JP2012255868A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排熱流路の一部に水平方向の流路を含んでいても効率よく排気でき、排気経路の自由度、ひいては設計の自由度を大きくできるとともに、自然対流方式の有利性を十分に活かせる画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着装置７とプロセスユニット３との間には、熱遮蔽部材２９が設けられ、熱遮蔽部材２９と定着カバー１８との間には垂直方向に延びる流路３０と、水平方向に延びる流路２８が形成され、吸気口２５から流入した外部空気が流路３０、２８を通って排気口２６から排出される。定着カバー１８には開口部３２が形成され、ここから噴出する上昇気流が流路２８内の気流に合流して該気流を加速させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置として、加熱源によって加熱される定着部材とそれに対向する対向部材（又は加圧部材）とが互いに接触して形成された定着ニップに、紙やＯＨＰ等の記録媒体を通過させて、その記録媒体上のトナー画像を熱と圧力によって定着するものが知られている。
この種の定着装置を備えた画像形成装置においては、定着装置から発生する熱によって、トナー収容部内のトナーが溶融して凝集したり、定着装置の周囲に配設された部材や周辺機器の動作や特性に支障が生じたりする虞があるため、ファン等の強制排気手段を設け、定着装置から生じた熱気を遮蔽しつつ機外に排出するものが知られている。

しかしながら、この種の強制排気手段を備えた画像形成装置においては、強制排気手段から発生する騒音によって、装置周辺の環境を悪化させたり、強制排気手段の設置スペースにより装置が大型化する問題があるため、自然対流を利用し、強制排気手段を設けることなく定着装置から生じた熱気を機外に排出する構成が提案されている。
特許文献１には、定着直後の転写材から画像形成部へ向かう排熱を遮断する目的で、定着装置及び定着後搬送路を搬送される定着直後の被記録材から排出される熱が伝わって悪影響を受けやすい対象部品と定着装置及び定着後搬送路との間を仕切るとともに一端部が画像形成装置の一部の外装材と接続するように設けられる熱遮断部材を設け、その熱遮断部材と定着装置間で構成された空間を流路とし、熱を機外に排出する構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の構成のように、熱遮断部材と定着装置間で構成された流路の一部に水平方向の流路が構成される場合には、排気経路の自由度が大きくなる半面、自然対流方式では垂直方向の流路に比べて水平方向の流路では流速が低下し効率よく排気できないという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、排熱流路の一部に水平方向の流路を含んでいても効率よく排気でき、排気経路の自由度、ひいては設計の自由度を大きくできるとともに、自然対流方式の有利性を十分に活かせる画像形成装置の提供を、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、定着装置の熱によって生じる上昇気流を排熱流路に合流させ、排熱流路内の気流流速をアシストして流速低下を防止することとした。
具体的には、本発明は、記録媒体を加熱して当該記録媒体に画像を定着する定着装置と、前記定着装置とその周囲に配設された装置又は部材との間に介在されると共に、少なくとも前記定着装置の記録媒体が搬入される入口部の上方に配設された熱遮蔽部材と、外部から空気を吸入するための吸気口と、前記熱遮蔽部材と前記定着装置の外郭との間に形成され、前記吸気口から吸入された空気を案内するための流路と、前記流路によって案内される熱気を外部に排出するための排気口と、を備えた画像形成装置において、前記定着装置の外郭に、前記定着装置から生じる熱気を前記流路に合流させる開口部を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、定着装置の開口部から発生する気流により、流路内の気流の流速が増すので、定着装置から放出された熱を効率よく機外に排出することができる。
排熱流路の一部に水平方向の流路を含んでいても効率よく排気でき、排気経路の自由度、ひいては設計の自由度を大きくできるとともに、自然対流方式の有利性を十分に活かすことができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの概要構成図である。 定着装置部位の排気構成を示す拡大図である。 第１の実施形態の変形例を示す図である。 第２の実施形態を示す図である。 第２の実施形態の変形例を示す図である。 第２の実施形態の他の変形例を示す図である。 第３の実施形態を示す図である。 第３の実施形態の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１及び図２に基づいて第１の実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一形態であるレーザプリンタの全体構成を側面断面図によって示した概略図である。
レーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１においては、記録媒体としての用紙Pをプリンタ１内部に給送する給紙装置２がプリンタ本体１００の一端部に設けられ、中央部にはトナー像を形成するトナー像形成ユニットとしてのプロセスユニット３が配置さていれる。
プロセスユニット３の下方にはトナー像を用紙Pに転写する転写装置としての転写ローラ４、転写材Pを支持し、所望の搬送方向に案内する搬送ガイド５が配置されている。
プロセスユニット３の上方には、プロセスユニット３に対してレーザ光Lを発し、静電潜像を作成する露光装置６が設けられている。プリンタ1の他端部には、トナー像を用紙P上に定着させる定着装置７が備えられている。プリンタ1は給紙装置２より用紙Pを一点鎖線Aで示す経路上を搬送し、画像形成を行う構成となっている。

プロセスユニット３は像担持体としての感光体ドラム１０を中心に、帯電装置１１、現像装置１２、クリーニング装置１３、図示しない除電装置が配置されており、これらが一体に構成されている。プロセスユニット３は寿命に応じて、交換可能となっている。
搬送ガイド５は、用紙Pの水平方向への移動を案内し、転写材搬送機能に関わる、給紙装置２、転写ローラ４を保持する機能も有している。
定着装置７は、定着部材として定着ローラ1５と、定着ローラ1５に対向する対向部材としての加圧ローラ１６とを有し、定着ローラ１５内部には熱源としてのヒータ１７が配置されている。
定着ローラ1５と加圧ローラ１６は定着装置７の外郭をなす定着カバー１８に内包されており、定着カバー１８には、用紙Pが搬入される入口部１９と、用紙Pが排出される出口部２０とが形成されている。
入口部１９には、定着ローラ１５と加圧ローラ１６間に形成された定着ニップに用紙Pを案内する入口ガイド２１が上下に設けられている。入口ガイド２１の表面にはフッ素コートを施してあり、これにより用紙の搬送抵抗を低減するとともに、未定着トナーの飛散によってトナーが付着しても容易に拭き取れるようにしている。
出口部２０には、用紙Ｐをプリンタ本体１００の外部に排出すべく案内する排紙ガイド２２が上下に設けられているとともに、用紙Ｐを搬送する排紙ローラ対２３が設けられている。

本実施形態では、定着ローラ１５は、パイプ状の芯金表面にＰＦＡ（四弗化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製の離型層を被覆して構成されている。加圧ローラ１６は、芯金と、その表面ヲ被覆するシリコーンゴム層と、さらにその表面を被覆するＰＦＡ（四弗化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製の離型層から成る弾性ローラで構成されている。定着ローラ１５と加圧ローラ１６は、図示しない付勢手段によって所定の圧力で押圧され、各ローラ１５，１６の圧接部において用紙搬送方向の幅約４ｍｍ程度の定着ニップが形成されている。
定着ローラ１５の表面には、温度検知手段としての図示しないサーミスタが接触して配設されており、この検知温度に基づいて定着ローラ１５の表面温度が１５５〜１６５℃の温度になるよう内部に配置されたヒータ１７の発熱を制御している。
なお、定着装置７は上記構成に限定されるものではない。例えば、定着部材と対向部材の少なくとも一方を無端状ベルトとし、そのベルトをローラ又はパッド等によって相手側に圧接させる構成としてもよい。また、定着部材と対向部材は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わす単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

次に図1を参照して、画像形成動作について説明する。
感光体ドラム１０の同軸上には図示しない駆動伝達機構があり、プリンタ本体１００に備えられた図示しない駆動装置より感光体ドラム１０が動力を得て図の反時計回りに回転する。帯電装置１１は感光体ドラム１０に連れ回りする帯電ローラであり、図示しない高圧電源より印加される電圧をもって感光体ドラム１０の表面を一様に帯電する。
表面を一様に帯電された感光体ドラム１０は、プロセスユニット３上方に配置された露光装置６より発せられるレーザ光Ｌによって露光走査され、静電潜像を担持する。感光体ドラム１０上に形成された静電潜像は現像装置１２からトナーが供給されてトナー像化される。
感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、転写ローラ４の位置で給紙装置２によって給送された用紙Pに転写される。詳しくは、転写ローラ４に図示しない高圧電源から転写バイアスが印加されることによって形成された転写電界の作用により、感光体ドラム１０上のトナー像が用紙Ｐ上に静電的に転写される。

トナー像が用紙Pに転写された後、感光体ドラム１０上に残留したトナーはクリーニング装置１３により除去、収容される。また、上記図示しない除電装置は、クリーニング後の感光体ドラム１０の残留電荷を除電する。この除電により、感光体ドラム１０の表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
転写ローラ４によって用紙Pに転写されたトナー像は、転写ローラ4の用紙搬送方向下流側に配置された定着装置７へ搬送される。トナー像を転写された用紙Pは定着装置７の入口ガイド２１によって定着ニップ部に案内され、定着ローラ15、加圧ローラ16によって用紙Pが加圧・加熱されることによりトナー像が定着される。
そして、排紙ガイド２２によってプリンタ本体１００内部と外部を連通する排紙口２４に案内され、排紙ローラ対２３によって用紙Pはプリンタ本体１００外へ排出される。

続いて、図２に基づいて、本発明の特徴部分である定着装置７及びプロセスユニット３周辺の構成について説明する。
図2に示すように、プリンタ本体の底面１０１には、外部から空気を吸入するための吸気口２５が形成されている。一方、プリンタ本体の正面（図の右側の面）102には、機内の空気を外部に排出するための排気口２６が形成されている。
吸気口２５は、定着装置７の入口部１９の下方に形成されている。吸気口２５の上方には、吸気口25と連通し、吸気口２５から吸入された空気を定着装置７の入口部１９まで案内する流路２７が形成されている。
搬送ガイド5は、水平方向において定着装置7から離れて配置されており、吸気口25から吸入された空気が搬送ガイド5によって遮断されずに搬送ガイド５と定着装置7の間の空隙を通過するように構成されている。
排気口２６は、定着装置7の上方に形成されている。また、排気口２６と連通する水平流路部としての流路２８が定着装置7の上方に形成されている。

定着装置７とプロセスユニット３との間には、熱遮蔽部材２９が介在している。熱遮蔽部材２９は、途中で屈曲した屈曲部２９ａを有する板状の部材で構成されており、屈曲部２９ａは弧状又は円弧状等の滑らかな曲面状に形成されている。
熱遮蔽部材２９は、定着装置７の入口部１９の上方を少なくとも覆うように配設されており、定着装置７と熱遮蔽部材２９との間には、吸気口２５側の流路２７と排気口２６側の流路２８にそれぞれ連通する垂直流路部としての流路３０が形成されている。流路３０は熱遮蔽部材２９の屈曲部２９ａの部位に対応する屈曲部３０ａを介して流路２８に連なっている。
流路２８と流路３０は、熱遮蔽部材２９と定着カバー１８との間に形成される流路である。
熱遮蔽部材２９とプロセスユニット３との間には空隙３１を介在させ、熱遮蔽部材２９の熱がプロセスユニット３に伝わりにくくしている。

以下、定着装置７、プロセスユニット３、吸気口２５、排気口２６及び熱遮蔽部材２９等の配置について、さらに詳しく説明する。
図２において、一点鎖線Ｅは吸気口２５を通る鉛直方向の仮想面を示す。ここでの仮想面Ｅは、水平方向に搬送される用紙の搬送経路Ａに対して直交し、かつ、用紙の幅方向に平行な（図２の紙面に対して垂直方向の）面である。この仮想面Ｅに対し、定着装置７とプロセスユニット３は互いに反対側に配設されている。
すなわち、プロセスユニット３は仮想面Ｅよりも用紙搬送方向の上流側に配設され、定着装置７は仮想面Ｅよりも用紙搬送方向の下流側に配設されている。
排気口２６は、定着装置７と同じ側（仮想面Ｅよりも用紙搬送方向の下流側）に配設されている。
排気口２６の上方に配設された熱遮蔽部材２９の上端部２９ｃと、下端部２９ｂは、仮想面Ｅを挟んで互いに反対側に配設されている。具体的には、上端部２６ｃは仮想面Ｅよりも用紙搬送方向の下流側に配設され、下端部２６ｂは用紙搬送方向の上流側に配設されている。
熱遮蔽部材２９の屈曲部２９ａは、定着装置７の入口部１９の上方に設けられている。

流路２８を構成する定着装置７の外郭である定着カバー１８には、定着装置内部と連通する開口部３２が設けられている。図中に示す矢印はプリンタ１内で発生する気流を示している。
定着装置７においては、定着ローラ１５の温度が１５５〜１６５℃で維持されており、その熱によって、プリンタ１内、特に定着装置７の周囲に配設されたプロセスユニット３や露光装置６の温度上昇が問題となる。
定着ローラ１５から生じた熱気は、定着装置７の上方に向かって流れるため、定着装置７の周囲には、熱気の上昇気流によって負圧が生じる。これにより、プリンタ１の下部に設けた吸気口２５から外部の空気が吸入される。吸気口２５から吸入された空気は、搬送ガイド５と定着装置７との間の流路２７を通って定着装置７の入口部１９まで案内される。
この外部からの気流の流入作用により、入口部１９から放出される熱気は、熱遮蔽部材２９と定着装置７の間に形成された各流路３０，２８を通って排気口２６から外部へ排出される。詳しくは、定着装置７の入口部１９から放出された熱気は、上昇して熱遮蔽部材２９に接触し、熱遮蔽部材２９に沿ってその上端部２９ａ側へと案内される。このとき、熱気は熱遮蔽部材２９の屈曲部２９ａによって案内される方向が水平方向に変えられて排気口２６へと向かう。

上記のように、定着装置７の加熱時の上昇気流によって生じた負圧により、吸気口２５から空気を吸入することができるので、排気ファンや冷却ファンを設けなくても、流路内の気流の流れを良くすることができ、定着装置７の入口部１９から放出される熱気を排気口２６から排出することができる。
また、定着装置７を、図２に示す仮想面Ｅに対して熱遮蔽部材２９の下端部２９ｂとは反対側に配設していることにより、熱遮蔽部材２９の下端部２９ｂからの熱気の回り込みを防止している。
これにより、入口部１９から放出される熱気が、熱遮蔽部材２９の下端部２９ｂからプロセスユニット３や露光装置６側に流入するのを防止でき、プロセスユニット３や露光装置６の温度上昇を効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、熱遮蔽部材２９の屈曲部２９ａにおいて、下方から上昇してくる熱気を水平方向に方向を変えて案内しているが、屈曲部２９ａを曲面状に形成していることにより、熱気を滞留させることなく円滑に排気口２６へと案内することが可能となる。
熱遮蔽部材２９が熱気によって温められたとしても、熱遮蔽部材２９とプロセスユニット３との間には空隙（空気層）３１が介在しているので、熱遮蔽部材２９の熱がプロセスユニット３に伝わりにくく、プロセスユニット３等の温度上昇をより効果的に抑制することができる。

更に、本実施形態では、定着カバー１８に設けた開口部３２から放出られる熱気流により、流路２８中の気流の流速を加速させている。これにより、排気口２６に向かう流路内の気流の流れを更によくすることができ、定着装置７の入口部１９から放出される熱気を排気口２６から効率的に排出することができる。
開口部３２の形状として好ましくは、開口部３２から放出された気流が排気口２６に向かうようなガイド形状３３を備えるとよい。
換言すれば、流路２８を流れる気流に対して斜めに合流して該気流の流速を上げるようにアシストする傾斜構成としている。
特に図２に示す形態では、開口部３２を定着装置7の上面部に備え、水平方向の流れを形成する流路２８内に設けるようにしている。これにより、自然対流おいて流速が低下する水平流路部の流速を加速させることができる。これにより、流路内の気流の流れを更によくすることができ、定着装置７の入口部１９から放出される熱気を効率的に排気口２６から排出することができる。
すなわち、ヒータ１７の熱により定着装置７内には熱が籠もるが、定着カバー１８の上面に開口部３２を形成することにより、開口部３２から上昇気流が噴出し、流路２８を流れる気流を加速させる。

更に好ましくは、図３に示すように、開口部３２を屈曲部２９aの近傍に設けると良い。
屈曲部２９aは流路３０を流れる気流が水平方向に偏向される部位で流速低下（エネルギーロス）が生じ始める部位であり、この部分で流速を加速することにより流速低下を効率的に抑制することができる。
これにより、流速が低下する最上流部としての屈曲部の流速を加速させることができ、水平流路内の気流の流れを更によくすることができ、定着装置７の入口部１９から放出される熱気をより効率的に排気口２６から排出することができる

図４に第２の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
第１の実施形態では開口部３２の効果により、流路内の流速を加速して排気をスムーズに行う構成としたが、開口部３２より排出される熱気流の影響で、排気口２６の温度が上昇し、排気口２６を構成する部材である外装カバー１０３の温度を上昇させていた。
すなわち、排気口２６の下方には、定着カバー１８と外装カバー１０３とによって閉鎖的な空間が形成されており、この空間に熱気流が滞留し易く、外装カバー１０３の温度上昇の要因となっていた。

そこで、本実施形態では、流路２８を構成する定着装置７の外郭である定着カバー１８の気流通過方向下流側に排気口２６側が高くなる傾斜面３４を構成している。
流路２８内の気流はこの傾斜面３４により一旦上方に向かい、熱遮蔽部材２９に衝突し、熱遮蔽部材２９に沿って排気口２６から機外に排出されることとなる。
流路２８内の気流が熱遮蔽部材２９に衝突すること（熱が熱遮蔽部材２９に移動する）、気流の経路が長くなることから、流路２８で気流温度が低下し、排気口２６を構成する外装カバー１０３の温度の上昇を抑制することができる。
また、上記空間に熱気流が滞留するのを抑制でき、温度が低下した熱気流を排気口２６へ直接に案内することができる。

図５に第２の実施形態の変形例を示す。
本実施形態では、傾斜面３４の代わりに、定着カバー１８に第２の開口部３５を水平方向の流路２８の下方に設けたことを特徴としている。第２の開口部３５は、第１の開口部３２と排気口２６との間に構成され、その上部には熱遮蔽部材２９がある。
流路２８内の気流は、第二の開口部３５から放出された熱気流により一旦上方に向かい、熱遮蔽部材２９に衝突、熱遮蔽部材２９に沿って排気口２６から機外に排出されることとなる。
流路２８内の気流が熱遮蔽部材２９に衝突すること（熱が熱遮蔽部材２９に移動する）、気流の経路が長くなることから、流路２８で気流温度が低下し、さらに流路２８内の気流が直接排気口２６を通過しないことから、排気口２６を構成する外装カバー１０３の温度上昇を抑制することができる。

図６に第２の実施形態の他の変形例を示す。
本実施形態では、第二開口部３５の上方の熱遮蔽部材２９に、排気口２６側に向って上りとなる傾斜面２９ｄを構成している。これにより、第二の開口部３５から放出された気流を排気口２６方向に促すことができ、流路２８内の水平方向気流の流速低下を抑止しつつ、水平方向気流を一旦上方に向かわせて熱遮蔽部材２９に衝突させ、熱遮蔽部材２９に沿って排気口２６から機外に排出させることとなる。
流路２８内の気流が熱遮蔽部材２９に衝突すること（熱が熱遮蔽部材２９に移動する）、気流の経路が長くなることから、流路２８で気流温度が低下し、さらに流路２８内の気流が直接排気口２６を通過しないことから排気口２６を構成する外装カバー１０３の温度上昇を抑制することができる。

図７に第３の実施形態を示す。
本実施形態では、第１の実施形態、第２の実施形態に対して、排気口２６を構成する外装カバー１０３において、排気口２６の下方にプリンタ1内部と連通する通気部としての開口部３６を設けている。
開口部３６を構成することにより図中破線の矢印で示すような外気をプリンタ1内部に取り込む気流が発生する。これにより外装カバー１０３の内部が冷却され、排気口２６を構成する外装カバー１０３の温度上昇を抑制することができる。

図８に第３の実施形態の変形例を示す。
本実施形態では開口部を外装カバー１０３に設けず、定着装置７の出口部２０を構成する排紙ガイド２２のうち、上方の排紙ガイド２２にプリンタ1内部と外部とを連通する開口部３７を設けている。
開口部３７はプリンタ１正面方向（図中右方向）では視認できる位置に無いので、外観品質を損ねることがない。かつ、開口部３７を構成することにより図中破線の矢印で示すような外気をプリンタ1内部に取り込む気流が発生する。これにより外装カバー１０３の内部が冷却され、排気口２６を構成する外装カバー１０３の温度上昇を抑制することができる。また、定着カバー１８と外装カバー１０３との間に形成される排気口２６下方の空間での熱気流の滞留を防止できる。

Ｐ 記録媒体としての用紙
７ 定着装置
１８ 外郭としての定着カバー
１９ 入口部
２２ ガイド部材
２５ 吸気口
２６ 排気口
２８，３０ 流路
２９ 熱遮蔽部材
２９ｄ 傾斜面
３０ａ 屈曲部
３２ 開口部
３４ 傾斜面
３５ 第２の開口部
３６，３７ 通気部としての開口部

特開２００７−２９８６２９号公報

Claims (8)

1. 記録媒体を加熱して当該記録媒体に画像を定着する定着装置と、
   前記定着装置とその周囲に配設された装置又は部材との間に介在されると共に、少なくとも前記定着装置の記録媒体が搬入される入口部の上方に配設された熱遮蔽部材と、
   外部から空気を吸入するための吸気口と、
   前記熱遮蔽部材と前記定着装置の外郭との間に形成され、前記吸気口から吸入された空気を案内するための流路と、
   前記流路によって案内される熱気を外部に排出するための排気口と、を備えた画像形成装置において、
   前記定着装置の外郭に、前記定着装置から生じる熱気を前記流路に合流させる開口部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記流路は、略鉛直方向に延びる鉛直流路部と、略水平方向に延びる水平流路部とで構成され、前記開口部は、前記水平流路部に設けられたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記水平流路部の一端側は前記排気口に連通し、他端側は屈曲部を介して前記鉛直流路部と連通し、前記開口部は前記屈曲部の近傍に設けられたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記水平流路部を構成する前記定着装置の外郭に、前記水平流路部を流れる気流を前記排気口の上方に向けて偏向させる傾斜面を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記開口部を第１の開口部としたとき、前記排気口と第１の開口部との間であって、前記水平流路部を構成する前記定着装置の外郭に、第２の開口部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記熱遮蔽部材の第２の開口部の上方に対応する部位には、前記排気口の上方に向けて案内する傾斜面を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記排気口の下方に、前記流路と装置外部とを連通する通気部を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記通気部は、前記定着装置の記録媒体が排出される排出部を構成するガイド部材に形成されていることを特徴とする画像形成装置。

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