CN117406403A - 光学镜头 - Google Patents

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CN117406403A CN202311465902.8A CN202311465902A CN117406403A CN 117406403 A CN117406403 A CN 117406403A CN 202311465902 A CN202311465902 A CN 202311465902A CN 117406403 A CN117406403 A CN 117406403A
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Abstract

本发明公开了一种光学镜头,沿光轴从物侧到成像面依次包括:具有负光焦度的第一透镜,其物侧面为凸面、像侧面为凹面;具有负光焦度的第二透镜,其物侧面为凹面;具有正光焦度的第三透镜,其物侧面为凸面;光阑;具有正光焦度的第四透镜,其物侧面为凸面、像侧面为凸面;具有负光焦度的第五透镜;具有正光焦度的第六透镜,其物侧面为凸面;具有负光焦度的第七透镜;其中,所述光学镜头最大半视场角所对应的像高IH与所述光学镜头的有效焦距f满足:1.0<IH/f<1.4。本发明可以有效减小光学镜头的总长和体积,以及实现大视场角、小畸变、高像素等特性。

Description

光学镜头
技术领域
本发明涉及成像镜头技术领域,特别是涉及一种光学镜头。
背景技术
随着人们收入水平的提高,喜欢户外运动的人群数量剧增,但是在享受运动和户外体验乐趣的同时,记录生活和精彩瞬间同样成为大家的刚需。随着人们对于摄影的喜爱程度越来越高,对成像效果的追求也更加多元化,既要求高清的像质,又要求超大的视野以拍摄大范围视觉冲击力强烈的画面;同时,轻便且防抖性能出色的运动相机也越来越深受户外运动爱好者的青睐。
发明内容
为此,本发明的目的在于提供一种光学镜头,至少具有大视场角、小体积、高像素的优点。
本发明公开了一种光学镜头,沿光轴从物侧到成像面依次包括:具有负光焦度的第一透镜,其物侧面为凸面、像侧面为凹面;具有负光焦度的第二透镜,其物侧面为凹面;具有正光焦度的第三透镜,其物侧面为凸面;光阑;具有正光焦度的第四透镜,其物侧面为凸面、像侧面为凸面;具有负光焦度的第五透镜;具有正光焦度的第六透镜,其物侧面为凸面;具有负光焦度的第七透镜;其中,所述光学镜头最大半视场角所对应的像高IH与所述光学镜头的有效焦距f满足:1.0<IH/f<1.4。
相较于现有技术,本发明的有益效果是:采用七片透镜的组合,通过合理设置各透镜的光焦度以及合理设置各透镜的表面形状,同时合理设置各透镜的厚度及各透镜间的间距,可以有效减小光学镜头的总长和体积,以及实现大视场角、大像面、小畸变、高像素等特性。
附图说明
图1为本发明第一实施例的光学镜头的结构示意图。
图2为本发明第一实施例的光学镜头的畸变曲线图。
图3为本发明第一实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图4为本发明第一实施例的光学镜头的轴向像差曲线图。
图5为本发明第一实施例的光学镜头的MTF曲线图。
图6为本发明第一实施例的光学镜头的相对照度曲线图。
图7为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图。
图8为本发明第二实施例的光学镜头的畸变曲线图。
图9为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图10为本发明第二实施例的光学镜头的轴向像差曲线图。
图11为本发明第二实施例的光学镜头的MTF曲线图。
图12为本发明第二实施例的光学镜头的相对照度曲线图。
图13为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图。
图14为本发明第三实施例的光学镜头的畸变曲线图。
图15为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图16为本发明第三实施例的光学镜头的轴向像差曲线图。
图17为本发明第三实施例的光学镜头的MTF曲线图。
图18为本发明第三实施例的光学镜头的相对照度曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。在说明书全文中,相同的附图标号指代相同的元件。
本发明提供一种光学镜头,该光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括:第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和滤光片,且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
其中,第一透镜具有负光焦度,第一透镜的物侧面为凸面,第一透镜的像侧面为凹面;第二透镜具有负光焦度,第二透镜的物侧面为凹面,第二透镜的像侧面在近光轴处为凸面;第三透镜具有正光焦度,第三透镜的物侧面为凸面,第三透镜的像侧面在近光轴处为凸面或凹面;第四透镜具有正光焦度,第四透镜的物侧面为凸面,第四透镜的像侧面为凸面;第五透镜具有负光焦度,第五透镜的物侧面为凹面,第五透镜的像侧面为凹面;第六透镜具有正光焦度,第六透镜的物侧面为凸面,第六透镜的像侧面为凸面或凹面;第七透镜具有负光焦度,第七透镜的物侧面在近光轴处为凸面,第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面。
在一些实施方式中,光学镜头最大半视场角所对应的像高IH与光学镜头的有效焦距f满足:1.0<IH/f<1.4。满足上述范围,有利于控制光学镜头的视场范围,使得该光学镜头具有大视场角和大像面的特性。
在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与光学镜头的入瞳直径EPD满足:2.5<f/EPD<3.0。满足上述范围,有利于控制光学镜头的相对孔径,用以合理调整光学系统的进光量和相对照度。
在一些实施方式中,第一透镜的有效焦距f1与光学镜头的有效焦距f满足:-3.0<f1/f<-2.0。满足上述范围,能够使进入第一透镜的光线很好的汇聚进入光学系统,同时有利于降低像差的矫正难度,保证光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中,第二透镜物侧面的曲率半径R21与光学镜头的有效焦距f满足:-1.5<R21/f<-1.0;第二透镜物侧面的曲率半径R21与第二透镜像侧面的曲率半径R22满足:0.05<R21/R22<0.25。满足上述范围,通过合理设置第二透镜的面型,有利于减小进入光学系统内的光线入射倾角,降低像差的矫正难度,保证光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中,第三透镜的中心厚度CT3与光学镜头的有效焦距f满足:0.42<CT3/f<0.50。满足上述范围,通过合理控制第三透镜的厚度,有利于调整第三透镜的光焦度,同时有利于光线的平缓过渡。
在一些实施方式中,第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3满足:-2.2<f2/f3<-1.5;第二透镜的中心厚度CT2与第三透镜的中心厚度CT3满足:0.8<CT2/CT3<1.3。满足上述范围,通过合理设置第二透镜和第三透镜的焦距和中心厚度,有利于降低光学系统畸变的矫正难度,提升光学镜头的解析力。
在一些实施方式中,第五透镜物侧面的曲率半径R51与第五透镜像侧面的曲率半径R52满足:-1.5<R51/R52<-0.2。满足上述范围,通过合理设置第五透镜的面型,有利于减小主光线的入射角CRA,提高光学系统的相对照度,同时能够更好的矫正轴外光线,降低高阶像差的产生,提高光学镜头整体的成像质量。
在一些实施方式中,第四透镜的中心厚度CT4、第五透镜的中心厚度CT5、第六透镜的中心厚度CT6与第四透镜的边缘厚度ET4、第五透镜的边缘厚度ET5、第六透镜的边缘厚度ET6满足:0.8<(CT4+CT5+CT6)/(ET4+ET5+ET6)<1.3。满足上述范围,通过合理控制第四透镜、第五透镜和第六透镜的中心厚度与边缘厚度的比值,有利于确保透镜加工的可行性,提升光学镜头的良率。
在一些实施方式中,第六透镜像侧面的有效口径D62与第七透镜物侧面的有效口径D71满足:0.65<D62/D71<0.8。满足上述范围,有利于控制光学镜头的光线出射角度,以使芯片能够更好地接收光线。
在一些实施方式中,第七透镜像侧面的曲率半径R72与光学镜头的有效焦距f满足:0.5<R72/f<1.0;第七透镜的有效焦距f7与光学镜头的有效焦距f满足:-5.0<f7/f<-2.5。满足上述范围,通过合理调整第七透镜的焦距和面型,有利于进一步调整光线出射角度,提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中,光学镜头最大半视场角所对应的像高IH与光学镜头的入瞳直径EPD满足:3.2<IH/EPD<3.7。满足上述范围,有利于平衡像面大小与边缘视场相对照度,实现大视场和小型化的均衡。
在一些实施方式中,第四透镜、第五透镜、第六透镜的组合焦距f456与光学镜头的有效焦距f满足:4.5<f456/f<5.5。满足上述范围,有利于消除光学镜头的高阶像差,提升解析力,优化光学镜头的成像效果。
在一些实施方式中,光学镜头的光学总长TTL与光学镜头的有效焦距f满足:4.0<TTL/f<5.0。满足上述范围,通过合理控制光学镜头的光学总长与焦距的比值,在满足小型化的同时,能够保证光线更好的汇聚于成像面上,有利于实现大像面与小型化的均衡。
在一些实施方式中,光学镜头的光学后焦EFL与光学镜头的有效焦距f满足:0.3<EFL/f<0.5。满足上述范围,可使光学镜头具有较长的光学后焦,有利于光学镜头的组装。
作为一种实施方式,本发明提供的光学镜头可以采用全塑胶镜片,也可以采用玻塑混合搭配,两者均能取得良好的成像效果。在本发明实施例中,光学镜头采用玻塑混合搭配,通过合理分配各个透镜的光焦度及优化非球面形状,使得该光学镜头至少具有良好的成像质量、大视场角、小型化的优点。
下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中,光学镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同,具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式,但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制,其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化,都应视为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
在本发明各个实施例中,当光学镜头中的透镜为非球面透镜时,透镜的非球面面型均满足如下方程式:其中,z表示在高度为h的位置时非球面距离非球面顶点在光轴方向的距离矢高,c为表面的近轴曲率,k为二次曲面系数,A2i为第2i阶的非球面面型系数。
第一实施例
请参阅图1,所示为本发明第一实施例提供的光学镜头100的结构示意图,该光学镜头100沿光轴从物侧到成像面S17依次包括:第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑ST、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和滤光片G1。
具体的,第一透镜L1具有负光焦度,第一透镜的物侧面S1为凸面,第一透镜的像侧面S2为凹面;第二透镜L2具有负光焦度,第二透镜的物侧面S3为凹面,第二透镜的像侧面S4在近光轴处为凸面;第三透镜L3具有正光焦度,第三透镜的物侧面S5为凸面,第三透镜的像侧面S6在近光轴处为凹面;第四透镜L4具有正光焦度,第四透镜的物侧面S7为凸面,第四透镜的像侧面S8为凸面;第五透镜L5具有负光焦度,第五透镜的物侧面S9为凹面,第五透镜的像侧面S10为凹面;第六透镜L6具有正光焦度,第六透镜的物侧面S11为凸面,第六透镜的像侧面S12为凹面;第七透镜L7具有负光焦度,第七透镜的物侧面S13在近光轴处为凸面,第七透镜的像侧面S14在近光轴处为凹面;滤光片G1的物侧面S15和像侧面S16均为平面。
本实施例提供的光学镜头100中各个透镜的相关参数如表1所示。
表1
本实施例中,光学镜头100中各个透镜的非球面面型系统如表2所示。
表2
请参照图2、图3、图4、图5以及图6,所示分别为光学镜头100的畸变曲线图、垂轴色差曲线图、轴向像差曲线图、MTF曲线图以及相对照度曲线图。其中,从图2中可以看出,畸变值控制在±5%以内,说明光学镜头100的畸变矫正较好;从图3中可以看出,最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±3μm以内,说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的校正;从图4中可以看出,最长波长与最短波长的轴向像差控制在±0.02mm以内,说明光学镜头100的轴向像差矫正较好;从图5中可以看出,MTF值在全视场内均在0.65以上,在0~100lp/mm的范围内,从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降,在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力;从图6中可以看出,在最大半视场角时光学镜头的相对照度值仍大于0.5,说明光学镜头具有极好地相对照度。
第二实施例
请参阅图7,所示为本发明第二实施例提供的光学镜头200的结构示意图,本实施例中的光学镜头200的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构基本相同,不同之处主要在于:第六透镜的像侧面为凸面、第七透镜的物侧面和像侧面存在反曲点以及各透镜面型的曲率半径、非球面系数及厚度有所差异。
具体的,本实施例提供的光学镜头200中各个透镜的相关参数如表3所示。
表3
本实施例中,光学镜头200中各个透镜的非球面面型系数如表4所示。
表4
请参照图8、图9、图10、图11以及图12,所示分别为光学镜头100的畸变曲线图、垂轴色差曲线图、轴向像差曲线图、MTF曲线图以及相对照度曲线图。其中,从图8中可以看出,畸变值控制在±4%以内,说明光学镜头100的畸变矫正较好;从图9中可以看出,最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±3μm以内,说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的校正;从图10中可以看出,最长波长与最短波长的轴向像差控制在±0.02mm以内,说明光学镜头100的轴向像差矫正较好;从图11中可以看出,MTF值在全视场内均在0.63以上,在0~100lp/mm的范围内,从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降,在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力;从图12中可以看出,在最大半视场角时光学镜头的相对照度值仍大于0.58,说明光学镜头具有极好地相对照度。
第三实施例
请参阅图13,所示为本发明第三实施例提供的光学镜头300的结构示意图,本实施例中的光学镜头300的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构大致相同,不同之处主要在于:第六透镜的像侧面为凸面、第七透镜的物侧面和像侧面存在反曲点以及各透镜面型的曲率半径、非球面系数及厚度有所差异。
具体的,本实施例提供的光学镜头300中各个透镜的相关参数如表5所示。
表5
本实施例中,光学镜头300中各个透镜的非球面面型系数如表6所示。
表6
面号 k A2 A4 A6 A8
S3 6.23E-02 0.00E+00 1.27E-02 -9.61E-04 7.24E-05
S4 8.26E+01 0.00E+00 1.33E-02 -6.98E-04 1.60E-04
S7 -1.23E+00 0.00E+00 -5.89E-03 -3.66E-03 -3.88E-03
S8 -2.07E+00 0.00E+00 -1.35E-02 -1.64E-02 7.38E-03
S9 1.83E+00 0.00E+00 -2.13E-02 -6.12E-03 5.79E-03
S10 -1.44E+01 0.00E+00 -9.38E-03 2.79E-03 5.43E-04
S11 -1.83E+01 0.00E+00 -1.47E-03 -1.35E-03 1.33E-03
S12 -1.68E+00 0.00E+00 -8.08E-03 2.86E-03 -5.89E-04
S13 -1.15E+01 0.00E+00 -3.76E-02 2.69E-03 8.29E-05
S14 -4.26E+00 0.00E+00 -2.23E-02 2.92E-03 -2.55E-04
面号 A10 A12 A14 A16
S3 -4.32E-07 -5.62E-07 6.20E-08 -2.06E-09
S4 -3.60E-05 4.82E-06 -2.49E-07 1.23E-08
S7 1.75E-03 -1.88E-04 -3.93E-03 3.72E-03
S8 -2.59E-03 -1.09E-04 5.44E-05 1.67E-04
S9 -1.54E-03 1.19E-04 6.15E-05 1.81E-05
S10 -1.55E-04 -1.59E-06 1.50E-06 -1.76E-07
S11 -1.75E-04 -6.67E-07 6.58E-07 8.86E-08
S12 1.22E-04 -5.98E-06 -1.16E-07 1.43E-07
S13 -2.13E-05 -8.84E-07 3.27E-07 -1.31E-08
S14 9.55E-06 2.38E-07 -4.02E-08 1.06E-09
请参照图14、图15、图16、图17以及图18,所示分别为光学镜头100的畸变曲线图、垂轴色差曲线图、轴向像差曲线图、MTF曲线图以及相对照度曲线图。其中,从图14中可以看出,畸变值控制在±4%以内,说明光学镜头100的畸变矫正较好;从图15中可以看出,最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±3μm以内,说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的校正;从图16中可以看出,最长波长与最短波长的轴向像差控制在±0.02mm以内,说明光学镜头100的轴向像差矫正较好;从图17中可以看出,MTF值在全视场内均在0.63以上,在0~100lp/mm的范围内,从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降,在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力;从图18中可以看出,在最大半视场角时光学镜头的相对照度值仍大于0.56,说明光学镜头具有极好地相对照度。
表7是上述三个实施例对应的光学特性,主要包括各个实施例中光学镜头的有效焦距f、光圈数FNO、光学总长TTL,入瞳直径EPD、最大视场角FOV、最大半视场角对应的像高IH以及与上述每个条件式对应的数值。
表7
第一实施例 第二实施例 第三实施例
f(mm) 3.139 3.126 3.128
FNO 2.808 2.810 2.792
TTL(mm) 14.5 14.5 14.5
EPD(mm) 1.121 1.116 1.117
FOV(°) 152.2 152.2 152.2
IH(mm) 4.0 4.0 4.0
IH/f 1.274 1.280 1.279
f/EPD 2.800 2.801 2.801
f1/f -2.523 -2.687 -2.734
R21/f -1.453 -1.274 -1.272
R21/R22 0.213 0.058 0.059
CT3/f 0.478 0.454 0.455
f2/f3 -2.099 -1.536 -1.532
CT2/CT3 1.221 0.896 0.896
R51/R52 -0.225 -1.164 -1.169
(CT4+CT5+CT6)/(ET4+ET5+ET6) 1.011 1.224 1.210
D62/D71 0.707 0.778 0.769
R72/f 0.901 0.650 0.643
IH/EPD 3.568 3.584 3.580
f7/f -4.507 -3.202 -3.092
f456/f 4.832 4.957 4.942
TTL/f 4.619 4.639 4.636
EFL/f 0.369 0.454 0.440
综上所述,本发明实施例提供的光学镜头至少具有以下优点:
(1)由于玻璃的透光性更好、折射率更高,本发明提供的光学镜头通过七片玻塑混合镜片的合理搭配,能够使镜头在高低温环境中均具有良好的热稳定性,且透光率及光学性能更优秀,实现了镜头高像素成像。
(2)本发明提供的光学镜头,采用七片玻塑混合镜片,通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配,满足了镜头大视场角的需求,同时具有高像素、良好解像力等优点。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种光学镜头,共七片透镜,其特征在于,沿光轴从物侧到成像面依次包括:
具有负光焦度的第一透镜,所述第一透镜的物侧面为凸面,所述第一透镜的像侧面为凹面;
具有负光焦度的第二透镜,所述第二透镜的物侧面为凹面;
具有正光焦度的第三透镜,所述第三透镜的物侧面为凸面;
光阑;
具有正光焦度的第四透镜,所述第四透镜的物侧面为凸面,所述第四透镜的像侧面为凸面;
具有负光焦度的第五透镜;
具有正光焦度的第六透镜,所述第六透镜的物侧面为凸面;
具有负光焦度的第七透镜;
其中,所述光学镜头最大半视场角所对应的像高IH与所述光学镜头的有效焦距f满足:1.0<IH/f<1.4。
2.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第一透镜的有效焦距f1与所述光学镜头的有效焦距f满足:-3.0<f1/f<-2.0。
3.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第二透镜物侧面的曲率半径R21与所述光学镜头的有效焦距f满足:-1.5<R21/f<-1.0;所述第二透镜物侧面的曲率半径R21与所述第二透镜像侧面的曲率半径R22满足:0.05<R21/R22<0.25。
4.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第三透镜的中心厚度CT3与所述光学镜头的有效焦距f满足:0.42<CT3/f<0.50。
5.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足:-2.2<f2/f3<-1.5;所述第二透镜的中心厚度CT2与所述第三透镜的中心厚度CT3满足:0.8<CT2/CT3<1.3。
6.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第五透镜物侧面的曲率半径R51与所述第五透镜像侧面的曲率半径R52满足:-1.5<R51/R52<-0.2。
7.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第四透镜的中心厚度CT4、所述第五透镜的中心厚度CT5、所述第六透镜的中心厚度CT6与所述第四透镜的边缘厚度ET4、所述第五透镜的边缘厚度ET5、所述第六透镜的边缘厚度ET6满足:0.8<(CT4+CT5+CT6)/(ET4+ET5+ET6)<1.3。
8.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第六透镜像侧面的有效口径D62与所述第七透镜物侧面的有效口径D71满足:0.65<D62/D71<0.8。
9.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第七透镜像侧面的曲率半径R72与所述光学镜头的有效焦距f满足:0.5<R72/f<1.0。
10.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述光学镜头最大半视场角所对应的像高IH与所述光学镜头的入瞳直径EPD满足:3.2<IH/EPD<3.7。
11.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下条件式:所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜的组合焦距f456与所述光学镜头的有效焦距f满足:4.5<f456/f<5.5。
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