JP2006215059A - 帯電ロール清掃機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】 帯電ロールを清掃する清掃部材を帯電ロールに接離する機構を簡素化し、小型化する。
【解決手段】 帯電ロール清掃機構50では、クリーニングブラシ34が取付けられた導電性の板金36がガイド枠38によって帯電ロール26に接離可能に設けられている。クリーニングブラシ34の両端部にはクリーニングブラシ34よりブラシが長い半導電性の接触ブラシ40が取付けられており、この接触ブラシ40が帯電ロール26に接触している。板金36は、スイッチ回路46を備える接地用配線44で接地されている。スイッチ回路46によって板金36の接地がオンになると、接触ブラシ40が、帯電ロール26の静電吸着力で帯電ロール26側に撓み、クリーニングブラシ34が帯電ロール26に接触する。一方、スイッチ回路46によって板金36の接地がオフになると、接触ブラシ40が、帯電ロール26の静電吸着力が消えて、板金36が下降し、クリーニングブラシ34が帯電ロール26から離間する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、帯電ロールを清掃する帯電ロール清掃機構に関する。
電子写真方式を用いた画像形成装置では、帯電ロールを感光体等の像担持体に接触させて像担持体を帯電する接触ロール帯電法が、実用化されている。この接触ロール帯電法は、低オゾン及び省エネという利点がある反面、像担持体に接触しているが故にトナー等の異物が帯電ロールに付着し易く、帯電ムラを生じ易いという問題がある。このため、従来から帯電ロールにブラシ、スポンジ、ブレード等の清掃部材を接触させて帯電ロールを清掃することが考案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
この特許文献1、2では、清掃部材を帯電ロールに接離可能として清掃時のみ帯電ロールに接触させ、非清掃時には帯電ロールから離間させることで、帯電ロールの傷や磨耗、また、電荷のリークを低減している。
しかしながら、特許文献1、2では、清掃部材を帯電ロールに接離させ、清掃部材と帯電ロールとの接触圧を増減する機構として、清掃部材を帯電ロールに付勢するスプリング、このスプリングに抗して清掃部材を帯電ロールから離間させるソレノイドやカム等の大掛かりな機構が必要となり、装置の大型化が避けられず、また、コストアップとなっていた。また、カム等の機械的な動作によって清掃部材の位置を切り替えるので、清掃部材の位置の切替に長い時間を要していた。
特開平5−289475号公報 特開平5−297690号公報
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、清掃部材と帯電ロールの表面との接触圧を増減させる機構を簡素化、小型化し、また、清掃部材の位置の切替に要する時間を短縮することを目的とする。
請求項1に記載の帯電ロール清掃機構は、像担持体を帯電する帯電ロールの表面に接触して前記帯電ロールの表面を清掃する清掃部材と、前記清掃部材を前記帯電ロールの表面から変位可能に支持する支持手段と、可撓性と導電性を有し、前記支持手段に支持されて前記帯電ロールに接触し、前記帯電ロールの静電吸着力で前記帯電ロール側に撓んで前記清掃部材と前記帯電ロールの表面との接触圧を増加させる可撓導電部材と、前記帯電ロールの静電吸着力をオン/オフする切替手段と、を有することを特徴とする。
請求項1に記載の帯電ロール清掃機構では、帯電ロールの表面に接触して帯電ロールの表面を清掃する清掃部材が、支持手段によって帯電ロールの表面から変位可能に支持されており、可撓性と導電性を有する可撓導電部材が、支持手段に支持されて帯電ロールに接触している。
この可撓導電部材は、帯電ロールの静電吸着力が切替手段によってオンにされると帯電ロールの静電吸着力で帯電ロール側に撓んで清掃部材を帯電ロール側に変位させ、清掃部材と帯電ロールの表面との接触圧を増加させる。また、帯電ロールの静電吸着力が切替手段によってオフにされると可撓導電部材が帯電ロールに吸着されなくなり、清掃部材と帯電ロールの表面との接触圧が低下する。
即ち、清掃部材と帯電ロールの表面との接触圧の増減を、帯電ロールに印加される電圧によって帯電ロールと可撓導電部材との間に発生する静電吸着力を用いて行うことで、スプリング、ソレノイド、カム等の機械要素を不要としている。従って、清掃部材と帯電ロールの表面との接触圧を増減させる機構を簡素化でき、また、小型化できる。また、清掃部材の位置の切替が電気的に瞬時に行われるので、清掃部材の位置の切替に要する時間を、清掃部材の位置の切替を機械的に行っていた従来と比して、格段に短縮できる。
請求項2に記載の帯電ロール清掃機構は、請求項1に記載の帯電ロール清掃機構であって、前記可撓導電部材が接地され、前記切替手段が、前記可撓導電部材の接地をオン/オフするスイッチであることを特徴とする。
請求項2に記載の帯電ロール清掃機構では、スイッチによって可撓導電部材の接地がオン/オフされることで、帯電ロールの静電吸着力がオン/オフされ、接触部材と帯電ロールの表面との接触圧が増減される。即ち、可撓導電部材を接地する配線をスイッチで電気的に接続/切断することで、接触部材と帯電ロールの表面との接触圧を増減することができ、ソレノイドやカム等の機械要素が不要になる。
請求項3に記載の帯電ロール清掃機構は、請求項1又は2に記載の帯電ロール清掃機構であって、前記可撓導電部材は、前記帯電ロールの静電吸着力がオンの時に前記清掃部材を前記帯電ロールの表面に接触させ、前記帯電ロールの静電吸着力がオフの時に前記清掃部材を前記帯電ロールの表面から離間させることを特徴とする。
請求項3に記載の帯電ロール清掃機構では、切替手段によって帯電ロールの静電吸着力がオンにされると、可撓導電部材が帯電ロール側に撓んで清掃部材を帯電ロールの表面に接触させる。また、切替手段によって帯電ロールの静電吸着力がオフにされると、可撓導電部材の撓みが解除されて清掃部材を帯電ロールの表面から離間させる。
即ち、清掃部材と帯電ロールの表面との接触/離間の切替が、電気的に行われており、スプリング、ソレノイド、カム等の機械要素が不要となっている。従って、清掃部材を帯電ロールの表面に接離させる機構を簡素化でき、また、小型化できる。また、清掃部材と帯電ロールの表面との接触/離間の切替が電気的に瞬時に行われるので、この切替に要する時間を、この切替をソレノイドやカム等で機械的に行っていた従来と比して、格段に短縮できる。
請求項4に記載の帯電ロール清掃機構は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の帯電ロール清掃機構であって、前記清掃部材が、前記帯電ロールの軸方向に沿って配列されたクリーニングブラシであり、前記可撓導電部材が、前記クリーニングブラシの配列方向の両側に設けられ、前記クリーニングブラシよりブラシが長く、前記帯電ロールに常時接触する接触ブラシであることを特徴とする。
請求項4に記載の帯電ロール清掃機構では、クリーニングブラシが帯電ロールの軸方向に沿って配列されており、このクリーニングブラシの配列方向の両側に、クリーニングブラシよりブラシが長い接触ブラシが設けられている。この接触ブラシは常時、帯電ロールに接触しており、帯電ロールの静電吸着力で帯電ロール側に撓んでクリーニングブラシを帯電ロール側に移動させる。
ここで、接触ブラシがクリーニングブラシよりもブラシが長いことによって、帯電ロールの静電吸着力をオフにした時に、クリーニングブラシを帯電ロールの表面から離間させることが可能となり、帯電ロールの表面の磨耗や傷、電荷のリーク等を低減できる。
請求項5に記載の帯電ロール清掃機構は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の帯電ロール清掃機構であって、非清掃時に、前記帯電ロールに直流電圧と交番電圧が重畳した電圧を印加し、清掃時に、前記帯電ロールに直流電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とする。
請求項5に記載の帯電ロール清掃機構では、非清掃時に、電圧印加手段によって直流電圧と交番電圧が重畳した電圧が帯電ロールに印加される。ここで、直流電圧と交番電圧が重畳した電圧を帯電ロールに印加する帯電方式では、交番電圧が帯電の凹凸を均し、直流電圧が所定の電圧に収束させるため表面電位の均一性を得易いという特徴がある。また、像担持体の摩耗や帯電ロールの軽微な汚染の影響を受け難く、比較的安定した帯電電位が得られる。
しかし、直流電圧と交番電圧が重畳した電圧を帯電ロールに印加する帯電方式では、上述した利点はあるものの、像担持体表面へのイオン衝突回数が増加し、像担持体の劣化が早くなったり、像担持体表面に付着する放電生成物の量が多くなったりするという問題がある。像担持体表面に付着した放電生成物は、像露光を妨げ、画質欠陥(いわゆる白抜け)を生じさせる。
そこで、清掃時、即ち、帯電ロールを清掃するために帯電ロールに電圧を印加する時には、電圧印加手段によって直流電圧を帯電ロールに印加する。これによって、像担持体の劣化を低減でき、画質欠陥を低減できる。
本発明は上記構成にしたので、清掃部材と帯電ロールの表面との接触圧を増減させる機構を簡素化、小型化でき、また、清掃部材の位置の切替に要する時間を短縮できる。
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1に示すように、プリンタ10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナーでフルカラープリントを行うフルカラーレーザビームプリンタである。また、プリンタ10は、Y、M、C、Kのトナーを用いるプリントエンジン12Y、12M、12C、12K(以下、12Y〜Kと言う)が、中間転写ベルト14の下側の平坦面14Aに沿って配列された所謂タンデム方式のプリンタで、中間転写ベルト14が1周する間にプリントエンジン12Y〜Kが、中間転写ベルト14上にY〜Kのトナー像を順次転写して重ね合わせ、フルカラーのトナー像を形成する。
中間転写ベルト14はロール16、18によって水平方向に張架され、図中矢印A方向(図中時計回り方向)に回転される。ロール16は、プリントエンジン12Y〜Kよりも矢印A方向の下流側に配設され、このロール16には中間転写ベルト14の外周側に設けられた二次転写ロール17が中間転写ベルト14を間において当接しており、ロール16と二次転写ロール17とで二次転写ニップN2が形成されている。この二次転写ニップN2に、図示しない用紙パスから記録用紙Pが給紙され、それと同時に二次転写ロール17に転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト14に形成されたフルカラーのトナー像が記録用紙Pに転写される。なお、プリントエンジン12Y〜Kは、矢印A方向の下流側に寄せて配列されており、ファーストプリントタイムが短縮されている。
また、ロール18は、プリントエンジン12Y〜Kよりも矢印A方向の上流側に配設されており、このロール18には、中間転写ベルト14の外周側に設けられたクリーナユニット19のクリーナブレード19Aが、中間転写ベルト14を間に置いて当接している。このクリーナブレード19Aは、記録用紙Pに転写されずに中間転写ベルト14に残留したトナーを掻き落して中間転写ベルト14を清掃する。
そして、二次転写ニップN2の搬送方向下流側には定着装置20が配設されており、記録用紙Pが定着装置20を通過する際に、記録用紙P上のトナーが加熱加圧されて記録用紙Pに定着される。そして、記録用紙Pは、プリンタ10から排紙される。
次に、プリントエンジン12Y〜Kについて説明する。プリントエンジン12Y〜Kは、感光体22と、感光体22の周囲に感光体22の回転方向(図中矢印B方向)に順に配設されたクリーナユニット24、帯電ロール26、露光ヘッド28、現像器30を備える。感光体22は、中間転写ベルト14の平坦面14Aの外周側に当接し、この感光体22には中間転写ベルト14の内周側に設けられた一次転写ロール32が、中間転写ベルト14を間において当接しており、感光体22と一次転写ロール32とで一次転写ニップN1が形成されている。
ここで、プリントエンジン12Y〜Kのプリント動作について説明する。まず、感光体22に接触して回転する帯電ロール26に直流電圧と交番電圧が重畳した帯電バイアスが印加されて感光体22が一様に帯電される。次に、LEDアレイ等の露光ヘッド28が、感光体22の帯電面を露光して画像データに応じた静電潜像を形成する。
次に、現像器30の現像ロール30Aに現像バイアスが印加されて、現像ロール30Aに付着したトナーが感光体22の静電潜像上に移動することで、感光体22の静電潜像が現像される。そして、一次転写ロール32に転写バイアスが印加されて、一次転写ニップN1で感光体22から中間転写ベルト14へトナー像が転写される。最後に、クリーナユニット24のクリーナブレード24Aが、中間転写ベルト14に転写されずに感光体22に残留したトナーを掻き落して感光体22の表面を清掃する。
ここで、本実施形態の特徴である帯電ロール26の表面を清掃する帯電ロール清掃機構の第1実施形態について説明する。
図2に示すように、帯電ロール清掃機構50では、帯電ロール26の下側の表面に接触して帯電ロール26の表面を清掃するクリーニングブラシ34が設けられている。このクリーニングブラシ34は、細長い導電性の板金36に取付けられている。また、帯電ロール26の下側には、U字状のガイド枠38が設けられている。このガイド枠38は、開口を帯電ロール26に向け、帯電ロール26の軸方向に沿って延在するように配置されており、板金36を摺動可能に、クリーニングブラシ34が帯電ロール26に向くように保持している。これによって、クリーニングブラシ34は、帯電ロール26の径方向に沿って変位可能とされている。また、板金36が自重でガイド枠38の最下部まで沈み込んだ状態で、クリーニングブラシ34の先端部が帯電ロール26の表面から離間するようになっている。
ここで、図3(A)に示すように、クリーニングブラシ34は、帯電ロール26の軸方向に沿って配列されており、板金36上のクリーニングブラシ34の配列方向の両側には、クリーニングブラシ34よりもブラシが長い接触ブラシ40が取付けられている。この接触ブラシ40は、板金36がガイド枠38の最下部まで沈み込んだ状態で、帯電ロール26の表面に接触する、抵抗が8LogΩの半導電性ブラシで、可撓性を有し、ブラシ長が4mm(クリーニングブラシ34はブラシ長が5mm)となっている。
帯電ロール26には、帯電時に直流電圧と交番電圧が重畳された電圧を印加する電源42が接続されており、板金36は、プリンタ10の板金フレーム(図示省略)に接地用配線44で接地されている。この接地用配線44には、接地用配線44を接続し、又は切断するスイッチ回路46が設けられており、このスイッチ回路46によって、板金36並びに接触ブラシ40の接地がオン/オフされる。
ここで、図3(B)に示すように、電源42から帯電ロール26に電圧が印加され、スイッチ回路46で接触ブラシ40が接地されると、帯電ロール26と接触ブラシ40との間に電位差が生じ、接触ブラシ40と帯電ロール26との間に静電吸着力が生じる。そして、接触ブラシ40が、帯電ロール26に静電吸着されて帯電ロール26側に撓むことによって、接触ブラシ40の後端部に取付けられた板金36が帯電ロール26側に引き上げられ、クリーニングブラシ34が帯電ロール26の表面に接触される。これによって、帯電ロール26の表面に付着したトナー、トナーの外添剤、帯電ロール26の放電によって生成された放電生成物等の異物が清掃される。
また、図3(A)に示すように、スイッチ回路46で接触ブラシ40の接地をオフにし、又は、電源42から帯電ロール26に印加される電圧をオフにすると、接触ブラシ40と帯電ロール26との間の静電吸着力が消える。そして、接触ブラシ40が元の形状に戻ると共に、板金36が自重でガイド枠38の最下部まで沈み込んで、クリーニングブラシ34が帯電ロール26の表面から離間し、クリーニングブラシ34と帯電ロール26の表面との接触圧が0まで低下する。これによって、非清掃時には、クリーニングブラシ34を帯電ロール26の表面に非接触にすることができるので、帯電ロール26の表面の磨耗や傷を低減でき、電荷のリークを低減できる。
以上、説明したように、本実施形態では、帯電ロール26に印加される電圧によって帯電ロール26と接触ブラシ40との間に発生する静電吸着力をオン/オフすることで、カムやソレノイド、或いはスプリング等の機械要素を用いることなく、クリーニングブラシ34を帯電ロール26の表面に接離させ、クリーニングブラシ34と帯電ロール26の表面との接触圧を0と最大値との間で増減させることができる。これによって、クリーニングブラシ34を帯電ロール26の表面に接離させ、クリーニングブラシ34と帯電ロール26の表面との接触圧を増減させる機構を簡素化でき、小型化できる。また、スイッチ回路46のオン/オフを切り替えるだけでクリーニングブラシ34の位置を切り替えることができるので、クリーニングブラシ34の位置を切り替えるのに要する時間を、カムやソレノイド等の機械要素を用いる場合と比して格段に短縮できる。
なお、電源42は交流電源42Aと直流電源42Bで構成されており、帯電ロール26の非清掃時には、電源42から帯電ロール26に直流電圧と交番電圧が重畳された電圧が印加される。ここで、直流電圧と交番電圧が重畳した電圧を帯電ロール26に印加する場合には、交番電圧が帯電の凹凸を均し、直流電圧が所定の電圧に収束させるため表面電位の均一性を得易くなる。また、感光体22の摩耗や帯電ロール26の軽微な汚染の影響を受け難く、比較的安定した帯電電位が得られる。
しかし、直流電圧と交番電圧が重畳した電圧を帯電ロール26に印加する場合、上述したような利点はあるものの、感光体22の表面へのイオン衝突回数が増加し、感光体22の劣化が早くなったり、感光体22の表面に付着する放電生成物の量が多くなったりする。感光体22の表面に付着した放電生成物は、像露光を妨げ、画質欠陥(いわゆる白抜け)を生じさせる。
そこで、清掃時、即ち、帯電ロール26を清掃するために帯電ロール26に電圧を印加する時には、電源42から帯電ロール26に直流電圧を印加する。これによって、感光体22の劣化を低減でき、画質欠陥を低減できる。
なお、図4(A)に示すように、クリーニングブラシ34、接触ブラシ40のブラシを同じ長さにしてクリーニングブラシ34を帯電ロール26に常時、当接させておき、図4(B)に示すように、帯電ロール26の静電吸着力でクリーニングブラシ34が帯電ロール26の表面に食い込む量を増やすことで清掃動作に切り替えることも可能である。しかし、この場合、常時、クリーニングブラシ34全体と帯電ロール26の表面が、弱い圧力ではあるが接触するので、本実施形態の構成の方が好ましい。
次に、帯電ロール清掃機構の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
図5に示すように、帯電ロール清掃機構60では、第1実施形態のクリーニングブラシ34に替えてスポンジ材46が板金36に取付けられており、このスポンジ材46が、帯電ロール26の径方向に沿って変位可能とされている。また、板金36が自重でガイド枠38の最下部まで沈み込んだ状態で、スポンジ材46の先端部が帯電ロール26の表面から離間するようになっている。
また、図6(A)に示すように、板金36の長手方向の両端部には、フィルム48の一端部が取付けられている。このフィルム48は、抵抗が8LogΩの半導電性フィルムで可撓性を有し、板金36がガイド枠38の最下部まで沈み込んだ状態で、他端部を帯電ロール26の表面に接触させる。
ここで、図6(B)に示すように、電源42から帯電ロール26に電圧が印加され、スイッチ回路46でフィルム48が接地されると、帯電ロール26とフィルム48との間に電位差が生じ、フィルム48と帯電ロール26との間に静電吸着力が生じる。そして、フィルム48が帯電ロール26に吸着されて帯電ロール26側に撓むことで、フィルム48の一端部に取付けられた板金36が引き上げられ、スポンジ材46が帯電ロール26の表面に接触される。これによって、帯電ロール26の表面に付着したトナー、トナーの外添剤、帯電ロール26の放電によって生成された放電生成物等の異物が清掃される。
また、図6(B)に示すように、スイッチ回路46でフィルム48の接地をオフにし、又は、電源42から帯電ロール26に印加される電圧をオフにすると、フィルム48と帯電ロール26との間の静電吸着力が消える。そして、フィルム48が元の形状に戻ると共に、板金36が自重でガイド枠38の最下部まで沈み込んで、スポンジ材46が帯電ロール26の表面から離間し、スポンジ材46と帯電ロール26の表面との接触圧が0まで低下する。これによって、非清掃時には、スポンジ材46を帯電ロール26の表面に非接触にすることができるので、帯電ロール26の表面の磨耗や傷を低減でき、電荷のリークを低減できる。
以上、説明したように、本実施形態では、帯電ロール26に印加される電圧によって帯電ロール26とフィルム48との間に発生する静電吸着力をオン/オフすることで、カムやソレノイド、或いはスプリング等の機械要素を用いることなく、スポンジ材46を帯電ロール26の表面に接離させ、スポンジ材46と帯電ロール26との接触圧を0と最大値との間で増減させることができる。これによって、スポンジ材46を帯電ロール26の表面に接離させ、スポンジ材46と帯電ロール26の表面との接触圧を増減させる機構を簡素化でき、小型化できる。また、スイッチ回路46のオン/オフを切り替えるだけでスポンジ材46の位置を切り替えることができるので、スポンジ材46の位置を切り替えるのに要する時間を、カムやソレノイド等の機械要素を用いる場合と比して格段に短縮できる。
なお、第1、第2実施形態では、可撓導電部材として、接触ブラシ40、フィルム48を用いたが、可撓性と導電性を有するものであれば、板バネ等の他の部材も適用可能である。また、清掃部材も、ブラシやスポンジ材には限られず、ゴムやフェルト等の他の部材も適用可能である。さらに、第2実施形態では、フィルム48を帯電ロール26の表面に接触させたが、フィルム48は帯電ロール26の芯金に接触させても良い。この場合でも、フィルム48と帯電ロール26の芯金との間に静電吸着力が生じ、フィルム48を帯電ロール26側に撓ませることができる。
第1、第2実施形態の帯電ロール清掃機構を備えるプリンタの概略を示す図である。 第1実施形態の帯電ロール機構を示す斜視図である。 (A)、(B)は、第1実施形態の帯電ロール清掃機構の概略を示す図である。 (A)、(B)は、第1実施形態の帯電ロール機構の変形例の概略を示す図である。 第2実施形態の帯電ロール機構を示す斜視図である。 (A)、(B)は、第2実施形態の帯電ロール清掃機構の概略を示す図である。
符号の説明
22 感光体(像担持体)
26 帯電ロール
34 クリーニングブラシ(清掃部材)
36 板金(支持手段)
38 ガイド枠(支持手段)
40 接触ブラシ(可撓導電部材)
42 電源(電圧印加手段)
46 スイッチ回路(切替手段、スイッチ)

Claims (5)

  1. 像担持体を帯電する帯電ロールの表面に接触して前記帯電ロールの表面を清掃する清掃部材と、
    前記清掃部材を前記帯電ロールの表面から変位可能に支持する支持手段と、
    可撓性と導電性を有し、前記支持手段に支持されて前記帯電ロールに接触し、前記帯電ロールの静電吸着力で前記帯電ロール側に撓んで前記清掃部材と前記帯電ロールの表面との接触圧を増加させる可撓導電部材と、
    前記帯電ロールの静電吸着力をオン/オフする切替手段と、
    を有することを特徴とする帯電ロール清掃機構。
  2. 前記可撓導電部材が接地され、
    前記切替手段が、前記可撓導電部材の接地をオン/オフするスイッチであることを特徴とする請求項1に記載の帯電ロール清掃機構。
  3. 前記可撓導電部材は、前記帯電ロールの静電吸着力がオンの時に前記清掃部材を前記帯電ロールの表面に接触させ、前記帯電ロールの静電吸着力がオフの時に前記清掃部材を前記帯電ロールの表面から離間させることを特徴とする請求項1又は2に記載の帯電ロール清掃機構。
  4. 前記清掃部材が、前記帯電ロールの軸方向に沿って配列されたクリーニングブラシであり、
    前記可撓導電部材が、前記クリーニングブラシの配列方向の両側に設けられ、前記クリーニングブラシよりブラシが長く、前記帯電ロールに常時接触する接触ブラシであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の帯電ロール清掃機構。
  5. 非清掃時に、前記帯電ロールに直流電圧と交番電圧が重畳した電圧を印加し、清掃時に、前記帯電ロールに直流電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の帯電ロール清掃機構。
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