JP2007232857A - 現像装置及びこれを備えたカラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー複写機等の現像装置において、異なる色の現像剤に対する現像剤容器の互換性及び再利用性を維持するとともに、所望の現像剤を収容する現像剤容器を対応する現像器に対して容易かつ確実に装着する。
【解決手段】色の異なる現像剤をそれぞれ用いる複数の現像器１２ａ−１２ｄと、この現像手段の各々に着脱可能に装着され、収容された現像剤の色を透過する胴部を有する複数の現像剤容器１６ａ−１６ｄとを備えた現像装置１７において、現像器１２ａ−１２ｄの各々が用いる現像剤の色の情報を記憶する色情報記憶手段８２と、現像剤容器に収容される現像剤の色を、胴部の透明部分を介して検出する色検出手段３１ａ−３１ｄと、色検出手段により検出された色の情報と色情報記憶手段に記憶された色の情報とに基づき、現像手段と現像剤容器との適合性を判定する判定手段８１とを備えた構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の異なる色の現像剤を用いて現像処理を行う現像装置及びこれを備えたカラー画像形成装置に関する。

従来、カラー画像形成装置（カラープリンタ、カラーファクシミリ、カラー複合機等）においては、複数の異なる色（例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）の現像剤を使用する複数の現像器を有する現像装置を備え、像担持体上に形成した各色の潜像をそれらの現像器により現像して各色のトナー像を得た後、それらのトナー像を記録紙等の転写材上に重ね合わせて転写することでカラー画像を形成する方法が広く用いられている。各現像器には、各色の現像剤を収容した現像剤容器がそれぞれ着脱可能に装着されており、容器内の現像剤が全て消費された場合には、空になった現像剤容器を新たに現像剤が充填された現像剤容器と交換することで現像剤を補給することが可能となっている。

ところで、上述のような各現像器は、使用する現像剤の色が異なるものの、装置の設計及びコスト等の観点から略同様の構成を有しており、装着される現像剤容器の形状やサイズも同様のものが用いられるのが一般的である。しかし、そのように構成された現像器及び現像剤容器は外観上区別しにくいので、現像剤を補給する操作者にとっては、現像剤の補給が必要な現像器の特定や、補給が必要な色の現像剤を収容した現像剤容器の選別が難しいものとなっている。

そこで、現像剤の補給が必要な現像器に対し、適切な現像剤容器を選別して確実に装着するための従来技術が存在し、例えば、トナーが収容された新しいトナー容器が装置側に装着されると、装置側に設けられた読取手段が、このトナー容器に設けられた記憶素子にから収容されているトナー固有のデータ（トナーの色彩、極性、帯電量レベル等）を読み取り、この読み取られたトナー固有のデータに基づきトナーに適合した装置の制御を行うものがある（特許文献１参照）。

また、例えば、現像器のトナー収納部の外面の少なくとも一部に透明窓を設け、また、その支持容器の少なくともトナー収納部の透明窓に対応する部分に透明窓を設け、トナー収納部に収納したトナーの状況（色、残量及び劣化の程度）を目視により確認可能としたものが知られている（特許文献２参照）。あるいは、各色の現像装置の保持部材における現像装置挿入部の挿入方向後端位置と、各挿入部に挿入すべき現像装置の挿入方向先端位置とに、互に対応する幾何学的形状により各挿入部に挿入すべき現像装置を判別する判別手段を設置したものがある（特許文献２参照）。

さらに、プロセスカートリッジのシャッターを、使用するトナーと同系色同色で形成し、かつ、トナー補給容器のシャッターを、使用するトナーと同系色同色で形成するものがある（特許文献３参照）。
特開平２−７２３８１号公報（第１図） 特開平６−２５８９１１号公報（第３図、第７図、第９図） 特開２００１−２２２１５７号公報（第８図〜第１１図）

しかしながら、上述のような従来技術においては、以下のような問題があった。

上記特許文献１に記載のように、トナー容器にトナー固有のデータを記憶する記憶素子を設ける技術では、トナー容器の構成が複雑となり製造コストも増大するという問題があった。また、トナー容器本体に比べて強度の劣る記憶素子が故障して誤作動した場合には、トナー容器本体及びそれに収容されるトナーに何ら異常がなくても、異常を検出して装置の制御が行えなくなるという不都合があった。さらに、トナー容器に収納したトナーの色や記憶素子のデータを目視により直接確認することができないので、トナー容器にトナーを充填する作業において、記憶素子が記憶するデータとは異なるトナーが充填されてしまうことも起こり得る。

上記特許文献２に記載のように、トナー収納部及びその支持容器の外面の少なくとも一部に透明窓を設てトナーの状況を目視により確認する技術では、現像剤の種類によっては操作者が目視で確認しにくい場合もあり、操作者が目視確認を誤るとそのまま誤装着されてしまう恐れがあった。

上記特許文献２に記載のように、現像剤容器及びその保持部材に互いに適合する幾何学的形状を有する部位を設ける技術、また、上記特許文献３に記載のように、現像剤容器に特別な標識を設ける技術では、各色の現像剤容器の互換性及び再利用性を損なうという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主目的は、異なる色の現像剤に対する現像剤容器の互換性及び再利用性を維持するとともに、所望の現像剤を収容する現像剤容器を対応する現像器に対して容易かつ確実に装着することを可能とした現像装置及びこれを備えたカラー画像形成装置を提供することにある。

本発明の現像装置は、色の異なる現像剤をそれぞれ用いる複数の現像手段と、この現像手段の各々に着脱可能に装着され、収容された現像剤の色を目視可能なように少なくとも一部が透明な胴部を有する複数の現像剤容器とを備えた現像装置であって、前記現像手段の各々が用いる現像剤の色の情報を記憶する色情報記憶手段と、前記現像剤容器に収容された現像剤の色を、前記胴部の透明部分を介して検出する色検出手段と、前記色検出手段により検出された色の情報と前記色情報記憶手段に記憶された色の情報とに基づき、前記現像手段と前記現像剤容器との適合性を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る現像装置及びこれを備えたカラー画像形成装置によれば、異なる色の現像剤に対する現像剤容器の互換性及び再利用性を維持するとともに、所望の現像剤を収容する現像剤容器を対応する現像装置に対して容易かつ確実に装着することがてきるという優れた効果をそうする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、色の異なる現像剤をそれぞれ用いる複数の現像手段と、この現像手段の各々に着脱可能に装着され、収容された現像剤の色を目視可能なように少なくとも一部が透明な胴部を有する複数の現像剤容器とを備えた現像装置であって、前記現像手段の各々が用いる現像剤の色の情報を記憶する色情報記憶手段と、前記現像剤容器に収容された現像剤の色を、前記胴部の透明部分を介して検出する色検出手段と、前記色検出手段により検出された色の情報と前記色情報記憶手段に記憶された色の情報とに基づき、前記現像手段と前記現像剤容器との適合性を判定する判定手段とを備えた構成とする。

これによると、現像剤容器に収容された現像剤の色を操作者が目視によって直接確認できるとともに、現像剤容器に収容された現像剤の色を色検出手段により検出して現像手段とこれに装着された現像剤容器との適合性を判定するので、所望の現像剤を収容する現像剤容器を対応する現像手段に対して容易かつ確実に装着することができる。また、現像剤容器には特別な標識や特殊な形状を設ける必要はなく、異なる色の現像剤に対する現像剤容器の互換性及び再利用性を維持することができるという利点もある。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記胴部が、前記収容された現像剤の色を目視可能な透明窓を有する構成とすることができる。これによると、簡易な構成によって、操作者が現像剤容器に収容された現像剤の色を目視によって確認できるとともに、色検出手段によって現像剤容器に収容された現像剤の色を検出することができる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記色検出手段が、前記収容された現像剤に対して前記胴部の透明部分を介して白色光を照射する光源と、当該照射に対する反射光のうち特定色の光のみを検出する光検出部とから形成された構成とすることができる。これによると、簡易な構成によって、色検出手段が現像剤容器に収容された現像剤の色を検出することができる。この場合、反射光を所定のフィルタに透過させることで、反射光のうち特定色の光のみを検出することができ、検出精度を向上させることができる。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記透明窓が、前記現像剤容器に収容された現像剤の残量を検出可能な位置に配置された構成とすることができる。これによると、色検出手段によって現像剤容器に収容された現像剤の色とともに、現像剤の残量も検出することが可能となる。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記現像手段は、前記現像剤容器が装着の際に挿入される装着口を有し、使用すべき現像剤の色を示す標識を当該装着口の近傍に設けた構成とすることができる。これによると、操作者は、現像剤容器に収容された現像剤の色を直接確認する一方、現像装置で使用すべき現像剤の色を標識によって確認することができる。従って、操作者は、その標識に従うことで、所望の色の現像剤を収容する現像剤容器を対応する現像手段に対してより確実に装着することが可能となる。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、上記第１の発明乃至第５の発明のいずれかの現像装置を備えたカラー画像形成装置である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る現像装置を備えた複写機の構成を示す図であり、図２は、図１に示す現像装置を拡大して示す図である。この複写機（カラー画像形成装置）１は、原稿の画像を読み取る原稿読取部２と、電子写真プロセスにより所定の画像データに基づき記録紙にカラー画像またはモノクロ画像を形成する画像形成部３と、収容した記録紙を各搬送経路Ａ〜Ｃに沿って搬送する給紙・搬送部４とを備えている。

原稿読み取り部２は、原稿画像を読み取るためのラインセンサを備えた読取ユニット５を備え、画像形成部３が画像形成に用いるための画像データを生成する。

画像形成部３は、いわゆる４連タンデム方式を採用しており、Ｙ色（イエロー）、Ｍ色（マゼンタ）、Ｃ色（シアン）及びＫ色（ブラック）の各色成分ごとのトナー像を形成する感光体ドラム１０ａ−１０ｄと、図示しない帯電装置によって均一に帯電させた感光体ドラム１０ａ−１０ｄの作像面に対してレーザー光を走査して静電潜像を形成するＬＳＵ(Laser Scanning Unit)１１と、それらの作像面の静電潜像を各色成分ごとのトナーでそれぞれ現像する現像器（現像手段）１２ａ−１２ｄと、その各色成分ごとのトナー像を順次転写して合成した後に、二次転写ローラ１３との間に挟み込んだ記録紙にその合成トナー像を転写する中間転写ベルト１４と、記録紙に転写されたトナー像の定着処理を行う定着器１５とを備えている。

ここでは、現像器１２ａ−１２ｄと、これら現像器１２ａ−１２ｄ各々に着脱可能に連結され、各色のトナーを収容するトナー容器１６ａ−１６ｄとから現像装置１７が構成されている。この現像装置１７では、トナー容器１６ａ−１６ｄから現像器１２ａ−１２ｄに対してそれぞれ適宜トナーが補給されることで、現像器１２ａ−１２ｄにおけるトナー濃度が適正に維持される。また、複写機１の操作者は、トナー容器１６ａ−１６ｄの何れかのトナーが全て消費された場合には、該当するトナー容器を新たにトナーが充填されたトナー容器と交換することが可能である。

詳細は後述するが、図２に示すように、現像装置１７は、装着されたトナー容器１６ａ−１６ｄ内に収容されるトナーの色を直接検出するための色識別センサ（色検出手段）３１ａ−３１ｄを備えている。この色識別センサ３１ａ−３１ｄには、トナー容器１６ａ−１６ｄから反射される反射光のうち特定色（ここでは、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色またはＫ色の何れか）の光のみを検出するための色フィルタ３２ａ−３２ｄが設けられている。また、現像装置１７には、各現像器１２ａ−１２ｄで使用すべき現像剤の色を示す標識３３ａ−３３ｄが付されおり、これらの標識３３ａ−３３ｄは、操作者がトナー容器１６ａ−１６ｄを現像器１２ａ−１２ｄと連結する際に目視で確認できる位置に配置されている。このような標識としては、例えば、各現像器１２ａ−１２ｄで使用すべき現像剤の色やその説明等が付された小片（紙やプラスチック等）を用いることができる。

給紙・搬送部４は、記録紙を収容する各給紙カセット２１と、各搬送経路Ａに沿って記録紙を搬送するためのローラ群とを備えている。

図３は、図２に示したトナー容器の構成を示す斜視図である。ここでは、トナー容器１６ａについて説明するが、以下で特に言及しない事項については、他のトナー容器１６ｂ−１６ｄについても同様である。

トナー容器１６ａは、有底円筒状の胴部４１と、この胴部４１の開口を覆う蓋部４２とを有しており、胴部４１には、収容されたトナーの色を透過する透明窓４１ａが設けられている。この透明窓４１ａによって、操作者はトナー容器１６ａに収容されたトナーの色を目視で直接確認できる。また、胴部４１内には、その中心線回りに回転可能な螺旋状をなすトナー補給部材４３が設けられている。トナーを補給する際には、図示しないトナー補給用モータによって補給部材４３を回転させることで、胴部４１において蓋部４２と反対側の端部に設けた排出部４１ｂから図示しない現像器１２ａのトナー補給部へとトナーが補給される。

図４は、図３に示したトナー容器が現像装置に装着された状態を示す斜視図である。トナー容器１６ａは、現像装置１７に設けられた装着口５１に挿入され、胴部４１の中心線を概ね水平とした状態で図示しないトナー容器ホルダによって支持される。このようにトナー容器１６ａが現像装置１７に装着されると、胴部４１の透明窓４１ａが所定位置に配置され、色識別センサ３１ａは、容器内に収容されたトナーの色をその透明窓４１ａを介して直接検出可能となる。ここで、色識別センサ３１ａは、収容されるトナーに対して透明窓４１ａを介して白色光を照射する光源５２と、その照射に対する反射光のうち色フィルタ３２ａを透過した特定色（ここでは、Ｙ色）の光のみを検出する光検出部５３とを有する反射型のフォトセンサである。装着口５１の近傍の壁面５４には、現像器１２ａで使用すべき現像剤の色を示す標識３３ａが付されている。これにより、操作者は、トナー容器１６ａに収容されたトナーの色を透明窓４１ａから直接確認する一方、トナー容器１６ａを装着口５１に挿入する際に、標識３３ａによって現像装置１７で使用すべきトナーの色を確認することができる。従って、操作者は、その標識に従うことで、所望の色のトナーを収容するトナー容器を対応する現像装置に対して確実に装着することができる。

ここで、上述の透明窓４１ａは、色識別センサ３１ａによってトナーの色のみならずトナーの残量を検出可能であるように配置されている。即ち、トナー容器１６ａの装着時に、透明窓４１ａが胴部４１の下側（残留トナーが存在する部位）に位置するように構成することで、色識別センサ３１ａは、光検出部５３の検出強度に基づきトナーの残量を検出することが可能となる。

図５は、図１に示した複写機の構成を示すブロック図である。複写機１には、主要な制御手段として、原稿の読み取り、画像処理及び印字処理の動作ならびに複写機全体の動作を統括的に制御するシステム制御基板６１と、操作者からの各種設定入力及び操作者に対する各種情報出力を制御するパネル基板６２と、現像装置１７等に関する各種動作を制御するエンジン制御基板６３とが設けられている。以下では、トナー容器１６ａに注目して説明するが、特に言及しない事項については、他のトナー容器１６ｂ−１６ｄについても同様である。

システム制御基板６１は、原稿画像の読み取りを行う読取部７１と、読み取った原稿の各種画像処理を行う画像処理部７２と、読み取った原稿画像等の印字出力を行う印字部７３とを有する。また、パネル基板６２は、操作者からの各種設定入力を受け付ける操作キー７４と、複写機１に関する各種設定及び動作状況の情報を表示する表示ディスプレイ７５とを有する。

エンジン制御基板６３は、現像装置１７の処理動作を統括的に制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)８１と、ＣＰＵ８１が制御を行うための制御プログラムが格納されるＦＲＯＭ(Flash Read Only Memory)８２と、ＣＰＵ８１の制御のためのワークエリアを提供するＳＲＡＭ(Static Random Access Memory)８３と、モータその他クラッチ、ソレノイド等を駆動するドライバ８５と、ドライバ８５によってモータその他クラッチ、ソレノイド等の動作を制御するＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)８６と、各種センサからの出力信号を変換するＡ／Ｄ(Analog-to-Digital)コンバータ８７と、各種データを記憶するデータ用ＥＥＰＲＯＭ８８とを有する。

現像装置１７において、トナー容器１６ａ内のトナー補給部材４３は、ドライバ８５によって駆動されるトナー補給用モータ８４ａによって回転動作を行う。また、色識別センサ３１ａが送出する検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ８７でＡ／Ｄ変換された後、色検出データ（色の情報及びトナー残量の情報）として記録される。さらに、現像器１２ａには、現像器内のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ９１ａが設けられており、このトナー濃度センサ９１ａが送出する検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ８７でＡ／Ｄ変換された後、検出濃度データとして記録される。

ここで、ＦＲＯＭ（色情報記憶手段）８２には、各現像器１２ａ−１２ｄで使用すべきトナーの色データ（色の情報）が予め記憶されている。ＣＰＵ（判定手段）８１は、現像器１２ａにトナー容器１６ａが装着されて、色識別センサ３１ａから色検出データを取得すると、所定の判定プログラムに従って、その色検出データをＦＲＯＭ８２に記憶されたトナーの色データ（即ち、該当する現像器が使用すべきトナーの色の情報）とを照合し、現像器とその現像器に装着されたトナー容器との適合性を判定する。即ち、ＣＰＵ８１は、色識別センサからの色検出データとＦＲＯＭ８２に記憶されたトナーの色データとが一致した場合には、トナー容器の装着が適切であると判定する一方、それらのデータが一致しない場合には、トナー容器の装着が不適切であると判定する。また、ＣＰＵ８１は、色識別センサ３１ａから色検出データを取得すると、色検出データにおける光の検出強度に基づきトナーの残量を判定することができる。

図６は、図２に示した現像装置におけるトナー容器交換時の色検出動作を示すフロー図である。複写機１において、まず、操作者が操作キー７４により複写指示を行うと、原稿読み取り、画像処理および印字処理等からなる複写処理が実行され（ＳＴ１０１）、各現像器１２ａ−１２ｄにおけるトナー濃度センサ９１ａ−９１ｄの検出結果に基づき各トナー容器１６ｂ−１６ｄ内のトナー残量の間接的な判定が実行される（ＳＴ１０２）。このとき、上述のように色識別センサ３１ａ−３１ｄによってもトナー容器１６ｂ−１６ｄ内のトナー残量を直接的に判定することができ、双方のセンサで判定することにより、より判定精度を向上させることができる。

そこで、トナー容器内にトナーが無い（または不足している）と判定されると（ＳＴ１０３：ＹＥＳ）、表示ディスプレイ７５にトナー容器を交換すべき旨の表示がなされる（ＳＴ１０４）。続いて、操作者が空になったトナー容器の代わりに新たにトナーが充填されたトナー容器を現像装置１７に装着すると（ＳＴ０１５：ＹＥＳ）、その新たに装着されたトナー容器内のトナーの色を対応する色識別センサが検出し、ＣＰＵ８１がその色検出データとＦＲＯＭ８２に記憶されたトナーの色データとを照合する（ＳＴ１０６）。

その照合の結果、双方の色データが一致しない場合には（ＳＴ１０７：ＮＯ）、表示ディスプレイ７５にトナーの色判定エラー（即ち、トナー容器の装着が不適切である旨）の表示がなされる（ＳＴ１０８）。一方、双方の色データが一致した場合には（ＳＴ１０７：ＹＥＳ）、トナー容器の装着が適切であると判定して補給動作（即ち、トナー補給部材４３が回転）を実行する（ＳＴ１０９）。このように、現像器へのトナー補給は、トナー容器の装着（即ち、トナーの色）が適切であると判定された後に実行されるので、不適切なトナー容器（即ち、現像器で使用すべき色のトナーとは異なる色のトナーを収容したトナー容器）が万一接続された場合でも、それに収容されるトナーが現像器に補給されてしまうことを回避することができる。

そこで、トナー容器から現像器への補給動作を開始してから一定時間が経過した後に、ＳＴ１０２と同様のトナー残量の判定が実行される（ＳＴ１１０）。その結果、トナー容器内にトナーが無い（または不足している）と判定されると（ＳＴ１１１：ＹＥＳ）、新たに交換したトナー容器にトナーが充填されていなかったと認識して、表示ディスプレイ７５にトナー容器の交換エラー表示がなされる（ＳＴ１１２）。一方、トナー容器内にトナーが充填されていると判定されると（ＳＴ１１１：ＮＯ）、再びＳＴ１０１に戻って印字処理が実行されることになる。

なお、図６では、複写処理（ＳＴ１０１）後にトナー残量を判定してトナー容器の交換を行う場合を一例として示したが、ＳＴ１０２に示したようなトナー残量判定は、必ずしも複写処理後に限らず任意の適切なタイミングで実行することが可能である。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明に係る現像装置は、上述の複写機に限らず、同様の現像機能を有する種々のカラー画像形成装置に適用することが可能である。また、トナー容器の胴部に透明窓を設けずに胴部全体を透明な材料で形成することも可能である。

本発明に係る現像装置及びこれを備えたカラー画像形成装置は、異なる色の現像剤に対する現像剤容器の互換性及び再利用性を維持するとともに、所望の現像剤を収容する現像剤容器を対応する現像器に対して容易かつ確実に装着することを可能とするので、複数の異なる色の現像剤を用いて現像処理を行う現像装置及びこれを備えたカラー画像形成装置として有用である。

本発明に係る現像装置を備えた複写機の構成図 図１の現像装置の拡大図 図２のトナー容器の斜視図 トナー容器が現像装置に装着された状態を示す斜視図 図１に示した複写機の構成を示すブロック図 図２の現像装置におけるトナー容器交換時の色検出動作を示すフロー図

符号の説明

１ 複写機（カラー画像形成装置）
１２ａ−１２ｄ 現像器（現像手段）
１６ｂ−１６ｄ トナー容器（現像剤容器）
３１ａ−３１ｄ 色識別センサ（色検出手段）
３２ａ−３２ｄ 色フィルタ
３３ａ−３３Ｄ 標識
４１ 胴部
４１ａ 透明窓
５１ 装着口
５２ 光源
５３ 光検出部
８１ ＣＰＵ
８２ ＦＲＯＭ

Claims (6)

1. 色の異なる現像剤をそれぞれ用いる複数の現像手段と、この現像手段の各々に着脱可能に装着され、収容された現像剤の色を目視可能なように少なくとも一部が透明な胴部を有する複数の現像剤容器とを備えた現像装置であって、
   前記現像手段の各々が用いる現像剤の色の情報を記憶する色情報記憶手段と、
   前記現像剤容器に収容された現像剤の色を、前記胴部の透明部分を介して検出する色検出手段と、
   前記色検出手段により検出された色の情報と前記色情報記憶手段に記憶された色の情報とに基づき、前記現像手段と前記現像剤容器との適合性を判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記胴部は、前記収容された現像剤の色を目視可能な透明窓を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記色検出手段は、前記収容された現像剤に対して前記胴部の透明部分を介して白色光を照射する光源と、当該照射に対する反射光のうち特定色の光のみを検出する光検出部とから形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記透明窓は、前記現像剤容器に収容された現像剤の残量を検出可能な位置に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
5. 前記現像手段は、前記現像剤容器が装着の際に挿入される装着口を有し、使用すべき現像剤の色を示す標識を当該装着口の近傍に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置を備えたカラー画像形成装置。

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