CN102040117A - 纸张处理设备和图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明名称为纸张处理设备和图像形成设备。纸张处理设备包括：排放单元，其排放纸张至装订托盘上；纸张返回单元，其倒转通过排放单元排放的纸张和通过使纸张紧靠后端基准栏在传送方向进行对齐；支撑单元，其在能够与纸张接触或者分离的状态下支撑排放单元；接触分离单元，通过它排放单元与纸张接触或者分离；和施压单元，其通过接触分离单元移动、在排放单元保持与纸张分离的备用状态下不负载排放单元和在排放单元与纸张接触的状态下施加接触压力。

Description

纸张处理设备和图像形成设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年10月21日在日本提交的日本专利申请号2009-242449的优先权，并且将其整体内容通过引用并入。

技术领域

本发明涉及纸张处理设备，其在引入的纸张记录介质(在本说明书中称为“纸张”)上进行预定处理，和在其主体内包括这种纸张处理设备的图像形成设备，例如复印机、打印机、传真机和数字复合机(digital complex machine)。

背景技术

广泛使用称为纸张处理设备或者纸张后处理设备的设备，其被设置在图像形成设备的后面部分并且对由图像形成设备打印的纸张进行诸如对齐、分类、装订和折叠处理中的至少一种处理。这种设备典型地在分类、装订和折叠纸张的同时进行对齐。此类纸张处理设备通常包括一对排放纸张的排放辊(上部辊)，和排放导向板，该排放导向板旋转，以不阻碍纸张在进入过程中进入，并在排放过程中准确无误地排放一捆纸，从而排放出对齐的纸张捆。

例如，在日本专利号4047091、日本专利号3284782、以及日本专利申请特许公开号2008-030923公开的发明被认为是这种包括一对排放辊和排放导向板的技术。在它们之中，日本专利号4047091公开的纸张后处理设备包括：纸张传送单元，其传送纸张；上部传送引导机构，其引导被纸张传送单元传送的纸张的上表面并且可垂直移位；下部传送引导机构，其与上部传送引导机构的底部相对并且支撑和引导被纸张传送单元传送的纸张的下表面；上部纸张退出旋转体和下部纸张退出旋转体，它们在上部传送引导机构和下部传送引导机构的下游退出和传送纸张，并且被垂直地设置；臂状部件，其具有所述上部纸张退出旋转体，并且可垂直移位；升高单元，其向上推动臂状部件，并使上部纸张退出旋转体与下部纸张退出旋转体分离；纸张后处理单元，其设置在纸张传送方向的纸张传送单元的下游，并且对堆叠在下部传送引导机构上的纸张进行处理；以及联锁(interlocking)单元，其在臂状部件通过升高单元向上移位时使上部传送引导机构向上移位。纸张后处理单元、上部纸张退出旋转体、和下部纸张退出旋转体以此顺序设置在纸张传送方向的纸张传送单元的下游。

日本专利号3284782公开了为在由图像形成部分排放的纸张上进行诸如装订和打孔的后处理的纸张后处理设备。该纸张后处理设备包括：至少具有纸张收集桨和用于对齐由图像形成部分排放的纸张的纸张对齐板的汇集托盘；安装在汇集托盘的后端部分的纸张后处理机器；用于装载由汇集托盘排放的纸张的装载托盘；以及将汇集托盘对齐(放置)的纸张排放到装载托盘的一组排放辊。该纸张后处理设备被构造为使得在汇集托盘上的纸张的一端与装载托盘相接触。由图像形成部分排放的纸张通过汇集托盘被放置和排放到装载托盘，而不管用纸张后处理机器进行的后处理是否存在。

日本专利申请特许公开号2008-030923公开了一种纸张后处理设备，其包括：堆叠托盘，用于堆叠应用图像形成的纸张；引导辊，用于引导纸张到堆叠托盘；对齐部件，用于对齐堆叠在堆叠托盘上的纸张；装订处理单元，用于装订对齐的纸张；以及退出单元，用于在纸张传输方向推高装订的纸张捆并从堆叠托盘退出纸张捆。引导辊设置在与堆叠托盘相对的位置上。当被引导至堆叠托盘的纸张捆从堆叠托盘退出时，使引导辊在引导纸张到堆叠托盘的时候以与旋转方向相反的方向被驱动。

在它们之中，日本专利号4047091公开了这样的纸张后处理设备，其中一对排放辊(上部辊)和排放导向板通过安置在排放辊对下的凸轮旋转。日本专利号3284782公开了一种纸张后处理设备，其中通过弹簧向上支撑的排放引导机构通过在倚靠弹簧的方向上的凸轮旋转。日本专利申请特许公开号2008-030923公开了一种纸张后处理设备，其中通过提供在开关导向板上侧的连杆机构进行旋转。

如上构造的在日本专利号4047091中公开的发明难以对纸张或者纸张捆的厚度变化做出反应，因为纸张是通过排放辊对(上部辊)其本身的重量和通过可选择地安置排放辊对进行排放的。因此，可能发生不续纸、折叠线或者类似故障。在日本专利号3284782公开的发明中，引导机构被旋转，且排放辊倚靠弹簧被施压，并且因此，纸张上的负载变大，且纸张上的施压变得不稳定。此外，在日本专利申请特许公开号2008-030923公开的发明中，通过提供在开关导向板上侧的连杆机构移动开关导向板，因此，在开关导向板的上面需要空间。这导致总体上大的设备，因此，不能满足减小设备尺寸的要求。

本发明提供一种纸张处理设备，其能够安装在有限的空间内并且在有限的空间内排放纸张，即，不管纸张和纸张捆的厚度，图像形成设备的主体具有稳定的传送力，并且能够在不损坏纸张的情况下进行纸张处理。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分解决传统技术中的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种纸张处理设备，其包括装订托盘，在其上由前面阶段传送的纸张被临时堆叠、对齐和装订，以排放至排放托盘上，该纸张处理设备包括：排放单元，其排放纸张至装订托盘上；纸张返回单元，其倒转通过排放单元排放的纸张和在传送方向中通过使纸张紧靠后端基准栏进行对齐；支撑单元，其在能够与纸张接触或者分离的状态下支撑排放单元；接触分离单元，通过它排放单元与纸张接触或者分离；和施压单元，其通过接触分离单元移动、在排放单元保持与纸张分离的备用状态下不负载排放单元并在排放单元与纸张接触的状态下施加接触压力。

根据本发明的另一个方面，提供一种包括上述纸张处理设备的图像形成设备。

当结合附图考虑时，本发明上述以及其他的目的、特征、优势和技术与工业重要性，通过阅读本发明优选实施方式的以下详细描述将得到更好的理解。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的图像形成设备的示意性正视图；

图2是后处理设备的示意性正视图；

图3A和图3B是图解说明直接排放过程中的操作的示意图；

图4A和图4B是图解说明装订排放过程中的操作的示意图；

图5是居中于实施方式的后处理设备的排放导向板上的机构的实体部分的透视图；

图6是图5所示的排放导向板的透视图；

图7是放大的实体部分的正视图，其图解说明了当排放导向板打开时排放导向板附近的状态；

图8是放大的实体部分的正视图，其图解说明了当排放导向板关闭时排放导向板附近的状态；

图9是放大的实体部分的正视图，其图解说明了使用厚的纸张时，当排放导向板关闭时排放导向板附近的状态；和

图10是放大的实体部分的正视图，其图解说明了排放纸张捆时，当排放导向板关闭时排放导向板附近的状态。

具体实施方式

本发明的实施方式参考附图如下描述。在下面的描述中，相同的单元被指定相同的参考数字，以适当地省略重复的描述。

图1是根据本发明的一个实施方式的图像形成设备的示意性正视图。在图1中，根据实施方式的图像形成设备包括图像形成设备主体100、作为纸张处理设备的后处理设备200、以及图像读取设备300。

图像形成设备主体100基本上包括：包含四色串联图像形成单元的图像形成单元110，转印由图像形成单元110形成的图像的转印单元115，供应纸张到转印单元115的续纸单元120，定影由转印单元115转印的图像的定影单元130，排放图像已被定影在其上的纸张的排放单元140，以及翻转单元150，其翻转纸张并且在图像也要在纸张背面上形成时，将其引至转印单元115。这些单元中的每一个的功能和结构是已知的，并且因此，每个单元的描述被省略。

图像读取单元300包括第一镜至第三境，并引导在原件上反射的光到光电转换器诸如简化光学系统(reduction optical system)中的电荷耦合器件(CCD)，以将光数字化和进行预定图像数据的修正。随后，图像读取单元300传输可用作打印数据的数据至图像形成设备100的控制器(未图示)。

图2是后处理设备200的示意性正视图。后处理设备200是安装在图像形成设备主体100和图像读取设备300二者之间的空间即在主体100A中的紧凑型后处理设备。

后处理设备200包括两个托盘：装订托盘15，在其上纸张临时堆叠以便装订纸张，和排放托盘6，在其上堆叠排放的纸张或者纸张捆。装订托盘15部分包括敲打辊10、后端返回辊11、和使装订托盘15上的纸张在纸张传送方向(辅助扫描方向)上对齐的后端基准栏12、以及在与纸张传送方向垂直的方向(主扫描方向)对齐纸张的撞纸栏(jogger fence)13。从入口处沿传送路径以这样的顺序安装导向板1、一对入口辊2和一对移位辊3以及开关排放导向板4(在本说明书中简称为排放导向板)。从动排放辊5提供在排放导向板4的开关端。传动排放辊5a——其与从动排放辊5组成一对，被提供在纸张传送方向的装订托盘15的最下游。当排放导向板4关闭时，纸张或者纸张捆被辊之间的夹区(nip)夹紧，以至被给予传送力。

敲打辊10设有如下面参考图4A和图4B所描述的敲打辊支撑臂10a、敲打螺线管(solenoid)(未图示)、和敲打马达(未图示)。敲打螺线管升高和降低敲打辊支撑臂10a，敲打马达驱动正与纸张接触的敲打辊10，以将纸张拉向后端基准栏12。纸张还通过后端返回辊11被拉至与后段基准栏12接触并在纸张的纸张传送方向(纵向)对齐。敲打辊10被敲打辊支撑臂10a的自由端支撑并在摆动支点10b处被可摆动地支撑。

撞纸栏13在与纸张传送方向垂直的方向挡住纸张的两端，在与纸张传送方向垂直的方向(宽度方向)对齐纸张，并通过撞纸马达(未图示)往复运动，以便接触和分离。装订机14提供在装订托盘15的后端，装订过程在通过后端基准栏12和撞纸栏13在长度方向和宽度方向都对齐的纸张捆上进行。

当纸张被排放至排放托盘6上时，排放导向板4改变在排放出口处的排放辊对5和5a之间的间距。排放导向板由排放马达驱动以打开和关闭。

探测纸张表面高度和按压纸张后端的后端压具9提供在排放托盘6部分中，以保持堆叠的纸张顶面的高度和排放部分为恒定高度。排放托盘6设有排放托盘活动单元7，该排放托盘活动单元通过升高马达(未图示)和辅助托盘8对每一预定数目的纸张重复升高和降低动作。排放托盘活动单元7的自由端被置于更靠近后处理设备200的末端栏17一侧，并且纸张通过纸张后端紧靠提供在后处理设备200中的末端栏17来对齐。摆动支点17a被置于排放托盘6的主体预先设定的位置。排放托盘活动单元7被可摆动地支撑于摆动支点17a，这允许对堆叠的纸张高度进行调节。排放托盘活动单元7通过驱动部分的驱动马达(未图示)驱动以升高和降低，并且取决于堆叠纸张的数目，在纸张传送方向的排放托盘活动单元7的上游侧上下移动。辅助托盘8可滑动地提供在排放托盘6的排放表面的背面，且根据需要当纸张的尺寸大时通过拉出而被使用。

在其上装配控制电路(未图示)的控制板16提供在后处理设备200的排放托盘6下面。图像形成设备主体100和图像读取设备300中的每一个也包括在其上装配控制电路的控制板(未图示)。包括后处理设备200的控制电路在内的控制电路的每一个包括：中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、和随机存取存储器(RAM)。每一个CPU在RAM中形成存储在ROM中的程序代码，当使用RAM作为工作区域和数据缓冲器时，基于程序代码进行控制。后处理设备200和图像读取设备300通过图像形成设备主体100内的控制电路和接口彼此连接，传输和接收必要的控制信息。图像读取设备300传输待打印的打印(图像)数据到图像形成设备主体100。

尽管未图示，但后处理设备200适当地包括纸张探测传感器，该纸张探测传感器用于沿纸张传送路径控制必要位置的每个单元。后处理设备200的CPU基于从图像形成设备主体100的控制电路传输的后处理指示信息和提供在后处理设备200每一个位置的纸张探测传感器的探测输出信息运行每一个单元。随后，CPU在纸张上进行来自图像形成设备主体100指示的后处理。

图3A和图3B是图解说明直接排放过程中的操作的示意图。在如此构造的安装于主体内的后处理设备200中，经过主体定影辊131和主体排放辊141的纸张P(图2)按箭头方向传送，由导向板1进入。在直接排放过程中，通过入口辊2和装订排放辊3以此顺序进一步传送纸张P。排放导向板4关闭以通过排放辊对5和5a排放纸张P至排放托盘6上。排放托盘活动单元7在每次数张纸被排放时降低一次，且在纸张后端被后端压具9压紧的状态时升高，当后端通过排放辊对5和5a时该后端压具9移动到不阻碍排放的位置。后端压具9作用于每张纸。尽管未图示，后端压具9探测纸张表面的高度。

排放导向板4围绕旋转支点4a在两个方向按照预定角度旋转。通过关闭排放导向板4，纸张P被排放辊对5和5a之间的夹区夹紧，并且通过排放辊对5和5a的传送力排放至排放托盘6上。为了分类纸张P，纸张后端经过入口辊对2之后，通过移位辊对3在与纸张传送方向垂直的方向以一定的量(例如从传送方向的中间位置正向15毫米和反向15毫米)移动纸张。通过这种移位动作进行每一个复印件的分类。

图5是在实施方式中居中于后处理设备200的排放导向板4上的机构的实体部分的透视图，和图6是图5中排放导向板4的透视图。在这些图中，排放导向板4通过用于支撑排放导向板的凸起(boss)4b由排放导向板支撑部件23支撑，该支撑部件23可摆动地提供在摇动(rocking)驱动轴22上，摇动驱动轴22放置在后处理设备200内部、异于排放导向板4自身的旋转支点4a位置的位置处。排放导向板的衬垫(cushion)25通过粘合剂与排放导向板支撑部件23连接。

换言之，为了排放导向板支撑部件23可围绕摇动驱动轴22旋转，排放导向板4被支撑在旋转支点4a和凸起4b两个点处。它们之中，旋转支点4a安置在纸张传送方向的排放导向板4末端的上游，由凸起4b支撑的被支撑部分基本在排放导向板4的中心处。通过这样的支撑机构，当排放导向板4打开时(图7中的状态)，通过排放导向板支撑部件23从装订托盘15向上支撑排放导向板4，并且分离排放辊对5和5a。在该过程中，在与排放导向板支撑部件23一起提供在排放导向板支撑部件23的摇动驱动轴22上的排放导向板施压部件24和排放导向板施压部分4c之间形成缝隙X，并因此排放导向板施压部件24不从外部装载。换言之，排放导向板施压部件24连接在形成缝隙X的布置中。以这样的结构，排放导向板施压部件24仅在需要时负载排放导向板4，不会不必要地负载它，因此，元件的使用寿命变长。

图8是在排放导向板关闭时的状态中排放辊对附近放大的实体部分的正视图。通过从图7所示状态关闭排放导向板4为图8所示状态，纸张P可以被夹紧在排放辊对5和5a之间，并且通过排放辊对5和5a排放至排放托盘6上。具体地，当排放导向板驱动齿轮26(见图6)通过驱动源(未图示)在关闭排放导向板4的方向旋转时，排放导向板支撑部件23(见图6)以逆时针方向旋转。结果，排放导向板4也以逆时针方向(从图7的状态至图8的状态)旋转，当排放辊对5和5a形成夹区时这使得纸张P被夹紧。在该过程中，如图8所示，排放导向板施压部件24和排放导向板施压部分4c之间的缝隙变为X′(0毫米)。装在排放导向板4上的排放辊对5和5a的从动排放辊5通过排放导向板4自身的重力或者排放导向板施压部件24的初张力(初拉力，initial tension)被施压，以产生传送力。在这个实施方式中，如图6所示，板簧(plate spring)用作排放导向板施压部件24。

图8图解说明了通过排放导向板4的自身重力或者排放导向板施压部件24的初张力传送纸张的例子。但是，当以这样的传送状态传送厚的纸张时，摩擦力可能不足并因此由于传送力不足引起纸张堵塞。如图9所示，当需要较大的传送力时，如图9所示排放导向板支撑部件23在逆时针方向旋转，以增加施压力。从而，能够获得传送必需的摩擦力，并因此能够预防纸张堵塞的发生。图9是当通过给从动传送辊施压保持纸张传送力时排放辊对附近放大的实体部分的正视图。

在这种施压的状态期间，在排放导向板的排放导向板支撑部件23或者衬垫25和支撑排放导向板的凸起4b的外表面之间形成缝隙Y。换言之，通过排放导向板支撑部件23的摆动动作在图9的状态形成缝隙Y，并且在图8所示的状态关闭缝隙Y。结果，支撑排放导向板的凸起4b的外表面根据排放导向板支撑部件23的摆动动作与排放导向板支撑部件23相接触以致产生噪音。因此，排放导向板的衬垫25位于凸起4b和排放导向板支撑部件23之间以减少由于减震(cushioning)的阻尼(damping)作用产生的噪音。

后处理设备200的CPU控制驱动源，该驱动源基于从图像形成设备100传输的指示纸张厚度(纸张类型)的信号驱动排放导向板传动齿轮26并获得必需的施压力。在图中，单个或者多个板簧被用作排放导向板施压部件24。例如，根据旋转角度改变其施压力的弹性部件诸如扭力弹簧可被用于代替板簧。

在直接排放模式期间，如图3A所示，不使用切换纸张P的敲打辊10。因此，当敲打辊10保持在装在排放导向板4上的排放辊对5和5a的从动排放辊5上方以便不阻碍纸张P的排放时，敲打辊10在传送方向旋转——即与排放辊对的传动辊5a的旋转方向相反的方向。

图4A和图4B是图解说明装订排放过程中的操作的示意图。在装订排放过程中，纸张P由导向板1进入，通过入口辊对2和移位辊对3以此顺序传送，并落在装订托盘15上。随后，敲打辊10动作，与后端返回辊11一起通过使纸张P的后端紧靠后端基准栏12进行纵向对齐。

如上所述，敲打辊10由敲打辊支撑臂10a支撑。敲打辊支撑臂10a围绕敲打辊支撑臂的摆动支点10b摆动(升高和降低)。敲打辊10通过其旋转动作推动纸张向后端基准栏12并因而进行纵向对齐。在该过程中，通过使敲打辊支撑臂10a的摆动支点10b的摆动中心和排放导向板的旋转支点4a置于同一轴，防止后处理设备200在高度方向尺寸扩大。

当通过敲打辊10进行的纵向对齐完毕时，通过撞纸栏13进行横向对齐。重复通过敲打辊10的纵向对齐和通过撞纸栏的横向对齐直到最后的纸张。最后的纸张被堆叠之后，装订机14进行装订过程。当装订过程完成时，关闭排放导向板4，然后通过排放辊对5和5a排放纸张捆至排放托盘6上。

图10是图解说明当排放装订的纸张捆PB时排放辊附近的状态的实体部分的正视图。在该过程中，如图10所示，在排放导向板支撑部件23或者排放导向板的衬垫25和支撑排放导向板的突起4b之间形成缝隙Y′，该缝隙Y′取决于纸张捆PB的张数改变。这调节施加在排放导向板施压部分4c上的施压力，即，施加在纸张捆PB上的压力。后处理设备200的CPU基于从图像形成设备100的CPU传输的信号识别纸张捆PB的张数并根据此张数控制排放导向板支撑部件23的旋转角度。

如同纸张P的情况，在排放托盘6，每次排放纸张捆PB时排放托盘活动单元7降低一次，以及在后端压具9压紧纸捆的后端的状态中升高，当后端通过排放辊对5和5a时后端压具9已移动到不阻碍排放的位置。在纸张传送方向的排放托盘活动单元7的上游侧取决于纸张捆PB的堆叠量上下移动。

如上所述，本实施方式具有如下的效果和相似的效果。

1)不需要如在常规实例中那样通过提供在开关导向板上部的连杆机构旋转排放导向板，因为排放导向板施压部件与排放导向板支撑部件23的摇动驱动轴22相连，并且因而安装连杆机构必需的空间变得不必要。结果，纸张处理设备能够减小尺寸以具有纸张处理设备可被安置在图像形成设备100的主体100A上的高度。

2)当不需要施压的时候排放导向板施压部件24与排放导向板4分离。因此，在排放导向板4或者排放辊对5和5a上不施加不必要的压力，这可延长使用寿命和提高可靠性。

3)纸张P或者纸张捆PB的传送力能够得到保证，因为施压力取决于纸张P和纸张捆PB的厚度改变，并且因为不施加不必要的负载，能够避免对纸张的损坏。

4)能够实现设备运转期间的降噪，因为排放导向板的衬垫25提供在排放导向板支撑部件23处并吸收接触噪声，该接触噪声在排放导向板4打开同时支撑排放导向板的凸起4b的外周与排放导向板支撑部件23相接触时产生。

根据本发明，提供的是一种纸张处理设备，其可被装配在有限空间内并在有限空间内排放纸张，即，在图像形成设备的主体内，其具有稳定的传送力，无论纸张或者纸张捆的厚度如何，并且其能够在不损坏纸张的情况下进行纸张处理。

在叙述的本发明的实施方式中，装订托盘对应于参考数字15，排放托盘对应于参考数字6，排放单元对应于一对排放辊5和5a以及(开关)排放导向板4，后端基准栏对应于参考数字12，和纸张返回单元对应于敲打辊10。支撑单元对应于旋转支点4a，接触分离单元对应于排放导向板支撑部件23，施压单元对应于排放导向板施压部件24，第二接触分离单元对应于敲打辊支撑臂10a，传动辊对应于参考数字5a，和从动辊对应于参考数字5。此外，引导部件对应于(开关)排放导向板4，连接轴对应于支撑排放导向板的凸起4b，摇动驱动轴对应于参考数字22，减震单元对应于排放导向板的衬垫25，纸张处理设备对应于参考数字200，和图像形成设备对应于参考数字100。

尽管本发明已就具体实施方式进行了描述以便完整和清晰的公开，但是所附权利要求不因此被限制，而应被解释为包括明确地落入在此阐明的基本教导内的、本领域技术人员可能想到的所有变化和可选构造。

Claims (6)

1.一种纸张处理设备，其包括装订托盘，在所述装订托盘上，由前面阶段传送的纸张被临时堆叠、对齐和装订，以排放至排放托盘上，所述纸张处理设备包括：

排放单元，其排放所述纸张至所述装订托盘上；

纸张返回单元，其倒转通过所述排放单元排放的所述纸张并通过使所述纸张紧靠后端基准栏，在传送方向进行对齐；

支撑单元，其在能够与所述纸张接触或者分离的状态下支撑所述排放单元；

接触分离单元，通过所述接触分离单元，所述排放单元与所述纸张接触或者分离；和

施压单元，其

通过所述接触分离单元移动，

在所述排放单元保持与所述纸张分离的备用状态下不负载所述排放单元，且

在所述排放单元与所述纸张接触的状态下施加接触压力。

2.根据权利要求1所述的纸张处理设备，其中

所述排放单元包括

具有传动辊和从动辊的一对辊，和

引导部件，其可旋转地在其一端支撑所述从动辊，并且在另一端由所述支撑单元支撑，并且

所述接触分离单元的一端与所述引导部件通过连接轴可摆动地连接，以及另一端通过提供在所述连接轴和靠近主体的所述支撑单元之间的位置处的摇动轴可摆动地支撑。

3.根据权利要求2所述的纸张处理设备，其中所述施压单元通过所述摇动轴支撑。

4.根据权利要求2或者3所述的纸张处理设备，其中在所述排放单元与所述纸张接触且所述施压单元能够施加所述接触压力的状态下，所述接触分离单元与所述连接轴的外周分离。

5.根据权利要求4所述的纸张处理设备，还包括减震单元，其吸收当所述连接轴的所述外周与所述接触分离单元的接触部分相接触时产生的噪声。

6.图像形成设备，其在所述图像形成设备的主体的内部空间中包括根据权利要求1至5中任一项所述的纸张处理设备。

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