JP2013248781A - 液体容器 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡が破裂した時に生ずる飛沫がプリズムの表面に付着して、液体容器内の液体残量を誤検知することを回避可能とする。
【解決手段】液体が流出する液体流出口と、液体容器内に空気が流入する空気流入口と、液体容器の底面に設けられたプリズムとを備える液体容器において、プリズムの鉛直上方に、水平方向に対して傾けて形成された傾斜部を設けておく。こうすれば、液面が下がる際に空気と液体の界面が傾斜部に沿って移動するので、プリズムの上方の傾斜部の裏側に入り込んだ気泡を、界面の液体側に引きずりながら傾斜部の下端側に移動させることができる。その結果、気泡がプリズム上方に残ることを抑制することができるので、プリズム上方に残った気泡が破裂して液体の飛沫がプリズムの表面に付着し、液体容器内の液体残量を誤検知することを回避することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射装置に装着されて、内部に液体を収容する液体容器に関する。

印刷装置などの液体噴射装置に着脱可能に装着されて、内部に収容した液体を液体噴射装置に供給する液体容器が知られている。液体容器には、液体が流出する液体流出口と、空気が流入する空気流入口とが設けられており、液体流出口から液体噴射装置に向けて液体が流出すると、流出した液体に相当する体積の空気が空気流入口から流入する。

また、液体容器内にプリズムを設けておき、発光素子からプリズムに光を入射して、反射した光を受光素子で検出することによって、液体容器内の液体の残量を判断する技術が提案されている（特許文献１）。この技術では、プリズムの表面が液体から露出していない状態（液体容器内に液体が残っている状態）では光が戻ってこないので受光素子で光が検出されないが、プリズムが液体から露出すると、プリズムで反射した光が受光素子で検出される。このため、受光素子で光が検出されたか否かによって、液体容器内の液体残量を判断することができる。

特開２００３−２６０８０４号公報

しかし、上述した従来技術では、液体容器内の液体残量を誤検知することがあるという問題があった。これは次のような理由による。先ず、液体流出口からの液体の流出に伴って空気流入口から空気が流入すると、液体容器内に気泡が発生することがある。この気泡の多くは、液面付近に浮上して液体とともに移動するが、一部の気泡は液体容器の内壁面に付着して取り残され、やがてその位置で破裂する。ここで、気泡がプリズムの上方に付着していると、気泡が破裂したときに発生する液体の飛沫がプリズムの表面に付着して、液体が残っていると誤検知してしまうためである。

この発明は、従来技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、気泡が破裂した時に生ずる飛沫がプリズムの表面に付着して、液体容器内の液体残量を誤検知することを回避可能な技術の提供を目的とする。

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の液体容器は次の構成を採用した。すなわち、
液体噴射装置に装着されて、内部に収容した液体を前記液体噴射装置に供給する液体容器であって、
前記液体噴射装置に向けて液体が流出する液体流出口と、
前記液体容器内に外部から空気が流入する空気流入口と、
前記液体容器の底面に設けられ、表面が液体と接触しているか否かによって該表面での光の反射状態が変化するプリズムと、
前記プリズムの鉛直上方に設けられ、水平方向に対して傾けて形成された傾斜部と
を備えることを要旨とする。

このような本発明の液体容器においては、液体流出口から液体が流出することに伴って空気流入口から空気が流入する際に、液体容器内に気泡が発生することがある。そして、液体容器内に発生した気泡の一部が、プリズムの鉛直上方に設けられた傾斜部の裏側（プリズムと面する側）に入り込むことが起こり得る。ここで、傾斜部は水平方向に対して傾けて形成されているので、液体容器内の液体が消費されて液面が下がると、液体と空気との界面が傾斜部に沿って移動する。このとき、界面の部分では、気泡が液体側に引きずられるようにして傾斜部の下端側に移動するので、気泡がプリズムの鉛直上方の位置に残らない。このため、気泡が破裂した時に、インクの飛沫がプリズムの表面に付着することを抑制することができるので、インクの残量を誤検知してしまう事態を回避することが可能となる。

また、上述した本発明の液体容器においては、プリズムを備えたプリズム室を液体容器内に設けるとともに、プリズム室の天井とプリズムとの間に隔壁を設けることとし、隔壁に傾斜部を形成することとしてもよい。

こうすれば、隔壁の傾斜部の裏側に気泡が入り込んだ場合に、その気泡を傾斜部の下端側に移動させることができる。また、プリズム室の天井とプリズムとの間の隔壁に傾斜部が形成されているので、傾斜部の下端側に移動した気泡が破裂しても、低い位置で破裂させることができる。その結果、気泡の破裂に伴うインク飛沫の飛散範囲を小さくすることができるので、プリズムにインクの飛沫が付着することを確実に抑制することが可能となる。

また、上述した本発明の液体容器においては、プリズム室の天井と隔壁とに傾斜部を形成することとし、プリズム室の天井に形成された傾斜部と隔壁に形成された傾斜部とが傾斜する方向を、同じ方向に設定することとしてもよい。

隔壁の傾斜部の裏側（プリズムと面する側）に多くの気泡が入り込んだ場合には、一部の気泡が傾斜部の中ほどに残ってしまうことがある。これに対して、プリズム室の天井にも隔壁の傾斜部と同方向に傾斜する傾斜部を設けておけば、天井の傾斜部によって気泡を傾斜部の下端側（隔壁の傾斜部の下端側）に寄せておくことができる。隔壁の傾斜部の下端側からは、傾斜部の裏側に気泡が入り込みにくいので、こうすることによって、傾斜部の裏側に入り込む気泡を少なくすることができる。その結果、隔壁の裏側に入り込んだ全ての気泡を傾斜部の下端側に移動させて、プリズムの上方に気泡が残らないようにすることができるので、液体の飛沫がプリズムの表面に付着することを確実に回避可能となる。

また、上述した本発明の液体容器においては、隔壁の傾斜部を、プリズム室の天井の傾斜部よりも急角度に傾けて形成することとしてもよい。こうすれば、隔壁の傾斜部の傾斜が急となることによって、傾斜部の裏側に入り込んだ気泡を傾斜部の下端側に移動させ易くすることができる。その結果、プリズムの上方に気泡が残ることを確実に防止することができるので、気泡の破裂によるプリズム表面へのインク飛沫の付着を回避可能となる。

また、上述した本発明の液体容器においては、プリズムの天井に形成された傾斜部の下端側を、プリズム室の側壁面に接続することとしてもよい。

こうすれば、プリズム室の天井の傾斜部の下端側に気泡が移動することによって、気泡が天井と側壁面とからなるプリズム室の隅部に捕捉される。このため、天井の傾斜部の下端側に移動させた気泡が、液面とともに隔壁の位置まで下がることを防ぐことができる。その結果、プリズム室の天井の傾斜部の下端側に移動させた気泡が隔壁の傾斜部の裏側に入り込むことを防止することができるので、プリズムの上方に気泡が残って液体の飛沫がプリズムの表面に付着することをより確実に回避可能となる。

また、上述した本発明の液体容器においては、隔壁の下端とプリズム室の側壁面との間に、連通口を設けることとしてもよい。こうすれば、プリズム室の隅部に捕捉された気泡が破裂した際に、破裂によって生じた液体を連通口から下方に流出させることができるので、隔壁の上にインクが残って無駄となってしまうことが無い。

また、上述した本発明の液体容器においては、連通口の大きさを、連通口に液体の膜が形成可能な大きさに設定することとしてもよい。液体の膜が形成可能な程度に連通口の大きさを小さくしておけば、隔壁上の液体を連通口から下方に流出させることが可能でありながら、プリズム室の隅部に捕捉された気泡が連通口から流出することを防ぐことができる。その結果、プリズム室の隅部の気泡が隔壁の傾斜部の裏側に入り込んでプリズムの上方に残り、その気泡が破裂して液体の飛沫がプリズムの表面に付着することを回避可能となる。

また、上述した本発明の液体容器においては、傾斜部は、液体流出口が設けられた側とは反対側に向かって下方に傾斜させて形成することとしてもよい。こうすれば、傾斜部の下端側に気泡を移動させることによって、液体流出口から気泡を遠ざけることができる。その結果、液体流出口から気泡が流出し、液体噴射装置内で目詰まりが発生することを抑制することが可能となる。

本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。 本実施例のインクカートリッジの構造を示した説明図である。 プリズム室に気泡が混入することによって、インク残量が誤検知される理由を示した説明図である。 本実施例のインクカートリッジの内部構造によって、プリズムの表面にインクの飛沫が付着することを回避可能な理由を示した説明図である。

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．インクカートリッジの構造：
Ｃ．プリズム表面へのインクの飛沫の付着を回避可能な理由：

Ａ．装置構成 ：
図１は、いわゆるインクジェットプリンターを例に用いて本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。図示されているように、インクジェットプリンター１０は、主走査方向に往復動しながら印刷用紙２上にインクドットを形成するキャリッジ２０と、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０などから構成されている。キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ１００や、インクカートリッジ１００が装着されるキャリッジケース２２や、インクを噴射する噴射ヘッド２４などが設けられている。噴射ヘッド２４の底面側（印刷用紙２に向いた側）には複数のノズルが設けられており、インクカートリッジ１００内のインクを噴射ヘッド２４に導いて、ノズルから印刷用紙２にインクを噴射することが可能となっている。

尚、図示したインクジェットプリンター１０では、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、黒色の４種類のインクを用いてカラー画像を印刷することが可能であり、これに対応して噴射ヘッド２４にはインクの種類毎にノズルが設けられている。そして、それぞれのノズルには、対応するインクカートリッジ１００から通路（図示せず）を介してインクが供給される。

キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、内側に複数の歯形が形成されたタイミングベルト３２や、タイミングベルト３２を駆動するための駆動モーター３４などから構成されている。タイミングベルト３２の一部はキャリッジケース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動すると、主走査方向に延設されたガイドレールによってガイドしながら、キャリッジ２０を主走査方向に往復動させることが可能となる。

また、インクジェットプリンター１０の印刷領域外の位置には、インクカートリッジ１００内のインクの残量を光学的に検出するための検出部３００が設けられている。詳しくは後述するが、検出部３００の内部には、発光部および受光部が設けられており、キャリッジ２０の移動に伴ってインクカートリッジ１００が検出部３００の上方を通過する際に発光部から光を発し、その光を受光部が受けるか否かによってインクカートリッジ１００内のインクの残量を検出する。

図２は、本実施例のインクカートリッジ１００の構造を示した斜視図である。図２（ａ）に示されているように、インクカートリッジ１００は、硬質の樹脂材料で形成された本体ケース１０２や、本体ケース１０２の片側の側面を覆うフィルム１０３などから構成されている。本体ケース１０２の底面には、噴射ヘッド２４にインクを供給するためのインク流出口１０４が設けられており、本体ケース１０２の上面には、インクカートリッジ１００内のインクの消費に伴い、インクカートリッジ１００内に空気を取り入れるための空気流入口１０５が設けられている。尚、本実施例のインク流出口１０４は、本発明における「液体流出口」に対応する。

図２（ｂ）には、フィルム１０３を破ることによって、本実施例のインクカートリッジ１００の内部構造の一部が示されている。図示されているように、インクカートリッジ１００の内部には主隔壁１２０が設けられており、主隔壁１２０の上側にはインク室１１０が形成され、主隔壁１２０の下側にはプリズム室１３０が形成されている。プリズム室１３０の底部には、インクカートリッジ１００内のインクの残量を判断するためのプリズム１３６が設けられている。プリズム１３６の底面は本体ケース１０２に開口しており、プリズム１３６の底面に対して前述した検出部３００の発光部から光を入射可能となっている。

インク室１１０とプリズム室１３０とを仕切る主隔壁１２０は、右下方に向かって緩やかに傾斜する第１隔壁部１２０ａと、第１隔壁部１２０ａよりも急角度で右下方に向かって傾斜する第２隔壁部１２０ｂとを有している。また、第１隔壁部１２０ａとプリズム１３６との間には、第１隔壁部１２０ａよりも急角度で右下方に向かって傾斜する副隔壁１３２が設けられており、副隔壁１３２の下端側には、プリズム室１３０の側壁面との間に切欠き１３４が設けられている。尚、本実施例の第１隔壁部１２０ａおよび第２隔壁部１２０ｂ、あるいは副隔壁１３２は、本発明における「傾斜部」に対応している。また、本実施例の副隔壁１３２は、本発明における「隔壁」にも対応している。

インク室１１０とプリズム室１３０とは、主隔壁１２０の複数箇所（本実施例では３か所）に設けられた連通口１２２によって互いに連通している。また、インク室１１０は、図面右側の連絡通路１０６や、連絡通路１０６の上流に設けられたインク室（図示せず）および空気通路（図示せず）などを介して、本体ケース１０２上面の空気流入口１０５と連通している。更に、プリズム室１３０は、本体ケース１０２底面のインク流出口１０４と連通している。このような構造のインクカートリッジ１００では、インク流出口１０４から噴射ヘッド２４にインクが流出すると、先ず上流側の図示しないインク室内のインクが無くなり、次にインク室１１０内のインクが無くなり、その後にプリズム室１３０内のインクが無くなる。

また、本実施例のインクカートリッジ１００では、内部のインクの残量を、プリズム室１３０内のプリズム１３６を用いて次のように判断することができる。先ず、キャリッジ２０ごとインクカートリッジ１００を印刷領域外に移動させて、プリズム１３６を検出部３００（図１を参照）の真上に配置する。そして、検出部３００の発光部からプリズム１３６の底面に向かって光を入射する。このとき、プリズム室１３０内に十分にインクが残っていればプリズム１３６の表面（底面以外の面）がインクと接しているので、底面から入射した光がプリズム１３６の表面で反射されず、光が検出部３００の受光部で検出されることはない。一方で、プリズム室１３０内のインクが残り少ない状態ではプリズム１３６の表面がインクと接しないので、光がプリズム１３６の表面で反射して、反射した光が検出部３００の受光部で検出される。このため、検出部３００が光を検出するか否かによって、インクカートリッジ１００内のインクが残り少なくなったか否かを判断することができる。ここで、従来のインクカートリッジ２００では、プリズム室２３０内に気泡が混入することによって、インク残量が誤検知されることがあった。

図３は、従来のインクカートリッジ２００において、プリズム室１３０内に混入した気泡によって、インク残量が誤検出されることがある理由を示した説明図である。従来のインクカートリッジ２００では、インク流出口２０４からインクが流出すると、空気流入口（図示せず）から空気が流入することによってインクカートリッジ２００内に気泡が発生し、この気泡がプリズム室２３０内に入り込む（図３（ａ）を参照）。そして、この気泡の一部は、図３（ｂ）に示されるようにプリズム室２３０の内壁面に付着する。

ここで、プリズム室２３０の内壁面に付着した気泡はやがて破裂する。このため、図３（ｃ）に示されているように、プリズム２３６の上方の内壁面に気泡が付着していると、気泡が破裂した時にインクの飛沫がプリズム２３６の表面に付着することがある。この状態では、プリズム室２３０内のインクが無くなっているにもかかわらず、検出部３００の発光部から入射した光がプリズム２３６の表面で反射して受光部で光が検出されることがあり、その結果として、インクカートリッジ１００内にインクが残っていると誤検知されることが起こり得る。また、空気流入口から空気が流入することによってインクカートリッジ２００内に生じた気泡が液面と共に降下して、プリズム２３６の表面に付着した場合にも、検出部３００の発光部から入射した光がプリズム２３６の表面で反射するため、インクの残量を誤検知してしまうことが起こり得る。そこで、本実施例のインクカートリッジ１００では、上述した内部構造を採用することによって、プリズム１３６の表面にインクの飛沫が付着することを回避している。

Ｃ．プリズム表面へのインクの飛沫の付着を回避可能な理由 ：
図４は、本実施例のインクカートリッジ１００が、プリズム１３６の表面にインクの飛沫が付着することを回避可能な理由を示した説明図である。本実施例のインクカートリッジ１００では、インク室１１０内のインクの消費が開始されると、上流側から空気が流入することによってインク室１１０内に気泡が発生する。インク室１１０内にインクが残っている間は、気泡の膜にインクが供給されて気泡が補強されるので気泡が消えず、結果として、インク室１１０内のインクが無くなる頃には、図４（ａ）に示されているように、インク室１１０内が気泡でほぼ満たされた状態となる。そして、この状態から更にインクが消費されると、インク室１１０内の一部の気泡が連通口１２２から引き込まれて、プリズム室１３０内に気泡が混入する（図４（ａ）を参照）。

ここで、本実施例のインクカートリッジ１００では、主隔壁１２０の第２隔壁部１２０ｂが右下方に向かって傾斜している。このため、インクが消費されることによって液面が下がると、インクと空気との界面が第２隔壁部１２０ｂに沿って移動し、このとき第２隔壁部１２０ｂの裏側に位置する気泡が、界面のインク側に引きずられるように移動する。その結果、図４（ｂ）に示されているように、第２隔壁部１２０ｂの裏側の気泡が、第２隔壁部１２０ｂの下端側に移動する。また、本実施例のインクカートリッジ１００では、第２隔壁部１２０ｂの隣の第１隔壁部１２０ａも右下方に向かって傾斜している。このため、更にインクが消費されて、インクと空気との界面が第１隔壁部１２０ａに沿って移動する結果、図４（ｃ）に示されているように、第１隔壁部１２０ａの裏側の気泡が第１隔壁部１２０ａの下端側（プリズム室１３０の右上隅部）に移動する。

また、第１隔壁部１２０ａや第２隔壁部１２０ｂの裏側になかった気泡は、第１隔壁部１２０ａや第２隔壁部１２０ｂに沿って移動せず、インクの液面とともに下方に移動する。そして、図４（ｄ）に示されているように、こうした気泡がプリズム１３６の上方に設けられた副隔壁１３２の位置まで下がり、副隔壁１３２の裏側に気泡が入り込むことが起こり得る。ここで、本実施例のインクカートリッジ１００では、副隔壁１３２についても、第１隔壁部１２０ａおよび第２隔壁部１２０ｂと同様に右下方に向かって傾斜している。このため、図４（ｅ）に示されているように、インクと空気との界面が副隔壁１３２に沿って移動することによって、副隔壁１３２の裏側の気泡が副隔壁１３２の下端側に移動する。

このように本実施例のインクカートリッジ１００では、副隔壁１３２が傾けて形成されているので、副隔壁１３２の裏側に入り込んだ気泡を、副隔壁１３２の下端側（プリズム１３６の上方からズレた位置）に移動させることができる。このため、気泡が破裂したときにインクの飛沫がプリズム１３６の表面に付着することを抑制することができるので、インク残量を誤検知してしまうことを回避することが可能である。また、副隔壁１３２は、第１隔壁部１２０ａよりも急角度に傾けて形成されている。このように副隔壁１３２を急角度に形成しておけば、副隔壁１３２の裏側に入り込んだ気泡を下端側に移動させ易くすることができるので、プリズム１３６の上方に気泡が残ることを確実に抑制して、プリズム１３６表面へのインク飛沫の付着を回避可能となる。

また、本実施例のインクカートリッジ１００では、副隔壁１３２の上方に、副隔壁１３２と同じ向きの傾斜（第１隔壁部１２０ａおよび第２隔壁部１２０ｂ）が設けられており、この傾斜によって、プリズム室１３０内に入り込んだ気泡を副隔壁１３２の下端側に寄せておくことができる。副隔壁１３２の下端側からは、副隔壁１３２の裏側に気泡が入り込みにくいので、副隔壁１３２の裏側に気泡が入り込むことを抑制することができる。その結果、インクの飛沫がプリズム１３６の表面に付着することを確実に回避可能となる。さらに、本実施例のインクカートリッジ１００では、第１隔壁部１２０ａの下端側が、プリズム室１３０の側壁面に接続されている。このため、第１隔壁部１２０ａの下端側に気泡が移動すると、その気泡がプリズム室１３０の隅部で捕捉される。その結果、副隔壁１３２の裏側に気泡が入り込むことがより確実に抑制されて、インクの飛沫がプリズム１３６の表面に付着することを回避可能となる。

加えて、副隔壁１３２の下端側には、プリズム室１３０の側壁面との間に切欠き１３４が形成されている（図２（ｂ）を参照）。このため、プリズム室１３０の隅部に捕捉された気泡が破裂した場合に、破裂によって生じたインクを切欠き１３４から下方に流出させることができるので、副隔壁１３２の上にインクが残って無駄となってしまうこともない。尚、本実施例の切欠き１３４は、切欠き１３４にインクの膜が形成可能な程度に小さく形成されている。このため、切欠き１３４からインクを流出させることが可能でありながら、プリズム室１３０の隅部で捕捉した気泡が切欠き１３４から抜け落ちてしまうことがない。

更に加えて、本実施例のインクカートリッジ１００では、第１隔壁部１２０ａ、第２隔壁部１２０ｂ、および副隔壁１３２が、何れもインク流出口１０４が設けられた側とは反対側に向かって下方に傾斜している。このため、傾斜に沿って気泡を移動させることで、インク流出口１０４から気泡を遠ざけることができるので、インク流出口１０４から気泡が流出してインクジェットプリンター１０内で目詰まりが発生することを抑制することが可能となる。

以上、各種の実施形態を説明したが、本発明は上記すべての実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、本実施例のインクカートリッジでは、主隔壁の第１隔壁部とプリズムとの間に副隔壁が設けられているものと説明したが、副隔壁は設けられていなくてもよい。副隔壁が設けられていなくても、プリズムの上方にあたる第１隔壁部が傾斜していれば、気泡がプリズムの上方に付着することを抑制することができるので、気泡が破裂した際に生ずるインクの飛沫がプリズムに付着して、インク残量を誤検知することを回避することができる。

１０…インクジェットプリンター、 １００…インクカートリッジ
１０２…本体ケース、 １０３…フィルム、 １０４…インク流出口、
１０５…空気流入口、 １０６…連絡通路、 １１０…インク室、
１２０…主隔壁、 １２０ａ…第１隔壁部、 １２０ｂ…第２隔壁部、
１２２…連通口、 １３０…プリズム室、 １３２…副隔壁、
１３６…プリズム、 ３００…検出部

Claims (8)

1. 液体噴射装置に装着されて、内部に収容した液体を前記液体噴射装置に供給する液体容器であって、
   前記液体噴射装置に向けて液体が流出する液体流出口と、
   前記液体容器内に外部から空気が流入する空気流入口と、
   前記液体容器の底面に設けられ、表面が液体と接触しているか否かによって該表面での光の反射状態が変化するプリズムと、
   前記プリズムの鉛直上方に設けられ、水平方向に対して傾けて形成された傾斜部と
   を備える液体容器。
2. 請求項１に記載の液体容器であって、
   前記液体容器内には、前記プリズムを備えたプリズム室が設けられており、
   前記プリズム室の天井と前記プリズムとの間には隔壁が設けられており、
   前記傾斜部は、前記隔壁に形成されている液体容器。
3. 請求項２に記載の液体容器であって、
   前記傾斜部は、前記プリズム室の天井と前記隔壁とに形成されており、
   前記プリズム室の天井に形成された前記傾斜部は、前記隔壁に形成された前記傾斜部と同じ方向に傾斜している液体容器。
4. 請求項３に記載の液体容器であって、
   前記隔壁に形成された前記傾斜部は、前記プリズム室の天井に形成された前記傾斜部よりも急角度で傾斜させて形成されている液体容器。
5. 請求項３または請求項４に記載の液体容器であって、
   前記プリズム室の天井に形成された前記傾斜部は、下端側が前記プリズム室の側壁面に接続されている液体容器。
6. 請求項５に記載の液体容器であって、
   前記隔壁の下端と前記プリズム室の側壁面との間には、連通口が設けられている液体容器。
7. 請求項６に記載の液体容器であって、
   前記連通口の大きさは、該連通口に液体の膜が形成可能な大きさに設定されている液体容器。
8. 請求項１ないし請求項６の何れか一項に記載の液体容器であって、
   前記傾斜部は、前記液体流出口が設けられた側とは反対側に向かって下方に傾斜して形成されている液体容器。

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