JPH1116698A - 加速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称性の改善方法 - Google Patents
加速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称性の改善方法Info
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- JPH1116698A JPH1116698A JP16930797A JP16930797A JPH1116698A JP H1116698 A JPH1116698 A JP H1116698A JP 16930797 A JP16930797 A JP 16930797A JP 16930797 A JP16930797 A JP 16930797A JP H1116698 A JPH1116698 A JP H1116698A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
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- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速管内における高周波電磁場の対称性を確
保し、軸方向にまっすぐに荷電粒子を加速する。 【解決手段】 高周波電磁波を内部に導入して荷電粒子
を中心軸線に沿って加速する加速管において、高周波電
磁波の導入部位において、荷電粒子が通過する共振空洞
の外側に該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞を設け、
緩衝空洞を介して共振空洞に高周波電磁波を導き入れ
る。
保し、軸方向にまっすぐに荷電粒子を加速する。 【解決手段】 高周波電磁波を内部に導入して荷電粒子
を中心軸線に沿って加速する加速管において、高周波電
磁波の導入部位において、荷電粒子が通過する共振空洞
の外側に該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞を設け、
緩衝空洞を介して共振空洞に高周波電磁波を導き入れ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は 特に高周波電磁場
を用いて電子等の荷電粒子を加速する加速管のカップラ
ー及びその高周波電磁場の対称性の改善方法に関する。
を用いて電子等の荷電粒子を加速する加速管のカップラ
ー及びその高周波電磁場の対称性の改善方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上記加
速管は、筒状の加速管内に導波管等を用いて高周波電磁
波を導き、高周波電磁場によって筒状の加速管の軸方向
に電子を加速するものである。ここで、電子を軸方向に
まっすぐに加速する（すなわち、軸と垂直方向の力を無
くす）ためには、高周波電磁波によって加速管内に形成
される電磁場の中心が加速管の中心軸線に一致するこ
と、すなわち中心軸線に対する高周波電磁波の対称性が
要求される。
速管は、筒状の加速管内に導波管等を用いて高周波電磁
波を導き、高周波電磁場によって筒状の加速管の軸方向
に電子を加速するものである。ここで、電子を軸方向に
まっすぐに加速する（すなわち、軸と垂直方向の力を無
くす）ためには、高周波電磁波によって加速管内に形成
される電磁場の中心が加速管の中心軸線に一致するこ
と、すなわち中心軸線に対する高周波電磁波の対称性が
要求される。
【０００３】しかし、実際には、ある特定の方向から筒
状の加速管内に高周波電磁波が導入される、すなわち高
周波電磁波の加速管へのカップラー部位の形状が中心軸
線に対して対称性を備えていないので、上記加速管内に
おける高周波電磁場の対称性を確保することは困難であ
った。例えば、上記カップラー部位には、加速管に入射
される高周波電磁波をマッチングするためのアイリス部
（窓部）が設けられており、該アイリス部の存在によっ
て高周波電磁場の対称性が損なわれる。
状の加速管内に高周波電磁波が導入される、すなわち高
周波電磁波の加速管へのカップラー部位の形状が中心軸
線に対して対称性を備えていないので、上記加速管内に
おける高周波電磁場の対称性を確保することは困難であ
った。例えば、上記カップラー部位には、加速管に入射
される高周波電磁波をマッチングするためのアイリス部
（窓部）が設けられており、該アイリス部の存在によっ
て高周波電磁場の対称性が損なわれる。
【０００４】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、以下の点を目的とするものである。 （１）軸方向にまっすぐに荷電粒子を加速することが可
能な加速管のカプラー及びその高周波電磁場の対称性の
改善方法を提供する。 （２）加速管のカップラー内における高周波電磁場の対
称性を確保することが可能な加速管のカップラー及びそ
の高周波電磁場の対称性の改善方法を提供する。
たもので、以下の点を目的とするものである。 （１）軸方向にまっすぐに荷電粒子を加速することが可
能な加速管のカプラー及びその高周波電磁場の対称性の
改善方法を提供する。 （２）加速管のカップラー内における高周波電磁場の対
称性を確保することが可能な加速管のカップラー及びそ
の高周波電磁場の対称性の改善方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、加速管に係わる手段として、高周波電
磁波を内部に導入して荷電粒子を中心軸線に沿って加速
する加速管において、高周波電磁波の導入部位におい
て、荷電粒子が通過する共振空洞の外側に該共振空洞に
対して同軸状の緩衝空洞を設け、緩衝空洞を介して共振
空洞に高周波電磁波を導き入れるという手段を採用す
る。また、上記手段において、互いに同軸状の緩衝空洞
を複数設けるという手段を採用する。さらに、本発明で
は、加速管の高周波電磁場の対称性の改善方法に係わる
手段として、高周波電磁波を共振空洞内に導入し、この
高周波電磁場によって共振空洞の中心軸線に沿って荷電
粒子を加速する加速管において、共振空洞内における前
記電磁界の対称性を改善する方法であって、共振空洞の
外側に該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞を設け、該
緩衝空洞を経由して高周波電磁波を共振空洞内に導き入
れるという手段を採用する。また、上記加速管の高周波
電磁場の対称性の改善方法に係わる手段において、互い
に同軸状の緩衝空洞を複数設けるという手段を採用す
る。
に、本発明では、加速管に係わる手段として、高周波電
磁波を内部に導入して荷電粒子を中心軸線に沿って加速
する加速管において、高周波電磁波の導入部位におい
て、荷電粒子が通過する共振空洞の外側に該共振空洞に
対して同軸状の緩衝空洞を設け、緩衝空洞を介して共振
空洞に高周波電磁波を導き入れるという手段を採用す
る。また、上記手段において、互いに同軸状の緩衝空洞
を複数設けるという手段を採用する。さらに、本発明で
は、加速管の高周波電磁場の対称性の改善方法に係わる
手段として、高周波電磁波を共振空洞内に導入し、この
高周波電磁場によって共振空洞の中心軸線に沿って荷電
粒子を加速する加速管において、共振空洞内における前
記電磁界の対称性を改善する方法であって、共振空洞の
外側に該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞を設け、該
緩衝空洞を経由して高周波電磁波を共振空洞内に導き入
れるという手段を採用する。また、上記加速管の高周波
電磁場の対称性の改善方法に係わる手段において、互い
に同軸状の緩衝空洞を複数設けるという手段を採用す
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係わる加速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称
性の改善方法の一実施形態について詳しく説明する。な
お、以下に説明する実施形態は、高周波電磁場を利用し
て荷電粒子である電子を加速する加速管に関するもので
ある。
係わる加速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称
性の改善方法の一実施形態について詳しく説明する。な
お、以下に説明する実施形態は、高周波電磁場を利用し
て荷電粒子である電子を加速する加速管に関するもので
ある。
【０００７】 まず、図１を参照して、本実施形態にお
ける加速管の構成について説明する。この図において、
（ａ）は円筒状の加速管を中心軸線Ｌに沿って切断した
縦断面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線における横断面図であ
る。
ける加速管の構成について説明する。この図において、
（ａ）は円筒状の加速管を中心軸線Ｌに沿って切断した
縦断面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線における横断面図であ
る。
【０００８】この図１（ａ）において、符号１はカップ
ラーセル、２はレギュラーセルである。このカップラー
セル１と複数のレギュラーセル２とは各々円筒形状に形
成されており、中心軸線Ｌに対して同軸状にそれぞれ重
ね合わされている。このうち、カップラーセル１は加速
管の一端に設けられ、またレギュラーセル２は複数が連
接状態とされてカップラーセル１に接続され、長尺状の
加速管を構成している。なお、レギュラーセル２の個数
は、どの程度荷電粒子を加速させるかによって適宜設定
されるものである。
ラーセル、２はレギュラーセルである。このカップラー
セル１と複数のレギュラーセル２とは各々円筒形状に形
成されており、中心軸線Ｌに対して同軸状にそれぞれ重
ね合わされている。このうち、カップラーセル１は加速
管の一端に設けられ、またレギュラーセル２は複数が連
接状態とされてカップラーセル１に接続され、長尺状の
加速管を構成している。なお、レギュラーセル２の個数
は、どの程度荷電粒子を加速させるかによって適宜設定
されるものである。
【０００９】図１（ｂ）にも示すように、カップラーセ
ル１は、中心軸線Ｌに対して同心状に設けられると共
に、以下に説明する高周波電磁場を共振させる円筒状の
共振空洞１ａと、該共振空洞１ａの外側に壁部１ｂを挟
んで中心軸線Ｌに対して同心状に設けられた中間カップ
リング空洞１ｃ（緩衝空洞）と、中心軸線Ｌに沿って外
部から共振空洞１ａまで形成される電子ビーム導入孔１
ｄと、中心軸線Ｌに対して直交する向きで形成されると
共に、アイリス壁１ｅによって形成されるアイリス部
（窓部）１ｆを介して上記中間カップリング空洞１ｃと
連通する接続空洞１ｇ等を備える。
ル１は、中心軸線Ｌに対して同心状に設けられると共
に、以下に説明する高周波電磁場を共振させる円筒状の
共振空洞１ａと、該共振空洞１ａの外側に壁部１ｂを挟
んで中心軸線Ｌに対して同心状に設けられた中間カップ
リング空洞１ｃ（緩衝空洞）と、中心軸線Ｌに沿って外
部から共振空洞１ａまで形成される電子ビーム導入孔１
ｄと、中心軸線Ｌに対して直交する向きで形成されると
共に、アイリス壁１ｅによって形成されるアイリス部
（窓部）１ｆを介して上記中間カップリング空洞１ｃと
連通する接続空洞１ｇ等を備える。
【００１０】上記電子ビーム導入孔１ｄは、荷電粒子で
ある電子（電子ビーム）を外部から共振空洞１ａ内に導
くものである。この電子ビームが外部から入射される共
振空洞１ａは、高周波電磁場を共振状態とすると共に効
率よく電子を加速するために、極めて高精度に形成され
ている、
ある電子（電子ビーム）を外部から共振空洞１ａ内に導
くものである。この電子ビームが外部から入射される共
振空洞１ａは、高周波電磁場を共振状態とすると共に効
率よく電子を加速するために、極めて高精度に形成され
ている、
【００１１】例えば、高周波電磁波としては数百ＭＨｚ
帯から数十ＧＨｚ帯のものが使用され、共振空洞１ａの
寸法精度は、このような高周波電磁波を共振状態とする
ために数ミクロンメートルの精度に形成される。このよ
うなカップラーセル１は、例えば銅等の母材を高精度の
切削装置によって切削加工することによって形成され
る。
帯から数十ＧＨｚ帯のものが使用され、共振空洞１ａの
寸法精度は、このような高周波電磁波を共振状態とする
ために数ミクロンメートルの精度に形成される。このよ
うなカップラーセル１は、例えば銅等の母材を高精度の
切削装置によって切削加工することによって形成され
る。
【００１２】上記壁部１ｂは、共振空洞１ａ及び中間カ
ップリング空洞１ｃの中心軸線方向の厚さＴに対して若
干低く形成されており、これによって中間カップリング
空洞１ｃは、狭い隙間を介して共振空洞１ａに連通する
ようになっている。また、上記接続空洞１ｇには高周波
電磁波を伝搬させる導波管３が接続されるようになって
おり、アイリス壁１ｅによって形成される上記アイリス
部１ｆは、導波管３内を伝搬してきた高周波電磁波の反
射を抑えつつ、中間カップリング空洞１ｃに導くために
設けられるものである。
ップリング空洞１ｃの中心軸線方向の厚さＴに対して若
干低く形成されており、これによって中間カップリング
空洞１ｃは、狭い隙間を介して共振空洞１ａに連通する
ようになっている。また、上記接続空洞１ｇには高周波
電磁波を伝搬させる導波管３が接続されるようになって
おり、アイリス壁１ｅによって形成される上記アイリス
部１ｆは、導波管３内を伝搬してきた高周波電磁波の反
射を抑えつつ、中間カップリング空洞１ｃに導くために
設けられるものである。
【００１３】なお、共振空洞１ａの中心軸線方向の厚さ
に応じて、該共振空洞１ａの共振周波数（共振現象を起
こす高周波電磁波の周波数）が設定されるようになって
いる。
に応じて、該共振空洞１ａの共振周波数（共振現象を起
こす高周波電磁波の周波数）が設定されるようになって
いる。
【００１４】続いて、レギュラーセル２の構造について
説明する。各レギュラーセル２は、上記カップラーセル
１に形成された共振空洞１ａと同様に、中心軸線Ｌに対
して同心状に設けられると共に高周波電磁場を共振させ
る共振空洞２ａと、隣り合ったレギュラーセル２の共振
空洞２ａを連通させる円形の開口窓２ｂとを備えてい
る。
説明する。各レギュラーセル２は、上記カップラーセル
１に形成された共振空洞１ａと同様に、中心軸線Ｌに対
して同心状に設けられると共に高周波電磁場を共振させ
る共振空洞２ａと、隣り合ったレギュラーセル２の共振
空洞２ａを連通させる円形の開口窓２ｂとを備えてい
る。
【００１５】次に、上記加速管における高周波電磁場の
対称性の改善方法について説明する。この加速管では、
まずカップラーセル１において中間カップリング空洞１
ｃを介して共振空洞１ａ内に導き込まれた高周波電磁場
によって電子が加速される。
対称性の改善方法について説明する。この加速管では、
まずカップラーセル１において中間カップリング空洞１
ｃを介して共振空洞１ａ内に導き込まれた高周波電磁場
によって電子が加速される。
【００１６】すなわち、共振空洞１ａにおいて共振状態
とされた高周波電磁波の電磁界によって電子は加速さ
れ、開口窓２ｂを介して次段のレギュラーセル２（カッ
プラーセル１に隣接するもの）の共振空洞２ａに入射さ
れる。そして、この電子は、共振空洞２ａにおいて共振
状態とされた高周波電磁波の電磁界によって、さらに加
速されてさらに次のレギュラーセル２に入射される。
とされた高周波電磁波の電磁界によって電子は加速さ
れ、開口窓２ｂを介して次段のレギュラーセル２（カッ
プラーセル１に隣接するもの）の共振空洞２ａに入射さ
れる。そして、この電子は、共振空洞２ａにおいて共振
状態とされた高周波電磁波の電磁界によって、さらに加
速されてさらに次のレギュラーセル２に入射される。
【００１７】ここで、共振空洞１ａにおける高周波電磁
場及び各共振空洞２ａにおける高周波電磁場の各中心を
中心軸線Ｌに一致させることによって、電子は効率よく
中心軸線方向に加速されることとなる。しかし、従来の
加速管では、アイリス部１ｆ等の存在により共振空洞１
ａが中心軸線Ｌに対して対称な形状を有していないため
に、共振空洞１ａにおける高周波電磁場の対称性が損な
われて、高周波電磁場の中心が中心軸線Ｌに一致しなか
った。
場及び各共振空洞２ａにおける高周波電磁場の各中心を
中心軸線Ｌに一致させることによって、電子は効率よく
中心軸線方向に加速されることとなる。しかし、従来の
加速管では、アイリス部１ｆ等の存在により共振空洞１
ａが中心軸線Ｌに対して対称な形状を有していないため
に、共振空洞１ａにおける高周波電磁場の対称性が損な
われて、高周波電磁場の中心が中心軸線Ｌに一致しなか
った。
【００１８】一方、本実施形態の加速管では、導波管３
内を伝搬してきた高周波電磁波は、アイリス部１ｆを介
して円筒状の共振空洞１ａに対して同心状に設けられた
中間カップリング空洞１ｃに導入される。そして、壁部
１ｂの狭い隙間を通って中間カップリング空洞１ｃから
共振空洞１ａに導き入れられる。
内を伝搬してきた高周波電磁波は、アイリス部１ｆを介
して円筒状の共振空洞１ａに対して同心状に設けられた
中間カップリング空洞１ｃに導入される。そして、壁部
１ｂの狭い隙間を通って中間カップリング空洞１ｃから
共振空洞１ａに導き入れられる。
【００１９】すなわち、高周波電磁波は、中心軸線Ｌに
対して同心状に設けられた中間カップリング空洞１ｃを
介して共振空洞１ａに導き入れられるので、中間カップ
リング空洞１ｃが緩衝空間の役目を果たして、共振空洞
１ａにおける高周波電磁波の対称性の歪みが是正され
る。
対して同心状に設けられた中間カップリング空洞１ｃを
介して共振空洞１ａに導き入れられるので、中間カップ
リング空洞１ｃが緩衝空間の役目を果たして、共振空洞
１ａにおける高周波電磁波の対称性の歪みが是正され
る。
【００２０】このような加速管によれば、共振空洞１ａ
に対して同軸状に中間カップリング空洞１ｃを形成する
だけなので、極めて簡単な構成によって効果的に高周波
電磁場の対称性の歪みを是正することができる。また、
構成が単純なため、コストの上昇を抑えることが可能で
ある。
に対して同軸状に中間カップリング空洞１ｃを形成する
だけなので、極めて簡単な構成によって効果的に高周波
電磁場の対称性の歪みを是正することができる。また、
構成が単純なため、コストの上昇を抑えることが可能で
ある。
【００２１】なお、上記実施形態では、共振空洞の外側
に１つの中間カップリング空洞を設ける構造を採用した
が、本願発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、中間カップリング空洞を互いに同軸状に複数設け、
高周波電磁場が複数の中間カップリング空洞を経由して
共振空洞に導き入れることにより、各中間カップリング
空洞が緩衝空間としてそれぞれ作用して、共振空洞にお
ける高周波電磁場の対称性の歪みをさらに改善すること
が考えられる。
に１つの中間カップリング空洞を設ける構造を採用した
が、本願発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、中間カップリング空洞を互いに同軸状に複数設け、
高周波電磁場が複数の中間カップリング空洞を経由して
共振空洞に導き入れることにより、各中間カップリング
空洞が緩衝空間としてそれぞれ作用して、共振空洞にお
ける高周波電磁場の対称性の歪みをさらに改善すること
が考えられる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる加
速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称性の改善
方法によれば、以下のような効果を奏する。 （１）高周波電磁波を内部に導入して荷電粒子を中心軸
線に沿って加速する加速管において、高周波電磁波の導
入部位において、荷電粒子が通過する共振空洞の外側に
該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞を設け、緩衝空洞
を介して共振空洞に高周波電磁波を導き入れるので、加
速管内における高周波電磁場の対称性を確保することが
可能である。したがって、軸方向にまっすぐ荷電粒子を
加速することができる。 （２）また、互いに同軸状の緩衝空洞を複数設けた場合
には、各緩衝空洞を経由して高周波電磁波が共振空洞に
導き入れられるので、共振空洞における高周波電磁場の
対称性の歪みがさらに改善される。
速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称性の改善
方法によれば、以下のような効果を奏する。 （１）高周波電磁波を内部に導入して荷電粒子を中心軸
線に沿って加速する加速管において、高周波電磁波の導
入部位において、荷電粒子が通過する共振空洞の外側に
該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞を設け、緩衝空洞
を介して共振空洞に高周波電磁波を導き入れるので、加
速管内における高周波電磁場の対称性を確保することが
可能である。したがって、軸方向にまっすぐ荷電粒子を
加速することができる。 （２）また、互いに同軸状の緩衝空洞を複数設けた場合
には、各緩衝空洞を経由して高周波電磁波が共振空洞に
導き入れられるので、共振空洞における高周波電磁場の
対称性の歪みがさらに改善される。
【図１】 本発明に係わる加速管のカップラー及びその
高周波電磁場の対称性の改善方法の一実施形態の構成を
示す断面図である。
高周波電磁場の対称性の改善方法の一実施形態の構成を
示す断面図である。
【符号の説明】 Ｌ……加速管の中心軸線 １……カップラーセル １ａ，２ａ……共振空洞 １ｂ……壁部 １ｃ……中間カップリング空洞（緩衝空洞） １ｄ……電子ビーム導入孔 １ｅ……アイリス壁 １ｆ……アイリス部 １ｇ……接続空洞 ２……レギュラーセル ２ｂ……開口窓 ３……導波管
Claims (4)
- 【請求項１】 高周波電磁波を共振空洞（１ａ）内に導
入し、この高周波電磁場によって共振空洞の中心軸線に
沿って荷電粒子を加速する加速管において、 高周波電磁波の導入部位（１）において、共振空洞の外
側に該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞（１ｃ）を設
け、該緩衝空洞を経由して高周波電磁波を共振空洞に導
き入れることを特徴とする加速管のカップラー。 - 【請求項２】 請求項１記載の加速管において、互いに
同軸状の緩衝空洞を複数設けることを特徴とする加速管
のカップラー。 - 【請求項３】 高周波電磁波を共振空洞（１ａ）内に導
入し、この高周波電磁場によって共振空洞の中心軸線に
沿って荷電粒子を加速する加速管において、共振空洞内
における前記電磁場の対称性を改善する方法であって、 共振空洞の外側に該共振空洞に対して同軸状の緩衝空洞
（１ｃ）を設け、該緩衝空洞を経由して高周波電磁波を
共振空洞内に導き入れることを特徴とする加速管の高周
波電磁場の対称性の改善方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の加速管の高周波電磁場の
対称性の改善方法において、互いに同軸状の緩衝空洞を
複数設けることを特徴とする加速管の高周波電磁場の対
称性の改善方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16930797A JPH1116698A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 加速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称性の改善方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16930797A JPH1116698A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 加速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称性の改善方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1116698A true JPH1116698A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15884114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16930797A Withdrawn JPH1116698A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 加速管のカップラー及びその高周波電磁場の対称性の改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1116698A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057000A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 加速管 |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP16930797A patent/JPH1116698A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057000A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 加速管 |
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