JP5370137B2 - カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジに関する。

レーザプリンタなどの画像形成装置において、装置本体に対して現像カートリッジを着脱可能に装着したものが知られている。
現像カートリッジには、現像ローラと、現像ローラにトナーを供給するための供給ローラとが備えられている。現像カートリッジが装置本体に装着されると、装置本体内に設けられている感光ドラムに現像ローラが接触する。

現像カートリッジの現像フレームにおいて、その一側壁の外側には、導電性樹脂からなる電極部材が配置されている。電極部材は、現像ローラの軸端部および供給ローラの軸端部に共通して接続されている。装置本体内には、電極部材に対応して、給電のための端子が設けられており、現像カートリッジが装置本体に装着されると、電極と端子とが接続される。これにより、現像ローラおよび供給ローラに同じ大きさのバイアスが供給される。

感光ドラムの回転に伴って、感光ドラムに形成された静電潜像が現像ローラに対向すると、現像ローラと感光ドラムとの間の電位差により、現像ローラから静電潜像にトナーが供給される。これにより、静電潜像がトナー像に現像される。そして、そのトナー像が用紙に転写されることにより、用紙への画像の形成が達成される。

特開２００７−１０２１５２号公報

導電性樹脂は、樹脂材料にカーボン粉末などを添加することにより形成される。そのため、導電性樹脂は、カーボン粉末などの不純物を含まない樹脂材料と比較して、その構造が脆く、耐衝撃性が低い。
電極部材が現像フレームの外側に配置されているので、現像カートリッジの交換時などに現像カートリッジが落下した場合、電極部材が床面に衝突し、その衝撃で電極部材が破損するおそれがある。

本発明の目的は、導電性樹脂からなる電極（第１電極）の破損を防止することができる、カートリッジを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明は、画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジであって、筐体と、前記筐体の両側壁の対向方向に延びる第１軸を有する第１回転体と、導電性樹脂からなり、前記対向方向一方側の一側壁に対して外側に設けられ、前記第１軸と電気的に接続される第１電極と、前記第１電極に対して外側に設けられ、前記第１軸を回転可能に保持する軸受部材とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、カートリッジの筐体は、互いに対向する１対の側壁を有している。また、カートリッジには、第１軸を有する第１回転体が設けられている。第１軸は、両側壁の対向方向に延びている。一方の側壁の外側には、導電性樹脂からなる第１電極が設けられている。第１電極は、第１軸と電気的に接続されている。また、第１電極の外側には、第１軸を回転可能に保持する軸受部材が設けられている。

第１電極の外側に軸受部材が設けられているので、カートリッジが誤って落下した場合、軸受部材が床面に衝突し、第１電極は床面に衝突しない。よって、導電性樹脂からなる第１電極の破損を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る現像カートリッジを備えるプリンタの側断面図である。 図２は、現像カートリッジの平面図である。 図３は、現像カートリッジの側面図である。 図４は、図３に示す切断線IV-IVにおける現像カートリッジの断面図である。 図５は、現像カートリッジの斜視図である。 図６は、現像カートリッジの斜視図であり、図５に示す状態から現像電極が取り外された状態を示す。 図７は、現像カートリッジの斜視図であり、図６に示す状態から左側軸受部材が取り外された状態を示す。

以下では、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
１．プリンタの全体構成
図１に示すように、画像形成装置の一例としてのプリンタ１は、装置本体の一例としての本体ケーシング２を備えている。
本体ケーシング２内の中央部には、プロセスカートリッジ３が設けられている。プロセスカートリッジ３は、本体ケーシング２の一方側壁に設けられたフロントカバー４を介して、本体ケーシング２に対して着脱可能に装着される。

なお、以下の説明において、本体ケーシング２におけるフロントカバー４が設けられている側を前側とし、その反対側を後側とする。また、プリンタ１を前側から見たときを左右の基準とする。また、後述する現像カートリッジ３２については、本体ケーシング２に装着された状態を前後左右の基準とする。
プロセスカートリッジ３は、ドラムカートリッジ３１と、そのドラムカートリッジ３１に着脱自在に装着されるカートリッジの一例としての現像カートリッジ３２とを備えている。

ドラムカートリッジ３１には、感光ドラム６が回転可能に設けられている。また、ドラムカートリッジ３１には、帯電器７および転写ローラ９が設けられている。
感光ドラム６は、図１の紙面に垂直な方向に延びる軸線を中心に回転可能に設けられている。
帯電器７は、スコロトロン型帯電器であり、感光ドラム６の周面に対して間隔を空けて対向配置されている。

現像カートリッジ３２は、トナーを収容する筐体の一例としての現像筐体１０と、現像筐体１０に回転可能に保持された第２回転体の一例としての現像ローラ１１とを備えている。現像ローラ１１は、その周面の一部が現像筐体１０から露出している。そして、現像カートリッジ３２は、現像ローラ１１の周面が感光ドラム６の周面と接触するように配置されている。また、現像カートリッジ３２は、現像筐体１０に回転可能に保持された第１回転体の一例としての供給ローラ３７と、現像筐体１０に回転可能に保持され、現像筐体１０内に収容されたトナーを攪拌するためのアジテータ２５とを備えている。

転写ローラ９は、感光ドラム６の下方において、感光ドラム６の回転軸線と平行な軸線を中心に回転可能に設けられ、その周面が感光ドラム６の周面に接触するように配置されている。
本体ケーシング２内において、プロセスカートリッジ３の上方には、レーザなどを備える露光器５が配置されている。

画像形成時には、感光ドラム６が図１における時計回りに一定速度で回転される。感光ドラム６の回転に伴って、感光ドラム６の周面（表面）は、帯電器７からの放電により、一様に帯電される。一方、プリンタ１に接続されたパーソナルコンピュータ（図示せず）から受信する画像データに基づいて、露光器５からレーザビームが出射される。レーザビームは、帯電器７と現像カートリッジ３２との間を通り、一様に正帯電された感光ドラム６の周面に照射される。これにより、感光ドラム６の周面が選択的に露光され、その露光された部分から電荷が選択的に除去されて、感光ドラム６の周面に静電潜像が形成される。感光ドラム６の回転により、静電潜像が現像ローラ１１に対向すると、現像ローラ１１から静電潜像にトナーが供給される。これによって、感光ドラム６の周面にトナー像が形成される。

本体ケーシング２の底部には、用紙Ｐを収容する給紙カセット１２が配置されている。給紙カセット１２の上方には、給紙カセット１２から用紙を送り出すためのピックアップローラ１３が設けられている。
また、本体ケーシング２内には、側面視Ｓ字状の搬送路１４が形成されている。この搬送路１４は、給紙カセット１２から感光ドラム６と転写ローラ９との間を経由して、本体ケーシング２の上面に形成された排紙トレイ１５に至る。搬送路１４上には、互いに対向配置される分離ローラ１６および分離パッド１７、１対の給紙ローラ１８、１対のレジストローラ１９ならびに１対の排紙ローラ２０が設けられている。

給紙カセット１２から送り出された用紙Ｐは、分離ローラ１６と分離パッド１７との間を通過し、その際に１枚ずつに捌かれる。その後、用紙Ｐは、給紙ローラ１８により、レジストローラ１９に向けて搬送される。そして、その用紙Ｐは、レジストローラ１９によるレジスト後に、レジストローラ１９により、感光ドラム６と転写ローラ９との間に向けて搬送される。

感光ドラム６の周面上のトナー像は、感光ドラム６の回転により、感光ドラム６と転写ローラ９との間を通過する用紙Ｐと対向したときに、転写ローラ９により電気的に引き寄せられて、用紙Ｐに転写される。
搬送路１４上には、転写ローラ９に対して用紙Ｐの搬送方向の下流側に、定着器２１が設けられている。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送路１４を搬送されて、定着器２１を通過する。定着器２１では、加熱および加圧により、トナー像が画像となって用紙Ｐに定着される。

このプリンタ１は、動作モードとして、用紙Ｐの片面に画像（トナー像）を形成する片面モードと、用紙Ｐの一方面に画像を形成した後、その用紙Ｐの一方面と反対の他方面に画像を形成する両面モードとを有している。
片面モードでは、一方面に画像が形成された用紙Ｐは、排紙ローラ２０により、排紙トレイ１５に排出される。

両面モードを実現するための構成として、本体ケーシング２内には、反転搬送路２２が形成されている。反転搬送路２２は、排紙ローラ２０の近傍から搬送路１４と給紙カセット１２との間を延び、搬送路１４における給紙ローラ１８とレジストローラ１９との間の部分に接続されている。反転搬送路２２上には、１対の第１反転搬送ローラ２３および１対の第２反転搬送ローラ２４が設けられている。

両面モードでは、用紙Ｐの一方面に画像が形成された後、その用紙Ｐは、排紙トレイ１５に排出されずに、反転搬送路２２に送り込まれる。そして、用紙Ｐは、第１反転搬送ローラ２３および第２反転搬送ローラ２４により、反転搬送路２２を搬送され、その表裏が反転されて、画像が形成されていない他方面が感光ドラム６の周面と対向する姿勢で搬送路１４に送り込まれる。そして、用紙Ｐの他方面に画像が形成されることにより、用紙Ｐの両面への画像の形成が達成される。
２．現像カートリッジ
現像カートリッジ３２の現像筐体１０は、後側が開放されたボックス形状に形成されている。

図２に示すように、現像筐体１０は、左右方向に対向する１対の側壁３６を備えている。図２，３に示すように、両側壁３６間には、上壁３８および下壁３９が架設されている。上壁３８および下壁３９は、現像筐体１０の前端部で連結されている。この連結部分には、把持部４０が設けられている。把持部４０は、現像筐体１０の前端部から前側上方に向けて延び、その途中部から屈曲して前方に延びる略Ｌ字状に形成されている。

現像ローラ１１および供給ローラ３７（図１参照）は、両側壁３６間に回転可能に保持されている。
（１）現像ローラ
図２，３に示すように、現像ローラ１１は、両側壁３６の後端部間に配置されている。図４に示すように、現像ローラ１１は、左右方向に延びる円筒状の現像ローラ本体４５と、現像ローラ本体４５の中心軸線に沿って延びる第２軸の一例としての現像ローラ軸４６とを備えている。

現像ローラ軸４６の両端部は、現像筐体１０の両側壁３６を貫通している。
（２）供給ローラ
図１に示すように、供給ローラ３７は、現像ローラ１１に対して前側下方の位置に配置されている。図４に示すように、供給ローラ３７は、左右方向に延びる円筒状の供給ローラ本体５５と、供給ローラ本体５５の中心軸線に沿って延びる第１軸の一例としての供給ローラ軸５６とを備えている。

供給ローラ本体５５の周面は、現像ローラ本体４５の周面に対して前側下方から接触している。
供給ローラ軸５６の両端部は、現像筐体１０の両側壁３６を貫通している。
（３）軸受部材
右側の側壁３６の外側には、軸受部材の一例としての右側軸受部材４７が設けられている。現像ローラ軸４６および供給ローラ軸５６の右端部は、右側軸受部材４７を介して、右側の側壁３６に相対回転可能に支持されている。すなわち、右側軸受部材４７は、現像ローラ軸４６の右端部および供給ローラ軸５６の右端部を一括して保持している。

図６に示すように、右側軸受部材４７は、側面視略三角形状に形成されている。
右側軸受部材４７には、現像ローラ軸４６と左右方向に対向する位置に、軸挿通孔６３が形成されている。現像ローラ軸４６の右端部は、軸挿通孔６３に挿通され、その先端が右側軸受部材４７よりも外側（右側）に突出している。
また、右側軸受部材４７には、２つのボス挿通孔６１が形成されている。ボス挿通孔６１は、軸挿通孔６３に対して前側上方および後側下方の位置にそれぞれ形成されている。右側の側壁３６には、各ボス挿通孔６１に対応して、２つのボス６２が突設されている。２つのボス６２が各ボス挿通孔６１に挿通されることにより、右側軸受部材４７が右側の側壁３６に位置決めされた状態で取り付けられる。

また、右側軸受部材４７において、供給ローラ軸５６と左右方向に対向する位置には、側面視円形状の軸受入部６４が形成されている。軸受入部６４は、図４に示すように、左側が開放される断面コ字状をなし、右側軸受部材４７の本体部分よりも右方に突出している。軸受入部６４の内面には、供給ローラ軸５６の右側端部が挿入されている。
図４に示すように、左側の側壁３６の外側には、左側軸受部材４９，５８が設けられている。

現像ローラ軸４６の左端部は、左側軸受部材４９を介して、左側の側壁３６に相対回転可能に支持されている。
また、供給ローラ軸５６の左端部は、左側軸受部材５８を介して、左側の側壁３６に相対回転可能に支持されている。
（４）ギヤ部
図２に示すように、現像カートリッジ３２の左端部には、ギヤカバー４２が取り付けられている。

図４に示すように、現像ローラ軸４６の左端部は、ギヤカバー４２から左方に突出しており、その突出した部分には、円筒状のカラー部材４１が取り付けられている。また、供給ローラ軸５６の左端部は、ギヤカバー４２と左側の側壁３６との間に配置されている。
現像ローラ軸４６には、ギヤカバー４２と左側の側壁３６との間において、現像ローラギヤ５０が相対回転不能に取り付けられている。現像ローラギヤ５０には、現像カートリッジ３２（プロセスカートリッジ３）が本体ケーシング２内に装着された状態で、現像ローラ１１を駆動するための駆動力が入力される。

また、供給ローラ軸５６には、ギヤカバー４２と左側の側壁３６との間において、供給ローラギヤ５９が相対回転不能に取り付けられている。供給ローラギヤ５９には、現像カートリッジ３２（プロセスカートリッジ３）が本体ケーシング２内に装着された状態で、供給ローラ３７を駆動するための駆動力が入力される。
３．現像ローラおよび供給ローラへの給電のための構成
図４に示すように、右側の側壁３６の外側には、第２電極の一例としての現像電極４８と、第１電極の一例としての供給電極５７とが設けられている。
（１）現像電極
現像電極４８は、導電性樹脂からなる。図３に示すように、現像電極４８は、現像接続部７０、第２突出部の一例としての現像突出部７１および現像連結部７２を一体的に備えている。

現像接続部７０は、円筒形状をなしている。図４に示すように、現像接続部７０の内側には、現像ローラ軸４６における右側軸受部材４７から右方に突出した部分が挿入されている。これにより、現像電極４８は、現像ローラ軸４６の周面に接し、現像ローラ軸４６と電気的に接続されている。
図３に示すように、現像突出部７１は、現像接続部７０に対して後側上方の位置において、現像接続部７０よりも左方に突出する板状に形成されている。

具体的には、現像突出部７１の上面には、前後方向に延びる平面部８５と、平面部８５の後端部および前端部にそれぞれ連続する第１傾斜面８６および第２傾斜面８７とが形成されている。
平面部８５は、側面視で現像ローラ軸４６よりも上方の位置において、前後方向に延びている。

第１傾斜面８６は、平面部８５の後端部から連続して形成され、緩やかに湾曲しつつ下方に向けて延びる湾曲面をなしている。
第２傾斜面８７は、平面部８５の前端部から連続して形成され、前側下方に向けて一定勾配で延びる平面をなしている。
現像連結部７２は、略前後方向に延びる板状に形成され、現像接続部７０と現像突出部７１とを連結している。また、現像連結部７２には、ねじ孔（図示せず）が形成されている。このねじ孔を介して、ねじ７３が右側の側壁３６に螺着されることにより、現像電極４８が現像カートリッジ３２の現像筐体１０に固定される。

現像カートリッジ３２がドラムカートリッジ３１に装着されたプロセスカートリッジ３の状態で、プロセスカートリッジ３が本体ケーシング２内に装着されると、本体ケーシング２内に設けられる本体側現像電極（図示せず）が現像突出部７１に接続される。そして、本体側現像電極から現像突出部７１に現像バイアスが入力されると、現像連結部７２および現像接続部７０を介して、現像バイアスが現像ローラ軸４６に印加される。
（２）供給電極
供給電極５７は、導電性樹脂からなる。図４に示すように、供給電極５７は、供給ローラ軸５６における右側軸受部材４７と右側の側壁３６との間の部分に取り付けられている。

図７に示すように、供給電極５７は、供給接続部７５、第１突出部の一例としての供給突出部７６および供給連結部７７を一体的に備えている。
図４に示すように、供給接続部７５は、介在部７８および接触部７９により構成される。介在部７８は、薄板状に形成され、右側軸受部材４７と左側の側壁３６との間に介在されている。また、接触部７９は、介在部７８から供給ローラ軸５６に沿って左方に延びる円筒形状に形成されている。接触部７９は、供給ローラ軸５６の周面に接触している。これにより、供給電極５７は、供給ローラ軸５６と電気的に接続されている。

図３に示すように、供給突出部７６は、供給接続部７５に対して後側上方の位置において、供給接続部７５よりも左方に突出する板状に形成されている。また、供給突出部７６は、現像電極４８の現像突出部７１に対して前方の位置に配置されている。すなわち、現像突出部７１と供給突出部７６とは、前後方向に並んで配置されている。
具体的には、供給突出部７６の上面には、前後方向に延びる平面部８８と平面部８８の後端部から連続する第３傾斜面８９とが形成されている。

平面部８８は、側面視で現像突出部７１に形成された平面部８５よりもわずかに上方の位置において、前後方向に延びている。
第３傾斜面８９は、平面部８８の後端部から連続して形成され、後側下方に向けて一定勾配で延びる平面をなしている。
供給連結部７７は、略上下方向に延びる板状に形成され、供給接続部７５と供給突出部７６とを連結している。また、供給連結部７７には、ねじ孔（図示せず）が形成されている。このねじ孔を介して、ねじ８０が右側の側壁３６に螺着されることにより、供給電極５７が現像カートリッジ３２の現像筐体１０に固定される。

現像カートリッジ３２がドラムカートリッジ３１に装着されたプロセスカートリッジ３（図１参照）の状態で、プロセスカートリッジ３が本体ケーシング２内に装着されると、本体ケーシング２内に設けられる本体側供給電極（図示せず）が供給突出部７６に接続される。そして、本体側供給電極から供給突出部７６に供給バイアスが入力されると、供給連結部７７および供給接続部７５の接触部７９を介して、供給バイアスが供給ローラ軸５６に印加される。
４．作用効果
以上のように、現像カートリッジ３２の現像筐体１０は、互いに対向する１対の側壁３６を有している。また、現像カートリッジ３２には、供給ローラ軸５６を有する供給ローラ３７が設けられている。供給ローラ軸５６は、左右方向に延びている。右側の側壁３６の外側には、導電性樹脂からなる供給電極５７が設けられている。供給電極５７は、供給ローラ軸５６と電気的に接続されている。また、供給電極５７の外側には、供給ローラ軸５６を回転可能に保持する右側軸受部材４７が設けられている。

供給電極５７の外側に右側軸受部材４７が設けられているので、現像カートリッジ３２が誤って落下した場合、右側軸受部材４７が床面に衝突し、供給電極５７は床面に衝突しない。よって、導電性樹脂からなる供給電極５７の破損を防止することができる。
また、現像ローラ１１は、左右方向に延びる現像ローラ軸４６を有している。右側軸受部材４７の外側には、現像電極４８が設けられている。現像電極４８は、現像ローラ軸４６と電気的に接続されている。右側軸受部材４７の内側には、供給電極５７が設けられている。よって、供給電極５７と現像電極４８との間に右側軸受部材４７が介在されるので、供給電極５７と現像電極４８とが直接接触するのを防止することができる。

また、右側軸受部材４７は、供給ローラ軸５６とともに現像ローラ軸４６を回転可能に保持している。これにより、供給ローラ軸５６および現像ローラ軸４６がそれぞれ別の軸受部材に保持される構成と比較して、部品点数を削減することができる。また、供給ローラ軸５６と現像ローラ軸４６との相対的な位置精度の向上を図ることができる。
また、供給電極５７は、側面視で供給ローラ軸５６と異なる位置に供給ローラ軸５６と平行な方向に突出する供給突出部７６を有している。現像電極４８は、側面視で現像ローラ軸４６と異なる位置に現像ローラ軸４６と平行な方向に突出する現像突出部７１を有している。供給突出部７６および現像突出部７１は、前後方向に並んでいる。

本体ケーシング２に現像カートリッジ３２が装着された状態で、現像電極４８および供給電極５７には、本体ケーシング２内に設けられる本体側現像電極および本体側供給電極がそれぞれ接続される。
現像突出部７１は、現像ローラ軸４６と平行な方向に突出しているので、本体側現像電極を現像突出部７１に接続する際に、本体側現像電極が現像カートリッジ３２の側壁３６に摺擦されない。よって、側壁３６および本体側現像電極の摩耗を防止することができる。

また、供給突出部７６は、供給ローラ軸５６と平行な方向に突出しているので、本体側供給電極を供給突出部７６に接続する際に、本体側供給電極が現像カートリッジ３２の側壁３６に摺擦されない。よって、側壁３６および本体側供給電極の摩耗を防止することができる。
また、右側の側壁３６と右側軸受部材４７との間には、供給電極５７の介在部７８が介在されている。介在部７８は、供給ローラ軸５６の径方向に延びる薄板状に形成されている。また、供給電極５７の接触部７９は、供給ローラ軸５６の周面に接触している。接触部７９は、介在部７８から供給ローラ軸５６の周面に沿って左側に延びている。右側の側壁３６と右側軸受部材４７との間に介在部７８のみが介在されているので、現像カートリッジ３２の左右方向のサイズの増加を抑制することができる。また、接触部７９が介在部７８から左方に延びているので、接触部７９の厚さは、現像カートリッジ３２のサイズの増加に寄与しない。よって、現像カートリッジ３２のサイズの増加を抑制しながら、接触部７９を供給ローラ軸５６に接触させることができ、供給電極５７と供給ローラ軸５６との電気的な接続を達成することができる。
５．変形例
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、上記の実施形態では、供給電極５７、右側軸受部材４７および現像電極４８が左側の側壁３６側からこの順に配置されているとした。しかしながら、本発明では、供給電極５７の外側に右側軸受部材４７が配置されていればよく、たとえば、現像電極４８が供給電極５７と右側軸受部材４７との間に配置されていてもよい。ただし、この場合は、現像電極４８と供給電極５７との距離が小さくなるため、それらの間に、適切な絶縁手段が設けられることが好ましい。

１ プリンタ
２ 本体ケーシング
１０ 現像筐体
１１ 現像ローラ
３２ 現像カートリッジ
３６ 側壁
３７ 供給ローラ
４６ 現像ローラ軸
４７ 左側軸受部材
４８ 現像電極
５６ 供給ローラ軸
５７ 供給電極
７１ 現像突出部
７６ 供給突出部
７８ 介在部
７９ 接触部

Claims (5)

1. 画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジであって、
   筐体と、
   前記筐体の両側壁の対向方向に延びる第１軸を有する第１回転体と、
   導電性樹脂からなり、前記対向方向一方側の一側壁に対して外側に設けられ、前記第１軸と電気的に接続される第１電極と、
   前記第１電極に対して外側に設けられ、前記第１軸を回転可能に保持する軸受部材と、
   前記対向方向に延びる第２軸を有する第２回転体と、
   前記軸受部材に対して外側に設けられ、前記第２軸と電気的に接続される第２電極とを備えている、カートリッジ。
2. 前記軸受部材は、前記第１軸とともに前記第２軸を回転可能に保持している、請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記第１電極は、側面視で前記第１軸と異なる位置に前記第１軸と平行な方向に突出する第１突出部を有し、
   前記第２電極は、側面視で前記第２軸と異なる位置に前記第２軸と平行な方向に突出する第２突出部を有し、
   前記第１突出部および前記第２突出部は、前記対向方向と直交する方向に並んでいる、請求項１または２に記載のカートリッジ。
4. 前記第２回転体は、現像ローラであり、
   前記第１回転体は、前記現像ローラに現像剤を供給するための供給ローラである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカートリッジ。
5. 前記第１電極は、前記一側壁と前記軸受部材との間に介在され、前記第１軸に向けて第１軸の径方向に延びる介在部と、前記介在部から前記第１軸の周面に沿って他方の前記側壁側に延び、前記第１軸の周面に接触する接触部とを一体的に備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカートリッジ。

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