安全裝置制造方法
【專利摘要】一種安全裝置具有透鏡式裝置,所述透鏡式裝置包括:透鏡式聚焦元件(2)的陣列;對應的成組圖像帶(1-4)的陣列,所述成組圖像帶的周期與所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期基本相同,或者是所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期的整數(shù)倍。所述圖像帶(1-4)被形成并且所述聚焦元件(2)被相對于所述圖像帶放置,以使得在多個觀測角度(A-D)中的每個觀測角度處,響應于入射光落在相應的透鏡式聚焦元件上,觀測到來自每組的相應的一個圖像帶。所述圖像帶(1-4)被構(gòu)造為使得,隨著所述裝置在相繼的觀測角度處被觀測,所述裝置表現(xiàn)出循環(huán)重復的圖像序列,所述圖像序列包括圖像形式在第一形式和第二形式之間的變化以及之后是所述序列的反轉(zhuǎn)返回至所述第一形式,這種組合的圖像序列表現(xiàn)出圖像形式的毗連變化。
【專利說明】安全裝置
[0001]本發(fā)明涉及安全裝置,例如用在有價物品(諸如鈔票、支票、護照、身份卡、真品證書、印花稅票及其他用于保價或證明個人身份的文件)上的安全裝置。
[0002]已知許多不同的光學安全裝置,其中最常見的是全息圖及其他衍射裝置,它們常常出現(xiàn)在信用卡及類似物上。還已知以波紋放大器(moir6 magnifiers)形式提供安全裝置,例如在EP-A-1695121和W0-A-94/27254中描述的。波紋放大器的一個劣勢是,原圖(artwork)更受限,例如用波紋放大器不可能實現(xiàn)動畫效果。還已知所謂的透鏡式裝置(lenticular device)可以用作安全裝置,例如在US-A-4892336中描述的。然而,這些裝置難以由未經(jīng)訓練的觀察者驗證。在上述方法中,微透鏡與印刷之間需要有非常精確的對準。事實上,在US-A-4892336中,這種對精確對準的需要作為那個發(fā)明的優(yōu)勢之一被提出,因為它使得非常難以偽造這樣的安全裝置。另一方面,對于商業(yè)上有用的安全裝置,真正的裝置必須相對容易制造,否則的話產(chǎn)品成本將會過高。
[0003]US-A-4765656還描述了一種使用透鏡式屏幕制造的安全裝置,并且在這個情形中,微圖像是通過穿過已經(jīng)在該裝置中就位的微透鏡進行直接激光寫入來形成的。再次,該方法不適于批量生產(chǎn)技術(shù),盡管它實現(xiàn)了透鏡和圖像之間的精確對準。
[0004]W0-A-2011/051668、US-A-6016225 和 US-B-7359120 中描述了透鏡式裝置的又一些實例。
[0005]在大多數(shù)透鏡式裝置中,要求圓柱形透鏡陣列與下方的成組圖像帶對準。然而,隨著透鏡周期或節(jié)距(Pitch)減小,在制造過程期間變得愈發(fā)難以保持這個對準規(guī)定,從而導致這兩個陣列可能不再具有期望的對準的情形。這具有的缺點是,更加難以控制在圖像之間何時出現(xiàn)相繼切換,也不能準確地確定在任何具體的觀測角度處將看到哪個圖像。這在安全裝置的情形中是不期望的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面,我們提供了一種安全裝置,具有透鏡式裝置,所述透鏡式裝置包括:透鏡式聚焦元件的陣列;對應的成組圖像帶的陣列,所述成組圖像帶的周期與所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期基本相同,或者是所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期的整數(shù)倍;其中所述圖像帶被形成并且所述聚焦元件被相對于所述圖像帶放置,以使得在多個觀測角度中的每個觀測角度處,響應于入射光落在相應的透鏡式聚焦元件上,觀測到來自每組的相應的一個圖像帶;所述圖像帶被構(gòu)造為使得,隨著所述裝置在相繼的觀測角度處被觀測,所述裝置表現(xiàn)出循環(huán)重復的圖像序列,所述圖像序列包括圖像形式在第一形式和第二形式之間的變化以及之后是所述序列的反轉(zhuǎn)(reversal)返回至所述第一形式,這種組合的圖像序列表現(xiàn)出圖像形式的紙連(contiguous)變化。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第二方面,一種制造安全裝置的方法包括提供透鏡式裝置,所述透鏡式裝置包括:透鏡式聚焦元件的陣列;對應的成組圖像帶的陣列,所述成組圖像帶的周期與所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期基本相同,或者是所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期的整數(shù)倍;其中所述圖像帶被形成并且所述聚焦元件被相對于所述圖像帶放置,以使得在多個觀測角度中的每個觀測角度處,響應于入射光落在相應的透鏡式聚焦元件上,觀測到來自每組的相應的一個圖像帶;所述圖像帶被構(gòu)造為使得,隨著所述裝置在相繼的觀測角度處被觀測,所述裝置表現(xiàn)出循環(huán)重復的圖像序列,所述圖像序列包括圖像形式在第一形式和第二形式之間的變化以及之后是所述序列的反轉(zhuǎn)返回至所述第一形式,這種組合的圖像序列表現(xiàn)出圖像形式的毗連變化。
[0008]我們已經(jīng)開發(fā)出一種供用作安全裝置的透鏡式裝置,它不要求透鏡式聚焦元件與成組圖像帶之間的對準,從而使得它更容易制造,但它產(chǎn)生圖像形式的循環(huán)變化效果,諸如圖像的擴張和壓縮以及/或者形狀變化。每組圖像的快照是這樣的:與該序列的第一部分有關(guān)的步驟的數(shù)目優(yōu)選地等于與該序列的第二部分有關(guān)的步驟的數(shù)目,在所述第二部分中所述第一部分被反轉(zhuǎn)。
[0009]在一個優(yōu)選實施例中,成系列的收縮(contraction)步驟和每個收縮步驟之間的圖像尺寸的變化與成系列的擴張(expansion )步驟和每個擴展步驟之間的圖像尺寸變化互為鏡像。
[0010]在所述優(yōu)選實施例中,所述第一形式和所述第二形式具有相同的形狀,但例如具有不同的尺寸(分別是收縮的和擴張的),但在其他實施例中,該序列可以涉及圖像形狀的變化。例如,該圖像可以從圓形變成星形之后變回圓形。在這個情形中,在兩個互補形狀之間將有一組毗連的中間圖像。
[0011]在一些情形中,在一個序列的末尾處限定了該圖像的第一形式的圖像帶還在下一個序列的開端處限定了該圖像的第一形式。
[0012]在其他情形中,在每個序列的開端和末尾處的圖像帶的寬度是其他圖像帶的寬度
的一半。
[0013]使用半帶背后的推理如下:
[0014]假定動畫序列是純對稱的,即最后一個符號與第一個符號相同,即1,2,3,2,I。
[0015]現(xiàn)在對于常規(guī)循環(huán)選擇,其中第一序列的最后一個帶被丟掉且我們返回下一個序列的第一元素,則在一個觀察角度傾斜處我們將不會看到完整的序列。
[0016]取而代之,
[0017]-在對準的情形下,我們可以看到1,2,3,2;
[0018]-或者在未對準的情形下,我們可以看到3,2,1,2或2,3,2,I。
[0019]在半帶型式中,這些帶被提供用于完整的對稱情形1,1,2,3,2,I
[0020]-因此在對準的情形中,我們有1,2,3,2,I;
[0021]-或者未對準的情形中,我們有3,2,1,1,2或2,3,2,1,I。
[0022]我們清楚地看到,省掉帶和半帶情形在未對準的情形中表現(xiàn)相同,然而半寬度在陣列對準的情形下工作更好,不論是偶然的還是設(shè)計成的。
[0023]所述透鏡式聚焦元件通常包括圓柱形透鏡,但還可以包括微鏡。所述透鏡式聚焦元件的周期從而最大底部直徑(base diameter)優(yōu)選地在5_200 μ m的范圍內(nèi),更優(yōu)選地在10-60 μ m的范圍內(nèi),甚至更優(yōu)選地在20-40 μ m的范圍內(nèi)。所述透鏡式聚焦元件的焦距比數(shù)(f number)優(yōu)選地在0.25-16的范圍內(nèi),更優(yōu)選地在0.5-2的范圍內(nèi)。
[0024]所述圖像帶可以被簡單地印刷在襯底上,盡管也可以使用凹凸(relief)結(jié)構(gòu)來限
定圖像帶。這使得能夠構(gòu)造薄得多的裝置,這在該安全裝置用于與安全文件一起時尤其有.、
Mo
[0025]所述凹凸結(jié)構(gòu)可以通過凸印(embossing)或鑄造-固化(cast-curing)來形成。在所提到的兩個處理中,鑄造固化提供了更高的復制保真度。
[0026]可以使用多種不同的凹凸結(jié)構(gòu),如將在下文中更詳細地描述的。然而,可以簡單地通過將圖像凸印/鑄造-固化作為衍射格柵區(qū)來創(chuàng)建所述圖像帶。可以通過使用不同的節(jié)距或不同的格柵取向來區(qū)分該圖像的不同部分。替代的(和/或附加的不同)圖像結(jié)構(gòu)是抗反射結(jié)構(gòu),諸如蛾眼(moth-eye)(見例如W0-A-2005/106601 )、零階衍射結(jié)構(gòu)、稱為阿茲特克(Aztec)結(jié)構(gòu)的階梯式表面凹凸光學結(jié)構(gòu)(見例如W0-A-2005/115119)或簡單的散射結(jié)構(gòu)。對于大多數(shù)應用,這些結(jié)構(gòu)可以被局部金屬化或全部金屬化,以增強亮度和對比度。
[0027]典型地,由凹凸或印刷形成的每個圖像帶的寬度小于50微米,優(yōu)選地小于20微米,更優(yōu)選地在1-10微米的范圍內(nèi)。對于印刷的帶,最小的可實現(xiàn)的線寬將大于I μ m,且更典型地是5 μ m或更大。上限將保持在50 μ m,與最大透鏡底部直徑和200 μ m的周期一致。
[0028]所述安全裝置可以用作獨立裝置,但還可以包含其他裝置。例如,所述圖像帶可被提供在還設(shè)有與所述透鏡式裝置分立的全息結(jié)構(gòu)的襯底中。
[0029]適于波紋放大的微圖像可以被提供在襯底上,所述襯底帶有位于所述微圖像上方的波紋放大透鏡陣列。所述波紋放大透鏡陣列可以與所述透鏡式聚焦元件被提供在同一表面中或同一表面上。
[0030]所述安全裝置可以包括金屬化層,所述金屬化層要么作為所述圖像結(jié)構(gòu)的一部分,要么作為附加的層。優(yōu)選地,這樣的層在若干位置被選擇性地去金屬化。另外,所述裝置還可以在所述金屬化層上包括抗蝕劑(resist)層。所述金屬化層和/或所述抗蝕劑層被優(yōu)選地布置為標志(indicia)。
[0031]還優(yōu)選的是,所述裝置被布置為是機器可讀的。這可以用若干方式來實現(xiàn)。例如,所述裝置的至少一層(可選地作為分立的層)還可以包括機器可讀材料。優(yōu)選地,所述機器可讀材料是磁性材料,諸如磁鐵。所述機器可讀材料可以響應于外部激勵。此外,當所述機器可讀材料被形成到一個層中,這個層可以是透明的。
[0032]所述安全裝置可以被用在許多不同的應用中,例如通過附接至有價物品。優(yōu)選地,所述安全裝置被附著到安全文件,或者被基本包含在安全文件內(nèi)。因此,所述安全裝置可以被附接到這樣的文件的表面,或者可以局部嵌入該文件內(nèi)。所述安全裝置可以采取多種不同的形式,用于與安全文件一起使用,作為非限制性實例,這些形式包含安全線(thread)、安全纖維、安全補綴(patch)、安全帶(strip)、安全紋(stripe)或安全箔。
[0033]現(xiàn)在將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的安全裝置和方法的一些實施例并與已知裝置進行對比,其中:
[0034]圖1是穿過一個已知透鏡式裝置的示意性截面;
[0035]圖2是從圖1的已知透鏡式裝置的一個改型形式上方的立體圖;
[0036]圖3示出了圖2的裝置在不同傾斜角度處的外觀;
[0037]圖4是與圖1類似的但穿過一個比較實施例的示意性截面;
[0038]圖5示出了對于圖4的裝置在不同觀測角度(viewing angle)處看到的圖像;
[0039]圖6示出了圖5的視圖,但示出了動畫序列的漸進(progression);
[0040]圖7是與圖4類似的視圖,但其中圖像帶未與透鏡式透鏡對準;
[0041]圖8是與圖6類似的視圖,但示出了對于圖7實施例的動畫序列;
[0042]圖9示出了在初始或具體情形下,在不同觀測角度處看到的根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實施例的圖像,其中圖像帶與透鏡式透鏡對準;
[0043]圖10是穿過被用來創(chuàng)建圖9的圖像的裝置的示意性截面;
[0044]圖11示出了在傾斜圖10中示出的裝置時的動畫序列;
[0045]圖12是與圖10類似的視圖,但其中圖像帶未與透鏡式透鏡對準;
[0046]圖13是與圖11類似的視圖,但針對圖12的裝置;
[0047]圖14a示出了圖像序列的另一個實施例,且圖14b示出了隨著該裝置被傾斜而觀察到的全序列;
[0048]圖15是穿過被用來形成圖14中示出的圖像序列的裝置的示例性截面;
[0049]圖16a示出了另一個重復序列,且圖16b示出了隨著該裝置被傾斜的這個序列的外觀;
[0050]圖17是與圖15類似的視圖,但其中圖像帶未與透鏡式透鏡對準;
[0051]圖18a和圖18b是與圖16a和圖16b類似的視圖,但針對圖17中示出的裝置;
[0052]圖19和圖20示出了圖像序列的又一些實施例;
[0053]圖21示出了一個脈動(pumping)裝置圖像;
[0054]圖22是穿過根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一個實施例的示意性截面;
[0055]圖23示出了圖22中示出的裝置隨著被傾斜的外觀;
[0056]圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的一個安全線;
[0057]圖25A-25I示出了實施圖像帶的凹凸結(jié)構(gòu)的不同方式;
[0058]圖26示出了根據(jù)本發(fā)明的制造安全裝置的方法中涉及的步驟;
[0059]圖27a和圖27b示出了穿過用于創(chuàng)建互補序列的兩個不同的透鏡式裝置的示意性截面;
[0060]圖28a至圖28e示出了基于圖27實施例的一個開窗式(windowed)安全線;
[0061]圖29a和圖29b分別是穿過根據(jù)本發(fā)明的安全裝置的又一些實施例的在對準的情形和未對準的情形下的示意性截面;
[0062]圖30a和圖30b分別示出了對應于圖29a和圖29b的圖像序列;且
[0063]圖31和圖32分別示出了一個動畫序列以及用于產(chǎn)生該動畫序列的透鏡式裝置的又一個實施例的構(gòu)造,其中在每個微透鏡下方提供了多組圖像。
[0064]圖1-3示出了一種已知的透鏡式裝置。圖1示出了穿過已知的透鏡式裝置的一個截面,該已知的透鏡式裝置用來觀測圖像A-G。圓柱形透鏡2的陣列布置在透明襯底4上。替代地,在這個實施例和下面的實施例中,透鏡2可以直接形成在襯底4中。每個圖像被分割成若干個帶(strip),例如10個,并且在該透鏡式陣列的每個透鏡2的下方,直接在襯底4上或者在透明層3上或透明層3中(如所示的),提供了對應于圖像A-G的特定分割區(qū)域的一組圖像帶。在第一透鏡的下方,每個帶將對應于圖像A-G的第一分段,并且在下一個透鏡的下方,每個帶將對應于圖像A-G的第二分段,以此類推。每個透鏡2布置為在所述帶的平面中聚焦,以使得從一個觀測位置穿過每個透鏡2僅能看到一個帶。在任何觀測角度,將僅能穿過對應的透鏡看到對應于所述圖像(A、B、C等)之一的帶。如所示的,將從正上方看到圖像D的每個帶,然而在偏離軸線傾斜幾度時,將看到來自圖像C或E的帶。
[0065]所述帶布置成圖像的切片(slice),即帶A都是來自一個圖像的切片,B、C等與此類似。結(jié)果,隨著該裝置被傾斜,將看到一系列圖像。所述圖像可以是相關(guān)的或不相關(guān)的。最簡單的裝置會具有兩個圖像,在該裝置被傾斜時這兩個圖像會在彼此之間跳轉(zhuǎn)(flip)。替代地,所述圖像可以是一系列的圖像,它們逐帶地橫向移位(shift),從而產(chǎn)生透鏡式動畫效果,以使得該圖像看來似乎在移動。類似地,從圖像到圖像的變化可以產(chǎn)生更復雜的動畫(該圖像的一些部分以準連續(xù)方式變化)、變形(morphing)(—個圖像小幅度逐步轉(zhuǎn)變成另一個圖像)或縮放(zooming)(—個圖像逐步變大或變小)。
[0066]圖2以立體圖示出了該透鏡式裝置,盡管為了簡化,示出了每個透鏡僅兩個圖像帶,分別標為A、B。圖2中示出的裝置對觀察者的外觀在圖3中示出。因此,當該裝置被布置為它的頂部向前傾斜(視角TTF)時,將看到限定了一個星圖像的圖像帶A,而當該裝置被布置為底部向前傾斜(視角BTF)時,將看到限定了一個“10”的圖像帶B。
[0067]圖4-8示出了已知裝置中的與圖像帶和透鏡式透鏡之間的不良對準相關(guān)聯(lián)的問題。圖4示出了穿過透鏡式裝置的又一實施例的截面,該透鏡式裝置被用來分別在觀測角度或視角A-E處觀測圖像1-5,其中示出所述圖像的單獨的帶。圖5示出了在視角A-E處看到的圖像。在這種情形中,一系列的圖像1-5逐帶地橫向移位,從而產(chǎn)生透鏡式動畫效果,以使得該圖像看來似乎在移動,另外該圖像在這個移動發(fā)生時擴張。因此,每個圖像1-5具有相同的形狀(V形(chevron)),但大于它的前一個。這些相繼的圖像還出現(xiàn)在右邊(在該V形指針的方向)相繼的位置處。這種擴張和移動由動畫步驟(animation step) 1、2、3、4、5表示。在圖4的實施例中,由于圖像帶與透鏡式透鏡對準,視角A-E恰好對應于動畫步驟1-5。
[0068]圖6示出了對于圖像帶與透鏡式透鏡對準的這種情形,從視角A到視角E傾斜時的動畫序列的漸進。在這種情形中,隨著視角從A變化到E,看到圖像在動畫步驟1-5中依序和毗連地擴張。
[0069]圖7示出了與圖4中示出的截面類似的一個截面,但在這種情形中,圖像帶與透鏡式透鏡未對準。這可能發(fā)生在不可能控制該對準或者控制該對準是技術(shù)上的挑戰(zhàn)從而不可能控制動畫序列的哪個部分在哪個視角被看到時。在圖7的實施例中,圖像3現(xiàn)在在視角A處被看到,且圖像5現(xiàn)在在視角C處被看到,等等。這導致在最終的安全裝置中的非毗連的或非漸進的動畫序列,這會迷惑觀察者,從而被認為在提供一致和可預測的光學可變效果方面是不期望的。這在圖8中示出,其中在傾斜該裝置時,觀測者將通常在視角A (現(xiàn)在對應于動畫步驟3)開始,然后在傾斜通過視角B和C時將看到通過動畫步驟4和5的逐漸擴張和移動。問題發(fā)生在從視角C漸進到視角D時,因為現(xiàn)在動畫步驟5與I之間存在圖像尺寸的突然躍變,這與在前和或在后動畫步驟中的漸進的或毗連的變化不相關(guān),從而這在認證者期望看到逐漸擴張時是不期望的。此外,如果不能控制該對準,則對于不同批次的安全裝置,這個突然躍變將在不同的視角處發(fā)生,這導致了認證者頭腦中的迷惑。
[0070]本發(fā)明通過使用展現(xiàn)出典型的逐漸循環(huán)變化(形式例如是收縮和擴張效果)的圖像序列,免除了將圖像帶與透鏡式透鏡對準的要求,且不論在哪個視角觀察哪個動畫步驟,都會觀察到這個逐漸變化?,F(xiàn)在這將在下面的圖表中示出。
[0071]圖9示出了適于用在本發(fā)明中的一個循環(huán)的擴張和收縮的動畫序列。可以看到,在步驟數(shù)目上和步驟之間的圖像尺寸變化上,收縮步驟與擴張步驟互為鏡像。因此,圖像2與圖像4具有相同的形狀和尺寸(盡管在不同的位置處)。
[0072]圖10示出了被用來通過四個視角A到D觀測動畫序列的透鏡式裝置的截面,每個視角限定了相同的觀察角度,并且初始時圖像帶與透鏡2對準。這個動畫序列的一個重要方面是,相同的圖像用于該動畫序列的末尾和開端,在這種情形中,所述圖像帶用來表示該動畫序列中的第一圖像I。因此,由所述圖像帶限定的單個圖像序列沒有形成完整的圖像序列。這減少了需要提供的圖像帶的數(shù)目,但也產(chǎn)生了更有效的安全裝置,因為重復序列事實上是連續(xù)的。因此,如果圖像帶具有相同的寬度且從圖像I回到圖像I限定了完整的圖像序列,則相鄰的圖像序列會呈現(xiàn)出圖像I的相繼視圖。因此,在該裝置被傾斜時,圖像I會表現(xiàn)為其他圖像的二倍長,這會導致認證者頭腦中的迷惑。
[0073]圖11示出了對于圖像帶與透鏡式透鏡對準的情形,當圖10的裝置被傾斜且從視角A-D觀測時,圖像序列的漸進。在這種情形中,隨著視角從A變化到D然后回到A,看到V形通過動畫步驟1-4依序或毗連地擴張然后收縮,其中第一序列的末尾和下一序列的開端都被觀察到。
[0074]圖12示出了與圖10中示出的截面類似的一個截面,但在這種情形中,圖像帶不再與透鏡式透鏡2對準。這會發(fā)生在不可能控制該對準或控制該對準是技術(shù)上的挑戰(zhàn)從而不可能控制該動畫序列的哪個部分在哪個視角被看到時。在圖12中的實施例中,圖像3現(xiàn)在在視角A處被看到,且圖像I現(xiàn)在在視角C處被看到,等等。然而,與前面的圖4至圖8的實施例不同,我們?nèi)跃S持毗連的動畫序列,由此我們的意思是,在該動畫序列中每個視角之后是它的相鄰元素,從而避免了最終的安全裝置中在該動畫序列中的任何不期望的非毗連的步驟或躍變。這在圖13中示出,其中盡管觀測者在視角A中觀察到不同的開始點(即圖像3),但隨著他從視角A變化到視角D然后回到視角A,他觀察到逐漸收縮,之后是擴張回到初始的開始點。該動畫序列的循環(huán)性質(zhì)以及該序列的開端和末尾由相同的圖像表示這一事實,使得不論對準與否,該圖像的平滑的擴張-收縮,即當該循環(huán)重新開始時不再有圖像尺寸的突然躍變??蓽y試的安全特征是,在傾斜該裝置時,初始觀察到的圖像(它的尺寸將根據(jù)對準情況而不同)被觀察到經(jīng)歷循環(huán)的收縮-擴張動畫,其中它將以平滑方式回到它的開始尺寸。如圖13中所示,該動畫還可以包括沿著安全裝置的移動以及收縮和擴張效果。
[0075]在所示出的所有實施例中,在透鏡下方定位有一組圖像帶(例如1-4)位置,以使得該序列的每個步驟被定位在一個透鏡下方。還可能將多組圖像帶放在一個透鏡下方,且這在針對圖31中所示的動畫序列的圖32的截面中示出。這樣的優(yōu)勢是,隨著該安全裝置被傾斜,觀察者將看到更多個重復循環(huán)。
[0076]圖14示出了適于本發(fā)明的一個替代的圖像動畫序列。圖14a示出了組合步驟I至5的動畫序列,其中數(shù)字“10”擴張和收縮。為了使得這個序列適于用在未對準的透鏡式裝置中,重復的圖案單元1-4被創(chuàng)建(圖14b),其中圖像I現(xiàn)在提供了用于圖14a中的步驟I和5的圖像(步驟5還構(gòu)成下一序列的步驟I)。
[0077]圖15示出了被用來通過圖14b中的四個視角A到D觀測動畫序列的一個透鏡式裝置的截面,在這種情形下圖像帶與透鏡式透鏡對準。圖16b示出了對于這樣的對準的情形,圖像視角A-D的動畫序列(圖16a)的漸進。在這種情形中,隨著視角從A變化到D然后回到A (其中第一序列的末尾和第二序列的開端都被觀察到),隨著數(shù)字“10”的圖像在該安全裝置中向上移動,它被看到通過動畫步驟1-4依序地擴張然后收縮。
[0078]圖17示出了與圖15中示出的截面類似的一個截面,但在這種情形中,圖像帶未與透鏡式透鏡2對準。這會發(fā)生在不可能控制該對準或控制該對準是技術(shù)上的挑戰(zhàn)從而不可能控制該動畫序列的哪個部分在哪個視角被看到時。在圖17中的實施例中,圖像3現(xiàn)在在視角A處被看到,且圖像I現(xiàn)在在視角C處被看到,等等。然而,與前面的圖4至圖8的實施例不同,這在最終的安全裝置中沒有形成不期望的動畫序列,即在動畫循環(huán)內(nèi)每個相繼的視圖以相繼的相鄰圖像元素為特征,并且在這個意義上維持了毗連的動畫,在視覺序列中沒有躍變或不連續(xù)??傮w序列在圖18a中示出。盡管觀測者在視角A (圖18b)觀察到不同的開始點,圖像3 (它表示完全擴張的圖像),但是隨著他從視角A改變到視角D然后回到視角A,他觀察到逐漸收縮,之后是擴張回到初始的開始點。
[0079]圖19和圖20示出了可以被用在本發(fā)明中的動畫序列的兩個另外的實施例,示出了移動和收縮/擴張的組合。
[0080]所述動畫序列不必涉及移動,且圖21示出了一個替代的圖像動畫序列,其中僅有表示數(shù)字“10”的圖像在安全裝置上的同一區(qū)域內(nèi)的擴張和收縮步驟。在這種情形中,有四個動畫步驟1-4,創(chuàng)建了擴張和收縮的數(shù)字“10”。這種類型的裝置將被描述為脈動裝置。
[0081]圖22示出了用來觀測圖21中的動畫序列的一個透鏡式透鏡的截面,并且在圖23中通過四個視角A到D示意性地示出了對于圖像帶與透鏡式透鏡未對準的情形,即圖像I不對應于視角A以使得第一圖像不是最小的圖像。在圖21的實施例中,圖像3現(xiàn)在在視角A處被看到,且圖像I現(xiàn)在在視角C處被看到,等等。
[0082]盡管所描述的實施例提供了一種簡單的方式使觀察者通過注意一個循環(huán)的擴張-收縮動畫來驗證該裝置,但在又一個實施例中,該安全裝置可以提供兩個觀測序列,它們示出了兩個裝置之間相關(guān)但不同的擴張-收縮循環(huán)。例如,這兩個觀測序列可以示出恰恰相反的收縮/擴張循環(huán),即一個擴張而另一個收縮。替代地,這兩個觀測序列可以在同一方向擴張-收縮但彼此步調(diào)不一致(out of step)。這提供了一種非常有價值的裝置,鑒于其容易驗證以及被驗證的特征(它是這兩個裝置之間的已知關(guān)系)不要求圖像帶與聚焦元件之間的精確對準這一事實。圖27a示出了一個透鏡式裝置的截面,該透鏡式裝置創(chuàng)建了兩個不同但相關(guān)的動畫序列(圖像序列I和圖像序列2),其中用于圖像區(qū)I的動畫序列被移位一個帶元件以創(chuàng)建圖像區(qū)2中的動畫序列。通常,相同的透鏡式透鏡2將用于每個圖像區(qū),但圖像帶1-4的布置不同。這使得更容易比較這兩個圖像序列。然而,還可以使用兩個不同的透鏡式裝置。
[0083]圖28a示出了開窗式安全線的實施例,其中形成不同但相關(guān)的動畫序列的圖像帶沿著該線或帶的長軸被周期性地重復,以使得圖像序列I和圖像序列2在該安全文件的交替窗口中是可觀測的。如同先前的實施方案,這些圖像序列在該裝置傾斜時被看到。圖28b和圖28c示出了通過視角A-D的圖像序列I和圖像序列2。該動畫僅是擴張/收縮效果,如關(guān)于圖23描述的??梢钥吹?,圖像序列I相對于圖像序列2被移位一個動畫步驟。這是通過如下方式實現(xiàn)的:在兩個圖像序列之間的邊界處中斷(break)所述帶序列,以使得對于各個視角,用于圖像序列2的帶序列的超前于用于圖像序列I的帶序列一個帶。例如,從視角C,動畫步驟I將在圖像序列2中可見,且動畫步驟4在圖像序列2中可見。
[0084]圖28b和圖28c中不出的相關(guān)序列僅用于舉例說明,且在實踐中,這些動畫序列可以以多于一個圖像帶的方式步調(diào)不一致,或者這些序列可以以相反的方式變化動作。圖27b示出了一個透鏡式裝置的截面,該透鏡式裝置創(chuàng)建了兩個不同的序列,其中用于圖像區(qū)I的動畫序列與用于圖像區(qū)2的動畫序列恰恰相反,即一個擴張而另一個收縮。圖28d和圖28e示出了針對圖27中的透鏡式裝置的通過四個視角A-D的圖像序列I和圖像序列2。例如,從視角C,動畫步驟3 (表示完全擴張的圖像)將在圖像序列I中可見,且動畫步驟I (表示完全收縮的圖像)在圖像序列2中可見。
[0085]在本發(fā)明的先前實施例中,限定了一個序列中的第一個圖像(圖像I)的圖像帶還限定了在前序列中的最后一個圖像。一種替代方法在圖29a中示出。在這個方法中,最末端的圖像帶(在圖29a中是圖像帶I和5)的寬度是其他圖像帶的一半,且限定了相同的圖像形式。這樣的效果是,隨著該裝置被傾斜且達到視角E (圖30a),與如以前相等的觀測角度B、C、D相比,這個視角將僅在觀測角度的一半上被看到。然而,由于下一個圖像帶I還是半寬的,與視角B-D相比,它將還在角度的一半上被看到,結(jié)果是最小的圖像將在與其他圖像相同的角度上被看到,從而隨著觀測者以穩(wěn)定的速度傾斜該裝置,他將看到圖像形式的連續(xù)變化。在這個實施例中,該圖像是尺寸通過該序列而變化的數(shù)字“10”。
[0086]圖29b示出了圖像帶的相同布置,但未與透鏡式透鏡2對準。這個序列的外觀如圖30b中所示,并且再次,對應于視角C和視角D的全角度(total angle)(最小型式的數(shù)字“ 10”通過該全角度可見)等于視角A、B和E中的每一個的全角度。
[0087]在所有這些實施例中,圓柱形微透鏡2和圖像帶組典型地具有的重復距離在5-200 μ m的范圍內(nèi),更優(yōu)選地在10-60 μ m的范圍內(nèi),甚至更優(yōu)選地在20-40 μ m的范圍內(nèi)。它們典型地由UV鑄造-固化復制或熱凸印形成。每個圖像帶組中的圖像帶的數(shù)目優(yōu)選地在4-30的范圍內(nèi)。
[0088]在上面的實施例中,所述圖像帶通過凹版印刷(gravure)或其他合適的印刷方法印刷到襯底4的下側(cè),要么直接印刷到襯底4的下側(cè),要么印刷在中間層3上。所述圖像帶具有的典型寬度小于50微米,優(yōu)選地小于20微米,更優(yōu)選地在1-10微米的范圍內(nèi)。對于所述帶被直接印刷的情形,預期最小的線寬將是ΙΟμπι,特別的是5μπι,非常特別的是Ιμπι。
[0089]根據(jù)本發(fā)明的安全裝置的典型厚度是2-100微米,更優(yōu)選地是20-50微米,其中透鏡曲率和焦距被調(diào)節(jié)為具有與所述圖像帶的平面重合的焦平面(focal plane)。
[0090]圖5-23和圖27中示出的裝置可以用作獨立裝置,諸如附著至安全文件或類似物的標簽,但也可以形成安全文件的組成部件,其中該透鏡式裝置的襯底對應于該文件的襯底。因此,該裝置將需要被放置在該襯底(諸如鈔票)的透明部分或窗口中或上。
[0091]圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個實施例。它的形式是安全線41,具有三個圖23中所示形式的透鏡式脈動裝置42以及兩個被凸印到線41的襯底中的全息裝置48。
[0092]隨著安全線41被傾斜,全息產(chǎn)生結(jié)構(gòu)48將以常規(guī)方式重現(xiàn)相應的全息圖。如可以看到的,透鏡式裝置42被限定為使得當安全線41被繞其長軸傾斜時,星將前進經(jīng)過循環(huán)的擴張-收縮序列,如關(guān)于圖23討論的。
[0093]在這些實施例中,襯底4通常是透明的聚合材料,例如雙軸向(b1-axial )PET或聚丙烯。
[0094]如上面解釋的,通常所述圖像帶被印刷到該襯底上。然而,所述圖像帶還可以被形成為凹凸結(jié)構(gòu),并且圖25中示出了適于此的多種不同的凹凸結(jié)構(gòu)。
[0095]因此,圖25A以凸印線或凹陷線的形式示出了所述帶的圖像區(qū)域(頂),而非凸印線對應于所述帶的非圖像區(qū)域(NI)。圖25B以凹印線或凸起(bump)的形式示出了所述帶的圖像區(qū)域。[0096]在另一個途徑中,所述凹凸結(jié)構(gòu)的形式可以是衍射柵(圖25C)或蛾眼/微節(jié)距格柵(圖25D)。
[0097]圖25A和圖25B的凹陷或凸起還可以設(shè)有如圖25E和圖25F中分別示出的格柵。
[0098]圖25G示出了提供消色差效果(achromatic effect)的一個簡單散射結(jié)構(gòu)的使用。
[0099]進一步,如上面解釋的,在一些情形中,圖25A的凹陷70可以設(shè)有油墨,或者凹印區(qū)或凸起Iio可以設(shè)有油墨。后一情形在圖25H中示出,其中油墨層100被提供在凸起110上。
[0100]圖251示出了一個阿茲特克結(jié)構(gòu)的使用。
[0101]另外,圖像區(qū)和非圖像區(qū)可以由不同元素類型的組合來限定,例如,圖像區(qū)可以由蛾眼結(jié)構(gòu)形成,而非圖像區(qū)可以由格柵形成?;蛘呱踔翀D像區(qū)和非圖像區(qū)可以由不同節(jié)距或取向的格柵形成。
[0102]所述凸起/凹陷的高度或深度優(yōu)選地在0.5-10 μ m的范圍內(nèi),更優(yōu)選地在1_5 μ m的范圍內(nèi)。所述圖像帶的寬度從而所述凸起或凹陷的寬度將依賴于所要求的光學效果的類型,但對于平滑的動畫效果,優(yōu)選地是具有盡可能多的視角,通常是至少三個,但理想地是多達30個,在這種情形中,所述圖像帶(以及關(guān)聯(lián)的凸起或凹陷)的寬度應在0.1-ΙΟμπι的范圍內(nèi)。
[0103]在另一些實施例(未示出)中,圖24中的一個或更多個全息產(chǎn)生結(jié)構(gòu)48可以被替換成波紋放大結(jié)構(gòu),所述波紋放大結(jié)構(gòu)可以是2D或ID結(jié)構(gòu)。2D波紋放大結(jié)構(gòu)在ΕΡ-Α-1695121和W0-A-94/27254中被更詳細地描述。
[0104]現(xiàn)在將參照圖26描述用于制造圖像帶被設(shè)置作為凹凸的裝置的方法的一個實施例。在步驟I中,載體層240涂覆有鑄造-固化或熱成形透明樹脂層260(對應于先前實施例中的層3)(步驟I)。
[0105]繼而通過凸印到樹脂層260的暴露表面中來同時形成成組的四個圖像帶(標為1-4且包括不同的衍射表面凹凸結(jié)構(gòu))(步驟2)。這些帶對應于任何前述實施例中的動畫步驟1-4。因此,可以使用任何數(shù)目的圖像帶從而使用任何數(shù)目的動畫步驟,但在實踐中,為了創(chuàng)建移動效果,至少三個是必要的,更優(yōu)選地是在4個與30個之間。
[0106]針對圖像區(qū)域使用不同的格柵結(jié)構(gòu)由于不同的衍射顏色效果而提供了不同視角之間的視覺對比,從而在最終裝置中,該圖像將隨著它移動而改變顏色。這個區(qū)別不是必不可少的,且所述圖像區(qū)域可以由相同的衍射格柵結(jié)構(gòu)來限定。
[0107]之后,反射涂層被提供在該柵表面凹凸結(jié)構(gòu)上(步驟3)。這個反射涂層可以是金屬化層或高折射率層。高折射率材料(通常是無機的)的使用是本領(lǐng)域中公知的,并且在US4856857中被描述。適于該高反射率層的材料的典型實施例包含硫化鋅、二氧化鈦和二氧化鋯。當本發(fā)明的安全裝置被施加在透明區(qū)域(通常已知為孔或窗)上時,將氣相沉積的金屬反射增強層替換成透明的高折射率層是尤其有益的。
[0108]之后,載體層240的另一側(cè)被涂覆鑄造-固化或熱成形透明樹脂210 (步驟4),然后一組圓柱形透鏡200被凸印到層210中(步驟5),以與帶A和B對準。當然,在其他情形中,透鏡200與帶A和B之間的對準是不必要的,如先前解釋的。
[0109]在上面描述的實施例中,圓柱形透鏡用作透鏡式聚焦元件。然而應理解,它們可以被替換成微鏡。
[0110]通過在任何所述層中引入可檢測材料,或者通過引入分立的機器可讀層,本發(fā)明的安全裝置可以被制作成機器可讀的。對外部激勵起反應的可檢測材料包含但不限于:熒光材料、磷光材料、紅外吸收材料、熱致變色材料、光致變色材料、磁性材料、電致變色材料、導電材料和壓致變色材料。
[0111]本發(fā)明的安全裝置還可以包括附加的安全特征,諸如任何期望的印刷圖像,可以為不透明、半透明或篩狀的金屬層。這樣的金屬層可以含有由已知的去金屬化工藝創(chuàng)建的負標記或正標記。
[0112]該安全裝置中可以包含附加的光學可變材料,諸如薄膜干涉元件、液晶材料和光子晶體材料。這樣的材料的形式可以是膜狀層(filmic layer),或者適于通過印刷施加的有色(pigmented)材料。
[0113]金屬層的存在可以用來隱藏機器可讀的黑色(dark)磁性層的存在。在安全線中,金屬層下方的磁性層的存在是公知的,并且例如在W003061980、EP0516790、W09825236和W09928852中被描述。當磁性材料被納入該裝置時,該磁性材料可以被施加在任何設(shè)計中,但通常的實施例包含使用磁性軌線(tramlines)或使用磁性塊來形成編碼的結(jié)構(gòu)。合適的磁性材料包含氧化鐵顏料(Fe2O3或Fe304)、鋇鐵氧體(ferrite)或銀鐵氧體、鐵、鎳、鈷及這些的合金。在這個語境中,術(shù)語“合金”包含材料諸如:鎳:鈷、鐵:招:鎳:鈷及類似物??梢允褂面囆疾牧希涣硗?,鐵屑材料是合適的。典型的鎳屑的橫向尺度在5-50微米的范圍內(nèi),且厚度小于2微米。典型的鐵屑的橫向尺度在10-30微米的范圍內(nèi),且厚度小于2微米。
[0114]在一個替代的機器可讀的實施方案中,可以在該裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)的任何位置處納入透明磁性層。在W003091953和W003091952中描述了如下合適的透明磁性層:該磁性層包含的磁性材料顆粒的尺寸和分布濃度使得該磁性層保持透明。
[0115]在又一個實施例中,本發(fā)明的安全裝置可被納入安全文件,使得所述裝置被納入所述文件的透明區(qū)域。所述安全文件可具有由任何常規(guī)材料(包括紙和聚合物)形成的襯底。本領(lǐng)域中已知用于在這些類型的襯底中形成透明區(qū)域的技術(shù)。例如,W08300659中描述了由透明襯底形成的聚合物紙幣,所述透明襯底的兩側(cè)都包括不透明涂層。在所述基底的兩側(cè)的局部區(qū)域,所述不透明涂層被略去以形成透明區(qū)域。
[0116]如果本發(fā)明的安全裝置待被用在由透明襯底形成的安全文件(諸如聚合物鈔票)上,則該裝置可以與該安全文件分立地形成,并且使用已知技術(shù)附著或轉(zhuǎn)移到該安全文件。替代地,通過使用該透明襯底作為該安全裝置的一體部件,該裝置可以被納入由透明襯底形成的安全文件。例如,通過將圓柱形透鏡直接凸印到該襯底中,或通過用鑄造-固化或熱成形樹脂覆蓋該襯底,繼而將一組圓柱形透鏡鑄造或凸印到這個層中,所述透鏡式聚焦元件可以被形成在或施加到該安全襯底的一側(cè)上。類似地,使用印刷或關(guān)于圖25提及的任何結(jié)構(gòu),所述圖像帶可以被形成在或施加到該安全襯底的相對側(cè)。
[0117]EP1141480描述了一種在紙襯底中制作透明區(qū)域的方法。用于在紙襯底中形成透明區(qū)域的其他方法在EP0723501、EP0724519、EP1398174和W003054297中被描述。
【權(quán)利要求】
1.一種安全裝置,具有透鏡式裝置,所述透鏡式裝置包括:透鏡式聚焦元件的陣列;對應的成組圖像帶的陣列,所述成組圖像帶的周期與所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期基本相同,或者是所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期的整數(shù)倍;其中所述圖像帶被形成并且所述聚焦元件被相對于所述圖像帶放置,以使得在多個觀測角度中的每個觀測角度處,響應于入射光落在相應的透鏡式聚焦元件上,觀測到來自每組的相應的一個圖像帶;所述圖像帶被構(gòu)造為使得,隨著所述裝置在相繼的觀測角度處被觀測,所述裝置表現(xiàn)出循環(huán)重復的圖像序列,所述圖像序列包括圖像形式在第一形式和第二形式之間的變化以及之后是所述序列的反轉(zhuǎn)返回至所述第一形式,這種組合的圖像序列表現(xiàn)出圖像形式的毗連變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全裝置,其中在一個序列的末尾處限定了該圖像的第一形式的圖像帶,還在下一個序列的開端處限定了該圖像的第一形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全裝置,其中在每個序列的開端和末尾處的圖像帶的寬度是其他圖像帶的寬度的一半。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置,其中所述循環(huán)重復的圖像序列包括圖像的擴張之后是收縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置,其中所述循環(huán)重復的圖像序列包括從第一形狀到第二形狀然后回到所述第一形狀的圖像的形狀變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置,其中所述循環(huán)重復的圖像序列包括圖像的尺寸擴張連同該圖像的形狀變化,之后是該圖像的收縮以及該圖像的形狀變化回到原始圖像的尺寸和形狀的組合。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置,其中所述圖像帶從所述第一形式與所述第二形式之間以及所述第二形式與所述第一形式之間限定了至少一個中間圖像。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置,其中所述透鏡式聚焦元件的陣列未與所述成組圖像帶的陣列對準。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中所述圖像帶由油墨限定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的安全裝置,其中所述圖像帶由凹凸結(jié)構(gòu)限定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的安全裝置,其中所述凹凸結(jié)構(gòu)被凸印到襯底中,或被鑄造到襯底上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的安全裝置,其中所述凹凸結(jié)構(gòu)包括衍射格柵結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中每個圖像帶的寬度小于50微米,優(yōu)選地是小于20微米,更優(yōu)選地是在1-10微米的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中對應于每個聚焦元件提供了多于一組的圖像帶。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中所述透鏡式聚焦元件包括圓柱形透鏡或微鏡。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中所述透鏡式聚焦元件陣列以及所述成組圖像帶的周期在5-200微米的范圍內(nèi),優(yōu)選地在10-60微米的范圍內(nèi),更優(yōu)選地在20-40微米的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中所述透鏡式聚焦元件的焦距比數(shù)在O. 25-16的范圍內(nèi),優(yōu)選地在O. 5-2的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中所述透鏡式聚焦元件已經(jīng)由熱凸印或鑄造-固化復制過程形成。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中所述圖像帶被提供在還設(shè)有與所述透鏡式裝置分立的全息結(jié)構(gòu)的襯底中。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,其中所述圖像帶被提供在還設(shè)有適于波紋放大的微圖像的襯底中,所述安全裝置還包括位于所述微圖像上方的波紋放大透鏡陣列。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的安全裝置,其中所述波紋放大透鏡陣列與所述透鏡式聚焦兀件被提供在同一表面中或同一表面上。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置,所述裝置包含納入了機器可讀材料的層,所述機器可讀材料諸如是磁性材料,優(yōu)選地是磁鐵。
23.一種物品,設(shè)有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安全裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的物品,其中所述物品選自:鈔票、支票、護照、身份卡、真品證書、印花稅票及其他用于保價或證明個人身份的文件。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的物品,其中所述物品包括具有透明部分的襯底,在所述透明部分的相對側(cè)上分別提供了所述透鏡式聚焦元件和所述圖像帶。
26.—種制造安全裝置的方法,所述方法包括提供透鏡式裝置,所述透鏡式裝置包括:透鏡式聚焦元件的陣列;對應的成組圖像帶的陣列,所述成組圖像帶的周期與所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期基本相同,或者是所述透鏡式聚焦元件的陣列的周期的整數(shù)倍;其中所述圖像帶被形成并且所述聚焦元件被相對于所述圖像帶放置,以使得在多個觀測角度中的每個觀測角度處,響應于入射光落在相應的透鏡式聚焦元件上,觀測到來自每組的相應的一個圖像帶;所述圖像帶被構(gòu)造為使得,隨著所述裝置在相繼的觀測角度處被觀測,所述裝置表現(xiàn)出循環(huán)重復的圖像序列,所述圖像序列包括圖像形式在第一形式和第二形式之間的變化以及之后是所述序列的返回至所述第一形式,這種組合的圖像序列表現(xiàn)出圖像形式的毗連變化。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法,其中所述圖像帶被印刷到所述安全裝置的襯底上。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法,其中所述圖像帶由凸印或鑄造-固化到所述安全裝置的襯底中的凹凸結(jié)構(gòu)限定。
29.根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一項所述的方法 ,用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項所述的安全裝置。
【文檔編號】G02B27/22GK103608186SQ201280022459
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月9日
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