JP2018144246A - 光書き込み装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】OLEDの変位を抑制すると共に、駆動ICからレンズホルダーへの熱伝導を抑制することができる光書き込み装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】OLEDパネル210はOLED212がライン状に配列されており、レンズアレイ230はOLED212の出射光を感光体ドラムの外周面上に集光する。レンズアレイ230はレンズホルダー220に保持され、OLEDパネル210とレンズホルダー220とは基準ホルダー240に保持される。OLEDパネル210の長手方向一端側には、基準ホルダー240に対向する基板面に駆動IC215が実装されており、露光時に発熱する。駆動IC215と基準ホルダー240との間には熱伝導性シリコン部材260が介在する。レンズホルダー220の支持部222は、OLEDパネル210の基準ホルダー240に対向しない基板面上の、平面視において駆動IC215とは異なる位置に当接する。【選択図】図2

Description

本発明は、光書き込み装置及び画像形成装置に関し、特に、光書き込み装置の出射光量を制御する半導体部品の発熱に起因する画像品質の低下を防止する技術に関する。
近年、電子写真方式の画像形成装置の技術分野においては、小型化並びに低コスト化を目的として、発光素子にOLED(Organic Light Emitting Diode)を用いた光書き込み装置の開発が進められている。
OLEDを用いた光書き込み装置700は、図7、図8に示すように、OLED712の出射光をレンズアレイ730によって感光体ドラム750の外周面上に集光することによって静電潜像を形成する。
レンズアレイ730は樹脂732を用いて多数のロッドレンズ731を集積したものであって、レンズホルダー720に保持される。レンズホルダー720が基準ホルダー740に固定されることによって、感光体ドラム750に対するレンズアレイ730の位置決めがなされる。
感光体ドラム750の回転軸752は感光体位置決め部材751に軸受けされており、レンズホルダー720が感光体位置決め部材751に当接することによって、レンズアレイ730から感光体ドラム750の外周面までの距離が規定される。
OLEDパネル710は、ガラス基板711上にOLED712を含むTFT(Thin Film Transistor)回路713を形成したものである。ガラス基板711上の発光領域は、OLED712を外気から保護するために封止材714によって封止されている。この封止材714を基準ホルダー740に固定することによって、OLEDパネル710の発光領域の感光体ドラム750に対する位置決めがなされる。
OLEDパネル710の長手方向における一方の端部には各OLED712を点消灯するための駆動IC(Integrated Circuit)800が、封止材714による封止領域外に配置される。このため、駆動IC800の周辺におけるOLEDパネル710の支持状態は、レンズホルダー720にも基準ホルダー740にも接触していない片持ち支持である。
光書き込み動作に伴って、駆動IC800の温度が上昇すると誤作動などの原因になるため、放熱によって駆動IC800を冷却する必要がある。しかしながら、駆動IC800の放熱によってレンズホルダー720が熱膨張したり、レンズホルダー720を経由した熱伝導によって感光体位置決め部材751が熱膨張したりするおそれがある。
このような熱膨張によって、部材どうしの位置関係が変化し、感光体ドラム750の外周面上へのOLED712の出射光の集光率が低下すると、画像品質が低下してしまう。このため、駆動IC800が発生させる熱は基準ホルダー740へ放熱するのが望ましい。
このため、例えば、図9に示すように、高熱発生部品901とLCD(Liquid Crystal Display)固定フレーム902との間に熱伝導性部材903を介在させる従来技術が知られている(特許文献1を参照)。このような従来技術を応用すれば、駆動IC800と基準ホルダー740との間に熱伝導性部材を介在させて、駆動IC800から基準ホルダー740へ放熱することができる。
特開2006−032615号公報
しかしながら、駆動IC800と基準ホルダー740との間に熱伝導部材を介在させると、熱伝導部材からの反力によって駆動IC周辺に荷重が加わる。これによって、OLEDパネル710が変位すると、OLED712がレンズアレイ730や感光体ドラム740に対して変位して、OLED712出射光の集光率が低下するという問題がある。
このような問題に対して、ガラス基板711における駆動IC800の裏側の面にレンズホルダー720との支持部を設ける対策が考えられる。しかしながら、レンズホルダー720は感光体位置決め部材751に当接しており、駆動IC800の熱が支持部を経由してレンズホルダー720や感光体位置決め部材751に伝導するおそれがある。このため、ガラス基板711にレンズホルダー720との支持部を設けるのは得策とは言えない。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、OLEDの変位を抑制すると共に、駆動ICからレンズホルダーへの熱伝導を抑制することができる光書き込み装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る光書き込み装置は、複数の発光素子がライン状に配列された長尺状の光源基板と、前記発光素子の出射光を被照射体上に集光する光学部材と、前記光学部材を保持する保持部材と、前記光源基板と前記保持部材とを保持する基材と、前記光源基板の長手方向における一端側であって、前記基材に対向する基板面に実装され、光書き込み時に発熱する集積回路と、前記集積回路と前記基材との間に介在する熱伝導部材と、を備え、前記保持部材は、前記光源基板の前記基材に対向しない基板面上の、前記光学部材の光軸方向からの平面視において前記集積回路とは異なる位置に当接する支持部を有していることを特徴とする。
このようにすれば、光源基板の基材に対向しない基板面上の、光学部材の光軸方向からの平面視において集積回路とは異なる位置に保持部材の支持部を当接させるので、熱伝導部材の反力による垂直方向荷重を受けることによって光源基板が変形するのを抑制することができる。また、集積回路から保持部材への熱伝導を抑制することができる。
また、前記保持部材が、前記光学部材から前記被照射体までの距離を規定する位置決め部材に当接していてもよい。
また、前記平面視において、前記位置決め部材が前記保持部材に当接する位置から、前記集積回路に至る直線上から外れた位置において、前記支持部が前記光源基板に当接してもよい。
また、前記支持部は、前記光源基板の長手方向における前記集積回路と前記複数の発光素子との間において、前記光源基板に当接してもよい。
また、前記支持部は、前記光源基板の長手方向における、前記基材が前記光源基板に当接する位置と前記集積回路との間において、前記光源基板に当接してもよい。
また、前記光源基板は、前記複数の発光素子を実装した基板を有し、前記基材を構成する材料の熱伝導率は、前記基板を構成する材料の熱伝導率よりも高く、前記基板を構成する材料の熱伝導率は、前記保持部材を構成する材料の熱伝導率よりも高いのが望ましい。
また、前記支持部は、前記保持部材本体から前記光源基板に向かって突出するように形成されており、前記支持部の前記光源基板に当接する先端部分には凹凸が形成されていてもよい。
また、前記支持部は、前記保持部材本体から前記光源基板に向かって突出するように形成されており、前記支持部の前記光源基板に当接する先端部分は前記光源基板に向かって膨出する曲面形状になっていてもよい。
また、前記発光素子がOLEDであるのが好適である。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る光書き込み装置を備えることを特徴とする。
本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。 光書き込み装置100の主要な構成を示す断面図である。 光書き込み装置100の一方の端部を示す断面斜視図である。 位置決め部材250の構成を示す外観斜視図である。 本発明の変形例に係る支持部222の形状を示す断面図(a)と外観斜視図(b)である。 本発明の変形例に係る支持部222の形状を示す断面図(a)と外観斜視図(b)である。 従来技術に係る光書き込み装置の主要な構成を主走査方向に直交する断面において示す断面図である。 従来技術に係る光書き込み装置の主要な構成を副走査方向に直交する断面において示す断面図である。 従来技術に係る高発熱部品の放熱構成を示す断面図である。
以下、本発明に係る光書き込み装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[1]画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1に示すように、画像形成装置1は、所謂タンデム型のカラープリンター装置であって、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色のトナー像を形成する作像部101Y、101M、101C及び101Kを備えている。作像部101Y、101M、101C及び101Kはそれぞれ光書き込み装置100Y、100M、100C及び100K、感光体ドラム110Y、110M、110C及び110K、帯電装置111Y、111M、111C及び111K、現像装置112Y、112M、112C及び112K及びクリーナー装置114Y、114M、114C及び114Kを備えている。
カラー画像を形成する際には、作像部101Y、101M、101C及び101Kはまず帯電装置111Y、111M、111C及び111Kにて感光体ドラム110Y、110M、110C及び110Kの外周面を一様に帯電させ、光書き込み装置100Y、100M、100C及び100Kにて静電潜像を形成し、現像装置112Y、112M、112C及び112Kにて静電潜像を顕像化する。
一次転写ローラー113Y、113M、113C及び113Kは感光体ドラム110Y、110M、110C及び110Kの外周面上に担持されているYMCK各色のトナー像を互いに重なり合うように順次、中間転写ベルト102上に静電転写する。これによってカラートナー像が形成される。その後、感光体ドラム110Y、110M、110C及び110Kの外周面上に残留するトナーは、クリーナー装置114Y、114M、114C及び114Kにてそれぞれ除去される。
中間転写ベルト102は無端状のベルトであって、矢印A方向に回転走行しながらカラートナー像を二次転写ローラー対103まで搬送する。これと並行して、給紙トレイ104に収容されている記録シートSが1枚ずつ繰り出され、二次転写ローラー対103へ搬送され、カラートナー像を静電転写される。その後、記録シートSは、定着装置105にてカラートナー像を熱定着され、排紙トレイ106上へ排出される。
以下の内容は、トナー色に関わらず共通するので、YMCKの文字を省いて説明する。
[2]光書き込み装置100の構成
次に、光書き込み装置100の構成について説明する。
図2、図3に示すように、光書き込み装置100は、OLEDパネル210、レンズホルダー220、レンズアレイ230及び基準ホルダー240を備えている。OLEDパネル210は、主走査方向に長尺の発光基板であって、ガラス基板211上にライン状に配列された複数(例えば、15,000個)のOLED212を含むTFT(Thin Film Transistor)回路213が形成されている。
TFT回路213には駆動IC215が接続されており、光書き込み時に画像データに応じてOLED212を点消灯させる。OLED212は1列または複数列が千鳥配列されており、OLED212を外気から保護するために、OLED212を含む発光領域が封止部材214によって封止されている。
封止部材214は、基準ホルダー240の支持部241に当接している。支持部241は半球状の突起部(SR)であってもよいし、固化した接着剤であってもよい。封止部材214が支持部241に当接することによって、OLEDパネル210が位置決めされる。基準ホルダー240は、板金を成形した部材である。基準ホルダー240を構成する板金材料はSUS(Stainless Steel)等の鋼材であって、熱伝導率Khは約20[W/mK]である。
駆動IC215が発生させる熱は、熱伝導性シリコン部材260を経由して基準ホルダー240に伝導する。熱伝導性シリコン部材260は、グリス状のシリコンを駆動IC215に塗布して固化させてもよいし、シート状のシリコン部材を駆動IC215と基準ホルダー240との間に挟んでもよい。
長手方向におけるガラス基板211の一方の端から駆動IC215に至る領域Aの長さDaは、封止部材214から駆動IC215に至る領域Bの長さDbよりも小さくなっている。短手方向におけるガラス基板211の幅は長手方向における位置に関わらず一定であるので、ガラス基板211の領域A部分の面積は領域B部分の面積よりも小さくなっている。ガラス基板211を構成するガラス材料の熱伝導率Kpは約1.0[W/mK]である。
レンズアレイ230は、主走査方向に2列以上で千鳥配列された複数のロッドレンズ231を樹脂232にて固着したものである。レンズアレイ230は、OLED212の出射光Pを感光体ドラム110の外周面上に集光する。レンズアレイ230としては、例えば、SLA(Selfoc lens array。Selfocは日本板硝子株式会社の登録商標。)を用いることができる。
レンズホルダー220は、樹脂からなっており、レンズアレイ230を保持した状態で基準ホルダー240に固定される。レンズホルダー220は長手方向における両端部の近傍にそれぞれ突起部221を有している。突起部221の先端は半球状になっており、感光体ドラム110の位置決め部材250に当接する。これによって、感光体ドラム110の外周面、ロッドレンズ231及びOLED212の相対的な位置関係が規定される。レンズホルダー220を構成する樹脂材料の熱伝導率Ksは0.4[W/mK]から0.5[W/mK]の範囲内である。
レンズホルダー220を構成する樹脂材料としては、例えば、汎用のエンジニアリングプラスチックにガラス繊維等の強化剤を添加した配向性樹脂を用いることができる。また、ガラス繊維を含まない樹脂を用いてもよい。汎用のエンジニアリングプラスチックとしては、液晶ポリマー樹脂やポリカーボネート、ポリカーボネートとABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂との合成樹脂、ポリカーボネートとポリスチレンとの合成樹脂などを用いることができる。
位置決め部材250は、図4に示すように、端面251を突起部221に当接させている。感光体ドラム110はフランジ部301、ドラム部302及び回転軸401を備えている。回転軸401は位置決め部材250に貫通している。また、位置決め部材250は回転軸401の貫通部分と端面251との中間部分252が作像部101のハウジング(図示省略)にネジ止めされている。
レンズホルダー220には支持部222が設けられている。支持部222はガラス基板211のレンズアレイ230に対向する主面に当接する。また、支持部222は、長手方向における駆動IC215と基準ホルダー240の支持部241との中間位置においてガラス基板211に当接する。
なお、図2、図3及び図4においては、光書き込み装置100と画像形成装置1の他の部分とを接続するために必要となるケーブル等の構成要素については図示が省略されている。
[3]OLED212の光軸方向における変位の抑制
グリス状のシリコンは固化する際に収縮する。また、シリコンシートは駆動IC215や基準ホルダー240に密着させた後に光軸方向に収縮する。熱伝導性シリコン部材260が収縮すると、基準ホルダー240は剛性が高いため変形しないが、ガラス基板211は剛性が低いので撓んでしまう。ガラス基板211が撓むと、駆動IC215が基準ホルダー240側へ引き寄せられる。
レンズホルダー220に支持部222が設けられていない場合に、熱伝導性シリコン部材260の反力に相当する光軸方向荷重によってガラス基板211が基準ホルダー240の支持部241を支点として撓むと、ガラス基板211のOLED212が実装された発光領域が基準ホルダー240側へ撓んでしまい、OLED212が光軸方向に変位する。OLED212が変位して感光体ドラム110の外周面との距離が変化すると、OLED212の出射光の集光率が低下して画像品質が劣化してしまう。
この反力は、駆動IC215とガラス基板211の発光領域との中間ではガラス基板211をレンズホルダー220側へ撓ませる。これに対して、本実施の形態のように、駆動IC215とガラス基板211の発光領域との中間において、レンズホルダー220の支持部222をガラス基板211に当接させれば、ガラス基板211がレンズホルダー220側に撓むことができなくなる。従って、ガラス基板211の発光領域が基準ホルダー240側に撓むのが抑制される。
[4]駆動IC215からレンズホルダー220への熱伝導の抑制
上述のように、レンズホルダー220の支持部222は、長手方向における駆動IC215と基準ホルダー240の支持部241との中間位置においてガラス基板211に当接する。このため、駆動IC215が発生させる熱がレンズホルダー220へ伝導するためには、ガラス基板211を経由しなければならない。
しかしながら、ガラス基板211は、熱伝導性が低いガラス材料によって構成されており、かつ光軸方向における厚さが小さいので、熱伝導性が低い。このため、光軸方向からの平面視において駆動IC215に重なる位置に支持部241を設けることによって駆動IC215からレンズホルダー220までの熱伝導経路を最短にした場合と比較して、駆動IC215が発生させる熱はレンズホルダー220に伝導し難い。
そもそも、駆動IC215が発生させる熱は、熱伝導性シリコン部材260を経由して基準ホルダー240へ放熱されるので、この意味においても駆動IC215からレンズホルダー220に伝導する熱量は小さくなる。
従って、本実施の形態に係る構成によれば、駆動IC215からレンズホルダー220へ伝導する熱量を抑制することができるので、レンズホルダー220や位置決め部材250の熱変形によるOLED212の出射光の集光率の低下、延いては画質の劣化を防止することができる。
なお、位置決め部材250が基準ホルダー240に当接する構成と比較すると、位置決め部材250に当接するための突起部を基準ホルダー240に追加するためには板金加工が必要になるため高コストであるのに対して、レンズホルダー220は金型を用いた樹脂成形によって形成されるため、金型に突起部221を設けるための形状にするだけでよく、個々のレンズホルダー220を加工する工程が不要であるためコスト低減を図ることができる。
また、位置決め部材250を基準ホルダー240に当接させる構成では、駆動IC215から熱伝導性シリコン部材260を経由して基準ホルダー240に伝導した熱が、更に位置決め部材250へ伝導するおそれがあり、位置決め部材250の熱変形による画質劣化の招く恐れがある。上述のように、本実施の形態によれば、このような画質劣化を防止することができる。
[5]熱抵抗による熱伝導の抑制
上述のように、ガラス基板211は、領域Aの面積が領域Bの面積よりも小さくなっているので、領域Bの方が領域Aよりも熱抵抗が大きく、温度上昇が抑制される。従って、本実施の形態のように、支持部222をガラス基板211の領域Aに当接させるよりも、領域Bに当接させた方が、駆動IC215からレンズホルダー220への熱伝導を抑制する効果が高い。
[6]曲げモーメントの抑制
レンズホルダー220に設けた支持部222は、基準ホルダー240に設けた支持部241とは長手方向における異なる位置でOLEDパネル210に当接している。特に、本実施の形態においては、支持部222が支持部241よりも駆動IC215側においてガラス基板211に当接している。このような構成をとれば、OLEDパネル210の曲げモーメントを抑制することができるので、OLED212が光軸方向に変位するのを防止することができる。
[7]材料ごとの熱伝導率差を利用した熱伝導の制御
一般的に、熱伝導率が低い材料は、熱抵抗が高く、熱が伝導し難い。このため、ガラス基板211に熱伝導率の低い材料を用いれば、ガラス基板211上に配設された駆動IC215からガラス基板211を経由して他所へ熱が伝導するのを抑制することができる。従って、駆動IC215が発生させる熱が、熱伝導性シリコン部材260を経由して基準ホルダー240に伝導するのを促進して、放熱効率を向上させることができる。
更に、レンズホルダー220の熱伝導率Ksをガラス基板211の熱伝導率Kpや基準ホルダー240の熱伝導率Khよりも低くすれば、レンズホルダー220への熱伝導や、レンズホルダー220を経由した位置決め部材250への熱伝導を抑制することができる。
[8]変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記実施の形態においては、レンズホルダー220に設けられた支持部222の先端が平坦である場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。図5に示すように、支持部222の先端に凹凸を設けて表面積を大きくすれば、支持部222の放熱性を高めることができる。従って、駆動IC215が発した熱がガラス基板211及び支持部222を経由してレンズホルダー220本体や位置決め部材250に伝導するのを抑制することができる。
支持部222の先端に設ける凹凸は溝状であってもよいし、多数の突起部からなっていてもよい。
また、図6に示すように、支持部222の先端を蒲鉾型にしてもよい。このようにすれば、ガラス基板211とレンズホルダー220との接触面積を小さくすることできるので、駆動IC215が発した熱がレンズホルダー220や位置決め部材250に伝導するのを抑制することができる。
(2)上記実施の形態においては、基準ホルダー240に支持部241が設けられている場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。例えば、基準ホルダー240のOLEDパネル210に対向する面が、支持部241が設けられておらず、平坦になっており、当該平坦面に封止部材214を面接触させた状態で、OLEDパネル210が基準ホルダー240に固定されている場合には、レンズホルダー220の支持部222は、長手方向における駆動IC215と、基準ホルダー240への封止部材214の固定位置との中間位置においてガラス基板211に当接するのが望ましい。
OLEDパネル210と基準ホルダー240との固定方法によらず、長手方向における基準ホルダー240とOLEDパネル210との当接位置と、駆動IC215との中間位置において、支持部222をOLEDパネル215のガラス基板211に当接させれば、本発明の効果を得ることができる。
(3)上記実施の形態においては、レンズホルダー220の支持部222がOLEDパネル210のガラス基板211に当接している状態を図示して説明したが、支持部222は、熱伝導性シリコン部材260によるガラス基板211の撓みを規制することができる位置に先端があればよい。従って、ガラス基板211の撓みが画像品質に影響を与えない程度である場合には、支持部222はガラス基板211に当接していなくてもよい。
(4)上記実施の形態においては、画像形成装置1がタンデム型のカラープリンター装置である場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、タンデム型以外のカラープリンター装置やモノクロプリンター装置であってもよい。また、スキャナー装置を備えた複写装置や、更にファクシミリ通信機能を備えたファクシミリ装置といった単機能機、これらの機能を兼ね備えた複合機(MFP: Multi-Function Peripheral)に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
本発明に係る画像形成装置は、光書き込み装置の出射光量を制御する半導体部品の発熱に起因する画像品質の低下を防止する装置として有用である。
1………画像形成装置
100…光書き込み装置
210…OLEDパネル
215…駆動IC
220…レンズホルダー
230…レンズアレイ
240…基準ホルダー
250…位置決め部材
260…熱伝導性シリコン部材

Claims (10)

  1. 複数の発光素子がライン状に配列された長尺状の光源基板と、
    前記発光素子の出射光を被照射体上に集光する光学部材と、
    前記光学部材を保持する保持部材と、
    前記光源基板と前記保持部材とを保持する基材と、
    前記光源基板の長手方向における一端側であって、前記基材に対向する基板面に実装され、光書き込み時に発熱する集積回路と、
    前記集積回路と前記基材との間に介在する熱伝導部材と、を備え、
    前記保持部材は、前記光源基板の前記基材に対向しない基板面上の、前記光学部材の光軸方向からの平面視において前記集積回路とは異なる位置に当接する支持部を有している
    ことを特徴とする光書き込み装置。
  2. 前記保持部材が、前記光学部材から前記被照射体までの距離を規定する位置決め部材に当接している
    ことを特徴とする請求項1に記載の光書き込み装置。
  3. 前記平面視において、前記位置決め部材が前記保持部材に当接する位置から、前記集積回路に至る直線上から外れた位置において、前記支持部が前記光源基板に当接する
    ことを特徴とする請求項2に記載の光書き込み装置。
  4. 前記支持部は、前記光源基板の長手方向における前記集積回路と前記複数の発光素子との間において、前記光源基板に当接する
    ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の光書き込み装置。
  5. 前記支持部は、前記光源基板の長手方向における、前記基材が前記光源基板に当接する位置と前記集積回路との間において、前記光源基板に当接する
    ことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の光書き込み装置。
  6. 前記光源基板は、前記複数の発光素子を実装した基板を有し、
    前記基材を構成する材料の熱伝導率は、前記基板を構成する材料の熱伝導率よりも高く、
    前記基板を構成する材料の熱伝導率は、前記保持部材を構成する材料の熱伝導率よりも高い
    ことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の光書き込み装置。
  7. 前記支持部は、前記保持部材本体から前記光源基板に向かって突出するように形成されており、
    前記支持部の前記光源基板に当接する先端部分には凹凸が形成されている
    ことを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の光書き込み装置。
  8. 前記支持部は、前記保持部材本体から前記光源基板に向かって突出するように形成されており、
    前記支持部の前記光源基板に当接する先端部分は前記光源基板に向かって膨出する曲面形状になっている
    ことを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の光書き込み装置。
  9. 前記発光素子がOLEDである
    ことを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の光書き込み装置。
  10. 請求項1から9の何れかに記載の光書き込み装置を備える
    ことを特徴とする画像形成装置。
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