JP2009198964A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,現像ローラを用いて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置およびその現像装置を有する画像形成装置に関する。さらに詳細には,芯金の周囲に樹脂層を有する現像ローラを用いた現像装置および画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier using a developing roller, and an image forming apparatus having the developing device. More specifically, the present invention relates to a developing device and an image forming apparatus using a developing roller having a resin layer around a cored bar.
従来より,現像ローラを用いた現像装置では,現像ローラの表面に供給ローラや規制ブレード等が当接されるものがある。そのようなものでは,使用に際して各部材による当接圧によって現像ローラが撓むため,現像ローラと像担持体との間の距離が,現像ローラの長手方向の箇所によって異なるものとなる場合がある。像担持体と現像ローラとの距離が異なると,それに応じて現像電界の大きさが異なるものとなるため,画像濃度ムラの原因となる。 Conventionally, in some developing devices using a developing roller, a supply roller, a regulating blade, or the like is brought into contact with the surface of the developing roller. In such a case, since the developing roller bends due to the contact pressure of each member during use, the distance between the developing roller and the image carrier may vary depending on the location in the longitudinal direction of the developing roller. . If the distance between the image carrier and the developing roller is different, the magnitude of the developing electric field varies accordingly, which causes uneven image density.
これに対し,現像ローラに当接される供給ローラや規制ブレード等の部材を,現像ローラの中心に対して互いに反対側に配置した画像形成装置が開示されている(例えば,特許文献1参照。)。この文献の装置では,現像ローラに対する複数の部材による当接圧を互いに釣り合わせることにより,現像ローラの撓みを防止できるとされている。
しかしながら,現像装置の各部材にはそれぞれ適切な配置があり,必ずしも前記した従来の画像形成装置のように配置できるとは限らない。また,上記のように配置しようとすると,画像形成装置全体の大型化を招くおそれもある。つまり,配置の調整によって現像ローラのたわみを防止することは難しいものであった。そのため,現像ローラが多少撓んでも,それによる画像濃度のムラが発生しないような現像装置が望まれていた。 However, each member of the developing device has an appropriate arrangement, and it cannot always be arranged like the conventional image forming apparatus described above. Further, if the arrangement is made as described above, the entire image forming apparatus may be increased in size. That is, it is difficult to prevent the developing roller from being bent by adjusting the arrangement. Therefore, there has been a demand for a developing device that does not cause uneven image density even when the developing roller is slightly bent.
本発明は,前記した従来の現像装置および画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,現像ローラの撓みを許容しつつ,画像濃度ムラを効果的に抑制することのできる現像装置および画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the problems of the conventional developing device and image forming apparatus. That is, an object of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus capable of effectively suppressing image density unevenness while allowing the developing roller to bend.
この課題の解決を目的としてなされた本発明の現像装置は,像担持体上の静電潜像に現像剤を供給するための現像ローラと,現像ローラに対して,現像ローラを像担持体に近づける向きに圧接する供給ローラとを備える現像装置であって,現像ローラが,外形が円柱形状の芯金と,芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し,樹脂層が,芯金の長手方向について,両端部より中央部において薄く形成されているものである。 In order to solve this problem, the developing device of the present invention includes a developing roller for supplying a developer to an electrostatic latent image on an image carrier, and the developing roller as an image carrier relative to the developing roller. A developing device having a supply roller that is pressed in a direction close to the developing roller, the developing roller having a cylindrical metal core and a resin layer provided at least in an image area on the outer peripheral surface of the metal core The resin layer is formed thinner in the central part than both end parts in the longitudinal direction of the cored bar.
本発明の現像装置によれば,その現像ローラが芯金の表面上に樹脂層が形成されたものであり,その樹脂層の厚さが,現像ローラの長手方向について両端部より中央部で薄くされている。従って,現像ローラの最外周の形状は,両端部で太く,中央部で細いものとなる。一般に,現像ローラが使用に際してベンディングしつつ回転した場合,芯金の中央部は両端部より像担持体に近づく。本発明の現像ローラは,上記のように太さに差を設けているので,その外周面と像担持体との距離を中央部と両端部とで差が生じないようにすることができる。従って,現像ローラの撓みを許容しつつ,画像濃度ムラを効果的に抑制することができる。 According to the developing device of the present invention, the developing roller has a resin layer formed on the surface of the core metal, and the thickness of the resin layer is thinner at the center than at both ends in the longitudinal direction of the developing roller. Has been. Therefore, the outermost peripheral shape of the developing roller is thick at both ends and thin at the center. In general, when the developing roller rotates while bending in use, the central portion of the core bar approaches the image carrier from both ends. Since the developing roller according to the present invention has a difference in thickness as described above, the distance between the outer peripheral surface and the image carrier can be prevented from being different between the central portion and both end portions. Therefore, image density unevenness can be effectively suppressed while allowing the developing roller to bend.
さらに本発明では,樹脂層の厚さが,画像領域内の中央部から両端部に向かって連続的に大きくなっていることが望ましい。
このようになっていれば,少なくとも画像領域内においては現像ローラの外径が急激に変わる箇所が無い。ここで,画像領域とは,現像ローラの長手方向について,像担持体に静電潜像が形成される範囲に対応する範囲のことである。
Furthermore, in the present invention, it is desirable that the thickness of the resin layer is continuously increased from the central portion in the image area toward both end portions.
With this arrangement, there is no portion where the outer diameter of the developing roller changes abruptly at least in the image area. Here, the image area is a range corresponding to a range in which an electrostatic latent image is formed on the image carrier in the longitudinal direction of the developing roller.
さらに本発明では,現像ローラと像担持体との間の空隙の大きさが,200μmを超えないことが望ましい。
このように空隙の小さいものであっても,本発明によれば良好な結果を得ることができる。
Further, in the present invention, it is desirable that the size of the gap between the developing roller and the image carrier does not exceed 200 μm.
Even with such a small gap, good results can be obtained according to the present invention.
また本発明は,像担持体と,像担持体の表面を帯電させる帯電装置と,帯電された像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と,像担持体上の静電潜像に現像剤を供給するための現像ローラと,現像ローラに対して,現像ローラを像担持体に近づける向きに圧接する供給ローラとを備える画像形成装置であって,現像ローラが,外形が円柱形状の芯金と,芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し,樹脂層が,芯金の長手方向について,両端部より中央部において薄く形成されている画像形成装置にも及ぶ。 The present invention also provides an image carrier, a charging device that charges the surface of the image carrier, an exposure device that exposes the charged image carrier to form a latent image, and an electrostatic latent image on the image carrier. An image forming apparatus comprising: a developing roller for supplying a developer to the surface; and a supply roller that presses the developing roller toward the image carrier so that the developing roller is close to the image carrier. And a resin layer provided at least in the image area on the outer peripheral surface of the core metal, and the resin layer is formed thinner in the central part than both ends in the longitudinal direction of the core metal Also extends to forming equipment.
本発明の現像装置および画像形成装置によれば,現像ローラの撓みを許容しつつ,画像濃度ムラを効果的に抑制することができる。 According to the developing device and the image forming apparatus of the present invention, image density unevenness can be effectively suppressed while allowing the developing roller to bend.
以下,本発明を具体化した最良の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,現像ローラを備えた現像装置とそれを有する画像形成装置に本発明を適用したものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for embodying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a developing device having a developing roller and an image forming apparatus having the developing device.
本形態の画像形成装置100は,図1に示すように,中間転写ベルト1に沿って,4色の画像形成部20Bk,20C,20M,20Yが配置されているものである。各画像形成部20Bk,20C,20M,20Yは,それぞれ,感光体2を有している。さらに,感光体2の周囲にはそれぞれ,帯電装置21,露光装置22,現像装置10,1次転写装置24,クリーナ装置25が配置されている。また,中間転写ベルト1は,画像形成時には図中に矢印Aで示すように回転されるものである。中間転写ベルト1の回転方向について各画像形成部20Bk,20C,20M,20Yより下流側には,2次転写装置26が配置されている。
As shown in FIG. 1, the
本形態では,各画像形成部20Bk,20C,20M,20Yによってそれぞれ,感光体2上に各色のトナー像が形成される。そして,中間転写ベルト1に順次転写され,各色のトナー像が重ねられる。重ねられたトナー像は,2次転写装置26によって記録紙へと転写される。
In this embodiment, toner images of respective colors are formed on the
本形態の現像装置10は,図2に示すように,感光体2に対向して配置され,感光体2上の静電潜像に現像剤を供給するためのものである。現像装置10は,ハウジング11と,現像ローラ12,供給ローラ13,規制ブレード14,除電シート15,弾性材16を有している。現像ローラ12,供給ローラ13,規制ブレード14,弾性材16は,ハウジング11の内部に配置されている。
As shown in FIG. 2, the developing
現像ローラ12は,適量の現像剤を担持して感光体2に対面し,感光体2へ現像剤を供給するためのものである。本形態では,現像剤として,キャリアを用いない非磁性1成分のものを使用している。現像ローラ12は,感光体2に対して空隙を介して平行に配置されている。本形態は,感光体2と現像ローラ12とのギャップの大きさが,200μmを超えないものである。なお,このギャップの値は,現像ローラ12端部のローラ軸と感光体2の軸との間に設けられたDSコロによって規定される設計値である。画像形成時には,図2中に矢印で示すように,現像ローラ12は感光体2に対して連れ回り方向に回転される。
The developing
供給ローラ13は,ハウジング11中の現像剤を現像ローラ12に供給するためのものである。供給ローラ13は,弾性を有するローラであり,現像ローラに対して軸に垂直な方向へ押し当てられている。また,供給ローラ13は画像形成時には,図2に矢印で示すように,現像ローラ12に対してカウンタ方向に回転される。
The
規制ブレード14は,現像ローラ12上に担持された現像剤の層厚を規制するとともに,擦り合わせることにより現像剤を帯電させるためのものである。規制ブレード14は,現像ローラ12と供給ローラ13との接触箇所より,現像ローラ12の回転について下流側において現像ローラ12の表面に接触して配置されている。
The regulating
除電シート15は,現像領域を通り過ぎた後も現像ローラ12上に残っている現像剤の除電を行うためのものである。現像領域とは,現像ローラ12と感光体2とが対向し,感光体2上に形成されている静電潜像に現像ローラ12から現像剤を供給することのできる範囲である。そのため,除電シート15は,現像ローラ12と感光体2との対向箇所より,現像ローラ12の回転について下流側において,現像ローラ12の表面に接触して配置されている。本形態では,除電シート15は,ハウジング11に固定された弾性材16によって現像ローラ12に押し付けられている。
The
本形態では,現像ローラ12は,図3に示すように,芯金31の外周に樹脂層32を設けたものである。芯金31は,図4に示すように,本体部31aと,その両端部に形成された回転軸31bとを有している。本体部31aと回転軸31bとは,同軸に配置され,一体的に形成されている。このうち本体部31aは,外径および肉厚が均一なパイプ材であり,例えばアルミ製のものが好ましい。この現像ローラ12が現像装置10に取り付けられて使用される際には,芯金31の回転軸31bの部分が保持され,回転駆動力を受ける。
In this embodiment, the developing
現像ローラ12の樹脂層32は,図3に示すように,長手方向の端部では厚く,中央部では薄くなるように,コーティングされている。この樹脂層32の厚さは,長手方向の中央部に対して図中左右対称であり,徐々に異なるものとなるように形成されている。また,芯金31の周方向へは均一に形成されている。なお,この図では,実際よりかなり大げさに示している。樹脂層32の材質としては,熱可塑性樹脂,熱硬化性樹脂,光硬化性樹脂等を用いる。その中でも,トナーの離型性に優れ,摩耗や傷に強いものを選択することが好ましい。なお,この樹脂層32はコーティング後に硬化されることにより,ほとんど弾性を有しない状態となる。従って,本形態の現像ローラ12は,ハードローラの1種である。
As shown in FIG. 3, the
樹脂層32に適した熱可塑性樹脂としては,スチレン系樹脂,ビニル系樹脂,ポリエーテルスルホン樹脂,ポリカーボネート樹脂,ポリフェニレンオキサイド樹脂,ポリアミド樹脂,フッ素樹脂,繊維素系樹脂,アクリル系樹脂等が挙げられる。熱・光硬化性樹脂としては,エポキシ樹脂,ポリエステル樹脂,アルキッド樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂,ポリウレタン樹脂,尿素樹脂,シリコン樹脂,ポリイミド樹脂等が挙げられる。また,シリコン樹脂,フッ素樹脂等のトナーの離型性に優れた樹脂が好ましい。さらには,機械的性質に優れた樹脂としては,ポリエーテルスルホン,ポリカーボネート,ポリフェニレンオキサイド,ポリアミド,フェノール,ポリエステル,ポリウレタン,スチレン系樹脂,アクリル系樹脂などが挙げられる。
Examples of the thermoplastic resin suitable for the
さらに,樹脂層32は,適切な体積固有抵抗率を有するものであることが好ましい。そのために,例えば,粒径0.1〜5μm程度の導電性微粉末を含有させるとよい。含有させる材質としては,例えば,導電性カーボンブラック,アルミニウム,銅,ニッケル,銀等の金属粉体,酸化アンチモン,酸化インジウム,酸化チタン,酸化スズ,酸化アルミニウム等の導電性金属酸化物,金属短繊維,カーボンファイバー,珪酸微粉体等が挙げられる。なお,これらの添加量は,樹脂に対して0.1〜400重量%の範囲内が好ましい。より好ましくは,1〜200重量%の範囲内とする。
Furthermore, it is preferable that the
なお,樹脂層32の形成方法としては,ディッピング法,スプレー塗布法,ロールコータ法,刷毛で塗布する方法等が挙げられる。それぞれの方法における厚さの調製は以下のように行う。ディッピング法では,引き上げ速度を速くすれば厚く,遅くすれば薄くすることができる。スプレー塗布法では,塗布時間を長くすれば厚く,短くすれば薄くできる。ロールコータ法では,ロールとロールに当接しているブレードの隙間を調整することにより厚みを調整できる。
Examples of the method for forming the
本形態の画像形成装置によって画像を形成する際には,芯金31の回転軸31bが保持されて回転される。また,供給ローラ13は,回転軸31bには当接せず,本体部31aのみに当接される。そのため,現像ローラ12は,軸方向の中央部が供給ローラ13によって押圧されることとなり,感光体2との空隙の方へやや撓む。このときのベンディング量は現像ローラ12の長さや材質,供給ローラ13の圧接力等によってある程度決まったものとなる。そこで,本形態では,樹脂層32の端部の厚さと中央部の厚さとの差をこのベンディング量と同じ大きさとする。
When an image is formed by the image forming apparatus of this embodiment, the
このようにすることにより,使用時の撓んだ状態における現像ローラ12と感光体2とのギャップは,軸方向の中央部と端部とでほぼ等しいものとなる。なお,現像ローラ12の感光体2から遠い側では,中央部と端部との位置の差が従来のものよりさらに大きくなっている。しかし,現像ローラ12のベンディング量は供給ローラ13の弾性変形の量に比較してごく小さいものであり,供給ローラ13から現像ローラ12への現像剤の供給量は十分確保される。
By doing so, the gap between the developing
発明者らは,本形態の現像ローラ12を製造し,その効果を確認する実験を行った。次に,その実施例について説明する。本実験では,樹脂層32の材料として,以下に説明するコート液を作成した。まず,フッ素含有ポリオール(ダイキン工業社製ゼッフル:商品名)を10重量部,導電性カーボンブラック(キャボット社製)を8重量部,シリコン樹脂粒子(平均粒径25μm)を10重量部,酢酸ブチルを300重量部の混合物を分散機によって分散させた。この分散物に,両末端カルビノール変性の反応性シリコーン油(信越化学工業社製X−22−16−AS)を50重量部加え,攪拌した。これが,コート液の主剤である。
The inventors manufactured the developing
次に,この主剤に,硬化剤としてウレタン変性ヘキサメチレンジイソシアネート(旭化成工業社製デュラネート:商品名)を配合した。配合率は,主剤中のヒドロキシル基の当量と硬化剤中のイソシアネート基の当量とが1:1となるように調製した。これがコート液である。 Next, urethane-modified hexamethylene diisocyanate (Duranate manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd .: trade name) was blended with the main agent as a curing agent. The mixing ratio was adjusted so that the equivalent of the hydroxyl group in the main agent and the equivalent of the isocyanate group in the curing agent were 1: 1. This is a coating solution.
芯金31の本体部31aは,直径12mmで肉厚1.5mmのアルミパイプを用いた。そして,上記のコート液を,ディッピング法によるコート装置を用いてコートした。そして,図5に示すように,樹脂層32の厚さが,本体部31aの両端部では約100μm,中央部の最も薄いところで約10μmとなるように引き上げる速度を調整した。
The
また,比較例として,実施例と同じアルミパイプおよびコート液を用いて,引き上げ速度のみを変更したものを製造した。すなわち,その軸方向の全体にわたって一定の引き上げ速度で引き上げた。具体的には,実施例の引き上げ速度のうち最も遅い速度で引き上げた。これにより,樹脂層32の厚さがその軸方向の全体にわたって10μmであるものを形成した。
As a comparative example, the same aluminum pipe and coating liquid as in the example were used and only the pulling speed was changed. That is, it was pulled up at a constant pulling speed throughout the entire axial direction. Specifically, it was pulled up at the slowest speed among the pulling speeds in the example. Thereby, the
実験機としてコニカミノルタ製Magicolor5430を使用し,その現像ローラをこの実施例のものまたは比較例のもので置き換える改造を行った。この改造機でベタ画像を形成し,その画像濃度を調べた。なお,本機は主走査方向中の中央部または端部の画像濃度を基準として,自動的に全体の濃度調整を行うように画像形成条件を調整することができるものである。そこで,実施例の現像ローラを使用して,主走査方向の中央部を基準として濃度調整を行ったものを実施例1とした。また,実施例の現像ローラを使用して,主走査方向の端部を基準として濃度調整を行ったものを実施例2とした。また,比較例の現像ローラを使用して,主走査方向の中央部を基準として濃度調整を行ったものを比較例1とした。また,比較例の現像ローラを使用して,主走査方向の端部を基準として濃度調整を行ったものを比較例2とした。 A modification was made by using a Magiccolor 5430 manufactured by Konica Minolta as an experimental machine and replacing the developing roller with that of this example or the comparative example. A solid image was formed with this modified machine, and the image density was examined. The image forming apparatus can adjust the image forming conditions so that the entire density is automatically adjusted with reference to the image density at the center or end in the main scanning direction. Therefore, Example 1 was obtained by using the developing roller of Example and adjusting the density with reference to the central portion in the main scanning direction. Further, Example 2 in which the density was adjusted using the developing roller of Example as the reference in the end portion in the main scanning direction was referred to as Example 2. Further, Comparative Example 1 was obtained by using the developing roller of the comparative example and adjusting the density with reference to the central portion in the main scanning direction. Comparative Example 2 was obtained by adjusting the density using the developing roller of the comparative example with reference to the end portion in the main scanning direction.
この実験の結果を図6に示す。図中実線で示しているのが実施例1,実施例2の結果である。一点鎖線で示しているのが比較例1,破線で示しているのが比較例2の結果である。実施例1と実施例2とはほぼ同じ結果であった。すなわち,実施例1,2では,長手方向の全体にわたって,ほぼ均一の濃度が得られた。一方,比較例1では,長手方向端部で画像濃度が小さいものとなった。また,比較例2では,長手方向中央部で極端な濃度の低下が見られた。これは,現像ローラと感光体2との距離が小さくなりすぎたため,リークが発生したからである。
The result of this experiment is shown in FIG. The solid line in the figure shows the results of Example 1 and Example 2. The result of Comparative Example 2 is shown by Comparative Example 1 and by the broken line. Example 1 and Example 2 had almost the same results. That is, in Examples 1 and 2, a substantially uniform concentration was obtained over the entire longitudinal direction. On the other hand, in Comparative Example 1, the image density was small at the end in the longitudinal direction. In Comparative Example 2, an extreme decrease in density was observed at the center in the longitudinal direction. This is because leakage has occurred because the distance between the developing roller and the
以上詳細に説明したように,本形態の現像装置10によれば,現像ローラ12に,長手方向で径の異なる樹脂層32が形成されている。特に,長手方向の中央部で端部より細く形成されている。一方,現像ローラ12が供給ローラ13によって圧接されることにより感光体2の方へ撓む場合には,長手方向の中央部が最も感光体2側へ近づく。従って,樹脂層32の厚さに適切な差を設けることにより,この現像ローラ12が撓んだときの感光体2との空隙が,長手方向の位置にかかわらず同程度とすることができる。これにより,現像ローラの撓みを許容しつつ,画像濃度ムラを効果的に抑制することのできる現像装置となっている。
As described above in detail, according to the developing
なお,本形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,樹脂層に用いる樹脂の種類や,樹脂層の形成方法は上記のものに限らない。また,芯金は,均一な太さのものであれば良く,パイプに限らず中実であってもよい。また例えば,樹脂層32には,粗さ材が含まれていてもよい。あるいは,樹脂層32を形成した後,研磨を行うことによって粗さを付けてもよい。
In addition, this form is only a mere illustration and does not limit this invention at all. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof.
For example, the type of resin used for the resin layer and the method for forming the resin layer are not limited to those described above. Further, the core metal is not limited to a pipe as long as it has a uniform thickness, and may be solid. For example, the
2 感光体
10 現像装置
12 現像ローラ
13 供給ローラ
21 帯電装置
22 露光装置
31 芯金
32 樹脂層
100 画像形成装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記現像ローラが,
外形が円柱形状の芯金と,
前記芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し,
前記樹脂層が,前記芯金の長手方向について,両端部より中央部において薄く形成されていることを特徴とする現像装置。 In a developing device comprising: a developing roller for supplying a developer to an electrostatic latent image on an image carrier; and a supply roller that presses the developing roller toward the image carrier in a direction to bring the developer roller closer to the image carrier.
The developing roller is
A metal core with a cylindrical outer shape,
A resin layer provided at least in the image area on the outer peripheral surface of the cored bar,
The developing device according to claim 1, wherein the resin layer is formed thinner in a central portion than both ends in a longitudinal direction of the cored bar.
前記樹脂層の厚さが,画像領域内の中央部から両端部に向かって連続的に大きくなっていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
2. A developing device according to claim 1, wherein the thickness of the resin layer is continuously increased from the central portion to both end portions in the image area.
前記現像ローラと像担持体との間の空隙の大きさが,200μmを超えないことを特徴とする現像装置。 In the developing device according to claim 1 or 2,
A developing device characterized in that the size of the gap between the developing roller and the image carrier does not exceed 200 μm.
前記現像ローラが,
外形が円柱形状の芯金と,
前記芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し,
前記樹脂層が,前記芯金の長手方向について,両端部より中央部において薄く形成されていることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a charging device for charging the surface of the image carrier, an exposure device for exposing the charged image carrier to form a latent image, and developing an electrostatic latent image on the image carrier In an image forming apparatus comprising: a developing roller for supplying an agent; and a supply roller that presses the developing roller in a direction to bring the developing roller closer to the image carrier,
The developing roller is
A metal core with a cylindrical outer shape,
A resin layer provided at least in the image area on the outer peripheral surface of the cored bar,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the resin layer is formed thinner in the center than in the longitudinal direction of the cored bar.
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