CN218917821U - 匀光棒、照明装置及内窥镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种匀光棒、照明装置及内窥镜，匀光棒包括棒芯和包裹层，棒芯被设置为锥形结构；包裹层套设并贴合于棒芯外，包裹层的两端与棒芯的两端平齐，包裹层的外部轮廓被设置为柱状结构。通过将匀光棒设置成如上的结构形式，有利于降低匀光棒和导光体的偏心问题，还有利于降低胶水流入棒芯表面的风险，同时有利于使得匀光棒与导光体的表面紧密接触，这样有利于提高应用了这种结构的匀光棒的照明装置的均匀性和透过率。

Description

匀光棒、照明装置及内窥镜

技术领域

本实用新型涉及内窥镜技术领域，特别是涉及一种匀光棒、照明装置及内窥镜。

背景技术

与传统手术相比，微创手术具有创伤小、恢复快、降低患者通孔等优势。而内窥镜微创医疗器械作为医生的“眼睛”能有效地帮助医生“看清”病灶。随着微创手术技术在全球范围的普及，内窥镜也进入快速发展时期。

相关技术中内窥镜的照明装置通常采用光纤加镜片组，该镜片组一般包含一片者三片球面镜。但是在相关技术中，将匀光棒整体上设置成锥形形状，而这种锥形形状无法在镜筒入光端上设置台阶面，导致无法管控导光光纤及匀光棒之间的偏芯问题，进而影响系统透过率以及导致接触面发热。

实用新型内容

基于此，有必要针对相关技术中的照明装置中的匀光棒的结构容易导致导光光纤与匀光棒偏心，进而影响系统透光率以及导致接触面发热的技术问题，提供一种匀光棒、照明装置及内窥镜。

一种匀光棒，所述匀光棒包括：

棒芯，被设置为锥形结构；

包裹层，套设并贴合于所述棒芯外，所述包裹层的两端与所述棒芯的两端平齐，所述包裹层的外部轮廓被设置为柱状结构。

在其中一个实施例中，所述棒芯的折射率大于所述包裹层的折射率。

在其中一个实施例中，所述棒芯与所述包裹层的两端均设置有增透层，所述增透层用于降低所述棒芯和所述包裹层两端端面的反射。

一种照明装置，其包括如上所述的匀光棒，所述棒芯包括入射端和出射端，所述照明装置还包括：

筒体，两端敞开设置，所述匀光棒固设于所述筒体内，所述匀光棒朝向所述出射端的一端露出于所述筒体；

导光体，所述导光体的一端的端面与所述入射端的端面相贴合，所述导光体与所述筒体固定连接。

在其中一个实施例中，所述筒体内的一个端部设置有台阶面，所述匀光棒朝向所述入射端的一端的端面抵靠于所述台阶面。

在其中一个实施例中，所述筒体靠近所述出射端的一端与所述包裹层的外侧面粘接固定；

所述筒体靠近所述入射端的一端与所述导光体的侧面粘接固定。

在其中一个实施例中，所述筒体的侧壁上设置有一贯通所述筒体侧壁的点胶孔，所述点胶孔用于为点胶工具提供插入口。

在其中一个实施例中，所述棒芯和所述导光体的横截面形状均为圆形，所述包裹层横截面的形状为圆环；

所述棒芯的入射端的直径大于所述出射端的直径；

所述导光体的直径大于所述出射端的直径，小于所述入射端的直径。

在其中一个实施例中，所述棒芯的锥度的范围在0.015-0.072之间，所述导光体的发散角的范围在75°-83°之间，所述照明装置的视场的角度的范围在120°-170°之间；

和/或，所述棒芯的长度与所述棒芯的出射端的直径的比值范围在6.25-13.3之间。

一种内窥镜，其包括如上所述的照明装置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的匀光棒，通过将棒芯设置为锥形结构以提高匀光棒的透过率及均匀性。而在棒芯外设置包裹层，并将包裹层的外部轮廓设置为柱状结构，使得在保证匀光棒的透过率及均匀性的情况下，使得与匀光棒配合安装的镜筒的内腔可设置成与包裹层的结构相一致的柱状的腔体。这样，可保证镜筒的内腔的加工精度，以有利于降低匀光棒与导光体之间偏心的问题，进而可提高使用这种匀光棒的照明装置的均匀性和光的透过率；另一方面，还可在用于容纳匀光棒的镜筒的内腔内设置用于承靠匀光棒的台阶面，相对锥形结构的匀光棒来说，可避免通过胶水固定导光体与棒芯，进而降低胶水流入棒芯表面的风险，以提高照明装置的均匀性；同时，还有利于使得匀光棒与导光体的表面紧密接触，从而保证照明装置的出光角和透过率。总之，通过将匀光棒设置成如上的结构形式，有利于降低匀光棒和导光体的偏心问题，还有利于降低胶水流入棒芯表面的风险，同时有利于使得匀光棒与导光体的表面紧密接触，这样有利于提高应用了这种结构的匀光棒的照明装置的均匀性和透过率。

本实用新型实施例提供的照明装置，包含了上述的匀光棒，能够实现上述至少一个技术效果。

本实用新型实施例提供的内窥镜，包含了上述的照明装置，能够实现上述至少一个技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的匀光棒的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的照明装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的照明装置的内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的照明装置的另一内部结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的照明装置中的匀光棒的出射角和入射角的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的不同实施例的匀光棒的配光曲线分布图；

图7为本实用新型实施例提供的不同实施例的匀光棒的均匀性曲线分布图。

附图标记：

匀光棒10；棒芯101；入射端101a；出射端101b；包裹层102；

筒体20；台阶面201；点胶孔202；

导光体30。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了本实用新型一实施例提供的匀光棒10的结构示意图，本实用新型一实施例提供了的匀光棒10包括棒芯101和包裹层102。棒芯101被设置为锥形结构；包裹层102，套设并贴合于棒芯101外，包裹层102的两端与棒芯101的两端平齐，包裹层102的外部轮廓被设置为柱状结构。

通过将棒芯101设置为锥形结构以提高匀光棒10的透过率及均匀性。而在棒芯101外设置包裹层102，并将包裹层102的外部轮廓设置为柱状结构，使得在保证匀光棒10的透过率及均匀性的情况下，使得与匀光棒10配合安装的镜筒的内腔可设置成与包裹层102的结构相一致的柱状的腔体。这样，可保证镜筒的内腔的加工精度，以有利于降低匀光棒10与导光体30之间偏心的问题，进而可提高使用这种匀光棒10的照明装置的均匀性和光的透过率；另一方面，还可在用于容纳匀光棒10的镜筒的内腔内设置用于承靠匀光棒10的台阶面201，相对锥形结构的匀光棒10来说，可避免通过胶水固定导光体30与棒芯101，进而降低胶水流入棒芯101表面的风险，以提高照明装置的均匀性；同时，还有利于使得匀光棒10与导光体30的表面紧密接触，从而保证照明装置的出光角和透过率。总之，通过将匀光棒10设置成如上的结构形式，有利于降低匀光棒10和导光体30的偏心问题，还有利于降低胶水流入棒芯101表面的风险，同时有利于使得匀光棒10与导光体30的表面紧密接触，这样有利于提高应用了这种结构的匀光棒10的照明装置的均匀性和透过率。

具体地，棒芯101可以设置为棱锥结构，也可以设置成圆锥结构。作为一种优选的实施例，将棒芯101设置为圆锥结构，这样便于棒芯101的加工，同时也有利于保证照明设备的视场角度的范围。相应地，包裹层102的内侧面的形状应与棒芯101的结构相对应。需要说明的是，包裹层的内侧面是指与棒芯的周面相贴合的面，包裹层的外侧面是指包裹层在匀光棒周向方向上远离棒芯的侧面。而包裹层102的外侧面的可以设置为多棱柱，当然也可以设置为圆柱结构。作为一种优选的实施例，将包裹层102的外侧面设置为圆柱结构，一方面，便于加工成型，以降低生产成本；另一方面，有利于保证与包裹层102相配合的镜筒的内腔的精度，从而有利于保证匀光棒10与导光体30的同轴度，以提高照明装置的均匀性和透过率。

在其中一个实施例中，棒芯101的折射率大于包裹层102的折射率。通过这样设置，使得由棒芯101进入包裹层102的光线均被反射回棒芯101，从而使得进入匀光棒10的光线实现全反射，进而实现均匀光出射，以提高出射光的均匀性。

在其中一个实施例中，棒芯101与包裹层102的两端均设置有增透层(在附图中未显示)，增透层用于降低棒芯101和包裹层102两端端面的反射。其中，棒芯101和包裹层102两端的增透层通过电镀的方式来实现。通过在棒芯101和包裹层102的两端均设置增透层，以降低棒芯101和包裹层102两端端面的反射，进而可提高匀光棒10与导光体30之间的耦合效率，从而有利于提高整个照明装置的透过率。

参阅图2、图3级图4，图2示出了本实用新型一实施例提供的照明装置的结构示意图；图3示出了本实用新型一实施例提供的照明装置的内部结构示意图；图4示出了本实用新型实施例提供的照明装置的另一内部结构示意图。本实用新型一实施例提供了的照明装置，包括如上的匀光棒10，棒芯101包括入射端101a和出射端101b，照明装置还包括筒体20和导光体30，筒体20两端敞开设置，匀光棒10固设于筒体20内，匀光棒10朝向出射端101b的一端露出于筒体20；导光体30的一端的端面与入射端101a的端面相贴合，导光体30与筒体20固定连接。

其中，出射端为如图3所示的棒芯的上端，入射端为棒芯的下端。具体地，从导光体30中射出的光线从棒芯101的入射端101a进入棒芯101内，通过多次反射后从棒芯101的出射端101b射出。筒体20用于固定和保护匀光棒10，而将筒体20的两端敞开设置，以使得光线能从棒芯101的入射端101a进入，并从棒芯101的出射端101b射出。而将匀光棒10朝向出射端101b的一端设置成露出于筒体20的形式，使得将匀光棒10与筒体20相固定时，避免胶水流到棒芯101的出射端101b的端面，从而提高照明装置的透过率及均匀性。在本实施例中，导光体30采用导光光纤，通过将导光体30的端面与棒芯101的入射端101a的端面相贴合，以防止导光体30的端面与棒芯101的入射端101a的端面之间具有间隙，从而可提高照明装置的透过率及均匀性。而将导光体30与筒体20固定连接，一方面可防止胶水流至棒芯101的入射端101a的端面，以提高光线的均匀性和透射率；另一方面，还可保证导光体与棒芯101的入射端101a的端面相贴合。

需要说明的是，对于匀光棒10朝向出射端101b的一端露出于筒体20的量可控制在0.1mm左右。导光体30的一端，沿着筒体20上的开口的口壁插入至筒体20内，并与匀光棒10的棒芯101紧密接触，并在筒体20的端面利用粘胶剂固定导光体30与筒体20。

参照图3予以理解，在其中一个实施例中，筒体20内的一个端部设置有台阶面201，匀光棒10朝向入射端101a的一端的端面抵靠于台阶面201。具体地，匀光棒10的包裹层102的端面和棒芯101的部分端面抵靠在筒体内的台阶面201上，通过台阶面201对匀光棒10进行支撑。需要说明的是，筒体20的一端的开口的内径设置地较筒体20的内腔的直径小，以使得筒体20的内腔的底壁形成该台阶面。这样设置，可通过筒体20的内腔的侧壁及底壁限制匀光棒的位置，通过筒体底壁上的开口的孔壁来限制导光体30的位置，只需要保证筒体20的内腔与底壁上的开口同轴，就可保证导光体30与匀光棒10的棒芯同轴，进而有利于控制匀光棒10与导光体30之间的偏心，从而防止导光体30与匀光棒10偏心对出光角和透过率有影响；而且还有利于避免因胶水流入匀光棒10的棒芯101导致对照明视场产生的阴影，从而提高照明装置的均匀性及透过性。

继续参照图3予以理解，在其中一个实施例中，筒体20靠近出射端101b的一端与包裹层102的外侧面粘接固定；筒体20靠近入射端101a的一端与导光体30的侧面粘接固定。需要说明的是，对于筒体20与包裹层102相互粘接固定的面，可以为筒体20的端面与包裹层102露出于筒体20的那部分的外侧面形成的角缝处打胶粘接；也可以是将胶打入筒体20的内侧壁与包裹层102的外侧壁之间的间隙里，以实现筒体20与包裹层102的粘接固定。对于筒体20与导光体30的粘接固定，在本实施例中，筒体20的端面与导光体30的侧面之间形成角缝，并在该角缝处打胶以实现导光体30与筒体20之间的粘接固定。无论采用哪种形式粘接固定，均有利于防止胶水流至匀光棒10的端面，以提高照明装置的均匀性和透过率。

参照图2予以理解，在其中一个实施例中，筒体20的侧壁上设置有一贯通筒体20侧壁的点胶孔202，点胶孔202用于为点胶工具提供插入口。通过在筒体20的侧壁上设置上述的点胶孔202，以实现匀光棒10与筒体20在匀光棒10的中间位置处通过点胶的方式固定，以使得匀光棒10与筒体20连接地更加牢固，进而防止在将导光体30装入至筒体20时，用力过大导致将匀光棒10推出筒体20，以保证照明装置的透过率及均匀性。

参照图4予以理解，在其中一个实施例中，棒芯101和导光体30的横截面形状均为圆形，包裹层102横截面的形状为圆环；棒芯101的入射端101a的直径大于出射端101b的直径；导光体30的直径大于出射端101b的直径，小于入射端101a的直径。通过如上的结构形式，有利于匀光棒10及导光体30的加工，同时也有利于保证匀光棒10与导光体30的同轴度，以提高照明装置的均匀性和透过率。而将棒芯101的入射端101a的直径设置成大于出射端101b的直径；导光体30的直径设置成大于棒芯101的出射端101b的直径，可防止在导光体30与棒芯101的入射端101a的端面之间漏光，同时也可防止一部分光进入包裹层102中导致匀光棒10的端面发热。而将导光体30的直径设置成小于棒芯101的入射端101a的直径，可以保证出射端101b具有足够的光通量，同时也能保证照明装置的高透过率。

参照图4和图5予以理解，图5为本实用新型实施例提供的照明装置中的匀光棒的出射角和入射角的示意图。在其中一个实施例中，棒芯101的锥度的范围在0.015-0.072之间，导光体30的发散角的范围在75°-83°之间，照明装置的视场的角度的范围在120°-170°之间；和/或，棒芯101的长度与棒芯101的出射端101b的直径的比值范围在6.25-13.3之间。

对于棒芯101的锥度、视场的角度以及棒芯101的长度与棒芯101的出射端101b的直径的比值通过如下公式计算得到：

S_入×sin²θ_入＝S_出×sin²θ_出    公式3

其中，α表示棒芯101的锥度；

D_入表示匀光棒10入射端101a棒芯101的直径；

D_出表示匀光棒10出射端101b棒芯101的直径；

L表示匀光棒10的长度；

K表示匀光棒10长度和棒芯101出射端101b的直径的比值；

θ_入表示导光体30半场发散角；

θ_出表示匀光棒10出射端101b半场发散角；

S_入表示匀光棒10的棒芯101入射端101a面积；

S_出表示匀光棒10的棒芯101出射端101b面积。

通常情况下，导光体30的发散角的范围是通过生产厂家提供的产品来确定的；当针对不同类型的医疗设备对应的照明装置来说，在医疗设备的照明范围确定的情况下，也就是匀光棒10的出射端101b的发散角确定的情况下，可根据公式3预估匀光棒10的棒芯101的出射端101b和入射端101a的面积比值，进而可以预估棒芯101出射端101b和入射端101a的直径的比值。通过产品设计需要，大致确定匀光棒10的长度，然后根据公式2大致计算出棒芯101出射端101b的直径，最后，根据照明装置的尺寸确定匀光棒10的棒芯101的出射端101b的直径，根据公式1计算出对应产品中的匀光棒10的棒芯101锥度。

通过以上原理，将匀光棒10的棒芯101的锥度设置在0.015-0.072之间，一方面相较于球面透镜来说，匀光棒10两端为平面，且锥度较小利于加工，另一方面，导光体30也就是导光光纤的光束发散角设置在80°左右，有利于控制照明装置的发散角介于120°-170°之间。而将棒芯101的长度与棒芯101的出射端101b的直径的比值范围在6.25-13.3之间，有利于保证光束在匀光棒10内发生全反射的次数足够，进而有利于实现均匀地发散光，以满足照明装置对均匀性的要求，其中，均匀性的指标最大不超过15％。

基于以上技术原理，本申请针对三种不同的医疗设备提供了三种类型的匀光棒10，并对效果进行了验证，对于不同类型的匀光棒10的技术效果的验证如图6和图7所示。下面结合图6、图7对三种不同类型的匀光棒10的效果进行说明如下：

示例1提供了一种锥度为0.015，K值为8.3的锥形匀光棒10，照明镜头出光面发光强度下降至最大值5％对应的夹角记为出光角，考虑实测与理论的误差，可实现出光角170°；根据行业标准要求，标称视向角为0°对应的均匀度需小于25％，而在本申请中通过如上设置，考虑到实测与理论的误差，视向角为0°，可实现均匀度小于15％。这种匀光棒10可应用于内窥镜肠镜中。

示例2提供了一种锥度为0.072，K值为10的锥形匀光棒10，照明镜头出光面发光强度下降至最大值5％对应的夹角记为出光角，考虑实测与理论的误差，可实现出光角120°；根据行业标准要求，标称视向角为0°对应的均匀度需小于25％，而在本申请中通过如上设置，考虑到实测与理论的误差，视向角为0°，可实现均匀度小于15％。这种匀光棒10可应用于内窥镜支气管镜中。

示例3提供了一种锥度为0.0325，K值为12的锥形匀光棒10，照明镜头出光面发光强度下降至最大值5％对应的夹角记为出光角，考虑实测与理论的误差，可实现出光角153°；根据行业标准要求，标称视向角为0°对应的均匀度需小于25％，而在本申请中通过如上设置，考虑到实测与理论的误差，视向角为0°，可实现均匀度小于15％。这种匀光棒10可应用于内窥镜胃镜中。

本实用新型以实施例还提供了一种内窥镜，其包括如上的照明装置。通过在内窥镜中使用如上的照明装置，可将镜头的发散角控制在120°-170°之间，以保证内窥镜镜头的均匀性和透过性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种匀光棒(10)，其特征在于，所述匀光棒(10)包括：

棒芯(101)，被设置为锥形结构；

包裹层(102)，套设并贴合于所述棒芯(101)外，所述包裹层(102)的两端与所述棒芯(101)的两端平齐，所述包裹层(102)的外部轮廓被设置为柱状结构。

2.根据权利要求1所述的匀光棒(10)，其特征在于，所述棒芯(101)的折射率大于所述包裹层(102)的折射率。

3.根据权利要求1或2所述的匀光棒(10)，其特征在于，所述棒芯(101)与所述包裹层(102)的两端均设置有增透层，所述增透层用于降低所述棒芯(101)和所述包裹层(102)两端端面的反射。

4.一种照明装置，其特征在于，其包括如权利要求1-3中任意一项所述的匀光棒(10)，所述棒芯(101)包括入射端(101a)和出射端(101b)，所述照明装置还包括：

筒体(20)，两端敞开设置，所述匀光棒(10)固设于所述筒体(20)内，所述匀光棒(10)朝向所述出射端(101b)的一端露出于所述筒体(20)；

导光体(30)，所述导光体(30)的一端的端面与所述入射端(101a)的端面相贴合，所述导光体(30)与所述筒体(20)固定连接。

5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述筒体(20)内的一个端部设置有台阶面(201)，所述匀光棒(10)朝向所述入射端(101a)的一端的端面抵靠于所述台阶面(201)。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述筒体(20)靠近所述出射端的一端与所述包裹层(102)的外侧面粘接固定；

所述筒体(20)靠近所述入射端的一端与所述导光体(30)的侧面粘接固定。

7.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述筒体(20)的侧壁上设置有一贯通所述筒体(20)侧壁的点胶孔(202)，所述点胶孔(202)用于为点胶工具提供插入口。

8.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述棒芯(101)和所述导光体(30)的横截面形状均为圆形，所述包裹层(102)横截面的形状为圆环；

所述棒芯(101)的入射端(101a)的直径大于所述出射端(101b)的直径；

所述导光体(30)的直径大于所述出射端(101b)的直径，小于所述入射端(101a)的直径。

9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述棒芯(101)的锥度的范围在0.015-0.072之间，所述导光体(30)的发散角的范围在75°-83°之间，所述照明装置的视场的角度的范围在120°-170°之间；

和/或，所述棒芯(101)的长度与所述棒芯(101)的出射端(101b)的直径的比值范围在6.25-13.3之间。

10.一种内窥镜，其特征在于，其包括如权利要求4-9中任意一项所述的照明装置。

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