JPS6247026A - 液晶レンズ - Google Patents
液晶レンズInfo
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- JPS6247026A JPS6247026A JP18711585A JP18711585A JPS6247026A JP S6247026 A JPS6247026 A JP S6247026A JP 18711585 A JP18711585 A JP 18711585A JP 18711585 A JP18711585 A JP 18711585A JP S6247026 A JPS6247026 A JP S6247026A
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- Japan
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- liquid crystal
- temperature
- lens
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は可変焦点液晶レンズに係り、特にバイアス電圧
を変化させることにより、基準となる焦Ａ”：距離が調
９される可変焦点液晶レンズに関するものである。
を変化させることにより、基準となる焦Ａ”：距離が調
９される可変焦点液晶レンズに関するものである。
〔従来の技術〕 ・
白内障などの眼の疾病により眼球の水晶体が摘出されて
しまった場合に、従来の焦点距離が固定のレンズを用い
たＩ鏡では使用する距離に応じて焦点距離の異なった数
種類のＩ鏡を用意してそれぞれの状況に応じて使い分け
る必要があり、実生活において多大なる不便さを強いら
れている。したがって、焦点距離を自由に変化させるこ
とのできる眼鏡レンズの出現が望まれていた。また、光
学レンズに用いられるズームレンズと呼ばれる可変焦点
レンでの焦点距離の制御はその中の複数枚の単レンズか
ら構成されるレンズ群同士の間隔を変化させることによ
って行なっている。したがって、レンズ群の移動のｔこ
めレンズ可動機構が不可欠であり、小型化・低コストと
いう要求を十分満足することができず、レンズの移動無
しに焦点距離が自由に変化できる焦、α距離可変レンズ
の出現が望まれていた。
しまった場合に、従来の焦点距離が固定のレンズを用い
たＩ鏡では使用する距離に応じて焦点距離の異なった数
種類のＩ鏡を用意してそれぞれの状況に応じて使い分け
る必要があり、実生活において多大なる不便さを強いら
れている。したがって、焦点距離を自由に変化させるこ
とのできる眼鏡レンズの出現が望まれていた。また、光
学レンズに用いられるズームレンズと呼ばれる可変焦点
レンでの焦点距離の制御はその中の複数枚の単レンズか
ら構成されるレンズ群同士の間隔を変化させることによ
って行なっている。したがって、レンズ群の移動のｔこ
めレンズ可動機構が不可欠であり、小型化・低コストと
いう要求を十分満足することができず、レンズの移動無
しに焦点距離が自由に変化できる焦、α距離可変レンズ
の出現が望まれていた。
長さが数１０Ａ、幅が約数Ａの細長い棒状分子構造をも
つ液晶は、また誘電異方性をもち、液晶分子の軸方向に
平行な誘電率と直角な方向の誘電率とは一般に一致しな
い。何者が後者よりも大きいものを誘電異方性が正の液
晶といい、逆のものは誘電異方性が負の液晶といわれて
いる。
つ液晶は、また誘電異方性をもち、液晶分子の軸方向に
平行な誘電率と直角な方向の誘電率とは一般に一致しな
い。何者が後者よりも大きいものを誘電異方性が正の液
晶といい、逆のものは誘電異方性が負の液晶といわれて
いる。
２枚の透明電極基板の間に誘電異方性が正の液晶を入れ
、液晶分子が基板に平行になるように配向させた液晶セ
ルにしきい値以上の交流電圧を印加すると、液晶分子の
双極子モーメントに働く力により液晶分子はその分子軸
を電圧印加方向に向きを変える。したがって、印加電圧
の大きさにより基板に平行に配向していた液晶分子を基
板に討して垂直方向に連続的にその向きを変えることが
できる。よって液晶分子の配向の方位に偏光した入射光
に対して液晶セルのみがけの屈折率は異常光に対する値
から常光に対する値まで連続的に変化する。
、液晶分子が基板に平行になるように配向させた液晶セ
ルにしきい値以上の交流電圧を印加すると、液晶分子の
双極子モーメントに働く力により液晶分子はその分子軸
を電圧印加方向に向きを変える。したがって、印加電圧
の大きさにより基板に平行に配向していた液晶分子を基
板に討して垂直方向に連続的にその向きを変えることが
できる。よって液晶分子の配向の方位に偏光した入射光
に対して液晶セルのみがけの屈折率は異常光に対する値
から常光に対する値まで連続的に変化する。
このいわゆる電界制御複屈折効果は電気的エネルギーと
弾性的エネルギーの相対的な関係によって決まるため、
液晶セルの厚みに依存せず、また印加電界ではなく印加
電圧に依存して変化することが知られている。つまり、
液晶セルがレンズのような形をしており、液晶セルの厚
みが各々の場所によって異なっていても光学的には一様
な屈折率の変化が得られることになる。したがって、レ
ンズの形をした透明電極をイ」けた基板の間に平行配向
させた誘電異方性が正の？ＩＣ界効果形液晶を挟んで作
成した液晶セルでは、印加電圧により液晶分子の配向方
向を制御して液晶セルのみがけの屈折率を変化させるこ
とにより、レンズの焦７α距離を異常光に対する値から
常光に対する値まで連続的に変化させることができる。
弾性的エネルギーの相対的な関係によって決まるため、
液晶セルの厚みに依存せず、また印加電界ではなく印加
電圧に依存して変化することが知られている。つまり、
液晶セルがレンズのような形をしており、液晶セルの厚
みが各々の場所によって異なっていても光学的には一様
な屈折率の変化が得られることになる。したがって、レ
ンズの形をした透明電極をイ」けた基板の間に平行配向
させた誘電異方性が正の？ＩＣ界効果形液晶を挟んで作
成した液晶セルでは、印加電圧により液晶分子の配向方
向を制御して液晶セルのみがけの屈折率を変化させるこ
とにより、レンズの焦７α距離を異常光に対する値から
常光に対する値まで連続的に変化させることができる。
従来の可変焦点液晶レンズは、単純に液晶に加える電圧
を変化させることにより焦点距離を調節するものである
。すなわち、凸レンズの場合では、電圧を加えない時に
は屈折率が異常光に対する値（焦、α距離が最も短い値
）となっており、成品に加える電圧を次第に大きくする
と屈折率が常光に対する値（焦、α距離が長い値）の方
へ変化する。
を変化させることにより焦点距離を調節するものである
。すなわち、凸レンズの場合では、電圧を加えない時に
は屈折率が異常光に対する値（焦、α距離が最も短い値
）となっており、成品に加える電圧を次第に大きくする
と屈折率が常光に対する値（焦、α距離が長い値）の方
へ変化する。
ところで、可変焦点液晶レンズを白内障用の眼鏡や老眼
鏡などに応用する場合に、眼鏡の基準となる焦点距離、
たとえば読書など最も近い距離で眼鏡を使用する場合の
焦点距離を、各々使用する個人毎の￥ｔｇｔや条件に応
じて、また同一の使ｍ者においても年齢の経過によりこ
の基準となる焦、α距離が変化するので、それぞれの変
化に対応するよう微調整する必要がある。
鏡などに応用する場合に、眼鏡の基準となる焦点距離、
たとえば読書など最も近い距離で眼鏡を使用する場合の
焦点距離を、各々使用する個人毎の￥ｔｇｔや条件に応
じて、また同一の使ｍ者においても年齢の経過によりこ
の基準となる焦、α距離が変化するので、それぞれの変
化に対応するよう微調整する必要がある。
さらに、液晶の屈折率の温度依存性は液晶セルを構成す
る〃ラスやブラスチンク基板に比べ一〇非常に大きいの
で、液晶レンズを実際に使用する場合にはレンズの特性
の温度依存性を補償することが必要になる。液晶の温度
が高くなると、一般に異常光の屈折率は減少し、常光の
屈折率は増加することが知られている。すなわち、凸レ
ンズの場合には第１図に示すように異常光に対する焦点
距離の値ｒｅが長くなり、−力学光に対する値ｆｏは短
くなって、焦点距離の可変範囲が狭くなる。また、液晶
レンズに一定の電圧を加えた状態では温度が上！けると
ともに液晶レンズの焦、Ｌ、χ距離が長くなるというこ
とも問題であった。
る〃ラスやブラスチンク基板に比べ一〇非常に大きいの
で、液晶レンズを実際に使用する場合にはレンズの特性
の温度依存性を補償することが必要になる。液晶の温度
が高くなると、一般に異常光の屈折率は減少し、常光の
屈折率は増加することが知られている。すなわち、凸レ
ンズの場合には第１図に示すように異常光に対する焦点
距離の値ｒｅが長くなり、−力学光に対する値ｆｏは短
くなって、焦点距離の可変範囲が狭くなる。また、液晶
レンズに一定の電圧を加えた状態では温度が上！けると
ともに液晶レンズの焦、Ｌ、χ距離が長くなるというこ
とも問題であった。
温度センサがらの′信号により液晶レンズ駆動電圧を単
に変化させるだけでは十分な１λ度補償を竹なうことは
できず、特に電圧を加えない場合の異常光に対する族２
１距離の値を一定に保つことはでさない。
に変化させるだけでは十分な１λ度補償を竹なうことは
できず、特に電圧を加えない場合の異常光に対する族２
１距離の値を一定に保つことはでさない。
本発明は可変焦、１話液晶レンズを利用したｉｌｌ鏡の
使用者の個人差並びに年齢経過による基準焦点距離の調
整を行なうとともに、液晶レンズの温度依（ｒ性を補償
することを目的としている。
使用者の個人差並びに年齢経過による基準焦点距離の調
整を行なうとともに、液晶レンズの温度依（ｒ性を補償
することを目的としている。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、液晶層とこ
の液晶層に電圧を印加するための電極基板とを有する可
変ｊ；： ＋α液晶レンズにおいて、１１ｉｊ記電極基
板には、液晶分子を該基板に対して平行な配向状態から
該基板に対して垂直な方向に一定角度傾けた液晶分子配
向状態にするために、バイアス１１Ｌ圧が印加され、こ
のバイアス電圧を変化させることにより可変焦点液晶レ
ンズの基糸となる焦点ｌ［離が？Ｉ４整される構成であ
る。
の液晶層に電圧を印加するための電極基板とを有する可
変ｊ；： ＋α液晶レンズにおいて、１１ｉｊ記電極基
板には、液晶分子を該基板に対して平行な配向状態から
該基板に対して垂直な方向に一定角度傾けた液晶分子配
向状態にするために、バイアス１１Ｌ圧が印加され、こ
のバイアス電圧を変化させることにより可変焦点液晶レ
ンズの基糸となる焦点ｌ［離が？Ｉ４整される構成であ
る。
更に、上記バイアス電圧が温度センサからの信号により
変化される場合には、液晶レンズの温度依存性が補償さ
れる構成となっている。
変化される場合には、液晶レンズの温度依存性が補償さ
れる構成となっている。
液晶レンズにバイアス電圧を印加して液晶分子を基板に
乎行な配向状態から基板に垂直な方向に一定の角度傾け
、この状態を基準としてバイアス電圧を変化させること
により基準となる焦点距離の値を調整する。また、液晶
レンズにバイアス電圧を加えることにより、液晶レンズ
の屈折率をバイアス電圧設定時の基準温度よりも高く、
使用最高温度に対応する屈折率となるようにする。液晶
レンズの温度が高くなった場合にはバイアス電圧を小さ
くし、また液晶レンズの温度が低くなった場合にはバイ
アス電圧を大きくして異常光に対する焦点距離の値を常
に一定の基準となる値に保つことができる。バイアス電
圧に焦点距離の駆動電圧を重畳することで、液晶レンズ
の焦点距離を制御する。
乎行な配向状態から基板に垂直な方向に一定の角度傾け
、この状態を基準としてバイアス電圧を変化させること
により基準となる焦点距離の値を調整する。また、液晶
レンズにバイアス電圧を加えることにより、液晶レンズ
の屈折率をバイアス電圧設定時の基準温度よりも高く、
使用最高温度に対応する屈折率となるようにする。液晶
レンズの温度が高くなった場合にはバイアス電圧を小さ
くし、また液晶レンズの温度が低くなった場合にはバイ
アス電圧を大きくして異常光に対する焦点距離の値を常
に一定の基準となる値に保つことができる。バイアス電
圧に焦点距離の駆動電圧を重畳することで、液晶レンズ
の焦点距離を制御する。
□
第１図に示した液晶凸レンズの焦、α距離の温度依存性
における使用温度範囲の高温側をＴＨ１低温側をＦしと
し、基壁温度をＴｏとｒる。液晶の温度が高くなるとＴ
、で液晶は溶けて等力性の液体となってしまうので、Ｔ
、はＴ１よりも低くなければならない。ＰＩＳ１図に示
した液晶レンズの温度ＴＯにおける印加電圧と焦点距離
の関係を第２図に示しであるが、バイアス電圧を印加し
て焦点即離の値を例えば温度ＴＨにおける焦点距離の値
「６までバイアスする。即ち、液晶レンズの最短の焦点
距離を「ｂとする。液晶レンズの温度が使用最高温度Ｔ
？ｌとなった場合にはバイアス電圧をＯに、ＴＯの場合
はＶＩ、ｔこ、ＴＯよりも低い場合にはＶ６よりも大き
くし、液晶の温度が変化しても温度センサの出力信号に
より液晶レンズの焦、α距離が常にｒｂと−・定となる
ようにする。
における使用温度範囲の高温側をＴＨ１低温側をＦしと
し、基壁温度をＴｏとｒる。液晶の温度が高くなるとＴ
、で液晶は溶けて等力性の液体となってしまうので、Ｔ
、はＴ１よりも低くなければならない。ＰＩＳ１図に示
した液晶レンズの温度ＴＯにおける印加電圧と焦点距離
の関係を第２図に示しであるが、バイアス電圧を印加し
て焦点即離の値を例えば温度ＴＨにおける焦点距離の値
「６までバイアスする。即ち、液晶レンズの最短の焦点
距離を「ｂとする。液晶レンズの温度が使用最高温度Ｔ
？ｌとなった場合にはバイアス電圧をＯに、ＴＯの場合
はＶＩ、ｔこ、ＴＯよりも低い場合にはＶ６よりも大き
くし、液晶の温度が変化しても温度センサの出力信号に
より液晶レンズの焦、α距離が常にｒｂと−・定となる
ようにする。
ここで、温度センサーこは、サーミスタ、白′ｋ。
熱電対、シリコングイオードやトランジスタを用いた半
導体センサ等が使用でき、更に温度−電気変換が可能な
ものであれば何でもよい。また、温度センサの出力信号
によりバイアス電圧を変化させる手段には、慣用の電子
回路が用いられるので説明を省略ｒる。
導体センサ等が使用でき、更に温度−電気変換が可能な
ものであれば何でもよい。また、温度センサの出力信号
によりバイアス電圧を変化させる手段には、慣用の電子
回路が用いられるので説明を省略ｒる。
液晶レンズに印加するバイアス電圧および駆動電圧とし
ては、その実効値が変化できるものであればよいが、液
晶の電気分解や電極反応等が生じないように印加電圧の
正・負の成分の平均が０となるような電圧波形のものを
用いなければならない。バイアス並びに駆動電圧波形と
しては、正弦波または方形波等を用いてバイアス電圧に
対ｒる振幅をその基準として、その振幅を変化させるこ
とによりバイアス点の調整並びに駆動を行なうもの、振
幅およびパルス幅が一定の電圧パルスを用い、一定時間
内のパルス数すなわち繰りＴＡし周波数を変化させるも
の、または−・定の繰り返し周波数のパルス電圧のパル
ス幅すなわちデユーティ比を変化させるもの、また複数
の電圧波形を重畳する方法などがあり、いずれも印加電
圧の実効値を変化させるものである。
ては、その実効値が変化できるものであればよいが、液
晶の電気分解や電極反応等が生じないように印加電圧の
正・負の成分の平均が０となるような電圧波形のものを
用いなければならない。バイアス並びに駆動電圧波形と
しては、正弦波または方形波等を用いてバイアス電圧に
対ｒる振幅をその基準として、その振幅を変化させるこ
とによりバイアス点の調整並びに駆動を行なうもの、振
幅およびパルス幅が一定の電圧パルスを用い、一定時間
内のパルス数すなわち繰りＴＡし周波数を変化させるも
の、または−・定の繰り返し周波数のパルス電圧のパル
ス幅すなわちデユーティ比を変化させるもの、また複数
の電圧波形を重畳する方法などがあり、いずれも印加電
圧の実効値を変化させるものである。
具体的には、たとえばシア／ビフェニル系のネマティッ
ク液晶である１ニアを使用して液晶レンズを作成した場
合には、実効値で約２ボルトのバイアス電圧を加えるこ
とにより該晶レンズを眼鏡に応用した場合の通常の使用
温度の上限に近い温度である４０度Ｃ以上まで成品レン
ズの温度補イ■を行なう二とができる。また、通常の白
内障患者の個人差に基づく基糸焦点！［（離を、１！Ｉ
整ｒることもできる。
ク液晶である１ニアを使用して液晶レンズを作成した場
合には、実効値で約２ボルトのバイアス電圧を加えるこ
とにより該晶レンズを眼鏡に応用した場合の通常の使用
温度の上限に近い温度である４０度Ｃ以上まで成品レン
ズの温度補イ■を行なう二とができる。また、通常の白
内障患者の個人差に基づく基糸焦点！［（離を、１！Ｉ
整ｒることもできる。
以上の様に４１育成された本発明は、液晶レンズにバイ
アス電圧が印加されるので、基やとなる焦、α距離を調
整することができる。したがって、白内障用の眼鏡や老
眼鏡使用者の個人差および年齢経過ｌこよる焦点！冒雅
の調整を容易ｌこ行なうことができ、また温度センサの
出力（ｉ号によりバイアス電圧を変化させることで液晶
レンズの特性の温度補償を行なうことができる。すなわ
ち本発明により、実用的な温度範囲で安定に動作し、ま
た各個人毎の微妙な焦点距離の３’ｌ ！ｉ！も極めて
容易にできるので、液晶レンズを各分野へ応用する場合
に卓越した効果を有する。
アス電圧が印加されるので、基やとなる焦、α距離を調
整することができる。したがって、白内障用の眼鏡や老
眼鏡使用者の個人差および年齢経過ｌこよる焦点！冒雅
の調整を容易ｌこ行なうことができ、また温度センサの
出力（ｉ号によりバイアス電圧を変化させることで液晶
レンズの特性の温度補償を行なうことができる。すなわ
ち本発明により、実用的な温度範囲で安定に動作し、ま
た各個人毎の微妙な焦点距離の３’ｌ ！ｉ！も極めて
容易にできるので、液晶レンズを各分野へ応用する場合
に卓越した効果を有する。
第１図は本発明の一実施例である液晶凸レンズの焦、Ｉ
χ距離の温度依存性並びに使用温度範囲を示した図であ
る。第２図は第１図の基壁温度Ｔｏにおける焦７１１′
、ξ距離の印加電圧依存性を示したものである。図でｆ
ｏ、 ｆｅはそれぞれ常光および異常光に討する焦点距
離、「ｂはバイアスされた焦点距離、Ｔ。 ＪＴ、はそれぞれ使用温度の下限および上限の温度。 Ｖｂはバイアス電圧である。 肌１名 １面の２？占（内容に変更なし） 箭１図 第２図 手続補正器（方式） ％式％ ２、発明の名称 液晶レンズ ３、？ｌｌ］正をする者 事件との関係 特許出願人 秋田県横手市金沢中野字蛭沢７９４番地の１株式会社ジ
エス 代表取締役 石 井 陛 光 ４、代理人 〒１１１（電）８６２−４９７７（代）東京都台東区蔵
前３丁目１番４号 パンダイ蔵前ビル２階 ５、補正命令の日付 昭和６０年１１月２６日（発送日） ６、補正の対象 適正な図面 ？、 ？ＩＩ＋正の内容 ５川枡の；山ｎ−
χ距離の温度依存性並びに使用温度範囲を示した図であ
る。第２図は第１図の基壁温度Ｔｏにおける焦７１１′
、ξ距離の印加電圧依存性を示したものである。図でｆ
ｏ、 ｆｅはそれぞれ常光および異常光に討する焦点距
離、「ｂはバイアスされた焦点距離、Ｔ。 ＪＴ、はそれぞれ使用温度の下限および上限の温度。 Ｖｂはバイアス電圧である。 肌１名 １面の２？占（内容に変更なし） 箭１図 第２図 手続補正器（方式） ％式％ ２、発明の名称 液晶レンズ ３、？ｌｌ］正をする者 事件との関係 特許出願人 秋田県横手市金沢中野字蛭沢７９４番地の１株式会社ジ
エス 代表取締役 石 井 陛 光 ４、代理人 〒１１１（電）８６２−４９７７（代）東京都台東区蔵
前３丁目１番４号 パンダイ蔵前ビル２階 ５、補正命令の日付 昭和６０年１１月２６日（発送日） ６、補正の対象 適正な図面 ？、 ？ＩＩ＋正の内容 ５川枡の；山ｎ−
Claims (2)
- （１）液晶層とこの液晶層に電圧を印加するための電極
基板とを有する可変焦点液晶レンズにおいて、前記電極
基板には、液晶分子を該基板に対して平行な配向状態か
ら該基板に対して垂直な方向に一定角度傾けた液晶分子
配向状態にするために、バイアス電圧が印加され、この
バイアス電圧を変化させることにより可変焦点液晶レン
ズの基準となる焦点距離が調整されることを特徴とする
液晶レンズ。 - （２）上記バイアス電圧は、温度センサからの信号によ
り変化され、液晶レンズの温度依存性を補償する特許請
求の範囲第１項記載の液晶レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18711585A JPS6247026A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 液晶レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18711585A JPS6247026A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 液晶レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247026A true JPS6247026A (ja) | 1987-02-28 |
Family
ID=16200366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18711585A Pending JPS6247026A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 液晶レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6247026A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919520A (en) * | 1984-08-31 | 1990-04-24 | Olympus Optical Company | Liquid crystal eyeglass |
| US5327261A (en) * | 1989-04-29 | 1994-07-05 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Image reading apparatus capable of detecting paper size |
| US5973797A (en) * | 1996-01-08 | 1999-10-26 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Image reading apparatus |
| US8134753B2 (en) | 2003-02-26 | 2012-03-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Original size detecting apparatus, original size detecting method, and program for original size detection |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5048892A (ja) * | 1973-08-31 | 1975-05-01 | ||
| JPS5232348A (en) * | 1975-09-03 | 1977-03-11 | Thomson Brandt | Automatic focusing projector and reader |
| JPS54151854A (en) * | 1978-05-20 | 1979-11-29 | Sato Susumu | Variable focal length lens |
| JPS55151854A (en) * | 1979-05-16 | 1980-11-26 | Sharp Corp | Television facsimile receiver |
| JPS56153375A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-27 | Tokyo Shibaura Electric Co | Liquid crystal display unit |
| JPS6010789A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 太陽光利用装置 |
-
1985
- 1985-08-26 JP JP18711585A patent/JPS6247026A/ja active Pending
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