JP6976777B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液体吐出装置本体に着脱可能に装着される液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。
現在、液体を吐出する液体吐出装置は、インクジェット記録装置などをはじめ、種々の液体の吐出に用いられている。この液体吐出装置には、装置本体からの制御信号などによって液体を吐出する液体吐出ヘッドが着脱可能に搭載されるものが知られている。このような液体吐出ヘッドでは、ユーザが液体吐出ヘッドを手に取って液体吐出装置本体に設けられた本体コネクタへの装着、あるいは本体コネクタからの取り外しなどを行う。この際、ユーザの手が液体吐出ヘッドの電気的接続を行う端子に直接触れてしまうと、ユーザに蓄積、帯電した静電気が放電し、端子に接続された多くの電子部品やプリント基板が破損されるおそれがある。
このような問題を解消すべく、特許文献1には、液体吐出ヘッドに、ばねによって付勢された開閉部材を設け、開閉部材によって端子部を覆うことによってユーザに帯電した静電気から回路基板などを保護するものが開示されている。
特開平2−78588号公報
しかしながら、特許文献1に示す技術では、開閉部材を組み込む領域やばねが変形する領域などが必要となり、吐出ヘッドが大型化するという課題がある。また、開閉部材に加えられている付勢力は、液体吐出ヘッドを装着するときの反力になると共に、装着後にはプリントヘッドの電気接続部に抜き方向の力をかけ続けることになり、電気接続状態を変化あるいは低下させる可能性がある。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、静電気による影響および装着力の増大を抑制した、小型、省スペース化を実現することが可能な液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置の提供を目的とする。
本発明は、液体吐出装置本体と、前記液体吐出装置本体に設けられた本体コネクタに対して着脱可能な液体吐出ヘッドと、を備えた液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッドは、前記本体コネクタに電気的に接続可能な端子を備えたヘッドコネクタと、前記本体コネクタと非接触状態にあるときに前記端子を覆う被覆位置に保持される変形可能な導電性部材により形成されたアース部材と、を備え、前記アース部材は、前記端子を所定の空間を開けて覆う被覆位置に設けられたフランジと、前記フランジから前記ヘッドコネクタの側方に延在するウェブと、前記ヘッドコネクタに固定されるベースと、前記ウェブと前記ベースとを連結するアームとを含む板金部材によって構成され、前記ヘッドコネクタを前記本体コネクタに対する装着位置へと移動させることにより、前記フランジは前記本体コネクタに押圧されて前記ヘッドコネクタの側方へと移動して前記被覆位置から外れた位置へと変位し、前記本体コネクタと前記端子とが接続可能となることを特徴とする。
本発明によれば、静電気による影響および装着力の増大を抑制した、小型、省スペース化を実現することが可能な液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態における液体吐出ヘッドの全体構成を示す外観斜視図である。 液体吐出ヘッドに設けられたコネクタ部の構成を示す斜視図である。 第1実施形態における液体吐出ヘッドを示す図である。 液体吐出ヘッドをプリンタ本体へと装着する方法を示す斜視図である。 液体吐出ヘッドをプリンタ本体へと装着する際のヘッドコネクタと本体コネクタの状態を段階的に示す図である。 第2実施形態における液体吐出ヘッドに用いるアース部材の斜視図である。 第2実施形態における液体吐出ヘッドを示す図である。 図7に示すコネクタ部と本体コネクタとの接続状態を示す断面拡大図である。 第3実施形態の記録ヘッドにおけるアース部材を示す斜視図である。 第3実施形態における液体吐出ヘッドを示す図である。 図10に示すコネクタ部と本体コネクタとの接続状態を示す断面拡大図である。 第4実施形態のコネクタ部を示す斜視図である。 第5実施形態のコネクタ部を示す斜視図である。 第6実施形態におけるアース部材の端部形状を示す図である。
以下、図面を用いて本発明に係る液体吐出ヘッドの実施形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、本実施形態の液体吐出装置の液体吐出方式には、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子として電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電気熱換素子(発熱素子)により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されている。しかし、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する電気機械変換素子(ピエゾ)を用いた液体吐出方式、およびその他各種の液体吐出方式を採用した液体吐出ヘッドにも本発明は適用可能である。また、以下の本実施形態では、記録媒体へとインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドを例示している。しかし、本発明はインクジェット記録装置以外の装置に搭載された、インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドにも適用可能である。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態における液体吐出ヘッドの全体構成を示す外観斜視図である。図2は、図1に示す液体吐出ヘッドに設けられたコネクタ部の構成を示す斜視図である。図3(a)は図1に示す液体吐出ヘッドの側面図、図3(b)は図3(a)に示すIIIb−IIIb線断面の部分拡大図である。
図1に示す本実施形態における液体吐出ヘッド1は、ライン型のインクジェット記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)であり、その底面には幅方向に渡って記録素子基板2が配置されている。記録素子基板2は少なくとも1枚以上で構成されれば良く、複数備えて構成する場合は記録ヘッドの長手方向に沿って千鳥状に配置しても良い。本実施形態では複数の記録素子基板2を直線状(インライン)に配置することで小型および高画質記録に好適な記録ヘッドを構成している。各記録素子基板に配列されている複数の吐出口は、使用する記録媒体の幅方向(図中、Y方向)に沿って一定のピッチで配置されている。これらの吐出口から吐出されるインク(液体)によって、記録媒体に対し1ライン毎に記録が行われる。本発明は、図に示すページワイド型(ライン型)の記録ヘッドに好適に適用可能であるが、これに限られずシリアルタイプの記録ヘッドにも適用可能である。
記録ヘッド1は、記録素子基板2にインクを送るための流路が形成された流路部材3と、流路部材3を支持するフレーム4とを備える。フレーム4の上部には、収容体としての箱体5が配置されている。箱体5には、複数の記録素子基板2を制御する回路基板6と、この回路基板6に電気的に接続されたコネクタ部9が収容されている。また、箱体5には開口部7が形成されており、この開口部7によって、コネクタ部9の差込口10aが露出している。
本実施形に記録ヘッドはインクを循環可能な構成となっており、流路部材3には液体を、発熱素子を備える圧力室(不図示)に供給するための共通供給流路と、圧力室からの液体を回収するための回収共通流路とを備えている。つまり、圧力室内のインクはその外部との間で循環可能な構成となっている。
図2に示すように、コネクタ部9は、ヘッドコネクタ10と、このヘッドコネクタ10に固定されたアース部材20とを備える。ヘッドコネクタ10には、プリンタ本体(液体吐出装置本体)に設けられた本体コネクタ32(図5参照)に対して電気的に接続可能な複数の端子11からなる端子列が2列配置されている。また、アース部材20は弾性変形可能な板状の導電性部材によって形成されている。
アース部材20は、金属製のねじ12によってヘッドコネクタ10と共に箱体5に固定され、電気的にはアースに接続されている。より具体的には、アース部材20はネジ12によって箱体5に設けられた金属製の外装板に接続され、外装板は、金属製のネジ(不図示)を介して回路基板6のアース端子(不図示)に電気的に接続されている。また、プリンタ本体30に対して液体吐出ヘッド1を装着した状態では、アース部材20は、本体コネクタ32を介してプリンタ本体30(図4参照)のアース端子(不図示)に電気的に接続されている。
アース部材20は、弾性を有する一枚の板金部材(板状部材)を加工したものであり、次のような部分が形成されている。すなわち、アース部材20は、左右一対のフランジ21a、21bと、フランジ21a、21bに連結されている左右一対のウェブ22a、22bと、ウェブ22a、22bに連結されている上下二対のアーム24と、各アーム24の間を繋ぐ上下一対のベース23とを含み、これらが一体に形成されている。なお、各図中、Y1は液体吐出ヘッドをプリンタ本体に対する液体吐出ヘッド1の装着方向を、Y2は液体吐出ヘッドの取り外し方向を示している。
一対のフランジ21a、21bは、ヘッドコネクタ10の前方(装着方向(Y1方向)における前方)に保持されており、各々の端部は所定の間隔を介して対向している。フランジ21a、21bは、ウェブ22a、22bに対して鋭角に屈曲している。ウェブ22a、22bは、ヘッドコネクタ10の両側面の側方に所定の間隔を介して延在している。また、フランジ21a、21bの外面(装着方向における前面)は、それぞれヘッドコネクタ10の中央に向けて傾斜する傾斜面となっている。
ヘッドコネクタ10の内部には、2列の端子列13a、13bが設けられており、そのY1方向前方(装着方向前方)には、差込口10aが形成されている。また、図3(b)に示すように、一方の端子列13aより装着方向前方に設定された被覆位置には一方のフランジ21aが保持され、他方の端子列13bより装着方向前方に設定された被覆位置には他方のフランジ21bが保持されている。すなわち、端子列13a、13bは各々の前方に設定された被覆位置に保持されている一対のフランジ21a、21bによって被覆されている。
また、一対のフランジ21aと21bとの間の間隔Lcは、ユーザの指がアース部材20に触れることなくヘッドコネクタ10の端子11に触れることを防止し得る間隔に設定されている。本実施形態では、7mm以下に設定されている。さらに、フランジ21a、21bの各々の端部26は円筒状に形成され、ユーザが両端部の隙間に指などを挿入してしまった場合の傷害を防止している。なお、フランジ21a、21b、アーム24a、24bおよび端子列13a、13b等に関し、特に左右の区別を必要としない場合には、総称的にフランジ21、端子列13、アーム24と記載する場合もある。
ヘッドコネクタ10とアース部材20は、それらを収納する箱体5の壁部によって周囲を覆われると共に、その壁部に形成された開口部7によってコネクタ部9の差込口10aが外部に露出している。この差込口10aには、液体吐出装置本体(プリンタ本体)30へと液体吐出ヘッド1を装着する際に、プリンタ本体30に設けられた本体コネクタ32(図5参照)が侵入する。この際、本体コネクタ32の外面がアース部材20のフランジ21を外方(左右方向)へと押圧するため、フランジ21a、21bは、ウェブ22およびアーム24a、24bと共に、箱体5の左右の側壁5aへ向けて弾性変形する。このため、箱体5の側壁5aとア−ス部材20との間には、フランジ21a、21bの弾性変形を妨げないような幅(左右方向における間隔)を有する空間40(図3(b)参照)が形成されている。
さらに、アース部材20は、図3(b)に示すように、ヘッドコネクタ10の端子列13の長さLaよりもフランジ21の長さLbを長尺に設定してあり、フランジ21の上下のエッジ25が、箱体5の上下の壁部に近接するように配置されている。本実施形態では、フランジ21の上下のエッジ25と箱体5の上下の壁部との間に形成される隙間を1〜3mm程度にしている。このため、ユーザの手がアース部材20に触れても、そのエッジ25に触れることはなく、傷害が発生する可能性を低減することができる。
図4は、第1実施形態の液体吐出ヘッド1をプリンタ本体30へと装着する方法を示す斜視図である。図4に示すように、記録ヘッド1は、プリンタ本体30に設けられたヘッド装着窓33に、コネクタ部9を前側にして装着される。プリンタ本体30へと装着された液体吐出ヘッド1は、そのコネクタ部9がプリンタ本体30に設けられた本体コネクタ32(図5参照)と電気的に接続される。
この装着作業は、ユーザが記録ヘッド1を手に持って行うため、ユーザの手指がコネクタに接触した場合には、ユーザに蓄積していた静電気がコネクタへと放電され、回路基板への影響を及ぼす可能性がある。しかし、本実施形態では、ユーザの手指がコネクタ部9側へと移動したとしても、コネクタ部9に接触する前に、その前方を覆っているアース部材20に接触して放電されるため、記録ヘッド内の回路基板6や電子部品に影響を及ぼすことはない。
図5は、記録ヘッド1をプリンタ本体30へと装着する際の、ヘッドコネクタ10と本体コネクタ32の状態を段階的に示す図である。図5中、(a)はコネクタ部9が本体コネクタ32に接触していない状態(非接触状態)を、(b)は本体コネクタ32がアース部材20に接触する最初の状態を示している。また、(c)はアース部材に接触しながら本体コネクタが前進する状態を、(d)は接続完了の状態をそれぞれ示している。
プリンタ本体30のヘッド装着窓33へと挿入された記録ヘッド1のコネクタ部9は、図5(a)に示すように、本体コネクタ32に向かって移動する。そして、アース部材20のフランジ21が、図5(b)に示すように、本体コネクタ32の先端部(図中、右端部)に接触する。さらにコネクタ部9が装着方向(Y1方向)へと移動すると、フランジ21は本体コネクタ32によって外側に押し出され、それに伴って、ウェブ22、およびアーム24も外側へと変位する。その後、フランジ21の円筒状の端部26が本体コネクタ32の側面に接触しつつY1方向へと移動すると、図5(d)に示すように、本体コネクタの根元部32aに接触する。これにより、ヘッドコネクタ10の端子11は本体コネクタ32の端子31に接触する装着位置に達し、ヘッドコネクタ10と本体コネクタ32との電気接続が完了する。
以上のように本実施形態における液体吐出ヘッド(記録ヘッド)1によれば、アース部材20がプリンタ本体への着脱時には僅かに弾性変形(変位)する構成となっている。このため、開閉部材とこれを付勢するばねを個々に設けていた従来の構成に比べ、記録ヘッドの省スペース化を実現することができる。また、プリンタ本体30に装着された状態で、アース部材20から本体コネクタ32に加わる弾性力は、記録ヘッド1を装着方向(Y1方向)へと付勢するように作用する。このため、アース部材20による付勢力が端子11と端子31との電気的接続状態が損なわれおそれはない。さらに、装着時にはフランジ21を僅かに変位(変形)させるだけであるため、軽い装着力で液体吐出ヘッド1を装着することができる。
また、フランジ21の端部は円筒状に形成されているため、人体だけでなく、フランジに接触する本体コネクタ32への損傷も抑制することが可能になる。
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態を説明する。図6は第2実施形態における液体吐出ヘッド(記録ヘッド)1Aに用いるアース部材20Aの斜視図、図7は第2実施形態の記録ヘッド1Aを示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)におけるVIIb−VIIb線断面拡大図である。図8は第2実施形態におけるコネクタ部9が本体コネクタ32に接続された状態を示す断面拡大図である。
第2実施形態の記録ヘッド(液体吐出ヘッド)1Aは、図6に示すようなアース部材20Aを有している。このアース部材20Aは、フランジ21aの傾斜面の長さLdに対してウェブ22aの長さLeが長くなっており、アーム24aは短尺に形成されている。一方、ウェブ22bの長さLfは、フランジ21bの傾斜面の長さLd以下になっており、これに伴ってアーム24bは長尺に形成されている。これは、図7(a)、(b)のように、フランジ21bの横の空間40bが狭い場合に対応した例である。すなわち、一方の空間40bが狭く、他方の空間40aが広い場合には、ウェブ22bの長さをフランジ21b以下とし、アーム24bを長尺に形成する。なお、その他の構成は、第1実施形態と同様である。
上記構成を有するアース部材20Aを備えた液体吐出ヘッド1Aにおいて、本体コネクタ32の侵入によってフランジ21bが外方へと押圧されたとき、アース部材20Aの変形は、主にアーム24a、24bで生じる。
図7に示すように、箱体5の側壁5aとフランジ21aとの間には、第1の実施形態と同様に十分な空間40aが存在している。このため、ウェブ22aの長さLeをフランジ21aの長さLdより長くすることにより、アーム24aの変形によって、ウェブ22aおよびフランジ21aは単純に外側に移動する。
一方、箱体5の側壁5aとフランジ21bの間の空間が、空間40bのように狭い場合、ウェブ22bの長さLfをフランジ21bの傾斜長さLd以下に形成することにより、アース部材20のアーム24bは、図8に示すように変形する。すなわち、本体コネクタ32によってフランジ21bが外側(図中、左側)に押圧されることにより、アーム24bは箱体5の側壁5aに接触した後、逆方向に変形し、フランジ21bを内側に傾斜させる。その結果、単純に外側に広がった左側のフランジ21aと本体コネクタ32とのなす角度θaに比べ、右側のフランジ21bと本体コネクタ32とのなす角度θbは小さくなる。これにより、狭い空間40bにおいてもアース部材20を設置することが可能になる。
このように第2実施形態によれば、フランジの一方の空間が狭い場合にもアース部材を有するコネクタを収容可能となり、記録ヘッドをより小型化することが可能になる。
(第3実施形態)
次に本発明の第3実施形態を説明する。図9は第3実施形態における液体吐出ヘッド(記録ヘッド)1Bに用いるアース部材20Bの斜視図、図10は第3実施形態の記録ヘッド1Bを示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)におけるXb−Xb線断面拡大図である。図11は第3実施形態におけるコネクタ部9Bが本体コネクタ32に接続された状態を示す断面拡大図である。
第3実施形態の記録ヘッド(液体吐出ヘッド)1Bは、図9に示すようなアース部材20Bを有している。このアース部材20Bは、第2実施形態と同様に、ウェブ22bの長さLfが、フランジ21aの長さLd以下に形成されている。但し、本実施形態では、ウェブ22aの長さLeもフランジ21bの長さLd以下に形成されており、この点が前述の第2実施形態と異なる。また、ウェブ22b、22bが、上記のように比較的短尺に形成されていることにより、本実施形態におけるアーム24a、24bはいずれも長尺に形成されている。
このように構成されたアース部材20を有する液体吐出ヘッド1Bによれば、図10(a)、(b)のように、両フランジ21a、21bの側方に形成されている空間40a、空間40bが狭い場合にも使用可能になる。すなわち、図11に示すように、本体コネクタ32の侵入によって両フランジ21a、フランジ21bが外方へと押圧されたとき、アーム24a、24bは箱体5の側壁5aに接触した後、逆方向に変形し、両フランジ21a、21bを内側に傾斜させる。これにより、アース部材20Bの両側の空間40a、40bが狭い場合にも、アース部材20Bを有するヘッドコネクタ10を収容可能となり、記録ヘッドを第1、第2実施形態よりもさらに小型化することが可能になる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態を説明する。図12は第4実施形態に用いる液体吐出ヘッドのコネクタ部9Cを示す斜視図である。本実施形態におけるコネクタ部9Cは、ヘッドコネクタ10Cとアース部材20Cによって構成される。ヘッドコネクタ10Cには、1つの端子列13が設けられている。このため、本実施形態では、1つの端子列13に合わせて、フランジ21、ウェブ22、アーム24、およびベース23からなる1組のアース部材20Cが設けられている。このアース部材20Cは、第1実施形態に示したアース部材20の右側の部分と同様の構成を有している。
本実施形態のように、1つの端子列を有するコネクタ部9Cを備えた小型な液体吐出ヘッドにおいても、第1実施形態に示したアース部材20と同様にコネクタ部9Cと本体コネクタ32とを軽い装着力で適正に電気接続することができる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態を説明する。図13は第5実施形態に用いる液体吐出ヘッドのコネクタ部9Dを示す斜視図である。前述の第4実施形態では、第1実施形態と同様の構成を有する1組のアース部材20Cを備える例を示した。しかし、この第5実施形態におけるコネクタ部9Dは、第2実施形態と同様の構成を有する1組のアース部材20Dを備える。すなわち、アース部材20Dでは、フランジ21の長さLdよりもウェブ22の長さLfを短くし、その分アーム24を長尺に形成している。このため、アーム24は変形しやすい構成となっている。
本実施形態によれば、ヘッドコネクタ10の端子列13が1列で、ヘッドコネクタ10と箱体5の側壁5aとの間の空間が狭い場合に有効になる。
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態を説明する。図14(a)〜(d)は第6実施形態における液体吐出ヘッド(記録ヘッド)に用いるアース部材の端部形状を示す図である。
図14(a)は、フランジ21の先端にヘミング曲げ加工を施し、弧状の端部26aを形成した例を示している。この端部26aもその曲面形状によって上記実施形態と同様の効果を期待できる。
図14(b)ないし(c)は、ウェブ22に連なる部分全体を湾曲させ、この湾曲部分がアース部材のフランジを形成している例を示している。
すなわち、図14(b)は、半円状に湾曲したフランジ21bを示し、図14(c)は、非円形状に湾曲したフランジ21cを示し、図14(d)は円形状に形成したフランジを示している。ここに示したフランジは、いずれも、第1実施形態に示した傾斜面と円弧状の端部26としての機能を兼ねるものとなっている。つまり、半円状のフランジ21aの外面に沿って本体コネクタがヘッドコネクタ内に侵入し、それに伴ってフランジ21が側方へと移動する。また、湾曲部分がユーザの手指などの傷害から保護するように作用すると共に、フランジの端部の形状によって、フランジに接触する本体コネクタへの損傷も防止することが可能になる。
1 液体吐出ヘッド
10 ヘッドコネクタ
20A アース部材
30 プリンタ本体(液体吐出装置本体)
32 本体コネクタ

Claims (12)

  1. 液体吐出装置本体と、前記液体吐出装置本体に設けられた本体コネクタに対して着脱可能な液体吐出ヘッドと、を備えた液体吐出装置であって、
    前記液体吐出ヘッドは、
    前記本体コネクタに電気的に接続可能な端子を備えたヘッドコネクタと、
    前記本体コネクタと非接触状態にあるときに前記端子を覆う被覆位置に保持される変形可能な導電性部材により形成されたアース部材と、を備え、
    前記アース部材は、
    前記端子を所定の空間を開けて覆う被覆位置に設けられたフランジと、
    前記フランジから前記ヘッドコネクタの側方に延在するウェブと、
    前記ヘッドコネクタに固定されるベースと、
    前記ウェブと前記ベースとを連結するアームと
    を含む板金部材によって構成され、
    前記ヘッドコネクタを前記本体コネクタに対する装着位置へと移動させることにより、前記フランジは前記本体コネクタに押圧されて前記ヘッドコネクタの側方へと移動して前記被覆位置から外れた位置へと変位し、前記本体コネクタと前記端子とが接続可能となることを特徴とする液体吐出装置
  2. 前記アース部材は、弾性を有する板状部材であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置
  3. 前記フランジは、前記ウェブに対して鋭角に屈曲していることを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記フランジの長さは、前記ウェブの長さより長いことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  5. 前記フランジは、弧状の端部を有することを特徴とする請求項ないしのいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  6. 前記フランジは、湾曲した形状を有していることを特徴とする請求項ないしのいずれか1項に記載の液体吐出装置
  7. 前記ヘッドコネクタと前記アース部材は、収容体に収容されると共に、前記収容体の端部に形成された開口部から露出し、前記フランジの両端部が前記開口部に近接していることを特徴とする請求項ないしのいずれか1項に記載の液体吐出装置
  8. 前記フランジは、ヘッドコネクタの対向する二つの側面から設けられた一対の部材であることを特徴とする請求項に記載の液体吐出装置
  9. 前記アース部材は、一対の前記フランジを有し、前記一対のフランジは7mm以下の隙間を有して配置されていることを特徴とする請求項に記載の液体吐出装置。
  10. 液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子を備える記録素子基板を複数備えるページワイド型の液体吐出ヘッドであることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  11. 複数の前記記録素子基板は、液体吐出ヘッドの長手方向に沿って直線状に配列されていることを特徴とする請求項10に記載の液体吐出装置。
  12. 前記素子を内部に備える圧力室を有し、前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環されることを特徴とする請求項10に記載の液体吐出装置。
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