DE3804818C2 - Thermal printing device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Thermodruckvorrichtung mit einem eine Vielzahl in einer Reihe nebeneinanderliegende Heizelemente aufweisenden Thermodruckkopf zum Bedrucken eines unter Zwischenlage eines wärmeempfindlichen Farb trägers quer zur Reihe der Heizelemente an dem Thermo druckkopf entlang transportierbaren Aufzeichnungsträgers und mit einer in Transportrichtung hinter den Heizele menten angeordneten Nachheizeinrichtung.The invention relates to a thermal printing device a large number in a row next to each other Thermal print head with heating elements for printing one with the interposition of a heat sensitive color carrier across the row of heating elements on the thermo printhead along transportable record carrier and with one in the transport direction behind the heating element ment arranged afterheating.
Eine Vielzahl bekannter Thermodruckköpfe ist im Prinzip in gleicher Weise wie ein aus der DE-OS 25 37 142 bekannter Thermodruckkopf aufgebaut, bei dem parallel zu einer Stirnkante des Druckkopfes unter einer Schutzschicht reihenweise nebeneinanderliegende Heizelemente auf einem Trägersubstrat angeordnet sind. Zur Ansteuerung der ein zelnen Heizelemente sind diese in ihren stirnkantenfernen Bereichen einzeln mit ihnen individuell zugeordneten Lei terbahnen verbunden; die Stromrückführung erfolgt mittels eines die Heizelemente an ihren stirnkantennahen Bereichen miteinander verbindenden Sammelleiters, der zur Verringe rung der Stromerwärmung relativ breit bemessen ist. Dem entsprechend groß ist daher auch der Abstand zwischen der Reihe der Heizelemente und der Stirnkante des Thermodruck kopfes, so daß sich die beim Drucken im Bereich der Heiz elemente von einem Farbträger auf einen zu bedruckenden Aufzeichnungsträger zu übertragende Farbe bereits wieder abgekühlt hat, bevor der Farbträger im Bereich der Stirn kante des Thermodruckkopfes von dem Aufzeichnungsträger getrennt werden kann; die sich verfestigende Farbe kann dann wieder an dem Farbträger haften, was zu einem schlechten Druckbild führt. Eine stirnkantennahe Anordnung der Heizelemente bei einem Thermodruckkopf ist beispiels weise aus "Feinwerktechnik & Meßtechnik", Band 86 (1978), Heft 6, Seite 253 f bekannt, jedoch mit einem relativ großen konstruktiven Aufwand im Hinblick auf den Aufbau des Thermodruckkopfes verbunden.A large number of known thermal print heads are in principle in same way as one known from DE-OS 25 37 142 Thermal print head built in parallel to one Front edge of the printhead under a protective layer rows of adjacent heating elements on one Carrier substrate are arranged. To control the one individual heating elements are located far from their front edges Areas individually with Lei individually assigned to them terbahnen connected; the current is fed back using one of the heating elements at their areas near the front edge interconnecting busbars, which are used for ringing tion of electricity heating is relatively broad. The the distance between the Row of heating elements and the front edge of the thermal print head, so that when printing in the area of heating elements from a color support to one to be printed Color of the carrier to be transferred again has cooled down before the ink carrier in the area of the forehead edge of the thermal print head from the recording medium can be separated; the solidifying color can then stick to the ink carrier again, resulting in a poor print image. An arrangement close to the front edge the heating elements in a thermal print head is an example wise from "Feinwerktechnik & Meßtechnik", volume 86 (1978), Issue 6, page 253 f known, but with a relative great design effort in terms of construction of the thermal print head.
Die JP-A-62-156 972 zeigt einen Thermodruckkopf mit Heiz elementen und mit zusätzlichen wärmeerzeugenden Widerstän den, der im normalen Aufzeichnungsbetrieb Aufzeichnungen durch thermischen Farbstoffübertrag von einem Farbband auf einen Aufzeichnungsträger ermöglicht und der außerdem ein definiertes Entfernen (fälschlicherweise) auf den Auf zeichnungsträger aufgebrachter und bereits erstarrter Farbstoffbereiche ermöglicht (Korrekturbetrieb). Im Kor rekturbetrieb bleiben die zusätzlichen wärmeerzeugenden Widerstände ausgeschaltet, während die Heizelemente gemäß dem zu entfernenden Farbstoffbereich angesteuert werden, wobei der Farbstoff durch das Farbband hindurch wieder geschmolzen wird und an dem Farbband haftet. Nachdem der Farbstoff erneut erstarrt ist, wird das Farbband unter undefinierten Trennverhältnissen vom Aufzeichnungsträger unter Mitnahme des Farbstoffs getrennt ("lifting-off").JP-A-62-156 972 shows a thermal printhead with heating elements and with additional heat-generating resistors the one that records in normal recording operations by thermal dye transfer from a ribbon enables a record carrier and also a defined removal (incorrectly) on the up Drawing medium applied and already solidified Dye areas enabled (correction mode). In the Cor rectification operation remain the additional heat generating Resistors turned off while the heating elements are in accordance the dye area to be removed are controlled, the dye through the ribbon again is melted and adheres to the ribbon. After the Dye is solidified again, the ribbon is under undefined separation ratios from the record carrier separated by taking the dye ("lifting-off").
Aus der JP-A-59-39 564 ist eine Thermodruckeinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, deren Thermodruckkopf eine Vielzahl nebeneinanderliegender Heizelemente aufweist. Ein Aufzeichnungsträger wird unter Zwischenlage eines Farbträ gers quer zur Reihe der Heizelemente an dem Thermodruck kopf entlang transportiert. In einer von dem Thermodruck kopf erheblich beabstandeten und unmittelbar vor einer Führung für den Aufzeichnungsträger angeordneten Antriebs rolle befindet sich eine Nachheizeinrichtung, an der der Farbträger von dem Aufzeichnungsträger getrennt wird. From JP-A-59-39 564 a thermal printing device is the known type, whose thermal print head a Has a large number of adjacent heating elements. On Recording medium is interposed with a color carrier gers across the row of heating elements on the thermal printing transported upside down. In one of the thermal prints head significantly spaced and immediately in front of one Guide for the record carrier arranged drive there is a post-heating device on which the Color carrier is separated from the recording medium.
Wegen der erheblichen räumlichen Distanz zum Thermodruck kopf und der nur mittelbar durch die Antriebsrolle wirkenden Heizleistung ist die Nachheizeinrichtung ver gleichsweise stark zu dimensionieren und hat eine ent sprechende hohe Energieaufnahme. Wegen der Rollengeo metrie ist kein eindeutiger Trennbereich definiert, so daß die mechanischen und thermischen Abtrennverhältnisse un bestimmt und nicht reproduzierbar sind. Die Konstruktion der bekannten Vorrichtung erfordert ein vergleichsweise großes Bauvolumen.Because of the considerable spatial distance to thermal printing head and only indirectly through the drive roller effective heating power is the post-heating device ver equally strong and has an ent speaking high energy consumption. Because of the role geo metry no clear separation area is defined, so that the mechanical and thermal separation ratios un are determined and not reproducible. The construction the known device requires a comparatively large construction volume.
Gemäß der Erfindung ist bei der Thermodruckvorrichtung der eingangs angegebenen Art vorgesehen, daß die Nachheizein richtung an einem Kühlkörper am Thermodruckkopf befestigt ist und daß die Nachheizeinrich tung eine parallel zur Reihe der Heizelemente ausgebildete Umlenkkante für den Farbträger aufweist.According to the invention is in the thermal printing device provided type that the reheating direction on a heat sink on Thermal print head is attached and that the Nachheizeinrich tion formed parallel to the row of heating elements Deflection edge for the ink carrier.
Mit Hilfe der Nachheizeinrichtung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Trennung des Farbträgers und des Aufzeichnungsträgers voneinander bei einer definierten Temperatur erfolgt, wozu der Farbträger an der aufge heizten Umlenkkante von dem Aufzeichnungsträger abgezogen wird. Die Nachheiztemperatur der Nachheizeinrichtung ist dabei auf einen Wert knapp unterhalb der zur Farbablösung von dem Farbträger erforderlichen Drucktemperatur einge stellt, so daß einerseits ein von der Nachheizung verur sachter Farbübertrag verhindert wird, aber andererseits die Abkühlung des Farbträgers in den durch die Heizele mente des Thermodruckkopfes auf Drucktemperatur aufge heizten Bereichen nur minimal ist. Dadurch wird erreicht, daß die Kohäsionskräfte innerhalb der Farbe bzw. die Haf tung der Farbe an dem Farbträger im Vergleich zu den Adhäsionskräften zwischen der Farbe und dem zu be drucken den Aufzeichnungsträger gering bleiben. Von besonderem Vorteil erweist sich dabei die erfindungsgemäße Thermodruckvorrichtung in Verbindung mit der Verwendung von sogenannten Release-Farbbändern, bei denen die Farbe mittels einer wärmelöslichen Ablöseschicht an einer Trägerfolie haftet; hier muß nämlich das Farbband von dem Aufzeichnungsträger getrennt werden, bevor sich die Ablöseschicht wieder verfestigt und die Farbe wieder an ihr haften kann. Entsprechendes gilt auch für mehrfach verwendbare Farbbänder (sogenannte Multiuse-Farbbänder), bei denen während des Druckens jeweils nur ein Teil der Farbe von dem Farbband auf den Aufzeichnungsträger übertragen wird.With the help of the post-heating device is more advantageous Way achieved that the separation of the color carrier and the Record carrier from each other at a defined Temperature takes place, for which the ink carrier on the heated deflection edge deducted from the recording medium becomes. The post-heating temperature of the post-heating device is thereby to a value just below that for ink separation required printing temperature from the ink carrier provides so that on the one hand from the afterheating gentle color transfer is prevented, but on the other hand the cooling of the ink carrier in the by the Heizele elements of the thermal printhead to the printing temperature heated areas is minimal. This ensures that the cohesive forces within the color or the Haf color on the ink carrier compared to the Adhesive forces between the color and the be print the record carrier remain low. Of The inventive method has proven particularly advantageous Thermal printing device in connection with the use of so-called release ribbons, where the color by means of a heat-soluble release layer on one Carrier film adheres; here the ribbon of the Record carriers are separated before the Peeling layer solidified again and the color again can adhere to it. The same applies to multiple cases usable ribbons (so-called multiuse ribbons), where only a portion of each during printing Color of the ribbon is transferred to the recording medium.
Zur Konstanthaltung der Nachheiztemperatur ist die Nachheiz einrichtung vorteilhafterweise mit einem Temperaturregler verbunden. Dieser ermöglicht auch durch Vorgabe unterschied licher Temperatursollwerte eine Anpassung der Nachheiz temperatur an unterschiedliche Sorten von Farbträgern.The post-heating is used to keep the post-heating temperature constant device advantageously with a temperature controller connected. This also enables differentiation by default temperature setpoints an adjustment of the afterheating temperature on different types of color carriers.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungs gemäßen Thermodruckvorrichtung ist die Nachheizeinrichtung unter Zwischenlage einer Isolierschicht an dem Thermodruckkopf gehalten. Hierdurch wird eine unerwünschte Beeinflussung der von den Heizelementen des Thermodruckkopfes erzeugten Druck temperaturen durch die Nachheizung verhindert. Ist dagegen zur Verringerung der zum Drucken erforderlichen Ansteuer leistung für die Heizelemente des Thermodruckkopfes eine Vorheizung des Thermodruckkopfes auf eine unterhalb der Drucktemperatur liegende Vorheiztemperatur vorgesehen, so kann die Isolierschicht auch entfallen und die Nachheizeinrichtung zusätzlich die Funktion einer Vorheizeinrichtung übernehmend in unmittelbarem Kontakt mit dem Thermodruckkopf bzw. mit einem an ihm gehaltenen Kühlkörper angeordnet sein.According to an advantageous embodiment of the Invention According to the thermal printing device is the post-heating device with the interposition of an insulating layer on the thermal print head held. This will have an undesirable influence on the pressure generated by the heating elements of the thermal print head temperatures prevented by the after-heating. Is against to reduce the control required for printing performance for the heating elements of the thermal print head Preheat the thermal print head to one below the Preheating temperature provided, so can the insulating layer is also eliminated and the post-heating device additionally taking on the function of a preheating device in direct contact with the thermal print head or with one heat sink held him be arranged.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung weist die Nachheizeinrichtung eine Folie mit folienintegrierten Heizleiterbahnen auf. Die Folien abmessungen und der Verlauf der Heizleiterbahnen lassen sich besonders einfach an die Abmessungen des Thermodruckkopfes im Bereich seiner zu den Heizelementen parallelen Stirnkante anpassen, so daß eine gleichmäßige Verteilung der von der Nachheizeinrichtung erzeugten Wärme entlang der Umlenkkante erreicht wird. Außerdem weist die Folie aufgrund ihrer Dünne nur ein geringes Bauvolumen auf und läßt sich darüber hinaus in einfacher Weise an dem Thermodruckkopf befestigen.According to an advantageous embodiment of the invention Thermal printing device, the post-heating device has a film with foil-integrated heating conductor tracks. The slides dimensions and the course of the heating conductor tracks can be particularly easy to the dimensions of the thermal print head in Area of its end edge parallel to the heating elements adjust so that an even distribution of the Post-heater generated heat along the deflection edge is achieved. In addition, the film shows due to its thinness only a small construction volume and can also be built in easily attached to the thermal print head.
Alternativ zu der vorstehend angegebenen Ausbildung der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung wird eine weitere vorteilhafte Ausführung darin gesehen, daß die Nachheiz einrichtung mehrere Kaltleiterelemente aufweist. Dabei wird die Nachheiztemperatur durch die Kaltleiterelemente selbstregelnd auf dem Wert ihrer Bezugstemperaturen gehalten, so daß auf einen speziellen Temperaturregler verzichtet werden kann.As an alternative to the above training thermal printing device according to the invention is another advantageous embodiment seen in that the post-heating device has several PTC thermistor elements. The Post-heating temperature self-regulating by the PTC thermistor elements kept at the value of their reference temperatures so that on a special temperature controller can be dispensed with.
Eine gleichmäßige Wärmeverteilung an der Stelle der Trennung des Farbträgers von dem Aufzeichnungsträger wird gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung dadurch erreicht, daß die Nachheizeinrichtung einen Metall körper aufweist, an dem die Umlenkkante ausgebildet ist. Bei der Verwendung von Kaltleiterelementen kann der Metall körper zugleich als Stromleiterbahn für die an ihm anliegenden oder angelöteten Kaltleiterelemente dienen.Even heat distribution at the point of separation of the color carrier from the recording medium is according to a Development of the thermal printing device according to the invention thereby achieved that the post-heating device is made of a metal Has body on which the deflection edge is formed. When using PTC thermistor elements, the metal can body at the same time as a conductor track for those connected to it or soldered PTC thermistor elements.
Vorzugsweise besteht der Metallkörper aus einem im Bereich der Umlenkkante umgebogenen Blech; dabei ist der mit der Ausbildung der Umlenkkante verbundene konstruktive Aufwand besonders gering.The metal body preferably consists of a in the region of the Deflection edge bent sheet; here is the one with the training the deflection edge associated design effort low.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, von denenTo explain the invention, reference is made to the figures below referred to the drawing, of which
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung mit Kaltleiterelementen zur Realisierung der Nachheizung und Fig. 1 shows a first embodiment of the thermal printing device according to the invention with PTC thermistor elements for realizing the after-heating and
Fig. 2 und 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung mit folienintegrierten Heizleiterbahnen jeweils in verschiedenen Ansichten zeigen. Figs. 2 and 3, a second embodiment of thermal printing apparatus according to the invention with integrated heating conductor foil in each case show in different views.
Fig. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht eine Druckwalze 1, mit der ein an ihr anliegender Aufzeichnungsträger 2 - in der Regel einfaches Papier - zusammen mit einem darüberliegenden wärmeempfindlichen Farbträger 3 in Richtung des Pfeiles 4 an einem Thermodruckkopf 5 vorbeigeführt wird. Der Thermodruckkopf 5 weist eine Vielzahl einzeln ansteuerbarer Heizelemente 6 auf, die nebeneinanderliegend in einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Reihe auf einem plattenförmigen Trägersubstrat 7 in einem Abstand parallel zu einer Stirnkante 8 des Thermo druckkopfes 5 angeordnet sind. Zur Ableitung überschüssiger Wärme im Bereich der Heizelemente 6 ist der Thermodruckkopf 5 an seiner den Heizelementen 6 abgewandten Substratunterseite flächig mit einem Kühlkörper 9 verbunden. Im Bereich der Stirnkante 8 ist an dem Thermodruckkopf 5 und dem Kühlkörper 9 unter Zwischenlage einer Isolierschicht 10 eine Nachheiz einrichtung 11 gehalten. Diese besteht aus mehreren entlang der Ausdehnung des Thermodruckkopfes 5 in Richtung senkrecht zur Zeichenebene nebeneinanderliegenden Kaltleiterelementen 12, die zwischen zwei Schenkeln eines U-förmig gebogenen Bleches 13 eingeklemmt sind. Das Blech 13 bildet an seiner Biegestelle eine parallel zur Reihe der Heizelemente 6 verlaufende Umlenkkante 14 für den Farbträger 3. Fig. 1 shows a schematic side view of a printing roller 1 , with which a recording medium 2 lying against it - usually simple paper - is guided past a thermal printing head 5 together with an overlying heat-sensitive ink carrier 3 in the direction of arrow 4 . The thermal print head 5 has a plurality of individually controllable heating elements 6 , which are arranged side by side in a row running perpendicular to the plane of the drawing on a plate-shaped carrier substrate 7 at a distance parallel to an end edge 8 of the thermal print head 5 . In order to dissipate excess heat in the area of the heating elements 6 , the thermal print head 5 is connected flatly to a heat sink 9 on its underside of the substrate facing away from the heating elements 6 . In the area of the front edge 8 , a post-heating device 11 is held on the thermal print head 5 and the heat sink 9 with the interposition of an insulating layer 10 . This consists of several PTC thermistor elements 12 lying alongside one another along the extent of the thermal print head 5 in the direction perpendicular to the plane of the drawing, which are clamped between two legs of a sheet 13 bent in a U-shape. At its bending point, the sheet metal 13 forms a deflection edge 14 for the ink carrier 3 that runs parallel to the row of heating elements 6 .
Der zum Bedrucken des Aufzeichnungsträgers 2 zusammen mit diesem an den Heizelementen 6 vorbeigeführte Farbträger 3 wird hinter der Reihe der Heizelemente 6 an der Umlenkkante 14 unter einem Winkel von dem Aufzeichnungsträger 2 abgezogen. Durch Strombeaufschlagung der Kaltleiterelemente 12 werden diese auf eine Temperatur unterhalb der Farbablösetemperatur des Farbbandes 3 (Drucktemperatur) erwärmt, wobei sich die Wärme gleichmäßig entlang der Umlenkkante 14 verteilt. Hierdurch wird die Abkühlung des Farbträgers 3 zwischen der Reihe der Heizelemente 6 und dem Ort der Trennung des Farbträgers 3 von dem Aufzeichnungsträger 2 verringert. Dadurch wird verhindert, daß sich die im Bereich der Heizelemente 6 durch Wärme verflüssigte Farbe wieder verfestigt, bevor der Farbträger 3 von dem Aufzeichnungsträger 2 getrennt wird. Ein erneutes Anhaften der durch die Heizelemente 6 aufgeschmolzenen Farbe an dem Farbträger 3 wird dadurch ausgeschlossen.The for printing the recording medium 2 along with this guided past the heating elements 6 dye carrier 3 is withdrawn behind the row of the heating elements 6 to the deflection edge 14 at an angle of the record carrier. 2 By applying current to the PTC thermistor elements 12 , they are heated to a temperature below the ink release temperature of the ink ribbon 3 (printing temperature), the heat being distributed uniformly along the deflection edge 14 . As a result, the cooling of the ink carrier 3 between the row of heating elements 6 and the location of the separation of the ink carrier 3 from the recording medium 2 is reduced. This prevents the color liquefied by heat in the area of the heating elements 6 from solidifying again before the ink carrier 3 is separated from the recording medium 2 . A renewed adhesion of the color melted by the heating elements 6 to the ink carrier 3 is thereby excluded.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung besteht die Nachheizeinrichtung 11 alternativ zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Folie 15 mit folienintegrierten Heizleiterbahnen, die durch ein mit dem Kühlkörper ver schraubtes Blech 16 im Bereich der Stirnkante 8 des Thermo druckkopfes 5 flächig an dem Kühlkörper 9 gehalten ist. An dem Blech 16 ist eine parallel zu der Reihe der Heizelemente 6 verlaufende Umlenkkante 17 für den Farbträger 3 ausgebildet.In the embodiment of the thermal printing device according to the invention shown in FIG. 2, the reheating device 11 consists, as an alternative to the embodiment shown in FIG. 1, of a film 15 with film-integrated heating conductor tracks which are screwed through a sheet metal 16 screwed to the heat sink in the region of the end edge 8 of the thermal printing head 5 is held flat on the heat sink 9 . A deflection edge 17 for the ink carrier 3 running parallel to the row of heating elements 6 is formed on the sheet 16 .
Fig. 3 zeigt die Folie 15 mit den Heizleiterbahnen 18 bei abgenommenem Blech 16 (Fig. 2) an dem Kühlkörper 9. Die Heizleiterbahnen 18 sind an Ausgangsleitungen 19 eines Temperaturreglers 20 angeschlossen, der zur Erfassung des jeweiligen Temperatur-Istwertes mit einem Thermofühler 21 auf der Folie 15 verbunden ist. Aufgrund ihrer unmittelbaren Verbindung mit dem Kühlkörper 9 wirkt die Nachheizeinrichtung 11 zugleich als Vorheizung für die Druckzone im Bereich der Heizelemente 6. Die Umlenkkante 17 des Bleches 16 springt gegenüber dem Trägersubstrat 7 des Thermodruckkopfes 5 in Richtung auf die Druckwalze 1 nur minimal vor, so daß der Farbträger 3 und der Aufzeichnungsträger 2 im Bereich zwischen der Reihe der Heizelemente 6 und der Umlenkkante 17 an dem vorerwärmten Trägersubstrat 7 entlanggeführt werden und sich dabei kaum abkühlen. Es wäre zwar möglich, die Umlenkkante für den Farbträger 3 an der Stirnkante 8 des Thermodruckkopfes 5 auszubilden, jedoch würde dies eine exakt geschliffene Stirnkante 8 an dem Trägersubstrat 5 erfordern; außerdem wäre man in bezug auf den Ablöseort und den Ablösewinkel zwischen dem Aufzeichnungsträger 2 und dem Farbträger 3 an die Abmes sungen des Thermodruckkopfes 5 gebunden. Fig. 3 shows the film 15 with the heat conducting paths 18 with removed sheet 16 (Fig. 2) to the cooling body 9. The heating conductor tracks 18 are connected to output lines 19 of a temperature controller 20, which is connected to a thermal sensor 21 on the film 15 in order to record the respective actual temperature value. Because of its direct connection to the heat sink 9, the reheating device 11 also acts as a preheater for the pressure zone in the area of the heating elements 6 . The deflection edge 17 of the sheet 16 protrudes only minimally in relation to the carrier substrate 7 of the thermal print head 5 in the direction of the printing roller 1 , so that the ink carrier 3 and the recording medium 2 in the area between the row of heating elements 6 and the deflection edge 17 on the preheated carrier substrate 7 be guided along and hardly cool down. Although it would be possible to form the deflection edge for the ink carrier 3 on the end edge 8 of the thermal print head 5 , this would require an exactly ground end edge 8 on the carrier substrate 5 ; in addition, one would be bound to the dimensions of the thermal print head 5 with respect to the release location and the release angle between the recording medium 2 and the ink carrier 3 .
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