JP2885521B2 - カラー電子写真装置 - Google Patents

カラー電子写真装置

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JP2885521B2
JP2885521B2 JP3025261A JP2526191A JP2885521B2 JP 2885521 B2 JP2885521 B2 JP 2885521B2 JP 3025261 A JP3025261 A JP 3025261A JP 2526191 A JP2526191 A JP 2526191A JP 2885521 B2 JP2885521 B2 JP 2885521B2
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渡邉禮之
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  • Color Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラー電子写真装置に
関し、特には、感光体上で多色のトナー像を形成した
後、一括転写する形式のカラー電子写真装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近来、フルカラー、マルチカラーなどカ
ラープリンターの要求は非常に大きく、インクジェット
方式、バブルジェット方式などを用いた装置が発表され
ているが、色画像の鮮明さに欠けることや、長時間放置
した後のノズルのトラブルが多いなどの欠点を有する。
これに対し、カラー電子写真法を利用した装置は比較的
安定的にカラー像を提供している。
【0003】従来知られる一般的なカラー電子写真装置
は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のト
ナーを用い、各色毎に帯電、現像、転写、クリーニング
の一連の工程を順次行ない、この4回の転写により転写
材上で各トナー像の刷り合わせを行なってカラー像を形
成する。例えば、ドラム状感光体をコロナ帯電器を用い
て帯電し、次にマゼンタの光像を照射して靜電像を形成
し、マゼンタトナーにより現像した後、転写材上に転写
する。次いで感光体をクリーニングし、再び帯電をし、
シアンの光像を照射して靜電像を形成し、シアントナー
で現像を行い、前の工程で転写されたマゼンタのトナー
像を担持する転写材上に整合するように同期して転写を
行う。この工程を他の色についても順に行ない、転写材
上に多色トナー像を形成する。順序は例えば、イエロ
ー、シアン、マゼンタの順であっても良い。転写材はそ
ののち定着装置に送られ、多色トナー像が転写材上に定
着され、カラーコピーが形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のカ
ラー電子写真装置にあっては、各色毎に帯電、現像、転
写の工程を繰り返すことが必要であり、高速カラーコピ
ーまたはプリントの実施が困難であった。しかも、転写
材を未定着のトナーが付着した状態で4回繰り返し精密
なタイミングで搬送する必要があり、搬送機構として、
少なくとも転写材の長さの搬送路長を必要とし、装置と
して非常に大きく且つ高価になるばかりか、上述の精密
なタイミングの困難さなど、長尺のカラーコピーを得る
こと難しいという欠点を有する。
【0005】本発明は、上記点に鑑みて為されたもの
で、装置のコンパクト化を図り、且つ高速化を実施し得
るカラー電子写真装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、本発明による
カラー電子写真装置は、透光性基体上に透光性導電層、
光導電層を順に配設した感光体に対し、透光性導電層に
バイアス電圧を印加し、接地した誘起部材を接触するこ
とにより感光体表面に電荷を誘起し、次に透光性基体側
から第1の色に対応した光像を照射し、光像照射と同時
又はその後に光導電層側に第1の色のトナーを付与して
現像を行い、次いで第2の色に対応した光像を透光性基
体側から照射して光像照射と同時又はその後に光導電層
側から第2の色のトナーにより現像を行い、必要に応じ
この工程を他の色についても行なうことにより多色トナ
ー像を感光体上に形成し、次いで転写材上に転写するこ
とを特徴とする。
【0007】また、更には、上記透光性導電層への電圧
印加は、直流電圧の他、直流電圧に交流電圧を重畳した
電圧、または交流電圧であってもよい。また更には、本
発明は、フルカラーのみならず、マルチカラー(2色以
上のモノカラー)に関しても適用し得る。
【0008】
【作用】このような手段において、感光体表面に誘起部
材を接触すると、感光層表面に電荷が誘起され、その
後、透光性基体側より第1の色に対応する光像を照射す
と、感光体表面の光像照射された部分はほぼ感光体バイ
アス電位まで上がり、非照射部分との間に電位差を形成
して、光像に応じた静電像を形成する。次いでこの静電
像は第1の色のトナーにより現像される。
【0009】その後、感光体は更に、同様にして第2の
色に対応する光像が照射され且つ現像された感光体上に
多色トナー像を形成し、次いで、多色トナー像は転写材
上に一括転写される。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照として本発明の実施例を説
明する。図1は本発明によるカラー電子写真装置の主要
部の一例を示し、感光体1の移動路に沿って、感光体表
面に電荷を付与するための帯電部2、感光体上に光学的
に分別された光像およびそれに対応する色のトナーによ
る現像をそれぞれの色について行なう露光現像部3、露
光現像部3により感光体1上に形成された多色トナー像
を転写材上に転写する転写部4、および転写後の感光体
表面を清掃するクリーニングおよびイレーサ部5が設け
られている。
【0011】感光体1は、図2に特に示すように、透光
性基体11上に透光性導電層12、光導電層13を順に
配置してなる構成のものが用いられ、ベルト状またはド
ラム状のいずれであっても良い。光導電層13は、OP
C、Se、ZnO、CdS、a−Siなど、Nタイプま
たはPタイプのいずれのタイプの光半導体でも使用に適
する。図1に示す感光体1はベルト状よりなり、透光性
基体11としてエンドレスのポリエステルフィルム(商
品名マイラー)を用い、その両面に透光性の電極層を形
成し、更にその一方の面上に有機光半導体(OPC)の
光導電層13をドクターコートもしくはスプレーコート
により形成して設けている。ベルト状感光体1は光導電
層13側を外側としたエンドレス体からなり、複数のガ
イドローラ(図示例では3個のガイドローラを示す)
7、8、9により移動可能に張架され、ガイドローラの
いずれかの回転に伴い、矢印Aで示す方向に所定の速度
で移動する。
【0012】ガイドローラの少なくとも1つは導電性の
電極ローラ7を構成し、該ローラは感光体1の導電層1
2に電気的に導通するとともにバイアス電源10に電気
的に連結され、感光体1の導電層12に所定のバイアス
を付与する。バイアス電圧は直流電圧、または直流電圧
に交流電圧を重畳した電圧、または交流電圧のいずれか
よりなる。
【0013】電極ローラ7と対向して帯電部2の誘起部
材21が感光体1の表面に接触して配置されている。
(場合に応じて、必ずしも厳密に接触している必要はな
い)。誘起部材21は、図示例では、回転自在に支持さ
れた導電性の金属コア22に導電性または半導電性の弾
性ゴム材からなる層23を外装したローラの形状よりな
り、適当な圧力により感光体表面に圧接され且つ感光体
の周速度とほぼ同じ周速度で接触部分において順方向
(図1で見て時計方向)に回転する。層22は、例えば
NBRやシリコンラバー等に導電性材を含有したもので
あって良く、最適には、体積抵抗が103〜1010Ωcm3
のものを用い、あまりに高抵抗の物を用いた場合には感
光体へのバイアス電位を高く必要としなければならず、
しかも感光体の靜電像形成の繰り返し特性が低下する。
【0014】誘起部材21は、場合により、層23の外
周面上に合成樹脂等の絶縁体層を設けても良い。また、
これに代わって、または同様に感光体表面に絶縁体層を
設けても良く、これらは必須ではないが、条件に応じ
て、感光体のムラのない帯電に寄与する。更に、誘起部
材21は、図示のようなローラ形状の他、ブレードまた
はブラシの形状などであっても可能である。
【0015】コア22は直接に接地され、あるいは(感
光体へのバイアス電圧が直流に交流を重畳した電圧であ
る場合もしくは交流電圧である場合は、)バリスタ、定
電圧ダイオードまたはダイオード等の整流手段を介して
間接的に接地されている。また感光体上に所望の電位を
得るために、適当な抵抗器を介在しても良い。
【0016】このようにして、透光性導電層層にバイア
ス電圧が印加された感光体表面に対し誘起部材21が接
触すると、感光体表面に電荷が誘起され、感光体表面
は、感光体1のインピーダンスと誘起部材21のインピ
ーダンスおよび両者間のエアー層のインピーダンスの値
に従って分圧された値に帯電される。次いで、感光体は
露光現像部3に送られる。
【0017】露光現像部3は、感光体の透光性基体11
側において感光体1の移動方向に沿って順に配置された
複数の光像照射手段、例えば、LEDアレイ31、3
2、33、34と、感光体の光導電層13側、即ち、感
光体1の表面側に順に配置された現像器35、36、3
7、38を含む。光像照射手段としてはLEDアレイに
限定されず、レーザーなど他のデジタル光像照射手段で
あっても良い。現像器35、36、37、38は、それ
ぞれ、感光体がLEDアレイ31、32、33、34の
光像照射を受ける位置と同時または後(好ましくは直
後)に感光体にトナーを付与し得る位置に、後述する現
像シリンダーが位置するように配置されている。これら
LEDアレイ31、32、33、34は、図示しない制
御手段により動作および光像照射のタイミングが制御さ
れ、それぞれ、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック
に対応する光像を感光体の透光性基体11側から照射す
る。また、現像器35、36、37、38はそれぞれ、
静電像と逆極性のマゼンタ、シアン、イエロー、ブラッ
クの各トナーを感光体に付与する。
【0018】このようにして今、LEDアレイ31が光
像照射を行なうと、その光照射部分の表面電位(明部電
位)は、上述したように、感光体1の透光性導電層12
に印加したバイアス電位の値に近づき、光照射されない
部分の電位(暗部電位)との間に電位差を形成する。例
えば、光導電層13としてNタイプのOPCを用い、感
光体1の透光性導電層12にプラス1000Vの直流電
圧を印加した場合、暗部電位が約プラス500V、明部
電位が約プラス100Vとなる、暗部電位に対して明部
電位が上位となる靜電像を形成する。
【0019】この靜電像コントラストは、感光体の透光
性導電層11に印加されるバイアス電位が加算され、し
かも暗部と明部の飽和電位では靜電像コントラストはバ
イアス電位にほぼ等しい値となる。
【0020】また、上述したように、感光体1の透光性
導電層12へのバイアスとしては直流に交流を重畳した
電圧でも良く、この場合、感光体表面の靜電潜像電位は
交流成分とほぼ同じ値で振幅する。振幅する表面電位の
暗部電位の中心値は、重畳される交流の波高値により異
なり、1気圧の雰囲気では約1400Vp-p以上になる
とほぼ0Vとなり明部電位もその移動量と等しい値で低
下する。1000Vp-p以下では図3に示す暗部は約5
00Vであるが交流の重畳電圧を徐々に増していくとそ
の値に比例して約0Vに下がる。このことは現像時点で
現像スリーブから感光体表面の現像剤移動に重要なこと
であり、交流の波高値を変化させることにより現像濃度
を調整する事ができる。この場合交流の周波数は数百H
z〜3KHzの範囲が好ましく、3KHz以上になると放
射ノイズが高くなり好ましくない。
【0021】現像器35、36、37、38は実質的に
同じ構成よりなるため、現像器35を例として図4を参
照として説明する。現像器35は、感光体1の移動方向
と順方向に回転する導電性の現像シリンダー(トナー担
持体)351、現像シリンダー351にトナーを供給す
るための、内部にマグネットロール352を配置した非
磁性のトナー供給スリーブ353、トナーおよびキャリ
アからなる現像剤を貯溜するケーシング354を含む。
【0022】現像シリンダー351は、表面が比較的な
めらかなことが好ましく、鉄材にニッケルメッキを施し
た物、真鍮材または、研磨したアルミニウム管の表面に
400メッシュ以下のブラスト処理を行ったものなどが
使用され、磁性、非磁性は特には問わない。現像シリン
ダー351は、現像バイアス電源355に電気的に連結
されて、トナーの帯電極性と反対の極性のバイアスが印
加され、その表面には後述するようにマゼンタトナーの
薄層が形成される。現像バイアスとしては、プラス数百
VのDCバイアス電位が印加され、バイアス電位を変更
することにより現像濃度を可変する。例えば、バイアス
として、感光体上の非画像部電位に対し約プラス100
V程度の電圧を印加する。
【0023】現像シリンダー351と感光体1の表面と
の間隔は現像シリンダー351上に担持されたトナー層
が感光体の表面に接しない距離で、しかも可能な限り狭
いことが最適である。実験では前記間隔を約200μ〜
300μmとした場合、最良の現像が行われたが、この
間隔は感光体の表面電位、現像バイアス、シリンダーの
周速、トナーの特性等により決定されるのでこれに限定
されるものではない。
【0024】尚、現像シリンダー351の周速は感光体
1の移動速度とほぼ等しいことが好ましく、2倍以上に
なると、解像力が低下する傾向がある。
【0025】ケーシング354内には、トナーが帯電促
進剤(キャリア)と重量比で約5〜10%の割合で混合
された状態で入れられており、スリーブ353により攪
拌されている。トナー濃度は公知の方法により検知さ
れ、使用に伴い消費されるトナーは検出結果に応じて随
時に補給され濃度の制御が行われる。
【0026】ケーシング354内のトナーは、例えば、
150メッシュ程度のフェライトキャリアと攪拌するこ
とにより荷電される。帯電されたトナーは、トナーと反
対極性のバイアスが印加された現像シリンダー351に
吸着され、その周面に均一なトナー薄層を形成する。こ
こで用いるトナーは電荷量が大きいことが望まれ、例え
ば、20マイクロクーロン以上の電荷量を有するものが特に好ま
しく、靜電像にトナーが付着した後にほぼ非画像部電位
に低下する性質を持つものが最適である。
【0027】現像シリンダー351へのトナーの提供は
スリーブ353により行われる。スリーブ353はトナ
ーをキャリアと攪拌しながらマグネットロール352の
磁力によりスリーブ上に吸引し、ドクターブレード35
6により所定の現像剤層を形成し、現像シリンダー35
1にトナーを供給して、シリンダー上にトナー薄層を形
成する。現像シリンダー351にトナーを供給した後の
現像剤は掻き落とし板357によりスリーブ353から
除去され再び攪拌される。
【0028】図5は現像後の潜像電位を表す。次順の色
のトナーとの重なりを確実に避けるためには、トナーが
付着した部分における電位は次のステップにおいて現像
されない電位となるように、例えば、使用するトナー
は、感光体表面の電荷量とほぼ等しい電荷を持つことが
好ましい。
【0029】このような光像照射および現像が、制御回
路により制御されるLEDアレイ31、32、33、3
4および現像器35、36、37、38によりマゼン
タ、シアン、イエロー、ブラックの順で行われ、多色の
トナー像が感光体上に形成される。尚、多色とはフルカ
ラーまたはモノカラーもしくはマルチカラー(2色以上
のモノカラー)をいい、フルカラーにおいては全てのL
EDアレイ31、32、33、34および現像器35、
36、37、38を付勢しまた、マルチカラーまたはモ
ノカラーにおいては、必要な色に該当する光像照射およ
び現像だけを行えば良い。好ましくは、マルチカラーま
たはモノカラーにおいて、使用に供さない現像器は、例
えば、現像シリンダー351のバイアスをオフすること
により、または印加するバイアスをトナーと同極性のバ
イアスに切り換えることにより、シリンダー表面のへの
トナーの付着を妨げ、感光体への現像に寄与しないよう
にするのが良い。
【0030】LEDアレイによる光像のドット径は60
ミクロン以下が好ましく制御回路を得て感光体に対し母
線方向に光像スキャンされる。ドット径が大きいと解像
力が低下するばかりかカラーの再現が低下する。
【0031】図6および図7はフルカラー画像作成の場
合における像照射による靜電像形成と現像の流れの一例
を示す。LEDアレイ31、32、33、34はそれぞ
れによる光像のト゛ットが他のLEDアレイによるト゛ットと重
ならないようにラスタースキャンする。即ち、第1の色
に対応したデジタル光像を所定のト゛ットおきにラスタース
キャンし、光像照射と同時又はその直後に第1の色のト
ナーを付与して現像を行い、次いで第2の色に対応した
デジタル光像を前記第1の色のデジタル光像のト゛ットと重
ならないト゛ット間隔で照射して、光像照射と同時又はその
直後に第2の色のトナーにより現像を行い、順次この工
程を他の色について行なうことにより多色トナー像が感
光体上に形成される。
【0032】このように、本発明によれば、LEDアレ
イ31、32、33、34の光像照射の組合せで種々の
補色を作ることができ、従来のカラー電子写真装置にお
けるトナーの重ね合わせに対し、グラビア印刷と同様な
画像形成が行われる。
【0033】このようにして感光体上で形成された多色
トナー像は、転写部4において紙等の転写材に転写され
る。符号41は従来知られる構成の転写コロナ帯電器で
あり、転写材の背面からトナーの帯電極性と反対極性の
高圧電圧を印加し、トナー像を転写材上に転写する。転
写コロナ帯電器に代えて転写ローラであっても良い。
【0034】符号42はAC中和コロナ分離装置であ
る。給紙ローラ43は制御されたタイミングで感光体上
のトナー像とレジストして転写材が感光体表面に接する
ように作動する。
【0035】次いで、トナー像を転写された転写材は搬
送ベルト44により定着器50に搬送され、そこでトナ
ー像が転写材上に定着されて鮮明なカラーコピーが得ら
れる。定着器50は、シリコンラバーを表面としたロー
ラ内部に熱源を設けてなる加熱ローラ51と圧力ローラ
52との間に転写材を挟持し熱および圧力により定着を
行なう。加熱ローラ表面はシリコン液が塗布されローラ
表面が汚れるのを防止する。
【0036】一方、転写後に幾分感光体表面に残留する
トナー等の異物は、感光体の次の繰り返し使用のため
に、クリーニングブラシまたはクリーニングブレード等
のクリーニング手段51により清掃され、次いで、清掃
された感光体表面はその残留電位をランプ等52の露光
によりイレースされる。図示例では、イレース露光は感
光体の表面側から行なう構成を示すが裏側、即ち透明基
体側であっても良い。この後感光体は再び誘起ローラに
より荷電され再び繰り返し使用される。
【0037】実験例1 図1に示す構成の装置において、モノカラー像の形成に
ついて実験を行った。現像器35にマゼンタ、現像器3
6にシアン、現像器37にイエロー、現像器38にブラ
ックのトナーをそれぞれ用いた。ベルト状感光体1の透
光性電極12に電極ローラ7を介しプラス900Vをバ
イアスを印加すると感光体表面に暗部電位が約プラス5
00の表面電位が誘起ローラ21により誘起され、その
後LEDアレイ31により光像を照射すると約プラス9
00Vの表面電位が形成された。これを現像器35のみ
を付勢し、その他のLEDアレイを消勢して現像を行っ
たところ、マゼンタのトナー像が感光体表面に形成さ
れ、これを転写材に転写したのち定着することにより鮮
明なセピア色の画像が得られた。同様にして、LEDア
レイ32のみ、LEDアレイ33のみ、LEDアレイ3
4のみによる光像照射を行ったところ、それぞれ、シア
ン、イエロー、ブラックのモノカラー像が得られた。
【0038】実験例2 実験例1と同様の構成において、速度40mm/Secで移
動する感光体1上に電荷を誘起させLEDアレイ31の
光像露光を1ト゛ットおきにラスタースキャンさせ、その直
後に現像器35により現像を施し、(1ト゛ットの点灯時間
約0.4μSec、1ラインのラスタースキャン時間は
1.5mSec)、次ぎに感光体のその部位がLED32に
対応した位置に移動したときに1ト゛ットの時間差後にLE
Dアレイ32を1ト゛ットおきにラスタースキャンを行な
い、その後現像器36、37、38を通過させると、現
像器37,38ではほぼ現像されず、現像器35と36
とのトナーによる補色のトナー像が得られた。このトナ
ー像は、定着により幾分トナーがつぶされ互いのトナー
が融合しあい鮮明な補色が再現された。
【0039】実験例3 実験例2と同様にLEDアレイ31、32、33、34
を時間差を形成して光像照射するように制御し、それぞ
れ現像器35、36、37、38により各色のトナーを
施すと、その組合せにより種々のマルチカラーまたはフ
ルカラーが再現され鮮明なカラー像が得られた。
【0040】このように制御部回路により制御する光像
照射を順次に行ない、光像照射と同時もしくは直後に必
要なトナーにより現像を行うことにより所望のカラー像
が得られ、しかも連続的に長尺のカラー像を得ることが
できる。
【0041】尚、上記実験例においては感光体としてベ
ルト状のものを用いたがドラム状であっても同様な方法
で画像を形成できることは言うまでもなく、また現像器
35、36、37、38のトナーの色は上記の順番に限
定されるものではない。
【0042】
【発明の効果】このように本発明は連続的にカラー像が
得られ、1度の転写で済むために装置が小型化できるば
かりか、従来大判のカラー像を安価に作ることができな
かったが、本発明はこれらの問題を解決した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるカラー電子写真装置の一実施例を
示す概略図。
【図2】図1の実施例における感光体の帯電を説明する
図。
【図3】露光量と感光体の表面電位との関係の一例を示
す図。
【図4】現像部の一例を示す図。
【図5】現像後における感光体の表面電位を示す図。
【図6】一連の光像照射と現像との流れを説明する図。
【図7】一連の光像照射と現像との流れを説明する図。
【符号の説明】
1 感光体 2 帯電部 3 露光現像部 4 転写部 5 クリーニング部 11 透光性基体 12 透光性導電層 13 光導電層 15 バイアス電源 21 誘起部材 31、32、33、34 LEDアレイ 35、36、37、38 現像器 351 現像シリンダー 353 トナー供給スリーブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−219079(JP,A) 特開 平2−198466(JP,A) 特開 昭64−13568(JP,A) 特開 昭50−843(JP,A) 特開 昭58−194061(JP,A) 特開 平4−131879(JP,A) 特開 平1−105969(JP,A) 特開 昭64−35460(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 13/02 G03G 15/02 - 15/02 103

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性基体上に透光性導電層、光導電層
    を順に配設した感光体に対し、透光性導電層にバイアス
    電圧を印加し、接地した誘起部材を接触することにより
    感光体表面に電荷を誘起し、次に透光性基体側から第1
    の色に対応した光像を照射し、光像照射と同時又はその
    後に光導電層側に第1の色のトナーを付与して現像を行
    い、次いで第2の色に対応した光像を透光性基体側から
    照射して光像照射と同時又はその後に光導電層側から第
    2の色のトナーにより現像を行い、必要に応じこの工程
    を他の色についても行なうことにより多色トナー像を感
    光体上に形成し、次いで転写材上に転写することを特徴
    とするカラー電子写真装置。
  2. 【請求項2】 前記透光性導電層に印加するバイアス電
    圧が、光導電体がNタイプである場合はプラス、Pタイ
    プである場合はマイナスの直流電圧であることを特徴と
    する請求項1記載のカラー電子写真装置。
  3. 【請求項3】 前記透光性導電層に印加するバイアス電
    圧が、直流に交流を重畳した電圧、または交流電圧であ
    ることを特徴とする請求項1記載のカラー電子写真装
    置。
  4. 【請求項4】 前記誘起部材が導電性または半導電性ロ
    ーラであることを特徴とする請求項1乃至3記載のカラ
    ー電子写真装置。
  5. 【請求項5】 前記感光体表面と誘電部材とが感光体表
    面および/または誘電部材表面に被覆された絶縁体を介
    して接触していることを特徴とする請求項1記載のカラ
    ー電子写真装置。
  6. 【請求項6】 少なくとも透光性基体上に透光性導電
    層、光導電層を順に配設した感光体と、透光性導電層に
    バイアス電圧を印加する装置と、感光体表面に接触して
    配置される誘起部材と、透光性基体側からそれぞれ異な
    る色に対応した光像を照射する複数の光像照射装置と、
    各光像照射装置による光像照射と同時又はその後に当該
    色に対応した色のトナーを光導電層側に付与する複数の
    現像装置とを有することを特徴とするカラー電子写真装
    置。
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