JP4959548B2 - 転写ローラのための伝導性ブラシクリーニング - Google Patents

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Description

本発明は、一般的には、電子写真印刷機及び/又は電子写真複写機に関する。より具体的には、本発明は、そのような機械内の転写ローラを洗浄するための方法及び装置に関する。
現代の高速/高品質な複写機及び印刷機のような電子写真機械では、電荷潜像パターンが、無端ループベルトのような誘電性部材上に形成される。誘電性部材上に担持される画像を現像するために、色素トナー粒子が、静電引力によって電荷潜像パターン上に引き付けられる。次に、例えば、一枚の紙のような、受像シート又は画像担体(image substrate)が、支持部材の上の画像と接触させられる。画像を支持部材から画像担体に転写するために、電場が加えられる。然る後、転写された画像を担持する画像担体が、誘電性支持部材から分離され、画像が、例えば、融合によって担体に固定される。
支持部材から画像担体への画像の転写を行うために電場が加えられる1つの方法は、転写ローラが誘電性部材と係合する、ローラ型転写ステーション又はサブシステムの使用である。転写ローラは静電的にバイアスされ、画像担体が転写ローラと誘電性部材との間を通るときに、誘電性部材の表面から画像担体への帯電されたトナー粒子の転写を引き起こす。しかしながら、動作中、残留トナー、及び、紙ダストのような他の微粒子物質が、バイアスされた転写ローラによって持ち上げられ、且つ/或いは、バイアスされた転写ローラに引き付けられることがある。これらの微粒子は、次の画像担体の背面上に転写され、望ましくないマークをその上に創成し得る。従って、転写ローラは、クリーニング機構によって連続的且つ自動的に洗浄される。
クリーニング機構は、典型的には、細長い円筒状の繊維クリーニングブラシであり、非導電的である。クリーニングブラシ及び転写ローラは、一般的には、平行な中心軸と比較的近接近する。繊維クリーニングブラシは、転写ローラ表面の比較的効率的なクリーニングを達成するよう計算された力で、転写ローラの表面と係合する。クリーニングブラシと転写ローラとの間の接触の領域において、転写ローラが回転される方向と反対方向に回転するよう、モータがクリーニングブラシを駆動し、それによって、クリーニングブラシが転写ローラの表面から粒子を取り除く効率を増大する。
クリーニングブラシが除去し且つ転写ローラを洗浄する効率を向上する上述の手段にも拘わらず、典型的なクリーニングブラシは比較的非効率であり、ほどほどに汚染されたローラを洗浄するためにさえも、多数の通過を要求する。従来的なクリーニングブラシは、典型的には、ほぼ10%未満の最大クリーニング効率を有し得る。
従って、当該技術分野において必要とされるのは、クリーニング効率の向上を有する転写ローラクリーニングブラシである。
本発明は、電子写真機械内の転写ローラを洗浄するための方法及び装置を提供する。
本発明は、その1つの形態において、トナー画像を担持する誘電性部材を有する電子写真機械を含む。バイアスされた転写ローラが誘電性部材と係合し、トナー画像を画像担体に転写する。少なくとも一部が導電的な複数の剛毛を有するクリーニングブラシが、転写ローラと係合する。導電性筐体が、クリーニングブラシを封入する。剛毛は、筐体内の開口を通じて転写ローラと接触する。クリーニングブラシ及び筐体の少なくとも1つが、転写ローラと実質的に同一の電位にバイアスされる。
本発明の利点は、転写ローラが洗浄される効率が向上することである。
本発明の他の利点は、画像転写電流を実質的に減少せず、それによって、効率的な画像転写及び画像品質を保持するよう、転写ローラを洗浄するために伝導性ブラシが用いられることである。
本発明の上述の及び他の特徴及び利点並びにそれらを達成する方法は、添付の図面と共に本発明の1つの実施態様に関する以下の記載を参照することによって明らかになり、且つ、より良好に理解されるであろう。
幾つかの図面を通じて、対応する参照文字は、対応する部分をを指し示している。ここに詳述される実施例は、本発明の好適実施態様を1つの形態で例証しており、そのような実施例は、如何なる方法によっても、本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。
図1を今や参照すると、従来的な電子写真機械の概略図が示されている。例えば、コピー機又は印刷機のような機械10は、誘電性部材12と、帯電ステーション14と、露光ステーション16と、現像ステーション18と、転写ステーション20と、給紙部22と、紙離脱機構24と、融合ステーション26と、出力ホッパ28と、クリーニングステーション30とを含む。
一般的に、使用中、機械10は、帯電ステーション14を通り越し且つ/或いは通過して誘電性サポート12を移動し、帯電ステーション内で、均一な帯電が誘電性サポートに加えられる。然る後、誘電性サポート12は、露出ステーション16を通り越し且つ/或いは通過し、露出ステーション内で、印刷され且つ/或いは複製されることが望まれる情報に対応する電荷潜像(図示せず)を形成するよう、均一な電荷が変更される。電荷潜像パターンが、誘電性部材12によって、現像ステーション18に移され、現像ステーション内で、色素マーキング粒子(即ち、トナー)が、電荷潜像パターンに近接して関連付けられ、且つ、静電的に引き付けられ、それによって、誘電性部材12上に現像画像を創成する。転写ステーション20は、誘電性部材12上に担持された現像画像のトナーを、ホッパ22から、経路Pに沿って、転写ステーション20内に並びに転写ステーションを通じて供給される、例えば、一枚の紙のような、画像担体に転写するために、電荷を発生する。離脱機構24は、誘電性部材12からの画像担体の取り外しを促進する。融合ステーション26は、例えば、熱及び/又は圧力によって、トナー粒子を画像担体に固定し、画像担体を出力ホッパ28に供給する。次に、誘電性サポート12は、クリーニングステーション30によって洗浄される。
図2を今や参照すると、電子写真機械のローラ転写ステーション又はサブステーション20がより詳細に示されている。ローラ転写ステーション20は、筐体40を含み、筐体内には、転写ローラ42及びローラクリーニング機構44が配置される。図示の実施態様では、離脱機構24も筐体40内に配置される。
転写ローラ42は、誘電性部材12と係合する。電気バイアスが、例えば、限圧定電流源電源のような電源(図示せず)によって、転写ローラ42の伝導性コア42(参照符号なし)に加えられる。電気バイアスは、現像された画像を、誘電性部材から、誘電性部材12と転写ローラ42の半伝導性面との間を通過する受像部材に効率的に転写する上述の転写電場を構築する。転写ローラ外面と誘電性部材との間に画像担体がない状態で、転写ローラ42外面が誘電性部材12と接触すると、転写ローラ42は、残留トナー及び/又は紙ダスト/粒子を持ち上げ且つ/或いは引き付ける傾向を有する。画像担体の供給不良が発生するとき、転写ローラ42はより激しく汚染され得る。そのような場合には、実質的に現像トナー画像の全体が、誘電性部材12から転写ローラ42の外面に転写される。残留トナー及び他の汚染粒子は、転写ローラ42から、ローラ転写ステーション20を通じて処理されるべき次の画像担体の後側/背面上に転写され、それによって、望ましくないマークをその上に形成し得る。従って、転写ローラ42はクリーニング機構44によって洗浄され、クリーニング機構は残留トナー及び/又は紙ダスト粒子を取り除き、それによって、画像担体の後側上へのそれらの堆積を阻止する。
クリーニング機構44は、繊維質の剛毛54を有する細長い円筒形の繊維質のブラシ52を含む。ブラシ52は、ブラシ52の長手軸(参照番号なし)が転写ローラ42の長手軸(参照番号なし)から所定距離だけ離間して平行に配置されるよう、筐体40内に配置され且つ支持される。剛毛54は、少なくとも部分的にブラシ52の密度及びその回転速度に依存して、ブラシ52が転写ローラ42を洗浄する効率を最大限化するよう意図される所定の係合量で、転写ローラ42と係合する。モータ56が、筐体40に結合され、モータは、ブラシ52及び転写ローラ42が接触領域において反対方向に回転するよう、ブラシ52を回転する。その繊維/剛毛からの洗浄粒子を除去するために、真空62がブラシ52に関連付けられ、粒子は下流の収集容器(図示せず)内に堆積される。
クリーニング機構44は、ブラシ筐体64も含む。ブラシ筐体64は、真空発生ブロア(図示せず)と連絡し、ブラシ52の周辺の一部と近接近して空気流配向室を形成する。ブラシ筐体64は、ブラシ52への開口を定め、その剛毛54は、開口を通じて転写ローラ42と係合する。静電電荷の蓄積が筐体内部でのブラシの回転及び筐体を通じる空気流を阻止するよう、ブラシ筐体64は、典型的には、導電性プラスチックから成る。
上記は、ローラ転写ステーション又はサブステーションの1つの実施態様を有する従来的な電子写真機械の1つの実施態様の一般的な記載である。そのより詳細な記載は、米国特許第5,101,238号及び第6,381,427号に提供されており、それらの開示を参照としてここに引用する。
図3を今や参照すると、本発明のローラ転写ステーション又はサブシステムの1つの実施態様を含む電子写真機械110が示されている。ローラ転写ステーション120は、ローラ転写ステーション20の構成部分と共通し且つ/或いは実質的に類似する幾つかの構成部分を含み、それらの対応する構成部分を指し示すために、対応する参照文字が用いられている。ローラ転写ステーション120は、転写ローラ142と転写ローラクリーニング機構144とを封入する筐体140を含む。
上述の転写ローラと酷似の転写ローラ142は、導電性の内部コア(参照番号なし)と、誘電性部材12と係合する典型的にはポリウレタンの半伝導性の外面(参照番号なし)とを有する。転写ローラ142の外面は、米国特許第6,074,756号に記載されるように塗工され得るし、或いは、未塗工でもよい。電気バイアスが、例えば、限圧定電流源のような、転写ローラ電源143によって、転写ローラ142の伝導性コアに加えられる。電気バイアスは、現像画像を、誘電性部材12から、誘電性部材12と転写ローラ142との間を通過する受像部材に転写する上述の転写電場を構築する。転写ローラの外面と誘電性部材との間に画像担体がない状態で、転写ローラ142の外面が、誘電性部材12に接触するとき、転写ローラ142は、転写ローラ42に関して上述されたのと全く同一の方法で、誘電性部材12から残留トナー及び/又は紙ダスト/粒子を持ち上げ且つ/或いは引き付ける傾向を有する。これらの粒子は、クリーニング機構144によって、転写ローラ142から取り除かれる。
クリーニング機構144は、図4及び5に最良に示されるように、複数の導電性繊維又は剛毛154とブラシコア158とを有する細長い円筒形の転写ローラクリーニングブラシ152を含む。繊維154は、ブラシコア158に取り付けられ或いは他の方法で接続され、ブラシコアから概ね半径方向に延びている。ブラシコア158は、例えば、厚紙のような、非導電性材料から成る。転写ローラクリーニングブラシ152は、ブラシ152の長手軸(参照番号なし)が転写ローラの長手軸(参照番号なし)から所定距離だけ離間して平行に配置されるよう、筐体140内に配置され且つ支持されている。転写ローラクリーニングブラシ152は、筐体140に対して電気的に絶縁されている。
クリーニング機構144は、ブラシ筐体164も含む。ブラシ筐体64と酷似するブラシ筐体164は、真空発生ブロア(参照番号なし)と連絡し、ブラシ152の周辺の一部に近接近して空気流配向室を形成している。ブラシ筐体164は、ブラシ152への開口166を定め、剛毛154が開口を通じて転写ローラ142と接触している。ブラシ筐体164は導電的であり、例えば、ほぼ103からほぼ105オーム−センチメートルの抵抗性率を有する。一般的には、後により具体的に記載されるように、ブラシ筐体164は、転写ローラ142と同一電位に帯電されている。
繊維又は剛毛154は、ブラシ筐体164内の開口166を通じて転写ローラ142と係合し、少なくとも部分的にブラシ152の密度及びその回転速度に依存し、且つ、ブラシ152が転写ローラ142を機械的に洗浄する効率を最大限化するよう意図される所定の係合量で、転写ローラ142を係合する。モータ56が、筐体140に結合され、モータは、ブラシ152及び転写ローラ142が接触領域において反対方向に回転するよう、ブラシ152を回転する。繊維/剛毛からの洗浄粒子を除去するために、真空(図示せず)もブラシ152及びブラシ筐体164に関連付けられ、粒子は下流の収集容器(図示せず)内に堆積される。
図4に最良に示されるように、ブラシ152の繊維/剛毛154は、内部伝導性中心コア154aと、伝導性中心コア154aを取り囲む非伝導性周辺部154bとを含む。そのようなブラシの1つの実施態様は、それらの開示が参照としてここに引用される、米国特許第5,937,254号及び第6,009,301号により具体的に記載されており、それらはそのようなブラシの使用を中間転写部材との関連で記載している。そこにより具体的に記載され、且つ、図5に示されるように、ブラシ152は、繊維Sを有する裏当てストリップB内に織り込まれ、それらの少なくとも一部は導電性周辺部を有する。このようにして、繊維/剛毛154の伝導性コア154aを誘導的に帯電し且つ/或いは放電する手段をもたらす伝導性マットが形成され、それへのオーム性接触は不要である。次に、伝導性裏当てストリップBは、例えば、エポキシによって、ブラシコア158に取り付けられる。
その開示がここに参照として引用される米国特許第6,549,747号は、バイアスされた中間転写部材(ITM)と関連する伝導性クリーニングブラシを開示している。そこに記載されるように、トナー及び他の粒子をITMからクリーニングブラシに静電的に引き付けるために、伝導性ブラシは、中間転写部材がバイアスされる電圧と同一の極性であるが、より大きな大きさの電圧に、並びに、トナー/マーキング粒子の極性と反対の極性にバイアスされる。導電性クリーニングブラシを封入するブラシ筐体は、電気的に浮動し、或いは、トナー/マーキング粒子によって担持される電荷(即ち、同一の大きさ及び極性)を蓄積することが可能とされ、それによって、追加的なトナー/マーキング粒子を反発する。
対称的に、後により具体的に記載されるように、本発明の伝導性転写ローラクリーニングブラシは、(中間転写ローラというよりもむしろ)バイアスされた転写ローラと関連する。伝導性クリーニングブラシをバイアスされた転写ローラと共に使用することは、以前は問題であった。何故ならば、転写ローラと伝導性ブラシとの接触は、画像転写を達成することが意図される電流が、代わりに、バイアスされた転写ローラから接地に流れ出る経路を創成し、それによって、画像転写を達成するために利用可能な電流を望ましくなく減少し、画像品質に悪影響を及ぼすからである。転写電流の流出を補償するために、転写ローラ142に調達される電流の量を増大し得るが、そのようにすることは不完全な解決策である。何故ならば、転写ローラ142によって提示される電気負荷、及び、高品質画像転写のために必要とされる転写電流は、例えば、温度、湿度、使用される画像担体又は紙の厚さ等のような、様々な動作条件及びパラメータの故に、共に広く変化するからである。
一般的に、本発明は、伝導性転写ローラクリーニングブラシ及び/又は伝導性転写ローラクリーニングブラシを封入する伝導性ブラシ筐体を、転写ローラが帯電されるのと同一の電極及び実質的に同一の大きさに(並びにマーキング粒子/トナーと反対の極性に)帯電する。伝導性転写ローラクリーニングブラシ及び/又はブラシ筐体を転写ローラと実質的に同一の大きさ及び極性に帯電することによって、本発明は、転写ローラから離れる転写電流の画像劣化流れを実質的に減少或いは排除する。
再び図3を参照すると、ローラ転写ステーション120のブラシ筐体164は、転写ローラ電源143に電気的に接続され、且つ、転写ローラ電源143によって転写ローラと実質的に同一の電位及び極性にバイアスされる。代替的に、図6に示されるように、伝導性ブラシ筐体164は、別個の電源173によって、転写ローラ142と同一の電位及び極性に接続され且つバイアスされる。しかしながら、伝導性ブラシ筐体164及び転写ローラ142が同一の電位に保持されるために、電源173は、転写ローラ電源143の電力出力に隷属されるか、或いは、緊密に従わなければならないことが特に留意されるべきである。
上述の並びに図3及び6に示される実施態様のいずれかにおいて、伝導性ブラシ筐体164は、転写ローラ142と実質的に同一の大きさ及び極性に帯電される。よって、転写ローラ142から伝導性ブラシ152及び/又はブラシ筐体164への転写電流の画像劣化流れは、実質的に削減される。
より具体的には、誘電性部材12から画像担体への現像画像の高品質且つ効率的な転写を達成するために、特定量の転写電流ITRANSが必要とされる。転写電流ITRANSは、例えば、典型的には、ほぼ40からほぼ60マイクロアンペアである。しかしながら、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152を備える係合及び/又はクリーニングバイアスされた転写ローラ142は、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152を通じて転写ローラ142から流れるクリーニング電流ICLEANによって、転写電流を減少させる。クリーニング電流ICLEANは、例えば、30〜40マイクロアンペアほどの高さであり得る。よって、転写電流ITRANSは、クリーニング電流ICLEANによって減少され、その結果、低品質の画像転写を招く。ブラシ筐体164を転写ローラ142と実質的に同一の大きさ及び極性にバイアスすることは、クリーニング電流ICLEANの大きさを実質的に減少し、それによって、転写電流ITRANSを許容レベルに保持するよう作用する。
図7を今や参照すると、伝導性ブラシ筐体164が電気的に限流放電抵抗器184と並列に高電圧ダイオード182を通じて接地に接続される、本発明のローラ転写ステーションの他の実施態様が示されている。ダイオード182は、例えば、5キロボルト及び25ミリアンペアに定格される。そのようなダイオードの1つの例は、HV Component Associates of Farmingdale, New Jerseyから入手可能な部品番号G5FSである。ダイオード182は、伝導性ブラシ筐体164が電気的に浮動し、且つ、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152の剛毛154との接触或いは伝導性転写ローラクリーニングブラシ152の剛毛154との近接近を通じて、転写ローラ142の電位を獲得することを可能にする。転写ローラ142の極性が、例えば、転写ローラのクリーニングサイクル中、及び/又は、機械110の開始又は停止中に反転されるとき(即ち、例示的な実施態様では、正から負へ)、ブラシ筐体164もその反転された極性に帯電され或いはその反転された極性を獲得する。次いで、ブラシ筐体164の反転された極性は、ブラシ筐体164を接地電位に接続するダイオード182を前方バイアスし、それによって、ブラシ筐体164の放電を可能にする。
伝導性ブラシ筐体164が、緊急停止状況において許容可能な時間周期内に並びに許容可能な/安全なレベルで放電することを可能にするために、例えば、ほぼ1からほぼ3ギガオームのような、放電抵抗器184の抵抗値が選択される。図7の実施態様において、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152は、電気的に浮動し、伝導性転写ローラ142との接触或いは伝導性転写ローラとの近接近を通じて、転写ローラ142と同一の電位を獲得する。
図8を今や参照すると、伝導性ブラシ筐体164が限流抵抗器188を通じて接地電位に電気的に接続され、よって、電気的に浮動することが許容されない、本発明のローラ転写ステーションのさらなる実施態様が示されている。この実施態様は、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152が、転写ローラ電源143とは別個の電源193によって、転写ローラ142と同一の電位に接続され且つバイアスされることを必要とする。電源193は、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152から伝導性ブラシ筐体164を通じて接地に流れる電流を供給し、それによって、転写ローラ電源143によって転写ローラ142に提供される転写電流における如何なる望ましくない減少及びそれに起因する画像品質への悪影響をも防止する。
しかしながら、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152及び転写ローラ142が同一電位に保持されるのを保証するために、電源193は、転写ローラ電源143の電力出力に隷属され或いは緊密に従わなければならないことが特に留意されるべきである。
伝導性ブラシ筐体164及び転写ローラクリーニングブラシ152の夫々が電気的に浮動し且つ/或いは絶縁される構造では、同一の電源若しくは別個の電源、及び/又は、転写ローラ電源143によって、それらを夫々転写ローラ142と同一の電位にバイアスし得ることもさらに特に留意されるべきである。
転写ステーション120の全ての上述の実施態様では、バイアスされる転写ローラ142、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152、及び、伝導性ブラシ筐体164は、実質的に同一の極性及び大きさに帯電され、それによって、転写ローラ142から伝導性転写ローラクリーニングブラシ152及び/又は伝導性ブラシ筐体164への転写電流の流れの画像劣化影響を阻止している。
代替的に、即ち、ブラシ筐体164を転写ローラ142と実質的に同一の大きさ及び極性に帯電する代わりに、伝導性転写ローラクリーニングブラシ152は接地に接続され、或いは、伝導性筐体164を通じた接地への経路を備えて電気的に浮動するままにされ、且つ、転写電流ITRANSを十分なレベルに保持し、それによって、高品質画像転写を保証するために、転写ローラ電源143によってもたらされる転写電流ITRANSは、予想クリーニング電流ICLEANとほぼ等しい量だけ減少される。しかしながら、上記に議論されたように、様々な動作条件の下で高品質画像転写を達成するのに必要な転写電流ITRANSの大きさの変化の故に、そのようなアプローチは余り好ましくない。
典型的な電子写真機械を示す概略図である。 図1の電子写真機械のローラ転写ステーション又はサブシステムを示す側面図である。 本発明のローラ転写ステーション又はサブシステムを示す側面図である。 図3のクリーニングブラシの個々の繊維を示す断面図である。 図3のクリーニングブラシの織りを示す側面図である。 本発明のローラ転写ステーション又はサブシステムの第二実施態様を示す側面図である。 本発明のローラ転写ステーション又はサブシステムの他の実施態様を示す側面図である。 本発明のローラ転写ステーション又はサブシステムのさらに他の実施態様を示す側面図である。

Claims (2)

  1. トナー画像を担持するよう構成される誘電性部材を含み、
    該誘電性部材と係合し且つ前記トナー画像を画像担体に転写するよう構成されるバイアスされた転写ローラを含み、
    該転写ローラと係合する複数の毛を有する転写ローラクリーニングブラシを含み、前記毛のうちの少なくとも一部は、導電性の毛であり、
    前記転写ローラクリーニングブラシを封入する導電性のブラシ筐体を含み、前記毛は前記ブラシ筐体と係合し、前記ブラシ筐体は開口を定め、前記毛は前記開口を通じて前記転写ローラと接触し、
    前記転写ローラクリーニングブラシが洗浄作用を行う間に、前記転写ローラクリーニングブラシ及び前記ブラシ筐体のうちの少なくとも一方を前記転写ローラと実質的に同一の電位に帯電するための手段を含み、
    該帯電するための手段は、1つ又はそれよりも多くの電源を含み、
    該1つ又はそれよりも多くの電源のうちの一方は、前記転写ローラに電気的に接続され且つバイアスする転写ローラ電源であり、
    該転写ローラ電源あるいは前記1つ又はそれよりも多くの電源の内の他方は、前記転写ローラクリーニングブラシ及び前記ブラシ筐体の内の選択的な一方に電気的に接続され、
    前記転写ローラクリーニングブラシ及び前記ブラシ筐体の内の選択的な一方が、前記ブラシ筐体であるならば、前記転写ローラクリーニングブラシは、電気的に浮動し、
    前記転写ローラクリーニングブラシ及び前記ブラシ筐体の内の選択的な一方が、前記転写ローラクリーニングブラシであるならば、前記ブラシ筐体は、電気的に浮動するか、或いは、ダイオードを介して接地電位に接続される、
    電子写真機械。
  2. 電子写真機械の内部で電気的にバイアスされる転写ローラを洗浄する方法であって、
    前記転写ローラを回転する転写ローラクリーニングブラシの毛と係合するステップを含み、前記毛の少なくとも一部は、導電性を有し、
    前記転写ローラクリーニングブラシを導電性のブラシ筐体の内部に封入するステップを含み、前記毛は、前記ブラシ筐体と係合し、前記毛は、前記筐体内の開口を通じて前記転写ローラと係合し、
    前記転写ローラクリーニングブラシが洗浄作用を行う間に、前記転写ローラクリーニングブラシ及び前記ブラシ筐体のうちの少なくとも一方を前記転写ローラと実質的に同一の電位にバイアスするステップを含み、
    前記バイアスするステップは、前記ブラシ筐体をバイアスするステップと、前記クリーニングブラシを電気的に浮動するステップとを含み、前記クリーニングブラシは、前記転写ローラとの接触の結果として、前記転写ローラの電位を獲得する、
    方法。
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