JP2008020915A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられるトナー容量を高めることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 この発明の1つの実施の形態を用いることで、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられるトナー容量を高めることができる画像形成装置が提供される。
【選択図】 図1

Description

この発明は、例えば静電式複写機やレーザビームプリンタに代表される画像形成装置に係り、特に減法混色を用いてカラー画像を提供可能なカラー画像形成装置に関する。
減法混色を用いてカラー画像を提供可能なカラー画像形成装置が既に実用化され、広く利用されている。
特開2005−221870あるいは特開2001−296715には、Y(Yellow、イエロ)、M(Magenta、マゼンタ)、C(Cyan、シアン)の各色の画像を提供する現像器とBK(Black、黒)の画像を提供する現像器が転写ベルトに沿って一列に配列された画像形成装置が示されている。
しかしながら、上述した2つの公報に示された画像形成装置においては、特定の色、例えば、BK向けの現像装置のトナー容量を高めるために、BK現像装置とBK現像装置に隣接する色の現像装置の間隔を、他の色の現像装置相互の間隔よりも広げた場合、露光装置から結像面(転写ベルトへ転写するための画像が形成される感光体ドラム)までの距離が変化して、露光装置の設計が困難になる。
この発明の目的は、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられるトナー容量を高めることができるカラー画像形成装置を提供することである。
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、色成分の1つに対応して供給される第1の画像光に対応する潜像を生成する第1のトナー像生成装置、前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光とは異なる色成分の1つに対応して供給される第2の画像光に対応する潜像を生成する第2のトナー像生成装置、前記第1及び第2のトナー像生成装置のそれぞれに向けて、前記第1の画像光および前記第2の画像光のそれぞれを、1つの方向に偏向する露光装置、前記露光装置により、前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光または画像光を延長した直線および前記第2のトナー像生成装置に供給される前記第2の画像光または画像光を延長した直線のそれぞれにより規定される空間よりも外側の領域に位置され、前記第1のトナー像生成装置に前記第1の画像光により形成された潜像を第1の色のトナーにより可視化する第1の現像装置、及び前記露光装置により、前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光または画像光を延長した直線および前記第2のトナー像生成装置に供給される前記第2の画像光または画像光を延長した直線のそれぞれにより規定される空間の内側の領域に位置され、前記第2のトナー像生成装置に前記第2の画像光により形成された潜像を第2の色のトナーにより可視化する第2の現像装置を有し、第1の現像装置のトナーおよび現像剤容量が、第2の現像装置よりも大きいことを特長とする画像形成装置である。
本発明の実施の形態によれば、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられるトナー容量を高めることができ、画像形成頻度の高い単色の画像出力が出力されるまでに要求される時間を低減される。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、この発明の実施の形態が適用される光走査装置(露光装置)を含む画像形成装置の一例を示す。なお、実施の形態の説明においては、カラープリンタ装置を例に発明の一例を説明するが、例えばフルカラー複写装置やファクシミリ装置あるいはワークステーション装置等の任意の(画像を出力可能な)装置に適用可能であることはいうまでもない。
画像形成装置すなわちカラープリンタ装置1は、画像信号に対応する画像光を生成する露光装置3、露光装置3により供給される画像光に基づき、ハードコピーあるいはプリントアウトと呼ばれる出力(出力材)に用いられる被転写媒体すなわちシート状の用紙Pに、現像剤すなわちトナーにより可視化されたトナー像を転写して出力(ハードコピーあるいはプリントアウト)を出力する画像形成部5を含む。
画像形成部5には、所定のサイズであって、任意の枚数のシート状の用紙Pを保持するとともに画像形成部5においてトナー像が形成されるタイミングに合わせて、1枚ずつ用紙Pを提供可能な用紙保持部7から、トナー像が形成される毎に用紙が提供される。
用紙保持部7と画像形成部5との間には、用紙保持部7から画像形成部5に向けて用紙Pを案内する搬送路9が設けられている。搬送路9は、後段に説明するが、画像形成部5において形成されたトナー像が転写される転写位置9Aを経由し、後段に説明するが、用紙Pに転写されたトナー像を用紙Pに定着する定着装置11に用紙Pを案内する。なお、搬送路9は、定着装置11によりトナー像が定着された用紙Pを、画像形成部5を覆うカバーの一部を兼ねる画像出力保持部1aに案内する用紙通路としても機能する。
画像形成部5は、例えば絶縁性の所定の厚さのフィルムを無端ベルト状に形成した中間転写ベルト13を有する。なお、中間転写ベルト13は、金属を薄いシート状とし、表面を樹脂等で保護したものも利用可能である。
中間転写ベルト13は、駆動ローラ15、第1のテンションローラ17aおよび第2のテンションローラ17bおよび転写ローラ19により所定の張力が与えられ、駆動ローラ15が回転されることで、駆動ローラ15の軸線に平行な任意の位置が矢印A方向に移動される。換言すると、中間転写ベルト13のベルト面は、駆動ローラ15の外周面が移動される速度で、一方向に、循環される。
それぞれのローラにより所定の張力が与えられた状態で、中間転写ベルト13のベルト面が実質的に平面状に移動される区間には、第1、第2、第3および第4の画像形成ユニット21、22、23および24が所定の間隔で配列されている。なお、図1に示す例では、第1のテンションローラ17aと第2のテンションローラ17bとの間を、中間転写ベルト13のベルト面が実質的に平面状に移動される区間において、第1のテンションローラ17aの側に第1の画像形成ユニット21が、第2のテンションローラ17bの側に第4の画像形成ユニット24が、それぞれ、位置されている。
第1〜第4の画像形成ユニット21〜24のそれぞれは、BK(Black、ブラック)、C(Cyan、シアン)、M(Magenta、マゼンタ)、およびY(Yellow、イエロ)の任意の色のトナーを収容した現像装置21−1、22−1、23−1及び24−1と、各現像装置が現像すべき静電像を保持する感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2を少なくとも含む。各画像形成ユニットの感光体ドラムの表面(外周面)には、画像形成ユニット内にセットされる現像装置が現像すべき色の画像に対応する静電像(潜像)が、露光装置3からの画像光によって形成される。これにより、対応する現像装置によりトナーが選択的に供給される。この結果、個々の感光体ドラムには、予め規定された色の現像剤像すなわちトナー像が形成される。
なお、図1に示したプリンタ装置1においては、BKのトナーを収容したBK現像装置は、最も第1のテンションローラ17aに近接して、配置される(現像装置21−1が対応する)。また、BK現像装置21−1が配置されることにより提供される特徴の1つは、図中に点線で示した枠である露光装置3により提供される画像光が個々の画像形成ユニット21〜24に案内される空間の外側の空間に位置されることである。このとき、BK現像装置21−1以外の第2〜第4の画像形成ユニット22〜24に割り当てられる(トナーの)色の組み合わせ(ユニットが配列される順)は、任意である。
第1〜第4の画像形成ユニット21〜24のそれぞれとの間に中間転写ベルト13を介在させた状態において中間転写ベルト13の背面側で各感光体ドラムと対向する位置には、各感光体ドラムが保持するトナー像を中間転写ベルト13に転写するための転写ローラ31〜34が設けられている。
現像装置21−1、22−1、23−1及び24−1、感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2、転写ローラ31〜34および中間転写ローラ13が上述したように配列されたプリンタ装置1においては、図示しない画像信号供給部により供給される画像信号が、色成分毎に露光装置3に供給されることで生起される画像光が、対応する色のトナーを保持した現像装置と一体の感光体ドラムの表面に露光される。
このとき、個々の画像形成ユニット21〜24においては、中間転写ベルト13に、順次転写される(べき)トナー像が中間転写ベルト13上で互いに重なるよう、所定のタイミングで静電像が形成され、対応する現像装置により現像(可視化)される。
それぞれの画像形成ユニット21〜24の感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2に形成されたトナー像は、それぞれの感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2に対応する1次転写装置31〜34により、中間転写ベルト13に、転写される。このとき、中間転写ベルト13が所定の速度で循環(移動)されることで、中間転写ベルト13上で、BK、C、MおよびYのトナー像が順に積層される。なお、1次転写装置31〜34は、図1ではローラ体を用いる例を示しているが、もちろん、スコロトロン(scorotron)等の電圧発生装置であっても良い。また、前に説明した通り、中間転写ベルト13に最初に転写されるトナー像の色はBKであるが、それ以外のC、MおよびYの順序は、任意に設定される。
中間転写ベルト13上で重ね合わせられたフルカラーのトナー像は、搬送路9の転写位置9Aにおいて中間転写ベルト13に所定の圧力で接触される転写装置(2次転写ローラ)41により、転写位置9Aに案内される用紙Pに転写される。
用紙保持部7から転写位置9Aまでの間の搬送路9中の所定の位置には、用紙保持部7から転写位置9Aに向けて案内される用紙Pを一時的に停止させるレジストローラ61が設けられている。レジストローラ61は、少なくとも一方のローラが所定方向に回転するもので、他の一方のローラは、図示しない圧接機構を介して一方のローラに所定の圧力で押し付けられている。
搬送路9を用紙保持部7から転写位置9Aに向けて案内されている用紙Pは、レジストローラ61により一旦停止されることで、用紙保持部7から搬送路9を搬送されている間に生じることのある(搬送方向に対する自身の)傾きが補正される。
レジストローラ61が再び回転されるタイミングに応じ、中間転写ベルト13のベルト面の移動にともなって転写位置9Aに向けて搬送されるトナー像が転写位置9Aに差し掛かるタイミングと用紙Pが転写位置9Aに到達するタイミングとが設定されることにより、用紙Pに対するトナー像の位置が管理される(用紙P上のトナー像の位置を、任意に設定できる)。
露光装置3は、図2及び図3に示すように、第1〜第4の画像形成ユニット21〜24のそれぞれにおいてトナー像を形成するために利用される減法混色に従い色分解された画像情報に対応する、第1〜第4の画像光(露光光)を出力する光源(半導体レーザ素子)33−1〜33−4、個々の光源33−1〜33−4からの画像光を出力(ハードコピーあるいはプリントアウト)として出力する際のラスタ方向(以下、主走査方向と称する)に対応させる偏向装置35、偏向装置35によりラスタ偏向(走査)された画像光を、偏向角に拘わらず、第1〜第4の画像形成ユニット21〜24の感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2に、所定の条件で集光させる画像形成光学系37、および個々の光源33−1〜33−4からの画像光を所定の条件で偏向装置35に案内する露光光整形光学系39、を少なくとも含む。
偏向装置35は、回転可能な反射要素、この反射要素はモータの軸に固定されている、を有し、ラスタ走査(偏向)のために、所定の速度(回転数)で回転される。反射要素に設けられる反射面の数や回転数は、出力の要求すなわち複写装置(画像形成装置)1に求められる解像度や出力速度、他に応じて規定される。
画像形成光学系37は、偏向装置35でラスタ走査された画像光を、各感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2のそれぞれの長手方向の位置、すなわち用紙が搬送される方向(感光体ドラムが回転される方向)と直交する方向において、画像光がラスタ偏向されることで生じる画像光の振り角である偏向角に依存する(感光体ドラム上の)位置に対応して異なる集束性が与えられた(上記長手方向に延びた細長い)レンズ37−1及び37−2を、少なくとも含む。画像形成光学系37はまた、偏向装置35でラスタ走査された画像光を、第1〜第4の画像形成ユニット21〜24のそれぞれの感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2に導くためのさまざまな光学要素(例えば、ミラーやフィルタ等)を含む。なお、レンズ37−1及び/または37−2は、光学要素の種類や形状の最適化、および配列の組み合わせを用いることで、類似した曲面を有するミラーに置き換えられることもある。
露光光整形光学系39は、個々の光源33−1〜33−4からの画像光を、(画像光が)偏向装置35でラスタ走査され、画像形成光学系37において各感光体ドラム21−2、22−2、23−2及び24−2のそれぞれの上記長手方向の所定の位置に集光される際に所定の条件を満たす断面ビーム形状となるよう(集光されるよう)に、整形する。なお、露光光整形光学系39は、例えばコンデンサ(レンズ)、ミラー、絞り(アパーチャ)等に代表されるさまざまな光学要素を含む。
なお、露光装置3から出射される画像光には、それぞれの画像形成ユニット21〜24が配列される位置に対応した所定の間隔(中間転写ベルト13のベルト面において実質的に等間隔)が与えられる。また、露光装置3から出射される画像光の間隔は、一例を示すと、駆動ローラ15の直径と中間転写ベルト13の厚さを足し算して求められる円周(駆動ローラ15の回転ピッチ)の整数倍に規定されている。このことは、駆動ローラ15に偏芯等があっても、第1〜第4の画像形成ユニット21〜24において画像が形成される際に同じ周期が与えられることにより、例えば色ずれ等の偏芯の影響を目立ちにくくできる。
図4は、第1の(BK用の)現像装置および第2〜第4の現像装置の構造上の特徴を示している。
BK用の現像装置21−1は、図面から明らかであるが、第2〜第4の現像装置22−1、23−1及び24−1に比較して、トナー保持スペース(トナータンク/ホッパー部分)21−1aの容量が大きく(例えば、2倍以上)に規定されている。また、感光体ドラム21−2上に形成された静電像に現像剤すなわちトナーを供給するための現像機構として第1および第2の現像ローラ21−1b、21−1cを有する。なお、第1および第2の現像ローラ21−1b、21−1cに換えて、1本のみの現像ローラが用いられても良いことはいうまでもない。これに対し、BK用以外の色の現像装置は、BK用の現像装置に比較して、トナー保持スペース(トナータンク/ホッパー部分)22−1a(または23−1aもしくは24−1a)の容量が小さく、それぞれの現像装置は、相互に交換可能である(同一の現像装置を複数(3セット)用意し、それぞれの現像装置に適用されるトナーの色を変えるだけでよい)。
なお、第1の現像装置(BK)21−1と第2〜第4の現像装置22−1、23−1及び24−1を中間転写ベルト13の平面領域に沿って並べた場合、中間転写ベルト13の平面領域から第1の現像装置21−1の一部(例えばトナータンク/ホッパー部分)が突出する。
また、第2〜第4の現像装置22−1、23−1及び24−1は、露光装置3から供給されるそれぞれの色の画像情報に対応する画像光または画像光を延長した直線のそれぞれにより規定される空間よりも内側の領域に位置される。これに対し、第1の現像装置21−1は、露光装置3から第2〜第4の現像装置22−1、23−1及び24−1に向けて供給されるそれぞれの色の画像情報に対応する画像光または画像光を延長した直線により規定される空間よりも外側の領域に位置される。
図5は、図1に示したプリンタ装置の別の実施の形態の一例を示す。なお、図1に示したプリンタ装置と実質的に同一の要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図5に示したプリンタ装置と図1に示したプリンタ装置の最も大きな違いは、第1の現像装置(BK向け)21−1が用紙供給側(レジストローラ61側)に位置されている点であり、定着装置11に向けて第2〜第4の現像装置22−1、23−1及び24−1が、中間転写ベルト13のベルト面が移動(循環)される方向に沿って配列されている構造は変わらない。
図5に示したプリンタ装置においても、露光装置3により提供される画像光が、個々の画像形成ユニット21〜24に案内される空間の外側の空間に、BK向けの現像装置が位置されることはいうまでもない。
以上説明した通り、この発明の画像形成装置によれば、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられるトナー容量を高めることができる。
なお、本発明の内容はここに記述した形態だけに限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で、他にも様々な形態を取り得ることはいうまでもない。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて、もしくは一部を削除して実施されてもよく、その場合は、組み合わせもしくは削除に起因したさまざまな効果が得られる。
この発明の実施の形態が適用される画像形成装置の一例を示す概略図。 図1に示した画像形成装置に組み込まれる露光装置(光走査装置)の一例を示す概略図(偏向装置で偏向された画像光の光路長が最小になる位置で切断した状態を示す)。 図1に示した画像形成装置に組み込まれる露光装置(光走査装置)の一例を示す概略図(偏向装置により画像光を偏向した状態を示す)。 図1に示した画像形成装置に適用されるBK現像装置およびBK現像装置以外の現像装置と中間転写ベルトの位置関係の一例を示す概略図。 図1に示した画像形成装置とは異なる画像形成装置の一例を示す概略図。
符号の説明
1…カラープリンタ装置(画像形成装置)、1a…画像出力保持部、3…露光装置、5…画像形成部、7…用紙保持部、9…搬送路、9A…転写位置、11…定着装置、13…中間転写ベルト、15…駆動ローラ、17a、17b…テンションローラ、19…転写ローラ、21〜24…画像形成ユニット、21−1〜24−1…現像装置、21−2〜24−2…感光体ドラム、31〜34…1次転写装置、33−1〜33−4…光源、35…偏向装置、37…画像形成光学系、39…露光光整形光学系。

Claims (14)

  1. 色成分の1つに対応して供給される第1の画像光に対応する潜像を生成する第1のトナー像生成装置、
    前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光とは異なる色成分の1つに対応して供給される第2の画像光に対応する潜像を生成する第2のトナー像生成装置、
    前記第1及び第2のトナー像生成装置のそれぞれに向けて、前記第1の画像光および前記第2の画像光のそれぞれを、1つの方向に偏向する露光装置、
    前記露光装置により、前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光または画像光を延長した直線および前記第2のトナー像生成装置に供給される前記第2の画像光または画像光を延長した直線のそれぞれにより規定される空間よりも外側の領域に位置され、前記第1のトナー像生成装置に前記第1の画像光により形成された潜像を第1の色のトナーにより可視化する第1の現像装置、及び
    前記露光装置により、前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光または画像光を延長した直線および前記第2のトナー像生成装置に供給される前記第2の画像光または画像光を延長した直線のそれぞれにより規定される空間の内側の領域に位置され、前記第2のトナー像生成装置に前記第2の画像光により形成された潜像を第2の色のトナーにより可視化する第2の現像装置
    を有し、第1の現像装置のトナーおよび現像剤容量が、第2の現像装置よりも大きい
    ことを特長とする画像形成装置。
  2. 前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光および前記第2のトナー像生成装置に供給される前記第2の画像光のいずれとも異なる色成分の1つに対応して供給される第3の画像光に対応する潜像を生成する第3のトナー像生成装置をさらに有し、前記第1の画像光と前記第2の画像光との間の間隔と前記第2の画像光と前記第3の画像光との間の間隔は、互いに等しい。
  3. 前記露光装置により、前記第3のトナー像生成装置に供給される前記第3の画像光により形成された潜像を第3の色のトナーにより可視化する第3の現像装置をさらに有することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 前記第3の現像装置は、前記露光装置により、前記第1のトナー像生成装置に供給される前記第1の画像光または画像光を延長した直線、前記第2のトナー像生成装置に供給される前記第2の画像光または画像光を延長した直線および前記第3のトナー像生成装置に供給される前記第3の画像光または画像光を延長した直線それぞれにより規定される空間の内側の領域に位置されることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記第1ないし第3のトナー像生成装置のそれぞれにおいて生成される前記潜像が前記第1ないし前記第3の現像装置により可視化された前記第1ないし前記第3のトナー像が順次転写される中間転写体をさらに有することを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  6. 前記中間転写体が前記第1ないし前記第3の現像装置に沿って配列される範囲よりも、前記第1の現像装置、前記第2の現像装置および前記第3の現像装置を並べることで規定される範囲が広いことを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
  7. 前記第1の画像光と前記第2の画像光との間の間隔と前記第2の画像光と前記第3の画像光との間の間隔は、それぞれ、中間転写ベルトを循環させる駆動機構の直径と前記中間転写ベルトの厚さを足し算して求められる円周の整数倍であることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
  8. 前記中間転写体が前記第1ないし前記第3の現像装置に沿って配列される範囲よりも、前記第1の現像装置、前記第2の現像装置および前記第3の現像装置を並べることで規定される範囲が広いことを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
  9. 色成分の1つに対応して供給される第1の画像光に対応する潜像を保持する第1の潜像保持体、
    前記第1の潜像保持体に供給される前記第1の画像光とは異なる色成分の1つに対応して供給される第2の画像光に対応する潜像を生成する第2の潜像保持体、
    前記第1の潜像保持体に供給される前記第1の画像光および前記第2の潜像保持体に供給される前記第2の画像光のいずれとも異なる色成分の1つに対応して供給される第3の画像光に対応する潜像を生成する第3の潜像保持体、
    前記第1ないし第3の画像光のそれぞれを、1つの方向に(連続して)偏向して、前記第1ないし第3の潜像保持体に潜像を生成させる露光装置、
    前記露光装置により、前記第1の潜像保持体に供給される前記第1の画像光、前記第2の潜像保持体に供給される前記第2の画像光および前記第3の潜像保持体に供給される前記第3の画像光のそれぞれと前記第1ないし第3の潜像保持体により規定される空間よりも外側の領域に位置され、前記第1の潜像保持体に前記第1の画像光が照射されて形成された潜像を第1の色のトナーにより可視化する第1の現像装置、
    前記露光装置により、前記第1の潜像保持体装置に供給される前記第1の画像光、前記第2の潜像保持体に供給される前記第2の画像光および前記第3の潜像保持体に供給される前記第3の画像光のそれぞれと前記第1ないし第3の潜像保持体により規定される空間の内側の領域に位置され、前記第2の潜像保持体に前記第2の画像光が照射されて形成された潜像を第2の色のトナーにより可視化する第2の現像装置、及び
    前記露光装置により、前記第1の潜像保持体装置に供給される前記第1の画像光、前記第2の潜像保持体に供給される前記第2の画像光および前記第3の潜像保持体に供給される前記第3の画像光のそれぞれと前記第1ないし第3の潜像保持体により規定される空間の内側の領域に位置され、前記第3の潜像保持体に前記第3の画像光が照射されて形成された潜像を第3の色のトナーにより可視化する第3の現像装置
    を有し、第1の現像装置のトナーおよび現像剤容量が、第2、第3の現像装置よりも大きいことを特徴とするカラー画像形成装置。
  10. 前記第1ないし第3の潜像保持体のそれぞれにおいて独立に可視化された前記第1ないし前記第3のトナー像が順次転写される中間転写体をさらに有することを特徴とする請求項9記載のカラー画像形成装置。
  11. 前記中間転写体が前記第1ないし前記第3の現像装置に沿って配列される範囲よりも、前記第1の現像装置、前記第2の現像装置および前記第3の現像装置を並べることで規定される範囲が広いことを特徴とする請求項10記載のカラー画像形成装置。
  12. 前記第1の画像光と前記第2の画像光との間の間隔と前記第2の画像光と前記第3の画像光との間の間隔は、それぞれ、前記中間転写ベルトを循環させる駆動機構の直径と前記中間転写ベルトの厚さを足し算して求められる円周の整数倍であることを特徴とする請求項9記載のカラー画像形成装置。
  13. 前記中間転写体が前記第1ないし前記第3の現像装置に沿って配列される範囲よりも、前記第1の現像装置、前記第2の現像装置および前記第3の現像装置を並べることで規定される範囲が広いことを特徴とする請求項12記載のカラー画像形成装置。
  14. 前記第1の現像装置のみを使って印字する単色印字モードを持ち、単色印字モード時の印字速度がカラー時の印字速度よりも速いことを特徴とする請求項9記載のカラー画像形成装置。
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