JP2006142734A - キャリッジの駆動装置 - Google Patents

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慎一 道山
Shoji Kawashima
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Abstract

【課題】キャリッジの動作時のみならず、輸送時等の予想以上の衝撃を受けた場合であっても、タイミングベルトの歯飛び現象を防止することが可能なキャリッジの駆動装置およびこれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置の提供。
【解決手段】画像読み取り用のイメージセンサが搭載されたキャリッジと、キャリッジに接続されキャリッジを移動させるタイミングベルト5と、タイミングベルト5を張力が掛かった状態で架け渡す駆動プーリ6および従動プーリとを備えるキャリッジの駆動装置において、駆動プーリ6とタイミングベルト5との噛み合い部分の外周面の外側に、駆動プーリ6の歯先面と所定間隔に配置される曲面壁を有する歯飛び防止部材8が配置され、タイミングベルト5が駆動プーリ6の歯先面と所定間隔に配置された歯飛び防止部材8の曲面壁によって拘束されるので、タイミングベルト5の歯が対峙する駆動プーリ6の歯間から脱落することが防止される。
【選択図】図3

Description

本発明は、画像読み取り用のイメージセンサまたは画像形成用の記録ヘッドが搭載されるキャリッジの駆動装置およびこれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置に関する。
画像読み取り用のイメージセンサを搭載したキャリッジを移動させることにより固定原稿を読み取る画像読取装置において、キャリッジは、通常、駆動プーリおよび従動プーリとの間に張力が掛かった状態で架け渡されるタイミングベルトに接続されている。このタイミングベルトは、モータによって駆動プーリを回転駆動することにより移動する。
このような構造の画像読取装置では、タイミングベルトの歯飛び現象が問題となっている。長期間の使用によりタイミングベルトが伸びた場合、テンションスプリングによりタイミングベルトへ加えている張力が低下し、原稿読み取り動作もしくは原稿読み取り後のキャリッジの戻し動作のいずれかにおいて歯飛び現象が発生する。歯飛び現象とは、タイミングベルトの歯が、対峙する駆動プーリの歯間から脱落し、異なる歯間へ移動する現象である。この歯飛び現象は、駆動プーリによって押されるタイミングベルトが駆動プーリに追従せず、タイミングベルトが駆動プーリから浮き上がってしまうために起こる現象である。
このタイミングベルトの歯飛びを防止するものとして、例えば、(特許文献1)に記載の歯飛び防止機構が知られている。この歯飛び防止機構は、従動プーリを支持して摺動可能な従動プーリ支持部材に粘性抵抗器を結合して、その加減速を緩和するものである。この歯飛び防止機構では、粘性抵抗によって従動プーリ支持部材が駆動プーリの方へ移動してタイミングベルトのテンションが大きく低下することを防ぎ、歯飛びを防止することができる。
特開2001−58435号公報
ところが、タイミングベルトの歯飛び現象は、キャリッジの原稿読み取り動作時もしくは戻し動作時のいずれかにのみ発生するわけではなく、キャリッジ停止時においても梱包輸送時や落下時等(以下、「輸送時等」と総称する。)に発生する可能性がある。輸送時等には、キャリッジの戻し動作時の加速度の数十倍の衝撃を受けることもある。この場合、前述の粘性抵抗器だけでは加減速を緩和しきれず、歯飛び現象が発生し、最悪の場合キャリッジ部の破損等が起こり、使用不能となることも考えられる。
そこで、本発明においては、キャリッジの動作時のみならず、キャリッジ停止時に輸送時等の予想以上の衝撃を受けた場合であっても、タイミングベルトの歯飛び現象を防止することが可能なキャリッジの駆動装置およびこれを備えた画像読取装置並びに画像形成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本発明のキャリッジの駆動装置は、画像読み取り用のイメージセンサまたは画像形成用の記録ヘッドが搭載されたキャリッジと、キャリッジに接続されキャリッジを移動させるタイミングベルトと、タイミングベルトに張力が掛かった状態で架け渡す駆動プーリおよび従動プーリとを備えるキャリッジの駆動装置において、駆動プーリとタイミングベルトとの噛み合い部分の外周面の外側に、駆動プーリの歯先面と所定間隔に配置される曲面壁を有する歯飛び防止部材が配置されたことを特徴とする。
本発明のキャリッジの駆動装置によれば、キャリッジの動作時に駆動プーリによって押されるタイミングベルトが駆動プーリに追従できなかったり、輸送時等に予想以上の衝撃を受けたりすることにより、タイミングベルトが駆動プーリから浮き上がろうとしても、タイミングベルトが駆動プーリの歯先面から所定間隔にて配置された歯飛び防止部材の曲面壁によって拘束されるので、タイミングベルトの歯が対峙する駆動プーリの歯間から脱落することが防止される。
本願の第1の発明は、画像読み取り用のイメージセンサまたは画像形成用の記録ヘッドが搭載されたキャリッジと、キャリッジに接続されキャリッジを移動させるタイミングベルトと、タイミングベルトを張力が掛かった状態で架け渡す駆動プーリおよび従動プーリとを備えるキャリッジの駆動装置において、駆動プーリとタイミングベルトとの噛み合い部分の外周面の外側に、駆動プーリの歯先面と所定間隔に配置される曲面壁を有する歯飛び防止部材が配置されたことを特徴とする。この発明によれば、キャリッジの動作時に駆動プーリによって押されるタイミングベルトが駆動プーリに追従できなかったり、輸送時等に予想以上の衝撃を受けたりすることにより、タイミングベルトが駆動プーリから浮き上がっても、タイミングベルトが駆動プーリの歯先面と所定間隔に配置された歯飛び防止部材の曲面壁によって拘束されるので、タイミングベルトの歯が対峙する駆動プーリの歯間から脱落することが防止される。
本願の第2の発明は、上記キャリッジの駆動装置において、駆動プーリの歯先面と曲面壁との間隔が、タイミングベルトのベルト背部厚さと歯たけの合計よりも狭いことを特徴とする。この発明によれば、タイミングベルトが駆動プーリから浮き上がっても、タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯に乗り上げて越えることがないので、タイミングベルトの歯が対峙する駆動プーリの歯間から脱落することがない。
本願の第3の発明は、上記キャリッジの駆動装置において、歯飛び防止部材が、駆動プーリとタイミングベルトとの噛み合い部分の駆動プーリの回転軸方向に、タイミングベルトと所定間隔に配置される底面壁を有することを特徴とする。この発明によれば、輸送時等に通常のキャリッジの走行方向以外の方向の加速度を受けた場合であっても、タイミングベルトが駆動プーリとタイミングベルトとの噛み合い部分の駆動プーリの回転軸方向に配置された歯飛び防止部材の底面壁によって拘束されるので、タイミングベルトの歯が対峙する駆動プーリの歯間から駆動プーリの回転軸方向に脱落することが防止される。
本願の第4の発明は、上記キャリッジの駆動装置において、タイミングベルトと底面壁との間隔が、タイミングベルトの歯幅よりも狭いことを特徴とする。この発明によれば、タイミングベルトが噛み合っている駆動プーリの回転軸方向に浮き上がっても、タイミングベルトの歯が駆動プーリの歯から掛け外れることがないので、タイミングベルトの歯が対峙する駆動プーリの歯間から脱落することがない。
本願の第5の発明は、上記キャリッジの駆動装置において、駆動プーリは、ステッピングモータにより駆動されるものであることを特徴とする。ステッピングモータは、回転子に永久磁石が使用されており、無励磁状態でも自己保持力(ディテントトルク)を発生するという特性を有する。このため、本発明では、輸送時等に予想以上の衝撃を受けた場合であっても、駆動プーリに接続されたステッピングモータが駆動プーリの回転を防止するので、キャリッジが移動するのを防止することができる。これにより、キャリッジに搭載された画像読み取り用のイメージセンサまたは画像形成用の記録ヘッドが移動して損傷するのを防止することができる。なお、本発明のキャリッジの駆動装置では、落下時等の衝撃により、キャリッジとイメージセンサまたは記録ヘッドの重量からタイミングベルトが駆動プーリを回転させようとしても、タイミングベルトと歯飛び防止材の曲面壁との摺動摩擦によりタイミングベルトの回転を止めようとするので、たとえ駆動プーリを回転させるモータ自体のディテントトルクが低くてもキャリッジを保持することが可能である。
本願の第6の発明は、上記キャリッジの駆動装置において、従動プーリは、タイミングベルトの張力を調整するためにキャリッジの移動方向に移動可能に形成され、かつ、ばね力により駆動プーリと反対方向に付勢されたものであって、従動プーリの駆動プーリ側には、従動プーリがばね力に逆らって駆動プーリ側に移動した際に従動プーリの歯に噛み合って従動プーリの回転を拘束するロック部材を備えたことを特徴とする。この発明によれば、輸送時等に予想以上の衝撃を受け、従動プーリがばね力に逆らって駆動プーリ側に移動した際にロック部材が従動プーリの歯に噛み合って従動プーリの回転を拘束し、従動プーリの回転を阻止するので、キャリッジが移動するのを防止することができる。これにより、キャリッジに搭載された画像読み取り用のイメージセンサまたは画像形成用の記録ヘッドが移動して損傷するのを防止することができる。
本願の第7の発明は、上記キャリッジの駆動装置において、当該駆動装置が傾斜した際に、キャリッジの駆動プーリ側に飛び出してキャリッジの動きを拘束するストッパ機構を備えたことを特徴とする。この発明によれば、輸送時等に当該駆動装置が傾斜すると、ストッパ機構がキャリッジの駆動プーリ側に飛び出してキャリッジの動きが拘束され、キャリッジの移動が阻止される。これにより、キャリッジに搭載された画像読み取り用のイメージセンサまたは画像形成用の記録ヘッドが移動して損傷するのを防止することができる。
本願の第8の発明は、上記キャリッジに画像読み取り用のイメージセンサが搭載された画像読取装置である。この発明によれば、キャリッジの動作時や輸送時等のタイミングベルトの歯飛び現象が防止された画像読取装置が得られる。
本願の第9の発明は、上記キャリッジに画像形成用の記録ヘッドが搭載された画像形成装置である。この発明によれば、キャリッジの動作時や輸送時等のタイミングベルトの歯飛び現象が防止された画像形成装置が得られる。
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態における画像読取装置の内部構成を示す斜視図、図2は図1のA矢視図、図3は図1のB部拡大図である。
図1に示すように、本発明の実施の形態における画像読取装置は、その筐体1内に、画像読み取り用のイメージセンサ2と、このイメージセンサ2が搭載されたキャリッジ3と、このキャリッジ3を駆動する駆動装置とを備える。駆動装置は、このキャリッジ3を誘導するキャリッジシャフト4と、キャリッジ3に接続されキャリッジ3を移動させるタイミングベルト5と、このタイミングベルト5を架け渡す駆動プーリ6および従動プーリ7と、タイミングベルト5の歯飛びを防止するための歯飛び防止部材8とを有する。
イメージセンサ2は、筐体1の上部に設けられた透明な原稿台としてのプラテンガラス9の裏面側に配置されている。プラテンガラス9上に載置される原稿(図示せず。)は、このプラテンガラス9越しにイメージセンサ2により読み取られる。イメージセンサ2は、図2の面に対して垂直方向(主走査方向)の1ラインを読み取るラインイメージセンサである。
イメージセンサ2としては、RGB各色のLED(Light−Emitting Diode;発光ダイオード)を光源とした光を順に原稿に照射し、反射してきた光をCIS(Contact Image Sensor;密着イメージセンサ)で順次受光してスキャンするCIS方式のイメージセンサや、光源から原稿面に光を照射し、反射した光をさらに鏡で反射させ、レンズを通してCCD(Charge Coupled Device)で受光する方式のイメージセンサ等を使用することができる。
原稿読み取り時には、イメージセンサ2は、キャリッジ3とともにタイミングベルト5によって図1および図2の左右方向(副走査方向)へと移動する。タイミングベルト5は、従動プーリ7をテンションスプリング10のばね力によって駆動プーリ6と反対方向に付勢することで、駆動プーリ6と従動プーリ7との間に張力が掛かった状態で架け渡されている。なお、図示しないが、従動プーリ7は、タイミングベルト5の張力を調整するため、キャリッジ3の移動方向に移動できるように、筐体1に摺動可能に取り付けられている。
タイミングベルト5は、駆動プーリ6の回転によって駆動する。駆動プーリ6は、減速ギア11を介して駆動モータとしてのステッピングモータ12により回転する。歯飛び防止部材8は、図3に示すように、駆動プーリ6とタイミングベルト5との噛み合い部分を覆うように固定されている。歯飛び防止部材8は、高い摺動性を有する例えば、ポリアセタール樹脂等の樹脂や表面に高摺動性を付与するためにテフロン(登録商標)コーティング等の処理が施されたものである。
図4は歯飛び防止部材8の拡大図であって、(a)は下面図、(b)は正面図、(c)は平面図、(d)は背面図、(e)は右側面図である。図5は歯飛び防止部材8を駆動プーリ6上に取り付けた状態の下面図である。
図4に示すように、歯飛び防止部材8は、駆動プーリ6とタイミングベルト5との噛み合い部分の駆動プーリ6の回転軸方向に配置される円板状の底面壁8aと、駆動プーリ6とタイミングベルト5との噛み合い部分の外周面の外側に配置される凹板状の曲面壁8bとを有する。底面壁8aの内面とタイミングベルト5との間隔は、タイミングベルト5の歯幅よりも狭く設定されている。また、曲面壁8bの内面と駆動プーリ6の歯先面との間隔8cは、タイミングベルト5のベルト背部厚さAと歯たけBの合計Cよりも狭く設定されている。
図6は従動プーリ7とタイミングベルト5との噛み合い部分の平面図である。なお、図6においては、タイミングベルト5の従動プーリ7の軸方向の外れ防止用ホイールは図示していない。
図6に示すように、従動プーリ7の駆動プーリ6側(図6の左側)には、従動プーリ7の歯7aと嵌合可能な歯13aが形成されたロック部材13が設けられている。従動プーリ7は、前述のようにテンションスプリング10のばね力によって駆動プーリ6と反対方向に付勢されており、通常の使用状態においてはロック部材13が干渉しない位置に配置されるように設定されている。また、輸送時等に予想以上の衝撃を受け、従動プーリ7がテンションスプリング10のばね力に逆らって駆動プーリ6側に移動した際に、従動プーリ7の歯7aがロック部材13の歯13aに嵌合するように設定されている。
また、本実施の形態におけるキャリッジ3の駆動装置は、この駆動装置が傾斜した際、すなわち画像読取装置が傾斜した際に、キャリッジ3が移動しないようにするストッパ機構を備える。図7はこのストッパ機構の詳細を示す断面図であって、(a)は画像読取装置が水平状態にある場合の断面図、(b)は画像読取装置が水平方向から60°傾斜した状態にある場合の断面図、(c)は画像読取装置が垂直方向に傾斜した状態にある場合の断面図である。
図7の各図に示すように、ストッパ機構14は、画像読取装置が傾斜した際にキャリッジ3の駆動プーリ6側の移動経路上に飛び出してキャリッジ3の動きを拘束するストッパ部材15と、このストッパ部材15をキャリッジ3の移動経路上から離す方向へ付勢するスプリング16とを備える。
スプリング16は、図7(a)に示すように、画像読取装置が水平状態にある場合は、ストッパ部材15の重力による回転モーメントがスプリング16のばね力による回転モーメントに勝るように設定されている。これにより、画像読取装置が水平状態にある場合は、ストッパ部材15がキャリッジ3の移動を妨げることがなく、通常の移動動作を行うことが可能である。
また、このスプリング16は、図7(b)、(c)に示すように、画像読取装置が水平方向から60°以上傾斜した状態にある場合に、スプリング16のばね力による回転モーメントがストッパ部材15の重力による回転モーメントに勝るように設定されている。これにより、画像読取装置が60°以上傾斜した場合は、ストッパ部材15がキャリッジ3の移動経路上に飛び出してその動きを拘束するようになる。
上記構成の画像読取装置では、装置停止時には図1に示すようにキャリッジ3を駆動プーリ6と反対側の従動プーリ7の近傍にて停止させておく。そして、原稿読み取り動作時には、駆動プーリ6を回転させてタイミングベルト5を引っ張ることによりキャリッジ3を移動させる。このように、原稿読み取り時にはキャリッジ3をタイミングベルト5の引っ張り側で動作させるのでその緩みおよびテンションスプリング10の劣化の影響は受けにくい。
一方、キャリッジ3の戻し動作時には、駆動プーリ6を逆に回転させてキャリッジ3を逆方向に引っ張るが、キャリッジ3はタイミングベルト5の緩み側で動作させることになる。ここで、本実施の形態におけるキャリッジ3の駆動装置を備えた画像読取装置では、駆動プーリ6とタイミングベルト5との噛み合い部分の外周面の外側に、駆動プーリ6の歯先面と所定間隔に配置される曲面壁8bを有する歯飛び防止部材8が配置されているので、タイミングベルト5が駆動プーリ6から浮き上がっても、この歯飛び防止部材8の曲面壁8bによって拘束されるので、タイミングベルト5の歯が対峙する駆動プーリ6の歯間から脱落することが防止される。また、輸送時等において落下等により予想以上の衝撃を受けた場合も同様に、歯飛び防止部材8によって拘束されるので、タイミングベルト5の歯が対峙する駆動プーリ6の歯間から脱落することが防止される。
特に、本実施の形態においては、駆動プーリ6の歯先面と曲面壁8bとの間隔が、タイミングベルト5のベルト背部厚さAと歯たけBの合計Cよりも狭いので、タイミングベルト5が駆動プーリ6から浮き上がっても、タイミングベルト5の歯が駆動プーリ6の歯に乗り上げて越えることがないので、タイミングベルト5の歯が対峙する駆動プーリ6の歯間から脱落することがない。
また、この歯飛び防止部材8は、駆動プーリ6とタイミングベルト5との噛み合い部分の駆動プーリ6の回転軸方向に、タイミングベルト5と所定間隔に配置される底面壁8aを備えるので、輸送時等に通常のキャリッジ3の走行方向以外の方向の加速度を受けた場合であっても、タイミングベルト5がこの歯飛び防止部材8の底面壁8aによって拘束されるので、タイミングベルト5の歯が対峙する駆動プーリ6の歯間から駆動プーリ6の回転軸方向に脱落することが防止されている。
特に、本実施の形態においては、この歯飛び防止部材8のタイミングベルト5と底面壁8aとの間隔が、タイミングベルト5の歯幅よりも狭いので、タイミングベルト5が駆動プーリ6から駆動プーリ6の回転軸方向に浮き上がっても、タイミングベルト5の歯が駆動プーリ6の歯から掛け外れることがないので、タイミングベルト5の歯が対峙する駆動プーリ6の歯間から脱落することがない。
また、本実施の形態においては、駆動プーリ6を無励磁状態でもディテントトルクを発生するという特性を有するステッピングモータ12により駆動しているので、輸送時等に予想以上の衝撃を受けた場合であっても、駆動プーリ6に接続されたステッピングモータ12が駆動プーリ6の回転を防止するので、キャリッジ3の移動が防止される。これにより、キャリッジ3に搭載されたイメージセンサ2が移動して損傷することが防止される。
また、キャリッジ3の重量からタイミングベルト5が駆動プーリ6を回転させようとしても、タイミングベルト5と歯飛び防止材8の曲面壁8bとの摺動摩擦によりタイミングベルト5の回転を止めようとするので、たとえ駆動プーリ6を回転させるステッピングモータ12自体のディテントトルクが低くてもキャリッジ3を保持することが可能である。
また、本実施の形態においては、輸送時等に予想以上の衝撃を受け、従動プーリ7がテンションスプリング10のばね力に逆らって駆動プーリ6側に移動した際にロック部材13の歯13aが従動プーリ7の歯7aに噛み合って従動プーリ7の回転を拘束し、従動プーリ7の回転を阻止するので、キャリッジ3が移動しない。これにより、キャリッジ3に搭載されたイメージセンサ2が移動して損傷することが防止される。
また、落下等により画像読取装置が60°以上傾斜した際には、ストッパ機構14がキャリッジ3の駆動プーリ6側に飛び出してキャリッジ3の動きを拘束するので、キャリッジ3の移動が阻止される。これにより、キャリッジ3に搭載されたイメージセンサ2が移動して損傷することが防止される。
なお、本実施の形態においては画像読取装置について説明したが、本実施の形態におけるキャリッジ3の駆動装置は、画像形成用の記録ヘッドが搭載されるキャリッジに同様の機構を有する画像形成装置にも適用可能である。
本発明のキャリッジの駆動装置は、画像読み取り用のイメージセンサが搭載される画像読取装置または画像形成用の記録ヘッドが搭載される画像形成装置に有用である。特に、本発明は、キャリッジの動作時のみならず、輸送時等の予想以上の衝撃を受けた場合であっても、タイミングベルトの歯飛び現象を防止することが可能なキャリッジの駆動装置として好適である。
本発明の実施の形態における画像読取装置の内部構成を示す斜視図 図1のA矢視図 図1のB部拡大図 歯飛び防止部材の拡大図 歯飛び防止部材を駆動プーリ上に取り付けた状態の下面図 従動プーリとタイミングベルトとの噛み合い部分の平面図 ストッパ機構の詳細を示す断面図
符号の説明
1 筐体
2 イメージセンサ
3 キャリッジ
4 キャリッジシャフト
5 タイミングベルト
6 駆動プーリ
7 従動プーリ
7a 歯
8 歯飛び防止部材
8a 底面壁
8b 曲面壁
8c 間隔
9 プラテンガラス
10 テンションスプリング
11 減速ギア
12 ステッピングモータ
13 ロック部材
13a 歯
14 ストッパ機構
15 ストッパ部材
16 スプリング

Claims (9)

  1. 画像読み取り用のイメージセンサまたは画像形成用の記録ヘッドが搭載されたキャリッジと、同キャリッジに接続され同キャリッジを移動させるタイミングベルトと、同タイミングベルトを張力が掛かった状態で架け渡す駆動プーリおよび従動プーリとを備えるキャリッジの駆動装置において、
    前記駆動プーリとタイミングベルトとの噛み合い部分の外周面の外側に、前記駆動プーリの歯先面と所定間隔に配置される曲面壁を有する歯飛び防止部材が配置されたことを特徴とするキャリッジの駆動装置。
  2. 前記駆動プーリの歯先面と前記曲面壁との間隔が、前記タイミングベルトのベルト背部厚さと歯たけの合計よりも狭いことを特徴とする請求項1記載のキャリッジの駆動装置。
  3. 前記歯飛び防止部材が、前記駆動プーリとタイミングベルトとの噛み合い部分の前記駆動プーリの回転軸方向に、前記タイミングベルトと所定間隔に配置される底面壁を有することを特徴とする請求項1または2に記載のキャリッジの駆動装置。
  4. 前記タイミングベルトと前記底面壁との間隔が、前記タイミングベルトの歯幅よりも狭いことを特徴とする請求項3記載のキャリッジの駆動装置。
  5. 前記駆動プーリは、ステッピングモータにより駆動されるものであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のキャリッジの駆動装置。
  6. 前記従動プーリは、前記タイミングベルトの張力を調整するために前記キャリッジの移動方向に移動可能に形成され、かつ、ばね力により前記駆動プーリと反対方向に付勢されたものであって、
    前記従動プーリの前記駆動プーリ側には、前記従動プーリが前記ばね力に逆らって前記駆動プーリ側に移動した際に前記従動プーリの歯に噛み合って前記従動プーリの回転を拘束するロック部材を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のキャリッジの駆動装置。
  7. 当該駆動装置が傾斜した際に、前記キャリッジの前記駆動プーリ側に飛び出して前記キャリッジの動きを拘束するストッパ機構を備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のキャリッジの駆動装置。
  8. 前記キャリッジに画像読み取り用のイメージセンサが搭載された請求項1から7のいずれかに記載のキャリッジの駆動装置を備えたことを特徴とする画像読取装置。
  9. 前記キャリッジに画像形成用の記録ヘッドが搭載された請求項1から7のいずれかに記載のキャリッジの駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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US9883062B2 (en) 2016-03-14 2018-01-30 Fuji Xerox Co., Ltd. Image reader and image forming apparatus

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