JP2011232427A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ部の用紙出口近傍に、空気を吹き付けて用紙を定着部材より剥離するためのダクトを配置しても、用紙のジャム処理時の作業性及び用紙の視認性を悪化させることのない定着装置を提供する。
【解決手段】定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材と当接しトナー画像を担持した用紙が挟み込まれるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の用紙出口近傍に向けて開口した吐出口を備えた送風ダクトと、前記送風ダクトを介し前記用紙出口近傍へ空気を吐出する送風手段と、を備え、前記ニップ部で前記トナー画像を担持した用紙を加熱加圧しながら搬送してトナー画像を用紙に定着する定着装置であって、前記ニップ部の用紙搬送下流側に配置され、前記ニップ部に接近及び離反が可能な開閉部材を有し、前記送風ダクトの少なくとも一部は、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする定着装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着部材と加圧部材とにより形成されたニップ部で用紙上のトナー像を定着する定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を用紙上に転写し、この後、用紙上に転写されたトナー像を定着して排紙している。

このようにトナー像を定着する定着装置として、加熱手段としてハロゲンヒータ等を内蔵した定着ローラ（定着部材）と、定着ローラを加圧する加圧ローラ（加圧部材）とによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された用紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。

また、無端状の定着ベルト（定着部材）を、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとに張架すると共に、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラを有し、定着ベルトと加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された用紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト定着方式の定着装置がある。このような定着装置は定着ベルトの熱容量が小さいので、ウオーミングアップタイムが短縮し、省エネになるという利点を有している。

ここで、用紙上のトナー像のトナーはニップ部を通過する際に加熱されるので、トナーが粘着力を有し、ニップ部を通過した用紙が定着ローラや定着ベルトの表面に付着して巻き付いて剥離せず、ジャムを発生させる恐れがある。特に用紙として、斤量の小さい紙（薄紙）、しかも斤量の小さい印刷用コート紙を用いたときは、剥離性能がより低下する。

一方、画像形成装置の高速化にともなう充分な長さのニップ幅の確保のため、定着ローラを大きく、即ち定着ローラの直径を大きくすると、これによってもニップ部出口でのローラ曲率が小さくなるため、剥離性能が低下する。

このような剥離性能の低下に対処するために、送風手段と空気案内部材を用いニップ部の出口側に空気を吹き付けて用紙を定着部材より剥離させる剥離手段が用いられてきている。

このような剥離手段を用いた例として、エアーコンプレッサ、及び開閉弁を有する送風手段と記送風手段から送られた空気を案内する空気案内部材とでニップ部出口に向かう空気流を形成し、その空気流で用紙を定着部材より剥離させる定着装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１１３３４２号公報

特許文献１は、送風手段から送られた空気をニップ部近傍に配置された空気案内部材（以下、送風ダクトという）からニップ部出口に吹き付け、用紙を定着部材より剥離させるものである。このような空気流を用いた剥離手段においては、用紙を効率よく剥離するためには、送風ダクトの先端をできるだけニップ部出口に近づけることが好ましい。

ところで、用紙の搬送時に、ニップ部近傍で紙詰まり（ジャム）を生じることがあり、ジャムを生じるとユーザーにより用紙を取り除く処理（ジャム処理）を行う必要がある。

しかしながら、前述のニップ部出口近傍に配置された送風ダクトは、このジャム処理時の作業スペースを制限し、ジャム処理時の作業性を悪化させる。また、用紙、特に小サイズの用紙の残留状態を確認するための視認性も悪化させる。

本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、ニップ部の用紙出口近傍に、空気を吹き付けて用紙を定着部材より剥離するための送風ダクトを配置しても、用紙のジャム処理時の作業性及び用紙の視認性を悪化させることのない定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成により達成される。

１．定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材と当接しトナー画像を担持した用紙が挟み込まれるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の用紙出口近傍に向けて開口した吐出口を備えた送風ダクトと、前記送風ダクトを介し前記用紙出口近傍へ空気を吐出する送風手段と、を備え、前記ニップ部で前記トナー画像を担持した用紙を加熱加圧しながら搬送してトナー画像を用紙に定着する定着装置であって、
前記ニップ部の用紙搬送下流側に配置され、前記ニップ部に接近及び離反が可能な開閉部材を有し、
前記送風ダクトの少なくとも一部は、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする定着装置。

２．前記送風ダクトは、第１送風ダクトと、該第１送風ダクトに接続及び分離が可能であって前記吐出口を有する第２送風ダクトとを備え、前記第２送風ダクトは、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする前記１に記載の定着装置。

３．前記ニップ部の用紙搬送下流側に配置され、用紙搬送路を形成する搬送ガイド部材を備え、前記搬送ガイド部材は、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする前記１または２に記載の定着装置。

４．前記ニップ部の用紙搬送下流側に配置され、用紙を搬送する搬送ローラを備え、前記搬送ローラは、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の定着装置。

５．前記１から４の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

上記により、ジャム処理時にニップ部下流側の作業スペースを大きくすることができ、ジャム処理時の用紙、特に小サイズの用紙の残留状態を確認するための視認性、ジャム処理の作業性を向上させることができる。また、装置の稼働率を向上させることができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す図である。 本発明に係る定着装置の一例を示す断面図である。 開閉扉を開く途中の状態を示す図である。 開閉扉を開いた状態を示す図である。

以下に本発明に関する実施の形態を、図を参照して説明するが、これに限定されるものではない。

先ず、本発明に係る画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。

本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写ベルト５、給紙搬送手段及び定着装置８等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段７Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段７Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段７Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段７Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。トナーは発色剤となる顔料若しくは染料と、定着後に定着部材からのトナーの剥離を助けるワックスと、これらを保持するバインダー樹脂とからなる。

中間転写ベルト５は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置８は、加熱された定着部材である定着ベルト８１と加圧部材である加圧ローラ８３との間に形成されたニップ部で用紙Ｐのトナー像を加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写ベルト５に転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された用紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段６Ａに搬送され、用紙Ｐにカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された用紙Ｐは定着装置８において加熱・加圧され、用紙Ｐのカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５に載置される。

一方、転写手段６Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率剥離した中間転写ベルト５は、クリーニング手段７Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写ベルトを用いても用いなくてもよい。

また定着装置８は、定着部材に加熱手段を備えたローラを用いた熱ローラ定着方式としてもよい。

次に、本発明に係る定着装置８について、図を参照して説明する。

図２は、本発明に係る定着装置（ベルト定着装置）の一例を示す断面図である。なお、Ａ４サイズの用紙Ｐに１００枚／分で画像形成動作を行う場合を例にして説明する。

定着装置８は、外枠を複数のフレーム部材から構成される定着フレーム８Ｆで構成されている。定着装置８を構成する各部材は直接又は間接的に定着フレーム８Ｆに支持される。定着フレーム８Ｆは、スライドレール等の直線案内機構等で移動可能に支持され、定着装置８は手前方向（図１、表方向）に、機外に引き出すことが可能となっている。

定着ベルト８１（定着部材）は、無端状に形成され、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２００μｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、表層に厚さ３０μｍの耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のコーティングをしている。外径寸法は例えば１６８ｍｍである。

定着ベルト８１は、加熱ローラ８２と定着ローラ８３に張架される。また、定着ベルト８１に張力を付与するテンションローラを設けたり、ベルトの蛇行を制御する寄り制御ローラを設けたりしてもよい。

加熱ローラ８２は、定着ベルト８１を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ８２Ａを内蔵し、例えば、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金８２Ｂの外周面を、厚さ３０μｍのＰＴＦＥでコーティングした樹脂層８２Ｃで被覆している。外径寸法は例えば９０ｍｍである。なお、ハロゲンヒータ８２Ａは異なった紙幅に対応するために例えば１２００Ｗのもの２本、７５０Ｗのもの２本、５００Ｗのもの１本より構成され、用紙の異なる紙幅に対応させて軸方向に異なる発熱分布になるように配置してある。

定着ベルト８１を加熱する加熱手段は、上記に限らず、どのような加熱手段を用いてもよく、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を用いてもよい。また、加熱手段を設ける位置は、必ずしも加熱ローラ８２の中に限定するものではない。

定着ローラ８３は、鉄等の金属から形成された中実の芯金８３Ａを、弾性層８３Ｂとして厚さ２０ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ５°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍの低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥでコーティングした樹脂層８３Ｃで被覆している。外径寸法は例えば９０ｍｍである。

加圧ローラ８４（加圧部材）は、画像出力装置への電源投入直後の昇温時間を短縮するため加熱手段としてハロゲンヒータ８４Ａを内蔵し、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金８４Ｂの外周面を、弾性層８４Ｃとして厚さ１ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブの樹脂層８４Ｄで被覆している。外径寸法は９０ｍｍである。なお、ハロゲンヒータ８４Ａは例えば７００Ｗである。加圧ローラ８４の加熱手段は、これに限定されるものではなく、どのような加熱手段を用いてもよい。

そして、押圧手段（不図示）により、加圧ローラ８４が定着ベルト８１を介して定着ローラ８３を押圧している。

以上の構成において、駆動手段（不図示）によって加圧ローラ８４を反時計方向に回転させると、定着ベルト８１及び加熱ローラ８２は時計方向に回転し、定着ローラ８３も時計方向に回転する。なお、定着ローラ８３を駆動してもよい。また、定着ベルト８１は当接する加熱ローラ８２を介してハロゲンヒータ８２Ａにより加熱され、加圧ローラ８４もハロゲンヒータ８４Ａによって加熱される。そして、押圧手段によって加圧ローラ８４が定着ローラ８３の方向に押圧されているので、定着ローラ８３に巻回された定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間に形成されたニップ部Ｎで、給紙された用紙Ｐが加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー像が定着される。

なお、定着条件は例えば下記の通りである。

定着荷重：２５００Ｎ
定着ベルト張力：２５０Ｎ
定着ベルト制御温度：１９５〜２０５℃
加圧ローラ制御温度：１６０℃
用紙搬送速度：５００ｍｍ／ｓ
また、ニップ部Ｎの上流側、即ち入口側には、転写手段６Ａから搬送される用紙Ｐをガイドする入口上ガイド板２５１、入口下ガイド板２５２が配置されている。

以上のような定着装置８において、定着された用紙Ｐがニップ部Ｎから排紙された後に定着ベルト８１に付着して巻き付くとジャムが発生する恐れがあるため、用紙Ｐを定着ベルト８１から確実に剥離させる必要がある。

用紙Ｐを定着ベルト８１から確実に剥離する方法として、前述のように送風手段と送風ダクトを用いニップ部Ｎの出口側に空気を吹き付けて用紙を定着部材より剥離させる剥離手段が用いられてきている。

次に、本発明に係る定着装置８の空気による剥離手段（空気剥離手段）について説明する。

図２に示すように、空気剥離手段は、送風ダクトとして第１ダクト１２１、第２ダクト１３１を備えている。

第１ダクト１２１の一方の開口部１２１ａは、コンプレッサ、ファン等の送風手段（不図示）に直接または連通ダクト（不図示）を介して接続される。第１ダクト１２１のもう一方の開口部１２１ｂは第２ダクト１３１の一方の開口部１３１ａに接続される。

第２ダクト１３１のもう一方の開口部である吐出口１３１ｂは、ニップ部Ｎの用紙出口に空気を吹き付けるように、ニップ部Ｎの近傍に配置される。

開口部１２１ｂと開口部１３１ａとは、ゴム等のパッキンにより密閉構造とされ、送風された空気がダクト外へ漏れることを防いでいる。

また、第１ダクト１２１と第２ダクトとは接続及び分離が可能に構成されている。

このように、送風手段は、第１ダクト１２１、第２ダクト１３１を介し、吐出口１３１ｂからニップ部Ｎの用紙出口近傍に向けて連続的に空気を吐出し、用紙Ｐに吹き付け、定着ベルト８１から用紙Ｐを剥離する。図２に示す矢印ｂは用紙Ｐを剥離するための空気流を示す。

また、定着装置８は、ニップ部Ｎの下流方向に、定着ベルト８１から分離された用紙Ｐの搬送路を形成しガイドする搬送ガイド部材である下ガイド２２１、２２３、上ガイド２２５、及び用紙Ｐを搬送する一対の搬送ローラ３２３、３２５を有する。

本実施の形態では、下ガイド２２３及び上ガイド２２５の途中に櫛歯形状に形成された搬送ローラ３２３、３２５を配置した構成としている。また、搬送ローラ３２３、３２５は、下ガイド２２３及び上ガイド２２５の下流側に独立して配置した構成としても良い。

空気剥離手段により定着ベルト８１から分離された用紙Ｐは、下ガイド２２１、２２３、及び上ガイド２２５によりガイドされ、搬送ローラ３２３、３２５により排紙ローラ２４方向に搬送される。

ここで、前述のように、用紙Ｐの搬送時に、ニップ部Ｎ近傍で紙詰まり（ジャム）を生じることがあり、ジャムが生じた時にはユーザーにより用紙を取り除く処理（ジャム処理）を行う必要がある。ユーザーは定着装置８を手前方向に引き出し、機外でジャム処理を行う。

しかしながら、ニップ部Ｎ出口近傍に配置された第２ダクト１３１は、所定の位置に配置された状態ではこのジャム処理時の作業スペースを制限し、用紙Ｐの詰まり具合、位置等を確認するための視認性、ジャム処理時の作業性を悪化させる。

更に、ニップ部Ｎの下流方向に配置された下ガイド２２１、２２３、上ガイド２２５、及び搬送ローラ３２３、３２５も同様に、所定の位置に配置された状態では、ジャム処理時の作業スペースを制限し、用紙Ｐの詰まり具合、位置等を確認するための視認性、ジャム処理時の作業性を悪化させる。

このため、ジャム処理に時間が掛かり装置の稼働率を低下させていた。

これに対し、本発明に係る定着装置８では、ニップ部Ｎの下流側に開閉部材である開閉扉５０１を備えている。開閉扉５０１は、定着フレーム８Ｆに支持された支持軸５２１に、図２矢印方向に回動可能に支持される。即ち、開閉扉５０１は、ニップ部Ｎに接近及び離反可能なように開閉する。図２は、開閉扉５０１が閉じられた状態を示す。

開閉扉５０１が閉じられた時には、ロック部材５１１、５１２からなるロック機構により開閉はロックされる。ロック機構は、ラッチ機構、マグネットキャッチ等一般的に知られている機構を用いることができる。また、ロック機構は、ロック及びロック解除が容易なものが好ましい。

開閉扉５０１は、第２ダクト１３１、下ガイド２２３、上ガイド２２５、及び搬送ローラ３２３、３２５を一体的に支持している。このため、開閉扉５０１の開閉にともない、第２ダクト１３１、下ガイド２２３、上ガイド２２５、及び搬送ローラ３２３、３２５は、ニップ部Ｎに接近した所定の位置と、ニップ部Ｎから離反した位置とに移動する。

図３は開閉扉５０１を開く途中の状態を示す図であり、図４は開閉扉５０１開いた状態を示す図である。符号は、一部省略している。

図４に示すように、開閉扉５０１を開いた状態では、第２ダクト１３１、下ガイド２２３、上ガイド２２５、及び用搬送ローラ３２３、３２５は、ニップ部Ｎから離反した位置に移動する。このため、ニップ部Ｎの出口近傍に大きな作業スペースを作ることができる。

なお、本実施の形態では、下ガイド２２１は定着フレーム８Ｆに支持されるようにしたが、開閉扉５０１に一体的に支持されるようにしてもよい。

上記のように、第２ダクト１３１、下ガイド２２３、上ガイド２２５、及び用搬送ローラ３２３、３２５が開閉扉５０１に一体的に支持され、開閉扉５０１の開閉にともないニップ部Ｎに離反、接近する構成とすることにより、ジャム処理時のニップ部Ｎ下流側の作業スペースを大きくすることができる。これにより、ジャム処理時の用紙、特に小サイズの用紙の残留状態を確認するための視認性、ジャム処理の作業性を向上させることができる。また、装置の稼働率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、送風ダクトが第１ダクト１２１と第２ダクト１３１とを備え、第１ダクト１２１と第２ダクト１３１とが接続及び分離できるように構成され、さらに２つのダクトのうち第２ダクト１３１のみが開閉扉５０１と一体的に構成される。

この構成により、開閉扉５０１の開閉の際に、送風ダクト全体を離反させずともジャム処理に必要な作業スペースをニップ部Ｎ下流側に確保することができる。第２ダクト１３１の大きさは、ジャム処理に必要な作業スペースを考慮して適宜設計され得る。

なお、本実施の形態はこれに限定されることはなく、例えば、開閉扉５０１は第１ダクト１２１と第２ダクト１３１をともに一体的に支持してもよい。

ＧＨ 画像形成装置
ＹＳ 画像読取装置
８ 定着装置
８Ｆ 定着フレーム
８１ 定着ベルト
８２ 加熱ローラ
８３ 定着ローラ
８４ 加圧ローラ
１２１ 第１ダクト
１３１ 第２ダクト
２２１、２２３ 下ガイド
２２５ 上ガイド
３２３、３２５ 搬送ローラ
５０１ 開閉扉
５２１ 支持軸
Ｐ 用紙

Claims (5)

1. 定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材と当接しトナー画像を担持した用紙が挟み込まれるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部の用紙出口近傍に向けて開口した吐出口を備えた送風ダクトと、前記送風ダクトを介し前記用紙出口近傍へ空気を吐出する送風手段と、を備え、前記ニップ部で前記トナー画像を担持した用紙を加熱加圧しながら搬送してトナー画像を用紙に定着する定着装置であって、
   前記ニップ部の用紙搬送下流側に配置され、前記ニップ部に接近及び離反が可能な開閉部材を有し、
   前記送風ダクトの少なくとも一部は、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする定着装置。
2. 前記送風ダクトは、第１送風ダクトと、該第１送風ダクトに接続及び分離が可能であって前記吐出口を有する第２送風ダクトとを備え、前記第２送風ダクトは、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ニップ部の用紙搬送下流側に配置され、用紙搬送路を形成する搬送ガイド部材を備え、前記搬送ガイド部材は、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記ニップ部の用紙搬送下流側に配置され、用紙を搬送する搬送ローラを備え、前記搬送ローラは、前記開閉部材と一体的に構成されたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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