JP4933420B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、光軸方向においてレンズを移動させるレンズ鏡筒に関し、特に、レンズ枠に対して光軸方向にカム作用を及ぼすカム筒及びレンズ枠の回転を規制しつつ光軸方向にガイドするガイド筒を備えたレンズ鏡筒に関する。

従来のレンズ鏡筒としては、光軸方向にガイドするガイド溝を有する円筒状の固定筒、固定筒の内側において同軸上に回転可能に配置されると共に光軸方向にカム作用を及ぼすカム溝を有する円筒状のカム筒、カム筒の内側に配置されて固定筒のガイド溝により光軸回りの回転が規制されつつカム筒の回転により光軸方向にカム作用を受ける前側レンズ枠及び後側レンズ枠を備える構成において、光軸方向におけるカム筒のガタツキを規制するべく、固定筒の前端フランジ部とカム筒の前端の間に板バネ状の弾性部材を介在させ又は弾性片をカム筒に一体的に設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このレンズ鏡筒においては、カム筒が光軸方向に繰り出さずに所定位置において回転するだけであるため、カム筒の前端に板バネ状の弾性部材を配置することは可能であるものの、カム筒が光軸方向に繰り出す構造においては、このような弾性部材を配置することは不可能である。
仮に、変形量の大きいコイルスプリング等の弾性部材を配置することはできても、専用の部品が必要になり、部品の増加、高コスト化を招くことになる。

特開２０００−１８０６８９号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、光軸方向に移動するカム筒及びレンズ枠の回転を規制しつつ光軸方向にガイドするガイド筒を備えたレンズ鏡筒において、部品点数の増加を招くことなく、構造の簡素化、低コスト化等を図りつつ、所定位置に繰り出されたカム筒の光軸方向におけるガタツキを防止することができるレンズ鏡筒を提供することにある。

本発明のレンズ鏡筒は、固定筒と、レンズ枠と、固定筒の内側に配置されて光軸方向に繰り出されると共にレンズ枠を光軸方向に移動させるカム作用をなすカム筒と、レンズ枠を光軸回りの回転を規制しつつ光軸方向にガイドするガイド筒とを備えたレンズ鏡筒であって、上記固定筒は、光軸方向に伸長するガイド溝と、光軸方向にカム作用をなすカム溝を有し、上記カム筒は、その外周面に設けられて固定筒のカム溝に挿入されるフォロワピンと、その内周面に形成されて光軸方向にカム作用をなすカム溝を有し、上記レンズ枠は、カム筒のカム溝に挿入されるフォロワピンを有し、上記ガイド筒は、カム筒とレンズ枠の間に配置されて、レンズ枠の光軸回りの回転を規制するべくレンズ枠のフォロワピンを光軸方向にガイドするガイドスリットと、カム筒と一体的に光軸方向に移動するべくカム筒の一部に掛止される掛止片と、固定筒のガイド溝に挿入される被ガイド片と、光軸方向の一方に向けてカム筒を付勢するべく一体的に形成された弾性変形可能な弾性片を有し、上記弾性片は、カム筒が光軸方向の所定位置に繰り出された状態で、固定筒の一部に当接して弾性変形するように形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、固定筒に対してカム筒が繰り出され、さらに、ガイド筒により回転が規制されつつカム筒のカム作用により、レンズ枠が光軸方向に移動させられる。ここで、カム筒は、ガイド筒の弾性片により光軸方向の一方に向けて付勢されて光軸方向のガタツキが規制される。このように、ガイド筒に弾性片を設けることで、部品の増加を招くことなく、簡単な構成で、カム筒のガタツキを防止することができる。
特に、カム筒が回転させられると、そのフォロワピンが固定筒のカム溝によりカム作用を受けてカム筒が光軸方向に繰り出され、ガイド筒は、その被ガイド片が固定筒のガイド溝に挿入されて回転が規制されつつカム筒と一緒に光軸方向に繰り出され、又、カム筒の回転により、レンズ枠は、そのフォロワピンがガイド筒のガイドスリットにより回転規制されつつ、カム筒のカム溝によりカム作用を受けて光軸方向に移動させられる。そして、カム筒が所定位置に繰り出された状態で、ガイド筒の弾性片が固定筒の一部に当接して弾性変形しカム筒を光軸方向の一方に向けて付勢するため、カム筒のガタツキを防止することができる。

上記構成において、弾性片は、被ガイド片を兼ねる、構成を採用することができる。
この構成によれば、弾性片に２つの機能（回転を規制するべくガイド溝によりガイドされる機能と、弾性変形して付勢力を発生する機能）を兼ねさせることで、ガイド筒の構造を簡素化することができる。

上記構成において、弾性片は、カム筒が光軸方向に最も繰り出された状態において、ガイド溝の終端壁に当接して弾性変形するように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、カム筒が光軸方向に最も繰り出された状態で、カム筒のガタツキを防止することができる。したがって、カム筒が沈胴位置から所定量繰り出された後、カム筒の回転によりレンズ枠がカム筒に対して相対的に移動してズーミングを行う（光軸方向に移動する）ようなレンズ鏡筒において、カム筒のガタツキを防止することができる。

上記構成において、ガイド筒は、ガイドスリットを画定する円筒部と、円筒部の一端において径方向外向きに突出する掛止片と、円筒部の他端において径方向外向きに延在する環状のフランジ部及び径方向外向きに突出する弾性片を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ガイド筒の掛止片と協働して、ガイド筒の弾性片が付勢力を及ぼすため、ガイド筒をカム筒と一緒に移動させる構成を採用しつつも、簡単な構造にて付勢力を発生する弾性片を設けることができる。

上記構成において、ガイド筒は、弾性片の付根領域をフランジ部から分離するスリットを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、フランジ部によりガイド筒の機械的強度を確保しつつも、弾性片の弾性変形量を大きくすることができ、より大きな付勢力を得ることができる。

上記構成をなすレンズ鏡筒によれば、光軸方向に移動するカム筒を備えたレンズ鏡筒において、部品点数の増加を招くことなく、構造の簡素化、低コスト化等を達成しつつ、所定位置に繰り出されたカム筒の光軸方向におけるガタツキを防止することができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図１０は、本発明に係るレンズ鏡筒を組み込んだレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図１は装置の正面図、図２はベースを除いた装置の背面図、図３はレンズ鏡筒が沈胴位置にある状態を示す装置の断面図、図４はレンズ鏡筒が広角端位置にある状態を示す装置の断面図、図５はレンズ鏡筒が望遠端位置にある状態を示す装置の断面図、図６はレンズ鏡筒に含まれる固定筒、カム筒、ガイド筒を重ね合わせると共に広角端撮影位置と望遠端撮影位置における各フォロワピンの位置を示した展開図、図７はレンズ鏡筒に含まれる固定筒の展開図、図８はレンズ鏡筒に含まれるカム筒の展開図、図９は広角端撮影位置におけるフォロワピンの位置を示したレンズ鏡筒に含まれるガイド筒の展開図、図１０はレンズ鏡筒の一部を示す部分断面図である。

この装置は、図１ないし図５に示すように、ガラスフィルタ１１、撮像素子としてのＣＣＤ１２、ガイドシャフト１３等が取り付けられた略矩形形状の輪郭をなすベース１０、ベース１０に固着された固定筒２０、固定筒２０の内側において回転及び光軸方向Ｌに移動自在に（繰り出されるように）支持されたカム筒３０、カム筒３０の内側において光軸方向Ｌにそれぞれ移動自在に支持された第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０、ベース１０に対して光軸方向Ｌに移動自在に支持された第３レンズ群６０、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の回転を規制しつつ光軸方向Ｌにガイドするガイド筒７０、カム筒３０を駆動する駆動機構８０、第３レンズ群６０を駆動する駆動機構９０、第１レンズ群４０と第２レンズ群５０を互いに光軸方向Ｌに引き寄せてガタ寄せを行うスプリング１００等を備えている。

固定筒２０は、図２ないし図７に示すように、光軸方向Ｌに軸心をもつように樹脂材料により円筒状に形成されて、ベース１０に固着されている。固定筒２０の内周面２０ａには、周方向において等間隔（約１２０度ごと）に配置され後述する３つのフォロワピン３１に対してカム作用を及ぼす３つのカム溝２１（図においては一部を省略）、後述するガイド筒７０の弾性片７４を挿入する２つのガイド溝２２を備えている。

カム筒３０は、図２ないし図６、図８に示すように、樹脂材料により円筒状に形成されて、固定筒２０の内側に入れ子状に同軸に配置されている。カム筒３０の外周面３０ａには、周方向において等間隔（約１２０度ごと）に配置された３つのフォロワピン３１、外部から回転駆動力が伝えられる円弧状の歯列部３２等が形成されている。カム筒３０の内周面３０ｂには、図２ないし図６、図８に示すように、光軸方向Ｌにおいて第１レンズ群４０にカム作用を及ぼす３つのカム溝３３、光軸方向Ｌにおいて第２レンズ群５０にカム作用を及ぼす３つのカム溝３４、光軸方向Ｌの前端領域において後述するガイド筒７０の掛止片７２を受け入れる環状溝３５を備えている。

フォロワピン３１は、固定筒２０のカム溝２１に挿入されて、光軸方向Ｌにカム作用を受けるようになっている。
歯列部３２は、後述する駆動機構８０の歯車８２ａと噛合するように形成されている。
カム溝３３は、断面が略Ｖ字状に形成されており、後述する第１レンズ群４０のフォロワピン４２を受け入れて、光軸方向Ｌにカム作用を及ぼすように形成されている。
カム溝３４は、断面が略Ｖ字状に形成されており、後述する第２レンズ群５０のフォロワピン５２を受け入れて、光軸方向Ｌにカム作用を及ぼすように形成されている。
環状溝３５は、後述するガイド筒７０の掛止片７２を掛止させて、カム筒３０とガイド筒７０を光軸方向Ｌに一緒に移動させつつ、ガイド筒７０に対してカム筒３０の回転を許容するように形成されている。

第１レンズ群４０は、図２ないし図５に示すように、樹脂材料により略円筒状に形成されレンズＧ１を保持するレンズ枠４１、レンズ枠４１の外周面において周方向に等間隔（１２０度の角度ごとに）に形成されてカム溝３３に挿入される３つのフォロワピン４２等を備えている。
フォロワピン４２は、その先端領域がカム溝３３に摺動自在に挿入され、その付根領域が後述するガイド筒７０のガイドスリット７１ａに摺動自在に挿入されるように形成されている。
そして、第１レンズ群４０は、カム筒３０の回動によりカム溝３３からカム作用を受けて、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。

第２レンズ群５０は、図２ないし図５に示すように、樹脂材料により略円筒状に形成されレンズＧ２を保持するレンズ枠５１、レンズ枠５１の外周面において周方向に等間隔（１２０度の角度ごとに）に形成されてカム溝３４に挿入される３つのフォロワピン５２等を備えている。
フォロワピン５２は、その先端領域がカム溝３４に摺動自在に挿入され、その付根領域が後述するガイド筒７０のガイドスリット７１ｂに摺動自在に挿入されるように形成されている。
そして、第２レンズ群５０は、カム筒３０の回転によりカム溝３４からカム作用を受けて、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。

ガイド筒７０は、図２ないし図６、図９に示すように、円筒部７１、円筒部７１の前側Ｆ（一端）において径方向外向きに突出する３つの掛止片７２、円筒部７１の後側Ｒ（他端）において径方向外向きに延在する環状のフランジ部７３、円筒部７１の後側Ｒ（他端）において径方向外向きに突出する被ガイド片としても機能する２つの弾性片７４、弾性片７４の付根領域に形成されたスリット７５等を備えている。

円筒部７１は、図２及び図９に示すように、レンズ枠４１のフォロワピン４２を受け入れて光軸方向Ｌにガイドする３つのガイドスリット７１ａ、レンズ枠５１のフォロワピン５２を受け入れて光軸方向Ｌにガイドする３つのガイドスリット７１ｂを画定している。
掛止片７２は、カム筒３０の環状溝３５に対して、スナップフィット結合により掛止されて、カム筒３０がガイド筒７０に対して相対的に回転するのを許容しつつ、ガイド筒７０をカム筒３０と一体的に光軸方向Ｌに移動させるものである。
フランジ部７３は、ガイド筒７０の機械的強度を高めるべく、環状でかつ平板状に形成されている。

弾性片７４は、片持ち梁状に形成されており、その自由端側が固定筒２０のガイド溝２２に挿入されて光軸方向Ｌにガイドされる被ガイド片として機能すると共に、図１０に示すように、ガイド溝２２の終端壁２２ａに当接することで弾性変形して、カム筒３０を光軸方向Ｌの後方Ｒに向けて付勢する付勢力を発生するように形成されている。
これにより、カム筒３０のフォロワピン３１がカム溝２１の側面にガタ寄せされて、光軸方向Ｌにおけるカム筒３０のガタツキが規制される。
スリット７５は、弾性片７４の付根領域をフランジ部７３から分離するように、弾性片７４の両側に形成されている。これにより、フランジ部７３によりガイド筒７０の機械的強度を確保しつつも、弾性片７４の弾性変形量を大きくすることができ、より大きな付勢力を得ることができる。

すなわち、ガイド筒７０は、第１レンズ群４０（レンズ枠４１）及び第２レンズ群５０（レンズ枠５１）とカム筒３０との間に配置されて、カム筒３０と一体的に光軸方向Ｌに移動すると共に、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０を光軸回りの回転を規制しつつ光軸方向Ｌへ往復動自在にガイドし、又、カム筒３０（及びガイド筒７０）が所定の繰り出し位置（ここでは、最も繰り出した位置）にある状態において、弾性片７４が変形することで掛止片７２と協働して、カム筒３０を光軸方向Ｌの後方Ｒに向けて付勢し、カム筒３０のガタツキを防止するようになっている。

第３レンズ群６０は、図２ないし図５に示すように、レンズＧ３を保持するレンズ枠６１、ガイドシャフト１３に連結される連結部６２、駆動機構９０に連結される連結部６３等を備えている。
駆動機構９０は、第３レンズ群６０を光軸方向Ｌに駆動するものであり、図２に示すように、固定筒２０の外側に配置されたモータ９１、モータ９１により駆動される歯車列９２、歯車列９２により回転駆動されるリードスクリュー（不図示）、レンズ枠６１の連結部６３に保持されリードスクリューに螺合したナット（不図示）等を備えている。
そして、第３レンズ群６０は、駆動機構９０により、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退して合焦動作を行うようになっている。

駆動機構８０は、カム筒３０を光軸方向Ｌに駆動するものであり、図２に示すように、ベース１０に固定されたモータ８１、歯列部３２と噛合する歯車８２ａを含む歯車列８２等を備えている。
そして、カム筒３０は、駆動機構８０により、光軸方向Ｌに繰り出され又は繰り込まれるようになっている。
すなわち、モータ８１が回転すると、歯車８２ａを含む歯車列８２を介して、カム筒３０が固定筒２０に対して相対的に回転しつつ、沈胴位置から所定位置まで繰り出される。そして、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、図３に示すようにカム筒３０及び第１レンズ群４０ないし第３レンズ群６０が後退して入れ子状に収納された非撮影時の沈胴位置から、図４に示すように光軸方向Ｌにおいてそれぞれ繰り出した広角端撮影位置を経て、図５に示す望遠端撮影位置までの間を移動し、ズーミング動作を行う。

次に、上記のレンズ鏡筒を備えるレンズ駆動装置がデジタルカメラに搭載された場合の一般的な動作について説明する。
先ず、非撮影時において、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０並びにカム筒３０は、図３に示すように、光軸方向Ｌの後方Ｒに向けて後退した沈胴位置にある。

この沈胴位置から、駆動機構８０によりカム筒３０が回転させられると、フォロワピン３１がカム溝２１に案内されて移動し、カム筒３０は光軸方向Ｌの前方に向かって繰り出す。また、カム筒３０の回転により、フォロワピン４２，５２がガイドスリット７１ａ，７１ｂにより光軸方向Ｌにのみ案内されつつカム溝３３，３４によるカム作用を受けて、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、光軸回りの回転が規制されつつ光軸方向Ｌに移動し、図４及び図６に示す広角端撮影位置に至る。

また、上記広角端撮影位置に至ると同時に、カム筒３０は、光軸方向Ｌにおいて最も繰り出された状態になり、ガイド筒７０の弾性片７４がガイド溝２２の終端壁２２ａに当接して弾性変形を生じ、カム筒３０を光軸方向Ｌの後方Ｒに向けて付勢する付勢力を及ぼすようになる。
これにより、カム筒３０は光軸方向Ｌの後方Ｒに付勢され、そのフォロワピン３１がカム溝２１に対してガタ寄せされ、光軸方向Ｌにおけるカム筒３０のガタツキが規制される。

この状態において、駆動機構８０がさらに駆動されると、固定筒２０のカム溝２１が広角端撮影位置から望遠端撮影位置にかけて光軸方向Ｌに対して垂直な直線上に形成されているのでカム筒３０は光軸方向の所定位置（最も繰り出した位置）に位置したまま回転し、フォロワピン４２，５２がガイドスリット７１ａ，７１ｂにより光軸方向Ｌにのみ案内されつつカム溝３３，３４によるカム作用を受けて、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、光軸回りの回転が規制されつつ光軸方向Ｌに移動し、図５に示す望遠端撮影位置に至る。
一方、第３レンズ群６０は、駆動機構９０により、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の位置に応じた合焦位置に移動させられる。

この一連の動作中において、カム筒３０は、所定位置に繰り出された状態（光軸方向Ｌの最も前方Ｆに位置付けられた状態）で、ガイド筒７０の弾性片７４により光軸方向Ｌの後方Ｒ（一方）に向けて常時付勢されて、光軸方向Ｌのガタツキが規制される。
このように、ガイド筒７０に弾性片７４を一体的に設けることで、部品の増加を招くことなく、簡単な構成で、カム筒３０のガタツキを防止することができる。
また、上記レンズ鏡筒においては、弾性片７４が被ガイド片の役割もなすため、ガイド筒７０の回転を規制するべくガイド溝２２によりガイドされる機能と、弾性変形してカム筒３０を付勢する付勢力を発生する機能を兼ねることができ、弾性片と被ガイド片を別々に設ける場合に比べて、ガイド筒７０の構造を簡素化することができる。

上記実施形態においては、カム筒３０により光軸方向Ｌに移動させられるレンズ枠（レンズ群）として２つのレンズ枠４１，５１（２つのレンズ群４０，５０）を示したが、一つのレンズ枠（レンズ群）を備える構成において、あるいは、３つ以上の複数のレンズ枠（レンズ群）を備える構成において、本発明の構成を採用してもよい。
上記実施形態においては、ガイド筒７０に一体的に設ける弾性片７４が、固定筒２０のガイド溝２２にガイドされる被ガイド片を兼ねる構成を示したが、これに限定されるものではなく、別々に形成してもよい。

以上述べたように、本発明のレンズ鏡筒は、光軸方向に移動するカム筒を備えたレンズ鏡筒において、部品点数の増加を招くことなく、構造の簡素化、低コスト化等を達成しつつ、所定位置に繰り出されたカム筒の光軸方向におけるガタツキを防止することができるため、ズーミング機能をもつデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に搭載されるのは勿論のこと、銀塩フィルム式のカメラあるいはその他のレンズ鏡筒を要するレンズ光学系においても有用である。

本発明に係るレンズ鏡筒を組み込んだレンズ駆動装置の一実施形態を示す正面図である。 図１に示すレンズ駆動装置のベースを除いた背面図である。 レンズ鏡筒が沈胴位置にある状態を示すレンズ駆動装置の断面図である。 レンズ鏡筒が広角端撮影位置にある状態を示すレンズ駆動装置の断面図である。 レンズ鏡筒が望遠端撮影位置にある状態を示すレンズ駆動装置の断面図である。 レンズ鏡筒に含まれる固定筒、カム筒、ガイド筒を重ね合わせると共に広角端撮影位置と望遠端撮影位置における各フォロワピンの位置を示した展開図である。 レンズ鏡筒に含まれる固定筒の展開図である。 レンズ鏡筒に含まれるカム筒の展開図である。 広角端撮影位置におけるフォロワピンの位置を示したレンズ鏡筒に含まれるガイド筒の展開図である。 レンズ鏡筒の一部を示す部分断面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
Ｆ 前側
Ｒ 後側
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ レンズ
１０ ベース
１１ ガラスフィルタ
１２ ＣＣＤ
１３ ガイドシャフト
２０ 固定筒
２１ カム溝
２２ ガイド溝
２２ａ 終端壁（固定筒の一部）
３０ カム筒
３０ａ 外周面
３０ｂ 内周面
３１ フォロワピン
３２ 歯列部
３３，３４ カム溝
３５ 環状溝（カム筒の一部）
４０ 第１レンズ群
４１ レンズ枠
４２ フォロワピン
５０ 第２レンズ群
５１ レンズ枠
５２ フォロワピン
６０ 第３レンズ群
６１ レンズ枠
６２，６３ 連結部
７０ ガイド筒
７１ 円筒部
７１ａ、７１ｂ ガイドスリット
７２ 掛止片
７３ フランジ部
７４ 弾性片（被ガイド片）
７５ スリット
８０ 駆動機構
８１ モータ
８２ 歯車列
８２ａ 歯車
９０ 駆動機構
９１ モータ
９２ 歯車列
１００ スプリング

Claims (5)

1. 固定筒と、レンズ枠と、前記固定筒の内側に配置されて光軸方向に繰り出されると共に前記レンズ枠を光軸方向に移動させるカム作用をなすカム筒と、前記レンズ枠を光軸回りの回転を規制しつつ光軸方向にガイドするガイド筒と、を備えたレンズ鏡筒であって、
   前記固定筒は、光軸方向に伸長するガイド溝と、光軸方向にカム作用をなすカム溝を有し、
   前記カム筒は、その外周面に設けられて前記固定筒のカム溝に挿入されるフォロワピンと、その内周面に形成されて光軸方向にカム作用をなすカム溝を有し、
   前記レンズ枠は、前記カム筒のカム溝に挿入されるフォロワピンを有し、
   前記ガイド筒は、前記カム筒と前記レンズ枠の間に配置されて、前記レンズ枠の光軸回りの回転を規制するべく前記レンズ枠のフォロワピンを光軸方向にガイドするガイドスリットと、前記カム筒と一体的に光軸方向に移動するべく前記カム筒の一部に掛止される掛止片と、前記固定筒のガイド溝に挿入される被ガイド片と、光軸方向の一方に向けて前記カム筒を付勢するべく一体的に形成された弾性変形可能な弾性片を有し、
   前記弾性片は、前記カム筒が光軸方向の所定位置に繰り出された状態で、前記固定筒の一部に当接して弾性変形するように形成されている、
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記弾性片は、前記被ガイド片を兼ねる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記弾性片は、前記カム筒が光軸方向に最も繰り出された状態において、前記ガイド溝の終端壁に当接して弾性変形するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記ガイド筒は、前記ガイドスリットを画定する円筒部と、前記円筒部の一端において径方向外向きに突出する前記掛止片と、前記円筒部の他端において径方向外向きに延在する環状のフランジ部及び径方向外向きに突出する前記弾性片を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載のレンズ鏡筒。
5. 前記ガイド筒は、前記弾性片の付根領域を前記フランジ部から分離するスリットを有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。

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