(57)【要約】【課題】転写位置通過後の記録材を除電する除電手段を有する画像形成装置において、転写ローラにクリーニングバイアスを印加した場合に、所定の電圧が印加されず、転写ローラがクリーニングされないために、裏面汚れが発生するという問題を解決する。【解決手段】除電時に転写ローラに流れる電流を計測し、計測値に基づいて、クリーニングバイアスの電流値を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する中間転写体、
該中間転写体上のトナー像を記録材に転写する転写ローラ及び、
前記中間転写体と前記転写ローラ間にバイアスを印加する第１電源を有し、
前記中間転写体と前記転写ローラ間のニップを記録材が通過する期間に、トナー像を前記中間転写体から記録材に移動させる転写バイアスを、
前記中間転写体と前記転写ローラ間のニップを記録材が通過しない期間に、トナーを前記中間転写体に引き寄せるクリーニングバイアスを、前記第１電源がそれぞれ印加する画像形成装置において、
前記ニップを通過する記録材を除電する除電手段、
該除電手段に、直流に交流が重畳された分離除電電流を供給する第２電源、
該分離除電電流により前記転写ローラを流れる電流を計測する電流計及び、
制御手段を有し、
該制御手段は、前記電流計の出力に基づいて、前記クリーニングバイアスの電流を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記クリーニングバイアスの電流値を前記電流計が計測した電流値に等しくする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記除電手段はコロナ帯電器からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写体を前記転写ローラに押圧するバックアップローラを有し、前記第１電源は、前記バックアップローラに接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体を用い、感光体上にトナー像を形成した後に、中間転写体に転写し、中間転写体から紙等の記録材にトナー像を転写して記録材上に画像を形成する電子写真プロセスが広く用いられている。
【０００３】
トナー像の転写には、コロナ帯電器や転写ローラが広く用いられている。転写ローラによる転写では、中間転写体等の像担持体と転写ローラとで記録材をニップし搬送する過程で、中間転写体と転写ローラ間に、転写バイアスが印加され、トナーを静電的に中間転写体から記録材に移動させることにより、トナー像の転写が行われる。
【０００４】
転写ローラによる転写では、中間転写体と記録材とが密着した状態で転写が行われるために、転写時にトナー像のずれが無く、転写に起因する画質低下が少ないという利点を有する。しかしながら、転写ローラにトナーが付着し、付着したトナーが後続の画像形成において、記録材の裏面に付着し、裏面汚れを起こすという問題がある。
【０００５】
像間、即ち、画像と画像との間に画質制御用のパッチを形成する場合、像間にトナー消費用のトナー帯を形成する場合、ジャム時等においては、大量のトナーが中間転写体から転写ローラに移動し、転写ローラに付着するために、顕著な裏面汚れが発生する。したがって、転写ローラからトナーを除去するか又は転写ローラにトナーが付着しないようにする技術が開発されている。
【０００６】
特許文献１のように、転写ローラにクリーニングバイアスを印加する方法は、コストの点、画像形成の生産性を低下させない点などの観点で優れている。
【０００７】
一方、中間転写体に静電吸着している記録材を分離するために、転写ローラの下流に記録材を除電する除電手段を設けることが提案されている（特許文献２）
【特許文献１】特開平８−３２８４０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１４５８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２のように、記録材の分離を確実にするためには、直流（ＤＣ）に交流（ＡＣ）が重畳された分離除電電流が記録材を除電する除電手段に供給される。しかるにこのような除電手段を用いた場合、特許文献１のようなクリーニングバイアスを行うときに、クリーニングバイアスとして、目標バイアス電圧が印加されなくなる場合が生ずる。
【０００９】
このために、
クリーニングバイアスの電圧不足により、帯電トナー（現像時の極性に帯電したトナー）が転写ローラに付着する、
クリーニングバイアスの過剰電圧により、逆帯電トナー（現像時の極性と反対に帯電したトナー）が転写ローラに付着する
などのトナー付着が発生して裏面汚れを起こすことが判明した。
【００１０】
本発明は、ローラ転写により転写を行い、且つ、直流（ＤＣ）に交流（ＡＣ）が重畳された分離除電電流により記録材を除電し分離する画像形成装置における前記の問題を解決することを目的とする。またこれによって、良好な転写を行い、且つ、裏面汚れを防止し、しかも、記録材の分離性がよい画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１２】
１．トナー像を担持する中間転写体、
該中間転写体上のトナー像を記録材に転写する転写ローラ及び、
前記中間転写体と前記転写ローラ間にバイアスを印加する第１電源を有し、
前記中間転写体と前記転写ローラ間のニップを記録材が通過する期間に、トナー像を前記中間転写体から記録材に移動させる転写バイアスを、
前記中間転写体と前記転写ローラ間のニップを記録材が通過しない期間に、トナーを前記中間転写体に引き寄せるクリーニングバイアスを、前記第１電源がそれぞれ印加する画像形成装置において、
前記ニップを通過する記録材を除電する除電手段、
該除電手段に、直流に交流が重畳された分離除電電流を供給する第２電源、
該分離除電電流により前記転写ローラを流れる電流を計測する電流計及び、
制御手段を有し、
該制御手段は、前記電流計の出力に基づいて、前記クリーニングバイアスの電流を制御することを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
２．前記制御手段は、前記クリーニングバイアスの電流値を前記電流計が計測した電流値に等しくする制御を行うことを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１４】
３．前記除電手段はコロナ帯電器からなることを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
【００１５】
４．前記中間転写体を前記転写ローラに押圧するバックアップローラを有し、前記第１電源は、前記バックアップローラに接続されていることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、転写ローラをクリーニングするクリーニングバイアスを印加する電源が、除電手段により転写ローラに流れる電流の直流成分の電流値に等しい電流を出力する。
【００１７】
これによって、除電時に転写ローラに流れる電流が変化した場合でも、転写ローラが良好にクリーニングされ、裏面汚れが十分に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
〔カラー画像形成装置〕
図１に示す本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置は、少なくとも感光体の表面を帯電させる帯電手段、帯電された感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段、感光体上の静電潜像をトナーにて現像してトナー像を形成する現像手段、感光体上のトナー像を中間転写体上に転写する一次転写手段及び、中間転写体上に転写されたトナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する。
【００１９】
このカラー画像形成装置は、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、転写部としての中間転写体形成ユニット７と、記録材Ｐを搬送する給紙搬送手段２１と、定着装置２４とを有する。カラー画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。
【００２０】
各感光体に形成される異なる色のトナー像の１つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段としての転写ローラ５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。また、別の異なる色のトナー像の１つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段としての転写ローラ５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。また、更に別の異なる色のトナー像の１つとして、シアン色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段としての転写ローラ５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。また、更に他の異なる色のトナー像の１つとして、黒色画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段としての転写ローラ５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。
【００２１】
中間転写体ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７０を有する。
【００２２】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラートナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材として用紙等の記録材Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段としての転写ローラ３０に搬送され、記録材Ｐ上にカラートナー像が一括転写される。カラートナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００２３】
一方、転写ローラ３０により記録材Ｐにカラートナーを転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。
【００２４】
画像形成処理中、転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。
【００２５】
転写ローラ３０は、ここを記録材Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７０に圧接する。
【００２６】
また、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。
【００２７】
筐体８は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とを有する。
【００２８】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には中間転写体ユニット７が配置されている。中間転写体ユニット７は、ローラ７１、７２、７３、バックアップローラ７４、テンションローラ７６、これらローラ巻回して回動可能な無端ベルト状の中間転写体７０、転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及びクリーニング手段６Ａとからなる。７４は転写ローラ３０に対向するバックアップローラである。
【００２９】
筐体８の引き出し操作により、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。
【００３０】
感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、中間転写体７０上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録材Ｐに転写し、ベルト式定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録材Ｐに転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、クリーニング手段６Ａで残留トナーを清掃した後、次の像形成が行われる。
〔転写分離部〕
図２は、中間転写体７０から記録材Ｐにカラートナー像を転写し、転写後の記録材Ｐを中間転写体７０から分離する転写分離部の模式図である。
【００３１】
３０は転写ローラであり、金属製の軸上に半導電性のゴム層が形成されたローラである。
【００３２】
中間転写体７０は、導電性処理により半導電性を付与されたＰＩ（ポリイミド）等の樹脂からなる。
【００３３】
７４は中間転写体７０を支持するバックアップローラであり、金属製の軸上に半導電性のゴム層が形成されたローラである。
【００３４】
バックアップローラ７４を中間転写体７０の背面側から押圧することによって、転写ローラ３０と中間転写体７０間にニップＮが形成され、ニップＮがトナー像を中間転写体７０から記録材Ｐに転写する転写領域を形成する。
【００３５】
バックアップローラ７４の軸には、第１電源としての電源３１が接続され、バックアップローラ７４及び中間転写体７０により電圧が印加される。負帯電トナーが用いられる本実施の形態においては、電源３１は、中間転写体７０に負の転写電圧を印加して、トナー像を中間転写体７０から記録材Ｐに転写する。
【００３６】
電源３１は、また、連続画像形成における像間、即ち、画像と画像との間であって、中間転写体７０と転写ローラ３０との間に記録材Ｐが介在しない期間においては、トナーを中間転写体７０に引き寄せる像間電圧を中間転写体７０に印加する。負帯電トナーを用いる実施の形態では、前記像間電圧は正極性である。
【００３７】
３２は記録材Ｐを除電する除電手段としてのコロナ帯電器であり、放電針３２Ａの先端から放電を行う。
【００３８】
なお、コロナ帯電器３２としては、放電ワイヤを有するコロナ帯電器や、鋸歯状の放電極を持ったコロナ帯電器を用いることもできる。
【００３９】
３３はコロナ帯電器３２に電流を供給する第２電源としての電源であり、直流（ＤＣ）に交流（ＡＣ）が重畳された分離除電電流をコロナ帯電器に供給する。
【００４０】
コロナ帯電器３２が記録材Ｐを除電することにより、静電的に吸着している記録材Ｐを中間転写体７０から分離する。
【００４１】
図３によって、転写分離工程を説明する。
【００４２】
記録材Ｐは、ｔ１〜ｔ３の期間において、転写領域、即ち、図２におけるニップＮを通過する。
【００４３】
ｔ１は記録材Ｐの先端がニップＮに達する時点、ｔ２は記録材Ｐの先端がコロナ帯電器３２の放電針３２Ａの先端とバックアップローラ７４の中心とを結ぶ直線に達する時点である。ｔ２は記録材Ｐがコロナ帯電器３２により帯電される位置に達する時点である。
【００４４】
ｔ３は記録材Ｐの後端がニップＮを抜ける時点、ｔ４は次の記録材Ｐの先端がニップＮに達する時点である。ｔ３〜ｔ４の期間は中間転写体７０の転写ローラ３０間に記録材Ｐが介在しない像間である。
【００４５】
像間において、画質制御用のパッチ画像やトナー消費用のトナー帯がニップＮを通過する。これらパッチ画像、トナー帯は、転写されることなく、中間転写体７０上に保持された状態でニップＮを通過する。
【００４６】
ｔ１とｔ２間の期間において、電源３３から供給され転写ローラ３０に流れる分離除電電流Ｌ１によって、転写ローラ３０からアースに流れる電流の直流成分の電流値ＡＬ１が電流計３４により計測される。
【００４７】
電流計３４により計測される電流値ＡＬ１は、記録材Ｐが放電針３２Ａと中間転写体７０との間に介在しない状態におけるコロナ放電により、転写ローラ３０に流れる電流の電流値である。
【００４８】
記録材Ｐの先端がニップＮを通過する時点ｔ１の直前ｔ１ａにおいて、電源３１がオンし転写バイアスが中間転写体７０に印加される。このときに転写電流Ｌ２が流れる。
【００４９】
転写電流Ｌ２としては、環境（温度／湿度）、記録材Ｐの紙質等に対応した値が設定される。
【００５０】
記録材ＰがニップＮを通過する時点ｔ３の直後ｔ３ａにおいて、転写バイアスはクリーニングバイアスに切り替わる。図示のように、転写バイアスとクリーニングバイアスとは極性が反対である。なお、クリーニングバイアスにより流れる像間電流はＬ３である。
【００５１】
転写バイアスにより、トナーは中間転写体７０から記録材Ｐに移動し、クリーニングバイアスによりトナーは中間転写体７０に引き寄せられる。図示のように、転写電流Ｌ２は負であり、像間電流Ｌ３は正である。
【００５２】
像間電流Ｌ３の電流値ＡＬ３は、電流計３４により計測された電流値ＡＬ１に等しく設定される。
【００５３】
ＡＬ３＝ＡＬ１とすることにより、像間においては、転写ローラ３０からアースに流れる電流が０となる。これにより中間転写体７０にトナーが十分に引きつけられるとともに、トナーが像間電流によりが逆帯電することもなくなって、転写ローラ３０が十分にクリーニングされる。
【００５４】
次の記録材Ｐの先端がニップＮに達する前の時点ｔ４ａにおいて、クリーニングバイアスが転写バイアスに切り替わる。
【００５５】
図４は電源３１の出力電圧の変化に対するトナーの転写残率を示す。
【００５６】
縦軸は転写残率である。転写残率とは、トナーが中間転写体７０上に残っている割合を言う。したがって、転写残率１００％とは、全トナーが中間転写体７０により保持され、転写ローラ３０上の付着トナーがないことを示す。
【００５７】
横軸は電源３１の出力電圧である。なお、電源３１は定電流電源であり、電源３１の出力電流は制御手段３５によって制御される。
【００５８】
図４に示すように、電源３１の出力電圧が０及びその近傍において転写残率が１００％になることから判るように、電源３１の出力電圧Ｖ＝０又は誤差範囲内でＶ＝０から外れた範囲において、十分に高い転写率を達成することができる。
【００５９】
実験では、±５％の範囲内で、Ｖ＝０から外れた場合でも十分であった。したがって、±５％の範囲内で、電源３１の出力電圧Ｖが０から外れる場合であってもよい。
【００６０】
電源３１の出力電圧Ｖは、電流計３４が計測した電流値Ａｌ１＝クリーニングバイアスの電流値ＡＬ３のときに０となる。
【００６１】
したがって、クリーニングバイアス印加時の電源３１の出力の電流値ＡＬ３を電流計３４が計測した電流値ＡＬ１に等しくすることにより電源３１の出力電圧Ｖ＝０となって裏面汚れが防止される。
【００６２】
なお、誤差範囲内で、電流値ＡＬ３と電流値ＡＬ１との間に差があってもよいことは前記に説明したとおりである。
【００６３】
環境変動や経時変化によって、除電電流が変化した場合でも、ＡＬ３＝ＡＬ１とする制御によって、裏面汚れが防止される。
【００６４】
電源３１の出力電圧Ｖがマイナスの場合、同じく図４に示されるように、正帯電トナーが転写ローラ３０に付着して裏面汚れとなる。
【００６５】
また、電源３１の出力電圧Ｖがプラスの場合、図４に示されるようにトナーが逆帯電され、逆帯電トナーが転写ローラ３０に付着して裏面面汚れとなる。
【００６６】
以上説明した制御、即ち、転写電流Ｌ２と像間電流Ｌ３との切換制御及び像間電流Ｌ３の電流値ＡＬ３を電流値ＡＬ１に等しくする制御は制御手段３５によって行われる。
【００６７】
図５は制御手段３５による電源３１の制御のフローチャートである。
【００６８】
画像形成工程の開始（プリントシーケンス開始）後に、分離用の電源３３がオンして、転写ローラ３０及び記録材Ｐが除電される。
【００６９】
記録材Ｐの先端がニップＮに達する前の時点ｔ１から先端がニップＮに達す時点ｔ２までの間に、電流計３４によって、転写ローラ３０に流れる電流が計測される（ＳＴ２）。
【００７０】
像間でないとき、即ち、中間転写体７０と転写ローラ３０間に記録材Ｐが介在するときは、バックアップローラ７４に電源３１から転写電流Ｌ２が印加される（ＳＴ３のＮｏ、ＳＴ４）。
【００７１】
ステップＳＴ３の判断がＹｅｓの場合、即ち、画像間では、電源３１は像間電流Ｌ３をバックアップローラ７４に印加する。
【００７２】
このときに印加される電流Ｌ３は、前記に説明したようにＡｌ３＝ＡＬ１を満足する値の電流である。
【００７３】
ジョブが終了したときは終了するが（ＳＴ６のＹｅｓ）、ジョブが継続転写電流Ｌ２と像間電流Ｌ３が繰り返し印加される。
【００７４】
図５に示す制御例では、画像形成工程の先頭において、像間電流Ｌ３を設定し、画像形成工程の終了まで設定された像間電流で裏面汚れ防止制御を行っている。
【００７５】
しかしながら、次のような裏面汚れ防止制御を行うことも可能である。
【００７６】
記録材が転写領域を通過する毎に、転写ローラに流れる分離除電電流の直流成分を計測する。
【００７７】
連続して搬送される各記録材間の像間において、測定された電流値に基づいて、像間電流が設定される。
【実施例】
【００７８】
中間転写体の線速度：３２０／ｓ
現像：負帯電トナーを用いた２成分反転現像
感光体：φ６０ｍｍのドラム状かＯＰＣ感光体
（フタロシアニン顔料をポリガーボネイトに分散させた膜厚２５μｍの感光層）
一次転写ローラ：φ２２ｍｍ、抵抗１０６Ω
材料：発泡ローラ
一次転写電流として、温度と画像形成枚数とを変数として作成したマトリクスにしたがった転写電流を用いた。
中間転写体：表面抵抗１９１１Ω／□、体積抵抗１０８Ω・ｃｍ
シームレズ樹脂ベルト
テンション６ｋｇｆ
二次転写ローラ：φ２４ｍｍ、抵抗１０７Ω
バックアップローラ：φ２４ｍｍ、抵抗１０７Ω
二次転写電流として、温度と画像形成枚数とを変数として作成したマトリクスにしたがった転写電流を用いた。
分離除電手段：４ｍｍピッチで配列された放電針を備えたコロナ帯電器
分離除電電流として：ＡＣ＋ＤＣバイアス印加
・実施例
分離除電電流として、電流値−４０μＡのＤＣ＋電流値５００μＡのＡＣの出力に設定
像間電流を分離除電電流の直流成分に等しくする制御を行って画像を形成した。
【００７９】
画像形成においては、像間にパッチ画像を形成して画質制御を行ったが、裏面汚れ発生がなかった。
・比較例１
環境変化、分離除電電流により転写ローラに流れる電流が画像形成の継続に伴い増加することを考慮し、流れ込み電流の最大値を想定して像間電流を設定した。
【００８０】
過剰な像間電流による逆帯電トナーが転写ローラに付着し、裏面汚れが発生した。
・比較例２
環境変化、画像形成の継続に伴う分離除電電流により転写ローラに流れる電流の増加を考慮し、これらの変動要因に対応した像間電流値のテーブルを作成し、該テーブルにしたがった像間電流の制御を行った。
【００８１】
実験装置間のばらつき等により転写ローラへのトナー付着が発生し、裏面汚れが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】中間転写体７０から記録材Ｐにカラートナー像を転写し、転写後の記録材Ｐを中間転写体７０から分離する転写分離部の模式図である。
【図３】転写分離工程のタイミングチャートである。
【図４】電源３１の出力電圧の変化に対するトナーの転写残率を示すグラフである。
【図５】制御手段３５による電源３１の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
３０  転写ローラ
３１、３３  電源
３２  コロナ帯電器
３４  電流計
３５  制御手段
７０  中間転写体
７４  バックアップローラ
【図１】
2010134018.tif 000003
【図２】
2010134018.tif 000004
【図３】
2010134018.tif 000005
【図４】
2010134018.tif 000006
【図５】
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