JP2018051829A - 熱転写印画装置及び熱転写印画方法 - Google Patents

熱転写印画装置及び熱転写印画方法 Download PDF

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Ryota Hatakeyama
亮太 畠山
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Abstract

【課題】インクリボンに適切なテンションを与えながら印画を行うことができる熱転写印画装置及び熱転写印画方法を提供する。
【解決手段】熱転写印画装置の印画部は、印画シート7のプリント枚葉領域Pに画像を形成しつつ、プリント枚葉領域Pの前方側及び後方側のマージン領域MAにおいて、画像の前方縁に目印パターン22を印画し、前記画像の後方縁に目印パターン20を印画し、画像センサが、目印パターン22及び20を検出する。制御装置は、目印パターン22が検出されてから目印パターン20が検出されるまでの時間と、印画シート7の搬送速度とから、印画長Lを計算し、印画長Lが所定範囲に収まっていない場合、インクリボンのテンション又は印画シート7の搬送速度を制御する。
【選択図】図3

Description

本発明は、インクリボンに適切なテンションを与えながら印画を行う熱転写印画装置及び熱転写印画方法に関する。
サーマルヘッドとプラテンロールとの間にインクリボンと印画紙とを挟み込み、サーマルヘッドからインクリボンに熱を付与して、インクリボンの染料を印画紙に転写する熱転写プリンタが知られている。
熱転写型プリンタにおいて、染料転写時にインクリボンに与えられるテンションが適切で無い場合、印画物に皺が生じたり、印画紙からインクリボンを剥離できずに印画紙の紙詰まり(ジャム)が生じたりすることがあった。このような不良発生を防止するためには、インクリボンに与えるテンションを適切に制御する必要がある。
インクリボンのテンションを制御する技術として、インクリボンを供給する駆動系に、トルクリミッタを組み込むことで、インクリボンのテンションを制御する技術が知られている。しかし、ロール状に巻かれたインクリボンは、印刷枚数に応じてインクリボンロールの巻き径が変化する。トルクリミッタは、巻き径によらず一定のトルクを与えるため、インクリボンロールの巻き径の変化に応じて、インクリボンのテンションが変化してしまう。そのため、上述のジャム等の不良が発生しない範囲内に、インクリボンロールの巻き径の大きさを制限していた。
特許文献1には、インクリボンロールの巻き径によらず、一定のテンションをインクリボンに与える技術として、インクリボンを巻き取るDCモータによってトルクを与え、さらに、DCモータの駆動トルクを制御する手法が開示されている。
また、特許文献2には、インクリボン上の特定の頭出しマークを利用して、インクリボンが所定の距離を移動するのに要する時間を測定し、この時間が一定となるように、インクリボンを巻き取るDCモータの駆動電圧を制御する技術が開示されている。
一般に、DCモータのトルク対回転数特性(以下、T−N特性)は、設置環境の温度・湿度や、使用状況(例えば、印刷枚数)等によって変動することが知られている。上述の従来技術では、DCモータのT−N特性の変動を考慮せずに、インクリボンを巻き取るDCモータの制御を行っていたため、DCモータのTN特性が変動している場合には、インクリボンに適切なテンションが与えられないという問題があった。
特許文献3は、インクリボンを巻き取るDCモータのT−N特性の変動を考慮して、環境センサで設置環境の温度および湿度を測定し、測定した温度および湿度に応じて、トルク対回転数特性を測定する熱転写型プリンタを開示している。しかし、使用するサーマルヘッドの状態(摩耗やヘッドカス等)により、ヘッド−インクリボン間にかかる摩擦が増大し、インクリボンにかかるテンションが正常範囲から外れ、印画される画像の位置がずれたり、印画紙にシワが発生したりするという問題があった。
特開2007−62032号公報 特開平5−4435号公報 特許第5930790号公報
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、インクリボンに適切なテンションを与えながら印画を行うことができる熱転写印画装置及び熱転写印画方法を提供することを課題とする。
本発明による熱転写印画装置は、インクリボンを供給する供給部と、印画紙ロールから印画シートを繰り出す駆動部と、前記供給部から供給されたインクリボンを用いて、前記印画シート上にインクを熱転写して画像を形成する印画部と、熱転写後のインクリボンを回収する回収部と、前記印画部により画像が形成された印画シートを撮像する画像センサと、前記印画シートを幅方向に切断するカッターと、前記回収部及び前記駆動部を制御する制御装置と、を備え、前記印画部は、前記印画シートのプリント枚葉領域に画像を形成しつつ、前記プリント枚葉領域の前方側及び後方側のマージン領域において、前記画像の前方縁に第1目印パターンを印画し、前記画像の後方縁に第2目印パターンを印画し、前記画像センサは、前記第1目印パターン及び前記第2目印パターンを検出し、前記制御装置は、前記第1目印パターンが検出されてから前記第2目印パターンが検出されるまでの時間と、前記印画シートの搬送速度とから、前記第1目印パターンと前記第2目印パターンとの間の距離を示す印画長を計算し、前記印画長が所定範囲に収まっているか否か判定し、前記印画長が前記所定範囲に収まっていない場合、前記回収部による前記インクリボンの巻き取り力又は前記印画シートの搬送速度を制御するものである。
本発明の一態様では、前記制御装置は、前記印画長が前記所定範囲の上限より大きい場合に巻き取り力を減少させ、前記印画長が前記所定範囲の下限より小さい場合に巻き取り力を増加させる。
本発明の一態様では、前記制御装置は、前記印画長が前記所定範囲の上限より大きい場合に前記搬送速度を減少させ、前記印画長が前記所定範囲の下限より小さい場合に前記搬送速度を増加させる。
本発明の一態様では、前記第1目印パターンは前記画像の印画終了位置を示し、前記第2目印パターンは前記画像の印画開始位置を示す。
本発明の一態様では、前記第1目印パターン及び前記第2目印パターンは、それぞれ、前記印画シートの幅方向に沿う直線上に設けられたイエローライン部、マゼンタライン部、及びシアンライン部を含む。
本発明の熱転写印画方法は、印画紙ロールから印画シートを繰り出す工程と、インクリボンから前記印画シートにインクを熱転写し、前記印画シートのプリント枚葉領域に画像を形成しつつ、前記プリント枚葉領域の前方側及び後方側のマージン領域において、前記画像の前方縁に第1目印パターンを印画し、前記画像の後方縁に第2目印パターンを印画する工程と、熱転写後のインクリボンを回収部が回収する工程と、画像が形成された印画シートを撮像し、前記第1目印パターン及び前記第2目印パターンを検出する工程と、前記印画シートを幅方向に切断し、前記印画シートから、前記画像を含むプリント枚葉と、前記マージン領域を含むマージン片とを切り出す工程と、前記第1目印パターンが検出されてから前記第2目印パターンが検出されるまでの時間と、前記印画シートの搬送速度とから、前記第1目印パターンと前記第2目印パターンとの間の距離を示す印画長を計算する工程と、前記印画長が所定範囲に収まっているか否か判定する工程と、前記印画長が前記所定範囲に収まっていない場合、前記回収部による前記インクリボンの巻き取り力又は前記印画シートの搬送速度を制御する工程と、を備えるものである。
本発明によれば、インクリボンに適切なテンションを与えながら印画を行うことができる。
本発明の実施形態に係る熱転写印画装置の概略構成図である。 インクリボンの平面図である。 画像が形成された印画シートの平面図である。 同実施形態による熱転写印画方法を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る熱転写印画装置の概略構成図であり、図2は熱転写印画装置で使用されるインクリボンの平面図である。熱転写印画装置は、印画シート(印画紙、受像紙)にイエロー、マゼンタ、シアンを昇華転写して、画像を印画する。
熱転写印画装置は、イエロー染料を含むY層51、マゼンタ染料を含むM層52、シアン染料を含むC層53、及び表面保護(OP)層54が面順次に設けられたインクリボン5を用いて、印画シート7上にY、M、Cを昇華転写させて画像を印画し、画像上に保護層を形成するサーマルヘッド1を備えている。
サーマルヘッド1の下流側に、インクリボン5を巻き付けて形成されたインクリボン供給部3が設けられ、サーマルヘッド1の上流側にインクリボン回収部4が設けられている。インクリボン供給部3から繰り出されたインクリボン5は、サーマルヘッド1を通って、インクリボン回収部4に回収されるようになっている。
サーマルヘッド1の下方側には回転自在なプラテンロール2が設けられている。サーマルヘッド1及びプラテンロール2を含む印画部40は、印画シート7及びインクリボン5を挟み込み、インクリボン5を加熱して印画シート7上にインクを熱転写することで画像を形成する。
サーマルヘッド1の上流側には、印画シート7の搬送を行うための回転駆動自在なキャプスタンローラ9aと、キャプスタンローラ9aに印画シート7を圧着させるためのピンチローラ9bが設けられている。
サーマルヘッド1の下流側には、印画シート7に印画された後述する目印パターン20,22(図3参照)を検知する画像センサ11が設けられている。
インクリボン5は、基材層の一方の面に、インクリボン回収部4側から、Y層51、M層52、C層53、及びOP層54が順次形成される。言い換えれば、Y層51、M層52、C層53、及びOP層54を含む1組(1画面分)のインク層50が、連続して複数組設けられている。Y層51、M層52、C層53には、バインダ樹脂に、昇華性染料を溶融又は分散させた材料を用いることが好ましい。OP層54には、透明で、接着性、耐光性等を有する材料を用いることが好ましい。
基材層は、インク層50を支持するための層であり、従来公知のある程度の耐熱性と強度を有するものを使用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネートフィルム等が挙げられる。
基材層の他方の面、すなわちインク層50が設けられた面とは反対側の面には背面層が設けられている。サーマルヘッド1は、インクリボン5を背面層側から加熱する。背面層は、熱転写時の熱でインクリボン5が変形しないように耐熱性を向上させるとともに、熱転写時のサーマルヘッド1の走行性を改善してスティッキング等を抑制する機能を有する。背面層は、一般的に、バインダ樹脂に滑性剤、界面活性剤、無機粒子、有機粒子、顔料等を添加したものを塗布、乾燥することにより形成できる。
印画シート7は、印画紙ロール6に巻き付けられており、印画紙ロール6から繰り出される。印画シート7には公知のものを使用することができる。印画紙ロール6、キャプスタンローラ9a、及びピンチローラ9bを含む駆動部30により印画シート7の繰り出し(前方側への搬送)や巻取り(後方側への搬送)が行われる。
制御装置10は、熱転写印画装置の各部の駆動を制御し、印画処理を行う。印画処理では、まず、印画シート7とY層51とが位置合わせされ、印画シート7及びインクリボン5を介してサーマルヘッド1がプラテンロール2に当接する。次に、キャプスタンローラ9a及びインクリボン回収部4が回転駆動して、印画シート7及びインクリボン5が後方側へ送られる。この間、画像データに基づいて、サーマルヘッド1によりY層51の領域が選択的に順次加熱され、インクリボン5から印画シート7上にYが昇華転写される。
Yの昇華転写後、サーマルヘッド1が上昇し、プラテンロール2から離れる。次に、印画シート7とM層52とが位置合わせされる。この場合、印画シート7はプリントサイズに相当する距離だけ前方側へ送られるとともに、インクリボン5はY層51とM層52との間のマージンに相当する距離だけ後方側へ送られる。
Yを昇華転写する方法と同様にして、印画シート7上にM及びCが順次昇華転写され、印画シート7上に画像が形成される。次に、サーマルヘッド1により画像全体にOP層54が転写されて、保護層が形成される。
その後、印画シート7は下流側でカッター8によりプリント枚葉7aとして切り出される。プリント枚葉7aは、図示を省略する排出口から排出される。印画処理では、1組のインク層50を用いて、1画面(1枚のプリント枚葉7a)分の印画シート7に対して色材を転写して画像を形成する。
図3は、画像が形成された印画シート7の平面図である。図3に示すように、印画シート7上には、各染料が重ね合わされて画像が形成され、カッター8による切断後にプリント枚葉7aとなるプリント枚葉領域Pと、マージン領域MAとが印画シート7の長さ方向に沿って交互に形成される。プリント枚葉領域Pとマージン領域MAとの境界が、カッター8による切断線となる。マージン領域MAは、不要なマージン片(カット屑)として切り出され、図示しない回収容器に回収される。
プリント枚葉領域Pよりも画像を少し大きく印画している。つまり、プリント枚葉領域Pよりも画像形成領域(図3の斜線部)が大きくなっている。そのため、マージン領域MAの前方側及び後方側に画像形成領域が含まれる。これにより、カッター8の切断位置が多少ずれても、全面に画像が形成されたプリント枚葉7aが得られる。
また、図3に示すように、画像形成領域の後方縁及び前方縁には目印パターン20,22が印画される。上述したように、熱転写印画装置は、印画シート7を後方側へ送りながら印画を行うため、画像形成領域の後方縁に印画する目印パターン20が、印画開始位置を示す。画像形成領域の前方縁に印画する目印パターン22が、印画終了位置を示す。
従って、マージン領域MAには、ある画面の画像形成領域の印画開始位置を示す目印パターン20と、次の画面の画像形成領域の印画終了位置を示す目印パターン22とが含まれる。
目印パターン20は、印画シート7の幅方向に沿って間隔を空けて延びるイエローライン部20y、マゼンタライン部20m、シアンライン部20cを有する。同様に、目印パターン22は、印画シート7の幅方向に沿って間隔を空けて延びるイエローライン部22y、マゼンタライン部22m、シアンライン部22cを有する。目印パターン20、22の太さ(繰り出し方向の幅)は、0.5〜1.0mm程度である。
イエローライン部20y、マゼンタライン部20m、シアンライン部20cは間隔を空けず、連続して形成されていてもよい。同様に、イエローライン部22y、マゼンタライン部22m、シアンライン部22cは間隔を空けず、連続して形成されていてもよい。
画像センサ11は、1画面分の印画処理後にカッター8へ搬送される印画シート7を撮像し、目印パターン20,22を検知する。具体的には、画像センサ11は、まず、画像形成領域の前方縁に印画された目印パターン22を検知し、次いで、画像形成領域の後方縁に印画された目印パターン20を検知する。
画像センサ11は、目印パターン22、20を検知した時間を制御装置10に通知する。制御装置10は、目印パターン22が検知されてから目印パターン20が検知されるまでの経過時間Tを求める。そして、制御装置10は、時間Tに、印画シート7の搬送速度Vを乗じて、目印パターン22と目印パターン20との間の距離、すなわち画像形成領域の長さLを算出する。以下、画像形成領域の長さLを印画長Lと記載する。
制御装置10は、算出した印画長Lが所定範囲に収まっているか否か判定する。印画長Lが所定範囲に収まっていない場合、画像の位置ずれが発生し、画質の低下を招くため、制御装置10は、印画長Lが所定範囲の値となるように、インクリボン回収部4によるインクリボン5の巻き取り力(トルク)を制御する。
印画長Lが所定範囲の下限値L1より小さい場合、制御装置10は、印画処理時のインクリボン回収部4によるインクリボン5の巻き取り力を増加させ、インクリボン5の張力を増加させる。算出した印画長Lと、下限値L1との差分に応じて、インクリボン回収部4の巻き取り力を増加させる。
インクリボン5は印画シート7と共にサーマルヘッド1とプラテンロール2との間に挟み込まれているため、インクリボン5の張力を増加させることで印画シート7の搬送速度が上がる。そのため、印画長が伸び、印画長が所定範囲に収まり、画質低下を防止できる。
一方、印画長Lが所定範囲の上限値L2より大きい場合、制御装置10は印画処理時のインクリボン回収部4によるインクリボン5の巻き取り力を減少させ、インクリボン5の張力を減少させる。算出した印画長Lと、上限値L2との差分に応じて、インクリボン回収部4の巻き取り力を減少させる。インクリボン5の張力を減少させることで印画シート7の搬送速度が下がるため、印画長が縮み、印画長が所定範囲に収まり、画質低下を防止できる。
次に、本実施形態による熱転写印画方法を図4に示すフローチャートを用いて説明する。
熱転写印画装置は、画像データが入力されると印画処理を開始する。印画シート7とインクリボン5のY層51(又はM層52又はC層53)の位置を合わせ、印画開始位置に目印パターン20を印画する(ステップS1)。
目印パターン20の印画に続いて、画像データに応じてインクリボン5を加熱して、画像を印画する(ステップS2)。画像印画後、印画終了位置に目印パターン22を印画する(ステップS3)。Y、M、Cそれぞれについて目印パターン20、画像、及び目印パターン22の印画を行った後(ステップS4_Yes)、画像全体にOP層54が転写されて、保護層が形成される。
画像上に保護層が形成された印画シート7は、カッター8が設けられた下流側へ搬送される。画像センサ11が、搬送中の印画シート7の画像形成領域の前方縁に印画された目印パターン22と、後方縁に印画された目印パターン20とを検出する(ステップS5)。画像センサ11は、目印パターン22を検出した時刻と、目印パターン20を検出した時刻とを制御装置10に通知する。
制御装置10は、画像センサ11が目印パターン22を検出してから目印パターン20を検出するまでの時間Tを算出する。そして、制御装置10は、印画シート7の搬送速度Vに時間Tを乗じて、印画長Lを算出する(ステップS6)。なお、画像センサ11が時間Tを算出し、制御装置10に通知してもよい。
制御装置10は、印画長Lが所定の範囲(L1以上、L2以下)に収まっているか否か判定する(ステップS7、S8)。印画長Lが下限値L1より小さい場合は(ステップS7_No)、印画長Lと下限値L1との差分に応じてインクリボン5の巻き取り力を増加させ、インクリボン5の張力を増加させる(ステップS9)。
印画長Lが上限値L2より大きい場合は(ステップS8_No)、印画長Lと上限値L2との差分に応じてインクリボン5の巻き取り力を減少させ、インクリボン5の張力を減少させる(ステップS10)。
未印画の画像データがある場合は(ステップS11_No)、ステップS1に戻り、印画を行う。入力された全ての画像データの印画を行うと(ステップS11_Yes)、処理を終了する。
このように、本実施形態では、画像形成領域の前方縁と後方縁とに目印パターンを印画し、印画長Lを計算する。印画長Lが所定範囲に収まるようにインクリボン5の巻き取り力を制御することで、サーマルヘッド1の状態に応じた適切なテンションをインクリボン5に与えることができ、画像の印画位置のずれや印画紙にシワが生じることを防止できる。
上記実施形態では、印画長Lが所定範囲から外れていた場合に、印画長Lと、下限値L1又は上限値L2との差分に応じて巻き取り力を制御する例について説明したが、印画長Lが下限値L1より小さい場合は巻き取り力を現在値より所定割合(例えば10%)増加させ、印画長Lが上限値L2より大きい場合は巻き取り力を現在値より所定割合(例えば10%)減少させるようにしてもよい。
上記実施形態では、インクリボン5の巻き取り力(テンション)を制御する例について説明したが、印画処理時、インクリボン5は印画シート7と共にサーマルヘッド1とプラテンロール2との間に挟まれているため、巻き取り力の代わりに印画シート7の搬送速度を制御してもよい。印画長Lが下限値L1より小さい場合は印画シート7の搬送速度を増加させ、印画長Lが上限値L2より大きい場合は印画シート7の搬送速度を低下させる。
インクリボン5の巻き取り力と印画シート7の搬送速度のどちらを制御するかを切り替えられるようにしてもよい。例えば、使用する印画シート7の種類に応じて、巻き取り力と搬送速度のどちらを制御するかを切り替える。
目印パターンは上記実施形態で説明したものに限定されず、例えば、イエロー、マゼンタ、シアンをライン状に重ねて印画した黒色のラインパターンとしてもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
熱転写印画装置の機体、インクリボン、印画シートを変え、インクリボンにかけるテンション毎に印画処理を行い、画像印画位置ずれが発生する枚数を計数した。計数結果を表1に示す。
Figure 2018051829
上記の実験結果より、インクリボンにかけるテンションが低い程、印画された画像の位置ずれが発生しやすくなることが分かる。インクリボンにかけるテンションが高すぎると、インクリボンが破断するおそれがあるため、インクリボンにかけるテンションは、好ましくは2500gf以下であり、より好ましくは2000gf以下である。
1 サーマルヘッド
2 プラテンロール
3 インクリボン供給部
4 インクリボン回収部
5 インクリボン
6 印画紙ロール
7 印画シート
8 カッター
10 制御装置
11 画像センサ
20,22 目印パターン
30 駆動部
40 印画部

Claims (6)

  1. インクリボンを供給する供給部と、
    印画紙ロールから印画シートを繰り出す駆動部と、
    前記供給部から供給されたインクリボンを用いて、前記印画シート上にインクを熱転写して画像を形成する印画部と、
    熱転写後のインクリボンを回収する回収部と、
    前記印画部により画像が形成された印画シートを撮像する画像センサと、
    前記印画シートを幅方向に切断するカッターと、
    前記回収部及び前記駆動部を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記印画部は、前記印画シートのプリント枚葉領域に画像を形成しつつ、前記プリント枚葉領域の前方側及び後方側のマージン領域において、前記画像の前方縁に第1目印パターンを印画し、前記画像の後方縁に第2目印パターンを印画し、
    前記画像センサは、前記第1目印パターン及び前記第2目印パターンを検出し、
    前記制御装置は、前記第1目印パターンが検出されてから前記第2目印パターンが検出されるまでの時間と、前記印画シートの搬送速度とから、前記第1目印パターンと前記第2目印パターンとの間の距離を示す印画長を計算し、前記印画長が所定範囲に収まっているか否か判定し、前記印画長が前記所定範囲に収まっていない場合、前記回収部による前記インクリボンの巻き取り力又は前記印画シートの搬送速度を制御することを特徴とする熱転写印画装置。
  2. 前記制御装置は、前記印画長が前記所定範囲の上限より大きい場合に巻き取り力を減少させ、前記印画長が前記所定範囲の下限より小さい場合に巻き取り力を増加させることを特徴とする請求項1に記載の熱転写印画装置。
  3. 前記制御装置は、前記印画長が前記所定範囲の上限より大きい場合に前記搬送速度を減少させ、前記印画長が前記所定範囲の下限より小さい場合に前記搬送速度を増加させることを特徴とする請求項1に記載の熱転写印画装置。
  4. 前記第1目印パターンは前記画像の印画終了位置を示し、前記第2目印パターンは前記画像の印画開始位置を示すことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の熱転写印画装置。
  5. 前記第1目印パターン及び前記第2目印パターンは、それぞれ、前記印画シートの幅方向に沿う直線上に設けられたイエローライン部、マゼンタライン部、及びシアンライン部を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の熱転写印画装置。
  6. 印画紙ロールから印画シートを繰り出す工程と、
    インクリボンから前記印画シートにインクを熱転写し、前記印画シートのプリント枚葉領域に画像を形成しつつ、前記プリント枚葉領域の前方側及び後方側のマージン領域において、前記画像の前方縁に第1目印パターンを印画し、前記画像の後方縁に第2目印パターンを印画する工程と、
    熱転写後のインクリボンを回収部が回収する工程と、
    画像が形成された印画シートを撮像し、前記第1目印パターン及び前記第2目印パターンを検出する工程と、
    前記印画シートを幅方向に切断し、前記印画シートから、前記画像を含むプリント枚葉と、前記マージン領域を含むマージン片とを切り出す工程と、
    前記第1目印パターンが検出されてから前記第2目印パターンが検出されるまでの時間と、前記印画シートの搬送速度とから、前記第1目印パターンと前記第2目印パターンとの間の距離を示す印画長を計算する工程と、
    前記印画長が所定範囲に収まっているか否か判定する工程と、
    前記印画長が前記所定範囲に収まっていない場合、前記回収部による前記インクリボンの巻き取り力又は前記印画シートの搬送速度を制御する工程と、
    を備える熱転写印画方法。
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