DE2361237A1

DE2361237A1 - Tintenstrahldruckeinrichtung

Info

Publication number: DE2361237A1
Application number: DE2361237A
Authority: DE
Inventors: Joe William Woods; Krikor Yosmali
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-11
Filing date: 1973-12-08
Publication date: 1974-06-12
Also published as: CA1000343A; DE2361237C2; IT1046476B; US3831728A

Description

Böblingen, 7. Dezember 1973

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Aratl. Aktenzeichen; Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: LE 972 031

Tintenstrahldruckeinrichtung

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art aus.

Es ist durch die USA-Patentschrift 25 354 (reissue) bekannt, bei einer Photosetzeinrichtung für die Bestimmung der einzelnen Teile, aus denen ein Zeichen zusammengesetzt ist, eine Raster~ steuerung zu verwenden. Aus der USA-Patentschrift 2 656 106 geht als bekannt hervor ein Wellenabfühler, der sowohl den Drehwinkel als auch die Drehrichtung einer rotierenden Welle bestimmt und mit Zählwerken ausgerüstet ist. Durch die USA-Patentschrift 2 954 860 ist es bekannt, für die überwachung der augenblicklichen Position eines Druckkopfes einen Zähler zu verwenden. Durch die USA-Patentschrift 3 297 124 ist ein automatisches Drucksystem bekannt, das eine mit einem Magnetbandspeicher verbundene Kugelkopfschreibmaschine aufweist. Es ist ferner bekannt (USA-Patentschrift 3 260 340), bei einem automatischen Drucksystem der eben erwähnten Art, eine Auswahl der Information auf Zeichen-, Wort- und Zeilenbasis durchzuführen. Ein ähnliches automatisches Drucksystem ist durch die USA-Patentschrift 3 512 137 bekannt.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz des wahlweisen Drückens nach zwei unterschied-

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lichen Druckarten, d.h. nach Zeilendruckart oder nach einem schrittweisen Druck serial nach Zeichen, bei einer genauen Einhaltung der richtigen Zeichen- und Tropfenpositionen, was gleichbedeutend ist mit einer hohen Druckqualität, die Möglichkeit des visuellen Betrachtens der einzelnen Zeichen sofort nach ihrem Druck zu verbessern, ohne jedoch hierdurch die zuvor gedruckten Zeichen abzudecken.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein einen Drucker und eine mit demselben verbundene Magnetkarteneinheit aufweisendes Tintenstrahldiucksystem,

Fig. 2 ein Bewegun^siliagramm zur Veranschaulichung

der Wagenbewegung während eines schrittweisen Drückens,

Fig. 3a ein Blockdiagramm des in Fig. 1 dargestellten

Tintenstrahldrucksystems,

Fig. 3b ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einiger

mechanischer Bewegungsabläufe und der den Drucker steuernden Signale,

Fig. 4 den Tintenstrahldruckkopf mit einem zusammenwirkenden Raster,

Fig. 5a einen für das Raster der Fig. 4 verwendbaren

Abfühler,

FLg. 5b . die Abfühlschaltung und

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Fig. 6 eine Ansicht der Antriebsteile des den Tinten-

strahldruckkopf tragenden Wagens.

Das in Fig. 1 dargestellte Tintenstrahldrucksystern enthält die Schreibmaschine 1, an welche die Magnetkarteneinheit 2 angeschlossen ist. Statt der Magnetkarteneinheit 2 sind auch andere Arten von Speichern verwendbar. Die Schreibmaschine 1 besitzt die Tastatur 2, die in bekannter Weise von elektromechanischen! Aufbau ist. Die Schreibmaschine 1 besitzt den Tintenstrahldruckkopf 4, der vor dem Aufzeichnungsträger 7 in Zeilenrichtung hin- und herbewegbar ist. Der Tintenstrahldruckkopf 4 weist eine Tintenstrahldüse und ein zugeordnetes Raster 8 auf, dessen oberer Teil die Spalten innerhalb eines Zeichenfeldes und dessen unterer Teil ein Zeichenfeld darstellt (genauer beschrieben in Verbindung mit Fig. 3). Die Schreibmaschine 1 besitzt die verschiedenen Steuerknöpfe 10 bis 13 für ein automatisches Drucken, ein Zeilendrucken, ein Wortdrucken und einen Zeichendruck. Andere Druckknöpfe 15 bis 18 sind für die Auswahl der Aufzeichnungsart des Umspielens, des Justierens des Zeilensprungs und ähnliches vorgesehen.

Die Magnetkarteneinheit 2 besitzt den Ladeschlitz 25, einen Spuranzeiger 26, den Kartenauswerfknopf 27, einen Spur-nach-unten-Verschiebeknopf 28 und einen Spur-nach-oben-Verschiebeknopf 29 für die Einstellung des Magnetkopfes auf verschiedene Spuren der Magnetkarte. Anstelle der gezeigten Magnetkarteneinheit kann natürlich auch eine Magnetbandeinheit oder eine Datenverarbeitungseinheit verwendet werden.

Die Schreibmaschine 1 besitzt den linken Randschalter 31 und den rechten Randschalter 32.

In Fig. 2 ist der Bewegungsablauf des Wagens dargestellt, bei einem Drucken serial nach Zeichen. In Fig. 2 sind die Zeichenfelder A bis H gezeigt. Es wird angenommen, daß die Schreibmaschine in der oben erwähnten Druckart arbeitet durch Betätigung des Druckknopf es 15. Außerdem wird angenommen, daß der Wägen 5 mit. seinem

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Tintenstrahldruckkopf 4 in der Stellung 100a innerhalb der Druckbewegungslinie 100 sich befindet. Es ist erkennbar, daß der Wagen das .Zeichenfeld Λ passiert und in das nächste zu druckende Zeichenfeld einläuft. Nach der Einleitung des Drückens eines Zeichens durch Drücken einer Taste der Tastatur 3 werden verschiedene Mechanismen, die weiter unten beschrieben sind, aktiviert, um den Wagen 5 samt seinem Tintenstrahldruckkopf 4 nach links entlang des Teiles lOOb zu bewegen bis zu einem Punkt lOOc, der vor dem Zeichenfeld A liegt. Darauf %?ird der Wagen 5 entlang des Teiles lOOd der Linie 100 nach rechts bewegt bis zu der Stoppstelle lOOe, um für den Druck des nächsten Zeichens bereit zu sein. Da der Wagen das Zeichenfeld A passiert, werden geeignete Signal erzeugt, um Tintentropfen gegen den Aufzeichnungsträger 7 auszustoßen für den Druck eines Zeichens innerhalb des Zeichenfeldes A^ Innerhalb der Zeichenfelder B, C oder D erfolgt kein Druck.

Die vorangegangene Bewegung des Wagens erfolgt für das Drucken der folgenden Zeichen in den Zeichenfeldern B, C, D usw. mit der Ausnahme, daß für die Zeichen D und E ein kontinuierlicher Wagenvorschub erfolgt. Dies wird angenommen, da die für die Bildung der Zeichen in jenen Zeichenfeldern erforderlichen Signale von dem Drucksystem während des letzten Teiles des Zeichenfeldes D geliefert werden, so daß ein Abstoppen des Druckers nicht erforderlich ist, sondern ein kontinuierlicher Druck der Zeichen in den Zeichenfeldern D und E erfolgen kann.

Das Blockdiagramm der Fig. 3a zeigt die Datenverarbeitungseinheit oder Magnetkarteneinheit oder Magnetbandeinheit 110, die durch verschiedene Steuerleitungen 120 bis 128 mit dem Zeichengenerator 130 und DruckerSteuerschaltungen 131 verbunden ist. Andere Leitungen 134 bis 141 verbinden den Zeichengenerator 130 und die Druckersteuerschaltungen 131 mit dem Tintenstrahldruckkopf

In Fig. 3b ist die Logik 150 für verschiedene mechanische Funktionen verantwortlich und besitzt die Eingangsleitungen 151-156 und steuert verschiedene Schaltkreise 160 und schließlich den Druckmechanismus 161 mit einer Rückkopplung auf der Leitung 163.

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Der Tintenstrahldruckkopf 4 (Fig. 4) besitzt die Pumpe 40, um Tinte von der Tintenvorratsleitung 41 auf Anforderung gegen den erregten Kristall 42 zu richten, der mit Hochfrequenz in der Größenordnung von 100 KHz beaufschlagt wird. Die Tintentropfen werden von der Düse 43 ausgestoßen und passieren die Ladeelektrode 44, um in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Ladeelektrodenverstärkers entsprechend aufgeladen zu werden für ein Ablenken in einer Druckspalte, um einen Wert, welcher die vertikale oder Höhenposition des Tropfens innerhalb eines gegebenen Zeichens darstellt. Der gezeigte Buchstabe S setzt sich aus mehreren vertikalen Spalten 51 zusammen. Das Drucken erfolgt in der Weise, daß die Folge der vertikalen Spalten, von denen eine jede eine Mehrzahl von Tropfen enthält, beispielsweise 40, von der Düse 43 mit Tintentropfen beaufschlagt wird. Sind einzelne Tintentropfen für den Druck nicht notwendig,, werden sie gegen die Tintenauffangblende 53 gerichtet, von wo aus sie über die Leitung 54 zurück in das Tintenreservoir geleitet werden. Ein Paar Ablenkplatten 60, 61 ist im Bewegungsbeweg der die Ladeelektrode 44 verlassenden Tropfen angeordnet. Ein konstantes Hochspannungspotential liegt an den Platten 60, 61, das in Verbindung mit der unterschiedlichen Ladung der einzelnen Tintentropfen den Wert der Ablenkung der einzelnen Tropfen bestimmt., Das Raster 8a, im vorliegenden Falle horizontal dargestellt, kann jedoch auch, wie in Fig. 1 und 5a gezeigt, vertikal angeordnet sein.

An den Tintenstrahldruckkopf 4 ist ein Abfühler für die TransIatiönsbewegung gegenüber dem Raster 8 befestigt, der in Fig. 5a genauer dargestellt ist. Diese Abfühleinrichtung besitzt das Gehäuse 30, welches die lichtemittierende Diode 32 enthält, die einen Lichtstrahl durch das Raster 8 und die Mutterrasterung 33 hindurch auf ein Paar Photozellen 34, 35 richtet» Das Raster 8 besteht aus den beiden Teilen 8a und 8b.

Das Raster 8 ist typischerweise steif und transparent und in einem Schlitz des Gehäuses geführt, um gegenüber dem Mutteraster 33 einen geeigneten geringen Abstand einzuhalten,

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Das Mutterraster 33 ist gegenüber der Vorderflache der Photozellen 34, 35 angeordnet _r derart, daß die Gleichstromausgangssignale der beiden Zellen sich auslöschen, während die Wechselstromsignale sich addieren. Dies wird erreicht durch ein Verschieben des Rasters der einen Zelle gegenüber dem Raster der anderen Zelle um 180 . Dadurch wird der Effekt der LichtkegelverSchiebung vermindert, der auftreten kann durch Alterung oder Spannungsverschiebung der lichtemittierenden Diode. Die zwei eben beschriebenen Kanäle erzeugen Signale, die um 90° gegeneinander verschoben sind. Dadurch wird ein Auf/Abzählen möglich. Ein Kanal (Fig. 5b) enthält die Photozelle 34, an die der Verstärker 70 und die UMD-Inverterschaltung 71 angeschlossen sind, während der andere Kanal die Photozelle 35 enthält, die mit dem Verstärker 73 und der UKD-Inverterschaltung 74 verbunden ist. Die Ausgänge der UND-Inverterschaltungen 71, 74 sind mit der Auf/Abzähllogik 75 verbunden, welche zur Bestimmung der Druckkopflage die Ausgänge 76 aufweist.

Wie dargestellt, liegen die einzelnen Zeichen innerhalb von Zeichenfeldern, die beispielsweise ä^s 4O Tropfen in der Höhe und 24 Tropfen in der Breite, d_oh. aus 24 Spalten^ bestehen.

Wird angenommen, daß die Schreibmaschine I nach einem Zeilendruckverfahren arbeitet und das Drticksystern aach einem Umspielverfahren, ergibt die geeignete Lage der nicht gezeigten Magnetkarte innerhalb der Magnetkarteneinheit 2 Signale ab, die der Schreibmaschine 1 zugeführt werden, um das Drucken -iron Zeichen zu bestimmen. Ein Ausgang, bezeichnet mit "Drück", isfc vorgesehen und verbleibt auf seinem oberen Pegel, bis ein sseiehenendesignal von der Magnetkarteneinheit 2 empfangen wird.

Die durch die Ladeelektrode 44 (Fig* 4) den Tintentropfen sugeführte Ladung bestimmt, an welcher Tropfenposition ein Tintentropfen innerhalb einer vorgegebenen Druckspalte eines Zeichenfeldes auf den Äufsaichntingsträger 7 auf trifft. 1st kein Tinten-

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tropfen erforderlich, werden dieselben in die Tintenauffangblende 53 (Fig. 4) geleitet und ein Blanksignal ergibt keine Aufladung des Tropfens.

Der Wagen 5 ist zwecks seiner Translationsbewegung von links nach rechts vor dem Aufzeichnungsträger 7 auf der Welle 200 gelagert. An beiden Seiten des Wagens 5 ist das Seil 201 befestigt, das um die Rollen 205-208 geführt ist. Das Seil 201 ist um die Trommel 210 gelegt, die auf der Welle 211 befestigt ist. riit der Trommel 210 sind die Naben 212 und 213 fest verbunden. Die aus der Trommel 210 und den Naben 212, 213 bestehende Baueinheit ist auf der Welle 211 frei drehbar. Die Nabe 212 wird von der Schlingfeder 216 umgeben, die zur Schlingfederkupplung 218 gehört, während die Nabe 213 von der Schlingfeder 220 umgeben ist, die zur Schlingfederkupplung 221 gehört. Die letztere entkuppelt das Planetenradgetriebe 270 während eines Wagenrücklaufes, um das Rädergeräusch zu vermeiden. Die Schlingfederkupplung 218 ist beim Wagenrücklauf tätig, d.h. während sich der Wagen 5 von rechts nach links bewegt, während die Schlingfederkupplung 221 für die Bewegung des Wagens 5 von links nach rechts vorgesehen ist.

Die Hauptfeder 230, die Rückbewegungskupplung 231 und damit verbundene Bauelemente sind hintereinander angeordnet und werden von der mechanischen Steuerung 232 aus betätigt. Außerdem ist die Indexvorrichtung 233 und der Tabulierregler 234 vorgesehen.

Es wird angenommen, daß der Wagen 5 sich am linken Rand befindet, was durch den linken Randschalter 30 angezeigt wird. Wenn ein Druck einer Zeile gewünscht ist, werden als erstes durch die Rückbewegungskupplung 231 die Klinken 241, 242 (detailliert in Fig. 7 gezeigt) außer Eingriff mit dem Klinkenrad 243 gebracht. Dadurch wird die Antriebsbewegung durch die Hauptfeder 230 über die Nabe 213 und die Trommel 210 auf das Seil 201 übertragen, das den Wagen 5 vor dem Aufzeichnungsträger 7 von links nach rechts zieht. Die Bewegung des Wagens 5 bleibt aufrechterhalten,

^u: ⁹⁷² °³¹ k 0 y H 7 h i U B 8 1

bis von der Datenquelle ein Zeilenendesignal empfangen wird oder der rechte Randschalter 32 anzeigt, daß der rechte Rand erreicht ist. Daraufhin wird ein Wagenrücklauf durch den Motor 250 eingeleitet, der mittels des durch den Wagenrücklaufmagneten 256 betätigbaren Schuhes 255 über die Nabe 212, die Trommel 210 und die Schlingfeder 216 der Schlingfederkupplung 218 eingekuppelt wird. Dementsprechend wird der Wagen 5 von rechts nach links bewegt bis der linke Randschalter die Beendigung des Wagenrücklaufes anzeigt. Während der Wagen 5 in Bewegung ist, wird die Hauptfeder 230 gespannt und somit vorbereitet für eine Schrittbewegung und Tabulierbewegung in einer nachfolgenden Zeile.

Wenn serial nach Zeichen zu drucken ist, erfolgt die Bewegung des Wagens und des mit ihm verbundenen Tintenstrahldruckkopfes 4 in der weiter oben in Verbindung mit Fig. 2a beschriebenen Weise. Hierin wird angenommen, daß der Wagen 5 beim Punkt lOOa abgestoppt ist.

Die Logik ist wirksam, um eine Wagenrücklaufbewegung von 7,62 mm, das drei Zeichen entspricht, einzuleiten,, wenn eine Zeichenteilung von 2,54 mm angenommen wird. Der Wagenrücklauf wird eingeleitet durch Erregung der Rückbewegungskupplung 231, die über den Hebel 260 den um den Bolzen 262 verschwenkbaren Arm 261 bewegt. Hierbei bewegt sich der Teil 261a von dem Betrachter der Fig. 6 weg, während der Teil 261b sich auf den Betrachter zu bewegt. Die Bewegung des Armes 261 bewirkt, daß die Klinke 242 das Klinkenrad 243 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn bewegt, wenn auf die Welle 211 von rechts aus gesehen wird. Das Klinkenrad 243 ist direkt mit der Trommel 21O verbunden, wodurch eine Bewegung des Wagens 5 um drei Zeichenteilungen zurück bis zum Punkt 100c in Fig. 2a hervorgerufen wird.

Daraufhin wird der Freigabemagnet 240 erregt, um das Klinkenrad 243 freizugeben, so daß die Trommel 21O im Uhrzeigerdrehsinn, gesehen vom rechten Ende der Welle 211 aus, durch die Hauptfeder 230 gedreht wird.

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Während einer Tabulierbewegung, die unter dem Einfluß der Hauptfeder 230 erfolgt, wird die Geschwindigkeit der Bewegung durch den Tabulierregler 234 über das Planetenradgetriebe 270 gesteuert, welches das Ringrad 271, das Planetenrad 272 und das Sonnenrad 279 aufweist. Die Steuerung wird durchgeführt über die Schlingfederkupplungen 221, 280 und dem Tabulierregler 234, um sicherzustellen, daß übermäßige Geschwindigkeiten nicht auftreten.

Durch die Wirkung der Hauptfeder 230 und die Drehung der Trommel 210 wird der Wagen'5 zusammen mit seinem Tintenstrahldruckkopf von links nach rechts, wie durch den Teil lOOd in Fig. 2a dargestellt ist, bewegt, wobei der Druck eines Zeichens in dem Zeichenfeld A durch die Elektronik gesteuert wird, wobei die Zeichen- und Spaltenstellungen der Tintentropfen durch den Zähler 90 während der Bewegung des Wagens 5 überwacht werden. Der Freigabemagnet 240 wird, bevor der Wagen 5 am Punkt 10Qe (Fig. 2a) angehalten wird, aberregt*

Aufeinanderfolgende Zeichen werden in dieser Weise schrittweise gedruckt, solange dies erforderlich ist.

Aus Fig. 2a geht klar hervor, daß der Wagen 5 samt seinem Tintenstrahldruckkopf ~4 eine bestimmte Strecke nach rechts über eine Zeichenstellung hinaus, die gerade gedruckt wurde, bewegt wird, so daß das gerade gedruckte Zeichen nicht verdeckt ist und sofort visuell betrachtet werden kann.

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Claims

?_Α TENTANSPRÜCHE

Tintenstrahldruckeinrichtung, welche Zeichen durch Ablenkung des Tintenstrahles in der Ebene einer Koordinate und durch eine Relativbewegung der Tintenstrahldüse und des zu bedruckenden Aufzeichnungsträgers in der anderen Koordinate druckt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung vorhanden ist, die dem entlang der Druckzeile hin- und herverschiebbaren, die Tintenstrahldüse (43) tragenden Wagen (5) mit Hilfe einer die augenblickliche Lage des Wagens (5) feststellenden· Einrichtung (8, 32, 33, 34, 35) derart steuert, daß für den Druck je eines Zeichens der Wagen (5) zunächst entgegengesetzt zur Druckrichtung mindestens soweit verschoben wird, daß das Zeichenfeld (A), in das zu drucken ist, frei sichtbar wird, worauf sich eine Verschiebung in Druckrichtung anschließt und beim Überschreiten des Zeichenfeldes (A), das der zuvor eingenommenen Haltestelle des Xtfagens (5) benachbart ist, gedruckt wird und diese Verschiebung erst am Ende des sich an das bedruckte Zeichenfeld (A) anschließende (B) beendet wird.*.
2. Tintenstrahldruckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die augenblickliche Lage des Wagens (5) feststellende Einrichtung einen fest angeordneten, transparenten Rasterstreifen (8) aufweist, der zwei gegeneinander versetzte Strichraster (8a, 8b) besitzt, daß die Abführvorrichtung aus einer lichtemittierenden Diode (32) und zwei Photozellen (34, 35), von denen je eine je einem der genannten Strichrasfcer (8a bzw. 8b) zugeordnet ist, und aus einer im Gehäuse (30) befestigten Mutterrasterschablone (33) besteht, die in einem den Rasterstreifen (8) führenden Schlitz im Gehäuse (30) an der der Diode (32) zugewandten Seite angeordnet ist und daß an jede Photozelle (34, 35) je ein zu einer gemeinsamen Zähllogik (75) führender Kanal angeschlossen ist, in dem je eine UND-Inverterschaltung (71 bzw. 74) liegt.

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3. Tintenstrahldruckeinrxchtung mit einem die Tintenstrahldüse tragenden Wagen, der in der Druckrichtung durch Federkraft und in der Rücklaufrichtung durch Motorkraft verschiebbar ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein um eine Trommel (210) geführtes Seil (201) mit seinen beiden Enden an in der Verschieberichtung gesehen gegenüberliegenden Seiten des Wagens (5) befestigt ist und daß die Trommel (210) sowohl mit einem Klinkenradgetriebe (243, 242), das durch elektromagnetische Betätigung (231, 232) eine Rückbewegung des Wagens (5) um eine vorgegebene Strecke erzeugt, als auch mit der den Wagen (5) antreibenden Feder (230) fest verbunden ist und daß die aus Klinkenrad (243), Trommel (210) und Feder (230) bestehende Einheit durch eine erste Schlingfederkupplung (218) mit der sie lagernden Welle (211), die vom Motor (250) angetrieben wird, und durch eine zweite Schlingfederkupplung (221) mit einem Geschwindigkeitsregler (234) verbindbar ist.
4. Tintenstrahldruckeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsregler (234) ein Planetenradgetriebe (270) aufweist, dessen Ringrad (271) über die genannte Schlingfederkupplung (221) mit der Feder (23O) verbindbar ist, wobei von dem Ringrad (271) ein Fliegkraftregler (234) angetrieben wird und daß das über ein Planetenrad (272) mit dem Ringrad (271) verbundenes Sonnenrad (279) über eine weitere Schlingfederkupplung (281) mit der vom.Motor (250) angetriebenen Welle (211) in Äntriebsverbindung bringbar ist.

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