JPH0414324B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0414324B2 JPH0414324B2 JP58100856A JP10085683A JPH0414324B2 JP H0414324 B2 JPH0414324 B2 JP H0414324B2 JP 58100856 A JP58100856 A JP 58100856A JP 10085683 A JP10085683 A JP 10085683A JP H0414324 B2 JPH0414324 B2 JP H0414324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- positive
- objective lens
- optical system
- meniscus
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2446—Optical details of the image relay
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Description
本発明は、リレーレンズを用いた硬性鏡光学系
に関するものである。 従来、第１図に示すような対物レンズＯによる
物体像をフイールドレンズＦ内に形成するように
したタイプのもので収差の良好に補正された硬性
鏡の光学系が知られている。このようなタイプの
硬性鏡の光学系の特徴は、対物レンズＯの射出瞳
をフイールドレンズＦを用いてリレー系R1．R2，
R3に伝送している点と、リレー系で発生する負
の像面わん曲を、対物レンズをレトロフオーカス
タイプのレンズ系にすることによつて正の像面わ
ん曲を対物像位置に発生させて相殺することによ
つて硬性鏡の光学系全体として像面わん曲が除去
されるようにしている点と、更にレトロフオーカ
スタイプのうちの凸群の中に凹の作用の接合面Ｒ
をもつ接合レンズを配置して、コマ収差を良好に
補正することとである。 このような従来の硬性鏡の光学系は、次のよう
な欠点を有している。その第１は、製造上の問題
から生ずる画角のばらつきである。それはフイー
ルドレンズによる瞳を伝送する作用のばらつきに
より生ずるものである。つまり対物レンズＯとフ
イールドレンズＦとの間隔、フイールドレンズＦ
とリレー系との間隔、フイールドレンズＦの厚み
等のばらつきによつて、フイールドレンズＦによ
る瞳を伝送する作用がばらつきこれが原因で画角
がばらつくためである。 又従来の硬性鏡用光学系の他の欠点は、像面わ
ん曲の補正がまだ十分でない点である。リレー系
の負の像面わん曲は、リレー回数に比例する。そ
のため例えば比例回数が３回の場合は、対物レン
ズの正の像面わん曲により補正できるが、比例回
数が５回の場合には、十分補正できず補正不足に
なる。 本発明は、上記のような従来のものの欠点を除
去するもので、画角のばらつきがなく硬性鏡の光
学系全体の像面わん曲が十分良好に補正されるよ
うにした対物レンズを備えた硬性鏡光学系を提供
するものである。 第２図は、本発明の対物レンズを備えた硬性鏡
の光学系を示す図で、Ｏは対物レンズ、R1，R2，
R3…はリレーレンズである。この図に示すよう
にフイールドレンズＦを用いることなくその代り
に対物レンズとして像側（像位置の前）に物体側
に凹面を向けて配置したメニスカスレンズを含む
ようにしたものである。つまり本発明の対物レン
ズは、第２図に示すように負の屈折力を持つ第１
レンズ群L1と正の屈折力を持つ第２群レンズ群
L2とメニスカスレンズL3とよりなつている。 以上のような構成の対物レンズは、メニスカス
レンズL3の前方で発散あるいは収束している主
光線をメニスカスレンズL3で光軸にほぼ平行に
なるようにし、対物レンズの射出瞳をほぼ無限遠
にしてリレー系に瞳を伝送している。このように
対物レンズＯとリレー系の間で瞳が無限遠にて伝
送されているいわゆるテレセントリツク光学系に
なるように対物レンズＯを構成しているので対物
レンズとリレーレンズの間隔が変化しても画角に
影響を及ぼすことはなく画角のばらつきの少ない
硬性鏡光学系になし得る。 更にペツツバール和が負になるメニスカスレン
ズを配置すれば、対物レンズのペツツバール和が
従来の硬性鏡対物レンズより更に負の大きな値に
なるので、正でより大きな像面わん曲が発生す
る。したがつて硬性鏡の光学系の全体の像面わん
曲を良好に補正することが出来る。 ここでメニスカスレンズL3によりペツツバー
ル和が負になる条件は次の(1)に示す通りである。 (1) na−１／na １／Ra＋１−nb／nb １／Rb＜０ ただしna，nbはメニスカスレンズのうちの前後
のレンズの屈折率、Ra，Rbはメニスカスレンズ
L3の物体側および像側の面の曲率半径である。
条件(1)を満足しないと全体の像面わん曲が良好に
補正されない。 更にRa，Rbが次の条件(2)を満足するようにす
れば一層適切な像面わん曲の補正能力が得られ
る。 (2) 0.45＜Ra／Rb＜0.9 この条件(2)の上限より外れるとメニスカスレン
ズL3の負のパワーが弱くなるためにペツツバー
ル和を補正する効果が弱くなり像面わん曲を十分
補正し得なくなる。また下限より外れた場合に
は、メニスカスレンズL3の負のパワーが強くな
り、ペツツバール和を小さくするためには有利で
あるが軸外上側光線に対する発散作用が強くなつ
てコマ収差のバランスが崩れる。 以上のように、ペツツバール和が負であるメニ
スカスレンズを配置した本発明の対物レンズによ
れば、画角のばらつきが少なく、像面わん曲を補
正する能力の大きい対物レンズが得られる。 また第２図に示すような構成の対物レンズは、
副次的効果としてコマ収差の改善も得られる。つ
まり第１図に示す従来のレンズは、コマ収差のバ
ランスが接合面Ｒの一つの面にて補正されていた
が本発明の対物レンズは、凹の作用をもつメニス
カスレンズL3の前面と正の第２レンズ群L2中の
接合面Ｒの二つの面にコマ収差の補正作用をもた
せ得るので前記接合面Ｒの曲率半径を大にし得
る。そのためコマ収差の曲りも改善されより良好
な収差が得られる。 又このコマ収差の補正にとつては、負のレンズ
群L1の焦点距離f1の対物レンズの全系の焦点距離
ｆに対する比率が次の条件(3)を満足し、又前記の
正の第２レンズ群L2中の接合面の曲率半径Rcが
条件(4)を満足することが好ましく、これによつて
コマ収差のバランスおよび曲りを良好に出来る。 (3) 0.4＜｜f1｜／ｆ＜0.75 (4) 0.75＜｜Rc｜／ｆ＜1.55 上記の条件(3)、条件(4)においてその上限をこえ
るとコマ収差は補正不足になり、下限をこえると
補正過剰になる。いずれか一方をはずれてもコマ
収差のバランスが崩れてしまう。 次に以上説明した本発明の内視鏡対物レンズの
各実施例を示す。
に関するものである。 従来、第１図に示すような対物レンズＯによる
物体像をフイールドレンズＦ内に形成するように
したタイプのもので収差の良好に補正された硬性
鏡の光学系が知られている。このようなタイプの
硬性鏡の光学系の特徴は、対物レンズＯの射出瞳
をフイールドレンズＦを用いてリレー系R1．R2，
R3に伝送している点と、リレー系で発生する負
の像面わん曲を、対物レンズをレトロフオーカス
タイプのレンズ系にすることによつて正の像面わ
ん曲を対物像位置に発生させて相殺することによ
つて硬性鏡の光学系全体として像面わん曲が除去
されるようにしている点と、更にレトロフオーカ
スタイプのうちの凸群の中に凹の作用の接合面Ｒ
をもつ接合レンズを配置して、コマ収差を良好に
補正することとである。 このような従来の硬性鏡の光学系は、次のよう
な欠点を有している。その第１は、製造上の問題
から生ずる画角のばらつきである。それはフイー
ルドレンズによる瞳を伝送する作用のばらつきに
より生ずるものである。つまり対物レンズＯとフ
イールドレンズＦとの間隔、フイールドレンズＦ
とリレー系との間隔、フイールドレンズＦの厚み
等のばらつきによつて、フイールドレンズＦによ
る瞳を伝送する作用がばらつきこれが原因で画角
がばらつくためである。 又従来の硬性鏡用光学系の他の欠点は、像面わ
ん曲の補正がまだ十分でない点である。リレー系
の負の像面わん曲は、リレー回数に比例する。そ
のため例えば比例回数が３回の場合は、対物レン
ズの正の像面わん曲により補正できるが、比例回
数が５回の場合には、十分補正できず補正不足に
なる。 本発明は、上記のような従来のものの欠点を除
去するもので、画角のばらつきがなく硬性鏡の光
学系全体の像面わん曲が十分良好に補正されるよ
うにした対物レンズを備えた硬性鏡光学系を提供
するものである。 第２図は、本発明の対物レンズを備えた硬性鏡
の光学系を示す図で、Ｏは対物レンズ、R1，R2，
R3…はリレーレンズである。この図に示すよう
にフイールドレンズＦを用いることなくその代り
に対物レンズとして像側（像位置の前）に物体側
に凹面を向けて配置したメニスカスレンズを含む
ようにしたものである。つまり本発明の対物レン
ズは、第２図に示すように負の屈折力を持つ第１
レンズ群L1と正の屈折力を持つ第２群レンズ群
L2とメニスカスレンズL3とよりなつている。 以上のような構成の対物レンズは、メニスカス
レンズL3の前方で発散あるいは収束している主
光線をメニスカスレンズL3で光軸にほぼ平行に
なるようにし、対物レンズの射出瞳をほぼ無限遠
にしてリレー系に瞳を伝送している。このように
対物レンズＯとリレー系の間で瞳が無限遠にて伝
送されているいわゆるテレセントリツク光学系に
なるように対物レンズＯを構成しているので対物
レンズとリレーレンズの間隔が変化しても画角に
影響を及ぼすことはなく画角のばらつきの少ない
硬性鏡光学系になし得る。 更にペツツバール和が負になるメニスカスレン
ズを配置すれば、対物レンズのペツツバール和が
従来の硬性鏡対物レンズより更に負の大きな値に
なるので、正でより大きな像面わん曲が発生す
る。したがつて硬性鏡の光学系の全体の像面わん
曲を良好に補正することが出来る。 ここでメニスカスレンズL3によりペツツバー
ル和が負になる条件は次の(1)に示す通りである。 (1) na−１／na １／Ra＋１−nb／nb １／Rb＜０ ただしna，nbはメニスカスレンズのうちの前後
のレンズの屈折率、Ra，Rbはメニスカスレンズ
L3の物体側および像側の面の曲率半径である。
条件(1)を満足しないと全体の像面わん曲が良好に
補正されない。 更にRa，Rbが次の条件(2)を満足するようにす
れば一層適切な像面わん曲の補正能力が得られ
る。 (2) 0.45＜Ra／Rb＜0.9 この条件(2)の上限より外れるとメニスカスレン
ズL3の負のパワーが弱くなるためにペツツバー
ル和を補正する効果が弱くなり像面わん曲を十分
補正し得なくなる。また下限より外れた場合に
は、メニスカスレンズL3の負のパワーが強くな
り、ペツツバール和を小さくするためには有利で
あるが軸外上側光線に対する発散作用が強くなつ
てコマ収差のバランスが崩れる。 以上のように、ペツツバール和が負であるメニ
スカスレンズを配置した本発明の対物レンズによ
れば、画角のばらつきが少なく、像面わん曲を補
正する能力の大きい対物レンズが得られる。 また第２図に示すような構成の対物レンズは、
副次的効果としてコマ収差の改善も得られる。つ
まり第１図に示す従来のレンズは、コマ収差のバ
ランスが接合面Ｒの一つの面にて補正されていた
が本発明の対物レンズは、凹の作用をもつメニス
カスレンズL3の前面と正の第２レンズ群L2中の
接合面Ｒの二つの面にコマ収差の補正作用をもた
せ得るので前記接合面Ｒの曲率半径を大にし得
る。そのためコマ収差の曲りも改善されより良好
な収差が得られる。 又このコマ収差の補正にとつては、負のレンズ
群L1の焦点距離f1の対物レンズの全系の焦点距離
ｆに対する比率が次の条件(3)を満足し、又前記の
正の第２レンズ群L2中の接合面の曲率半径Rcが
条件(4)を満足することが好ましく、これによつて
コマ収差のバランスおよび曲りを良好に出来る。 (3) 0.4＜｜f1｜／ｆ＜0.75 (4) 0.75＜｜Rc｜／ｆ＜1.55 上記の条件(3)、条件(4)においてその上限をこえ
るとコマ収差は補正不足になり、下限をこえると
補正過剰になる。いずれか一方をはずれてもコマ
収差のバランスが崩れてしまう。 次に以上説明した本発明の内視鏡対物レンズの
各実施例を示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
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【表】
【表】
【表】
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【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
ただしr1，r2，…はレンズ各面の曲率半径、
d1，d2，…は各レンズの肉厚および空気間隔、
n1，n2，…は各レンズの屈折率、ν1，ν2，…は各
レンズのアツベ数である。 以上の実施例のうち実施例１乃至実施例10は第
３図に示すようなレンズ構成のものである。これ
らのうち実施例７は負の第１レンズ群L1の前に
カバーガラスを配置し正の第２レンズ群L2の物
体側のレンズがガラスブロツクと平凸レンズを接
合したレンズのデーターが示してあり、データー
中r0，r′0，d0，d′0，n0，ν0はこのカバーガラスの
データーそしてr4は前記平凸レンズの接合面のデ
ーター（Rcはr7でこのr4は含まない）である。ま
た実施例９はメニスカスレンズL3の接合面が平
面でなく物体側に凹面を向けた面である。更に実
施例10のメニスカスレンズL3は接合面が物体側
に凸面を向けた面である。又、実施例11は第４図
に示すレンズ構成、実施例12，13は第５図に示す
レンズ構成のものである。 本発明の対物レンズは、以上説明したようなレ
ンズ構成で、条件(1)を満足するメニスカスレンズ
を配置したもので、画角のばらつきの少ないレン
ズ系で硬性鏡全系としての像面わん曲が少なくな
るようにしたものである。 特にメニスカスレンズの形状を条件(2)を満足す
る形状にすれば、正の像面わん曲の補正能力が適
切である対物レンズが得られる。 更に条件(3)，(4)を満足するように負の第１レン
ズ群の焦点距離と対物レンズ全系の焦点距離の比
率f1／ｆおよび正の第２レンズ群中の接合レンズの 接合面の曲率半径と全系の焦点距離との比率Rc／ｆ を設定すれば、コマ収差の良好に補正された対物
レンズが得られる。
d1，d2，…は各レンズの肉厚および空気間隔、
n1，n2，…は各レンズの屈折率、ν1，ν2，…は各
レンズのアツベ数である。 以上の実施例のうち実施例１乃至実施例10は第
３図に示すようなレンズ構成のものである。これ
らのうち実施例７は負の第１レンズ群L1の前に
カバーガラスを配置し正の第２レンズ群L2の物
体側のレンズがガラスブロツクと平凸レンズを接
合したレンズのデーターが示してあり、データー
中r0，r′0，d0，d′0，n0，ν0はこのカバーガラスの
データーそしてr4は前記平凸レンズの接合面のデ
ーター（Rcはr7でこのr4は含まない）である。ま
た実施例９はメニスカスレンズL3の接合面が平
面でなく物体側に凹面を向けた面である。更に実
施例10のメニスカスレンズL3は接合面が物体側
に凸面を向けた面である。又、実施例11は第４図
に示すレンズ構成、実施例12，13は第５図に示す
レンズ構成のものである。 本発明の対物レンズは、以上説明したようなレ
ンズ構成で、条件(1)を満足するメニスカスレンズ
を配置したもので、画角のばらつきの少ないレン
ズ系で硬性鏡全系としての像面わん曲が少なくな
るようにしたものである。 特にメニスカスレンズの形状を条件(2)を満足す
る形状にすれば、正の像面わん曲の補正能力が適
切である対物レンズが得られる。 更に条件(3)，(4)を満足するように負の第１レン
ズ群の焦点距離と対物レンズ全系の焦点距離の比
率f1／ｆおよび正の第２レンズ群中の接合レンズの 接合面の曲率半径と全系の焦点距離との比率Rc／ｆ を設定すれば、コマ収差の良好に補正された対物
レンズが得られる。
第１図は従来の対物レンズを有する硬性鏡の光
学系を示す図、第２図は本発明の対物レンズを有
する硬性鏡の光学系を示す図、第３図は本発明の
実施例１乃至実施例10の断面図、第４図は本発明
の実施例11の断面図、第５図は本発明の実施例
12，13の断面図、第６図乃至第１８図は本発明の
実施例１乃至実施例13の収差曲線図である。
学系を示す図、第２図は本発明の対物レンズを有
する硬性鏡の光学系を示す図、第３図は本発明の
実施例１乃至実施例10の断面図、第４図は本発明
の実施例11の断面図、第５図は本発明の実施例
12，13の断面図、第６図乃至第１８図は本発明の
実施例１乃至実施例13の収差曲線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対物レンズと、その像側に配置されたリレー
レンズとを備えた硬性鏡光学系において、前記対
物レンズが物体側から順に、負の屈折力を持つ第
１レンズ群と、像側に凸面を持つ正レンズを含む
正レンズ成分と、正レンズと負レンズとを接合し
た接合正レンズとを含み、全体として正の屈折力
を持つ第２レンズ群と、物体側に凹面を持つメニ
スカスレンズとから成り、前記正レンズ成分から
射出する前に主光線が光軸を横切ると共に、前記
メニスカスレンズを射出する主光線が光軸に対し
てほぼ平行になつており、以下の条件を満足する
硬性鏡光学系。 (1) （na−１）／naRa＋（１−nb）／nbRb＜０ (2) 0.45＜Ra／Rb＜0.9 (3) 0.75＜｜Rc｜／ｆ＜1.55 (4) 0.4＜｜f1｜／ｆ＜0.75 ただし、na，nbは夫々前記メニスカスレンズの
物体側および像側のレンズの屈折率（このメニス
カスレンズが単レンズの場合はna＝nb）、Ra，Rb
は前記メニスカスレンズの物体側および像側の面
の曲率半径、Rcは前記接合正レンズの接合面の
曲率半径、f1は第１レンズ群の焦点距離、ｆは対
物レンズの焦点距離である。 ２ 前記正レンズ成分が複数の正レンズから成る
特許請求の範囲１の硬性鏡光学系。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58100856A JPS59226315A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 硬性鏡光学系 |
| US06/617,735 US4621910A (en) | 1983-06-08 | 1984-06-06 | Objective for an endoscope |
| DE19843421251 DE3421251A1 (de) | 1983-06-08 | 1984-06-07 | Endoskopobjektiv |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58100856A JPS59226315A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 硬性鏡光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59226315A JPS59226315A (ja) | 1984-12-19 |
| JPH0414324B2 true JPH0414324B2 (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=14284945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58100856A Granted JPS59226315A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 硬性鏡光学系 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4621910A (ja) |
| JP (1) | JPS59226315A (ja) |
| DE (1) | DE3421251A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2652637B2 (ja) * | 1987-05-26 | 1997-09-10 | 旭光学工業株式会社 | 内視鏡対物レンズ |
| JPH01124810A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-17 | Olympus Optical Co Ltd | 像伝達光学系 |
| US4946267A (en) * | 1988-05-09 | 1990-08-07 | Jan Hoogland | Endoscope relay optics |
| US5005957A (en) * | 1988-09-07 | 1991-04-09 | Olympus Optical Co., Ltd. | Objective lens system for endoscopes |
| JPH04146405A (ja) * | 1990-10-09 | 1992-05-20 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡光学系 |
| DE4138626C1 (en) * | 1991-11-25 | 1992-12-24 | Etb, Endoskopische Technik Gmbh Berlin, O-1170 Berlin, De | Lens objective for endoscope - has lens-prism group and collector lens group with diffusing cemented surface |
| US5424877A (en) * | 1992-04-10 | 1995-06-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Observation optical system for endoscopes |
| JPH09304693A (ja) * | 1996-05-16 | 1997-11-28 | Olympus Optical Co Ltd | 硬性鏡対物光学系 |
| JP4105785B2 (ja) * | 1997-10-03 | 2008-06-25 | オリンパス株式会社 | 内視鏡撮像光学系 |
| JP6468978B2 (ja) * | 2015-09-11 | 2019-02-13 | 富士フイルム株式会社 | 撮像レンズおよび撮像装置 |
| US10067332B2 (en) | 2015-11-05 | 2018-09-04 | Karl Storz Imaging, Inc. | Optical relay system with afocal menisci element |
| EP3173846B1 (en) * | 2015-11-05 | 2023-10-04 | Karl Storz SE & Co. KG | Optical relay system |
| DE102017113273A1 (de) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | avateramedical GmBH | Objektiv für ein Endoskop und Endoskop |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026364Y1 (ja) * | 1970-04-13 | 1975-08-06 | ||
| JPS4920091B1 (ja) * | 1970-05-23 | 1974-05-22 | ||
| JPS5030458B2 (ja) * | 1971-12-21 | 1975-10-01 | ||
| JPS5124886B2 (ja) * | 1972-03-27 | 1976-07-27 | ||
| JPS5754767B2 (ja) * | 1972-05-10 | 1982-11-19 | ||
| JPS5843722B2 (ja) * | 1973-03-19 | 1983-09-28 | オリンパス光学工業株式会社 | シヤシンヨウコウカクレンズ |
| JPS5847683B2 (ja) * | 1973-03-20 | 1983-10-24 | オリンパス光学工業株式会社 | 前群発散系において近写性能を補正する広角レンズ |
| JPS5845002B2 (ja) * | 1973-03-20 | 1983-10-06 | オリンパス光学工業株式会社 | 後群くり出し広角レンズ |
| JPS5522761B2 (ja) * | 1973-08-21 | 1980-06-19 | ||
| JPS5544922B2 (ja) * | 1974-05-11 | 1980-11-14 | ||
| JPS5515005B2 (ja) * | 1974-10-26 | 1980-04-21 | ||
| JPS5162053A (ja) * | 1974-11-27 | 1976-05-29 | Olympus Optical Co | |
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