CN114967066B - 光学系统、取像模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学系统、取像模组及电子设备，光学系统包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的具有负屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有正屈折力的第四透镜、具有负屈折力的第五透镜、具有正屈折力的第六透镜、具有负屈折力的第七透镜、具有正屈折力的第八透镜、具有负屈折力的第九透镜，具有屈折力的透镜数量为上述九片；且光学系统满足条件式：63deg<（FOV*f）/Y<70deg；其中，FOV为光学系统的最大视场角，f为光学系统的有效焦距，Y为光学系统的最大视场角所对应的像高；进而可实现光学系统具有大光圈、大广角以及长焦距的特点，以使光学系统具有良好的成像品质。

Description

光学系统、取像模组及电子设备

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。

背景技术

近年来，随着车载（车载是指专门在汽车上使用的产品，方便在汽车运行中使用）行业的发展，ADAS（Advanced Driver Assistant System，高级驾驶辅助系统）、行车记录仪、倒车影像等车载摄像模组的技术要求越来越高，ADAS镜头可准确、实时地抓取路面的信息（探测物体、探测光源、探测道路标识等）供给系统影像分析，用在行车记录方面可为驾驶员的驾驶提供清晰的视野；用在监控安防方面，也可以将细节信息清晰记录下来。

但是，目前运用于ADAS车载电子设备中的摄像镜头像素较低，因此，如何提升摄像镜头的像素，是相关技术人员需要解决的重要问题。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种光学系统、取像模组及电子设备。

第一方面，本申请实施例提供了一种光学系统，光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有负屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有正屈折力的第四透镜、具有负屈折力的第五透镜、具有正屈折力的第六透镜、具有负屈折力的第七透镜、具有正屈折力的第八透镜、具有负屈折力的第九透镜，具有屈折力的透镜数量为上述九片；

所述光学系统满足条件式（1）：63deg<（FOV*f）/Y<70deg；其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，f为所述光学系统的有效焦距，Y为所述光学系统的最大视场角所对应的像高。

基于本申请设置第一透镜为光学系统提供负屈折力，有利于较多的光线射入光学系统，以实现光学系统的大广角。设置第二透镜为光学系统提供负屈折力，第三透镜为光学系统提供正屈折力，有利于消除像差，可减小光学系统的偏心敏感度，降低光学系统的组装敏感度，解决镜片工艺制作及镜头组装问题，提高良率。设置第四透镜为光学系统提供正屈折力，以提供光学系统镜片组的主要光线汇聚能力。设置第五透镜为光学系统提供负屈折力，设置第六透镜为光学系统提供正屈折力，有利于减小光学系统的色差并校正光学系统的球差。设置第七透镜为光学系统提供负屈折力，搭配第六透镜的正屈折力，可使光线较为平缓从第六透镜传递至第七透镜，以有效减小鬼像风险。设置第八透镜为光学系统提供正屈折力，可近一步汇聚光线，可降低第八透镜的不同视场光线入射角及出射角的偏差，从而降低光学系统的敏感度。设置第九透镜为光学系统提供负屈折力，有利于接收周边光线，防止入射光线角度过大进而产生杂散光。

另外通过控制光学系统满足上述条件式（1），可使光学系统配置有良好的光学性能，实现光学系统高像素的特征，能够很好的捕捉被摄物体的细节，有利于获得较大的视场角的同时还能够减小出射光线的偏折角度，从而减轻暗角、抑制畸变。（FOV*f）/Y≥70deg，光学系统的像高过小，不利于与大尺寸的感光元件匹配以实现高像素特征；（FOV*f）/Y≤63deg，光学系统的视场角过小，不利于满足光学系统对视场角的需求，无法获得物体的足够的空间信息。

在一些示例性的实施例中，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面；所述第二透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凹面；所述第三透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；所述第四透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面；所述第六透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面；所述第八透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；所述第九透镜的物侧面于近光轴处为凹面、像侧面于近光轴处为凸面。

通过合理配置第一透镜至第九透镜于近光轴处的面型，一方面，各透镜之间紧密排布，有利于光学系统的轻薄化，另一方面，各透镜面型可以相互配合，利于光线在各透镜间合理偏折，在满足大角度范围拍摄的同时提升了成像的清晰度，具有较佳的广角拍照效果。

在一些示例性的实施例中，光学系统满足条件式（2）：10<f23/（CT2-CT3）<40；其中，f23为所述第二透镜与所述第三透镜的组合焦距，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。

基于上述实施例，控制f23、CT2以及CT3满足上述的条件式（2），以使光学系统能够合理地搭配第二透镜与第三透镜的厚度关系，使具有负屈折力的第二透镜与具有正屈折力的第三透镜的屈折力也能得到合理的搭配，从而进行像差的相互校正；进一步的，第二透镜与第三透镜可胶合配置，满足条件式（2）时，可防止第二透镜与第三透镜中心厚度差异过大，以免不利于胶合工艺；同时可防止高低温环境变化较大的环境下，因厚度差异而产生的冷热变形量差异较大，而导致胶裂或脱胶等现象的产生；不满足条件式（2）时，导致第二透镜与第三透镜的组合焦距过大，则光学系统易产生较严重的像散现象，不利于光学系统的成像品质的提升。

在一些示例性的实施例中，光学系统满足条件式（3）：0.5<f14/f59<3.5；且第四透镜与第五透镜间设置有光阑；其中，f14为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的组合焦距，f59为所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜的组合焦距。

基于上述实施例，控制f14与f59满足上述的条件式（3），以使位于光阑前的由第一透镜至第四透镜组成的透镜组为光学系统提供正屈折力，可聚焦入射光束，有利于摄像镜头采集的图像信息有效的传递至光学系统的成像面；位于光阑后的第五透镜至第九透镜组成的透镜组为光学系统提供正屈折力，一方面有利于控制光线束射出光学系统的入射光线高度，减小光学系统的像差和透镜的外径；另一方面可校正位于光阑前的透镜组产生的场曲，降低场曲对解像力的影响。

在一些示例性的实施例中，光学系统满足条件式（4）：-5.9<f9/f<-3.5；其中，f9为所述第九透镜的焦距。

基于上述实施例，控制f9与f满足上述的条件式（4），能够合理配置第九透镜的焦距与光学系统的有效焦距之间的关系，有利于减小光学系统的像差。f9/f≥-3.5，则第九透镜的焦距绝对值过小，屈折力过强，则成像面上的成像因第九透镜的焦距变化而敏感，从而使光学系统产生较大的像差；f9/f≤-5.9，则第九透镜的屈折力不足，则光线束射入感光元件的角度较大，导致感光元件识别被摄物信息不足而造成成像失真。

在一些示例性的实施例中，光学系统满足条件式（5）：8.5<TTL/CT8<11.5；其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离，CT8为所述第八透镜于光轴上的厚度。

基于上述实施例，控制TTL与CT8满足上述的条件式（5），能够合理地控制第八透镜于光轴上的厚度与第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离的比值，有利于控制光学系统的总长，使得光学系统的结构紧凑，同时有利于实现光学系统所需的视场角。TTL/CT8≤8.5，第八透镜的厚度过大，容易与第九透镜反射产生鬼影，影响监控画面质量；TTL/CT8≥11.5，光学系统的光学总长过长，不利于实现光学系统的小型化，不利于光学系统的安装。

在一些示例性的实施例中，光学系统满足条件式（6）：4.5<SDs16/|SAGs16|<6；其中，SDs16为所述第九透镜的物侧面的最大有效通光口径的一半，SAGs16为所述第九透镜的物侧面于最大有效通光口径处的矢高（SAGs16为所述第九透镜的物侧面最大有效孔径处至所述第九透镜的物侧面在光轴上的交点于光轴方向上的位移量，此时，位移量朝向所述第九透镜的像侧面方向定义为负，朝向所述第九透镜的物侧面则定义为正）。

基于上述实施例，控制SDs16与SAGs16满足上述的条件式（6），一方面可防止第九透镜物侧面过弯，减小第九透镜的加工难度，以防止第九透镜太弯导致镀膜不均匀，同时也利于大角度光线入射至光学系统，从而提高光学系统成像质量；另一方面避免第九透镜物侧面过平，减小产生鬼影的风险。SDs16/|SAGs16|≥6，第九透镜物侧面的光学有效口径过大，对物侧光线偏折不足，容易导致物侧方透镜孔径增大，进一步导致第一透镜物侧面的光学有效口径加大，不利于头部口径减小，从而不利于光学系统中的各透镜间的装配；SDs16/|SAGs16|≤4.5，第九透镜物侧面矢高加大，第九透镜过于弯曲，加工难度加大。

在一些示例性的实施例中，光学系统满足条件式（7）：7.5<Rs12/CT7<11.5；其中，Rs12为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，CT7为所述第七透镜于光轴上的厚度。

基于上述实施例，控制Rs12与CT7之间满足上述的条件式（7），有利于提升光学系统的解像力，以实现光学系统的高像素效果；Rs12/CT7≤7.5，第七透镜于光轴上的厚度过大，不利于提升光学系统的解像力；Rs12/CT7≥11.5，第七透镜物侧面的曲率半径过大，面型过平，增加鬼像产生的风险。

在一些示例性的实施例中，光学系统满足条件式（8）：3<CT4/SAGs6<5；其中，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度，SAGs6为所述第四透镜物侧面于最大有效通光口径处的矢高（SAGs6为所述第四透镜的物侧面最大有效孔径处至所述第四透镜的物侧面在光轴上的交点于光轴方向上的位移量，此时，位移量朝向所述第四透镜的像侧面方向定义为负，朝向所述第四透镜的物侧面则定义为正）。

基于上述实施例，控制CT4与SAGs6之间满足上述的条件式（8），可防止第四透镜物侧面的面型过弯，进而可减小第四透镜的加工难度，同时可减小光线经过第四透镜的边缘位置时的像差，有利于光学系统的像质的提升；CT4/SAGs6≥5，第四透镜厚度值过大，不利于成像镜头的轻量化和小型化；CT4/SAGs6≤3，第四透镜物侧面过于弯曲，镜片加工难度增大，增加镜片的生产成本；同时第四透镜的物侧面过于弯曲，易产生边缘像差，不利于光学系统的像质的提升。

第二方面，本申请实施例提供了一种取像模组，取像模组包括感光元件以及如上述的光学系统，感光元件设置在光学系统的像侧，用于接收穿过光学系统的光线并将光线转化成图像信号。

基于本申请实施例的取像模组，通过采用如上述的光学系统，可使光学系统配置有良好的光学性能，实现光学系统高像素的特征，能够很好的捕捉被摄物体的细节，有利于获得较大的视场角的同时还能够减小出射光线的偏折角度，从而减轻暗角、抑制畸变，进而保证拍摄出高质量的画质。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，电子设备包括固定件以及如上述的取像模组，取像模组安装在固定件上用以获取图像。

基于本申请实施例的电子设备，通过安装如上述的光学系统能够使光学系统配置有良好的光学性能，实现光学系统高像素的特征，能够很好的捕捉被摄物体的细节，有利于获得较大的视场角的同时还能够减小出射光线的偏折角度，从而减轻暗角、抑制畸变，进而保证拍摄出高质量的画质，使电子设备具有良好的成像品质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请实施例一提供的光学系统的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供光学系统的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；

图3为本申请实施例二提供的光学系统的结构示意图；

图4为本申请实施例二提供光学系统的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；

图5为本申请实施例三提供的光学系统的结构示意图；

图6为本申请实施例三提供光学系统的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；

图7为本申请实施例四提供的光学系统的结构示意图；

图8为本申请实施例四提供光学系统的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；

图9为本申请实施例五提供的光学系统的结构示意图；

图10为本申请实施例五提供光学系统的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；

图11为本申请一种实施例中提供的取像模组的剖视图；

图12为本申请一种实施例中提供的电子设备的主视图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

参见图1、图3、图5、图7以及图9，为本申请实施例提供的光学系统100的结构示意图，该光学系统100沿光轴H由物侧到像侧依次包括对光线具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7、具有正屈折力的第八透镜L8以及具有负屈折力的第九透镜L9。

光学系统100还包括光阑ST，通过调节光阑ST的通光孔径可改变来自物侧的光线进入光学系统100的通光量，以满足不同的光亮度需求，进而在扩大视场角的同时维持光学系统100的小型化。光阑ST中心位于光学系统100的光轴H上，在一些示例性的实施例中，光阑ST可设置在第四透镜L4的像侧与第五透镜L5的物侧之间，用于调节通过光线的强弱，进而在扩大视场角的同时维持系统小型化。光阑ST可设置为遮光图层，遮光图层涂覆于光学系统100的透镜的物侧面或像侧面上，并保留通光区域以允许光线穿过。

当上述光学系统100用于成像时，来自物侧的光线依次穿过第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9后投射至成像面IMG内。成像面IMG内可用于设置感光元件，穿过第九透镜L9后的光线可被成像面IMG内的感光元件接收并转化为图像信号，感光元件再将图像信号传给后端其它系统进行图像解析等处理。

第一透镜L1具有负屈折力，且第一透镜L1的物侧面于近光轴H处为凸面，第一透镜L1的像侧面于近光轴H处可为凹面，有利于较多的光线射入光学系统100，以实现光学系统100的大广角。

第二透镜L2具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面于近光轴H处为凹面，第二透镜L2的像侧面于近光轴H处为凹面；同时第三透镜L3可具有正屈折力，且第三透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面，第二透镜L2与第三透镜L3相胶合，有利于消除光学系统100的像差，可减小光学系统100的偏心敏感度，降低光学系统100的组装敏感度，解决透镜的工艺制作及镜头组装问题，以提高良率。

第四透镜L4可具有正屈折力，且第四透镜L4的物侧面于近光轴H处为凸面，第四透镜L4的像侧面于近光轴H处为凸面，可提供光学系统100的镜片组的主要光线汇聚能力。

第五透镜L5可具有负屈折力，第五透镜L5的物侧面于近光轴H处为凸面，第五透镜L5的像侧面于近光轴H处为凹面；同时第六透镜L6可具有正屈折力，且第六透镜L6的物侧面于近光轴H处为凸面，第六透镜L6的像侧面于近光轴H处为凸面，有利于减小光学系统100色差并校正光学系统100的球差。

第七透镜L7具有负屈折力，第七透镜L7的物侧面于近光轴H处为凸面，第七透镜L7的像侧面于近光轴H处为凹面，搭配第六透镜L6的正屈折力，可使光线较为平缓从第六透镜L6传递至第七透镜L7，以有效减小鬼像风险。

第八透镜L8具有正屈折力，第八透镜L8的物侧面于近光轴H处为凸面，第八透镜L8的像侧面于近光轴H处为凸面，可近一步汇聚光线，可降低第八透镜L8的不同视场光线入射角及出射角的偏差，从而降低光学系统100的敏感度。

第九透镜L9具有负屈折力，第九透镜L9的物侧面于近光轴H处为凹面，第九透镜L9的像侧面于近光轴H处为凸面，有利于接收周边光线，防止入射光线角度过大进而产生杂散光。

光学系统100还满足条件（1）：63deg<（FOV*f）/Y<70deg，例如（FOV*f）/Y的值可为63、65、66、67或69等，单位为deg，其中，FOV为光学系统100的最大视场角，f为光学系统100的有效焦距，Y为光学系统100的最大视场角所对应的像高。

通过控制光学系统100满足上述条件式（1），可使光学系统100配置有良好的光学性能，实现光学系统100高像素的特征，能够很好的捕捉被摄物体的细节，有利于获得较大的视场角的同时还能够减小出射光线的偏折角度，从而减轻暗角、抑制畸变。（FOV*f）/Y≥70deg，光学系统100的像高过小，不利于与大尺寸的感光元件匹配以实现高像素特征；（FOV*f）/Y≤63deg，光学系统100的视场角过小，不利于满足光学系统100对视场角的需求，无法获得物体的足够的空间信息。

在一些示例性的实施例中，光学系统100满足条件式（2）：10<f23/（CT2-CT3）<40，例如f23/（CT2-CT3）的值可为11、25、32、35或39等，其中，f23为第二透镜L2与第三透镜L3的组合焦距，CT2为第二透镜L2于光轴H上的厚度，CT3为第三透镜L3于光轴H上的厚度。

通过设置光学系统100满足条件式（2），以使光学系统100能够合理地搭配第二透镜L2与第三透镜L3的厚度关系，使具有负屈折力的第二透镜L2与具有正屈折力的第三透镜L3的屈折力也能得到合理的搭配，从而进行像差的相互校正；进一步的，第二透镜L2与第三透镜L3可胶合配置，满足条件式（2）时，防止第二透镜L2与第三透镜L3中心厚度差异过大，不利于胶合工艺；同时可防止高低温环境变化较大的环境下，因厚度差异而产生的冷热变形量较大，而导致胶裂或脱胶等现象的发生；不满足条件式（2）时，导致第二透镜L2与第三透镜L3的组合焦距过大，则光学系统100易产生较严重的像散现象，不利于光学系统100的成像品质的提升。

在一些示例性的实施例中，光学系统100满足条件式（3）：0.5<f14/f59<3.5，例如f14/f59的值可为0.51、1.82、2.35、2.91或3.45等，且第四透镜L4与第五透镜L5间设置有光阑ST；其中，f14为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的组合焦距，f59为第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9的组合焦距。

通过控制f14与f59满足上述的条件式（3），以使位于光阑ST前的由第一透镜L1至第四透镜L4组成的透镜组为光学系统100提供正屈折力，可聚焦入射光束，有利于摄像镜头采集的图像信息有效的传递至光学系统100的成像面IMG；位于光阑ST后的第五透镜L5至第九透镜L9组成的透镜组为光学系统100提供正屈折力，一方面有利于控制光线束射出光学系统100的入射光线高度，减小光学系统100的像差和透镜的外径；另一方面可校正位于光阑ST前的透镜组产生的场曲，降低场曲对解像力的影响。

在一些示例性的实施例中，光学系统100满足条件式（4）：-5.9<f9/f<-3.5，例如f9/f的值可为-5.5、-4.5、-4.3、-3.8或-3.4等，其中，f9为第九透镜L9的焦距。

通过设置光学系统100满足条件式（4），能够合理配置第九透镜L9的焦距与光学系统100的有效焦距之间的关系，有利于减小光学系统100的像差。f9/f≥-3.5，则第九透镜L9的焦距绝对值过小，屈折力过强，则成像面IMG上的成像因第九透镜L9的焦距变化而敏感，从而使光学系统100产生较大的像差；f9/f≤-5.9，则第九透镜L9的屈折力不足，则光线束射入感光元件的角度较大，导致感光元件识别被摄物信息不足而造成成像失真。

在一些示例性的实施例中，光学系统100满足条件式（5）：8.5<TTL/CT8<11.5，例如TTL/CT8的值可为8.6、8.9、9.3、1.9或11.4等，其中，TTL为第一透镜L1的物侧面至成像面IMG于光轴H上的距离，CT8为第八透镜L8于光轴H上的厚度。

通过设置光学系统100满足条件式（5），能够合理地控制第八透镜L8于光轴H上的厚度与第一透镜L1的物侧面至成像面IMG于光轴H上的距离的比值，有利于控制光学系统100的总长，使得光学系统100的结构紧凑，同时有利于实现光学系统100所需的视场角。TTL/CT8≤8.5，第八透镜L8的厚度过大，容易与第九透镜L9反射产生鬼影，影响监控画面质量；TTL/CT8≥11.5，光学系统100的光学总长过长，不利于实现光学系统100的小型化，不利于光学系统100的安装。

在一些示例性的实施例中，光学系统100满足条件式（6）：4.5<SDs16/|SAGs16|<6，例如SDs16/|SAGs16|的值可为4.6、4.9、5.2、5.6或5.9等，其中，SDs16为第九透镜L9的物侧面的最大有效通光口径的一半，SAGs16为第九透镜L9的物侧面于最大有效通光口径处的矢高（SAGs16为第九透镜L9的物侧面最大有效孔径处至第九透镜L9的物侧面在光轴H上的交点于光轴H方向上的位移量，此时，位移量朝向第九透镜L9的像侧面方向定义为负，朝向第九透镜L9的物侧面则定义为正）。

通过设置光学系统100满足条件式（6），一方面可防止第九透镜L9物侧面过弯，减小第九透镜L9的加工难度，以防止第九透镜L9太弯镀膜不均匀的问题，同时也利于大角度光线入射至光学系统100，从而提高光学系统100成像质量；另一方面避免第九透镜L9物侧面过平，减小产生鬼影的风险。SDs16/|SAGs16|≥6，第九透镜L9物侧面的光学有效口径过大，对物侧光线偏折不足，容易导致物侧方透镜孔径增大，进一步导致第一透镜L1物侧面的光学有效口径加大，不利于头部口径减小，从而不利于光学系统100中的各透镜间的装配；SDs16/|SAGs16|≤4.5，第九透镜L9物侧面矢高加大，第九透镜L9过于弯曲，加工难度加大。

在一些示例性的实施例中，光学系统100满足条件式（7）：7.5<Rs12/CT7<11.5，例如Rs12/CT7的值可为7.6、8.1、9.3、10.6或11.4等，其中，Rs12为第七透镜L7的物侧面于光轴H处的曲率半径，CT7为第七透镜L7于光轴H上的厚度。

通过设置光学系统100满足条件式（7），有利于提升光学系统100的解像力，以实现光学系统100的高像素效果；Rs12/CT7≤7.5，第七透镜L7于光轴H上的厚度过大，不利于提升光学系统100的解像力；Rs12/CT7≥11.5，第七透镜L7物侧面的曲率半径过大，面型过平，增加鬼像产生的风险。

在一些示例性的实施例中，光学系统100满足条件式（8）：3<CT4/SAGs6<5；例如CT4/SAGs6的值可为3.1、3.8、4.1、4.5或4.9等，其中，CT4为第四透镜L4于光轴H上的厚度，SAGs6为第四透镜L4物侧面于最大有效通光口径处的矢高（SAGs6为第四透镜L4的物侧面最大有效孔径处至第四透镜L4的物侧面在光轴H上的交点于光轴H方向上的位移量，此时，位移量朝向第四透镜L4的像侧面方向定义为负，朝向第四透镜L4的物侧面则定义为正）。

通过设置光学系统100满足条件式（8），可防止第四透镜L4物侧面的面型过弯，进而可减小第四透镜L4的加工难度，同时可减小光线经过第四透镜L4的边缘位置时的像差，有利于光学系统100的像质的提升；CT4/SAGs6≥5，第四透镜L4厚度值过大，不利于成像镜头的轻量化和小型化；CT4/SAGs6≤3，第四透镜L4物侧面过于弯曲，镜片加工难度增大，增加镜片的生产成本；同时第四透镜L4的物侧面过于弯曲，易产生边缘像差，不利于光学系统100的像质的提升。

在一些示例性的实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9的物侧面和/或像侧面可为球面，球面透镜则制作工艺简单，生产成本低以及便于灵活设计各透镜面型，提升各透镜的成像解析能力。第四透镜L4的物侧面和/或像侧面可为非球面，非球面设计能够使透镜的物侧面及/或像侧面拥有更灵活的设计，使透镜在较小、较薄的情况下便能良好地解决成像不清，视界歪曲、视野狭小等不良现象，无需设置过多的透镜便能使透镜组拥有良好的成像品质，且有助于缩短光学系统100的长度。通过球面与非球面的配合也可有效消除系统的像差，使光学系统100具有良好的成像品质，且同时提高光学系统100内各透镜的设计及组装的灵活性。其中，光学系统100中各透镜的表面也可以是球面和非球面的任意组合，并不一定是均为球面或均为非球面。

光学系统100中各透镜的材质可均为玻璃，也可均为塑料，或者可为玻璃与塑料的组合搭配，玻璃材质的透镜能够耐受较高的温度且具有优良的光学效果，而塑料材质的透镜能够减少光学系统100的重量并降低制备成本。

具体地，在本申请的示例性的实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9的材质均为玻璃，能够耐受较高的温度且具有优良的光学效果。当然，光学系统100中透镜材质配置关系并不限于上述实施例，任意一个透镜的材质可以为塑料，也可以为玻璃，具体配置关系根据实际设计需求而定，此处不加以赘述。

光学系统100还包括滤光片L10，滤光片L10设置于第九透镜L9的像侧面和成像面IMG之间。滤光片L10为用于滤除红外光的红外截止滤光片L10，防止红外光到达光学系统100的成像面IMG，从而防止红外光干扰正常成像。滤光片L10可与各透镜一同装配以作为光学系统100中的一部分。例如，在一些实施例中，光学系统100中的各透镜安装于镜筒内，滤光片L10安装于镜筒的像端。在另一些实施例中，滤光片L10并不属于光学系统100的元件，此时滤光片L10可以在光学系统100与感光元件装配成取像模组时，一并安装至光学系统100与感光元件之间。在一些实施例中，滤光片L10也可设置在第一透镜L1的物侧。另外，在一些实施例中也可不设置滤光片L10，而是通过在第一透镜L1至第九透镜L9中的至少一个透镜的物侧面或像侧面上设置红外滤光膜，以实现滤除红外光的作用。

本申请的上述实施方式的光学系统100可采用多片透镜，通过合理分配各透镜焦距、屈折力、面型、厚度以及各透镜之间的轴上间距等，可以保证光学系统100能够具备大光圈、大广角以及长焦距的特点。

以下将参照附图及表格，结合具体数值介绍本技术方案的光学系统100在各具体实施方式中的组装结构以及对应的实施结果。

各实施例中示出的标记意义如下所示：

S1、S3、S5、S7、S9、S11、S13、S15、S17以及S19分别为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10物侧面的编号，S2、S4、S6、S8、S10、S12、S14、S16、S18以及S20分别为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10像侧面的编号。

“K”表示圆锥常数(Conic Constant)，“A4”、“A6”、“A8”、……、“A20”分别表示4阶、6阶、8阶、……、20阶非球面系数。

另外，在以下示出圆锥常数及非球面系数的各表中，数值的表达采用以10为底的指数表达。例如，“0.12E-05”表示“0.12×(10的负5次方)”，“9.87E+03”表示“9.87×(10的3次方)”。

在各实施方式中使用的光学系统100中，具体地，若将垂直于光轴H的方向上的距离设为“r”，将透镜原点处的近轴曲率设为“c”（近轴曲率c为上透镜曲率半径R的倒数，即c＝1/R），将圆锥常数设为“K”，将4阶、6阶、8阶、……、i阶的非球面系数分别设为“A4”、“A6”、“A8”、……、“Ai”，则非球面形状x由以下的数学式1定义, 其中，Z表示非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高。

数学式1：

实施例一

本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图1所示，光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10，光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间，光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃，滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。

其中，第一透镜L1具有负屈折力，第一透镜L1物侧面S1于近光轴H处为凸面、像侧面S2于近光轴H处为凹面；第二透镜L2具有负屈折力，第二透镜L2物侧面S3于近光轴H处为凹面、像侧面S4于近光轴H处为凹面；第三透镜L3具有正屈折力，第三透镜L3物侧面S5于近光轴H处为凸面、像侧面S6于近光轴H处为凸面；第四透镜L4具有正屈折力，第四透镜L4物侧面S7于近光轴H处为凸面、像侧面S8于近光轴H处为凸面；第五透镜L5具有负屈折力，第五透镜L5物侧面S9于近光轴H处为凸面、像侧面S10于近光轴H处为凹面；第六透镜L6具有正屈折力，第六透镜L6物侧面S11于近光轴H处为凸面、像侧面S12于近光轴H处为凸面；第七透镜L7具有负屈折力，第七透镜L7物侧面S13于近光轴H处为凸面、像侧面S14于近光轴H处为凹面；第八透镜L8具有正屈折力，第八透镜L8物侧面S15于近光轴H处为凸面、像侧面S16于近光轴H处为凸面；第九透镜L9具有负屈折力，第九透镜L9物侧面S17于近光轴H处为凹面、像侧面S18于近光轴H处为凸面。

实施例一中光学系统100的折射率以及阿贝数是以波长为587.56nm的光线为参考，焦距是以波长为546.07nm的光线为参考，光学系统100的相关参数如表1所示。其中，f为光学系统100的有效焦距，FNO表示光圈数，FOV为光学系统100的最大视场角，各透镜的像侧面以及物侧面两者于光轴H处的曲率半径、各透镜于光轴H上的厚度以及有效焦距的单位均为毫米。

表1

根据表1中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表2所示。

表2

根据表2中结果可知，本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式（1）至条件式（8）。

实施例一中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表3所示。

表3

图2中的（A）、（B）以及（C）分别为实施例一中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。

球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场，图2中的（A）给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时，不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。

像散曲线图横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示视场角，图2中的（B）给出的像散曲线表示波长在546.07nm时，子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。

畸变曲线图横坐标表示畸变率，纵坐标表示视场角，图2中的（C）给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内，说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。

根据图2中的（A）、（B）以及（C）可知，实施例一中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。

实施例二

本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图3所示，光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10，光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间，光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃，滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。

进一步地，在第二实施例中，各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型，此处不再赘述。第二实施例中的光学系统100的相关参数如表4所示，且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出，此处不加以赘述。

表4

根据表4中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表5所示。

表5

根据表5中结果可知，本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式（1）至条件式（8）。

实施例二中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表6所示。

表6

图4中的（A）、（B）以及（C）分别为实施例二中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。

球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场，图4中的（A）中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时，不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。

像散曲线图横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，图4中的（B）给出的像散曲线表示波长在546.07nm时，子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。

畸变曲线图横坐标表示畸变率，纵坐标表示像高，图4中的（C）给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内，说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。

根据图4中的（A）、（B）以及（C）可知，实施例二中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。

实施例三

本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图5所示，光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10，光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间，光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃，滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。

进一步地，在第三实施例中，各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型，此处不再赘述。第三实施例中的光学系统100的相关参数如表7所示，且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出，此处不加以赘述。

表7

根据表7中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表8所示。

表8

根据表8中结果可知，本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式（1）至条件式（8）。

实施例三中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表9所示。

表9

图6中的（A）、（B）以及（C）分别为实施例三中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。

球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场，图6中的（A）中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时，不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。

像散曲线图横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，图6中的（B）给出的像散曲线表示波长在546.07nm时，子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。

畸变曲线图横坐标表示畸变率，纵坐标表示像高，图6中的（C）给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内，说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。

根据图6中的（A）、（B）以及（C）可知，实施例三中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。

实施例四

本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图7所示，光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10，光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间，光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃，滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。

进一步地，在第四实施例中，各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型，此处不再赘述。第四实施例中的光学系统100的相关参数如表10所示，且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出，此处不加以赘述。

表10

根据表10中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表11所示。

表11

根据表11中结果可知，本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式（1）至条件式（8）。

实施例四中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表12所示。

表12

图8中的（A）、（B）以及（C）分别为实施例四中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。

球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场，图8中的（A）中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时，不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。

像散曲线图横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示视场角，图8中的（B）给出的像散曲线表示波长在546.07nm时，子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。

畸变曲线图横坐标表示畸变率，纵坐标表示视场角，图8中的（C）给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内，说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。

根据图8中的（A）、（B）以及（C）可知，实施例四中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。

实施例五

本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图9所示，光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10，光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间，光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃，滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。

进一步地，在第五实施例中，各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型，此处不再赘述。第五实施例中的光学系统100的相关参数如表13所示，且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出，此处不加以赘述。

表13

根据表13中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表14所示。

表14

根据表14中结果可知，本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式（1）至条件式（8）。

实施例五中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表15所示。

表15

图10中的（A）、（B）以及（C）分别为实施例五中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。

球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场，图10中的（A）中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时，不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。

像散曲线图横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，图10中的（B）给出的像散曲线表示波长在546.07nm时，子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内，说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。

畸变曲线图横坐标表示畸变率，纵坐标表示像高，图10中的（C）给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内，说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。

根据图10中的（A）、（B）以及（C）可知，实施例四中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。

如图11所示，本申请的一些实施例中还提供了一种取像模组200，取像模组200包括感光元件210以及如上所述的光学系统100。感光元件210具有感光表面211，感光表面211位于光学系统100的成像面内，以接收由所述光学系统100形成的图像的光线。感光元件210可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)。在装配时，光学系统100的成像面与感光元件210的感光表面211重叠。

如图12所示，本申请的一些实施例中还提供了一种电子设备300，取像模组200应用于电子设备300以使电子设备300具备摄像功能。具体地，电子设备300包括固定件310以及如上所述的取像模组200，取像模组200安装在固定件310上用以获取图像。固定件310可以为电路板、中框、保护壳体等部件。电子设备300可以为但不限于便携式的智能手机、电话机、视频电话、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置等。以电子设备300为智能手机为例，取像模组200可安装智能手机的壳体内，如图12所示，为取像模组200安装于智能手机壳体的主视图。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种光学系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有负屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有正屈折力的第四透镜、具有负屈折力的第五透镜、具有正屈折力的第六透镜、具有负屈折力的第七透镜、具有正屈折力的第八透镜、具有负屈折力的第九透镜，具有屈折力的透镜数量为上述九片；

所述光学系统满足条件式：63deg<（FOV*f）/Y<70deg以及4.5<SDs16/|SAGs16|<6；其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，f为所述光学系统的有效焦距，Y为所述光学系统的最大视场角所对应的像高，SDs16为所述第九透镜的物侧面的最大有效通光口径的一半，SAGs16为所述第九透镜的物侧面于最大有效通光口径处的矢高。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面；

所述第二透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凹面；

所述第三透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；

所述第四透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；

所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面；

所述第六透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；

所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面；

所述第八透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面；

所述第九透镜的物侧面于近光轴处为凹面、像侧面于近光轴处为凸面。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足条件式：

10<f23/（CT2-CT3）<40；其中，f23为所述第二透镜与所述第三透镜的组合焦距，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足条件式：

0.5<f14/f59<3.5；其中，f14为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的组合焦距，f59为所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜的组合焦距。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足条件式：

-5.9<f9/f<-3.5；和/或，8.5<TTL/CT8<11.5；其中，f9为所述第九透镜的焦距；TTL为所述第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离，CT8为所述第八透镜于光轴上的厚度。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足条件式：

7.5<Rs12/CT7<11.5；其中，Rs12为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，CT7为所述第七透镜于光轴上的厚度。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足条件式：

3<CT4/SAGs6<5；其中，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度，SAGs6为所述第四透镜物侧面于最大有效通光口径处的矢高。

8.一种取像模组，其特征在于，包括：

如权利要求1-7中任一项所述光学系统，及

感光元件，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的取像模组；及

固定件，所述取像模组安装于所述固定件上。

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