DE19747102A1 - Fixiervorrichtung und Fixierverfahren für eine elektrofotografische Einrichtung - Google Patents

Fixiervorrichtung und Fixierverfahren für eine elektrofotografische Einrichtung

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Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung und ein Fixierverfahren für eine elektrofotografische Einrichtung.
STAND DER TECHNIK
In einer Fixiervorrichtung für eine elektrofotografische Einrichtung, die sowohl eine Heizwalze mit Heizungen darin als auch eine gegen die Heizwalze wirkende Druckwalze umfaßt, und Aufzeichnungsmaterial, das ein Tonerbild auf seiner Oberfläche aufnimmt, beidseitig einfaßt und trägt, während sie das Aufzeichnungsmaterial in einem Druckabschnitt zwischen der Heizwalze und der Druckwalze aufheizt und mit Druck beaufschlagt, um das Tonerbild auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials zu fixieren, ist es erforderlich, das Tonerbild einem konstanten Wärmewert auszusetzen, um eine stabile Fixierungsintensität des Tonerbilds zu erzielen.
Ein konventionelles Wärmesteuerungssystem für eine Heizwalze ist in folgender Art angeordnet (siehe JP-B 61-6385). Es ist z. B. ein Temperaturerfassungselement in einem Abschnitt des Außenumfangs der Heizwalze vorgesehen, und ein Sensorkopf ist bereitgestellt, um dem Temperaturerfassungselement gegenüberzuliegen. Das Temperaturerfassungselement erfaßt die Temperatur der Heizwalze, und der Sensorkopf gibt ein Signal aus, wenn er dem Temperaturerfassungselement gegenüberliegt. Dann wird bestimmt, ob die Heizungen der Heizwalze in Übereinstimmung mit dem Signal von dem Sensorkopf mit Strom versorgt werden sollen, oder nicht, wodurch die Temperatur der Heizwalze gesteuert wird.
Da in der vorgenannten Konfiguration der konventionellen Temperaturerfassungseinrichtung das Temperaturerfassungselement an dem Endabschnitt der Oberfläche ohne Blattlauf der Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung vorgesehen ist, war es jedoch unmöglich, die Temperatur in dem Mittelabschnitt (Blattlauffläche) der Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung unmittelbar zu messen. Folglich ist es sogar in einem Fall, wo die Temperatur der Blattlauffläche auf der Heizwalze aufgrund der Hitzeabsorptionsfunktion des Toners und des Aufzeichnungsmaterials (Blätter, etc.) abnimmt und folglich der Temperaturverteilungszustand der Heizwalze so wird, wie z. B. in Fig. 5 gezeigt, unmöglich, einen solchen Zustand zu erfassen. Als Folge war es unmöglich, eine stabile Fixierungsintensität des Tonerbilds zu erzielen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fixiervorrichtung und ein Fixierverfahren für eine elektrofotografische Einrichtung bereitzustellen, mit denen die Temperatur der Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung konstant haltbar und eine stabile Fixierungsintensität erzielbar sind.
Um vorgenannte Aufgabe zu erzielen, wird eine Fixiervorrichtung für eine elektrofotografische Einrichtung bereitgestellt, umfassend eine Heizwalze, die zumindest eine Heizung enthält, und eine Druckwalze, die gegen die Heizwalze wirkt, wobei Aufzeichnungsmaterial, was ein Tonerbild darauf trägt, in einem Druckabschnitt zwischen der Heizwalze und der Druckwalze derart zweiseitig eingefaßt und getragen ist, während es aufgeheizt und in einem Druckabschnitt mit Druck beaufschlagt wird, daß das Tonerbild auf einer Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials fixierbar ist, wobei die Fixiervorrichtung weiterhin eine erste Temperaturer­ fassungseinrichtung die durch ein Temperaturerfassungsele­ ment, das an einem Außenumfangsabschnitt der Heizwalze vorgesehen ist, und einen Sensorkopf gebildet ist, der derart angeordnet ist, daß er dem Temperaturerfassungselement gegenüberliegen kann, eine zweite Temperaturerfassungsein­ richtung, die durch eine Vielzahl von Temperaturerfassungs­ elementen gebildet ist, die in dazwischenliegenden konstanten Intervallen entlang einer Axialrichtung der Heizwalze angeordnet und von dem Außenumfang der Heizwalze beabstandet sind, und eine Steuereinrichtung umfaßt, zum Steuern des Anschaltens und des Abschaltens der Heizung gemäß Ausgangssignalen von jeder der ersten und zweiten Temperaturerfassungseinrichtungen.
Obige und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen weiter hervorgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine Schemazeichnung, die die Gesamtanordnung einer elektrofotografischen Einrichtung zeigt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Hauptteil der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des Steuerungssystems der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung;
Fig. 4 ist ein erklärendes Diagramm zur Erfindung, was die entsprechende Temperaturverteilung der Heizwalze entlang ihrer Axial(Längs)-Richtung zeigt; und
Fig. 5 ist ein erklärendes Diagramm zum Stand der Technik, das die entsprechende Temperaturverteilung der Heizwalze entlang ihrer Axial(Längs)-Richtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine fotosensitive Trommel, die durch das elektrofotografische Verfahren auf ihr ein Tonerbild formt und durch eine Tragachse derart getragen ist, daß die fotosensitive Trommel sich unter konstanter Geschwindigkeit in die Richtung dreht, die durch einen Pfeil a gezeigt ist. Ein Aufladeelement 2 ist vorgesehen, um der Oberfläche der fotosensitiven Trommel gegenüberzuliegen, wodurch die Oberfläche der fotosensitiven Trommel 1, die das Aufladeelement 2 gegenüberliegend passiert, einheitlich und gleichmäßig aufgeladen wird. Ein Laserstrahl 3 zum Belichten der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 1, die gleichmäßig geladen ist, wird durch ein Druckinformationssignal moduliert, das von einer Informationsverarbeitungseinrichtung bereitgestellt wird, wodurch ein latentes elektrostatisches Bild auf der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 1 gebildet wird. Ein Entwickler 4 ist angeordnet, so daß er der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 1, auf der das latente elektrostatische Bild ausgebildet ist, gegenüberliegt. Der Entwickler 4 weist eine Entwicklungsfunktion auf, die bewirkt, daß pulvriger Toner an der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 1 aufgrund der elektrostatischen Kraft des latenten elektrostatischen Bilds haftet, wodurch ein Tonerbild geformt wird.
Ein Blattmagazin 7 nimmt ein kontinuierliches Aufzeichnungsmaterial 6 (Druckblätter) von bandähnlicher Konfiguration in gefaltetem Zustand auf, auf das das Tonerbild transferiert und auf dem es fixiert wird, um einen Bilddruckvorgang darauf durchzuführen. Übergabewalzen 8a, 8b, die einen Teil einer Druckblattübergabeeinrichtung bilden, nehmen das Druckblatt 6 von dem Magazin 7 auf und schicken es an die fotosensitive Trommel 1.
Das von den Übergabewalzen 8a, 8b ausgesendete Druckblatt 6 wird derart in Berührung mit der Oberfläche der fotosensitiven Trommel gebracht, daß das Tonerbild von der fotosensitiven Trommel auf die Oberfläche des Druckblatts übergeben wird. Eine Übergabeeinheit 5 bringt auf die rückwärtige Oberfläche des Druckblatts 6, das in Berührung mit der fotosensitiven Trommel 1 ist, elektrische Ladung auf, deren Polarität entgegengesetzt zu der des Tonerbilds ist, wodurch auf der rückwärtigen Oberfläche des Druckblatts 6 eine elektrostatische Kraft zum Bewegen (Übergeben) des auf der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 1 gebildeten Tonerbilds zur Oberfläche des Druckblatts 6 erzeugt wird.
Übergabewalzen 9a, 9b, die den anderen Teil der Druckblattübergabeeinrichtung bilden, beschicken eine Vorheizung 10 mit dem Druckblatt 6, auf das das Tonerbild transferiert oder übergeben wurde. Die Vorheizung 10 ist an der stromaufwärtigen Seite von Fixierwalzen 11 vorgesehen und wird in Berührung mit der rückwärtigen Oberfläche des Druckblatts 6 gebracht, auf dem das Tonerbild gehalten ist, wodurch das Druckblatt 6 vorgeheizt wird.
Die Vorheizung 10 ist z. B. derart angeordnet, daß eine Elektroheizung an der rückwärtigen Oberfläche einer Wärmeübertragungseinheit befestigt ist, mit der die rückwärtige Oberfläche des Druckblatts 6 in Berührung gerät. Die Vorheizung 10 heizt das Druckblatt 6 in einem Maß auf, daß das an dem Druckblatt 6 haftende Tonerbild aufgeweicht wird, während das Druckblatt 6 sich in Berührung mit der Oberfläche der Vorheizung 10 bewegt. Die Temperatur der Vorheizung 10 kann eingestellt werden, indem der Strom, mit dem die Elektroheizungen beaufschlagt werden, durch eine Temperatursteuereinrichtung oder -regeleinrichtung 16 gesteuert wird.
Das Paar Fixierwalzen 11, das durch eine Heizwalze 11a und eine Druckwalze 11b gebildet wird, wobei letztere gegen die Heizwalze 11a wirkt, heizen das Druckblatt 6 auf, das in Berührung mit der Vorheizung 10 gebracht und vorgeheizt wurde, und beaufschlagen es mit Druck, wodurch das Tonerbild auf der Oberfläche des Druckblatts 6 fixiert wird. Das von den Fixierwalzen 11 ausgesendete Druckblatt 6 wird durch Zugwalzen 12a, 12b eingezogen, dann gefaltet und in einer Ablage 13 aufgenommen. Wahlweise wird das in die Zugwalzen eingezogene Druckblatt aus der elektrofotografischen Einrichtung ausgeworfen und zu einer weiteren elektrofotografischen Einrichtung oder einer (nicht gezeigten) Nachverarbeitungseinrichtung versendet, die in einem hinteren Abschnitt dieser elektrofotografischen Einrichtung angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt die detaillierte Konfiguration der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung.
In Fig. 2 sind eine Vielzahl von Heizungen 14 mit jeweils unterschiedlichen Heizflächen innerhalb der Heizwalze 11a vorgesehen. Ein Temperaturerfassungselement 15, wie z. B. ein thermisch beschreibbarer Chip, ist einem Endabschnitt des Außenumfangs der Heizwalze 11a entlang ihrer Axialrichtung angebracht. Ein Sensorkopf 17 ist derart angeordnet, daß er dem Temperaturerfassungselement 15 entgegengesetzt sein oder gegenüberliegen kann. Eine erste Temperaturerfassungseinrichtung 18 ist durch das Temperaturerfassungselement 15 und den Sensorkopf 17 gebildet. In der Nähe des Mittelabschnitts der Heizwalze 11a entlang ihrer Axialrichtung ist eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung 19 vorgesehen, die durch eine Vielzahl von Thermistoren, etc. gebildet ist, die in konstantem Abstand von dem Außenumfang der Heizwalze 11a angeordnet sind. Die zweite Temperaturerfassungseinrichtung 19 ist in Übereinstimmung mit den Heizflächen der Heizungen 14 vorgesehen.
In Fig. 2 beschreibt ein Bezugszeichen 25 ein Tonerbild, das auf dem Druckblatt 6 ausgebildet ist.
Der Betrieb dieser Fixiervorrichtung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben werden.
In vorgenannter Konfiguration wird, wenn ein Stromschalter für die elektrofotografische Einrichtung, die als Drucker dient, angeschaltet wird, um den Drucker zu starten, die Heizwalze 11a sich zu drehen beginnen. In diesem Zustand wird der Blattübergabevorgang angehalten und das Blatt wird nicht in Berührung mit der Heizwalze gebracht.
Wenn sich die Heizwalze 11a dreht, wird ein Signal von dem Sensorkopf für eine konstante Zeitdauer jedesmal ausgegeben, wenn das Temperaturerfassungselement 15 dem Sensorkopf 17 gegenüberliegt. Wenn die Erfassungstemperatur des Temperaturerfassungselements 15 beispielsweise auf 180°C eingestellt wurde, wird das vorgenannte Signal für die konstante Zeitdauer weiterhin ausgegeben, bis die erfaßte Temperatur 180°C erreicht, aber gestoppt, wenn die erfaßte Temperatur 180°C erreicht. Die Oberflächentemperatur der Heizwalze 11a wird sich nach Ablauf der vorbestimmten Zeit ab einem Zeitpunkt stabilisieren, wo die erfaßte Temperatur 180°C erreicht. Diesbezüglich kann die vorbestimmte Zeit unter Berücksichtigung des Überschwingens, etc., des aus gegebenen Signals unmittelbar nach Erreichen der erfaßten Temperatur von 180°C willkürlich eingestellt werden. Die Heizflächen der Heizungen 14 werden natürlich eingestellt, indem berücksichtigt wird, daß eine gleichmäßige Temperaturverteilung in einem Zustand erzielt wird, in dem die erfaßte Temperatur erreicht ist und stabil bei 180°C gehalten wird.
Wie oben beschrieben, versieht eine Steuereinheit 20 eine Antriebseinheit 21 mit einem Antriebssignal, lediglich in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der ersten Temperaturerfassungseinrichtung 18, um die Heizungen 14 an- und abzuschalten, wodurch die Heizwalze 11a derart gesteuert wird, daß sie eine Idealtemperaturverteilung beibehält, wie in Fig. 4 gezeigt.
Dann werden die Ausgangswerte der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung 19 zu diesem Zeitpunkt jeweils von Analogwerten in Digitalwerte durch einen Analog- Digital-(A/D)-Wandler 22 der Steuereinheit 20 gewandelt, dann in eine CPU 23 geschickt und in einem Speicher 24 gespeichert.
Sogar wenn die Oberflächentemperatur der Heizwalze 11a 180°C erreicht, werden aufgrund der Variationen der Widerstandswerte der jeweiligen Temperaturerfassungseinrichtungen (Thermistoren) 19 selbst, der Variationen der Entfernung zwischen der Oberfläche der Heizwalze 11a und den Thermistoren 19, etc., die Ausgangswerte der jeweiligen Thermistoren 19 in dem Idealtemperaturverteilungszustand der Heizwalze auf folgende Weise variieren. Das heißt, daß beispielsweise der Ausgangswert des ersten Thermistors 3,0 V beträgt, der Ausgangswert des zweiten Thermistors 2,9 V und der Ausgangswert des dritten Thermistors 2,5 V.
Diesbezüglich werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Ausgangswerte der jeweiligen Thermistoren im voraus in dem Speicher 24 gespeichert. Zum Ausführungszeitpunkt des Druckvorgangs (d. h., in einem Zustand, in dem ein Blatt durch die Heizwalze und die Druckwalze beidseitig eingefaßt und getragen wird, während es durch diese Bauteile erhitzt und mit Druck beaufschlagt wird), versendet die Steuereinheit 20 das Heizungsantriebssignal zur Antriebseinheit 21, wodurch die Heizungen 14 an- und abgeschaltet werden, so daß die Ausgangswerte der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung 19 gleich den Ausgangswerten werden, die vorher in dem Speicher 24 gespeichert wurden.
Gemäß einer solchen Anordnung kann verwirklicht werden, daß die Heizwalze 11a die in Fig. 4 gezeigte Idealtemperaturverteilung aufweist, ohne durch die Abweichungen der Ausgangswerte der Thermistoren beeinflußt zu werden, die aufgrund der Variationen der Widerstandswerte der als zweite Temperaturerfassungseinrichtung 19 verwendeten Thermistoren, der Variationen des Abstands zwischen der Außenumfangsoberfläche der Heizwalze 11a und der Temperaturerfassungseinrichtung, etc., entstehen. Entsprechend wird es möglich, einen konstanten Wärmewert auf den Toner aufzubringen, wodurch eine stabile Fixierungsintensität erzielt wird.
Wie oben beschrieben, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Fixiervorrichtung und ein Fixierverfahren für eine elektrofotografische Einrichtung bereitzustellen, die geeignet sind, die Temperatur der Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung konstant zu halten und eine stabile Fixierungsintensität zu erzielen.
Die voranstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist rein erläuternd und beispielhaft gegeben worden. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf exakt die offenbarte Ausführungsform zu beschränken, oder sie zu erschöpfen, und Abwandlungen und Veränderungen sind in Anbetracht obiger Lehre möglich oder können aus dem Ausüben der Erfindung hervorgehen. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, und um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in vielfachen Ausführungsformen und mit verschiedenen Abwandlungen zu benutzen, so wie sie für die besondere beabsichtigte Verwendung geeignet sind. Der Umfang der Erfindung wird durch die im folgenden beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert.

Claims (5)

1. Fixiervorrichtung für eine elektrofotografische Einrichtung, umfassend:
eine Heizwalze (11a), die eine Heizung (14) enthält, und eine Druckwalze (11b), die gegen die Heizwalze wirkt, wobei Aufzeichnungsmaterial (16), was ein Tonerbild (25) darauf trägt, in einem Druckabschnitt zwischen der Heizwalze und der Druckwalze derart zweiseitig eingefaßt und getragen ist, während es aufgeheizt und in einem Druckabschnitt mit Druck beaufschlagt wird, daß das Tonerbild auf einer Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials fixierbar ist;
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung (18) mit einem Temperaturerfassungselement (15), das an einem Außenumfangsabschnitt der Heizwalze vorgesehen ist, und einem Sensorkopf (17), der derart angeordnet ist, daß er dem Temperaturerfassungselement gegenüberliegen kann;
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung mit einer Vielzahl von Temperaturerfassungselementen (A), die in dazwischenliegenden konstanten Intervallen entlang einer Axialrichtung der Heizwalze angeordnet und von dem Außenumfang der Heizwalze beabstandet sind; und
eine Steuereinrichtung (20) zum Steuern des Anschaltens und des Abschaltens der Heizung gemäß Ausgangssignalen von jeder der ersten und zweiten Temperaturerfassungseinrichtungen.
2. Fixiervorrichtung für eine elektrofotografische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Speichereinrichtung (24) zum Speichern von Ausgangswerten der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung umfaßt (19), die einer Temperaturverteilung der Heizwalze (11a) entlang ihrer Axialrichtung zu einem willkürlichen Zeitpunkt entsprechen.
3. Fixiervorrichtung für eine elektrofotografische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (21, 23) zum Wiederherstellen der Temperaturverteilung der Heizwalze auf Grundlage der vorher in der Speichereinrichtung (24) gespeicherten Temperaturverteilungsdaten umfaßt.
4. Fixiervorrichtung für eine elektrofotografische Einrichtung, umfassend:
eine Heizwalze (11a), die eine Vielzahl von Heizungen (14) mit jeweils unterschiedlichen Heizflächen enthält, und eine Druckwalze (11b), die gegen die Heizwalze wirkt, wobei Aufzeichnungsmaterial (16), was ein Tonerbild (25) darauf trägt, in einem Druckabschnitt zwischen der Heizwalze und der Druckwalze derart zweiseitig eingefaßt und getragen ist, während es aufgeheizt und in einem Druckabschnitt mit Druck beaufschlagt wird, daß das Tonerbild auf einer Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials fixierbar ist;
eine Steuereinrichtung (20) zum Steuern des Anschaltens und des Abschaltens der Vielzahl von Heizungen;
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung (18) mit einem Temperaturerfassungselement (15), das an einem Endabschnitt eines Außenumfangs der Heizwalze befestigt ist, und einem Sensorkopf (17), der derart angeordnet ist, daß er dem Temperaturerfassungselement gegenüberliegen kann;
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung mit einer Vielzahl von Temperaturerfassungselementen (19), die in Übereinstimmung mit den jeweiligen Heizflächen der Vielzahl von Heizungen vorgesehen sind und in einem dazwischenliegenden konstanten Intervall entlang einer Axialrichtung der Heizwalze angeordnet und derart getragen sind, daß sie von dem Außenumfang der Heizwalze beabstandet sind; und
eine Speichereinrichtung (24) zum Speichern von Ausgangssignalen der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung.
5. Fixierverfahren für eine elektrofotografische Einrichtung, umfassend eine Heizwalze mit einer Vielzahl von Heizungen mit jeweils unterschiedlichen Heizflächen; eine Steuereinrichtung zum Steuern des Anschaltens und Abschaltens der Vielzahl von Heizungen; eine erste Temperaturerfassungseinrichtung, die durch ein Temperaturerfassungselement, das an einem Endabschnitt eines Außenumfangs der Heizwalze befestigt ist, und ein Sensorkopf gebildet ist, der derart angeordnet ist, daß er dem Temperaturerfassungselement gegenüberliegen kann; eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung, die durch eine Vielzahl von Temperaturerfassungselementen gebildet ist, die in Übereinstimmung mit den jeweiligen Heizflächen der Vielzahl von Heizungen vorgesehen und in einem dazwischenliegenden konstanten Intervall entlang einer Axialrichtung der Heizwalze angeordnet und derart getragen sind, daß sie von dem Außenumfang der Heizwalze beabstandet sind; und eine Speichereinrichtung zum Speichern von Ausgangssignalen der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung, wobei das Fixierverfahren folgende Schritte umfaßt:
Bilden einer idealen Temperaturverteilung durch Steuern des Anschaltens und Abschaltens der Vielzahl von Heizungen vor dem Ausführen eines Druckvorgangs, um dadurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Heizwalze zu erzielen;
Messen der Oberflächentemperatur der Heizwalze durch die zweite Temperaturerfassungseinrichtung in einem Zustand, in dem die gleichmäßige Temperaturverteilung der Heizwalze durch den Schritt des Bildens einer idealen Temperaturverteilung erzielt wurde; und
Speichern von gemessenen Temperaturen in der Speichereinrichtung, die durch den Schritt des Messens erhalten wurden;
wobei zum Zeitpunkt des Durchführens eines Druckvorgangs die Vielzahl von Heizungen in Übereinstimmung mit in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten angeschaltet und abgeschaltet werden.
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