JP4259695B2 - Seamless belt manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の複写機やレーザプリンタ等に使用されるシームレスベルトに関し、より詳しくは、中間転写用、用紙搬送用、現像用、あるいは定着用のシームレスベルトの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、シームレスベルトを製造する場合には、図示しないが、円筒形の金型を低速回転させ、有機溶剤に高分子材料を溶解させた比較的多量の高分子材料溶液を金型に供給してレベリングし、有機溶剤を揮発除去して高分子材料層、すなわち、シームレスベルトを遠心成形する。そしてその後、金型から乾燥したシームレスベルトを脱型してその両端部をそれぞれ切断除去し、円筒形で可撓性のシームレスベルトを得る。
【0003】
なお、この種の関連先行技術文献として、特開平3−34817号公報等があげられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシームレスベルトの製造方法は、以上のように多量の高分子材料溶液を一度にまとめて単に供給するので、有機溶剤の揮発速度が非常に遅く、乾燥の遅延化を招くという大きな問題がある。また、シームレスベルトの内外面の乾燥の速度差が大きいので、内面の平滑性が到底期待できない。
【0005】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、乾燥時間を短縮し、内面の平滑性を向上させることのできるシームレスベルトの製造方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を解決するため、高分子材料と有機溶剤とからなる高粘度の高分子材料溶液を所定の温度の円筒形の金型内に供給し、この金型を回転させ、周囲から加熱することにより、高分子材料溶液中の有機溶剤を除去して可撓性のシームレスベルトを遠心成形し、その後、金型からシームレスベルトを脱型してその両端部を除去する製造方法であって、
同一の高分子材料溶液の供給と有機溶剤の除去とを複数回繰り返すとともに、有機溶剤の除去時における金型の回転速度を高分子材料溶液供給時の最高速度よりも低速にすることにより、シームレスベルトを実質的に同質の高分子材料により積層形成し、複数の高分子材料間に表皮を介在させることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態におけるシームレスベルト1は、図1及び図2に示すように、実質的に同質の材料からなる複数(本実施形態では三層)の高分子材料層2が遠心成形で積層されることにより円筒形に成形され、各高分子材料層2が表皮3を介して積層されている。
【0009】
実質的に同質の材料とは、高分子材料や導電性フィラー等の主要成分が同質であることをいう。したがって、±10%以内の配合比の相違、主要成分ではない添加物の添加、又は高分子材料の分子量分布の違い等は、実質的に同質である。また、表皮3は、後述する金型10内に供給された高分子材料溶液4が回転に伴い固化するときに空気に接触した界面に膜が発生することにより形成される。
【0010】
次に、本実施形態におけるシームレスベルト1の製造方法について説明すると、図3等に示すように、高分子材料溶液4を供給装置5から成形装置9の金型10内に供給し、この金型10を回転させるとともに、有機溶剤を揮発除去する製造方法であって、同一の高分子材料溶液4の供給と有機溶剤の除去とを複数回繰り返すとともに、有機溶剤の除去時における金型10の回転速度を、高分子材料溶液供給時の最高速度よりも低速とするようにしている。
【0011】
高分子材料溶液4は、NMP等の各種有機溶剤にPESやPET等の高分子材料が溶解し、カーボン等が配合等されたものである。高分子材料としては、これらの他にも、PBT、PEN等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、アラミド樹脂、又はポリエーテルエーテルケトン等があげられるが、これらの中でも耐クリープ特性に優れるPESが好ましい。高分子材料は、熱可塑性や熱硬化性のいずれでも良く、実施する製造方法により適当なものを選択することができる。
【0012】
供給装置5は、図3に示すように、細長い吐出ノズル6を水平に備えたポンプ7と、このポンプ7に高分子材料溶液4を供給するホッパ8とから構成されている。そして、図示しない歯車機構やベルト機構の駆動に基づき、矢印で示すように金型10の軸方向に対して進退動し、吐出ノズル6の先端部から20〜30mm離れた金型10の内周面に粘度の高い(常温時で1ポイズ以上、100ポイズ以下)液状の高分子材料溶液4を筋状、線条に垂らしながら供給する。
【0013】
成形装置9は、図4や図5に示すように、高分子材料層2、すなわちシームレスベルト1を遠心成形する金型10と、この金型10を回転させる駆動装置11と、この駆動装置11に対して接離可能な従動装置12とから構成されている。金型10は、各種金属を使用して横長の円筒形に形成され、シームレスベルト1を容易に脱型できるよう内周面に滑らかな鏡面加工、フッ素加工、あるいはシリコーン樹脂加工等が施されるとともに、外周面には図示しないつや消しの黒色が塗布されており、この黒色が外部ヒータからの熱を効率的に吸収する。金型10の両端部には高分子材料溶液4の漏洩を防止するリング形の蓋13がそれぞれ着脱自在に嵌合され、蓋13の中心部には高分子材料溶液4用の供給孔が形成されている。
【0014】
駆動装置11は、各種のモータ14と、このモータ14の駆動で回転する駆動軸15と、この駆動軸15に嵌着される複数の駆動輪16と、各駆動輪16の外周面に覆着され、蓋13の外周面下部を接触担持して制振機能を発揮する耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー17とから構成されている。弾性エラストマー17は、例えば耐油性、耐有機溶剤性、耐薬品性、耐候性、耐熱性等に優れるシリコーンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等からなり、90°Hs以下、好ましくは30°Hs〜90°Hsの硬度を有している。これは、30°Hs未満だと圧縮永久歪み特性が悪化し、90°Hsを超えると制振性に乏しくなるからである。
【0015】
従動装置12は、図4に示すように、駆動軸15に対して水平横方向にスライドするフリーの従動軸18と、この従動軸18に嵌着される複数の従動輪19と、各従動輪19の外周面に覆着され、蓋13の外周面下部を接触担持して制振機能を発揮する耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー17Aとから構成されている。弾性エラストマー17Aについては、駆動装置11の弾性エラストマー17と同様であるので説明を省略する。
【0016】
次に、シームレスベルト1の具体的な製造方法を説明すると、先ず、駆動装置11を駆動して水平状態の金型10を50G以上の遠心力が加わる最高速度(例えば、金型の内径が200mmの場合、662rpm以上)で回転させるとともに、この金型10を所定の温度(特に制約はないが、70℃〜100℃程度)とし、供給装置5を金型10の軸方向に対して適宜進退動させて回転する金型10の内周面に高分子材料溶液4を垂らしながら供給塗布し、金型10の内周面に高分子材料溶液4を均一にレベリングする。こうして高分子材料溶液4を完全にレベリングしたら、金型10の回転速度を最高速度から2〜20Gの遠心力が作用する低速(例えば、金型の内径が200mmの場合、134rpm以上、134〜423rpm)にして遠心力から有機溶剤を解放し、金型10を外部ヒータで周囲から加熱して高分子材料溶液4の粘度低減や有機溶剤の蒸発を促進する。
【0017】
2G〜20Gの遠心力が作用する低速とするのは、2G未満ではレベリングした高分子材料溶液4の垂れるおそれがあるからである。逆に20Gを超えると、有機溶剤の遠心力からの開放が不十分となり、有機溶剤の除去時間短縮が困難になるからである。
【0018】
次いで、金型10を再度最高速度で回転させ、供給装置5を金型10の軸方向に対して進退動させて金型10の内周面に付着した高分子材料層2上に同一の高分子材料溶液4を表皮3を介し垂らしながら供給塗布し、表皮3上に高分子材料溶液4を均一にレベリングする。高分子材料溶液4をレベリングしたら、金型10の回転速度を再度最高速から低速度にし、金型10を外部ヒータで周囲から加熱して高分子材料溶液4の粘度低減や有機溶剤の蒸発を促進する。
【0019】
次いで、金型10を再び最高速度で回転させ、供給装置5を金型10の軸方向に対して進退動させて金型10の二層目の高分子材料層2上に同一の高分子材料溶液4を表皮3を介し垂らしながら供給塗布し、表皮3上に高分子材料溶液4を均一にレベリングする。高分子材料溶液4をレベリングしたら、金型10の回転速度を再び最高速から低速度にし、金型10を外部ヒータで周囲から加熱して高分子材料溶液4の粘度低減や有機溶剤の蒸発を促進し、多層の高分子材料層2、換言すれば、周面に表皮3を備えたシームレスベルト1を遠心成形する。これらの作業の際、外部ヒータで単に加熱して有機溶剤を急激に蒸発・乾燥させると、シームレスベルト1の周面の状態が悪化するので、金型10の温度が有機溶剤の沸点よりも120〜50℃程度低くなるよう加熱し、指触乾燥状態の得られた後に加熱温度を上昇させ、乾燥作業を終了する。
【0020】
次いで、成形装置9から金型10を取り外し、金型10を乾燥機にセットして残留有機溶剤を蒸発・乾燥させ、乾燥機から金型10を取り外して室温で空冷する。すると、金型10とシームレスベルト1の熱膨張差により、金型10の内周面からシームレスベルト1が自然に剥離する。金型10とシームレスベルト1とが強く密着して離れない場合には、シームレスベルト1の端部から徐々に剥がせば、金型10からシームレスベルト1を脱型することができる。そしてその後、シームレスベルト1の両端部をそれぞれ所定の長さで切断すれば、可撓性を有する円筒形で厚肉のシームレスベルト1を得ることができる。
【0021】
上記方法によれば、金型10に高分子材料溶液4を複数回供給するので、1回のチャージ量を少なくすることができ、これにより有機溶剤の揮発を著しく速めて表皮3の形成を促進し、生産性の向上を図ることができる。例えば、高分子材料溶液4の一回当たりのチャージ量を1/3とした場合、トータルの乾燥速度を3倍にすることができる。また、高分子材料溶液4の複数回供給により、1回目の厚さのばらつきを2回目以降で修正することができるので、シームレスベルト1の内外面の乾燥速度差が小さくなり、シームレスベルト1の内面の平滑性やシームレスベルト1の精度を大幅に向上させることが可能になる。
【0022】
また、低速回転中の金型10ではなく、最高速度で回転中の金型10に高分子材料溶液4を供給するので、迅速なレベリングが非常に容易となる。また、最高速度で回転する金型10を有機溶剤の除去時や乾燥時に低速回転させて有機溶剤を遠心力から解放し、排出するので、乾燥時間を半分以上短縮することができるとともに、シームレスベルト1の端部の厚さが不均一化するのをきわめて有効に防止することができる。また、金型10に粘度の低い高分子材料溶液4を高圧で飛翔させるのではなく、高粘度の高分子材料溶液4を吐出ノズル6から吐出塗布するので、金型10内で高分子材料溶液4が飛散したり、シームレスベルト1の肉厚が不均一化することがない。よって、厚さ50μm〜80μm以上、1mm以下の範囲で±3μm以下程度の高精度のシームレスベルト1を短時間に好適に製造することができる。
【0023】
また、駆動装置11と従動装置12とで金型10を搭載するので、小径のみならず、200μm以上の大径のシームレスベルト1をも容易に遠心成形することが可能となる。また、駆動装置11の駆動輪16のみで金型10を回転させ、従動輪19を従わせて回転させるので、駆動輪16と従動輪19との間に速度差の発生することがなく、簡易な構成で金型10の上下動や微小なスリップをきわめて有効に防止することができる。さらに、駆動装置11に対して従動装置12が接近又は離隔するので、金型10のメンテナンスや交換の便宜を図ったり、異なる使用の金型10に簡単に対処することが期待できる。さらにまた、弾性エラストマー17・17Aが耐熱性に優れるので、金型10を加熱しても、長時間の連続使用が大いに期待できる。
【0024】
なお、上記実施形態では金型10に高分子材料溶液4を3回供給したものを示したが、必要に応じ、高分子材料溶液4を2回供給したり、4回以上供給することもできる。また、金型10を当初から最高速度で回転させ、この金型10の内周面に高分子材料溶液4を垂らしながら供給塗布したが、金型10は、少なくとも高分子材料溶液4の供給塗布後に最高速度で回転すれば良い。したがって、当初は金型10を最高速度よりも低い速度で回転させ、この金型10の内周面に高分子材料溶液4を供給塗布した後に50G以上の最高速度で回転させても良い。また、上記実施形態では駆動装置11と従動装置12とを使用したが、従動装置12を省略し、一対の駆動装置11を使用することも可能である。
【0025】
また、駆動装置11に対して従動装置12を接離可能としたが、従動装置12に対して駆動装置11を接離可能としたり、駆動装置11と従動装置12とを相互に接離可能としても良い。さらに、蓋13の外周面下部に駆動輪16や従動輪19の弾性エラストマー17・17Aを接触させたが、金型10の外周面下部に駆動輪16や従動輪19の弾性エラストマー17・17Aを接触させても良い。
【0026】
【実施例】
以下、本発明に係るシームレスベルト1の製造方法の実施例、比較例、及び評価について順次説明する。
実施例
先ず、駆動装置11を駆動して水平の金型(内径200mm、外径220mm、長さ400mm)10を1,000rpmの最高速度で回転させるとともに、この金型10の温度を75℃とし、供給装置5を金型10の軸方向に対して進退動させて金型10の内周面に101gの高分子材料溶液4を垂らしながら供給塗布し、金型10の内周面に高分子材料溶液4を均一にレベリングした。高分子材料溶液4は、NMPにポリアミドイミドを溶解させ、この材料にカーボン5−20wt%配合した材料とした(固形分15%)。こうして高分子材料溶液4をレベリングしたら、金型10の回転速度を最高速から200rpmの低速にし、金型10を外部ヒータで周囲から120℃に加熱して20分乾燥させた。
【0027】
次いで、金型10を再度1,000rpmの最高速度で回転させ、供給装置5を金型10の軸方向に対して進退動させて金型10の内周面に付着した高分子材料層2の表皮3に同一の高分子材料溶液4を100g垂らしながら供給塗布し、表皮3上に高分子材料溶液4を均一にレベリングした。高分子材料溶液4をレベリングしたら、金型10の回転速度を最高速度から200rpmの低速にし、金型10を外部ヒータで周囲から120℃に加熱して25分乾燥させ、シームレスベルト1を遠心成形した。なお、シームレスベルト1の遠心成形時間は、供給時間、昇温時間を含め、60分であった。
【0028】
次いで、成形装置9から金型10を取り外し、金型10を250℃の乾燥機にセットして残留有機溶剤を蒸発・乾燥させ、1時間経過した後に乾燥機から金型10を取り外して室温で冷却した。そして、金型10とシームレスベルト1の熱膨張差を利用してシームレスベルト1を脱型し、シームレスベルト1の両端部をそれぞれ所定の長さで切断して厚さ約100μmのシームレスベルト1を得た。
【0029】
比較例
実施例と同様の駆動装置11を駆動して同様の金型10を200rpmの低速で回転させるとともに、この金型10の温度を75℃とし、供給装置5を金型10の軸方向に対して進退動させて金型10の内周面に201gの高分子材料溶液4を垂らしながら供給塗布し、金型10の内周面に実施例同様の高分子材料溶液4を均一にレベリングした。高分子材料溶液4をレベリングしたら、回転する金型10を外部ヒータで周囲から120℃に加熱して20分乾燥させ、シームレスベルト1を遠心成形した。この場合のシームレスベルト1の遠心成形時間は90分であった。
【0030】
次いで、成形装置9から金型10を取り外し、金型10を250℃の乾燥機にセットして残留有機溶剤を蒸発・乾燥させ、1時間経過した後に乾燥機から金型10を取り外して室温で冷却した。そして、金型10とシームレスベルト1の熱膨張差を利用してシームレスベルト1を脱型し、その後、シームレスベルト1の両端部をそれぞれ所定の長さで切断して厚さ約100μmのシームレスベルト1を得た。
【0031】
評 価
実施例で得られたシームレスベルト1の周壁の厚さを縦横10mm毎に測定したところ、平均値が100.1μmであり、ばらつき(最大−最小)を6μm以内に抑えることができた。これに対し、比較例で得られたシームレスベルト1の周壁の厚さを測定したところ、11μmものばらつきが確認された。さらに、実施例と異なり、シームレスベルト1の内面(表面)に微細な波打が認められた。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シームレスベルトの乾燥時間を短縮することができ、しかも、シームレスベルトの内面の平滑性を向上させることができるという効果がある。
具体的には、金型に高分子材料溶液を複数回供給するので、1回のチャージ量を少なくすることができ、これにより有機溶剤の揮発を速めて表皮の形成を促進し、生産性の向上を図ることができる。また、高分子材料溶液の複数回供給により、1回目の厚さのばらつきを2回目以降で修正することができるので、シームレスベルトの内外面の乾燥速度差が小さくなり、シームレスベルトの内面の平滑性やシームレスベルトの精度を向上させることができる。
また、低速回転中の金型ではなく、最高速度で回転中の金型に高分子材料溶液を供給するので、迅速なレベリングが容易となる。また、最高速度で回転する金型を有機溶剤の除去時や乾燥時に低速回転させて有機溶剤を遠心力から解放し、排出するので、乾燥時間を短縮することができるとともに、シームレスベルトの端部の厚さが不均一化するのを有効に防止することが可能となる。さらに、金型に粘度の低い高分子材料溶液を高圧で飛翔させるのではなく、高粘度の高分子材料溶液を塗布するので、金型内で高分子材料溶液が飛散したり、シームレスベルトの肉厚が不均一化することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシームレスベルトの実施形態を示す一部切り欠き斜視説明図である。
【図2】図1のII部の拡大説明図である。
【図3】本発明に係るシームレスベルトの製造方法の実施形態を示す説明図である。
【図4】本発明に係るシームレスベルトの製造方法の実施形態における成形装置を示す正面図である。
【図5】図4の側面図である。
【符号の説明】
1 シームレスベルト
2 高分子材料層
3 表皮
4 高分子材料溶液
5 供給装置
9 成形装置
10 金型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seamless belt used in an electrophotographic copying machine, a laser printer, and the like, and more particularly, to a method of manufacturing a seamless belt for intermediate transfer, paper conveyance, development, or fixing. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when manufacturing a seamless belt, although not shown, a cylindrical mold is rotated at a low speed, and a relatively large amount of a polymer material solution in which a polymer material is dissolved in an organic solvent is supplied to the mold. Leveling is performed, and the organic solvent is volatilized and removed, and the polymer material layer, that is, the seamless belt is centrifugally formed. Thereafter, the dried seamless belt is removed from the mold, and both end portions thereof are cut and removed to obtain a cylindrical and flexible seamless belt.
[0003]
As a related prior art documents of this type, JP-A-3-34817 Publication and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional seamless belt manufacturing method simply supplies a large amount of the polymer material solution at a time as described above, and thus has a large problem that the volatilization rate of the organic solvent is very slow and the drying is delayed. . Moreover, since the difference in drying speed between the inner and outer surfaces of the seamless belt is large, the smoothness of the inner surface cannot be expected.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a seamless belt manufacturing method capable of shortening the drying time and improving the smoothness of the inner surface.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a high-viscosity polymer material solution composed of a polymer material and an organic solvent is supplied into a cylindrical mold at a predetermined temperature, and this mold is rotated and the surroundings are In the manufacturing method, the organic solvent in the polymer material solution is removed by heating from the mold, and the flexible seamless belt is centrifugally molded. Then, the seamless belt is removed from the mold and both ends thereof are removed. There,
The same polymer material solution supply and organic solvent removal are repeated multiple times, and the mold rotation speed when removing the organic solvent is set lower than the maximum speed when supplying the polymer material solution. A belt is formed by laminating substantially the same polymer material, and a skin is interposed between a plurality of polymer materials.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0009]
The substantially homogeneous material means that main components such as a polymer material and a conductive filler are homogeneous. Therefore, the difference in the blending ratio within ± 10%, the addition of an additive that is not a main component, or the difference in the molecular weight distribution of the polymer material is substantially the same. The
[0010]
Next, the manufacturing method of the
[0011]
The
[0012]
As shown in FIG. 3, the supply device 5 includes a
[0013]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0014]
The drive device 11 covers various motors 14, a drive shaft 15 that rotates by driving the motor 14, a plurality of
[0015]
As shown in FIG. 4, the driven
[0016]
Next, a specific method for manufacturing the
[0017]
The reason why the centrifugal force of 2G to 20G is applied is that the speed is lower than 2G because the leveled
[0018]
Next, the
[0019]
Next, the
[0020]
Next, the
[0021]
According to the above method, since the
[0022]
Further, since the
[0023]
In addition, since the
[0024]
In the above embodiment, the
[0025]
Further, although the driven
[0026]
【Example】
Hereinafter, the Example of the manufacturing method of the
Example First, the driving device 11 is driven to rotate a horizontal mold (inner diameter 200 mm, outer diameter 220 mm, length 400 mm) 10 at a maximum speed of 1,000 rpm, and the temperature of the
[0027]
Next, the
[0028]
Next, the
[0029]
The same driving device 11 as in the comparative example is driven to rotate the
[0030]
Next, the
[0031]
When the thickness of the peripheral wall of the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the drying time of the seamless belt can be shortened, and the smoothness of the inner surface of the seamless belt can be improved.
Specifically, since the polymer material solution is supplied to the mold a plurality of times, the amount of charge at one time can be reduced, which accelerates the volatilization of the organic solvent and promotes the formation of the epidermis. Improvements can be made. In addition, since the thickness variation of the first time can be corrected after the second time by supplying the polymer material solution multiple times, the difference in the drying speed between the inner and outer surfaces of the seamless belt is reduced, and the inner surface of the seamless belt is smoothed. And the accuracy of the seamless belt can be improved.
Further, since the polymer material solution is supplied not to the mold rotating at a low speed but to the mold rotating at the maximum speed, quick leveling is facilitated. In addition, since the organic solvent is released from the centrifugal force by discharging the mold rotating at the maximum speed at a low speed when removing the organic solvent or drying, the drying time can be shortened and the end of the seamless belt It is possible to effectively prevent the thickness of the film from becoming uneven. In addition, a high-viscosity polymer material solution is not applied to the mold at high pressure, but a high-viscosity polymer material solution is applied to the mold. Thickness does not become uneven.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway perspective explanatory view showing an embodiment of a seamless belt according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a part II in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory view showing an embodiment of a method for producing a seamless belt according to the present invention.
FIG. 4 is a front view showing a molding apparatus in an embodiment of a seamless belt manufacturing method according to the present invention.
FIG. 5 is a side view of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
同一の高分子材料溶液の供給と有機溶剤の除去とを複数回繰り返すとともに、有機溶剤の除去時における金型の回転速度を高分子材料溶液供給時の最高速度よりも低速にすることにより、シームレスベルトを実質的に同質の高分子材料により積層形成し、複数の高分子材料間に表皮を介在させることを特徴とするシームレスベルトの製造方法。 The same polymer material solution supply and organic solvent removal are repeated multiple times, and the mold rotation speed when removing the organic solvent is set lower than the maximum speed when supplying the polymer material solution. A method for producing a seamless belt, comprising: forming a belt by laminating substantially the same polymer material; and interposing a skin between the plurality of polymer materials.
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