JP5429620B2 - 開閉機構および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、さらにはこれらの複合機等）に具備されるカバーの開閉機構に関する。また、該開閉機構を備えた画像形成装置に関する。

上記画像形成装置は、装置本体に対して各種開閉部材が開閉可能に設けられている。開閉部材としては、装置本体に挿入される給紙カセット、メンテナンス用のカバー、トナー等の交換用品を交換する時に開ける扉などが挙げられる。これらの開閉部材は、特に装置本体側へ閉じる時において、ばね等を有する閉止機構によって閉じる方向に引き込まれる作用を受けて操作力が軽減したり、閉じた位置での位置決めがなされるといった工夫がなされているものが知られている（特許文献１〜４）。

特開平６−２２２６２９号公報 特開２００６−１３９０５２号公報 特開２００１−２４０２５９号公報 特開２００８−２５４８４１号公報

本発明は、上記開閉部材等を装置本体に対して閉止させたり開放させたりする操作時に、反転することによって引き込み力を発生させる固定レバーを有する構成において、固定レバーの反転動作を補助することにより操作力が軽減して開閉部材の操作性を向上させることができる開閉機構および該開閉機構を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、装置本体と、該装置本体に開閉可能に設けられる開閉部材と、前記装置本体に支軸を介して正逆回転可能に支持され、前記開閉部材が前記装置本体に閉止された状態を固定する固定レバーと、前記開閉部材に設けられ、該開閉部材の前記装置本体への閉止時に前記固定レバーが正転して連結し、かつ、該開閉部材の前記装置本体からの開放時に前記固定レバーが逆転して外れる被連結部と、前記固定レバーを、前記被連結部に連結する固定方向と、この固定方向から反転した前記被連結部から外れる解放方向の２方向に付勢する弾性部材と、前記開閉部材の前記装置本体に対する閉止時のみ、もしくは閉止時にも開放時にも、該開閉部材の動作に伴う前記固定レバーの回転を補助する回転補助手段と、を具備し、前記回転補助手段は前記固定レバーに連結されたリンク部材を有し、前記開閉部材が装置本体に対する閉止時および開放時のいずれの時にも、該リンク部材に前記開閉部材が連結状態となったり非連結状態となったりすることを特徴とする開閉機構である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転補助手段は、前記開閉部材に設けられ、前記リンク部材に連結する突起を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転補助手段は、前記開閉部材に設けられ、前記リンク部材に弾性的に連結する弾性部材であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記開閉部材は、前記装置本体に対し押し込んで閉止され、かつ、引き出して開放する引き出し部材であって、前記回転補助手段は、該引き出し部材に設けられ、該引き出し部材の引き出し方向に沿って延びるラックと、該ラックに噛み合って回転するピニオンとを有し、該ピニオンに前記リンク部材が連結されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の開閉機構を備えた画像形成装置であって、前記装置本体内に、プロセスカートリッジを備えた画像形成部が内蔵されており、前記開閉部材は、該プロセスカートリッジ交換用の扉部材であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の開閉機構を備えた画像形成装置であって、前記装置本体内に画像形成部が内蔵されており、前記引き出し部材は、該画像形成部に用紙を供給する給紙カセットであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、固定レバーの反転時における開閉部材の操作力が軽減し、開閉部材の操作性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、回転補助手段を簡素な構成とすることができる。

請求項３の発明によれば、弾性部材の弾性によって固定レバーの回転補助がより効果的かつ円滑になされる。

請求項４の発明によれば、本発明を引き出し部材に簡素な構造で適用することができる。

請求項５の発明によれば、プロセスカートリッジ交換用の扉部材の操作性が向上し、プロセスカートリッジを円滑に交換することができる。

請求項６の発明によれば、給紙カセットの開閉操作性が向上し、給紙カセットを円滑に交換することができる。

本発明の第１実施形態に係るプリンタの内部構造を模式的に示す側面図である。 第１実施形態に係る前カバーの開閉機構を示す側面図であって、前カバーが閉じる際の作用を示している。 本発明の第２実施形態に係る前カバーの開閉機構を示す側面図であって、前カバーが開く際の作用を示している。 第２実施形態に係る前カバーの開閉機構において前カバーが開く際の作用を示している。 本発明の第３実施形態に係る給紙カセットの開閉機構を示す斜視図である。 第３実施形態の給紙カセットの開閉機構を示す平面図であって、給紙カセットが閉じる際の作用を示している。 本発明の第４実施形態に係る給紙カセットの開閉機構を示す平面図であって、給紙カセットが開く際の作用を示している。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）第１実施形態
（１−１）プリンタの基本構成
図１は一実施形態の画像形成装置であるプリンタ１の内部構成を模式的に示している。同図に示すように、プリンタ１は、装置本体２と、装置本体２内の前側（図１でＦ方向がプリンタ１における前方）を開放する前カバー３と、装置本体２の前方の上側を開放する上カバー４とを備えている。 なお、以下の説明で前後左右といった方向は、特に注釈がない限り装置本体２を前側から見た状態での方向を言う。

装置本体２は、フルカラーの画像形成部２１、画像形成部２１の前方に対向配置された転写部２３、電源ユニット２４および制御部２５を内蔵している。また、装置本体２の下部には、多数の用紙Ｐを積層して収納する給紙カセット１０が着脱可能に装着される。給紙カセット１０は装置本体２から後方に引き出されて内部に用紙Ｐが収納される。

前カバー３は、下端部が左右方向に延びるヒンジ軸３１を介して装置本体２に回転可能に支持されている。前カバー３は、装置本体２から前方に回転して開放され、後方に回転させられると装置本体２に連結し、直立した状態で閉止される。

上カバー４は、後端部が左右方向に延びるヒンジ軸４１を介して、装置本体２に回転可能に支持されている。上カバー４は、装置本体２から上方に回転して開放され、下方に回転させられると閉じた状態となる。上カバー４は、閉じた状態の前カバー３の上端部に前側から重なるようにして閉じられる。したがって、上カバー４を開かなければ前カバー３を開くことはできず、前カバー３を閉じてから上カバー４を閉じるように使用される。

画像形成部２１は、給紙カセット１０の上方において下から上に積層された状態に配設されたプロセスカートリッジからなる４色の画像形成ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋを主体としている。画像形成ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を形成するものであって、感光体ドラム２２１、帯電ローラ２２２、現像ローラ２２３、感光体ドラムクリーナ２２４、除電ローラ２２５等から構成される。感光体ドラム２２１には、画像形成ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの後方に配設された露光装置２２６によって潜像が形成される。

転写部２３は、上下一対のベルトローラ２３１に架け渡された搬送ベルト２３２と、搬送ベルト２３２の内側であって画像形成ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの各感光体ドラム２２１に対応する位置にそれぞれ配設された転写ローラ２３３とを有している。

プリントされる用紙Ｐは、給紙カセット１０から、画像形成部２１と転写部２３との間に形成される搬送路２６を上昇し、装置本体２の上部に形成された排紙トレー２７に排出される。用紙の搬送路２６は、搬送ベルト２３２と各感光体ドラム２２１との間、搬送ベルト２３２の上流側の給紙ローラ対２８Ａ、ピックアップローラ対２８Ｂ、搬送ベルト２３２の下流側の定着ローラ対２８Ｃおよび排紙ローラ対２８Ｄによって構成される。

プリンタ１には、パーソナルコンピュータ等からカラー画像情報が入力される。カラー画像情報が入力されると、１枚の用紙Ｐがピックアップローラ対２８Ｂで給紙カセット１０から給紙ローラ対２８Ａに送られ、帯電装置２９で帯電された搬送ベルト２３２に静電吸着して上方に搬送される。一方、画像形成ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの感光体ドラム２２１が帯電ローラ２２２によって帯電させられ、各感光体ドラム２２１の表面に各色の画像に対応する静電潜像が露光装置２２６によって形成される。この色画像はそれぞれの現像ローラ２２３によって感光体ドラム２２１の表面に現像され、この現像が搬送ドラム２３２で上昇搬送される用紙Ｐに対し転写されて現像される。

このような感光体ドラム２２１から用紙Ｐへの現像が各画像形成ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋにおいて所定タイミングで順に行われ、最も下流側のブラックの画像形成ユニット２２Ｋを通過する時に、用紙Ｐにフルカラートナー像が形成される。

ブラックの画像形成ユニット２２Ｋを通過してフルカラートナー像が転写された用紙Ｐは、定着ローラ対２８Ｃを通過し、この定着ローラ対２８Ｃによってフルカラートナー像が用紙Ｐに対し圧着と加熱の作用で定着される。そして、定着ローラ対２８Ｃを通過した用紙Ｐは排紙ローラ対２８Ｄによって排紙トレー２７に排出される。

（１−２）前カバーの開閉機構
以上がプリンタ１の基本的な構成および動作であり、次に、図２を参照して上記前カバー３の装置本体２に対する開閉機構を説明する。

上記装置本体２の上端部には、図２に示すように固定レバー５が設けられている。この固定レバー５は、装置本体２の上端部において左右一対の状態に配設されている。左右の固定レバー５は、左右方向に延びる１本の支軸５４に固定されており、この支軸５４を介して一体的に連結された状態で、Ａ−Ｂ方向に回転自在に装置本体２に支持されている。

固定レバー５は、中央部分が１２０°程度の角度で屈曲した板片であって、屈曲部から一方側に延びる第１片部５１と、第１片部５１からＢ方向側に屈曲して延びる第２片部５２を有している。上記支軸５４は、屈曲部に固定されている。図２（ｃ）において固定レバー５は、第１片部５１と装置本体２に架け渡された引っ張りばね５３によって、Ａ方向である固定方向に付勢されている。また、固定レバー５は固定方向に付勢された状態から外力によってＢ方向である解放方向に回転させられると、図２（ｂ）に示す引っ張りばね５３のテンションが最大になる中間点を経て反転し、引っ張りばね５３によって図２（ａ）に示すように解放方向（Ｂ方向）に付勢される。

固定レバー５の第２片部５２には、第２片部５２に沿って延びる長孔５２ａが形成されている。そしてこの長孔５２ａに、上下方向に延びるリンク６の上端部が、ピン６１を介して長孔５２ａに沿って移動可能に、かつ、相対回転可能に取り付けられている。このリンク６は、図示せぬガイド部材によって上下方向（自身の長手方向）に沿って移動可能に支持されている。リンク６の下端部には、横方向（図面手前方向）に突出する凸部６２が形成されており、この凸部６２の上面には、前下がりに傾斜する段部６２ａが形成されている。

下端部がヒンジ軸３１を介して装置本体２に回転可能に支持された上記前カバー３は、装置本体２から前方に回転して開放され、後方に回転させられると装置本体２側に連結し、直立した状態で閉止される。

前カバー３の上端部であって、左右の固定レバー５に対応する位置には、横方向に突出するピン３１が形成されている。また、前カバー３の上下方向の中間部より下部には、装置本体２側に突出する突起３２が形成されている。この突起３２の下面は、前下がりに傾斜している。第１実施形態では、前カバー３の突起３２と上記リンク６とによって本発明の回転補助手段が構成されている。

以下、前カバー３の閉止動作を説明する。
前カバー３が開いた状態では、図２（ａ）に示すように、固定レバー５は引っ張りばね５３によってＢ方向に付勢され、第１片部５１が手前側に延び、第２片部５２が後下がりに傾斜した解放状態となっている。この時、リンク６は固定レバー５で持ち上げられ、上方に位置付けられている。

次いで前カバー３が閉じられていくことにより、図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように前カバー３の突起３２がリンク６の凸部６２の段部６２ａに乗り上げることによりリンク６が押し下げられ、固定レバー５がＡ方向に回転する。すると、引っ張りばね５３が中間点を経て固定レバー５が反転してＡ方向に付勢され、引っ張りばね５３の引っ張り力で固定レバー５がさらにＡ方向に回転する。

これにより第１片部５１の内側に入り込んでいたピン３１を介して前カバー３が閉じる方向に引き込まれ、図２（ｃ）に示すように前カバー３は引っ張りばね５３でＡ方向に付勢されている固定レバー５により装置本体２側に閉止された状態に保持される。一方、前カバー３を開けるには、前カバー３を手前側に回転させればよく、固定レバー５は上記と逆に回転動作し、元の解放状態となる。

上記第１実施形態によれば、前カバー３が閉じる動作に伴って突起３２がリンク６を介して固定レバー５を固定方向に回転させる。これにより、引っ張りばね５３が中間点に達して固定レバー５が反転するまでの前カバー３を閉じる力が補助される。したがって固定方向に固定レバー５が反転するまでの前カバー３を閉じる操作力が軽減し、操作性が向上する。また、このような補助動作を、リンク６に連結する突起３２といった簡素な構成で実現することができる。

（２）第２実施形態
続いて、図３および図４により上記第１実施形態を基本構成とする第２実施形態に係る前カバー３の開閉機構を説明する。これら図に示すように、第２実施形態では、固定レバー５の第２片部５２に長孔５２ａは形成されておらず、リンク６の上端部はピン６１を介して固定レバー５に対し単に回転可能に取り付けられている。そしてリンク６の下端部に上下方向に延びる長孔６３が形成されており、この長孔６３に、上記凸部６２に代えてピン６４が移動可能に嵌め込まれている。一方、前カバー３の突起３２の下方には、上方に湾曲する板ばね３３が固定されている。第２実施形態では、前カバー３の突起３２とリンク６に加え、板ばね３３が本発明の回転補助手段を構成している。

第２実施形態によれば、図３（ａ）に示すように前カバー３が閉じた状態では引っ張りばね５３で固定方向（Ａ方向）に付勢されている固定レバー５により前カバー３は閉止状態が保持されている。この時、ピン６４の上方に突起３２が配され、ピン６４の下方に板ばね３３が配されるようになっている。次いで図３（ｂ）に示すように前カバー３が開けられていくと、板ばね３３がピン６４を介してリンク６を持ち上げ、これにより固定レバー５が解放方向（Ｂ方向）に回転する。そして引っ張りばね５３が中間点を過ぎて固定レバー５が反転することにより、前カバー３を開けることができる状態になる。

次に、前カバー３を閉じる際には、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように突起３２がピン６４に乗り上げることによりリンク６が押し下げられ、固定レバー５が固定方向（Ａ方向）に回転して引っ張りばね５３が中間点を経て固定レバー５が反転し、固定方向に付勢される。これにより、前カバー３は図３（ａ）に示す閉止状態に保持される。

この第２実施形態によると、前カバー３を閉じる時は第１実施形態と同様に前カバー３の突起３２がリンク６を押し下げることにより固定レバー５の固定方向への回転が補助され、一方、前カバー３を開ける時には、板ばね３３によって固定レバー５の反転が補助される。したがって前カバー３を開ける時と閉める時のいずれの操作において操作力が軽減する。

（３）第３実施形態
次いで、図５および図６により本発明を上記給紙カセット１０に適用した第３実施形態を説明する。給紙カセット１０は、図５に示すように、装置本体２に設けられた収納スペース２０１に挿入されてセットされ、また、収納スペース２０１から引き出されて用紙Ｐが補給される。

給紙カセット１０の両側壁部にはガイドレール１１が形成されており、これらガイドレール１０を装置本体２側のガイド溝２０２に摺動させることにより、給紙カセット１０は収納スペース２０１に挿入され、装置本体２内の所定位置にセットされる。給紙カセット１０の下面の片側には、内側に歯が形成されたラック１２が固定されている。また、給紙カセット１０の下面の所定位置には、ピン１３が設けられている。

一方、装置本体２内の収納スペース２０１の底面奥側には、ラック１２に噛み合う歯が外周面に形成されたピニオン７が設けられている。このピニオン７は、図６に示すように鉛直方向に延びる軸７１を介してＣ−Ｄ方向に回転可能に支持されている。ピニオン７の上面外周部には、二節式のリンク８の一端がピン８１を介して回転可能に支持されている。このリンク８はラック１２とは反対側の方向に延びており、他端が固定レバー９にピン８２を介して回転可能に取り付けられている。

固定レバー９は長片部９１と短片部９２を有するＬ字状に屈曲したものであって、屈曲部に取り付けられたピニオン７の軸７１と平行な支軸９４を介して装置本体２にＥ−Ｆ方向に回転可能に支持されている。上記リンク８の他端は、長片部９１に取り付けられている。また、この長片部９１と装置本体２には、引っ張りばね９３が架け渡されている。

図６（ａ）において固定レバー９は給紙カセット１０の挿入を待つ待機状態であり、この時の固定レバー９は引っ張りばね９３によってＥ方向である解放方向に付勢されている。この状態で、給紙カセット１０のピン１３は固定レバー９の内側に入り込むことが可能な位置に形成されている。図６（ａ）の状態からピニオン７がＣ方向に回転すると、固定レバー９がリンク８に押されてＦ方向である固定方向に回転し、図６（ｂ）に示す引っ張りばね９３のテンションが最大になる中間点を経て反転する。そして図６（ｃ）に示すようにリンク８は屈曲し、固定レバー９は引っ張りばね９３によって固定方向に付勢された状態に保持される。第３実施形態では、給紙カセット１０側のラック１２およびピン１３と、装置本体２側のピニオン７およびリンク８により、本発明の回転補助手段が構成されている。

第３実施形態によると、給紙カセット１０を収納スペース２０１に挿入していくと、図６（ａ）に示すように、ラック１２がピニオン７に噛み合ってピニオン７がＣ方向に回転を始める。この時、ピン１３は上記待機状態の固定レバー９の内側に入り込む位置まで進んでいる。ピニオン７が回転することにより、固定レバー９はリンク８に押されて固定方向（Ｆ方向）に回転し、図６（ｂ）に示す引っ張りばね９３のテンションが最大になる中間点を経て固定レバー９が反転する。

固定レバー９が反転する時、長片部９１がピン１３を介して給紙カセット１０を収納スペース２０１内に引き込む。そして、図６（ｃ）に示すようにリンク８は屈曲し、固定方向に付勢された固定レバー９によって給紙カセット１０が収納スペース２０１に収納された状態が保持される。一方、給紙カセット１０を手前側に引き出して収納スペース２０１からある程度出すと、固定レバー９は上記と逆に回転動作し、元の解放状態となる。

第３実施形態によれば、給紙カセット１０を挿入する動作に伴ってラック１２、ピニオン７およびリンク８を介して固定レバー９を固定方向に回転させている。これにより、引っ張りばね９３が中間点に達して固定レバー９が反転するまでの給紙カセット１０を挿入する力が補助される。したがって固定方向に固定レバー９が反転する際の給紙カセット１０を挿入する操作力が軽減し、操作性が向上する。

（４）第４実施形態
次いで、図７により上記第３実施形態の変形例である第４実施形態を説明する。第４実施形態では、給紙カセット１０を引き出す際にも固定レバー９の反転を補助する構成となっている。そのために、固定レバー９の短片部９２の端部とピニオン７に、二節式の第２リンク８５がピン８８，８９を介して架け渡されている。第２リンク８５のピニオン７への取り付け箇所は、上記リンク８よりもＣ方向側となっており、第２リンク８５はリンク８の下側に重なった状態で交差している。

図７（ａ）は、上記図６（ｃ）に対応した給紙カセット１０が挿入された状態を示している。この状態から給紙カセット１０を引き出すと、後退するラック１２によってピニオン７はＤ方向に回転し、固定レバー９は反転して解放方向（Ｅ方向）に回転する。そしてさらに給紙カセット１０が引き出されると、図７（ｂ）〜（ｃ）に示すように引っ張りばね９３が中間点を過ぎて固定レバー９がさらに反転することにより、給紙カセット１０が引き出される。第４実施形態では、ラック１２およびピン１３、ピニオン７およびリンク８に加え、第２リンク８５により、本発明の回転補助手段が構成されている。

第４実施形態によると、給紙カセット１０を引き出す際には、第２リンク８５によって固定レバー９が解放方向に回転して固定レバー９の反転が補助される。したがって給紙カセット１０を挿入する時と引き出す時のいずれの操作において操作力が軽減する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、開閉部材としては、上記の各画像形成ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋを構成するプロセスカートリッジ交換用の扉部材等が挙げられる。

また、本発明における開閉部材は、上記第１実施形態および第２実施形態のような装置本体に対して開閉されるカバーのような部材や、上記第３実施形態および第４実施形態のような装置本体に対して挿入されたり引き出されたりする引き出し部材のようなものなど、様々な態様で装置本体に開閉されるものを含む。

１…プリンタ（画像形成装置）
２…装置本体
３…前カバー（開閉部材）
５，９…固定レバー
６，８，８５…リンク（回転補助手段）
７…ピニオン（回転補助手段）
１０…給紙カセット（開閉部材、引き出し部材）
１２…ラック（回転補助手段）
１３…給紙カセットのピン（被連結部）
２１…画像形成部
２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ…画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）
３１…前カバーのピン（被連結部）
３２…突起（回転補助手段）
３３…板ばね（弾性部材、回転補助手段）
５３，９３…引っ張りばね（弾性部材）
５４，９４…支軸

Claims (6)

1. 装置本体と、
   該装置本体に開閉可能に設けられる開閉部材と、
   前記装置本体に支軸を介して正逆回転可能に支持され、前記開閉部材が前記装置本体に閉止された状態を固定する固定レバーと、
   前記開閉部材に設けられ、該開閉部材の前記装置本体への閉止時に前記固定レバーが正転して連結し、かつ、該開閉部材の前記装置本体からの開放時に前記固定レバーが逆転して外れる被連結部と、
   前記固定レバーを、前記被連結部に連結する固定方向と、この固定方向から反転した前記被連結部から外れる解放方向の２方向に付勢する弾性部材と、
   前記開閉部材の前記装置本体に対する閉止時のみ、もしくは閉止時にも開放時にも、該開閉部材の動作に伴う前記固定レバーの回転を補助する回転補助手段と、
   を具備し、
   前記回転補助手段は前記固定レバーに連結されたリンク部材を有し、前記開閉部材が装置本体に対する閉止時および開放時のいずれの時にも、該リンク部材に前記開閉部材が連結状態となったり非連結状態となったりすることを特徴とする開閉機構。
2. 前記回転補助手段は、前記開閉部材に設けられ、前記リンク部材に連結する突起を有することを特徴とする請求項１に記載の開閉機構。
3. 前記回転補助手段は、前記開閉部材に設けられ、前記リンク部材に弾性的に連結する弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の開閉機構。
4. 前記開閉部材は、前記装置本体に対し押し込んで閉止され、かつ、引き出して開放する引き出し部材であって、前記回転補助手段は、該引き出し部材に設けられ、該引き出し部材の引き出し方向に沿って延びるラックと、該ラックに噛み合って回転するピニオンとを有し、該ピニオンに前記リンク部材が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の開閉機構。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の開閉機構を備えた画像形成装置であって、
   前記装置本体内に、プロセスカートリッジを備えた画像形成部が内蔵されており、
   前記開閉部材は、該プロセスカートリッジ交換用の扉部材であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載の開閉機構を備えた画像形成装置であって、
   前記装置本体内に画像形成部が内蔵されており、
   前記引き出し部材は、該画像形成部に用紙を供給する給紙カセットであることを特徴とする画像形成装置。

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