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技術 接眼光学系、電子ビューファインダ、および、撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 中原征二
出願日 2013年4月1日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2013-075731
公開日 2014年10月27日 (5年5ヶ月経過) 公開番号 2014-202770
状態 特許登録済
技術分野 レンズ系
主要キーワード 小型表示パネル 多項式係数 周辺像 射出窓 ディオプタ ファインダー視度 長さの単位 可変間隔
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月27日)のものです。
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図面 (12)

課題

高視野角高性能接眼光学系を提供する。

解決手段

接眼光学系は、物体側から射出側に順に、正の屈折力を有する第1のレンズL1と、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2のレンズL2と、正の屈折力を有する第3のレンズL3とを有し、第2のレンズの焦点距離をf2、第1のレンズと第2のレンズの光軸上の間隔をd12、第2のレンズと第3のレンズの光軸上の間隔をd23、第1のレンズの射出側の面の近軸曲率半径をr12、第2のレンズの物体側の面の近軸曲率半径をr21とするとき、所定の条件式を満たす。

概要

背景

従来から、小型表示パネルを観察するための接眼光学系が提案されている。このような接眼光学系として、物体側(表示パネル側)から像側(観察者側)に順に、正レンズ負レンズ、および、正レンズの3枚のレンズで構成された接眼光学系が知られている。

特許文献1には、物体側から像側に順に、正の屈折力を有して物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ、負の屈折力を有して物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ、および、正の屈折力を有するレンズの3枚構成の接眼光学系が開示されている。特許文献2には、物体側から像側に順に、両凸レンズ、負の屈折力を有して物体側に凹面を向けたレンズ、および、正の屈折力を有して像側に凸面を向けたレンズの3枚構成の接眼光学系が開示されている。

概要

高視野角高性能な接眼光学系を提供する。接眼光学系は、物体側から射出側に順に、正の屈折力を有する第1のレンズL1と、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2のレンズL2と、正の屈折力を有する第3のレンズL3とを有し、第2のレンズの焦点距離をf2、第1のレンズと第2のレンズの光軸上の間隔をd12、第2のレンズと第3のレンズの光軸上の間隔をd23、第1のレンズの射出側の面の近軸曲率半径をr12、第2のレンズの物体側の面の近軸曲率半径をr21とするとき、所定の条件式を満たす。

目的

本発明は、高視野角で高性能な接眼光学系、電子ビューファインダ、および、撮像装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

物体側から射出側に順に、正の屈折力を有する第1のレンズと、負の屈折力を有し、前記物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2のレンズと、正の屈折力を有する第3のレンズと、を有し、前記第2のレンズの焦点距離をf2、前記第1のレンズと第2のレンズの光軸上の間隔をd12、前記第2のレンズと第3のレンズの光軸上の間隔をd23とするとき、−0.50<(d12+d23)/f2<−0.30なる条件式を満たし、前記第1のレンズの射出側の面の近軸曲率半径をr12、前記第2のレンズの物体側の面の近軸曲率半径をr21とするとき、−6.1<(r21+r12)/(r21−r12)<−4.0なる条件式を満たす、ことを特徴とする接眼光学系

請求項2

前記第2のレンズの物体側の面の近軸曲率半径をr21、前記第2のレンズの射出側の面の近軸曲率半径をr22とするとき、1.0<(r22+r21)/(r22−r21)<2.0なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。

請求項3

前記第1のレンズの物体側の面の近軸曲率半径をr11、前記第1のレンズの射出側の面の近軸曲率半径をr12とするとき、−1.6<(r12+r11)/(r12−r11)<−0.8なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の接眼光学系。

請求項4

前記第1のレンズの焦点距離をf1、全系の焦点距離をfとするとき、0.8<f1/f<1.2なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の接眼光学系。

請求項5

前記第1のレンズ、前記第2のレンズ、および、前記第3のレンズはいずれも単レンズであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の接眼光学系。

請求項6

表示素子と、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の接眼光学系と、を有することを特徴とする電子ビューファインダ

請求項7

請求項6に記載の電子ビューファインダを有することを特徴とする撮像装置

技術分野

0001

本発明は、電子ビューファインダに好適な接眼光学系に関する。

背景技術

0002

従来から、小型表示パネルを観察するための接眼光学系が提案されている。このような接眼光学系として、物体側(表示パネル側)から像側(観察者側)に順に、正レンズ負レンズ、および、正レンズの3枚のレンズで構成された接眼光学系が知られている。

0003

特許文献1には、物体側から像側に順に、正の屈折力を有して物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ、負の屈折力を有して物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ、および、正の屈折力を有するレンズの3枚構成の接眼光学系が開示されている。特許文献2には、物体側から像側に順に、両凸レンズ、負の屈折力を有して物体側に凹面を向けたレンズ、および、正の屈折力を有して像側に凸面を向けたレンズの3枚構成の接眼光学系が開示されている。

先行技術

0004

特開2010−266776号公報
特開2010−175795号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1の構成では、視度調節時に第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が変化するため、像面湾曲が大きく変動して性能が劣化してしまう。この点は、特に、視野角を大きくするために各レンズのパワーを上げる設計において顕著となる。特許文献2の構成においても、視野角を大きくするため各レンズのパワーを上げるように設計すると、最も物体側の面の曲率が急であるため、この面に起因する歪曲収差および像面湾曲の補正が不十分となる。また、各レンズの間隔が狭いため、各レンズの平行方向のズレや傾斜により生じる視度ズレ、すなわち偏芯感度が大きくなる。

0006

そこで本発明は、高視野角高性能な接眼光学系、電子ビューファインダ、および、撮像装置を提供する。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一側面としての接眼光学系は、物体側から射出側に順に、正の屈折力を有する第1のレンズと、負の屈折力を有し、前記物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2のレンズと、正の屈折力を有する第3のレンズとを有し、前記第2のレンズの焦点距離をf2、前記第1のレンズと第2のレンズの光軸上の間隔をd12、前記第2のレンズと第3のレンズの光軸上の間隔をd23、前記第1のレンズの射出側の面の近軸曲率半径をr12、前記第2のレンズの物体側の面の近軸曲率半径をr21とするとき、所定の条件式を満たす。

0008

本発明の他の側面としての電子ビューファインダは、表示素子と、前記接眼光学系とを有する。

0009

本発明の他の側面としての撮像装置は、前記電子ビューファインダを有する。

0010

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

発明の効果

0011

本発明によれば、高視野角で高性能な接眼光学系、電子ビューファインダ、および、撮像装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

実施例1における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図である。
実施例1における接眼光学系の諸収差を示す図である。
実施例2における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図である。
実施例2における接眼光学系の諸収差を示す図である。
実施例3における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図である。
実施例3における接眼光学系の諸収差を示す図である。
実施例4における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図である。
実施例4における接眼光学系の諸収差を示す図である。
実施例1乃至4における接眼光学系の視野左右端の偏芯敏感度を示す図である。
実施例1乃至4における接眼光学系の視野上下端の偏芯敏感度を示す図である。
実施例1乃至4における接眼光学系を備えた撮像装置の概略図である。

実施例

0013

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

0014

対角長が10mm〜15mmの小型の表示パネルを30度以上の視野角で拡大観察するには、強い正の屈折力を有する接眼光学系が必要である。このような接眼光学系に対して、像面湾曲や歪曲収差などの諸収差を適切に補正することは困難である。このような像面湾曲や歪曲収差などの諸収差の影響により、パネル周辺像光学性能は低下する。また、各レンズには、強い正の屈折力および負の屈折力が必要である。このため、各レンズの平行方向のズレまたは各レンズの傾斜により生じる視度ズレ、すなわち偏芯敏感度が大きくなる傾向にある。そこで、像面湾曲、歪曲収差、および、偏芯敏感度を改善する(低減する)ため、本実施形態の接眼光学系は、物体側から射出側に順に、第1のレンズL1、第2のレンズL2、および、第3のレンズL3から構成される。第1のレンズL1は、正の屈折力を有するレンズからなる。第2のレンズL2は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズからなる。第3のレンズL3は、正の屈折力を有するレンズからなる。

0015

図1および図2は、それぞれ、本発明の実施例1における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図および諸収差(球面収差非点収差歪曲色収差)を示す図である。図3および図4は、実施例2における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図および諸収差を示す図である。図5および図6は、実施例3における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図および諸収差を示す図である。図7および図8は、実施例4における接眼光学系のレンズ構成を示す断面図および諸収差を示す図である。

0016

図9は、実施例1〜4において、各レンズをx軸方向に0.1mmだけ平行偏芯させた場合とy軸を回転軸として30分だけ傾斜させた場合の視野左右端の視度ずれ量(偏芯敏感度)の絶対値を示す図である。図10は、実施例1〜4において、各レンズをy軸方向に0.1mmだけ平行偏芯させた場合とx軸を回転軸として30分だけ傾斜させた場合の視野上下端の視度ずれ量(偏芯敏感度)の絶対値を示す図である。

0017

各収差図および偏芯敏感度を示す図においては、ファインダー視度が−1ディオプター標準視度)である場合を示している。また、各レンズ構成を示す断面図において、左側が物体側(表示表示素子LCD側)、右側が射出側(観察者側)である。

0018

各実施例の接眼光学系は、物体側から射出側に順に、第1のレンズL1、第2のレンズL2、および、第3のレンズL3を備えて構成される。第1のレンズL1は、正の屈折力を有する単レンズである。第2のレンズL2は、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の単レンズである。第3のレンズL3は、正の屈折力を有する単レンズである。また、液晶表示素子LCDの表示パネル面(接眼光学系の物体側)には、カバーガラスC0が設けられている。接眼光学系の射出側には、射出窓部材C4が設けられている。各断面図において、EPはアイポイント仮想絞り)である。また、ri(i=1〜11)は焦点面を基準として物体側からi番目の面の近軸曲率半径、di(i=1〜10)は物体側からi番目の面とi+1番目の面との間の軸上面間隔である。各収差図において、d、Fはそれぞれd線、F線である。ΔM、ΔSは、それぞれメリディナル像面、サジタル像面である。

0019

各実施例の接眼光学系において、第2のレンズL2の焦点距離をf2、第1のレンズL1と第2のレンズL2の光軸OA上(光軸上)の間隔をd12、第2のレンズL2と第3のレンズL3の光軸OA上の間隔をd23とする。このとき、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(1)を満たす。

0020

−0.50<(d12+d23)/f2<−0.30 …(1)
より好ましくは、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(1a)を満たす。

0021

−0.47<(d12+d23)/f2<−0.38 …(1a)
また、各実施例の接眼光学系において、第1のレンズL1の射出側の面の近軸曲率半径をr12、第2のレンズL2の物体側の面の近軸曲率半径をr21とする。このとき、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(2)を満たす。

0022

−6.1<(r21+r12)/(r21−r12)<−4.0 …(2)
より好ましくは、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(2a)を満たす。

0023

−5.8<(r21+r12)/(r21−r12)<−4.5 …(2a)
また、各実施例の接眼光学系において、第2のレンズL2の物体側の面の近軸曲率半径をr21、第2のレンズL2の射出側の面の近軸曲率半径をr22とする。このとき、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(3)を満たすことが好ましい。

0024

1.0<(r22+r21)/(r22−r21)<2.0 …(3)
更に好ましくは、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(3a)を満たす。

0025

1.1<(r22+r21)/(r22−r21)<1.95 …(3a)
また、各実施例の接眼光学系において、第1のレンズL1の物体側の面の近軸曲率半径をr11、第1のレンズL1の射出側の面の近軸曲率半径をr12とする。このとき、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(4)を満たすことが好ましい。

0026

−1.6<(r12+r11)/(r12−r11)<−0.8 …(4)
更に好ましくは、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(4a)を満たす。

0027

−1.4<(r12+r11)/(r12−r11)<−0.9 …(4a)
また、第1のレンズL1の焦点距離をf1、全系の焦点距離をfとするとき、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(5)を満たすことが好ましい。

0028

0.8<f1/f<1.2 …(5)
更に好ましくは、各実施例の接眼光学系は、以下の条件式(5a)を満たす。

0029

0.9<f1/f<1.1 …(5a)
各実施例によれば、以上の各条件式を満たすことにより、視野角が大きく、像面湾曲や非点収差などの諸収差が補正され、かつ、レンズの偏芯敏感度が低減された接眼光学系を提供することができる。

0030

次に、各条件式の技術的意味について説明する。

0031

条件式(1)は、各レンズの光軸OA上の間隔と第2のレンズL2の焦点距離を規定しており、大きな視野角を確保しつつレンズの偏芯敏感度を低減するのに必要な条件を表している。条件式(1)の上限値を超えると、各レンズが接近しすぎるため、敏感度が大きくなる。一方、条件式(1)の下限値を超えると、光学系(接眼光学系)の大型化および視野角の低下を招く。

0032

条件式(2)は、第1のレンズL1と第2のレンズL2との間の空気レンズの形状を規定しており、非点収差を低減しつつ第1のレンズL1および第2のレンズL2の偏芯敏感度を低減するための条件を表している。条件式(2)の上限値を超えると、非点収差の補正が不十分となる。一方、条件式(2)の下限値を超えると、各レンズの近軸曲率半径r12、r21が互いに近くなり、敏感度が大きくなる。

0033

条件式(3)は、第2のレンズL2の形状を規定しており、第2のレンズL2の負のパワーを確保しつつ物体側の面の曲率を低減することにより、第2のレンズL2に起因する像面湾曲や歪曲収差の劣化を低減することができる。

0034

条件式(4)は、第1のレンズL1の形状を規定しており、第1のレンズL1の正のパワーを確保しつつ物体側の面の曲率を低減することにより、第1のレンズL1に起因する像面湾曲や歪曲収差の劣化を低減することができる。

0035

条件式(5)は、第1のレンズL1の焦点距離f1と全系の焦点距離fとの比を規定しており、大きな視野角を確保しつつ、像面湾曲や歪曲収差などの諸収差を適切に補正するために必要な条件を表している。条件式(5)の範囲を外れると、像面湾曲や歪曲収差などの諸収差が劣化する。

0036

以下、実施例1〜3のそれぞれに対応する数値実施例1〜3を示す。
各数値実施例において、ωは視度が−1ディオプター(標準視度)であるときの見かけ視野(半画角)である。また、riは焦点面を基準として物体側からi番目の面の近軸曲率半径、diは物体側からi番目の面とi+1番目の面との間の軸上面間隔である。また、Niは物体側からi番目の硝材のd線(波長=578.6nm)に対する屈折率、νiは物体側からi番目の硝材のd線に対するアッベ数である。なお、表中では、記載されている長さの単位は、特記の無い場合、[mm]が用いられる。ただし、光学系(接眼光学系)は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、単位は[mm]に限定されることなく、他の単位を用いることができる。

0037

各数値実施例において、近軸曲率半径の欄に非球面と記載されている面(「*」が付されている面)は、以下の式(6)により定義される非球面形状を有する。

0038

0039

式(6)において、xはレンズ面の頂点からの光軸方向の距離、hは光軸と垂直な方向の高さ、Rはレンズ面の頂点での近軸曲率半径、kは円錐定数、c2、c4、c6は多項式係数である。また、各数値実施例において、「E−i」は10を底とする指数表現、すなわち「10−i」を表している。

0040

また、表1に、各数値実施例に対応する条件式(1)〜(5)の値を示している。

0041

(数値実施例1)
全体諸元
焦点距離画像表示面対角長ω
23.61 12.70 30.80°

レンズデータ
近軸曲率半径軸上面間隔屈折率(Nd)アッベ数(νd)
r1 = ∞ d1 = 1.00 N0 = 1.52 ν0 = 64.14
r2 = ∞ d2 =可変
r3 = ∞ d3 = 3.13 N1 = 1.57 ν1 = 56.36
r4* = -12.90 d4 = 3.73
r5* = -8.29 d5 = 1.80 N2 = 1.63 ν2 = 23.90
r6* = -36.48 d6 = 3.24
r7* = 59.06 d7 = 4.12 N3 = 1.57 ν3 = 56.36
r8* = -12.65 d8 = 可変
r9 = ∞ d9 = 1.00 N4 = 1.52 ν4 = 64.14
r10 = ∞ d10 = 18.00
r11 = ∞

非球面係数
k c2 c4 c6
r4* -3.32 0.00 -6.56E-05 2.66E-07
r5* -3.36E-01 0.00 1.08E-04 6.58E-07
r6* 1.88 0.00 5.08E-06 0.00
r7* -1.23E+01 0.00 1.19E-06 0.00
r8* -6.80E-02 0.00 6.44E-05 2.63E-07

可変間隔
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
d2 10.30 9.16 11.42
d8 1.68 2.82 0.56

(数値実施例2)
全体諸元
焦点距離 画像表示面対角長 ω
23.55 12.70 30.51°

レンズデータ
近軸曲率半径 軸上面間隔 屈折率(Nd) アッベ数(νd)
r1 = ∞ d1 = 1.00 N0 = 1.52 ν0 = 64.14
r2 = ∞ d2 = 可変
r3* = 930.19 d3 = 2.90 N1 = 1.53 ν1 = 56.00
r4* = -11.78 d4 = 3.90
r5* = -8.10 d5 = 1.75 N2 = 1.63 ν2 = 23.90
r6* = -41.48 d6 = 3.26
r7* = 37.48 d7 = 4.19 N3 = 1.53 ν3 = 56.00
r8* = -12.41 d8 = 可変
r9 = ∞ d9 = 1.00 N4 = 1.52 ν4 = 64.14
r10 = ∞ d10 = 18.00
r11 = ∞

非球面係数
k c2 c4 c6
r3* 1.64E+04 0.00 0.00 0.00
r4* -3.07 0.00 -8.94E-05 4.17E-07
r5* -3.29E-01 0.00 1.86E-04 6.58E-07
r6* -2.11E+01 0.00 0.00 0.00
r7* -7.44 0.00 0.00 0.00
r8* -4.65E-01 0.00 5.53E-05 -2.45E-10

可変間隔
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
d2 10.26 9.13 11.39
d8 1.68 2.81 0.55

(数値実施例3)
全体諸元
焦点距離 画像表示面対角長 ω
22.41 12.70 32.03°

レンズデータ
近軸曲率半径 軸上面間隔 屈折率(Nd) アッベ数(νd)
r1 = ∞ d1 = 1.00 N0 = 1.52 ν0 = 64.14
r2 = ∞ d2 = 可変
r3* = -129.42 d3 = 2.81 N1 = 1.53 ν1 = 56.00
r4* = -11.87 d4 = 4.36
r5* = -8.36 d5 = 1.76 N2 = 1.63 ν2 = 23.90
r6* = -98.33 d6 = 2.16
r7* = 52.94 d7 = 4.19 N3 = 1.69 ν3 = 53.20
r8* = -12.63 d8 = 可変
r9 = ∞ d9 = 1.00 N4 = 1.52 ν4 = 64.14
r10 = ∞ d10 = 18.00
r11 = ∞

非球面係数
k c2 c4 c6
r3* -2.02E+02 0.00 0.00 0.00
r4* -5.68 0.00 -2.00E-04 1.47E-06
r5* -2.41 0.00 -2.71E-04 6.58E-07
r6* -1.46E+02 0.00 0.00 0.00
r7* -1.35E+01 0.00 0.00 0.00
r8* -1.65 0.00 -3.29E-05 1.59E-08

可変間隔
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
d2 9.22 8.21 10.24
d8 1.95 2.96 0.93

(数値実施例4)
全体諸元
焦点距離 画像表示面対角長 ω
21.67 12.70 33.11°

レンズデータ
近軸曲率半径 軸上面間隔 屈折率(Nd) アッベ数(νd)
r1 = ∞ d1 = 1.00 N0 = 1.52 ν0 = 64.14
r2 = ∞ d2 = 可変
r3* = -86.89 d3 = 3.37 N1 = 1.58 ν1 = 59.46
r4* = -10.40 d4 = 4.07
r5* = -6.83 d5 = 2.00 N2 = 1.82 ν2 = 24.06
r6* = -21.79 d6 = 1.70
r7* = 98.32 d7 = 4.31 N3 = 1.69 ν3 = 53.20
r8* = -11.53 d8 = 可変
r9 = ∞ d9 = 1.00 N4 = 1.52 ν4 = 64.14
r10 = ∞ d10 = 18.00
r11 = ∞

非球面係数
k c2 c4 c6
r3* 1.24E+02 0.00 0.00 0.00
r4* -2.78 0.00 -9.79E-05 -4.49E-07
r5* -2.07 0.00 -2.97E-04 6.58E-07
r6* -9.48 0.00 0.00 0.00
r7* 6.64 0.00 0.00 0.00
r8* -1.55 0.00 -2.91E-05 -1.66E-08

可変間隔
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
d2 8.71 7.76 9.65
d8 1.46 2.41 0.52

0042

0043

次に、図11を参照して、電子ビューファインダを備えた撮像装置について説明する。図11は、各実施例の接眼光学系を備えた撮像装置100の概略図である。図11において、撮影レンズ101(撮像光学系)により形成された被写体像は、光電変換素子である撮像素子102により電気信号に変換される。撮像素子102としては、CCDセンサCMOSセンサなどが用いられる。

0044

撮像素子102からの出力が画像処理回路103において処理されることにより、画像が形成される。この画像は、半導体メモリ磁気テープ光ディスクなどの記録媒体に記録される。また、画像処理回路103にて形成された画像は、電子ビューファインダ105(EVF)に表示される。電子ビューファインダ105は、表示素子1051(液晶表示素子LCD)および各実施例の接眼光学系1052を備えて構成されている。観察者106は、電子ビューファインダを観察しながら撮像を行うことが可能である。各実施例の接眼光学系は、デジタルカメラビデオカメラなどの種々の撮像装置に適用可能である。

0045

本実施例の接眼光学系によれば、視野角が大きく像面湾曲や歪曲収差などの諸収差を低減し、レンズの偏芯敏感度を低減することができる。このため本実施例によれば、高視野角で高性能な接眼光学系、電子ビューファインダ、および、撮像装置を提供することができる。

0046

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

0047

L1:第1のレンズ
L2:第2のレンズ
L3:第3のレンズ

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