(57)【要約】【課題】簡単な構造で、一括操作可能なプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置およびこれを備えたプロジェクタを提供する。【解決手段】レンズシフト機構６は、投射レンズ２保持用ホルダフレーム６１をＸ軸方向にスライド自在に支持する中間フレーム６２と、中間フレーム６２をＹ軸方向にスライド自在に支持するベースフレーム６３とを有し、レンズフォーカス機構７は、投射レンズ２外周面のリングギヤ７１と、これに噛合する入力ギヤ７２とを有し、筐体４外から前記二の機構を操作する手動操作機構５は、摘み部５１と、ホルダフレーム６１に係合し入力ギヤ７２のギヤ装着部を有する操作ロッド５２と、筐体４に支持され操作ロッド５２を回転且つ傾動自在、更に軸方向にスライド自在に支持する自在継手とを有し、ギヤ装着部と入力ギヤ７２間に操作ロッド５２のスライド動作を入力ギヤ７２の回転に変換するネジ機構Ｓが構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射レンズを投射方向に直交する直交面内で移動調整するレンズシフト機構と、前記投射レンズを合焦調整するレンズフォーカス機構と、筐体外から前記レンズシフト機構および前記レンズフォーカス機構を手動で操作するための単一の手動操作機構と、を備えたプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置であって、
前記レンズシフト機構は、前記投射レンズを保持するホルダフレームと、前記ホルダフレームを前記直交面内におけるＸ軸方向にスライド自在に支持する中間フレームと、前記中間フレームを前記直交面内におけるＹ軸方向にスライド自在に支持するベースフレームと、を有し、
前記レンズフォーカス機構は、前記投射レンズの外周面に取り付けたリングギヤと、前記リングギヤに動力伝達する入力ギヤと、を有し、
前記手動操作機構は、手動操作のための摘み部と、前記ホルダフレームに係合するフレーム係合部および前記入力ギヤが装着されたギヤ装着部を有する操作ロッドと、前記筐体に貫通固定され前記操作ロッドを回転且つ傾動自在に支持する自在継手と、を有していることを特徴とするプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置。
【請求項２】
前記自在継手は、前記操作ロッドを、更に軸方向にスライド自在に支持し、
前記入力ギヤは、前記ギヤ本体と、前記ギヤ本体が軸着され前記ホルダフレームに回転自在に軸支された軸状ホルダとから成り、
前記操作ロッドのギヤ装着部と前記軸状ホルダとの間には、前記操作ロッドの軸方向へのスライド動作を前記軸状ホルダの回転に変換するネジ機構が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置。
【請求項３】
前記操作ロッドと前記自在継手との間には、スプラインが形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズシフト機構およびレンズフォーカス機構を有するプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置およびこれを備えたプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のプロジェクタとして、手動のレンズシフト機構と自動のレンズフォーカス機構を有するものが知られている（例えば、特許文献１）。レンズシフト機構は、投射レンズを保持するＸテーブルと、Ｘテーブルをスライド自在に支持するＹテーブルと、Ｘテーブルを操作するＸ軸操作ダイアルと、Ｙテーブルを操作するＹ軸操作ダイアルと、を備えている。Ｘ軸操作ダイアルを操作すると、投射レンズは左右方向にシフトし、Ｙ軸操作ダイアルを操作すると、投射レンズは上下方向にシフトする。また、投射レンズは、これに添設したモータ駆動のレンズフォーカス機構により、合焦調整される。
【特許文献１】特開２００５−０６２８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような、従来のレンズシフト機構は、２つのダイアルにより上下・左右を個別に操作しなければならないため、操作が煩雑で操作性を損なうという問題があった。また、レンズフォーカス機構を、いわゆるオートフォーカス機構で構成しているため、コスト高になる問題があった。
ところで、レンズシフトおよびレンズフォーカスは、投射に先立つ調整操作であり、これらを個別に調整操作することは、プロジェクタの取り扱い性を悪化させることになる。
【０００４】
本発明は、簡単な構造で、レンズシフトおよびレンズフォーカスを一括操作可能なプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置およびこれを備えたプロジェクタを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置は、投射レンズを投射方向に直交する直交面内で移動調整するレンズシフト機構と、投射レンズを合焦調整するレンズフォーカス機構と、筐体外からレンズシフト機構およびレンズフォーカス機構を手動で操作するための単一の手動操作機構と、を備えたプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置であって、レンズシフト機構は、投射レンズを保持するホルダフレームと、ホルダフレームを直交面内におけるＸ軸方向にスライド自在に支持する中間フレームと、中間フレームを直交面内におけるＹ軸方向にスライド自在に支持するベースフレームと、を有し、レンズフォーカス機構は、投射レンズの外周面に取り付けたリングギヤと、リングギヤに動力伝達する入力ギヤと、を有し、手動操作機構は、手動操作のための摘み部と、ホルダフレームに係合するフレーム係合部および入力ギヤが装着されたギヤ装着部を有する操作ロッドと、筐体に貫通固定され操作ロッドを回転且つ傾動自在に支持する自在継手と、を有していることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、摘み部を把持し、自在継手を支点にして操作ロッドをＸ軸方向に傾動させると、ホルダフレームが中間フレームに対しＸ軸方向にスライドし、投射レンズはＸ軸方向にシフトする。同様に、操作ロッドをＹ軸方向に傾動させると、ホルダフレームおよび中間フレームがベースフレームに対しＹ軸方向にスライドし、投射レンズはＹ軸方向にシフトする。この場合、操作ロッドは、自在継手により任意の方向に傾動操作可能であり、且つ投射レンズは、ホルダフレーム、中間フレームおよびベースフレームにより投射方向に直交する直交面内で任意の方向に移動（スライド）自在に構成されているため、投射レンズを、投射方向に直交する直交面内において任意の方向に自在にシフト操作することができる。
一方、摘み部を把持し、自在継手を軸受けとして操作ロッドを正逆回転させると、操作ロッドに装着された入力ギヤが回転し且つこれに噛み合うリングギヤが回転する。これにより、投射レンズが正逆回転して合焦調整が行われる。この場合、投射レンズはホルダフレームに支持され、且つ入力ギヤは操作ロッドを介してホルダフレームに支持されているため、シフト操作の操作位置にかかわらず、投射レンズのフォーカス操作を行うことができる。すなわち、摘み部を介して単一の操作ロッドの操作により、レンズシフト機構およびレンズフォーカス機構の操作を同時に且つ一括して行うことができ、操作性を向上させることができる。しかも、ホルダフレーム、中間フレームおよびベースフレームから成る、いわゆるＸ・Ｙテーブルとこれに設けた入力ギヤおよびリングギヤとにより、これらの機構を簡単な構造で実現することができる。
【０００７】
この場合、自在継手は、操作ロッドを、更に軸方向にスライド自在に支持し、入力ギヤは、ギヤ本体と、ギヤ本体が軸着されホルダフレームに回転自在に軸支された軸状ホルダとから成り、操作ロッドのギヤ装着部と軸状ホルダとの間には、操作ロッドの軸方向へのスライド動作を軸状ホルダの回転に変換するネジ機構が構成されていることが、好ましい。
【０００８】
この構成によれば、操作ロッドのギヤ装着部と軸状ホルダとの間に構成したネジ機構により、摘み部を回転させるだけでなく、操作ロッドを軸方向にスライド動作させることによっても投射レンズの合焦調整が可能となる。これにより、操作ロッドのスライド動作で、大まかに合焦調整した後に、摘み部を回転させ微調整することにより、素早く正確な合焦調整が可能となる。
【０００９】
また、操作ロッドと前記自在継手との間には、スプラインが形成されていることが、好ましい。
【００１０】
この構成によれば、操作ロッドのスライド操作は、操作ロッドと自在継手のインナーとの間で為され、操作ロッドの回転操作は、自在継手のインナーとアウターとの間で為される。このため、スライド操作と回転操作とを同時に行うことも可能であるが、これら感覚的に別操作として行うこともできる。すなわち、合焦調整において、大まかな調整と微調整とを意識して行うことができる。
【００１１】
本発明のプロジェクタは、これまでに記載のプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、摘み部のみで、レンズシフト機構およびレンズフォーカス機構の操作を一括して行うことができるため、取り扱いの容易なものとなる。また、シフト調整および合焦調整はいずれも手動操作であり、レンズシフト機構およびレンズフォーカス機構を動かすためのモータや制御装置等を備える必要がないため、コストを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るプロジェクタのレンズフォーカス・シフト装置およびこれを備えたプロジェクタについて説明する。このプロジェクタは、外部から手動操作により、レンズフォーカスおよびレンズシフトを同時に調整可能とするものである。
【００１４】
図１および図２に示すように、プロジェクタ１は、液晶表示部を透過した光源からの映像光をスクリーン向って投射する投射レンズ２と、投射レンズ２をレンズフォーカス（合焦）調整およびレンズシフト調整するレンズフォーカス・シフト装置３と、各種光学系部品と、制御系装置と、を筐体４に収納して構成されている。筐体４の前面には、投射レンズ２が臨むレンズ開口４ａが形成され、レンズ開口４ａは、投射方向に直交する面内（直交面内）において、レンズシフトにおける最大移動範囲を許容する大きさに形成されている。なお、光源や反射ミラー等の各種光学系部品、および制御系装置についての基本的な説明は省略する。
【００１５】
筐体４の背面側には、手動操作により投射レンズ２をレンズフォーカス調整（フォーカス調整）およびレンズシフト調整（シフト調整）する摘み部５１が突出している（詳細は後述する）。また、筐体４の上面には電源スイッチや各種の操作ボタンが配設され、背面にはパソコン等の外部装置と接続するためのインターフェースが配設されている。
【００１６】
図２および図３に示すように、レンズフォーカス・シフト装置３は、投射レンズ２を直交面内で移動調整（シフト調整）するレンズシフト機構６と、投射レンズ２を合焦調整（フォーカス調整）するレンズフォーカス機構７と、筐体４外からレンズシフト機構６およびレンズフォーカス機構７を手動で操作するための単一の手動操作機構５と、により構成されている。
【００１７】
図２ないし図５に示すように、手動操作機構５は、外部に露出した手動操作のための摘み部５１と、摘み部５１による操作をレンズシフト機構６およびレンズフォーカス機構７に伝達する操作ロッド５２と、筐体４に貫通固定され操作ロッド５２を回転且つ傾動自在に、更に軸方向にスライド自在に支持する球形自在継手５３と、により構成されている。
【００１８】
球形自在継手５３は、操作ロッド５２が挿通する球形のインナー５３ａと、内面がインナー５３ａの外面と相補的形状に形成されインナー５３ａを受けるアウター５３ｂと、で構成されており、アウター５３ｂの部分で筐体４の背面壁４ｂに固定されている。インナー５３ａに対し操作ロッド５２は、その軸方向（前後方向）にスライド自在に係合し、またアウター５３ｂに対しインナー５３ａは、３次元的に傾動自在に且つ回転自在に係合している。すなわち、球形自在継手５３は、操作ロッド５２を回転且つ傾動自在に、更に軸方向にスライド自在に支持している。なお、自在継手は球形以外の形状（ジャイロスロープ、ユニバーサルジョイント）であってもよい。
【００１９】
操作ロッド５２は、丸棒状に形成され、基端部にローレット加工を施した摘み部５１が装着されている。操作ロッド５２の球形自在継手５３に挿通する部分は、スプライン軸５４ａとなっており、これに対応して、球形自在継手５３のインナー５３ａにはスプラインボス５４ｂが形成されている。すなわち、球形自在継手５３に対し操作ロッド５２は、スプライン係合している。これにより、操作ロッド５２は、インナー５３ａに対し回止め状態でスライド自在に支持され、またインナー５３ａを介してアウター５３ｂに回転自在に支持されている。
【００２０】
詳細は後述するが、操作ロッド５２は、軸方向のスライド操作により、投射レンズ２の大まかなフォーカス調整可能であり、回転操作により、投射レンズ２の微小なフォーカス調整可能に構成されている。上記のように、操作ロッド５２のスライド機構部分と回転機構部分とが異なるため、フォーカス調整において、大まかな調整と微調整とを意識して行うことができる。なお、大まかな調整と微調整との操作感覚は不明確になるが、操作ロッド５２とインナー５３ａとの間のスプラインを省略し、この部分を回転且つスライド自在としてもよい。
【００２１】
一方、前後方向に延在する操作ロッド５２の先端側には、ネジ部５５が形成されており、操作ロッド５２は、このネジ部５５の部分で後述するレンズシフト機構６のホルダフレーム６１に係合している。より具体的には、操作ロッド５２のネジ部５５は、ホルダフレーム６１から側方に延在するサブフレーム６１ｓに挿通し、且つサブフレーム６１ｓに支持されたレンズフォーカス機構７の軸状ホルダ７２ｂ（後述する）に、挿通状態で係合している（図６参照）。すなわち、請求項に言う操作ロッド５２のフレーム係合部およびギヤ装着部は、このネジ部５５により構成されている。
【００２２】
ネジ部５５は、例えば、２条ネジ等の多条ネジで構成されており、後述する軸状ホルダ７２ｂの一対の係合突起７３に噛合している。すなわち、ネジ部５５と軸状ホルダ７２ｂとの間には、操作ロッド５２の軸方向（前後方向）へのスライド動作を軸状ホルダ７２ｂの回転に変換するネジ機構Ｓが構成されている。操作ロッド５２を、軸方向に前後スライド操作すると、ネジ機構Ｓが正逆回転し、レンズフォーカス機構７が作動する（詳細は後述する）。
【００２３】
図４ないし図６に示すように、レンズシフト機構６は、投射レンズ２を保持するホルダフレーム６１と、ホルダフレーム６１を直交面内における上下方向（Ｘ軸方向）にスライド自在に支持する中間フレーム６２と、中間フレーム６２を直交面内における左右方向（Ｙ軸方向）にスライド自在に支持するベースフレーム６３と、により構成されている。すなわち、ホルダフレーム６１と中間フレーム６２との間には、一対のＸ軸リニアガイド６ｘが介設され、中間フレーム６２とベースフレーム６３との間には、Ｙ軸リニアガイド６ｙが介設されている。これにより、投射レンズ２は、直交面内において任意の方向にシフト調整可能に構成されている。
【００２４】
ベースフレーム６３は、断面「Ｌ」字状に形成され、筐体４の底壁面に固定されている。また、中間フレーム６２およびベースフレーム６３には、最大移動量をシフト調整した場合であっても、投射レンズ２とこれらフレーム６２，６３とが干渉しないように、投射レンズ２より一回り太径の円形開口６２ｈ，６３ｈがそれぞれ形成されている（図２参照）。なお、ホルダフレーム６１をＹ軸方向に、中間フレーム６２をＸ軸方向にスライド自在となるように構成してもよい。また、各フレーム６１，６２，６３を、操作ロッド５２の動きに合せて、球形自在継手５３を中心とする曲率の湾曲形状に形成してもよい。
【００２５】
操作ロッド５２を、球形自在継手５３を支点にして上下方向に傾動させると、中間フレーム６２に対しホルダフレーム６１が上下方向に移動し、投射レンズ２が上下方向にシフトする。同様に、操作ロッド５２を、球形自在継手５３を支点にして左右方向に傾動させると、ベースフレーム６３に対し中間フレーム６２およびホルダフレーム６１が左右方向に移動し、投射レンズ２が左右方向にシフトする。さらに、操作ロッド５２を、斜め上下方向（斜め左右方向）に傾動させると、ベースフレーム６３に対し中間フレーム６２が左右方向に且つホルダフレーム６１が上下方向に同時に移動し、投射レンズ２が斜め上下方向（斜め左右方向）にシフトする。
【００２６】
このように、レンズシフト機構６を介して、投射レンズ２を直交面内において任意の方向に自在にシフト調整することができる。なお、操作ロッド５２は、球形自在継手５３を支点に梃子のごとく動くため、摘み部５１の移動方向と投射レンズ２の移動方向とは相反するものとなる（図４（ｂ）、図５（ｂ）参照）。また、各フレーム６１，６２，６３は、シフト調整後の位置を維持できる程度の摩擦力をもって係合している。
【００２７】
一方、ホルダフレーム６１の一方の側端面には、断面「Ｕ」字状に形成されたサブフレーム６１ｓが設けられている。サブフレーム６１ｓは、後述するレンズフォーカス機構７の軸状ホルダ７２ｂ（入力ギヤ７２）を回転自在に支持すると共に、操作ロッド５２（のネジ部５５）の挿通を許容している。
【００２８】
図４ないし図７に示すように、レンズフォーカス機構７は、投射レンズ２のフォーカス調整するためにその外周面に取り付けたリングギヤ７１と、リングギヤ７１に回転動力を伝達する入力ギヤ７２と、により構成されている。この場合、投射レンズ２は、固定部２１と、これに回転自在に支持された可動部２２と、から成り、固定部２１が上記のホルダフレーム６１に固定され、可動部２２に上記のリングギヤ７１が固定されている。
【００２９】
入力ギヤ７２は、ギヤ本体７２ａと、ギヤ本体７２ａが軸着されギヤ本体７２ａのボス部を兼ねる軸状ホルダ７２ｂとから構成されている。軸状ホルダ７２ｂは、操作ロッド５２の外径よりも大きな内径を持つ円筒状に形成されており、その内周面の軸方向中間位置には、操作ロッド５２のネジ部５５に噛合する一対の係合突起７３が設けられている。一対の係合突起７３は、対向配置されており、２条ネジで構成されたネジ部５５の各ネジに噛合している。そして、この一対の係合突起７３とネジ部５５との間に上記のネジ機構Ｓが構成されている。
【００３０】
また、軸状ホルダ７２ｂは、ボールベアリング等の軸受Ｂを介して、サブフレーム６１ｓに両持ちで回転自在に軸支される。操作ロッド５２を軸方向にスライドさせると、ネジ部５５に噛合した一対の係合突起７３により入力ギヤ７２（軸状ホルダ７２ｂ）が回転する。そして、入力ギヤ７２に噛合したリングギヤ７１を介して、投射レンズ２の可動部２２が回転して、フォーカス調整が行われる（図７参照）。同様に、摘み部５１（操作ロッド５２）を回転させることによっても、入力ギヤ７２に回転を伝えられるため、より微妙なフォーカス調整が可能となる。
【００３１】
なお、シフト調整の際には、軸状ホルダ７２ｂに対して、操作ロッド５２は斜めに貫通することになるが、軸状ホルダ７２ｂは、操作ロッド５２の外径よりも大きな内径を有しているため、操作ロッド５２が軸状ホルダ７２ｂの内周面をこじることがなく、シフト調整を適切に行うことが可能である（図６参照）。また、シフト調整した状態であっても、係合突起７３がネジ部５５に噛合しているため、フォーカス調整が可能である。
【００３２】
図４ないし図７を参照して、レンズフォーカス・シフト装置３の動作について、簡単に説明する。投射レンズ２が、例えばニュートラル位置（図４（ａ）参照）にある状態から、摘み部５１を投射面に向かって左に移動させると、投射レンズ２が右に移動し、投射レンズ２が右方向にシフト調整される（図４（ｂ）、図６（ａ）参照）。同様に、摘み部５１を右に移動させると、投射レンズ２が左に移動し、投射レンズ２が左方向にシフト調整される。また、投射レンズ２を投射面に向かって上下にシフト調整する例の場合も同様である（図５、図６（ｂ）参照）。また、摘み部５１を直交面内斜め方向に移動させると、投射レンズ２が斜めの任意の方向にシフト調整される。
【００３３】
フォーカス調整では、例えば、操作ロッド５２を軸方向に押す（或いは引く）と（図７参照）、投射レンズ２の可動部２２が固定部２１に対し回転し、投射レンズ２のフォーカス調整が行われる。また、摘み部５１（操作ロッド５２）を回転させることによってもフォーカス調整を行うことができる。
【００３４】
次に、図８を参照して、レンズフォーカス・シフト装置３の第２実施形態について説明する。この実施形態では、フォーカス調整が、操作ロッド５２（摘み部５１）の回転によってのみ操作されるようになっている。この場合、操作ロッド５２は、サブフレーム６１ｓの近傍で２分された摘み部５１側の操作ロッド部５２ａと、入力ギヤ７２側の作動ロッド部５２ｂと、で構成されている。操作ロッド部５２ａと作動ロッド部５２ｂとは、たわみ継手或いはフック継手等の軸継手５６を介して連結されている。作動ロッド部５２ｂは、サブフレーム６１ｓに両持ちで回転自在に支持され、また作動ロッド部５２ｂには入力ギヤ７２が直接軸着されている。
【００３５】
この構成では、操作ロッド５２を傾動させると、軸継手５６の部分で、操作ロッド部５２ａの軸方向と、入力ギヤ７２が軸着された作動ロッド部５２ｂの軸方向とが、ある角度をなす状態となる。この状態であっても、軸継手５６により、作動ロッド部５２ｂは、サブフレーム６１ｓに支持された姿勢を維持でき、また操作ロッド部５２ａ（摘み部５１）の回転を作動ロッド部５２ｂに伝えることが可能である。このため、操作ロッド５２を軸方向にスライド動作させることはできないが、先述した実施形態と同様に任意の方向にシフト調整およびフォーカス調整が可能となる。
【００３６】
以上２つの実施形態では、ほぼ投射軸に沿うように操作ロッド５２（摘み部５１）を構成しているが、別途、動力伝達機構を設ければ筐体４上面に、摘み部５１を露出させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】プロジェクタの外観を模式的に表した斜視図である。
【図２】レンズフォーカス・シフト装置の摘み部側から観た斜視図である。
【図３】レンズフォーカス・シフト装置の投射レンズ側から観た斜視図である。
【図４】レンズフォーカス・シフト装置の平面図である。
【図５】レンズフォーカス・シフト装置の側面図である。
【図６】レンズフォーカス・シフト装置の平面図および側面図である。
【図７】レンズフォーカス・シフト装置の側面図および正面図（投射レンズ側）である。
【図８】第２実施形態におけるレンズフォーカス・シフト装置の平面図および側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
1・・・プロジェクタ、２・・・投射レンズ、３・・・レンズフォーカス・シフト装置、５・・・手動操作機構、６・・・レンズシフト機構、７・・・レンズフォーカス機構、５１・・・摘み部、５２・・・操作ロッド、５３・・・球体自在継手、５４ａ・・・スプライン軸、６１・・・ホルダフレーム、６２・・・中間フレーム、６３・・・ベースフレーム、７１・・・リングギヤ、７２・・・入力ギヤ、７２ａ・・・ギヤ本体、７２ｂ・・・軸状ホルダ、Ｓ・・・ネジ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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