JP2014119678A - 書込ユニット、画像形成装置および画像形成装置の設定方法 - Google Patents

書込ユニット、画像形成装置および画像形成装置の設定方法 Download PDF

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泰裕 阿部
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雄久 前田
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雅彦 及川
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Abstract

【課題】書込ユニットの保守性を改善する書込ユニット、画像形成装置および画像形成装置の設定方法を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は、C,M,Y,K色の画像をそれぞれ形成するための光ビームを発生させる書込ユニット204と、書込ユニット204における光ビームの駆動制御を行うための書込コントローラ220とを備え、書込ユニット204は、書込ユニット204が発生するC,M,Y,K色の静電潜像を形成する際の色ずれを補正するための初期設定データを格納する記憶装置210を備えており、書込ユニット204の交換時に記憶装置210が格納する初期設定データを第2記憶装置に渡して、画像形成装置がそれまでに生成した前記第2記憶装置に格納された色ずれを補正するための補正データを使用不可能にさせている。
【選択図】図2

Description

本発明は、露光を行う画像形成装置に関し、より詳細には、本発明は、書込ユニットの保守性を改善する書込ユニット、画像形成装置および画像形成装置の設定方法に関する。
複数色の画像を形成する画像形成装置は、各色の画像を重ね合わせて複数色の画像を形成する。各色の画像位置がずれると、線画の線がずれたり、文字の色が変わったり、画像ムラ(色むら)が発生し、画像品質の低下につながる。このため、各色の画像位置をできる限り合わせる必要がある。
このことから、複数の感光体を用いてカラー画像を形成する画像形成装置において、環境温度の変化や機内温度の変化等の様々な要因により発生する主走査方向や副操作方向などの位置ずれ、スキューレーザやLEDと言ったビーム光源のオーバーラップ度合いなどの補正が行われる。
一方、電子写真複写機といった画像形成装置は、書込ユニットを備えており、書込ユニット内に配置され、高速で回転するポリゴンミラーによって線状光源が感光体ドラムを走査することで、静電潜像を形成させる。ビーム光源は、レーザやLEDなどを使用して構成され、いずれも耐久寿命がある。また、ポリゴンミラーは、高速で回転するので、不具合を生じさせる場合がある。その他、書込ユニット内の各種センサや光学システムの劣化などが経年的に発生する。
書込ユニットの故障や耐久保証期間を経過した場合、サービスマンが画像形成装置の書込ユニットを交換することで、画像形成性能を回復させる。この作業は、画像形成装置の保守・メンテナンス業務の一環として行われ、人的・時間的な負担を必要とする。書込ユニットの交換後、書込ユニットの画像形成装置内でのマウント状態や光学系の微妙なアライメントの違いから、書込ユニットの交換後、適切な画像形成するために、位置ずれ補正、スキュー補正、ビーム光源の重なり合いなどの位置合わせなどの補正を行って、ようやく書込ユニット交換という保守・メンテナンス作業が完了する。
書込ユニットの色ずれなどの補正を例に取ると、補正のため、転写ベルト上に画像位置ずれ補正用のパターンを形成し、それをセンサで検知し、センサからの信号に基づいてずれ量を演算し、それを補正部にフィードバックして画像位置ずれを補正することが必要となる。多くの場合、補正項目が複数あるため、補正処理においては、パラメータを設定しながら、複数回補正動作を行わせ、最終的に色ずれが許容範囲となるまで各種のパラメータを反復設定する。
図7には、色ずれ補正の処理700を概略的に示す。色ずれ補正は、感光体ドラム706などをそれぞれ光ビーム705で照射して感光体ドラム706上に静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像器(不図示)で顕像化し、転写ベルト701上にトナー像を転写して、転写ベルト701上に画像位置ずれ補正用のパターン(斜線)702を形成する。パターン702は、転写ベルト701の回転方向(矢線B)に沿った移動に対応してセンサ703で検出される。検出されたパターン702は、基準として使用する基準パターンから、検査対象とするパターンがセンサ703によって検出されるまでの時間などを使用して、例えば副走査方向への色ずれを検出する。検出された位置情報または時間情報は、画像形成装置において色ずれ補正のために使用され、補正データが作成される。作成された補正データは、以後、画像形成プロセスの制御にフィードバックされる。
これらの処理は、カラー複写機の場合、4色分行う必要があり、また転写ベルトの移動、露光・現像などのプロセスを必要とするため、一度の補正処理が数分程度を要する場合がある。さらに、従来では、設置場所においてサービスマンが限られた初期設定データのみを手入力して初期設定を行うので、最適な色再現性や画像性を得るまでに繰り返し補正を行わなければならないと言った問題点もあった。また、本体側の補正の程度によっては、設定した初期設定データでは最適点(画像性の極大ポイント)を見出すことができず、色ずれ補正ができない、と言う不都合も生じる場合があった。
色ずれを補正するための技術としては、例えば、特開2008−129486号公報(特許文献1)に記載の技術が知られており、転写ベルト上に主走査方向に延びる直線からなる基準部と、転写ベルトの搬送方向に対して斜めに延びる斜線を形成し、その斜線および基準部の通過をセンサで検知し、センサからの信号に基づいて測定された基準部と斜線との間隔の測定値と、メモリに記憶されている基準値とに基づいて、斜線の主走査方向のずれ量をCPUで演算し、その演算結果に基づいて主走査方向の書出しタイミング及び書込みクロックの少なくとも一方を補正している。これにより、環境変化だけでなく、経時変化による位置ずれを補正することができ、色ずれのない高品位の画像を得ることができる。
しかしながら、特許文献1に記載された方式では、書込ユニットが交換などのメンテナンス処理などで交換された後の補正についてはサービスマンなどによる手動設定で対応できる。しかしながら特許文献1に記載された書込ユニットが交換された後、煩雑な設定を行うことなく、正確に補正処理を実行させることを可能とするものではない。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、画像形成装置の書込ユニットの交換後の補正処理を効率化することを可能とする、書込ユニット、画像形成装置および画像形成装置の設定方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、書込ユニット内に不揮発性の記憶装置を設ける。記憶手段には、製造時の書込ユニットの特性値を反映させた、補正のための初期設定データが記録されている。画像形成装置は、書込ユニットが交換されたことに対応して、当該記憶手段に記憶された初期設定データを、画像形成装置の書込コントローラが管理する第2記憶装置に読み込む。画像形成装置は、画像形成装置が書込ユニットの交換以前に行った補正データを使用不能に設定する。そして、画像形成装置は、記憶手段から読み込んだ初期設定データを使用して、新たな補正データを生成する。生成した補正データは、画像形成装置の以後の画像形成のために使用される。
本発明によれば、画像形成装置の書込ユニットの交換後の補正処理を効率化することを可能とする、書込ユニット、画像形成装置および画像形成装置の設定方法を提供することができる。
本発明の画像形成装置の実施形態を示す図。 本実施形態の画像形成装置100の機能ブロック200を示す図。 画像形成装置100の書込ユニット102を矢線Aの方向から見た場合の概略的な平面構成300を示す図。 本実施形態の画像形成装置100が実行する書込ユニット102の交換直後の設定方法の処理のフローチャート。 本実施形態において色ずれを生じさせる要因をマゼンタおよびブラックを使用して例示的に示す図。 図4のステップS405で行う色ずれ補正の詳細なプロセスを示す図。 色ずれ補正の処理700を概略的に示す図。
以下、本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。図1は、画像形成装置の実施形態を示す。画像形成装置100は、書込ユニット102と、像形成部112と、転写部122とを含んで構成される。書込ユニット102は、半導体レーザ、LED、ポリゴンミラーなどの光学要素を含んでいて、像形成のための像状露光を可能としている。像形成部112は、感光体ドラム、帯電装置、現像装置などを含んでいて、感光体ドラム上に静電潜像を形成し、顕像化する、感光体ドラム上のトナー像は、転写プロセスにより転写ベルト114に転写される。
また、書込ユニット102は、半導体レーザ(図示せず)などの光源から放出された光ビームを、ポリゴンミラー102cにより偏向させ、fθレンズに入射させている。光ビームは、図示した実施形態ではシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の各色に対応した数発生されていて、fθレンズ102bを通過した後、反射ミラー102aで反射される。
WTLレンズ102dは、光ビームを整形した後、反射ミラー102eへと光ビームを偏向させ、露光のために使用される光ビームLとして感光体ドラム104a、106a、108a、110aへと、光ビームを像状照射する。感光体ドラム104a、106a、108a、110aへの光ビームLの照射は、上述したように複数の光学要素を使用して行われるため、主走査方向および副走査方向に関して、タイミング同期が行われている。
なお、以下、主走査方向を、光ビームの走査方向として定義し、副走査方向を、主走査方向に対して直交する方向、多くの画像形成装置100では、感光体ドラム104a、106a、108a、110aの回転する方向として定義する。
感光体ドラム104は、アルミニウムなどの導電性ドラム上に、少なくとも電荷発生層と、電荷輸送層とを含む光導電層を備えている。光導電層は、それぞれ感光体ドラム104a、106a、108a、110aに対応して配設され、コロトロン、スコロトロン、または帯電ローラなどを含んで構成される帯電器104b、106b、108b、110bにより表面電荷が付与される。
各帯電器104b、106b、108b、110bにより感光体ドラム104a、106a、108a、110a上に付与された静電荷は、光ビームLにより像状露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム104a、106a、108a、110a上に形成された静電潜像は、現像スリーブ、現像剤供給ローラ、規制ブレードなどを含む現像器104c、106c、108c、110cにより現像され、現像剤像が形成される。
感光体ドラム104a、106a、108a、110a上に担持された現像剤は、搬送ローラ114a、114b、114cにより矢線Bの方向に移動する転写ベルト114上に転写される。転写ベルト114は、C、M、Y、Kの現像剤を担持した状態で2次転写部へと搬送される。2次転写部は、2次転写ベルト118と、搬送ローラ118a、118bと含んで構成される。2次転写ベルト118は、搬送ローラ118a、118bにより矢線Cの方向に搬送される。2次転写部には、給紙カセットなどの受像材収容部128から上質紙、プラスチックシートなどの受像材124が搬送ローラ126により供給される。
2次転写部は、2次転写バイアスを印加して、転写ベルト114上に担持された多色現像剤像を、2次転写ベルト118上に吸着保持された受像材124に転写する。受像材124は、2次転写ベルト118の搬送と共に定着装置120へと供給される。定着装置120は、シリコーンゴム、フッソゴムなどを含む定着ローラなどの定着部材130を含んで構成されていて、受像材124と多色現像剤像とを加圧加熱し、印刷物132として画像形成装置100の外部へと出力する。多色現像剤像を転写した後の転写ベルト114は、クリーニングブレードを含むクリーニング部116により転写残現像剤が除去された後、次の像形成プロセスへと供給されている。
なお、各感光体ドラム104a、106a、108a、110aの主走査方向の終点付近には、副走査ずれ検出のための同期検知板(図示せず)が配設されていて、副走査方向のずれを検出している。
図2は、本実施形態の画像形成装置100の機能ブロック200を示す。画像形成装置100の機能は、画像形成装置100の全体の制御を管理するメインコントローラ202によって制御されている。メインコントローラ202は、書込ユニット204、書込コントローラ220、スキャナ226、その他搬送機械系コントローラ(不図示)などの制御を行っている。書込ユニット204はその機能手段として、NVRAM、EEPROM(登録商標)、フラッシュメモリなどの記憶装置210を含んでいる。また、書込ユニット204は、C〜Kまでの各色用の光ビームを生成させるためのドライバ基板212,214,216,218を含んで構成されている。
記憶装置210は、工場出荷時に書込ユニット204の特性データと、画像形成装置100に装着された場合に使用するための初期設定データがファームウェアとして記憶されている。またドライバ基板212〜218は、特定の実施形態では、半導体レーザなどを像状に点灯制御させるためのドライバなどを含んで構成されており、光ビーム230を生成し、感光体ドラム104a〜110aを像状露光する。
書込コントローラ220は、書込ユニット204に対して適切なインタフェース206を介して接続されていて、書込ユニット204との間で相互通信を行っている。書込コントローラ220は、書込制御を行うためのASICなどとして構成され制御装置として機能するCPU224と、CPU224がその処理のための使用するデータなどを格納するための、第2記憶装置としての不揮発性メモリ222とを含んでいる。
書込コントローラ220は、書込ユニット204の交換を検出してCPU224が取得する初期設定データや補正プロセスによって生成された補正データを格納する。これらの各データは、書込コントローラ220による書込ユニット204の制御のために利用される。また、同期検知装置228は、感光体ドラム104a〜110aに隣接した位置に配置されていて、光ビーム230の照射に応答して、主走査方向及び副走査方向の同期制御を可能としている。さらに、画像形成装置100には、原稿台(不図示)の原稿を光学的に読み取るためのスキャナも搭載されているが、本実施形態には直接関連しないので詳細な説明は省略する。
図3は、画像形成装置100の書込ユニット102を矢線Aの方向から見た場合の概略的な平面構成300を示す。なお、図3には、例示のため光ビームを点灯制御するための制御手段として機能する、ドライバ基板212について記載し、その他のドライバ基板214〜218については省略する。図3では、静電潜像が形成される感光体ドラム104aに対する走査上の配置を説明するため、感光体ドラム104aについても併せて示す。
書込ユニット102は、半導体レーザ308の駆動を制御するためのドライバ基板212を含んで構成されている。ドライバ基板212には、特定用途集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)として構成された光量モニタ302、駆動電流制御部304およびドライバ306などが実装されている。ドライバ基板212は、画像形成装置100の画像形成を制御する書込コントローラ220(図示せず)からの制御信号を受領して、半導体レーザ308の駆動制御を指令する。
半導体レーザ308から出力された光ビームは、集光レンズ310により集光された後、光分離手段として機能し、誘電体多層膜コーティングなどにより形成されたハーフミラー312を通過する。ハーフミラー312は、光ビームを、モニタビームと走査ビームとに分離される。走査ビームは、ポリゴンミラー102cにより偏向されてfθレンズ102bを通過して感光体ドラム104aへと照射される。なお、感光体ドラム104aの走査開始位置には、フォトダイオード(PD)を含む同期検知装置228(不図示)が配置されている。同期検知装置228は、光ビームを検出し、第1光量補正を含む各種制御についてのタイミングを与える同期信号を発行する。
ハーフミラー312で分離された他方の光ビームは、モニタビームとして利用される。モニタビームは、全反射ミラー314により第2集光レンズ316へと反射され、第2集光レンズ316を経てフォトダイオードなどの光量モニタ318に照射される。光量モニタ318は、光ビームの光量に対応したモニタ電圧Vpdを発生させる。発生したモニタ電圧Vpdは、駆動電流制御部304に入力される。駆動電流制御部304は、ドライバ306を制御して光量モニタ302が検出した光ビーム強度を半導体レーザ308の出力制御にフィードバックしている。
図4は、本実施形態の画像形成装置100が実行する書込ユニット102の交換直後の設定方法の処理のフローチャートを示す。図4の処理は、ステップS400から開始し、ステップS401で書込ユニット102が交換されたか否かを判断する。当該判断は、書込ユニット102が交換されたことをサービスマンがキー入力または特定のコードを入力することに依って画像形成装置100が判断することができる。また、画像形成装置100の電源投入時に書込コントローラ220が書込ユニット102の記憶装置210にアクセスし、記憶された書込ユニット102のシリアル番号を取得して判断することができる。この際、書込コントローラ220は、現時点で管理しているシリアル番号が読み込んだシリアル番号と異なっていることによって書込ユニット102の交換を判断することができる。
書込ユニット102が交換されていないと判断した場合(no)、本実施形態の処理を実行することなく、処理をステップS407に分岐させ終了させる。一方、ステップS401で書込ユニット102が交換されたと判断した場合(yes)、ステップS402で、書込ユニットのNVRAMと言った記憶装置210から初期設定データを読み出す。ステップS403では、読み出した初期設定データ403を書込コントローラの不揮発性メモリ222に格納する。
ステップS404では、書込ユニット交換前の色ずれ補正のための補正データを消去することで、補正データを使用不可能とする。使用不可能とする他の実施形態としては、例えば、補正データを消去することなく、不揮発性メモリ222について、新たな初期設定データが入るエリアと、補正データが入るエリアとを設け、不揮発性メモリに補正データ履歴を残す構成とすることができる。さらに他の実施形態では、補正データを不揮発性メモリから消去すると同時に、画像形成装置100が管理するHDDなどの記憶手段にログ・データとして待避させても良い。
その後、ステップS405では、新たな初期設定データを使用して色ずれ補正を実行する。なお、色ずれ補正としては、副走査方向のCMKYの画像形成タイミングのずれ補正の他、主走査方向の位置ずれ、倍率のずれ、およびスキュー補正などを挙げることができる。これらの補正のために使用するべき、各種基準位置データ、パターン作成位置データ、搬送速度データおよび形成パターンデータなどを挙げることができるが、これらのデータに限定されるものではない。また、各種データは、補正処理の時間的長さに影響を与えることがない範囲で、補正の際のフィッティングや補間の精度を向上させる目的で、できるだけ細かく設定することができる。以上の処理を行うことにより、書込ユニットの交換直後の煩雑な手動設定を排除することができるので、補正動作を効率化させることができる。さらに、補正動作を開始する際に書込ユニット102の直前の補正条件をキャンセルでき、交換された書込ユニット102の特性に適合した状態から補正できるので、より補正動作を効率化することができる。
ここで本実施形態において補正の対象となるずれの態様を説明する。図5は、本実施形態において色ずれを生じさせる要因をマゼンタおよびブラックを使用して例示的に示す図である。副走査方向の色ずれ(a)としてはレジストずれ、傾きずれ、曲がりずれを挙げることができる。また主走査方向のずれ(b)としては、レジストずれ、倍率ずれ、倍率誤差偏差などを挙げることができる。
その後、ステップS406で、決定した色ずれ補正データを書込コントローラの不揮発性メモリに補正データとして格納する。この補正データは、画像形成装置100が補正を行うためのタイミングの到来時に従来の補正プロセスを使用して更新され、画像形成装置100が色ずれのない良好な画像を提供できるようにさせている。一連の処理が終了すると、図4の処理は、ステップS407で終了する。
図6は、図4のステップS405で行う色ずれ補正の詳細なプロセスを示す。なお、図6のプロセスは、図4で説明した初期設定データを使用した補正処理にも適用される。また、図6のプロセスは、書込ユニット102が交換されない場合にでも、定期的または必要により行われるプロセスである。プロセスはステップS600から開始し、ステップS601で転写ベルト上に検知用パターンを形成する。ステップS602では、転写ベルト上の検知用パターンをセンサで読取り、アナログ信号をA/D変換して検知結果をRAMなどの記憶手段に格納する。
ステップS603では、転写ベルト上の基準パターンから、各色の検知用パターンが検出された時の情報を使用してずれ量を取得する。この際に使用する情報としては、転写ベルトの移動時間でも良いし、センサによる検出位置、またはこれら両方などを使用することができる。
ステップS604では、取得したずれ量から補正データを生成する。補正データは、光ビーム点灯のタイミング制御、左右の振れ幅制御を補正する。補正データは、例えばルックアップテーブルとして生成し、不揮発性メモリに格納することができる。ステップS605では、他の補正項目があるか否かを判断し、補正項目がなければ(no)、ステップS606で処理を終了させる。一方、まだ補正項目が残っている場合(yes)、処理をステップS601に戻し、他の補正項目のためのパターンを形成し、補正処理を繰り返す。
本実施形態は、以上の処理によって高精度な初期設定データを使用して効率的な補正処理を行うことができ、書込ユニット102の交換における保守・メンテナンスの効率を改善することができる。この際に、画像形成装置100がすでに蓄積した補正データを使用せず、高精度の初期設定データを用いて直接的に補正処理を行うことができる。このため、補正データがうまく得ることができずにメンテナンスが中断するといった問題も生じることがないので、さらに効率を改善することができる。
これまで本発明実施形態をもって説明してきたが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、他の実施の形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができる。そしてこれらのいずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
100 画像形成装置
102 書込ユニット
102a 反射ミラー
102b fθレンズ
102c ポリゴンミラー
102d WTLレンズ
102e 反射ミラー
104 感光体ドラム
104a 感光体ドラム
104b 帯電器
104c 現像器
112 像形成部
114 転写ベルト
114a 搬送ローラ
116 クリーニング部
118 2次転写ベルト
118a 搬送ローラ
120 定着装置
122 転写部
124 受像材
126 搬送ローラ
128 受像材収容部
130 定着部材
132 印刷物
200 機能ブロック
202 メインコントローラ
204 書込ユニット
206 インタフェース
210 記憶装置
212 ドライバ基板
214 ドライバ基板
220 書込コントローラ
222 不揮発性メモリ
224 CPU
226 スキャナ
228 同期検知装置
230 光ビーム
特開2008−129486号公報

Claims (6)

  1. 光ビームを偏向して像状露光を行うための書込ユニットであって、
    C,M,Y,K色の画像をそれぞれ形成するための光ビームを偏向させるためのポリゴンミラーと、
    前記光ビームを点灯制御するための制御手段と、
    書込ユニットが発生するC,M,Y,K色の静電潜像を形成する際に発生する色ずれを補正するための設定データを格納する記憶手段と、
    を備え、
    前記書込ユニットの交換に際して前記設定データを、色ずれ補正を行うための補正データを格納する第2記憶手段に読出させることによって使用不可能にさせる、書込ユニット。
  2. 前記設定データは、副走査方向の色ずれまたは主走査方向の色ずれを補正するためのデータである、請求項1に記載の書込ユニット。
  3. 光ビームを偏向して像状露光を行うための書込ユニットを備える画像形成装置であって、
    C,M,Y,K色の画像をそれぞれ形成するための光ビームを発生させる書込ユニットと、
    書込ユニットにおける光ビームの駆動制御を行うための書込コントローラとを備え、
    前記書込ユニットは、
    C,M,Y,K色の画像をそれぞれ形成するための光ビームを偏向させるためのポリゴンミラーと、
    前記光ビームを点灯制御するための制御手段と、
    書込ユニットが発生するC,M,Y,K色の静電潜像を形成する際に発生する色ずれを補正するための設定データを格納する記憶手段と、
    を備え、
    前記書込コントローラは、
    前記光ビームの駆動制御を行うと共に前記光ビームの駆動制御を行うことによって色ずれを防止するための補正データを生成する制御装置と、
    前記書込ユニットが交換されたことを識別して前記書込ユニットの設定データを読込む第2記憶手段と
    を備え、
    前記書込ユニットの交換時に前記記憶手段が格納する設定データを前記第2記憶手段に渡し、かつ画像形成装置がそれまでに生成した前記第2記憶手段に格納された色ずれを補正するための補正データを使用不可能にする、画像形成装置。
  4. 前記設定データは、副走査方向の色ずれまたは主走査方向の色ずれを補正するためのデータである、請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記使用不可能にした補正データをログ・データとして保管する、請求項3または4に記載の画像形成装置。
  6. C,M,Y,K色の画像をそれぞれ形成するための光ビームを発生させる書込ユニットと、前記書込ユニットにおける光ビームの駆動制御を行うための書込コントローラとを備える画像形成装置の設定方法であって、
    前記書込ユニットが交換された場合に、記憶手段から設定データを読出して画像形成装置において交換されずに残された第2記憶手段に格納するステップと、
    画像形成装置がそれまでに生成した前記第2記憶手段に格納された色ずれを補正するための補正データを使用不可能にするステップと、
    前記設定データを使用して画像形成装置の色ずれ補正処理を実行し、色ずれを補正するための補正データを前記第2記憶手段に格納するステップと、
    前記書込ユニットの交換を検出しない場合に、前記記憶手段の設定データを使用せずに色ずれ補正処理を実行して補正データを更新する、画像形成装置の設定方法。
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