JP7363256B2 - フィルタ、捕集器および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ、捕集器および画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置などで発生する微粒子の機外への排出量を低減するため、排気をフィルタに通して微粒子を捕集する捕集器が提案されている。
例えば特許文献１には、フィルターの上流側に設けられた整流板を、微粒子の発生量に関する値に応じて駆動する画像形成装置が開示されている。

また、例えば特許文献２には、排気手段によって発生する空気流の方向と、フィルタ面と直交する方向とが所定角度を有するように、かつ、排気手段の排気口中心から空気流の方向にフィルタ上に投影した点がフィルタの中心より排気手段に近い側になるように、フィルタ面が傾斜している画像形成装置が開示されている。

特開２０１８－０４９１８９号公報 特開２００６－２０８７１８号公報

しかし、画像形成装置などにおいて、例えば、フィルタに風を送り込むファンやダクトとフィルタとの距離が縮まった場合に、フィルタ面積の一部分のみが捕集に貢献して捕集効率が低下することがある。これはファンやダクトとフィルタとの距離が縮まった場合に限らず、ダクト形状など装置構成などによっても発生する。

そこで本発明は、折りひだに沿って流れてきた風が保持体に遮蔽される場合に較べて捕集効率が高いフィルタ、捕集器および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係るフィルタは、
折りひだを有し、風を透過させて粒子を捕集する捕集材と、
上記折りひだの延長方向の端部を保持するとともに、当該折りひだに沿って流れてきた風が抜ける穴もしくは切り欠きからなる風抜け部が形成された保持体と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係るフィルタは、請求項１のフィルタにおいて、
上記捕集材の長手方向が、上記延長方向を向いていることを特徴とする。
請求項３に係るフィルタは、請求項２に記載のフィルタにおいて
上記捕集材の短手方向の幅が、上記風を送ってくる送風口の幅に揃っていることを特徴とする。

請求項４に係るフィルタは、請求項１から３のフィルタにおいて、
上記保持体は、上記延長方向の両端それぞれを保持するとともに、上記風抜け部が両端それぞれに形成されたことを特徴とする。
請求項５に係るフィルタは、請求項４のフィルタにおいて、
上記捕集材は、上記延長方向の央部に風を受け、
上記保持体は、上記両端の風抜け部の開口の大きさが揃っていることを特徴とする。

請求項６に係るフィルタは、請求項４のフィルタにおいて、
上記捕集材は、上記延長方向の片側に傾いた向きの風を受け、
上記保持体は、上記両端の風抜け部のうち、上記風が傾いて向かう一方が、当該一方に対する他方よりも開口の大きさが小さいことを特徴とする。
請求項７に係るフィルタは、請求項１から３のフィルタにおいて、
上記保持体は、上記延長方向の両端それぞれを保持するとともに、上記風抜け部が当該両端のうちの片側に形成されていることを特徴とする。

請求項８に係るフィルタは、請求項７のフィルタにおいて、
上記捕集材は、上記片側とは逆側に偏った箇所へと向かう風を受けることを特徴とする。

請求項９に係る捕集器は、
折りひだを有し、風を透過させて粒子を捕集する捕集材と、
上記折りひだの延長方向の端部を保持するとともに、当該折りひだに沿って流れてきた風が抜ける風抜け部が形成された保持体と、
上記風抜けを抜けた風が流れ込み、当該風を、上記捕集材へと向かう風の上流側へと環流させる環流室と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１０に係る捕集器は、請求項９の捕集器において、
上記保持体として、上記延長方向の両端それぞれを保持するとともに上記風抜けが両端それぞれに形成されたものを備え、
上記環流室を上記延長方向の両側に備えたことを特徴とする。

請求項１１に係る捕集器は、請求項９の捕集器において、
上記保持体として、上記延長方向の両端それぞれを保持するとともに、上記風抜け部が当該両端のうちの片側に形成されたものを備え、
上記環流室を上記片側に備えたことを特徴とする。

請求項１２に係る画像形成装置は、
画像形成に伴い、粒子を含んだ風を生じる画像形成部と、
上記粒子を捕集する捕集器とを備え、
上記捕集器が、
折りひだを有し、風を透過させて粒子を捕集する捕集材と、
上記折りひだの延長方向の端部を保持するとともに、当該折りひだに沿って流れてきた風が抜ける風抜け部が形成された保持体と、
上記風抜けを抜けた風が流れ込み、当該風を、上記捕集材へと向かう風の上流側へと環流させる環流室と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１に係るフィルタ、請求項９に係る捕集器および請求項１２に係る画像形成装置によれば、折りひだに沿って流れてきた風が保持体に遮蔽される場合に較べて捕集効率が高い。
請求項２に係るフィルタによれば、短手方向が延長方向を向く場合に較べ、捕集材の面積が有効に活用される。
請求項３に係るフィルタによれば、幅が揃っていない場合に較べ、捕集材の面積が有効に活用される。
請求項４に係るフィルタによれば、片側の場合に較べて捕集効率が高い。
請求項５に係るフィルタによれば、風や開口の大きさが偏っている場合に較べて捕集効率が高い。
請求項６に係るフィルタによれば、開口の大きさが揃っている場合に較べて両端に向かう風量が揃う。
請求項７に係るフィルタによれば、片側しかスペースが無い場合であっても捕集効率が向上する。
請求項８に係るフィルタによれば、風が上記片側に偏った場合に較べて捕集効率が高い。
請求項１０に係る捕集器によれば、片側の場合に較べて捕集効率が高い。
請求項１１に係る捕集器によれば、片側しかスペースが無い場合であっても捕集効率が向上する。

画像形成装置の一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。 捕集器の比較例を示す図である。 風速と捕集効率との関係を示すグラフである。 本実施形態の粒子除去器を示す外観図である。 本実施形態の粒子除去器を示す透過図である。 本実施形態の粒子除去器における粒子の捕集機能を説明する図である。 粒子の粒径と捕集効率との関係を表したグラフである。 風抜け部の他の例として四角形の通風穴を示す図である。 風抜け部の他の例として楕円形の通風穴を示す図である。 風抜け部の他の例として切り欠きを示す図である。 第２実施形態の粒子除去器を示す図である。 第３実施形態の粒子除去器を示す図である。

本発明の実施形態について、以下図面を参照して説明する。
図１は、画像形成装置の一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。
図１に示すプリンタ１は、いわゆるタンデム型のカラープリンタである。

このプリンタ１は、画像が記録される記録材の一種である用紙Ｐが重ねて収容される用紙トレイ１０と、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）４色それぞれのトナー画像を電子写真方式で形成する４つの画像エンジン５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｋを備えている。

４つの画像エンジン５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｋそれぞれで形成された４色のトナー画像は、互いに重なり合うように中間転写ベルト７１に転写されてカラートナー像が形成される。このカラートナー像は、用紙Ｐ上に転写器７２によって転写される。用紙Ｐは、用紙トレイ１０から各種の搬送ローラ４４によって取り出されて搬送経路Ｒに沿って転写器７２へと搬送されて来る。

プリンタ１は、定着器８０を備えており、カラートナー像が転写された用紙Ｐが搬送経路Ｒに沿って搬送されてくると、定着器８０は熱と圧力によって用紙Ｐにカラートナー像を定着させる。

プリンタ１は、搬出ローラ４６を備えており、カラートナー像が定着された用紙Ｐを搬出ローラ４６がプリンタ１の機外へと搬出する。プリンタ１は、筐体の上面に積載トレイ３０を備えており、搬出ローラ４６によって搬出された用紙Ｐは積載トレイ３０上に積み上げられる。

プリンタ１は、定着器８０を冷却して排出される排出風に含まれた、超微小粒子（UFP:ultrafine particles）などといった浮遊粒子を捕集して排出風から除去する粒子除去器６０を備えている。粒子除去器６０は本発明の捕集器の一実施形態に相当する。また、プリンタ１は、プリンタ１全体の動作を制御する制御部２０も備えている。

４つの画像エンジン５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｋと、中間転写ベルト７１と、転写器７２と、定着器８０とを併せたものが、本発明にいう画像形成部の一例に相当する。
図２は、捕集器の比較例を示す図である。

図２に示す比較例の粒子除去器５は、定着器８０を経た冷却風を、プリンタ１の筐体外へと排出される排出風として送り出すファン５１と、排出風に含まれる粒子を捕集するフィルタ５２と、排出風をファン５１からフィルタ５２へと導くダクト５３とを備えている。ダクト５３の流入口５３ａにはファン５１が組み込まれ、ダクト５３の流出口５３ｂにはフィルタ５２が組み込まれている。

フィルタ５２のサイズはファン５１のサイズよりも大きく、ダクト５３には、ファン５１から出た排出風の進路を広げてフィルタ５２に当てるための風洞部５３ｃが設けられている。排出風の進路が広がることにより、フィルタ５２を通過するときの排出風の風速が低下し、粒子の捕集効率が向上する。
図３は、風速と捕集効率との関係を示すグラフである。
図３のグラフの横軸は、フィルタ５２を通過する排出風の風速を示し、グラフの縦軸は、フィルタ５２による粒子の捕集効率を示す。
図３に示すように、グラフは右下がりの曲線となり、通過風速が高い程、捕集効率が低いことが分かる。

図２に示す比較例の粒子除去器５では、プリンタ１の小型化などに伴って風洞部５３ｃの長さ（即ち排出風が流れる方向の距離）Ｄが短縮化すると、排出風がフィルタ５２を通過する範囲ｒが縮小してフィルタ５２の一部に排出風が集中する。この結果、図３に矢印で示すようにフィルタ５２を通過する排出風の風速が増加し、粒子の捕集効率が低下してしまう。
そこで、本実施形態の粒子除去器６０では、流入口からフィルタまでの距離が短くても高い捕集効率を実現する構造が用いられている。
図４および図５は、本実施形態の粒子除去器を示す図であり、図４には粒子除去器の外観図が示され、図５には、内部構造の透過図が示されている。

本実施形態の粒子除去器６０は、定着器８０を経た冷却風を、プリンタ１の筐体外へと排出される排出風として送り出すファン６１と、排出風に含まれる粒子を捕集するフィルタ６２と、排出風をファン６１からフィルタ６２へと導くダクト６３とを備えている。ダクト６３には、排出風が流入する流入口６３ａと、排出風が流出する流出口６３ｂが設けられている。ダクト６３の流入口６３ａにはファン６１が組み込まれ、ダクト６３の流出口６３ｂにはフィルタ６２が組み込まれている。但し、本発明の捕集器に、ファン６１は必須ではなく、例えば排出風が流れ出す箇所に設けられ、排出風が有する勢いで自ずと粒子除去器６０に排出風が流れ込むものであってもよい。

粒子除去器６０に組み込まれるフィルタ６２は消耗品であり、図４で一端が見えている箇所から粒子除去器６０に対して着脱自在となっている。フィルタ６２は、捕集面積を増やすためにプリーツ状の折り目が付いた、言い換えると折りひだを有する捕集部材６２ａと、捕集部材６２ａの４辺を囲って捕集部材６２ａの縁を保持することでフィルタ６２の強度を保つ枠部材６２ｂとを有する。また、枠部材６２ｂのうち、捕集部材６２ａの短辺を保持する箇所には、一例として三角形の通風穴６２ｃが形成されている。通風穴６２ｃは本発明にいう風抜け部の一例に相当する。

ダクト６３には、ファン６１からフィルタ６２に至る風胴部６３ｃが設けられていると共に、フィルタ６２の長手方向の両端に、フィルタ６２の通風穴６２ｃと風胴部６３ｃとに繋がった環流室６３ｄが設けられている。フィルタ６２の短手方向については、フィルタ６２および捕集部材６２ａの大きさが流入口６３ａの大きさと揃っていて、排出風は流入口６３ａから捕集部材６２ａへと広がりも狭まりもせずに流れる。
図６は、本実施形態の粒子除去器における粒子の捕集機能を説明する図である。

ファン６１によって粒子除去器６０内に流入された排出風は、フィルタ６２へと向かって捕集部材６２ａに当たると捕集部材６２ａの折り目に沿ってフィルタ６２の長手方向（図の左右方向）の両端へと流れる。本実施形態では、枠部材６２ｂに通風穴６２ｃ（図５参照）が形成されているため、フィルタ６２の両端へ向かった排出風を枠部材６２ｂが遮蔽せず、排出風はダクト６３の環流室６３ｄへと抜ける。なお、ここでいう遮蔽とは、風の流れを遮る意味であり、枠部材６２ｂを排出風が抜けないことを言う。本実施形態では排出風が枠部材６２ｂを抜けるので、捕集部材６２ａの折り目に沿った排出風の流れが促され、排出風はフィルタ６２の捕集部材６２ａの全面を通過することになる。そのため、捕集部材６２ａを通過する排出風の風速が低下し、捕集部材６２ａによる粒子の捕集効率が向上する。捕集部材６２ａが有するプリーツ状の折り目がフィルタ６２の長手方向に延びていることも、捕集部材６２ａの面積の有効活用に寄与している。

環流室６３ｄへと抜けた排出風は、ダクト６３の環流室６３ｄにて環状に流れて滞留した後、環流室６３ｄから風胴部６３ｃへと戻り、再びフィルタ６２へと向かって流れることになる。、本実施形態では枠部材６２ｂには、フィルタ６２の長手方向の両端で大きさが揃った通風穴６２ｃが形成されていて、ダクト６３にも、フィルタ６２の長手方向の両側に環流室６３ｄが設けられている。このため、ファン６１から捕集部材６２ａに向かって流れた排出風は、フィルタ６２の長手方向の両側にバランスよく流れ、各環流室６３ｄに向かうことになる。

環流室６３ｄで排出風が環状に滞留することにより、排出風に含まれている粒子Ｍが環流室６３ｄの壁面に付着したり、粒子Ｍ同士が互いに凝集して粒径が増大したりする。環流室６３ｄの壁面に付着した粒子Ｍは排出風から除去されたことになる。また、粒径が増大した粒子Ｍはフィルタ６２の捕集部材６２ａによる捕集効率が向上し、排出風からの除去が容易になる。
図７は、粒子の粒径と捕集効率との関係を表したグラフである。
図７のグラフの横軸は粒子の粒径を示し、縦軸は、捕集部材による捕集効率を示している。

排出風に含まれるいわゆるＵＦＰの中心的な粒径範囲は、図に網がけで示したように十ｎｍから数十ｎｍの範囲であるが、このような粒径範囲の粒子に対する捕集部材６２ａの捕集効率は７０％をやや越える程度である。これに対して粒径が１００ｎｍ程度になると捕集効率は８０％近くに向上し、更に粒径が２００ｎｍ程度になると捕集効率は８０％を越える。従って、環流室６３ｄにおける排出風の対流で粒子Ｍが凝集することによって捕集効率が向上する。
次に、本発明にいう風抜け部の他の例について説明する。
図８～図１０は、風抜け部の他の例を示す図である。

上述した実施形態では、風抜け部の一例として三角形の通風穴が形成されているが、図８では、風抜け部の他の例として枠部材６２ｂに四角形の通風穴６２ｅが形成されている。このような四角形の通風穴６２ｅでも、プリーツ状に折られた捕集部材６２ａに沿って流れてきた排出風が通り抜ける。即ち、排出風は四角形の通風穴６２ｅを経て枠部材６２ｂを通り抜ける。

図９では、風抜け部の他の例として枠部材６２ｂに楕円形の通風穴６２ｆが形成されている。楕円形の通風穴６２ｆには角部分がないので四角形状の通風穴よりも強度が高い。一方、例えば四角形の通風穴６２ｅはサイズの制御が容易であり、通風穴６２ｅを通る排出風の風量を制御することが容易である。

上述した実施形態では、風抜け部の一例として穴が形成されているが、図１０では、風抜け部の他の例として枠部材６２ｂに切り欠き６２ｇが形成されている。切り欠き６２ｇが形成された場合でも、捕集部材６２ａに沿って流れてきた排出風が枠部材６２ｂを通り抜ける。
形状にかかわらず、風抜け部が穴である場合には、全周に縁があるので強度が高い。一方、風抜け部が切り欠きである場合には製造が容易である。

次に、粒子除去器の他の実施形態について説明する。以下説明する他の実施形態の粒子除去器は、上述した第１実施形態の粒子除去器６０に替えてプリンタ１で使用可能な粒子除去器である。以下の説明では、上記で説明した要素と同様の要素には、同様の符号を付して重複説明を省略する。
図１１は、第２実施形態の粒子除去器を示す図である。

図１１に示す第２実施形態の粒子除去器１６０は、第１実施形態と同様に、ファン６１とフィルタ６２とダクト６３を備えている。また、フィルタ６２は、第１実施形態と同様に、捕集部材６２ａと枠部材６２ｂとを有する。しかし、第２実施形態の粒子除去器１６０では、ダクト６３の環流室６３ｄが、フィルタ６２の長手方向の片方にのみ設けられている。

プリンタ１内の他の構成要素との位置関係で、フィルタ６２の長手方向の両側に環流室６３ｄを設けるスペースがないというような場合には、第２実施形態の粒子除去器１６０が用いられることで捕集効率の向上が図られる。

また、第２実施形態の粒子除去器１６０では、ファン６１によって送られる排出風が、捕集部材６２ａに対し、環流室６３ｄとは逆側に偏った位置に当てられる。言い換えると、捕集部材６２ａは、環流室６３ｄとは逆側に偏った箇所へと向かう排出風を受ける。排出風が捕集部材６２ａに対してこのように偏っていることと、環流室６３ｄが片側のみに設けられていることとが相互に作用して、捕集部材６２ａに沿って環流室６３ｄへと向かう排出風の流れが促進され、捕集部材６２ａの全面が粒子の捕集に寄与することになる。

なお、第２実施形態の粒子除去器１６０で用いられるフィルタ６２の枠部材６２ｂには、第１実施形態と同様にフィルタ６２の長手方向の両側に通風穴が形成されてもよいし、あるいは、環流室６３ｄに対応した片側のみに通風穴が形成されてもよい。
図１２は、第３実施形態の粒子除去器を示す図である。

図１２に示す第３実施形態の粒子除去器２６０は、第１実施形態と同様に、ファン６１とフィルタ６２とダクト６３を備えている。また、フィルタ６２は、第１実施形態と同様に、捕集部材６２ａと枠部材６２ｂとを有する。更に、ダクト６３には、第１実施形態と同様に、フィルタ６２の長手方向の両側に環流室６３ｄが設けられている。しかし、第３実施形態の粒子除去器２６０では、ファン６１によって送出される排出風の向きが、フィルタ６２の捕集部材６２ａに対して傾いている。排出風の傾きは、例えばフィルタ６２の長手方向の一方側に向かう傾きとなっている。

また、フィルタ６２の枠部材６２ｂ＿１，６２ｂ＿２には、四角形の通風穴６２ｃ＿１，６２ｃ＿２が形成されている。図１２の下方には、各枠部材６２ｂ＿１，６２ｂ＿２をフィルタ６２の長手方向から見た様子が示されている。

第３実施形態の粒子除去器２６０では、排出風が向かう一方側の枠部材６２ｂ＿１に形成された通風穴６２ｃ＿１の大きさが、他方側の枠部材６２ｂ＿２に形成された通風穴６２ｃ＿２の大きさよりも小さい。この結果、フィルタ６２の捕集部材６２ａに当たった排出風は、捕集部材６２ａに対する傾きによって一方側への流れが促進される一方で、通風穴６２ｃ＿１，６２ｃ＿２の大きさの相違によって他方側への流れが促進される。この結果、フィルタ６２の長手方向の両側に向かう排出風の量が揃い、両側の環流室６３ｄに抜けて環流室６３ｄを滞留する排出風の量も揃う。そのため、環流室６３ｄによる捕集効率向上の作用が両側の環流室６３ｄでバランスよく実現される。

なお、上記説明では、本発明のフィルタおよび捕集器として、定着器を経た排出風について粒子を捕集するものが例示されるが、本発明のフィルタおよび捕集器は、定着器以外の、例えば画像エンジンなどを経た排出風について粒子を捕集するものであってもよいし、画像形成装置以外の装置に備えられるものであってもよい。

また、本発明は、「発明が解決しようとする課題」欄に記載された課題を解決する目的で発明されたものであるが、本発明の構成は、この課題を解決しない形での他の目的への転用が妨げられるものではなく、そのように本発明の構成が転用された形態も本発明の一実施形態である。

１……プリンタ、１０……用紙トレイ、２０……制御部、３０……積載トレイ、
４４……搬送ローラ、４５……デカーラ、４６……搬出ローラ、４７……第１ローラ、
４８……第２ローラ、５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｋ……画像エンジン、
７１……中間転写ベルト、７２……転写器、８０……定着器、Ｐ……用紙、
Ｒ……搬送経路、６０……粒子除去器、６１……ファン、６２……フィルタ、
６２ａ……捕集部材、６２ｂ，６２ｂ＿１，６２ｂ＿２……枠部材、
６２ｃ，６２ｃ＿１，６２ｃ＿２，６２ｅ，６２ｆ……通風穴、６２ｇ……切り欠き、
６３……ダクト、６３ａ……流入口、６３ｂ……流出口、６３ｃ……風胴部、
６３ｄ……環流室

Claims (12)

1. 折りひだを有し、風を透過させて粒子を捕集する捕集材と、
   前記折りひだの延長方向の端部を保持するとともに、当該折りひだに沿って流れてきた風が抜ける穴もしくは切り欠きからなる風抜け部が形成された保持体と、
   を備えたことを特徴とするフィルタ。
2. 前記捕集材の長手方向が、前記延長方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記捕集材の短手方向の幅が、前記風を送ってくる送風口の幅に揃っていることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ。
4. 前記保持体は、前記延長方向の両端それぞれを保持するとともに、前記風抜け部が両端それぞれに形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルタ。
5. 前記捕集材は、前記延長方向の央部に風を受け、
   前記保持体は、前記両端の風抜け部の開口の大きさが揃っていることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
6. 前記捕集材は、前記延長方向の片側に傾いた向きの風を受け、
   前記保持体は、前記両端の風抜け部のうち、前記風が傾いて向かう一方が、当該一方に対する他方よりも開口の大きさが小さいことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
7. 前記保持体は、前記延長方向の両端それぞれを保持するとともに、前記風抜け部が当該両端のうちの片側に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルタ。
8. 前記捕集材は、前記片側とは逆側に偏った箇所へと向かう風を受けることを特徴とする請求項７に記載のフィルタ。
9. 折りひだを有し、風を透過させて粒子を捕集する捕集材と、
   前記折りひだの延長方向の端部を保持するとともに、当該折りひだに沿って流れてきた風が抜ける風抜け部が形成された保持体と、
   前記風抜けを抜けた風が流れ込み、当該風を、前記捕集材へと向かう風の上流側へと環流させる環流室と、
   を備えたことを特徴とする捕集器。
10. 前記保持体として、前記延長方向の両端それぞれを保持するとともに前記風抜けが両端それぞれに形成されたものを備え、
    前記環流室を前記延長方向の両側に備えたことを特徴とする請求項９に記載の捕集器。
11. 前記保持体として、前記延長方向の両端それぞれを保持するとともに、前記風抜け部が当該両端のうちの片側に形成されたものを備え、
    前記環流室を前記片側に備えたことを特徴とする請求項９に記載の捕集器。
12. 画像形成に伴い、粒子を含んだ風を生じる画像形成部と、
    前記粒子を捕集する捕集器とを備え、
    前記捕集器が、
    折りひだを有し、風を透過させて粒子を捕集する捕集材と、
    前記折りひだの延長方向の端部を保持するとともに、当該折りひだに沿って流れてきた風が抜ける風抜け部が形成された保持体と、
    前記風抜けを抜けた風が流れ込み、当該風を、前記捕集材へと向かう風の上流側へと環流させる環流室と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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