JP3543302B2 - トナーカートリッジ及びこれに使用されるトナー搬送手段 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電式印刷機、複写機及びファクシミリの如き静電式画像形成機において、現像装置にトナーを補給するために使用されるトナーカートリッジ、及びかかるトナーカートリッジに使用されるトナー搬送手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、静電式画像形成機においては、静電潜像にトナーを施してトナー像に現像する現像装置が配設されている。現像装置は、現像剤（トナーのみから成る一成分現像剤又はトナーとキャリア粒子とから成る二成分現像剤）を収容した現像室を有するハウジングを含んでいる。このハウジングには現像すべき静電潜像に現像剤を適用するための現像剤適用手段が配設されている。更に、ハウジングには、現像の遂行によって消費されるトナーを現像室内に補給するためのトナーカートリッジが着脱自在に装着されている。
【０００３】
トナーカートリッジの典型例は、底壁、底壁の両側縁から上方に延びる両側壁、底壁の両端縁から上方に延びる両端壁、及び上面を閉じる上壁によって規定された、カートリッジケースを具備している。このカートリッジケース内にはトナーが収容される。カートリッジケースの底壁には並列して延びる第一の溝部と第二の溝部とを有する。第一の溝部の横断面形状は下方に突出する弧状であり、第二の溝部の横断面形状も下方に突出する弧状である。第一の溝部には片端縁に偏らせて形成された排出開口が配設されている。カートリッジケース内には、第一の溝部上に存在するトナーを他端縁から上記片端縁に向かう方向にトナーを搬送するための第一のトナー搬送手段と、第二の溝部上に存在するトナーを第一の溝部上に向けて搬送する第二のトナー搬送手段とが配設されている。第一のトナー搬送手段は第一の溝部に沿って延在する回転軸とこの回転軸上に形成された螺旋羽根とから構成されている。第二のトナー搬送手段は第二の溝部に沿って延在する回転軸とこの回転軸に固定された搬送片とから構成されている。合成樹脂シート又はフィルムの如き柔軟な材料から形成される搬送片は、その基縁部が回転軸に固定された細長い矩形状である。回転軸が所定方向に回転せしめられると、搬送片の先端部が第二の溝部上を摺擦して、第二の溝部上のトナーを第一の溝部上に強制する。第二の溝部上から第一の溝部上に搬送され、そして第一の溝部上を他端縁から片端縁に向けて搬送されたトナーは、排出開口から排出されて現像室に送給される。カートリッジケース内のトナーが枯渇すると、新しいトナーカートリッジに交換される。カートリッジケース内のトナーの枯渇は、現像装置本体に或いはトナーカートリッジ自体に配設したトナー検出器によって検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した形態の従来のトナーカートリッジには、次のとおりの解決すべき問題が存在する。即ち、トナー検出器は、通常、排出開口近傍にて、例えば第二の溝部上の、トナー排出開口に隣接した位置にて、トナーが残留しているか否かを検出する。然るに、第二の溝部及び／又は第一の溝部における他端縁近傍、即ち排出開口及びトナー検出位置から離隔した部位、には未だ相当量のトナーが残留しているにもかかわらず、排出開口及びトナー検出位置近傍にはトナーが殆ど残留していない故に、トナー検出器がトナー枯渇を誤検出してしまう傾向がある。トナー枯渇が誤検出されると、未だ相当量のトナーが残留しているトナーカートリッジが破棄されることになる。
【０００５】
本出願人の出願にかかる特願２０００−４２７１２の明細書及び図面には、上述した形態の現像装置において、製造コストの低下等のためにトナーカートリッジにおける第一のトナー搬送装置及び第二のトナー搬送装置のための専用駆動源の配設を省略して、現像装置における現像剤適用手段を駆動するための駆動源を利用して第一のトナー搬送装置及び第二のトナー搬送装置をも駆動する、従って現像剤適用手段が駆動されるとこれに応じて第一のトナー搬送装置及び第二のトナー搬送装置も駆動されるように構成することが開示されている。本発明者等の経験によれば、かかる構成の現像装置の場合には、特に、上述したトナー枯渇の誤検出が発生する傾向が少なくない。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、上述した形態のトナーカートリッジに改良を加えて、第一のトナー搬送装置及び第二のトナー搬送装置のための専用駆動源の配設を省略した場合でも、トナー枯渇の誤検出を充分に回避乃至抑制することができるようにせしめることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、第二のトナー搬送手段を構成する搬送片に、特定のスリットを形成して、第二のトナー搬送手段が第二の溝部上に存在するトナーを第一の溝部上に向けて搬送する機能と共に、第二の溝部上に存在するトナーを他端縁から片端縁に向かう方向に搬送する機能をも有するようになすことによって、上記主たる技術的課題を解決することができることを見出した。
【０００８】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するトナーカートリッジとして、底壁、該底壁の両側縁から上方に延びる両側壁、該底壁の両端縁から上方に延びる両端壁、及び上面を閉じる上壁によって規定され、該底壁は並列して延びる第一の溝部と第二の溝部とを有し、該第一の溝部には片端縁に偏らせて形成された排出開口が配設されており、該第二の溝部の横断面形状は下方に突出する弧状であるカートリッジケースと、
該底壁の該第一の溝部上に存在するトナーを他端縁から該片端縁に向かう方向に搬送するための、該底壁の該第一の溝部に沿って延在せしめられた第一のトナー搬送手段と、
該底壁の該第二の溝部に沿って延在する回転軸、及び該回転軸に固定された基縁部から半径方向に延出する柔軟な搬送片から構成され、該回転軸の回転に応じて該搬送片の先端部が該底壁の該第二の溝部上を摺擦して、該第二の溝部上に存在するトナーを該第一の溝部上に向けて搬送する第二のトナー搬送手段と、
を具備するトナーカートリッジにおいて、
該第二のトナー搬送手段の該搬送片には、その先端縁から該基端縁に向かって該他端縁側に傾斜して延びる複数個のスリットが、該回転軸の中心軸線方向に間隔をおいて形成され、
該搬送片の他端縁には、半径方向中間部から外方に突出する突出部が形成され、該基縁部から該突出部までの領域においては該他端縁は該中心軸線に対して実質的に垂直に延び、該突出部から該先端縁までの領域においては該先端縁から該基端縁に向かって該他端縁側に傾斜して延びている、
ことを特徴とするトナーカートリッジが提供される。
【０００９】
また、上記主たる技術的課題を達成するためのトナーカートリッジにおいて第二のトナー搬送手段として使用されるトナー搬送手段として、回転軸、及び該回転軸に固定された基縁部から半径方向に延出する柔軟な搬送片から構成された、トナーカートリッジに使用されるトナー搬送手段において、
該搬送片には、その先端縁から該基端縁に向かって片端側に傾斜して延びる複数個のスリットが、該回転軸の中心軸線方向に間隔をおいて形成され、
該搬送片の他端縁には、半径方向中間部から外方に突出する突出部が形成され、該基縁部から該突出部までの領域においては該他端縁は該中心軸線に対して実質的に垂直に延び、該突出部から該先端縁までの領域においては該先端縁から該基端縁に向かって該他端縁側に傾斜して延びている、
ことを特徴とするトナー搬送手段が提供される。
【００１０】
該搬送片は合成樹脂製シート又はフィルムから形成されているのが好都合である。好ましくは、該搬送片の、少なくとも該スリット間に存在する先端縁は、該片端縁に向かって該回転軸側に傾斜せしめられている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成されたトナーカートリッジの好適実施形態について、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１乃至図４を参照して説明すると、本発明に従って構成されたトナーカートリッジはカートリッジケース２を含んでいる。このカートリッジケース２はケース本体４と蓋体６とから構成されている。上面が開口された箱状であるケース本体４は底壁８、両側壁１０及び１２並びに両端壁１４及び１６を有する。片側壁１０は底壁８の片側縁から略鉛直に上方に延び、他側壁１２は底壁８の他側縁から上方に向かって外方に幾分傾斜して延びている。片端壁１４は底壁８の片端縁から実質上鉛直に上方に延び、他端壁１６は底壁８の他端縁から実質上鉛直に上方に延びている。図２及び図３を参照することによって明確に理解される如く、底壁８は並列して延びる第一の溝部１８と第二の溝部２０とを有する。第一の溝部１８の横断面形状は下方に突出する弧状であり、その曲率半径は比較的小さい。第二の溝部２０の横断面形状も下方に突出する弧状であり、その曲率半径は比較的大きい。底壁８の第一の溝部１８には、その片端縁（図４において左端縁）に偏らせて、下方に突出せしめられた突出域２２が配設されている。この突出域２２の横断面形状も下方に突出する弧状であり、非突出域と同心状である。第一の溝部１８にその片端縁に偏らせて形成された突出域２２には、長方形でよい排出開口２４が形成されている。片端壁１４には円形開口（図示していない）が形成されていると共に、この円形開口の周縁から外方に突出する円筒状突起２６（図３）が形成されている。円筒状突起２６及び円形開口を通してカートリッジケース２内にトナーが充填され、所要量のトナーが充填された後に円筒状突起２６に閉鎖部材２８が固着され円形開口が閉鎖される。蓋体６は超音波溶接の如き適宜の手段によってケース本体４に固定され、上面を閉じる上壁２９を規定する。
【００１３】
図１、図２及び図４を参照して説明を続けると、カートリッジケース２内には、底壁８の第一の溝部１８に沿って延在せしめられている第一のトナー搬送手段３０と、底壁８の第二の溝部２０に沿って延在せしめられている第二のトナー搬送手段３２とが配設されている。第１のトナー搬送手段３０は中心軸部３４と螺旋羽根３６とを有する回転螺旋羽根部材から構成されており、ケース本体４の両端壁１４及び１６間に回転自在に装着されている。中心軸部３４の一端部には非螺旋部３８が形成されている。中心軸部３４の一端は端壁１６を貫通して突出せしめられており、突出端部には入力歯車４０が固定されている。第二のトナー搬送手段３２は回転軸４２とこの回転軸４２に固定された搬送片４４とから構成されており、回転軸４２はケース本体４の両端壁１４及び１６間に回転自在に装着されている。回転軸４２の一端は端壁１６を貫通して突出せしめられており、突出端部には入力歯車４６が固定されている。この入力歯車４６は上記入力歯車４０に噛み合わされている。
【００１４】
上記第二のトナー搬送手段３２について更に詳述すると、図２及び図５を参照することによって理解される如く、回転軸４２の主部は略矩形状の横断面形状を有する。回転軸４２の片面には片側縁及び両端縁を連続して延びる突条４７が形成され、かかる突条４７内には実質上平坦な取付面４８が規定されている。一方、柔軟な板状片から形成することができる搬送片４４は、回転軸４０の取付面４８上に位置せしめられる基縁部５０と、この基縁部５０から半径方向に延出する主部５２とを有する。搬送片４４を形成する好適材料としては、例えばポリエチエレンテレフタレート製シート又はフィルムでよい合成樹脂製シート又はフィルムを挙げることができる。搬送片４４の基縁部５０には回転軸４０の中心軸線方向に間隔をおいて４個の孔４９が形成されており、かかる孔４９を通して締結部材５１（図４も参照されたい）を回転軸４０の取付面４８に固定することによって、搬送片４４の基縁部５０が回転軸４０の取付面４８に固定される。搬送片４４の主部５２の片端縁５４は回転軸４０の中心軸線に対して実質上垂直に延びている。主部５２の他端縁５６には、その半径方向中間部から外方に突出する矩形状の突出部５８が形成されており、基縁部５０から突出部５８までの領域においては他端縁５６は回転軸４０の中心軸線に対して実質上垂直に延び、突出部５８から先端縁までの領域においては先端縁に向かって片端縁５４側に傾斜して、換言すれば先端縁から基端縁に向かって他端縁５６側に傾斜して延びている。図４に図示するとおり、搬送片４２の他端縁５６に形成されている突出部５８は、第一のトナー搬送手段３０を構成する回転螺旋羽根部材の端部に形成されている非螺旋部３８に対応せしめられている。
【００１５】
本発明に従って構成されたトナーカートリッジにおいては、第二のトナー搬送手段３２の搬送片４４には、その先端縁から基端縁に向かってその他端縁５６側に傾斜して延びる複数個のスリット６０が回転軸４２の中心軸線方向に適宜の間隔をおいて形成されていることが重要である。図示の実施形態においては、傾斜して延びる４個のスリット６０が形成されており、スリット６０の各々は先端縁から基縁部５０近傍まで延びている。回転軸４２の中心軸線に対するスリット６０の各々の傾斜角度αは５０乃至７０度程度でよい。搬送片４４の他端縁５６の先端側における傾斜角度αも同様に５０乃至７０度程度でよい。図示の実施形態においては、傾斜して延びる４個のスリット６０に加えて、回転軸４０の中心軸線に対して実質上垂直に延びる１個のスリット６２が片端縁５４に隣接せしめて形成されている。図示の実施形態においては、搬送片４４の先端縁は回転軸４０の中心軸線と実質上平行に延びているが、所望ならば、図５に二点鎖線で示す如く、傾斜して延びる４個のスリット６０間の各々及び傾斜して延びるスリット６０と垂直に延びるスリット６２との間において、搬送片４４の先端縁を片端縁５４に向かって回転軸４２側に傾斜せしめることもできる。後に更に言及する如く、本発明に従って構成されたトナーカートリッジにおいては、回転軸４２と共に搬送片４４が所定方向に回転せしめられると、搬送片４４は底壁８の第二の溝部２０上を摺擦し、第二の溝部２０上に存在するトナーを第一の溝部１８上に向けて搬送すると共に、他端縁（他端縁５６側）から片端縁（片端縁５４側）に向かう方向に搬送するが、搬送片４４の先端縁を上述した如く傾斜せしめると、他端縁から片端縁に向かう方向への搬送能力が助長される傾向がある。搬送片４４の先端縁の傾斜角度βは２０乃至４０度程度でよい。回転軸４２と共に搬送片４４が所定方向に回転せしめられると、搬送片４４が底壁８の第二の溝部２０の上面を所要とおりに摺擦するようになすためには、回転軸４２の中心軸線から搬送片４４の先端縁までの長さをＬ１とし、回転軸４２の中心軸線から底壁８の第二の溝部２０までの長さをＬ２とすると、Ｌ１−Ｌ２は７乃至２０ｍｍ程度であるのが好都合である。
【００１６】
図２及び図４と共に図６を参照して説明を続けると、カートリッジケース２内にはカートリッジシャッタ６４が配設されている。図６に明確に図示する如く、カートリッジシャッタ６４はシャッタ部材６６と連結部材６８とから構成されている。シャッタ部材６６は円筒形状である両端部７０及び７２を有する。片端部７０には略三角形状の突出部を有する２個のフランジ７４が形成されている。シャッタ部材６６の主部７６は横断面形状が略２００度の角度範囲に渡る弧状である。シャッタ部材６６の主部７６には、長方形でよい通過開口７８が形成されている。この通過開口７８の大きさはケース本体４に形成されている上記排出開口２４と実質上同一でよい。シャッタ部材６６の主部７６の外周面には、通過開口７８に沿って延びる長方形状でよいシール部材８０（図２）が貼着されている。スポンジの如き柔軟な材料から形成することができるシール部材８０の寸法は、上記排出開口２４よりも幾分大きいのが好都合である。連結部材６８の一端部は比較的小径にせしめられており、その外周面には複数個の係止片８２が形成されている。連結部材６８の他端部には直径状に延びる係止溝８４が形成されている。図４を参照することによって理解される如く、シャッタ部材６６は底壁８の第一の溝部１８における突出域２２に配置され、上記第一のトナー搬送手段３０はシャッタ部材６６の両端部を貫通して延びる。連結部材６８は、その一端部がケース本体４の片端壁１４に形成されている貫通穴を通してシャッタ部材６６の片端部７０内に進入せしめられる。シャッタ部材６６の片端部７０内には、連結部材６８の係止片８２に対応した係止片（図示していない）が形成されており、シャッタ部材６６の片端部７０内に連結部材６８の一端部が挿入されると、連結部材６８の係止片８２とシャッタ部材６６の係止片とが弾性的に変形せしめられて相互に連結せしめられ、かくしてシャッタ部材６６に連結部材６８が固定される。連結部材６８の他端部、即ち係止溝８４が形成されている端部は、ケース本体４の片端壁１４から外方に突出する。
【００１７】
図３に明確に図示する如く、ケース本体４の片側壁１０には幅方向に間隔をおいて一対の被ロック手段８６が配設されている。被ロック手段８６の各々はフック形状でよい。
【００１８】
上述したとおりのトナーカートリッジは、その第二の搬送手段３２の搬送片４４の形態を除いて、本出願人の出願にかかる上記特願２０００−４２７１２の明細書及び図面に開示されている現像装置におけるトナーカートリッジと実質上同一であり、上記特願２０００−４２７１２の明細書及び図面に開示された現像装置の現像装置本体に好都合に適用される。現像装置本体の所要位置にトナーカートリッジを装着すると、現像装置本体に配設されているロック手段（図示していない）がカートリッジケース２に配設されている被ロック手段８６に係合し、これによってトナーカートリッジが装着位置にロックされる。また、現像装置本体に配設されている操作レバー（図示していない）に連結されている部材が、トナーカートリッジにおけるカートリッジシャッタ６４の連結部材６８の係止溝８４に係合せしめられる。しかる後に、操作レバーが所要とおりに操作されると、カートリッジシャッタ６４はシャッタ部材６６に形成されている通過開口７８がケース本体４に形成されている排出開口２４に整合する角度位置に回転せしめられる。従って、排出開口２４及び通過開口７８を通してカートリッジケース４内からトナーが排出され、現像装置本体に供給される。現像装置本体には、カートリッジケース４の底壁８における第二の溝部２０の所定部位、例えば排出開口２４に隣接した部位、にトナーが存在するか否かを検出するトナー検出器（図示していない）も配設されている。かかるトナー検出器は当業者には周知の磁気検出型のものでよい。
【００１９】
更に、現像装置本体の所要位置にトナーカートリッジが装着されると、現像装置本体に配設されている連動歯車（図示していない）がトナーカートリッジの入力歯車４６に噛み合わされ、第二のトナー搬送手段３２が入力歯車４６及び連動歯車を介して駆動源（図示していない）に連結せしめられると共に、第一のトナー搬送手段３０が入力歯車４０、入力歯車４６及び連動歯車を介して駆動源に連結される。従って、現像装置に配設されている現像剤適用手段（図示していない）を回転せしめるために駆動源が付勢されると、図２及び図４に矢印で示す如く、トナーカートリッジにおける第一のトナー搬送手段３０が図２において反時計方向に回転せしめられると共に、第二のトナー搬送手段３２が図２において時計方向に回転せしめられる。第一のトナー搬送手段３０が図２において反時計方向に回転せしめられると、その螺旋羽根３６の搬送作用により第一の溝部１８上に存在するトナーが他端縁から片端縁に向かう方向、即ち図４において右から左に向かう方向、に搬送される。また、第二のトナー搬送手段３２が図２において時計方向に回転せしめられると、搬送片４４が第二の溝部２０上を摺擦して第二の溝部２０上に存在するトナーを第一の溝部１８上に向けて搬送する。加えて、搬送片４４には先端縁から基端縁に向かって他端縁側に傾斜して延びる複数個のスリット６０が形成されている故に、第二の溝部２０上を摺擦する際にスリット６０間にて搬送片４４は、図４に図示する如くスリット６０に対して垂直な方向を撓み線として撓み、第二の溝部２０上に存在するトナーを端端縁から片端縁に向かう方向、即ち図４において右から左に向かう方向、にも搬送する。本発明者等の経験によれば、第二のトナー搬送手段３２が第二の溝部２０上に存在するトナーを第一の溝部１８上に向けて搬送する機能と共に、第二の溝部２０上に存在するトナーを他端縁から片端縁に向かう方向に搬送する機能をも有すると、第一の溝部１８及び第二の溝部２０の片端部（即ち排出開口２４が掲載されている端部）には実質上トナーが存在しないにもかかわらず、第一の溝部１８及び第二の溝部２０の他端部には相当量のトナーが残留しているという事態の発生が回避乃至抑制される。従って、カートリッジケース４内のトナーの枯渇を排出開口２４の近傍にて検出するトナー検出器が、カートリッジケース４内に相当量のトナーが存在しているにもかかわらずトナー枯渇を誤検出してしまうことが回避乃至抑制される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のトナーカートリッジにおいては、排出開口（及びトナー検出位置）から離隔した部位には未だ相当量のトナーが残留しているにもかかわらず、排出開口（及びトナー検出位置）近傍にはトナーが殆ど残留していないという事態の発生が充分に回避乃至抑制され、それ故にトナー枯渇が誤検出される虞が充分に回避乃至抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたトナーカートリッジの好適実施形態を示す斜面図。
【図２】図１のトナーカートリッジの横断面図。
【図３】図１のトナーカートリッジを下方から見た状態で示す斜面図。
【図４】図１のトナーカートリッジを、蓋部材を省略した状態で示す平面図。
【図５】図１のトナーカートリッジの第二のトナー搬送手段に使用されている搬送片を示す平面図。
【図６】図１のトナーカートリッジのカートリッジシャッタを示す分解斜面図。
【符号の説明】
２：カートリッジケース
４：ケース本体
６：蓋体（上壁）
８：底壁
１０：片側壁
１２：他側壁
１４：片端壁
１６：他端壁
１８：第一の溝部
２０：第二の溝部
２４：排出開口
２９：上壁
３０：第一のトナー搬送手段
３２：第二のトナー搬送手段
４０：第二のトナー搬送手段の回転軸
４４：第二のトナー搬送手段の搬送片
６０：傾斜して延びるスリット

Claims (4)

1. 底壁、該底壁の両側縁から上方に延びる両側壁、該底壁の両端縁から上方に延びる両端壁、及び上面を閉じる上壁によって規定され、該底壁は並列して延びる第一の溝部と第二の溝部とを有し、該第一の溝部には片端縁に偏らせて形成された排出開口が配設されており、該第二の溝部の横断面形状は下方に突出する弧状であるカートリッジケースと、
   該底壁の該第一の溝部上に存在するトナーを他端縁から該片端縁に向かう方向に搬送するための、該底壁の該第一の溝部に沿って延在せしめられた第一のトナー搬送手段と、
   該底壁の該第二の溝部に沿って延在する回転軸、及び該回転軸に固定された基縁部から半径方向に延出する柔軟な搬送片から構成され、該回転軸の回転に応じて該搬送片の先端部が該底壁の該第二の溝部上を摺擦して、該第二の溝部上に存在するトナーを該第一の溝部上に向けて搬送する第二のトナー搬送手段と、
   を具備するトナーカートリッジにおいて、
   該第二のトナー搬送手段の該搬送片には、その先端縁から該基端縁に向かって該他端縁側に傾斜して延びる複数個のスリットが、該回転軸の中心軸線方向に間隔をおいて形成され、
   該搬送片の他端縁には、半径方向中間部から外方に突出する突出部が形成され、該基縁部から該突出部までの領域においては該他端縁は該中心軸線に対して実質的に垂直に延び、該突出部から該先端縁までの領域においては該先端縁から該基端縁に向かって該他端縁側に傾斜して延びている、
   ことを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 該搬送片は合成樹脂製シート又はフィルムから形成されている、請求項１記載のトナーカートリッジ。
3. 該搬送片の、少なくとも該スリット間に存在する先端縁は、該片端縁に向かって該回転軸側に傾斜せしめられている、請求項１又は２記載のトナーカートリッジ。
4. 回転軸、及び該回転軸に固定された基縁部から半径方向に延出する柔軟な搬送片から構成された、トナーカートリッジに使用されるトナー搬送手段において、
   該搬送片には、その先端縁から該基端縁に向かって片端側に傾斜して延びる複数個のスリットが、該回転軸の中心軸線方向に間隔をおいて形成され、
   該搬送片の他端縁には、半径方向中間部から外方に突出する突出部が形成され、該基縁部から該突出部までの領域においては該他端縁は該中心軸線に対して実質的に垂直に延び、該突出部から該先端縁までの領域においては該先端縁から該基端縁に向かって該他端縁側に傾斜して延びている、
   ことを特徴とするトナー搬送手段。

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