JP6049470B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は定着器等の熱定着機構を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置の定着器は、熱と圧力とにより、記録転写材にトナー像を定着している。その際、記録転写材に含まれる水分が蒸発し、定着器の上方に配置した搬送ガイドやカバー等に結露が生じる。すると、トナーが冷却しきれずに後続の転写材の表面と接着することや、カールを発生させるおそれがある。また、その際に、ガイドに付着した水滴が転写材に付着すると、転写材に皺が発生したり、印字品質が悪化したりするおそれがある。

その後、転写材は転写材排出部から排出され、転写材積載部に積載される。その際、幾重にも重ねて積載されるため、転写材の余熱が逃げにくく、転写材積載部上で高い温度のままになりやすい。すると、両面印刷時など印刷面が重なり合うようなときに、積載された転写材束の中で印刷面のトナーが凝固しきらずに転写材同士が接着する排紙接着を引き起こす。

加えて、その余熱により、転写材積載部近傍の部品が加熱される。特に、転写材積載部下部にフレッシュトナーの貯蔵部を持つ画像形成装置の場合、その余熱により、内部のトナーが凝固するおそれがある。

近年、画像形成装置の小型化や高生産性が進み、これらの問題が顕著になった。そこで上記問題を、省スペースかつ、低コスト、低騒音で解決する手法が求められている。

前記問題を解決するために、転写材や搬送ガイドに風を吹き付けることによりそれらを防止する手段がある（例えば、特許文献１参照）。

吹き付け方向であるが、前記の非画像面に充てる方法と画像面（例えば、特許文献２参照）から吹き付ける手段がある。また、定着後の転写材の表裏から当てる手段もある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００８−１３２６４９ 特開２０１１−０４３６６８ 特開２００５−２２７４５４

一方、装置が高速化すると、画像面または非画像面だけに風を当てるだけでは、結露、トナー接着、カールを防止できなくなる。なぜならば高速化すると転写材に与える熱量を増やさなければならない。与える熱量が増えるとトナーを冷却する時間が増えるため冷え切る途中、積載トレイ上で次の転写材が重なるとトナー接着がおきてしまう。

また、与える熱量が増えると転写材に含まれる水分の蒸発量が増えてしまう。転写材の水分の蒸発量が増えると、転写材表裏の水分量差ができやすくなりカールが増大してしまう。

単位時間当たりの冷却効率を向上するためには、一般的には転写材の表と裏の両側から風をあてて前記課題を解決する手法をとる。ここで、装置が大型にならないように、表裏に風を当てるファンを配置しつつ、定着器温調に影響を与えない方向に風を当てる配慮をしなければならない。

一般的には２つのファンを用いて表と裏の両側から風をあてる方法が有効である。一方、装置の小型化を進めるため、風の発生装置である２個のファンを外壁に配設すると、外壁に騒音の源となるファンが配設されることとなる。そして、外気が吹き込む吹込穴をファンの近傍の外壁に開けてしまうと、外壁から音漏れが発生する。

本発明の目的は、定着後の転写材に送風部材で風をあてつつ当該送風部材の機外への音漏れを低減することである。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、トナー画像を形成する画像形成部と、転写材に形成された前記トナー画像を熱により定着する定着部と、前記定着部から搬送された転写材を排出する転写材排出部と、前記転写材排出部によって機外に排出された前記転写材を積載する積載部と、前記積載部の下方に配設されるトナー貯蔵部と、前記転写材の前記トナー画像が定着される画像面に風を当てる第一送風部材と、装置の外壁の近傍に配置され前記転写材の画像面と反対の面である非画像面に風を当てる第二送風部材と、前記第一送風部材及び前記第二送風部材を制御する制御部と、を有し、前記第一送風部材は、前記積載部と前記トナー貯蔵部との間に形成される吸入風路から外気を吸入し、前記第二送風部材は、前記外壁に対して所定角度だけ傾いて配設され、前記制御部は、転写材の両面にトナー画像を形成する両面モードの時のみ前記第一送風部材を作動させ、前記両面モード及び前記転写材の片面にトナー画像を形成する片面モードの時に前記第二送風部材を作動させることを特徴とする。

上記構成を有することにより、定着後の転写材に送風部材で風をあてつつ当該送風部材の機外への音漏れを低減することができる。

第１実施形態の画像形成装置の概略断面図。 第１実施形態の定着部周辺の概略断面図。 第１実施形態の転写材排出部の拡大断面図。 ダクトの構成を説明する斜視図。 第一軸流ファンと第二軸流ファンのシーケンスを示すグラフ。 第２実施形態の定着部周辺の概略断面図。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施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。従って、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〕
〔画像形成装置の構成〕
本発明の画像形成装置の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は第１実施形態の画像形成装置の概略断面図である。図１では、画像形成装置１００として、フルカラーレーザー複写機本体（複写機本体）を例示して説明する。本実施形態の複写機は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーを用いてトナー像を形成する。そして、各色のトナー像を形成する構造は各色とも同様であるので、以下の説明において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を、特に必要がある場合を除いて、省略して説明する。

図１に示すように、複写機本体は、トナー画像を形成する画像形成部１、転写材Ｓを画像形成部１へと給送する転写材給送部２、定着部３、を有する。また、定着後の転写材を搬送・排出する転写材排出部４、排出された転写材を積載する転写材積載部５を有する。また、転写材積載部５の下方に４色のフレッシュトナー（未使用トナー）を貯蔵するフレッシュトナー貯蔵部Ｔ（ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ）を有する。転写材積載部５の上方には、原稿を読み取り画像形成部１にデータを転送する原稿読取部７を有する。以下、詳細に説明する。

画像形成部１は、４ドラムフルカラー方式である。イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー画像を形成する４個のプロセスカートリッジ１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）を着脱可能に備える。

プロセスカートリッジ１０は、個々に感光体ドラム１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）を有する。また、プロセスカートリッジ１０は、感光体ドラム１１に所定の電圧を印加して帯電させる不図示の帯電部（不図示）と、感光体ドラム１１上に形成された潜像にトナーを付着させて現像する現像部（不図示）等のプロセス手段を備える。

画像形成部１には、プロセスカートリッジ１０下部に、感光体ドラム１１上に潜像を描くレーザスキャナ１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）が配置される。また、プロセスカートリッジ１０の上方には、中間転写ユニット１３が配置される。

中間転写ユニット１３は、無端状の中間転写ベルト１３ａ、駆動ローラ１３ｂ、テンションローラ１３ｃを有する。また、中間転写ベルト１３ａは、駆動ローラ１３ｂと、テンションローラ１３ｃと、一次転写ローラ１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）、アイドラローラ１３ｅ、アイドラローラ１３ｆにより、張架される。また、一次転写ローラ１４は、感光体ドラム１１に中間転写ベルト１３ａを接触させる。

中間転写ベルト１３ａは、フィルム状部材で構成され、駆動ローラ１３ｂの駆動力により図１の矢印方向に回転する。そして、一次転写ローラ１４によって所定の転写バイアスを中間転写ベルト１３ａに印加することにより、感光体ドラム１１上の各色のトナー画像が順次、中間転写ベルト１３ａに多重転写される。これにより、フルカラートナー画像が形成される。

一方、転写材給送部２に載置される転写材Ｓは、不図示の給送部により給送され、転写材搬送路２０へと搬送される。その後、転写材Ｓは、二次転写外ローラ２１と駆動ローラ１３ｂのニップによって構成される二次転写部に送り込まれる。

これにより、中間転写ベルト１３ａ上のフルカラートナー画像が転写材Ｓに転写される。フルカラートナー画像が転写された転写材Ｓは、駆動ローラ１３ｂの駆動力によって搬送され、定着部３へ送られる。定着部３では、転写材Ｓに対して加熱定着が行われることで、トナー画像が転写材Ｓに定着する。

定着部３の上部には転写材排出部４が配置される。転写材排出部４は、排出路４０、排出ローラ対４１、両面反転路４２、反転ローラ対４３を有する。この構成により、転写材排出部４より排出された転写材Ｓは、転写材積載部５に排出され、積載される。

〔画像形成装置の動作〕
次に、前記構成を持つ画像形成装置１００の画像形成動作について説明する。

まず、原稿読取部７で読み取られた画像は、不図示の制御部に送られ、画像情報として保存される。

次に、画像形成部１では、不図示の帯電部が、感光体ドラム１１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。その後、制御部に保存された画像情報に基づき、レーザスキャナ１２からレーザ光が射出され、感光体ドラム１１上を走査する。レーザ光は、順次、感光体ドラム１１を露光して、静電潜像を形成する。この後、不図示の現像部が、静電潜像に対してトナーを供給することにより現像し、トナー画像化する。なお、現像部には、フレッシュトナー貯蔵部Ｔ（トナー貯蔵部）よりフレッシュトナーが供給される。

次に、このトナー画像は、感光体ドラム１１の回転に伴って、感光体ドラム１１と中間転写ベルト１３ａとの接点部（一次転写部）において、感光体ドラム１１から中間転写ベルト１３ａに転写される。この転写の際には、一次転写バイアスが一次転写ローラ１４に印加される。

上記の動作が４個の各プロセスカートリッジ１０で順次行われる。これにより、中間転写ベルト１３ａにトナー画像が多重転写され、フルカラートナー画像が形成される。

一方、このトナー画像形成動作に並行して、転写材給送部２より、転写材Ｓが給送される。転写材Ｓは、転写材搬送路２０中に搬送され、転写材搬送路２０に備えられた不図示のレジストローラによって斜行補正される。また、転写材Ｓは、中間転写ベルト１３ａ上のトナー画像に対して位置合わせをされる。

位置合わせ後、転写材Ｓは、二次転写外ローラ２１と駆動ローラ１３ｂとが当接するニップによって構成される二次転写部に送り込まれる。二次転写部において、二次転写外ローラ２１に印加した２次転写バイアスによって、トナー画像が中間転写ベルト１３ａから転写材Ｓに転写される。その後、転写材Ｓは駆動ローラ１３ｂの駆動力によって搬送され、定着部３へ送られる。

定着部３に送られた転写材Ｓは、定着部３によって、熱と圧力を加えられ、各色のトナーが溶融し、転写材Ｓにフルカラーの可視画像として定着される。この後、画像が定着された転写材Ｓは、定着部３の下流に設けられた転写材排出部４に送られる。転写材Ｓは、転写材排出部４内で排出路４０を通り、排出ローラ対４１によって排出される。排出された転写材Ｓは、転写材積載部５においてトナー画像が形成された面を下にして積載される。

図２を用いて、本発明が解決しようとする課題とその解決方法について説明する。図２は第１実施形態の定着装置周辺の概略断面図である。図２には、定着部３周辺には、転写材排出部４、転写材積載部５、フレッシュトナー貯蔵部Ｔ、第一軸流ファン６０（第一送風部材）、第二軸流ファン７０（第二送風部材）の配置を示す。

図２に示すように、定着部３の近傍には、フレッシュトナー貯蔵部Ｔを持ち、またフレッシュトナー貯蔵部Ｔの直上に転写材積載部５が配置される。この場合、フレッシュトナー貯蔵部Ｔは、転写材積載部５に積載された転写材Ｓの余熱や、定着部３で発生する熱の影響を受ける。特にブラックフレッシュトナー貯蔵部ＴＫの温度が上がりやすい。

そのため、これらの課題の解決方法として、転写材排出部４の内部を換気する換気ファンを設けることがある。また、転写材積載部５とブラックフレッシュトナー貯蔵部ＴＫの間や、定着部３とブラックフレッシュトナー貯蔵部ＴＫとの間に断熱材を設けることもある。また、複写機本体のサイズを大きくし、空間を広く取る、などの対策を行うこともある。

転写材Ｓは転写材排出部４から排出され、転写材積載部５に積載される。その際、幾重にも重ねて積載されるため、転写材の余熱が逃げにくくなる。このため積載された転写材Ｓは、転写材積載部５上で高い温度のままになりやすい。すると、両面印刷時など印刷面が重なり合うようなとき、積載された転写材束の中で、印刷面のトナーが凝固しきらないことがある。これにより、転写材Ｓ同士が接着するという排紙接着を引き起こす。両面プリントの画像は転写材の両面にトナーがついている。このため排紙接着の現象が、特に顕著である。

本実施形態では、これらの課題に対する解決方法として、第一軸流ファン６０を用いる。図３は第１実施形態の転写材排出部の拡大断面図である。

第一軸流ファン６０は、定着部３とブラックフレッシュトナー貯蔵部ＴＫとの間に配置される。第一軸流ファン６０は、搬送ガイド４５方向を送風下流方向とし、図２及び図３に示すように、鉛直方向に対して傾くように斜めに配置される。

第一軸流ファン６０からの風は、図２及び図３に示すように、定着部３の側面にある第一通風孔６２及び第二通風孔６３を通る。そして、第二通風孔６３を通った風は、排出ローラ対４１から排出される転写材Ｓの下面、すなわち、トナー画像が定着される画像面を冷却する。転写材Ｓの下面は片面画像形成時の画像または両面画像形成時の両面の画像面に相当する。

また、排出ローラ対４１からの転写材の排出の際、転写材積載部５に積載された転写材にも第一軸流ファン６０からの風が第二通風孔６３を通じて行き渡る。このため、転写材積載部５に積載された積載後転写材Ｓ２も合わせて冷却される。第二通風孔６３は、第一通風孔６２と隣接して転写材積載部５側に配設される。

定着部３によって熱と圧力を加えられた転写材Ｓからは、転写材Ｓに含まれていた水分が蒸発する。蒸発した水分は転写材排出部４内部に溜まり、搬送ガイド４５や両面反転ガイド４６、排出ローラ対４１や反転ローラ対４３上で結露する。そして、印刷を繰り返されることで結露が凝集し、水滴となる。その水滴が転写材Ｓに付着すると、転写材Ｓに皺が発生する。また両面印刷時には、水滴を付着させた転写材Ｓが再度二次転写部に入ることで、転写材濡れを起こし、転写材濡れに起因する転写不良を引き起こすこともある。

本実施形態では、これらの課題に対する解決方法として、第二軸流ファン７０を用いる。すなわち、第二軸流ファン７０によって、転写材排出部４内部に溜まる蒸発した水分を吹き飛ばす。また、第二軸流ファン７０は外壁１０１の近傍に配置され、転写材Ｓの画像面と反対の面である非画像面に風を当てる。

このため、上述のように定着部３によって熱と圧力を加えられた転写材Ｓからは、転写材Ｓに含まれていた水分が蒸発するが、第二軸流ファン７０によって空気を吹き付けることにより、水分を転写材排出部４を追加して機外に排出する。なお、第二軸流ファン７０に流入する空気には、外部からの新たな湿気の流入を防止する措置を施すことで、より水分を気概に排出する効果を発揮する。これにより、排出ローラ対４１や反転ローラ対４３上での結露を防止することが可能となる。

次に、外壁１０１の近傍に第二軸流ファン７０を配置すると、騒音が漏れやすくなるという課題がある。

これらの課題を解決するために第二軸流ファン７０を外壁１０１に対して３０〜６０度傾ける。このように外壁１０１に対して所定角度だけ第二軸流ファン７０を傾けることで、外壁１０１から第二軸流ファン７０が隔てられ、駆動する音が外壁１０１を通じて漏れにくくなる。

以上のように構成することで、結露を防止しつつ静音を達成することができる。外壁１０１との距離によって若干特性は異なるが、騒音と風量の特性を特定すると３０〜６０度傾けるのがバランスが取れる。この構成により、低騒音を実現しつつ風量の低減を抑制することができる。

また、この場合、原稿読取部７と転写材排出部４より上の外壁１０１に外気が吹き込む吹込穴１１０を開ける。このように、第二軸流ファン７０の近傍の外壁に吹込穴を設けず、転写材排出部４と原稿読取部７との間に吹込穴１１０を設けることにより、第二軸流ファン７０の音が外に漏れない構成になる。

なお、もし、第二軸流ファンの上方向に吹込穴を開けると、クリップやホッチキスの針などの落下物が入る懸念がある。このため、本実施形態においては、吹込穴１１０を外壁１０１の側面に設ける。これにより、吹込穴１１０の真下には第二軸流ファン７０がない状態となり、落下物が第二軸流ファン７０に入ることはない。

図２乃至図４を用いて第一軸流ファン６０によって吸入した外気Ｗの風路の構成について説明する。

図２に示すように、本実施形態では、外部からの空気が第一軸流ファン６０に至るまで、外気Ｗは、外部吸入孔６６、内部吸入孔６７、吸入風路６５を経由する。外部吸入孔６６及び内部吸入孔６７は、複数の小孔が所定パターンで形成され、装置外部の異物が吸入風路６５に進入するのを防止する。

吸入風路６５は、転写材積載部５の下方で、且つフレッシュトナー貯蔵部Ｔの上方に形成される。このように、吸入風路６５を転写材積載部５とフレッシュトナー貯蔵部Ｔとの間に形成することで、転写材積載部５とフレッシュトナー貯蔵部Ｔとを離隔することができる。また、吸入風路６５内には第一軸流ファン６０によって吸入された外気Ｗが流入する。すると、定着後に熱を有する積載後転写材Ｓ２からの熱の影響をフレッシュトナー貯蔵部Ｔに与えることを抑制することができる。

また、吸入した空気を漏らさずに、かつ第一軸流ファン６０の吸入風路６５に吸気した空気を効率よく集めるため、吸入風路６５にはダクト９０が形成される。図４はダクトの構成を説明する斜視図である。

図４に示すように、ダクト９０は、外気Ｗを吸入する側の断面積が広くなるように形成され、第一軸流ファン６０の近傍になるにつれて、断面積が狭くなる。これにより、吸入における抵抗を減らす一方、第一軸流ファン６０近傍に効率的に空気を集めることができる。ただし、ダクト高さ９１（図３参照）は最低でも１０ｍｍ以上確保する。これにより、空気のダクト９０での抵抗を抑制する。

第一軸流ファン６０から風を排出するとき、転写材幅全体に風を当てることが転写材下面の温度を下げるのに有効である。このため、図４に示すように、第一軸流ファン６０の下流側の第一通風孔６２、第二通風孔６３の端部の幅ｗは、転写材幅と同じ幅になるように広げる。なお、本実施形態では、第一軸流ファン６０を垂直に配置するより斜めに配置し、第一軸流ファン６０の吸入口とダクト９０までの距離ｋ１を少なくとも１０ｍｍ離す。このダクト形状により、第一軸流ファン６０の吸入抵抗を増やさない。

次に、図５を用いて、第一軸流ファン６０と第二軸流ファン７０のシーケンスについて説明する。図５は第一軸流ファンと第二軸流ファンのシーケンスを示すグラフである。

本実施形態の画像形成装置１００の制御において、プリントのモードを大別すると、片面のみを印刷する片面モードと両面を印刷する両面モードがある。プリントモードは、不図示の制御部により選択される。排紙接着は両面モードが特に顕著な問題になる。このため、制御部は、片面モードの時は第一軸流ファン６０を作動させない。

一方、定着部３に熱と圧を加えられて転写材Ｓに含まれている水蒸気は、片面モードであっても両面モードであっても発生する。このため、制御部は、いずれのプリントモードの場合も、第二軸流ファン７０を作動させる。

なお、省エネルギーの観点から、プリント開始の信号が入ってファンを作動させプリント終了の信号で停止するシーケンスとする。

〔第２実施形態〕
図６を用いて第２実施形態を説明する。図６は第２実施形態の定着装置周辺の概略断面図である。

図６に示すように、第二軸流ファン７０は、転写材Ｓを搬送する転写材搬送路２０とともにユニット化された画像形成装置１００の扉１０２に取り付いている。転写材搬送路２０の紙詰まり処理を可能にするため、扉１０２は回動して内部が解放可能になっている。

扉１０２の位置決めと解放を可能にするため、扉１０２は解除部８０を有する。解除部８０は、画像形成装置１００の上部に形成される係合溝１０３に対して係合する。

本実施形態においては、第二軸流ファン７０の駆動にともなって外気Ｗが吹き込む吹込孔１０４を、第二軸流ファン７０に対して解除部８０の背面となる画像形成装置１００の側面に空ける。すなわち、解除部８０を挟んで第二軸流ファン７０と対向する位置の外壁１０１（扉１０２）に吹込孔１０４を設ける。

これにより、扉１０２を閉じた状態において、第二軸流ファン７０と吹込孔１０４とが離隔し、第二軸流ファン７０の音が漏れることを防止する。よって、定着後の転写材に送風部材で風をあてつつ当該送風部材の機外への音漏れ防ぐことができる。

Ｓ…転写材
Ｔ…フレッシュトナー貯蔵部
Ｗ…外気
１…画像形成部
３…定着部
４…転写材排出部
５…転写材積載部
７…原稿読取部
４５…搬送ガイド
６０…第一軸流ファン
６５…吸入風路
７０…第二軸流ファン
８０…解除部
９０…ダクト
１００…画像形成装置
１０１…外壁
１０２…扉
１０４…吹込孔
１１０…吹込穴

Claims (3)

1. トナー画像を形成する画像形成部と、
   転写材に形成された前記トナー画像を熱により定着する定着部と、
   前記定着部から搬送された転写材を排出する転写材排出部と、
   前記転写材排出部によって機外に排出された前記転写材を積載する積載部と、
   前記積載部の下方に配設されるトナー貯蔵部と、
   前記転写材の前記トナー画像が定着される画像面に風を当てる第一送風部材と、
   装置の外壁の近傍に配置され前記転写材の画像面と反対の面である非画像面に風を当てる第二送風部材と、
   前記第一送風部材及び前記第二送風部材を制御する制御部と、
   を有し、
   前記第一送風部材は、前記積載部と前記トナー貯蔵部との間に形成される吸入風路から外気を吸入し、
   前記第二送風部材は、前記外壁に対して所定角度だけ傾いて配設され、
   前記制御部は、転写材の両面にトナー画像を形成する両面モードの時のみ前記第一送風部材を作動させ、前記両面モード及び前記転写材の片面にトナー画像を形成する片面モードの時に前記第二送風部材を作動させることを特徴とする画像形成装置。
2. トナー画像を形成する画像形成部と、
   転写材に形成された前記トナー画像を熱により定着する定着部と、
   前記定着部から搬送された転写材を排出する転写材排出部と、
   前記転写材排出部によって機外に排出された前記転写材を積載する積載部と、
   前記積載部の下方に配設されるトナー貯蔵部と、
   前記転写材の前記トナー画像が定着される画像面に風を当てる第一送風部材と、
   装置の外壁の近傍に配置され前記転写材の画像面と反対の面である非画像面に風を当てる第二送風部材と、
   を有し、
   前記第一送風部材は、前記積載部と前記トナー貯蔵部との間に形成される吸入風路から外気を吸入し、
   前記第二送風部材は、前記外壁に対して所定角度だけ傾いて配設され、
   前記外壁は前記転写材排出部の転写材搬送路とともにユニット化され紙詰まり処理の際に装置に対して回動されることで解放可能な扉であって、
   前記扉は、解放する際に装置に対する係合を解除する解除部を有し、
   前記解除部を挟んで前記第二送風部材と対向する位置の前記外壁に、前記第二送風部材の駆動によって外気が吹き込む吹込孔が形成されることを特徴とする画像形成装置。
3. 原稿の画像を読み取り前記画像形成部にデータを転送する原稿読取部を有し、
   前記外壁の上部で前記転写材排出部と前記原稿読取部との間には、前記第二送風部材の駆動によって外気が吹き込む吹込穴が形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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