JP4808060B2 - 現像装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用する複写機、プリンタ等の画像形成装置は、感光体ドラム（像担持体）と、感光体ドラムに現像剤を供給して静電潜像を顕像化する現像装置とを備えている。現像装置は、一般に、現像剤が収容されるケーシングと、ケーシング内に感光体ドラムに対抗して配置される現像ローラと、現像剤をケーシング内で撹拌搬送する撹拌搬送スクリュー（撹拌搬送部材）とを備えている。撹拌搬送スクリューは、通常、軸部と、軸部の外周部に軸方向に螺旋状に形成されたスパイラル（羽根部）とを有している。

このような現像装置では、例えば一成分系現像剤としてのトナーを収容する場合において、撹拌搬送スクリューによりトナーが撹拌搬送されるにつれ、トナー表面のワックスや表面処理剤が徐々に剥がれるなどして流動性を失い、撹拌搬送スクリューのスパイラルに付着、堆積する場合がある。このような状態では、撹拌搬送スクリューの撹拌機能、搬送機能が阻害されてしまう。

そこで、従来の現像装置として、スパイラルの形状を改良してトナーが付着しにくくしたものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示すスパイラルでは、撹拌機能と搬送機能が両立するよう工夫されている。

なお、現像ローラ上のトナーの層厚規制を行う層厚規制ブレードに付着したトナーを掻き落とすための技術も知られている（例えば、特許文献２）。

一方、電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムの周囲に、感光体ドラム表面に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置をさらに備えている。クリーニング装置は、通常、感光体ドラム表面に当接するクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって掻き落されたトナーを一方向に撹拌搬送する撹拌搬送スクリューとを有している。クリーニング装置においても、現像装置と同様に撹拌搬送スクリューにトナー付着する場合があるので、これを掻き落すべく、ポリエチレンテレフタレート製のフィルムを撹拌搬送スクリューの軸部から放射状に延びるように取り付けたものが知られている。
特開２０００−２５０２９９ 特開２００１−２４９５３８

特許文献１の現像装置のように、スパイラルの形状を改良する方法では、スパイラルの形状が複雑になり、また、形状を改良してもトナーの付着を十分に防ぐことはできない。

また、上記クリーニング装置のように、樹脂性フィルムを採用する技術では、スパイラルに付着したトナーを掻き落すことはできるが、トナーを搬送する機能が阻害されるので、この技術を現像装置に採用した場合は、現像装置が備えるべき機能を十分に確保できない。

本発明の目的は、撹拌搬送部材を備えた現像装置において、撹拌搬送部材に現像剤が付着して撹拌機能及び搬送機能が低下することを抑えつつ、そのような構成を用意するのに要するコストを低減することにある。

請求項１に記載の現像装置は、ケーシングと、第１撹拌搬送部材と、現像剤除去ユニットとを備えている。ケーシングは、現像剤を収容可能である。第１撹拌搬送部材は、ケーシング内に回転自在に配置される第１軸部と、第１軸部の外周部に形成された螺旋状の第１羽根部とを有する。現像剤除去ユニットは、第１羽根部の螺旋ピッチに応じて軸方向に並べて配置されかつ第１羽根部に対し当接可能な複数の第１掻き落し部材と、ケーシングに保持され、複数の第１掻き落し部材を保持する保持部材とを有する。

この現像装置では、第１撹拌搬送部材の第１羽根部に付着した現像剤は、第１撹拌搬送部材の回転に伴って、保持部に保持された複数の第１掻き落し部材がそれぞれ対応する軸方向位置で第１羽根部に当接することで掻き落されるので、第１撹拌搬送部材に現像剤が付着、堆積するのを防止することができる。

そして、各第１掻き落し部材は、互いに別体であるため、配置される軸方向位置の羽根部の形状に応じて個別に作成することができ、例えば、複数の第１掻き落し部材を一体の部材として作成する場合に比べ、容易に作成でき、コストを低減することができる。

請求項２に記載の現像装置は、請求項１の現像装置において、第１撹拌搬送部材と平行にケーシング内に回転自在に配置される第２軸部と、第２軸部の外周部に形成された螺旋状の第２羽根部とを有する第２撹拌搬送部材をさらに備えている。現像剤除去ユニットは、第２羽根部の螺旋ピッチに応じて軸方向に並べて配置されかつ第２羽根部に対しそれぞれ当接可能な複数の第２掻き落し部材をさらに有し、第２掻き落し部材は、保持部材に保持されている。

この現像装置では、特に、循環撹拌方式の装置において、２本の撹拌搬送部材に付着した現像剤はそれぞれ、第１掻き落とし部材及び第２掻き落とし部材によって掻き落とされる。ここでは、各第１及び第２掻き落とし部材は、対応する配置位置に応じて個別に作成すればよいので、容易に作成でき、コスト低減を図ることができる。

請求項３に記載の現像装置は、請求項２の現像装置において、２つの撹拌搬送部材はそれぞれ、軸部の搬送方向先端部の外周部に形成されかつ他方の撹拌搬送部材側に現像剤を搬送するための径方向に延びる板状部をさらに有する。

この現像装置では、板状部により一方の撹拌搬送部材から他方の撹拌搬送部材に現像剤が受け渡されるので、循環効率が良くなる。

請求項４に記載の現像装置は、請求項１から３のいずれか１項の現像装置において、複数の掻き落し部材はそれぞれ、弾性を有する金属線材により形成されている。

この現像装置では、各掻き落とし部材は、弾性を有する金属線材で形成されていることから、撹拌搬送部材の回転によって羽根部が軸方向に移動するような動きにも追従して当接することができ、羽根部に付着した現像剤をより確実に掻き落とすことができる。

請求項５に記載の画像形成装置は、像担持体と、現像装置と、転写装置とを備えている。現像装置は、像担持体に現像剤を供給する請求項１からのいずれか１項に記載の装置である。転写装置は、像担持体に供給された現像剤を記録媒体に転写する装置である。

本発明によれば、第１撹拌搬送部材の第１羽根部に付着した現像剤は、第１撹拌搬送部材の回転に伴って、保持部に保持された複数の第１掻き落し部材がそれぞれ対応する軸方向位置で第１羽根部に当接することで掻き落されるので、第１撹拌搬送部材に現像剤が付着、堆積するのを防止することができる。そして、各第１掻き落し部材は、互いに別体であるため、配置される軸方向位置の羽根部の形状に応じて個別に作成することができ、例えば、複数の第１掻き落し部材を一体の部材として作成する場合に比べ、容易に作成でき、コストを低減することができる。

＜画像形成装置の構成＞
図１に、本発明の一実施形態が採用された画像形成装置としての複合機１を示す。

複合機１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びスキャナとしての機能を併有する画像形成装置であり、操作パネル（図示せず）と、画像読取部５と、制御部（図示せず）と、給紙部９と、画像形成部１１と、定着部１３と、排紙部１５とを備えている。

操作パネルは、原稿のコピーや読み取りを指示するためのスタートキーや、種々の印刷条件を設定するための設定キー等を有している。また、操作パネルは、種々の操作画面が表示されるタッチパネル式の液晶ディスプレイを有している。

画像読取部５は、複合機本体１ａ上面の原稿台２上の原稿の画像情報を読みとるためのものであり、図示しない光学系、ＣＣＤ等を有している。

制御部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含むマイクロコンピュータで構成され、画像読取部５、画像形成部１１等の入出力部の制御や、画像情報に対する画像処理等を行う。ＲＯＭには、これらの動作のための各種プログラムデータが格納され、ＣＰＵによりＲＡＭに読み出され、実行される。

給紙部９は、複合機本体１ａの底部に配置された複数の給紙カセット１０と、複合機本体１ａの側部に設けられた手差しトレイ１２とを有し、これらにセットされた用紙（記録媒体）を１枚ずつ画像形成部１１に向けて搬送するための給紙ローラ８及びこれを駆動する駆動用モータ（図示せず）を有している。

画像形成部１１は、給紙部９から搬送される用紙に対し、電子写真プロセスによりトナー像を形成するものであり、所定の回転方向（矢印Ｘ方向）に回転駆動される感光体ドラム２１（像担持体）と、感光体ドラム２１の周囲に回転方向上流側から順に配置された、主帯電装置２３、露光器２５、現像装置２７、転写装置２９、クリーニング装置３１、及び除電装置３３を備えている。

感光体ドラム２１は、表面に感光層を備えた回転体であり、画像形成命令を受けて所定の回転速度で回転する。

主帯電装置２３は、高電圧が印可される帯電ワイヤを有し、この帯電ワイヤによるコロナ放電によって感光体ドラム２１の表面に所定電位を付与することにより、感光体ドラム２１を一様に帯電する。

露光器２５は、レーザー光源、ポリゴンミラー等を有し、画像情報に基づいて、帯電した感光体ドラム２１に対しレーザー光を照射することで、感光体ドラム２１の表面電位が選択的に減衰され、静電潜像が形成される。

現像装置２７は、感光体ドラム２１に対しトナーを供給して、感光体ドラム２１表面の静電潜像を顕像化するための装置である。詳細については後述する。

転写装置２９は、感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像を、転写バイアスにより用紙側に転写するための装置である。

クリーニング装置３１は、ケーシング３２と、感光体ドラム２１表面に当接するクリーニングブレード３０と、ケーシング３２内に掻き落とされたトナーを軸方向一側（図１において紙面奥側）に搬送するための撹拌搬送スクリュー（図示せず）とを有し、感光体ドラム２１表面に残存するトナーを掻き取り、回収する。

除電装置３３は、感光体ドラム２１表面の残存電位を除去するためのものである。

定着部１３は、画像形成部１１の用紙搬送方向下流側に配置され、ヒータを内蔵する加熱ローラ１６及び加圧ローラ１８を有し、トナー像が転写された用紙は、両ローラ１６，１８にニップされることでトナー像が溶融定着される。

排紙部１５は、定着部１３を通った用紙を複合機本体１ａの側部の排紙トレイ１４に排紙するためのものであり、ローラ及びこれを駆動する駆動モータ等を有している。

また、複合機１は、他の入出力部として、自動原稿送り装置１７、トナー補給装置（図示せず）等をさらに備えている。自動原稿送り装置１７は、複合機本体１ａ上面に対し開閉自在に装着され、複数枚の原稿を１枚ずつ連続的に原稿台２に給紙することができる。トナー補給装置は、現像装置２７の上方に配置されたトナーカートリッジ（図示せず）から、トナーを補給するためのものであり、現像装置２７の残量検知センサ（図示せず）によりトナー残量が少なくなったことが検知されると補給動作を行う。

＜現像装置＞
次に、図２及び図３に基づいて、現像装置２７について詳細に説明する。

なお、図３において、現像装置２７の後端部の上面部は、説明の便宜のため省略されている。

現像装置２７は、一成分系現像剤としてのトナーを用いて現像を行うものであり、ケーシング４１と、現像ローラ４３と、層厚規制ブレード４５と、第１及び第２撹拌搬送スクリュー４７，４９（第１及び第２撹拌搬送部材）と、現像剤除去ユニット５１と、現像バイアス印可手段５３を備えている。

ケーシング４１は、樹脂製の筐体であり、内側にはトナーが収容される。ケーシング４１の前端部は開口されるとともに、後端部の上面部は図示しないトナーカートリッジと連通されている。また、ケーシング４１は、第１及び第２撹拌搬送スクリュー４７，４９の間に、鉛直方向に延びかつ軸方向両端部を除く領域にわたり延びて形成された仕切壁４１ａを有している。

現像ローラ４３は、ケーシング４１の前端部の開口部分に回転自在に装着され、感光体ドラム２１に隣接して配置されている。現像ローラ４３は、感光体ドラム２１に対しケーシング４１内のトナーを供給するものであり、矢印Ｃ方向に回転駆動する現像スリーブ４３ａと、現像スリーブ４３ａの内周側に固定して配置されかつ所定の周方向位置に形成された複数の磁極を有するマグネットローラ４３ｂとを有している。

層厚規制ブレード４５は、現像スリーブ４３ａに供給されたトナー層の厚みを規制するための部材であり、その先端部と現像スリーブ４３ａとの間に所定の間隙を保持して配置されている。

第２撹拌搬送スクリュー４９は、ケーシング４１内のトナーを撹拌しながら軸方向一方側（図２において紙面奥側にから手前側に向かう方向）に搬送するものであって、第１撹拌搬送スクリュー４７と共にケーシング４１内のトナーを循環搬送する。第２撹拌搬送スクリュー４９は、仕切壁４１ａを介して第１撹拌搬送スクリュー４７と平行に配置され、ケーシング４１内に矢印Ｂ方向に回転自在に配置されている。第２撹拌搬送スクリュー４９は、軸７１（第２軸部）と、軸７１の外周部に形成された螺旋状のスパイラル７３（第２羽根部）と、軸７１の軸方向一端部の外周部に形成された板状部７５とを有している。搬送方向先端部の板状部７５は、軸方向一方側において第１撹拌搬送スクリュー４７側にトナーを搬送するためのものであり、軸７１から外周側に延びている。

第１撹拌搬送スクリュー４７は、ケーシング４１内のトナーを撹拌しながら軸方向他方側（図２において紙面手前側から奥側に向かう方向）に搬送するものであって、ケーシング４１内に矢印Ａ方向に回転自在に配置されている。第１撹拌搬送スクリュー４７は、軸６１（第１軸部）と、軸６１の外周面に螺旋状に形成されたスパイラル６３（第１羽根部）と、軸６１の搬送方向先端部の外周部に形成された板状部６５とを有している。板状部６５は、軸方向他方側において第２撹拌搬送スクリュー４９側にトナーを搬送するためのものであり、軸６１から外周側に延びている。

現像剤除去ユニット５１は、ケーシング４１上面部において仕切壁４１ａの上方でかつ僅かに前端側に位置する部分に設けられ、図４乃至図６に示すように、保持部８１と、複数の第１バネ部材８３（第１掻き落とし部材）と、複数の第２バネ部材８５（第２掻き落とし部材）と有している。

複数の第１及び第２バネ部材８３，８５は、バネ性を有する金属製（例えばＳＵＳ３０４）の線材により形成されたものであり、ここでは、軸方向領域に対応して３種の形状のものを含む。

第１の形状として、保持部８１の軸方向一端部には、第２撹拌搬送スクリュー４９側に張り出したバネ部材８５ａが保持されている。また、保持部８１の軸方向他端部には、第１撹拌搬送スクリュー４７に張り出した２つのバネ部材８３ａが同じ軸方向位置で保持されている。これらのバネ部材８３ａ，８５ａはそれぞれ、先端部が矩形状に形成されている。

第２の形状として、保持部８１の軸方向両端部を除く領域には、第２撹拌搬送スクリュー４９側に張り出した複数のバネ部材８５ｂと、第１撹拌搬送スクリュー４７側に張り出した複数のバネ部材（図示せず）とが保持されている。これらのバネ部材８５ｂは、主にスパイラル６３，７３に付着したトナーを掻き落とせるよう、それぞれ先端部が矩形状に形成されかつ折り返されてなる。

第３の形状として、保持部８１の軸方向他端部と、一端部でバネ部材８５ａの隣とには、第２撹拌搬送スクリュー４９側に張り出す３個のバネ部材８５ｃが保持されている。また、保持部８１の軸方向一端部には、第１撹拌搬送スクリュー４９側に張り出す３個のバネ部材８３ｃが配置されている。これらのバネ部材８３ｃ，８５ｃは、主にスパイラル６３，７３に付着したトナーを掻き落とせるよう、それぞれＶ字形状の先端部を有している。

なお、図３乃至図６において、説明の便宜のため、バネ部材８３，８５は、保持部８１の全ての軸方向領域には示していないが、省略された領域には全て上記第２の形状であるバネ部材８５ｂが保持されているものとする。また、いずれのバネ部材８３，８５も、保持部８１に取り付けられる１対の起端部を有しており、各起端部は、現像バイアス印可手段５３の現像ステー１０３（後述）に下方から当接している。

保持部８１は、複数の第１及び第２バネ部材８３，８５を保持するための部材であり、それぞれ軸方向に延びかつ前後方向に互いに連結された樹脂製の第１プレート９３、第２プレート９５で構成されている。

第１プレート９３は、第１撹拌搬送スクリュー４７側に配置され、現像ステー１０３の後端部分に対し例えば接着剤により固定される。第１プレート９３の後端部側の部分は、第１撹拌搬送スクリュー４７の螺旋ピッチに応じて軸方向に所定間隔ごとにバネ部材８３ｃ等を取付可能な複数の取付部９３ａが形成され、櫛状の形状を有している。各取付部９３ａには、バネ部材８３ｃ等の起端部が挿通される挿通孔９３ｂが形成されている。また、第１プレート９３は、各取付部９３ａの位置に対応する軸方向位置に形成された切欠部９３ｃを有しており、切欠部９３ｃは、挿通孔９３ｂを通るバネ部材８３ｃ等の起端部を上方に案内する。また、第１プレート９３は、第２プレート９５に対しスナップ留めされるための係合突起９３ｄを有している。

第２プレート９５は、第１プレート９３の係合突起９３ｄによって第１プレート９３にスナップ留めされるための係合孔９５ａを有している。第２プレート９５は、バネ部材８５ｂ等の起端部が挿通される挿通孔９５ｂが形成されるとともに、前端側の面には、挿通孔９５ｂと連通しかつバネ部材８５ｂ等の起端部を前端側に案内するための案内孔９５ｃが形成されている。また、第２プレート９５は、その上端部において、軸方向両端部及び中央部の３カ所に、現像バイアス印可手段５３の現像ステー１０３の係止用孔１０３ａに係止される係止部９５ｂが形成されている。

現像バイアス印可手段５３は、現像バイアス入力端子１０１と、現像ステー１０３とを有している。現像バイアス入力端子１０１は、現像ローラ４３に対し所定の現像バイアスを付与するためのものであり、図示しない現像バイアス電源に接続されている。現像ステー１０３は、軸方向に延びる金属製の板状部材であり、前端側の端部は下方を向くよう直角に折り曲げられるとともに、後端側の端部も下方を向くよう直角に折り曲げられ、第１プレート９３及び第２プレート９５の後端部側に配置されている。現像ステー１０３は、ケーシング４１の前端側の上面部にネジ止めにより装着されている。現像ステー１０３は、現像バイアス入力端子１０１と導通される金属製（例えば、ＳＥＣＣ）部材であり、現像バイアス入力端子１０１に現像バイアスが印可されると、これと等電位になる。また、現像ステー１０３は、各バネ部材８３，８５の起端部が当接することで、これらバネ部材８３，８５に静電気が蓄積されないようになっている。

＜画像形成装置の動作＞
次に、複合機１の動作について説明する。

複合機１に電源が投入されると、制御部において各種パラメータが初期化され、定着部１３のヒータが加熱されるなどして、初期動作が行われる。初期動作が終了すると、操作パネルに所定の印刷待機画面が表示される。

この状態で、例えば、原稿台２に原稿が載置され、スタートキーが押されると、原稿の画像情報が読み取られるとともに、給紙カセット１０から用紙が給紙される。このとき、画像形成部１１では、感光体ドラム２１が回転駆動され、帯電後、読み取られた画像情報に基づいて露光されて静電潜像が形成され、次いで、現像装置２７からトナーが供給されてトナー像が形成される。そして、所定のタイミングで、用紙が画像形成部１１に搬送され、感光体ドラム２１からトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、さらに下流側に搬送され、定着部１３を通ることでトナー像が溶融定着され、排紙部１５により排紙トレイ１４上に排紙される。

この一連の画像形成動作の間、現像装置２７内では、２本の撹拌搬送スクリュー４７，４９がトナーを撹拌しながら互いに逆向きに搬送することで、トナーはケーシング４１内を循環して搬送されるとともに、トナーの一部が第１撹拌搬送スクリュー４７から現像ローラ４３側に供給される。このような動作が繰り返されると、トナー表面のワックスや表面処理剤が剥がれ、次第に流動性が低下した場合に、各撹拌搬送スクリュー４７，４９のスパイラル６３，７３にトナー付着、堆積するおそれがあるが、この現像装置２７では、バネ部材８３，８５がスパイラル６３，７３に当接してトナーを掻き落とされるため、トナーの付着、堆積が抑制され、これにより、各撹拌搬送スクリュー４７，４９の撹拌及び搬送の両機能が阻害されるのを回避することができる。

そして、各バネ部材８３，８５は、別体の部材であり、トナー除去ユニットの組立時に個別に取り付ければよいことから、取り付けられる位置に応じて個別に作成することができる。したがって、互いに形状の異なるものの作成が容易になり、例えば１本の線材によってバネ部材８３ａ，８５ｂ，８３ｃを連結して作成する場合に比べ、単純な形状の金型を用いればよく、コストを低減できる。

また、バネ部材を個別に作成できることから、例えば複合機１以外の他の画像形成装置の現像装置にも流用し、多機種にわたって共用化を図ることができる。したがって、これによるコストダウンも可能となる。

＜他の実施形態＞
（ａ）掻き落とし部材の形状、種類、配置場所は、上記実施形態で説明したものに限定されず、螺旋ピッチ、撹拌搬送部材の形状に応じて適宜決定できる。

（ｂ）現像ステーは、金属製に限定されるものでなく、導電性材料で構成されかつ現像バイアス印可手段に導通されていれば、導電性樹脂等の他の材料で形成されても良い。

（ｃ）現像装置は、循環撹拌方式のものに限定されるものでなく、１本の撹拌搬送部材のみを備えたものであっても良い。この場合、保持部には、第１掻き落し部材のみが保持される。

（ｄ）現像装置に収容される現像剤としては、一成分現像剤に限定されるものでなく、二成分現像剤であってもよく、また、磁性、非磁性を問わない。

（ｅ）画像形成装置は、複合機に限定されるものでなく、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置であっても良い。

本発明の一実施形態が採用された複合機を示す縦断面図。 前記複合機の現像装置の縦断面図。 前記現像装置を一部破断して示す斜視図。 前記現像装置のトナー除去ユニットを一部省略して示す斜視図。 図４のトナー除去ユニットの要部拡大図。 図４のトナー除去ユニットを一部省略して示す背面側斜視図。

符号の説明

１ 複合機
２７ 現像装置
２９ 転写装置
２１ 感光体ドラム（像担持体）
４１ ケーシング
４７ 第１撹拌搬送スクリュー（第１撹拌搬送部材）
４９ 第２撹拌搬送スクリュー（第２撹拌搬送部材）
６１，７１ 軸（第１軸部、第２軸部）
６３，７３スパイラル（第１羽根部、第２羽根部）
６５，７５ 板状部
５１ トナー除去ユニット（現像剤除去ユニット）
８１ 保持部
８３ 第１バネ部材（第１掻き落とし部材）
８５ 第２バネ部材（第２掻き落とし部材）

Claims (4)

1. 現像剤を収容可能なケーシングと、
   前記ケーシング内に回転自在に配置される第１軸部と、前記第１軸部の外周部に形成された螺旋状の第１羽根部とを有する第１撹拌搬送部材と、
   前記第１撹拌搬送部材と平行に前記ケーシング内に回転自在に配置される第２軸部と、前記第２軸部の外周部に形成された第２羽根部とを有する第２撹拌搬送部材と、
   前記第１羽根部の螺旋ピッチに応じて軸方向に並べて配置されかつ前記第１羽根部に対し当接可能な複数の第１掻き落し部材と、前記第２羽根部の螺旋ピッチに応じて軸方向に並べて配置されかつ前記第２羽根部に対しそれぞれ当接可能な複数の第２掻き落し部材と、前記ケーシングに装着され、前記複数の第１掻き落し部材及び前記複数の第２掻き落し部材を保持する保持部材とを有する現像剤除去ユニットと、
   を備えた現像装置。
2. ２つの前記撹拌搬送部材はそれぞれ、前記軸部の搬送方向先端部の外周部に形成されかつ他方の前記撹拌搬送部材側に現像剤を搬送するための径方向に延びる板状部をさらに有している、請求項１に記載の現像装置。
3. 複数の前記掻き落し部材はそれぞれ、弾性を有する金属線材により形成されている、請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 像担持体と、
   前記像担持体に現像剤を供給する請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置と、
   前記像担持体に供給された現像剤を記録媒体に転写する転写装置と、
   を備えた画像形成装置。

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