DE1497075C3

DE1497075C3 - Vorrichtung zur Übertragung mittels elektrostatischer Ladungsbilder erzeugter Pulver-Tonerbilder auf eine Oberfläche eines Bildempfangsmaterials

Info

Publication number: DE1497075C3
Application number: DE1497075A
Authority: DE
Inventors: Robert William Victor N.Y. Gundlach (V.St.A.)
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1962-10-23
Filing date: 1963-10-18
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE1497075B2; GB1030449A; FR1379820A; US3244083A; DE1497075A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von mittels elektrostatischer Ladungsbilder erzeugten Pulver-Tonerbildern auf eine Oberfläche eines Bildempfangsmaterials, insbesondere für elektrophotographische Kopiergeräte zur Herstellung einer Vielzahl von Kopien mittels eines einzigen Ladungsbildes und Tonerbildes, mit zwei hintereinander angeordneten und mit entgegengesetzten Polen einer Hochspannungsquelle verbundenen Koronaentladungseinrichtungen zum Aufbringen elektrostatischer Ladungen auf die freie Oberfläche des Bildempfangsmaterials, deren jede eine, mindestens eine Sprühelektrode umgebende Abschirmung aufweist, und bei der aufeinanderfolgende Bereiche der freien Oberfläche des Bildempfangsmaterials nacheinander durch die Wirkungsbereiche der zwei Koronaentladungseinrichtungen geführt werden.

Außerdem betrifft die Erfindung ein elektrophotographisches Kopiergerät, in dem eine Bildübertragungsvorrichtung vorgenannter Art angewendet wird.

Bei einer derartigen Vorrichtung, die z. B. durch die USA.-Patentschrift 2 812 709 bekannt ist, dient die erste Korona-Eritladeeinnchtung zur Aufladung des Bildempfangsmaterials, damit die auf das Bildempfangsmaterial aufgebrachte Ladung ein elektrostatisches Feld aufbaut, welches die auf einer elektrophotographischen Platte oder Trommel befindlichen geladenen Tonerteilchen auf das Bildempfangsmaterial zieht, während die'zweite Entladuhgseinrichtung dazu dient, einen Teil des Tonervolumens wieder zurückzuüberträgen, um anschließend eine weitere Kopie durch Übertragen herzustellen. Das Bildempfangsmaterial kann dann durch Abrollen von der elektrophotographischen Platte bzw. Trommel getrennt werden. Während dieses Trennvorgänges besteht die Gefahr eines Funkeriüberschlags bzw. eines elektrischen Durchschlags. Diese Gefahr ist zwar verringert, weil hinter der ersten Korona-Entladungseinrichtung eine zweite Entladeeinrichtung angeordnet ist, die auf die von der ersten Entladeeinrichtung aufgebrachte Übertragungsladung neutralisierend wirkt.

Ein Funkenüberschlag kann aber dann nicht verhindert werden, wenn das an die zweite Entladeeinrichtung angelegte Potential nicht ausreicht, um die erste Übertragungsladung zu neutralisieren oder wenn diese Übertragungsladung überneutralisiert wird. Bei den bekannten Vorrichtungen der obengenannten Art besteht nun der Nachteil, daß trotz Anlegen eines bestimmten Potentials an das Bildempfangsmaterial über eine zweite Korona-Entladeeinrichtung keine Neutralisierung der von der ersten Korona-Entladeeinrichtung auf das Bildempfangsmaterial gebrachten Übertragungsladung erfolgt, da das zwischen den Entladeeinrichtungen und dem Bildempfangsmaterial sich ausbildende elektrische Feld sehr stark von seiner Umgebung beeinflußt wird. Infolge praktisch unvermeidlich durch Umgebungseinflüsse hervorgerufener kleiner Veränderungen dieses Feldes ist es nicht möglich, eine Ladung auf das Bildempfangsmaterial zu bringen, die genau den zur Neutralisierung der ersten Übertragungsladung notwendigen Wert besitzt.

Aus der US-Patentschrift 2 790 082 war auch bereits eine xerographische Kopiervorrichtung bekannt, bei der zwei Koronaentladungseinrichtungen vorgesehen sind, die mit jeweils einem Pol einer Spannühgsquelle verbunden sind. Die beiden Koronaentladungseinrichtungen werden jedoch nicht gleichzeitig eingesetzt, sondern sie sind lediglich dafür vorgesehen, daß entweder elektrische Ladungen der einen oder elektrische Ladungen der anderen Polarität auf eine Fläche aufgebracht werden können. Zu diesem Zweck wird jeweils eine Verschlußplatte vor die Austrittsöffnung der nicht benutzten Koronaentladungseinrichtung gebracht, so daß jeweils lediglich eine Koronaentladungseinrichtung wirksam ist. Die Hochspannung der Spannungsquelle wird mit Hilfe eines Transformators und nachgeschalteter Gleichrichterschaltungen erzeugt, wobei eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators an Masse gelegt ist.

Aus der US-Patentschrift 2 965 481 war auch bereits eine Vorrichtung bekainnt, bei der mit HiUe von zwei Koronaentladungsvorrichtungen Ladungen entgegengesetzter Polarität gleichzeitig auf einander gegenüberliegende Seiten eines Bildempfangsblattes auf-

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gebracht werden können. Eine gegenseitige Neutrali- umgibt die Sprühelektrode 31 derart, daß nur ihre sierung der von den Koronaentladungseinrichtungen dem Bildempfangsmaterial 23 zugewandte Seite of-

abgegebenen Ladungen wird hierdurch nicht erreicht. fen ist. Die Spannungsquelle 26 ist elektrisch isoliert

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vor- angeordnet, gleiches gilt für jede der Körona-Entlarichtung der bekannten Art so zu verbessern, daß bei 5 deein richtungen 24, 25; Die Abschirmungen der bei-Aniegen einer Spannung an das Bildempfangsmaterial den Korona-Eritladeeinrichtungen sind über einen über eine zweite Korona-Entladungseinrichtung, wel- Leiter 27 elektrisch miteinander verbunden. Diese ehe den gleichen Wert der über die erste Entladeein- elektrische Verbindung kann jedoch auch aus einem richtung angelegten Spannung besitzt, aber entgegen- festen oder veränderlichen Widerstand bestehen oder gesetztes Vorzeichen aufweist, eine vollkommene 10 dadurch hergestellt sein, daß die Abschirmungen 32 Neutralisierung der aufgebrachten Übertragungs- miteinander Kontakt haben oder in einem Stück ■ausladungermöglicht wird. gebildet sind. Wird für die elektrische Verbindung 27

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung der ein- ein Widerstand verwendet, dann kann dieser dazu

gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, verwendet werden, die Sprüh-Emission der beiden '

daß die Abschirmungen elektrisch leitend und mit- 15 Korona-Entladeeinrichtungen 24,25 zu regeln,

einander elektrisch verbunden sind, und daß die Ab- Die genannten Elemente sind elektrisch von ihrer

schirmüngeh und der Hochspannungskreis gegenein- Umgebung isoliert. Deshalb muß der von der einen

ander und gegenüber ihrer Umgebung elektrisch iso- Korona-Entladeeinrichtung 24 abgegebene Strom

liertsind. gleich und entgegengesetzt demjenigen sein,' der in

Dadurch ergibt sich eine vollständige Abschir- 20 die andere Korona-Entladeeinrichtung 25 eintritt,

mung der Korona-Entladeeinrichtungen von ihrer Bei den in Fig. 1 dargestellten Korona-Entladeein-

Umgebung. Durch die Abschirmung, die die zwi- richtungen stellen sich die Spannungen automatisch sehen den beiden Korona-Entladeeinrichtungen und^; so ein, daß eine solche Emission eintritt. Deshalb

dem Bildempfangsmaterial befindlichen Felder ge- muß auch die Ladungsmenge, die von den beiden

genüber def Umgebung abschirmt und genau defi- 25 Korona-Entladeeinrichtungen 24, 25 auf die Ober-

nierte Feldverhältnisse für beide Entladungsvorrich- fläche des Bildempfangsmaterials 23 aufgebracht

tungen schafft, wird erreicht, daß eine sogenannte wird, gleich sein. Dies führt zu einer vollständigen

Selbstregelung der Korona-Entladeeinrichtungen Neutralisation der Ladung auf dem "Bildempfangsma-

stattfindet. Es wird von der zweiten Korona-Entlade- terial 23. Die erforderliche elektrische Isolierung in-

einrichtung automatisch genau die Ladungsmenge 30 nerhalb des Gerätes kann durch sorgfältige Beach-

auf das Bildempfangsmaterial gebracht, die zur Neu- tung der hierbei üblichen Regeln erreicht werden,

tralisierung der Übertragungsladung gerade notwen- Hierzu ist erforderlich, daß die Korona-Entladeein-

dig ist. Die Felder, die sich zwischen den Entladeein- richtungen in sehr guten Isolatoren gehaltert werden

richtungen und dem Bildempfangsmaterial ausbilden, und mit der Spannungsquelle 26 über gut isolierte

werden mithin durch die Umgebung nicht beeinflußt, 35 Leitungen verbunden sind. Die Spannungsquelle 26

so daß das Anlegen zweier gleicher, aber entgegenge- kann ein übliches Transformatornetzgerät sein, das

setzt gerichteter Spannungen zu einer vollkommenen jedoch einen sehr gut isolierten Transformator erhal-

Neutralisierung der Übertragungsladung führt. ten muß, der keine Sprühentladungen zeigt. Es ist be-

Mit der Erfindung ist es also möglich, ein elektro- sonders vorteilhaft, einen solchen Transformator zu

statisches Ladungsbild in seiner ursprünglichen Form 40 verwenden, bei dem die Hochspannungs-Sekundär-

ohne Verzerrung während des Übertragungsvorgangs wicklung von der Primärwicklung getrennt ist. Es

in dem elektrofotografischen Prozeß zu erhalten. sollte durchwegs darauf geachtet werden, daß die ge-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fi- samte Spannungsquelle gut isoliert ist und daß die

guren beschrieben. Es zeigt . Gleichrichter-Transformator-Schaltung, falls eine

Fig. 1 den Übertragungsvorgang eines Pulver-₄₅ solche verwendet wird, eine sehr gut isolierte Sekun-

Tonerbildes von einer elektrofotografischen Platte därwicklung aufweist. Werden Siebkondensatoren

auf ein Bildempfangsmaterial und verwendet, sollten diese den Hochspannungstransfor-

Fig.2 als Diagramm ein kontinuierlich arbeiten- mator überbrücken und nicht gegen Erde geschaltet

des elektrofotografisches Kopiergerät, in dem die Er- sein, wenn sie nicht einen ganz außerordentlich ge-

findurig angewendet ist. 50 ringen Leckstrom haben. Ist eine Spannungsquelle,

Auf der isolierenden Oberfläche einer elektrofoto- wie sie oben beschrieben ist, nicht verfügbar, so kann grafischen Platte 12 ist durch Entwicklung ein Pul- die Spannungsquelle 26 in üblicher weise ausgeführt ver-Tonerbild 22 erzeugt. Die Tonerpartikel sind auf sein, jedoch muß sie auf guten Isolatoren angeordnet der Oberfläche der Platte 12 entsprechend einem und über einen gut isolierten Hochspannungs-Isolaelektrostatischen Ladungsbild 11 verteilt. Das elek- 55 tions-Transformator, der beispielsweise im Verhälttrostatische Ladungsbild 11 ist durch Pluszeichen in- nis 1 : 2 transformiert, gespeist werden. Es können nerhalb der Platte 12 angedeutet. Ein Bildempfangs- auch verschiedene andere, gegen Erde isolierte Vörmaterial 23 befindet sich in schwachem Kontakt mit richtungen für die Erzeugung einer Hochspannung der Oberfläche der Platte 12. Es kann aus einem be- verwendet werden. Ebenso kann die Spannungsliebigen Material, beispielsweise Papier, Kunststoff 60 quelle 26 auch durch verschiedene einzelne Spanod. ä. bestehen. Dieser Zustand ist im rechten Teil nungsquellen, von denen jede für sich isoliert ist, erder Fig. 1 wiedergegeben. Oberhalb der freien Ober- setzt werden. Im Ausführungsbeispiel ist die Sprühfläche des Bildempfangsmaterials 23 sind zwei Ko- elektrode 31 der Korona-Entladeeinrichtung 24 mit rona-Entladeeinrichtungen 24, 25 hintereinander an- dem positiven Pol der Spannungsquelle 26 verbungeordnet. Jede Korona-Entladeeinrichtung 24, 25 65 den und die Sprühelektrode 31 der Korona-Entladeenthält eine Sprühelektrode 31, die mit entgegenge- einrichtung 25 mit dem negativen Pol. Die Koronasetzt gepolten Ausgängen einer Hochspannungs- Entladeeinrichtung 24 wirkt daher als Übertragungsquelle 26 verbunden sind. Je eine Abschirmung 32 einrichtung und die Korona-Entladeeinrichtung 25

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als Trenneinrichtung. Wenn die Übertragungseinrich- chen solche kritischen Einstellungen außerordentlich tung 24 relativ zu der elektrofotografischen Platte 12 schwierig, wenn nicht gar unmöglich,
in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung bewegt Das erläuterte Ausführungsbeispiel der erfindungs-

wird, dann überwindet die positive Sprühentladung gemäßen Vorrichtung hat Selbstregelungseigenschafdie Anziehungskräfte des elektrostatischen Ladungs- 5 ten, so daß von jeder Entladeeinrichtung genau die bildes 11 und bewirkt, daß das Pulver-Tonerbild 22 gleiche Ladungsmenge auf das Bildempfangsmaterial auf das Bildempfangsmaterial 23 übertragen wird. 23 niedergeschlagen wird. Dadurch, daß automatisch Das übertragene Pulver-Tonerbild 22 α haftet an den aus der Trenneinrichtung 25 genau die gleiche, je-Bereichen des Bildempfangsmaterials 23 an, die be- doch entgegengesetzte Ladung wie aus der Übertrareits der Sprühentladung aus der Übertragungsein- io gungseinrichtung 24 abgegeben wird, wird eine vollrichtung 24 ausgesetzt wurden. Dies ist aus dem lin- ständige Neutralisation des Bildempfangsmaterials ken Teil der F i g. 1 ersichtlich. Die Trenneinrichtung 23 bewirkt. Dies wird auch dann erreicht, wenn Än-25 gibt eine Sprühentladung entgegengesetzter PoIa- derungen in den Betriebsbedingungen eintreten,
rität ab und wird ebenfalls relativ zu dem Bildemp- Die Trenneinrichtung 25 muß nicht notwendiger-

fangsmaterial 23 und der elektrofotografischen Platte 15 weise unmittelbar neben der Übertragungseinrich-12 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung be- tung 24, wie in Fig. 1 dargestellt ist, angeordnet wegt. Die Trenneinrichtung 25 bewirkt die Neutrali- sein. Jedoch ist diese Anordnung vorteilhaft, da sie sation der Ladung, die von der Übertragungseinrich- den Raumbedarf verringert.

tung 24 erzeugt wurde und ermöglicht dadurch die Aus Fig. 2 ist zu ersehen, wie die erfindungsge-

Trennung des Bildempfangsmaterials 23 von der 20 mäße Vorrichtung in kontinuierlichem Betrieb zur elektrofotografischen Platte 12, ohne daß ein Funke Herstellung einer Vielzahl von Kopien eines einzigen überspringen kann. Als Folge hiervon bleibt das elektrostatischen Ladungsmusters in einem elektrofoelektrostatische Ladungsbild 11 erhalten und seine tografischen Kopiergerät verwendet wird. Eine elek-Wiederverwendung für einen Entwicklungsprozeß trofotografische Trommel 40 enthält eine fotoleitfäzür Erzeugung weiterer Pulver-Tonerbilder ist nach 25 hige Schicht 12, die auf einem leitenden Träger '42 der Trennung möglich. angebracht und so angeordnet ist, daß sie in der

Wird die Trennung des Bildempfangsmaterials 23 durch den Pfeil angedeuteten Richtung rotieren von der Plattenoberfläche ohne Neutralisation der kann. Die Trommel 40 läuft nacheinander an einer Übertragungsladung durch die Trenneinrichtung 24 Aufladevorrichtung 50, an einer Expositionsvorrichvorgenommen, dann nimmt die Kapazität zwischen 30 tung 51, einer ersten Entwicklungsvorrichtung 52, dem Bildempfangsmaterial 23 und der Oberfläche einer ersten Bildübertragungsvorrichtung 53, einer der elektrofotografischen Platte 12 ab, wenn sich der zweiten Entwicklungsvorrichtung 52 a, einer zweiten Luftspalt zwischen diesen beiden vergrößert. Dabei Bildübertragungsvorrichtung 53« und einer Reinisteigt die Spannung während des Trennvorganges gungsvorrichtung 54 vorbei.

schnell an, da sich die Ladung auf keiner Oberfläche 35 Die Auflade-, Expositions-, Entwicklungs- und ändert. Im allgemeinen wird ein Punkt erreicht, bei Reinigungsvorrichtungen sind in der in der elektrofodem die Spannung so hoch wird, daß ein elektrischer lografischen Technik üblichen Form ausgeführt. So Durchschlag zwischen den Oberflächen eintritt und kann beispielsweise die Aufladevorrichtung eine dabei eine Verzerrung des Bildmusters auf der Ober- Sprühelektrode 55 enthalten, die mit einer Spanfläche der elektrofotografischen Platte 12 bewirkt. 40 nungsquelle 56 verbunden ist. Die Expositionsvor-Die Trenneinrichtung 25 hält durch die Neutralisa- richtung 51 enthält beispielsweise eine Projektionstion der Übertragungsladung das Feld unterhalb sei- optik 57 und andere Vorrichtungen zur Erzeugung nes kritischen Wertes. Es bleibt nur wenig oder gar eines Musters aus Licht und Schatten, das auf der keine positive Ladung auf dem Bildempfangsmaterial Oberfläche der elektrofotografischen Trommel 40 23, aber das übertragene Tonerbild 22 a wird durch 45 aufgezeichnet werden soll. Die erste Entwicklungsphysikalische Kräfte und die geringen restlichen po- vorrichtung 52 und die zweite Entwicklungsvorrichsitiven Übertragungsladungen auf dem Bildemp- tung 52 a enthalten geeignete Vorrichtungen für die fangsmaterial 23 festgehalten. Das Überspringen Aufbringung eines elektroskopischen Pulvers oder eines Funkens oder andere elektrische Durchbrüche eines anderen Materials auf die elektrofotografische werden vermieden, und das elektrostatische La- 5° Trommel 40, beispielsweise eine Pelzbürste,
dungsbild bleibt auf der isolierenden Oberfläche der Gemäß der Erfindung enthält die Bildübertra-

elektrofotografischen Platte 12 in seiner ursprüngli- gungsvorrichtung 53 zwei Korona-Entladeeinrichtunchen Form erhalten. gen 24 und 25, die elektrisch mit ein und derselben

Wie bereits erwähnt wurde, muß die neutralisie- Spannungsquelle 26 in der in F i g. 1 beschriebenen rende Ladung von genauer Größe sein, um wirksam 55 Weise verbunden sind. Die Übertragungseinrichtung zu sein. Ist die Emission aus der Trenneinrichtung 25 24 ist so angeordnet, daß sie die elektrostatische entweder nicht ausreichend oder zu stark, dann blei- Übertragung des elektroskopisch anhaftenden Pulben die Bedingungen für einen elektrischen Durch- ver-Tonerbildes von der Oberfläche der elektrofotoschlag bestehen. Allerdings kann die Neutralisation empfangsmaterials 23 bewirkt. Die Korona-Entlader Übertragungsladung auch dadurch erreicht wer- 60 empfangsmaterials 23 bewirkt. Die Korona-Entladen, daß man zwei getrennt voneinander gespeiste deeinrichtung 25 ist so angeordnet, daß sie eine elek-Sprühentladungseinrichtungen für die Übertragung trostatische Ladung abgibt, die diejenige der Ko- und die Trennung verwendet. Diese Einrichtungen rona-Entladeeinrichtung 24 neutralisiert. Die elektromüssen dann sorgfältig eingestellt werden, so daß die statischen Kraftfelder innerhalb des Trennbereichs Neutralisationsladung von gleicher Größe, aber ent- ⁶5 werden dadurch unterhalb der Durchbruchsspannung gegengesetzter Polarität im Vergleich zu der Übertra- gehalten, so daß eine Trennung des Bildempfangsgungsladung ist. Änderungen der Betriebsbedingun- materials 23 von der Oberfläche der elektrofotografigen, wie sie vorstehend bereits erwähnt wurden, ma- sehen Trommel 40 vorgenommen werden kann, ohne

daß das elektrostatische Ladungsmuster zerstört
wird. Das elektrostatische Ladungsmuster wird hier
an der zweiten Entwicklungsvorrichtung 52 a erneut
sichtbar gemacht. Danach kann wieder eine Übertragung des Pulver-Tonerbildes mit Hilfe der zweiten
Bildübertragungsvorrichtung 53 α vorgenommen
werden.

In dem in F i g. 2 dargestellten Kopiergerät können
nur zwei Kopien eines elektrostatischen Ladungsmusters erzeugt werden. Jedoch kann diese Ausführungsform leicht dahingehend abgewandelt werden,

daß eine größere Anzahl von Kopien hergestellt werden kann. Hierzu müssen nur eine große Anzahl von Entwicklungsvorrichtungen und Bildübertragungsvorrichtungen abwechselnd längs des Umfangs der elektrofotografischen Trommel angeordnet sein. Es können auch mechanische Anordnungen vorgesehen sein, die ein kontinuierliches Umlaufen ermöglichen, während die Auflade- und die Expositionsvorrichtungen außer Betrieb bleiben, um dadurch die Herstellung der gewünschten Anzahl von Kopien zu ermöglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Übertragung von mittels elektrostatischer Ladungsbilder erzeugten Pulyer-Tonerbildern auf eine Oberfläche eines Bildetilpfangsmaterials, insbesondere für elektfophotographische Kopiergeräte zur Herstellung einer Vielzahl von Kopien mittels eines einzigen Ladungsbildes und Tonerbildes, mit zwei hintereinander angeordneten und mit entgegengesetzten Polen einer Hochspannungsquelle verbundenen Koronaentladungseinrichtungen zum Aufbringen elektrostatischer Ladungen auf die freie Oberfläche des Bildempfangsmaterials, deren jede eine, mindestens eine Sprühelektrode umgebende Abschirmung aufweist, und bei der aufeinanderfolgende Bereiche der freien Oberfläche des BiIdempfangsmaterials nacheinander durch die Wirkungsbereiche der zwei Koronaentadungseinrichtungen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (32) elektrisch leitend und miteinander elektrisch verbunden sind und daß die Abschirmungen und der Hochspannungskreis (26) gegeneinander und gegenüber ihrer Umgebung elektrisch isoliert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (32) über einen veränderbaren Widerstand (27) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (32) der beiden Korona-Entladeeinrichtungen (24, 25) aus einem zusammenhängenden Stück bestehen.

4. Elektrofotografisches Kopiergerät zur Herstellung einer Vielzahl von Kopien mittels eines einzigen elektrostatischen Ladungsbildes, mit einer Aufladevorrichtung, einer Expositionsvorrichtung, einer Entwicklungsvorrichtung und mindestens einer Bildübertragungsvorrichtung, die längs des Umfangs einer mit einer fotoleitfähigen Schicht auf einem leitenden Schichtträger versehenen und drehbar gehalterten Trommel in dieser Reihenfolge angeordnet sind, gekennzeichnet durch mindestens zwei Bildübertragungsvorrichtungen (53, 53 a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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