JP2022175412A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な光量の転写前除電光を感光体ドラムに照射して転写不良を防止する。【解決手段】画像形成装置（１）には、転写ベルトの搬送方向に複数の画像形成ユニット（１７）が並んでいる。複数の画像形成ユニットは、転写ベルトの１次転写位置に転接する感光体ドラム（２１）と、１次転写位置の下流側で感光体ドラムを除電する除電部（２５）と、を備えている。複数の画像形成ユニットのうち所定の画像形成ユニットの除電部は、当該所定の画像形成ユニットの感光体ドラムの１次転写位置の下流側に転写後除電光を照射し、搬送方向下流側の他の画像形成ユニットの感光体ドラムの１次転写位置の上流側に転写前除電光を照射する。所定の画像形成ユニットと他の画像形成ユニットの間には、感光体ドラムの周方向における転写前除電光の照射幅を狭めるスリット部が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には２次転写方式が採用されている。２次転写方式では、感光体ドラムの表面が帯電され、露光によって感光体ドラムの表面に静電潜像が形成されて、静電潜像にトナーが付着してトナー像が形成される。そして、感光体ドラムから中間転写ベルトにトナー像が１次転写され、さらに中間転写ベルトからシートにトナー像が２次転写されている。１次転写後に感光体ドラムに転写後除電光が照射されるが、感光体ドラムの表面に静電潜像が残っていると、次回の１次転写時にトナー像の転写不良を生じさせる場合がある。

このため、１次転写後に感光体ドラムに転写後除電光が照射されると共に、１次転写前に感光体ドラムに転写前除電光が照射される画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の画像形成装置には、転写ベルトの搬送方向に複数の感光体ドラムが並んでおり、各感光体ドラムの１次転写位置の下流側に除電部が設けられている。１次転写後に除電部から感光体ドラムの１次転写位置の下流側に転写後除電光が照射され、次回の１次転写前に搬送方向上流側の他の除電部から当該感光体ドラムの１次転写位置の上流側に転写前除電光が照射される。

特開２０１３－１１３９０１号公報

しかしながら、転写前除電光の光量が多過ぎたり、少な過ぎたりすると転写不良を十分に防ぐことができない。また、転写前除電光の光量を調整する際に、除電部に対する電流量の調整だけでは限界がある。

そこで、本発明は、適切な光量の転写前除電光を感光体ドラムに照射して転写不良を防止することを目的とする。

本発明の一態様の画像形成装置は、転写ベルトの搬送方向に複数の画像形成ユニットが並んだ画像形成装置であって、前記複数の画像形成ユニットは、前記転写ベルトの１次転写位置に転接する感光体ドラムと、１次転写位置の下流側で前記感光体ドラムを除電する除電部と、を備え、前記複数の画像形成ユニットのうち所定の画像形成ユニットの除電部は、当該所定の画像形成ユニットの感光体ドラムの１次転写位置の下流側に転写後除電光を照射し、搬送方向下流側の他の画像形成ユニットの感光体ドラムの１次転写位置の上流側に転写前除電光を照射し、前記所定の画像形成ユニットと前記他の画像形成ユニットの間には、前記感光体ドラムの周方向における転写前除電光の照射幅を狭めるスリット部が設けられている。

前記画像形成装置では、前記スリット部は、前記所定の画像形成ユニットに形成された第１のスリットと、前記他の画像形成ユニットに形成された第２のスリットと、を有し、前記第１のスリット及び前記第２のスリットが、前記感光体ドラムの周方向における転写前除電光の照射幅を目標幅まで段階的に狭めている。

前記画像形成装置では、前記除電部は前記感光体ドラムの軸方向に沿って複数の除電光源を有しており、前記第１のスリット及び前記第２のスリットが前記複数の除電光源に対応しており、前記感光体ドラムの軸方向において前記第１のスリットよりも前記第２のスリットのスリット長が大きく形成されている。

前記画像形成装置では、前記複数の画像形成ユニットは、１次転写位置の上流側で前記感光体ドラムにトナーを供給する現像器を備え、前記第１のスリットは前記感光体ドラムを支持するドラムフレームに形成され、前記第２のスリットは前記現像器を支持する現像器フレームに形成されている。

本発明によれば、複数の画像形成ユニットの感光体ドラムには除電部から転写後除電光が照射され、複数の画像形成ユニットのうち所定の画像形成ユニットの除電部から他の画像形成ユニットの感光体ドラムに転写前除電光が照射される。このとき、他の画像形成ユニットの感光体ドラムには転写後除電光と転写前除電光が照射され、感光体ドラムの表面に残存した静電潜像が消去されてトナー像の転写不良が防止される。また、感光体ドラムに対する転写前除電光の照射幅がスリット部によって機械的に狭められている。よって、機械的な構造で適切な光量の転写前除電光を感光体ドラムに照射して転写不良を防止することができる。

本実施形態のプリンターの模式図である。 本実施形態の画像形成ユニットの断面模式図である。 本実施形態の画像形成ユニットの斜視図である。 本実施形態の除電部の平面模式図である。 本実施形態の転写前除電光の遮光構造の模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本実施形態のロック機構を適用した画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、画像形成装置としてプリンターを例示して説明する。図１は、本実施形態のプリンターの模式図である。各図に適宜付される矢印Ｆｒ、Ｒｅ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンターの前側、後側、上側、下側を示している。また、以下の説明において、画像形成ユニットを区別するときにはＡ－Ｄを付し、画像形成ユニットを区別しないときにはＡ－Ｄを省略する。

図１に示すように、プリンター１は、各種機器が収容された箱型形状のハウジング１０を備えている。ハウジング１０の下部にはシート束がセットされる給紙カセット１１が収容され、ハウジング１０の上部には画像形成済みのシートが積み重ねられる排紙トレイ１２が設けられている。排紙トレイ１２の下方にはトナーが収容されたトナーコンテナ１３がトナーの色（例えば、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色）毎に着脱可能にセットされている。複数のトナーコンテナ１３の下方には、一対のローラー１４、１５に掛け渡された中間転写ベルト（転写ベルト）１６が設けられている。

中間転写ベルト１６の下側には、中間転写ベルト１６の搬送方向に複数の画像形成ユニット１７が並んでいる。各画像形成ユニット１７には中間転写ベルト１６に転接する感光体ドラム２１が回転可能に設けられており、感光体ドラム２１の周囲には帯電器２２と、現像器２３と、１次転写ローラー２４と、除電部２５と、クリーニング装置２６とが１次転写のプロセス順に配置されている。クリーニング装置２６には廃トナーボックス（不図示）が接続されている。各現像器２３には不図示の供給路を通じてトナーコンテナ１３からトナーが供給され、廃トナーボックスには不図示の排出路を通じて各クリーニング装置２６から廃トナーが排出される。

各画像形成ユニット１７の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）によって構成される露光装置１８が設けられている。ハウジング１０内の側部には、複数のローラーによって給紙カセット１１から排紙トレイ１２に向かうシートの搬送経路Ｌが形成されている。搬送経路Ｌの上流側（下側）には給紙部３１が設けられ、搬送経路Ｌにおいて給紙部３１よりも下流側には中間転写ベルト１６の側端に２次転写ローラー３２が設けられている。搬送経路Ｌにおいて２次転写ローラー３２の下流側には定着装置３３が設けられ、搬送経路Ｌの下流端側（上側）には排紙口３４が設けられている。

プリンター１の画像形成時には、帯電器２２によって感光体ドラム２１の表面が帯電された後、露光装置１８からのレーザー光によって感光体ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。次に、現像器２３から感光体ドラム２１の表面の静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成され、感光体ドラム２１の表面から中間転写ベルト１６の表面にトナー像が１次転写される。各画像形成ユニット１７において各色のトナー像が中間転写ベルト１６に１次転写されることで、中間転写ベルト１６の表面にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム２１に残留した電荷と廃トナーは除電部２５及びクリーニング装置２６によって除去される。

一方で、給紙部３１によって給紙カセット１１又は手差しトレイ（不図示）からシートが取り込まれ、上記の画像形成動作にタイミングを合わせて２次転写ローラー３２に向けてシートが搬送される。２次転写ローラー３２によって中間転写ベルト１６の表面からシートの表面にフルカラーのトナー像が２次転写され、２次転写ローラー３２の下流の定着装置３３に向けて転写済みのシートが搬送される。定着装置３３においてシートにトナー像が定着され、定着済みのシートが排紙口３４から排紙トレイ１２上に排出される。このように、シートに転写されたトナー像が定着装置３３を通過することによってシートの表面に画像が形成される。

また、プリンター１は、１次転写終了後から次回の１次転写開始前までに、転写後除電光に加えて転写前除電光を感光体ドラム２１に照射して静電潜像を消去している。転写前除電光の光量が多過ぎたり、少な過ぎたりすると転写不良が生じるおそれがあるため、転写前除電光を適切な光量に調整する必要があるが、電流量の調整だけでは転写前除電光の光量を適切に調整することが難しい。そこで、本実施形態のプリンター１では、機械的な構造によって転写前除電光の照射幅を狭めて、感光体ドラム２１に対して適切な光量の転写前除電光を照射している。

図２から図４を参照して、画像形成ユニットについて説明する。図２は、本実施形態の画像形成ユニットの断面模式図である。図３は、本実施形態の画像形成ユニットの斜視図である。図４は、本実施形態の除電部の平面模式図である。なお、図３は、説明の便宜上、画像形成ユニットの感光体ドラム及び除電部、搬送方向下流側の他の画像形成ユニットの現像器を図示し、その他の部材については省略している。

図２に示すように、画像形成ユニット１７Ａの感光体ドラム２１Ａはドラムフレーム４１Ａに回転可能に支持されている。感光体ドラム２１Ａの上方には中間転写ベルト１６の１次転写位置ＰＡを挟んで１次転写ローラー２４Ａが設けられている。１次転写ローラー２４Ａが中間転写ベルト１６の１次転写位置ＰＡに上方から転接し、感光体ドラム２１Ａが中間転写ベルト１６の１次転写位置ＰＡに下方から転接している。中間転写ベルト１６の周回移動に伴って感光体ドラム２１Ａが回転して、１次転写位置ＰＡから時計回りに１次転写プロセスが順番に実施されている。

感光体ドラム２１Ａの１次転写位置ＰＡの下流側は第１の除電位置になっており、除電部２５Ａによって感光体ドラム２１Ａが除電される。この所定の画像形成ユニット１７Ａの除電部２５Ａは、感光体ドラム２１Ａの１次転写位置ＰＡの下流側に転写後除電光を照射し、搬送方向下流側の他の画像形成ユニット１７Ｂの感光体ドラム２１Ｂの１次転写位置ＰＢの上流側に転写前除電光を照射している。転写後除電光によって１次転写後に感光体ドラム２１Ａの表面から静電潜像の大部分が消去され、転写前除電光によって１次転写前に感光体ドラム２１Ｂの表面に残存した静電潜像が消去される。

感光体ドラム２１Ａの第１の除電位置の下流側はクリーニング位置になっており、クリーニング装置２６Ａによって感光体ドラム２１Ａに残存したトナーが除去される。感光体ドラム２１Ａのクリーニング位置の下流側は帯電位置になっており、帯電器２２Ａによって感光体ドラム２１Ａの表面が帯電される。感光体ドラム２１Ａの帯電位置の下流側は露光位置になっており、露光装置１８（図１参照）からのレーザー光によって感光体ドラム２１Ａの表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム２１Ａの露光位置の下流側は現像位置になっており、現像器２３Ａによって感光体ドラム２１の表面にトナーが供給される。

感光体ドラム２１Ａの現像位置の下流側、すなわち感光体ドラム２１Ａの１次転写位置ＰＡの上流側は第２の除電位置になっているが、搬送方向の最上流の感光体ドラム２１Ａには転写前除電光は照射されない。なお、感光体ドラム２１Ａの前方に除電部（不図示）が配置されて、この除電部から感光体ドラム２１Ａに対して転写前除電光が照射されてもよい。上記したように、感光体ドラム２１Ｂの第２の除電位置には除電部２５Ａから転写前除電光が照射される。転写前除電光によって転写後除電光では消去しきれなかった静電潜像が感光体ドラム２１Ｂの表面から消去される。

１次転写位置ＰＡから感光体ドラム２１Ａを時計回りに略半周した露光位置までが１次転写位置ＰＡの下流側になっており、１次転写位置ＰＡから感光体ドラム２１Ａを反時計回りに略半周した露光位置までが１次転写位置ＰＡの上流側になっている。１次転写位置ＰＡの下流側に第１の除電位置、クリーニング位置、帯電位置が位置し、１次転写位置ＰＡの上流側に第２の除電位置、現像位置が位置している。なお、１次転写プロセスの位置は特に限定されず、少なくとも第１の除電位置が１次転写位置ＰＡの下流側に位置し、第２の除電位置が１次転写位置ＰＡの上流側に位置していればよい。

また、画像形成ユニット１７Ａのドラムフレーム４１Ａに第１のスリット４２が形成され、他の画像形成ユニット１７Ｂの現像器２３Ｂを支持する現像器フレーム４５Ｂに第２のスリット４６Ｂが形成されている。この第１のスリット４２Ａ及び第２のスリット４６Ｂによって画像形成ユニット１７Ａと他の画像形成ユニット１７Ｂの間で感光体ドラム２１Ｂの周方向における転写前除電光の照射幅を狭めるスリット部が形成されている。第１のスリット４２及び第２のスリット４６によって、感光体ドラム２１Ｂの周方向における転写前除電光の照射幅が目標幅まで段階的に狭められている。

図３に示すように、ドラムフレーム４１Ａの上部には、感光体ドラム２１Ａの軸方向（左右方向）に沿って複数（本実施形態では４つ）の第１のスリット４２Ａが横１列に形成されている。第１のスリット４２Ａは、左右方向のスリット長が大きく、上下方向のスリット幅が狭く形成されている。転写前除電光が第１のスリット４２Ａを通過すると、転写前除電光の上下方向の照射角度が絞られて、転写前除電光の上下の広がりが狭められる。なお、照射角度とは、いわゆる１／２照射角度であり、照度分布の最大照度の１／２以上になる角度範囲である。

現像器フレーム４５Ｂの上部には、複数の第１のスリット４２Ａに対向して複数の第２のスリット４６Ｂが形成されている。第２のスリット４６Ｂは、感光体ドラム２１Ａの軸方向（左右方向）で第１のスリット４２Ａよりもスリット長が大きく形成されている。このため、感光体ドラム２１Ｂ（図２参照）に対して左右方向で均一に転写前除電光が照射される。また、第２のスリット４６Ｂの間は左右に傾いた支持壁４７Ｂによって仕切られている。このため、転写前除電光が支持壁４７Ｂに遮られて陰になる領域が減って、さらに感光体ドラム２１Ｂに対して左右方向で均一に転写前除電光が照射される。

また、転写前除電光が第２のスリット４６Ｂを通過すると、転写前除電光の上下方向の照射角度が絞られて、第１のスリット４２Ａを通過した転写前除電光の上下の広がりが狭められる。このように、感光体ドラム２１Ｂから離れた第１のスリット４２Ａによって転写前除電光の照射角度が大まかに絞られ、感光体ドラム２１の近くの第２のスリット４６Ｂによって転写前除電光の照射角度が細かく絞られている。第１のスリット４２Ａ及び第２のスリット４６Ｂによって転写前除電光の照射幅が狭められて、感光体ドラム２１Ｂに対する転写前除電光の光量が機械的に調整されている。

図４に示すように、ドラムフレーム４１Ａには除電部２５Ａの基板５１Ａが支持されている。基板５１Ａは感光体ドラム２１Ａに沿って長尺に形成されている。基板５１Ａに沿って複数（本実施形態では８つ）の第１の除電光源５２Ａと複数（本実施形態では４つ）の第２の除電光源(除電光源)５３Ａが横１列に配置されている。第１の除電光源５２Ａの出射面は感光体ドラム２１Ａ側に向けられ、第２の除電光源５３Ａの出射面は感光体ドラム２１Ｂ側に向けられている。第１、第２の除電光源５２Ａ、５３ＡにはＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されている。第１の除電光源５２Ａから感光体ドラム２１Ａに転写後除電光が照射され、第２の除電光源５３Ａから感光体ドラム２１Ｂに転写前除電光が照射される。

第１のスリット４２Ａ及び第２のスリット４６Ｂは、第２の除電光源５３Ａに対応して設けられている。第１のスリット４２Ａ及び第２のスリット４６Ｂは転写前除電光の左右方向の広がりを許容するように、第１のスリット４２Ａ及び第２のスリット４６Ｂの左右のスリット長が大きく形成されている。通常、第２の除電光源５３Ａからの転写前除電光は光軸から離れるにつれて照度が低下するが、複数の第２の除電光源５３Ａの転写前除電光が互いに干渉することによって照度の低下が抑えられている。このとき、感光体ドラム２１Ｂの表面が左右方向で均一な照度になるように複数の第２の除電光源５３Ａの間隔が調整されている。

図５を参照して、転写前除電光の遮光構造について説明する。図５は、本実施形態の転写前除電光の遮光構造の模式図である。

図５に示すように、第２の除電光源５３Ａから感光体ドラム２１Ｂに向かう転写前除電光がドラムフレーム４１Ａの第１のスリット４２Ａ及び現像器フレーム４５Ｂの第２のスリット４６Ｂによって遮光されている。このとき、現像器フレーム４５Ｂと中間転写ベルト１６が接しないように、現像器フレーム４５Ｂと中間転写ベルト１６には隙間Ｃが開けられている。隙間Ｃを通じて感光体ドラム２１Ｂに転写前除電光が照射されないように、隙間Ｃが遮光必要領域に設定されている。このため、第１のスリット４２Ａは転写前除電光の照射角度を絞って、隙間Ｃへの転写前除電光の入り込みを抑えている。

より詳細には、第２の除電光源５３Ａの光軸は水平よりも下側に傾けられており、第１のスリット４２Ａの上縁４３Ａによって転写前除電光の上側が遮光されている。転写前除電光が第１のスリット４２Ａを通過すると、転写前除電光の上方への広がりが抑えられて、現像器フレーム４５の上部によって現転写前除電光が遮られる。第１のスリット４２Ａの上縁４３Ａによって転写前除電光の照射角度の上側への広がりが現像器フレーム４５Ｂの上面４８Ｂよりも下側に抑えられている。なお、第１のスリット４２Ａの上縁４３Ａは、遮光必要領域を確保するために±０．１ｍｍの精度で設計されている。

第２のスリット４６Ｂは、第１のスリット４２Ａを通過した転写前除電光の照射角度をさらに絞って、感光体ドラム２１Ｂの周方向における転写前除電光の照射幅を目標幅まで狭めている。このように、第１のスリット４２Ａによって転写前除電光の照射角度が大まかに絞られ、第２のスリット４６Ｂによって転写前除電光の照射角度が細かく絞られて、感光体ドラム２１Ｂに対する転写前除電光の照射幅が目標幅まで段階的に狭められる。また、第１のスリット４２Ａがドラムフレーム４１Ａに形成され、第２のスリット４６Ｂが現像器フレーム４５Ｂに形成されるため、新たな部品を設けることなく遮光構造が形成されている。

以上、本実施形態によれば、複数の画像形成ユニット１７の感光体ドラム２１には除電部２５から転写後除電光が照射される。また、複数の画像形成ユニット１７のうち所定の画像形成ユニット１７Ａの除電部２５Ａから他の画像形成ユニット１７Ｂの感光体ドラム２１Ｂに転写前除電光が照射される。このとき、感光体ドラム２１Ｂには転写後除電光と転写前除電光が照射され、感光体ドラム２１Ｂの表面に残存した静電潜像が消去されてトナー像の転写不良が防止される。また、感光体ドラム２１Ｂに対する転写前除電光の照射幅が第１のスリット４２Ａ及び第２のスリット４６Ｂによって機械的に狭められている。よって、機械的な構造で適切な光量の転写前除電光を感光体ドラム２１Ｂに照射して転写不良を防止することができる。

なお、本実施形態において、スリット部として第１のスリット及び第２のスリットを有しているが、スリット部は画像形成ユニットの間で感光体ドラムの周方向における転写前除電光の照射幅を狭めるように形成されていればよい。例えば、スリット部は、単一のスリットによって形成されていてもよい。

また、本実施形態において、第１のスリットがドラムフレームに形成され、第２のスリットが現像器フレームに形成されたが、第１のスリットがドラムフレーム以外の部材に形成され、第２のスリットが現像器フレーム以外の部材に形成されてもよい。

また、本実施形態において、除電部に複数の第１、第２の除電光源が設けられているが、除電部は除電光によって感光体ドラムを除電可能に形成されていればよい。例えば、除電部の基板上に感光体ドラムに沿った導光体が設けられ、除電光源から導光体の端面に除電光が入射されてもよい。導光体の前面から感光体ドラムに転写後除電光が出射され、導光体の後面から他の感光体ドラムに転写前除電光が照射される。

また、本実施形態において、シートは、画像の形成対象となるシート状のものであればよく、例えば、普通紙、コート紙、トレーシングペーパー、ＯＨＰ（Over Head Projector）シートでもよい。

また、本実施形態では、画像形成装置として、プリンターを例示したが、この構成に限定されない。画像形成装置は、コピー機及びファクシミリの他、プリント機能、コピー機能及びファックス機能等を複合的に備えた複合機でもよい。

なお、本実施形態を説明したが、他の実施形態として、上記実施形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の技術は上記の実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方によって実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

１ ：プリンター（画像形成装置）
１６：中間転写ベルト（転写ベルト）
１７：画像形成ユニット
２１：感光体ドラム
２３：現像器
２５：除電部
４１：ドラムフレーム
４５：現像器フレーム
４２：第１のスリット
４６：第２のスリット
５３：第２の除電光源（除電光源）
Ｐ ：１次転写位置

Claims (4)

1. 転写ベルトの搬送方向に複数の画像形成ユニットが並んだ画像形成装置であって、
   前記複数の画像形成ユニットは、
   前記転写ベルトの１次転写位置に転接する感光体ドラムと、
   １次転写位置の下流側で前記感光体ドラムを除電する除電部と、を備え、
   前記複数の画像形成ユニットのうち所定の画像形成ユニットの除電部は、
   当該所定の画像形成ユニットの感光体ドラムの１次転写位置の下流側に転写後除電光を照射し、搬送方向下流側の他の画像形成ユニットの感光体ドラムの１次転写位置の上流側に転写前除電光を照射し、
   前記所定の画像形成ユニットと前記他の画像形成ユニットの間には、前記感光体ドラムの周方向における転写前除電光の照射幅を狭めるスリット部が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記スリット部は、前記所定の画像形成ユニットに形成された第１のスリットと、前記他の画像形成ユニットに形成された第２のスリットと、を有し、
   前記第１のスリット及び前記第２のスリットが、前記感光体ドラムの周方向における転写前除電光の照射幅を目標幅まで段階的に狭めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記除電部は前記感光体ドラムの軸方向に沿って複数の除電光源を有しており、
   前記第１のスリット及び前記第２のスリットが前記複数の除電光源に対応しており、
   前記感光体ドラムの軸方向において前記第１のスリットよりも前記第２のスリットのスリット長が大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の画像形成ユニットは、
   １次転写位置の上流側で前記感光体ドラムにトナーを供給する現像器を備え、
   前記第１のスリットは前記感光体ドラムを支持するドラムフレームに形成され、
   前記第２のスリットは前記現像器を支持する現像器フレームに形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。

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