CN113661424A - 透镜镜筒和图像投影装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种透镜镜筒，具备节省空间的位置调整功能。本发明的透镜镜筒构成具备反射光学系统的投影光学系统的一部分，并使用具有多个透镜组的折射光学系统，该反射光学系统具有至少一个反射镜，其特征在于，所述多个透镜组中的至少一个包括非圆形透镜，透镜镜筒具有：可动部，具有保持所述非圆形透镜的内壁面，并能够使包括所述非圆形透镜的透镜组在所述非圆形透镜的光轴方向上移动；保持部，配置于所述可动部的外周侧，保持所述可动部和沿着所述光轴方向形成的轴部；以及弯曲部，配置于所述保持部的外周侧，并在具有曲率的侧面具备相对于彼此倾斜的多个槽，固定于所述保持部的第一固定部件与所述多个槽中的一个卡合，固定于所述可动部的第二固定部件与所述多个槽中的另一个卡合。

Description

透镜镜筒和图像投影装置
技术领域
本发明涉及一种透镜镜筒和图像投影装置。
背景技术
在以投影仪为代表的图像投影装置中，在将透镜单元安装于壳体时为了进行光学性能的调整，会进行透镜间的位置调整和与光源之间的位置调整。
此外，随着透镜的大口径化发展，用于附加这样的透镜间的位置调整功能的空间裕度有减少的倾向。
因此，已知有通过使凸轮旋转中心轴从光轴偏心来实现省空间化的结构(例如参照专利文献1、2等)、通过安装于直径较小的透镜较多的缩小侧的凸轮等使放大侧的大直径透镜移动的结构(例如参照专利文献3等)，但存在对缩小侧的透镜布局产生限制等问题。
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是基于以上那样的问题而完成的，其目的在于提供一种具备节省空间的位置调整功能的新型透镜镜筒。
用于解决问题的技术方案
本发明的透镜镜筒构成具备反射光学系统的投影光学系统的一部分，并使用具有多个透镜组的折射光学系统，该反射光学系统具有至少一个反射镜，其特征在于，所述多个透镜组中的至少一个包括非圆形透镜，所述透镜镜筒具有：可动部，具有保持所述非圆形透镜的内壁面，并能够使包括所述非圆形透镜的透镜组在所述非圆形透镜的光轴方向上移动；保持部，配置于所述可动部的外周侧，来保持所述可动部和沿着所述光轴方向形成的轴部；以及弯曲部，配置于所述保持部的外周侧，并在具有曲率的侧面具备相对于彼此倾斜的多个槽，固定于所述保持部的第一固定部件与所述多个槽中的一个卡合，固定于所述可动部的第二固定部件与所述多个槽中的另一个卡合。
发明效果
根据本发明的透镜镜筒，能够提供节省空间且高性能的位置调整功能。
附图说明
图1是示出作为本发明的实施方式的图像投影装置的一例的图。
图2是示出构成本发明的透镜单元的结构的一例的图。
图3是示出图2所示的透镜镜筒的结构的一例的图。
图4是示出图3所示的透镜镜筒中的保持部和弯曲部的结构的一例的图。
图5是示出图4所示的弯曲部的结构的一例的图。
图6是示出可动部的结构的一例的图。
图7是示出第一固定部件的结构的一例的图。
图8是示出把持部的结构的一例的图。
图9是示出现有的图像投影装置的结构的一例的图。
图10是示出现有的图像投影装置的结构的一例的图。
图11是示出引导轴与可动部的卡合结构的一例的图。
图12是示出作为本发明的第二实施方式的图像投影装置的一例的图。
图13是示出图12所示的透镜镜筒的结构的一例的图。
具体实施方式
作为本发明的第一实施方式，在图1中示出了具有透镜单元103的图像投影装置100。
另外，在以下的说明中，将透镜镜筒即透镜单元103所保持的透镜的光轴方向设为Z方向，将与Z轴垂直的方向中的、图1所示的纸面上方向设为Y方向，将与Z方向和Y方向垂直的方向设为X方向。此外，根据需要，将透镜单元103中的+Z方向侧即投影面104侧称为放大侧，将-Z方向侧即图像显示元件102侧称为缩小侧。
如图1所示，本发明的图像投影装置100具有：光源101；图像显示元件102，显示要投影的图像并对来自光源101的光束施加图像信息；以及透镜单元103，具备多个用于使透过了图像显示元件102的光束在投影面104上成像的透镜。
透镜单元103具有：作为透镜保持部的透镜镜筒20，保持包括多个透镜的透镜组；以及反射部30，具有将从透镜镜筒20射出的光束反射并向投影面104投影的反射镜31。
即，在本实施方式中，透镜镜筒20是构成具备反射光学系统即反射部30的投影光学系统的一部分，并使用具有多个透镜组的折射光学系统的透镜镜筒，该反射光学系统具有至少一个反射镜。
此外，如图2所示，本实施方式的透镜镜筒20所保持的透镜组包括非圆形透镜L16～L20。
在本实施方式中，特别对使透镜L18沿Z轴方向移动来进行位置调整的情况进行了说明，但并不限定于该结构，也可以使任意的非圆形透镜移动。
如图2、图3所示，透镜镜筒20具有：可动部40，具备保持非圆形透镜L18的内壁面41；保持部50，配置于可动部40的外周侧来保持可动部40；以及弯曲部60，配置于保持部50的外周侧。
透镜镜筒20具有用于保持透镜L1～L17、L19、L20的多个镜筒，但省略详细的结构。
如图4所示，保持部50是大致形状为所谓D切割形状的筒状部件，所谓D切割形状是从圆柱那样的形状切除了+Y方向侧的面得到的。换言之，保持部50由与ZX平面平行的平板状的上表面51a和沿着Z轴的周向形成的具有曲率的曲面51b构成。
保持部50在内侧具有与Z轴方向平行地延伸的轴部即引导轴52a、52b。引导轴52a形成于上表面51a与曲面51b相接触的位置附近，引导轴52b隔着透镜光轴形成于与引导轴52a相反的一侧。
另外，引导轴52a和引导轴52b也可以关于透镜光轴点对称地配置。
此外，保持部50具有沿着Z方向延伸的空隙即可动部槽54。
以插入该可动部槽54的方式配置后述的辊80，并与可动部40固定。由于辊80通过弯曲部60向A方向的旋转而通过凸轮槽62沿着Z方向移动，因此可动部40也被追随地向Z方向驱动。
弯曲部60是配置于保持部50的曲面51b的外侧的、具有沿着曲面51b的曲率的板状部件，其长度比曲面51b的整周短。换言之，在曲面51b上，在外周部分以弯曲部60能够滑动移动的方式设置有空余部分。
弯曲部60具有沿着相对于Z轴的周向平行的引导槽61和相对于引导槽61倾斜地形成的槽部即凸轮槽62。
如图5所示，辊70、波形垫圈71、平垫圈72以及固定螺钉73卡合而配置于引导槽61。
如图5所示，辊80、波形垫圈81、平垫圈82以及固定螺钉83卡合而配置于凸轮槽62。
这样，弯曲部60具有引导槽61和凸轮槽62，并通过与该多个槽卡合而配置的固定部件以能够在周向即A方向上移动的方式保持于保持部50的侧面。
在弯曲部60的外周面上形成有齿轮形状63，由未图示的马达等驱动部件驱动。齿轮形状63具有作为使弯曲部60沿A方向转动的操作部的功能。
另外，作为操作部的变形例，也可以是如图8所示那样在弯曲部60的外周面上安装把持部64来驱动弯曲部60的结构。
如图2所示，可动部40具有用于保持透镜L18的内壁面41，且沿着透镜L18的形状呈大致形状为所谓D切割形状的筒状部件。
如图6所示，可动部40的外形形状为进入由保持部50的上表面51a和曲面51b所围成的区域的程度的大小，分别具有供引导轴52a和引导轴52b插入的引导孔42a、42b。
通过该结构，可动部40以能够在保持部50的内侧沿着引导轴52a和引导轴52b在Z方向的前后方向上移动的方式被保持。
辊70、波形垫圈71、平垫圈72以及固定螺钉73通过将固定螺钉73固定到保持部50，并且使辊70和波形垫圈71与弯曲部60卡合，而如图7所示具有作为第一固定部件的功能。
同样地，辊80、波形垫圈81、平垫圈82以及固定螺钉83通过将固定螺钉83固定到可动部40，并且使辊80和波形垫圈81与弯曲部60卡合，而具有作为第二固定部件的功能。
另外，作为第二固定部件的辊80、波形垫圈81、平垫圈82以及固定螺钉83的固定方式与图7相同，只是将作为紧固对象的保持部50变更为可动部40，因此省略图示。
由于引导槽61和凸轮槽62倾斜地形成，因此引导槽61与凸轮槽62的间距ZX根据弯曲部60向A方向的移动量而变动。
即，通过使弯曲部60向A方向移动，与引导槽61卡合的辊70和与凸轮槽62卡合的辊80的Z方向的距离发生变动。
由于辊70被固定在保持部50上，辊80被固定在可动部40上，因此辊80通过弯曲部60在A方向上的移动而沿着凸轮槽62相对于辊70在Z方向上移动。因此，可动部40相对于保持部50在Z方向上移动。另外，此时的可动部40的移动方向被限制为沿着引导轴52a和引导轴52b仅在Z方向上移动。这样，通过引导轴52a、引导轴52b，可动部40的移动方向被限制为仅为Z方向。
这样，通过使弯曲部60沿A方向移动，能够使保持非圆形透镜L18的可动部40沿Z方向移动，因此透镜镜筒20能够仅使非圆形透镜L18沿Z方向移动。
此外，在本实施方式中，仅对使一个非圆形透镜L18移动的结构进行了说明，但如果形成多条凸轮槽62，当然能够使多个透镜同时移动。
另外，作为现有的使用所谓凸轮的、具有透镜位置调整功能的透镜镜筒的一例，在图9中示出透镜镜筒200。
透镜镜筒200具有非圆形透镜L和具有配置在其周围的凸轮槽的圆筒状凸轮结构201，并且具有通过凸轮结构201在Z轴的周围旋转，非圆形透镜L在Z方向前后移动的结构。
在透镜镜筒200中，为了使凸轮结构201发挥作用，需要通过使圆筒状凸轮结构201旋转来驱动非圆形透镜L。即，在以非圆形透镜切除的D切割部分也存在凸轮结构201，因此特别是在组合使用反射光学系统的图像投影装置中，会产生难以防止光线渐晕的问题。
为了解决该问题，例如如图10所示，也可以考虑在缩小侧的圆形透镜的周围配置凸轮结构201，以使放大侧的非圆形透镜L伸出的方式进行驱动的结构，但为了便于在前后方向上移动较远距离，无论如何都会产生导致外形尺寸增大的问题。
在本实施方式中，为了解决该问题，将弯曲部60配置在要移动的透镜(非圆形透镜L18)的外侧，并且使该弯曲部60向A方向移动而使非圆形透镜L18能够在Z方向前后移动，从而具有更节省空间的透镜位置调整功能。
此外，由于移动机构能够配置在放大侧(前组侧)，因此与图10的示例那样的结构相比，能够缓和缩小侧(后组侧)的布局的限制。
在本实施方式中，形成于弯曲部60的多个槽中的至少一个是沿着相对于Z轴方向的周向延伸的引导槽61，其他是相对于引导槽61倾斜的凸轮槽62。
根据该结构，能够通过弯曲部60在A方向上的旋转而自由地改变引导槽61与凸轮槽62的间距ZX，因此能够通过调整保持部50与可动部40在Z方向上的位置，来进行非圆形透镜L18的位置调整。
第一固定部件和第二固定部件分别由辊70、80和夹持在辊与弯曲部60之间的波形垫圈71、81构成。
根据该结构，能够通过波形垫圈71、81抑制晃动而使弯曲部60旋转。
此外，在本实施方式中，作为用于使弯曲部60旋转的操作部，也可以具有把持部64。
根据该结构，通过使用把持部64使弯曲部60沿A方向移动，能够容易地从外部进行非圆形透镜L18向Z方向的调整。
另外，在本实施方式中，图像投影装置100具有图像显示元件102和透镜单元103，通过弯曲部60向A方向的移动，使非圆形透镜L18向Z方向前后移动。根据该结构，透镜单元103具备节省空间的位置调整功能。
此外，在图11的(a)～(c)中，作为本发明的引导孔42a、42b的结构例，附记有轴部即引导轴52a与可动部40卡合的部分的说明图。
在本实施方式中，透镜镜筒200具有引导轴52a和引导轴52b，其具有作为轴部的功能。
此外，引导轴52a和可动部40在平行于连结两个引导轴52a、52b的中心的直线O’的槽部43a处卡合。
根据该结构，如图11的(b)、(c)中分别所示，能够减小与引导轴52a、52b的接触面积而使可动部40更平滑地移动。
此外，在本实施方式中，在主基准侧即引导轴52b侧，可动部40与引导轴52b在圆孔处卡合。即，可动部40具备槽部43a和贯通孔43b。根据这样的结构，在引导轴52b侧主要进行向Z方向的直动限制，为了提高直动精度，贯通孔43b和引导轴52b在Z方向前后的两个位置处卡合。
此外，作为从基准侧的引导轴52a通过与平行于直线O’的槽部43a卡合而主要起到限制可动部40的旋转的作用。在假设从基准侧也为贯通孔的情况下，由于引导轴间距离的误差(部件精度、热膨胀等)会对动作造成影响，因此为了避免误差，在将引导轴52a、52b中的任一个与可动部40的卡合部设为圆孔状时，优选将另一个设为与这样连结两个引导轴52a、52b的中心的直线O’平行的槽状。
作为本发明的第二实施方式，对代替上述实施方式中的反射型透镜单元103而使用透镜单元105的情况进行说明。
另外，对于透镜单元103以外的结构，对于与已经说明的第一实施方式相同的结构标注相同的标号，并适当省略说明。
如图12所示，图像投影装置100具有：光源101；图像显示元件102，显示要投影的图像并对来自光源101的光束施加图像信息；以及透镜单元105，具备多个用于使透过了图像显示元件102的光束在投影面104上成像的透镜。
透镜单元105起到作为透镜保持部的透镜镜筒的作用，该透镜保持部保持包括多个透镜的透镜组。
即，在第二实施方式中，透镜单元105是使用具有多个透镜组的折射光学系统的透镜镜筒，其具有作为向投影面104投影光的投影光学系统的功能。
此外，如图13所示，本实施方式的透镜单元105所保持的透镜组包括非圆形透镜L21等。
在本实施方式中，特别对使透镜L21沿Z轴方向移动来进行位置调整的情况进行了说明，但并不限定于该结构，也可以使配置于其他位置的非圆形透镜移动。
此外，在图13中，为了说明，以透镜单元105的非圆形透镜L21的曲面侧为下进行了图示，但作为实际的配置，例如如图12所示，在图像投影装置100的投影方向为上方的情况下，以曲面侧为上进行配置。
如图13所示，透镜单元105具有：可动部40，具备保持非圆形透镜L21的内壁面41；保持部50，配置于可动部40的外周侧来保持可动部40；以及弯曲部60，配置于保持部50的外周侧。
透镜单元105除了透镜L21以外，还可以具有用于保持多个透镜的多个镜筒，但省略详细的结构。
保持部50是大致形状为所谓D切割形状的筒状部件，所谓D切割形状是从圆柱那样的形状切除了-Y方向侧的面得到的。换言之，保持部50由与ZX平面平行的平板状的上表面51a和沿着Z轴的周向形成的具有曲率的曲面51b构成。
保持部50在内侧具有与Z轴方向平行地延伸的轴部即引导轴52a、52b。引导轴52a形成于上表面51a与曲面51b相接触的位置附近，引导轴52b隔着透镜光轴形成于与引导轴52a相反的一侧。
另外，引导轴52a和引导轴52b也可以关于透镜光轴点对称地配置。
此外，保持部50具有沿着Z方向延伸的空隙即可动部槽54。
以插入该可动部槽54的方式配置后述的辊80，并与可动部40固定。由于辊80通过弯曲部60向A方向的旋转而通过凸轮槽62沿着Z方向移动，因此可动部40也被追随地向Z方向驱动。
弯曲部60是配置于保持部50的曲面51b的外侧的、具有沿着曲面51b的曲率的板状部件，其长度比曲面51b的整周短。换言之，在曲面51b上，在外周部分以弯曲部60能够滑动移动的方式设置有空余部分。
弯曲部60具有沿着相对于Z轴的周向平行的引导槽61和相对于引导槽61倾斜地形成的槽部即凸轮槽62。
如图5所示，辊70、波形垫圈71、平垫圈72以及固定螺钉73卡合而配置于引导槽61。
如图5所示，辊80、波形垫圈81、平垫圈82以及固定螺钉83卡合而配置于凸轮槽62。
这样，弯曲部60具有引导槽61和凸轮槽62，并通过与该多个槽卡合而配置的固定部件以能够在周向即A方向上移动的方式保持于保持部50的侧面。
在弯曲部60的外周面上形成有齿轮形状63，由马达等驱动部件驱动。齿轮形状63具有作为使弯曲部60沿A方向转动的操作部的功能。
与图2所示相同，可动部40具有用于保持透镜L18的内壁面41，且沿着透镜L18的形状呈大致形状为所谓D切割形状的筒状部件。
与图6所示相同，可动部40的外形形状为进入由保持部50的上表面51a和曲面51b所围成的区域的程度的大小，分别具有供引导轴52a和引导轴52b插入的引导孔42a、42b。
通过该结构，可动部40以能够在保持部50的内侧沿着引导轴52a和引导轴52b在Z方向的前后方向上移动的方式被保持。
辊70、波形垫圈71、平垫圈72以及固定螺钉73通过将固定螺钉73固定到保持部50，并且使辊70和波形垫圈71与弯曲部60卡合，而具有作为第一固定部件的功能。
同样地，辊80、波形垫圈81、平垫圈82以及固定螺钉83通过将固定螺钉83固定到可动部40，并且使辊80和波形垫圈81与弯曲部60卡合，而具有作为第二固定部件的功能。
另外，作为第二固定部件的辊80、波形垫圈81、平垫圈82以及固定螺钉83的固定方式与图7相同，只是将作为紧固对象的保持部50变更为可动部40，因此省略图示。
由于引导槽61和凸轮槽62倾斜地形成，因此如图5所示，引导槽61与凸轮槽62的间距ZX根据弯曲部60向A方向的移动量而变动。
即，通过使弯曲部60向A方向移动，与引导槽61卡合的辊70和与凸轮槽62卡合的辊80的Z方向的距离发生变动。
由于辊70被固定在保持部50上，辊80被固定在可动部40上，因此辊80通过弯曲部60在A方向上的移动而沿着凸轮槽62相对于辊70在Z方向上移动。因此，可动部40相对于保持部50在Z方向上移动。另外，此时的可动部40的移动方向被限制为沿着引导轴52a和引导轴52b仅在Z方向上移动。这样，通过引导轴52a、引导轴52b，可动部40的移动方向被限制为仅为Z方向。
这样，通过使弯曲部60沿A方向移动，能够使保持非圆形透镜L21的可动部40沿Z方向移动，因此透镜单元105能够仅使非圆形透镜L21沿Z方向移动。
此外，在本实施方式中，仅对使一个非圆形透镜L21移动的结构进行了说明，但如果形成多条凸轮槽62，当然能够使多个透镜同时移动。
在本实施方式中，将弯曲部60配置在要移动的透镜(非圆形透镜L21)的外侧，并且使该弯曲部60向A方向移动而使非圆形透镜L21能够在Z方向前后移动，从而具有更节省空间的透镜位置调整功能。
此外，这样仅通过透镜单元105的下方侧的操作就能够在Z方向上移动，能够缓和透镜单元105的布局的限制。
此外，通过该透镜位置调整机构，还有助于减少进入透镜单元105内部的非期望的光、即所谓的重影光。
在本实施方式中，形成于弯曲部60的多个槽中的至少一个是沿着相对于Z轴方向的周向延伸的引导槽61，其他是相对于引导槽61倾斜的凸轮槽62。
根据该结构，能够通过弯曲部60在A方向上的旋转而自由地改变引导槽61与凸轮槽62的间距ZX，因此能够通过调整保持部50与可动部40在Z方向上的位置，来进行非圆形透镜L21的位置调整。
第一固定部件和第二固定部件分别由辊70、80和夹持在辊与弯曲部60之间的波形垫圈71、81构成。
根据该结构，能够通过波形垫圈71、81抑制晃动而使弯曲部60旋转。
另外，在本实施方式中，图像投影装置100具有图像显示元件102和透镜单元105，并通过弯曲部60向A方向的移动，使非圆形透镜L21向Z方向前后移动。根据该结构，透镜单元105具备节省空间的位置调整功能。
这样，本发明的透镜镜筒不限于所谓的反射型投影光学系统。
以上，对优选实施方式进行了详细说明，但并不限定于上述实施方式，可以在不脱离权利要求书中所记载的范围的情况下，对上述实施方式施加各种变形以及置换。
附图标记说明
20…透镜镜筒、30…反射光学系统(反射部)、31…反射光学系统(反射镜)、40…可动部、41…内壁面、50…保持部、60…弯曲部、61…引导槽、62…凸轮槽、63…齿轮形状、64…把持部、70…第一固定部件(辊)、71…第一固定部件(波形垫圈)、80…第二固定部件(辊)、81…第二固定部件(波形垫圈)、100…图像投影装置、102…图像显示元件、103…透镜单元、104…反射镜、105…透镜单元、L18…非圆形透镜、L21…非圆形透镜、Z…光轴方向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5312891号公报
专利文献2:日本专利第5571512号公报
专利文献3:日本专利第6435543号公报。

Claims (9)

1.一种透镜镜筒，构成具备反射光学系统的投影光学系统的一部分，并使用具有多个透镜组的折射光学系统，所述反射光学系统具有至少一个反射镜，其特征在于，
所述多个透镜组中的至少一个包括非圆形透镜，
所述透镜镜筒具有：
可动部，具有保持所述非圆形透镜的内壁面，并能够使包括所述非圆形透镜的透镜组在所述非圆形透镜的光轴方向上移动；
保持部，配置于所述可动部的外周侧，保持所述可动部和沿着所述光轴方向形成的轴部；以及
弯曲部，配置于所述保持部的外周侧，并在具有曲率的侧面具备相对于彼此倾斜的多个槽，
固定于所述保持部的第一固定部件与所述多个槽中的一个卡合，固定于所述可动部的第二固定部件与所述多个槽中的另一个卡合。
2.一种透镜镜筒，构成向投影面投影光的投影光学系统的一部分，并使用具有多个透镜组的折射光学系统，其特征在于，
所述多个透镜组中的至少一个包括非圆形透镜，
所述透镜镜筒具有：
可动部，具有保持所述非圆形透镜的内壁面，并能够使包括所述非圆形透镜的透镜组在所述非圆形透镜的光轴方向上移动；
保持部，配置于所述可动部的外周侧，保持所述可动部和沿着所述光轴方向形成的轴部；以及
弯曲部，配置于所述保持部的外周侧，并在具有曲率的侧面具备相对于彼此倾斜的多个槽，
固定于所述保持部的第一固定部件与所述多个槽中的一个卡合，固定于所述可动部的第二固定部件与所述多个槽中的另一个卡合。
3.根据权利要求1或2所述的透镜镜筒，其特征在于，
所述多个槽中的至少一个是沿着相对于所述光轴方向的周向延伸的引导槽，其他是相对于所述引导槽倾斜的凸轮槽。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的透镜镜筒，其特征在于，
所述第一固定部件和第二固定部件分别由辊和夹持在所述辊与弯曲部之间的波形垫圈构成。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的透镜镜筒，其特征在于，
所述透镜镜筒具有两个所述轴部，
所述轴部和所述可动部在平行于连接所述两个轴部的中心的直线的槽部处卡合。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的透镜镜筒，其特征在于，
所述透镜镜筒具有用于使所述弯曲部旋转的操作部。
7.根据权利要求6所述的透镜镜筒，其特征在于，
所述操作部具有把持部。
8.根据权利要求6或7所述的透镜镜筒，其特征在于，
具有形成于所述弯曲部的所述侧面的齿轮形状，
所述操作部与所述齿轮形状卡合而使所述弯曲部旋转。
9.一种图像投影装置，其特征在于，具有：
权利要求1至8中的任一项所述的透镜镜筒；
图像显示元件，用于显示要投影的图像；以及
光源，
通过使所述弯曲部旋转来调整所述多个透镜组的间距。
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