JPS6015624A - 液晶プリンタの駆動方法 - Google Patents

液晶プリンタの駆動方法

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JPS6015624A
JPS6015624A JP58123305A JP12330583A JPS6015624A JP S6015624 A JPS6015624 A JP S6015624A JP 58123305 A JP58123305 A JP 58123305A JP 12330583 A JP12330583 A JP 12330583A JP S6015624 A JPS6015624 A JP S6015624A
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梅田 高雄
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康郎 堀
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慶治 長江
Masato Isogai
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    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はプリンタ用液晶スイッチ素子の駆動方法に係り
、特に強誘電性液晶を用いるプリンタ用液晶スイッチ素
子の駆動方法に関する。
〔発明の背景〕
最近、液晶スイッチ素子と光源からなる光信号発生器を
用いた電子写真方式の小型プリンタの研究が注目されて
いる。第1図にその構成を示す。
3は約2000個の微小面積のシャッタ一部4からなる
液晶スイッチ素子であシ、蛍光灯などの光源6からの光
が7リンドリカルレンズ5により液晶光スイッチアレイ
表面上に集光される。電気信号により選択されたシャッ
タ一部では光が透過し、リニアセルフォックレンズなど
のレンズ系2により感光体ドラム1の表面に照射される
。液晶スイッチ素子に要求される特性として高速応答性
があり、解像度10 dot /van 、 1分10
00行のラインプリンタを得るためには、少なくともシ
ャッタ一部のオン・オフのサイクルタイムで1〜2mx
の応答性が要求される。
このような高速応答は従来のTN液晶では得られず、二
周波駆動液晶素子を用いる方式が提案されている(特開
昭57−63509号公報)。しかし、二周波液晶材料
はカットオフ周波毅fcが温度によって大きく変化する
という問題点がある。
プリンタ用液晶スイッチ素子として使用する場合、光源
の熱によって液晶の温度が上昇(約40〜50C)する
ため液晶の温度補償が不可欠で実用上問題が多い。
さらに、二周波駆動液晶では、応答時間の短縮は1〜2
m(8)が限界であり、高速な印字ができないという問
題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記欠点を除去し、高速で高質な印字
が可能となるプリンタ用液晶スイッチ素子の駆動方法を
提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成する本発明プリンタ用液晶スイッチ素子
の駆動方法の特徴とするところは、液晶としてカイラル
スメクチックC相を有する液晶、カイラルスメクチック
H相を有する液晶等の強誘電液晶を用い、印字のために
強誘電性液晶に印加する電圧をVl、Vlを印加する時
間をTt(=ttto)、感光面が移動する時間をT!
(=t3 tz)。
時間T2に於ける強誘電性液晶に印加する電圧をv2と
すると を略満足することにある。
本発明の好ましい実施態様を述べると、TI≧T2であ
り、または/及びtl =t2である。
更に本発明の好ましい実施態様では、T2の少なくとも
一部には、負の波高値をもつ電圧を印加し、好ましくは
T2の最後に印加される電圧が負の波高値を持つ電圧で
ちる。
更に本発明の好ましい実施態様では、T2に於ける光源
から液晶スイッチ素子に入射される光の強度は、T1に
於けるよシも小さく、好−ましくは零である。
〔発明の実施例〕
第2図に本発明の一実施例に用いられるプリンタの概要
図を示す。
1は感光体ドラム、6は蛍光灯などの光源、40は後述
する強誘電性液晶を使用した液晶スイッチ素子、50は
液晶スイッチ素子4oを駆動する電圧VLCを発生する
液晶駆動回路、6oは感光体ドラム1と連動して一行、
若しくは、複数性分、印字すべき紙を移動させろ紙送シ
手段、7oは感光体ドラムlと紙送シ手段6oとを同時
に連動させるステップモータ、8oは光源からの光であ
る。
本発明はプリンタの構造に係るものではないので、プリ
ンタの構造の詳細については、特開昭57−63509
号公報等を参照されたい。
次に、本発明に使用する強誘電性液晶の電気−光学特性
について説明する。
強誘電性液晶として、例えば、第1表に示す様なカイ2
ルスメクチツクC相(Sm*C)、カイラルスメクチッ
クH相(Sm*H)を有する液晶等が知られている。
これ等の強誘電性液晶分子の印加電圧に対する状態は、
”SubmjcrO8ecOnd 1)jstable
 electr□−optic switching 
in 1iquid crystals ”Appl、
 Phys、 Lett 、 36 (11) 、 I
 June 1980 。
P899〜P901等によシ知られているが、これを第
3図によって説明する。
第3図(a)に示す様に、電界Eを印加しない初期状態
では、強誘電性液晶分子7は螺旋軸8に対してθ、(例
えば、DOBAMBCでは、20〜25度)の角度を有
して、螺旋性に配向する。
このように配向した強誘電性液晶分子7にしきい値電界
Ec以上の電界Eを印加すると、俯3図(b)に示す様
に、強誘電性液晶分子7は、自発分極を持つため、電界
Eの方向と垂直な平面上で螺旋軸8に対して強誘電性液
晶分子7の長軸方向が一〇、の角度を有する様に配向す
る。また、第3図(b)の電界Eの極性を反転させると
、第3図(C)に示す様に、強誘電性液晶分子7は電界
Eの方向と垂直な平面上で螺旋軸8に対して強誘電性液
晶分子7の長袖方向が+θ、の角度を有する様に配向す
る。
第4図及び第5図は本発明の一実施例に用いられる上述
した様な強誘電性液晶の電気−光学特性を利用した液晶
スイッチ素子の概略断面図であシ、第6図は第4図また
は第5図の液晶スイッチ素子の概略斜視図である。
第4図は偏光板を2枚用い、強誘電性液晶分子の複屈折
を利用する方式、第5図は偏光板を1枚用い、強誘電性
液晶材料に二色性色素を混入し、色素による光の選択吸
収を利用するゲスト・ホスト方式を示す。
第4図(a)に於いて、対向する主表面に水平配向処理
が施された2枚の透明基板9a、9bによシ強誘電性液
晶である第1表に示される液晶12に挾持されている。
11はシール材である。この時、螺旋軸8は基板9a、
9bの主表面に平行である。
液晶12に基板9a、9bの対向面に形成された透明導
電膜13aと13bとの対向する部分がシャッタ部を構
成することになり、例えば、第6図では5つのシャッタ
部が構成されていることになる。
一つのシャッタ部について、対向する透明導電膜13a
と13bとの間の強誘電性液晶に電界を印加すると、第
4図(b)は液晶層にかかる電界Eの方向が紙面の裏面
から表面方向に向う場合(以下負の電圧印加と呼ぶ)で
あり、この時の強誘電性液晶分子7は第3図(b)に示
すと同様に螺旋軸8に対して分子の長軸が一〇、(例え
ば22.5°)方向になる様に配向する。この時、直交
ニコル状態にある2枚の偏光板10a、10bのうち1
0bの偏光板の偏光軸方向10bが液晶分子7の配向方
向(螺旋軸方向8に対して一〇、の方向)に一致するよ
うにして、2枚の偏光板を基板9a、9bの両側に設け
る。これによシ第4図(b)の状態では光源6から液晶
スイッチ素子に入射した光は液晶12で遮断され、透過
しない。次に液晶12にかかる電界Eの方向を紙面の表
面から裏面方向(以下、正の電圧印加と呼ぶ)にすると
強誘電性液晶分子7は第4図(e)に示すように偏光板
10a、 10bの偏光軸方向からずれるため光が液晶
スイッチ素子を透過する。
第5図(a)はゲスト・ホスト方式の素子の構成を示す
。第4図(a)との違いは一方の偏光板10aがないこ
とと、液晶12にアトラキノン誘導体、アゾ誘導体、ジ
アゾ誘導体、メロシアニン誘導体。
テトラジン誘導体等の1種または2種以上を混合した二
色性色素(分子)14が混入されていることである。第
3図(b)で述べたように負の電圧を印加したとき、強
誘電性液晶分子7及び二色性色素分子14は螺旋軸8に
対して分子の長軸が一〇。
方向になる様に配向する。この時、仮に二色性色素分子
の長軸方向と吸収軸方向が同じである場合、偏光板10
bの偏光軸10bが強誘電性液晶分子7の配向方向に一
致するように偏光板を設けると、光源6から偏光板10
bを通って液晶12に入った偏光の振動方向は二色性色
素分子14の吸収軸方向と一致するため光は吸収される
。例えば二色性色素として黒の色素を用いれば、光は液
晶12を透過しない。逆に、正の電圧を印加したとき、
強誘電性液晶分子7と二色性色素分子14は第5図(C
)のようになシ偏光の振動方向と二色性色素分子14の
吸収軸方向は一致しないため光は吸収されることなく液
晶スイッチ素子を透過する。
以上述べたように正の電圧を印加すると光が透過し、負
の電圧を印加すると光は遮断される。また、強誘電性液
晶分子の応答性は速く、上記スイッチング速度を1m5
ec以下にすることは充分可能である。第7図は印加電
圧(波高値)■と液晶スイッチ素子の光透過量Bの関係
を示したものである。Vcは臨界電圧である。
(ハ)−Vc≦印加電圧V≦Vcでは光透過量BはB(
lで変化しない。
(ロ)■が臨界電圧Vcよシも大きくなると光透過量B
が増加し始めVsで飽和値B m m a *になる。
(ハ) ■の極性が負の時、■の絶対値がvcよシも大
きくなると光透過量が減少し始め、 V++で飽和値B
61.になる。従って、強誘電性液晶を用いた液晶スイ
ッチ素子では正の電圧を印加するが負の電圧を印加する
かで光を透過させたシ光を遮断したシする。
次に本発明の第1の実施例となるプリンタ用液晶スイッ
チ素子の駆動方法について第8図、第9図を用いて説明
する。
感光ドラム上に第10図に示す様なドツト群を印字する
場合を考える。ハツチングで示したドツトA−1、A−
2、A−3、A−4、A−5、E−1,E−2,E−3
,E−4,E−5は光源からの光が液晶スイッチ素子を
透過し、感光しているドツト(以下感光ドツトと称す)
でアシ、目印で示したドツトB−1,B−2,B−3,
B−4゜B−5,C−1,C−2,C−3,C−4,C
−5、D−1,D−2,D−3,D−4,D−5は光源
からの光が液晶スイッチ素子によって遮断され、感光し
ていないドツト(以下非感光ドツトと称す)を示してい
る。1ライン駆動時間をTとすると、始めの1ライン駆
動時間Tで5つのシャッタ部によってAラインの感光ド
ツトA−1,A−2、A −3、A−4、A−5を形成
し、感光体ドラムを回転させて、感光面が移動し紙送り
を行ない、次の1ライン駆動時間TでBラインの非感光
ドツトB−1、B−2、l3−3 、 B−4、B−5
を形成して、紙送りを行なう。以下、同様にCライン、
Dライン、Eラインのドツトを形成する。
第8図(a)は、感光ドツトA−1、A−2、A−3、
A−4,A−5,E−1,E−2,E−3゜E−4,E
−5を形成する際の、液晶スイッチ素子の各シャッタ部
を構成する強誘電性液晶に、1ライン駆動時間T内に印
加される電圧Vの波形を示したものであシ、第8図(b
)は液晶スイッチ素子の光透過量との関係を示す図であ
る。ここで、T1は光源からの光が液晶スイッチ素子を
透過、又は遮断させて感光面に印字するために強誘電性
液晶に印加される電圧の印加時間(以下印字時間と称す
)でi、T2 (以下移動時間と称す)は感光体ドラム
が回転して感光面が移動する時間でちる。
第8図(a)に於いて、時刻ioからtiで波高値Vo
(5V〜30V)、パルス幅T+(500μs〜120
0μs)の正のパルス電圧が印字時間TI中印加される
と、光源からの光は液晶スイッチ素子を透過し、ドツト
が感光するが、時刻tz(=t+)からt3で波高値−
Vps 、パルスI[T tの負ノパルス電圧が移動時
間T2中印加されると、急激に光は遮断される(第8図
(b))。この動作をフリッカが生じない様な所定周期
’l’(1ms〜3Qms)で繰り返すことにより、平
均的な光の透過量を十分大きくすることができる。
このとき、印字のために光透過状態を定める電圧v1の
直流成分は となり、移動時間T2に印加される電圧V!の直流成分
は、 となる。ここで、 ・・・(3) となる様に、Vo 、Vp1+Tlr Tsが定められ
るので、強誘電性液晶に印加される電圧の平均イ1〜は
零となシ、直流成分が全く存在せず、電気化学反応に起
因する強誘電性液晶の劣化は生じない。
第9図(a)は非感光ドツトB−1,B−2,B−3、
R−4,13−5,0−1,C−2,C−3゜C−4,
C−5,D−1、D−2,D−3,])−4、D−5を
形成する際の、液晶スイッチ素子の各シャッタ部を構成
する強誘電性液晶に、1ライン駆動時間T内に印加され
る電圧Vの波形を示したものであり、第9図(b)は液
晶スイッチ素子の光透過量との関係を示す図である。
時刻ioからtlで波高値−VO%パルス幅TIの負の
パルス電圧が印字時間T1中、印加されると、光源から
の光は第9図(b)の様に液晶スイッチ素子によって遮
断され、非感光ドツトが形成される。時刻t2(−t’
t )からt3で波高値Vp+ %パルス幅T2の正の
パルス電圧が移動時間T2中、印加される。
このとき、印字時間T+に強誘電性液晶に印加される電
圧vIの直流成分、及び、移動時間T2に印加される電
圧v2の直流成分との関係は式(4)の様になる。
・・・(4) 第9図の場合に於いても、強誘電性液晶に印加される電
圧の平均値は零となシ、直流成分が全く存在せず、電気
化学反応に起因する強誘電性液晶の劣化が生じることな
く、高速で、かつ高質な印字が可能となる。
次に実際にプリンタ用の光スイツチアレイへの適用を考
える。第11図(a)は最初の1ラインで非感光ドツト
を形成しく0FF)、次の1ラインでも非感光ドツトを
形成する場合、第11図(b)は最初の1ラインで非感
光ドツトを形成しく、0FF)、次の1ラインで感光ド
ツトを形成する(ON)の場合を示す。第11図(a)
の電圧波形は第9図(a)の波形を2回線シ返したもの
である。この時の光透過状態は第11図(C)のように
なシ、移動時間T2での光の漏ればかりでなく非感光ド
ツト形成の期間にもかかわらず、斜線で示したようにレ
スポンスの遅れ(例、Vp1=40V、Vo=20VO
場合約0.5m5ec)から光の漏れが生ずる。第11
図(b)は第9図(a)の波形と第8図(a)の波形を
組合せた波形である。この時の光透過状態は第11図(
d)のようになり、第11図(a)、 (C)と同様に
移動時間T2での光漏れが大きくなる。
この様な問題点を解決する本発明の第2の実施例となる
プリンタ用液晶スイッチ素子の駆動波形を第12図に示
す。第12図に於いて、第8図と第9図と同一符号は同
−物及び相当物を示す。
第12図(a)は感光ドツトを形成する際の液晶スイッ
チ素子の各シャッタ部を構成する強誘電性液晶に、1ラ
イン駆動時間T内に印加される′電圧の波形を示す図、
第12図(C)はそのときの光透過状態を示す図であシ
、第8図(a)、(b)と同一のものである。
第12図(b)は非感光ドツトを形成する際の液晶スイ
ッチ素子の各シャッタ部を構成する強誘電性液晶に、1
ライン駆動時間T内に印加される電圧の波形を示す図、
第12図(d)はそのときの光透過状態を示す図である
。第12図(b)に於いて、時刻ioから1.で波高値
−VO%パルス幅T1の負のパルス電圧が印加時間Tl
中に、印加され、非感光ドツトを形成する。時刻t+ 
(=tz )から’VP2、パルス幅T3の正のパルス
電圧が強誘電性液晶に印加され、次に、時刻t21から
時刻t3の時間T4で、波高値−VF6 + パルス幅
T4の負のパルス電圧が強誘電性液晶に印加される。こ
のとき(7)T+ + T2 + Ts + T4 +
 Vo + Vp+、Vp2+Vp3の具体的な値を第
2表に示す。
このとき、印字時間TIに、強誘電性液晶に印加される
電圧Vlの直流成分、及び移動時間T2に印加される電
圧v2の直流成分との関係は、感光ドツトを形成する場
合は前記式(4)と同じであり、非感光ドツトを形成す
る場合は式(5)の様になる。
・・・(5) 本実施例に於いても、強誘電性液晶に印加される電圧の
平均値は零となり、直流成分が全く存在せず、電気化学
反応に起因する強誘電性液晶の劣化が生じることなく、
高速な印字が可能となる。
さらに本実施例に於いては、非感光ドツトを形成する際
、移動時間T2のうちの後の時間T4では負の電圧が強
誘電性液晶に印加されるので、移動時間T2での光の漏
れが第12図(d)に示す様に少なくカリ、かつ、次の
1ライン駆動時間での光の漏れの影響をなくすことがで
きる。
第13図は第12図に示す様な駆動波形を実現する具体
的な回路の一例である。
形を第14図に示す。尚、第14図にステップ・モータ
7oへの入力信号V II Mの波形も示す。
液晶スイッチ素子4oの一方の透明導電膜13aは、感
光ドツトを形成する信号Aが、非感光ドツトを形成する
信号Bかを制御信号Co’によって選択するスイッチS
oに接続される。他方の透明導電膜13bは、固定電位
(例えば接地電位)に固定される。感光ドツトを形成す
るだめの信号Aは、電圧Vo、VpIを制御信号c3に
よってスイッチ84 、S5で選択することによって形
成される。
非感光ドツトを形成するだめの信号Bは、電圧Vp2+
 Vo + VF6を制御信号CI、C2によってスイ
ッチS+ 、S2 、Ssで選択することによって形成
される。
第 4 表 尚、プリンタの機構上、感光体に印字してから、感光面
が移動し、トナーをふpかけ、紙にトナー像を転写する
のでちるから、TIがT2に先行することが好ましい。
また、Ts <T4とすると更に光の漏れを防ぐことが
できる。
第15図は2ライン駆動時間に於ける本発明の第2の実
施例を示す電圧波形図でちる。
第15図(a)は最初の1ラインで非感光ドツトを形成
しく0FF)、次の1ラインでも非感光ドツトを形成す
る場合の強誘電性液晶に印加される電圧波形を示す図で
あシ、第15図(C)はそのときの光透過量を示す図で
ある。第15図(1))は最初の12インで非感光ドツ
トを形成し、次の1ラインでは感光ドツトを形成する(
ON)場合の強誘電性液晶に印加される電圧波形を示す
図である。
第16図及び第17図に本発明の詔3の実施例を示す。
本実施例は、光源の駆動と液晶スイッチ素子の駆動とそ
の同期をとったものである。
第16図は光源の発光強度を示したものであり、第16
図(a)では、蛍光灯等の光源の点灯電圧を周波数1/
2Tの正弦波形としたもので、移動時間T2での光源発
光強度が小さくなる。第17図(a)は第16図(a)
の光源の駆動条件で駆動した場合の強誘電性液晶に印加
される電圧波形を示す図であp、$l#図(b)はその
ときの光透過量を示す図である。
第16図(b)は、更に改良したもので、移動時間T2
での光源発光強度を零にして、光の漏れを無くすことが
できる。
また、移動時間T2での光源から液晶スイッチ素子へ入
射される光の強度を印字時間T1に於けるより小さくす
る方法として第16図(a)、(b)の他に第1図の液
晶スイッチ素子3とシリンドリカルレンズ50間に移動
時間T2の間だけ光を遮断出来るような遮光板を挿入す
る方法も有効である。
また、本発明の実施例では、スタティック駆動を例にと
って説明したが、線順次走査、点順次走査等のダイナミ
ック駆動に於いても、本発明は適用できる。
以上述べた本発明の第1〜第3の実施例に於いては、第
4図及び第5図に示す様に、偏光板の偏光軸方向10b
を、負の電圧を印加し電界−Eを印加したときの強誘電
性液晶分子の長軸方向と一致させたが、正の電圧を印加
し電界Eを印加したときの強誘電性液晶分子の長軸方向
と一致させても良く、この場合、第1〜第3の実施例に
於いて、光の透過量の明暗(透過と遮断)が逆になる。
〔発明の効果〕
以上述べた様に本発明によれば、高速で高質な印字が可
能となるプリンタ用液晶スイッチ素子の駆動方法を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は液晶スイッチ素子を用いたプリンタ
の構成を示す図、第3図は本発明の実施例に用いられる
強誘電性液晶分子の電界応答性を示す図、第4図から第
6図は本発明の実施例に用いられる液晶スイッチ素子の
概略構造を示す図、第7図は本発明の実施例に用いられ
る液晶スイッチ素子の印加電圧と光透過量の関係を示す
図、第8図から第11図は本発明の第1の実施例を説明
するだめの図、第12図から第15図は本発明の第2の
実施例を説明するための図、第16図及び第17図は本
発明の第3の実施例を説明するための図である。 1・・・感光体ドラム、40・・・液晶スイッチ素子、
6・・・光源。 代理人 弁理士 高橋明夫 第 1 図 第 2 図 第 3 図 Cα) C句 (c) 第 4 図 第 5 図 「α) 第 6 図 /3b 第 7 図 =Vs −VcOVc Vs 1加電圧V 1.、) 第 ε 図 第 lO図 第 12 図 (=L2) (=ζンノ 第 73 日 40 幣 14 図 第 /6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対向面に電極を有する一対の基板間に強誘電性液晶
    を挾持してなるプリンタ用液晶スイッチ素子を駆動する
    方法に於いて、印字のだめに上記強誘電性液晶に印加す
    る電圧をVl 、該V!を印加する時間をT+(=tt
     !oL感光面が移動する時間をT2(=ts j2)
    +該時間T2に於ける上記強誘電性液晶に印加する電圧
    をv2とすると (’0+’l*12+t3は時刻) を略満足することを特徴とするプリンタ用液晶スイッチ
    素子の駆動方法。 2、特許請求の範囲第1項に於いて、tl−12である
    ことを特徴とする液晶スイッチ素子の駆動方法。 3、特許請求の範囲第1項に於いて、T1≧T2である
    ことを特徴とするプリンタ用液晶スイッチ素子の駆動方
    法。 4、特許請求の範囲第1項に於いて、T2の少なくとも
    一部には、負の波高値をもつ電圧を印加することを特徴
    とするプリンタ用液晶スイッチ素子の駆動方法。 5、特許請求の範囲第4項に於いて、T2の最後に印加
    される電圧は負の波高値をもつ電圧であることを特徴と
    するプリンタ用液晶スイッチ素子の駆動方法。 6.4!許請求の範囲第1項に於いて、T2に於ける光
    源から上記液晶スイッチ素子に入射される光の強度は、
    Tlに於けるよシも小さいことを特徴とするプリンタ用
    液晶スイッチ素子の駆動方法。 7、%許請求の範囲第6項に於いて、上記T2に於ける
    上記液晶スイッチ素子に入射される光の強度は略零であ
    ることを特徴とするプリンタ用液晶スイッチ素子の駆動
    方法。 8、特許請求の範囲第1項に於いて、上記強誘電性液晶
    はカイラルスメクチックC相または/及びカイラルスメ
    クチックH相を有する液晶であることを特徴とするプリ
    ンタ用液晶スイッチ素子の駆動方法。
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