JP2013137497A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーを接着することなく装置駆動時の振動によって発生するミラーの回転振動を抑制しながら、安定的に姿勢を維持することができる構成を備えた光走査装置を提供することにある。
【解決手段】光源から出射される光ビームを偏向して走査する偏向手段１０４によって偏向された光ビームを被走査体に向かうように反射させる反射部材１０６，１０８，１０９と、反射部材１０６，１０８，１０９の反射面、もしくは反射面の裏面側を位置決めするために該反射面の裏面側に当接可能な突き当て部材２００と、前記反射部材を収納する光学箱と、を有する光走査装置において、反射部材の反射面、もしくは反射面の裏面側を押圧する面押圧部２０１Ａに加えて、前記反射面と直交する側面と反射面との間の稜線、もしくは反射面と直交する側面間の稜線Ｌ１を押圧する稜線押圧部２０２Ａが備えられた押圧部材２０１，２０２を用いることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、光学素子の支持機構に関する。

周知のように、デジタル複写機やレーザプリンタ等のように、電子写真方式を用いる画像形成装置においては、感光体などの像担持体に対して画像情報に応じた静電潜像を形成するために光走査装置が用いられている。
光走査装置では、画像信号に応じて光源ユニットから光変調され出射した光ビームは、回転多面鏡によって偏向走査され、結像レンズ及び折り返しミラーを経て感光体に結像し、静電潜像が形成される。

回転多面鏡によって偏向走査された光ビームの一部は、走査開始信号や走査終了信号として、折り返しミラーによって分離され、光検知センサに入射することにより電気的なトリガ信号に変換される。
光走査装置の中には、小型化、あるいは被走査体に所望の角度をもって光ビームを照射するために、装置内に光ビームを折り返すための折り返しミラーを有するものがある。

特に、回転多面鏡が用いられる偏向手段で偏向された光ビームを被走査体に折り返すため、折り返しミラーは、偏向手段の走査方向長さを持つことから長尺となる。
このような長尺折り返しミラーは、長手方向一端側を２点で支持し、他端側を１点で支持することで、光走査装置内へ載置する際の平面度を確保している（例えば、特許文献１）。

さらに具体的には、２点側の各支持位置はミラーの短手方向の両端部より所定の長さで受け、１点側の支持位置はミラーの短手方向の略中央部を受ける構成が一般的である。

しかしながら上述の支持方法においては画像形成装置内の駆動源が発する振動によって、回転振動を発生させる場合があり、画像不良（バンディング）を生じさせることになる。
この問題を解決する手段として、前述の反射ミラーを反射ミラー保持部へ接着させるものが提案されている（例えば、特許文献１，２，３）。

上記特許文献のうちで特許文献２においては、反射ミラーが、このミラー保持側板に明けられた側板孔に保持されており、この側板孔の一部に形成された凸部に反射面を支持され、対向側から弾性部材で付勢された構成が開示されている。
この反射ミラーは側板孔の凸部と重力によりミラーが側板孔を押圧する部分を接着剤によってミラーと接着している。

また特許文献１では、接着剤を塗付する厚さを反射ミラーの厚さよりも小さくすることで接着剤硬化時の硬化収縮によるミラーの角度変動を考慮するようにした構成が開示されている。さらに特許文献１では、前述した接着以外に、ミラーの回転振動を抑制する手段として弾性部材を用いた技術が開示されている。

すなわち、前記ミラーが側板孔を押圧する部分を、接着ではなく、ゴム等からなる弾性部材に接触させている。さらには、前記反射ミラーを前記弾性部材の対向側から前記弾性部材に向けて押圧している。また、特許文献３では、反射ミラー側面を接着固定している。

しかし、上述の技術においては以下のような問題点がある。
接着剤を用いるときは、接着剤の量、硬化時間の確保、接着剤塗布の際の糸引きによる光学部品汚れ、つまり、垂れた接着剤の一部が光学部品の表面に付着することによる汚れがある。このため、接着作業時には、上述した不具合が生じないように管理が必要となり、これらの管理は困難という問題があった。
そこで、接着剤以外の方法あるいは接着剤を用いることとは異なる方法により、ミラーに作用する回転振動の影響を抑えて安定的に姿勢を保持することが望まれる。

本発明の目的は、上記従来の光走査装置における問題に鑑み、接着剤以外の方法あるいは接着剤を用いることとは異なる方法により、装置駆動時の振動によって発生するミラーの回転振動を抑制しながら、安定的に姿勢を維持することができる構成を備えた光走査装置およびこれを用いる画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、光源から出射される光ビームを偏向して走査する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームを被走査体に向かうように反射させる反射部材と、前記反射部材の反射面、もしくは反射面の裏面側を位置決めするために該反射面の裏面側に当接可能な突き当て部材と、前記反射部材を収納する光学箱と、
を有する光走査装置において、
前記反射部材の反射面、もしくは反射面の裏面側を押圧する面押圧部に加えて、
前記反射面と直交する側面と反射面との間の稜線、もしくは反射面と直交する側面間の稜線を押圧する稜線押圧部を備えた押圧部材を用いることを特徴とする光走査装置にある。

本発明によれば、反射部材の反射面を押圧する面押圧部に加えて、反射面と該反射面に直交する側面との間の稜線を押圧する稜線押圧部を備えることで、反射面側の押圧力の増加、及び反射面と直交する側面を、これが突き当てられる座面に向けて積極的に突き当てることが可能となる。この結果、接着剤以外の方法、あるいは接着剤を用いることとは異なる方法によりミラーの回転振動を低減することが可能となる。

光走査装置が適用される画像形成装置の構成を説明するための模式図である。 光走査装置の全体構成を示す斜視図である。 図２に示した光走査装置の副走査方向側から示した図である。 光走査装置における反射ミラー支持部の構成に関する従来例を示す斜視図である。 実施形態にかかる光走査装置の要部構造を説明するための図である。 図５に示した要部構造の作用を説明するための実験構造を説明するための図である。 図５に示した要部構造による作用を説明するための線図である。

以下、図面に基づき本発明を実施するための形態について説明する。
まず、本実施形態にかかる光走査装置が適用される画像形成装置の構成について以下に説明する。

［画像形成装置の構成説明］
図１は、本発明の一実施形態を採用した画像形成装置を示している。
同図において画像形成装置５００は、光走査装置１００、４個の感光体ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、中間転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙ローラ５４、レジストローラ対５２，５６、定着手段５０、排紙ローラ対５８、図示しない制御手段、装置本体５０１等を有している。
装置本体５０１の上面には、印刷後の用紙が排出される排紙トレイ５０１ａ設けられており、排紙トレイ５０１ａの下方に光走査装置１００が配設されている。

光走査装置１００は、図示しない画像読取装置あるいは外部装置より送られた画像情報に基づき、感光体ドラム３０Ａに対して黒色画像成分の光ビームを、感光体ドラム３０Ｂに対してシアン画像成分の光ビームを、感光体ドラム３０Ｃに対してマゼンタ画像成分の光ビームを、感光体ドラム３０Ｄに対してイエロ画像成分の光ビームをそれぞれ走査する。

各感光体ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは光走査装置１００の下方に並設されており、それぞれ図示しない駆動手段により図１において時計回り方向に回転駆動される。

感光体ドラム３０Ａの周囲には、感光体ドラム３０Ａの表面を所定の電圧で帯電させる帯電手段３２Ａ、黒色成分のトナーが充填されたカートリッジ及び現像ローラ等を有する現像手段３３Ａ、感光体ドラム３０Ａの表面に接するクリーニングブレードを有し感光体ドラム３０Ａの表面をクリーニングするクリーニング手段３１Ａが配置されている。

他の感光体ドラム３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの周囲にも現像手段に貯容されたトナーの色を除いて同様の構成が配置されており、現像手段３３Ｂにはシアン成分のトナーが、現像手段３３Ｃにはマゼンタ成分のトナーが、現像手段３３Ｄにはイエロ成分のトナーがそれぞれ貯容されている。

無端ベルト状の中間転写ベルト４０は従動ローラ４０ａ，４０ｃ及び駆動ローラ４０ｂに掛け渡されており、その上面が各感光体ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと接するように配置されていて、駆動ローラ４０ｂが回転駆動することにより図１の矢印方向に走行駆動される。

中間転写ベルト４０を介して従動ローラ４０ｃと対向する位置には、帯電手段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄとは逆極性の電圧を中間転写ベルト４０に対して印加する転写手段としての転写チャージャ４８が、中間転写ベルト４０と所定の距離をおいて近接配置されている。

中間転写ベルト４０の下方には複数枚の用紙６１を貯容する給紙トレイ６０が配設されており、給紙トレイの図１において右側上方には用紙６１を１枚ずつ分離給送する給紙ローラ５４が配設されている。給紙ローラ５４により給紙トレイ６０内より給送された用紙６１は、レジストローラ対５６を介して給送される。

中間転写ベルト４０の用紙搬送方向下流側には、加圧ローラと加熱ローラとのローラ対からなる定着手段５０が配設されている。定着手段５０は熱と圧力とにより用紙６１上に転写されたトナー像を定着させ、定着後の用紙６１はレジストローラ対５２を介して一対のローラ対からなる排紙ローラ対５８へと送られ、排紙トレイ５０１ａ上に順次排出される。

以上の構成を備えた画像形成装置に用いられる光走査装置の構成について以下に説明する。
［光走査装置の構成説明］
光走査装置１００は、図２及び図３に示すように、偏向手段としてのポリゴンミラー１０４Ａ（１０４Ｂ）、光路下流側に配設された第１走査レンズ１０５Ａ（１０５Ｃ）、１０５Ｂ（１０５Ｄ）、反射ミラー１０６Ａ、１０６Ｂ、反射ミラー１０６Ａ（１０６Ｃ）、１０６Ｂ（１０６Ｄ）の下方に配設された反射ミラー１０８Ａ（１０８Ｃ）、１０８Ｂ（１０８Ｄ）、反射ミラー１０６Ａ（１０６Ｃ）、１０８Ａ（１０８Ｃ）及び１０６Ｂ（１０６Ｄ）、１０８Ｂ（１０８Ｄ）間に配設された第２走査レンズ１０７Ａ（１０７Ｃ）、１０７Ｂ（１０７Ｄ）、を有する。

各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂを走査する光ビームをポリゴンミラー１０４Ａへ入射させる光源ユニット２００Ａ，２００Ｂと、各感光体ドラム３０Ｃ，３０Ｄを走査する光ビームをポリゴンミラー１０４Ｂへ入射させる光源ユニット２００Ｃ，２００Ｄとを有している。

光源ユニット２００Ａ〜２００Ｄはポリゴンミラー１０４Ａ，１０４Ｂの偏向面に対して所定の角度から光ビームを入射させる構成であり、光源ユニット２００Ａ〜２００Ｄから出射される光ビームの経路に沿って順次配列されたシリンダレンズ１０３を有している。シリンダレンズ１０３は、入射した光ビームをそれぞれポリゴンミラー１０４Ａ，１０４Ｂ近傍で副走査方向に結像させる。

ポリゴンミラー１０４Ａ，１０４Ｂは、側面に光ビームの偏向面が形成された六角柱状部材であり、図示しない駆動手段により図２に矢印で示す方向に所定の角速度で回転駆動される。光源ユニット２００Ａ〜２００Ｄからポリゴンミラー１０４Ａ，１０４Ｂの偏向面近傍にそれぞれ集光された光ビームは、偏向面で偏向されることにより感光体ドラム上に入射する。

第１走査レンズ１０５Ａ〜１０５Ｄは、ポリゴンミラー１０４Ａ、１０４Ｂにより一定の角速度で偏向される光ビームの像面を感光体ドラムの軸方向である主走査方向に対して等速移動させる。

反射ミラー１０６Ａ〜１０６Ｄは、第１走査レンズ１０５Ａ〜１０５Ｄを経由した光ビームを折り返して第２走査レンズ１０７Ａ〜１０７Ｄにそれぞれ入射させる。

第２走査レンズ１０７Ａ〜１０７Ｄは、反射ミラー１０８Ａ〜１０８Ｄおよび１０９Ａ〜１０９Ｄを介して各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面にそれぞれ結像する。

次に、光走査装置１００を備えた画像形成装置５００の動作について以下に説明する。
［画像形成装置、光走査装置の動作説明］
外部装置等より画像情報が送られると、光源ユニット２００より出射された光ビームはシリンダレンズによってポリゴンミラー１０４の偏向面近傍に集光される。ポリゴンミラー１０４にて偏向された光ビームは、第１走査レンズ１０５に入射する。第１走査レンズ１０５に入射した光ビームは、反射ミラー１０６により反射されて、第２走査レンズ１０７に入射した後、反射ミラー１０８、１０９を介して感光体ドラム３０の表面に結像される。
このとき、光源ユニット２００からの光ビームは予め設定された強度に調整された状態で各感光体ドラム３０の書込領域に入射する。

各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれの表面に設けられた感光層は、帯電手段３２Ａ〜３２Ｄによって所定の電圧で帯電されることにより電荷が一定の密度で分布している。各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄが図１に矢印で示す方向に回転しつつ、その表面が光ビームによって走査されると、各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面には静電潜像がそれぞれ形成される。

各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面にそれぞれ静電潜像が形成されると、各現像手段３３Ａ〜３３Ｄが有する現像ローラにより各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面にそれぞれトナーが供給される。
供給されたトナーは各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄ上の静電潜像にそれぞれ静電的に付着し、各静電潜像が各色トナーによって可視像化される。可視像化された各トナー像は中間転写ベルト４０の表面に重畳転写され、中間転写ベルト４０上にはフルカラートナー像が形成される。

形成されたフルカラートナー像は、給紙トレイ６０より給送された用紙６１の表面に転写され、画像が転写された用紙６１は定着手段５０に送られて、転写された画像を定着された後、排紙ローラ対５８により排紙トレイ５０１ａ上に排出される。

以上の動作が可能な光走査装置を対象として、その特徴について以下に説明する。
まず、本実施例での特徴を説明する前に、反射ミラー（以下、便宜上、ミラーと称する）の支持構造に関する従来例を説明する。

図４に示すミラー支持構造は、反射ミラー（便宜上、図２において用いた符号１０６で示す）の反射面裏側の面を当接させる突き当て面２００Ａ１と反射面と直交する面を搭載可能な端面突き当て面２００Ｂとが形成されている光源ユニット２００のハウジング（以下、便宜上、ハウジング２００ともいう）と、反射ミラー１０６の反射面を押圧する押圧部材２０１とを備えている。

押圧部材２０１は、ハウジング２００側に基端２０１Ａを固定された片持ち梁状部材であり、自由端２０１Ｂが反射ミラー１０６の反射面を押圧する押圧部として機能する。

この構成では、反射ミラー１０６の一面である反射面のみを押圧していることから、振動が伝わると反射ミラー１０６の端部がハウジング２００の端面突き当て面から遠のいて両者間に隙間が生じるとハウジングの端面突き当て面２００Ｂから浮き上がった状態となる。

この結果、反射ミラー１０６には、矢印で示すように回転振動を起こす挙動が生じ、反射面の向きや位置が変わってしまう虞がある。このような現象は、反射面からのビームの結像位置が異なることとなり、複数色の重ね合わせが不十分となるなどの問題が生じる。特に一点支持側ではこの問題が顕著となる。

一方、図５は、本実施形態にかかる光走査装置でのミラー支持構造を示しており、同図に示す支持構造では、反射ミラー１０６の反射面を押圧する面押圧部２０１Ｂに加えて、反射面とこの反射面に直交する側面との間の稜線Ｌ１もしくは反射面の裏面とこの裏面に直交する側面間の稜線を押圧する稜線押圧部２０２Ａを備えている。

つまり、図５において、反射面を押圧する面押圧部２０１Ｂを備えた押圧部材２０１に加えて、反射面と反射面に直交する側面との間で交差する位置の稜線Ｌ１を押圧する稜線押圧部２０２Ａを有する稜線押圧部材２０２が設けられている。

押圧部材２０１および稜線押圧部材２０２は、所定箇所に対する押圧部を構成するものであるが、図５に示すように、一つの板金部材から分岐して折り曲げ加工されることにより押圧部材２０１と押圧部材２０２とを一体構造とすることも可能である。
この構成とすることで、部品点数を増やすことなく反射ミラーの回転振動低減に寄与させることができる。

また、押圧部材２０１および稜線押圧部材２０２は、形状復元力を生起可能な可撓性の弾性体である板バネが用いられている。
押圧部材２０１が有する面押圧部２０１Ｂおよび稜線押圧部材２０２が有する稜線押圧部２０２Ａは、板金部材の分岐位置から延長された片持ち梁が用いられている。これにより片持ち梁が撓んだ際の形状復元力を反射面および稜線への押圧力に利用できる。押圧力は、片持ち梁の長さを調整することにより変更することができる。この結果、厚さなどによる断面剛性を変更する場合と違って、押圧部材の重量増加を抑制しながら、必要な押圧力を得ることができる。

以上の構成においては、板バネ形状によって反射ミラー１０６の反射面は所望の角度、位置で姿勢を維持可能であり、かつ反射ミラーの反射面と直交する面がハウジング座面に常に突き当たる力が付与されるため、図５に示した構造と違って、回転振動挙動を起こすことがなくなる。

しかも、稜線押圧部材２０２において、新たにＦ１という押圧力が加わっている。Ｆ１はＦ１ａとＦ１ｂという分力に分けることができ、Ｆ１ａは、反射面と直交する面をハウジング座面に突き当てる力として作用し、Ｆ１ｂは反射面をハウジング座面に突き当てる力として作用する。

なお、反射ミラーの稜線は、図５（Ａ）に示すように、通常面取りＣ０．２〜Ｃ０．７が施されているため、ガラスのエッジを押圧して欠けが発生するなどの懸念はない。

以上のような構成では回転挙動を確実に防止することができる。以下、回転挙動を防止する効果についての実験結果について説明する。

図７は、図６に示す構成を用いて反射ミラーの回転量を検出した結果である。
図６において、ミラー１０６の主走査方向両端部にそれぞれ加速度ピックアップセンサＳ１（ｃｈ１），Ｓ２（ｃｈ２）を設け、これらピックアップセンサから得られる加速度差を回転量の特性値として用いている。回転挙動がな射場愛には特性値が「０」となる。

ミラーの回転量は次式により求める。
ミラー回転量（加速度差）＝∫（ａ＿ｃｈ１−ａ＿ｃｈ２）

図７は、図６において説明した測定方法により求めた回転挙動防止効果の結果である。
同図において、横軸は、光走査装置を設置するフレーム振動で、縦軸がミラー回転量（加速度差）である。

図４に示した従来の支持構造では、フレーム振動が大きくなるにつれて回転挙動も大きくなるが、図５に示した支持構造において板バネを用いた押圧部材２０１および稜線押圧部材２０２により、フレーム振動が大きくなっても回転挙動は約８０％減を実現可能となる。

なお、ミラーの回転挙動の許容量については、画像との相関から、約０．１５ｍ／ｓ＾２としている。ミラー回転挙動による異常画像の発生については、振動周波数によって許容量が変わるが、ここでは３５０Ｈｚ近傍を想定している。

次に、ミラーの支持構造に関しての変形例としては、ミラーの反射面の裏面および反射面と直交する側面の一つを載置できる突き当て面（座面）との間に、厚さ数十μｍ 程度のフォルム状のシートを挟むことも、ミラーの振動抑制に効果がある。この構成においては、反射面を突き当てるためのハウジング側座面の複数箇所（３箇所）にフィルム状のシートを貼り付けることにより、ミラーの１時共振を含む振動を制振することが可能となる。

以上のように本発明の実施の形態においては、反射面を対象とした押圧だけでなく、反射面と直交する側面間での稜線を対象として押圧することにより、ミラーの浮き上がりが生じる方向と反対側への押圧力を付与することができる。これにより、ハウジング側の座面に対して積極的にミラーを突き当てることができるので、接着剤以外の方法あるいは接着剤を用いることとは異なる方法によりミラーの浮き上がりが原因となる回転振動の発生を確実に防止することができる。

１０４ ポリゴンミラー
１０６、１０８，１０９ ミラー
２０１ 押圧部材
２０１Ａ 押圧部
２０２ 稜線押圧部材
２０２Ａ 稜線の押圧部
５００ 画像形成装置
Ｌ１ 反射面と直交する側面との間の稜線

特開平１０−２０６２８号公報 特開平０６−３３７３４２号公報 特開２００８−１９１５５５号公報

この目的を達成するため、本発明は、光源から出射される光ビームを偏向して走査する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームを被走査体に向かうように反射させる反射部材と、前記反射部材の反射面、もしくは反射面の裏面側を位置決めするために設けられて前記反射面の裏面側に当接可能もしくは該反射面と直交する側面を搭載可能な突き当て部と、前記反射部材を収納する光学箱と、
を有する光学走査装置において、
前記反射面および該反射面と直交する側面と反射面とが交差する位置の稜線をそれぞれ押圧可能な押圧部を備えた押圧部材が用いられることを特徴とする光走査装置にある。

本発明によれば、反射部材の反射面を押圧する面押圧部に加えて、反射面に直交して突き当て部に搭載される側面と反対側の側面と反射面との間の稜線を押圧する稜線押圧部を備えることで、反射面側の押圧力の増加、反射面および反射面と直交する側面を、これら面が突き当てられる座面に向けて積極的に突き当てることが可能となる。この結果、接着剤以外の方法、あるいは接着剤を用いることとは異なる方法によりミラーの回転振動を低減することが可能となる。

一方、図５は、本実施形態にかかる光走査装置でのミラー支持構造を示しており、同図に示す支持構造では、反射ミラー１０６の反射面を押圧する面押圧部２０１Ｂに加えて、図５に示すように、反射面とこの反射面に直交して端面突き当て部面２００Ｂに搭載される側面と反対側の面とが交差する位置の稜線Ｌ１を押圧する稜線押圧部２０２Ａを備えた稜線押圧部材２０２が用いられる。

つまり、図５において、反射面を押圧する面押圧部２０１Ｂを備えた押圧部材２０１に加えて、反射面と反射面に直交して端面突き当て面２００Ｂに搭載される側面と反対側の面との間で交差する位置の稜線Ｌ１を押圧する稜線押圧部２０２Ａを有する稜線押圧部材２０２が設けられている。

Claims (5)

1. 光源から出射される光ビームを偏向して走査する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームを被走査体に向かうように反射させる反射部材と、前記反射部材の反射面、もしくは反射面の裏面側を位置決めするために該反射面の裏面側に当接可能な突き当て部材と、前記反射部材を収納する光学箱と、
   を有する光走査装置において、
   前記反射部材の反射面、もしくは反射面の裏面側を押圧する面押圧部に加えて、
   前記反射面と直交する側面と反射面との間の稜線、もしくは反射面と直交する側面間の稜線を押圧する稜線押圧部を備えた押圧部材を用いることを特徴とする光走査装置。
2. 前記押圧部材に有する面押圧部と稜線押圧部とは、一つの板金部材から分岐して折り曲げられて形成されていることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
3. 前記面押圧部および稜線押圧部は、弾性部材が用いられることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
4. 前記面押圧部および前記稜線押圧部は、前記板金部材の分岐位置から延長された片持ち梁部を用いることを特徴とする請求項２または３記載の光走査装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光走査装置と、
   光ビームにより静電潜像を形成する感光体と、
   前記静電潜像をトナーによりトナー像に顕在化する現像手段と、
   現像されたトナー像を記録紙に転写する転写手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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