JP2007025540A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの諸機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used for an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine having these functions.
複写機、プリンタを、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙(転写材)上に転写し、この後、記録紙上に転写されたトナー像を定着している。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine having these functions, a latent image corresponding to an original is formed on a photosensitive member, and toner is applied to the latent image. Thus, the visualized toner image is transferred onto a recording paper (transfer material), and then the toner image transferred onto the recording paper is fixed.
このようなトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等(以下、ヒータと称す)を内蔵した加熱ローラと、加熱ローラを加圧する加圧ローラとによって、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であると共に記録紙上への定着性が良好であるため、広く利用されている。 As a fixing device for fixing such a toner image, a recording sheet onto which the toner image is transferred is sandwiched between a heating roller incorporating a halogen heater or the like (hereinafter referred to as a heater) and a pressure roller that presses the heating roller. There is a heat roller fixing type fixing device that heats and pressurizes while transporting, and such a fixing device is widely used because of its simple structure and good fixability on recording paper.
ここで、加熱ローラは芯金の内部にヒータを内蔵し、芯金の表面がシリコーンゴムにて被覆されている。シリコーンゴムは熱伝導性が悪いので、内部のヒータの熱が加熱ローラの表面に伝導するのに長い時間がかかる。このため、連続して記録紙への定着を行った場合に加熱ローラの表面温度が低下し、内部のヒータの熱が充分に供給されずに低温で定着され、所謂コールドオフセットという定着不良が発生する虞がある。 Here, the heating roller incorporates a heater inside the cored bar, and the surface of the cored bar is covered with silicone rubber. Since silicone rubber has poor heat conductivity, it takes a long time for the heat of the internal heater to be conducted to the surface of the heating roller. For this reason, when fixing on recording paper continuously, the surface temperature of the heating roller decreases, the heat of the internal heater is not sufficiently supplied and the fixing is performed at a low temperature, and so-called cold offset occurs. There is a risk of doing.
この問題を解決するために、独自にヒータを有する外加熱ローラを加熱ローラに当接させ、加熱ローラの表面温度が低下したときに、外加熱ローラによって加熱ローラを加熱ローラし、加熱ローラの表面温度の低下を防止した定着装置がある(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve this problem, an external heating roller having its own heater is brought into contact with the heating roller. When the surface temperature of the heating roller decreases, the heating roller is heated by the external heating roller, and the surface of the heating roller is There is a fixing device that prevents a decrease in temperature (see, for example, Patent Document 1).
また、定着する記録紙が葉書等の厚紙である場合には、より高温で定着することが望ましい。そこで、加熱ローラの表面温度を二つの温度に設定可能にし、厚紙を定着する場合には、高温切り替えボタンを操作して、加熱ローラのヒータに通電して加熱ローラの表面温度を上昇させ、同時に加熱ローラの回転によって加圧ローラを従動回転させて加熱ローラを昇温させる定着装置がある(例えば、特許文献2参照)。
前述の熱ローラ方式の定着装置において、通紙を行わない場合には定着装置の各ローラの回転は停止している。また、加圧ローラの芯金はシリコーンゴムの発泡体で被覆されている。従って、この状態では加圧ローラに熱が供給されず、加熱ローラは冷えている。このために、プリント開始直後では記録紙に伝導されるべき熱が低い温度の加圧ローラに伝導されて、定着不良になるという問題がある。そこで、加圧ローラにもヒータを内蔵した定着装置が知られている。 In the heat roller type fixing device described above, rotation of each roller of the fixing device is stopped when no paper is passed. The core of the pressure roller is covered with a silicone rubber foam. Therefore, in this state, no heat is supplied to the pressure roller, and the heating roller is cooled. For this reason, immediately after the start of printing, there is a problem that heat to be conducted to the recording paper is conducted to the pressure roller at a low temperature, resulting in poor fixing. Therefore, a fixing device in which a heater is also incorporated in the pressure roller is known.
しかし、加圧ローラの表面温度を適切な温度に高めるためには、シリコーンゴムの内部に位置するヒータの温度をより高温にしなければならず、加圧ローラの耐久性に問題が生じ易い。そこで、加圧ローラに外加熱ローラを当接させることによって、加熱ローラの表面に外加熱ローラの熱が伝導されて、加熱ローラの表面温度は短時間で均一になる。 However, in order to raise the surface temperature of the pressure roller to an appropriate temperature, the temperature of the heater located inside the silicone rubber must be made higher, and there is a problem with the durability of the pressure roller. Therefore, by bringing the external heating roller into contact with the pressure roller, the heat of the external heating roller is conducted to the surface of the heating roller, and the surface temperature of the heating roller becomes uniform in a short time.
また、定着する記録紙の紙質により、定着温度を変更することが望ましい。例えば、記録紙がコート紙である場合には、定着温度が高いと画像不良が発生し易く、記録紙が葉書等の厚紙である場合には、定着温度が低いと定着強度が低下してしまう。 Further, it is desirable to change the fixing temperature depending on the quality of the recording paper to be fixed. For example, when the recording paper is a coated paper, an image defect is likely to occur when the fixing temperature is high, and when the recording paper is a thick paper such as a postcard, the fixing strength is lowered when the fixing temperature is low. .
しかし、複写機等の画像形成装置を操作する際に、複写すべき原稿に関してはサイズ等に気を使う人が多いが、トレイ等に載置された記録紙の紙質まで考慮する人は少ない。従って、特許文献2の如くユーザーに高温切り替えボタンを操作してもらうことを期待しても、実際には実施され難い。
However, when operating an image forming apparatus such as a copying machine, there are many people who care about the size and the like of a document to be copied, but few people consider the quality of the recording paper placed on a tray or the like. Therefore, even if it is expected that the user operates the high temperature switching button as in
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、外加熱ローラを用いて加圧ローラの表面温度の均一化を図り、且つ、定着すべき記録紙の紙質を自動的に検知することにより、紙質に応じた最適の定着温度に設定可能な定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem. By using an external heating roller, the surface temperature of the pressure roller is made uniform, and the quality of the recording paper to be fixed is automatically detected. An object of the present invention is to propose an image forming apparatus including a fixing device capable of setting an optimum fixing temperature according to paper quality.
上記目的は下記の何れかの構成によって達成される。
[1]加熱手段を有する加熱ローラと、前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第1の温度若しくは第2の温度に自動的に設定すべく制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
[2]加熱手段を有する加熱ローラと、前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第1の温度若しくは第2の温度に手動にて設定可能な操作手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
The above object can be achieved by any of the following configurations.
[1] A heating roller having a heating unit, a pressure roller that presses the heating roller, an external heating roller that contacts the pressure roller, a detection unit that detects the quality of the recording paper to be fixed, and the detection unit An image forming apparatus comprising: control means for controlling to automatically set the surface temperature of the outer heating roller to the first temperature or the second temperature in accordance with the detection result.
[2] A heating roller having a heating unit, a pressure roller that presses the heating roller, an external heating roller that contacts the pressure roller, a detection unit that detects the quality of the recording paper to be fixed, and the detection unit An image forming apparatus comprising: an operation unit capable of manually setting the surface temperature of the outer heating roller to the first temperature or the second temperature according to the detection result.
本発明の画像形成装置によれば、外加熱ローラを用いて加圧ローラの表面温度の均一化を図り、且つ、定着すべき記録紙の紙質を自動的に検知することにより、紙質に応じた最適の定着温度に自動若しくは手動により設定することができる。 According to the image forming apparatus of the present invention, the surface temperature of the pressure roller is made uniform by using the external heating roller, and the paper quality of the recording paper to be fixed is automatically detected, so that the paper quality is matched. The optimum fixing temperature can be set automatically or manually.
本願発明の定着装置に関する実施の形態を説明する。 Embodiments relating to the fixing device of the present invention will be described.
先ず、本発明に係わる定着装置を用いた画像形成装置について、図1の基本構成図を参照して説明する。 First, an image forming apparatus using a fixing device according to the present invention will be described with reference to the basic configuration diagram of FIG.
図1において、1は電子写真感光体である感光体ドラムであって、感光体ドラム1は矢示の方向に所定の周速度で回転駆動され、その表面が帯電器2によってマイナスの所定の電位VHに一様帯電される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum which is an electrophotographic photosensitive member. The photosensitive drum 1 is rotationally driven in a direction indicated by an arrow at a predetermined peripheral speed, and a surface of the photosensitive drum 1 is negatively charged by a
3は露光装置で、不図示の画像読取装置やコンピュータ等から入力される画像情報の時系列デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力する。一様帯電された感光体ドラム1の表面は、このレーザビームによって走査露光される。これにより、感光体ドラム1の露光部分は電位絶対値が低下して電位VLとなり感光体ドラム1の表面に静電潜像が形成される。
An
現像器4は回転駆動される現像ローラ4aを備えている。現像ローラ4aは感光体ドラム1と対向して配置されており、その外周面にマイナスに帯電したトナーの薄層が形成される。現像ローラ4aには、その絶対値が感光体ドラム1の電位VHよりも小さく、電位VLよりも大きい現像バイアス電圧が印加されており、これにより現像ローラ4a上のトナーが感光体ドラム1の電位VL部分にのみ付着して反転現像が行われ、トナー像が形成される。
The developing device 4 includes a developing
一方、不図示の給紙部から給送される転写材である記録紙Pはレジストローラ9を経て、感光体ドラム1の回転と同期した適切なタイミングで感光体ドラム1と帯電転写極5とで形成される転写領域へ送られる。そして、感光体ドラム1上のトナー像は転写バイアスが印加された帯電転写極5により記録紙Pに転写される。 On the other hand, the recording paper P, which is a transfer material fed from a paper supply unit (not shown), passes through the registration rollers 9 and is synchronized with the photosensitive drum 1 and the charged transfer pole 5 at an appropriate timing synchronized with the rotation of the photosensitive drum 1. To the transfer area formed in The toner image on the photosensitive drum 1 is transferred to the recording paper P by the charged transfer pole 5 to which a transfer bias is applied.
6は定着用ガイドであって、トナー像が転写された記録紙Pは定着装置7へ搬送され、記録紙P上に転写されたトナー像の定着がなされる。定着装置7を通過してトナー像の定着を終えた記録紙Pは不図示の排紙トレイ上に排出される。
一方、記録紙Pが分離された後の感光体ドラム1は、その表面に付着した転写残トナー等の残留物がクリーニング装置8によって除去され、クリーニングされた感光体ドラム1は繰り返し次の画像形成に供される。 On the other hand, the photosensitive drum 1 from which the recording paper P has been separated is removed by the cleaning device 8 to remove the transfer residual toner and the like adhering to the surface thereof, and the cleaned photosensitive drum 1 is repeatedly subjected to the next image formation. To be served.
なお、上述の画像形成装置はモノクロ画像を形成する装置であるが、本発明の定着装置はカラー画像を形成する装置に対しても適用される。 Although the above-described image forming apparatus is an apparatus that forms a monochrome image, the fixing apparatus of the present invention is also applied to an apparatus that forms a color image.
次に、本発明に係わる定着装置の実施の形態を図2に基づいて説明する。図2は定着装置の断面図である。 Next, an embodiment of a fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixing device.
図2において、定着装置7は、トナー像を熱定着するために加熱手段としてのハロゲンヒータH1を内蔵する加熱ローラ71、加熱ローラ71を下方より押圧する加圧ローラ72、ハロゲンヒータH2を内蔵し加圧ローラ72に当接して加圧ローラ72の温度低下を防止する外加熱ローラ73、加熱ローラ71の表面温度を検知する温度センサ75、及び外加熱ローラ73の表面温度を検知する温度センサ76等から構成されている。
In FIG. 2, a
加熱ローラ71は、中央に設けたハロゲンヒータH1と、アルミニュウム、鉄若しくは銅、又はこれらの合金から円筒状に形成された芯金71aと、芯金71aの外表面に位置してシリコーンゴムやフッ素ゴム等から形成された耐熱性弾性体71bと、耐熱性弾性体71bを被覆してPFA(パーフルオロアルコキシ)若しくはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂から形成された離型層71cとから構成される。
The
加圧ローラ72は、例えばステンレスからなる芯金72aと、芯金72aの外周面に位置してシリコンゴムの発泡体からなるゴムローラ72bと、ゴムローラ72bの外周面を被覆してPFAチューブから形成された離型層72cとから構成されている。そして、加圧ローラ72は不図示の付勢部材によって付勢されて、加熱ローラ71を下方より押圧している。
The
外加熱ローラ73は、補助加熱手段として中央に設けたハロゲンヒータH2と、アルミニュウム、鉄若しくは銅、又はこれらの合金から円筒状に形成された円筒状部材73aとからなり、加熱ローラ71と比較して小型に形成されている。
The
温度センサ75,76はサーミスタや熱電対等からなる。
The
ここで、不図示のモータによって駆動されて加圧ローラ72が反時計方向に回転すると、加熱ローラ71が時計方向に回転し、外加熱ローラ73も時計方向に回転する。従って、例えば図1に示した画像形成装置によってトナー画像が形成された記録紙Pは、加熱ローラ71と加圧ローラ72とにより構成されたニップ部Nで挟持され、加熱及び加圧されることにより記録紙P上のトナー像が定着される。
Here, when the
なお、場合によっては加熱ローラ71の加熱手段若しくは外加熱ローラ73の加熱手段の少なくとも何れか一方を誘導加熱方式にしてもよい。
In some cases, at least one of the heating means of the
ここで、定着時に画像不良や定着強度不足が生じないようにするためには、記録紙Pの紙質に応じてニップ部Nの温度を変更することが望ましい。このために、記録紙Pの紙厚に応じて外加熱ローラ73の温度を自動的に切り換えることによって、ニップ部Nの温度を切り換える構成を図3及び図4に基づいて説明する。図3は外加熱ローラ73の温度を自動的に切り換えるべく制御するブロック図、図3は外加熱ローラ73の温度を自動的に切り換えるフローチャートである。
Here, it is desirable to change the temperature of the nip portion N in accordance with the quality of the recording paper P in order to prevent image defects and insufficient fixing strength from occurring during fixing. For this purpose, a configuration for switching the temperature of the nip portion N by automatically switching the temperature of the
先ず、図3のブロック図において、制御手段101はCPU等からなり、各手段の入力情報によって外加熱ローラ73の温度を切り換えるべく制御する。
First, in the block diagram of FIG. 3, the control means 101 comprises a CPU or the like, and controls to switch the temperature of the
紙厚検知手段102は記録紙Pの紙厚を自動的に検知するものであり、記録紙Pの厚みを検知してその厚み情報を制御手段101に送り、この紙厚によって制御手段101は厚紙か否かを判別する。 The paper thickness detection means 102 automatically detects the paper thickness of the recording paper P. The thickness of the recording paper P is detected and the thickness information is sent to the control means 101. The control means 101 uses the paper thickness to control the thickness of the recording paper P. It is determined whether or not.
記録紙Pの厚みを自動的に検知を検知するには、例えば前述のレジストローラ9やその前後に位置する搬送ローラを用い、二つのローラのうち一方を固定ローラとし、他方を可動ローラとして、紙厚による可動ローラの変位量を測定すればよい。例えば、可動ローラに第1のレバーを係合させ、更に第1のレバーに第2のレバーを係合させて可動ローラの変位量を増幅させ、増幅した第2のレバーの端部の変位量をフォトセンサ等によって検知すればよい。 In order to automatically detect the thickness of the recording paper P, for example, the registration roller 9 or the transport roller positioned before and after the registration roller 9 is used, one of the two rollers is a fixed roller, and the other is a movable roller. What is necessary is just to measure the displacement amount of the movable roller according to the paper thickness. For example, the first lever is engaged with the movable roller, the second lever is engaged with the first lever, and the displacement amount of the movable roller is amplified by amplifying the displacement amount of the second lever. May be detected by a photo sensor or the like.
なお、厚紙か否かの判別としては、葉書の厚みが0.20mm〜0.25mmであるので、例えば0.20mmを境にして厚紙か否かを判別する。 Whether the card is thick or not is determined, for example, since the thickness of the postcard is 0.20 mm to 0.25 mm.
外加熱ローラ温度センサ103は、前述の温度センサ76に相当する。
The outer heating
外加熱ローラ加熱手段104は、前述のハロゲンヒータH2に相当する。
The outer heating
次に、図4のフローチャートにおいて、記録紙Pの給紙が開始され(F1)、紙厚検知手段102により記録紙の紙厚が検知されると、制御手段101はその紙厚に基づいて、厚紙か否かを判別する(F2)。そして、厚紙でないときには(F2のN)、制御手段101は外加熱ローラ温度センサ103が検知した表面温度を参酌しながら外加熱ローラ加熱手段104を制御して、外加熱ローラ73の表面温度を第1の温度(例えば120℃)に設定し(F3)、定着を行う(F5)。一方、厚紙であるときには(F2のY)、制御手段101は同様に外加熱ローラ加熱手段104を制御して、外加熱ローラ73の表面温度を第2の温度(例えば200℃)に設定し(F4)、定着を行う(F5)。
Next, in the flowchart of FIG. 4, the feeding of the recording paper P is started (F1), and when the paper
なお、ニップ部Nの温度は、外加熱ローラ73の表面温度を120℃に設定したときは、約190℃になると推定され、外加熱ローラ73の表面温度を200℃に設定したときは、約200℃になると推定される。
The temperature of the nip portion N is estimated to be about 190 ° C. when the surface temperature of the
この結果、記録紙Pが紙厚が厚くないコート紙のような場合に、高い定着温度によって画像不良が発生するということが生じなく、また、記録紙Pが葉書等の厚紙である場合には、低い定着温度によって定着強度が低下してしまうということが生じない。 As a result, when the recording paper P is a coated paper whose thickness is not thick, an image defect does not occur due to a high fixing temperature, and when the recording paper P is a thick paper such as a postcard. In addition, the fixing strength does not decrease due to a low fixing temperature.
また、紙厚検知手段102に代えて、記録紙Pの表面粗さを検知してラフ紙であるか否かを検知する表面粗さ検知手段を設け、制御手段101が表面粗さを判別して、外加熱ローラ加熱手段104を制御するようにしてもよい。 Further, instead of the paper thickness detecting means 102, surface roughness detecting means for detecting whether the recording paper P is rough paper by detecting the surface roughness is provided, and the control means 101 determines the surface roughness. Thus, the outer heating roller heating means 104 may be controlled.
この場合は、記録紙の表面粗さが例えば3.0μm以上の場合には外加熱ローラ73の表面温度を第2の温度(例えば200℃)に設定し、記録紙の表面粗さが例えば3.0μm未満の場合には外加熱ローラ73の表面温度を第1の温度(例えば120℃)に設定する。
In this case, when the surface roughness of the recording paper is, for example, 3.0 μm or more, the surface temperature of the
なお、表面粗さ検知手段としては、先端が尖った触針を記録紙の表面に接触させて軽く滑らせ、この触針の動きを拡大して指示する触針式表面粗さ測定器であってもよいし、測定面からの反射光と標準反射面からの反射光との位相差から干渉縞を形成して観測する光波干渉式表面粗さ測定器であってもよい。 The surface roughness detection means is a stylus type surface roughness measuring instrument that slides a stylus with a sharp tip in contact with the surface of the recording paper and slid lightly to indicate the movement of the stylus. Alternatively, it may be a light wave interference type surface roughness measuring instrument that forms an interference fringe from the phase difference between the reflected light from the measurement surface and the reflected light from the standard reflection surface.
また、以上の構成は検知した記録紙Pの厚み等に応じて、外加熱ローラ73の表面温度を第1の温度若しくは第2の温度に自動的に切り換えるよう制御したが、外加熱ローラ73の表面温度を手動で切り換えるようにしてもよい。この場合の構成を図5のブロック図により説明する。なお、前述と同様な手段についての説明は省略する。
In the above configuration, the surface temperature of the
給紙された記録紙の紙厚を紙厚検知手段202が自動的に検知し、その紙厚に基づいて制御手段201が厚紙か否かを判別するのは前述と同様である。しかし、この場合は、制御手段201が判別した結果を液晶ディスプレイ等の表示手段205に表示する。そこで、ユーザーは表示手段205を視認しキーボード等の操作手段206を操作して制御手段201に入力することによって、操作手段201は外加熱ローラ温度センサ203が検知した表面温度を参酌しながら外加熱ローラ加熱手段204を制御して、外加熱ローラ73の表面温度を第1の温度若しくは第2の温度に切り換える。
The paper
この場合は、ユーザーが操作手段206を操作して、外加熱ローラ73の表面温度を制御するので、紙厚検知手段202の検知により表示手段205に表示された通りに操作してもよいが、場合によっては、薄紙でもラフ紙であるときには高い定着温度に設定したり、厚紙でもコート紙であるときには低い定着温度に設定したりすることがユーザーの考えで任意に可能になる。
In this case, since the user operates the
なお、この場合も紙厚検知手段202に代えて、表面粗さ検知手段としてもよい。 In this case as well, instead of the paper thickness detecting means 202, a surface roughness detecting means may be used.
更に、外加熱ローラ73の表面温度を自動で設定しても手動で設定しても、設定する表面温度を液晶ディスプレイ等の表示手段に表示することが望ましい。
Furthermore, it is desirable to display the set surface temperature on a display means such as a liquid crystal display, regardless of whether the surface temperature of the
7 定着装置
71 加熱ローラ
72 加圧ローラ
73 外加熱ローラ
75,76 温度センサ
101,201 制御手段
102,202 紙厚検知手段
205 表示手段
206 操作手段
P 記録紙
N ニップ部
H1,H2 ハロゲンヒータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、
前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、
定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第1の温度若しくは第2の温度に自動的に設定すべく制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A heating roller having heating means;
A pressure roller for pressing the heating roller;
An external heating roller in contact with the pressure roller;
Detection means for detecting the quality of the recording paper to be fixed;
Control means for controlling to automatically set the surface temperature of the outer heating roller to the first temperature or the second temperature according to the detection result of the detection means;
An image forming apparatus comprising:
前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、
前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、
定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第1の温度若しくは第2の温度に手動にて設定可能な操作手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A heating roller having heating means;
A pressure roller for pressing the heating roller;
An external heating roller in contact with the pressure roller;
Detection means for detecting the quality of the recording paper to be fixed;
Operation means capable of manually setting the surface temperature of the outer heating roller to the first temperature or the second temperature according to the detection result of the detection means;
An image forming apparatus comprising:
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Cited By (2)
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