JP6047591B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンター、ファックス、複合機などの電子写真方式の画像形成装置には、用紙などの記録媒体にトナー像を定着させる定着装置が備えられている。定着装置においては、互いに圧接される定着部材と加圧部材との間に形成される定着ニップを用紙が通過することで、トナー像を用紙に定着させている。

このような構成の定着装置においては、定着ニップ通過後の定着部材への用紙の巻き付きを防止して、定着部材から用紙を確実に分離するために、用紙の搬送方向における定着ニップの下流側に分離部材が設けられている。分離部材は、定着部材の摩耗や用紙に定着されたトナー像への影響を回避するために、定着部材との間に所定の隙間が開くように設けられている場合が多い。

また、定着装置は、定着部材の耐久性の確保や各種の用紙（普通紙、厚紙、封筒等）への適用性、原稿の解像度等を考慮して、加圧部材を定着部材に対して離接させて定着ニップにおける定着部材と加圧部材との間の圧力（定着圧）を加減するように構成される場合がある。例えば、封筒等の厚さが厚い記録媒体の場合は、普通紙の場合よりも定着圧は低く設定される。

定着圧を高くした場合、定着部材として薄肉円筒状の定着ローラーを使用すると、定着ローラーが内側に押し込まれて内側に撓むことがある。ここで、定着圧が低い状態、すなわち、定着ローラーの撓みが小さい状態で、分離部材と定着ローラーとの隙間が所定の値となるように分離部材が固定されている場合、定着ローラーの撓みが大きくなると、定着ローラーと分離部材との間の隙間が大きくなり、分離部材によって用紙が適切に分離されなくなるという問題がある。定着ローラーと分離部材との間の隙間は、定着ローラーの中央部で特に広くなる。一方で、定着圧が高い状態、すなわち、定着ローラーの撓みが大きい状態で、分離部材と定着ローラーとの隙間が所定の値となるように分離部材を固定すると、定着ローラーの撓みが小さい場合に、定着ローラーに分離部材が接触して定着ローラーが損傷する場合がある。

分離部材を備えた定着装置として、特許文献１には、用紙の幅方向において所定の間隔で設けられた支持部材によってシート状の分離部材を支持するように構成された定着装置が開示されている。この定着装置では、紙詰まり処理時にハンドルを操作することで定着部材から加圧部材を離間させると共に分離部材を定着部材から離間させて、分離部材と定着部材との干渉を防ぐように構成されている。また、分離部材が熱変形すると定着部材と分離部材との間の間隔に差が生じることを考慮して、特許文献２には、分離部材の中央部を用紙の搬送方向に向かって凸となる円弧状に湾曲させた定着装置が開示されている。

特開２００１−９１２２１号公報 特開２０１０−９１５９５号公報

しかしながら特許文献１や特許文献２に記載された定着装置においては、定着圧を変化させて定着作業を行うことは考慮されておらず、加圧部材を定着部材に圧接した状態を基準にして分離部材が定着部材に対して固定されている。このため、例えば、１２００ｄｐｉ等の高解像度の画像を普通紙への出力する時等の搬送速度を低くする必要がある場合、定着ニップを通過する時間が長くなって熱量過多となる虞があるので、定着ニップを減圧状態で通紙したいという要求があるが、加圧部材を定着部材に圧接した状態を基準にして分離部材が固定されていると、このような要求や、前述の用紙の厚さに適した定着圧の調整には対応できない。

本発明は上記事情を考慮し、定着圧にかかわらず、定着部材と分離部材とを間隙を適正な範囲に維持して確実に用紙を分離できる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、互いに離接可能に設けられて定着ニップを形成する定着部材及び加圧部材と、前記定着部材に対向して配置されて前記定着ニップを通過した用紙を前記定着部材から分離する分離部材と、を備え、前記定着部材は可撓性を有し、前記加圧部材との離接によって変形するように設けられており、前記分離部材は、前記定着部材と前記加圧部材との離接に同期して、前記定着部材側の端部が前記定着部材に沿うように変形可能に設けられていることを特徴とする。

このような構成を採用することにより、定着圧の変化によって定着部材が内側に撓むように変形しても、分離部材が定着部材の変形に追随して定着部材と分離板との間隔が一定に保たれるように変形するので、定着圧にかかわらず分離部材によって用紙を確実に分離することができる。

本発明の定着装置において、前記分離部材は、前記定着部材と前記加圧部材とが最も離間した状態において前記定着部材と所定の間隔を保持するように支持されており、前記定着部材と前記加圧部材との接近に同期して、前記定着部材側の端部が前記定着部材の表面に接近するように変形することを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、分離部材と定着部材との干渉を確実に防ぐことができる。

本発明の定着装置において、前記分離部材の前記定着部材側の端部は、前記定着部材の長さ方向における中央部が両端部よりも前記定着部材の方向に大きく変形するように設けられていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、撓み量の大きい中央部においても分離部材と定着部材との間隔を一定に保つことができる。

本発明の定着装置において、前記分離部材は、前記定着部材と所定の間隔を介して対向する分離板と、該分離板を支持する支持部材と、を有し、前記支持部材を前記定着部材の方向に引っ張る、あるいは、押圧することにより、前記分離板の前記定着部材側の端部を前記定着部材の表面に接近するように変形させることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、分離板が支持されている支持部材を直接引っ張って、あるいは、押圧して変形させるので、分離部材の定着部材側の端部を定着部材に沿うように安定して変形させることができる。

本発明の定着装置において、前記分離部材は、前記定着部材と所定の間隔を介して対向する分離板と、前記定着部材の長さ方向に沿って形成されて前記分離板を支持する支持部材と、該支持部材の長さ方向両端部においてそれぞれ該長さ方向外方に突設された支軸と、を有し、前記支軸を先端部を支点として傾動させることにより、前記分離板の前記定着部材側の端部を前記定着部材の表面に接近するように変形させることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、分離部材を変形させる機構を定着部材の通紙領域の外側に配置できるので、用紙との干渉を防止できる。

本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、定着圧にかかわらず、定着部材と分離部材とを間隙を適正な範囲に維持することができるので、定着部材から確実に用紙を分離することができる。

本発明の一実施形態に係るカラーＭＦＰの概略を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置において、定着圧が減圧時の状態を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置において、定着圧が加圧時の状態を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置において、分離部材を図３の矢印の方向から見た図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置の定着ローラーと加圧ローラーとを示す側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置において、定着圧が加圧時の状態を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置において、分離部材を図６の矢印の方向から見た図である。 本発明の第３の実施形態に係る定着装置において、定着圧が加圧時の状態を示す側面図である。 本発明の第３の実施形態に係る定着装置において、分離部材を図８の矢印の方向から見た図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態に係る定着装置と画像形成装置とについて説明する。

図１を参照して、画像形成装置としてのカラーＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）の全体の構成について説明する。図１はカラーＭＦＰの全体構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をカラーＭＦＰの正面側（前側）とし、左右方向はカラーＭＦＰ１を正面から見た方向を基準とする。

図１に示されるように、カラーＭＦＰ１は、画像形成部２と、画像形成部２の上方に配置される画像読取部３と、を備える。

画像形成部２には、画像読取部３との間に、前面と左側面とが開口した胴内排紙空間４が形成されている。胴内排紙空間４の下方において、画像形成部２の上面には排紙トレイ５が設けられている。また、画像形成部２には、下方に給紙カセット６が装着され、給紙カセット６の上方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置７が設けられ、露光装置７の上方に、ローラー間に架設された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８の下部に沿って並列して配置された４つの作像ユニット９と、が収容されている。さらに、排紙トレイ５の下方には、４色のトナーを収容したトナーコンテナ１０（トナー容器）が装着されている。

各作像ユニット９には、像担持体である感光体ドラム１１が回転可能に設けられており、感光体ドラム１１の周囲には、帯電装置１２と、現像装置１３と、中間転写ベルト８との間に一次転写部を形成する転写ローラー１４と、クリーニング装置１５と、除電装置１６とが、感光体ドラム１１の回転方向に沿って順に配置されている。

また、中間転写ベルト８の右側には、転写ローラー１７が配置されており、中間転写ベルト８と転写ローラー１７との間に二次転写部１８を形成している。二次転写部１８の上方には定着装置１９が設けられ、定着装置１９の上方には、排紙トレイ５に面した排紙装置２０が設けられている。さらに、給紙カセット６から二次転写部１８と定着装置１９とを通って排紙装置２０へ向かうシートの搬送経路２１が形成されている。

このような構成を備えたカラーＭＦＰ１の画像形成動作を説明する。各作像ユニット９において、帯電装置１２によって感光体ドラム１１の表面が帯電された後、露光装置７からのレーザー光（矢印Ｐ参照）により、画像読取部３で読み取られた画像に応じた静電潜像が感光体ドラム１１の表面に形成される。静電潜像は、トナーコンテナ１０から供給されるトナーを用いて現像装置１３によって対応する色のトナー像に現像される。このトナー像は、転写ローラー１４によって中間転写ベルト８の表面に一次転写される。以上の動作を各作像装置９が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト８上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム１１に残留したトナー及び電荷は、クリーニング装置１５及び除電装置１６によって除去される。

一方、給紙カセット６から給紙されたシートは、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて搬送経路２１に沿って二次転写部１８へと搬送され、二次転写部１８において、中間転写ベルト８のフルカラーのトナー像がシートに二次転写される。トナー像を二次転写されたシートは、搬送経路２１を下流側へと搬送されて定着装置１９に進入し、定着装置１９においてシートにトナー像が定着される。トナー像が定着されたシートは、排紙装置２０から排紙トレイ５上に排出される。

次に、図２〜図５を参照して、第１の実施の形態に係る定着装置１９について説明する。図２は減圧状態における定着装置を示す正面図、図３は加圧状態における定着装置を示す正面図、図４は図３の矢印の方向から見た分離機構の側面図、図５は定着装置の定着ローラーと加圧ローラーとを示す側面図である。

定着装置１９は、互いに圧接して定着ニップ３１を形成する定着ローラー３２（定着部材）と加圧ローラー３３（加圧部材）と、定着ニップ３１を通過した用紙を定着ローラー３２から分離する分離機構３４と、を備える。定着ローラー３２と加圧ローラー３３と分離機構３４とは、定着フレーム（図示省略）に支持されている。

定着ローラー３２は、前後方向に長い薄肉円筒状の形状であり、押圧されることで変形可能な可撓性を有する。定着ローラー３２は、例えば、基材層と、基材層に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層と、によって形成されている。基材層は、例えばＳＵＳなどの金属やＰＩ（ポリイミド）などの樹脂によって形成され、弾性層は、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層は、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブによって形成されている。

定着ローラー３２は、通紙領域の外側の前後方向における両端部が支持部材４１に支持されており、両支持部材４１には、前後方向に延びる支軸４２が設けられている。支軸４２は定着フレームに支持されており、定着ローラー３２は支軸４２を中心として支持部材４１の外周面に沿って回転する。また、定着ローラー３２は、内部に配置された熱源（図示省略）によって加熱されるようになっている。

加圧ローラー３３は、前後方向に長い略円柱状の形状であり、前後方向に延びる支軸４４を有する。支軸４４には弾性層が周設されており、弾性層は離型層によって被覆されている。弾性層は、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成されている。

加圧ローラー３３は、定着ローラー３２の下側に配置されて、支軸４４を中心として図２の反時計回り方向に回転可能に支持されている。また、加圧ローラー３３は定着ローラー３２に対して離接機構によって離接可能に支持されており、定着ローラー３２に圧接されている。これにより、加圧ローラー３３の回転に従動して定着ローラー３２が加圧ローラー３３の回転方向と反対方向に回転する。

離接機構によって加圧ローラー３３が定着ローラー３２から遠ざかる方向に移動すると定着圧が低くなり、図２や図５の実線で示されるように、定着ローラー３２の撓み量は小さい。一方、加圧ローラー３３が定着ローラー３２に接近する方向に移動すると、定着圧が高くなり、図３や図５の二点鎖線に示されるように、定着ローラー３２の撓み量が大きくなる。加圧ローラー３３の離接機構としては、例えば、カム４６を用いて支軸４４を押圧する機構を適用することができる。

分離機構３４は、図２〜図４に示されるように、前後方向に長い長方形状の分離板５１と、分離板５１を支持する支持部材５２と、支持部材５２を定着ローラー３２に対して接近又は離間させる離接機構５３と、を有する。分離機構３４は、定着ニップ３１よりも搬送方向の下流側において、定着ローラー３２に対向するように配置されている。

分離板５１は、可撓性を有する薄い平板状の導電材（例えば、ＳＵＳ等の板金）によって形成されており、定着ローラー３２側の端部は定着ローラー３２の支軸４２と平行な直線状となっている。

支持部材５２は、前後方向に長い長方形状のベース部５５と、ベース部５５の前後方向における両端に設けられた軸支部５６と、を有する。ベース部５５の下面には分離板５１が支持されている。分離板５１は、定着ローラー３２側の端部がベース部５５の定着ローラー３２側の端部よりも突出するように位置決めされている。また、ベース部５５の上面の前後の隅には、上方に突出する半球状のセパレータ５７が形成されている。各セパレータ５７は、定着ローラー３２の各支持部材４１に対応している。さらに、ベース部５５の上面には、前後方向における中央付近に、コイルばね５８の一端が接続されている。コイルばね５８の他端には、前後方向に長い円柱状の稼働軸５９が設けられている。

軸支部５６は、ベース部５５の前後方向における側縁から下方に延びるように形成されている。各軸支部５６には、前後方向外方に突設された支軸６１が同軸上に形成されている。

支持部材５２は、分離板５１が定着ローラー３２の回転方向に対してカウンター方向から対向するように、支軸６１で定着フレームに揺動可能に支持されている。

離接機構５３は、コイルばね５８の他端に設けられた稼働軸５９を押圧するように設けられたカム６３を有する。カム６３に追随して稼働軸５９が移動することで、コイルばね５８を介して支持部材５２のベース部５５が定着ローラー３２に接近又は離間する。つまり、支持部材５２に支持された分離板５１は、前後方向の両端部では各セパレータ５７によって定着ローラー３２の支持部材４１に当接した状態が保たれているが、前後方向の中央部では定着ローラー３２に接近するように変形可能となる。

また、離接機構５３は、加圧ローラー３３の離接機構と同期するように設けられている。すなわち、加圧ローラー３３の離接機構が定着圧を高くする方向に作動すると、分離機構３４の離接機構５３は、図３や図４に示されるように、分離板５１を定着ローラー３２に接近する方向に変形させる。なお、図３では分離板５１や支持部材５２の一部が定着ローラー３２と干渉しているように描かれているが、実際は定着ローラー３２は内側に撓んでいるので、定着ローラー３２とは干渉しない。

一方、定着圧を低くする方向に作動すると、図２や図４の二点鎖線で示されるように、分離板５１は元の平板状の形状に復帰する。同期させる機構としては、両離接機構の作動を制御部（図示省略）で制御してもよく、両離接機構のカム４６、６３を機械的に連動させてもよい。なお、同期させるとは、定着ローラー３２が定着ニップ３１から分離機構３４に対向する位置まで回転する時間だけ離接機構５３をずらして作動させることを含む。

分離機構３４は、定着ローラー３２と加圧ローラー３３とが最も離間して定着ニップ３１の定着圧が最も低い状態（減圧状態）において、分離板５１の先端部が定着ローラー３２の表面に所定の間隙を介して対向するように設定されている。

上記構成を有する定着装置１９においては、定着ニップ３１の減圧状態では、分離機構３４は各セパレータ５７が定着ローラー３２の支持部材４１に当接し、分離板５１の定着ローラー３２側の端部は、定着ローラー３２の長さ方向において定着ローラー３２に対して所定の間隙を保持するように支持されている。この状態で定着ニップ３１を用紙が通過すると、用紙は分離機構３４の分離板５１によって定着ローラー３２から分離される。

定着ニップ３１を加圧状態とする際には、加圧ローラー３３の離接機構を作動させて加圧ローラー３３を定着ローラー３２に接近させる。すると、定着ローラー３２は、両端部よりも内側の部分が加圧ローラー３３で内側に押圧されて内側に撓み、撓んだ状態のまま定着ニップ３１を通過する。分離機構３４においては、加圧ローラー３３の離接機構に同期して離接機構５３が作動し、分離板５１は中央が定着ローラー３２に接近する方向、つまり、内側に撓んだ定着ローラー３２の表面に沿う方向に変形する。これにより、定着ローラー３２と分離板５１との間隔が前後方向において均一になり、内側に撓んだ定着ローラー３２から分離板５１によって用紙が分離される。

上記説明したように本発明の定着装置１９においては、定着ニップ３１における定着圧の変化によって定着ローラー３２が内側に撓んでも、分離板５１が定着ローラー３２の撓みに追随して定着ローラー３２と分離板５１との間隔が一定に保たれるので、用紙を確実に分離することができる。

また、図５に示されるように、定着ローラー３２は中央部で特に内側に撓むので、分離板５１の中央部をコイルばね５８を介して離接機構５３で引っ張ることで、定着ローラー３２の中央部に分離板５１を近接させることができ、用紙を確実に分離することができる。

さらに、定着ニップ３１の減圧状態、すなわち、定着ローラー３２の内側への撓みが最も小さい状態で分離板５１を定着ローラー３２に対して所定の間隔を開けて位置決めしているので、定着ローラー３２と分離板５１とが干渉せず、定着ローラー３２の損傷等を防止できる。

次に、図６、図７を参照して第２の実施形態に係る定着装置における分離機構について説明する。図６は定着装置の正面図、図７は図６の矢印の方向から見た分離機構の側面図である。

この分離機構３４においては、離接機構５３として、支持部材５２の下方に設けられた一対の押圧部材６５を備える。押圧部材６５は、支持部材５２のベース部５５の前後方向両端部を、ベース部５５に対して直交する方向から押し上げるように設けられている。押圧部材６５を押し上げる機構としては、例えばカムを使用することができる。また、この分離機構３４においても、離接機構５３は加圧ローラー３３の離接機構と同期するように設けられている。

離接機構５３が作動して、各押圧部材６５が進出してベース部５５の前後方向両端部を押し上げると、ベース部５５は中央部が押圧方向にしなるように変形する。これにより、分離板５１は、中央部が定着ローラー３２に接近する方向に湾曲する。

第１の実施形態や第２の実施形態の分離機構３４では、分離板５１が支持されている支持部材５２のベース部５５を直接押圧あるいは引っ張ることで変形させているので、分離板５１を安定に変形させることができる。

次に、図８、図９を参照して第３の実施形態に係る定着装置における分離部材について説明する。図８は定着装置の正面図、図９は図８の矢印の方向から見た分離機構の側面図である。

この分離機構３４においては、離接機構５３として、各支軸６１を支持する軸受６７と、各軸受６７を傾動させるカム６８と、を備える（図８は軸受６７を省略）。各軸受６７は、支軸６１が挿通される軸孔６９を有し、軸孔６９の外側の端部６９ａを支点として傾動可能に支持されている。各カム６８は、軸受６７の外周面の内側の部分に、定着ローラー３２と反対側から当接するように設けられており、同期して回転することによって軸孔６９の外側の端部６９ａを支点として軸受６７を傾動させる。

各カム６８が軸受６７の外周面の内側の部分を押圧すると、各軸受６７は支点を中心として定着ローラー３２の方向に同期で傾動する。すなわち、各軸受６７に支持されている支軸６１が、それぞれ軸線に対して定着ローラー３２の方向に傾斜し、分離板５１は中央部が定着ローラー３２側に凸となるようにしなる。

第３の実施形態では、離接機構５３を定着ローラー３２の通紙領域の外側に設けることができるので、通紙に干渉しないように離接機構５３を配置できる。

上記の実施形態においては、分離板５１を使用した分離機構３４について説明したが、分離板５１の代わりに、定着ローラー３２の長さ方向に所定の間隔を開けて配置された複数の分離爪を使用することもできる。複数の分離爪を使用する場合は、定着ローラー３２と加圧ローラー３３との離接に同期して分離爪を定着ローラー３２の方向に進出させるように構成する。

本発明の実施形態では、カラーＭＦＰ１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、プリンター、ファクシミリ等のカラーＭＦＰ以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ カラーＭＦＰ（画像形成装置）
１９ 定着装置
３１ 定着ニップ
３２ 定着ローラー（定着部材）
３３ 加圧ローラー（加圧部材）
３４ 分離機構（分離部材）
５１ 分離板
５２ 支持部材
６１ 支軸

Claims (6)

1. 互いに離接可能に設けられて定着ニップを形成する定着部材及び加圧部材と、前記定着部材に対向して配置されて前記定着ニップを通過した用紙を前記定着部材から分離する分離部材と、を備え、
   前記定着部材は可撓性を有し、前記加圧部材との離接によって変形するように設けられており、
   前記分離部材は、前記定着部材と前記加圧部材との離接に同期して、前記定着部材側の端部が前記定着部材に沿うように変形可能に設けられていることを特徴とする定着装置。
2. 前記分離部材は、前記定着部材と前記加圧部材とが最も離間した状態において前記定着部材と所定の間隔を保持するように支持されており、前記定着部材と前記加圧部材との接近に同期して、前記定着部材側の端部が前記定着部材の表面に接近するように変形することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記分離部材の前記定着部材側の端部は、前記定着部材の長さ方向における中央部が両端部よりも前記定着部材の方向に大きく変形するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記分離部材は、前記定着部材と所定の間隔を介して対向する分離板と、該分離板を支持する支持部材と、を有し、
   前記支持部材を前記定着部材の方向に引っ張る、あるいは、押圧することにより、前記分離板の前記定着部材側の端部を前記定着部材の表面に接近するように変形させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記分離部材は、前記定着部材と所定の間隔を介して対向する分離板と、前記定着部材の長さ方向に沿って形成されて前記分離板を支持する支持部材と、該支持部材の長さ方向両端部においてそれぞれ該長さ方向外方に突設された支軸と、を有し、
   前記支軸を先端部を支点として傾動させることにより、前記分離板の前記定着部材側の端部を前記定着部材の表面に接近するように変形させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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