JP2008064834A - Image fixing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、定着装置内で発生する封筒しわや、画像乱れを低減することが可能な画像定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、記録体に担持されたトナー像を定着する方法として、加熱された一対のローラを圧接し、その圧接領域に記録体を通過させることによりトナー像を記録体に溶融、固着する加熱加圧ロール型定着方式が一般に用いられている。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system, as a method of fixing a toner image carried on a recording body, a pair of heated rollers are pressed against each other, and the recording body is passed through the pressure contact area to form a toner image. A heat and pressure roll type fixing system that melts and adheres to a recording medium is generally used.
近年、画像形成装置の小型化、及び高速化の要求が高まるに従って、加熱ロールに加圧ベルトを押圧するベルトニップ定着方式が採用されるようになった(特許文献1参照)。 In recent years, as demands for downsizing and speeding up of image forming apparatuses have increased, a belt nip fixing system in which a pressure belt is pressed against a heating roll has been adopted (see Patent Document 1).
この定着方式は、定着効率が良いという利点を有する反面、小径の加熱ローラに加圧ベルトを巻き付けてニップを確保するため、ニップの曲率が小さく、記録体にしわを発生しやすいという問題がある。 This fixing method has the advantage of good fixing efficiency, but has a problem that the nip has a small curvature and the recording medium is likely to wrinkle because a pressure belt is wound around a small-diameter heating roller to secure the nip. .
すなわち、複数枚の用紙が重なった封筒のような記録体をニップ部に通すと、加熱ローラと当接する封筒表面と、加圧ローラと当接する封筒裏面で記録体の曲率差が生じ、そのため記録体の速度差が発生し、しわが発生しやすい。また、封筒後端が転写点を通過した後に、封筒後端が振動してはね上がり、未定着トナーが紙面から飛散し、画像が乱れやすいという問題もある。 That is, when a recording body such as an envelope in which a plurality of sheets overlap each other is passed through the nip portion, a difference in curvature of the recording body is generated between the envelope surface in contact with the heating roller and the back surface of the envelope in contact with the pressure roller. Body speed difference occurs and wrinkles are likely to occur. In addition, after the envelope trailing edge has passed the transfer point, the envelope trailing edge vibrates and splashes, and unfixed toner scatters from the paper surface, causing a problem that the image is easily disturbed.
このように、定着後の封筒しわや、画像乱れを低減すべく、種々の提案がなされている。例えば特許文献2には、加熱ローラ及び定着ローラの2本のロ−ラを共に駆動ローラとすることにより、ニップ部における2本の定着ロ−ラ表面の速度を一致させることが開示されている。
As described above, various proposals have been made to reduce envelope wrinkles after fixing and image disturbance. For example,
しかしながら、特許文献2に開示されている構成は、部品点数が多く、組立工程が大型で且つ高価になるという問題がある。
However, the configuration disclosed in
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、部品点数を増やすこと無く、小型且つ安価な構成で、封筒しわ及び画像乱れを低減できる画像定着装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An image fixing apparatus capable of reducing envelope wrinkles and image disturbances with a small and inexpensive configuration without increasing the number of parts, and image formation using the same. An object is to provide an apparatus.
上記の目的を達成するために、本発明は加熱ローラと、該加熱ローラと当接してニップ部を形成する加圧ベルトと、該加圧ベルトを前記加熱ローラの表面に押圧するために中央部が湾曲形状をし、端部に面取り部を有する加圧部材とを有し、転写部においてトナー像が転写された記録体を上記ニップ部を通過させることによりトナー像を前記記録体に定着する定着装置において、前記転写部から前記ニップ部に前記記録体を案内する入口ガイドを備え、前記面取り部の延長線をL1、前記ニップ部の入口点Rと前記転写部の転写点Tとを結ぶ線をL2、前記入口点Rにおける前記加熱ローラの接線をL3とし、線L1と線L2のなす角をβ、線L2と線L3のなす角度をαとしたとき、前記入口ガイドの先端部を前記角度β内にあり且つ角度α内に位置するように配置したことに一つの特徴を有する。 To achieve the above object, the present invention provides a heating roller, a pressure belt that abuts the heating roller to form a nip portion, and a central portion for pressing the pressure belt against the surface of the heating roller. And a pressure member having a chamfered portion at the end, and the toner image is fixed to the recording member by passing the recording member onto which the toner image has been transferred in the transfer portion through the nip portion. The fixing device includes an entrance guide for guiding the recording medium from the transfer portion to the nip portion, and connects an extension line of the chamfered portion to L1 and an entrance point R of the nip portion and a transfer point T of the transfer portion. When the line is L2, the tangent line of the heating roller at the entrance point R is L3, the angle between the line L1 and the line L2 is β, and the angle between the line L2 and the line L3 is α, the tip of the entrance guide is Is within the angle β and the angle α It has one of the features that has been arranged so as to be positioned.
本発明の他の特徴は、前記角度βを40〜60°の範囲に選定し、前記角度αを30°以下の角度に選定したことにある。 Another feature of the present invention is that the angle β is selected in the range of 40 to 60 °, and the angle α is selected to be 30 ° or less.
本発明の他の特徴は、前記加熱ローラの中心軸から、前記加圧部材の両端をのぞむ角度をθとしたとき、前記角度θを45〜50°の範囲に選定したことにある。 Another feature of the present invention resides in that the angle θ is selected in the range of 45 to 50 °, where θ is the angle at which both ends of the pressure member are viewed from the central axis of the heating roller.
本発明の他の特徴は、前記入口ガイドの先端部Pと前記ニップ部入口点Rとを結ぶ線をL4とし、線L2と線L4とのなす角度をγとしたとき、角度γを0〜30°の範囲に選定したことにある。 Another feature of the present invention is that when a line connecting the distal end portion P of the inlet guide and the nip portion entrance point R is L4, and an angle between the line L2 and the line L4 is γ, the angle γ is set to 0 to 0. It is in the range of 30 °.
本発明の他の特徴は、前記入口ガイドの先端部と前記ニップ部入口点Rとの距離を15〜25mmに選定したことにある。 Another feature of the present invention resides in that the distance between the distal end portion of the inlet guide and the nip portion inlet point R is selected to be 15 to 25 mm.
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明により、一層明瞭に理解される。 Other features and advantages of the present invention will be more clearly understood from the following description.
本発明によれば、記録体がニップ部に搬送される前の入口ガイド先端部で、局部的な屈曲変形を生ずるように構成されているため、ニップ部における記録体表面と裏面の曲率差による速度差を吸収することが可能になり、これによって記録体のしわを低減できるという効果がある。 According to the present invention, since it is configured to cause local bending deformation at the front end of the inlet guide before the recording body is conveyed to the nip portion, it is caused by the difference in curvature between the front surface and the back surface of the recording body in the nip portion. It becomes possible to absorb the speed difference, and this has the effect of reducing wrinkles of the recording medium.
また、ニップ部入口側の加圧部材に所定角度の傾斜部を設けることによって、ニップ突入時の記録体の姿勢を安定させ、記録体の振動による後端の跳ね上がりを防止することが可能となり、画像乱れを防止することができるという効果がある。 In addition, by providing the pressure member on the inlet side of the nip with an inclined portion having a predetermined angle, it is possible to stabilize the posture of the recording body when entering the nip and to prevent the trailing edge from jumping up due to vibration of the recording body. There is an effect that image disturbance can be prevented.
まず、本発明に係る画像形成装置の概略構成を図1を参照して説明する。図1において12は無端状の感光ベルトで、図示していないモータにより左回りに回転する。感光ベルト12に沿って帯電器16、露光装置20、及びブラックK、イエローY、マゼンタM及びシアンCの各現像機19K、19Y、19M、19Cが配設されている。
First, a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1,
感光ベルト12は、帯電器16によりその表面が一様に帯電される。帯電した感光ベルト12は、露光装置20から照射されるレーザにより静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光ベルト12は、現像ローラを有する現像機19C、19M、19Y、19Kを順次通過する。各現像機19C、19M、19Y、19Kには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のトナーが用意されており、露光された感光ベルト12が通過するたび毎に、各色のトナー像が形成される。すなわち感光ベルト12には、一回転に一色のトナー像が形成される。
The surface of the
トナー像が形成された感光ベルト12は、第1転写位置T1において中間転写ベルト11と接触する。中間転写ベルト11は、感光ベルト12の回転に従動して図の右回りに回転する。中間転写ベルト11を従動方式としたのは、構成を簡単、安価にし、且つ感光ベルト12との速度差をなくして画像のずれをなくすためである。
The
第1転写位置T1において、感光ベルト12と中間転写ベルト11の電位差により感光ベルト12の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト11の表面に転写される。
At the first transfer position T1, the toner image formed on the surface of the
第1転写位置T1を通過した感光ベルト12は、その後残像を除去するための光照射により電位が一定以下にされ、静電潜像が消去される。また、感光体清掃手段により第1転写位置T1で転写されずに残留した表面の残トナーが清掃され、次のトナー像の形成が可能な状態になる。
The potential of the
上記工程を各現像機19K、19Y、19M、19Cにより必要数繰返すことにより、中間転写ベルト11の表面には、印刷すべき画像、文字に対応したトナー像が形成される。中間転写ベルト11のトナー像は、第2転写位置T2で転写ローラ13によって記録用紙に転写される。
By repeating the above steps as many times as necessary by the developing
画像形成装置の下方には、用紙を溜めておく用紙保持装置21が配置されている。この用紙保持装置21の用紙は、用紙供給装置22により転写ローラ13に導かれる。第2転写位置T2において用紙に転写されたトナー像は、定着装置10によって定着された後、用紙排出装置23から排出される。
A
次に本発明に係る画像定着装置の一実施例について図2を参照して説明する。 Next, an embodiment of the image fixing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
本発明に係る定着装置10は、主として加熱ローラ1、加圧ベルト2、入口ガイド3、剥離ガイド4、出口ガイド7、下ケース33から構成される。
The
加熱ローラ1は、例えば外径が26.6mmの弾性ローラであり、厚さ0.5mmのパイプ状の芯金1aの表面に厚さ0.8mm、JIS硬度20度のシリコーンゴム層1bを形成したものからなる。加熱ローラ1の内部にはヒータ5が配設されており、この熱によってトナーを融解する。また、加熱ローラ1は、図示しないモータにより矢印Aの方向に回転する。
The
加熱ローラ1の周囲には、下ケース33、接触式サーミスタ31、入口ガイド3及び剥離ガイド4が配置されている。下ケース33及び入口ガイド3は、未定着トナー9が付着した用紙32を加熱ローラ1に案内する。
Around the
接触式サーミスタ31は加熱ローラ1の通紙部に当接して加熱ローラ1の表面温度を高精度で検知する。この検知信号は制御装置(図示せず)に加えられ、ヒータ5の発熱が制御される。剥離ガイド4は加熱ローラ1の表面からギャップGを離間して配置され、定着後の用紙32を加熱ローラ1から剥離して出口側に案内する機能を有する。
The
一方、加圧ベルト2は内径が30mmのシームレスのポリイミドベルトであり、その表面にはトナーとの離径性を確保するため、PFAが被覆されている。また、加圧ベルト2は、表面が加熱ローラ1の曲率に対応した湾曲形状を有する加圧パッド6によって、加熱ローラ1に対して巻きつき角度θで当接し、トナー9を融解するための接触幅hを形成している。以下、この接触幅hで、加熱ローラ1と加圧ベルト2が接触している部分をニップ部と称する。ニップ部入口側の加圧パッド6には傾斜部(面取り部)が形成されており、これにより用紙32がニップ部に入るときに用紙32の姿勢が安定する。
On the other hand, the
未定着のトナー9が転写された用紙32は、入口ガイド3及び下ケース33のガイドにより矢印B方向へ搬送され、加熱ローラ1と接触幅hで当接し、そこでトナー9が用紙32に溶融定着される。その後用紙32は、剥離ガイド4により加熱ローラ1から剥離される。加圧パッド6の中心と加熱ローラ1の中心とを結ぶ線qは、水平線pに対して角度θだけ傾斜するように加熱ローラ1と加圧パッド6が配置されているため、定着装置10から排出される用紙32は、加熱ローラ1から剥離された後、用紙排出装置23(図1)に搬送される。本実施例では、角度φは17°に選定されている。
The
このような構成において、加熱ローラ1の中心から加圧パッド6の両端をのぞむ角度をθとすると、本実施例ではθ=45°〜50°に選定され、加熱ローラ1と加圧ベルト2の接触幅hは9〜13mm、定着速度は200mm/sとされている。このように図2の装置は、加熱ローラ1が小径でも、定着速度に必要な接触幅hを形成できるため、小型且つ高速の定着装置を実現できる。
In such a configuration, assuming that the angle at which both ends of the
図2のように構成された装置において本発明は、入口ガイド3の配置及び構造に特徴がある。図3は、入口ガイド3及びその周辺の部材を拡大して示した説明図である。以下説明の便宜上、印刷用紙は封筒34であり、封筒34は、厚さtの封筒表面用紙34aと、同じ厚さtの封筒裏面用紙34bを有するものとして説明する。
In the apparatus configured as shown in FIG. 2, the present invention is characterized by the arrangement and structure of the
封筒34の表面用紙34aは加熱ローラ1の半径rで搬送され、封筒34の裏面用紙34bは紙厚tの分だけ大きい半径(r+t)で搬送される。従って表面用紙34aと裏面用紙34bの速度比は(1+t/r)となる。このことから加熱ローラ1の半径rが小さいほど、紙厚による影響が大きくなり、表面用紙34aと裏面用紙34bの速度差による封筒しわが発生することになる。
The front sheet 34a of the
このため本発明は、封筒裏面と当接する入口ガイド3に曲率r’の曲面を有する当接部Pを設けると共に、当接部Pを後述のように、所定の位置に配置することにより、封筒34を当接部Pでニップ部の湾曲と逆方向に湾曲させた後、ニップ部に案内するようにした。
For this reason, the present invention provides an envelope by providing a contact portion P having a curved surface with a curvature r ′ on the
すなわち封筒34を、S字状の搬送路に沿って搬送することにより、ニップ部における表面34aと裏面34bの速度差を、当接部Pで打消すようにしたものである。なお、本実施例では曲率r’を0.5〜1の範囲に選定した。
That is, the
以下、当接部Pと他の部材の配置関係について、図4を参照して詳しく説明する。 Hereinafter, the arrangement relationship between the contact portion P and other members will be described in detail with reference to FIG.
以下の説明において、加熱ローラ1の半径をr、加熱ローラ1と加圧ベルト2とにより形成されるニップ部の入口点をR、出口点をSとする。また、入口点Rと当接部Pとの距離をzとする。また、加圧パッド6の入口側には面取り部があり、面取り部分の延長線をL1、図1における中間転写ベルト11と転写ローラ13とが接触する第2転写点T2とニップ入口点Rとを結ぶ線をL2、ニップ入口点Rにおける加熱ローラ1の接線をL3、入口ガイド3の先端部Pとニップ入口点Rとを結ぶ線をL4とする。
In the following description, the radius of the
また、線L2とL3のなす角度をα、線L1とL2とのなす角度をβ、線L3とL4とのなす角度をγとすると、本発明は、入口ガイド3の先端当接部Pを角度β内であって、且つ角度α内に配置することに特徴がある。
Further, when the angle formed by the lines L2 and L3 is α, the angle formed by the lines L1 and L2 is β, and the angle formed by the lines L3 and L4 is γ, the present invention defines the tip contact portion P of the
図4において、入口ガイド3の先端当接部Pが、転写点T2とニップ入口点Rを結ぶ直線L2よりも、加熱ローラ1側にあった場合には、封筒がニップ部へ搬送されにくくなり、その結果、紙詰まりが発生し易くなる。また、封筒がニップ部へ搬送された場合、入口ガイド3の先端当接部Pにより、過度なS字の屈曲変形が発生することになり、ニップ部でしわが発生し易くなる。
In FIG. 4, when the tip contact portion P of the
一方、入口ガイド3の先端当接部Pがニップ入口点Rにおける加熱ローラ1の接線L3よりも加圧ベルト2側にあった場合には、封筒が入口ガイド3の先端当接部Pによる屈曲変形を起こさない。その結果、ニップ部にて発生する封筒表面と裏面の曲率差により、速度差が生じ、封筒しわが発生する。
On the other hand, when the tip contact portion P of the
従って加圧パッド6の面取り部分が形成する直線L1と、中間転写装置と転写ローラが接触する転写点Tとニップ入口点Rを結ぶ直線L2のなす角度β内で、且つ、ニップ入口点Rと転写点Tを結ぶ直線L2と、ニップ入口点Rでの加熱ローラ1の接線L3とのなす角度α内に、入口ガイド3の先端当接部Pを配置することにより、定着装置10内での封筒しわの低減を実現することができる。
Accordingly, the straight line L1 formed by the chamfered portion of the
次に、各角度の選定について説明する。 Next, selection of each angle will be described.
(角度βの範囲)
図5は図4のニップ入口点R付近の拡大図であり、加圧パッド6の面取り部分6aが形成する直線L1と、中間転写ベルト11と転写ローラ13が接触する転写点T2とニップ入口点Rを結ぶ直線L2のなす角度βと加圧パッド6の形状の関係を示している。角度βは、トナー像を用紙に転写する転写部(本実施例では転写点T2)と定着装置10の位置関係から決まる角度であり、本実施例では、β=40°〜60°としている。βが40°以下の場合、印刷用紙である封筒34の先端が加熱ローラ1に触れて、封筒34に付着した未定着トナーが加熱ローラ1に転移する。その結果、ホットオフセットが発生する。βが60°以上の場合は、封筒34の後端が転写点T2を通過後に、封筒34の振動が大きくなり、封筒34の後端がはね上がる。その結果、未定着のトナーが飛散し、画像乱れが発生する。従って、画像乱れ、封筒しわが発生しないよう搬送するためにβ=40°〜60°としている。
(Range of angle β)
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the nip entrance point R in FIG. 4. The straight line L1 formed by the chamfered portion 6a of the
(角度αの範囲)
図4において、ニップ入口点Rと転写点T2を結ぶ直線L2と、ニップ入口点Rにおける加熱ローラ1の接線L3とのなす角度αは、中間転写装置における転写点と、定着装置10の位置関係から決まる。本実施例ではα≦30°としている。αが30°以上の場合、転写装置と定着装置10の間で封筒34の搬送速度が大きくなり、定着装置10に封筒34が投入される際の衝撃により、転写装置における画像しわ(色ずれ)が発生する。従って、転写装置から定着装置10における封筒34の姿勢を安定させる役割を果たしている角度αは、転写装置での色ずれの発生を防ぐためにα≦30°としている。
(Range of angle α)
In FIG. 4, the angle α formed between the straight line L2 connecting the nip entrance point R and the transfer point T2 and the tangent L3 of the
(角度γの範囲)
図4において、入口ガイド3の先端位置Pとニップ入口点Rとを結ぶ直線L4と、中間転写装置の転写ローラ13が接触する転写点T2とニップ入口点Rとを結ぶ直線L2とがなす角度γについて、本実施例ではγ=0〜α、すなわち0〜30°としている。角度γを0°以下とした場合、封筒34に入口ガイド3の擦れ傷が付きやすくなる。入口ガイド先端部Pから用紙である封筒34にかかる圧力が大きくなるためである。角度γがα以上の場合、ニップ部での封筒表側34aと封筒裏側34bの曲率差による速度差に対して、S字の屈曲が緩やかになる。そのためニップ部での曲率差による速度差を吸収させることが出来ず、しわ低減の効果が薄くなる。従って、しわ低減率が高く、入口ガイドの先端部Pによるガイド擦れの傷が付き難いγ=0〜α内としている。
(Range of angle γ)
In FIG. 4, an angle formed by a straight line L4 connecting the tip position P of the
(距離zの範囲)
図3において、ニップ入口点Rと、入口ガイド3の先端位置Pとの距離zについて、本実施例ではz=15〜25mmとしている。距離zを15mm以下とした場合、封筒34は急なS字の屈曲をなり、入口ガイド先端部Pから封筒34にかかる圧力が大きくなる。そのため封筒34に入口ガイド先端部Pにより擦り傷が付き、かつ封筒しわが発生する。一方、距離zを25mm以上とした場合、入口ガイド3は案内の役割を果たさなくなり、封筒34はニップ入口点Rへ搬送されにくくなる。搬送されにくくなることによって、紙詰まりが発生し易くなる。従って、しわ発生率が低く、紙詰まりが発生しにくいz=15〜25mmとしている。
(Range of distance z)
In FIG. 3, the distance z between the nip entrance point R and the tip position P of the
本発明によれば、定着器10内の入口ガイド3の先端当接部Pの位置を調節することで封筒しわを低減しているため、感光装置や中間転写装置等の構成が変わっても、封筒しわの低減が可能となる。
According to the present invention, since the wrinkle of the envelope is reduced by adjusting the position of the tip contact portion P of the
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の基本的な概念を変更しない範囲で種々の変形、変更を加えることは容易であり、それらも本発明の範囲に属する。例えば、本発明に係る画像定着装置は、図1の画像形成装置のみならず、電子写真方式のあらゆる画像形成装置に適用することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications and changes can be easily made without changing the basic concept of the present invention, and these also belong to the scope of the present invention. For example, the image fixing apparatus according to the present invention can be applied not only to the image forming apparatus of FIG. 1 but also to any electrophotographic image forming apparatus.
1:加熱ローラ、1a:鉄芯金、1b:シリコーンゴム、2:加圧ベルト、
3:入口ガイド、4:剥離ガイド、5:ヒータ、6:加圧パッド、7:出口ガイド、
8:トナー、10:定着装置、11:中間転写ベルト、12:感光ベルト、
13:転写ローラ、16:帯電器、19K,19Y,19M,19C:現像機、
20:露光装置、21:用紙保持装置、22:用紙供給装置、23:用紙排出装置、
31:サーミスタ、32:用紙、33:下ケース、34:封筒、34a:封筒表面用紙、34b:封筒裏面用紙
1: heating roller, 1a: iron core, 1b: silicone rubber, 2: pressure belt,
3: inlet guide, 4: peeling guide, 5: heater, 6: pressure pad, 7: outlet guide,
8: toner, 10: fixing device, 11: intermediate transfer belt, 12: photosensitive belt,
13: transfer roller, 16: charger, 19K, 19Y, 19M, 19C: developing machine,
20: Exposure device, 21: Paper holding device, 22: Paper supply device, 23: Paper discharge device,
31: thermistor, 32: paper, 33: lower case, 34: envelope, 34a: envelope front paper, 34b: envelope back paper
Claims (8)
A charging unit that uniformly charges the surface of the photoconductor, an exposure unit that irradiates the charged photoconductor surface with a laser beam to form an electrostatic latent image, and a toner image corresponding to the electrostatic latent image on the surface of the photoconductor. In an image forming apparatus comprising a developing unit to be formed, a transfer unit for transferring a toner image to a recording body, and a fixing unit for a toner image carried on the recording body, the fixing unit includes a heating roller, the heating roller, A pressure belt that abuts to form a nip portion; and a pressure member that has a curved central portion and a chamfered portion at the end for pressing the pressure belt against the surface of the heating roller. An entrance for guiding the recording medium from the transfer section to the nip section by passing the recording body onto which the toner image has been transferred in the transfer section through the nip section. A guide is provided to extend the chamfered part. 1. The line connecting the entrance point R of the nip part and the transfer point T of the transfer part is L2, the tangent of the heating roller at the entrance point R is L3, the angle formed by the line L1 and the line L2 is β, An image forming apparatus, wherein the leading end portion of the inlet guide is located within the angle β and located within the angle α, where α is an angle formed by L2 and the line L3.
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- 2006-09-05 JP JP2006239954A patent/JP2008064834A/en active Pending
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