JPS5895706A - 内視鏡用照明光学系 - Google Patents
内視鏡用照明光学系Info
- Publication number
- JPS5895706A JPS5895706A JP56194020A JP19402081A JPS5895706A JP S5895706 A JPS5895706 A JP S5895706A JP 56194020 A JP56194020 A JP 56194020A JP 19402081 A JP19402081 A JP 19402081A JP S5895706 A JPS5895706 A JP S5895706A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- glass rod
- optical system
- endoscope
- single fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
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】
本発明は、内視鏡用照明光学系に関するもので従来の画
角が100°以上の広角内視鏡においては、例えば第1
図に示した如く、ライトガイド1と、後側焦点位置又は
その後方が該ライトガイド1の出射端面1aと一致する
ようにして該ライトガイド1の前方に配置された凸レン
ズ2とから成り、ライトガイド1の出射端面1aから広
がり角2θ0(通常60°程度)で射出された光束が凸
レンズ2により曲げられて図示しない物体面に結像され
、又ライトガイドlの出射端面1aの周縁部から出射し
た光束の主光線aは光軸Oに対して角度νを有してい乙
ので角変2!&Pの範囲を照明することが出来るという
照明光学系が用いられていたが、この照明光学系はライ
トガイド1の出射端面1aが物体面に結像する際に該出
射端面の網目模様が映ってしまうという問題があった。
角が100°以上の広角内視鏡においては、例えば第1
図に示した如く、ライトガイド1と、後側焦点位置又は
その後方が該ライトガイド1の出射端面1aと一致する
ようにして該ライトガイド1の前方に配置された凸レン
ズ2とから成り、ライトガイド1の出射端面1aから広
がり角2θ0(通常60°程度)で射出された光束が凸
レンズ2により曲げられて図示しない物体面に結像され
、又ライトガイドlの出射端面1aの周縁部から出射し
た光束の主光線aは光軸Oに対して角度νを有してい乙
ので角変2!&Pの範囲を照明することが出来るという
照明光学系が用いられていたが、この照明光学系はライ
トガイド1の出射端面1aが物体面に結像する際に該出
射端面の網目模様が映ってしまうという問題があった。
そこで、これを解決するため、例えば第2図1で示した
如く、ライトガイド1の出射端面1aに単ファイノS−
3を密着配置して単ファイノζ−3の出射端面3aが物
体面に結像されるようにして成り、ライトガイド均−化
されることにより物体面に網目模様が映らないようにし
た照明光学系が考えられたが、これは下記如く、単ファ
イツマ−3の開口数がライトガ−イド1の開光数より小
さい場合は単ファイバ々−3への入射角が大きい時に光
が外へ漏れ出てしまい、その結果光量が低下してし壕う
という問題があった。これについて説明すれば、まず単
ファイバ々−3は第3図に示した如く中心部のコア3b
(屈折率nb)と周辺部のクラッド3−c、(屈折率n
c、) 千り成るが、この場合nb> n(であるため
、第4図に示した如く光がコア3bとクラッド3cとの
境界面で全反射し、これによって光を伝送することが出
来る。この光の伝送能力は単ファイバー3の開口数NA
3で示され、それは N A、== rI「:謂正 ・・・・・・・・(1)
となる。又、ライトガイド1の開口数NA、も同様の式
で与えられる。従って> NAl≦NA、の場合、光は
全て伝送されるが、NA、>NA3の場合第4図におけ
る入射角θ、が大きな時コア3bとクラッド3cとの境
界面で全反射せずにコア3b外へ漏れ出てしまうことが
あり、その結果光量が低下してしまう。実用上は単ファ
イバ々−3の開口、数NA、がライトガイド1の開口数
NA、の半分程度であって−も、゛ライトガイド1から
射出される光の強要が光の射出される角度が大きくなる
のに従って減少していくことがあるので、゛十分身光量
を伝送することが出来る。そこで、これを改良したもの
として、例えば第5図に示した如く、単ファイバー3の
出射端面3aに曲率をもたせることにより周辺光量を上
げた照明光学系が考えられたが、これはまだ凸レンズ2
の前面中心部にゴミ(胃内の異物等)が付着すると光量
が激減するという問題があった。
如く、ライトガイド1の出射端面1aに単ファイノS−
3を密着配置して単ファイノζ−3の出射端面3aが物
体面に結像されるようにして成り、ライトガイド均−化
されることにより物体面に網目模様が映らないようにし
た照明光学系が考えられたが、これは下記如く、単ファ
イツマ−3の開口数がライトガ−イド1の開光数より小
さい場合は単ファイバ々−3への入射角が大きい時に光
が外へ漏れ出てしまい、その結果光量が低下してし壕う
という問題があった。これについて説明すれば、まず単
ファイバ々−3は第3図に示した如く中心部のコア3b
(屈折率nb)と周辺部のクラッド3−c、(屈折率n
c、) 千り成るが、この場合nb> n(であるため
、第4図に示した如く光がコア3bとクラッド3cとの
境界面で全反射し、これによって光を伝送することが出
来る。この光の伝送能力は単ファイバー3の開口数NA
3で示され、それは N A、== rI「:謂正 ・・・・・・・・(1)
となる。又、ライトガイド1の開口数NA、も同様の式
で与えられる。従って> NAl≦NA、の場合、光は
全て伝送されるが、NA、>NA3の場合第4図におけ
る入射角θ、が大きな時コア3bとクラッド3cとの境
界面で全反射せずにコア3b外へ漏れ出てしまうことが
あり、その結果光量が低下してしまう。実用上は単ファ
イバ々−3の開口、数NA、がライトガイド1の開口数
NA、の半分程度であって−も、゛ライトガイド1から
射出される光の強要が光の射出される角度が大きくなる
のに従って減少していくことがあるので、゛十分身光量
を伝送することが出来る。そこで、これを改良したもの
として、例えば第5図に示した如く、単ファイバー3の
出射端面3aに曲率をもたせることにより周辺光量を上
げた照明光学系が考えられたが、これはまだ凸レンズ2
の前面中心部にゴミ(胃内の異物等)が付着すると光量
が激減するという問題があった。
即ち、第6図に示した如く、ライトガイド1より出射角
O°(光軸Oと平行という意味)で出射した強度の最も
強い光線が集光する点Pが凸レンズ2の前面中心部の近
くにあるため、凸レンズ2の前面中心部に比較的小さな
ゴミが付着しても光量が激減する。
O°(光軸Oと平行という意味)で出射した強度の最も
強い光線が集光する点Pが凸レンズ2の前面中心部の近
くにあるため、凸レンズ2の前面中心部に比較的小さな
ゴミが付着しても光量が激減する。
本発明は、上記問題点に鑑み、凸レンズの前面にゴミが
付着した場ゆでも光量の減衰が小さくて済むようにした
内視鏡用照明光学系を提供せんとするものであるが、第
7図に示した一実施例に基づき上記従来例と同一の部材
には同一符号を付してこれを説明すれば、4は凸レンズ
2の前方に配置されたガラス棒である。従って、ライト
ガイド1の出射端面1aの最周辺より出射角0°で出射
しその後単ファイノ々−3の出射端面3aの周縁部より
出射した光束の主光線aがガラス棒4の前面4aの周縁
部を通過し得るようにガラス棒4の外径及び厚さを選定
すれば、ガラス棒4の前面4aでの輝度が均一になるの
で、該前面4aへのゴミの付着に対して光量の減衰が最
も小さくなる。しかし、上記条件では下側光線Cがガラ
ス棒4の側面でけられてしまうことになるので、第7図
に示した如く下側光線Cがけられずに透過し得るように
ガラス棒4の外径及び厚さを選定するのが好ましい。
付着した場ゆでも光量の減衰が小さくて済むようにした
内視鏡用照明光学系を提供せんとするものであるが、第
7図に示した一実施例に基づき上記従来例と同一の部材
には同一符号を付してこれを説明すれば、4は凸レンズ
2の前方に配置されたガラス棒である。従って、ライト
ガイド1の出射端面1aの最周辺より出射角0°で出射
しその後単ファイノ々−3の出射端面3aの周縁部より
出射した光束の主光線aがガラス棒4の前面4aの周縁
部を通過し得るようにガラス棒4の外径及び厚さを選定
すれば、ガラス棒4の前面4aでの輝度が均一になるの
で、該前面4aへのゴミの付着に対して光量の減衰が最
も小さくなる。しかし、上記条件では下側光線Cがガラ
ス棒4の側面でけられてしまうことになるので、第7図
に示した如く下側光線Cがけられずに透過し得るように
ガラス棒4の外径及び厚さを選定するのが好ましい。
ところで、上記実施例では、ガラス棒4の周面に光があ
たった場合に周面で光が吸収されてしまうので、ガラス
棒4の外径にある程度余裕を持たせておかなければなら
ず、その結果コンパクトなものが構成出来ないという問
題がある。そこで、第8図に示した第二の実施例によれ
ば−、ガラス棒4の代りに単ファイバー5が凸レンズ2
の前方に配置されている。この場合、単ファイバ々−3
の出射端面3aの周縁部より出射した光束の下側光線C
は単ファイバー5のコア5bとクラッド5Cとの境界面
で反射した後出射端面5aの前方に出射するので、光量
を損失せずに外径を小さくすることが出来る即ちコンノ
ξクトに出来る。
たった場合に周面で光が吸収されてしまうので、ガラス
棒4の外径にある程度余裕を持たせておかなければなら
ず、その結果コンパクトなものが構成出来ないという問
題がある。そこで、第8図に示した第二の実施例によれ
ば−、ガラス棒4の代りに単ファイバー5が凸レンズ2
の前方に配置されている。この場合、単ファイバ々−3
の出射端面3aの周縁部より出射した光束の下側光線C
は単ファイバー5のコア5bとクラッド5Cとの境界面
で反射した後出射端面5aの前方に出射するので、光量
を損失せずに外径を小さくすることが出来る即ちコンノ
ξクトに出来る。
第9図は第三の実施例を示しており、これは単ファイ、
6 5の入射端面5dに曲率をもたせたものである。こ
の場合、曲率を適当に変えることにより、周辺光量をよ
り上げるように制御することが出来る。尚、単ファイバ
ー5の代りにレンズを用いても同様の効果を得ることが
出来る。
6 5の入射端面5dに曲率をもたせたものである。こ
の場合、曲率を適当に変えることにより、周辺光量をよ
り上げるように制御することが出来る。尚、単ファイバ
ー5の代りにレンズを用いても同様の効果を得ることが
出来る。
ここで、単ファイバー5の条件について第10図に基づ
き説明する。まず、照明範囲が角度Vで与えられる照明
系では単ファイバー5が角Wwの光線を少なくとも伝送
出来る開口数NA、を持っていなければならない。即ち
゛、次の式 N A5= i≧s i n −−−(2)を満たさ
なければ周辺光喰が急速に減少する。
き説明する。まず、照明範囲が角度Vで与えられる照明
系では単ファイバー5が角Wwの光線を少なくとも伝送
出来る開口数NA、を持っていなければならない。即ち
゛、次の式 N A5= i≧s i n −−−(2)を満たさ
なければ周辺光喰が急速に減少する。
又、ライトガイド1の出射端面1aの周縁部より角度0
°で出射した光線が、単ファイバ々−3と凸レンズ2に
より曲げられた後単ファイノぐ−5に入射し、光軸Oと
点Qで交わり、単ファイノ々−5内で初、空気中で嘗の
角度をもって点Pより出射するとすれば、角FfJtv
とV、との関係は次式で表わされる。
°で出射した光線が、単ファイバ々−3と凸レンズ2に
より曲げられた後単ファイノぐ−5に入射し、光軸Oと
点Qで交わり、単ファイノ々−5内で初、空気中で嘗の
角度をもって点Pより出射するとすれば、角FfJtv
とV、との関係は次式で表わされる。
sin w = nba sin aF+ +++ +
+ ・・+ (3)尚、この場合単ファイノζ−5の前
面5a(d平面であるものとする。又、本発明の要旨と
するところは、この光線が単ファイバ々−5の前面5a
においてコア5bの周縁部より出射することにあるので
、次の式 %式%(4) を満たせば、光線は単ファイバー5の径dの中で最良の
状態となる。但し、tは点Qから前面5aまでの距離、
mは反射回数である。尚、単ファイバゝ−5の代りにガ
ラス捧4を用いた場合は、m=0の場合である。又、ゴ
ミの大きさを一定に考えた時、単ファイバー5の前面5
aの面積が大きければ大きい程ゴミによる光量減少の影
響を小さくすることが出来る。実際には、内視鏡の細径
化により照明光学系の径即ち単ファイバー5の径dが決
まり且つ照明光学系の長さも短かい程良い。実用上は、
第10図において光軸0から点p4での距離をrとした
場合、d/2≧r≧d/8の範囲であれば与えられた径
dにおいてゴミによる光量減少に対する顕著な改良が認
められる。
+ ・・+ (3)尚、この場合単ファイノζ−5の前
面5a(d平面であるものとする。又、本発明の要旨と
するところは、この光線が単ファイバ々−5の前面5a
においてコア5bの周縁部より出射することにあるので
、次の式 %式%(4) を満たせば、光線は単ファイバー5の径dの中で最良の
状態となる。但し、tは点Qから前面5aまでの距離、
mは反射回数である。尚、単ファイバゝ−5の代りにガ
ラス捧4を用いた場合は、m=0の場合である。又、ゴ
ミの大きさを一定に考えた時、単ファイバー5の前面5
aの面積が大きければ大きい程ゴミによる光量減少の影
響を小さくすることが出来る。実際には、内視鏡の細径
化により照明光学系の径即ち単ファイバー5の径dが決
まり且つ照明光学系の長さも短かい程良い。実用上は、
第10図において光軸0から点p4での距離をrとした
場合、d/2≧r≧d/8の範囲であれば与えられた径
dにおいてゴミによる光量減少に対する顕著な改良が認
められる。
従って、次式を満たすようにtを決めれば良い。
×r−厚瓦;巴可 (m=0.1.2・・・曲・・)
・・・・・・(5)in w 但し、単ファイバー5の代りにガラス捧4を用いた場合
は次式を満たすようにtを定める。
・・・・・・(5)in w 但し、単ファイバー5の代りにガラス捧4を用いた場合
は次式を満たすようにtを定める。
上、記の範囲にtを選べば実用的にはさしつかえないが
、上式の範囲内であって、単ファイバー3の出射端面3
aの周縁部より射出された光束のうち下側光線がけられ
ない範囲にtを選定すれば、ゴミによる光量減少に対し
て効果があると共に光量の損失も少ない。
、上式の範囲内であって、単ファイバー3の出射端面3
aの周縁部より射出された光束のうち下側光線がけられ
ない範囲にtを選定すれば、ゴミによる光量減少に対し
て効果があると共に光量の損失も少ない。
次に、第11図に基づき数値例を示す
r d n n’ 外径(
1) 2,95 1.805 25.4 1,51
2.83φ−1,5210,082,83φ 3.347 1.41 1.834 37.2
2.9φ−3,3470,22,9φ 4.576 2.36 1.620 36.3 1,5
1 2.6φoo、 2.
6φ但し、nは単ファイバーのコア又はレンズの屈折率
nfは単ファイバ々−のクラッドの屈折率である。
1) 2,95 1.805 25.4 1,51
2.83φ−1,5210,082,83φ 3.347 1.41 1.834 37.2
2.9φ−3,3470,22,9φ 4.576 2.36 1.620 36.3 1,5
1 2.6φoo、 2.
6φ但し、nは単ファイバーのコア又はレンズの屈折率
nfは単ファイバ々−のクラッドの屈折率である。
、又、この場合の学ファイバー5及び3の夫々の開口数
NA、及びNA3は、次のようになる。
NA、及びNA3は、次のようになる。
NA、= 1.805)”−(1,51)”0.98
9=sinw(、;wc、= 81.4゜ NAs” (1,62砕−(1,51)2=0.587
=siny。。
9=sinw(、;wc、= 81.4゜ NAs” (1,62砕−(1,51)2=0.587
=siny。。
#(2,=−35,g。
従って、照明範囲の角度νを60°とすれば、24c、
>wとなり、十分に条件を満たし得るものとなる。
>wとなり、十分に条件を満たし得るものとなる。
上述の如く、本発明による内視鏡用照明光学系は、画角
100°以上の内視鏡において、周辺まで明るい照明が
出来ると共に、照明光学系の前面の光軸付近にゴミが付
着しても光量が激減するようなことがないという極めて
重要な利点を有する。
100°以上の内視鏡において、周辺まで明るい照明が
出来ると共に、照明光学系の前面の光軸付近にゴミが付
着しても光量が激減するようなことがないという極めて
重要な利点を有する。
第1図及び第2図は夫々従来の内視鏡用照明光学系の断
面図、第3図及び第4図は夫々単ファイツク−の横断面
1図及び縦断面図、第5図は他゛の従来例の断面図、第
6図は上記他の従来例における出射角0°の光線の集光
点を示す図、第7図は本発明による内視鏡用照明光学系
の一実施例の断面図、第8図及び第9図は夫々第二及び
第三の実施例の断面図、第10図は単ファイノ々−の条
件を説明するための断面図、第11図は、数値例を説明
するための断面図である。 1・・・ライトガイド、2・・・凹レンズ、3・・・単
ファイノ々−14・・・ガラス棒、5・・・単ファイバ
ー。 11図 第2図 第3図 第4図 オフ図 ytt図 手続補正書(自発) 昭和57年9 月30日 16事件の表示 特願昭56−194020号 公昭 −号 21、発明の名称 内視鏡用照明光学系3、補正をす
る者 特許出願人 東京都渋谷区幡ケ谷2の43の2 電話東京(432) 457 6 5、補正の対象 6、補正の内容 量 明細書の特許請求の範囲を別紙添付の通り訂正す
る。 (2)明細書第4頁15行目の「最も強い光線」を「最
も強い光線(以下、主光線という)」と訂正する。 (3)明細書第5頁8行目の「光束の」を削除する。 (4) 明細書第6頁9行目の「出来る即ち」を「出
来る。即ち」と訂正する。 (5)明細書第11頁4行目の1凹レンズ」を「凸レン
ズ」と訂正する。 特許請求の範囲 光源と、該光源の前に置かれた正レンズ系とを有し、上
記光源を発した光が該正レンズ系により一旦集光される
ように構成された内視鏡用照明光内視鏡用照明光学系。
面図、第3図及び第4図は夫々単ファイツク−の横断面
1図及び縦断面図、第5図は他゛の従来例の断面図、第
6図は上記他の従来例における出射角0°の光線の集光
点を示す図、第7図は本発明による内視鏡用照明光学系
の一実施例の断面図、第8図及び第9図は夫々第二及び
第三の実施例の断面図、第10図は単ファイノ々−の条
件を説明するための断面図、第11図は、数値例を説明
するための断面図である。 1・・・ライトガイド、2・・・凹レンズ、3・・・単
ファイノ々−14・・・ガラス棒、5・・・単ファイバ
ー。 11図 第2図 第3図 第4図 オフ図 ytt図 手続補正書(自発) 昭和57年9 月30日 16事件の表示 特願昭56−194020号 公昭 −号 21、発明の名称 内視鏡用照明光学系3、補正をす
る者 特許出願人 東京都渋谷区幡ケ谷2の43の2 電話東京(432) 457 6 5、補正の対象 6、補正の内容 量 明細書の特許請求の範囲を別紙添付の通り訂正す
る。 (2)明細書第4頁15行目の「最も強い光線」を「最
も強い光線(以下、主光線という)」と訂正する。 (3)明細書第5頁8行目の「光束の」を削除する。 (4) 明細書第6頁9行目の「出来る即ち」を「出
来る。即ち」と訂正する。 (5)明細書第11頁4行目の1凹レンズ」を「凸レン
ズ」と訂正する。 特許請求の範囲 光源と、該光源の前に置かれた正レンズ系とを有し、上
記光源を発した光が該正レンズ系により一旦集光される
ように構成された内視鏡用照明光内視鏡用照明光学系。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光源と、該光源の前に置かれた正レンズ系とを有し、上
記光源を発した光が該正レンズ系により一旦集光される
ように構成された内視鏡用照明光学系において、上記正
レンズ系の集光点より距離tだけ前方に屈折面を有する
光透過性部材を配設し、該距離tが下記条件を満たすよ
うにしたことを特徴とする内視鏡用照明光学系: dl (2m+1+−)−一≧t≧< 2 、 +1 3 )
is−42tan笥 42tan鴎(m=
0. l、 2.・・・・・・)但し、dは上記光透過
性部材の径、W、は、E配光透過性部材の屈折面への最
大画角照明光の入射角である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56194020A JPS5895706A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 内視鏡用照明光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56194020A JPS5895706A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 内視鏡用照明光学系 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5895706A true JPS5895706A (ja) | 1983-06-07 |
JPH0143929B2 JPH0143929B2 (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=16317603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56194020A Granted JPS5895706A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 内視鏡用照明光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5895706A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4666246A (en) * | 1983-09-20 | 1987-05-19 | Olympus Optical Co., Ltd. | Illuminating optical system for endoscopes |
JPS62178207A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-05 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 照明用の光学系 |
US5485316A (en) * | 1991-10-25 | 1996-01-16 | Olympus Optical Co., Ltd. | Illumination optical system for endoscopes |
JP2012200480A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Fujifilm Corp | 内視鏡用照明光学系及び内視鏡 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5620428A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-26 | Olympus Optical Co | Lighting optical system for endoscope |
-
1981
- 1981-12-02 JP JP56194020A patent/JPS5895706A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5620428A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-26 | Olympus Optical Co | Lighting optical system for endoscope |
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JPH0438322B2 (ja) * | 1986-01-31 | 1992-06-24 | ||
US5485316A (en) * | 1991-10-25 | 1996-01-16 | Olympus Optical Co., Ltd. | Illumination optical system for endoscopes |
JP2012200480A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Fujifilm Corp | 内視鏡用照明光学系及び内視鏡 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0143929B2 (ja) | 1989-09-25 |
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