JP2014184988A - 速度制御装置、画像処理装置、速度制御プログラム - Google Patents

速度制御装置、画像処理装置、速度制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】数に制限のない複数の駆動ローラに挟まれて搬送力を受ける搬送媒体に対して、各ローラ間で最適なテンションを付与して搬送する。
【解決手段】給紙装置16のリール14と第1段目のローラ対18(1)との間のテンションT0を基準として、第1段目のローラ対18(1)と第2段目のローラ対18(2)との間のテンションを、第1段目のモータ20(1)のトルクに換算し、当該トルクを第2段目のモータ20(2)の周速度の調整で制御することを、順次N段目のローラ対18(N)まで実行することで、累積誤差を出すことなく、緩やかに各ローラ対18間のテンションを適正に維持することが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、速度制御装置、画像処理装置、速度制御プログラムに関する。
特許文献1では、複数のロールを同各ロールに対応する複数の電動機により駆動して、長さ方向に連続しているシート状材料を搬送するにあたり、各電動機の速度設定値の比を予め定めた演算式により決定して、各ロール間のシート状材料の張力を所定値に保持している。
また、特許文献2では、第1〜第3のACサーボモータを用いてウェブを搬送する際に、第2のACサーボモータがウェブ搬送速度を担当し、第1及び第3のACサーボモータでトルク制御することで、テンションを維持する技術が記載されている。
特許文献3には、ドロー率を自動調整する技術が記載され、テンション検出にダンサーローラを用い、テンションが許容値を超えたときに、ドロー率を自動調整している。
特開平03−211156号公報 特開平08−085659号公報 特開2001−278518号公報
本発明は、数に制限のない複数の駆動ローラに挟まれて搬送力を受ける搬送媒体に対して、各ローラ間で最適なテンションを付与して搬送することができる速度制御装置、画像処理装置、速度制御プログラムを得ることが目的である。
請求項1に記載の発明は、シートへ搬送力を付与すると共に搬送経路を形成する複数のローラと、前記複数のローラを独立して駆動させる複数の駆動部と、前記複数のローラから適宜選択された特定ローラを基準として、シート搬送方向の上流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力と、シート搬送方向の下流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力との差に応じて変動し、かつ前記特定ローラを駆動させる駆動部のトルクを予め定めた目標値とするために、前記特定ローラの周速度を保持して、前記上流側ローラ又は下流側ローラの周速度を制御する制御手段と、を有している。
請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の発明において、前記制御手段が、複数のローラから特定ローラを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された特定ローラを基準として、上流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力と、下流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力との差に応じて変動し、かつ前記特定ローラを駆動させる駆動部のトルクを計測する計測手段と、前記計測手段で計測されたトルクを、予め定めた目標値とするための増減量を演算する演算手段と、前記演算手段で演算した前記トルクの増減量に基づいて、前記上流側ローラ又は下流側ローラと、前記特定ローラと、の周速度の比であるドロー率を設定する設定手段と、前記特定ローラの周速度を保持して、前記設定手段で設定されたドロー率となるように、前記上流側ローラ又は下流側ローラの周速度 請求項3に記載の発明は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記制御手段において、前記駆動部の周速度の制御終了後に、前記特定ローラを、上流側方向又は下流側方向の搬送経路に沿った配列順に選択し、当該選択毎に前記制御手段による制御を継続する。
請求項4に記載の発明は、前記請求項1〜請求項3の何れか1項記載の発明において、前記制御手段による制御開始時における、前記特定ローラを基準とした、上流側ローラとの間で発生するシートの緊張力と、下流側ローラとの間で発生するシートの緊張力との差の前記緊張力の差を0とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1項記載の速度制御を備え、前記複数のローラ間には処理部として、少なくとも画像情報を読み取る画像読取装置、或いは画像情報に基づいて記録用紙に画像を形成する画像形成装置の何れか一方を具備する画像処理装置である。
請求項6に記載の発明は、コンピュータに、シートへ搬送力を付与すると共に搬送経路を形成する複数のローラを、それぞれ独立した駆動部によって駆動制御し、前記複数のローラから特定ローラを選択し、選択された特定ローラを基準として、上流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力と、下流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力との差に応じて変動し、かつ前記特定ローラを駆動させる駆動部のトルクを計測し、計測されたトルクを、予め定めた目標値とするための増減量を演算し、演算した前記トルクの増減量に基づいて、前記上流側ローラ又は下流側ローラと、前記特定ローラと、の周速度の比であるドロー率を設定し、前記特定ローラの周速度を保持して、設定されたドロー率となるように、前記上流側ローラ又は下流側ローラの周速度を調整する、ことを実行させるための速度制御プログラムである。
請求項1に記載の発明によれば、数に制限のない複数の駆動ローラに挟まれて搬送力を受ける搬送媒体に対して、各ローラ間で最適なテンションを付与して搬送することができる。
請求項2に記載の発明によれば、トルク制御対象となるモータを、隣接するモータの周速度調整で行うことができる。
請求項3に記載の発明によれば、単純制御の繰り返しで複数のローラ間で最適なテンションを付与して搬送することができる。
請求項4に記載の発明によれば、初期の制御を簡便化することができる。
請求項5に記載の発明によれば、数に制限のない複数の駆動ローラに挟まれて搬送力を受ける搬送媒体に対して、各ローラ間で最適なテンションを付与して搬送することができる。
請求項6に記載の発明によれば、数に制限のない複数の駆動ローラに挟まれて搬送力を受ける搬送媒体に対して、各ローラ間で最適なテンションを付与して搬送することができる。
本実施の形態に係る画像処理装置の概略図である。 コントロール部の記憶部に記憶されている情報を示す模式図である。 本実施の形態のトルク制御の基本原理を示す概略図である。 本実施の形態に係るテンション制御ルーチンを示すフローチャートである。 図4のテンション制御におけるドロー率ティーチングモードの詳細を示す制御フローチャートである。
(画像形成装置10の概略構成)
図1に示される如く、本実施の形態に係る画像処理装置10は、長尺の用紙12(以下、「ロール紙12」という)をリール14に巻き取って収容する給紙装置16を備えている。リール14には、図示しない軸ブレーキが設けられており、最上層のロール紙12を引き出すときのテンションが常に一定となるように制動がかけられている。
図1に示される如く、ロール紙12は、給紙装置16から引き出された後は、複数のローラ対18にそれぞれ挟まれて、予め定めた搬送路(本実施の形態では、直線搬送路)に沿って搬送されるようになっている。なお、本実施の形態では、ローラ対18は、N個配列されており、総称する場合はローラ対18とし、それぞれを区別する場合は符号の末尾に(1)、(2)・・・(N−1)、(N)を付す。
各ローラ対18は、その一方がそれぞれ独立して駆動源であるモータ20の駆動軸と変速機40を介して連結されている。このため、各ローラ対18からロール紙12に対して、それぞれ独立した搬送速度を与えることが可能となっている。モータ20には、ACサーボモータが適用され、電流値に応じて回転速度が制御される。なお、回転速度制御可能なモータであれば、ACサーボモータに限定されるものではない。
本実施の形態では、モータ20は、ローラ対18の駆動用として、N個配列されており、総称する場合はモータ20とし、それぞれを区別する場合は符号の末尾に(1)、(2)・・・(N−1)、(N)を付す。
モータ20は、速度制御部36の制御によって一括して管理され、回転速度(周速度)が制御されている。
なお、モータ20は、無負荷で回転したときでもトルクが発生しており、これを損失トルクといい、それぞれのモータ20に特有の損失トルクは予め認識し、記憶することが可能である(後述)。
ローラ対18の間の適宜箇所には、複数種の処理部22(1)、22(2)・・・22(n)が設けられている。処理部22(1)、22(2)・・・22(n)は、それぞれ、コントロール部30の処理制御部32(1)、32(2)・・・32(n)の制御によって処理が実行されるようになっている。
なお、処理部22(1)、22(2)・・・22(n)の処理の種類は、ロール紙12に対して、前処理、画像形成処理(印字)、コーティング処理、後処理等が挙げられるが、これらの処理を実行する処理部22(1)、22(2)・・・22(n)が選択的設置可能である。
なお、図1では、複数種の処理部22(1)、22(2)・・・22(n)を図示したが、単一であってもよいし、同一の処理種を複数設置してもよい。さらには、ロール紙12の表面(図1の上面)に限らず、裏面(図1の下面)に設置してもよい。
メインコントロール部30における処理制御部32(1)、32(2)・・・32(n)は、それぞれメインコントローラ30Mによって同期制御等、一括管理されるようになっている。
前記処理部22において処理を終えたロール紙12は、最終段のローラ対18(N)の下流側に設けられた収容装置24に収容されるようになっている。収容装置24は、前記給紙装置16と同様にリール26に巻き取ってロール紙12を収容する。この収容装置24のリール26には、モータ28が連結されており、前記ローラ対18と同様に、リール26に回転駆動力を付与するようになっている。モータ28は、速度制御部36の制御によって管理されている。
この収容装置24には、ダンサーロール部24Dが設けられている。ダンサーロール部24Dは、最終段のローラ対18(N)から送り込まれるロール紙12が巻き掛けられ、ローラ対18(N)との間のテンションと、リール26への巻き取り力によるテンションとの差によって、ダンサーロール部24Dの一部のローラが軸直角方向に移動することで、当該テンション差を相殺する(一致させる)機能を有している。
ここで、本実施の形態の画像処理装置10では、前述したように、給紙装置16のリール14に軸ブレーキが設けられているため、この給紙装置16から引き出され、第1段目のローラ対18(1)に挟まれるまでの間のロール紙12のテンションT0は常に一定に保持されることになる。
すなわち、給紙装置16から引き出されるときの最上層の周速度と、第1段目のローラ対18(1)の周速度とは同一となる。この上流、下流の関係の周速度の比率(下流周速度/上流周速度)をドロー率という場合があり、ここでは、ドロー率は「1」(100%)る。
ここで、本実施の形態の搬送路には、N個(Nは正の整数)のローラ対18が配置されており、このN個のローラ対18が、一定の回転速度(周速度)で回転していれば、理論的には、各ローラ対18間のロール紙12のテンションは、当該所望のテンションで保持する。所望のテンションは、ロール紙12の種類によって様々であり、コントロール部30の記憶部34に予めテーブル化して記憶されている(図2参照)。
また、ロール紙12に対してテンションを発生させる技術は、下流側に行くほどローラ対18の周速度を速くするという一般的な速度制御によって実行可能である。従って、所望のテンションが定まれば、コントロール部30の速度制御部36によって、ローラ対18及びリール24の周速度制御が実行され、基本的なテンション制御が実行される。速度制御部36は、メインコントローラ30Mに接続され、ロール紙12の種類に応じた、搬送速度、テンションが指示されるようになっている。
しかし、装置機差、ロール紙12とローラ対18との摩擦係数、経年劣化等の要因で、必ずしも理論的な数値にならない場合もある。この現象は、ローラ対18の数が多ければ多いほど(N値が大きいほど)、累積される場合がある。
そこで、本実施の形態では、速度制御部36の制御の下、予め既知(ドロー率が100%)である給紙装置16と第1段目のローラ対18(1)との間のロール紙12のテンションT0を基準として、第2段目、第3段目、・・・第N段目のローラ対18のように、配列順序に従ってモータ20の周速度制御(トルク制御)を実行している。
すなわち、制御対象のモータ20のトルク制御を、次段のローラ対18のモータ20の周速度を制御することを順次実行することで、最終段のローラ対18(N)までのモータ20の周速度を設定する。本実施の形態では、収容装置24のリール26はダンサーローラ部24Dによってテンション差を相殺しているため、ここでは、モータ28は制御対象外とする。
以下、トルク制御対象のモータ20の駆動力で回転するローラ対18を「特定ローラ対18」という。
モータ20のトルク制御では、まず、特定ローラ対18の次段のローラ対18に挟まれているロール紙12の上流側のテンション(図3におけるテンションThに相当)と下流側のテンション(図3におけるテンションTdに相当)との差に基づいて、特定ローラ対18と次段のローラ対18との周速度比であるドロー率を決定している(第1の制御)。
次に、このドロー率の決定に基づいて、当該次段のローラ対18の駆動源であるモータ20の周速度を制御している(第2の制御)。
この第1の制御と第2の制御の結果が、特定ローラ対18を駆動するモータ20のトルク制御に反映される。
すなわち、次段のローラ対18のモータ20の周速度を速くするということは、ドロー率を上げるということになり、特定ローラ対18のモータ20のトルクは小さくなる。
一方、次段のローラ対18のモータ20の周速度を遅くするということは、ドロー率を下げるということになり、特定ローラ対18のモータ20のトルクは大きくなる。
本実施の形態では、特定ローラ対18のモータ20のトルクが定めると、前記次段のローラ対18を、新たな特定ローラ対18として、上記第1の制御と第2の制御を実行している。これを、最終段(本実施の形態では、ローラ対18(N))まで繰り返すことで、ローラ対18の数に関係なく、搬送路の一方から徐々にテンション調整が可能となる。
なお、上記トルク制御は、以下の基本原理から導き出したものである。
(本実施の形態のトルク制御の基本原理)
まず、基本構成として、図3に示される如く、単一のローラ対18にロール紙12が挟まれている状態における、その上流側及び下流側にかかるテンションの関係を示す。
図3に示される如く、単一のローラ対18にロール紙12が挟まれており、ロール紙12は、一定の搬送速度vpで搬送されているものとする。
ローラ対18の図3の下側に位置するローラ18Lの回転軸19は、変速機40を介して、モータ20の駆動軸20Dに連結されている。このため、ローラ18Lは、モータ20の駆動力に応じて、前記変速機40のギヤ比に応じて回転する。なお、ロール紙12に与える搬送速度は、ローラ18Lの外径Drに依存する。
ここで、ロール紙12が一定の搬送速度vpで搬送されている場合、ローラ対18の周速度vrが、前記ロール紙12の搬送速度vpよりも速い(vp<vr)ときは上流側のテンションThが下流側のテンションTdよりも高くなる。一方、ローラ対の周速度vrが、前記ロール紙12の搬送速度vpよりも遅いときは下流側のテンションTdが上流側のテンションThよりも高くなる。
すなわち、上流側のテンションThと下流側のテンションTdとが一致すれば、ローラ対12の周速度vrとロール紙の搬送速度vpとが一致する。
Td=Th+{(Rg)/(Dr)}×{(tm)−(tl)}・・・(1)
ここで、
Td:ローラ対18よりも下流側のロール紙12にかかるテンション
Th:ローラ対18よりも上流側のロール紙12にかかるテンション
Rg:ギヤ比
Dr:ローラ対18の直径
tm:モータ20の回転時のトルク(モータトルク)
tl:損失トルク
である。
この(1)において、損失トルクは、前述のように、予め無負荷状態でモータ20を駆動し、取得しておけばよい。この損失トルクの取得には、実測が必要となるが、装置組み付け時、定期的メンテンナス時等を利用すれば、実機においても実測は可能である。
また、ギヤ比Rgは、前記変速機40の構成によって定まり、ローラ径Drは物理的構造で定まるため、(ギヤ比)/(ローラ径)は、既知の定数である(既定値)。この既定値(損失トルク、ギヤ比、ローラ径)は、記憶部34に記憶され(図2参照)、適宜更新可能である。
このように、モータ20が駆動するとき、発生するトルクが判れば、当該ローラ対18の上流側のロール紙12にかかるテンションTh及び下流側のロール紙12にかかるテンションTdとの関係を認識することが可能となる。
ここで、ローラ対18の周速度vrとロール紙の搬送速度vpとの速度差(ドロー率)で定まるテンション差は、モータ20の駆動時の回転トルクtmに依存する(前記第1の制御)。
従って、所望のテンション差(目標値)を得たい場合は、その目標値とするための回転トルクの増減量を演算し、ローラ対18の周速度vrを制御すればよい(前記第2の制御)。
以下に、図4のフローチャートに従い、ロール紙12の搬送中のドロー率設定制御の流れを説明する。
図4はテンション制御ルーチンを示すフローチャートである。
まず、ステップ100では、テンション制御の実行時期か否かが判断される。本実施の形態では、実行時期例として、画像処理装置10の初期設置時(移動設置後も含む9、一定期間経過後、ユーザーによる指示が挙げられる。
このステップ100で否定判定された場合は、テンション制御実行時期ではないと判断し、このルーチンを終了する。
また、ステップ100で肯定判定された場合は、テンション制御実行時期であると判断し、ステップ102へ移行する。
ステップ102では、記憶されている既定値の補正時期か否かが判断される。既定値には、モータ20の損失トルク、ローラ18の直径、変速機40のギヤ比があり、これらは経年的に変動する場合があるため、永続的に記憶せず、適宜補正を行うことが好ましい。
ステップ102で肯定判定されると、ステップ104へ移行して、まず各ローラ対18を用紙12無しの状態で回転駆動し、次いでステップ106へ移行して用紙無しの回転駆動時に発生したモータ20のトルクを計測し、ステップ108へ移行する。
ステップ108では、計測したトルクを損失トルクとして更新(記憶部34に上書き記憶)する。
次のステップ110では、ローラ径、ギヤ比を再設定を行い、ステップ112へ移行する。また、前記ステップ102で否定判定された場合は、既定値の補正が不要であると判断し、ステップ112へ移行する。
ステップ112では、用紙12をセットし、ステップ114へ移行して、ドロー率ティーチングモード制御を実行する(図5参照)。
図5には、図4のステップ112におけるドロー率ティーチンモード制御の詳細手順が示されている。
ステップ150では、初期設定としてローラ対18(i)を特定する変数値iを0とし、次いでステップ152へ移行して、ロール紙12の種類から適正テンションを読み出す。すなわち、コントロール部30の記憶部34に記憶されているテーブルから、ロール紙12の種類に対応するテンション値を読み出す。
次のステップ154では、予め記憶されている各ローラ対18の既定値(損失トルク、ギヤ比、ローラ径)を読み出し、ステップ156へ移行してこの規定値及び適正テンションに基づく、各モータ20のモータトルクを算出する。
次のステップ158では、変数値iをインクリメント(i←i+1)し、ステップ160へ移行する。
ステップ160では、第i段目のローラ対18(i)の駆動源であるモータ20(i)モータトルクを実測し、次いでステップ162へ移行して、実測したモータトルクと適正トルクとの差分に基づいて、ドロー率を演算し、ステップ164へ移行する。
ステップ164では、ドロー率に基づいて、第i+1段面のモータ20(i+1)の周速度を調整する。
次段のローラ対18(i+1)のモータ20(i+1)の周速度を速くする調整がなされると、ドロー率が上がり、ローラ対18(i)のモータ20のトルクは小さくなる。
一方、次段のローラ対18(i+1)のモータ20(i+1)の周速度を遅くする調整がなされると、ドロー率が下がり、ローラ対18(i)のモータ20(i)のトルクは大きくなる。
次のステップ166では、変数値iがN、すなわち、最終段のローラ対18を示す変数値に到達したか否かが判断され、否定判定されると、ステップ158へ移行して、変数値iがインクリメントした後、上記肯定(ステップ160、162、164)を繰り返す。また、ステップ166で肯定判定された場合は、全ての調整が終了したと判断してこのルーチンは終了する。
本実施の形態では、給紙装置16のリール14と第1段目のローラ対18(1)との間のテンションT0を基準として、第1段目のローラ対18(1)と第2段目のローラ対18(2)との間のテンションを、第1段目のモータ20(1)のトルクに換算し、当該トルクを第2段目のモータ20(2)の周速度の調整で制御することを、順次N段目のローラ対18(N)まで実行することで、累積誤差を出すことなく、緩やかに各ローラ対18間のテンションを適正に維持することが可能となる。
なお、本実施の形態では、モータ20のドロー率に基づく周速度の調整を、供給装置16側から実行したが、収容装置24側から行ってもよい。
また、本実施の形態におけるメインコントローラ30Mを含むコンピュータに、シートへ搬送力を付与すると共に搬送経路を形成する複数のローラを、それぞれ独立した駆動部によって駆動制御し、前記複数のローラから特定ローラを選択し、選択された特定ローラを基準として、上流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力と、下流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力との差に応じて変動し、かつ前記特定ローラを駆動させる駆動部のトルクを計測し、計測されたトルクを、予め定めた目標値とするための増減量を演算し、演算した前記トルクの増減量に基づいて、前記上流側ローラ又は下流側ローラと、前記特定ローラと、の周速度の比であるドロー率を設定し、前記特定ローラの周速度を保持して、設定されたドロー率となるように、前記上流側ローラ又は下流側ローラの周速度を調整する、ことを実行させるための速度制御プログラムは、各種記録媒体に記憶してもよい。
10 画像形成装置
12 ロール紙(用紙)
14 リール
16 給紙装置
18 ローラ対
20 モータ
22 処理部
24 収容装置
24D ダンサーロール部
26 リール
28 モータ
30 コントロール部
30M メインコントローラ
32 処理制御部
34 記憶部
36 速度制御部
40 変速機

Claims (6)

  1. シートへ搬送力を付与すると共に搬送経路を形成する複数のローラと、
    前記複数のローラを独立して駆動させる複数の駆動部と、
    前記複数のローラから適宜選択された特定ローラを基準として、シート搬送方向の上流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力と、シート搬送方向の下流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力との差に応じて変動し、かつ前記特定ローラを駆動させる駆動部のトルクを予め定めた目標値とするために、前記特定ローラの周速度を保持して、前記上流側ローラ又は下流側ローラの周速度を制御する制御手段と、
    を有する速度制御装置。
  2. 前記制御手段が、
    複数のローラから特定ローラを選択する選択手段と、
    前記選択手段で選択された特定ローラを基準として、上流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力と、下流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力との差に応じて変動し、かつ前記特定ローラを駆動させる駆動部のトルクを計測する計測手段と、
    前記計測手段で計測されたトルクを、予め定めた目標値とするための増減量を演算する演算手段と、
    前記演算手段で演算した前記トルクの増減量に基づいて、前記上流側ローラ又は下流側ローラと、前記特定ローラと、の周速度の比であるドロー率を設定する設定手段と、
    前記特定ローラの周速度を保持して、前記設定手段で設定されたドロー率となるように、前記上流側ローラ又は下流側ローラの周速度を調整する調整手段と、
    を備える請求項1記載の速度制御装置。
  3. 前記制御手段において、前記駆動部の周速度の制御終了後に、前記特定ローラを、上流側方向又は下流側方向の搬送経路に沿った配列順に選択し、当該選択毎に前記制御手段による制御を継続する請求項1又は請求項2記載の速度制御装置。
  4. 前記制御手段による制御開始時における、前記特定ローラを基準とした、上流側ローラとの間で発生するシートの緊張力と、下流側ローラとの間で発生するシートの緊張力との差の前記緊張力の差を0とする請求項1〜請求項3の何れか1項記載の速度制御装置。
  5. 請求項1〜請求項4の何れか1項記載の速度制御を備え、前記複数のローラ間には処理部として、少なくとも画像情報を読み取る画像読取装置、或いは画像情報に基づいて記録用紙に画像を形成する画像形成装置の何れか一方を具備する画像処理装置。
  6. コンピュータに、
    シートへ搬送力を付与すると共に搬送経路を形成する複数のローラを、それぞれ独立した駆動部によって駆動制御し、
    前記複数のローラから特定ローラを選択し、
    選択された特定ローラを基準として、上流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力と、下流側ローラとの間で発生する前記シートの緊張力との差に応じて変動し、かつ前記特定ローラを駆動させる駆動部のトルクを計測し、
    計測されたトルクを、予め定めた目標値とするための増減量を演算し、
    演算した前記トルクの増減量に基づいて、前記上流側ローラ又は下流側ローラと、前記特定ローラと、の周速度の比であるドロー率を設定し、
    前記特定ローラの周速度を保持して、設定されたドロー率となるように、前記上流側ローラ又は下流側ローラの周速度を調整する、
    ことを実行させるための速度制御プログラム。
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