DE2817611A1

DE2817611A1 - Elektrostatischer kopierer fuer unbehandeltes kopierpapier

Info

Publication number: DE2817611A1
Application number: DE19782817611
Authority: DE
Inventors: Masanobu Deguchi; Tutomu Kato; Ituro Katoh; Tadaaki Kawano; Akira Mitsuyama
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-04-22
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1978-11-02
Also published as: JPS53132352A; JPS6160431B2; US4332457A; DE2817611C2

Description

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BESCHREIBUNG

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrostatischer Kopierer gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche. Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit der in solchen Kopierern enthaltenen Fixiervorrichtung,durch die das Bild einer Originalvorlage auf einem Kopierpapierbogen fixiert wird, der insbesondere ein unbehandelter, also nicht speziell für elektrostatische Kopierer vorbehandelter Kopierpapierbcgen sein kann. Diese Papierart wird nachfolgend als "Normalpapier" bezeichnet.

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Seit relativ kurzer Zeit sind elektrostatische Kopierer für Normalpapier auf dem Markt erhältlich, deren Fixiervorrichtung eine Heizeinrichtung enthält. Diese Wärme-Fixiervorrichtung muß vergleichsweise groß und leistungsstark ausgelegt werden, um die Auflösung des Tonerpulvers in ausreichend kurzer Zeit zu gewährleisten. Tritt aus irgendwelchem Grund ein Papierstau auf, so können sich einzelne Kopierpapierbogen in der Fixiervorrichtung leicht entzünden. Die Wärme-Fixiervorrichtung muß außerdem vorgeheizt werden, um bei Beginn des Kopiervorgangs ausreichend stabile Betriebsbedingungen gewährleisten zu können. Dies erfordert nicht nur zusätzliche Enargie, sondern auch eine bestimmte Vorheizzeit, so daß solche Geräte,beispielsweise in Bürobetrieben, auch in Kopierpausen in Dauerbereitschaft "warm"-gehalten werden müssen, wenn eine sofortige Kopierbereitschaft erwünscht ist. Dies bedingt zusätzlichen Energieverbrauch .

Erwünscht sind daher Fixiervorrichtungen, die nicht vorgeheizt werden müssen. Eine solche Fixiervorrichtung,

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für die keine Vorheizzeit- und -energie erforderlich ist, beschreibt die US-PS 3 846 151, die sich jedoch nicht für unbehandeltes Kopierpapier eignet. Aus wirtschaftlichen und praktischen Gründen war es bisher nicht möglich, bei elektrostatischen Kopierern für Normalpapier mit einer Fixiervorrichtung auszukommen, die nicht vorgeheizt werden muß.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Fixiervorrichtung für elektrostatische Kopierer zu schaffen, mit denen zumindest eine einfachere Bildfixierung auch bei Verwendung von Normalpapier ohne lange Vorheizzeit möglich ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser technischen Aufgabe gibt der Patentanspruch 1 in kurzer Zusammenfassung an. Vorteilhafte Weiterbildungen sind u.a. in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und/oder in Unteransprüchen gekennzeichnet.

2ö Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Entwicklerpulver verwendet, das eine Wachskomponente und ein thermoplastisches Kunstharz enthält, das durch die in erfindungsgemäßer Weise gestaltete Fixiervorrichtung unter Druckeinwirkung fixierbar ist. Das Entwicklerpulver ist ein trockenes, gut fließfähiges und gut druckfixierbares Pulver. Ein Beispiel für solche Entwicklerpulver ist in der erwähnten US-PS 3 925 219 offenbart. Vorzugsweise jedoch wird gemäß der Erfindung der spezifische Widerstand des Entwicklerpulvers in einem Größenordnungsbereich von 10 bis 10 Ohm/cm gewählt.

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Die Fixiervorrichtung enthält vor allem ein Paar von Druckrollen oder Druckwalzen, die das mit dem noch unfixierten Tonerbild versehene Kopiermaterial unter Druck versetzen. Das Tonerpulver wird dadurch einerseits in sehr engen Kontakt mit dem Kopiermaterial, vorzugsweise Normalpapier gebracht und gleichzeitig druckfixiert.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 in schematischer Schnittdarstellung den Aufbau

eines elektrostatischen Kopiergeräts für Normalpapier;

Fig. 2 das Schichtbild für ein Beispiel eines für Normalpapier geeigneten Entwicklerpulvers, das sich für den Normalpapier-Kopierer gem. Fig. 1 eignet;

Fig. 3 die schematische Schnittdarstellung eines Ent-Wicklersystems innerhalb des Normalpapier-

Kopierers der Fig. 1 und Fig. 4 und 5 die schematischen Seitenansichten einer Kopierpapier-Abstreifvorrichtung, die im Bereich der Übertragstation bzw. Fixierstation bei dem Kopierer der Fig. 1 vorgesehen ist.

Das in Fig. 1 in schematischer Schnittdarstellung gezeigte Kopiergerät für Normalpapier enthält ein Paar von Fixierwalzen 16, durch die ein auf einen Normalpapierbogen 2 aufgebrachtes latentes Tonerbild unter Druckeinwirkung fixiert wird. Der Normalpapierbogen 2 durchläuft einen Papierzuführabschnitt, einen Übertragabschnitt und eine Fixierstation und wird, wie nachfolgend noch in Einzelheiten erläutert, über einen P.apierauslaß aus dem Kopier-

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gerät herausgefördert.

Die Kopierpapierbogen 2 sind als Stapel in einer Kassette 1 vorgelegt. Die Kopierpapierbogen 2 werden einzeln nacheinander durch eine Zuführrolle 3 erfaßt und in Abhängigkeit von einem Kopier-Startsignal in das Gehäuse des Kopierers eingezogen.

Der durch die Zuführrolle 3 erfaßte Normal-Kopierpapierbogen 2 wird anschließend durch Zuführrollen 4 und weitere Rollen 5 Ln einen Entwicklerabschnitt überführt. Auf einem lichtempfindlichen Körper 6,im allgemeinen in Form einer rotierenden Trommel, wird das Bild eines Originals in bekannter Weise als Toner-Bild erzeugt. Das Bild wird über eine Übertrag-Aufladvorrichtung 7 auf den Kopierpapierbogen 2 übertragen, d.h. auf diesem entwickelt. Der lichtempfindliche Körper 6 weist ein Vorlagepapier mit einer Zinnoxidbeschichtung auf, das enganliegend auf eine drehende Trommel aufgebracht ist.

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Entlang der Umfangslinie des lichtempfindlichen Körpers 6 sind aufeinanderfolgend eine Aufladeinrichtung 8 zur Aufladung der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 6, eine Belichtungsstation 9 zur Projektion reflektierten Lichts vom Original auf die Trommel sowie ein Entwicklungsabschnitt 10 angeordnet, innerhalb dessen das auf den lichtempfindlichen Körper 6 reflektierte Lichtbild durch Niederschlag von Tonerpulver entsprechend dem Vorlagebild entwickelt wird. Das Reflexionsbild wird durch von einem Belichtungsabschnitt 11 auf das Original geworfene Lichtstrahlen erzeugt. Das Original ruht während des Kopiervorgangs auf einer lichtdurchlässigen Platte, beispielsweise einer Glasplatte. Das reflektierte Licht durchläuft

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ein optisches System 12 und wird auf den Belichtungsabschnitt 9 projiziert. Ein Vorlageträger 13 mit der lichtdurchlässigen Platte läßt sich in Synchronisation auf die Rotation der Trommel verschieben, um in bekannter Weise eine Schlitz-Belichtung zu erreichen.

Der für den erfindungsgemäßen Normalpapier-Kopierer verwendete Toner ist ein fließfähiges, druckfixierbares, trokkenes Entwicklerpulver, das als Zusätze Wachs und eine thermoplastische Kunstharzkomponente enthält. Der spezifische Widerstandiwert dieses Tonerpulvers wird in der Größenordnung von 10 bis 10 Ohm/cm gewählt.

Die Fig. 2 zeigt in schematischer vergrößerter Darstellung das mikroskopische Bild des hier vorgesehenen Tonerpulvers mit dem erwähnten spezifischen Widerstandswert von 10 bis 10 0hm/cm. Das Tonerpulver 20 enthält beispielsweise 55,6 % Magnetitpulver 201, 7,4 % leitfähigen Ruß 202 und 37 % eines Polyäthylenharzes 203 mit niedrigem Molekulargewicht. Der Durchmesser der Tonerpartikel beträgt 15 μπι.

Das Tonerpulver wird durch magnetische Anziehung einer in der Entwicklerstation 10 angeordneten Magnetwalze oder einer magnetischen Rolle zum Entwicklungsabschnitt 10 übertragen. Im Entwicklungsabschnitt 10 werden die auf dem lichtempfindlichen Körper 6 erzeugten Tonerbilder mittels der Übertrag-Ladevorrichtung 7 auf dem Normalpapier-Kopierbogen 2 entwickelt. Es sei angenommen, daß die Übertrag-Ladevorrichtung 7 auf zur Ladevorrichtung 8 entgegengesetzte Polarität aufgeladen sei. Der Kopierpapierbogen 2 haftet, um einen sicheren Übertrag gewährleisten zu können, fest auf dem lichtempfindlichen Körper 6, Zur Abnahme des Kopier-

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papierbogens 2 vom lichtempfindlichen Körper 6 dient eine Papierabsaugstation 14; der Papierbogen 2 gelangt sodann mit dem aufgebrachten Tonerbild auf ein Band 14a und läuft unter einer Entlade-Baugruppe 15 hindurch,durch die eventuelle Restladungen "abgesaugt" werden.

Der Kopierpapierbogen 2 erreicht sodann unter Beförderung des Bands 14a die Fixierwalzen 16, die das Tonerpulver auf dem Kopierpapier 2 festhaftend andrücken. Die Fixierwalzen 16 können in prinzipiell bekannter Weise ausgeführt sein, beispielsweise so wie in der US-PS 3 846 151 beschrieben. Nach dem Durchlaufen der Fixierwalzen 16 und der dabei erfolgenden festhaftenden Fixierung des Tonerbilds wird die jetzt fertige Kopie durch Austragrollen 17 aus dem Gehäuse des Kopierers heraus befördert.

Um evtl. beim Transferprozeß an der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 6 haftengebliebene restliche Tonerpartikel zu entfernen, ist nach der Austragstation eine Reinigungsvorrichtung 18 vorgesehen, die eine Magnetrolle 19 enthält, welche das Tonerpulver magnetisch "absaugt". Anstelle des Magnetreinigers 18 kann.auch eine Reinigungsbürste verwendet werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Normalpapier-Kopierers gegenüber den bekannten Kopiergeräten dieser Art lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Für den Fixiervorgang wird keine Wärmeenergie benötigt, so daß die oben erläuterten Aufheiz- und Wärmeprobleme bekannter Geräte innerhalb der Fixiervorrichtung vermieden sind. Eine Vorheizperiode wird nicht benötigt, so daß der gesamte Kopiervorgang nach dem Einschalten des Geräts sofort beginnen kann und ein rasches Kopieren er-

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reicht wird.

2. Da keine Aufheiz- und Wärmeprobleme in der Fixierstation bestehen, ist auch die Gefahr eines Versengens oder Anbrennens des Kopierpapiers 2 vermieden.

3. Das erfindungsgemäß vorgesehene trockene Tonerpulver, das eine Wachskomponente und, wie erwähnt, ein

thermoplastisches Kunstharz enthält, läßt sich sehr gut fixieren. Irgendwelche zusätzlich einzugebenden Trägerelemente, wj.e sie bei bekannten Tonern für den hier vorgesehenen Zweck notwendig sind, sind überflüssig. Die erwähnten Trägerelemente im Tonerpulver selbst sollten aber in der richtigen Anteilsmenge eingestellt sein. 15

4. Durch die Verwendung von Normalpapier läßt sich eine erhebliche Reduzierung von Kopierkosten erreichen und zusätzliche Zeichen oder Ergänzungen können mit jedem beliebigem Schreibgerät unmittelbar auf dem Kopiermaterial 2 nach dem Kopiervorgang ergänzt werden.

Wie unten näher erläutert, waren zur hier vorgesehenen Druckfixierung ohne Wärmeeinwirkung in Anwendung auf Normalpapier eine Reihe von Problemen zu berücksichtigen. Zur Ergänzung sei nochmals erwähnt, daß unter "Normalpapier" hier Papierarten verstanden werden, die keinerlei lichtempfindliche Beschichtung aufweisen.

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-ιοί . Das Zuführen und Auftragen des Entwicklerpulvers, das eine Wachskomponente und ein thermoplastisches Kunstharz enthält:

Wird ein bekannter Kopierer für Normalpapier bei Verwendung eines Entwicklerpulvers mit einem spezifischen

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Widerstand von 10 bis 10 Ohm/cm auf Betriebsbereitschaft geschaltet, so tritt sehr häufig beim Bildübertrag eine Beschädigung insbesondere ein Verschmieren oder mindestens ein Versetzen des kopierten Bildes auf. Die Gründe dafür sind noch nicht genau bekannt.

Um den Übertragvorgang zu verbessern, muß der spezi-

13 14 fische Widerstand des Toners im Bereich von 10 bis 10 Ohm/cm liegen. Gleichzeitig steigt der spezifische Volumen-

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widerstand des Normalpapiers auf über 1 χ 10 0hm/cm an bei einer relativen Feuchtigkeit von 10 bis 90 % unter Raumtemperaturbedingung. Um unter diesen Bedingungen ein Normalpapier für die Zwecke der Erfindung geeignet zu machen, müßte es mit einer Lösung einer hochpolymerisierten Verbindung imprägniert oder beschichtet v/erden, etwa mit einem Acrylester-Kunstharz, mit Alkydharz, Epoxydharz, Urethanharz, Polyolefinharz, Polystyrol, Melaminharz, ürea-Harz und/oder Vinylchloridharz.

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Wegen des höheren spezifischen Widerstands des Entwicklerpulvers jedoch wird der Entwicklungswirkungsgrad damit notwendigerweise kleiner. Um hier eine wesentliche Verbesserung zu erreichen, ist die Entwicklerstation gemäß der Erfindung wesentlich verändert worden, und zwar wie folgt:

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(1) Der Außendurchmesser der im Entwicklungsabschnitt verwendeten Magnetrolle wurde vergrößert.

(2) Die Entwicklerpulver-Zuführvorrichtung innerhalb

des Entwicklerabschnitts enthält eine stationäre Hülse, die einen drehenden zylindrischen Magneten umschließt. Einzelheiten einer solchen Vorrichtung aus feststehender Hülse und drehbaren zylindrischen Magneten sind in der deutschen Patentanmeldung P 27 52 561.7 der gleichen Anmelderin in Einzelheiten beschrieben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kopierern dieser Art dreht sich der zylindrische Magnet im Inneren der Hülse. Die Fig. 3 zeigt die in einem Entwicklerpulverbehälter 26 angeordnete Entwicklerpulver-Zuführvorrichtung 24, die das Entwicklerpulver 28 einer unmittelbar angrenzend an die Oberfläche einer ein latentes elektrostatisches Bild tragenden Trommel 21 angeordneten Magnetbürsten-Entwicklerwalze 22 zuführt.

Die Entwicklerpulver-Zuführvorrichtung 24 umfaßt wie erwähnt - eine stationäre Hülse 30 und einen durch diese Hülse umschlossenen drehbaren zylindrischen Magneten 32. Der zylindrische Magnet 32 enthält entweder einen magnetischen Kurzschlußweg oder weist eine ungerade Anzahl von Magnetpolen auf, um eine verzerrte Verteilung des magnetischen Felds zu erreichen. Die stationäre Hülse 30 ist mit einem den drehbaren zylindrischen Magneten 32 überragenden verlängerten Abschnitt ausgestattet. In diesem Bereich beeinflußt das durch den zylindrischen Magneten 3 2 verursachte Magnetfeld das Entwicklerpulver 28 nicht. 30

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(3) Um eine verlängerte Entwicklungsdauer und damit eine wesentlich verbesserte Wirksamkeit zu erreichen, wird der Außendurchmesser der feststehenden Hülse in der Größenordnung von 58 bis 59 mm 0 gewählt, während im vorgeschlagenen Fall die Hülse einen Durchmesser von 51 mm 0 aufweist.

II. Anpassung der Fixiervorrichtung auf den Normalpapier-Kopierer gemäß der Erfindung:

Die Fixiervorrichtung ruft unvermeidbarerweise eine gewisse statische Aufladung am Normalpapier und am entwickelten Tonerbild hervor, wenn diese wie bisher einen hohen spezifischen Widerstandswert aufweisen. Um eine sichere Ablösung des Kopierpapiers von der Trommel zu erreichen, ist in der Fixiervorrichtung ein Papierabstreifelement vorgesehen. Das Abstreifelement kratzt jedoch bei bekannten Vorrichtungen auch die unvermeidbarerweise an den Fixierwalzen haftengebliebenen Tonerpartikel mehr oder weniger ab, was leicht zu einem Verschmutzen der Kopie führen kann, insbesondere, weil eine gewisse statische Aufladung vorliegt.

Gemäß der Erfindung wird das Kopierpapier-Abstreifelement vorzugsweise beweglich gelagert und läßt sich von der Fixiervorrichtung abrücken bzw. gegen die Fixiervorrichtung anstellen. Eine Kopierpapier-Abstreifvorrichtung, die sich für den hier vorgesehenen Zweck gut eignet, ist in der deutschen Patentanmeldung P 28 13 777.1 beschrieben. Wie besonders die Fig. 4 und 5 zeigen, dienen zwei Abstreifglieder 40 und 42 dazu, das relativ stark an einer oder zwei Walzen 44 bzw. 46 haftende Kopierpapier abzulösen; die Walzen 44 und 36 sind Fixierwalzen und dienen zu einer Druckfixierung eines auf einen Kopierpapierbogen 48 aufko-

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- 13 -

pierten Bilds. Wenigstens eines der Kopierpapier-Abstreifelemente 40 bzw. 42 ist verschwenkbar gelagert und läßt sich von der Walze 44 abrücken, wenn im gegebenen Augenblick kein Kopierpapierbogen 48 durch die Walzen 44 und 46 befördert wird. Das Kopierpapier-Abstreifelement wird in Abhängigkeit von einem durch eine Abtastvorrichtung 50 ermittelten Durchlauf des Kopierpapierbogens 48 gegen die Walze 44 angestellt. Durch dieses kurzzeitige Vorrücken des Kopierpapier-Abstreifelements 42 gegen die Oberfläche der Walze 44 wird erreicht, daß keine an der Walze 44 haftenden restlichen Tonerpartikel abgekratzt werden, da die Zeitperiode des Zusammenwirkens zwischen der Walze 44 und dem Abstreifelement 42 so knapp bemessen werden kann, daß zwar der Kopierpapierbogen 48 an seiner Führungskante sicher abgehoben wird, das Kopierpapier-Abstreifelement 42 jedoch sodann wieder sofort von der Oberfläche der Walze 44 abrückt, so daß anhaftende Tonerpartikel nicht entfernt werden. Die Entfernung restlicher Tonerpartikel erfolgt dann bei weiterer Umdrehung der Walze 44 durch ein Kopierpapier-Abstreifelement 52, das kontinuierlich gegen die Oberfläche der Walze 44 angestellt ist.

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Claims

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER D-8OOO München 22 D-48OO Bielefeld Trittstrnßo 4 1028-GER MÜ/vL 21. APR. 197« Sharp Kabushiki Kaisha 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Japan Elektrostatischer Kopierer für unbehandeltes Kopierpapier Priorität: 22. April 1977, Japan, Ser.Nr. 47038/1977 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrostatischer Kopierer für unbehandeltes Kopierpapier, bei dem ein Bildwechsel und die Belichtung auf einem lichtempfindlichen Körper erfolgt, auf dem ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird, das in einer Entwicklungsstation als Tonerbild entwickelt, in dieser Form auf einen unbehandelten Kopierpapierbogen übertragen und auf diesem Kopierpapier in einer Fixiervorrichtung fixiert wird, dadurch gekennzeichnet , daß der in der Entwicklungsstation (10) als Entwicklermittel verwendete Toner (20) ein fließfähiges unter Druck fixierbares trockenes Pulver ist, und daß die Fixiervorrichtung ein Paar von Druckwalzen (16) enthält,

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die das auf den unbehandelten Kopierpapierbogen (2; 48) übertragend Tonerbild durch Druckeinwirkung fixieren.

2. Elektrostatischer Kopierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Toner einen spezifischen Wid
aufweist.

13 14 sehen Widerstand in der Größenordnung von 10 bis 10 Ohm/cm

3. Elektrostatischer Kopierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerstation eine Magnetbürsten-Entwicklerwalze (22) enthält, die von einem Entwicklerpulverbehälter (26) aus mittels einer Entwicklerpulver-Zuführvorrichtung (24) mit Entwicklerpulver gespeist wird, die einen rotierenden zylinderförmigen Magneten (32) enthält, der in Umfangsrichtung ein ungleichmäßiges Magnetfeld erzeugt und durch eine feststehende Hülse (30) aus nichtmagnetischem Material umgeben ist.

4. Elektrostatischer Kopierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der drehbare zylindrische Magnet (32) eine ungerade Anzahl von Magnetpolen aufweist.

5. Elektrostatischer Kopierer nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- eine Kopierpapier-Abstreifvorrichtung (40, 42), die das an der Fixiervorrichtung (16) anhaftende Kopierpapier ablöst und

- einen mit der Kopierpapier-Abstreifvorrichtung gekoppelten Antrieb, der die Abstreifvorrichtung (42) zur Ablösung eines an der Fixiervorrichtung anhaftenden Kopierpapierbogen (48) gegen die Fixiervorrichtung anstellt und die Fixiervorrichtung wiederum abrückt, sobald der Kopierpapierbogen von der Fixiervorrichtung frei-

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