CN110231705B - 摄像光学镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种摄像光学镜头,其自物侧至像侧依序包含:第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜;摄像光学镜头的焦距为f,第一透镜的焦距为f1,第三透镜的焦距为f3,第四透镜的焦距为f4,第五透镜的焦距为f5,第三透镜物侧面的曲率半径为R5,第四透镜物侧面的曲率半径为R7,第四透镜像侧面的曲率半径为R8,第三透镜的轴上厚度为d5,第四透镜的轴上厚度为d7,第四透镜像侧面到第五透镜物侧面的轴上距离为d8,满足下列关系式:‑8.00≤(f1+f3+f5)/f≤‑6.00;1.00≤(R7+R8)/(R7‑R8)≤3.00;R5/d5≤‑15.00;10.00≤d7/d8≤13.02;0.80≤f4/f≤1.50。本发明提供的摄像光学镜头具有良好光学性能的同时,满足大光圈、广角化、超薄化的设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头领域,特别涉及一种适用于智能手机、数码相机等手提终端设备,以及监视器、PC镜头等摄像装置的摄像光学镜头。
背景技术
近年来,随着智能手机的兴起,小型化摄影镜头的需求日渐提高,而一般摄影镜头的感光器件不外乎是感光耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)或互补性氧化金属半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)两种,且由于半导体制造工艺技术的精进,使得感光器件的像素尺寸缩小,再加上现今电子产品以功能佳且轻薄短小的外型为发展趋势,因此,具备良好成像品质的小型化摄像镜头俨然成为目前市场上的主流。
为获得较佳的成像品质,传统搭载于手机相机的镜头多采用三片式、四片式透镜结构。然而,随着技术的发展以及用户多样化需求的增多,在感光器件的像素面积不断缩小,且系统对成像品质的要求不断提高的情况下,五片式透镜结构逐渐出现在镜头设计当中,常见的五片式透镜虽然已经具有较好的光学性能,但是其光焦度、透镜间距和透镜形状设置仍然具有一定的不合理性,导致透镜结构在具有良好光学性能的同时,无法满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种摄像光学镜头,其具有良好光学性能的同时,满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求。
为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种所述摄像光学镜头,自物侧至像侧依序包含:具有负屈折力的第一透镜,具有正屈折力的第二透镜,具有负屈折力的第三透镜,具有正屈折力的第四透镜,以及具有负屈折力的第五透镜;
所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第一透镜的焦距为f1,所述第三透镜的焦距为f3,所述第四透镜的焦距为f4,所述第五透镜的焦距为f5,所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5,所述第四透镜物侧面的曲率半径为R7,所述第四透镜像侧面的曲率半径为R8,所述第三透镜的轴上厚度为d5,所述第四透镜的轴上厚度为d7,所述第四透镜像侧面到所述第五透镜物侧面的轴上距离为d8,满足下列关系式:
-8.00≤(f1+f3+f5)/f≤-6.00;
1.00≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.00;
R5/d5≤-15.00;
10.00≤d7/d8≤13.02;
0.80≤f4/f≤1.50。
优选的,所述第二透镜物侧面的曲率半径为R3,所述第二透镜像侧面的曲率半径为R4,且满足下列关系式:
0.30≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.70。
优选的,所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1,所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2,所述第一透镜的轴上厚度为d1,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,满足下列关系式:
-5.11≤f1/f≤-1.55;
-1.23≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.09;
0.03≤d1/TTL≤0.17。
优选的,所述第二透镜的焦距为f2,所述第二透镜的轴上厚度为d3,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
0.42≤f2/f≤1.72;
0.06≤d3/TTL≤0.27。
优选的,所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
-7.15≤f3/f≤-1.48;
0.40≤(R5+R6)/(R5-R6)≤1.24;
0.02≤d5/TTL≤0.08。
优选的,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
0.08≤d7/TTL≤0.35。
优选的,所述第五透镜物侧面的曲率半径为R9,所述第五透镜像侧面的曲率半径为R10,所述第五透镜的轴上厚度为d9,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
-4.14≤f5/f≤-0.83;
1.77≤(R9+R10)/(R9-R10)≤5.44;
0.04≤d9/TTL≤0.14。
优选的,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,所述摄像光学镜头的像高为IH,满足下列关系式:
TTL/IH≤2.00。
优选的,所述摄像光学镜头的Fno,满足下列关系式:
Fno≤2.25。
优选的,所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距为f12,满足下列关系式:
0.49≤f12/f≤2.25。
本发明的有益效果在于: 根据本发明的摄像光学镜头具有良好光学性能,且具有大光圈、广角化、超薄化的特性,尤其适用于由高像素用的CCD、CMOS等摄像元件构成的手机摄像镜头组件和WEB摄像镜头。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
图1是实施方式一的摄像光学镜头的结构示意图;
图2是图1所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图;
图3是图1所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图;
图4是图1所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图;
图5是实施方式二的摄像光学镜头的结构示意图;
图6是图5所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图;
图7是图5所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图;
图8是图5所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图;
图9是实施方式三的摄像光学镜头的结构示意图;
图10是图9所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图;
图11是图9所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图;
图12是图9所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
(第一实施方式)
请参考附图,本发明提供了一种摄像光学镜头10。图1所示为本发明第一实施方式的摄像光学镜头10,该摄像光学镜头10包括五个透镜。具体的,所述摄像光学镜头10,由物侧至像侧依序包括:第一透镜L1、光圈S1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5。第五透镜L5和像面Si之间可设置有光学过滤片(filter)GF等光学元件。
在本实施方式中,定义所述摄像光学镜头10的焦距为f,所述第一透镜L1的焦距为f1,所述第三透镜L3的焦距为f3,所述第五透镜L5的焦距为f5,满足下列关系式:-8.00≤(f1+f3+f5)/f≤-6.00;规定了所述第一透镜L1、所述第三透镜L3和所述第五透镜L5的焦距之和与所述摄像光学镜头10的焦距的比值,可适当配置第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5的焦距,对光学系统的像差进行校正,进而提升成像品质。
所述第四透镜L4物侧面的曲率半径为R7,以及所述第四透镜L4像侧面的曲率半径为R8,满足下列关系式:1.00≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.00;规定了第四透镜L4的形状,可以缓和光线经过镜片的偏折程度,有效减小像差。
所述第三透镜L3物侧面的曲率半径为R5,所述第三透镜L3的轴上厚度为d5,满足下列关系式:R5/d5≤-15.00;规定了所述第三透镜L3的形状,在条件范围内有利于镜片加工。
所述第四透镜L4的轴上厚度为d7,所述第四透镜L4像侧面到所述第五透镜L5物侧面的轴上距离为d8,满足下列关系式:10.00≤d7/d8≤13.02;规定了所述第四透镜L4的轴上厚度和所述第四透镜L4像侧面到所述第五透镜L5物侧面的轴上距离的比值,在条件范围内有利于压缩系统总长。
所述第四透镜L4的焦距为f4,满足下列关系式:0.80≤f4/f≤1.50;规定了所述第四透镜L4的焦距和所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件范围内,通过光焦度的合理分配,使得系统具有较佳的成像品质,有助于提高光学系统性能。
定义所述第二透镜L2物侧面的曲率半径为R3,以及所述第二透镜L2像侧面的曲率半径为R4,且满足下列关系式:0.30≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.70;规定了所述第二透镜L2的形状,有利于平衡系统球差。
定义所述第一透镜L1的焦距为f1,满足下列关系式:-5.11≤f1/f≤-1.55;规定了第一透镜L1的焦距与整体焦距的比值,在条件式范围内,所述第一透镜L1具有适当的负屈折力,有利于减小系统像差,同时有利于镜头向超薄化、广角化发展。
所述第一透镜L1物侧面的曲率半径为R1,所述第一透镜L1像侧面的曲率半径为R2,满足下列关系式:-1.23≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.09;合理控制第一透镜L1的形状,使得第一透镜L1能够有效地校正系统球差。
所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL,所述第一透镜L1的轴上厚度为d1,满足下列关系式:0.03≤d1/TTL≤0.17,在条件范围内,有利于实现超薄化。
定义所述第二透镜L2的焦距为f2,满足下列关系式:0.42≤f2/f≤1.72,通过将第二透镜L2的正光焦度控制在合理范围,有利于矫正光学系统的像差。
所述第二透镜L2的轴上厚度为d3,满足下列关系式:0.06≤d3/TTL≤0.27,在条件范围内,有利于实现超薄化。
定义所述第三透镜L3的焦距为f3,满足下列关系式:-7.15≤f3/f≤-1.48,通过光焦度的合理分配,使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性。
所述第三透镜L3物侧面的曲率半径为R5,以及所述第三透镜L3像侧面的曲率半径为R6,满足下列关系式:0.40≤(R5+R6)/(R5-R6)≤1.24;规定了第三透镜的形状,在条件式规定范围内,可以缓和光线经过镜片的偏折程度,有效减小像差。
所述第三透镜L3的轴上厚度为d5,满足下列关系式:0.02≤d5/TTL≤0.08,在条件范围内,有利于实现超薄化。
定义所述第四透镜L4的轴上厚度为d7,满足下列关系式:0.08≤d7/TTL≤0.35,在条件范围内,有利于实现超薄化。
定义所述第五透镜L5的焦距为f5,满足下列关系式:-4.14≤f5/f≤-0.83。对第五透镜L5的限定可有效的使得摄像光学镜头的光线角度平缓,降低公差敏感度。
所述第五透镜物侧面的曲率半径为R9,以及所述第五透镜像侧面的曲率半径为R10,且满足下列关系式:1.77≤(R9+R10)/(R9-R10)≤5.44。规定了第五透镜L5的形状,在范围内时,随着超薄化、广角化的发展,有利于补正轴外画角的像差等问题。
所述第五透镜L5的轴上厚度为d9,满足下列关系式:0.04≤d9/TTL≤0.14,在条件范围内,有利于实现超薄化。
进一步的,定义所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL,所述摄像光学镜头10的像高为IH,满足下列关系式:TTL/IH≤2.00,有利于实现超薄化。
定义所述摄像光学镜头10的Fno,满足下列关系式:Fno≤2.25,有利于实现大光圈,使得成像性能好。
定义所述第一透镜L1与所述第二透镜L2的组合焦距为f12,满足下列关系式:0.49≤f12/f≤2.25;在条件范围内,可消除所述摄像光学镜头10的像差与歪曲,且可压制摄像光学镜头后焦距,维持影像镜片系统组小型化。
即当满足上述关系,使得摄像光学镜头10实现了在具有良好光学成像性能的同时,还能满足大光圈、广角化、超薄化的设计要求;根据该摄像光学镜头10的特性,该摄像光学镜头10尤其适用于由高像素用的CCD、CMOS等摄像元件构成的手机摄像镜头组件和WEB摄像镜头。
下面将用实例进行说明本发明的摄像光学镜头10。各实例中所记载的符号如下所示。焦距、轴上距离、曲率半径、轴上厚度、反曲点位置、驻点位置的单位为mm。
TTL:光学总长(第一透镜L1的物侧面到像面Si的轴上距离),单位为mm;
优选的,所述透镜的物侧面和/或像侧面上还可以设置有反曲点和/或驻点,以满足高品质的成像需求,具体的可实施方案,参下所述。
表1、表2示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10的设计数据。
【表1】
其中,各符号的含义如下。
S1: 光圈;
R: 光学面的曲率半径;
R1: 第一透镜L1的物侧面的曲率半径;
R2: 第一透镜L1的像侧面的曲率半径;
R3: 第二透镜L2的物侧面的曲率半径;
R4: 第二透镜L2的像侧面的曲率半径;
R5: 第三透镜L3的物侧面的曲率半径;
R6: 第三透镜L3的像侧面的曲率半径;
R7: 第四透镜L4的物侧面的曲率半径;
R8: 第四透镜L4的像侧面的曲率半径;
R9: 第五透镜L5的物侧面的曲率半径;
R10:第五透镜L5的像侧面的曲率半径;
R11:光学过滤片GF的物侧面的曲率半径;
R12:光学过滤片GF的像侧面的曲率半径;
d: 透镜的轴上厚度与透镜之间的轴上距离;
d0: 光圈S1到第一透镜L1的物侧面的轴上距离;
d1: 第一透镜L1的轴上厚度;
d2: 第一透镜L1的像侧面到第二透镜L2的物侧面的轴上距离;
d3: 第二透镜L2的轴上厚度;
d4: 第二透镜L2的像侧面到第三透镜L3的物侧面的轴上距离;
d5: 第三透镜L3的轴上厚度;
d6: 第三透镜L3的像侧面到第四透镜L4的物侧面的轴上距离;
d7: 第四透镜L4的轴上厚度;
d8: 第四透镜L4的像侧面到第五透镜L5的物侧面的轴上距离;
d9: 第五透镜L5的轴上厚度;
d10:第五透镜L5的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离;
d11:光学过滤片GF的轴上厚度;
d12:光学过滤片GF的像侧面到像面的轴上距离;
nd: d线的折射率;
nd1:第一透镜L1的d线的折射率;
nd2:第二透镜L2的d线的折射率;
nd3:第三透镜L3的d线的折射率;
nd4:第四透镜L4的d线的折射率;
nd5:第五透镜L5的d线的折射率;
ndg:光学过滤片GF的d线的折射率;
vd:阿贝数;
v1:第一透镜L1的阿贝数;
v2:第二透镜L2的阿贝数;
v3:第三透镜L3的阿贝数;
v4:第四透镜L4的阿贝数;
v5:第五透镜L5的阿贝数;
vg:光学过滤片GF的阿贝数。
表2示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10中各透镜的非球面数据。
【表2】
其中,k是圆锥系数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
y=(x2/R)/[1+{1-(k+1)(x2/R2)}1/2]+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16+A18x18+A20x20 (1)
为方便起见,各个透镜面的非球面使用上述公式(1)中所示的非球面。但是,本发明不限于该公式(1)表示的非球面多项式形式。
表3、表4示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。其中,P1R1、P1R2分别代表第一透镜L1的物侧面和像侧面, P2R1、P2R2分别代表第二透镜L2的物侧面和像侧面,P3R1、P3R2分别代表第三透镜L3的物侧面和像侧面,P4R1、P4R2分别代表第四透镜L4的物侧面和像侧面,P5R1、P5R2分别代表第五透镜L5的物侧面和像侧面。“反曲点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的反曲点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。“驻点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的驻点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。
【表3】
【表4】
图2、图3分别示出了波长为435nm、470nm、510nm、555nm、610nm和650nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的轴向像差和倍率色差示意图。图4则示出了波长为555nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的场曲及畸变示意图,图4的场曲S是弧矢方向的场曲,T是子午方向的场曲。
后出现的表13、表14示出各实施方式一、二、三中各种参数所对应的值与各条件式所对应的值。
如表13、表14所示,第一实施方式满足各参数所对应的值及各条件式所对应的值。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头的入瞳直径为0.742mm,所述摄像光学镜头的像高IH 为2.300mm,对角线方向的视场角为119.80°,使得所述摄像光学镜头10广角化、超薄化,其轴上、轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征。
(第二实施方式)
第二实施方式与第一实施方式基本相同,符号含义与第一实施方式相同,该第二实施方式的摄像光学镜头20的结构形式请参图5所示,以下只列出不同点。
表5、表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20的设计数据。
【表5】
表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20中各透镜的非球面数据。
【表6】
表7、表8示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表7】
【表8】
图6、图7分别示出了波长为435nm、470nm、510nm、555nm、610nm和650nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的轴向像差和倍率色差示意图。图8则示出了波长为555nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的场曲及畸变示意图,图8的场曲S是弧矢方向的场曲,T是子午方向的场曲。
如表13、表14所示,第二实施方式满足各参数所对应的值及各条件式所对应的值。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头的入瞳直径为0.742mm,所述摄像光学镜头的像高IH 为2.300mm,对角线方向的视场角为119.80°,使得所述摄像光学镜头20广角化、超薄化,其轴上、轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征。
(第三实施方式)
第三实施方式与第一实施方式基本相同,符号含义与第一实施方式相同,该第三实施方式的摄像光学镜头30的结构形式请参图9所示,以下只列出不同点。
表9、表10示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30的设计数据。
【表9】
表10示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30中各透镜的非球面数据。
【表10】
表11、表12示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表11】
【表12】
图10、图11分别示出了波长为435nm、470nm、510nm、555nm、610nm和650nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的轴向像差和倍率色差示意图。图12则示出了,波长为555nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的场曲及畸变示意图,图12的场曲S是弧矢方向的场曲,T是子午方向的场曲。
如表13、表14所示,第三实施方式满足各参数所对应的值及各条件式所对应的值。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头的入瞳直径为0.741mm,所述摄像光学镜头的像高IH 为2.300mm,对角线方向的视场角为119.80°,使得所述摄像光学镜头30广角化、超薄化,其轴上、轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征。
【表13】
【表14】
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种摄像光学镜头,其特征在于,所述摄像光学镜头,自物侧至像侧依序包含:具有负屈折力的第一透镜,具有正屈折力的第二透镜,具有负屈折力的第三透镜,具有正屈折力的第四透镜,以及具有负屈折力的第五透镜;
所述摄像光学镜头的焦距为f,所述第一透镜的焦距为f1,所述第三透镜的焦距为f3,所述第四透镜的焦距为f4,所述第五透镜的焦距为f5,所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1,所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2,所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5,所述第四透镜物侧面的曲率半径为R7,所述第四透镜像侧面的曲率半径为R8,所述第三透镜的轴上厚度为d5,所述第四透镜的轴上厚度为d7,所述第四透镜像侧面到所述第五透镜物侧面的轴上距离为d8,满足下列关系式:
-8.00≤(f1+f3+f5)/f≤-6.00;
1.00≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.00;
R5/d5≤-15.00;
10.00≤d7/d8≤13.02;
0.80≤f4/f≤1.50;
-1.23≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.09。
2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述第二透镜物侧面的曲率半径为R3,所述第二透镜像侧面的曲率半径为R4,且满足下列关系式:
0.30≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.70。
3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的轴上厚度为d1,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,满足下列关系式:
-5.11≤f1/f≤-1.55;
0.03≤d1/TTL≤0.17。
4.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述第二透镜的焦距为f2,所述第二透镜的轴上厚度为d3,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
0.42≤f2/f≤1.72;
0.06≤d3/TTL≤0.27。
5.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
-7.15≤f3/f≤-1.48;
0.40≤(R5+R6)/(R5-R6)≤1.24;
0.02≤d5/TTL≤0.08。
6.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
0.08≤d7/TTL≤0.35。
7.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述第五透镜物侧面的曲率半径为R9,所述第五透镜像侧面的曲率半径为R10,所述第五透镜的轴上厚度为d9,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:
-4.14≤f5/f≤-0.83;
1.77≤(R9+R10)/(R9-R10)≤5.44;
0.04≤d9/TTL≤0.14。
8.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,所述摄像光学镜头的像高为IH,满足下列关系式:
TTL/IH≤2.00。
9.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述摄像光学镜头的Fno,满足下列关系式:
Fno≤2.25。
10.根据权利要求1所述的摄像光学镜头,其特征在于,所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距为f12,满足下列关系式:
0.49≤f12/f≤2.25。
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