DE3850874T2 - Wagenabtastsystem für optische Abtaster. - Google Patents
Wagenabtastsystem für optische Abtaster.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Montage von beweglichen Wagensystemen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen zur Montage von mehreren Wagen, so daß eine genaue relative Positionierung zwischen ihnen trotz des Verschleißes bei ständigem Gebrauch aufrechterhalten wird. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich für Spiegelwagen, die zu den abgeschlossenen optischen Abtastvorrichtungen gehören, die in Kopierern, optischen Lesern u. ä. verwendet werden.
- Kugellageranordnungen, um zwei Vorrichtungen im allgemeinen trotz einer relativen Bewegung zwischen den Objekten in einer festen Position zu halten, sind gut bekannt. Beispielsweise zeigt die US-Patentschrift 4 593 957 von Hidano eine Anordnung ineinandergreifender Nuten auf ineinandergeschobenen U-förmigen Elementen, die Kugellager in herausgearbeiteten Nuten besitzen, um eine tragende Anordnung zur Verfügung zu stellen und dabei eine geradlinige Bewegung zwischen einem Tisch und einem Bett aufnehmen. Bei Hidano wird ein Rollenlager zur Montage des Wagens und zur Aufnahme der relativen Bewegung benutzt. Eine Schiene mit C- oder U-förmigem Querschnitt besitzt im Innern zwei Laufnuten; in ähnlicher Weise besitzt eine zweite U-förmige Schiene auf dem Wagen V-förmige Nuten. Zwischen den beiden U-förmigen Schienen werden in den V-förmigen Nuten Kugellager positioniert. Bei dieser Anordnung entsteht zwischen den Kugellagern und den V-förmigen Nuten eine punktförmige Berührung, so daß über einen bestimmten Zeitraum hinweg in die Kugellager und in die Nuten Abflachungen eingegraben werden. Infolgedessen gehen sowohl die Maßbeständigkeit als auch die Parallelität verloren.
- Eine andere Anordnung für Leitrollen und Laufrollen, die eine relative Bewegung zwischen zwei Elementen erlaubt, ist in der US-Patentschrift 3,661,431 von Wisecarver dargestellt, in der Lagerrollen V-förmige Ringnuten und schräge Seiten besitzen, um in beide Seiten eines umgekehrten V-förmigen Laufringes zu passen oder auf V-förmigen Laufringen zu laufen, die in die Nuten eingreifen. Das heißt, Wisecarver bezieht sich auf eine Winkellaufrolle, die zwei Rollen mit Nuten berührt, eine auf jeder Seite des Winkels.
- GB-A-311 210 zeigt eine Vorrichtung für einen Wagen, die eine Schiene mit einer nach oben zeigenden ebenen Oberseite und einer nach unten zeigenden Unterseite enthält, ein erstes Rollenmittel, das am Wagen drehbar angebracht ist, damit die Rolle in die ebene Oberseite eingreift, ein zweites Rollenmittel, das am Wagen drehbar angebracht ist, und Führungsmittel mit einer eingreifenden Nut und einem Kamm, damit die nach unten zeigende Unterseite der Schiene und das zweite Rollenmittel ineinander eingreifen. Solch eine Darstellung ist besonders in Fig. 8 von GB-A-311 210 sichtbar und stellt den aktuellsten Stand der Technik dar.
- Der oben erwähnte Stand der Technik schlägt weder eine einzelne C-förmige Schiene vor, noch bezieht sich dieser Stand der Technik auf Kopierer und die Probleme, die mit den Abtastwagen in verwandten Geräten zusammenhängen.
- Gegenwärtige Doppelwagen-Kopier- und Abtastmaschinen benutzen typischerweise Wellen mit kreisförmigem Querschnitt mit drei oder mehr Kugellagern, die rund um die Welle gelagert sind, um den Kontakt mit ihr herzustellen. Das Ergebnis ist ein punktweiser Kontakt an den drei Schnittstellen der Welle und der Kugellager. Im Verlauf der Zeit bilden sowohl die Welle als auch die Lager ebene Stellen am Kontaktpunkt, was zu einer Veränderung in der Wagenposition führt. Zusätzlich sind die Herstellungsoperationen der Wellen so beschaffen, daß sie kleine Nuten senkrecht zur Abtastrichtung ergeben. Demzufolge ergibt es einen beträchtlichen Lärm, wenn die Lager über die Welle rollen, insbesondere wenn die Maschine neu ist. Typischerweise laufen bei Kopierern und Abtastvorrichtungen entsprechend dem Stand der Technik beide Wagen auf der gleichen Schiene, so daß ein Wagen in den anderen Wagen eingebettet wird.
- Keine Wagenvorrichtung für mehrere Wagensysteme entsprechend dem Stand der Technik erlaubt eine relative Bewegung zwischen den Wagenbetten mit Verschleißaufnahme, so daß die Wagenbetten zwischen zwei montierten Wagen mit genauer gegenseitiger Positionierung beweglich sind, wie durch diese Erfindung begreiflich wird.
- Die vorliegende Erfindung stellt Mittel zur genauen Montage von Wagen zur Verfügung und ist besonders nützlich für eine Anordnung zur Führung von Spiegelwagen in einem optischen Abtastsystem. Vorzugsweise liefern zwei ausgearbeitete Feinblech-Stanzteile tragende Flächen für den Spiegelwagen und eine besondere Lagerung, um die Wagen zu führen.
- Die vorliegende Erfindung erhält die Parallelität zu zwei gleichzeitig geschliffenen Flächen und die Richtwirkung mit einer ausgearbeiteten Nut. Ein Lager ist federgelagert und läuft in der ausgearbeiteten Nut. Die Parallelitäts- und Laufkriterien für Wagenvorrichtungen wurden traditionell realisiert, indem eine oder zwei genau geschliffene Wellen mit fünf oder sechs Lagern pro Wagen in einem dreieckigen Muster um die Welle herum benutzt werden.
- Bei der Verwendung von mehreren Wagen ist die vorliegende Erfindung eine Anordnung zur Montage der Wagen für eine relative Bewegung zwischen ihnen, die eine ausgearbeitete ebene Schienenfläche und einen Rollenstößel benutzt, wobei ein zweiter Rollenstößel eingreifende Nuten und Kämme besitzt, die relativ zur Oberfläche der ebenen Schiene angeordnet sind. Eine im allgemeinen C-förmige Schiene mit parallelen Oberflächen verbindet die Wagen so, daß das bewegliche Verschieben der zwei Wagen auf einem genauen parallelen Weg erreicht wird.
- Die vorliegende Erfindung stellt eine Anordnung zur Führung der Spiegelwagen einer Abtastvorrichtung mit einer Anzahl von Vorteilen gegenüber der traditionelleren Verwendung einer Präzisionswelle zur Verfügung. Erstens ist es schwierig, die Geradlinigkeit über die gesamte Wellenlänge hinweg aufrechtzuerhalten. Zweitens ist eine Präzisionswelle beträchtlich aufwendiger als ein ausgearbeitetes Feinblech-Stanzteil. Drittens ist es schwieriger, die Parallelität zwischen zwei einzelnen Wellen aufrechtzuerhalten. Viertens ist die Berührungsspannung zwischen der Welle und den Lagern auf Grund einer punktförmigen anstatt einer linienförmigen Berührung wie beim dargestellten System außerordentlich hoch. Der Aufbau der vorliegenden Erfindung benutzt ein Stanzteil auf jeder Seite der Spiegelwagen. Diese Stanzteile werden auf vorbereiteten Flächen in einem Gußstück angebracht und unter Verwendung von Federbolzen festgehalten, die in das Gußstück gedrückt werden.
- Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination von zwei Vorrichtungen verwendet, um einen Wagen jeder Vorrichtung exakt an einer Stelle zu halten, wobei jede Vorrichtung enthält:
- eine Schiene mit einer nach oben zeigenden ebenen Oberseite und einer nach unten zeigenden Unterseite;
- ein erstes Rollenmittel, das am Wagen drehbar angebracht ist, damit die Rolle in die ebene Oberseite eingreift;
- ein zweites Rollenmittel, das am Wagen drehbar angebracht ist;
- Führungsmittel mit einer eingreifenden Nut und einem Kamm, damit die nach unten zeigende Unterseite der Schiene und das zweite Rollenmittel ineinander eingreifen.
- Jede Schiene der zwei Vorrichtungen wird von einem der zwei Schenkel einer im allgemeinen C-förmigen Schienenbaugruppe definiert, wobei die Schenkel, die die Schienen definieren, zueinander entgegengesetzt sind und dadurch eine obere Schiene und eine untere Schiene bilden, wobei jede der Schienen in die Längsrichtung der Schienenbaugruppe gerichtet ist; die obere ebene Fläche der oberen Schiene ist auf der Außenseite der oberen Schiene angebracht, und die Unterseite der oberen Schiene befindet sich auf der Innenseite der oberen Schiene; die obere ebene Fläche der unteren Schiene befindet sich auf der Innenseite der unteren Schiene, und die Unterseite der unteren Schiene befindet sich auf der Außenseite der unteren Schiene.
- Normale Fachleute werden die obenstehenden und weitere Ziele, Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen der vorliegenden Erfindung aus der folgenden, ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erkennen, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden.
- Fig. 1 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer typischen Kopierumgebung, die die allgemeine Anordnung und Betriebsweise von zwei Abtastwagen veranschaulicht.
- Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht der zwei Wagen, die typischerweise in der Umgebung von Fig. 1 anwendbar sind und allgemein die Beziehungen zwischen den Führungsschienen und den Wagenanordnungen entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
- Fig. 3 ist eine Endansicht der Doppelwagenstruktur, die in der Struktur von Fig. 1 und 2 bei einer Anbringung entsprechend dieser Erfindung nützlich ist.
- Fig. 4 ist eine erweiterte Ansicht der Struktur des Nuten- und Rollenkammeingriffs von Fig. 3.
- Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Lageranordnungen der Ausführungsform von Fig. 1 bis 4.
- Fig. 6 zeigt die Elemente eines Vierspiegelsystems, die Doppelspiegelwagen entsprechend dieser Erfindung benutzt.
- Fig. 1 ist eine etwas schematische Ansicht eines typischen modernen Kopierers 10 und zeigt die Beziehung ihrer durchsichtigen Platte 11, auf der Dokumente zum Kopieren abgelegt werden. Er enthält Lampen 14 und 15, um Dokumente (nicht dargestellt) in ihrer Position auf Platte 11 zu beleuchten. Der Kopierer 10 verwendet ein abgeschlossenes optisches System, in dem reflektiertes Licht auf die Spiegel 16 und 17 gerichtet wird, die beide auf einem entsprechenden Wagen (in Fig. 1 nicht dargestellt) montiert sind, eine Reflexionslinse 18 und einen Spiegel 19. Die letzten beiden Elemente sind in ihrer Lage fest.
- Nachdem das Licht von den Spiegeln 16 und 17, die auf den zwei Wagen montiert sind, reflektiert wird, wird es auf ein fotoleitendes Material auf der rotierenden Trommel 20 gerichtet, wo es durch die selektive Entladung des geladenen Fotoleiters auf gut bekannte Art und Weise ein Bild abbildet. Abschließend wird das Bild in der Maschine mit Toner in Berührung gebracht und dann auf ein Kopierblatt übertragen, das auf einem Kopiermedium fixiert oder gesichert wird.
- Die spezielle Doppelwagenanordnung des Kopierers 10 ist so beschaffen, daß sich der Wagen für den Spiegel 17 mit der Hälfte der Geschwindigkeit des Wagens für den Spiegel 16 bewegt, da sie die Platte 11 in Synchronisation mit der Bewegung der Fotoleiterfläche für Trommel 20 abtasten. Die Arbeit des Kopierers 10 und seiner Elemente ist gut bekannt, sie bilden aber für die Anwendung der vorliegenden Erfindung eine besonders günstige Umgebung.
- Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht der Beziehung der Spiegel 16 und 17 zu ihren jeweiligen Wagen 24 und 25 unter Berücksichtigung der Wagenmontage-Schienenbaugruppen 27 und 28. Die Schienenbaugruppen 27 und 28 sind am Maschinenrahmen (in Fig. 2 nicht dargestellt) starr befestigt. Der Lichtweg nach der Reflexion vom Dokument auf der Platte 11 (in Fig. 1 dargestellt) ist in gleicher Weise dargestellt, so wie er von den Spiegeln 16 und 17 in die feste Linse 18 gerichtet wird. Die Montage der Wagen 24 und 25 bezüglich der Flächen 29/30 und 31/32 der jeweiligen Schienenbaugruppen 27 und 28 wird nachstehend in Fig. 3 bis 5 beschrieben. Auf Grund eines herkömmlichen Mechanismus bewegt sich der Wagen 25 mit der Hälfte der Geschwindigkeit von Wagen 24, um eine tatsächlich konstante Länge des Lichtweges aufrechtzuerhalten.
- Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich für einen Kopierer mit einem optischen System entsprechend den oben beschriebenen Ideen. Er enthält eine solche Anordnung der Schienen, die für die Montage der Wagen 24 und 25 verwendet werden, daß deren Bewegung aufgenommen wird, beispielsweise die zwei Spiegelwagen während der Abtastoperationen vor und zurück bewegt werden.
- Die Schienenbaugruppen 27 und 28 für die Wagen 24 und 25 entsprechend der vorhandenen Erfindung enthalten jeweils obere und untere ebene Schienenflächen 29 und 30 für die Schienenbaugruppe 27 und ebene Schienenflächen 31 und 32 für die Baugruppe 28. Man beachte, daß die zwei Wagen 24 und 25 auf verschiedenen Flächen laufen. Die Parallelität wird durch einen Steg gesichert, der eine starre Wechselbeziehung zwischen den Flächen 29 und 30 an einem und zwischen 31 und 32 am anderen Ende aufrechterhält. Dies ist beispielsweise erreichbar, indem die zwei ebenen Schienen aus einem einzelnen Stab mit einem C-förmigen Querschnitt hergestellt werden. Die zwei Schienenflächen werden mit der gleichen Fertigungsoperation hergestellt, um eine exakte Parallelität zwischen ihnen und eine exakte Abmessung zu gewährleisten.
- Die Wagen werden auf Rollen montiert, die über die Schienenflächen 29, 30, 31 und 32 rollen und auf diese Weise die Reibung minimieren, da keine punktförmige Berührung wie beim bisherigen Stand der Technik auftritt. Dazu gehören die Rollen 33, 34 und 35 am linken Ende des Wagens 24 in Fig. 3 und die Rolle 38 am anderen Ende. In ähnlicher Weise realisieren die Rollen 41, 42 und 43 die Montage des Wagens 25. Die Rollen sind an den jeweiligen Wagen drehbar angebracht und rollen auf der Schiene, so daß sie nicht verschleißen, wodurch die Abmessungsstabilität der Anordnung während der Lebensdauer der Maschine erhalten wird.
- Fig. 4 zeigt im Detail die Nut 45 zur Realisierung genauer Laufoperationen, wenn die Wagen die Schienen hinabrollen. Nuten werden in die Unterseite jeder Schiene eingearbeitet, und die Wagen tragen eine Rolle, die in die Nutenspur hineinpassen kann. In Fig. 4 wird eine Nut 45 in die Unterseite der oberen Schiene 29 eingearbeitet, und die Rolle 34 besitzt einen erhöhten Kamm, um in die Nut 45 zu passen. Auf diese Weise wird die Bewegung der Wagen gegenüber Hin-und-Her-Vibration stabil gehalten.
- Die Montageendbaugruppe 46 für den Wagen 24 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Rolle 34 wird als ein Standardlager angesehen, mit einem speziellen Ring 50, der einen Kamm besitzt, um in die Nut 45 einzugreifen. Die Rolle 34 wird auch an der exzentrischen Welle 51 befestigt. Rolle 34 ist mit ihrem Ring 50 durch eine flache Metallfeder 48 federgelagert, um den Wagen daran zu hindern, aus der Schiene zu springen sowie den Verschleiß der Schienen während ihrer Lebensdauer zu kompensieren. Die Rolle 34 ist durch eine Feder 48 nach oben vorgespannt, die die Rolle 34 so belastet, daß ein Verschleiß der Rolle mit der Nut oder des Laufringes mit der Nut keine Auswirkung auf die Fähigkeit des Mechanismus hat, richtig zu laufen. Da die Wagen relativ zu den Oberseiten 29 und 30 angeordnet sind, hat irgendein Verschleiß in dem Laufring mit der Nut oder in der Rolle mit der Nut keine Bedeutung für die Positionierung der Wagen während der Lebensdauer der Maschine. Die Beziehung zwischen der Nut 45 und dem Kamm, der von dem Ring 50 auf dem Umfang gebildet wird, ist natürlich umkehrbar. Das heißt, es ist das gleiche Ergebnis möglich, wenn inan einen Kamm hat, der nach unten hervorspringt, wobei sich die Nut 45 auf der Unterseite der Schiene 29 befindet, die mit einer Umfangsnut in die Rolle 34 eingreift. Ungeachtet dessen sichern die Oberseiten, daß die Wagen parallel zueinander auf der Rückseite abtasten, während die Nut-Kamm-Kombination die Wagen von vorn nach hinten führt.
- Schließlich besitzt die C-förmige ebene Schiene ein genau positioniertes Loch und einen genau positionierten Schlitz, um sich über Paßstifte anzupassen, die sich in den Positionierungslöchern innerhalb des Rahmens befinden. Auf diese Weise werden die Schienen in dem Rahmen positioniert, ohne daß eine weitere Einstellung notwendig ist.
- Somit wird eine ebene Schiene mit einigen Punktberührungsrollen in Kombination mit einer separaten, mit einer Nut versehenen Fläche zur Aufrechterhaltung der Position eines Wagenlaufs auf der Schiene veranschaulicht.
- Fig. 3 zeigt eine Endansicht der Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die vordere Schienenbaugruppe 27 besitzt die oberen Flächen 29 und 30, die gleichzeitig in einer parallelen Schleifanordnung geschliffen wurden. Jeder Spiegelwagen besitzt vorn zwei Standardlager (d. h. 33/35 und 41/43), die auf den entsprechenden Flächen laufen sollen. Dies sichert, daß die Wagen parallel zueinander vorn abtasten.
- Fig. 5 ist eine Ansicht der linken Montagebaugruppe 46 für den Wagen 24, der in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt ist. Dies zeigt die Anordnung der Lager, die für die Rollen 33, 34 und 35 benutzt werden. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, besitzt die Schiene 28 ebenfalls obere Flächen 31 und 32, die auf die gleiche Weise geschliffen wurden. Zusätzlich besitzt die untere Fläche von 30 eine eingearbeitete Nut, und eine weitere Stabilisierung ist möglich, indem ähnlich eingearbeitete Nuten auf der Unterseite von 31 und 32 einbezogen werden. Jeder Wagen besitzt zwei Standardlager für die Rollen 33 und 35 sowie für 41 und 43 (nicht dargestellt), die auf den oberen Flächen laufen sollen, und Rollen 34 und 42, jeweils mit einem speziellen Ring, die in den unteren Nuten laufen sollen. Der spezielle Ring besitzt ein Profil, das zu dem Profil der Nut entgegengesetzt ist. Da sich die Nut in der unteren Fläche der Schiene befindet, ist sie weniger empfänglich für Verschmutzung. Das bedeutet, daß sie keinen Schmutz u. a. einfängt.
- Fig. 6 ist ein Doppelwagensystem, in etwa ähnlich zu der Anordnung von Fig. 1, mit dem Unterschied, daß sie eine Vierspiegel- Konfiguration enthält. Die Platte oder das Dokumentenglas 51 nimmt das Originaldokument, das Buch oder irgendein anderes zu kopierendes Objekt auf. Wie in Fig. 1 bleibt das Originalobjekt unbeweglich, wenn die Wagen abtasten, wobei sie an der Bezugskante auf der rechten Seite beginnen, so wie in Fig. 6 dargestellt. Der erste Wagen 52 trägt den ersten Spiegel 54, um das Lichtbild, das von der Platte 51 empfangen wurde, zum zweiten Wagen 55 zu reflektieren. Das Licht wird dadurch von den Spiegeln 56 und 57 durch die feste Linse 58 doppelt reflektiert, und von dort wird es von dem festen Spiegel 59 zur Fotoleitertrommel 60 reflektiert. Die Bildentwicklung und -übertragung geschieht danach im wesentlichen so wie oben beschrieben.
- Die einzelnen Rollen 53 und 62, die in Fig. 6 dargestellt sind, funktionieren ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Rolle 38. Sie folgen jeweils den oberen Flächen eines U-förmigen Elementes, während die Baugruppen längs der Linien von 46 mit den oberen Flächen der U-förmigen Schienen auf der anderen Seite ähnlich zu den Elementen 27 und 28 von Fig. 2 zusammenwirken. Die Rolle 61 dreht sich frei um eine gemeinsame Welle mit dem Antriebsrad oder der Transportrolle 62. Letztere besitzen einen Riemen o. ä. zu einem Motor (nicht dargestellt), um die Bewegung des Wagens zu realisieren. Der andere Wagen 52 wird entweder in ähnlicher Weise angetrieben oder ist mit einer geeigneten Anordnung verbunden, die die notwendige relative Bewegung zwischen den Wagen 52 und 55 erzeugt. Es gibt verschiedene Arten der Bewegung von Doppelwagen, die ähnlich zu denen sind, die für die Erzeugung der richtigen Abtastbewegungen beschrieben wurden. Ein Beispiel wird vorgestellt in dem gemeinsam erteilten US-Patent 4 634 267 mit dem Titel "Photoconductor Scanning Apparatus And Method for Adjustment" von R. O. Jones, W. F. Price, Jr., G. E. Siemer und M. H. Ulrich.
Claims (4)
1. Eine Kombination von zwei Vorrichtungen, um einen Wagen
(24, 25) von jeder der Vorrichtungen in einer genauen
Position zu halten, wobei jede der Vorrichtungen enthält:
eine Schiene mit einer nach oben zeigenden eingearbeiteten
ebenen oberen Fläche und einer nach unten zeigenden unteren
Fläche;
ein erstes Rollenmittel (33, 35), das am Wagen (24)
angebracht ist, um rollend in die ebene obere Fläche (29)
einzugreifen;
ein zweites Rollenmittel (34), das drehbar am Wagen (24)
angebracht ist;
Führungsmittel mit einer eingreifenden Nut (45) und einem
Kamm, damit die nach unten zeigende Unterseite der Schiene
und das zweite Rollenmittel (34) ineinander eingreifen; und
jede Schiene der zwei Vorrichtungen wird von einem der zwei
Schenkel einer im allgemeinen C-förmigen Schienenbaugruppe
(27) definiert, wobei die Schenkel, die die Schienen
definieren, zueinander entgegengesetzt sind und dadurch eine
obere Schiene und eine untere Schiene bilden, wobei jede
der Schienen in die Längsrichtung der Schienenbaugruppe
(27) gerichtet ist; die obere ebene Fläche (29) der oberen
Schiene ist auf der Außenseite der oberen Schiene
angebracht, und die Unterseite der oberen Schiene befindet sich
auf der-Innenseite der oberen Schiene; die obere ebene
Fläche (30) der unteren Schiene befindet sich auf der
Innenseite der unteren Schiene, und die Unterseite der unteren
Schiene befindet sich auf der Außenseite der unteren
Schiene.
2. Eine Kombination von zwei Vorrichtungen gemäß Anspruch 1,
wobei jede der Vorrichtungen weiterhin Mittel (48) enthält,
die das zweite Rollenmittel (34) biegsam gegen die untere
Fläche der Schiene vorspannen.
3. Ein Kopierer (10) oder ein optischer Leser mit einer
Kombination von zwei Vorrichtungen entsprechend Anspruch 1
oder 2.
4. Ein Kopierer (10) oder ein optischer Leser gemäß Anspruch
3, in dem der Wagen (24, 25) einen Spiegel (16, 17) trägt.
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1989
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