JP4968817B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。特にそのうち、帯電、書込み、現像を行って像担持体上にトナー画像を形成し、そのトナー画像を直接または中間転写体を介して間接的に転写して後、その画像転写後の記録材に定着液を付着してその記録材上の転写画像を定着し、用紙等の記録材に画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置は、画像情報に基づいて、用紙、布、OHPフィルム等の記録材に、文字や記号等を含む画像を記録するものである。このような画像形成装置には、種々の方式のものがあるが、そのうち、トナーを使用するいわゆる電子写真方式の画像形成装置は、記録材として普通紙を使用して、高精細な画像を高速で記録することができ、また最近ではカラー画像も手軽に作成できる点から、オフィスで現在広く使用されている。
電子写真方式の画像形成装置は、ドラム状やベルト状の像担持体のまわりに帯電装置、書込み装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、除電装置などを配置し、像担持体の回転とともに帯電して後、書込みを行って像担持体表面に静電潜像を形成し、トナーを付着することによりその静電潜像を現像して像担持体上にトナー画像を形成し、そのトナー画像を直接、またはベルト状等の中間転写体を介して間接的に転写して記録材に画像を記録する。そして、トナー画像転写後の記録材を定着装置に導き、未定着トナーを記録材上に定着する一方、画像転写後の像担持体表面をクリーニング装置で清掃するとともに除電し、再度の画像形成に備えていた。
この種の電子写真方式の画像形成装置では、定着装置として、定着速度が速く、均一性および安定性に優れており、定着品質も良好なことなどから、ハロゲンヒータやセラミックヒータなどの発熱体を用いて記録材上のトナーを加熱して溶解し、溶解したトナーを加圧することで記録材の繊維中に入り込ませて記録材上に定着させる熱定着方式が広く普及している。
しかしながら、このような熱定着方式の定着装置を用いる画像形成装置では、トナーを加熱することから多量の電力が消費されており、省エネルギが叫ばれている今日、熱定着方式のものに代えて、定着速度や定着品質などを低下することなく、加えて低消費電力の定着装置の採用が強く望まれているところである。加えて、熱定着方式の定着装置は、定着開始までの立ち上げ時間が長く、このため加熱温度を高く設定する必要があり、また余熱を加えてスタンバイ状態に保持する必要があり、この点からも消費電力が大きい問題もあった。
一方、従来の定着装置の中には、また、下記の特許文献1に記載されるように、トナーを溶かす溶媒蒸気の雰囲気中に記録材を通してその記録材上の未定着トナーを定着する蒸気定着方式のものも提案されている。このような蒸気定着方式の定着装置は、確かに、熱定着方式のものに比べると、エネルギ消費を少なくすることができる。しかし、臭気が発生したり、蒸気が人体に害を及ぼしたりする懸念があり、換気などのために大掛りな装置を必要とし、普及するには至らなかった。
近年、例えば下記の特許文献2に記載されるように、トナーを溶解または半溶解させる軟化材と、その軟化材を分散または溶解する溶媒とからなる定着液を用い、その定着液を噴霧または滴下して画像転写後の記録材に付着し、トナーを軟化することにより未定着トナーを記録材上に定着する方法が提案されている。この方式の定着装置によれば、熱定着方式の場合のようにトナー加熱処理を必要としないことから、エネルギ消費が少なく、しかも無臭かつ無害であり、再び液による定着方式が見直されてきている。
特開昭40‐10867号公報 特許第3290513号公報 特公昭51‐13022号公報
ところが、特許文献2に記載されるような定着装置では、記録材に定着液を付着することから、定着液の付着面で記録材を形成する繊維が径方向に膨潤して表裏でバランスが崩れ、記録材に若干カールが発生する問題がある。通常の加熱ローラを用いた定着方式でも、熱勾配により多少のカールが発生するが、それは実用上問題にならないほど小さいが、定着液を使用する定着方式では、加熱ローラを使用する定着方式よりも大きなカールを発生する。
ところで、近年の画像形成装置では、片面に画像記録後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙し、他面にも画像記録可能な機種が主流となっている。このような種類の画像形成装置では、特に、片面記録後のカールした記録材を搬送するとき、ジャムやスキュー等の搬送不良を生ずる問題があった。
このような問題を解決すべく、従来の画像形成装置の中には、例えば上記の特許文献3に記載されるごとく、記録材の両面に形成した画像を同時に定着することも考えられる。しかし、このような構成を採用したとしても、構成が複雑となることから、普及することは難しかった。
そこで、この発明の第1の目的は、定着液を使用するとともに、記録材の両面に画像を記録可能とする画像形成装置において、構成を複雑にすることなく、記録材のカールの発生を防止することにある。また、第2の目的は、画像形成装置本体に着脱自在に取り付け、画像形成装置本体で片面記録済みの記録材を反転して画像形成装置本体に再給紙する記録材反転ユニットにおいて、構成を複雑にすることなく、片面記録済みの記録材のカールの発生を防止することにある。
このため、この発明の第1の態様は、上述した第1の目的を達成すべく、1または複数の画像転写位置で画像転写後の用紙等の記録材に定着液を付着してその記録材上の転写画像を定着する定着装置と、その定着装置で画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙する再給紙路を備える、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置において、
定着液として、トナーを軟化させる軟化材と、その軟化材を分散または溶解する溶媒とからなり、噴霧または滴下して画像転写後の記録材に付着するものを使用し、
フェイスアップ状態およびフェイスダウン状態で排出するときは、定着後の記録材を再給紙路を通さずにそのまま排紙部上に排出するか反転して別の排紙部上に排出するかする一方、片面記録済み記録材の裏面にも記録を行うときは、再給紙路のスイッチバック搬送路に導き、そのスイッチバック搬送路でスイッチバックし、そのスイッチバックした記録材を再給紙路の返送路から画像転写位置に再給紙するとともに、
再給紙路を通過する記録材を乾燥する記録材乾燥手段を備えるものである。
ここで、記録材乾燥手段としては、記録材にハロゲンヒータ等の輻射熱を照射する加熱手段を使用したり、記録材にハロゲンヒータ等を内蔵する加熱ローラを押し当てる加熱加圧手段を使用したり、記録材に風を当てるシロッコファン等の送風手段を使用したりし、例えば画像定着後の記録材を反転する部分をユニット構成として、プリンタ装置本体や複写機装置本体などの画像形成装置本体に対して着脱自在に取り付ける記録材反転ユニットとし、その記録材反転ユニットに備える。また、定着液としては、例えば、トナーを軟化させる軟化材と、その軟化材を分散または溶解する溶媒とからなり、噴霧または滴下して画像転写後の記録材に付着するものを使用する。
そして、画像転写位置で片面に画像転写後の記録材を定着装置に入れ、その定着装置で定着液を付着して記録材上の転写画像を定着し、画像定着後の記録材を反転して他面にも画像を転写すべく画像転写位置に再給紙するとき、再給紙路を通過する記録材を記録材乾燥手段で乾燥する。
請求項1に記載の発明によれば、定着液を使用するとともに、記録材の両面に画像を記録可能とする画像形成装置において、再給紙路を通過する記録材を乾燥する記録材乾燥手段を備え、画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙するとき、その再給紙路を通過する記録材を記録材乾燥手段で乾燥するので、構成を複雑にすることなく、記録材のカールの発生を防止することができる。
請求項2に記載の発明によれば、定着液を使用するとともに、記録材の両面に画像を記録可能とする画像形成装置において、記録材に輻射熱を照射する加熱手段を記録材乾燥手段として使用し、画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙するとき、その再給紙路を通過する記録材に加熱手段で輻射熱を照射することによりその記録材を乾燥するので、構成を複雑にすることなく、記録材のカールの発生を防止することができる。
請求項3に記載の発明によれば、定着液を使用するとともに、記録材の両面に画像を記録可能とする画像形成装置において、記録材に加熱ローラを押し当てる加熱加圧手段を記録材乾燥手段として使用し、画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙するとき、その再給紙路を通過する記録材に加熱加圧手段で加熱ローラを押し当てることによりその記録材を乾燥するので、構成を複雑にすることなく、記録材のカールの発生を防止することができる。
請求項4に記載の発明によれば、定着液を使用するとともに、記録材の両面に画像を記録可能とする画像形成装置において、記録材に風を当てる送風手段を記録材乾燥手段として使用し、画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙するとき、その再給紙路を通過する記録材に送風手段で風を当てることによりその記録材を乾燥するので、構成を複雑にすることなく、記録材のカールの発生を防止することができる。
請求項5に記載の発明によれば、画像定着後の記録材を反転する部分をユニット構成として画像形成装置本体に対して着脱自在に取り付ける記録材反転ユニットとし、その記録材反転ユニットに記録材乾燥手段を備えるので、画像形成装置本体に記録材反転ユニットを取り付けて記録材の両面に画像記録可能とすれば、それとともに自ずと記録材のカールの発生を防止する記録材乾燥手段を備えることができる。
請求項に記載の発明によれば、定着液として、トナーを軟化させる軟化材と、その軟化材を分散または溶解する溶媒とからなり、噴霧または滴下して画像転写後の記録材に付着するものを使用することで、記録材にカールが発生しても、画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙するとき、その再給紙路を通過する記録材を記録材乾燥手段で乾燥して、構成を複雑にすることなく、記録材のカールの発生を防止することができる。
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図1には、この発明による画像形成装置の一例である小型カラープリンタの全体概略構成を示す。
図中符号100は、画像形成装置本体であるプリンタ装置本体である。200は、プリンタ装置本体100で画像定着後の記録材を反転する部分をユニット構成として、プリンタ装置本体100の側面に着脱自在に取り付け、プリンタ装置本体100で片面画像記録済みの記録材を入れ、反転してプリンタ装置本体100に再給紙する記録材反転ユニットである。
プリンタ装置本体100内には、図中右下から左上へと斜めに記録材搬送路Pを設ける。記録材搬送路P上には、記録材搬送路Pに沿って右下から左上へと、マゼンタ・シアン・イエロ・ブラックの4つの単色作像手段10M・10C・10Y・10Kを順に並べてタンデム型に配置する。各単色作像手段10は、像担持体ユニット12M・12C・12Y・12Kと現像ユニット13M・13C・13Y・13Kとで構成し、各々プリンタ装置本体100に対して着脱自在とする。各像担持体ユニットには、それぞれドラム状の像担持体14M・14C・14Y・14Kを備える。
それらの4つの単色作像手段10M・10C・10Y・10K上には、書込みユニット16を斜めに設ける。他方、単色作像手段10M・10C・10Y・10Kの下には、記録材搬送路Pを挟んで、無端ベルト状の記録材担持体18を張り渡す。記録材担持体18は、図示例では、4つの支持ローラ19に掛け回し、像担持体14M・14C・14Y・14Kに接触して一部を記録材搬送路Pに沿って設け、不図示の駆動装置により図中反時計まわりに回転搬送可能とする。
記録材担持体18の内側には、各像担持体14M・14C・14Y・14Kごとに対応して、それぞれバックアップローラ20M・20C・20Y・20Kと転写ブラシ21M・21C・21Y・21Kを配置する。バックアップローラ20M・20C・20Y・20Kは、記録材担持体18および記録材を各像担持体14M・14C・14Y・14Kに密着する。また、転写ブラシ21M・21C・21Y・21Kには、不図示の電源より転写バイアスを供給する。図示例では、転写ブラシであるが、非接触のチャージャとしてもよい。
記録材搬送路Pに沿って、そのような記録材担持体18の上流位置にはレジストローラ対23を、下流位置には定着装置24などを設ける。定着装置24には、噴霧器25を備える。噴霧器25からは、トナーを溶解または半溶解して軟化させる軟化材と、その軟化材を分散または溶解する溶媒とからなる定着液26を噴霧して、画像転写後の記録材に付着する。図示例では、噴霧器25による噴霧により定着液26を記録材に付着するが、噴霧器25による噴霧に限らず、例えば滴下器で滴下して画像転写後の記録材に定着液を付着するようにしてもよい。
定着液26は、使い勝手がよく、安全に使用することができるように、無臭で、かつ人体に無害なものであることが好ましい。この点から、軟化材としては、脂肪酸エステル、詳しくは直鎖飽和脂肪酸エステル、脂肪族ニ塩基酸エステル、または脂肪族ニ塩基酸ジアルコキシジアルキルエステルなどを用いる。また、溶媒は、環境にやさしく、安価であり、無臭無害で、同じく使い勝手がよく、安全に使用することができるように、水を用いることが好ましい。所定濃度の軟化材を含む定着液26の未定着トナーに対する濡れ性や、記録材への浸透速度を制御する目的から、界面活性材を添加することも可能である。
定着装置24の下流位置には、記録材搬送路Pから分岐して反転排紙路P1を備え、その分岐位置に切替爪27を設ける。記録材搬送路Pの先には、記録材反転ユニット200へと記録材を排出する排出ローラ対28を設ける。また、反転排紙路P1の先には、プリンタ装置本体100上の排紙スタック部30へと記録材を排出する排出ローラ対31を設ける。
他方、記録材担持体18の下には、その張り渡し方向に沿って、再給紙ユニット33を斜めに配置する。再給紙ユニット33には、一対のガイド板32で形成する記録材搬送路38を設け、反転ユニット200からの記録材を給紙路P2へと案内する。また、そのような再給紙ユニット33の下には、給紙カセット34を上下2段に備える。給紙カセット34には、それぞれサイズの異なる、用紙やOHPフィルム等の記録材を積載して収納する。そして、各々その記録材を1枚ずつ分離して給紙する給紙部35を設ける。
給紙部35の図中右側には、給紙部35から給紙する記録材、および再給紙ユニット33を通して再給紙する記録材を、記録材搬送路Pのレジストローラ対23へと導く給紙路P2を備える。
また、プリンタ装置本体100の図中右側には、手差し部を設け、そこに開閉自在に手差しトレイ36を取り付ける。手差し部には、手差しトレイ36上に積載する記録材を1枚ずつ分離して給紙する給紙部37を設け、その給紙部37から給紙した記録材をレジストローラ対23へと導く手差し給紙路P3を備える。
一方、記録材反転ユニット200には、排出ローラ対28でプリンタ装置本体100から排出した記録材を横切るように搬送して排出ローラ対40で、他側に取り付ける排紙トレイ41上に排出する横断排紙路42と、その途中から下方に分岐するスイッチバック搬送路43と、そのスイッチバック搬送路43の途中から分岐してプリンタ装置本体100の再給紙ユニット33に向けて記録材を戻す返送路44とを備える。そして、各分岐位置には、切替爪45、46を設ける。
ところで、この発明では、スイッチバック搬送路43から返送路44を経て、再給紙ユニット33内の記録材搬送路38を通り、給紙路P2に合流する再給紙路P4に、その再給紙路P4を通過する記録材を乾燥する記録材乾燥手段を備える。この例では、スイッチバック搬送路43の2つの切替爪45、46間に記録材乾燥手段50を設けてなる。
図1に示す例では、そのA部を拡大して示す図2から判るように、記録材乾燥手段50は、加熱手段としてハロゲンヒータ51を使用し、そのハロゲンヒータ51を一方の焦点位置とする楕円反射鏡52を設ける。そして、楕円反射鏡52の他方の焦点位置を記録材53が通過するようにする。このようにすることで、ハロゲンヒータ51の光を楕円反射鏡52で反射してその反射光を記録材53に集中し、直接光と反射光とで輻射熱を照射して、再給紙路P4を通過する記録材53を瞬時に乾燥する。
さて、いま、このカラープリンタを用いて記録材に画像を記録するときは、例えばホストからの信号に基づき給紙部35を選択的に駆動し、1の給紙カセット34内の記録材を1枚ずつ分離して繰り出し、給紙路P2に入れてレジストローラ対23に突き当ててスキューを補正して止める。または、手差し給紙部37を駆動し、手差しトレイ36上の記録材を1枚ずつ分離して繰り出し、手差し給紙路P3に入れてレジストローラ対23に突き当ててスキューを補正して止める。
一方、適宜選択した単色作像手段10M・10C・10Y・10Kでは、個々の像担持体14M・14C・14Y・14Kを回転して、像担持体ユニット12M・12C・12Y・12Kに備える帯電装置で帯電し、次いで書込みユニット16で書込みを行い、各現像ユニット13M・13C・13Y・13Kで現像を行って、各像担持体14上にそれぞれマゼンタ、シアン、イエロ、ブラックの単色トナー画像を形成する。同時に、不図示の駆動モータで支持ローラ19の1つを回転駆動して他の支持ローラ19を従動回転し、記録材担持体18を矢示方向に回転搬送する。
そして、像担持体の回転にタイミングを合わせてレジストローラ対23を回転し、記録材を記録材搬送路Pに入れて、単色作像手段10M・10C・10Y・10Kと記録材担持体18との間に送り込み、記録材担持体18上に載せて記録材担持体18の回転搬送により搬送する。その搬送とともに、個々の像担持体14M・14C・14Y・14K上の単色トナー画像を順次画像転写位置で、対応する転写ブラシ21M・21C・21Y・21Kにより転写し、該記録材上にモノクロまたはカラー画像を記録する。
画像転写後の記録材は、定着装置24へと送り込み、噴霧器25から噴霧して定着液26を付着することにより未定着トナーを軟化して転写画像を定着する。その後、フェイスアップ状態で排出するときは、切替爪27で切り替えてそのまま記録材搬送路Pを通して排出ローラ対28で排出し、記録材反転ユニット200へと導いてその横断排紙路42に入れ、切替爪45で切り替えて排出ローラ対40で排出し、排紙トレイ41上に頁順に積載する。
他方、画像定着後の記録材をフェイスダウン状態で排出するときは、切替爪27で切り替えて反転排紙路P1に入れ、排出ローラ対31でプリンタ装置本体100上に排出して排紙スタック部30に積載する。
片面記録済み記録材の裏面にも記録を行うときは、記録材を記録材反転ユニット200へと導いて横断排紙路42に入れ、切替爪45で切り替えてスイッチバック搬送路43に導き、通過する記録材に記録材乾燥手段50のハロゲンヒータ51で輻射熱を照射する。これにより、記録材を乾燥して、定着時に定着液26を付着することにより記録材に生じたカールを取り除く。
このような構成とすることで、再給紙路P4からその後、給紙路P1を経て再び記録材搬送路Pを搬送する記録材が、カールに起因して引っ掛かって搬送不良を生じたり、画像品質の低下を招いたりするおそれを解消することができる。
スイッチバック搬送路43に導いた記録材は、切替爪46で切り替えてそのまま下方へと搬送する。そして、記録材の後端がスイッチバックローラ55に達したところで、搬送ローラ55で記録材の後端を噛んだまま切替爪46を切り替えるとともにスイッチバックローラ55を逆転し、スイッチバックして記録材を返送路44からプリンタ装置本体100に戻し、再給紙ユニット33の記録材搬送路38を通して給紙路P2に入れ、定着装置24で画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙する。
そして、同様にレジストローラ対23でタイミングを取って送り出し、再度、記録材搬送路Pに入れて、単色作像手段10M・10C・10Y・10Kと記録材担持体18との間に送り込み、裏面にも新たに形成したモノクロまたはカラー画像を記録して後、定着装置24で定着液26を付着して定着し、例えば反転排紙路P1を通して排出ローラ対31で排出して排紙スタック部30上にスタックする。
なお、記録材乾燥手段50として、記録材に輻射熱を照射するハロゲンヒータ51等の加熱手段を使用すると、必要時以外には切っておくことができ、エネルギ消費の低減を図ることができる利点がある。
図3には、記録材乾燥手段50として、同一位置に加熱手段に代えて、記録材に加熱ローラを押し当てる加熱加圧手段を使用した、同様構成の小型カラープリンタの全体概略構成を示す。
この図3に示す例では、そのB部を拡大して示す図4から判るように、記録材乾燥手段50は、スイッチバック搬送路43を挟んで、ハロゲンヒータ56を内蔵する加熱ローラ57と、対向ローラ58とを互いに押し当ててなる。これにより、両ローラ57、58間を通過する記録材53に熱と圧力とを加えて迅速に乾燥し、定着時に定着液26を付着することにより記録材53に生じたカールを取り除く。
この加熱加圧手段を用いた例では、上述した加熱手段を用いた場合と同様に、構成を複雑にすることなく低コストで、記録材53のカールの発生を防止することができるが、熱容量の大きい加熱ローラ57を所定の温度に加熱する間、待機しなければならず、時間的なロスが発生する欠点がある。
図5には、記録材乾燥手段50として、同一位置に加熱手段に代えて、記録材に風を当てる送風手段を使用した、同様構成の小型カラープリンタの全体概略構成を示す。
この図5に示す例では、そのC部を拡大して示す図6から判るように、記録材乾燥手段50は、スイッチバック搬送路43に向けて送風するシロッコファン60よりなる送風手段で構成する。これにより、シロッコファン60により発生した風を当てて、スイッチバック搬送路43を通過する記録材53を強制空冷乾燥し、定着時に定着液26を付着することにより記録材53に生じたカールを取り除く。
この送風手段を用いた例では、上述した加熱手段を用いた場合と同様に、構成を複雑にすることなく低コストで、記録材のカールの発生を防止することができるが、若干効率が悪い欠点がある。
この発明による画像形成装置の一例である小型カラープリンタの全体概略構成図である。 図1のA部の拡大構成図である。 記録材乾燥手段として、同一位置に加熱手段に代えて加熱加圧手段を使用した、図1と同様構成の小型カラープリンタの全体概略構成図である。 図3のB部の拡大斜視図である。 記録材乾燥手段として、同一位置に加熱手段に代えて送風手段を使用した、図1と同様構成の小型カラープリンタの全体概略構成図である。 図5のC部の拡大斜視図である。
符号の説明
24 定着装置
26 定着液
38 記録材搬送路(再給紙路)
43 スイッチバック搬送路(再給紙路)
44 返送路(再給紙路)
50 記録材乾燥手段
51 ハロゲンヒータ(加熱手段)
52 楕円反射鏡
53 記録材
56 ハロゲンヒータ
57 加熱ローラ(加熱加圧手段)
58 対向ローラ
60 シロッコファン(送風手段)
100 プリンタ装置本体(画像形成装置本体)
200 記録材反転ユニット
P4 再給紙路

Claims (5)

  1. 画像転写後の記録材に定着液を付着してその記録材上の転写画像を定着する定着装置と、その定着装置で画像定着後の記録材を反転して画像転写位置に再給紙する再給紙路を備える画像形成装置において、
    前記定着液として、トナーを軟化させる軟化材と、その軟化材を分散または溶解する溶媒とからなり、噴霧または滴下して画像転写後の記録材に付着するものを使用し、
    フェイスアップ状態およびフェイスダウン状態で排出するときは、前記定着後の記録材を前記再給紙路を通さずにそのまま排紙部上に排出するか反転して別の排紙部上に排出するかする一方、片面記録済み記録材の裏面にも記録を行うときは、前記再給紙路のスイッチバック搬送路に導き、そのスイッチバック搬送路でスイッチバックし、そのスイッチバックした記録材を前記再給紙路の返送路から画像転写位置に再給紙するとともに、
    前記再給紙路を通過する記録材を乾燥する記録材乾燥手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記記録材乾燥手段として、記録材に輻射熱を照射する加熱手段を使用することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記記録材乾燥手段として、記録材に加熱ローラを押し当てる加熱加圧手段を使用することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記記録材乾燥手段として、記録材に風を当てる送風手段を使用することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 画像定着後の記録材を反転する部分をユニット構成として画像形成装置本体に対して着脱自在に取り付ける記録材反転ユニットとし、その記録材反転ユニットに前記記録材乾燥手段を備えることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか1に記載の画像形成装置。
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