JP2010190987A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、FAX、或いはこれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic system, and more particularly, to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a FAX, or a multifunction machine having a plurality of these functions.
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、図6に示すように、像担持体として一般的にドラム状とされている感光体1の表面を帯電器2により一様に帯電させ、帯電した感光体1を露光装置3によって画像情報に応じて露光し、感光体1上に静電潜像を形成する。
Conventionally, as shown in FIG. 6, an image forming apparatus using an electrophotographic system uniformly charges a surface of a
感光体1に形成された静電潜像は、現像装置4を用いて現像剤中のトナーによってトナー像を顕像化する。そして、顕像化された画像は転写装置5によってシートへ転写される。その後、シート上に転写されたトナー像を定着装置6によって熱及び圧力でシートへと溶融定着する。
The electrostatic latent image formed on the
転写プロセス後には感光体1上に残留したトナーをクリーニング装置7によって取り除き、さらに除電装置8によって感光ドラム1上に残留した電荷を除去することで感光体1は、次回の画像形成プロセスに備える。
After the transfer process, the toner remaining on the
現像装置4としては、例えば、特許文献1のように現像剤として非磁性トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)とを備えた2成分現像剤を使用するものがある。特に、カラー画像形成装置においては、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。
As the developing
例えば、2成分現像剤を用いる現像装置4は、図7、8に示すように、現像剤を収容する現像容器41を有し、現像容器41は、垂直方向に延在する隔壁41cによって現像室41aと攪拌室41bとに分けられている。そして、現像室41aと攪拌室41b内には第1の現像剤搬送攪拌部材42と第2の現像剤搬送攪拌部材43が夫々設けられている。
For example, as shown in FIGS. 7 and 8, the developing
また、隔壁41cの長手方向端部には、現像室41aと攪拌室41bの間で現像剤を受け渡す現像剤搬送経路41d、41eが設けられている。第1、第2の現像剤搬送攪拌部材42、43は、現像剤を攪拌しながら現像容器41内で循環させる。
Further, developer conveying paths 41d and 41e for delivering the developer between the developing chamber 41a and the stirring chamber 41b are provided at the longitudinal end of the partition wall 41c. The first and second developer conveying and stirring
現像容器41の感光ドラム1に対向する位置には、現像剤担持体としての現像スリーブ44が回転可能に配置されている。現像スリーブ44は、磁界発生手段としてのマグネットを内蔵する。
A developing
現像装置4のマグネットは3極以上の構成からなる。第1の現像剤搬送攪拌部材42で撹拌された現像剤は、汲み上げのための搬送用磁極(汲み上げ極)N2の磁力で拘束され、現像スリーブ44の回転により現像剤溜まり部48へ搬送される。
The magnet of the developing
現像剤は、その量が現像剤返し部材47で規制され、安定した現像剤を拘束するために、ある一定以上の磁束密度を有する搬送用磁極(カット極)S2で十分に拘束され、そして磁気ブラシを形成しつつ搬送される。
The amount of the developer is restricted by the
次いで、現像剤は、その量が規制ブレード46で磁気穂が穂切りされることにより適正化され、搬送用磁極N1で搬送され、感光体1との対向部まで搬送され、現像極S1で現像に供される。
Next, the amount of the developer is optimized by cutting off the magnetic spikes by the regulating
また、前記対向部では、現像スリーブ44に印加される現像バイアスによりトナーのみが感光体1表面に形成された静電潜像に転移し、感光体1表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。
In the opposed portion, only the toner is transferred to the electrostatic latent image formed on the surface of the
しかしながら、従来例では、現像剤溜まり部48が、規制ブレード46で現像剤の流れがせき止められる部分と、現像スリーブ44の回転速度に追従してほぼ同等の速度で現像剤が搬送される部分とに分けられ、その境界部でせん断面が生じる。
However, in the conventional example, the
このせん断面での流れの差によりトナーの遊離が生じ柔らかいトナー層が発生する。このトナー層が成長すると、規制ブレード46と現像スリーブ44のギャップを阻害する。
Due to the difference in flow on the shear plane, the toner is liberated and a soft toner layer is generated. When this toner layer grows, the gap between the regulating
これにより、トナー層が成長したところは、他のところに比べて、現像スリーブ44上の現像剤のコート量が少なくなり、画像としては濃度薄になる。そこで、現像剤交換や現像装置交換等で対応しているため、画像形成装置の長寿命が達成できないという事情がある。
As a result, when the toner layer grows, the coating amount of the developer on the developing
本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像欠陥がなく、長寿命を達成することができる画像形成装置を提供することである。 The technical problem of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image forming apparatus that is free from image defects and can achieve a long life.
前記目的を達成するため、本発明に係る代表的な構成は、像担持体と、現像剤を担持し前記像担持体に形成された潜像を現像する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内に設けられ、回転可能に複数の磁極が配置された磁性部材と、現像剤担持体の上の前記現像剤の担持量を規制する規制部材と、を有する画像形成装置において、前記磁性部材を回転させる駆動手段と、画像形成時は前記磁性部材が所定の回転位置となるように停止させるとともに、非画像形成時に、前記複数の磁極のうち、少なくとも前記規制部材と対向する対向位置に隣接する磁極の一方が前記規制部材を通過するように前記駆動手段の駆動を制御するコントローラと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a typical configuration according to the present invention includes an image carrier, a rotatable developer carrier that carries a developer and develops a latent image formed on the image carrier, and In an image forming apparatus, comprising: a magnetic member provided in a developer carrying member, wherein a plurality of magnetic poles are rotatably arranged; and a regulating member that regulates the amount of the developer carried on the developer carrying member. A driving means for rotating the magnetic member; and at the time of image formation, the magnetic member is stopped so as to be at a predetermined rotational position, and at the time of non-image formation, at least the regulating member is opposed to the plurality of magnetic poles. And a controller for controlling the driving of the driving means so that one of the magnetic poles adjacent to the opposing position passes through the regulating member.
本発明によれば、濃度薄や現像剤溢れなどの画像不良の発生しない長寿命の画像形成装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an image forming apparatus having a long lifetime in which image defects such as low density and overflow of developer do not occur.
[実施形態1]
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、画像形成装置の断面図である。
[Embodiment 1]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the image forming apparatus.
図1に示す画像形成装置は、原稿読み取り装置或いはパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報に従って、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色フルカラー画像を電子写真方式を利用してシート上に形成する。 The image forming apparatus shown in FIG. 1 generates four-color full-color images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) according to image information from a document reading device or a host device such as a personal computer. It forms on a sheet | seat using an electrophotographic system.
また、画像形成装置は、複数の像形成手段として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像をそれぞれ形成する第1、第2、第3、第4の画像形成部PY、PM、PC、PBkを有する。 The image forming apparatus also includes first, second, third, and fourth image forming units PY, PM, PC, and PBk that form yellow, magenta, cyan, and black images, respectively, as a plurality of image forming units. Have.
ここで、各画像形成部PY、PM、PC、PBkの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成部PY、PM、PC、PBkに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Y、M、C、Bkは省略し、総括的に説明する。 Here, the configurations of the image forming units PY, PM, PC, and PBk are substantially the same except that the development colors are different. Therefore, in the following, when there is no particular need to distinguish, the subscripts Y, M, C, and Bk given to the reference numerals to indicate that they belong to any of the image forming units PY, PM, PC, and PBk are omitted. And will be described in a comprehensive manner.
画像形成部Pは、像担持体としてのドラム状の感光体1を有する。この感光体1の外周には、帯電手段としての帯電器2、露光手段としてのレーザー露光光学系3、現像手段としての現像装置4、転写手段としての転写装置5、クリーニング手段としてのクリーニング装置7、除電手段としての除電装置8が設けられている。
The image forming unit P includes a drum-
転写装置5は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は複数のローラに掛け回されて、図示矢印方向に回転(周回移動)する。又、中間転写ベルト51を介して各感光体1に対向する位置には一次転写部材52が配置されている。そして、中間転写ベルト51が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置に二次転写部材53が設けられている。
The
中間転写ベルト51が図示矢印方向に移動して画像形成部Pを通過する間に、各画像形成部Pの各色の画像が中間転写ベルト51上に重ねられる。中間転写体51上で重ね合わされた多重トナー像をシートに転写することで記録画像が得られる。
While the
即ち、画像形成時には、帯電器2によって、回転する感光体1の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体1の表面をレーザー露光光学系3により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光体1上に静電像(潜像)を形成する。
That is, at the time of image formation, the
感光体1に形成された静電像は、現像装置4を用いて現像剤のトナーによりトナー像として顕像化する。その際、消費されたトナー量に応じてホッパー20から補給剤が現像装置4へと供給される。
The electrostatic image formed on the
感光体1上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト51と感光体1とが当接する1次転写部(一次転写ニップ)において、一次転写部材52に印加される一次転写バイアスの作用によって中間転写ベルト51上に転写(一次転写)される。
The toner image formed on the
例えば、4色フルカラー画像の形成時には、画像形成部PYから順次、各感光体1から中間転写ベルト51上にトナー像が転写され、中間転写ベルト51上に4色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。
For example, when a four-color full-color image is formed, a toner image is sequentially transferred from each
カセット9に収容されているシートがピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等によって中間転写ベルト51と二次転写部材53とが当接する二次転写部(ニップ部)に中間転写ベルト51上のトナー像と同期がとられて搬送されてくる。
The toner image on the
そして、中間転写ベルト51上の多重トナー像は、二次転写部において、二次転写部材53に印加される二次転写バイアスの作用によりシート上に転写される。
Then, the multiple toner images on the
その後、中間転写ベルト51から分離されたシートは定着装置6へと搬送される。シート上に転写されたトナー像は、定着装置6によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、シート上に定着される。
Thereafter, the sheet separated from the
その後、シートは機外へ排出される。一次転写工程後に感光体1上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置7によって回収される。又、感光体1に残留した静電像は、除電装置8によって消去される。
Thereafter, the sheet is discharged out of the machine. Deposits such as toner remaining on the
こうして、感光体1は次の画像形成工程に備える。又、二次転写工程後に中間転写ベルト51上に残留したトナー等の付着物は中間転写体クリーナ54によって除去される。
Thus, the
次に、2成分現像剤について説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は5μm以上、8μm以下が好ましい。本実施形態では7.0μmであった。 Next, the two-component developer will be described. The toner includes colored resin particles containing a binder resin, a colorant, and other additives as necessary, and colored particles to which an external additive such as colloidal silica fine powder is externally added. The toner is a negatively chargeable polyester resin, and the volume average particle diameter is preferably 5 μm or more and 8 μm or less. In this embodiment, it was 7.0 μm.
又、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用化能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。 As the carrier, for example, surface-oxidized or unoxidized iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, rare earth and other metals, alloys thereof, oxide ferrite, etc. are preferably usable. The method for producing magnetic particles is not particularly limited.
そして、キャリアは、体積平均粒径が20〜50μm、好ましくは30〜40μmであり、抵抗率が107Ωcm以上、好ましくは108Ωcm以上である。本実施形態では体積平均粒径が40μm、抵抗率が5×107Ωcm、磁化量が260emu/ccのキャリアを用いた。尚、トナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法で測定した。 The carrier has a volume average particle size of 20 to 50 μm, preferably 30 to 40 μm, and a resistivity of 10 7 Ωcm or more, preferably 10 8 Ωcm or more. In this embodiment, a carrier having a volume average particle diameter of 40 μm, a resistivity of 5 × 10 7 Ωcm, and a magnetization amount of 260 emu / cc is used. For the toner, the volume average particle diameter was measured by the following apparatus and method.
測定装置としては、コールターカウンターTA−2型(コールター社製)、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース(日科機製)及びCX−Iパーソナルコンピュータ(キヤノン製)を使用した。電界水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液を使用した。 As a measuring apparatus, a Coulter counter TA-2 type (manufactured by Coulter), an interface for outputting number average distribution and volume average distribution (manufactured by Nikka) and a CX-I personal computer (manufactured by Canon) were used. A 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride was used as the electric field aqueous solution.
測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電界水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1ml加え、測定試料を0.5〜50mg加える。 The measuring method is as follows. That is, 0.1 ml of a surfactant, preferably alkyl benzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the above electric field aqueous solution, and 0.5 to 50 mg of a measurement sample is added.
試料を懸濁した電界水溶液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、上記のコールターカウンターTA−2型により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて2〜40μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。 The electric field aqueous solution in which the sample is suspended is subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the particle size distribution of 2 to 40 μm particles is measured using the above-mentioned Coulter counter TA-2 type with an aperture of 100 μm. To obtain a volume average distribution. The volume average particle diameter is obtained from the volume average distribution thus obtained.
又、キャリアの抵抗率は測定電極面積4cm、電極間間隔0.4cmのサンドイッチタイプのセルを用いて片方の電極に1kgの重量の加圧下で両電極間の印加電圧E(V/cm)を印加して回路に流れた電流からキャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。 The carrier resistivity is measured by applying a voltage E (V / cm) between the two electrodes under a pressure of 1 kg using one sandwich electrode with a measuring electrode area of 4 cm and a distance between electrodes of 0.4 cm. Then, the measurement was performed by a method of obtaining the carrier resistivity from the current flowing in the circuit.
次に、図2に現像装置の現像剤溜まり部近傍の説明図を示す。図2において、現像剤担持体である現像スリーブ44には複数の磁極が配置された回転可能な磁性部材である多極永久磁石のマグネット45が設けられている。そして、現像スリーブ44近傍の現像剤搬送速度と、現像スリーブ44上の現像剤の担持量を規制する規制ブレード(規制部材)46近傍の現像剤溜まり部48の現像剤搬送速度とが大きく異なり、せん断面を形成している。
Next, FIG. 2 shows an explanatory view of the vicinity of the developer reservoir of the developing device. In FIG. 2, a developing
このせん断面での流れの差によりトナーの遊離が生じ柔らかいトナー層が発生する。このトナー層が成長すると、規制ブレード46と現像スリーブ44のギャップを阻害することになる。これにより、トナー層が成長したところは、他のところに比べて、現像スリーブ44上の現像剤のコート量が少なくなり、画像としては濃度薄になる。
Due to the difference in flow on the shear plane, the toner is liberated and a soft toner layer is generated. When this toner layer grows, the gap between the regulating
そこで、搬送用磁極(カット極)S2が規制ブレード46を通過するようにマグネット45を回す。マグネット45によりトナー層を規制ブレード46と現像スリーブ44間に通過させ、その部分の物理的な接触でトナー層をほぐす。これにより、現像剤のコート量の減少を防ぐことが出来る。
Therefore, the
さらには、現像剤の磁気穂が現像スリーブ44に対して垂直に立っている部分、即ちマグネット45を搬送用磁極S2の磁束密度のピーク位置が規制ブレード46を通過する際に一番接触しトナー層をほぐしやすい。このため、マグネット45を搬送用磁極S2の磁束密度の現像スリーブ44の回転方向上流側の半値が規制ブレード46を通過するまで回すと好適である。
Further, the portion where the magnetic brush of the developer stands perpendicular to the developing
次に、マグネット45の回転タイミングを図3のタイミングチャートに示す。また、マグネット回転時の磁極配置を図4に示す。画像形成終了後、現像バイアスACおよび現像バイアスDCの印加停止後、現像スリーブ44を回転させたままマグネット45を回すマグネット回転信号をONさせ、次の現像バイアスDC印加時までにマグネット45を回すマグネット回転信号をOFFさせる。これにより、規制ブレード46裏に発生したトナー層を吐き出すことが出来る。
Next, the rotation timing of the
ここで、マグネット45を回転する際には、コントローラにより制御されるクラッチ機構(不図示)を用いた。このクラッチ機構は、所謂ワンウェイクラッチ機構であり、駆動ギア(出力ギア)によってクラッチギアが一定方向(正転方向)に回転すると、クラッチギアからメカクラッチヘの押圧接触に応じて駆動力が伝達される。
Here, when rotating the
これによって、クラッチバネが締まって回転軸(伝達シャフト)が回転する。そして、回転軸に取り付けられたマグネット45が回転する。メカクラッチの外周面に設けられた突起部がソレノイドの切替爪(レバー)に係止されると、クラッチの回転が停止し、クラッチバネを締め付ける力がなくなる。
As a result, the clutch spring is tightened and the rotating shaft (transmission shaft) rotates. And the
これによって、クラッチバネが緩み、回転軸の回転が停止する。本実施形態においては、規制ブレード46と搬送用磁極S2の角度が10°であり、回転角度が15°となるようにし、マグネット45を回転させている。
As a result, the clutch spring is loosened and the rotation of the rotating shaft is stopped. In the present embodiment, the angle between the regulating
このように、本実施形態では、画像形成時はマグネット45を所定の回転位置となるように停止させる。そして、非画像形成時に、規制ブレード46と対向する対向位置に隣接する磁極の一方が規制ブレード46を通過するようにマグネット45を回し、トナー層をほぐす。これにより、濃度薄や剤溢れなどの画像不良の発生しない長寿命の現像装置4が得られる。
Thus, in the present embodiment, the
[実施形態2]
本実施形態では、トナー層をほぐすために、マグネット45のみを回す現像装置について説明する。尚、本実施形態における現像装置、現像剤は実施形態1と同様の構成である。
[Embodiment 2]
In this embodiment, a developing device that rotates only the
実施形態1の画像形成装置において、マグネット45および現像スリーブ44を同期させて回すと、搬送用磁極S2が規制ブレード46に近づくにつれ、規制ブレード46と現像スリーブ44の間にかかる負荷が軽減される。そして、規制ブレード46と現像スリーブ44のギャップが同一であると、現像スリーブ44上の現像剤のコート量が増えてしまうことがある。
In the image forming apparatus according to the first embodiment, when the
このような場合は、現像剤の搬送量が大きくなり、現像スリーブ44上のコート量が増えた状態で、感光体1と現像スリーブ44の近接部に現像剤が次々と突入し、この部分で現像剤が詰まり、現像剤溢れが発生する可能性がある。
In such a case, the developer transport amount increases and the amount of coating on the developing
そこで、本実施形態では、画像形成終了後、現像バイアスAC印加停止後、現像スリーブ44停止後、現像バイアスDC印加停止後、マグネット45を回すマグネット回転信号をONさせる。そして、次の現像バイアスDC印加時までにマグネット45を回すマグネット回転信号をOFFさせる。上記タイミングチャートを図5に示す。
Therefore, in the present embodiment, after the image formation is completed, the development bias AC application is stopped, the
現像スリーブ44停止後にマグネット45を回しているが、マグネット45のみを回すことで、マグネット45の回転角度分のみの現像剤の移動となる。そして、感光体1と現像スリーブ44の近接部に現像剤が次々と突入することがなく、現像剤溢れの発生を防ぐことが出来る。
Although the
このように、本実施形態では、現像スリーブ44停止時にマグネット45を回し、トナー層をほぐすことで、濃度薄や現像剤溢れなどの画像不良の発生しない長寿命の画像形成装置が得られる。
As described above, in the present embodiment, when the developing
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to description of the said embodiment, In the range which does not deviate from the mind of the invention described in the claim of this invention Various changes can be made.
たとえば、感光体1の材質、現像剤および画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、様々な現像剤および画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
For example, the material of the
具体的にはトナーの色や色数、各色のトナー現像を行う順序、マグネット45の回転方法、回転角度、回転回数、現像スリーブ44の本数等は本実施形態に限定されるものではない。
Specifically, the color and number of toners, the order in which toner development of each color is performed, the rotation method of the
1 感光体
2 帯電器
3 レーザー露光光学系
4 現像装置
20 ホッパー
41 現像容器
41a 現像室
41b 攪拌室
41c 隔壁
41d、41e 現像剤搬送経路
42 第1の現像剤搬送攪拌部材
43 第2の現像剤搬送攪拌部材
44 現像スリーブ
45 マグネット
46 規制ブレード
48 現像剤溜まり部
DESCRIPTION OF
20 hopper
41 Developer container
41a Development chamber
41b Mixing chamber
41c Bulkhead
41d, 41e Developer transport path
42 First developer transport stirring member
43 Second developer transport stirring member
44 Development sleeve
45 Magnet
46 Regulatory blade
48 Developer reservoir
Claims (5)
前記磁性部材を回転させる駆動手段と、画像形成時は前記磁性部材が所定の回転位置となるように停止させるとともに、非画像形成時に、前記複数の磁極のうち、少なくとも前記規制部材と対向する対向位置に隣接する磁極の一方が前記規制部材を通過するように前記駆動手段の駆動を制御するコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a rotatable developer carrier that carries a developer and develops a latent image formed on the image carrier, and a plurality of magnetic poles that are provided in the developer carrier and are rotatable. In an image forming apparatus comprising: a magnetic member disposed; and a regulating member that regulates the amount of the developer carried on the developer carrying member.
Driving means for rotating the magnetic member, and at the time of image formation, the magnetic member is stopped so as to be at a predetermined rotation position, and at the time of non-image formation, at least the opposing of the plurality of magnetic poles facing the regulating member An image forming apparatus comprising: a controller that controls driving of the driving unit so that one of magnetic poles adjacent to the position passes through the regulating member.
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