JP6638627B2 - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材が内部に配置される第1搬送室と、第1搬送室の上方に配置される第2搬送室と、を有する現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。
画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を現像装置により現像し、トナー像として可視化することを行っている。このような現像装置として、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を攪拌搬送する第1攪拌搬送部材および第2攪拌搬送部材と、第2攪拌搬送部材から供給される現像剤を担持する現像ローラー(現像剤担持体)と、を備える現像装置が知られている。第1攪拌搬送部材は、現像剤を現像ローラーの軸方向の一方側に搬送し、第2攪拌搬送部材は、現像剤を他方側(一方側とは反対側)に搬送しながら現像ローラーに供給する。
ところで、近年、画像形成装置の小型化の要求が高まっており、特にカラー機においては現像装置を複数配置するので、現像装置の小型化が要求されている。
そこで、第1攪拌搬送部材が内部に配置される第1搬送室と、第1搬送室の上方に配置されるとともに第2攪拌搬送部材が内部に配置される第2搬送室と、を備えた現像装置が知られている。この現像装置では、第1搬送室と第2搬送室とを上下に配置することによって、現像装置を水平方向に小型化することが可能である。このため、現像装置の配置スペースを削減することが可能であるので、画像形成装置を小型化することが可能である。
また、上記現像装置では、第1攪拌搬送部材によって現像剤が一方側に搬送され、第1搬送室の一方側に現像剤が徐々に堆積していく。第1搬送室の一方側では、現像剤は後続の現像剤に押され、第1連通部を介して第2搬送室に押し上げられる。第2搬送室では、第2攪拌搬送部材によって現像剤が他方側に搬送されながら現像ローラーに供給される。第2搬送室の他方側まで搬送された現像剤は、第2連通部を介して第1搬送室に落下する。第1搬送室の他方側の端部には、トナー補給口が設けられ、トナー補給口からトナーが補給される。補給されたトナー(以下、補給トナーとも言う)は、第1搬送室内の現像剤(第2搬送室から落下した現像剤)と共に第1攪拌搬送部材によって攪拌されながら一方側に搬送される。このようにして、現像剤は現像装置内を循環する。
なお、第1攪拌搬送部材が内部に配置される第1搬送室と、第1搬送室の上方に配置されるとともに第2攪拌搬送部材が内部に配置される第2搬送室と、を備えた現像装置は、例えば特許文献1に開示されている。
特開2002−6599号公報
しかしながら、上記従来の現像装置では、第1搬送室の他方側の端部(トナー補給口周辺)の現像剤の量が少ないため、補給トナーは、第1搬送室内の現像剤と十分に攪拌されない、という問題点があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、補給トナーを搬送室内の現像剤と十分に攪拌するとともに、小型化を実現することが可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の第1の構成の現像装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、現像容器内の現像剤を攪拌搬送する第1攪拌搬送部材および第2攪拌搬送部材と、第2攪拌搬送部材から供給される現像剤を担持する現像剤担持体と、を備える。第1攪拌搬送部材は、現像剤担持体の軸方向の一方側である第1方向に現像剤を搬送し、第2攪拌搬送部材は、第1方向とは反対方向である第2方向に現像剤を搬送しながら現像剤担持体に現像剤を供給し、現像容器は、第1攪拌搬送部材が内部に配置される第1搬送室と、第1搬送室の上方に配置されるとともに、第2攪拌搬送部材が内部に配置される第2搬送室と、第1搬送室および第2搬送室を仕切る仕切り部と、第1搬送室および第2搬送室の第1方向の端部同士を連通する第1連通部と、第1搬送室および第2搬送室の第2方向の端部同士を連通する第2連通部と、第1搬送室の第2方向の端部に設けられ、現像容器内にトナーを補給するトナー補給口と、を有し、第2連通部には、第2搬送室から第1搬送室に落下する現像剤をトナー補給口に向かって案内する案内部材が設けられている。
本発明の第1の構成の現像装置によれば、第2連通部には、第2搬送室から第1搬送室に落下する現像剤をトナー補給口に向かって案内する案内部材が設けられている。これにより、第1搬送室のトナー補給口周辺の現像剤の量が少なくなるのを抑制することができるので、トナー補給口から補給されたトナーを、第1搬送室内の現像剤(第2搬送室から落下した現像剤)と十分に攪拌することができる。
また、第2搬送室は、第1搬送室の上方に配置される。すなわち、第1搬送室および第2搬送室は上下に配置される。これにより、現像装置を水平方向に小型化することができるので、画像形成装置を小型化することができる。なお、カラー機では現像装置を水平方向に複数(例えば4つ)配置するので、現像装置を小型化することは特に効果的である。
本発明の第1実施形態の現像装置を備えた画像形成装置の全体構成を概略的に示した断面図である。 本発明の第1実施形態の現像装置の構造を示した断面図である。 本発明の第1実施形態の現像装置の構造を示した断面図である。 本発明の第1実施形態の現像装置の構造を示した断面図であり、現像装置内の現像剤の状態を示した図である。 本発明の第2実施形態の現像装置の構造を示した断面図である。 本発明の第2実施形態の現像装置の構造を示した断面図である。 本発明の第1変形例の現像装置の構造を示した断面図である。 本発明の第2変形例の現像装置の構造を示した断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
<第1実施形態>
図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態の現像装置2a〜2dを備えた画像形成装置1の構造について説明する。本実施形態の画像形成装置1はタンデム型のカラープリンターであり、回転可能である感光体ドラム(像担持体)11a〜11dは、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色に対応させて配設される。各感光体ドラム11a〜11dの周囲に、現像装置2a〜2d、露光ユニット12、帯電器13a〜13d及びクリーニング装置14a〜14dが配設される。
現像装置2a〜2dは、感光体ドラム11a〜11dにトナーを供給する。帯電器13a〜13dは、感光体ドラム11a〜11dの表面に対向して配置され、感光体ドラム11a〜11d表面を一様に帯電させる。
露光ユニット12は、パーソナルコンピューター等から画像入力部(図略)に入力された画像データに基づいて、各感光体ドラム11a〜11dを走査露光する。露光ユニット12により各感光体ドラム11a〜11d表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像装置2a〜2dによりトナー像に現像される。
無端状の中間転写ベルト17は、テンションローラー6、駆動ローラー25及び従動ローラー27に張架されている。駆動ローラー25は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト17は駆動ローラー25の回転によって循環駆動させられる。
この中間転写ベルト17に接触するように各感光体ドラム11a〜11dが中間転写ベルト17の下方で搬送方向(図1の矢印方向)に沿って隣り合うように配列されている。各一次転写ローラー26a〜26dは、中間転写ベルト17を挟んで各感光体ドラム11a〜11dと対向し、中間転写ベルト17に圧接して一次転写部を形成する。この一次転写部において、中間転写ベルト17の回転とともに所定のタイミングで各感光体ドラム11a〜11dのトナー像が中間転写ベルト17に順次転写される。これにより、中間転写ベルト17表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの4色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。
二次転写ローラー34は、中間転写ベルト17を挟んで駆動ローラー25と対向し、中間転写ベルト17に圧接して二次転写部を形成する。この二次転写部において、中間転写ベルト17表面のトナー像が用紙Pに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置31が中間転写ベルト17に残存するトナーを清掃する。
画像形成装置1内の下方には、用紙Pを収納する給紙カセット32が配設され、給紙カセット32の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイが配設される。画像形成装置1の左上方には、画像が形成された用紙Pに対して定着処理を行う定着部18が配設される。
給紙カセット32又はスタックトレイから送り出された用紙Pは、レジストローラー対33により、中間転写ベルト17における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、二次転写部に搬送される。二次転写部に搬送された用紙Pは、バイアス電位が印加された二次転写ローラー34によって、中間転写ベルト17上のフルカラーのトナー像を二次転写され、定着部18に搬送される。
定着部18は、ヒーターにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等とを備え、トナー像が転写された用紙Pを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。定着部18を通過した用紙Pは、複数方向に分岐した分岐部によって搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、両面搬送路に送られて両面印刷された後に)排出ローラー対19により用紙排出部37に排出される。
次に、図2を参照して、現像装置2aの詳細構造について説明する。なお、以下の説明では、図1に示す感光体ドラム11aに対応する現像装置2aの構成及び動作について説明するが、現像装置2b〜2dの構成及び動作については現像装置2aと同様であるので、説明を省略し、また各色の現像装置及び感光体を示すa〜dの符号を省略する。
図2に示すように、現像装置2は、現像ローラー(現像剤担持体)20と、攪拌搬送部材42と、現像容器22とを備えている。
現像容器22は、現像装置2の外郭を構成し、仕切り部22bによって第1搬送室22cと第2搬送室22dとに仕切っている。第1搬送室22c及び第2搬送室22dには、キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤が収容される。また、現像容器22は、攪拌搬送部材42及び現像ローラー20を回転可能に保持している。更に、現像容器22には、現像ローラー20を感光体ドラム11に向けて露出させる開口22aが形成されている。
攪拌搬送部材42は、第1スパイラル(第1攪拌搬送部材)43と第2スパイラル(第2攪拌搬送部材)44の2本で構成される。第1スパイラル43は第2スパイラル44の下方に配置され、第1搬送室22c内に設けられる。第2スパイラル44は第1搬送室22cの上方に配置された第2搬送室22d内に設けられる。
第1及び第2スパイラル43、44は現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第1搬送室22cと第2搬送室22dとを仕切る仕切り部22bの長手方向(図2の紙面に対して垂直方向)の両端部分には、連通部(後述する第1連通部22eおよび第2連通部22f)が設けられており、第1スパイラル43が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部22bに設けた一方の連通部から第2スパイラル44に搬送され、現像剤が第1搬送室22c内と第2搬送室22d内とを循環する。そして、第2スパイラル44から現像ローラー20に現像剤が供給され、現像ローラー20に磁気ブラシが形成される。
現像ローラー20は、固定軸(図示せず)と円筒状に形成される現像スリーブ20aとを備えて構成されている。固定軸には、現像スリーブ20aが回転可能に保持される。現像スリーブ20aの近傍には、現像スリーブ20aから所定の距離を隔てて配置され、現像スリーブ20a表面の磁気ブラシを層厚規制する規制ブレード21が設けられている。現像スリーブ20aは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図2の矢印方向(時計回り方向)に回転させられる。また、現像スリーブ20aには、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
現像バイアスを印加された現像スリーブ20aが図2の時計回り方向に回転すると、現像バイアス電位と感光体ドラム11の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ20a表面に担持されたトナーが感光体ドラム11に供給される。トナーは反時計回り方向に回転する感光体ドラム11上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム11上の静電潜像が現像される。
次に、現像装置2の攪拌部について詳しく説明する。
図3に示すように現像容器22には、前述のように、仕切り部22bと、第1搬送室22cと、第2搬送室22dと、第1連通部22eと、第2連通部22fとが形成されている。
仕切り部22bは、現像容器22の長手方向に延びて第1搬送室22cと第2搬送室22dを上下に並列させるように仕切っている。第1連通部22eおよび第2連通部22fは、仕切り部22bの長手方向の一方側および他方側(A1方向側およびA2方向側)にそれぞれ形成されている。第1連通部22eは、第1搬送室22cおよび第2搬送室22dのA1方向(第1方向)の端部同士を連通している。第2連通部22fは、第1搬送室22cおよび第2搬送室22dのA2方向(第2方向)の端部同士を連通している。なお、第2連通部22fは、第2スパイラル44に搬送された現像剤が滞留しない十分な大きさに形成されている。そして現像剤は、第1搬送室22c、第1連通部22e、第2搬送室22d、及び第2連通部22f内を循環することが可能である。
第1搬送室22c内に配設される第1スパイラル43は、回転軸43bと、回転軸43bに一体に設けられ、回転軸43bの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第1螺旋羽根43aとを有する。回転軸43bは現像容器22に回転可能に軸支されている。第1螺旋羽根43aは、図2の反時計回り方向に回転することによって、第1搬送室22c内の現像剤を攪拌しながらA1方向(現像ローラー20の軸方向の一方側)に搬送する。
また、第1搬送室22cのA2方向の端面には、現像容器22内にトナーを補給するトナー補給口23が設けられている。トナー補給口23には、トナーコンテナ(図示せず)に連接されたトナー補給経路24が接続されている。回転軸43bは、トナー補給口23を通過し、トナー補給経路24内にまで配置されている。回転軸43bのトナー補給経路24内に配置された部分には、回転軸43bの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される補給羽根43cが一体で形成されている。補給羽根43cは、第1螺旋羽根43aと同方向を向く(同位相の)螺旋状の羽根によって形成されているとともに、第1螺旋羽根43aと比べて小さいピッチおよび小さい直径に形成されている。
第2搬送室22d内に配設される第2スパイラル44は、回転軸44bと、回転軸44bに一体に設けられ、第1螺旋羽根43aと同方向を向く(同位相の)羽根で螺旋状に形成される第2螺旋羽根44aとを有する。回転軸44bは、回転軸43bと平行に配置され、現像容器22に回転可能に軸支されている。第2螺旋羽根44aは、図2の時計回り方向に回転することによって、第2搬送室22d内の現像剤をA2方向(A1方向とは反対方向)に攪拌搬送しながら現像ローラー20に現像剤を供給する。
ここで、本実施形態では図2および図3に示すように、第1連通部22eおよび第2連通部22fは、現像ローラー20の軸方向と直交する容器幅方向(矢印X方向、図2の左右方向)において、仕切り部22bの中央部に形成されている。
また、第2連通部22fには、第2搬送室22dから第1搬送室22cに落下する現像剤をトナー補給口23に向かって案内する案内部材40が設けられている。案内部材40は、矩形状の板部材により形成されている。なお、案内部材40は、仕切り部22bと別体で形成されているが、仕切り部22bと一体で形成されていてもよい。
案内部材40の上面は、A2方向(第2方向)に向かって下方に傾斜する傾斜面40aによって形成されている。なお、本実施形態では、案内部材40の上面(傾斜面40a)は、容器幅方向(矢印X方向)には傾斜していない。また、案内部材40は、容器幅方向において、第2連通部22fと同程度の大きさに、又は第2連通部22fよりも大きく形成されている。
この現像装置2では図4に示すように、第1搬送室22c内の現像剤は、第1スパイラル43により一方側(第1連通部22e側)に攪拌搬送され、第1搬送室22cの一方側に徐々に堆積していく。第1搬送室22cの一方側では、現像剤は後続の現像剤に押され、第1連通部22eを介して第2搬送室22dに押し上げられる。
その後、現像剤は、第2スパイラル44により他方側(第2連通部22f側)に攪拌搬送されながら現像ローラー20に供給される。現像に用いられなかった現像ローラー20上の現像剤は、現像ローラー20から落下して第2搬送室22dに回収される。そして、第2スパイラル44により第2搬送室22dの他方側まで搬送され、第2連通部22fを介して第1搬送室22cに落下する。このとき、第2搬送室22dから第1搬送室22cに落下する現像剤は、案内部材40によってトナー補給口23の周辺に落下する。
本実施形態では、上記のように、第2連通部22fには、第2搬送室22dから第1搬送室22cに落下する現像剤をトナー補給口23に向かって案内する案内部材40が設けられている。これにより、第1搬送室22cのトナー補給口23周辺の現像剤の量が少なくなるのを抑制することができるので、トナー補給口23から補給されたトナーを、第1搬送室22c内の現像剤(第2搬送室22dから落下した現像剤)と十分に攪拌することができる。
また、第2搬送室22dは、第1搬送室22cの上方に配置される。すなわち、第1搬送室22cおよび第2搬送室22dは上下に配置される。これにより、現像装置2を水平方向に小型化することができるので、画像形成装置1を小型化することができる。なお、カラー機である画像形成装置1では、現像装置2を水平方向に4つ配置するので、現像装置2を小型化することは特に効果的である。
また、上記のように、案内部材40の上面は、A2方向に向かって下方に傾斜する傾斜面40aによって形成されている。これにより、現像剤を容易に第1搬送室22cのトナー補給口23周辺に落下させることができる。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態の現像装置2では図5および図6に示すように、第2連通部22fは、容器幅方向(矢印X方向)において、仕切り部22bの端部に形成されている。より詳しくは、第2連通部22fは図5に示すように、仕切り部22bの、第1スパイラル43の回転によって現像剤が持ち上げられる側(図5の右側)の端部に形成されている。このため、第1スパイラル43によって現像剤が攪拌される方向(上方向)と第2搬送室22dから第1搬送室22cに落下する現像剤の落下方向(下方向)とが逆になる。なお、第2連通部22fは、現像剤の詰まりを抑制するために、2mm以上の幅(容器幅方向の長さ)に形成されている。第1連通部22eは、上記第1実施形態と同様、容器幅方向において、仕切り部22bの中央部に形成されている。
上記第1実施形態と同様、第2連通部22fには、第2搬送室22dから第1搬送室22cに落下する現像剤をトナー補給口23に向かって案内する案内部材40が設けられている。また、案内部材40の上面は、A2方向(第2方向)に向かって下方に傾斜する傾斜面40aによって形成されている。なお、案内部材40の上面(傾斜面40a)は、容器幅方向(矢印X方向)には傾斜していない。また、案内部材40は、容器幅方向において、第2連通部22fと同程度の大きさに、又は第2連通部22fよりも大きく形成されている。
第2実施形態のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。
本実施形態では、上記のように、第2連通部22fは、仕切り部22bの、第1スパイラル43の回転によって現像剤が持ち上げられる側の端部に形成されている。これにより、第1搬送室22cで第1スパイラル43によって現像剤が攪拌される方向と第2搬送室22dから第1搬送室22cに落下する現像剤の落下方向とが逆方向になるので、現像剤をより十分に攪拌することができる。
第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上記実施形態では、本発明は図1に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、カラー複写機、ファクシミリ等の、第1搬送室と第1搬送室の上方に配置される第2搬送室とを含む現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。
また、上記実施形態では、攪拌搬送部材から現像ローラーに現像剤を供給する例について示したが、本発明はこれに限らない。攪拌搬送部材と現像ローラーとの間に磁気ローラー等の現像剤担持体をさらに設け、攪拌搬送部材から磁気ローラー等に現像剤を供給した後に、磁気ローラー等から現像ローラーに現像剤を供給してもよい。
また、上記実施形態では、案内部材40の上面(傾斜面40a)が容器幅方向(矢印X方向)には傾斜していない例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図7に示した本発明の第1変形例の現像装置2のように、案内部材40の上面を、A2方向に向かって下方に傾斜するとともに、容器幅方向において第1スパイラル43の回転中心O43に向かって下方に傾斜する2つの傾斜面40aによって形成してもよい。また、例えば図8に示した本発明の第2変形例の現像装置2のように、案内部材40の上面を、A2方向に向かって下方に傾斜するとともに、容器幅方向において第1スパイラル43の回転中心O43に向かって下方に傾斜する1つの傾斜面40aによって形成してもよい。第1変形例および第2変形例の現像装置2では、現像剤を第1搬送室22cのトナー補給口23のより近くに落下させることができるので、トナー補給口23から補給されたトナーを、第1搬送室22c内の現像剤とより十分に攪拌することができる。また、第1変形例の現像装置2では、第2搬送室22dから第1搬送室22cに落下する現像剤を第1スパイラル43上に落下させることができるので、補給トナーを、第1搬送室22c内の現像剤とさらに十分に攪拌することができる。
1 画像形成装置
2、2a〜2d 現像装置
20 現像ローラー(現像剤担持体)
22 現像容器
22b 仕切り部
22c 第1搬送室
22d 第2搬送室
22e 第1連通部
22f 第2連通部
23 トナー補給口
40 案内部材
40a 傾斜面
43 第1スパイラル(第1攪拌搬送部材)
44 第2スパイラル(第2攪拌搬送部材)
O43 回転中心

Claims (6)

  1. トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
    前記現像容器内の現像剤を攪拌搬送する第1攪拌搬送部材および第2攪拌搬送部材と、
    前記第2攪拌搬送部材から供給される現像剤を担持する現像剤担持体と、
    を備え、
    前記第1攪拌搬送部材は、前記現像剤担持体の軸方向の一方側である第1方向に現像剤を搬送し、
    前記第2攪拌搬送部材は、前記第1方向とは反対方向である第2方向に現像剤を搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給し、
    前記現像容器は、前記第1攪拌搬送部材が内部に配置される第1搬送室と、前記第1搬送室の上方に配置されるとともに、前記第2攪拌搬送部材が内部に配置される第2搬送室と、前記第1搬送室および前記第2搬送室を仕切る仕切り部と、前記第1搬送室および前記第2搬送室の前記第1方向の端部同士を連通する第1連通部と、前記第1搬送室および前記第2搬送室の前記第2方向の端部同士を連通する第2連通部と、前記第1搬送室の前記第2方向の端部に設けられ、前記現像容器内にトナーを補給するトナー補給口と、を有し、
    前記第2連通部には、前記第2搬送室から前記第1搬送室に落下する現像剤を前記トナー補給口に向かって案内する案内部材が設けられ
    前記案内部材の上面には、少なくとも前記第2方向に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成され、
    前記傾斜面は、前記第2方向に向かって下方に傾斜しているとともに、前記軸方向と直交する容器幅方向において前記第1攪拌搬送部材の回転中心に向かって下方に傾斜し、
    前記案内部材が、前記仕切り部と一体で形成され、
    前記案内部材は、前記容器幅方向において、前記第2連通部と同程度の大きさに、又は前記第2連通部よりも大きく形成されていることを特徴とする現像装置。
  2. 前記第2連通部は、前記仕切り部のうち、前記軸方向と直交する容器幅方向において前記第1攪拌搬送部材の回転によって現像剤が持ち上げられる側の前記端部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記第2連通部は、前記軸方向と直交する容器幅方向において前記仕切り部の中央部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  4. 前記傾斜面は、一つの傾斜面であることを特徴とする請求項2に記載の現像装置。
  5. 前記傾斜面は、前記容器幅方向において前記第1攪拌搬送部材の回転中心に向かって下方に傾斜する二つの傾斜面であることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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