CN118221347A - 一种光学玻璃、预制件以及光学元件 - Google Patents
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Abstract
本发明能够以更低廉的价格得到一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内的光学玻璃。所述光学玻璃，以氧化物换算组成的质量％计算，含有SiO2成分15.0～50.0％，Nb2O5成分20.0～50.0％。在此光学玻璃中，部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)之间，可以满足(‑0.00256×νd+0.637)≦(θg,F)≦(‑0.00256×νd+0.689)的关系。另外，在再热冲压工序中制作及加工玻璃时还可以获得不易产生乳白或者失透和雾化的玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃、预制件以及光学元件。
背景技术
近年来，使用光学系统的设备的数字化以及高清化在飞速发展，在数码照相机与摄像机等摄影器材、投影仪与投影电视等视频播放(投影)设备等各种光学仪器领域中，对减少在光学系统中使用的透镜以及棱镜等光学元件的数量，并将整个光学系统轻量化以及小型化的要求越来越高。
在用于制造光学元件的光学玻璃中，特别是，对可以实现整个光学系统的轻量化以及小型化的具有1.65以上的折射率(nd)以及28以上45以下的阿贝数(νd)的光学玻璃的需求变得非常高。作为此类光学玻璃，如专利文献1～3所述的以SiO2-Nb2O5系为主要成分的光学玻璃广为人知。
【专利文献1】日本专利文献特开2007-169157号公报
【专利文献2】日本专利文献特再公表WO02/014235号公报
【专利文献3】日本专利文献特开平10-130033号公报
发明所要解决的技术问题
作为从光学玻璃制造光学元件的方法，众所周知的有以下几种：例如，对由光学玻璃形成的料块或者玻璃块进行研磨以及抛光而获得光学元件的形状的方法；对由光学玻璃形成的料块或者玻璃块进行再加热成型(再热压制成型)而获得玻璃成型体，再对其进行研磨及抛光的方法；以及，对由料块或者玻璃块得到的预制件在超精密加工的模具中进行成型(精密模压成型)而获得光学元件的形状的方法。以上任意一种方法，均要求在从熔融的玻璃原料形成料块或者玻璃块时，能够获得稳定的玻璃。在这里，当构成所得到的料块或者玻璃块的玻璃对于失透的稳定性(耐失透性)降低而在玻璃内部形成结晶时，无法获得适合作为光学元件的玻璃。
特别是，在以具有1.65以上的折射率(nd)，阿贝数(νd)为28以上45以下时的SiO2-Nb2O5系为主要成分的光学玻璃中，再热压制成型后的光学玻璃的稳定性较差，在玻璃内部会产生强烈的乳白倾向以及较显著的失透倾向。因此，在经过再热压制成型这样的再热工序而制作形状的制造方法中，光学玻璃的稳定性较差，无法获得品质良好的光学玻璃。
另外，数码相机或者摄像机等光学系统，或多或少地有被称作像差的彩色边纹(color fringing)现象。这种像差分为单色像差和色像差，特别是色像差在很大程度上取决于光学系统中所使用的透镜的材料特性。
通常色像差由组合低色散的凸透镜和高色散的凹透镜进行校正，但这种组合仅可以校正红色区域和绿色区域的像差，而残留蓝色区域的像差。这种无法去除的蓝色区域的像差称为二级光谱。校正二级光谱在进行光学设计时需要考虑蓝色区域的g线(435.835nm)的动向。此时，作为在光学设计中备受瞩目的光学特性的指标，采用部分色散比(θg,F)。在上述组合了低色散的凸透镜和高色散的凹透镜的光学系统中，通过在低色散一侧的透镜中使用部分色散比(θg,F)较大的光学材料，而在高色散一侧的透镜中使用部分色散比(θg,F)较小的光学材料，从而可以良好地校正二级光谱。
部分色散比(θg,F)由以下公式(1)表示。
θg,F＝(ng-nF)/(nF-nC)……(1)
在光学玻璃中，在表示短波长区域的部分色散性的部分色散比(θg,F)和阿贝数(νd)之间，具有大致线性关系。表示这种关系的直线在以部分色散比(θg,F)为纵轴、以阿贝数(νd)为横轴的直角坐标系上，用连接标绘NSL7和PBM2的部分色散比以及阿贝数的两点的直线表示，称为标准线(参照图1)。作为标准线的基准的标准玻璃，虽然根据光学玻璃的制造厂家的不同而不同，但是每个厂家均采用相同的倾斜度和截距来进行定义(NSL7和PBM2是小原株式会社制造的光学玻璃，PBM2的阿贝数(νd)为36.3，部分色散比(θg,F)为0.5828，NSL7的阿贝数(νd)为60.5，部分色散比(θg,F)为0.5436。)。
然而，专利文献2所述的玻璃为具有低折射率及低色散的光学常数的玻璃，难以充分满足近年来要求的高色散一侧的透镜，专利文献3所述的玻璃虽然满足所要求的光学常数，但由于含有较昂贵的原料Ta2O5成分，因此存在透镜价格非常昂贵的问题。此外，专利文献3所述玻璃，虽然也记载有不含较昂贵的原料的示例，但是冲压成型性较差，特别是在制作透镜的过程中冲压时的失透性成为问题，很难生产出生产效率较高的光学元件。
另外，为了降低光学玻璃的材料成本，要求构成光学玻璃的各种成分的原料成本尽可能低廉。另外，在批量生产光学玻璃时，要求在制造玻璃时不易产生失透。但是，专利文献1～3所述的玻璃组合物难以充分满足这些各种要求。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于以更加低廉的价格获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内的光学玻璃。
另外，本发明的目的还在于以更加低廉的价格获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内并且部分色散比(θg,F)较小的光学玻璃以及一种在玻璃内部不产生乳白及失透的光学玻璃。
发明内容
本发明的发明人等为了解决上述问题，在反复进行深入试验和研究之结果发现，在含有SiO2成分及Nb2O5成分的玻璃中，可以得到不含有例如Ta2O5成分等价格较高的原料且降低了材料成本的光学玻璃，从而完成了本发明。
另外，本发明的发明人等为了解决上述问题，在反复进行深入试验和研究之结果还发现，在含有SiO2成分以及Nb2O5成分，SiO2/Rn2O(Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的1种以上)小于4.0的光学玻璃中，可以得到不含有Ta2O5成分等价格较高的原料，降低了材料成本且具有较低的部分色散比的玻璃。
另外，本发明的发明人等为了解决上述问题，在反复进行深入试验和研究之结果还发现，在含有SiO2成分以及Nb2O5成分，且含有B2O3成分1.0～20.0％的光学玻璃中，可以获得在再热冲压工序中降低了玻璃乳白以及失透的光学玻璃。
(1)一种光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，含有SiO2成分15.0～50.0％，Nb2O5成分20.0～50.0％。
(2)根据上述(1)所述的光学玻璃，以质量比计算SiO2/Rn2O小于4.0，其中，Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的1种以上。
(3)根据上述(1)或(2)所述的光学玻璃，以氧化物换算组成的质量％计算，ZnO成分为0～25.0％，ZrO2成分为0～25.0％。
(4)根据上述(1)至(3)的任意一项所述的光学玻璃，以氧化物换算组成的质量％计算，B2O3成分的含量为20.0％以下。
(5)根据上述(1)至(4)的任意一项所述的光学玻璃，以氧化物换算组成的质量％计算，
TiO2成分为0～15.0％、
WO3成分为0～10.0％、
MgO成分为0～10.0％、
CaO成分为0～10.0％、
SrO成分为0～10.0％、
BaO成分为0～10.0％、
La2O3成分为0～10.0％、
Gd2O3成分为0～10.0％、
Y2O3成分为0～10.0％、
Yb2O3成分为0～10.0％、
Li2O成分为0～20.0％、
Na2O成分为0～20.0％、
K2O成分为0～10.0％、
Ta2O5成分为0～10.0％、
P2O5成分为0～10.0％、
GeO2成分为0～10.0％、
Al2O3成分为0～10.0％、
Ga2O3成分为0～10.0％、
Bi2O3成分为0～10.0％、
TeO2成分为0～5.0％、
SnO2成分为0～1.0％、
Sb2O3成分为0～1.0％。
(6)根据上述(1)至(5)的任意一项所述的光学玻璃，以氧化物基准的质量％计算，Ln2O3成分的质量之和为0～15.0％，其中，Ln为从由La、Gd、Y、Yb组成的群中选择的1种以上。
Rn2O成分的质量之和为0～30.0％，其中，Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的一种以上。
RO成分的质量之和为0～20.0％，R为从由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群中选择的一种以上
(7)根据上述(1)至(6)的任意一项所述的光学玻璃，部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)之间，满足(-0.00256×νd+0.637)≦(θg,F)≦(-0.00256×νd+0.689)的关系。
(8)根据上述(1)至(7)的任意一项所述的光学玻璃，在再加热试验(A)的前后不产生失透及乳白，
所述再加热试验(A)为：对试验片15mm×15mm×30mm进行再加热，在150分钟内使其从室温升温到比各个试样的转变温度(Tg)高100℃～120℃的温度，在比所述光学玻璃的玻璃化转变温度(Tg)高100℃～120℃的温度下保温30分钟，然后使其自然冷却到常温，对与试验片相对的两个面进行抛光到厚度10mm之后进行肉眼观察。
(9)根据上述(1)至(8)的任意一项所述的光学玻璃，折射率(nd)为1.65～1.80，阿贝数(νd)为28～45。
(10)根据上述(1)至(9)的任意一项所述的光学玻璃，光谱透射率表示为80％的波长(λ80)在450nm以下，光谱透射率表示为5％的波长(λ5)在365nm以下。
(11)一种光学元件，由上述(1)至(10)的任意一项所述的光学玻璃构成。
(12)一种抛光处理用以及/或者精密冲压成型用的预制件，由上述(1)至(10)的任意一项所述的光学玻璃构成。
(13)一种光学仪器，其具备上述(11)或者(12)所述的光学元件。
发明效果
根据本发明，能够以更加低廉的价格获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内的光学玻璃。
另外，根据本发明，能够以更加低廉的价格获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内，并且部分色散比(θg,F)较小的光学玻璃。即，可以通过模压成型制造出形状较复杂的光学元件，因此可以生产出制造成本低且生产效率较高的光学元件。
另外，根据本发明，能够以更加低廉的价格获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内，并且在再热冲压工序中降低了玻璃乳白以及失透的光学玻璃。
附图说明
图1是以部分色散比(θg,F)为纵轴、以阿贝数(νd)为横轴的直角坐标系所示的标准线的示意图。
图2是关于本发明的实施例的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系示意图。
具体实施方式
本发明的光学玻璃，以氧化物换算组成的质量％计算，含有SiO2成分为15.0～50.0％，Nb2O5成分为20.0～50.0％。
通过含有SiO2成分以及Nb2O5成分，可以降低折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内的光学玻璃的材料成本。
其中，第一光学玻璃，以氧化物换算组成的质量％计算，含有SiO2成分为15.0～55.0％，Nb2O5成分为20.0～50.0％，以质量比计算，SiO2/Rn2O小于4.0(Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的1种以上)，部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)之间，满足(-0.00256×νd+0.637)≦(θg,F)≦(-0.00256×νd+0.689)的关系。
在第一光学玻璃中，通过含有SiO2成分以及Nb2O5成分，SiO2/Rn2O小于4.0(Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的1种以上)，在降低光学玻璃的材料成本的同时，还可以获得具有较低的部分色散比的玻璃。
因此，能够以更加低廉的价格获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内，并且部分色散比(θg,F)较小，有助于降低光学系统的色像差的光学玻璃。
另外，由于对可见光的透射率较高，故可以较佳地使用于透射可见光。
另外，第二光学玻璃，以氧化物换算组成的质量％计算，含有SiO2成分为15.0～50.0％，Nb2O5成分为20.0～50.0％，Nb2O3成分为1.0～20.0％，其在再加热试验(A)的前后不产生失透及乳白。
第二光学玻璃，在含有SiO2成分及Nb2O5成分的玻璃中，可以获得不仅具有所要求的范围内的高折射率或者低阿贝数(高色散)，而且由于对玻璃进行再加热时失透及乳白减少，故适于再热压制成型的光学玻璃。
以下，对本发明的光学玻璃的实施方式进行具体说明，但本发明并不受以下实施方式的任何限定，在本发明的目的的范围内，可以适当地进行变更而实施。此外，对于说明中重复的部分，有时会适当地进行省略，但并不限定发明的宗旨。
[玻璃成分]
构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围如下所述。在本说明书中，如果没有特别说明，各成分的含量均以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％表示。在这里，“氧化物换算组成”是指，在假设作为本发明的玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐、金属氟化物等在熔融时全部分解并转化成氧化物的情况下，将该生成氧化物的总质量作为100质量％，表示玻璃中所含有的各成分的组成。
<关于必需成分、任意成分>
SiO2成分是促进形成稳定的玻璃，降低对于光学玻璃不适合的失透(产生结晶体)的必需成分。
特别是，通过使SiO2成分的含量在15.0％以上，不必大幅度地提高部分色散比，可以获得耐失透性良好的玻璃。另外，可以减少冲压时的失透以及着色。另外，据此可以减少再加热时的失透以及着色。因此，SiO2成分的含量，比较理想的是以15.0％为下限，更为理想的是以18.0％为下限，更加理想的是以20.0％为下限，更为理想的是以25.0％为下限，更加理想的是以27.0％为下限。
另一方面，通过使SiO2成分的含量在50.0％以下，可以使折射率难于降低，因此可以较容易地获得所要求的高折射率，并且还可以抑制部分色散比的上升。另外，据此可以抑制玻璃原料的熔融性的降低。因此，SiO2成分的含量，比较理想的是以50.0％为上限，更为理想的是以48.0％为上限，更加理想的是以45.0％为上限，更为理想的是以40.0％为上限。
SiO2成分，作为原料可以使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等。
Nb2O5成分是，可以提高折射率，且降低阿贝数以及部分色散比，并且，还可以提高耐失透性的必需成分。
特别是，通过使Nb2O5成分的含量在20.0％以上，将折射率提高到所要求的光学常数而在本发明的范围的成分内进行调整，从而可以减小异常色散性。因此，Nb2O5成分的含量，比较理想的是以20.0％为下限，更为理想的是以23.0％为下限，更加理想的是以25.0％为下限，更为理想的是以28.0％为下限，更加理想的是以30.0％为下限。
另一方面，通过使Nb2O5成分的含量在50.0％以下，可以减少玻璃的材料成本。另外，抑制制造玻璃时熔解温度的上升，并且可以降低由于Nb2O5成分的含量过多而导致的失透。因此，Nb2O5成分的含量，比较理想的是以50.0％为上限，更为理想的是以45.0％为上限，更加理想的是以44.0％为上限，更为理想的是以43.0％为上限，更加理想的是以40.0％为上限。
Nb2O5成分，作为原料可以使用Nb2O5等。
对于Rn2O(Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的1种以上)的SiO2的含量比率，比较理想的是小于4.0。
据此，可以得到所要求的光学常数，而且还可以减小异常色散性，进一步可以降低玻璃的液相温度。
因此，SiO2/Rn2O，比较理想的是小于4.0％，更为理想的是小于3.7％,更加理想的是小于3.5％,更为理想的是小于3.3％。
另一方面，通过使SiO2/Rn2O大于0，可以使玻璃的粘度变软而改善稳定性并使其容易成型。因此，SiO2/Rn2O，比较理想的是大于0，更为理想的是大于1.0，更加理想的是大于1.5，更为理想的是大于1.7。
对于Nb2O5成分的含量，SiO2成分以及B2O3成分之和的比率，比较理想的是小于2.0。据此，不仅可以保持异常色散性，而且还可以调整到所要求的光学常数。因此，(SiO2+B2O3)/Nb2O5，比较理想的是小于2.0，更为理想的是小于1.7，更加理想的是小于1.5，更为理想的是小于1.4。
另一方面，通过使(SiO2+B2O3)/Nb2O5大于0，可以使玻璃稳定且难以失透。因此，(SiO2+B2O3)/Nb2O5，比较理想的是大于0，更为理想的是在0.5以上，更加理想的是在0.8以上，更为理想的是在0.9以上。
ZnO成分是，在含量超过0％时，价格低廉，并且可以降低玻璃化转变温度的任意成分。因此，ZnO成分的含量，比较理想的是超过0％，更为理想的是超过0.5％，更加理想的是还可以超过1.0％。
另一方面，通过使ZnO成分的含量在25.0％以下，不仅可以减少玻璃的失透以及着色，特别是对玻璃进行再加热时的失透以及着色，并且还可以提高化学耐久性。因此，ZnO成分的含量，比较理想的是在25.0％以下，更为理想的是在20.0％以下，更加理想的是小于16.0％，更为理想的是小于10.0％。
ZnO成分，作为原料可以使用ZnO、ZnF2等。
ZrO2成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率以及阿贝数，降低部分色散比，并且还可以提高耐失透性的任意成分。另外，据此可以减少玻璃的失透以及着色，特别是对玻璃进行再加热时的失透以及着色。因此，ZrO2成分的含量，比较理想的是超过0％，更为理想的是超过0.5％，更加理想的是超过1.0％，更为理想的是超过2.0％，更加理想的是还可以超过3.0％。
另一方面，通过使ZrO2成分的含量在20.0％以下，可以减少失透，并且还能够较容易地获得更加均质的玻璃。因此，ZrO2成分的含量，比较理想的是以20.0％为上限，更为理想的是以18.0％为上限，更加理想的是以15.0％为上限，更为理想的是以11.0％为上限。
ZrO2成分，作为原料可以使用ZrO2、ZrF4等。
B2O3成分是，在含量超过0％时，不仅可以通过促进形成稳定的玻璃而提高耐失透性，并且还可以提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此，B2O3成分的含量，比较理想的是以超过0％为下限，更为理想的是以1.0％为下限，更加理想的是以2.0％为下限，更为理想的是以3.0％为下限，更加理想的是还可以以4.0％为下限。
另一方面，通过使B2O3成分的含量在20.0％以下，可以抑制折射率的降低，并且还可以抑制部分色散比的上升。因此，B2O3成分的含量，比较理想的是在20.0％以下，更为理想的是在15.0％以下，更加理想的是在12.0％以下，更为理想的是小于12.0％，更加理想的是在10.0％以下，更为理想的是小于10.0％，更加理想的是小于8.0％，更为理想的是小于6.0％。
B2O3成分，作为原料可以使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7·10H2O、BPO4等。
TiO2成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率，降低阿贝数，并且还可以提高耐失透性的任意成分。
另一方面，通过使TiO2成分的含量在15.0％以下，可以减少玻璃的着色，提高内部透射率。另外，据此部分色散比变得很难上升，因此能够很容易获得接近标准线的所要求的低部分色散比。因此，TiO2成分的含量，比较理想的是在15.0％以下，更为理想的是小于10.0％，更加理想的是小于5.0％。特别是，从减小玻璃的异常色散性的角度考虑，更为理想的是不含有。
TiO2成分，作为原料可以使用TiO2等。
WO3成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率并降低阿贝数，提高玻璃的耐失透性，并且还可以提高玻璃原料的熔融性的任意成分。
另一方面，通过使WO3成分的含量在10.0％以下，可以使玻璃的部分色散比很难上升，并且，还可以通过减少玻璃的着色而提高内部透射率。因此，WO3成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更为理想的是小于5.0％，更加理想的是小于3.0％，更为理想的是小于1.0％。
WO3成分，作为原料可以使用WO3等。
MgO成分是，在含量超过0％时，可以降低玻璃的熔解温度的任意成分。
另一方面，通过使MgO成分的含量在10.0％以下，不仅可以抑制折射率的降低，而且还可以减少失透。因此，MgO成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更为理想的是小于5.0％，更加理想的是小于3.0％，更为理想的是小于1.0％。
MgO成分，作为原料可以使用MgO、MgCO3、MgF2等。
CaO成分是，在含量超过0％时，不仅可以减少玻璃的材料成本，降低阿贝数，减少失透，并且，还可以提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此，CaO成分的含量，比较理想的是超过0％，更为理想的是超过1.0％，更加理想的是还可以超过2.0％。
另一方面，通过使CaO成分的含量在10.0％以下，可以抑制折射率的降低以及阿贝数的上升、部分色散比的上升，并且还可以减少失透。因此，CaO成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以9.0％为上限，更加理想的是以8.0％为上限，更为理想的是以6.0％为上限。
CaO成分，作为原料可以使用CaCO3、CaF2等。
SrO成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率以及耐失透性的任意成分。
特别是，通过使SrO成分的含量在10.0％以下，可以抑制化学耐久性的降低。因此，SrO成分的含量，比较理想的是10.0％，更为理想的是小于8.0％，更加理想的是小于4.0％。
SrO成分，作为原料可以使用Sr(NO3)2、SrF2等。
BaO成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率，降低部分色散比，提高耐失透性以及玻璃原料的熔融性，并且与其他碱土类成分相比可以减少玻璃的材料成本的任意成分。
特别是，通过使BaO成分的含量在10.0％以下，可以抑制化学耐久性的降低或者失透。因此，BaO成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更为理想的是小于8.0％，更加理想的是小于4.0％，更为理想的是小于2.0％。
BaO成分，作为原料可以使用BaCO3、Ba(NO3)2等。
La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分以及Yb2O3成分是，在至少任意一种的含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率并且可以减小部分色散比的任意成分。
特别是，通过使La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分以及Yb2O3成分的含量分别在10.0％以下，可以抑制阿贝数的上升，减小比重，减少失透，并且还可以减少材料成本。因此，La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分以及Yb2O3成分的含量，比较理想的是分别在10.0％以下，更为理想的是分别在5.0％以下，更加理想的是分别在3.0％以下，更为理想的是分别小于1.0％。
La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分以及Yb2O3成分，作为原料可以使用La2O3、La(NO3)3·XH2O(X为任意的整数)、Y2O3、YF3、Gd2O3、GdF3、Yb2O3等。
Li2O成分是，在含量超过0％时，可以降低部分色散比，降低玻璃化转变温度，并且还可以提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此，Li2O成分的含量，比较理想的是超过0％，更为理想的是超过1.0％，更加理想的是在2.0％以上，更为理想的是超过3.0％，最为理想的是还可以超过5.0％。
另一方面，通过使Li2O成分的含量在20.0％以下，可以抑制折射率的降低，使化学耐久性很难降低，并且还可以减少因含量过多引起的失透。
因此，Li2O成分的含量，比较理想的是在20.0％以下，更为理想的是在15.0％以下，更加理想的是小于10.0％。
Li2O成分，作为原料可以使用Li2CO3、LiNO3、LiF等。
Na2O成分是，在含量超过0％时，可以降低部分色散比，可以降低玻璃化转变温度，并且可以提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此，Li2O成分的含量，比较理想的是超过0％，更为理想的是超过0.3％，更加理想的是超过0.5％，更为理想的是还可以超过1.0％。
另一方面，通过使Na2O成分的含量在20.0％以下，可以抑制折射率的降低，使化学耐久性很难降低，并且还可以减少因含量过多引起的失透。
因此，Nb2O成分的含量，比较理想的是在20.0％以下，更为理想的是在15.0％以下，更加理想的是小于10.0％。
Na2O成分，作为原料可以使用Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等。
K2O成分是，在至少任意一种的含量超过0％时，可以提高玻璃原料的熔融性，并且还可以降低玻璃化转变温度的任意成分。
另一方面，通过使K2O成分的含量在10.0％以下，可以抑制部分色散比的上升，减少失透，并且还可以使化学耐久性很难降低。因此，K2O成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更为理想的是小于8.0％，更加理想的是小于5.0％。
K2O成分，作为原料可以使用K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等。
Ta2O5成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率，降低阿贝数以及部分色散比，并且还可以提高耐失透性的任意成分。
另一方面，通过使Ta2O5成分的含量在10.0％以下，可以减少稀有矿产资源Ta2O5成分的使用量，并且玻璃在更低的温度下容易熔融，因此可以减少玻璃的生产成本。另外，据此可以减少因Ta2O5成分的含量过多引起的玻璃的失透。因此，Ta2O5成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更为理想的是小于5.0％，更加理想的是小于3.0％，更为理想的是小于1.0％。特别是，从降低玻璃的材料成本的角度考虑，也可以不含有Ta2O5成分。
Ta2O5成分，作为原料可以使用Ta2O5等。
P2O5成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的稳定性的任意成分。
另一方面，通过使P2O5成分的含量在10.0％以下，可以减少由于P2O5成分的含量过多引起的失透。因此，P2O5成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更为理想的是小于5.0％，更加理想的是小于3.0％，更为理想的是小于1.0％。
P2O5成分，作为原料可以使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等。
GeO2成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率，并且可以减少失透的任意成分。
另一方面，通过使GeO2成分的含量在10.0％以下，可以减少较昂贵的GeO2成分的使用量，所以可以减少玻璃的材料成本。因此，GeO2成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更加理想的是小于5.0％，更为理想的是小于3.0％，更加理想的是小于1.0％。
GeO2成分，作为原料可以使用GeO2等。
Al2O3成分以及Ga2O3成分是，在至少任意一种的含量超过0％时，可以提高化学耐久性，并且还可以提高耐失透性的任意成分。
另一方面，通过使Al2O3成分以及Ga2O3成分的含量分别在10.0％以下，可以减少由于Al2O3成分以及Ga2O3成分的含量过多引起的失透。因此，Al2O3成分以及Ga2O3成分的含量，比较理想的是分别在10.0％以下，更加理想的是分别小于5.0％，更为理想的是分别小于3.0％，更加理想的是分别小于1.0％。
Al2O3成分以及Ga2O3成分，作为原料可以使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Ga2O3、Ga(OH)3等。
Bi2O3成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率并降低阿贝数，并且还可以降低玻璃化转变温度的任意成分。
另一方面，通过使Bi2O3成分的含量在10.0％以下，可以使部分色散比很难上升，并且，可以通过减少玻璃的着色来提高内部透射率。因此，Bi2O3成分的含量，比较理想的是在10.0％以下，更加理想的是小于5.0％，更为理想的是小于3.0％，更加理想的是小于1.0％。
Bi2O3成分，作为原料可以使用Bi2O3等。
TeO2成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率，降低部分色散比，并且还可以降低玻璃化转变温度的任意成分。
另一方面，通过使TeO2成分的含量在5.0％以下，可以减少玻璃的着色而提高内部透射率。另外，通过减少较昂贵的TeO2成分的使用，可以获得材料成本更低廉的玻璃。因此，TeO2成分的含量，比较理想的是5.0％，更加理想的是小于3.0％，更为理想的是小于1.0％。
TeO2成分，作为原料可以使用TeO2等。
Sb2O3成分是，在含量超过0％时，促进玻璃的脱泡，使玻璃变得清澈的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。Sb2O3成分，通过使相对于玻璃总质量的含量在1.0％以下，在玻璃熔融时可以使其不易产生过度的发泡，可以使Sb2O3成分与熔融设备(特别是Pt等贵金属)的合金化很难产生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的Sb2O3成分的含有率，比较理想的是以1.0％为上限，更为理想的是以0.8％为上限，更加理想的是以0.6％为上限。在这里，特别是从容易获得负感作用(solarization)较低的光学玻璃的角度考虑，氧化物换算组成的玻璃总质量Sb2O3成分的含量，比较理想的是以0.5％为上限，更为理想的是以0.3％为上限，最为理想的是以0.1％为上限。
因此，使玻璃清澈脱泡的成分，并不仅限于上述的Sb2O3成分，可以使用在玻璃制造领域中众所周知的澄清剂以及脱泡剂、或者它们的组合物。
Ln2O3成分(式中，Ln为从由La、Gd、Y、Yb组成的群中选择的1种以上)的含量之和(质量之和)在15.0％以下为佳。据此，可以减少玻璃的失透，抑制阿贝数的上升，并且还可以减少玻璃的材料成本。因此，Ln2O3成分的质量之和，比较理想的是以15.0％以下为上限，更加理想的是以小于10.0％为上限，更为理想的是以小于5.0％为上限，更加理想的是以3.0％以下为上限。
RO成分(式中，R为从由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群中选择的一种以上)的含量之和(质量之和)在20.0％以下为佳。据此，可以减少由于这些成分的含量过多引起的玻璃的失透。因此，RO成分的质量之和，比较理想的是在20.0％以下，更为理想的是在15.0％以下，更加理想的是小于10.0％，更为理想的是小于7.0％，更加理想的是小于5.0％。
另一方面，RO成分的质量之和，从提高玻璃原料的熔融性，并且减少失透的角度考虑，比较理想的是超过0％，更为理想的是在1.0％以上，更加理想的是还可以在2.0％以上。
Rn2O成分(式中，Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的一种以上)的含量之和(质量之和)在30.0％以下为佳。据此，可以使玻璃的折射率不易降低，还可以减少玻璃形成时的失透。因此，Rn2O成分的含量，比较理想的是在30.0％以下，更加理想的是以28.0％为上限，更为理想的是以25.0％为上限，更加理想的是以20.0％为上限，更为理想的是以16.0％为上限。
另一方面，Rn2O成分的质量之和，从提高玻璃原料的熔融性，并且降低玻璃化转变温度的角度考虑，比较理想的是超过0％，更为理想的是超过5.0％，更加理想的是超过7.0％，更为理想的是还可以超过10.0％。
<关于不应该含有的成分>
其次，对本发明的光学玻璃中不应该含有的成分以及不含有为佳的成分进行说明。
对于其他成分，可以在不破坏本申请发明的玻璃特性的范围内，根据需要进行添加。但是，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等各种过渡金属成分，具有即使在单独或者混合地含有少量各个成分的情况下玻璃也会着色，对可见区域的特定波长进行吸收的特性，因此特别是在使用可见区域的波长的光学玻璃中，实际上不含有为佳。
另外，PbO等铅化合物以及As2O3等砷化合物，由于是环境负担较高的成分，因此实际上不含有，即除了不可避免的混入之外一律不含有为佳。
此外，Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的各个成分，近年有作为有害化学物质限制其使用的趋势，不仅在玻璃的生产工序中，而且在处理工序以及直至产品化以后的处理上，都需要环境保护措施。因此，在重视对环境的影响的情况下，实际上不含有这些成分为佳。
[制造方法]
本发明的光学玻璃，例如，如下进行制造。也就是说，为使各成分在规定的含量范围内而均匀地混合上述原料，在将所制造的混合物放入铂金坩埚、石英坩埚或氧化铝坩埚中进行预熔融之后，放入金坩埚、铂金坩埚、铂合金坩埚或铱坩埚中并在1000～1400℃的温度范围内熔融3～5小时，均匀搅拌并进行消泡等，然后将温度降低至900～1400℃之后进行最终搅拌而去除条纹，并浇入模具使其缓慢冷却，从而进行制造。
[物理性质]
本发明的光学玻璃，比较理想的是具有高折射率以及规定范围内的阿贝数。
本发明的光学玻璃的折射率(nd)，比较理想的是以1.65为下限，更为理想的是以1.68为下限，更加理想的是还可以1.70为下限。该折射率的上限，比较理想的是1.80，更为理想的是1.78，更加理想的是1.77，更为理想的是还可以是1.76。
本发明的光学玻璃的阿贝数(νd)，比较理想的是以28为下限，更为理想的是以30为下限，更加理想的是还可以30.5为下限。另一方面，本发明的光学玻璃的阿贝数(νd)，比较理想的是以45为上限，更为理想的是以43为上限，更加理想的是以40为上限，更为理想的是还可以38为上限。
具有这样的折射率以及阿贝数的本发明的光学玻璃，有益于光学设计，特别是，不仅可以实现较高的成像特性等而且还可以实现光学系统的小型化，因此可以扩展光学设计的自由度。
本发明的光学玻璃，比较理想的是具有较低的部分色散比(θg,F)。
更具体地说，本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)之间，比较理想的是满足(-0.00256×νd+0.637)≦(θg,F)≦(-0.00256×νd+0.689)的关系。
因此，在本发明的光学玻璃中，部分色散比(θg,F)以及阿贝数(νd)，比较理想的是满足θg,F≧(-0.00256×νd+0.637)的关系，更为理想的是满足θg,F≧(-0.00256×νd+0.647)的关系，更加理想的是满足θg,F≧(-0.00256×νd+0.657)的关系。
另一方面，在本发明的光学玻璃中，部分色散比(θg,F)以及阿贝数(νd)，比较理想的是满足θg,F≧(-0.00256×νd+0.689)的关系，更为理想的是满足θg,F≧(-0.00256×νd+0.681)的关系，更加理想的是满足θg,F≧(-0.00256×νd+0.677)的关系。
据此，可以得到具有较低部分色散比(θg,F)的光学玻璃，因此可以通过由该光学玻璃形成的光学元件来减少光学系统的色像差。
因此，特别是在阿贝数(νd)较小的区域中，普通玻璃的部分色散比(θg,F)高于标准线的值，在以阿贝数(νd)为横轴、以部分色散比(θg,F)为纵轴时，能够以倾斜度比标准线更高的曲线表示普通玻璃的部分色散比(θg,F)和阿贝数(νd)的关系。上述部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系式表示通过使用倾斜度比标准线更高的直线规定这些关系从而可以获得部分色散比(θg,F)比普通玻璃更小的玻璃。
本发明的光学玻璃，以着色较少为佳。
特别是，在本发明的光学玻璃中，如果以玻璃的透光率进行表示，则在厚度10mm的样本中光谱透射率显示80％的波长(λ80)，比较理想的是450nm以下，更为理想的是420nm以下，更加理想的是410nm以下，更为理想的是400nm以下。
另外，在本发明的光学玻璃中，在厚度10mm的样本中光谱透射率显示5％的波长(λ5)，比较理想的是365nm以下，更为理想的是355nm以下，更加理想的是345nm以下。
据此，玻璃的吸收端位于紫外区域附近，提高可见区域中玻璃的透明性，因此可以将该光学玻璃较佳地用作透镜等光学元件的材料。
另外，本发明的光学玻璃比较理想的是较高的耐失透性。据此，在制造玻璃时可以抑制由玻璃的结晶化等引起的透射率的降低，因此可以将该光学玻璃较佳地应用于透镜等使可见光透过的光学元件中。特别是，本发明的光学玻璃，较为理想的是具有1200℃以下的较低的液相温度。更具体地说，本发明的光学玻璃的液相温度的上限，优选为1200℃，更加优选为1150℃，更优选为1100℃，更加优选为1050℃。据此，即使熔融后的玻璃以更低的温度流出，由于所制造的玻璃的结晶化程度降低，故能够提高从熔融状态形成玻璃时的耐失透性，并能够降低对使用玻璃的光学元件的光学特性的影响。另一方面，不对本发明的光学玻璃的液相温度的下限进行特别限定，但通过本发明获得的玻璃的液相温度，大致在500℃以上，具体地说是在550℃以上，更具体地说是在600℃以上居多。此外，本说明书中的“液相温度”是指，将粉碎成直径2mm左右的粒状玻璃试料放到铂金板上，在带有从800℃到1220℃的温度梯度的炉内保持30分钟后取出，冷却后在通过在倍率为80倍的显微镜下观察玻璃中有无结晶来检测的，在玻璃中看不到结晶且不产生失透的最低温度。
本发明的光学玻璃，以冲压成型性良好为佳。即，即使在再加热试验(A)的前后也不产生失透及乳白为较佳。据此，由于在用于模拟再热压制成型加工的再加热试验中也难以产生失透及着色，玻璃的透光率难以损失，因此能够较容易地对玻璃进行代表再热压制成型加工的再热处理。即，由于能够通过压制成型制造出形状复杂的光学元件，因此制造成本低，并且可以制造出生产效率良好的光学元件。
在这里，再加热试验(A)可以通过以下方法实施，即，将15mm×15mm×30mm的试验片放到凹形耐火物上并放入电炉中再加热,从常温经过150分钟加热到比各个试样的转变温度(Tg)高100℃～120℃的温度(落入耐火物的温度)，在该温度上保温30分钟后，冷却至常温并取出炉外，为使其能够在内部观察到而对相对的两面进行抛光至厚度为10mm，然后对抛光后的玻璃试样进行肉眼观察。
此外，对于再加热试验(A)的前后有无失透及乳白，可以通过例如肉眼确认，“未发生失透及乳白”是指，例如用再加热试验前的试验片对d线的透射率除以再加热试验(A)后的试验片对波长587.56nm的光线(d线)的透射率的值，大概在0.80以上。
[预制件以及光学元件]
在所制造的光学玻璃的基础上，通过利用例如再热压制成型或者精密冲压成型等模压成型的方法，可以制造出玻璃成型体。也就是说，可以使用光学玻璃制造出模压成型用预制件，并对该预制件进行再热压制成型之后进行抛光处理而制造出玻璃成型体，或者例如对通过进行抛光处理而制造的预制件进行精密冲压成型而制造出玻璃成型体。此外，制造玻璃成形体的方法，并不限定于这些方法。
这样制造的玻璃成型体，有益于各种光学元件，特别是，以用于透镜或棱镜等光学元件的用途为佳。据此，在设置有光学元件的光学系统的透射光中，可以减少由于色像差引起的彩色边纹。因此，在将该光学元件应用于照相机的情况下，可以更准确地表现出被摄物，在将该光学元件应用于投影仪的情况下，可以更高清晰地投射出所要求的影像。
实施例
在表1～17中，表示本发明的实施例(No.A1～No.A65、No.B1～No.B52、No.C1～No.C3)以及比较例的组成、和折射率(nd)、阿贝数(νd)、部分色散比(θg,F)、光谱透射率显示5％以及80％的波长(λ5、λ80)、液相温度、以及再加热试验(落模试验)的结果。其中，实施例(No.A1～No.A65、No.C1～No.C3)也可作为第一光学玻璃的实施例。另外，实施例(No.B1～No.B52、No.C1～No.C3)也可作为第二光学玻璃的实施例。另外，以下实施例始终是以示例为目的，并不仅限于这些实施例。
实施例以及比较例的玻璃，均选择在分别相当于各成分原料的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、氢氧化物、偏磷酸化合物等通常的光学玻璃中所使用的高纯度原料，以表中所示的各实施例以及比较例的组成比例称量并均匀地混合后，投入石坩埚(根据玻璃的熔融性也可以使用铂金坩埚和氧化铝坩埚)中，并根据玻璃组成的熔融难易度通过电炉在1100℃～1400℃的温度范围内熔融0.5～5小时之后，移到铂金坩埚中搅拌均匀进行消泡等之后，将温度降到1000～1400℃搅拌均匀后然后浇入模具中，使其缓慢冷却，从而制造了玻璃。
实施例以及比较例的玻璃的折射率(nd)、阿贝数(νd)以及部分色散比(θg,F)，按照日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003进行测定。
此外，在本测定中所使用的玻璃，使用了将缓慢冷却降温速度设为-25℃/hr并用退火炉进行处理的玻璃。
实施例以及比较例的玻璃的透射率，按照日本光学硝子工业会标准JOGIS02进行测定。此外，在本发明中，通过测定玻璃的透射率，求得了玻璃的着色与否及其程度。具体地说，对厚度10±0.1mm的相对平行抛光物，按照JISZ8722，测定200～800nm的光谱透射率，求得了λ5(透射率5％时的波长)以及λ80(透射率80％时的波长)。
实施例以及比较例的液相温度是通过将粉碎的玻璃试料按10mm的间隔放到铂金板上，并将其在带有从800℃到1200℃的温度梯度的炉内保持30分钟后取出，冷却后在倍率为80倍的显微镜下观察玻璃试料中有无结晶来检测。此时，将光学玻璃粉碎为直径2mm左右的粒状作为样品。
另外，对于实施例以及比较例的玻璃，通过肉眼确认在再加热试验前后有无失透以及乳白。在这里，把15mm×15mm×30mm的试验片放到凹形耐火物上放入电炉中再加热到再加热温度，在此温度下保持30分钟之后，冷却到常温并取出炉外，为使能够在内部观察，将相对的两面抛光到10mm厚度之后，肉眼观察抛光的玻璃试样中有无失透以及乳白，从而确认再加热试验前后的失透以及乳白。此时，对于在将再加热温度设为(Tg+100℃～120℃)时未产生失透以及乳白，并且在将再加热温度设为比(Tg+100℃～120℃)更高的温度时也未产生失透以及乳白的玻璃，将“再加热试验”视为“无失透”。另外，对于在(Tg+100℃～120℃)范围内将再加热温度设为特定温度时产生失透以及乳白的玻璃，将“再加热试验”视为“有失透”。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
表9
表10
表11
表12
表13
表14
表15
表16
表17
如这些表所示，在本发明实施例的光学玻璃中，部分色散比(θg,F)以及阿贝数(νd)，满足(-0.00256×νd+0.637)≦(θg,F)≦(-0.00256×νd+0.689)的关系，更具体地说满足(-0.00256×νd+0.657)≦(θg,F)≦(-0.00256×νd+0.677)的关系。也就是说，本申请的实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系，如图2所示。
本发明的实施例的光学玻璃，折射率(nd)均在1.65以上，更具体地说是在1.67以上，并且该折射率(nd)在1.90以下，更具体地说是在1.80以下，均在所要求的范围内。
另外，本发明的实施例的光学玻璃，阿贝数(νd)均在28以上，更具体地说是在30以上，并且该阿贝数(νd)在45以下，更具体地说是在39以下，均在所要求的范围内。
另外，本发明的实施例的光学玻璃，λ80(透射率80％时的波长)均在450nm以下，更具体地说是在420nm以下。
另外，本发明的实施例的光学玻璃，λ5(透射率5％时的波长)均在365nm以下，更具体地说是在355nm以下。
因此，可以明确本发明的实施例的光学玻璃对于可见光的透射率高且不易着色。
另外，本发明的实施例的光学玻璃，液相温度在1200℃以下，更具体地说是在1110℃以下。
另外，本发明的实施例的光学玻璃，再加热试验的评价结果均为“无失透”。因此，本发明的实施例的光学玻璃，由于难以因再加热产生失透或者乳白，所以可以推测出其具有较高的再热压制成型性。
此外，使用本发明的实施例的光学玻璃，形成玻璃块，对该玻璃块进行研磨及抛光，而加工成透镜及棱镜的形状。其结果，可以稳定地加工成各种各样的透镜以及棱镜的形状。
以上，对本发明以示例为目的进行了具体说明，但是本实施例始终仅以示例为目的，应该理解的是，在不脱离本发明的思想以及范围的情况下，本领域的技术人员可以进行各种变更。
Claims (12)
1.一种光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，
含有SiO2成分27.92％以上42.55％以下，
Nb2O5成分33.14％以上45.0％以下，
ZrO2成分1.00％以上10.01％以下，
Li2O成分2.00％以上13.71％以下，
B2O3成分5.26％以下，
Na2O成分6.68％以下，
K2O成分小于8.0％，
Rn2O成分的质量之和为超过10.0％且18.84％以下，其中，Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的一种以上。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以质量比计算SiO2/Rn2O小于4.0，其中，Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的1种以上。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，
ZnO成分为0～25.0％。
4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，
TiO2成分为0～15.0％、
WO3成分为0～10.0％、
MgO成分为0～10.0％、
CaO成分为0～10.0％、
SrO成分为0～10.0％、
BaO成分为0～10.0％、
La2O3成分为0～10.0％、
Gd2O3成分为0～10.0％、
Y2O3成分为0～10.0％、
Yb2O3成分为0～10.0％、
K2O成分为0～10.0％、
Ta2O5成分为0～10.0％、
P2O5成分为0～10.0％、
GeO2成分为0～10.0％、
Al2O3成分为0～10.0％、
Ga2O3成分为0～10.0％、
Bi2O3成分为0～10.0％、
TeO2成分为0～5.0％、
SnO2成分为0～1.0％、
Sb2O3成分为0～1.0％。
5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物基准的质量％计算，
Ln2O3成分的质量之和为0～15.0％，其中，Ln为从由La、Gd、Y、Yb组成的群中选择的1种以上，
RO成分的质量之和为0～20.0％，R为从由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群中选择的一种以上。
6.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)之间，满足(-0.00256×νd+0.637)≦(θg,F)≦(-0.00256×νd+0.689)的关系。
7.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，在再加热试验(A)的前后不产生失透及乳白，
所述再加热试验(A)为：对试验片15mm×15mm×30mm进行再加热，在150分钟内使其从室温升温到比各个试样的转变温度(Tg)高100℃～120℃的温度，在比所述光学玻璃的玻璃化转变温度(Tg)高100℃～120℃的温度下保温30分钟，然后使其自然冷却到常温，对与试验片相对的两个面进行抛光到厚度10mm之后进行肉眼观察。
8.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，折射率(nd)为1.65～1.80，阿贝数(νd)为28～45。
9.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，光谱透射率表示为80％的波长(λ80)在450nm以下，光谱透射率表示为5％的波长(λ5)在365nm以下。
10.一种光学元件，其特征在于，由权利要求1所述的光学玻璃构成。
11.一种抛光处理用以及/或者精密冲压成型用的预制件，其特征在于，由权利要求1所述的光学玻璃构成。
12.一种光学仪器，其具备权利要求10或者11所述的光学元件。
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