CN215340520U - 一种光学成像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光学成像镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜，该第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片，其中第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面相互胶合成胶合镜片，其通过合理分配各透镜的屈光度、芯厚及透镜间隔距离，有效的汇聚了各个视场的光线，使每片镜片上的光线入射、出射角合理分配，降低光学系统敏感性，具有通光大、结构紧凑，实用性强等优点。

Description

一种光学成像镜头

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，具体是涉及一种光学成像镜头。

背景技术

随着技术的不断进步，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，被广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、安防监控等各个领域，因此，对于光学成像镜头的要求也越来越高。

但目前应用于安防、工业等领域中的无畸变光学成像镜头至少还存在有以下缺陷：

1、现有无畸变镜头的分辨率偏低、靶面小，成像不清晰。

2、现有无畸变镜头红外不共焦或使用不等厚切换片ICR进行红外切换，影响实际使用，且易产生蓝紫边色差。

3、现有无畸变镜头通光小，边缘照度低，成像画面明暗对比明显。

4、现有无畸变镜头多不具备温漂特性，在温度变化大的使用环境下会出现失焦情况，影响使用。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种光学成像镜头，以解决上述问题的至少其一。

具体方案如下：

一种光学成像镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜，该第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其中，该第一透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；该第二透镜具负屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；该第三透镜具负屈光率，其物侧面为凸或者平面、像侧面为凹面；该第四透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸或者平面；该第五透镜具正屈光率，其物侧面为凹或者平面、像侧面为凸面；该第六透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；该第七透镜具负屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凹面；该第八透镜具正屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；该第九透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片，其中第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面相互胶合成胶合镜片。

在一些实施例中，还满足以下条件式：2.5<(f1/f)<6，-1.5<(f2/f)<-0.5， -2.5<(f3/f)<-1，1<(f4/f)<2，1<(f5/f)<3，0.5<(f6/f)<1.5，-1<(f7/f)<-0.1， 1<(f8/f)<2.5，1<(f9/f)<3；其中f为镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6、 f7、f8、f9分别为第一透镜、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、第九透镜的焦距值。

在一些实施例中，还满足以下条件式：Vd3>60，Vd6>60，其中，Vd3为第三透镜的阿贝系数，Vd6为第六透镜的阿贝系数。

在一些实施例中，还满足以下条件式：2<CT6/CT7<3.5，其中，CT6为第六透镜在光轴上的中心厚度，CT7为第七透镜在光轴上的中心厚度。

在一些实施例中，该第二透镜、第三透镜具负焦距，第四透镜、第五透镜具正焦距，且满足以下条件式：0.75<|f2+f3|/(f4+f5)<1，其中，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。

在一些实施例中，还满足以下条件式：1.9<R2/R3<5.6；其中，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R3为第二透镜物侧面的曲率半径。

在一些实施例中，还满足以下条件式：1.2<(R15+R16)/(R15-R16)<2.0；其中，R15为第八透镜物侧面的曲率半径，R16为第八透镜像侧面的曲率半径。

在一些实施例中，该第六透镜由具有负温度特性系数的玻璃材料制成。

本实用新型提供的光学成像镜头与现有技术相比较具有以下优点：

1、本实用新型提供的光学成像镜头采用480万像素设计，具有1/1.8”画幅，具有超高清的成像效果，成像画面清晰均匀。

2、本实用新型提供的光学成像镜头针对435nm进行消色差设计，轴上focal shift控制在30um以内，确保画面不会出现蓝紫边色差。

3、本实用新型提供的光学成像镜头采用红外850nm共焦设计，红外离焦量控制在16um以内，使红外情况下使用时也能具有很好的成像效果。

4、本实用新型提供的光学成像镜头的光学畸变控制在-3％以内，确保画面不会产生明显的形变。

5、本实用新型提供的光学成像镜头通光F/2.0，成像边缘照度大于50％，成像画面亮度均匀，且在弱光环境中使用时，也能拥有很好的画面亮度。

附图说明

图1示出了实施例一的光学成像镜头的光路图。

图2示出了实施例一的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的MTF曲线图。

图3示出了实施例一的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的离焦曲线图。

图4示出了实施例一的光学成像镜头在红外(850nm)下的MTF曲线图。

图5示出了实施例一的光学成像镜头在红外(850nm)下的离焦曲线图。

图6示出了实施例一的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色差图。

图7示出了实施例一的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色焦移曲线图。

图8示出了实施例一的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的场曲及畸变图。

图9示出了实施例一的光学成像镜头在可见光546nm下的相对照度曲线图。

图10示出了实施例二的光学成像镜头的光路图。

图11示出了实施例二的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的MTF曲线图。

图12示出了实施例二的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的离焦曲线图。

图13示出了实施例二的光学成像镜头在红外(850nm)下的MTF曲线图。

图14示出了实施例二的光学成像镜头在红外(850nm)下的离焦曲线图。

图15示出了实施例二的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色差图。

图16示出了实施例二的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色焦移曲线图。

图17示出了实施例二的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的场曲及畸变图。

图18示出了实施例二的光学成像镜头在可见光546nm下的相对照度曲线图。

图19示出了实施例三的光学成像镜头的光路图。

图20示出了实施例三的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的MTF曲线图。

图21示出了实施例三的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的离焦曲线图。

图22示出了实施例三的光学成像镜头在红外(850nm)下的MTF曲线图。

图23示出了实施例三的光学成像镜头在红外(850nm)下的离焦曲线图。

图24示出了实施例三的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色差图。

图25示出了实施例三的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色焦移曲线图。

图26示出了实施例三的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的场曲及畸变图。

图27示出了实施例三的光学成像镜头在可见光546nm下的相对照度曲线图。

图28示出了实施例四的光学成像镜头的光路图。

图29示出了实施例四的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的MTF曲线图。

图30示出了实施例四的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的离焦曲线图。

图31示出了实施例四的光学成像镜头在红外(850nm)下的MTF曲线图。

图32示出了实施例四的光学成像镜头在红外(850nm)下的离焦曲线图。

图33示出了实施例四的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色差图。

图34示出了实施例四的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色焦移曲线图。

图35示出了实施例四的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的场曲及畸变图。

图36示出了实施例四的光学成像镜头在可见光546nm下的相对照度曲线图。

图37示出了实施例五的光学成像镜头的光路图。

图38示出了实施例五的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的MTF曲线图。

图39示出了实施例五的光学成像镜头在可见光(435-656nm)下的离焦曲线图。

图40示出了实施例五的光学成像镜头在红外(850nm)下的MTF曲线图。

图41示出了实施例五的光学成像镜头在红外(850nm)下的离焦曲线图。

图42示出了实施例四的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色差图。

图43示出了实施例五的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的色焦移曲线图。

图44示出了实施例五的光学成像镜头在可见光(435nm～650nm)下的场曲及畸变图。

图45示出了实施例五的光学成像镜头在可见光546nm下的相对照度曲线图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

在本说明书中所说的“一透镜具有正屈光率(或负屈光率)”，是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的“透镜的物侧面 (或像侧面)”定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或 CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lensdata sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面为凸面；当R值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面为凹面；当R值为负时，判定像侧面为凸面。

本实用新型提供了一种光学成像镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜，该第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其中，

该第一透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；

该第二透镜具负屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；

该第三透镜具负屈光率，其物侧面为凸或者平面、像侧面为凹面；

该第四透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸或者平面；

该第五透镜具正屈光率，其物侧面为凹或者平面、像侧面为凸面；

该第六透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该第七透镜具负屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凹面；

该第八透镜具正屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；

该第九透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片，其中第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面相互胶合成胶合镜片。

在一些实施例中，本实用新型的光学成像镜头还满足以下条件式： 2.5<(f1/f)<6，-1.5<(f2/f)<-0.5，-2.5<(f3/f)<-1，1<(f4/f)<2，1<(f5/f)<3， 0.5<(f6/f)<1.5，-1<(f7/f)<-0.1，1<(f8/f)<2.5，1<(f9/f)<3；其中f为镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9分别为第一透镜、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、第九透镜的焦距值。

在一些实施例中，该第六透镜由具有负温度特性系数的玻璃材料制成，其用以矫正镜头的温飘，可以保证镜头在-20℃至85℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦。

在一些实施例中，本实用新型的光学成像镜头还满足以下条件式：Vd3>60， Vd6>60，其中，Vd3为第三透镜的阿贝系数、Vd6为第六透镜的阿贝系数；其在第三、第六透镜位置使用了两种具低色散特性的玻璃材料,用以平衡镜头的红外离焦量和蓝紫边色差，同时矫正镜头的垂轴色差，提升镜头的成像色彩还原性。

在一些实施例中，第二、三透镜具负焦距，第四、五透镜具正焦距且满足以下条件式：0.75<|f2+f3|/(f4+f5)<1，其中f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距；其通过正负透镜的合理搭配，有效的整合了轴上和轴外视场的光线，降低了镜头的畸变值。

在一些实施例中，本实用新型的光学成像镜头还满足以下条件式： 2<CT6/CT7<3.5，其中，CT6为第六透镜在光轴上的中心厚度，CT7为第七透镜在光轴上的中心厚度；其通过合理分配具正、负相反屈光率的胶合片的厚度，有利于矫正镜头的轴上和垂轴色差。

在一些实施例中，本实用新型的光学成像镜头还满足以下条件式：1.9< R2/R3<5.6；其中，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R3为第二透镜物侧面的曲率半径；其通过管控光线在第一透镜像侧面上的出射焦度和在第二透镜物侧面上的入射角度，将整体光线的偏折角度控制在一个合理的范围内，能有效的降低第一、第二透镜的轴向偏移敏感性，同时也可控制降低第一片镜片的光学外径，提升镜头生产的良率。

在一些实施例中，本实用新型的光学成像镜头还满足以下条件式： 1.2<(R15+R16)/(R15-R16)<2.0；其中，R15为第八透镜物侧面的曲率半径，R16 为第八透镜像侧面的曲率半径；其可有效矫正镜头的边缘场曲值，降低由前端透镜组引入的高阶球差、高阶慧差等，进一步的提升了成像画面清晰度。

本实用新型提供的光学成像镜头采用九片透镜结构设计，通过合理分配各透镜的屈光度、芯厚及透镜间隔距离，有效的汇聚了各个视场的光线，使每片镜片上的光线入射、出射角合理分配，降低光学系统敏感性，具有通光大、结构紧凑，实用性强等优点。

实施例一

参考图1，本实施例提供了一种光学成像镜头，其从物侧A1至像侧A2沿一光轴I依次包括第一透镜至第九透镜，该第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其中，

该第一透镜1具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；

该第二透镜2具负屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；

该第三透镜3具负屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；

该第四透镜4具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该第五透镜5具正屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；

该第六透镜6具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该第七透镜7具负屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凹面；

该第八透镜8具正屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；

该第九透镜9具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片，其中第六透镜6的像侧面与第七透镜7的物侧面相互胶合成胶合镜片，光阑10设置于第四、第五透镜之间。

本具体实施例光学成像镜头的详细光学数据如下表1所示：

表1

本具体实施例中镜头焦距为f＝7.8mm。

可见光(435-656nm)的MTF曲线图请参阅图2，可见光(435-656nm)的离焦曲线图请参阅图3，红外(850nm)的MTF曲线图请参阅图4，红外(850nm) 的离焦曲线图请参阅图5，可见光(435nm～650nm)的色差图请参阅图6，可见光(435nm～650nm)的色焦移曲线图请参阅图7，可见光(435nm～650nm)的场曲及畸变图请参阅图8的A和B，可见光546nm的相对照度曲线图请参阅图9。

实施例二

本实施例提供了一种光学成像镜头，其与实施例一中的光学成像镜头大致相同，差异在于第三透镜3的物侧面为平面，第四透镜的像侧面为平面，且各透镜的光学数据有所差异。

本具体实施例光学成像镜头的光路图如图10所示，详细光学数据如下表2 所示：

表2

本具体实施例中镜头焦距为f＝7.846mm。

可见光(435-656nm)的MTF曲线图请参阅图11，可见光(435-656nm)的离焦曲线图请参阅图12，红外(850nm)的MTF曲线图请参阅图13，红外(850nm) 的离焦曲线图请参阅图14，可见光(435nm～650nm)的色差图请参阅图15，可见光(435nm～650nm)的色焦移曲线图请参阅图16，可见光(435nm～650nm) 的场曲及畸变图请参阅图17的A和B，可见光546nm的相对照度曲线图请参阅图18。

实施例三

本实施例提供了一种光学成像镜头，其与实施例一中的光学成像镜头大致相同，差异在于第三透镜的物侧面为平面，且各透镜的光学数据有所差异。

本具体实施例光学成像镜头的光路图如图19所示，详细光学数据如下表3 所示：

表3

本具体实施例中镜头焦距为f＝7.823mm。

可见光(435-656nm)的MTF曲线图请参阅图20，可见光(435-656nm)的离焦曲线图请参阅图21，红外(850nm)的MTF曲线图请参阅图22，红外(850nm) 的离焦曲线图请参阅图23，可见光(435nm～650nm)的色差图请参阅图24，可见光(435nm～650nm)的色焦移曲线图请参阅图25，可见光(435nm～650nm) 的场曲及畸变图请参阅图26的A和B，可见光546nm的相对照度曲线图请参阅图27。

实施例四

本实施例提供了一种光学成像镜头，其与实施例一中的光学成像镜头大致相同，差异在于第三透镜的物侧面为平面，第四透镜的像侧面为平面，且各透镜的光学数据有所差异。

本具体实施例光学成像镜头的光路图如图28所示，详细光学数据如下表4 所示：

表4

本具体实施例中镜头焦距为f＝7.911mm。

可见光(435-656nm)的MTF曲线图请参阅图29，可见光(435-656nm)的离焦曲线图请参阅图30，红外(850nm)的MTF曲线图请参阅图31，红外(850nm) 的离焦曲线图请参阅图32，可见光(435nm～650nm)的色差图请参阅图33，可见光(435nm～650nm)的色焦移曲线图请参阅图34，可见光(435nm～650nm) 的场曲及畸变图请参阅图35的A和B，可见光546nm的相对照度曲线图请参阅图36。

实施例五

本实施例提供了一种光学成像镜头，其与实施例一中的光学成像镜头大致相同，差异在于第三透镜的物侧面为平面，第五透镜的物侧面为平面，且各透镜的光学数据有所差异。

本具体实施例光学成像镜头的光路图如图37所示，详细光学数据如下表5 所示：

图5

本具体实施例中镜头焦距为f＝7.802mm。

可见光(435-656nm)的MTF曲线图请参阅图38，可见光(435-656nm)的离焦曲线图请参阅图39，红外(850nm)的MTF曲线图请参阅图40，红外(850nm) 的离焦曲线图请参阅图41，可见光(435nm～650nm)的色差图请参阅图42，可见光(435nm～650nm)的色焦移曲线图请参阅图43，可见光(435nm～650nm) 的场曲及畸变图请参阅图44的A和B，可见光546nm的相对照度曲线图请参阅图45。

由上五个实施例可知，本实用新型提供的光学成像镜头具有以下优势：

一、其适用于1/1.8”传感器，所有实施例的焦距都在7.8-7.95mm之间、 DFOV在62°左右、系统总长TTL均小于36mm，F/2.0左右，使整体方案的镜头具有通光大，结构紧凑，实用性强等优点。

二、镜头边缘视场照度大于50％，F/2.0大通光设计，成像画面亮度均匀，在弱光环境使用时，也能保证足够的画面亮度。

三、镜头采用无畸变设计，F-tan(theta)畸变量控制在-3％以内，使成像画面边缘变形小，适用于多种安防监控、机器视觉应用场合。

四、镜头对435nm紫光进行消色差设计，使镜头的轴上Focal shift控制在30um以内，成像时不会出现蓝紫边色差。

五、镜头采用红外850nm共焦设计，镜头离焦量小于16um，等后焦红外应用时，也能获得很好的成像质量。

六、镜头的整体F-tan(Theta)畸变在小于-3％，图像边缘压缩量小，边缘单位角度分布的像素值更均匀，可提升成像边缘信噪比，改善像质。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种光学成像镜头，其特征在于：其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜，该第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其中，

该第一透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；

该第二透镜具负屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；

该第三透镜具负屈光率，其物侧面为凸面或者平面、像侧面为凹面；

该第四透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸或者平面；

该第五透镜具正屈光率，其物侧面为凹面或者平面、像侧面为凸面；

该第六透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该第七透镜具负屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凹面；

该第八透镜具正屈光率，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；

该第九透镜具正屈光率，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片，其中第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面相互胶合成胶合镜片；

还满足以下条件式：Vd3>60，Vd6>60，其中，Vd3为第三透镜的阿贝系数，Vd6为第六透镜的阿贝系数。

2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，还满足以下条件式：2.5<(f1/f)<6，-1.5<(f2/f)<-0.5，-2.5<(f3/f)<-1，1<(f4/f)<2，1<(f5/f)<3，0.5<(f6/f)<1.5，-1<(f7/f)<-0.1，1<(f8/f)<2.5，1<(f9/f)<3；其中f为镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9分别为第一透镜、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、第九透镜的焦距值。

3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，还满足以下条件式：2<CT6/CT7<3.5，其中，CT6为第六透镜在光轴上的中心厚度，CT7为第七透镜在光轴上的中心厚度。

4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第二透镜、第三透镜具负焦距，第四透镜、第五透镜具正焦距，且满足以下条件式：0.75<|f2+f3|/(f4+f5)<1，其中，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。

5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，还满足以下条件式：1.9<R2/R3<5.6；其中，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R3为第二透镜物侧面的曲率半径。

6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，还满足以下条件式：1.2<(R15+R16)/(R15-R16)<2.0；其中，R15为第八透镜物侧面的曲率半径，R16为第八透镜像侧面的曲率半径。

7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第六透镜由具有负温度特性系数的玻璃材料制成。

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