JP2006293224A - Fixing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、画像形成装置に備えられる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device provided in an image forming apparatus.
プリンタや複写機やファクシミリなどの画像形成装置には、トナー像を用紙に転写することができるものがある。このような画像形成装置には、トナー像が転写された用紙を加圧および加熱して、用紙にトナー像を定着させるための定着装置が備えられている(たとえば、特許文献1,2参照)。
具体的には、上記の定着装置は、薄い環状の加熱フィルムと、加熱フィルムに対して平行な加圧ローラと、加熱フィルムの内側に配置された金属製の保持部材とを有しており、保持部材と加圧ローラとで加熱フィルムを挟んでいる。これにより、加熱フィルムと加圧ローラとを圧接してニップを形成している。
Some image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines can transfer a toner image onto a sheet. Such an image forming apparatus includes a fixing device that pressurizes and heats a sheet on which a toner image is transferred to fix the toner image on the sheet (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .
Specifically, the fixing device includes a thin annular heating film, a pressure roller parallel to the heating film, and a metal holding member disposed inside the heating film. A heating film is sandwiched between the holding member and the pressure roller. Thereby, the heating film and the pressure roller are pressed against each other to form a nip.
また、加熱フィルムの内側には、ハロゲンランプが配置されており、ハロゲンランプの輻射熱が、保持部材を介してニップを形成している部分の加熱フィルムに伝わるようになっている。
上記の構成により、ニップを通過する用紙を加圧および加熱して、トナーを用紙に定着させている。
With the above configuration, the paper passing through the nip is pressurized and heated to fix the toner to the paper.
ところで、画像形成動作のオンデマンド化などに対応すべく、ウォームアップ時間(電源がオフの状態や、省電力モードの状態から、画像形成動作が可能な状態となるまでの時間)を短縮することが求められている。そのため、定着装置については、用紙へのトナーの定着が可能となるまでの時間(立ち上がり時間)を短くする必要がある。具体的には、ニップを形成している部分の加熱フィルムを、トナーの定着が可能な温度にまで速やかに昇温できるようにする必要がある。 By the way, in order to cope with the on-demand of the image forming operation, the warm-up time (the time from when the power is turned off or the power saving mode to when the image forming operation can be performed) is shortened. Is required. Therefore, for the fixing device, it is necessary to shorten the time (rise time) until the toner can be fixed on the paper. Specifically, it is necessary to quickly raise the temperature of the heated film in the part where the nip is formed to a temperature at which toner can be fixed.
しかしながら、特許文献1,2の場合、ニップを形成している部分の加熱フィルムと、ハロゲンランプとの間に保持部材が配置されている。保持部材は、加熱フィルムの軸方向の略全域に亘って延びており、熱容量が大きい。このため、ハロゲンランプの熱を、保持部材を介してニップを形成している部分の加熱フィルムに伝えるのに時間がかかり、立ち上がり時間が長くなってしまう。
However, in the case of
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、立ち上がり時間を短くすることのできる定着装置を提供することを目的とする。
また、この発明の別の目的は、省エネルギ化を達成することのできる定着装置を提供することにある。
The present invention has been made under such a background, and an object thereof is to provide a fixing device capable of shortening the rise time.
Another object of the present invention is to provide a fixing device capable of achieving energy saving.
上記目的を達成するための請求項1記載の発明は、トナー像が転写された用紙(P)を加圧および加熱して用紙にトナー像を定着させるための定着装置(4)において、加圧ローラ(5)と、無端状の加熱ベルト(6)と、加熱ベルトの外周面と回転接触して加熱ベルトを加圧ローラ側に押圧し、加熱ベルトの外周面の一部が加圧ローラとの間にニップ(N)を形成するように案内する少なくとも2つのガイドローラ(7)と、加熱ベルトの内周面側に設けられ、加熱ベルトを加熱するための熱源(8)と、を有することを特徴とする定着装置である。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is directed to a fixing device (4) for pressurizing and heating the paper (P) on which the toner image is transferred to fix the toner image on the paper. The roller (5), the endless heating belt (6), and the outer peripheral surface of the heating belt are in rotational contact to press the heating belt toward the pressure roller, and a part of the outer peripheral surface of the heating belt is And at least two guide rollers (7) for guiding so as to form a nip (N) between them, and a heat source (8) provided on the inner peripheral surface side of the heating belt for heating the heating belt This is a fixing device.
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素などを表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、加熱ベルトを加圧ローラ側に押圧してニップを形成するための部材が、加熱ベルトの内周面側に配置されないようになっている。このため、熱源から、加熱ベルトのうちニップを形成している部分への熱の伝達を、上記ニップを形成するための部材を介することなく行うことができる。したがって、加熱ベルトのうちニップを形成している部分を、トナーの定着に必要な温度にまで速やか昇温することができる。その結果、定着装置の立ち上がり時間を短くすることができる。
The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
According to this configuration, the member for forming the nip by pressing the heating belt toward the pressure roller is not arranged on the inner peripheral surface side of the heating belt. For this reason, heat can be transferred from the heat source to the portion of the heating belt where the nip is formed without using the member for forming the nip. Therefore, the portion of the heating belt where the nip is formed can be quickly raised to a temperature necessary for fixing the toner. As a result, the rise time of the fixing device can be shortened.
また、ニップを形成するための部材を加熱する必要がないので、定着装置の立ち上がりに必要なエネルギを少なくでき、省エネルギ化を達成することができる。
請求項2記載の発明は、上記熱源は、加圧ローラとの間にニップを形成している加熱ベルト部分に直接放熱を行い得ることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
この構成によれば、加熱ベルトのうちニップを形成している部分の昇温をより速やかにすることができ、定着装置の立ち上がり時間をより短くすることができる。
Further, since it is not necessary to heat the member for forming the nip, energy required for starting up the fixing device can be reduced, and energy saving can be achieved.
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the heat source can directly radiate heat to a heating belt portion forming a nip with the pressure roller.
According to this configuration, the temperature of the portion of the heating belt where the nip is formed can be increased more quickly, and the rise time of the fixing device can be further shortened.
請求項3記載の発明は、上記熱源は、ハロゲンヒータであることを特徴とする請求項1または2記載の定着装置である。
この構成によれば、熱容量の小さなフィラメントを用いて加熱ベルトの加熱を行うため、加熱ベルトを迅速に加熱することができる。
請求項4記載の発明は、上記加熱ベルトは、薄い金属材料の基材で形成され、内周面は黒色に塗られ、外周面はフッ素コーティングされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の定着装置である。
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the heat source is a halogen heater.
According to this configuration, since the heating belt is heated using the filament having a small heat capacity, the heating belt can be rapidly heated.
According to a fourth aspect of the present invention, the heating belt is formed of a thin metal material base, the inner peripheral surface is painted black, and the outer peripheral surface is coated with fluorine. The fixing device according to any one of the above.
この構成によれば、加熱ベルトの基材を薄い金属材料で形成していることにより、加熱ベルトに十分な可撓性を持たせることができる。これにより、加熱ベルトを加圧ローラに沿う形状に弾性変形させて、加熱ベルトをその軸方向に関して加圧ローラに確実に接触させることができる。また、加熱ベルトの内周面を黒色に塗ることにより、熱源からの熱を効率よく受けることができ、加熱ベルトをより速やかに昇温することができる。さらに、加熱ベルトの外周面を、フッ素コーティングによって滑らかにしているので、トナーが加熱ベルトに付着することを良好に防止できる。 According to this configuration, since the base material of the heating belt is formed of a thin metal material, the heating belt can have sufficient flexibility. Thereby, the heating belt can be elastically deformed into a shape along the pressure roller, and the heating belt can be reliably brought into contact with the pressure roller in the axial direction. Moreover, by coating the inner peripheral surface of the heating belt in black, the heat from the heat source can be efficiently received, and the temperature of the heating belt can be raised more quickly. Furthermore, since the outer peripheral surface of the heating belt is smoothed by fluorine coating, it is possible to satisfactorily prevent the toner from adhering to the heating belt.
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、この発明の一実施形態にかかる定着装置を備える画像形成装置としてのプリンタの概略構成を示す図解的な縦断面図である。なお、本発明は、プリンタに備えられる定着装置に限らず、複写機やファクシミリなどの他の画像形成装置に備えられる定着装置に適用することができる。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a printer as an image forming apparatus including a fixing device according to an embodiment of the present invention. The present invention is not limited to a fixing device provided in a printer, but can be applied to a fixing device provided in another image forming apparatus such as a copying machine or a facsimile.
図1を参照して、プリンタ1は、画像データに基づく画像を用紙に形成するためのものであり、ハウジング2と、ハウジング2内に収容された感光体ドラム3と、ハウジング2内に収容された定着装置4とを有している。
このプリンタ1における画像形成動作は、以下のようにして行われる。すなわち、まず、ハウジング2内に収容されている1枚の用紙Pが、搬送方向Dに沿って搬送されて、感光体ドラム3と接触する転写位置Tに到達する。
Referring to FIG. 1, a printer 1 is for forming an image based on image data on a sheet, and includes a
The image forming operation in the printer 1 is performed as follows. That is, first, a sheet of paper P accommodated in the
感光体ドラム3には、電子写真方式によって画像データに基づくトナー像が形成されており、感光体ドラム3のトナー像は、転写位置Tで用紙Pに転写される。転写位置Tでトナー像を転写された用紙Pは、定着装置4に搬送されて当該定着装置4で加圧および加熱され、トナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Pは、機外へ排出される。
図2は、図1の定着装置4を搬送方向Dの上流側からみた側面図であり、図3は、図2のA−A線に沿う要部の断面図である。
A toner image based on the image data is formed on the
2 is a side view of the
図2および図3を参照して、定着装置4は、加圧ローラ5と、加熱ベルト6と、ガイドローラ7と、ハロゲンヒータ8(熱源)とを含んでいる。
加圧ローラ5は、支軸51とロール体52とを含んでいる。
支軸51は、用紙Pの搬送方向Dと直交する幅方向Wに細長く形成された棒状の部材である。支軸51の両端部は、定着装置4のフレーム9に形成された長孔からなるガイド用の挿通孔10,11を挿通しているとともに、それぞれの端部に設けられた付勢機構12によって、加熱ベルト6側に付勢されている。
2 and 3,
The
The
各付勢機構12は、レバー121と、レバー121を回動自在に支持するピン122と、レバー121に付勢力を与えるばね123とを含んでいる。レバー121は、搬送方向Dに長い小片によって形成されている。レバー121の一端部に、フレーム9に支持されたピン122が連結されている。レバー121の他端部に、ばね123の一端が取り付けられている。ばね123の他端は、フレーム9に取り付けられている。
Each
一方のレバー121aは、支軸51の一端部を受けており、対応するばね123の付勢力によって、支軸51の一端部を加熱ベルト6側に付勢している。同様に、他方のレバー121bは、支軸51の他端部を受けており。対応するばね123の付勢力によって、支軸51の他端部を加熱ベルト6側に付勢している。
また、支軸51には、モータ13の駆動力が与えられるようになっており、これにより、加圧ローラ5が駆動ローラとして所定の回転方向R1に回転駆動するようになっている。具体的には、モータ13の出力軸と支軸51の一端部にギヤ14,15が取り付けられており、モータ13の出力軸の駆動力が、ギヤ14,15を介して支軸51の一端部に伝わるようになっている。
One
Further, the driving force of the
ロール体52は、スポンジなどの弾性を有する部材によって筒状に形成されており、支軸51の中間部に一体回転可能に外嵌されている。ロール体52の幅は、定着装置4に送られる用紙Pの幅よりも広くされている。
加熱ベルト6は、可撓性(弾性)を有する無端環状の部材であり、定着装置4に送られる用紙Pよりも幅方向Wに長く延びている。この加熱ベルト6は、数10〜100μm程度の厚みを有する薄い金属材料の基材を用いて形成されている。当該金属材料として、ステンレス材(SUS材)や、アルミニウム材を例示することができる。なお、加熱ベルト6の基材として、ポリイミドなどの樹脂材料を用いてもよい。
The
The heating belt 6 is an endless annular member having flexibility (elasticity), and extends longer in the width direction W than the paper P sent to the
加熱ベルト6の内周面の全面には、熱吸収塗料として黒色の塗料が塗られている。また、加熱ベルト6の外周面のうち、少なくとも用紙Pと対向し得る部分(この実施形態において、加熱ベルト6の外周面の全面)には、フッ素コーティングが施されている。
なお、上記の熱吸収塗料として黒色の塗料を用いることが好ましいが、白色または赤色の塗料を用いてもよい。
A black paint is applied as a heat absorbing paint on the entire inner peripheral surface of the heating belt 6. Further, at least a portion of the outer peripheral surface of the heating belt 6 that can face the paper P (in this embodiment, the entire outer peripheral surface of the heating belt 6) is coated with fluorine.
In addition, although it is preferable to use a black paint as said heat absorption paint, you may use a white or red paint.
加熱ベルト6と、加圧ローラ5とは、平行に並んでおり、上下に対向している。
ガイドローラ7は、加熱ベルト6の外周面と回転接触して加熱ベルト6の回転(従動回転)を案内するためのものであり、加熱ベルト6よりも幅方向Wに長く形成され、かつ、加熱ベルト6よりも小径に形成されている。
ガイドローラ7は、加熱ベルト6の径方向外方において、少なくとも2つ(この実施形態において、3つ)設けられており、加熱ベルト6と平行に配置されている。
The heating belt 6 and the
The
At least two guide rollers 7 (three in this embodiment) are provided outside the heating belt 6 in the radial direction, and are arranged in parallel with the heating belt 6.
加熱ベルト6は、加熱ベルト6の外周面と加圧ローラ5のロール体52の外周面との圧接により形成されたニップNから、加熱ベルト6の周方向に所定の距離(この実施形態において、略1/4周)進む毎に、対応するガイドローラ7と接触している。このようにして、加熱ベルト6と各ガイドローラ7とは、ニップNの近傍を避けて接触しており、ハロゲンヒータ8から加熱ベルト6のうちニップNを形成している部分へ伝わった熱が、ガイドローラ7に奪われることを防止している。
The heating belt 6 has a predetermined distance in the circumferential direction of the heating belt 6 (in this embodiment, from a nip N formed by pressure contact between the outer circumferential surface of the heating belt 6 and the outer circumferential surface of the
ニップNから加熱ベルト6の周方向の一方と他方のそれぞれに略1/4周離れた2つのガイドローラ7は、加熱ベルト6を加圧ローラ5の周方向に挟んでおり、加熱ベルト6が加圧ローラ5の軸線(支軸51)の回りを動くことを規制している。
また、ニップNから加熱ベルト6の周方向に略半周離れたガイドローラ7と、加圧ローラ5とで、加熱ベルト6を挟んでいる。当該ガイドローラ7は、加圧ローラ5によって付勢されている加熱ベルト6を受けており、加熱ベルト6を加圧ローラ5側に押圧している。これにより、加熱ベルト6の外周面の一部が加圧ローラ5との間に上記のニップNを形成している。
The two
Further, the heating belt 6 is sandwiched between the
各ガイドローラ7は、自由状態(外力を受けていない状態)における加熱ベルト6の外周面の周方向に沿って配置されており、加熱ベルト6が自由状態のままの略断面円形状となるように、加熱ベルト6を受けている。
各ガイドローラ7は、支軸71と、ロール体72とを有している。
支軸71は、加熱ベルト6よりも幅方向Wに長く形成されており、両端部がフレーム9に回転自在に支持されている。
Each
Each
The
ロール体72は、支軸71の軸方向に間隔をあけて複数設けられており、対応する支軸71に一体回転可能に外嵌されている。ガイドローラ7のうち、ロール体72の外周面が、加熱ベルト6の外周面に接触している。このように、ガイドローラ7のうち、軸方向に短いロール体72を加熱ベルト6に接触させていることにより、ガイドローラ7と加熱ベルト6との接触面積を少なくして、加熱ベルト6からガイドローラ7に伝わる熱を少なくしている。
A plurality of
なお、支軸71をフレーム9に固定し、かつ、ロール体72を支軸71に回転自在に外嵌してもよい。また、ロール体72を、各支軸71に1つ設け、各ロール体72の軸方向の長さを、加熱ベルト6の軸方向の長さと略等しくなるようにしてもよい。
上記の構成により、加熱ベルト6の内周面側(径方向内方)には、ガイドローラ7が配置されておらず、加熱ベルト6の内周面は、ガイドローラ7に接触していない。また、加圧ローラ5の回転駆動に伴い、加熱ベルト6が回転方向R1と反対の回転方向R2に連動して回転するようになっている。
The
With the above configuration, the
ハロゲンヒータ8は、加熱ベルト6のうち、少なくとも加圧ローラ5との間にニップNを形成している部分に直接放熱を行って、当該加熱ベルト6を加熱するためのものである。この実施形態では、ハロゲンヒータ8は、加熱ベルト6の周方向の全域に直接放熱を行うようになっている。
具体的には、ハロゲンヒータ8は、加熱ベルト6よりも小径の細長い筒状に形成されて、加熱ベルト6の内周面側(径方向内方)に配置されている。ハロゲンヒータ8の両端部は、定着装置4のフレーム9に固定されている。ハロゲンヒータ8のフィラメント(発光体)は、幅方向Wに関して加熱ベルト6の内側に配置されており、かつ、加熱ベルト6のうち、ニップNを形成している部分に対向している。
The
Specifically, the
加熱ベルト6とハロゲンヒータ8との間には、ハロゲンヒータ8から加熱ベルト6への熱の伝達を妨げる部材が一切設けられておらず、加熱ベルト6とハロゲンヒータ8とは、加熱ベルト6の周方向の全域に亘って直接対向している。
また、加熱ベルト6の近傍には、サーミスタ(図示せず)が配置されており、画像形成時における加熱ベルト6の温度は、所定の温度(たとえば、180℃程度)に維持されるようになっている。
There is no member between the heating belt 6 and the
Further, a thermistor (not shown) is disposed in the vicinity of the heating belt 6, and the temperature of the heating belt 6 during image formation is maintained at a predetermined temperature (for example, about 180 ° C.). ing.
搬送方向Dに関して、定着装置4の上流側には、感光体ドラムから搬送されてきた用紙PをニップNに案内するためのガイド板16が配置されている。
以上の概略構成を有するプリンタにおいて、定着装置4は、画像形成時、以下のように駆動する。すなわち、画像形成動作が開始されると、定着装置4のモータ13の駆動によって、加圧ローラ5が回転駆動され、これに伴い、加熱ベルト6が従動回転する。このとき、ハロゲンヒータ8によって加熱ベルト6は加熱されている。
With respect to the conveyance direction D, a
In the printer having the above schematic configuration, the fixing
そして、感光体ドラムを通過してトナー像が転写された用紙Pは、ガイド板16を通ってニップNに通されて、当該ニップNで加圧および加熱されて、トナー像が用紙Pに定着される。
以上説明したように、この実施形態によれば、加熱ベルト6を加圧ローラ5側に押圧してニップNを形成するためのガイドローラ7が、加熱ベルト6の内周面側に配置されないようになっている。
Then, the sheet P on which the toner image is transferred through the photosensitive drum passes through the
As described above, according to this embodiment, the
このため、ハロゲンヒータ8から、加熱ベルト6のうちニップNを形成している部分への熱の伝達を、上記ガイドローラ7を介することなく行うことができる。したがって、加熱ベルト6のうちニップNを形成している部分を、トナーの定着に必要な温度にまで速やか昇温することができる。その結果、用紙Pへのトナーの定着が可能となるまでの時間(定着装置4の立ち上がり時間)を短くすることができる。
For this reason, heat can be transferred from the
また、加熱ベルト6を加熱する際に、ガイドローラ7を加熱する必要がないので、定着装置4の立ち上がりに必要なエネルギを少なくでき、省エネルギ化を達成することができる。
さらに、ハロゲンヒータ8は、加熱ベルト6のうちニップNを形成している部分に直接放熱を行うようになっているため、加熱ベルト6のうちニップNを形成している部分の昇温をより速やかにすることができ、定着装置4の立ち上がり時間をより短くすることができる。
Further, since it is not necessary to heat the
Further, since the
また、ハロゲンヒータ8を用いて加熱ベルト6の加熱を行うため、すなわち、熱容量の小さなフィラメントを用いて加熱ベルト6の加熱を行うため、加熱ベルト6を迅速に加熱することができる。
さらに、加熱ベルト6の基材を薄い金属材料で形成していることにより、加熱ベルト6に十分な可撓性を持たせることができる。これにより、加熱ベルト6を加圧ローラ5に沿う形状に弾性変形させて、加熱ベルト6をその軸方向に関して加圧ローラ5に確実に接触させることができる。
Moreover, since the heating belt 6 is heated using the
Furthermore, since the base material of the heating belt 6 is formed of a thin metal material, the heating belt 6 can have sufficient flexibility. Thereby, the heating belt 6 can be elastically deformed into a shape along the
また、加熱ベルト6の内周面を黒色に塗ることにより、ハロゲンヒータ8からの熱を効率よく受けることができ、加熱ベルト6をより速やかに昇温することができる。さらに、加熱ベルト6の外周面を、フッ素コーティングによって滑らかにしているので、トナーが加熱ベルト6に付着することを良好に防止できる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
Moreover, by coating the inner peripheral surface of the heating belt 6 in black, the heat from the
The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
たとえば、図4に示すように、2つのガイドローラ7を設けてもよい。この場合、一方のガイドローラ7は、加熱ベルト6の周方向の一方に関して、ニップNから1/4周より遠く、かつ、1/2周より近い位置に配置されている。同様に、他方のガイドローラ7は、加熱ベルト6の周方向の他方に関して、ニップNから1/4周より遠く、かつ、1/2周より近い位置に配置されている。
For example, as shown in FIG. 4, two
これら2つのガイドローラ7は、加圧ローラ5の周方向において加熱ベルト6を挟んでおり、かつ、加圧ローラ5に付勢されている加熱ベルト6を受けている。
また、ガイドローラ7を4つ以上設けてもよい。
さらに、ハロゲンヒータ8に代えて、キセノンライトを備えるヒータや、セラミックヒータなどの抵抗発熱体ヒータを用いてもよい。さらに、加熱ベルト6をモータによって回転駆動させることにより、加熱ベルト6を駆動ベルトとし、加熱ベルト6の回転駆動によって加圧ローラ5が従動して回転するように(加圧ローラ5が従動ローラとなるように)してもよい。
These two
Further, four or
Furthermore, instead of the
4 定着装置
5 加圧ローラ
6 加熱ベルト
7 ガイドローラ
8 ハロゲンヒータ(熱源)
N ニップ
P 用紙
4 Fixing
N nip P paper
Claims (4)
加圧ローラと、
無端状の加熱ベルトと、
加熱ベルトの外周面と回転接触して加熱ベルトを加圧ローラ側に押圧し、加熱ベルトの外周面の一部が加圧ローラとの間にニップを形成するように案内する少なくとも2つのガイドローラと、
加熱ベルトの内周面側に設けられ、加熱ベルトを加熱するための熱源と、
を有することを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing a toner image on a paper by pressurizing and heating the paper on which the toner image is transferred,
A pressure roller;
An endless heating belt,
At least two guide rollers that rotate and come into contact with the outer peripheral surface of the heating belt to press the heating belt toward the pressure roller and guide a part of the outer peripheral surface of the heating belt to form a nip with the pressure roller When,
A heat source provided on the inner peripheral surface side of the heating belt, for heating the heating belt;
A fixing device.
The fixing device according to claim 1, wherein the heating belt is formed of a thin metal material base, the inner peripheral surface is painted black, and the outer peripheral surface is coated with fluorine. .
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