CN113740996A - 广角镜头 - Google Patents

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Abstract

一种广角镜头包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九及第十透镜。第一透镜具负屈光力为弯月型透镜。第二透镜具负屈光力为弯月型透镜。第三透镜具负屈光力。第四透镜具有正屈光力为弯月型透镜。第五透镜具有屈光力且包括一凸面朝向物侧。第六透镜具有正屈光力。第七透镜具有负屈光力。第八透镜具有屈光力且包括一凸面朝向物侧。第九透镜具有屈光力且包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧。第十透镜具有正屈光力。第一、二、三、四、五、六、七、八、九及十透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。

Description

广角镜头
技术领域
本发明系有关于一种广角镜头。
背景技术
现今的广角镜头的发展趋势，除了不断朝向大视场发展外，随着不同的应用需求，还需具备高分辨率及抗环境温度变化的特性，现有的广角镜头已经无法满足现今的需求，需要有另一种新架构的广角镜头，才能同时满足大视场、高分辨率及抗环境温度变化的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种广角镜头，其视场较大、分辨率较高、抗环境温度变化，但是仍具有良好的光学性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种广角镜头，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜。第一透镜具有负屈光力为弯月型透镜。第二透镜具有负屈光力为弯月型透镜。第三透镜具有负屈光力。第四透镜具有正屈光力为弯月型透镜。第五透镜具有屈光力且包括一凸面朝向物侧。第六透镜具有正屈光力。第七透镜具有负屈光力。第八透镜具有屈光力且包括一凸面朝向物侧。第九透镜具有屈光力且包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧。第十透镜具有正屈光力。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
其中第八透镜具有正屈光力，此第八透镜由第八前透镜及第八后透镜胶合而成，此第八前透镜为双凸透镜具有正屈光力，此第八后透镜为弯月型透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧，此第八前透镜及此第八后透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
其中第九透镜具有负屈光力，此第九透镜由第九前透镜及第九后透镜胶合而成，此第九前透镜为双凹透镜具有负屈光力，此第九后透镜为双凸透镜具有正屈光力，此第九前透镜及此第九后透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
其中第三透镜包括一凹面朝向物侧及另一凹面朝向像侧，第五透镜可更包括一凹面朝向像侧。
其中第三透镜包括一凹面朝向物侧及一平面朝向像侧，第五透镜可更包括一凸面朝向像侧。
其中第一透镜包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第七透镜包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第十透镜包括一凸面朝向物侧及另一凸面朝向像侧。
其中第二透镜包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第四透镜包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧，第六透镜包括一凸面朝向物侧及另一凸面朝向像侧，第八透镜可更包括另一凸面朝向像侧。
其中第五透镜具有正屈光力，第八透镜具有正屈光力，第九透镜具有负屈光力。
其中广角镜头至少满足以下任一条件：14.5≤TTL/f≤16.5；9≤TTL/BFL≤11；6≤f4/f≤8；6≤|f7/f|≤8；其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的间距，f为广角镜头的有效焦距，BFL为第十透镜的像侧面至成像面于光轴上的间距，f4为第四透镜的有效焦距，f7为第七透镜的有效焦距。
本发明的广角镜头可更包括光圈，设置于第六透镜与第七透镜之间。
实施本发明的广角镜头，具有以下有益效果：其视场较大、分辨率较高、抗环境温度变化，但是仍具有良好的光学性能。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
图1是依据本发明的广角镜头的第一实施例的透镜配置与光路示意图。
图2A是依据本发明的广角镜头的第一实施例的场曲(Field Curvature)图。
图2B是依据本发明的广角镜头的第一实施例的畸变(Distortion)图。
图2C是依据本发明的广角镜头的第一实施例的光点(Spot)图。
图2D是依据本发明的广角镜头的第一实施例的离焦调变转换函数(ThroughFocus Modulation Transfer Function)图。
图3是依据本发明的广角镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。
图4A是依据本发明的广角镜头的第二实施例的场曲图。
图4B是依据本发明的广角镜头的第二实施例的畸变图。
图4C是依据本发明的广角镜头的第二实施例的光点图。
图4D是依据本发明的广角镜头的第二实施例的离焦调变转换函数图。
图5是依据本发明的广角镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。
图6A是依据本发明的广角镜头的第三实施例的场曲图。
图6B是依据本发明的广角镜头的第三实施例的畸变图。
图6C是依据本发明的广角镜头的第三实施例的光点图。
图6D是依据本发明的广角镜头的第三实施例的离焦调变转换函数图。
具体实施方式
本发明提供一种广角镜头，包括：第一透镜具有负屈光力，此第一透镜为弯月型透镜；第二透镜具有负屈光力，此第二透镜为弯月型透镜；第三透镜具有负屈光力；第四透镜具有正屈光力，此第四透镜为弯月型透镜；第五透镜具有屈光力，此第五透镜包括一凸面朝向物侧；第六透镜具有正屈光力；第七透镜具有负屈光力；第八透镜具有屈光力，此第八透镜包括一凸面朝向物侧；第九透镜具有屈光力，此第九透镜包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧；及第十透镜具有正屈光力；其中第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
请参阅底下表一、表三及表五，其中表一、表三及表五分别为依据本发明的广角镜头的第一实施例至第三实施例的各透镜的相关参数表。
图1、3、5分别为本发明的广角镜头的第一、二、三实施例的透镜配置与光路示意图，其中第一透镜L11、L21、L31为弯月型透镜具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S11、S21、S31为凸面，像侧面S12、S22、S32为凹面，物侧面S11、S21、S31与像侧面S12、S22、S32皆为球面表面。
第二透镜L12、L22、L32为弯月型透镜具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S13、S23、S33为凸面，像侧面S14、S24、S34为凹面，物侧面S13、S23、S33与像侧面S14、S24、S34皆为球面表面。
第三透镜L13、L23、L33具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S15、S25、S35为凹面，物侧面S15、S25、S35为球面表面。
第四透镜L14、L24、L34为弯月型透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S17、S27、S37为凹面，像侧面S18、S28、S38为凸面，物侧面S17、S27、S37与像侧面S18、S28、S38皆为球面表面。
第五透镜L15、L25、L35具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S19、S29、S39为凸面，物侧面S19、S29、S39与像侧面S110、S210、S310皆为球面表面。
第六透镜L16、L26、L36为双凸透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S111、S211、S311为凸面，像侧面S112、S212、S312为凸面，物侧面S111、S211、S311与像侧面S112、S212、S312皆为球面表面。
第七透镜L17、L27、L37为弯月型透镜具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S114、S214、S314为凸面，像侧面S115、S215、S315为凹面，物侧面S114、S214、S314与像侧面S115、S215、S315皆为球面表面。
第八透镜L18、L28、L38为胶合透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S116、S216、S316为凸面，像侧面S118、S218、S318为凸面，物侧面S116、S216、S316与像侧面S118、S218、S318皆为球面表面。第八透镜L18、L28、L38分别由第八前透镜L18F、L28F、L38F及第八后透镜L18R、L28R、L38R胶合而成，第八前透镜L18F、L28F、L38F为双凸透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S116、S216、S316为凸面，像侧面S117、S217、S317为凸面，物侧面S116、S216、S316与像侧面S117、S217、S317皆为球面表面，第八后透镜L18R、L28R、L38R为弯月型透镜具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S117、S217、S317为凹面，像侧面S118、S218、S318为凸面，物侧面S117、S217、S317与像侧面S118、S218、S318皆为球面表面。
第九透镜L19、L29、L39为胶合透镜具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S119、S219、S319为凹面，像侧面S121、S221、S321为凸面，物侧面S119、S219、S319与像侧面S121、S221、S321皆为球面表面。第九透镜L19、L29、L39分别由第九前透镜L19F、L29F、L39F及第九后透镜L19R、L29R、L39R胶合而成，第九前透镜L19F、L29F、L39F为双凹透镜具有负屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S119、S219、S319为凹面，像侧面S120、S220、S320为凹面，物侧面S119、S219、S319与像侧面S120、S220、S320皆为球面表面，第九后透镜L19R、L29R、L39R为双凸透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S120、S220、S320为凸面，像侧面S121、S221、S321为凸面，物侧面S120、S220、S320与像侧面S121、S221、S321皆为球面表面。
第十透镜L110、L210、L310为双凸透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S122、S222、S322为凸面，像侧面S123、S223、S323为凸面，物侧面S122、S222、S322与像侧面S123、S223、S323皆为球面表面。
另外，广角镜头1、2、3至少满足底下其中一条件：
14.5≤TTL/f≤16.5 (1)
9≤TTL/BFL≤11 (2)
6≤f4/f≤8 (3)
6≤|f7/f|≤8 (4)
其中，TTL为第一实施例至第三实施例中，第一透镜L11、L21、L31的物侧面S11、S21、S31分别至成像面IMA1、IMA2、IMA3于光轴OA1、OA2、OA3上的间距，BFL为第一实施例至第三实施例中，第十透镜L110、L210、L310的像侧面S123、S223、S323分别至成像面IMA1、IMA2、IMA3于光轴OA1、OA2、OA3上的间距，f为第一实施例至第三实施例中，广角镜头1、2、3的有效焦距，f4为第一实施例至第三实施例中，第四透镜L14、L24、L34的有效焦距，f7为第一实施例至第三实施例中，第七透镜L17、L27、L37的有效焦距。使得广角镜头1、2、3能有效的提升视场、有效的提升分辨率、有效的抗环境温度变化、有效的修正像差、有效的修正色差。
当满足条件(3)：6≤f4/f≤8时，可有效分配第四透镜的屈光力且同时确保屈光力不会过大、有效降低系统敏感度及减少像差。
当满足条件(4)：6≤|f7/f|≤8时，可透过配置弯月型具负屈光力的第七透镜，以平衡广角镜头的畸变。
当第一透镜为弯月型透镜，可大幅收光达到大视场的功能。
当第二透镜为弯月型透镜，可更进一步辅助第一透镜收光的不足。
当第三透镜为双凹透镜，可平衡第一透镜及第二透镜收光所引起的像差。
当第四透镜、第五透镜及第六透镜皆具正屈光力，可平衡第一透镜、第二透镜及第三透镜皆具负屈光力，以修正像差。
光圈的像侧设置连续的两片胶合透镜(第八透镜及第九透镜)，能够有效的消除轴上色差与横向色差，可提升广角镜头分辨率。
第十透镜可调整广角镜头的场曲及光线入射角。
现详细说明本发明的广角镜头的第一实施例。请参阅图1，广角镜头1沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括第一透镜L11、第二透镜L12、第三透镜L13、第四透镜L14、第五透镜L15、第六透镜L16、光圈ST1、第七透镜L17、第八透镜L18、第九透镜L19、第十透镜L110、滤光片OF1及保护玻璃CG1。第八透镜L18由第八前透镜L18F及第八后透镜L18R胶合而成。第九透镜L19由第九前透镜L19F及第九后透镜L19R胶合而成。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA1上。根据【具体实施方式】第一至十二段落，其中：
第三透镜L13为双凹透镜，其像侧面S16为凹面，像侧面S16为球面表面；
第五透镜L15为弯月型透镜，其像侧面S110为凹面，像侧面S110为球面表面；
滤光片OF1其物侧面S124与像侧面S125皆为平面；
保护玻璃CG1其物侧面S126与像侧面S127皆为平面；
利用上述透镜、光圈ST1及至少满足条件(1)至条件(4)其中一条件的设计，使得广角镜头1能有效的提升视场、有效的提升分辨率、有效的抗环境温度变化、有效的修正像差、有效的修正色差。
表一为图1中广角镜头1的各透镜的相关参数表。
表一
Figure BDA0002494568610000071
Figure BDA0002494568610000081
表二为第一实施例的广角镜头1的相关参数值及其对应条件(1)至条件(4)的计算值，由表二可知，第一实施例的广角镜头1皆能满足条件(1)至条件(4)的要求。
表二
BFL 8.192mm
TTL/f 15.51 TTL/BFL 9.76 f<sub>4</sub>/f 6.44
|f<sub>7</sub>/f| 7.69
另外，第一实施例的广角镜头1的光学性能也可达到要求，由图2A可看出，第一实施例的广角镜头1其场曲介于-0.04mm至0.04mm之间。由图2B可看出，第一实施例的广角镜头1其畸变介于-100％至0％之间。由图2C可看出，第一实施例的广角镜头1，当像高为0.000mm时，其光点的均方根(Root Mean Square)半径为0.883μm，光点的几何(Geometrical)半径为1.857μm，当像高为4.378mm时，其光点的均方根半径为1.175μm，光点的几何半径为3.418μm，当像高为6.566mm时，其光点的均方根半径为1.422μm，光点的几何半径为4.517μm，当像高为7.892mm时，其光点的均方根半径为2.135μm，光点的几何半径为6.950μm。由图2D可看出，第一实施例的广角镜头1，当焦点偏移介于-0.05mm至0.05mm之间其调变转换函数值介于0.0至0.78之间。
显见第一实施例的广角镜头1的场曲、畸变都能被有效修正，镜头分辨率、焦深也都能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图3，图3是依据本发明的广角镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。广角镜头2沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括第一透镜L21、第二透镜L22、第三透镜L23、第四透镜L24、第五透镜L25、第六透镜L26、光圈ST2、第七透镜L27、第八透镜L28、第九透镜L29、第十透镜L210、滤光片OF2及保护玻璃CG2。第八透镜L28由第八前透镜L28F及第八后透镜L28R胶合而成。第九透镜L29由第九前透镜L29F及第九后透镜L29R胶合而成。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA2上。根据【具体实施方式】第一至十二段落，其中：
第三透镜L23为平凹透镜，其像侧面S26为平面；
第五透镜L25为双凸透镜，其像侧面S210为凸面，像侧面S210为球面表面；
滤光片OF2其物侧面S224与像侧面S225皆为平面；
保护玻璃CG2其物侧面S226与像侧面S227皆为平面；
利用上述透镜、光圈ST2及至少满足条件(1)至条件(4)其中一条件的设计，使得广角镜头2能有效的提升视场、有效的提升分辨率、有效的抗环境温度变化、有效的修正像差、有效的修正色差。
表三为图3中广角镜头2的各透镜的相关参数表。
表三
Figure BDA0002494568610000091
Figure BDA0002494568610000101
表四为第二实施例的广角镜头2的相关参数值及其对应条件(1)至条件(4)的计算值，由表四可知，第二实施例的广角镜头2皆能满足条件(1)至条件(4)的要求。
表四
BFL 8.164mm
TTL/f 15.42 TTL/BFL 9.80 f<sub>4</sub>/f 7.30
|f<sub>7</sub>/f| 6.22
另外，第二实施例的广角镜头2的光学性能也可达到要求，由图4A可看出，第二实施例的广角镜头2其场曲介于-0.04mm至0.04mm之间。由图4B可看出，第二实施例的广角镜头2其畸变介于-100％至0％之间。由图4C可看出，第二实施例的广角镜头2，当像高为0.000mm时，其光点的均方根半径为0.873μm，光点的几何半径为2.168μm，当像高为4.378mm时，其光点的均方根半径为1.276μm，光点的几何半径为3.300μm，当像高为6.566mm时，其光点的均方根半径为1.395μm，光点的几何半径为5.064μm，当像高为7.892mm时，其光点的均方根半径为1.913μm，光点的几何半径为5.647μm。由图4D可看出，第二实施例的广角镜头2，当焦点偏移介于-0.05mm至0.05mm之间其调变转换函数值介于0.0至0.78之间。
显见第二实施例的广角镜头2的场曲、畸变都能被有效修正，镜头分辨率、焦深也都能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图5，图5是依据本发明的广角镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。广角镜头3沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括第一透镜L31、第二透镜L32、第三透镜L33、第四透镜L34、第五透镜L35、第六透镜L36、光圈ST3、第七透镜L37、第八透镜L38、第九透镜L39、第十透镜L310、滤光片OF3及保护玻璃CG3。第八透镜L38由第八前透镜L38F及第八后透镜L38R胶合而成。第九透镜L39由第九前透镜L39F及第九后透镜L39R胶合而成。成像时，来自物侧的光线最后成像于成像面IMA3上。根据【具体实施方式】第一至十二段落，其中：
第三透镜L33为双凹透镜，其像侧面S36为凹面，像侧面S S36为球面表面；
第五透镜L35为弯月型透镜，其像侧面S310为凹面，像侧面S310为球面表面；
滤光片OF3其物侧面S324与像侧面S325皆为平面；
保护玻璃CG3其物侧面S326与像侧面S327皆为平面；
利用上述透镜、光圈ST3及至少满足条件(1)至条件(4)其中一条件的设计，使得广角镜头3能有效的提升视场、有效的提升分辨率、有效的抗环境温度变化、有效的修正像差、有效的修正色差。
表五为图5中广角镜头3的各透镜的相关参数表。
表五
Figure BDA0002494568610000111
Figure BDA0002494568610000121
表六为第三实施例的广角镜头3的相关参数值及其对应条件(1)至条件(4)的计算值，由表六可知，第三实施例的广角镜头3皆能满足条件(1)至条件(4)的要求。
表六
BFL 7.802mm
TTL/f 15.44 TTL/BFL 10.25 f<sub>4</sub>/f 6.65
|f<sub>7</sub>/f| 6.60
另外，第三实施例的广角镜头3的光学性能也可达到要求，由图6A可看出，第三实施例的广角镜头3其场曲介于-0.02mm至0.04mm之间。由图6B可看出，第三实施例的广角镜头3其畸变介于-100％至0％之间。由图6C可看出，第三实施例的广角镜头3，当像高为0.000mm时，其光点的均方根半径为0.763μm，光点的几何半径为1.397μm，当像高为4.378mm时，其光点的均方根半径为1.737μm，光点的几何半径为4.570μm，当像高为6.566mm时，其光点的均方根半径为1.199μm，光点的几何半径为4.222μm，当像高为7.892mm时，其光点的均方根半径为2.042μm，光点的几何半径为5.491μm。由图6D可看出，第三实施例的广角镜头3，当焦点偏移介于-0.05mm至0.05mm之间其调变转换函数值介于0.0至0.78之间。
显见第三实施例的广角镜头3的场曲、畸变都能被有效修正，镜头分辨率、焦深也都能满足要求，从而得到较佳的光学性能。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，但其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种广角镜头，其特征在于，包括：
第一透镜具有负屈光力，该第一透镜为弯月型透镜；
第二透镜具有负屈光力，该第二透镜为弯月型透镜；
第三透镜具有负屈光力；
第四透镜具有正屈光力，该第四透镜为弯月型透镜；
第五透镜具有屈光力，该第五透镜包括一凸面朝向物侧；
第六透镜具有正屈光力；
第七透镜具有负屈光力；
第八透镜具有屈光力，该第八透镜包括一凸面朝向该物侧；
第九透镜具有屈光力，该第九透镜包括一凹面朝向该物侧以及一凸面朝向像侧；以及
第十透镜具有正屈光力；
其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜、该第六透镜、该第七透镜、该第八透镜、该第九透镜以及该第十透镜沿着光轴从该物侧至该像侧依序排列。
2.如权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，该第八透镜具有正屈光力，该第八透镜由第八前透镜以及第八后透镜胶合而成，该第八前透镜为双凸透镜具有正屈光力，该第八后透镜为弯月型透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向该物侧以及一凸面朝向该像侧，该第八前透镜以及该第八后透镜沿着该光轴从该物侧至该像侧依序排列。
3.如权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，该第九透镜具有负屈光力，该第九透镜由第九前透镜以及第九后透镜胶合而成，该第九前透镜为双凹透镜具有负屈光力，该第九后透镜为双凸透镜具有正屈光力，该第九前透镜以及该第九后透镜沿着该光轴从该物侧至该像侧依序排列。
4.如权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，该第三透镜包括一凹面朝向该物侧以及另一凹面朝向该像侧，该第五透镜更包括一凹面朝向该像侧。
5.如权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，该第三透镜包括一凹面朝向该物侧以及一平面朝向该像侧，该第五透镜更包括一凸面朝向该像侧。
6.如权利要求1至5中任一项所述的广角镜头，其特征在于，
该第一透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；
该第七透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；以及
该第十透镜包括一凸面朝向该物侧以及另一凸面朝向该像侧。
7.如权利要求1至5中任一项所述的广角镜头，其特征在于，
该第二透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；
该第四透镜包括一凹面朝向该物侧以及一凸面朝向该像侧；
该第六透镜包括一凸面朝向该物侧以及另一凸面朝向该像侧；以及
该第八透镜更包括另一凸面朝向该像侧。
8.如权利要求1至5中任一项所述的广角镜头，其特征在于，
该第五透镜具有正屈光力；
该第八透镜具有正屈光力；以及
该第九透镜具有负屈光力。
9.如权利要求1至5中任一项所述的广角镜头，其特征在于，该广角镜头至少满足以下任一条件：
14.5≤TTL/f≤16.5；
9≤TTL/BFL≤11；
6≤f4/f≤8；
6≤|f7/f|≤8；
其中，TTL为该第一透镜的物侧面至成像面于该光轴上的间距，BFL为该第十透镜的像侧面至该成像面于该光轴上的间距，f4为该第四透镜的有效焦距，f7为该第七透镜的有效焦距，f为该广角镜头的有效焦距。
10.如权利要求1至5中任一项所述的广角镜头，其特征在于，更包括光圈设置于该第六透镜与该第七透镜之间。
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