JP6079545B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
加熱手段により加熱されて回転する加熱回転体と、前記加熱回転体の回転軸方向に沿う表面部分に接触して未定着の像が保持された記録媒体を通過させる定着処理部を形成しつつ回転する加圧回転体と、前記加圧回転体の回転軸方向の両端部側に配分して複数ずつ設置されるばねを利用して、その加圧回転体を前記加熱回転体に押し付ける押付け機構と、前記押付け機構における各複数のばねのうち選択された組み合わせのばねをその力が及ぶ状態に保持する第一押付け状態と第一押付け状態で選択した以外の組み合わせのばねをその力が及ぶ状態に保持する第二押付け状態に切り替える切替え機構とを有する定着装置が知られている(特許文献1)。
特開2009−216911号公報
本発明は、記録媒体に対する熱の供給効率を高めつつ、紙詰り時における記録媒体の除去を容易に行うことができる定着装置及び画像形成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に、請求項1記載の定着装置は、
記録媒体に形成されたトナー像を加熱する加熱回転体と、
前記加熱回転体に外周面が対向して配置される無端ベルト、前記無端ベルトの内周面側に配置され前記無端ベルトの外周面を前記加熱回転体に押し付けて前記無端ベルトと前記加熱回転体との間に定着ニップ部を形成する第1加圧部材、前記無端ベルトの内周面側の前記定着ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向上流側で前記無端ベルトを前記加熱回転体に向けて押すことで、前記記録媒体が前記定着ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向上流側で前記加熱回転体に接触するように前記記録媒体を案内する第2加圧部材、からなる加圧回転体と、
前記無端ベルトの両端部の内側に嵌合されて前記無端ベルトの内周面を回転可能に支持するベルトガイド部材と、
前記加熱回転体に圧接された前記加圧回転体の圧接を解除する解除手段と、を備え、
前記第2加圧部材が両端部を弾性体で付勢されて前記ベルトガイド部材に移動可能に保持され、前記解除手段により前記加圧回転体の圧接が解除される際に、前記第2加圧部材が前記無端ベルトを押す方向と反対方向に移動可能に支持されている、
ことを特徴とする。
請求項記載の発明は、請求項1に記載の定着装置において、
前記解除手段が、前記加圧回転体を前記記録媒体の搬送方向下流側へ回転させて前記加熱回転体に圧接された前記加圧回転体の圧接を解除する、
ことを特徴とする。
前記課題を解決するために、請求項に記載の画像形成装置は、
記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により前記記録媒体上に形成されたトナー像を加熱及び加圧して前記記録媒体上に定着する請求項1又は2に記載の定着装置と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項1及びに記載の発明によれば、記録媒体に対する熱の供給効率を高めつつ、紙詰り時における記録媒体の除去を容易に行うことができる。
請求項に記載の発明によれば、加圧回転体の圧接を容易に解除することができる。
画像形成装置1の内部構成を示す断面模式図である。 定着ユニット600の全体構成を示す斜視図である。 定着ユニット600の断面模式図である。 (a)は加圧モジュールの分解斜視図、(b)はベルトガイド部材624の断面図である。 支持モジュール63の構成を説明するための断面模式図である。 (a)は定着動作が行われる状態(通常定着モード)の加圧モジュール62と加熱ローラ610の断面模式図、(b)は紙詰まり時に圧接が解除された状態(ジャム紙除去モード)の加圧モジュール62と加熱ローラ610の断面模式図である。
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とする。
(1)画像形成装置の全体構成及び動作
図1は本実施形態に係る画像形成装置1の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置1の全体構成及び動作を説明する。
(1.1)画像形成装置のシステム構成
画像形成装置1は、制御装置10、給紙装置20、感光体ユニット30、現像装置40、転写装置50、定着装置60を備えて構成されている。画像形成装置1の上面(Z方向)には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ1aが形成されている。
制御装置10は、画像形成装置1の動作を制御する画像形成装置制御部11と、印刷処理要求に応じた画像データを準備するコントローラ部12、露光装置LHの点灯を制御する露光制御部13、電源装置14等を有する。電源装置14は、後述する帯電ローラ32、現像ローラ42、一次転写ローラ52、二次転写ローラ53等に電圧を印加するとともに、露光装置LHに電力を供給する。
コントローラ部12は、外部の情報送信装置(例えばパーソナルコンピュータ等)から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光装置LHに出力する。
(1.2)画像形成部の構成と動作
画像形成装置1の底部には、給紙装置20が設けられている。給紙装置20は、用紙積載板21を備え、用紙積載板21の上面には多数の記録媒体としての用紙Pが積載される。用紙積載板21に積載され、規制板(不図示)で幅方向位置が決められた用紙Pは、上側から1枚ずつ用紙引き出し部22により側方(X方向)に引き出された後、レジストローラ対23のニップ部まで搬送される。
感光体ユニット30は、給紙装置20の上方(Z方向)に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム31を備えている。感光体ドラム31の回転方向にそって、帯電ローラ32、露光装置LH、現像装置40、一次転写ローラ52、クリーニングブレード34が配置されている。帯電ローラ32には、帯電ローラ32の表面をクリーニングするクリーニングローラ33が対向、接触して配置されている。
現像装置40は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング41を有する。現像ハウジング41内には、感光体ドラム31に対向して配置された現像ローラ42と、この現像ローラ42の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ42側へ撹拌搬送する一対のオーガ44、45が配設されている。現像ローラ42には、現像剤の層厚を規制する層規制部材46が近接配置されている。
現像装置40各々は、現像ハウジング41に収容される現像剤を除いて同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
回転する感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により帯電され、露光装置LHから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム31上に形成された静電潜像は現像ローラ42によりトナー像として現像される。
転写装置50は、各感光体ユニット30の感光体ドラム31にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト51、各感光体ユニット30にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト51に順次転写(一次転写)する一次転写ローラ52を備えている。さらに、中間転写ベルト51上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ローラ53、とから構成されている。
各感光体ユニット30の感光体ドラム31に形成された各色トナー像は、画像形成装置制御部11により制御される電源装置14等から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ52により中間転写ベルト51上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。
中間転写ベルト51上の重畳トナー像は、中間転写ベルト51の移動に伴って二次転写ローラ53が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置20から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、二次転写ローラ53には、画像形成装置制御部11により制御される電源装置14等から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対23から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Pに中間転写ベルト51上の多重トナー像が一括転写される。
感光体ドラム31表面の残留トナーは、クリーニングブレード34により除去され、廃現像剤収容部に回収される。感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により再帯電される。尚、クリーニングブレード34で除去しきれず帯電ローラ32に付着した残留物は、帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33表面に捕捉され、蓄積される。
定着装置60は、定着ユニット600、搬送ローラ対68、排出ローラ対69を備えて構成されている。定着ユニット600は、加熱モジュール61と加圧モジュール62を有し、加熱モジュール61と加圧モジュール62の圧接領域によって定着領域N(定着領域)が形成される。
転写装置50においてトナー像が転写された用紙Pは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイド54を経由して定着装置60に搬送される。定着装置60に搬送された用紙Pは、一対の加熱モジュール61と加圧モジュール62により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。
定着トナー像が形成された用紙Pは、搬送ローラ対68を介して排出ローラ対69から画像形成装置1上面の排出トレイ1aに排出される。
(2)定着ユニットの構成
図2は定着ユニット600の全体構成を示す斜視図、図3は定着ユニット600の断面模式図、図4(a)は加圧モジュールの分解斜視図、図4(b)はベルトガイド部材624の断面図、図5は支持モジュール63の構成を説明するための断面模式図である。
以下、図面を参照しながら定着ユニット600の構成について説明する。
(2.1)定着ユニットの全体構成
図2に示すように、定着ユニット600は、加熱モジュール61及び加圧回転体としての加圧モジュール62と、加熱モジュール61及び加圧モジュール62を一体的に支持する支持モジュール63とが、一体化して画像形成装置1に対して着脱可能に構成されている。
支持モジュール63は、加熱モジュール61に対する加圧モジュール62の加圧状態を解除する操作レバー62Aを備えて構成されている。
(2.2)加熱モジュール
加熱モジュール61は、定着領域Nを通過する用紙Pに接触して加熱する加熱回転体としての加熱ローラ610、加熱ローラ610の内部に加熱ローラ610の内周面と間隔をあけて配置された発熱体としての定着ランプ65、画像形成装置1の駆動部(不図示)から回転駆動力を受けて加熱ローラ610を回転させるギアG(不図示)からなる。
加熱ローラ610は、両端部が開放された円筒部材であり、金属製の薄肉パイプを基材として、外周面にシリコンゴムからなる弾性層及びフッ素樹脂を含む離型層が重ねて形成された多層構造となっている。
(2.3)加圧モジュール
加圧モジュール62は、無端ベルトとしての加圧ベルト620、第1加圧部材621、第2加圧部材622、を備え、第1加圧部材621によって内周面側から加圧され、第2加圧部材622によって内周面側から支持された加圧ベルト620が加熱ローラ610との接触部で定着領域Nを形成している。
第1加圧部材621は、加圧ベルト620の内周面側に配置され、加圧ベルト620の外周面を加熱ローラ610の外周面に対して押し付けて加圧する。また、第1加圧部材621には、定着領域Nに開口した凹部621aが形成され、凹部621aには、シリコンゴムからなるパッド部材623が固定されている。
第2加圧部材622は、加圧ベルト620の内周面側で加圧ベルト620の回転方向における上流側に配置され、加圧ベルト620の外周面を加熱ローラ610の外周面に向かって突出して支持する。
尚、第1加圧部材621及び第2加圧部材622は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、液晶ポリマー(LCP)などの耐熱性を有する合成樹脂で形成されている。
その結果、加圧ベルト620が加熱ローラ610との接触部で、第2加圧部材622に支持された加圧ベルト620の外周面が形成する領域と、パッド部材623及び第1加圧部材621が加圧する加圧ベルト620の外周面が形成する定着ニップ部が、用紙Pの搬送方向上流側から用紙Pの搬送方向に沿って連続して定着領域Nを形成している。
図4(a)に示すように、加圧ベルト620は、両端部が開放された無端状のベルト部材であり、ポリイミド(PI)等の耐熱樹脂で薄肉円筒状に形成されたベルト基材の表面に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂を含む離形層が形成された多層構造となっている。
加圧ベルト620は、開放された両端部の内周面を一対のベルトガイド部材624で回転可能に支持されている。それぞれのベルトガイド部材624は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)などの耐熱性を有する合成樹脂製とされ、加圧ベルト620の両端部の内周面を支持する円筒状の周壁624Aと、加圧ベルト620の両端部の軸方向の移動を規制するフランジ部624Bからなる。
また、図4(b)に示すようにそれぞれのベルトガイド部材624の周壁624Aの内側には、貫通孔6241、6242、6243が形成されている。
一対のベルトガイド部材624のそれぞれの貫通孔6241には、第1加圧部材621を加圧ベルト620と対向する側の背面側から支持する第1加圧支持部材621Aの両端部621Aaが嵌挿され、貫通孔6242には、第1加圧部材621を加圧ベルト620と対向する側の背面側から支持する第2加圧支持部材621Bの両端部621Baが嵌挿されて固定されている。
また、貫通孔6243には、第2加圧部材622の両端部622aが弾性部材の一例としてのコイルバネ625に支持された状態で嵌挿されて加熱ローラ610の外周面と対向する方向に移動可能に支持されている。
定着領域Nの加圧ベルト620の内周面と第1加圧部材621及びパッド部材623との間には、加圧ベルト620を摺動させるための膜部材である摺動シート626が配置されている。摺動シート626は、例えば、耐熱性が高く、摩擦係数が低いポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂を含んだ薄肉シート部材とされている。
また、第2加圧部材622の一面と加圧ベルト620の内周面との間には、フェルト部材627が配置されている(図3参照)。フェルト部材627には、潤滑用のシリコンオイルが含浸されており、加圧ベルト620の内周面と接触しながら加圧ベルト620の内周面にシリコンオイルを供給して、加圧ベルト620の回転抵抗の上昇を抑制している。
さらに、加圧ベルト620の内周面側には、加熱ローラ610側に開口して加圧ベルト620の定着領域N側以外の領域において加圧ベルト620の内周面を保持する耐熱性を有する合成樹脂製の保持部材628が配置されている(図3、図4(a)参照)。保持部材628の加圧ベルト620の内周面と対向する外周面には加圧ベルト620の回転方向に沿って複数のリブ部628a(不図示)が形成され、加圧ベルト620の接触による回転抵抗の上昇を抑制している。
(2.4)支持モジュール
図5に示すように、支持モジュール63は、加熱ローラ支持部材630、一対の第1搖動部材631、一対の第2搖動部材632を備えている。加熱ローラ支持部材630には、加熱モジュール61が支持され、第2搖動部材632には加圧モジュール62が支持されている。そして、第2搖動部材632が第1搖動部材631を介して搖動することによって、加熱モジュール61と加圧モジュール62とが圧接又は離間する。加熱モジュール61と加圧モジュール62の圧接状態は操作レバー62Aで解除される。
加熱ローラ支持部材630は、加熱ローラ610の両端側にそれぞれ設けられる一対の側板630Aと、加熱ローラ610の軸方向に沿って設けられ、一対の側板630Aを連結する連結板630Bとを備えている。
側板630Aには、内側へ突出して支持軸630Aaが形成され、後述する第1搖動部材631を搖動可能に支持する。また、側板630Aには、第1搖動部材631を介して加圧バネSが挿通された支柱633が取り付けられる支柱取付部630Abが形成されている。
このように構成される加熱ローラ支持部材630の一対の側板630A間には、軸受BRを介して加熱ローラ610が回転可能に支持される。
第1搖動部材631には、支持孔631aが形成され、第2搖動部材632に設けられた支持軸632aが挿入されて、第2搖動部材632が第1搖動部材631に対して搖動可能に取り付けられている。
一対の第1搖動部材631には、軸62Bが貫通して回転可能に設けられ、軸62Bの一端にはカム62Cが、他端には操作レバー62Aが取り付けられている。
第2搖動部材632の外側には円筒部材632Aが回転可能に支持され、その周面がカム62Cと接触している。
このように構成される支持モジュール63の第2搖動部材632には加圧モジュール62が一対のベルトガイド部材624を介して取り付けられている。
その結果、操作レバー62Aを回転操作することで、カム62Cと円筒部材632Aの接触位置が変化して、第2搖動部材632が第1搖動部材631に対して支持軸632aを中心に搖動し、第2搖動部材632に支持された加圧モジュール62が加熱モジュール61に対して圧接又は離間する(図2、図3参照)。
(3)第2加圧部材の構成と作用
図6(a)は定着動作が行われる状態(通常定着モード)の加圧モジュール62と加熱ローラ610の断面模式図、図6(b)は紙詰まり時に圧接が解除された状態(ジャム紙除去モード)の加圧モジュール62と加熱ローラ610の断面模式図である。
以下、図面を参照しながら加圧モジュール62における第2加圧部材622の構成と作用について説明する。
(3.1)通常定着モード
加圧モジュール62において、第2加圧部材622は、定着領域Nにおける用紙搬送方向Aの上流側で、両端部622aがベルトガイド部材624に形成された貫通孔6243の摺動部6243aに挿入されている(図4(a)、(b)参照)。
そして、両端部622aが貫通孔6243のバネ保持部6243bに配置されたコイルバネ625によって加熱ローラ610側へ付勢され、頂上部622bが加圧ベルト620の内周面側から加熱ローラ610の外周面側へ突出して用紙Pが定着ニップ部よりも用紙搬送方向上流側で加熱ローラ610に接触するように用紙Pを案内する。
定着領域Nの用紙搬送方向下流側では、第1加圧部材621及びパッド部材623が、加圧ベルト620を介して加熱ローラ610の外周面を加圧して定着領域Nの下流側を形成している。
その結果、通常定着モードにおいては、用紙Pの搬送方向に沿って第2加圧部材622に支持された加圧ベルト620の外周面が形成する領域とパッド部材623及び第1加圧部材621が加圧する加圧ベルト620の外周面が形成する定着ニップ部が連続して定着領域Nを形成している。
そして、定着領域Nにおいて用紙搬送方向Aに仮想した接線Lに対して、定着領域Nの上流側では加熱ローラ610の外周面は円弧状で接線Lには接することがないが、第2加圧部材622は加圧ベルト620を内周面側から支持して接線Lよりも突出している(図6(a)中 Δ)。
その結果、用紙Pが搬送されて定着領域Nに送り込まれた場合、パッド部材623及び第1加圧部材621によって加圧される定着ニップ部へ搬送される前に、第2加圧部材622によって形成された定着領域Nで加熱されて定着性能を向上させている(図6(a))。
(3.2)ジャム紙除去モード
紙詰まりが発生して、定着装置60の定着領域N内に用紙Pが挟まれて残っている場合には、使用者が操作レバー62Aを回転操作して加圧モジュール62と加熱モジュール61との圧接が解除される(図6(b))。
図6(b)に示すように、まず、操作レバー62Aが回転操作されると、軸62Bの一端側に取り付けられたカム62Cが回転し(矢印B)、第2搖動部材632に回転可能に支持された円筒部材632Aとの接触位置が変化し、第2搖動部材632は矢印Cの方向に回転できる状態となる。その結果、第1搖動部材631を介して第2搖動部材632を加熱ローラ610側へ加圧していた加圧バネSの加圧状態が解除される。
その結果、加圧モジュール62を支持している第2搖動部材632が矢印Bの方向に回転すると同時に、加圧モジュール62が定着領域Nにおいて加熱ローラ610の外周面と接触した状態で矢印D方向に回転する。
加圧モジュール62の回転に伴って、加圧ベルト620を介して加熱ローラ610の外周面側へ突出している第2加圧部材622の頂上部622bが加熱ローラ610の外周面と接触するが、第2加圧部材622は、両端部622aがベルトガイド部材624に形成された貫通孔6243に挿入されて、加熱ローラ610の外周面に対して移動可能に支持されている。
そのために、加熱ローラ610の外周面に接触した第2加圧部材622は、その接触圧でベルトガイド部材624に形成された貫通孔6243内を第2加圧部材622が加圧ベルト620を押す方向と反対方向(図6(b)中 矢印E)に移動することができる。
その結果、加圧モジュール62は定着領域Nにおいて加熱ローラ610の外周面と接触した状態で回転して圧接が解除され、定着領域Nに挟まれたジャム紙を除去することができる状態になる。
このように、本実施形態に係る定着装置60を構成する定着ユニット600においては、第2加圧部材622がコイルバネ625に付勢されて加熱ローラ610の外周面と対向する方向に移動可能に支持されている。
そのために、通常定着モードにおいては、用紙Pの搬送方向上流側から、第2加圧部材622に支持された加圧ベルト620の外周面と、パッド部材623及び第1加圧部材621が加圧する加圧ベルト620の外周面とが用紙Pの搬送方向に沿って連続して定着領域Nを形成して定着性能を向上させることができる。
そして、ジャム紙除去モードにおいては、第2加圧部材622は、加熱ローラ610との接触圧で第2加圧部材622が加圧ベルト620を押す方向と反対方向に移動して、加圧モジュール62は圧接が解除され、定着領域Nに挟まれたジャム紙を除去することができる状態になる。
以上、本発明に係る実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことが可能である。例えば、本実施形態に係る画像形成装置1は、中間転写ベルト51を有する中間転写方式の画像形成装置について説明したが、感光体ドラム31に保持されたトナー像を記録媒体に直接転写する直接転写方式の画像形成装置であっても良い。
さらに、カラー画像形成装置のみならず、モノクロ画像形成装置においても適用することができる。
1・・・画像形成装置
10・・・制御装置
11・・・画像形成装置制御部
14・・・電源装置
20・・・給紙装置
30・・・感光体ユニット
40・・・現像装置
50・・・転写装置
60・・・定着装置
61・・・加熱モジュール
62・・・加圧モジュール
63・・・支持モジュール
600・・・定着ユニット
610・・・加熱ローラ
620・・・加圧ベルト
621・・・第1加圧部材
622・・・第2加圧部材
622a・・・両端部
622b・・・頂上部
623・・・パッド部材
624・・・ベルトガイド部材
625・・・コイルバネ
626・・・摺動シート
627・・・フェルト部材
628・・・保持部材
630・・・加熱ローラ支持部材
630A・・・側板
630B・・・連結板
631・・・第1搖動部材
632・・・第2搖動部材

Claims (3)

  1. 記録媒体に形成されたトナー像を加熱する加熱回転体と、
    前記加熱回転体に外周面が対向して配置される無端ベルト、前記無端ベルトの内周面側に配置され前記無端ベルトの外周面を前記加熱回転体に押し付けて前記無端ベルトと前記加熱回転体との間に定着ニップ部を形成する第1加圧部材、前記無端ベルトの内周面側の前記定着ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向上流側で前記無端ベルトを前記加熱回転体に向けて押すことで、前記記録媒体が前記定着ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向上流側で前記加熱回転体に接触するように前記記録媒体を案内する第2加圧部材、からなる加圧回転体と、
    前記無端ベルトの両端部の内側に嵌合されて前記無端ベルトの内周面を回転可能に支持するベルトガイド部材と、
    前記加熱回転体に圧接された前記加圧回転体の圧接を解除する解除手段と、を備え、
    前記第2加圧部材が両端部を弾性体で付勢されて前記ベルトガイド部材に移動可能に保持され、前記解除手段により前記加圧回転体の圧接が解除される際に、前記第2加圧部材が前記無端ベルトを押す方向と反対方向に移動可能に支持されている、
    ことを特徴とする定着装置。
  2. 前記解除手段が、前記加圧回転体を前記記録媒体の搬送方向下流側へ回転させて前記加熱回転体に圧接された前記加圧回転体の圧接を解除する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、
    前記画像形成手段により前記記録媒体上に形成されたトナー像を加熱及び加圧して前記記録媒体上に定着する請求項1又は2に記載の定着装置と、を備えた、
    ことを特徴とする画像形成装置。
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