即面形误差.利用该方法测量了一口径为135 mm的双曲面,并用零位补偿法加以验证.两种方法的检测结果精度相当,说明数字波面法可实际应用于正轴或离轴的浅度凹非球面的检测.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2012(033)006【总页数】5页(P1118-1122)【关键词】光学检测;非球面;数字波面;波像差【作者】袁吕军;杨帆【作者单位】中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏南京210042;中国科学院天文光学技术重点实验室,江苏南京210042;中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏南京210042;中国科学院天文光学技术重点实验室,江苏南京210042;中国科学院研究生院,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TN205;TN247引言随着现代光学的发展,非球面元件得到了越来越广泛的应用。
小口径非球面检测的方法
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小口径非球面检测的方法
朱敏;石永山;李程华;张欣
【期刊名称】《光电技术应用》
【年(卷),期】2006(21)1
【摘要】在分析各种传统检测方法的基础上,研究了小口径非球面的检测方法,给出了设计实例,实现了非球面曲面的光学检测,满足了非球面曲面在工程中的应用.【总页数】3页(P4-6)
【作者】朱敏;石永山;李程华;张欣
【作者单位】东北电子技术研究所,辽宁,锦州,121000;海军驻锦州地区军事代表室,辽宁,锦州,121000;东北电子技术研究所,辽宁,锦州,121000;东北电子技术研究所,辽宁,锦州,121000
【正文语种】中文
【中图分类】TB851.07
【相关文献】
1.大偏离度非球面检测畸变校正方法 [J], 高松涛;武东城;苗二龙
2.一种非对称双面离轴非球面反射镜检测补偿变焦光路设计方法 [J], 冯帅; 常军; 牛亚军; 穆郁; 刘鑫
3.一种针对超大口径凸非球面的面形检测方法 [J], 张海东; 王孝坤; 薛栋林; 张学军
4.一种非球面反射镜有效通光口径的定量化检测方法 [J], 孟晓辉;张继友;王永刚;李昂;周于鸣;李文卿
5.激光跟踪仪检测大口径非球面方法研究 [J], 陈佳夷;王聪;霍腾飞;程德级
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第 2 1卷 第 1期 20 0 6年 2月
光 电 技 术 应 用
ELECT R0 — 0PT I TECHN 0L0G Y C APPLl CAT l 0N
Vol21. _ No. 1 Fe r r 20 b uay. 06
文 章 编 号 : 6 3—1 5 ( 0 6 0 17 2 5 2 0 ) 1—0 0 0 4—0 3
维普资讯
第 1期
朱 敏 等 : E径 非 球 面 检 测 的 方 法 小 l
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图 1 用 辅 助 镜 面 检 验
图 5 Dal 偿 原 理 图 l补
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图 2 不 用 辅助 镜 面 检 验
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的要求 越来 越 高 , 过增 大孑 径提 高 系统 角 分辨 通 L
率 , 而促 使光 学 系统往 大 口径 、 视场 发展 . 从 大 而 大 口径 或 大视场 的光 学系 统其 像差较 难 校正 , 通 过 使 用非 球 面 , 以增 加校 正 像 差 的变 量 , 利 可 并 用 非球 面 的特 有 几何 特 性 , 够 校正 多 种像 差 , 能 从 而 可使 系统 结 构简 单 、 像 的 像质 优 良. 为 成 但
曲 面 的 光 学 检 测 , 足 了非 球 面 曲 面在 工程 中 的应 用 . 满 关 键 词 : 球 面 检测 ; 学 设 计 : 非 光 光学 检 测
中 图 分 类 号 :B 5 .7 T 8 10 文 献标 识 码 : A
Te t M e h d o m a lApe t r phe i u f c s t o fS l r u e As rc S r a e
了获得 满足 实际 要求 的非球 面 , 相应 的检 测技 其
术得 到 了不少 学者 的关 注 . 二次 曲面 镜 按 面 型 可 以分 为 凹面 和 凸 面两 种 , 中 凸面 镜 的检 验 比凹 面镜 要 复 杂 , 是 因 其 这 为大多 数辅 助 镜 的 尺 寸 比被 检 面 的尺 寸 要 大 很 多, 给选材 和加 工上 带来 了很 大 的困难 .
Ke r s: s he i u f c e t o tc ld sg o ia e t y wo d a p rcs ra e ts ; p ia e i n; ptc lt s
近 年来 , 各类 摄 影 、 相 等 系统 对 成 像质 量 照
表 l 非 球 面 的检 测 方 法
to a e tm e h d s s u id. e i x m p e i u o wa d, i n lts t o s i t d e A d sgn e a l s p t f r r whih c n m e tt e ts e u r m e sof c a e h e tr q ie nt a p rcs ra e i h n n e i g. s he i u fc n t e e gie rn
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图 6 O f r 补 偿 原 理 图 fe n
/ / , 图 7 P <0的 曲 面补 偿 原 理 图
法和 直接 的面 型轮廓法 l J其优缺点见表 1 - , 1 .
镜 , 到同心 光束 而进行 零 位检 验 , 得 用辅 助镜 又
收稿 日期 : 0 5—1 20 0—2 7
作 者 简 介 : 敏 ( 9 4一) 女 , 朱 16 , 辽宁 锦 州 人 , 士 , 级 工程 师 , 硕 高 研究 方 向 为光 电工 程
2 二 次 曲面 凹 面镜 的检 验 方 法
二 次 曲面 ( 抛物 面 、 圆 面和双 曲面 ) 椭 面型 可
1 常 见 非球 面检 测 方法
非球 面的检 测 主要有 干 涉法 、 几何 光线 检 测
以分 为凹 面和 凸面 两种 , 统 的 凹面非 球 面检测 传
方 法见 表 2 . 二 次 曲面 凹面 镜 的 检验 方 法 主要 是 用 辅 助
小 口径 非球 面 检 测 的方 法
朱 敏 石 永 山 李 程 华 张 欣 , , ,
(. 1 东北 电子 技 术 研究 所 , 宁 锦 州 1 10 ; . 军 驻 锦 州 地 区军 事 代 表 室 , 宁 锦州 1 10 ) 辽 2002海 辽 2 0 0
摘
要 : 分 析 各 种 传 统 检测 方 法 的基 础 上 , 究 了 小 口 径 非 球 面 的 检 测 方 法 , 出 了设 计 实 例 , 现 了 非 球 面 在 研 给 实
ZHU i , IYo g—h n , M n SH n s a LICHe g h a ZHANG n n — u , Xi ( . rha t s rhI siueo eto i c n lg J n h u 1 1 0 C ia; 1 No te s Re a c ntt t fEl tn cYeh oo y, iz o 2 0 0, h n e c 2 Reie tRe rsnaieO fc fNa a oc nJn h u,iZ o 21 0 C i a) . s n p e ttv f ieo d e v lF rei iZ o J n h u 1 0 0, h n Ab t a t The ts t o fs l a e t r s h rc s ra e b s d o hea l ssofv ro s ta i sr c : e tme h d o ma l p r u e a p e i u f c a e n t nay i a i u r d —