JP4963649B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを用いた画像が形成された記録材をスイッチバック搬送することが可能な画像形成装置に関するものである。

従来、コンピュータ用プリンタ、複写機、印刷機等の画像形成装置においては、微小粉末からなるトナーを静電的に制御吸着する電子写真技術を利用して画像形成を行うものや、液体インクを利用して画像形成を行うものがある。

例えば、電子写真技術を利用する画像形成装置の場合、画像形成の際には、まず像担持体である感光ドラムや感光ベルトの表面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーであるトナーによって現像して可視像化する。次に、現像されたトナー画像を転写装置により記録材に転写した後、この記録材を定着装置において加熱及び加圧することによってトナー画像を記録材上に定着させて画像を形成している。

そして、この技術をさらに応用し、複数の色のトナーを使用することにより、多色の画像を得ることができる。具体的にはイエロー、マゼンタ、シアンのトナーを用いることにより、場合によってはこれら三種類のトナーに加えてブラックのトナーを用いる混色によって、フルカラー画像を得ることができる。

その出力形態の一つとして、記録材の全域にわたって画像を形成したり、記録材の端部まで画像を形成する、いわゆる余白無し印刷がある。近年、プリンタなどの普及によって手軽に写真画像などを出力することができるようになり、余白無し印刷の需要が高まりつつある。

ところで、余白無し印刷による画像を形成すると、記録材、例えば記録材などの画像面だけにトナーが載るのではなく、記録材からはみ出したトナーが記録材の厚み方向の端部（縁）にも付着してしまう。この付着トナーが原因で画像不良を起こすことがある。

これに対して、例えば特許文献１によると、電子写真方式を用いた余白無し印刷時に、使用者による記録材などのカット作業なく、記録材の端部に付着したトナーを除去している。具体的には、転写装置と定着装置の間に記録材周縁部のトナーを除去する清掃部材を設けて、記録材の進行方向先端部に付いたトナーを除去している。このため、定着装置を構成する定着部材をトナーで汚損させることなく、さらに記録材などの汚れを生じさせずに安定した余白無し画像を形成している。

特開２００６−１７１５５４

しかしながら、上記特許文献１のように記録材の先端部だけを清掃するだけでは、良好な画像を得ることができない場合がある。

具体的には、余白無し印刷をした場合、記録材の搬送方向上流側の縁（先端側の縁）にトナーが付くだけでなく、下流側の縁（後端側の縁）に付くこともある。その量はユーザにとって十分に視認できるものである。この記録材の後端側の縁に付着したトナーは、前記清掃部材では除去できず、前記後端側の縁から剥がれ落ちて記録材の搬送路や搬送部材などに付着し、次の記録材に再付着するおそれがある。

例えば両面印刷を行う場合、一面目へ印刷する際の記録材の後端部は、二面目へ印刷するために記録材をスイッチバック搬送すると先端部になる。この記録材の一面目への印刷が余白無し印刷であれば、二面目への印刷のためにスイッチバック搬送された記録材の先端側の縁にはトナーが付着している場合がある。そのトナーは画像面に比べて接触面積の小さい記録材の端面に付着しているため、一面目の印刷時に定着装置による定着工程を経たとしても、記録材に対するトナーの付着力が極端に小さい可能性がある。その場合、記録材の搬送時にその先端部が搬送路にぶつかって、その先端側の縁に付着したトナーが落下してしまうおそれがある。落下したトナーは、その記録材自身や同じ搬送路を通る別の記録材に再付着して画像不良となったり、搬送路などに固着して記録材の搬送の妨げになったりする。

そこで、本発明の目的は、スイッチバック搬送された記録材の先端側の縁のトナーを取り除き、画像不良や搬送不良を防止することである。

上記目的を達成するための本発明は、トナー像を担持する像担持体と、搬送される記録材に転写部で前記像担持体からトナー像を転写する転写部材と、転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段と、前記定着手段によってトナー像が定着された記録材を積載するトレイと、前記定着手段から前記トレイに向って搬送される記録材をスイッチバック搬送するスイッチバック搬送手段と、記録材搬送方向における記録材端面を清掃する清掃手段と、を有し、記録材の両面にトナー像を形成する場合に前記スイッチバック搬送手段を使ってトナー像が定着された記録材をスイッチバックさせ再び前記転写部へ搬送させる画像形成装置において、前記清掃手段は、前記スイッチバック搬送手段によってスイッチバック搬送される記録材の搬送路に設けられており、前記像担持体上に記録材よりも大きなサイズのトナー像を形成し記録材の縁までトナー像を形成する余白無し印刷を実行する場合、前記スイッチバック搬送手段が記録材をスイッチバック搬送させつつ記録材を挟持した状態で、前記清掃手段は記録材端面を清掃することを特徴とする。

本発明によれば、スイッチバック搬送された記録材の先端側の縁に付着したトナーを清掃部材によって取り除き、画像不良や搬送不良を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成を図１に示す。尚、本実施形態では、画像形成装置は、電子写真方式を利用したカラー（多色）画像形成装置であり、４色フルカラー画像を形成できるレーザビームプリンタである。そして、トナー（例えば、トナー）で可視像化された画像を熱等によって記録材に定着させる画像形成工程を経て画像形成を行う。

カラー画像形成装置は、形成する色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に、像担持体としてドラム型の電子写真感光体である、感光ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えている。尚、それぞれの感光ドラム１は駆動手段（不図示）によって、例えば図１では反時計回りに回転駆動されるようになっている。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写手段５、クリーニング装置６等が設置されており、画像形成手段が構成されている。帯電装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）は、帯電工程にて感光ドラム１の表面を均一に帯電させる帯電手段である。露光装置３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）は、潜像形成工程（露光工程）にて画像情報に基づいて光源（例えば、レーザ光やＬＥＤ光）を点滅させ、感光ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成手段（露光手段）である。現像装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は、現像工程にて感光ドラム１上の静電潜像にトナーであるトナーを付着させて可視像化（現像）してトナー像（トナー像）を形成する現像手段である。転写手段５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）は、転写工程にて感光体ドラム１上のトナー像を記録材に転写させる。クリーニング装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）は、転写後の感光ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング手段である。

ここで、像担持体としての感光ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６は、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）として一体に設けられている。

また、給送部８から給送された記録材は、静電搬送ベルト９ａを有する搬送手段９によって前記画像形成手段へ搬送され、感光ドラム１と転写手段５が対向する各転写部にて各色トナー像が順次重ね合わせて転写される。各色トナー像が転写された記録材は、定着装置１０で熱及び圧力を利用してトナー像が定着された後、排出ローラ対１１，１２によって排出トレイ１３へ排出される。なお、図中、矢印２０は記録材の搬送経路を示している。

次に図２を用いて、記録材の両面に印刷する工程の一例を説明する。図２に示すように、定着装置１０から排出トレイ１３への記録材の搬送路２０には、記録材の搬送路を変更する方向変更部材２１が配置されている。この方向変更部材２１の手前には、記録材の通過を検知する検知部材としてのセンサフラグ２２が配置されている。なお、センサフラグ２２は、記録材の搬送を妨げることはない。両面印刷の場合、片面印刷された記録材は、定着装置１０を通過した後、センサフラグ２２に検知され、これにより方向変更部材２１が反時計回りに回転して、両面行程専用のスイッチバック搬送路２３へと導かれる。スイッチバック搬送路２３に案内された記録材は、搬送手段としてのスイッチバックローラ２４の回転方向を逆転することによってその進行方向が変えられ、両面搬送路１５へ導かれる。両面搬送路１５に案内された記録材は、給送部８及び搬送手段９を介して再び前記画像形成手段へと導かれる。その後の工程は片面印刷の場合と同じであり、両面印刷された記録材は排出トレイ１３へ排出される。

次に図３を用いて、記録材の縁のトナーを除去する清掃手段について説明する。ここでは、トナーとして、記録材の記録面から縁に回り込むように付着したトナーを例示している。

記録材の一面目の印刷時に余白無し印刷をした場合、記録材の縁に回り込むようにトナーが付着する場合がある。特に図３に示すように記録材Ｐの搬送方向の縁Ｐ１，Ｐ２に多く付着する。ここでは、一面目の印刷時の記録材Ｐの搬送方向において先端側縁をＰ１、後端側縁をＰ２とする。図３は記録材Ｐを厚さ方向に見た断面模式図であり、記録材Ｐの記録面Ｐ３には複数種類のトナー３４ａ，３４ｂが付着しており、縁Ｐ１，Ｐ２にも記録面Ｐ３から回り込むようにトナー３４ｅが付着している。この理由は、例えば記録材を吸着搬送する搬送手段９を構成する部品の公差等の関係から、転写工程にて前記搬送手段９による記録材の搬送速度を一定に保つのが難しいからである。トナー像を担持して回転する感光ドラム１に対して記録材Ｐの搬送速度にムラがあると、記録材の縁Ｐ１，Ｐ２にトナーが付着してしまうのを避けることがむずかしい。

このようにして記録材の縁Ｐ１，Ｐ２に付着したトナーは、定着装置１０による定着工程を経たとしても、記録面Ｐ３に定着されたトナー３４ａ，３４ｂに比べて記録材Ｐに対する付着力が極端に小さい。したがって、縁Ｐ１，Ｐ２に付着したトナーは、以下のような場合、記録材Ｐから簡単に落下してしまうことがある。

両面印刷するために前記記録材Ｐをスイッチバック搬送路２３へ導き、両面搬送路１５に向けてスイッチバック搬送した場合、搬送方向の先端側縁となる縁Ｐ２が搬送路１５にぶつかるため、縁Ｐ２に付着しているトナー３４ｅが落下するおそれがある。落下したトナーは、その記録材自身や同じ搬送路を通る別の記録材に再付着して画像不良となったり、搬送路などに固着して記録材の搬送の妨げになったりする。

そこで、スイッチバック搬送された記録材を再び画像形成手段に向けて案内する搬送路１５に、前記スイッチバック搬送された記録材Ｐの移動方向（搬送方向）の先端側縁Ｐ２のトナー３４ｅを除去する清掃手段を設けている。ここでは、図４に示すように、コロタイプの清掃手段である清掃コロ３１を例示している。この清掃コロ３１は、スイッチバック搬送路２３の両面行程の下流である両面搬送路１５の上流に設けられている。また清掃コロ３１は、図５に示すように、前記スイッチバック搬送された記録材Ｐの先端側縁Ｐ２が衝突するように前記搬送路１５に設けられている。したがって、記録材Ｐがスイッチバック搬送されると、図５に点線で示すように、記録材Ｐの先端側縁Ｐ２が清掃コロ３１に衝突する。図５では、記録材Ｐが清掃コロ３１に衝突する直前を示している。この衝突時のショックにより、図６に示すように記録材Ｐの先端側縁Ｐ２に付着していたトナー３４ｅは剥れ、清掃コロ３１に付着する。図６は、記録材Ｐが清掃コロ３１に衝突した直後を示しており、トナー３４ｅが清掃コロ３１に移動している。清掃コロ３１は記録材の搬送方向と同方向（矢印方向）に回転している。この時、清掃コロ３１は駆動回転する構成であっても、搬送される記録材Ｐに従動して回転する構成であっても、記録材Ｐの縁からトナーを剥ぎ取ることができる。また、清掃コロ３１を記録材Ｐの搬送方向とは反対方向に回転する場合でも、清掃コロ３１の曲率に対して記録材Ｐの突入角を浅くすることにより、記録材の搬送に弊害をもたらすことなく、効果的に先端側縁Ｐ２のトナーを剥ぎ取ることができる。

本実施形態によれば、スイッチバック搬送された記録材Ｐの先端側縁Ｐ２に付着していたトナー３４ｅは清掃コロ３１によって取り除かれるため、その後の搬送路等における画像不良や搬送不良を防止することができる。

更に本実施形態では、トナー３４ｅが付着した清掃コロ３１は回転されており、そのトナー３４ｅが再び記録材Ｐに付着しないように、清掃コロ３１から前記トナー３４ｅを取り除く回収手段３２を備えている。回収手段３２により清掃コロ３１上のトナー３４ｅは取り除かれて、回収箱３３に蓄積される。図７では、清掃コロ３１上に付着していたトナー３４ｅが回収手段３２によって引き剥がされ、回収箱３３に収容された状態を示している。

〔第２実施形態〕
前述した実施形態では、清掃コロ３１は、記録材Ｐの先端側縁Ｐ２が必ず衝突するように、搬送路１５上に配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、清掃コロ３１が搬送路１５から選択的に退避できるようにしている。清掃コロ３１を記録材Ｐの先端側縁Ｐ２が衝突した直後に搬送路１５から退避させれば、清掃コロ３１が記録材Ｐの先端部以外に接触しないので、清掃コロ３１の記録材Ｐの搬送や画像への影響が小さくなる。すなわち、清掃コロが記録材の搬送負荷となったり、搬送経路を曲げてしまうこととなったりすることを抑止することができる。図８では、記録材Ｐが清掃コロ３１に衝突した後、清掃コロ３１などが記録材Ｐから離間するように搬送路１５から退避している状態を示している。

本実施形態では、清掃コロ３１を、記録材Ｐと接触可能な清掃位置（図９参照）と、記録材Ｐと接触しない退避位置（図１０参照）とに移動させる移動機構３５を有している。図９及び図１０を用いて、清掃コロ３１の移動機構について説明する。

なお、ここでは、清掃コロ３１、回収手段３２、回収箱３３が一体となった清掃ユニット３０が移動機構３５によって移動される構成を例示している。

清掃ユニット３０の移動機構３５は、カム３６の位相によって連接アーム３７が回動し、清掃コロ３１を含む清掃ユニット３０を清掃位置と退避位置とに移動させる。図９に示すように、連接アーム３７が圧縮バネ３８の付勢力に抗して回収箱３３を押すことによって、清掃コロ３１を含む清掃ユニット３０が記録材Ｐの先端側縁からトナーを除去する清掃位置に移動する。この清掃位置は、搬送路１５（図４参照）内にて、清掃コロ３１に記録材Ｐの先端側縁が衝突する位置である。これにより、スイッチバック搬送された記録材Ｐは、その先端側縁が搬送路１５内にて清掃コロ３１に衝突して、先端側縁に付着していたトナー３４ｅが剥ぎ取られる。

一方、図１０に示すように、カム３６が回転することで回収箱３３に対する連接アーム３７の押圧が解除されると、圧縮バネ３８の付勢力によって清掃コロ３１を含む清掃ユニット３０が搬送路１５（図８参照）から退避した退避位置に移動する。この退避位置は、清掃コロ３１が記録材Ｐの先端部以外に接触しない位置、もしくは画像面に多少接触する程度の位置である。

このような構成をとることで、清掃コロ３１が、スイッチバック搬送された記録材Ｐの先端側縁Ｐ２に接触してトナー３４ｅを剥ぎ取り、該記録材Ｐの先端側以外にはほとんど接触しなくなる。

〔第３実施形態〕
ここでは、前述した清掃ユニット３０の移動機構３５がなく、記録材Ｐと清掃コロ３１が接触し続ける状態であっても、記録材Ｐの搬送や画像への影響がほとんどない構成を例示する。ここでは、清掃コロ３１は、回転可能であり、記録材Ｐが接触するまでに清掃コロ３１に付与する回転トルク（不図示）は、記録材Ｐが接触した直後に清掃コロ３１に付与する回転トルクよりも大きい。具体的には、記録材Ｐが清掃コロ３１に接触するまで、清掃コロ３１の表面速度が記録材の搬送速度よりも遅くなるように、清掃コロ３１に回転トルクをかけておき、記録材接触時のトナー剥ぎ取り性能を高めておく。そして、記録材が接触した直後に、清掃コロ３１の表面速度が記録材の搬送速度よりも遅くならないように、回転トルクを弱くする。これにより、記録材Ｐの搬送に対して清掃コロ３１の接触負荷がほとんどなくなり、搬送に対して弊害が出にくくなる。

〔第４実施形態〕
図１１は清掃手段の他の実施形態を示す模式断面図である。ここでは、図１１に示すように、清掃手段として、矢印方向に回転する清掃コロ（回転部材）４０を設け、清掃コロ４０の表面に凹凸を付けた構成としている。これにより、記録材Ｐの先端側縁Ｐ２からトナー３４ｅを剥ぎ取る効果が高まる。清掃コロ４０の表面に凹凸を設けることによって、端部のトナー付着力に対して衝突角度および記録材搬送負荷を最適化できる。

清掃コロ４０の表面に設ける凹凸形状としては、固体表面の円柱形状に細かな溝形状をつけたり、材質をスポンジのような発泡形状にしても良い。このように構成することで、記録材縁からのトナーの剥ぎ取り性能は満足する。

〔第５実施形態〕
図１２は清掃手段の他の実施形態を示す模式断面図である。ここでは、図１２に示すように、清掃手段として、矢印方向に回転する清掃ブラシ（回転ブラシ）４１を設けた構成としている。このように清掃手段をブラシ形状にすることにより、記録材Ｐの先端側縁からトナー３４ｅを剥ぎ取る効果が高まる。またブラシ形状にすることによって、記録材Ｐの先端側縁への接触回数が多くできるため、トナーの剥ぎ取り機会を増やすことができる。清掃ブラシ４１の回転数を大きくすることで、より剥ぎ取り性能を高め、トナー付着力や記録材の種類によって最適化できる。

ブラシ形状の材質としては、ナイロンなどのプラスチック繊維、金属ブラシなどが効果的である。

〔第６実施形態〕
図１３は清掃手段の他の実施形態を示す模式断面図である。ここでは、図１３に示すように、トナーの剥ぎ取り力を発生させるために、清掃手段としての清掃コロ４２を電源４３によって帯電させている。電子写真方式ではトナーを電気的に移動・吸着させているため、記録材Ｐの先端側縁Ｐ２のトナー３４ｅも電荷を帯びている。電荷を帯びたトナー３４ｅに対して清掃コロ４２から電界バイアスを生成し、記録材Ｐへの付着力よりも大きい静電気力を生じさせる。この作用によって先端側縁Ｐ２のトナー３４ｅは記録材Ｐから引き剥がされ、清掃コロ４２に吸着・回収される。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、プロセスカートリッジを４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして、感光ドラムと、該感光ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示した。しかしながら、プロセスカートリッジはこれに限定されるものではない。感光ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。

更に前述した実施形態では、感光ドラムを含むプロセスカートリッジが画像形成装置本体に対して着脱自在な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば各構成部材がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは各構成部材がそれぞれ着脱可能な画像形成装置であっても良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置であっても良い。また１つの感光ドラムに対して複数の現像装置が順次トナー像を形成する画像形成装置であっても良い。この場合、１つの現像装置によって感光ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体に順次重ねて転写した後、中間転写体から一括して記録材へ転写する。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

画像形成装置の概略断面図である。 記録材の反転部の構成を示す要部拡大図である。 記録材の一面目に余白無し印刷をした場合のトナーの状態を示す概略図である。 清掃ユニットを両面搬送路に設けた構成を示す模式図である。 記録材の清掃ユニットの構成を示す模式断面図である。 記録材の清掃ユニットの構成を示す模式断面図である。 記録材の清掃ユニットの構成を示す模式断面図である。 清掃ユニットが搬送路から退避した状態を示す模式図である。 清掃ユニットの移動機構（清掃位置）を示す模式断面図である。 清掃ユニットの移動機構（退避位置）を示す模式断面図である。 表面に凹凸を有する清掃コロの構成を示す模式断面図である。 清掃ブラシの構成を示す模式断面図である。 帯電可能な清掃コロの構成を示す模式断面図である。

符号の説明

Ｐ …記録材
Ｐ１，Ｐ２ …縁
Ｐ３ …記録面
１ …感光ドラム
１０ …定着装置
１３ …排出トレイ
１５ …両面搬送路
２０ …搬送路
２１ …方向変更部材
２２ …センサフラグ
２３ …スイッチバック搬送路
２４ …スイッチバックローラ
３０ …清掃ユニット
３１，４０，４２ …清掃コロ
３２ …回収手段
３３ …回収箱
３４ａ，３４ｂ …トナー
３４ｅ …トナー
３５ …移動機構
３６ …カム
３７ …連接アーム
３８ …圧縮バネ
４１ …清掃ブラシ
４３ …電源

Claims (7)

1. トナー像を担持する像担持体と、搬送される記録材に転写部で前記像担持体からトナー像を転写する転写部材と、転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段と、前記定着手段によってトナー像が定着された記録材を積載するトレイと、前記定着手段から前記トレイに向って搬送される記録材をスイッチバック搬送するスイッチバック搬送手段と、記録材搬送方向における記録材端面を清掃する清掃手段と、を有し、記録材の両面にトナー像を形成する場合に前記スイッチバック搬送手段を使ってトナー像が定着された記録材をスイッチバックさせ再び前記転写部へ搬送させる画像形成装置において、
   前記清掃手段は、前記スイッチバック搬送手段によってスイッチバック搬送される記録材の搬送路に設けられており、
   前記像担持体上に記録材よりも大きなサイズのトナー像を形成し記録材の縁までトナー像を形成する余白無し印刷を実行する場合、前記スイッチバック搬送手段が記録材をスイッチバック搬送させつつ記録材を挟持した状態で、前記清掃手段は記録材端面を清掃することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記清掃手段からトナーを取り除く回収手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記清掃手段を、記録材と接触可能な清掃位置と、記録材と接触しない退避位置とに移動させる移動機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記清掃手段は、回転可能であり、記録材が接触するまでに前記清掃手段に付与する回転トルクは、記録材が接触した直後に前記清掃手段に付与する回転トルクよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記清掃手段は、表面に凹凸を有する回転部材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記清掃手段は、回転可能なブラシであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記清掃手段は、電源によって帯電させていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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