JP6020143B2 - 現像装置 - Google Patents

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本発明は、現像ローラと筐体との間から現像剤が漏れるのを抑制するためのシール部材を備えた現像装置に関する。
従来、現像装置として、トナーを収容する筐体と、筐体に形成された開口に対向して配置される現像ローラと、現像ローラの端部と筐体との間に配置されるシール部材とを備えたものが知られている(特許文献1参照)。
特開2009−63635号公報
ところで、前述した現像装置においては、回転する現像ローラがシール部材に摺接することで、その摺接部分が摩擦により加熱される。そのため、印刷速度を速めるために現像ローラの回転速度を高くした場合には、摺接部分が高温になり、当該摺接部分においてトナーが溶け、トナー漏れが発生するおそれがある。
そこで、本発明は、現像ローラとシール部材との摺接部分における熱を逃がすことができる現像装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、現像剤を収容するための筐体と、前記筐体に形成された開口に配置される現像ローラと、前記現像ローラと前記筐体との間から現像剤が漏れるのを抑制するために、前記現像ローラと前記筐体との間に配置されるシール部材であって、第1の方向に延びる複数の繊維と第2の方向に延びる複数の繊維とが交差した織物部材を有するシール部材と、前記シール部材の熱を放熱させるための放熱部材と、を備える。
前記織物部材の繊維は、単位面積当たりの放熱量が第1放熱量となる周面と、単位面積当たりの放熱量が前記第1放熱量よりも大きな第2放熱量となる端面と、を有する。
前記放熱部材と前記織物部材の端面は、熱伝導性接着剤によって接着されている。
この構成によれば、熱伝導性接着剤によって放熱部材をシール部材に接着するので、現像ローラとシール部材との間で発生した熱を、放熱部材を介して逃がすことができる。また、織物部材の端面(繊維の端面)と放熱部材とを熱伝導性接着剤で接着するので、例えば織物部材の繊維の端面を熱伝導性接着剤で放熱部材に接着させない構造に比べ、繊維に伝わった熱をその端面から効率良く放熱部材に逃がすことができる。
また、前記した構成において、前記熱伝導性接着剤は、塗布してから硬化するまで最高温度が、前記繊維の溶融温度よりも低くなるように構成することができる。
これによれば、熱伝導性接着剤を塗布してから硬化するまでの間に熱伝導性接着剤から発生する熱によって繊維が溶融するのを防ぐことができるので、繊維の熱伝導性を保つことができる。
また、前記した構成において、前記放熱部材は、前記現像ローラに接触して、当該現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードを有する構成とすることができる。
これによれば、例えば層厚規制ブレード以外の放熱部材を新たに設ける構成に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。
また、前記した構成において、前記放熱部材が、前記層厚規制ブレードを保持する保持部材を有する場合には、前記織物部材の端面を、前記熱伝導性接着剤によって前記保持部材と前記層厚規制ブレードに接着することができる。
これによれば、織物部材の端面からの熱を熱伝導性接着剤を介して層厚規制ブレードと保持部材の両方に放熱させることができるので、熱を効率よく放熱させることができる。
また、前記した構成において、前記現像ローラに接触して、当該現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードと、前記層厚規制ブレードを保持する保持部材と、前記保持部材と前記層厚規制ブレードとの間で挟み込まれて保持されるスペーサ部材と、を備える場合には、前記放熱部材が前記スペーサ部材を有し、前記織物部材の端面が前記熱伝導性接着剤によって前記スペーサ部材に接着された構成とすることができる。
これによれば、層厚規制ブレード等を筐体に組み付ける作業の前に、予めスペーサ部材と織物部材を熱伝導性接着剤で接着させておけば、織物部材とスペーサ部材を1つの部品として扱えるので、組付作業時に熱伝導性接着剤の塗布作業が不要となり、組付作業を容易にすることができる。
本発明によれば、現像ローラとシール部材との摺接部分における熱を逃がすことができる。
本発明の第1の実施形態に係る現像カートリッジを備えたレーザプリンタを示す断面図である。 現像カートリッジを示す断面図である。 筐体の開口の周囲の構造を示す斜視図である。 サイドシール部材を簡略的に示す分解斜視図である。 サイドシール部材が筐体に取り付けられた状態を示す断面図である。 第2の実施形態に係るサイドシール周りの構造を示す断面図(a)と、スペーサ部材と織物部材を熱伝導性接着剤で接着させた状態を示す斜視図(b)である。 実施例で使用する熱伝導性接着剤を示す表である。 実施例における実験結果を示すグラフである。
[第1の実施形態]
次に、本発明の第1の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、レーザプリンタの全体構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の詳細を説明する。
また、以下の説明においては、レーザプリンタ1の使用時におけるユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図1における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図1における上下方向を「上下」とする。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、本体ケーシング2と、用紙3を給紙するためのフィーダ部4と、用紙3に画像を形成するための画像形成部5とを備えている。
フィーダ部4は、本体ケーシング2内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ6と、給紙トレイ6内に設けられた用紙押圧板7を備えている。また、フィーダ部4は、用紙3の搬送や紙粉取りを行う各種ローラ11を備えている。そして、フィーダ部4では、給紙トレイ6内の用紙3が、用紙押圧板7によって上方に寄せられ、各種ローラ11によって画像形成部5に搬送される。
画像形成部5は、スキャナユニット16と、プロセスカートリッジ17と、定着部18とを備えている。
スキャナユニット16は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、レーザ発光部(図示せず。)、回転駆動されるポリゴンミラー19、レンズ20,21、反射鏡22,23,24などを備えている。このスキャナユニット16では、レーザビームが図の鎖線で示す経路を通って、感光ドラム27の表面上に高速走査にて照射される。
プロセスカートリッジ17は、本体ケーシング2の前側に設けられたフロントカバー2aを適宜開放することで、本体ケーシング2に対して着脱可能となっている。そして、このプロセスカートリッジ17は、現像装置の一例としての現像カートリッジ28と、ドラムユニット39とを備えている。
現像カートリッジ28は、ドラムユニット39に装着された状態で、本体ケーシング2に対して着脱可能となっている。なお、現像カートリッジ28は、本体ケーシング2に固定されたドラムユニット39に対して着脱可能に構成されていてもよい。現像カートリッジ28は、図2に示すように、現像ローラ31と、層厚規制ブレード32と、供給ローラ33と、トナー収容室34とを備えている。
この現像カートリッジ28では、トナー収容室34内に収容された現像剤の一例としてのトナーが、アジテータ34Aで攪拌された後、供給ローラ33により現像ローラ31に供給され、このとき、供給ローラ33と現像ローラ31との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ31上に供給されたトナーは、現像ローラ31の回転に伴って、層厚規制ブレード32と現像ローラ31との間に進入し、さらに摩擦帯電されつつ、一定厚さの薄層に規制されて現像ローラ31上に担持される。なお、現像カートリッジ28の詳細については、後で詳述することとする。
ドラムユニット39は、感光ドラム27と、スコロトロン型帯電器29と、転写ローラ30とを備えている。そして、このドラムユニット39内において、感光ドラム27の表面は、スコロトロン型帯電器29により一様に正帯電された後、スキャナユニット16からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。
次いで、現像ローラ31の回転により、現像ローラ31上に担持されているトナーが、感光ドラム27の表面上に形成される静電潜像に供給されて、感光ドラム27の表面上にトナー像が形成される。その後、感光ドラム27と転写ローラ30の間で用紙3が搬送されることで、感光ドラム27の表面に担持されているトナー像が用紙3上に転写される。
図1に示すように、定着部18は、加熱ローラ41と、加熱ローラ41と対向して配置され加熱ローラ41を加圧する加圧ローラ42とを備えている。そして、このように構成される定着部18では、用紙3上に転写されたトナーを、用紙3が加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を通過する間に熱定着させている。なお、定着部18で熱定着された用紙3は、定着部18の下流側に配設される排紙ローラ45に搬送され、この排紙ローラ45から排紙トレイ46上に送り出される。
<現像カートリッジの詳細構造>
次に、本発明の一実施形態に係る現像カートリッジ28の詳細構造について説明する。なお、現像カートリッジ28は左右対称の構造であるため、図3等では左右のいずれか一方の部位のみを示し、他方の部位は省略することとする。また、図3では、現像ローラ31や、供給ローラ33を外した状態を示している。
図3に示すように、現像カートリッジ28は、前述した現像ローラ31等を備える他、トナーを収容するための筐体50と、現像ローラ31の両端部と摺接するシール部材の一例としてのサイドシール部材61と、ロアフィルム63とを備えている。なお、現像ローラ31は、図に示す矢印の方向に回転、すなわちロアフィルム63、サイドシール部材61にこの順で摺接するように回転している。
筐体50には、現像ローラ31を回転可能に支持する軸受部51と、内部のトナー収容室34から現像ローラ31にトナーを供給するための開口52と、サイドシール部材61が貼着されるサイドシール貼着面53と、ロアフィルム63を支持する支持部54とが形成されている。開口52は、現像ローラ31の軸方向に沿った矩形の長孔状に形成されており、その上部には、層厚規制ブレード32が固定されている。
層厚規制ブレード32は、左右方向に長尺となる板状の金属板32Aと、金属板32Aの下端部(先端部)に固定されるゴム製の押圧部材32Dとを有している。押圧部材32Dは、金属板32Aよりも左右幅が小さくなるように形成されている。そして、金属板32Aの左右端部、詳しくは押圧部材32Dの左右方向外側には、後述するサイドシール部材61(詳しくは織物部材61B)が配置されている。
図2に示すように、層厚規制ブレード32の上端部(現像ローラ31に接触する端部とは反対側の端部)には、当該上端部を挟み込んで補強する金属製の一対の補強板32B,32Cが設けられている。そして、層厚規制ブレード32および一対の補強板32B,32Cは、公知のブレード裏シール64を介して筐体50に固定されている。言い換えると、保持部材の一例としての外側の補強板32Cが、層厚規制ブレード32、内側の補強板32Bおよびブレード裏シール64を筐体50との間で挟み込んで保持している。
そして、本実施形態では、前述した層厚規制ブレード32と外側の補強板32Cとにより、サイドシール部材61の熱を放熱させるための放熱部材が構成されている。このように構成された放熱部材は、筐体50の外側に露出するように配置されている。
これにより、例えば放熱部材が筐体内に配置された構成に比べ、放熱部材を筐体50の外側の空気(例えば、筐体50とドラムユニット39の筐体との間を通ってくる空気)により冷却することができるので、サイドシール部材61における現像ローラ31との摺接部分から発生する熱を効率良く逃がすことが可能となっている。
図3に示すように、サイドシール貼着面53は、断面視略円弧状の面であり、開口52の左右両側に形成されている。このサイドシール貼着面53には、サイドシール部材61が設けられている。なお、サイドシール部材61については、後で詳述する。
支持部54は、サイドシール貼着面53よりも現像ローラ31側に突出するとともに、現像ローラ31の軸方向に沿って延びるように形成されている。この支持部54の上面には、ロアフィルム63が設けられている。
ロアフィルム63は、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂からなるシート状の部材であり、現像ローラ31の軸方向に沿って延びて現像ローラ31の略全体に摺接している。そして、このロアフィルム63は、支持部54よりも左右方向に長く形成されており、支持部54に貼り付けられた状態において、その両端部が、支持部54からはみ出して、サイドシール部材61と重なるように配置されている。これにより、サイドシール部材61とロアフィルム63間のトナー漏れを良好に抑えることが可能となっている。
サイドシール部材61は、筐体50の開口52に対向するように配置される現像ローラ31の両端部とサイドシール貼着面53との間からトナーが漏れるのを抑えるための部材であり、現像ローラ31の両端部とサイドシール貼着面53との間に設けられている。図4および図5に示すように、サイドシール部材61は、弾性を有する基材61Aと、この基材61Aの現像ローラ31側の面に積層される織物部材61Bとを備えて構成されている。
基材61Aは、弾性変形可能なウレタンスポンジなどの弾性体で形成されており、ブレード裏シール64の下端に隣接するように、両面テープT1によって筐体50のサイドシール貼着面53に貼着されている。なお、図5においては、便宜上、両面テープT1,T2の図示は省略する。
織物部材61Bは、現像ローラ31の回転方向に沿って延びる長尺なシート状に形成されており、長手方向に延びる複数の縦繊維B1と、短手方向に延びる複数の横繊維B2とを交差するように織り込むことで構成されている。また、織物部材61Bの各繊維B1,B2の直径は、縦繊維B1が約150μm、横繊維B2が約200μmである。また、織り方としては、綾織、朱子織が好ましい。ここで、長手方向(現像ローラ31の回転方向)は、第1の方向の一例に相当し、短手方向(現像ローラ31の軸方向)は、第2の方向の一例に相当する。
具体的に、縦繊維B1は、織物部材61Bの短手方向に複数設けられるとともに、織物部材61Bの厚さ方向にも複数設けられている。また、横繊維B2は、織物部材61Bの長手方向に複数設けられるとともに、織物部材61Bの厚さ方向にも複数設けられている。なお、各繊維B1,B2は、例えば図3などにおいては、図面の見易さを考慮して、適宜省略することとする。
そして、各繊維B1,B2は、単位面積当たりの放熱量が第1放熱量となる周面と、単位面積当たりの放熱量が前記第1放熱量よりも大きな第2放熱量となる端面と、を有している。具体的に、このような性質をもった繊維B1,B2としては、分子が直線的に並んだような分子構造をもつ繊維を採用することができ、例えば、超高分子量ポリエチレンやPBO(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサドール)繊維などを採用することができる。さらに、具体的には、100Kにおける端面に向かう方向の熱伝導率が、0.1W/cm・K以上1.0W/cm・K以下で、かつ、周面方向の熱伝導率の2〜50倍以上である繊維が好ましい。本実施形態では、東洋紡株式会社製のダイニーマ(登録商標)SK60繊維を用いた。
織物部材61Bは、長手方向において基材61Aよりも長くなるように形成されており、両面テープT2によって基材61Aと層厚規制ブレード32の金属板32Aとに貼り付けられている。そして、織物部材61Bの上側の端面B10は、熱伝導性接着剤HBによって金属板32Aと外側の補強板32Cとに接着されている。
このように織物部材61Bの端面B10(各縦繊維B1の端面)を熱伝導性接着剤HBを介して金属板32Aおよび補強板32Cに接続させるので、例えば織物部材の端面を熱伝導性接着剤で金属板や補強板に接着させない構造に比べ、現像ローラ31と織物部材61Bとの摺接部分で発生した熱を、各縦繊維B1の延びる方向(分子が並ぶ方向)に沿って効率良く伝搬させて、熱伝導性接着剤HBを介して金属板32A等に逃がすことが可能となっている。
また、織物部材61Bの端面B10(縦繊維B1の端面)と金属板32A等を熱伝導性接着剤HBで接着するので、例えば単に縦繊維の端面と放熱部材とを接触させるだけの構造に比べ、縦繊維B1の端面と金属板32Aとを確実に接続させることができ、縦繊維B1の端面から金属板32A等への伝熱を確実に行うことが可能となっている。さらに、織物部材61Bの端面B10を熱伝導性接着剤HBで金属板32Aと補強板32Cの両方に接続させたので、例えば織物部材の端面を熱伝導性接着剤で金属板32Aのみに接続させる構造に比べ、織物部材61Bの熱を効率よく放熱させることが可能となっている。
ここで、熱伝導性接着剤HBとしては、例えば後述する実施例で示すような各種接着剤や、熱伝導性接着剤転写テープ(住友スリーエム株式会社製)などを用いることができる。ただし、塗布してから硬化するまで最高温度が繊維の溶融温度よりも低くなるような熱伝導性接着剤を用いた場合には、熱伝導性接着剤を塗布してから硬化するまでの間に熱伝導性接着剤から発生する熱によって繊維が溶融するのを防ぐことができ、繊維の熱伝導性を保つことができるので、このような材料の熱伝導性接着剤を用いるのが望ましい。なお、このような熱伝導性接着剤としては、例えば後述する実施例で示すような4つの接着剤が挙げられる。
次に、現像ローラ31とサイドシール部材61との摺接部分から発生した熱が放熱される作用について詳細に説明する。
図3に示すように、現像ローラ31が回転すると、現像ローラ31の両端部と織物部材61Bの現像ローラ31側の面とが摺接する。そして、現像ローラ31と織物部材61Bとの摺接部分から熱が発生した場合には、その熱は、各縦繊維B1に沿って伝達され、各縦繊維B1の上側の端面から熱伝導性接着剤HBを介して金属板32Aや補強板32Cに効率良く伝達され、補強板32Cを介して筐体50の外部に放熱される。したがって、本実施形態によれば、現像ローラ31とサイドシール部材61との摺接部分から発生した熱を、外部に良好に放熱することができる。
なお、縦繊維B1の下側の端面には、放熱部材が接触していない、具体的には空気と触れているので、当該端面からの放熱量は少ない。また、各横繊維B2の端面にも、放熱部材が接触していない(空気と触れている)ので、当該端面からの放熱量は少なく、各横繊維B2の熱は相対的に温度が低い各縦繊維B1に伝達されるようになっている。
また、本実施形態では、既存の層厚規制ブレード32と外側の補強板32Cとを放熱部材として利用したので、例えば層厚規制ブレードや補強板以外の放熱部材を新たに設ける構成に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は、前述した第1の実施形態に係る構造の一部を変更したものであるため、第1の実施形態と略同様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略することとする。
図6(a),(b)に示すように、第2の実施形態では、補強板32Cと金属板32Aとの間に、放熱部材の一例としてのスペーサ部材70を設けている。スペーサ部材70は、金属製の板状部材であり、補強板32Cと金属板32Aとの間で挟み込まれて保持されている。そして、織物部材61Bの端面B10は、熱伝導性接着剤HBによってスペーサ部材70に接着されている。具体的には、層厚規制ブレード32や補強板32Cを筐体50に組み付ける作業の前に、図6(b)に示すように、予めスペーサ部材70と織物部材61Bが熱伝導性接着剤HBで接着されている。これにより、織物部材61Bとスペーサ部材70を1つの部品として扱えるので、組付作業時に熱伝導性接着剤HBの塗布作業が不要となり、組付作業を容易にすることができる。
なお、本発明は前記各実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記各実施形態では、現像装置としてトナー収容室34を一体に有する現像カートリッジ28を例示したが、本発明はこれに限定されず、現像装置は、例えばトナー収容室を有するトナーカートリッジが着脱される現像器であってもよい。
前記各実施形態では、現像装置を取り付ける画像形成装置としてレーザプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばカラープリンタや複合機など、その他の画像形成装置であってもよい。
前記実施形態では、サイドシール部材61を2層構造としたが、本発明はこれに限定されず、織物部材を有していれば、3層構造以上であってもよい。また、シール部材は、現像ローラと摺接するシール部材であれば、サイドシール部材61に限定されず、例えばロアフィルム63の代わりにシール部材を設ける場合には、当該シール部材に本発明を適用してもよい。
前記各実施形態では、放熱部材を構成する各部材をすべて金属で形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば熱伝導性樹脂で形成してもよい。
以下に、前記した実施形態についての実施例を説明する。詳しくは、熱伝導性接着剤による放熱の効果を調べた実験結果を示す。
本実施例における実験の各種条件は、以下の通りである。
(1)織物部材
東洋紡株式会社製のダイニーマ(登録商標)繊維の織物を幅7mm長さ40mmにカットしたものを、第1の実施形態のようなレイアウトで配置した。この際、織物部材の上側の端面と補強板との間隔を0.5mmとした。
(2)現像ローラ
線速度52.3cm/secで所定時間(60分)回転させた。
(3)熱伝導性接着剤
図7の表に示すような4種類の熱伝導性接着剤を、織物部材の上側の端面と補強板の隙間に塗布した。
(4)温度の計測方法
非接触温度計(横河電機MODEL530 04)を用いて、現像ローラの端部の温度を測定した。
以上のような条件で、実験を行い、現像ローラの端部の温度を調べた。なお、比較例として、熱伝導性接着剤を塗布しないことを条件とした実験も行った。
図8は、各実験の実験結果である。図8は、横軸が時間、縦軸が現像ローラの端部の温度を示すグラフである。図8において、ひし形のマークは、熱伝導性接着剤を塗布しない比較例の実験結果であり、四角のマークは、図7に示す熱伝導率が0.8W/mKの熱伝導性接着剤1(サンハヤト株式会社製 MODEL SCH−20)を塗布したときの実験結果であり、三角のマークは、図7に示す熱伝導率が1.5W/mKの熱伝導性接着剤2(ITW Chemtronics社製 CW2400)を塗布したときの実験結果である。また、×マークは、図7に示す熱伝導率が1.6W/mKの熱伝導性接着剤3(株式会社スリーボンド製 1225B)を塗布したときの実験結果であり、○マークは、図7に示す熱伝導率が3.0W/mKの熱伝導性接着剤4(株式会社スリーボンド製 2955)を塗布したときの実験結果である。
このような実験結果より、4種類の熱伝導性接着剤のいずれの場合であっても、熱伝導性接着剤を塗布しない比較例と比べ、現像ローラの端部の温度を低く抑えることができることが確認された。また、熱伝導性接着剤の熱伝導率が大きければ大きい程、現像ローラの端部の温度を低く抑えることができることが確認された。
28 現像カートリッジ
31 現像ローラ
32 層厚規制ブレード
32A 金属板
32C 補強板
50 筐体
52 開口
61 サイドシール部材
61B 織物部材
B1 縦繊維
B2 横繊維
B10 端面
HB 熱伝導性接着剤

Claims (5)

  1. 現像剤を収容するための筐体と、
    前記筐体に形成された開口に配置される現像ローラと、
    前記現像ローラと前記筐体との間から現像剤が漏れるのを抑制するために、前記現像ローラと前記筐体との間に配置されるシール部材であって、第1の方向に延びる複数の繊維と第2の方向に延びる複数の繊維とが交差した織物部材を有するシール部材と、
    前記シール部材の熱を放熱させるための放熱部材と、を備えた現像装置であって、
    前記織物部材の繊維は、単位面積当たりの放熱量が第1放熱量となる周面と、単位面積当たりの放熱量が前記第1放熱量よりも大きな第2放熱量となる端面と、を有し、
    前記放熱部材と前記織物部材の端面とが、熱伝導性接着剤によって接着されていることを特徴とする現像装置。
  2. 前記熱伝導性接着剤は、塗布してから硬化するまで最高温度が、前記繊維の溶融温度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記放熱部材は、前記現像ローラに接触して、当該現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の現像装置。
  4. 前記放熱部材は、前記層厚規制ブレードを保持する保持部材を有し、
    前記織物部材の端面が、前記熱伝導性接着剤によって前記保持部材と前記層厚規制ブレードに接着されていることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
  5. 前記現像ローラに接触して、当該現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードと、
    前記層厚規制ブレードを保持する保持部材と、
    前記保持部材と前記層厚規制ブレードとの間で挟み込まれて保持されるスペーサ部材と、を備え、
    前記放熱部材は、前記スペーサ部材を有し、
    前記織物部材の端面が、前記熱伝導性接着剤によって前記スペーサ部材に接着されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の現像装置。
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