JP2005169967A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高分解能、高精度でキャリッジの位置検出を行なうことができ、高密度記録が可能で信頼性、耐久性の高い画像記録装置を提供する。
【解決手段】本構成は、エンコーダフィルム８を支持し、シャーシ側板９に取り付け位置を微調整して固定することができるエンコーダ調整板16を有し、位置出し穴５ａに当接する位置決め部20ｃと、シャーシ側板９を貫通し、エンコーダ調整板16の位置を決める位置決め凸部20ａ、20ｂと、を有する組立調整治具20を、キャリッジ５とシャーシ側板９の間のガイド軸７及びサポート軸４上に載置し、キャリッジ５をシャーシ側板９側に移動し、位置決め凸部20ａ、20ｂにエンコーダ調整板16を当接してエンコーダ調整板16の位置を決め、エンコーダ調整板16をシャーシ側板９に固定するエンコーダ調整機構を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジの位置を検出する高精度位置検出手段として光学式リニアエンコーダを用いる画像記録装置に関するものである。

従来の画像記録装置において、記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジの位置を検出する高精度位置検出手段として、様々な方式のリニアエンコーダが用いられている。中でも光学式のエンコーダは、検出部がリニアスケールに非接触で検知可能であり、耐久性に優れ、磁界の変化などの外乱に強く、安価であり、また高精度、高分解能の位置検出に向いており、高性能な画像記録装置においては主流となっている。

しかし、画像記録装置の内部はインク、紙紛、トナー等の汚れの原因となるものが多く、これらがリニアスケールの表面に付着すると、リニアスケールの透過光の光量が減少してリニアエンコーダの信号出力が低下する。特に、インクジェット方式の画像記録装置においては、記録ヘッドからのインク吐出時に微少のインクが霧状に空間に散乱する現象（以下、ミストと記す）が起こり、装置内部の部品にインクが付着しやすく、リニアスケール表面にも付着しやすい。

そこで、リニアスケールを走査した際のフォトインタラプタ出力に応じてフォトインタラプタの総合感度を所定値に制御する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１−２２１２７１号公報

しかしながら、特許文献１の画像記録装置は、若干の信号変化を補正するもので、リニアスケール表面の汚れによる出力低下を解決できるものではない。同じ汚れでも、特に高分解能エンコーダでは、感度が鋭敏化しており、この影響が大きい。一方、最近では、装置の高性能化の要求とともに、光学式リニアエンコーダに更なる高精度、高分解能が要求されている。

光学式リニアエンコーダにおいて、水滴等の汚れがリニアスケールの表面に付着すると、この種の汚れは、透過性を有し、リニアスケールを通過する光の曲率を変える。そして、リニアスケールの明暗スリットの本数を受光素子によって単純にカウントする方式では、リニアスケールの透過光が正常な光路からはずれることによりり、受光部であるエンコーダセンサに設計値とおりの均等なピッチで光が届かず、誤信号が発生する。

この誤信号による誤差により、画像記録装置の記録性能が低下し、誤信号による誤差の積み重なりによりキャリッジの停止位置を狂わせ、キャリッジが暴走し、他部品へ衝突して機械破損等が生じる。この結果、画像記録装置の信頼性、耐久性が低下するという問題がある。

この誤信号の発生を最小限に抑えるのに、エンコーダセンサの受光面（以下、ディテクタと呼ぶ）とリニアスケールの遮光面を出来る限り近づけ、出来るだけ平行にすることが、有効であることがわかっている。

このディテクタとリニアスケールのギャップを保つために、エンコーダセンサとリニアスケール（エンコーダフィルム）をすらせてしまうような単純な構成もあるが、ヘビィデューティな仕様の場合、リニアスケール表面の埃やインク、紙粉を一部にかき集めてしまい、エンコーダとしての寿命が短くなり、画像記録装置の耐久性が低下する。

図６は従来のリニアスケール調整機構のない画像記録装置の構成図であり、図７、図８は従来の構成での不具合を説明する図である。

図６に示す従来の画像記録装置の構成では、図７に示すように、記録媒体510と記録ヘッド53のギャップ調整で、ガイド軸57とサポート軸54の高さがずれた場合、ガイド軸57とサポート軸54に支持されたキャリッジ55は水平面から傾き、キャリッジ55上に固定されたエンコーダセンサ56も傾く。

しかし、エンコーダフィルム58はシャーシ側板59に固定されているので、エンコーダセンサ56とエンコーダフィルム58の相対位置は、ずれてしまうことになる。この場合、エンコーダフィルム58と光軸のエンコーダフィルム58のスリット面の垂直度が狂ってしまう。

また、エンコーダセンサ56とエンコーダフィルム58の位置が公差等でずれた場合、エンコーダフィルム58が発光素子56ａに近い場合には、受光素子56ｂに設計値とおりの均等なピッチで光が届かず、誤信号が発生する。

逆に、図８に示すように、エンコーダフィルム58が受光素子56ｂに近い場合には、エンコーダフィルム58が受光素子56ｂ側に摺ってしまう可能性がある。この場合、受光素子56ｂがエンコーダフィルム58の表面に付着した汚れをかき集めてしまい、エンコーダセンサ56の寿命を縮めることになる。

また、画像記録装置の耐久性の向上に関する要求が増える中、インクジェット方式の画像記録装置でも５万枚ほどの画像記録を保証するプリンタもある。この傾向は増える一方で、プリンタの寿命を左右する要素のひとつであるキャリッジ用光学センサのミストによる汚れに対する耐汚性能の向上が求められている。

そこで本発明は、高分解能、高精度でキャリッジの位置検出を行うことができ、高密度記録が可能で信頼性、耐久性の高い画像記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る画像記録装置の代表的な構成は、記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドを搭載可能なキャリッジと、該キャリッジが走査するガイド軸及びサポート軸と、前記キャリッジ上に配置された光学式エンコーダセンサと、前記ガイド軸及び前記サポート軸に平行に設けられたリニアスケールと、前記ガイド軸、前記サポート軸、前記リニアスケールの両端を支持するシャーシ側板と、を有し、前記光学式エンコーダセンサとリニアスケールにより前記キャリッジの位置を検出する画像記録装置において、前記リニアスケールを支持し、前記シャーシ側板に取り付け位置を微調整して固定することができるスケール固定部材を有し、前記キャリッジは前記光学式エンコーダセンサの光軸方向に前記光学式エンコーダセンサに対して所定位置に設けられた位置出し部を有し、前記位置出し部に当接する第一の位置決め部と、前記シャーシ側板を貫通し、該スケール固定部材の位置を決める第二の位置決め部と、を有する組立調整治具を、前記キャリッジと前記シャーシ側板の間の前記ガイド軸及びサポート軸上に載置し、前記キャリッジを前記シャーシ側板側に移動し、前記位置出し部を前記第一の位置決め部に当接して前記前記光学式エンコーダセンサに対する前記組立調整治具の位置を決定し、さらに、前記キャリッジを前記シャーシ側板側に移動し、前記第二の位置決め部に前記スケール固定部材を当接して該スケール固定部材の位置を決め、該スケール固定部材を前記シャーシ側板に固定するエンコーダ調整機構を設けたことを特徴とした。

以上説明したように、本発明の構成により、ガイド軸、サポート軸の位置調整を行っても光学式エンコーダセンサとリニアスケールの平行度及びギャップ等の位置関係は一定に保つことができ、汚れ等による誤信号の発生をおさえ、高分解能、高精度でキャリッジの位置検出を行うことができ、高密度記録が可能で信頼性、耐久性の高い画像記録装置とすることができる。

また、組立に特殊な技術が必要なく、組立時以外に特殊な部品が必要ないため、容易かつ安価に調整が可能である。

本発明に係る画像記録装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる画像記録装置の斜視図、図２はエンコーダセンサと組立調整治具の位置決めを説明する図、図３はキャリッジと記録媒体のギャップ調整の説明図である。

（画像記録装置全体）
図１〜図２に示すように、画像記録装置は、カートリッジ１、インクタンク２、記録ヘッド３、サポート軸４、キャリッジ５、光学式エンコーダセンサ６、ガイド軸７、リニアスケールであるエンコーダフィルム８、シャーシ側板９、排出ローラ12、ピンチローラ13、給送ローラ14を有している。

カートリッジ１は、記録ヘッド３を搭載しており、カートリッジ１上にインクタンク２が固定されている。カートリッジ１はキャリッジ５に固定されており、キャリッジ５はサポート軸４とガイド軸７に沿って主走査方向（矢印Ａ方向）に移動可能となっている。

一方、画像を記録される記録媒体10は、給送ローラ14及びこれに付勢されたピンチローラ13に挟持されて、シート搬送方向（矢印Ｂ方向）に給送され、記録ヘッド３に対抗した記録位置に搬送される。そして、記録媒体10を搬送しつつ、キャリッジ５を主走査方向（矢印Ａ方向）に往復移動し、記録ヘッド３からインクを吐出することにより、記録媒体10に画像が記録される。画像を記録された記録媒体10は、排出ローラ12と拍車11に挟持されて画像記録装置外へ排出される。

キャリッジ５上には、画像記録装置にもっともよく使用される透過型光学式エンコーダセンサである光学式エンコーダセンサ６が固定されている。光学式エンコーダセンサ６には、エンコーダフィルム８をまたがって発光側と受光側が存在する。

エンコーダフィルム８は、ガイド軸７及びサポート軸４に平行に設けられ、シャーシ側板９の外側に設けられたスケール固定部材であるエンコーダ調整板16の一端の取付部16ｃと、反対側のシャーシ側板９の外側に設けられたスケール固定部材であるエンコーダ調整板26の一端に取り付けられている。

尚、少なくともエンコーダ調整板16又はエンコーダ調整板26の一方には、エンコーダフィルム８を引っ張る方向へテンションを発生する板バネ（不図示）が設けられている。

光学式エンコーダセンサ６の発光素子から発光された光は、エンコーダフィルム８の明暗スリットを通して受光素子で感知され、この感知される光により明暗スリットの本数をカウントすることで、キャリッジ５の位置を検出している。画像記録装置は、このキャリッジ位置を検知してインク吐出のタイミング等の画像記録制御を行っている。

エンコーダフィルム８の表面に透過性を有する水滴等の汚れが付着すると、リニアスケールを通過する光の曲率を変える。そして、スリットを通過した透過光が正常な光路からはずれ、光学式エンコーダセンサ６の受光素子に設計値とおりの均等なピッチで光が届かず、光学式エンコーダセンサ６がキャリッジ５の位置を誤って検知し、誤信号が発生する。

通常、受光側にエンコーダフィルム８を近づける方が、エンコーダフィルム８のスリットに水滴等の汚れが付着して、スリットを通過する光がこの水滴等の汚れを透過することで、正常な光路からはずれたとしても、受光側での誤差は小さくなる。

同様に、光学式エンコーダセンサ６の光軸とエンコーダフィルム８のスリット面を垂直に近づける方が、水滴等の汚れによりスリットを通過する光が正常な光路からはずれたとしても、受光側での誤差は小さくなる。

（キャリッジ５と記録媒体１０のギャップ調整）
ガイド軸７とサポート軸４は平行に設けられており、キャリッジ５の回転を規制しつつキャリッジ５を主走査方向にガイドする。ガイド軸７、サポート軸４は、シャーシ側板９に、上下方向に形成された長溝９ａと長溝９ｂ内を摺動可能に取り付けられている。

シャーシ側板９にはエンボス23が設けられており、ギャップ調整板18はエンボス23を中心に回動可能にシャーシ側板９に取り付けられている。ギャップ調整板18は、中央にガイド軸７が摺動可能なカム孔18ｂを有している。

図３に示すように、シャーシ側板９は、線バネ15の一端を固定し、線バネ15の中央を固定するフック24を有している。この線バネ15の他端はガイド軸７をカム孔18ｂのカム面に押圧しており、ギャップ調整板18が固定された状態で、ガイド軸７がカム孔18ｂ内を摺動しないようにしている。

カム孔18ｂのカム中心とギャップ調整板18の回動中心（エンボス23）は、ずれており、ギャップ調整板18が回動することにより、ガイド軸７がカム孔18ｂのカム面に沿って摺動してシャーシ側板９の長溝９ａ内を上下する。

また、ギャップ調整板18の上部には、ギャップ調整板18の回動中心を中心とする円弧状の長孔18ａが設けられている。このため、ギャップ調整板18が回動した任意に位置で、長孔18ａにネジ17を貫通させて、ギャップ調整板18がシャーシ側板９にネジ止め可能となっている。

ここで、ギャップ調整板18を回動させることによりガイド軸７の上下方向の位置を調整し、キャリッジ５と記録媒体10（記録面）のギャップを所定の間隔にする。その後、ギャップ調整板18の長孔18ａにネジ17を貫通させて、シャーシ側板９にネジ止めすることで、キャリッジ５と記録媒体10のギャップ調整が完了する。

尚、図１では、ガイド軸７の上下方向の位置を調整するギャップ調整板18のみ図示しているが、同様な構成によりサポート軸４の上下方向の位置を調整するギャップ調整板（不図示）も設けられている。

（エンコーダ調整機構による光学式エンコーダセンサ６とエンコーダフィルム８のギャップ調整）

図２に示すように、組立調整治具20は、ガイド軸７及びサポート軸４にまたがるように載せられる。ここで、キャリッジ５は、光学式エンコーダセンサ６の光軸方向に光学式エンコーダセンサ６に対して所定位置に設けられた位置出し部である位置出し穴５ａを有している。また、組立調整治具20は、位置出し穴５ａに当接する第一の位置決め部である位置決め部20ｃ、シャーシ側板９を貫通し、エンコーダ調整板16の位置を決める第二の位置決め部である位置決め凸部20ａ、20ｂを有している。

位置決め部20ｃは、位置出し穴５ａに挿入可能であって、位置出し穴５ａに当接する面にテーパーを設け（テーパー面20ｄ）、キャリッジ基板21に当接する面（フラット面20ｅ）をキャリッジ５の主走査方向と平行とした３角形状に形成されている。キャリッジ基板21は、キャリッジ５の主走査方向と平行に光学式エンコーダセンサ６に取り付けられた位置出し基板である。

尚、組立調整治具20は、フラット面20ｅをキャリッジ基板21でなく、キャリッジ５の主走査方向に平行な光学式エンコーダセンサ６の位置出し面（不図示）と当接する構成としてもよい。

その後、キャリッジ５をシャーシ側板９方向に押すことで、組立調整治具20をシャーシ側板９に押し当てる。この際、キャリッジ５の位置出し穴５ａと位置決め部20ｃが嵌合して、組立調整治具20が押される。また、組立調整治具20をシャーシ側板９に対して突き当てられた状態で、組立調整治具20から飛び出した位置決め凸部20ａ、20ｂが、シャーシ側板９にあけられた穴部９ｃ、９ｄから貫通する。

組立調整治具20がシャーシ側板９に対して突き当てられた状態で、エンコーダ調整板16の位置決め穴部16ａ、16ｂにシャーシ側板９を貫通した位置決め凸部20ａ、20ｂを嵌め込み、エンコーダ調整板16をネジ22でシャーシ側板９に固定する。

上記構成におけるキャリッジ５上の光学式エンコーダセンサ６とエンコーダ調整板16（エンコーダフィルム８）の位置決めについて説明する。図４、図５はキャリッジ５がシャーシ側板９の近傍に近づいた際の、エンコーダセンサ６、キャリッジ基板21、組立調整治具20の位置関係を画像記録装置の上部からみた図である。

図４はキャリッジ５をシャーシ側板９に近づけていった（矢印Ｘ方向に移動した）際の、キャリッジ５が組立調整治具20に突き当たる突き当て直前の位置関係である。図５は組立調整治具20をシャーシ側板９とキャリッジ５で完全に挟み込んだ状態の位置関係を示している。

図４に示すように、キャリッジ５の側壁上の位置出し穴５ａと組立調整治具20のテーパー状（三角形状）の位置決め部20ｃはまだ接触していないので、組立調整治具20はまだ光学式エンコーダセンサ６の光軸方向（矢印Ｙ方向）には位置を決めされていない。つまり組立調整治具20をガイド軸７及びサポート軸４に載せたままの位置にある。

その後、さらにキャリッジ５をシャーシ側板９へ近づけていった（矢印Ｘ方向に移動した）際、図５に示すように、まずキャリッジ５の側面の位置出し穴５ａの一部に組立調整治具20の位置決め部20ｃのテーパー面20ｄ（斜面）が接触し、テーパー面20ｄに沿って組立調整治具20が光学式エンコーダセンサ６の光軸方向（矢印Ｙ方向）にも移動する。

そして最終的に、組立調整治具20は、キャリッジ基板21に平行したフラット面20ｅをキャリッジ基板21の表面に突き当てる。この状態で、組立調整治具20は、フラット面20ｅとキャリッジ基板21、テーパー面20ｄと位置出し穴５ａとの位置関係によりくさび状に位置決めされる。

ここで、キャリッジ基板21は光学式エンコーダセンサ６の表面（通常ここを基準にエンコーダセンサは寸法が決められている）と接触、固定されているため、エンコーダセンサ６と組立調整治具20の位置関係が決まる。

従って、光学式エンコーダセンサ６とエンコーダフィルム８の関係は、組立調整治具20とエンコーダ調整板16の内部公差のみで決まることになる。内部公差は、現実的には公差±０．１〜０．２ｍｍ程度で押さえることも可能である。

尚、本実施形態では、テーパー面20ｄを利用したエンコーダセンサ６と組立調整治具20の位置決めについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、三角形状の位置決め部20ｃに変えてキャリッジ５の位置出し穴５ａに挿入可能な四角形状等の位置決め部（不図示）としてもよい。ここで、位置出し穴５ａと四角形状等の位置決め部との嵌合ガタが大きい場合には、四角形状等の位置決め部を位置出し穴５ａに付勢する板バネ等の弾性部材を設けてキャリッジ５（光学式エンコーダセンサ６）と組立調整治具20との位置を決めることができる。

以上説明したように、ガイド軸７、サポート軸４の位置調整（キャリッジ５と記録媒体１０のギャップ調整）を行った後、光学式エンコーダセンサ６とエンコーダフィルム８の平行度及びギャップ等の位置調整（エンコーダ調整機構による光学式エンコーダセンサ６とエンコーダフィルム８のギャップ調整）を行うことができる。

従って、ガイド軸７、サポート軸４の位置調整を行っても光学式エンコーダセンサ６とエンコーダフィルム８の平行度及びギャップ等の位置関係は一定に保つことができ、汚れ等による誤信号の発生をおさえ、高分解能、高精度でキャリッジ５の位置検出を行うことができ、高密度記録が可能で信頼性、耐久性の高い画像記録装置とすることができる。

また、組立に特殊な技術が必要なく、組立時以外に特殊な部品が必要ないため、容易かつ安価にギャップ調整が可能である。

本発明の活用例として、記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジの位置を検出する高精度位置検出手段として光学式リニアエンコーダを用いる画像記録装置に適用可能である。

本実施形態にかかる画像記録装置の斜視図である。 エンコーダセンサと組立調整治具の位置決めを説明する図である。 キャリッジと記録媒体のギャップ調整の説明図である。 エンコーダセンサ、キャリッジ基板、組立調整治具の位置関係を画像記録装置の上部からみた図である。 エンコーダセンサ、キャリッジ基板、組立調整治具の位置関係を画像記録装置の上部からみた図である。 従来の画像記録装置の斜視図である。 従来の構成での不具合を説明する図である。 従来の構成での不具合を説明する図である。

符号の説明

１ …カートリッジ
２ …インクタンク
３ …記録ヘッド
４ …サポート軸
５ …キャリッジ
５ａ …位置出し穴
６ …光学式エンコーダセンサ
７ …ガイド軸
８ …エンコーダフィルム
９ …シャーシ側板
９ａ、９ｂ …長溝
９ｃ、９ｄ …穴部
10 …記録媒体
11 …拍車
12 …排出ローラ
13 …ピンチローラ
14 …給送ローラ
15 …線バネ
16 …エンコーダ調整板
16ａ、16ｂ …位置決め穴部
16ｃ …取付部
17 …ネジ
18 …ギャップ調整板
18ａ …長孔
18ｂ …カム孔
20 …組立調整治具
20ａ、20ｂ …位置決め凸部
20ｃ …位置決め部
20ｄ …テーパー面
20ｅ …フラット面
21 …キャリッジ基板
22 …ネジ
23 …エンボス
24 …フック
26 …エンコーダ調整板

Claims (6)

1. 記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、
   該記録ヘッドを搭載可能なキャリッジと、
   該キャリッジが走査するガイド軸及びサポート軸と、
   前記キャリッジ上に配置された光学式エンコーダセンサと、
   前記ガイド軸及び前記サポート軸に平行に設けられたリニアスケールと、
   前記ガイド軸、前記サポート軸、前記リニアスケールの両端を支持するシャーシ側板と、を有し、
   前記光学式エンコーダセンサとリニアスケールにより前記キャリッジの位置を検出する画像記録装置において、
   前記リニアスケールを支持し、前記シャーシ側板に取り付け位置を微調整して固定することができるスケール固定部材を有し、
   前記キャリッジは前記光学式エンコーダセンサの光軸方向に前記光学式エンコーダセンサに対して所定位置に設けられた位置出し部を有し、
   前記位置出し部に当接する第一の位置決め部と、前記シャーシ側板を貫通し、該スケール固定部材の位置を決める第二の位置決め部と、を有する組立調整治具を、前記キャリッジと前記シャーシ側板の間の前記ガイド軸及びサポート軸上に載置し、
   前記キャリッジを前記シャーシ側板側に移動し、前記位置出し部を前記第一の位置決め部に当接して前記前記光学式エンコーダセンサに対する前記組立調整治具の位置を決定し、
   さらに、前記キャリッジを前記シャーシ側板側に移動し、前記第二の位置決め部に前記スケール固定部材を当接して該スケール固定部材の位置を決め、
   該スケール固定部材を前記シャーシ側板に固定するエンコーダ調整機構を設けたことを特徴とした画像記録装置。
2. 前記位置出し部は、前記光学式エンコーダセンサの光軸方向に前記光学式エンコーダセンサに対して位置出しされた位置出し穴と、前記キャリッジの主走査方向と平行に前記光学式エンコーダセンサに取り付けられた位置出し基板とからなり、
   前記第一の位置決め部は、前記位置出し穴に挿入可能であって、前記位置出し穴に当接する面にテーパーを設け、前記位置出し基板に当接する面を前記キャリッジの主走査方向と平行とした３角形状であり、
   前記キャリッジを前記シャーシ側板側に移動することにより、前記位置出し穴が前記テーパーに当接して前記組立調整治具が、前記光学式エンコーダセンサの光軸方向にも移動し、前記位置出し基板が前記第一の位置決め部に当接して、前記前記光学式エンコーダセンサに対する前記組立調整治具の位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記位置出し部は、前記光学式エンコーダセンサの光軸方向に前記光学式エンコーダセンサに対して位置出しされた位置出し穴と、前記キャリッジの主走査方向に平行な前記光学式エンコーダセンサの位置出し面とからなり、
   前記第一の位置決め部は、前記位置出し穴に挿入可能であって、前記位置出し穴に当接する面にテーパーを設け、前記位置出し面に当接する面を前記キャリッジの主走査方向と平行とした３角形状であり、
   前記キャリッジを前記シャーシ側板側に移動することにより、前記位置出し穴が前記テーパーに当接して前記組立調整治具が、前記光学式エンコーダセンサの光軸方向にも移動し、前記位置出し面が前記第一の位置決め部に当接して、前記前記光学式エンコーダセンサに対する前記組立調整治具の位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
4. 前記シャーシ側板は、前記ガイド軸、前記サポート軸、前記リニアスケールの両端に１枚づつ設けられており、
   前記スケール固定部材は、前記シャーシ側板の両方に設けられており、一方に前記リニアスケールのテンションを発生する板バネを設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録記録装置。
5. 前記第一の位置決め部を前記位置出し部に付勢するバネを設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
6. 前記記録ヘッドは、信号に応じてインクを吐出して記録することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。

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