内視鏡用照明光学系
【課題】ライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系において、光量の損失を抑えつつ、面取り面又はフィレット面の露出による照明ムラの発生を抑制する。
【解決手段】照明用レンズとして、ライトガイドの出射端から出射した光が入射する出射端側の面に出射端に当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものを使用する。
【解決手段】照明用レンズとして、ライトガイドの出射端から出射した光が入射する出射端側の面に出射端に当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものを使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直接に観察しにくい構造物の内部を観察するために内視鏡が広く用いられている。内視鏡によって構造物の内部を観察するときは、照明光源からの光を光ファイバ束からなるライトガイドを介して構造物内に導いて被写体を照射することが行われている。
【０００３】
このような内視鏡においては、広い視野の観察あるいは写真撮影をすることを必要とするため、観察光学系の視野の拡大と共に、照明光学系による照明野の拡大を図り、また視野内を均一に明るく照明することが望ましいとされている。
【０００４】
これを実現するために、特許文献１には、内視鏡先端部に光出射レンズ系として、図３に示すような非球面レンズを設けることが提案されている。図３の非球面レンズ３０は、ライトガイド１３からの光が入射する入射面３１が凸状に形成され、光軸Ｚに平行に入射する光線の高さをｈ（ｈ＝０〜ｈ＿ｍａｘ）、入射面３１の光軸中心位置をｄ＝0としたときの入射面の各点における光軸方向の深さをｄ＝ｆ（ｈ）としたときに、ｆ（ｈ）のｈの一階微分が０以上で、かつ二階微分が０となるｈが０＜ｈ＜ｈ＿ｍａｘに存在するものである。
【０００５】
このような照明レンズには、図４に示すように、レンズの割れや欠けを防ぐため、光が出射する側の面３２の周縁部に面取り面３２ｂを形成することがある。この面取り面３２ｂは、照明レンズ３０を内視鏡に取り付ける際に、面取り面３２ｂと先端部本体１１ａとの間に充填されるシリコン等の接着剤６０によって完全に覆われ、外面には露出されないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６６５８８号公報
【特許文献２】特開２００６−３９０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内視鏡には、使用の度に、各種の薬品を用いた洗浄消毒や滅菌等が施される。そのため、長期間使用しているうちに接着剤６０が剥がれ落ち、面取り面３２ｂが外面に露出される場合がある。
【０００８】
面取り面３２ｂが外面に露出されると、照明レンズ３０においては、ライトガイド１３から入射した光の一部が面取り面３２ｂを通って射出されることとなる。しかし、面取り面３２ｂは、ライトガイド１３から入射した光に対し、出射面３２ａとは異なる屈折力（レンズパワー）を有するため、その面取り面３２ｂを通って射出される光によって照明ムラが生じる。具体的には、図５に示すように、照明レンズ３０のライトガイド１３に当接する平面部分上のある位置から入射され、面取り面３２ｂを通って射出された光線４５と、同じ位置から入射され、出射面３２ａを通って射出された光線４６とが交わり、その結果、被写体面に光線像が現れ、内視鏡による被写体の観察に支障をきたす。
【０００９】
なお、特許文献２においては、照明レンズ３０の入射面３１の全領域を砂目状とすることにより、照明ムラを低減させることが提案されている。しかし、入射面３１の全領域を砂目状にした場合には、光量の損失が大きくなり、内視鏡の視野が暗くなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑み、光量の損失を抑えつつ、面取り面の露出による照明ムラの発生を抑制できる内視鏡用照明光学系を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明による内視鏡用照明光学系は、光源からの光を導くライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系において、照明用レンズが、前記出射端から出射した光が入射する前記出射端側の面に前記出射端に当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する前記出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものであることを特徴とするものである。
【００１２】
上記内視鏡用照明光学系において、砂目状の面取り面又はフィレット面は、表面粗さが５μｍ以上の面であってもよい。
【００１３】
ここで、「表面粗さ」とは、その表面(対象面)からランダムに抜き取った各部分における中心線平均粗さＲａの算術平均値をいう。なお、中心線平均粗さＲａは、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を測定長さで割った値をマイクロメートル(μm)で表わしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による内視鏡用照明光学系によれば、光源からの光を導くライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系において、照明用レンズとして、前記出射端から出射した光が入射する前記出射端側の面に前記出射端に当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する前記出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものを使用するようにしたので、面取り面又はフィレット面が外面に露出されることにより入射した光の一部が面取り面又はフィレット面を通って射出される場合であっても、面取り面又はフィレット面を通って射出される光を拡散させ、上述したような照明ムラの発生を抑制することができる。また、照明レンズの入射面の全領域を砂目状とする上記従来の照明光学系に比べて光量の損失を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の内視鏡用照明光学系を用いた内視鏡の概略構成図
【図２】照明用レンズの光軸を通る断面を示す図
【図３】従来の内視鏡用照明光学系に使用される照明用レンズを示す図
【図４】照明用レンズが内視鏡に取り付けられた状態を示す図
【図５】面取り面の露出による照明ムラの発生を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の内視鏡用照明光学系を用いた内視鏡の概略構成を示す図である。この内視鏡１０は、図１に示すように、体腔内に挿入される挿入部１１と術者による各種操作が行われる操作部１２とを有する。
【００１７】
挿入部１１内には、ファイバ束から成るライトガイド１３およびケーブル１４が挿通している。挿入部１１の先端には、ライトガイド１３の出射端１３ａと対向して照明用レンズ２０が設けられていると共に、この照明用レンズ２０に隣接して対物レンズ２４が設けられている。不図示の光源部から発せられ、ライトガイド１３の入射端に入射された照明光が、ライトガイド１３を介して挿入部１１の先端部まで導光され、照明用レンズ２０を介して不図示の被写体の観察部位に向け照射されるように構成されている。
【００１８】
一方、対物レンズ２４と対向する挿入部１１内の先端には、撮像手段としてのＣＣＤ（固体撮像素子）１５が設けられている。このＣＣＤ１５には、該ＣＣＤ１５を駆動するためのＣＣＤ駆動信号がケーブル１４を介して入力されており、該ＣＣＤ１５は、このＣＣＤ駆動信号により駆動されるようになっている。
【００１９】
照明光が照射された観察部位の像は、挿入部１１の先端に設けられた対物レンズ２４によりＣＣＤ１５の結像面に結像され、ＣＣＤ１５により光学像が光電変換され、撮像信号として出力される。ＣＣＤ１５は不図示のアンプに接続されており、ＣＣＤ１５からの撮像信号が該アンプに入力され、アンプによって増幅された撮像信号が、ケーブル１４を介して、不図示のビデオプロセッサ部に入力されるようになっている。
【００２０】
図２は、照明用レンズ２０の光軸を通る断面を示す図である。図２に示すように、照明用レンズ２０は、全体として正のパワーを持つ非球面レンズである。照明用レンズ２０の出射端１３ａ側の面２１（入射面）は、凸状に形成され、出射端１３ａに当接する平面部分２１ａを有する。また、この入射面２１は、表面全体が研磨面である。
【００２１】
また、光軸Ｚに平行に入射する光線の高さをｈ（ｈ＝０〜ｈ＿ｍａｘ）、入射面２１の光軸中心位置をｄ＝0としたときの入射面の各点における光軸方向の深さをｄ＝ｆ（ｈ）としたときに、ｆ（ｈ）のｈの一階微分が０以上で、かつ二階微分が０となるｈが０＜ｈ＜ｈ＿ｍａｘに存在するように形成されている。
【００２２】
照明用レンズ２０の入射した光が出射する、出射端１３ａとは反対側の面２２は、周縁部を除く表面全体に研磨面である出射面２２ａを有するとともに、周縁部に砂目状の面取り面２２ｂを有する。この面取り面２２ｂは、Ｃ０．０５〜０．３程度の面取り処理により形成された表面粗さＲａ＝１０μｍ程度の砂目状の面である。ここで、面取り面２２ｂを砂目にするのは、研磨時における工具の番手を適宜選択することにより対応できる。
【００２３】
上記構成により、本内視鏡によれば、光源からの光を導くライトガイド１３の出射端側１３ａに照明用レンズ２０を備えてなる内視鏡用照明光学系において、照明用レンズ２０として、出射端１３ａから出射した光が入射する出射端側１３ａの面２１に出射端１３ａに当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する出射端１３ａとは反対側の面２２の周縁部に砂目状の面取り面２２ｂを有するものを使用するようにしたので、照明レンズ２０の入射面の全領域を砂目状とする従来の照明光学系に比べて光量の損失を抑えつつ、面取り面の露出による照明ムラの発生を抑制することができた。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、面取り面２２ｂが、Ｃ０．０５〜０．３程度の面取り処理により形成された表面粗さＲａ＝１０μｍ程度の粗面である場合について例示しているが、その数値に限定されるものではない。面取りの量はレンズの外径に応じて適宜決定すればよい。また、表面粗さＲａは所望する照明ムラの低減効果の程度に応じて適宜決定すればよい。たとえば、５μｍ以上の値にするとよい。
【００２５】
また、上記実施の形態では、照明用レンズ２０の入射した光が出射する面２２の周縁部に砂目状の面取り面２２ｂを有する場合について例示しているが、面取り面の代わりにフィレット面を有するようにしてもよい。
【００２６】
また、本発明による照明用レンズ２０は、上述した非球面レンズに限定されるものではなく、ライトガイド１３の出射端１３ａから出射した光が入射する出射端１３ａ側の面に出射端１３ａに当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する出射端１３ａとは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面を有するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、ライトガイド１３の出射端１３ａ側の面における平面部分以外の形状が球面からできているレンズであってもよい。また、正のパワーを持つレンズであってもよいし、負のパワーを持つレンズであってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 内視鏡装置の内視鏡部
１１ 挿入部
１２ 操作部
１３ ライトガイド
１３ａ 出射端
１４ ケーブル
１５ ＣＣＤ
２０ 照明用レンズ
２１ 入射面
２１ａ 平面部分
２２ 反対側の面
２２ａ 出射面
２２ｂ 面取り面
２４ 対物レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直接に観察しにくい構造物の内部を観察するために内視鏡が広く用いられている。内視鏡によって構造物の内部を観察するときは、照明光源からの光を光ファイバ束からなるライトガイドを介して構造物内に導いて被写体を照射することが行われている。
【０００３】
このような内視鏡においては、広い視野の観察あるいは写真撮影をすることを必要とするため、観察光学系の視野の拡大と共に、照明光学系による照明野の拡大を図り、また視野内を均一に明るく照明することが望ましいとされている。
【０００４】
これを実現するために、特許文献１には、内視鏡先端部に光出射レンズ系として、図３に示すような非球面レンズを設けることが提案されている。図３の非球面レンズ３０は、ライトガイド１３からの光が入射する入射面３１が凸状に形成され、光軸Ｚに平行に入射する光線の高さをｈ（ｈ＝０〜ｈ＿ｍａｘ）、入射面３１の光軸中心位置をｄ＝0としたときの入射面の各点における光軸方向の深さをｄ＝ｆ（ｈ）としたときに、ｆ（ｈ）のｈの一階微分が０以上で、かつ二階微分が０となるｈが０＜ｈ＜ｈ＿ｍａｘに存在するものである。
【０００５】
このような照明レンズには、図４に示すように、レンズの割れや欠けを防ぐため、光が出射する側の面３２の周縁部に面取り面３２ｂを形成することがある。この面取り面３２ｂは、照明レンズ３０を内視鏡に取り付ける際に、面取り面３２ｂと先端部本体１１ａとの間に充填されるシリコン等の接着剤６０によって完全に覆われ、外面には露出されないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６６５８８号公報
【特許文献２】特開２００６−３９０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内視鏡には、使用の度に、各種の薬品を用いた洗浄消毒や滅菌等が施される。そのため、長期間使用しているうちに接着剤６０が剥がれ落ち、面取り面３２ｂが外面に露出される場合がある。
【０００８】
面取り面３２ｂが外面に露出されると、照明レンズ３０においては、ライトガイド１３から入射した光の一部が面取り面３２ｂを通って射出されることとなる。しかし、面取り面３２ｂは、ライトガイド１３から入射した光に対し、出射面３２ａとは異なる屈折力（レンズパワー）を有するため、その面取り面３２ｂを通って射出される光によって照明ムラが生じる。具体的には、図５に示すように、照明レンズ３０のライトガイド１３に当接する平面部分上のある位置から入射され、面取り面３２ｂを通って射出された光線４５と、同じ位置から入射され、出射面３２ａを通って射出された光線４６とが交わり、その結果、被写体面に光線像が現れ、内視鏡による被写体の観察に支障をきたす。
【０００９】
なお、特許文献２においては、照明レンズ３０の入射面３１の全領域を砂目状とすることにより、照明ムラを低減させることが提案されている。しかし、入射面３１の全領域を砂目状にした場合には、光量の損失が大きくなり、内視鏡の視野が暗くなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑み、光量の損失を抑えつつ、面取り面の露出による照明ムラの発生を抑制できる内視鏡用照明光学系を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明による内視鏡用照明光学系は、光源からの光を導くライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系において、照明用レンズが、前記出射端から出射した光が入射する前記出射端側の面に前記出射端に当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する前記出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものであることを特徴とするものである。
【００１２】
上記内視鏡用照明光学系において、砂目状の面取り面又はフィレット面は、表面粗さが５μｍ以上の面であってもよい。
【００１３】
ここで、「表面粗さ」とは、その表面(対象面)からランダムに抜き取った各部分における中心線平均粗さＲａの算術平均値をいう。なお、中心線平均粗さＲａは、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を測定長さで割った値をマイクロメートル(μm)で表わしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による内視鏡用照明光学系によれば、光源からの光を導くライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系において、照明用レンズとして、前記出射端から出射した光が入射する前記出射端側の面に前記出射端に当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する前記出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものを使用するようにしたので、面取り面又はフィレット面が外面に露出されることにより入射した光の一部が面取り面又はフィレット面を通って射出される場合であっても、面取り面又はフィレット面を通って射出される光を拡散させ、上述したような照明ムラの発生を抑制することができる。また、照明レンズの入射面の全領域を砂目状とする上記従来の照明光学系に比べて光量の損失を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の内視鏡用照明光学系を用いた内視鏡の概略構成図
【図２】照明用レンズの光軸を通る断面を示す図
【図３】従来の内視鏡用照明光学系に使用される照明用レンズを示す図
【図４】照明用レンズが内視鏡に取り付けられた状態を示す図
【図５】面取り面の露出による照明ムラの発生を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の内視鏡用照明光学系を用いた内視鏡の概略構成を示す図である。この内視鏡１０は、図１に示すように、体腔内に挿入される挿入部１１と術者による各種操作が行われる操作部１２とを有する。
【００１７】
挿入部１１内には、ファイバ束から成るライトガイド１３およびケーブル１４が挿通している。挿入部１１の先端には、ライトガイド１３の出射端１３ａと対向して照明用レンズ２０が設けられていると共に、この照明用レンズ２０に隣接して対物レンズ２４が設けられている。不図示の光源部から発せられ、ライトガイド１３の入射端に入射された照明光が、ライトガイド１３を介して挿入部１１の先端部まで導光され、照明用レンズ２０を介して不図示の被写体の観察部位に向け照射されるように構成されている。
【００１８】
一方、対物レンズ２４と対向する挿入部１１内の先端には、撮像手段としてのＣＣＤ（固体撮像素子）１５が設けられている。このＣＣＤ１５には、該ＣＣＤ１５を駆動するためのＣＣＤ駆動信号がケーブル１４を介して入力されており、該ＣＣＤ１５は、このＣＣＤ駆動信号により駆動されるようになっている。
【００１９】
照明光が照射された観察部位の像は、挿入部１１の先端に設けられた対物レンズ２４によりＣＣＤ１５の結像面に結像され、ＣＣＤ１５により光学像が光電変換され、撮像信号として出力される。ＣＣＤ１５は不図示のアンプに接続されており、ＣＣＤ１５からの撮像信号が該アンプに入力され、アンプによって増幅された撮像信号が、ケーブル１４を介して、不図示のビデオプロセッサ部に入力されるようになっている。
【００２０】
図２は、照明用レンズ２０の光軸を通る断面を示す図である。図２に示すように、照明用レンズ２０は、全体として正のパワーを持つ非球面レンズである。照明用レンズ２０の出射端１３ａ側の面２１（入射面）は、凸状に形成され、出射端１３ａに当接する平面部分２１ａを有する。また、この入射面２１は、表面全体が研磨面である。
【００２１】
また、光軸Ｚに平行に入射する光線の高さをｈ（ｈ＝０〜ｈ＿ｍａｘ）、入射面２１の光軸中心位置をｄ＝0としたときの入射面の各点における光軸方向の深さをｄ＝ｆ（ｈ）としたときに、ｆ（ｈ）のｈの一階微分が０以上で、かつ二階微分が０となるｈが０＜ｈ＜ｈ＿ｍａｘに存在するように形成されている。
【００２２】
照明用レンズ２０の入射した光が出射する、出射端１３ａとは反対側の面２２は、周縁部を除く表面全体に研磨面である出射面２２ａを有するとともに、周縁部に砂目状の面取り面２２ｂを有する。この面取り面２２ｂは、Ｃ０．０５〜０．３程度の面取り処理により形成された表面粗さＲａ＝１０μｍ程度の砂目状の面である。ここで、面取り面２２ｂを砂目にするのは、研磨時における工具の番手を適宜選択することにより対応できる。
【００２３】
上記構成により、本内視鏡によれば、光源からの光を導くライトガイド１３の出射端側１３ａに照明用レンズ２０を備えてなる内視鏡用照明光学系において、照明用レンズ２０として、出射端１３ａから出射した光が入射する出射端側１３ａの面２１に出射端１３ａに当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する出射端１３ａとは反対側の面２２の周縁部に砂目状の面取り面２２ｂを有するものを使用するようにしたので、照明レンズ２０の入射面の全領域を砂目状とする従来の照明光学系に比べて光量の損失を抑えつつ、面取り面の露出による照明ムラの発生を抑制することができた。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、面取り面２２ｂが、Ｃ０．０５〜０．３程度の面取り処理により形成された表面粗さＲａ＝１０μｍ程度の粗面である場合について例示しているが、その数値に限定されるものではない。面取りの量はレンズの外径に応じて適宜決定すればよい。また、表面粗さＲａは所望する照明ムラの低減効果の程度に応じて適宜決定すればよい。たとえば、５μｍ以上の値にするとよい。
【００２５】
また、上記実施の形態では、照明用レンズ２０の入射した光が出射する面２２の周縁部に砂目状の面取り面２２ｂを有する場合について例示しているが、面取り面の代わりにフィレット面を有するようにしてもよい。
【００２６】
また、本発明による照明用レンズ２０は、上述した非球面レンズに限定されるものではなく、ライトガイド１３の出射端１３ａから出射した光が入射する出射端１３ａ側の面に出射端１３ａに当接する平面部分を有するとともに、入射した光が出射する出射端１３ａとは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面を有するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、ライトガイド１３の出射端１３ａ側の面における平面部分以外の形状が球面からできているレンズであってもよい。また、正のパワーを持つレンズであってもよいし、負のパワーを持つレンズであってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 内視鏡装置の内視鏡部
１１ 挿入部
１２ 操作部
１３ ライトガイド
１３ａ 出射端
１４ ケーブル
１５ ＣＣＤ
２０ 照明用レンズ
２１ 入射面
２１ａ 平面部分
２２ 反対側の面
２２ａ 出射面
２２ｂ 面取り面
２４ 対物レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を導くライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系において、
前記照明用レンズが、前記出射端から出射した光が入射する前記出射端側の面に前記出射端に当接する平面部分を有するとともに、前記入射した光が出射する前記出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものであることを特徴とする内視鏡用照明光学系。
【請求項２】
前記砂目状の面取り面又はフィレット面が、表面粗さが５μｍ以上の面であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用照明光学系。
【請求項１】
光源からの光を導くライトガイドの出射端側に照明用レンズを備えてなる内視鏡用照明光学系において、
前記照明用レンズが、前記出射端から出射した光が入射する前記出射端側の面に前記出射端に当接する平面部分を有するとともに、前記入射した光が出射する前記出射端とは反対側の面の周縁部に砂目状の面取り面又はフィレット面を有するものであることを特徴とする内視鏡用照明光学系。
【請求項２】
前記砂目状の面取り面又はフィレット面が、表面粗さが５μｍ以上の面であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用照明光学系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５９６９８（Ｐ２０１２−１５９６９８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４６３（Ｐ２０１１−１９４６３）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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