JP5933366B2 - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents
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Description
光学系の高性能化に伴い、より高い結像性能を有する光学系が要望される共に、より高倍率化の要望も強く、特に変倍比が10倍を超えるような高倍率光学系の要望が強い。その上、小型化の要望も強く、光軸方向の小型化だけではなく、鏡筒径方向の小型化の要望も強く、これらの要望を同時に満たす光学系が求められている。
条件式:1.1<f1/fT<2.5
{f1:第1レンズ群(Gr1)の焦点距離, fT:望遠端(T)での全系の焦点距離}
を満足する撮像レンズが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
条件式(1)DW(1-2) <DT(1-2)
(2)DW(2-3) >DT(2-3)
(3)DW(3-4) >DT(3-4)
(4)DW(4-5) <DT(4-5)
(5)DW(5-6) <DT(5-6)
を満足しかつ、上記第4レンズ群が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われるズームレンズ系が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
一方、特許文献2及び特許文献3によって提案されているズームレンズにおいては、可動群を増やすことで高い結像性能を有しているが、変倍比が小さく、高倍率化の要望に応えていない。また、光軸方向の小型化も不十分である。
本発明は、従来のズームレンズの上述した問題点に鑑みてなされたものであって、変倍比が大きく、収差補正の自由度も増大しており、光軸方向の小型化も十分なされたズームレンズ及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、第4レンズ群と、第5レンズ群とを少なくとも有し、以下の条件を満足するズームレンズ。
2.0 < βrt < 3.5 ・・・・・・・・(1)
-0.8 < frt/ft < -0.3 ・・・・・・・・(2)
但し、
βrt: 第3レンズ群より像側に位置するレンズ群の望遠端に於ける合成横倍率
frt: 第3レンズ群より像側に位置するレンズ群の望遠端に於ける合成焦点距離
ft : 望遠端に於ける前記ズームレンズの焦点距離
第1発明のズームレンズによれば、変倍比が大きく、収差補正の自由度も増大しており、光軸方向の小型化も十分なされたズームレンズを構成できる。
特に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、第4レンズ群と、第5レンズ群とを有し、ズーム作動において5つ以上のレンズ群間隔及びレンズ群結像間隔を変化させることにより、収差補正の自由度を高める効果を得ることができる。
第1発明のズームレンズの像側に、前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置。
第2発明の撮像装置によれば、上述した第1発明及び第2発明のズームレンズの特性を有効に利用して、小型軽量で高速合焦可能なズームレンズ及びそれを備えた撮像装置を構成できる効果を得ることができる。
第1発明において、前記第2レンズ群が以下の条件式を満足することを特徴とする。
3.5 < β2t/β2w < 8.0 ・・・・・・・・・(3)
但し、
β2t: 第2レンズ群の望遠端に於ける横倍率
β2w : 第2レンズ群の広角端に於ける横倍率
第1発明において、広角端状態から望遠端状態へ変倍する際に、前記第1レンズ群が、広角端状態より望遠端状態で、物体側に位置することを特徴とする。
第1発明において、前記第4レンズ群が、負の屈折力を有することを特徴とする。
第1発明において、前記第4レンズ群を像側に移動することで、無限遠から近接物体への合焦を行うことを特徴とする。
第1発明において、前記第3レンズ群より像側に配置されたレンズ群が、以下の条件式を満足することを特徴とする。
2.2 < frw/f2 < 3.4 ・・・・・・・・・(4)
但し、
frw: 第3レンズ群より像側に位置するレンズ群の広角端に於ける合成焦点距離
f2 : 前記第2レンズ群の焦点距離
第1発明において、前記第5レンズ群が負の屈折力を有することを特徴とする。
第1発明において、前記第5レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第6レンズ群を配置したことを特徴とする。
条件式(1)を満足することで、望遠端において適切なレンズバックすなわちバックフォーカスを確保することができる。
条件式(1)の下限を割ると、レンズ系における像側に配置されたレンズ群の横倍率が小さくなるため、径方向の小型化が不十分となる。
条件式(1)の上限を超えると、レンズ系における像側に配置されたレンズ群での拡大率が大きくなり過ぎて、収差補正のために多くのレンズ枚数が必要となり、小型化の妨げとなる。
条件式(2)の下限を割ると、レンズ系における像側に配置されたレンズ群の合成焦点距離が大きくなるため、テレフォトが弱くなり、望遠端状態での光学全長が大きくなってしまう。
条件式(2)の上限を超えると、レンズ系における像側に配置されたレンズ群での合成焦点距離が小さくなり過ぎて、テレフォトが強くなり過ぎる。その結果、収差補正のために多くのレンズ枚数が必要となり、小型化の妨げとなる。
条件式(3)の下限を割ると、前記第2レンズ群の変倍寄与率が小さくなり、前記ズームレンズ全体の高変倍化の達成が困難となる。
条件式(3)の上限を超えると、前記第2レンズ群の変倍作用が大きくなり過ぎ、レンズ枚数の増加が避けられなくなり、小型化の妨げとなる。
第3レンズ群より像側に位置するレンズ群の広角端に於ける合成焦点距離と前記第2レンズ群の焦点距離比を適切にすることで、広角端での歪曲収差補正が容易となる。第2レンズ群のパワーが強くなると、第2レンズ群での負の歪曲発生量が大きくなる。そこで、レンズ系像面側に位置するレンズ群で、正の歪曲を発生させて歪曲補正を容易となるようなパワー配置が望ましい。
条件式(4)の上限を超える場合、すなわちレンズ系像面側に位置するレンズ群のパワーが弱い場合には、レンズ系像面側に位置するレンズ群による正の歪曲発生量が小さくなり、レンズ系の歪曲収差補正の妨げとなる。
第1実施形態のズームレンズは、図1に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とで構成される。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側の面に非球面を有し、像側の面が強い凹面で負の屈折力を有するメニスカスレンズL4と、両凹レンズL5と、両凸レンズL6と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL7とで、構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両面に非球面を有する両凸レンズL8と、両凹レンズL9と、両凸レンズL10とで、構成される。
第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸レンズL14と像側の面に非球面を有する両凹レンズL11との接合レンズで、構成される。
第5レンズ群G5は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL12で、構成される。
第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズL13で、構成される。
近接物体への合焦は、第4レンズ群を像側に移動させて行う。
NS R D Nd νd
1 63.6829 1.3000 1.91048 31.31
2 36.5043 0.0100 1.57046 42.84
3 36.5043 5.9600 1.49845 81.61
4 -852.9715 0.2000
5 34.2606 4.0000 1.62032 63.39
6 151.8569 D( 6)
7 ASPH 54.3406 0.2000 1.51700 49.96
8 54.6285 0.8000 1.91695 35.25
9 8.9090 4.0317
10 -30.8661 0.6500 1.91695 35.25
11 23.5188 0.4000
12 17.7113 2.9807 1.93323 20.88
13 -28.4855 0.7683
14 -16.2247 0.6000 1.77621 49.62
15 -51.4542 D(15)
16 STOP 0.0000 1.2000
17 ASPH 9.1792 2.8596 1.58547 59.46
18 ASPH -21.2748 0.3952
19 -469.2779 0.5000 1.89461 30.74
20 11.3473 1.6070
21 27.4927 3.2402 1.59489 68.62
22 -9.5668 D(22)
23 48.0920 1.2000 1.81263 25.46
24 -93.4000 0.0100 1.57046 42.84
25 -93.4000 0.6000 1.80558 45.45
26 ASPH 13.0486 D(26)
27 -12.9322 0.6300 1.81263 25.46
28 -18.8160 D(28)
29 -147.0832 1.9501 1.73234 54.67
30 -35.3238 9.8000
31 0.0000 2.8000 1.51872 64.20
X(y)=(y2/R)/〔1+(1−ε・y2/R2)1/2〕+A4・y4+A6・y6+A8・y8+A10・y10
ここで、X(y)は光軸から垂直方向の高さyにおける各非球面の頂点から光軸方向に沿った距離(サグ量)、Rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)、εは円錐係数、A4,A6,A8,A10を非球面係数とする。
ASPH ε A4 A6 A8 A10
7 1.0000 1.91163e-005 -4.04139e-007 3.49343e-009 -1.49337e-011
17 1.0000 -1.14585e-004 4.99824e-006 -1.46840e-007 -1.08200e-009
18 1.0000 4.60442e-004 5.38067e-006 -2.32614e-007 0.00000e+000
26 1.0000 -6.79774e-006 -5.35988e-008 4.43501e-009 -9.66065e-011
f 10.30 30.47 97.97
Fno 3.6490 5.0069 5.7049
ω 40.281 11.231 4.671
D( 6) 0.9300 15.4076 32.7201
D(15) 20.1523 7.8284 1.9719
D(22) 1.2330 2.6313 1.5000
D(26) 7.2929 5.8946 7.0259
D(28) 0.4190 11.1985 17.2290
f 10.30 30.47 97.97
D( 0) 920.28 903.19 889.86
D(22) 1.2704 3.3008 2.9038
D(26) 7.2555 5.2251 5.6221
第2実施形態のズームレンズは、図5に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とで構成される。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側の面に非球面を有し、像側の面が強い凹面で負の屈折力を有するメニスカスレンズL4と、両凹レンズL5と、両凸レンズL6と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL7とで、構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両面に非球面を有する両凸レンズL8と、像側に凹面を向けた負レンズL9と、物体側に非球面を有する両凸レンズL10と物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL11との接合レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL12と両凸レンズL13との接合レンズとで、構成される。
第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸レンズL14と両凹レンズL15との接合レンズで、構成される。
第5レンズ群G5は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL16で、構成される。
第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズL17で、構成される。
近接物体への合焦は、第4レンズ群を像側に移動させて行う。
NS R D Nd νd
1 71.8184 1.3000 1.91048 31.31
2 38.1169 0.0100 1.57046 42.84
3 38.1169 4.5000 1.49845 81.61
4 -271.5053 0.2000
5 34.2543 3.5128 1.62032 63.39
6 144.7606 D( 6)
7 ASPH 51.0704 0.2000 1.51700 49.96
8 43.5620 0.7600 1.91695 35.25
9 9.1890 3.7360
10 -21.5757 0.6040 1.91695 35.25
11 29.1538 0.4000
12 20.4299 2.7524 1.93323 20.88
13 -21.6790 0.7155
14 -12.4871 0.5960 1.77621 49.62
15 -39.8843 D(15)
16 STOP 0.0000 1.2000
17 ASPH 10.5362 2.8018 1.58547 59.46
18 ASPH -22.5427 0.2000
19 158.7690 0.5000 1.83945 42.72
20 12.7924 1.5947
21 ASPH 43.3184 2.3000 1.58547 59.46
22 -12.8698 0.0100 1.57046 42.84
23 -12.8698 0.4670 1.91048 31.31
24 -21.0076 0.8760
25 64.1680 0.4670 1.91695 35.25
26 15.3783 0.0100 1.57046 42.84
27 15.3783 3.0765 1.62032 63.39
28 -13.0505 D(28)
29 41.5408 1.3000 1.81263 25.46
30 -58.6162 0.0100 1.57046 42.84
31 -58.6162 0.4830 1.80831 46.50
32 12.0837 D(32)
33 -15.2307 0.6300 1.81263 25.46
34 -23.6034 D(34)
35 -87.2068 1.9569 1.73234 54.67
36 -27.2049 9.8000
37 0.0000 2.8000 1.51872 64.20
ASPH ε A4 A6 A8 A10
7 1.0000 2.99229e-005 -2.77911e-007 4.08113e-009 -6.45590e-012
17 1.0000 -9.24021e-005 -2.03212e-006 1.09833e-007 -3.07901e-009
18 1.0000 2.42296e-004 -3.20842e-006 1.17483e-007 -3.05003e-009
21 1.0000 -1.20912e-005 -1.01954e-006 2.87946e-008 -2.68033e-010
f 11.22 63.64 145.52
Fno 3.6414 5.3644 5.7509
ω 37.997 9.208 3.170
D( 6) 0.9300 21.8749 36.7527
D(15) 18.6221 4.8769 1.4250
D(28) 1.1900 4.2490 1.0100
D(32) 8.8421 5.7832 9.0221
D(34) 0.8860 15.9875 20.1532
f 11.22 63.64 145.52
D( 0) 918.76 896.55 880.86
D(28) 1.2267 4.6723 3.4247
D(32) 8.8054 5.3598 6.6074
第3実施形態のズームレンズは、図9に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とで構成される。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側の面に非球面を有し、像側の面が強い凹面で負の屈折力を有するメニスカスレンズL4と、両凹レンズL5と、両凸レンズL6と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL7とで、構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両面に非球面を有する両凸レンズL8と、像側に凹面を向けた負レンズL9と、物体側に非球面を有する両凸レンズL10と物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL11との接合レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL12と両凸レンズL13との接合レンズとで、構成される。
第5レンズ群G5は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL16で、構成される。
第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズL17で、構成される。
近接物体への合焦は、第4レンズ群を像側に移動させて行う。
NS R D Nd νd
1 109.0553 1.5000 1.90366 31.31
2 52.5697 0.0100 1.56732 42.84
3 52.5697 5.5700 1.49700 81.61
4 -146.2327 0.2000
5 39.5728 3.9700 1.61800 63.39
6 112.3407 D( 6)
7 ASPH 79.0234 0.2000 1.51460 49.96
8 65.0676 0.9000 1.91082 35.25
9 12.3717 4.1854
10 -23.8730 0.7500 1.91082 35.25
11 42.3962 0.4930
12 28.5426 3.3730 1.92286 20.88
13 -24.6589 1.0150
14 -14.8587 0.7500 1.77250 49.62
15 -49.5781 D(15)
16 STOP 0.0000 1.5000
17 ASPH 13.2954 3.2480 1.58313 59.46
18 ASPH -32.0948 0.2000
19 62.5251 0.6200 1.86188 42.08
20 15.8491 2.0200
21 ASPH 61.7390 2.8500 1.58313 59.46
22 -15.2253 0.0100 1.56732 42.84
23 -15.2253 0.6000 1.90766 33.41
24 -25.8791 1.0200
25 109.2068 0.5800 1.91082 35.25
26 20.0859 0.0100 1.56732 42.84
27 20.0859 3.7247 1.61882 64.32
28 -16.2282 D(28)
29 51.3428 1.6830 1.80518 25.46
30 -75.7267 0.0100 1.56732 42.84
31 -75.7267 0.6000 1.80420 46.50
32 15.6073 D(32)
33 -18.5559 0.9000 1.80518 25.46
34 -28.5021 D(34)
35 -152.2485 2.3543 1.72916 54.67
36 -38.5471 11.0000
37 0.0000 4.2000 1.51680 64.20
ASPH ε A4 A6 A8 A10
7 1.0000 1.19556e-005 -5.12224e-008 4.21707e-010 2.89639e-012
17 1.0000 -4.81203e-005 -6.04617e-007 2.40398e-008 -4.15344e-010
18 1.0000 1.17843e-004 -9.32847e-007 2.61092e-008 -4.24829e-010
21 1.0000 -5.75515e-006 -1.80638e-007 2.44731e-009 -5.43340e-012
f 14.43 57.85 145.40
Fno 3.6708 5.4085 5.9148
ω 37.102 10.651 3.671
D( 6) 1.1330 24.2823 41.7003
D(15) 21.7353 5.4909 1.7000
D(28) 1.4374 6.0872 3.6419
D(32) 12.1029 7.4531 9.8984
D(34) 1.0300 19.1189 24.8250
f 14.43 57.85 145.40
D( 0) 901.52 876.67 857.15
D(28) 1.5087 6.7510 6.5503
D(32) 12.0316 6.7893 6.9900
第4実施形態のズームレンズは、図13に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とで構成される。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側の面に非球面を有し、像側の面が強い凹面で負の屈折力を有するメニスカスレンズL4と、両凹レンズL5と、両凸レンズL6と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL7とで、構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両面に非球面を有する両凸レンズL8と、両凹レンズL9と、両凸レンズL10とで、構成される。
第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸レンズL11と両凹レンズL12との接合レンズで、構成される。
第5レンズ群G5は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズL13と、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズL14とで、構成される。
近接物体への合焦は、第4レンズ群を像側に移動させて行う。
NS R D Nd νd
1 64.9819 1.3000 1.90366 31.31
2 36.3975 0.0100 1.56732 42.84
3 36.3975 6.6600 1.49700 81.61
4 -1186.1757 0.2000
5 34.2934 4.2232 1.61800 63.39
6 162.5347 D( 6)
7 ASPH 33.6698 0.2000 1.51460 49.96
8 36.8067 0.8000 1.91082 35.25
9 8.1262 4.0531
10 -29.8667 0.6500 1.91082 35.25
11 20.0064 0.4000
12 15.8824 2.9802 1.92286 20.88
13 -31.7119 0.7663
14 -16.6818 0.6000 1.77250 49.62
15 -54.0405 D(15)
16 STOP 0.0000 1.2000
17 ASPH 9.0025 3.2330 1.58313 59.46
18 ASPH -17.0238 0.4600
19 -52.2330 0.5000 1.90366 31.31
20 12.6447 1.5345
21 46.2818 2.9182 1.59282 68.62
22 -9.5695 D(22)
23 100.3805 1.2000 1.80518 25.46
24 -28.6956 0.0100 1.56732 42.84
25 -28.6956 0.6000 1.80139 45.45
26 ASPH 19.7020 D(26)
27 -10.7494 0.6300 1.80518 25.46
28 -17.3803 0.2000
29 -4854.1028 2.1691 1.48749 70.44
30 -20.5041 D(30)
31 0.0000 9.8000
32 0.0000 2.8000 1.51680 64.20
ASPH ε A4 A6 A8 A10
7 1.0000 -1.81150e-006 -3.53409e-007 2.30973e-009 -1.22024e-011
17 1.0000 -1.28660e-004 1.17974e-006 -4.72888e-008 -2.76128e-009
18 1.0000 4.39407e-004 1.33550e-006 -1.82741e-007 0.00000e+000
26 1.0000 -2.01216e-005 -1.13690e-006 1.04261e-007 -2.22909e-009
f 10.31 41.50 100.60
Fno 3.657 5.267 5.799
ω 40.1947 10.9138 4.5726
D( 6) 0.9310 19.9590 33.2042
D(15) 19.0512 4.6009 1.6230
D(22) 1.9788 3.7822 0.5120
D(26) 7.0763 5.2729 8.5431
D(30) 0.0000 13.7884 20.1450
f 10.31 41.50 100.60
D( 0) 919.86 901.49 884.90
D(22) 2.0430 4.3047 2.5769
D(26) 7.0121 4.7504 6.4782
第1実施形態 第2実施形態 第3実施形態 第4実施形態
βrt 2.911 3.162 2.999 2.502
frt/ft -0.391 -0.460 -0.503 -3.020
β2t/β2w 4.540 6.759 4.488 4.414
frw/f2 2.335 2.760 2.848 3.326
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
G6 第6レンズ群
Claims (6)
- 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、第4レンズ群と、第5レンズ群とを少なくとも有し、
広角端状態から望遠端状態へ変倍する際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化すると共に、前記第1レンズ群が広角端状態より望遠端状態で物体側に位置し、
前記第4レンズ群が、負の屈折力を有し、
前記第5レンズ群が負の屈折力を有し、
以下の条件を満足するズームレンズ。
2.0 < βrt < 3.5 ・・・・・・・・(1)
-0.8 < frt/ft < -0.3 ・・・・・・・・(2)
但し、
βrt: 第3レンズ群より像側に位置するレンズ群の望遠端に於ける合成横倍率
frt: 第3レンズ群より像側に位置するレンズ群の望遠端に於ける合成焦点距離
ft : 望遠端に於ける前記ズームレンズの焦点距離 - 前記第2レンズ群が以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
3.5 < β2t/β2w < 8.0 ・・・・・・・・・(3)
但し、
β2t: 第2レンズ群の望遠端に於ける横倍率
β2w : 第2レンズ群の広角端に於ける横倍率 - 前記第4レンズ群を像側に移動することで、無限遠から近接物体への合焦を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のズームレンズ。
- 前記第3レンズ群より像側に配置されたレンズ群が、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1から請求項3のうちの一項に記載のズームレンズ。
2.2 < frw/f2 < 3.4 ・・・・・・・・・(4)
但し、
frw: 第3レンズ群より像側に位置するレンズ群の広角端に於ける合成焦点距離
f2 : 前記第2レンズ群の焦点距離 - 前記第5レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第6レンズ群を配置したことを特徴とする請求項1から請求項4のうちの一項に記載のズームレンズ。
- 請求項1から請求項5に記載のズームレンズの像側に、前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置。
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