CN1517811A - 用于电子照相图像形成设备中的显像装置和显像方法 - Google Patents
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Abstract
一个用于电子照相图像形成设备中的显像装置和方法,其中包括通过改变显像偏压和供应偏压的电力供应单元,该电力供应单元在进行显像操作时向墨粉传输体和供应部件施加第一电场以将墨粉供应到所述墨粉传输体,在不进行显像操作时,向墨粉传输体和供应部件施加第二电场以从所述墨粉传输体上去掉墨粉。
Description
技术领域
本发明涉及一电子照相图像形成设备,特别是一用于电子照相图像形成设备中的显像装置以及显像方法,该装置为一感光体提供一个显像介质并对该感光体进行显像。
背景技术
一般,电子照相图像形成设备通过将光照射到一感光体得到与一所希望的图像相应的静电潜像,通过向该静电潜像上供应墨粉形成一墨粉图像,将该墨粉图像被传输到一个记录媒体,并且将墨粉溶化在该记录媒体上,因此印出一个图像。
图1表示一个常规的电子照相图像形成设备的剖面结构示意图。参考图1,所述常规电子照相图像形成设备包括一个感光体1,一个充电辊2,一个曝光单元3,一个显像单元4,一个传输辊9和一个清洁单元11。
所述充电辊2向感光体1的表面供应电荷并且以一预定的电位向感光体1的表面充电。所述曝光单元3对应于图像信息向感光体进行光照射。然后,通过在受到光照射的第一部分和没有受到光照射的第二部分之间电位的差形成一个静电潜像。通过显像单元4向所述静电潜像供应墨粉形成一个墨粉图像。
所述显像单元4包括一个显像辊5,与所述感光体1分离地隔开一预定的槽;一个供应辊6,将墨粉供应到所述显像辊5上,及一个层调节部件7,对附着在显像辊5表面的墨粉的厚度进行调节。
一个显像电场Vd施加到所述显像辊5上以将墨粉供应到在感光体1上形成的静电潜像上。所述显像辊5以与所述感光体1相反的方向转动。也就是,在所述感光体1和所述显像辊5相互面对的一个显像辊隙处,所述感光体1与所述显像辊5的外周边以同样的方向前进。
当与所述显像辊5接触时,所述供应辊6转动。所述供应辊6与所述显像辊5以相同的方向转动。也就是在所述供应辊6和所述显像辊5在接触部分,所述显像辊5和所述供应辊6的外周边以不同方向前进。在所述供应辊6上施加供应电场Vs,以将墨粉附着在所述显像辊5上。
当给所述层调节部件7施加一个预定的压力时,它与所述显像辊5的外周边接触。该层调节部件7调节附着在所述显像辊5外周边上的墨粉以使其具有预定的厚度,并同时靠着墨粉进行摩擦,因此给墨粉充电。
所述墨粉图像被传输到一个经过所述传输辊9和所述感光体1所在位置的一张纸上。附图标号12表示一个通过对经过通道13的纸进行加热和施压将墨粉图像溶化在该纸上的溶化单元。所述清洁单元11在一个传输操作后将感光体1表面的残留墨粉清除。
根据上述结构,在印刷操作中,在所述显像辊5和供应辊6上分别施加显像电场Vd和供应电场Vs,以使墨粉能够附着在所述显像辊5上。
所述显像辊5已经将感光鼓1上的静电潜像进行了显像后,由于供应辊6的摩擦作用,在显像辊5表面上残留的墨粉部分地从所述显像辊表面上脱落。并且,在显像辊5表面上残留的墨粉可能还粘在显像辊5表面上,且反复通过显像辊5和供应辊6之间的间隙。特别是当残留的墨粉反复通过显像辊5和层调节部件7之间的间隙时,由于摩擦产生的热量的积累使温度升高可能将墨粉溶化在所述层调节部件7上。为了得到一个均匀的图像浓度(image concentration),在所述显像辊5的外周边应形成一个薄且均匀的墨粉层。但是,如果如上所述,所述墨粉粘在显像辊5和/或层调节部件7的表面上,就不能形成均匀的墨粉层。而且,如果残留的墨粉反复通过显像辊5和层调节部件7之间的间隙并且摩擦所述层调节部件7而增加了充电量,新的墨粉就不能被供应到显像辊5上。因此,新的墨粉不能充分地供应到图像的部分区域上,且在一个印刷的图像上出现斑点和条,使图像的质量下降。
发明内容
本发明提供一个用于电子照相图像形成设备中的具有改进结构的显像装置和方法,其中通过调节显像偏压和供应偏压充分去掉显像辊表面上的残留墨粉。
本发明的其他方面和优点一部分在以下的描述中阐明,一部分可以从描述中明显看到,或者可以通过对本发明的实践而了解。
根据本发明的一个方面,一个用于电子照相图像形成设备中的显像装置包括:一个墨粉传输体,它向在一个感光体形成的静电潜像供应墨粉并对该静电潜像进行显像;一个供应部件,它将墨粉供应到所述墨粉传输体;和电力供应单元,它将通过叠加直流和交流电压得到的一显像偏压Vdr和一供应偏压Vsr,分别施加到墨粉传输体和供应部件上。当进行显像操作时,所述电力供应单元向墨粉传输体和供应部件施加第一电场以将墨粉供应到所述墨粉传输体,而当不进行显像操作时,通过改变显像偏压Vdr和供应偏压Vsr,向墨粉传输体和供应部件施加第二电场以从所述墨粉传输体上去掉墨粉。
根据本发明的另一个方面,一个用于电子照相图像形成设备中的显像方法包括:对一墨粉传输体和一供应单元分别施加通过叠加直流和交流电压得到的显像偏压和供应偏压以向墨粉传输体供应墨粉,将墨粉供应到在感光体上形成的静电潜像上,并且对该静电潜像进行显像,其中:当进行显像操作时,所述电力供应单元向墨粉传输体和供应部件施加第一电场以将墨粉供应到所述墨粉传输体,而当不进行显像操作时,通过改变显像偏压Vdr和供应偏压Vsr,向墨粉传输体和供应部件施加第二电场以从所述墨粉传输体上去掉墨粉。
根据本发明的另一个方面,所述显像偏压Vdr和一供应偏压Vsr具有相同的频率,并且彼此同步,还具有相同的占空因数(duty ratio)。
当显像偏压Vdr的最大值和最小值分别为Vdrmax和Vdrmin,且供应偏压Vsr的最大值和最小值分别为Vsrmax和Vsrmin时,及所具有的极性与施加显像偏压和供应偏压的墨粉充电极性相同的区域的占空因数为duty,由下式得到第一电场:
|Vdr min-Vsr min|×duty<|Vdr max-Vsr max|×(1-duty),
能够由下式得到第二电场:
|Vdr min-Vsr min|×duty>|Vdr max-Vsr max|×(1-duty)。
同样当向墨粉传输体和供应部件施加第二电场时,感光体显像偏压Vdr的平均直流电位Vave和表面电位Vs之间的差的绝对值能够小于一个由墨粉传输体将墨粉传输到感光体所要求的电位差Vth的阈值。
通过调节显像偏压Vdr和供应偏压Vsr的占空因数得到所述第一和第二电场。
附图说明
本发明的这些和其他目的和优点,在以下结合下述附图的实施例说明中会变得更为明显并更易于认清。
图1表示一个常规电子照相图像形成设备的示意性结构的剖视图。
图2表示根据本发明一实施例的电子照相图像形成设备的剖视图。
图3表示如图2所示电子照相图像形成设备的显像偏压和供应偏压的图形。
图4表示如图2所示电子照相图像形成设备第一电场的图形。
图5表示如图2所示电子照相图像形成设备第二电场的图形。
具体实施方式
现在详细说明涉及本发明实施例的内容,其实例示于附图中,其中全部以类似的附图标号表示类似的元件。以下参照附图描述实施例以解释本发明。
图2表示根据本发明一实施例的电子照相图像形成设备的剖视图。
一显像单元100包括一墨粉传输体,它将墨粉附着在所述显像单元并且供应所述墨粉到一感光体上;一供应部件,它将墨粉供应到所述墨粉传输体上;及一层调节部件,它调节附着在所述墨粉传输体的墨粉以使其具有一预定的厚度。
参考图2,显示了显像辊110作为所述墨粉传输体。所述显像辊110与一作为感光体的感光鼓200以一显像间隙g的距离相互离开,并且以与感光鼓200方向相反的方向进行转动。也就是,在所述显像辊110和感光鼓200相互面对的显像辊隙附近的所述显像辊110的外周边和感光鼓200的外周边以相同的方向前进。例如所述显像辊110可以是铝辊或橡胶辊。当所述显像辊110可以是铝辊,特别是当所述显像辊110的外周边镀镍时,所述显像辊110具有小于3.0μm,最好为1-2.5μm的表面粗糙度。当显像辊110为橡胶辊时,所述显像辊110具有大约3-9μm的表面粗糙度且具有小于5×106Ω电阻。所述显像间隙g可以例如为150-400μm。
当供应辊120与所述显像辊110接触时才开始转动,供应辊作为供应部件被提供。所述供应辊120可以是通过给一不锈钢的内核包覆上如氨基甲酸酯的包覆材料而制成。所述供应辊120与所述显像辊110同方向转动。因此,显像辊110和供应辊120的外周边在显像辊110和供应辊120接触部分彼此反向地运动。
设置一个刮刀130作为层调节部件。当在该刮刀130上施加10-50g/cm的压力时该刮刀130与所述显像辊110的外周边接触。一个弹性材料,如磷青铜或不锈钢的材料可以用于该刮刀130。所述刮刀130调节附着在所述显像辊110外周边上的墨粉的厚度以形成一个均匀的层。而且,该刮刀130摩擦墨粉以给墨粉充电。
所述墨粉是非磁性单成份墨粉,其中彩色介质与热塑性树脂混合。所述墨粉具有的平均直径,例如可以为约8μm。该墨粉可以被充正的或负的电荷。此后,仅对墨粉充负电荷的情况进行说明。
附图标号140表示一个转动的搅拌器。该搅拌器140将墨粉传输到供应辊120处,并且同时摩擦在供应辊120上的墨粉以对该墨粉进行充电。
一个电力供应单元190分别向显像辊110和供应辊120施加一显像偏压Vdr和供应偏压Vsr。所述显像偏压Vdr和供应偏压Vsr由叠加直流和交流电压而得到,如图3所示。每个显像偏压Vdr和供应偏压Vsr具有相同的频率并且彼此同步。而且,最好所述显像偏压Vdr和供应偏压Vsr具有相同的占空因数。所述占空因数是当施加一个作为显像偏压Vdr和供应偏压Vsr的正电压的时间t2或当施加一个作为显像偏压Vdr和供应偏压Vsr的负电压的时间t1与一个周期的时间t3之比率。
还有,显像偏压Vdr的最大值Vdrmax大于供应偏压Vsr的最大值Vsrmax,并且显像偏压Vdr的最小值Vdrmin小于供应偏压Vsr的最小值Vsrmin。因为所述墨粉在区域B1充负电荷,墨粉被附着到偏压值大于所述显像辊110的偏压值的供应辊120上。相反,在区域B2,所述墨粉附着到偏压值大于所述供应辊120偏压值的显像辊110上。因此,区域B1是一个去掉电场的区域,在该处墨粉从显像辊110上被清除,而在区域B2时供应电场区域,在该处墨粉被附着到所述显像辊110上。
当进行显像操作时所述电力供应单元190向带有墨粉的显像辊110施加一第一电场。当不进行显像操作时,所述电力供应单元190向显像辊110施加一第二电场以从所述显像辊110上去掉墨粉。图4和图5分别表示当墨粉为负电充电时的第一电场和第二电场的图形。
如图4所示,以作为供应电场区域的区域B2的范围大于作为清除电场区域的区域B1的范围来决定所述第一电场。因此,供应到所述显像辊110的墨粉的量大于由所述显像辊110清除的墨粉的量。这样,墨粉被供应到所述显像辊110上。所述第一电场可以由公式1获得。
|Vdr min-Vsr min|×duty<|Vdr max-Vsr max|×(1-duty)…………………………(1)
在此,“duty”表示一个与所使用的墨粉的充电极性相同极性的偏压区域的占空因数,即区域B1的占空因数,且“duty”=t1/t3。
如图5所示,以作为清除电场区域的区域B1的范围大于作为供应电场的区域的区域B2的范围来决定所述第二电场。因此,由所述显像辊110清除的墨粉的量大于供应到所述显像辊110的墨粉的量。这样,墨粉被从所述显像辊110上清除。所述第二电场可以由公式2获得。
在此,“duty”表示一个与所使用的墨粉的充电极性相同极性的偏压区域的占空因数,即区域B1的占空因数,且“duty”=t1/t3。
|Vdr min-Vsr min|×duty>|Vdr max-Vsr max|×(1-duty)…………………………………(2)
如上所述,所述第二电场施加到所述显像辊110和所述供应辊120上以使不进行显像操作时从所述显像辊110上清除墨粉。因此,当所述第二电场施加到所述显像辊110和所述供应辊120上时,如公式3所示,最好显像偏压Vdr的平均直流电压Vave和感光鼓200的表面电压Vs之间的电压差的绝对值小于将墨粉由所述显像辊110附着到所述感光鼓200上所要求的电压差Vth的阈值。在一个相反的情况下所述电压差的绝对值大于所述电压差Vth的阈值,所述墨粉从所述显像辊110传输到所述感光鼓200上。所述电压差Vth的阈值与显像间隙成比例地增加。
Vave=Vdr max-[(Vdr max-Vdr min)×duty]
|Vave-Vs|<Vth ……………………(3)
如上所述,描述了墨粉为负电荷充电的情况下,但是当所述墨粉为正电荷充电的情况下也可以使用公式1到3,在这种情况下,在公式1到3中使“duty”=t2/t3。
通过调节与所使用的墨粉的充电极性相同极性的偏压区域的占空因数,而不必改变显像偏压Vdr的最大值和最小值及供应偏压Vsr,或者通过调节显像偏压Vdr的最大值和最小值及供应偏压Vsr而不必改变与所使用的墨粉的充电极性相同极性的偏压区域的占空因数可以得到所述第一和第二电场。而且,可以通过同时调节区域的占空因数和显像偏压Vdr的最大值和最小值及供应偏压Vsr得到所述第一和第二电场。
在本实施例中,单独的直流和交流电源191和192用于电源单元190,如图2所示。所述供应电场经过一电压控制元件193施加到所述供应部件120上。因此,在本实施例中,在所述显像偏压Vdr和所述供应偏压Vsr被施加后,仅仅通过调节与所使用的墨粉的充电极性相同极性的偏压区域的占空因数就能够得到满足公式1和2的第一和第二电场。为此,使用了能够变化占空因数的交流电源192。
一个单独的电源供应单元作为电源单元190同时施加显像偏压Vdr和供应偏压Vsr,如图2所示。虽然图中未示出,可以由两个电源单元分别提供显像偏压Vdr和供应偏压Vsr。
下面将参考图2至图5对具有上述结构的显像方法进行描述。
在这里,将对使用为非磁性的单一成份的负电荷充电的墨粉的情况进行描述。
如果由控制单元(未示出)发出印刷命令,感光鼓200的表面被一个充电器(未示出)以一个预定电压进行充电。然后,通过在感光鼓200表面的一个曝光单元照射对应于图像信息的光,且然后形成一个静电潜像。
在所述显像辊110和供应辊120上施加如公式1所表示的第一电场以使墨粉被供应到静电潜像上以对该静电潜像进行显像。然后,如上所述,由于供应到显像辊110的墨粉的量大于从所述显像辊110上清除的墨粉的量,墨粉被供应到显像辊110上并附着在其上。以这种方式,通过刮刀130的摩擦作用第一电场被充电,导致墨粉附着在所述显像辊110的外周边,并且同时调节墨粉的厚度并供应到显像间隙。在所述显像间隙,由于感光鼓200和所述显像辊110之间的电压差,所述墨粉被附着到所述静电潜像上,因此所述静电潜像被显像。
在印刷多张图像的情况下,如果图像只印刷了一张,具有一个图像没有被印刷的区域直到下一个图像被印刷。即使在这种情况下,所述显像辊110和供应辊120连续地被转动。但是不形成所述静电潜像,因此就不进行显像操作。在这种情况下,在所述显像辊110和供应辊120上施加如公式2所示的第二电场以从所述显像辊110上清除墨粉。所述供应辊120与所述显像辊110同方向前进。也就是,所述供应辊120与所述显像辊110的前进方向相反,即在所述供应辊120和所述显像辊110接触的部分上。因此,由于所述显像辊110和供应辊120之间的摩擦和由第二电场产生的静电力,在所述显像辊110上附着的墨粉被从所述显像辊110上清除。在这种情况下,由公式3得到的第二电场被施加到所述显像辊110和供应辊120上。
因此,由摩擦产生的机械作用和由所述第二电场产生的静电作用同时发生,这样,与已有的仅仅具有机械力作用的显像装置相比,能够有效地从所述显像辊上清除墨粉。因此,当墨粉与已有的显像装置一样地通过显像辊和所述板之间的间隙时,防止了摩擦热量的积累,并且防止墨粉粘在所述显像辊上和/或刮刀上,或者防止了墨粉被过充电和影响显像操作。而且,由于墨粉不再粘在所述显像辊上和/或板上,能够延长显像装置的寿命。
如果显像操作开始,通过第一电场,向显像辊110供应新的墨粉。
表1和2表示当分别在一张、两张上印刷,及一张分别根据在将所述第二电场施加到所述显像辊110和供应辊120上的第一情况下和不将所述第二电场施加到所述显像辊110和供应辊120上的第二情况下印刷的具有2.5%的覆盖率的有关图像质量的实验结果。
通过将-500V直流电压叠加到具有2KHz频率、且一峰到峰的电压为1.8V的交流电压上形成所述显像偏压Vdr。通过将-700V直流电压叠加到相同的交流电压上形成所述供应偏压Vsr。在所述显像辊110上形成的墨粉层为0.45-0.655mg/cm2。
表1
初始状态 | 2000张 | 4000张 | 6000张 | 8000张 | 10000张 | |
图像浓度可再现性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
背景污染 | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ |
产生条状 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
点的可再现性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ |
表2
初始状态 | 2000张 | 4000张 | 6000张 | 8000张 | 10000张 | |
图像浓度可再现性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
背景污染 | ○ | ○ | ○ | △ | × | × |
产生条状 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | × |
点的可再现性 | ○ | ○ | ○ | △ | × | × |
这里,“○”表示好的质量,“×”表示不好的质量,及“△”表示在好的和不好的质量之间的状态。
如表1和2,当印刷的数量小的时候,在将所述第二电场施加到所述显像辊110和供应辊120上的第一情况下和不将所述第二电场施加到所述显像辊110和供应辊120上的第二情况下都能得到好的图像质量。当印刷的量超过6000张时,如表2所示,在不将所述第二电场施加到所述显像辊110和供应辊120上的第二情况下,背景污染和产生条状,及点的可再现性变差。在所述第二电场施加到所述显像辊110和供应辊120上的第一情况下,由表1可以看出在高达10000张的情况下也能够获得好的印刷质量。
如上所述,根据本发明的用于电子照相图像形成设备的显像装置中,当不进行显像操作时,通过电场和机械摩擦有效地将残留在墨粉传输体表面上的墨粉清除掉以防止由于残留墨粉引起的图像质量的下降。而且,可以延长显像装置的寿命。
尽管只表示和描述了本发明的几个实施例,但是本技术领域的专业人员可以理解在不偏离本发明的原理和构思的情况下,可以在本实施例中作改变,本发明的范围由权利要求书及其等效替代物所确定。
Claims (15)
1.一个用于具有一感光体的电子照相图像形成设备的显像装置,所述显像装置包括:
一将墨粉供应到其上形成有一静电潜像的感光体上的墨粉传输体;
一将墨粉供应到所述墨粉传输体上的供应部件;
一通过分别将直流电压叠加到一交流电压而形成的一显像偏压和供应偏压施加到所述墨粉传输体和所述供应部件上的电源单元;
其中所述电源单元通过改变显像偏压和供应偏压,当进行显像操作时向墨粉传输体和供应部件施加第一电场以将墨粉供应到所述墨粉传输体,当不进行显像操作时,向墨粉传输体和供应部件施加第二电场以从所述墨粉传输体上去掉墨粉。
2.如权利要求1所述装置,其特征在于:所述显像偏压和供应偏压具有同样的频率,彼此同步,并具有相同的占空因数。
3.如权利要求2所述装置,其特征在于:当显像偏压的最大值和最小值分别为Vdrmax和Vdrmin,且供应偏压的最大值和最小值分别为Vsrmax和Vsrmin时,及所具有的极性与施加显像偏压和供应偏压的墨粉充电极性相同的区域的占空因数为duty,由下式得到第一电场:
|Vdr min-Vsr min|×duty<|Vdr max-Vsr max|×(1-duty)。
4.如权利要求2所述装置,其特征在于:当显像偏压的最大值和最小值分别为Vdrmax和Vdrmin,且供应偏压的最大值和最小值分别为Vsrmax和Vsrmin时,及所具有的极性与施加显像偏压和供应偏压的墨粉充电极性相同的区域的占空因数为duty,由下式得到第二电场:
|Vdr min-Vsr min|×duty>|Vdr max-Vsr max|×(1-duty)。
5.如权利要求4所述装置,其特征在于:当所述第二电场施加到所述墨粉传输体和所述供应部件上时,显像偏压的平均直流电压和感光体的表面电压之间的电压差的绝对值小于将墨粉由所述墨粉传输体附着到所述感光体上所要求的电压差的阈值。
6.如权利要求2所述装置,其特征在于:当形成所述第一和第二电场时,所述电源单元调节所述显像偏压和供应偏压的占空因数。
7.如权利要求2所述装置,其特征在于:当形成所述第一和第二电场时,所述电源单元调节所述显像偏压和供应偏压的电压水平。
8.一个用于电子照相图像形成设备中的显像方法,包括:
分别将直流电压叠加到一交流电压而形成的一显像偏压和供应偏压施加到墨粉传输体和供应部件上以供应墨粉到所述墨粉传输体上;
将墨粉供应到在感光体上形成的一静电潜像上;及
对所述静电潜像进行显像,其中所述电源单元通过改变显像偏压和供应偏压,当进行显像操作时向墨粉传输体和供应部件施加第一电场以将墨粉供应到所述墨粉传输体,当不进行显像操作时,向墨粉传输体和供应部件施加第二电场以从所述墨粉传输体上去掉墨粉。
9.如权利要求8所述方法,其特征在于:所述显像偏压和供应偏压具有同样的频率,彼此同步,并具有相同的占空因数。
10.如权利要求9所述方法,其特征在于:当显像偏压的最大值和最小值分别为Vdrmax和Vdrmin,且供应偏压的最大值和最小值分别为Vsrmax和Vsrmin时,及所具有的极性与施加显像偏压和供应偏压的墨粉充电极性相同的区域的占空因数为duty,由下式得到第一电场:
|Vdr min-Vsr min|×duty<|Vdr max-Vsr max|×(1-duty)。
11.如权利要求9所述装置,其特征在于:当显像偏压的最大值和最小值分别为Vdrmax和Vdrmin,且供应偏压的最大值和最小值分别为Vsrmax和Vsrmin时,及所具有的极性与施加显像偏压和供应偏压的墨粉充电极性相同的区域的占空因数为duty,由下式得到第二电场:
|Vdr min-Vsr min|×duty>|Vdr max-Vsr max|×(1-duty)。
12.如权利要求11所述装置,其特征在于:当所述第二电场施加到所述墨粉传输体和所述供应部件上时,显像偏压的平均直流电压Vave和感光体的表面电压之间的电压差的绝对值小于将墨粉由所述墨粉传输体附着到所述感光体上所要求的电压差的阈值。
13.如权利要求9所述装置,其特征在于:通过调节所述显像偏压和供应偏压的占空因数得到所述第一和第二电场。
14.如权利要求9所述装置,其特征在于:通过调节所述显像偏压和供应偏压的电压水平得到所述第一和第二电场。
15.一个用于图像形成设备的显像装置,包括:
一将墨粉供应到其上形成有一潜像的感光体上的墨粉传输体;
一将墨粉供应到所述墨粉传输体上的供应部件;及
在墨粉传输体和供应部件之间产生第一偏压以使墨粉附着到所述墨粉传输体上,及在墨粉传输体和供应部件之间产生第二偏压从所述墨粉传输体上去掉墨粉的电源单元。
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