DE3516285C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Anomaloskop gemäß dem Ober
begriff von Anspruch 1.
Die Prüfung des menschlichen Farbensinns hat medizini
sche Bedeutung für den Befähigungsnachweis von in be
stimmten Bereichen des Verkehrs oder der Technik arbei
tenden Menschen insbesondere dann, wenn es auf das Er
kennen farbiger optischer Signale ankommt. In der Pra
xis ist es besonders wichtig, das Farbunterscheidungs
vermögen im Rot-Grün-Bereich zu ermitteln.
Herkömmlich bedient man sich hierzu verschiedener
Hilfsmittel, z. B. Pigmentproben (etwa sog. pseudoiso
chromatischer Tafeln), durchscheinender Farbfilterglä
ser (Farbtestscheibe) oder des Anomaloskops nach Nagel
mit Mischen und Vergleichen spektraler Lichter. Die Me
thoden zur Prüfung mit Pigmentproben und Farbfilterglä
sern zeigen eine hohe Ungenauigkeit und somit nicht im
mer brauchbare Ergebnisse.
Die Farbsichtigkeit beim Rot-Grün-Sehen wird mit dem
Nagelschen Anomaloskop durch Vergleich eines binären
Gemisches aus einem roten und einem grünen Spektral
licht mit einem monochromatischen Gelb bestimmt. Aus
dem Mischungsverhältnis und der eingestellten Leucht
dichte des Vergleichsgelbs kann die Farbennormalsich
tigkeit bzw. Art und Grad der Farbenfehlsichtigkeit des
Prüflings in bezug auf das Rot-Grün-Sehen erkannt wer
den. Das Anomaloskop nach Nagel hat eine mechanisch
sehr aufwendige Konstruktion. Die Rot-Grün-Mischung
wird durch zwei parallele Eintrittsspalte bewirkt, de
ren äußere Spaltbacken unveränderlich feststehen und
auf die rote bzw. grüne Wellenlänge eingestellt sind.
Die inneren Kanten dieser Spalte werden von einer ge
meinsamen, mittels Feinschraube verschiebbaren Spalt
backe gebildet. Durch deren Verschiebung wird der eine
Spalt um den gleichen Betrag erweitert, um den der an
dere sich verengt, so daß das Mischungsverhältnis der
beiden Spektrallichter einstellbar ist. Neben diesen
beiden Mischspalten ist ein dritter, unilateraler Spalt
für gelbes Vergleichslicht angeordnet, dessen bewegli
che Spaltbacke den Gelbspalt nach der langwelligen
Seite hin öffnet. Die Schrauben für die Spalt-Einstel
lung haben Skalen. Bei geschlossenem Spalt zeigt die
Skala 0 und bei voll geöffnetem Spalt den Wert 87 an;
für die beiden Mischspalten beträgt die nutzbare Breite
73 Intervalle. Bei der Stellung 0 ist der Rotspalt ge
schlossen und der Grünspalt voll geöffnet, während bei
der Stellung 73 der Grünspalt geschlossen und der
Rotspalt voll geöffnet ist. Das erzeugte Licht gelangt
über eine aufwendige Optik in das Auge des Beobachters.
Er sieht in der unteren Hälfte des Gesichtsfeldes das
homogene gelbe und in der oberen Hälfte je nach Stel
lung der Mischspalte ein homogenes rotes oder ein grü
nes Spektrallicht oder eine Mischung dieser Lichter.
Die Einstellung am Anomaloskop sowie dessen Justierung
erfolgt gemäß der DIN-Norm 6160.
Bei einem Farbenprüfgerät gemäß GM 74 19 060 fallen ein
helligkeitsgeregelter Teststrahl und ein farbgefilter
ter Vergleichsstrahl auf einen Teilerwürfel, der über
ein Okular betrachtet wird. Eine halbdurchlässig ver
spiegelte Trennfläche des Teilerwürfels soll zwei Halb
kreis-Ausschnitte haben. In der Praxis sind die beiden
Strahlengänge zu einem einzigen Bild vereinigt. Aber
selbst wenn nebeneinanderliegend das Misch- und das
Vergleichsfeld erfaßt würden, fehlt einem solchen Gerät
die für ein Anomaloskop erforderliche kontinuierliche
Einstellbarkeit dreier Spektralfarben, weil nur aus ei
nem Lampenlicht zwei Farbanteile von mehr oder weniger
großer Bandbreite ausgeblendet werden können, hingegen
keine wohldefinierten monochromatischen Spektrallinien.
Das Gerät ermöglicht eine grobe Prüfung des Farbsinnes,
jedoch keine exakte Feststellung des Anomalquotienten
gemäß DIN 6160, zumal weder eine Farbmischung von grün
und rot stattfindet noch ein kontinuierlich ver
stellbares Vergleichsfeld gegeben ist.
Man hat auch bereits Lumineszenzdioden für Farbtests
herangezogen. Dabei werden die Helligkeiten zweier
gleichfarbiger Dioden moduliert. Geschieht das gegen
sinnig, d. h. läßt man die eine Lumineszenzdiode auf
blinken, während sich die andere verdunkelt, und umge
kehrt, so muß die Intensität der Lichter entsprechend
gewählt werden, damit ein Proband, der in dem betref
fenden Spektralbereich nichts wahrnimmt, kein Flimmern
mehr sieht. Das Einsatzgebiet ist jedoch sehr be
schränkt, da diese Methode keine Unterscheidung zwi
schen Anomalie und Anopie gestattet. Das Gerät erlaubt
im übrigen auch nicht die übliche Differenzierung nach
der Rayleigh-Gleichung, d. h. die Feststellung des
Anomalquotienten.
Aus der DE-OS 32 09 455 ist es bekannt, in einer Vor
richtung zum Untersuchen des Farbsinns Leuchtdioden in
einem Kunststoffgehäuse mit Diffusorschicht zu benut
zen, wobei im grün/roten Bereich eine Mehrfarbendiode
einsetzbar ist. Nicht näher beschrieben ist eine Steue
rung, die zur Justierung, Auswertung und Anzeige ver
wendet werden kann. Hier dürfte ein beträchtlicher
elektronischer Aufwand notwendig sein, um die erforder
liche Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Konstanz
nicht nur bei den einzelnen Bauelementen, sondern auch
bei zusammenwirkenden Baugruppen zu erreichen. In der
praktischen Ausführung eines derartigen Gerätes sind
die beiden Leuchtdioden relativ dicht nebeneinander an
geordnet, wobei der Proband die beiden Leuchtfelder in
ihrer Farbcharakteristik und Helligkeit zu beurteilen
hat. Erfahrungen haben gezeigt, daß die mit einem der
artigen Gerät erhaltenen Meßwerte nicht mit den stan
dardisierten und in der Norm festgelegten Werten ver
glichen werden können.
In der Literatur wurde von W. D. Bockelmann ein Anomalo
skop mit drei sog. monochromatischen Interferenzfiltern
vorgeschlagen, die einen engen Spektralbereich für die
Farben gelb/grün/rot aufweisen. Bei einer Ausführungs
form sind zum Erzeugen einer Misch- und einer Ver
gleichsfarbe in einem fest verkitteten Prismenblock
drei Umlenkwürfel, ein Strahlteiler- oder Mischwürfel
und ein Spiegelwürfel vorhanden. Eine mattierte Aus
trittsfläche des Mischwürfels für die Rot/Grün-Teil
strahlen liegt neben der ebenfalls mattierten Aus
trittsfläche des Spiegelwürfels, der den Gelbstrahl um
lenkt. Zur Messung der Leuchtdichte wird jeweils ein
Teil des Farblichts von einem zugeordneten Detektor er
faßt, insbesondere von je einer Siliziumdiode. Von ei
ner elektronischen Regelschaltung werden die Detektor
signale verarbeitet und Anzeigeeinrichtungen zugeführt.
Die Anordnung soll besonders stabil und alterungsbe
ständig sein sowie ohne zu großen Justieraufwad aufge
baut werden können, doch ist ein zum Teil beträchtli
cher Konstruktionsaufwand unerläßlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anomalo
skop der eingangs genannten Art für die normgerechte
Untersuchung so zu verbessern, daß es wesentlich einfa
cher im Aufbau und damit kostengünstiger in der Her
stellung ist und überdies erlaubt, dem Probanden zwi
schen den einzelnen Messungen ein weißes Reizfeld zur
Neutralisation anzubieten.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Ge
genstand der Ansprüche 2 bis 16.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Anomaloskop besitzt
somit einen in der optischen Achse des Geräts angeord
neten Strahlteiler, z. B. einen teildurchlässigen Spie
gel oder einen Würfel, der gegenüber einem teildurch
lässigen Spiegel den Vorteil optisch gleichwertiger
Lichtwege hat. Die Strahlteilerebene des Strahlteilers
verläuft unter etwa 45° zur optischen Achse. Für die
Erzeugung des monochromatischen gelben, grünen und
roten Lichts wird vorteilhaft eine Einfarben-Lumines
zenzdiode verwendet, deren Licht einen relativ engen
Spektralbereich umfaßt. Um ihn noch weiter zu verengen,
ordnet man vor jeder Luminzenzdiode ein oder mehrere
Bandsperrfilter an. Alternativ sieht Anspruch 2 vor,
anstelle der Leuchtdioden Halogenlampen mit vorgeschal
teten Interferenzfiltern einzusetzen. Allerdings sind
Interferenzfilter teurer und darüber hinaus auch nicht
immer dauerhaft konstant.
Bei dem Anomaloskop nach der Erfindung sind zwei der
Lichtquellen in entgegengesetzt gleichem Abstand paral
lel zur optischen Achse angeordnet. Zwischen diesen
beiden Lichtquellen befindet sich vorteilhaft eine
Trennwand, damit sie sich nicht gegenseitig beeinträch
tigen. Senkrecht dazu kann eine weitere Lichtquelle
denjenigen Bereich der Teilerebene ausleuchten, der mit
dem Mischlicht beaufschlagt wird. Durch den Strahltei
ler erreicht man auf einfache Weise, daß beim Mischen
die Verstärkung einer Spektralkomponente mit der Ab
schwächung der jeweils anderen Komponente einhergeht.
Außerdem ist eine Mitbeobachtungsmöglichkeit durch das
an der freien Seite der Teilerebene austretende Strah
lenfeld gegeben, das sich gegebenenfalls mit Hilfe ei
nes Umlenkspiegels in die für den Mitbeobachter rich
tige Position bringen läßt.
In die optische Achse des Anomaloskops kann zum Ein
blenden eines weißen Reizfeldes vorteilhaft ein weite
rer Strahlteiler eingesetzt sein, der unter 45° zur op
tischen Achse angeordnet ist. Normgemäß blendet man
dieses weiße Reizfeld nach jeder Einzeluntersuchung
ein, wobei das eigentliche Reizfeld vom Probanden zur
Untersuchung der absoluten Einstellbreite etwa 2 bis 3
Sekunden lang und zur Bestimmung der relativen Ein
stellbreite bis maximal 15 Sekunden lang zu betrachten
ist. Da das weiße Reizfeld nur relativ kurz vorhanden
sein und ein Nachleuchten durch die in der Regel zu
verwendende Halogenlampe vermieden werden soll, ist
hinter dieser gemäß der Erfindung eine Blende angeord
net, die den Strahlengang nur für eine vorbestimmte
Zeit freigibt, während welcher die Leuchtdioden abge
schaltet werden. Falls weitere Halogenlampen für die
Erzeugung der gelben, grünen und roten Spektralfarbe
verwendet werden, ordnet man zusätzliche Blenden vor
diesen Lampen an.
Man erkennt, daß es die Erfindung erlaubt, herkömmlich
zur Meßstrahl-Auskopplung benötigte Teilerwürfel wegzu
lassen. Ferner ist es nun möglich, Bauelemente wie
Misch- und Spiegelwürfel untereinander statt nebenein
ander anzuordnen. Herkömmlich war das nicht durchführ
bar, weil, z. B. bei Bockelmann, bei untereinander
befindlichen Misch- und Spiegelwürfeln sich eine
unzulässige Mischung von rotem, grünem und gelbem Licht
ergeben würde, während im Anomaloskop - wie bekannt -
ein rot/grünes Mischfeld einerseits und ein gelbes Feld
andererseits getrennt betrachtet werden müssen. Dank
der Erfindung wird hingegen ein Strahlengang zurückge
klappt, so daß man mit bloß einem (allerdings größeren)
Strahlteiler auskommt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden
anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht auf ein erfin
dungsgemäßes Anomaloskop und
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1.
Das in Fig. 1 dargestellte Anomaloskop 1 besteht aus
einem Strahlteilerwürfel 2, dessen Strahlteilerebene 3
in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 14 des
Anomaloskops 1 angeordnet ist. Das Auge des Probanden,
der in das in einem (nicht dargestellten) Gehäuse ange
ordneten Anomaloskop 1 blickt, ist mit 15 bezeichnet.
Parallel zur optischen Achse 14 des Anomaloskops 1 sind
zwei Lumineszenzdioden 4, 5 angeordnet. Die Lumines
zenzdiode 4 ist die gelbe Primärvalenzdiode, die Lumi
neszenzdiode 5 die grüne Primärvalenzdiode. Beide
Dioden sind gegeneinander getrennt, so daß sie sich
nicht gegenseitig beeinflussen. Vor der gelben Lumines
zenzdiode 4 sind zwei Filter 7, 8 angeordnet, um ein
monochromatisches Licht von 589 µm zu erzeugen. Der
grünen Lumineszenzdiode 5 ist gleichfalls ein Filter 9
vorgeschaltet, so daß sich hier eine Wellenlänge von
546 µm ergibt. Ferner ist einer roten Lumineszenzdiode
6 ein Filter 10 vorgeschaltet, um Licht der Wellenlänge
von 670 µm zu erhalten.
Die beiden Lumineszenzdioden 4, 5 sind in gleichem Ab
stand zur optischen Achse 14 angeordnet und haben einen
Strahlengang, der parallel zu dieser optischen Achse
verläuft. Die dritte Lumineszenzdiode 6 ist senkrecht
zur optischen Achse 14 angeordnet und beleuchtet die
Strahlteilerebene 3 in dem gleichen Bereich wie die
grüne Lumineszenzdiode 5, so daß man eine Mischung der
Spektralkomponenten erhält. Dieses Mischlicht gelangt
sowohl in das Auge 15 des Probanden als auch auf einen
Umlenkspiegel 19, der zur Mitbeobachtung dient. Der
Strahl der gelben Lumineszenzdiode 4 trifft gleichfalls
auf die Strahlteilerebene 3; er wird aufgeteilt in
einen Strahl parallel zur optischen Achse 14 und in
einen Strahl senkrecht zu dieser, wobei letzterer auf
den Umlenkspiegel 19 trifft und von ihm so abgelenkt
wird, daß ein Mitbeobachter den abgelenkten Strahl in
bequemer Haltung sehen kann.
In die optische Achse 14 ist des weiteren ein Teiler
spiegel 16 eingesetzt, der in 45° zur optischen Achse
angeordnet ist. Dieser Strahlteiler soll einen hohen
Durchlässigkeitsgrad aufweisen, damit die Lichtstärke
der Lumineszenzdiode nicht zu stark gedämpft wird.
Senkrecht zur optischen Achse 14 ist eine Halogenlampe
18 angeordnet, der ein Filter 17 vorgeschaltet ist. Mit
Hilfe dieses Filters erhält die Halogenlampe eine Farb
temperatur von 6770 Kelvin, so daß ihr Licht der nor
malen Lichtart C entspricht. Der Proband sieht dieses
Licht durch den um 45° schräggestellten teildurchlässi
gen Spiegel, der zwischen seinem Auge und dem Reizfeld
des Anomaloskops angebracht ist; erläßt 80% des Lichts
der Farbfläche passieren und reflektiert 20% der Strah
len der Lichtquelle 18 für die Helladaptation.
Vor dem Strahlteilerwürfel 2 ist eine Testfeldblende 12
angeordnet, die das Reizfeld in der Normgröße erstellt.
Die Herstellung der Mischung des Farblichtes mit Hilfe
von zwei Lumineszenzdioden ist derjenigen mit einer
Zweifarben-Lumineszenzdiode vorzuziehen, da die einzel
nen Primärvalenzen exakter definiert werden können, als
dies mit vorgeschalteten Filtern erreichbar ist.
Die Intensitätssteuerung der Lumineszenzdioden erfolgt
durch Pulsbreitenmodulation. Der Wechsel zwischen Ein
und Aus bzw. zwischen Rot und Grün soll deutlich über
der Flimmerfusionsfrequenz des menschlichen Auges lie
gen, z. B. bei über 100 Hz. Mit Hilfe des Anomaloskops
ist es möglich, eine Helligkeitssteuerung analog dem
Nagel-Anomaloskop zu erhalten. Die rötlichere oder
grünlichere Färbung der Mischung wird durch das Ver
hältnis der Pulsbreiten Rot zu Grün bestimmt. Zur Fest
stellung des Anomalquotienten braucht nicht gerechnet
zu werden; ein Drehknopf für die Rot-Grün-Mischung
zeigt auf eine Skala, die entsprechend dem Anomaloskop
von Nagel geeicht ist.
Der Einblick des Probanden in das Anomaloskop soll
monokular in einen dunklen Tubus erfolgen und die Ein
blicksöffnung durch ein planparalleles, entspiegeltes
Gläschen abgedeckt sein. Abgesehen von Helladaptations
phasen herrscht im Tubus die gleiche Beleuchtung und
der gleiche Adaptationszustand wie im Nagelschen Anoma
loskop. Das Testbild wird unter einem Winkel von 2° ge
sehen, was durch die Länge des Tubus' und die Ge
sichtsfeldblende 12 erreicht wird. Zur Erzeugung homo
gener Reizfelder wird hinter den Strahlenteilerwürfel 2
eine Mattscheibe 11 eingeschaltet, die Inhomogenitäten
der Lumineszenzdioden im Leuchtfeld ausgleicht. Es ist
jedoch auch denkbar, diese Mattscheibe auf der anderen
Seite des Teilerspiegels anzuordnen.
Ein erfindungsgemäßes Anomaloskop zeichnet sich durch
einen einfachen Aufbau aus. Es hat vorteilhaft Einfar
benlumineszenzdioden, die über Bandfilter sehr genau
auf die gewünschte monochromatische Strahlung abge
stimmt werden können. Durch die Verwendung eines Tei
lerspiegels oder eines Strahlenteilerwürfels wird in
einfacher und zuverlässiger Weise eine Mischung des von
den Lumineszenzdioden abgegebenen Lichts erreicht. Des
weiteren werden zu dem Nagelschen Anomaloskop kompati
ble Werte erhalten, mit dem zusätzlichen Vorteil, daß
im Wechsel mit dem farblichen Reizbild ein weißes Reiz
bild zur Neutralbestimmung eingeblendet werden kann.
Claims (16)
1. Anomaloskop zum Untersuchen des menschlichen Far
bensinns, mit einer optischen Einrichtung zum Erzeugen
eines Reizfeldes, das je ein Teilfeld mit rot/grünem
Mischlicht und mit gelben Vergleichslicht enthält, mit
einem Strahlteiler, z. B. einem Strahlteilerwürfel, zum
Mischen der grünen und roten Spektralkomponenten des
Mischlichts derart, daß bei einer Verstärkung einer
Spektralkomponente die jeweils andere entsprechend ver
ringert wird, und mit Mitteln zum Anzeigen der Lichtin
tensität sowie der Farbanteile von Grün und Rot zur Er
mittlung des Anomalquotienten, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlteilerebene (3) des Strahlteilers (2) un
ter etwa 45° zur optischen Achse (14) des Anomaloskops
(1) angeordnet ist, daß das gelbe Vergleichslicht und
eine erste der beiden Spektralkomponenten (Grün oder
Rot) des Mischlichts unterschiedliche Flächenbereiche
der Strahlteilerebene (3) in Richtung der optischen
Achse (14) von einer Seite her beleuchten und daß die
zweite Spektralkomponente des Mischlichts (Rot oder
Grün) die Strahlteilerebene (3) senkrecht zur optischen
Achse (14) von der anderen Seite her im gleichen Flä
chenbereich wie die erste Spektralkomponente beleuch
tet, derart, daß mittels des Strahlteilers (2) beide
Teilfelder des Reizfeldes gebildet werden.
2. Anomaloskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß alle Lichtkomponenten durch eine Halogenlampe
erzeugt werden, der Interferenzfilter vorgeschaltet
sind.
3. Anomaloskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß als gelbe, rote und grüne Lichtquelle jeweils
eine Einfarben-Lumineszenzdiode (4, 5, 6) mit einem en
gen Spektralbereich dient.
4. Anomaloskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß jeder Lumineszenzdiode (4, 5, 6) ein oder meh
rere Bandsperrfilter vorgeschaltet ist bzw. sind.
5. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß auf der dem Patientenauge
(15) zugewandten Seite der Strahlteilerebene (3) eine
Blende angeordnet ist.
6. Anomaloskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß in der optischen Achse (14) des Anomaloskops
(1) ein weiterer Strahlteiler (16) eingeschaltet ist,
dessen Strahlteilerebene um etwa 45° zur optischen
Achse (14) geneigt ist, und daß eine weitere Licht
quelle (18) senkrecht zur optischen Achse (14) weißes
Licht auf die Strahlteilerebene (3) projiziert.
7. Anomaloskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die weitere Lichtquelle eine Halogenlampe (18)
ist.
8. Anomaloskop nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Strahlengang (20) zwischen der
weiteren Lichtquelle und der Strahlteilerebene (3) eine
Mattscheibe eingeschaltet ist.
9. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang (20) zwi
schen der weiteren Lichtquelle und der Strahlteiler
ebene (3) eine Verschlußblende eingesetzt ist.
10. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß aus derjenigen Seite des
Strahlteilers (2), die der Quelle (6) für die zweite
Spektralkomponente des Mischlichts gegenüberliegt, über
einen Umlenkspiegel (19) ein Mitbeobachtungsstrahlen
gang ausgekoppelt wird.
11. Anomaloskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen dem Umlenkspiegel (19) und der
Strahlteilerebene (3) eine Blende zur Begrenzung des
Gesichtsfeldes eingesetzt ist.
12. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß das Anomaloskop (1) in einem
Gehäuse angeordnet ist.
13. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Anomalquotien
tenwerte entsprechend der Rayleigh-Gleichung umgerech
net und digital angezeigt sind.
14. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 3 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß vor jeder Lumineszenzdiode
für den Ausgleich von residualen Inhomogenitäten eine
leichte Mattscheibe (11) angeordnet ist.
15. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die Intensitätssteuerung
durch Pulsbreitenmodulation erfolgt und daß der Wechsel
zwischen Ein- und Ausschalten mit einer Frequenz erfolgt, die deutlich über der Flim
merfusionsgrenze des menschlichen Auges liegt.
16. Anomaloskop nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß die Frequenz etwa 100 Hz beträgt.
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