JP2001221947A - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
- G02B15/177—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
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Abstract
球面を使用せず、非常に少ない構成枚数で、極限までコ
ストダウンされた、変倍比2.2倍程度でかつ高性能な
ズームレンズを提供すること。 【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第1
レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レンズ群G2を
有し、該第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気
間隔を変化させることによって、変倍するズームレンズ
において、前記第1レンズ群G1は物体側から順に、1
枚または2枚の負レンズからなる負レンズ群Lnと物体
側に凸面を向けた正レンズL12から構成され、前記第1
レンズ群G1を構成する全てのレンズ面は球面又は平面
によって構成され、所定の条件を満足する。
Description
レンズの構成枚数が少なく、極限までコストダウンされ
たズームレンズ、特に非常にコンパクトな標準ズームレ
ンズに関する。
備される所謂標準ズームレンズは、標準レンズに置き代
わり、ユーザーにとって常用レンズとして完全に定着し
た感がある。従って、この種の標準ズームレンズは常に
カメラボディに装着されたまま持ち運ばれるため、小型
で軽量かつ充分な結像性能を有し、さらに安価であるこ
とが必須の条件になっている。このような条件を満足す
るには負・正2群構成のズームレンズが最適であり、従
来より多数提案されている。中でも比較的レンズの構成
枚数が少ない小型なズームレンズが特開昭56−436
19号公報に開示されている。また、非球面プラスチッ
クを導入して軽量化、低コスト化を進めた例が特開昭5
7−20713号公報に開示されている。さらに、高倍
率化を進めたズームレンズとして、特開平1−2395
16号公報に開示された例がある。
56−43619号公報に開示されたズームレンズにお
いては、構成枚数は7枚と少ないが、変倍比が1.9程
度であり現代の標準レンズとしては見劣りがする不十分
なスペックである。また、各群のパワー配置が比較的緩
く、広角側で全長が著しく大きくなるズーム軌跡を有し
ている。したがって、負の第1レンズ群を構成する各レ
ンズが非常に大型であり、全系の大きさ、重量の点で問
題があった。さらに、最も硝子の体積の多い第1レンズ
群中の各負レンズに使用している硝子材料が比較的高価
な材料であり、更なるコストダウンが必要であった。
示されている非球面プラスチックレンズを使用している
ズームレンズにおいては、変倍比が1.9程度であり現
代の標準レンズとしては見劣りがするスペックであっ
た。また、非球面プラスチックレンズを用いているた
め、温度変化、吸水吸湿による形状変化が著しく、写真
撮影用対物レンズとしては性能保証上問題があった。さ
らに、小型で安価な硝材を使用した研磨レンズよりも非
球面加工を有する高精度プラスチックレンズを加工する
方が高コストになる事が多いため、コストダウンの点か
らも問題がある。また、各群のパワー配置が比較的緩
く、広角側で全長が著しく大きくなるズーム軌跡を有し
ている。したがって、特に負の第1レンズ群を構成する
各レンズが非常に大型であり、全系の大きさ、重量の点
で問題があった。また、最も硝子の体積の多い第1レン
ズ群中の各レンズに使用している硝子材料が比較的高価
な材料であり、更なるコストダウンが必要であった。さ
らに、第2レンズ群の構成枚数も多いので、更なるコス
トダウンが必要であった。
示されたズームレンズにおいては、変倍比が2.3倍程
度と十分な変倍比を有しているが、構成枚数が8枚と多
く、更に非球面レンズを使用しているために、コスト的
には不利である。また、特に硝子の体積の最も多い第1
レンズ群中の各レンズに使用している硝子材料が高価で
重い材料であり、更なるコストダウンと軽量化が必要で
あった。また、第2レンズ群の構成枚数も多いので、更
なるコストダウンと軽量化が必要であった。
たものであり、単焦点標準レンズ程度まで小型化され、
かつ非球面を使用せず、非常に少ない構成枚数で、極限
までコストダウンされた、変倍比2.2倍程度でかつ高
性能なズームレンズを提供することを目的としている。
に、本発明は、物体側から順に、負の屈折力を有する第
1レンズ群と正の屈折力を有する第2レンズ群を有し、
該第1レンズ群と第2レンズ群との空気間隔を変化させ
ることによって変倍するズームレンズにおいて、前記第
1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レ
ンズのみからなる負レンズ群と物体側に凸面を向けた正
レンズとを有し、前記第1レンズ群を構成する全てのレ
ンズ面は球面又は平面であり、前記第1レンズ群中の1
枚または2枚の前記負レンズのみからなる前記負レンズ
群のd線に対する屈折率の平均値をNn、前記第1レン
ズ群の焦点距離をf1、前記ズームレンズ全系の広角端
状態の焦点距離をfw、前記ズームレンズ全系の望遠端
状態の焦点距離をftとそれぞれした時、 (1) 1.4 ≦ Nn ≦ 1.621
1/2 ≦ 1.15 の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供
する。
枚または2枚の前記負レンズのみからなる前記負レンズ
群の各ガラス材料の比重の平均値をSGとした時、 (3) 1.9 ≦ SG ≦ 4 を満足することが望ましい。ここで、比重は日本光学硝
子工業会規格に従う方法で測定するものとする。また、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚
の負レンズからなる負レンズ群と、物体側に凸面を向け
た正レンズのみで構成されるのが好ましい。
折力を有する第1レンズ群と正の屈折力を有する第2レ
ンズ群を有し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と
の空気間隔を変化させることによって変倍するズームレ
ンズにおいて、前記第1レンズ群は、物体側から順に、
1枚または2枚の負レンズのみからなる負レンズ群と物
体側に凸面を向けた正レンズとを有し、前記第2レンズ
群は物体側から順に、2枚の正レンズと1枚の負レンズ
と1枚の正レンズとを有し、前記第1レンズ群中の1枚
または2枚の前記負レンズからなる前記負レンズ群のd
線に対する屈折率の平均値をNnとした時、 (1) 1.4 ≦ Nn ≦ 1.621 の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供
する。
折力を有する第1レンズ群と正の屈折力を有する第2レ
ンズ群を有し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と
の空気間隔を変化させることによって、変倍するズーム
レンズにおいて、前記第1レンズ群は、物体側から順
に、1枚または2枚の負レンズのみからなる負レンズ群
と物体側に凸面を向けた正レンズとを有し、前記第2レ
ンズ群は、物体側から順に、2枚の正レンズと1枚の負
レンズと1枚の正レンズとを有し、前記第1レンズ群中
の1枚または2枚の前記負レンズからなる前記負レンズ
群を構成するレンズの各ガラス材料の比重の平均値をS
Gとした時、 (3) 1.9 ≦ SG ≦ 4 の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供
する。
本的な構造から説明する。本発明は基本的に負・正2群
構成のズームレンズの大幅な小型化と小径化、低価格化
を最大の特徴としている。まず構成については、第1レ
ンズ群は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとさ
らに1枚の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズ
との球面又は平面から成るレンズ3枚の構成、又は物体
側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を
向けた正レンズとの球面又は平面から成るレンズ2枚の
構成等である。
1レンズ群の適切なパワーの設定と、第1レンズ群中の
負レンズの硝子材料の適切な選択である。本発明の様に
大幅な小型化および低価格化を最大の目的とした場合、
第1レンズ群のパワーを強くして、第1レンズ群自身を
小型化、軽量化、小径化、薄肉化し、かつ変倍時の移動
量を極力減らすことが必要になる。それにより、硝子材
料費や鏡筒部品のコストダウンにもつながり有利にな
る。また、ズームレンズ全系中最も体積が大きくなる第
1レンズ群中の各負レンズは極力安価で比重の小さい硝
子材料を選ぶ事が極限までの軽量化と低コスト化に必要
な必須条件となる。特に、前記負レンズ群の各レンズは
ランタン系材料を含まない、例えば硼珪クラウン(B
K)系、クラウン(K)系、重クラウン(SK)系等の
比較的屈折率が低く、比重が低い材料を使用する事が、
軽量化と低コスト化にとって最良の選択であるので望ま
しい。また、第1レンズ群に非球面レンズを使用した場
合、球面系に比較してコストアップにつながるので、極
限までの低コスト化を考えた場合に不利になるため全て
のレンズ面が球面又は平面から成るレンズのみで構成す
ることには大きな意味がある。
条件式(1)は、前記第1レンズ群中の1枚または2枚
の負レンズのみからなる負レンズ群の各レンズのd線に
対する屈折率の平均値を適切に設定するための条件であ
る。上述した通り、各負レンズの硝材選択は、ズームレ
ンズ全系の軽量化とコストダウンに最も効果がある。現
在使用可能な光学ガラス中では条件式(1)に相当する
屈折率範囲の硝材が最も安価で比重の低い(軽い)硝材
になっている。
場合、硝材費が高く、比重の重い材料を使用する事にな
り、コストアップ、著しく重量増になり、小型・軽量・
低価格が達成できなくなりユーザーメリットが低下す
る。なお、条件式(1)の上限値を1.6以下、更に
1.55以下に設定するとより大幅な軽量化と低コスト
化が達成できので望ましい。
屈折率が低すぎてペッツバールサムを適切な値に維持す
る事が困難になり、特に軸外収差の補正が困難になる。
したがって、結果的には構成枚数の増加や広いズーム変
倍比が確保できない等の不都合を生じ好ましくない。な
お、条件式(1)の下限値を1.49以上、更には1.
5以上に設定するとより本発明の効果を最大限に発揮で
きる。
(2)は前記第1レンズ群G1の適切なパワーを設定す
る条件である。一般に2群構成のズームレンズにおい
て、第1レンズ群G1の焦点距離をf1、全系の広角端
状態の焦点距離をfw、全系の望遠端状態の焦点距離を
ftとそれぞれしたとき、 f1=−(fw・ft)1/2 を満足する時、|f1|/(fw・ft)1/2=1となり広
角端状態と望遠端状態との全長が等しくなり、変倍時の
全長変化が最小になる。本発明の様に大幅な小型化と小
径化および低価格化を最大の目的とした場合、この条件
から著しく逸脱することは好ましくない。
場合、変倍時の全長変化が大きくなるばかりか、広角端
状態の全長が最大となり、特に第1レンズ群の大型化
し、フィルターサイズの増加、重量増加につながる。こ
の結果、本発明の目的の1つである、極限までの小型化
と低コスト化が達成できなくなる。なお、条件式(2)
の上限値を1.13以下に設定するとより大幅な小型化
と小径化が達成できる。さらに好ましくは、条件式
(2)の上限値を1.1以下に設定すると本発明の効果
を最大限に発揮できる。
上限を上回る場合とは逆に望遠端状態の全長が最大とな
り、結果的に上限を上回る場合と同様に、変倍時の全長
変化が大きくなり好ましくない。また、広角側の全長が
最小になるため、第1レンズ群の小型化と小径化には有
利になるが、本発明のように、条件式(1)を満たした
硝材を使用し、第1レンズ群を球面系のみで構成した場
合、特に広角側においては下方コマ収差や歪曲収差、望
遠側では球面収差や下方コマ収差の補正が困難になり好
ましくない。なお、条件式(2)の下限値を0.8以上
に設定するとより本発明の効果を最大限に発揮できる。
(3)は前記第1レンズ群中の1枚または2枚の負レン
ズからなる負レンズ群の各ガラス材料の比重の平均値を
規定した条件である。ここで、硝材の比重は、上述した
ように日本光学硝子工業会規格の測定方法によるものと
する。比重が軽いと言う事は、同一の体積のレンズで
も、重量が軽く、ひいては必要とする材料費も少なくな
るため、大きなコストダウン効果も備えていることにな
る。したがって、本発明において、極限まで小型・軽量
・低コスト化された光学系を開発するための重要なファ
クターの1つである。
著しく重くなり、極限まで小型・軽量・低コスト化され
た光学系の実現が困難になる、また実質上、ランタン系
のガラスを使用する事になり、加工性等の更なるコスト
アップ要因も発生する。
実質上ガラス材料ではなく、プラスチック材料の使用を
意味する。プラスチック材料を用いる事は前記の通り、
温度変化、吸水吸湿による形状変化が著しいので、写真
撮影用対物レンズとしては性能保証ができない。したが
って、条件式(3)で規定する範囲が好ましい。
ノスタータイプおよび変形トリプレットタイプの正・正
・負・正の4枚構成とする事で、レンズの最小枚数で良
好な収差補正を実現できるので好ましい。さらに、本発
明のように大幅な小型化と小径化および低価格化を最大
の目的とした場合、開口絞りを正レンズと正レンズとの
間、又は正レンズと負レンズとの間に設置する事が望ま
しい。加えて、第2レンズ群に使用する硝材も極力コス
トダウンする事が望ましい。このため、物体側の2枚の
正レンズは、例えば硼珪クラウン(BK)系、クラウン
(K)系、弗珪クラウン(FK)系、重クラウン(S
K)系の硝種を使用する事が望ましく、条件式(1)と
同様の平均屈折率範囲に入る事が望ましい。また、第2
レンズ群中の負レンズと像側の正レンズは共に重フリン
ト(SF)系、フリント(F)系、軽フリント(LF)
系、特軽フリント(LLF)系硝材を使用する事が同様
の理由で望ましい。ここで、( )内のBK等の硝種名
称は、ショット社等で使われている名称を示す。
とした時、以下の条件式(4)を満足すると本発明の効
果を最大限に発揮できる。 (4) 0.5 < f2/fw < 1.1 条件式(4)の上限を上回る場合、第2レンズ群のパワ
ーが弱まるため、変倍による全長変化が増加し、さらに
バックフォーカスが増加し、全長の大型化につながり好
ましくない。なお、条件式(4)の上限値を1.05以
下に設定すると小型化、小径化のために有利である。
第2レンズ群のパワーが著しく強まるため、小型化には
効果があるが、収差補正上困難になり、結果的に球面収
差の変動や、上方コマ収差が悪化し好ましくない。ま
た、バックフォーカスが小さくなりすぎて、1眼レフカ
メラに使用できなくなってしまう。
発明の効果を最大限に発揮できる。
0.753 条件式(5)の上限を上回る場合、実質的に前記第1レ
ンズ群中の負レンズ群の平均屈折率が上がり、硝材が高
価になり重量も増す。また、広角側の焦点距離が大きく
なりスペック上見劣りがするので、本発明の目的を達成
できない。
ペッツバールサムが適切な値に保てなくなり収差補正上
の難易度が高くなる。また、広角端状態の焦点距離がよ
り短くなり本発明の範囲内では良好な性能維持が難しく
なる。したがって、本発明の目的を達成するには上記範
囲設定が望ましい。
ームレンズの数値実施例を説明する。
(c)は第1実施例にかかるズームレンズの構成及び移
動軌跡を示している。
レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レンズ群G2の
負・正2つの群から構成される。第1レンズ群G1は、
物体側に負レンズ群Lnを有し、その負レンズ群Lnは、
物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズL1a、両凹レンズL1b、物体側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズL12より構成される。また、第2レンズ
群G2は、物体側から順に、両凸レンズL21、開口絞り
S、両凸レンズL22、両凹レンズL23、物体側に凹面を
向けた正メニスカスレンズL24と固定絞りSFより構成
される。
って、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空
気間隔が縮小するように第1、第2レンズ群を移動する
ことによって行なう。また、近距離合焦は第1レンズ群
G1を物体方向に移動して行なう。
る。レンズデータにおいて、左端の数字は物体側から数
えたレンズ面Rの順番i、riはレンズ面Riの曲率半
径、diはレンズ面Riとレンズ面Ri+1との光軸上の面
間隔、niはレンズ面Riとレンズ面Ri+1との間の媒質
のd線(λ=587.56nm)の屈折率、νiはレン
ズ面Riとレンズ面Ri+1との間の媒質のアッベ数をそれ
ぞれ示している。また、全体諸元における、fは焦点距
離、FNOはFナンバー、2ωは画角をそれぞれ示す。な
お、以下全ての実施例の諸元値において、本実施例と同
様の符号を用いる。また、可変間隔データにおいて、D0
は物体から第1レンズ面迄の距離、d6は第1レンズ群か
ら第2レンズ群迄の距離、d16は最終レンズ面より像側
にある固定絞り面から像面迄の距離、βは物体と像面間
の結像倍率を示し、1-POS、2-POS、3-POSは、各々無限
遠合焦時における、広角端状態、中間焦点距離状態、望
遠端状態を示し、4-POS、5-POS、6-POSは、各々−1/
30倍の結像倍率時における、広角端状態、中間焦点距
離状態、望遠端状態を示し、7-POS、8-POS、9-POSは、
各々近距離合焦時における、広角端状態、中間焦点距離
状態、望遠端状態を示す。また、以下の全ての緒元値に
おいて掲載されている焦点距離f、曲率半径r、面間隔d
その他の長さの単位は、特記のない場合一般に「mm」が
使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等
の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定される
ことなく、他の適当な単位を用いることもできる。
焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収
差図である。何れの状態においても良好に収差補正が成
されていることがわかる。なお、収差図において、FNO
はFナンバー、Yは像高、d,gはそれぞれd線,g線
の収差曲線であることを示している。また、非点収差図
において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像
面をそれぞれ示している。なお、以下全ての実施例の諸
収差図において、本実施例の収差図と同様の符号を用い
る。
(c)は、第2実施例にかかるズームレンズの構成及び
移動軌跡を示している。物体側から順に、負の屈折力を
有する第1レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レン
ズ群G2の負・正2つの群から構成されている。第1レ
ンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズL1aからなる負レンズ群Ln、物体側に凸面を向けた
正メニスカスレンズL12より構成されている。第2レン
ズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズL21、物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL22、開口絞りS、
両凹レンズL23、両凸レンズL24、固定絞りSFより構
成されている。
って、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空
気間隔が縮小するように第1、第2レンズ群を移動する
ことによって行なう。また、近距離合焦は第1レンズ群
G1を物体方向に移動して行なう 。
焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収
差図である。何れの状態においても良好に収差補正が成
されていることがわかる。
(c)は第3実施例にかかるズームレンズの構成及び移
動軌跡を示している。
レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レンズ群G2の
負・正2つの群から構成される。第1レンズ群G1は、
物体側に負レンズ群Lnを有し、その負レンズ群Lnは、
物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズL1a、平凹レンズL1b、物体側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズL12より構成される。また、第2レンズ
群G2は、物体側から順に、両凸レンズL21、開口絞り
S、両凸レンズL22、両凹レンズL23、物体側に凹面を
向けた正メニスカスレンズL24と固定絞りSFより構成
される。
って、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空
気間隔が縮小するように第1、第2レンズ群を移動する
ことによって行なう。また、近距離合焦は第1レンズ群
G1を物体方向に移動して行なう。
態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦
時の諸収差図である。何れの状態においても良好に収差
補正が成されていることがわかる。
す。
2ω=30.9°〜64.8°程度の画角を有し、約
2.2倍の変倍比を有する非常に小型軽量でダウンサイ
ジングされ、コストパフォーマンスに優れたズームレン
ズを提供できる。
図である。
の収差図である。
時の収差図である。
の収差図である。
図である。
の収差図である。
時の収差図である。
の収差図である。
図である。
時の収差図である。
焦時の収差図である。
時の収差図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 物体側から順に、負の屈折力を有する第
1レンズ群と正の屈折力を有する第2レンズ群とを有
し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との空気間隔
を変化させることによって変倍するズームレンズにおい
て、 前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚
の負レンズのみからなる負レンズ群と、物体側に凸面を
向けた正レンズとを有し、前記第1レンズ群を構成する
全てのレンズ面は球面又は平面であり、 前記第1レンズ群中の1枚または2枚の前記負レンズの
みからなる前記負レンズ群のd線に対する屈折率の平均
値をNn、 前記第1レンズ群の焦点距離をf1、 前記ズームレンズ全系の広角端状態の焦点距離をfw、 前記ズームレンズ全系の望遠端状態の焦点距離をftと
それぞれした時、 (1) 1.4 ≦ Nn ≦ 1.621 【数1】(2) 0.7 ≦ |f1 |/(fw・ft)
1/2 ≦ 1.15 の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 前記第1レンズ群中の1枚または2枚の
前記負レンズのみからなる前記負レンズ群を構成する各
ガラス材料の比重の平均値をSGとした時、 (3) 1.9 ≦ SG ≦ 4 の条件を満足することを特徴とする請求項1記載のズー
ムレンズ。 - 【請求項3】 物体側から順に、負の屈折力を有する第
1レンズ群と正の屈折力を有する第2レンズ群を有し、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との空気間隔を変
化させることによって変倍するズームレンズにおいて、 前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚
の負レンズのみからなる負レンズ群と物体側に凸面を向
けた正レンズとを有し、前記第2レンズ群は物体側から
順に、2枚の正レンズと1枚の負レンズと1枚の正レン
ズとを有し、 前記第1レンズ群中の1枚または2枚の前記負レンズの
みからなる前記負レンズ群のd線に対する屈折率の平均
値をNnとした時、 (1) 1.4 ≦ Nn ≦ 1.621 の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項4】 物体側から順に、負の屈折力を有する第
1レンズ群と正の屈折力を有する第2レンズ群を有し、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との空気間隔を変
化させることによって、変倍するズームレンズにおい
て、 前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚
の負レンズのみからなる負レンズ群と物体側に凸面を向
けた正レンズとを有し、前記第2レンズ群は、物体側か
ら順に、2枚の正レンズと1枚の負レンズと1枚の正レ
ンズとを有し、 前記第1レンズ群中の1枚または2枚の前記負レンズの
みからなる前記負レンズ群を構成するレンズの各ガラス
材料の比重の平均値をSGとした時、 (3) 1.9 ≦ SG ≦ 4 の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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Publications (3)
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