JP2007171530A - 液体現像電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な手段によって安定した画像の定着を可能とし得る液体現像電子写真装置を提供する。
【解決手段】 溶媒２０中に帯電されたトナー２２が分散した液体現像剤２１によって現像された画像を転写した印刷媒体４７を、圧接部５３によって加熱加圧しながら狭持搬送させ、画像を印刷媒体４７に定着させる定着部９を備えている液体現像電子写真装置１であって、ウェブ紙４７の搬送方向における少なくとも圧接部５３よりも上流側位置で、トナー２２が印刷媒体４７側へ移動するように電場を形成する電場形成手段５５を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液体現像電子写真装置に関するものである。

液体現像電子写真装置は、微細なトナーが用いられるので、高品質な印刷物が得られるため、近年注目されている。
液体現像電子写真装置では、紙に転写された画像を定着させるのに、加熱ローラと加圧ローラとによって加熱加圧しながら行なうことが多用されている。
このような定着方法では、加熱によって溶媒が蒸発し、悪臭や爆発の危険性があった。このため、近年、溶媒臭の低減あるいは防爆のため、高沸点溶媒を用いることがある。
しかし、高沸点溶媒を用いると、従来の定着部では、トナーの加熱溶融が不十分で、定着性能に問題があった。
これを解消するものとして、加圧ローラによって溶媒を搾り取る、あるいは、予備加熱等を用いて加熱量を増加する等が提案されている。
あるいは、特許文献１に示されるように紙へ転写する前に余剰の溶媒を取り除き、トナーを加熱して溶融させて紙に転写するようにしたものが提案されている。

特開２００２−３３３７７６号公報

しかしながら、これらは装置の大型化、高コスト化という問題があった。
また、特許文献１に示されるものは、転写時における溶媒量減少による転写率低下が起こり易く印刷品質が劣化する、また、溶媒を取り除く機構が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な手段によって安定した画像の定着を可能とし得る液体現像電子写真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、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる液体現像電子写真装置は、溶媒中に帯電されたトナーが分散した液体現像剤によって現像された画像を転写された媒体を、圧接部によって加熱加圧しながら搬送させ、前記画像を前記媒体に定着させる定着部を備えている液体現像電子写真装置であって、前記媒体の搬送方向における少なくとも前記圧接部よりも上流側位置で、前記トナーが前記媒体側へ移動するように電場を形成する電場形成手段を備えていることを特徴とする。

本発明にかかる液体現像電子写真装置によれば、液体現像剤によって現像された画像を転写された媒体が圧接部に搬送される前に、電場形成手段で形成された電場によって、液体現像剤のトナーが媒体側へ移動するので、トナーは媒体面に押付けられ凝集することとなる。
このように、トナーが媒体面に押付けられ凝集すると、加熱される媒体からの熱量がトナーに直接作用することになるので、トナーへの伝熱効率を向上させることができる。
このため、溶媒が存在してもトナーを確実にかつ容易に熱溶融できるので、安定した画像の定着を行なうことができる。また、媒体への転写時溶媒を十分存在させることできるので、画像が媒体へ転写される際の転写効率が低下することがなく、画像濃度を十分に維持できる。
さらに、低エネルギーの加熱源でもトナーを熱溶融することができるので、省エネルギーを図ることができる。

また、本発明にかかる液体現像電子写真装置では、前記定着部は、加熱ローラと加圧ローラとで構成され、前記電場形成手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に電圧を印加して電場を形成することを特徴とする。

このように、電場形成手段は、加熱ローラと加圧ローラとの間に電圧を印加して電場を形成するので、設備が簡単で安価に製造することができる。
なお、電場はトナーを媒体方向に移動させる方向に電圧を印加して形成するのが好適である。

また、本発明にかかる液体現像電子写真装置では、前記電場形成手段は、前記画像側にコロナ放電を行なう帯電器を備え、前記媒体側を接地させてなることを特徴とする。

このように、電場形成手段は、画像側にコロナ放電を行なう帯電器を備え、媒体側を接地させているので、帯電器によるコロナ放電によってトナーが帯電され接地されている媒体側へ引っ張られることとなる。
帯電器は加熱ローラ等とは関係なく設置できるので、加熱ローラより上流側に設置することができる。このため、例えば、溶媒が媒体に染み込む前にトナーを電気泳動させることができるので、トナーを滑らかに媒体側へ移動させることができる。

本発明によれば、液体現像剤によって現像された画像を転写された媒体が加熱ローラと加圧ローラとの圧接部に搬送される前に、電場形成手段で形成された電場によって、液体現像剤のトナーが媒体側へ移動するので、トナーへの伝熱効率を向上させることができ、安定した画像の定着を行なうことができる。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
本実施形態は、本発明を単色タイプの液体現像電子写真装置１に適用したものである。
図１は、液体現像電子写真装置１の全体概略構成を示す模式図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。
液体現像電子写真装置１には、感光体３と、中間転写体５と、バックアップローラ７と、定着部９と、が備えられている。

感光体３は、円筒型をし、回転可能に支持されている。感光体３は、図示しない駆動源によって、所定の速度で一方向（図１では紙面方向に見て反時計回り）に回転駆動される。
感光体３の外周面は、感光材として機能するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）で構成されている。
なお、アモルファスシリコンの換わりに有機感光体（ＯＰＣ）などで構成されるようにしてもよい。
感光体３の周囲には、その回転方向に沿ってクリーニングブレード１１と、除電器１３と、感光体帯電器１５と、露光装置１７と、現像装置１９とが備えられている。

クリーニングブレード１１は、弾性材料で形成された矩形状の板体であり、一方の長辺部が感光体３に接触するように構成されている。クリーニングブレード１１は感光体３の表面に残った現像剤２１を掻き落とす機能を有している。
除電器１３は、感光体３の表面に残った残留電荷を除去する機能を有している。
感光体帯電器１５は、コロトロンあるいはスコロトンのコロナ放電発生器で構成されており、感光体３の表面を一様に、例えば、４００〜５００Ｖ程度に帯電させる機能を有している。

露光装置１７は、感光体３の軸線方向に延設されたＬＥＤアレイで構成されている。露光装置１７は、図示しない制御装置から送られてくる画像信号によってＬＥＤアレイを発光させるものである。
帯電器１５によって帯電されている感光体３の表面に露光装置１７からの光が当ると、その部分の帯電が解除されるので、感光体３表面に静電潜像を形成することができる。
なお、光源として、ＬＥＤに替えて半導体レーザー等を走査して画像形成させるようにしてもよい。

現像装置１９には、現像剤（液体現像剤）２１を貯留する現像剤容器２３と、アニロックスローラ２５と、ならしローラ２７と、現像ローラ２９とが備えられている。
現像剤２１は、例えば、パラフィン系の溶媒２０に、平均粒径１μｍ程度のトナー２２が濃度２０〜４０ｗｔ％含有されたものが用いられている。
アニロックスローラ２５は、金属製のロールで回転可能に支持されている。アニロックスローラ２５は、感光体３と同方向（図１では紙面方向に見て反時計方向）に回転される。
アニロックスローラ２５の表面には所望膜厚に適した凹部が全面にわたり規則的に配置されている。

アニロックスローラ２５は、下部が現像剤容器２３内の現像剤２１に浸漬されており、回転することによって現像剤２１を凹部に保持して現像剤膜を形成しつつ回転方向下流側へ搬送する。
アニロックスローラ２５の現像剤容器２３からの出口側には、高密度ポリエチレン製の板状体であるブレード３１が備えられている。ブレード３１の一長辺部はアニロックスローラ２５に接し、アニロックスローラ２５の表面の現像剤膜を掻き落として所定の厚さにする。

ならしローラ２７は、アニロックスローラ２５と現像ローラ２９との間にそれらと接するように配置されたウレタンゴム製のロールである。ならしローラ２７は、感光体３と反対方向（図１では紙面方向に見て時計方向）に回転される。
高密度ポリエチレン製の板状体であるブレード３３が、その一長辺部がならしローラ２７に接するように備えられている。
ブレード３３は、ならしローラ２７とアニロックスローラ２５との接触位置より、ならしローラ２７の回転方向上流側に設置されている。ブレード３３は、現像ローラ２９へ供給されずに残った現像剤２１をならしローラ２７から掻き落とすものである。

現像ローラ２９は、導電性ゴムで構成されたロールである。現像ローラ２９は、ならしローラ２７と感光体３との間に、それらと接するように配置されている。
現像ローラ２９は、感光体３と反対方向（図１では紙面方向に見て時計方向）に、また、ならしローラ２７と同一方向に、回転される。現像ローラ２９の外周速度は、感光体３の外周速度と略同一とされている。
現像ローラ２９の外周には、トナー帯電器３５とブレード３７とが備えられている。
トナー帯電器３５は、現像ローラ２９の外表面がならしローラ２７から感光体３に向かい移動する途中に設置されている。

トナー帯電器３５は、コロトロンあるいはスコロトンのコロナ放電発生器で構成されており、現像ローラ２９の外表面によって運ばれる現像剤２１のトナー２２を均一膜厚化させる機能を有している。
ブレード３７は、現像ローラ２９の外表面が感光体３からならしローラ２７に向かい移動する途中に設置されている。
ブレード３７は、高密度ポリエチレン製の板状体であり、その一長辺部が現像ローラ２９に接するように構成されている。
ブレード３７は、感光体３へ供給されずに現像ローラ２９の前画像の履歴解消のため外表面に残った現像剤２１を掻き落とすものである。

中間転写体５は、円筒型をし、回転可能に支持されている。中間転写体５は、感光体３とバックアップローラ７との間に配置され、それぞれと感光体転写位置Ａおよび媒体転写位置Ｂで接している。
中間転写体５は、図示しない駆動源によって、感光体３の外周速度と略同一外周速度で、感光体３と反対方向（図１では紙面方向に見て時計回り）に回転駆動される。
少なくとも中間転写体５の外周面（担持面）３９は、例えば、ウレタン系導電性ゴムや導電性樹脂等で構成されている。
中間転写体５には、例えば、−２００〜−３００Ｖ程度の中間転写バイアスが印加されている。

中間転写体５の周囲には、付加帯電器４１と、ブレード４３とが備えられている。
付加帯電器４１は、中間転写体５の回転方向における媒体転写位置Ｂの上流側で、かつ感光体転写位置Ａの下流側の位置に、外表面３９に対向して間隔を空けて設けられている。付加帯電器４１は、感光体転写位置Ａ側よりも媒体転写位置Ｂ側の方へ寄って、すなわち、媒体転写位置Ｂに近づいた位置に設置されている。
付加帯電器４１は、コロトロンあるいはスコロトンのコロナ放電発生器で構成されており、中間転写体５の外周面３９によって運ばれる現像剤２１のトナー２２を圧密させる機能を有している。

ブレード４３は、中間転写体５の回転方向における感光体転写位置Ａの上流側でかつ媒体転写位置Ｂの下流側の位置に配置されている。
ブレード４３は、弾性材料で形成された矩形状の板体であり、一方の長辺部が中間転写体５に接触するように構成されている。ブレード４３は中間転写体５の表面に残った現像剤２１を掻き落とす機能を有している。

バックアップローラ７は、円筒型をし、回転可能に支持されている。
バックアップローラ７は、中間転写体５へ向けて所定圧力、例えば、１〜１３ｋｇ／ｃｍ、で押付けられており、中間転写体５とバックアップローラ７との間を搬送される印刷媒体４７を中間転写体５に押付ける機能を有している。印刷媒体には、例えば、ウェブ紙や枚葉紙などがある。
バックアップローラ７には、例えば、−８００Ｖ程度の転写バイアスが印加されている。

定着部９には、加熱ローラ４９と、加圧ローラ５１とが備えられている。
加熱ローラ４９と加圧ローラ５１とは、相互に反対方向に回転し、印刷媒体４７を挟持して搬送方向５０へ搬送するように構成されている。
加熱ローラ４９は、表面に導電性フッ素コートが施された金属製のローラで、図示しない加熱源によって表面温度が高く、１００℃〜１５０℃となるように調節されている。ここでは、例えば、１５０℃とされている。

加圧ローラ５１は、導電性シリコンゴムで構成されたロールである。加圧ローラ５１は、加熱ローラ４９に向けて移動可能とされ、その移動によって印刷媒体４７を挟持する圧接部５３を形成し、その搬送方向長さを調整できるように構成されている。
加熱ローラ４９と加圧ローラ５１との間には、電場が印加されている。これが本発明にいう電場形成手段である。
これは、例えば定着ローラ４９が接地され、定着ローラ５１に＋３００Ｖが印加されている。

以上、説明した本実施形態にかかる液体現像電子写真装置１の印刷動作について説明する。
まず、感光体３における画像形成について説明する。
感光体３表面に残留した現像剤２１は、クリーニングブレード１１によって掻き取られ、次いで、除電器１３によって感光体３表面の電荷が消去される。
その後、帯電器１５のコロナ放電によって感光体３の表面は、均一に、例えば５００Ｖに帯電される。
露光装置１０が図示しない制御装置からの画像信号に基づいて光を照射する。光を照射すると、感光体３の表面において光の当たった部分の電荷が解除されるので、画像信号に対応した静電潜像が形成される。

一方、現像剤容器２３中の現像剤２１は、アニロックスローラ２５の回転によって、凹部に保持され現像剤膜を形成するように汲み上げられる。
アニロックスローラ２５上の現像剤膜はブレード３１によって所定の厚さに規制されて搬送され、ならしローラ２７に受け渡される。
ならしローラ２７に受け渡された現像剤２１層は、現像ローラ２９に受け渡されるが、現像ローラ２９はならしローラ２７とは回転方向が反対方向であるので、現像ローラ２９はならしローラ２７に対してスリップしながら回転することになる。
このため、現像剤２１膜に速度分布が生じ、剪断力が作用することでならしローラ２７から現像ローラ２９上に供給された現像剤２１は引き延ばされて均一化されながら薄膜化される。

現像ローラ２９に受け渡されずならしローラ２７上に残留した現像剤２１はブレード３３によって掻き取られるので、ならしローラ２７はアニロックスローラ２５から常に一定量の現像剤２１を受取ることができる。
現像ローラ２９によって搬送される現像剤２１はトナー帯電器３５のコロナ放電によって現像剤２１中のトナー２２が、圧密された状態で且つ均一に膜形成される。
そして、感光体３の表面に形成された静電潜像が現像ローラ２９の位置に至ると、現像ローラ２９上の現像剤２１がこの静電潜像部分に転写されて現像され、画像が形成される。

感光体３に受け渡されず現像ローラ２９に残留した現像剤２１はブレード３７によって掻き取られるので、現像ローラ２９はならしローラ２７から常に一定量の現像剤２１を受取ることができる。
そして、感光体３の表面に形成された画像が感光体転写位置Ａに到ると、感光体３から中間転写体５の外周面３９に転写される。
この転写よって現像剤２１は、溶媒２０とトナー２２の分布状態が不定となり、溶媒２０中にトナー２２がランダムに存在するような状態となっている。また、感光体３で運ばれる間にトナーの電荷がリークして電荷量が減少する。

中間転写体５の外周面３９が付加帯電器４１の位置に到ると、付加帯電器４１の、例えば、５０００Ｖのコロナ放電によって現像剤２１のトナー２２は、外周面３９側に移動し、緊密で均一な膜厚とされる。

この状態で、外周面３９上の画像が媒体転写位置Ｂに到ると、画像はバックアップローラ７によって中間転写体５に押圧されている印刷媒体４７へ転写される。
この時、トナー２２は強固に凝集されているので、トナー２２がウェブ紙４７面に沿った方向に移動することが抑制され、ドットゲインを抑制することができる。このため、印刷品質を向上させることができる。

付加帯電器４１は、画像に接触していないので、溶媒２０を取り除くことはない。このため、媒体転写位置Ｂにおいて溶媒２０はトナー２２が滑らかに移動できるに十分な量を維持しているので、トナー２２を滑らかに印刷媒体４７側へ移動させることができる。
そして、バックアップローラ７には−８００Ｖ程度の転写バイアスが印加されているので、付加帯電器４１によって均一膜厚化されたトナー２２層との間に作用する電場によってトナー２２は強く引っ張られる。このため、トナー２２は溶媒２０中を滑らかにバックアップローラ７側へ移動することができる。
このように、トナー２２を一層滑らかに中間転写体５側から印刷媒体４７側に移動させることができるので、トナー２２の印刷媒体４７への転写効率および移動度（転写する際の再現性）を向上させることができる。

また、付加帯電器４１は、媒体転写位置Ｂから近い位置に備えられているので、電荷量を増加されたトナー２２が媒体転写位置Ｂに到る距離が短くなる。このため、画像形成されたトナー２２像が時間とともに崩れていくことを防止することができる。
中間転写体５の外表面３９は、現像剤２１で形成された画像を媒体転写位置Ｂで印刷媒体４７に転写した後、ブレード４３によって残留した現像剤２１を掻き取られる。

媒体転写位置Ｂにおいて画像を転写された印刷媒体４７は、溶媒２０を吸収しつつ定着部９に到る。
定着部９では、加熱ローラ４９が接地され、加圧ローラ５１に＋３００Ｖが印加され、接続されているので、加熱ローラ４９と加圧ローラ５１との間に電場が形成されている。
ウェブ紙４７が加熱ローラ４９と加圧ローラ５１とで形成される空間に入ると、印刷媒体４７および現像剤２１で形成された画像に電場が作用する。
現像剤２１に電場が作用すると、正に帯電されたトナー２２は溶媒２０中を加熱ローラ４９側に移動し、印刷媒体４７面に凝集される。
圧接部５３に近づくにつれて加熱ローラ４９と加圧ローラ５１との間隔が狭まるので、電場の影響は強くなり、トナー２２は一層強固に凝集される。

この状態で、印刷媒体４７が圧接部５３に入ると、加熱ローラ４９から熱量を与えられ昇温する。この印刷媒体４７の昇温により、印刷媒体４７面に凝集しているトナー２２が加熱され、溶融し、印刷媒体４７に定着される。
このように、トナー２２が印刷媒体４７面に押付けられ凝集すると、加熱ローラ４９によって加熱されるウェブ紙４７からの熱量がトナー２２に直接作用することになるので、トナー２２への伝熱効率を向上させることができる。
このため、溶媒２０が存在してもトナー２２を確実にかつ容易に熱溶融できるので、安定した画像の定着を行なうことができる。

さらに、加熱ローラ４９の温度を高くしなくてもトナー２２を十分溶融させることができるので、省エネルギーを図ることができる。
加熱ローラ４９と加圧ローラ５１との間を通電して電場を形成するだけであるので、設備が簡単で安価に製造することができる。

なお、以上の説明では、正帯電されたトナー２２を用いた反転現像の場合を例にとって説明したが、本発明はこのような場合だけに限らず、液体現像剤を使う液体現像電子写真装置ならどのような形態の液体現像電子写真装置においても利用可能なことは自明である。

また、本実施例では、単色タイプの液体現像電子写真装置１を例にとって説明しているが、これに限定されるものではない。
例えば、感光体３の回りに複数、例えば４組の現像装置１９を配置し、感光体３の表面に色毎に形成される画像を中間転写体５に順次転写し、中間転写体５に４色の画像を形成し、それを印刷媒体４７に転写してカラー印刷を行なう液体現像電子写真装置１に適用してもよい。
また、単色タイプの液体現像電子写真装置１を印刷媒体４７の搬送方向に直列に複数、例えば４ユニット並べ、印刷媒体４７に複数色を順次転写するものに適用してもよい。
さらに、中間転写体５の回りに、複数の感光体を配置するものに適用してもよい。
この場合、中間転写体を、円筒体ではなく、ベルト状のものとしてもよい。
また、本実施形態では、印刷媒体４７としてウェブ紙を用いているが、印刷媒体４７としてはこれに限定されるものではない。
例えば、枚葉紙を用いるものにも適用可能なことは自明である。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、電場形成手段の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態では、印刷媒体４７の搬送方向５０における定着部９の上流側に電場形成手段５５が設置されている。
電場形成手段５５には、定着用帯電器５７と、接地部材５９とが備えられている。
定着用帯電器５７は、印刷媒体４７の搬送路に対して加圧ローラ５１側に設置されており、コロトロンあるいはスコロトンのコロナ放電発生器で構成されている。
定着用帯電器５７はウェブ紙４７に転写された現像剤２１のトナー２２を印刷媒体４７へ押付ける機能を有している。
接地部材５９は、印刷媒体４７に、その加熱ローラ４９側から係合し、接地されているものである。

このように構成された本実施形態にかかる液体現像電子写真装置１の印刷動作について説明する。
印刷媒体４７に画像が転写されるまでの動作ついては、第一実施形態と同様であるので重複した説明を省略し、電場形勢手段５５の動作について説明する。
媒体転写位置Ｂにおいて画像を転写された印刷媒体４７は、溶媒２０を吸収しつつ定着用帯電器５７の位置に到る。

ウェブ紙４７の画像が定着用帯電器５７の位置に到ると、定着用帯電器５７のコロナ放電によって形成された定着用帯電器５７と接地部材５９との間の電場によって、トナー２２は接地部材５９の方向に引き付けられることとなる。トナー２２が、接地部材５９の方向に移動すると、トナー２２は印刷媒体４７面に凝集される。
この時、溶媒２０は印刷媒体４７にほとんど染み込んでいないので、トナー２２は十分に電気泳動でき、トナー２２を滑らかに印刷媒体４７側へ移動させることができる。

この状態で、印刷媒体４７が定着部９の圧接部５３に入ると、加熱ローラ４９から熱量を与えられ昇温する。この印刷媒体４７の昇温により、印刷媒体４７面に凝集しているトナー２２が加熱され、溶融し、印刷媒体４７に定着される。
このように、トナー２２が印刷媒体４７面に押付けられ凝集すると、加熱ローラ４９によって加熱される印刷媒体４７からの熱量がトナー２２に直接作用することになるので、トナー２２への伝熱効率を向上させることができる。

このため、溶媒２０が存在してもトナー２２を確実にかつ容易に熱溶融できるので、安定した画像の定着を行なうことができる。
さらに、加熱ローラ４９の温度を高くしなくてもトナー２２を十分溶融させることができるので、省エネルギーを図ることができる。
加熱ローラ４９と加圧ローラ５１との間を通電して電場を形成するだけであるので、設備が簡単で安価に製造することができる。

また、本実施形態も単色タイプ以外の種々な形式の液体現像電子写真装置１に適用できることは、前述の第一実施形態と同様である。

本発明の第一実施形態にかかる液体現像電子写真装置の全体概略構成を示す模式図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の第二実施形態にかかり図２と同様部分を示す断面図である。

符号の説明

１ 液体現像電子写真装置
９ 定着部
２０ 溶媒
２１ 現像剤
２２ トナー
４７ 印刷媒体
４９ 加熱ローラ
５１ 加圧ローラ
５３ 圧接部
５５ 電場形成手段
５７ 定着用帯電器
５９ 接地部材

Claims (3)

1. 溶媒中に帯電されたトナーが分散した液体現像剤によって現像された画像を転写した媒体を、圧接部によって加熱加圧しながら搬送させ、前記画像を前記媒体に定着させる定着部を備えている液体現像電子写真装置であって、
   前記媒体の搬送方向における少なくとも前記圧接部よりも上流側位置で、前記トナーが前記媒体側へ移動するように電場を形成する電場形成手段を備えていることを特徴とする液体現像電子写真装置。
2. 前記定着部は、加熱ローラと加圧ローラとで構成され、
   前記電場形成手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に電圧を印加して電場を形成することを特徴とする請求項１に記載の液体現像電子写真装置
3. 前記電場形成手段は、前記画像側にコロナ放電を行なう帯電器を備え、前記媒体側を接地させてなることを特徴とする請求項１に記載の液体現像電子写真装置。
   

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