(57)【要約】【課題】冷却効率を高めると共に、任意の場所に設置することができる冷却手段を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】中空構造５１をした軸４３を有する駆動フレーム４４と、軸４３と嵌合して軸４３周りに回転する回転体４２とを有する駆動機構２４と、駆動機構２４を冷却する冷却手段４１とを備えた画像形成装置１１において、冷却手段４１は、冷却液４９を貯蔵するタンク５２と、冷却液４９がタンク５２から出てタンク５２に戻る流路５６と、冷却液４９を循環させるポンプ５３と、軸４３と回転体４２との摺接により発生する熱を、冷却液４９を介して吸熱する吸熱部５７と、冷却液４９が奪った熱を放熱する放熱部５４とを有し、吸熱部５７が、軸４３の中空構造５１内に設けられた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空構造をした軸を有する駆動フレームと、前記軸と嵌合して前記軸周りに回転する回転体とを有する駆動機構と、該駆動機構を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、
前記冷却手段は、前記冷却液を貯蔵するタンクと、前記冷却液が前記タンクから出て前記タンクに戻る流路と、前記冷却液を循環させるポンプと、前記軸と前記回転体との摺接により発生する熱を、前記冷却液を介して吸熱する吸熱部と、前記冷却液が奪った熱を放熱する放熱部とを有し、
前記吸熱部が、前記軸の中空構造内に設けられたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動フレームの前記軸が、金型成型により設けられた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】
前記吸熱部と前記流路とが、金属製のパイプから一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記吸熱部のパイプが、前記中空構造の内周面と当接することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記吸熱部のパイプが、前記中空構造内にＵ字型に設けられたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記吸熱部のパイプが、前記中空構造内に螺旋状に設けられたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記吸熱部が、前記軸の中空構造と、該中空構造と連通するように前記駆動フレームに設けられた溝部と、前記中空構造と前記溝部とを密封する板状部材とで構成され、
前記冷却液は、前記中空構造と前記板状部材に固定された突起板との間、及び前記溝部と前記板部材との間を循環することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記流路が、金属製、または弾性変形可能部材で形成されたパイプから構成されていることを特徴とする請求項７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、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の、駆動機構を冷却する冷却手段を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の駆動機構を冷却するために、種々の方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図１２に示すように駆動ローラ９１を、貫通孔９２を有する中空構造とし、軸流ファン９３によりその一方の軸端部９４から他方の軸端部９５に流れる気流を発生して熱を奪い、駆動ローラを冷却する冷却手段を備えた画像形成装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、駆動機構の回転中心軸をヒートパイプで構成し、このヒートパイプが本体外に面したヒートシンクと連結することで、熱を発生する回転中心軸を冷却する冷却手段を備えた現像装置が記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の画像形成装置では、軸流ファンを駆動ローラの貫通孔の近くに設置する必要があり、任意の場所に設置できないという問題があった。更に、軸流ファンの風によって冷却するため、冷却効率が悪くなるという問題があった。
【０００６】
特許文献２に記載の現像装置では、ヒートパイプにギヤを嵌合させるためヒートパイプに機械加工が必要であり、コストがかかる。また、ヒートシンクをヒートパイプに連結するため、ヒートシンクの設置場所が限定され、任意の場所に設置できないという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−４８９７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、冷却効率を高めると共に、任意の場所に設置することができる冷却手段を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明の一側面に係る画像形成装置は、
中空構造をした軸を有する駆動フレームと、前記軸と嵌合して前記軸周りに回転する回転体とを有する駆動機構と、該駆動機構を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、
前記冷却手段は、前記冷却液を貯蔵するタンクと、前記冷却液が前記タンクから出て前記タンクに戻る流路と、前記冷却液を循環させるポンプと、前記軸と前記回転体との摺接により発生する熱を、前記冷却液を介して吸熱する吸熱部と、前記冷却液が奪った熱を放熱する放熱部とを有し、
前記吸熱部が、前記軸の中空構造内に設けられたものである。
【００１０】
吸熱部を、軸の中空構造内に設けたので、回転体との摺接により熱を発生する軸を効率よく冷却することができる。
【００１１】
前記駆動フレームの前記軸が、金型成型により設けられたことが好ましい。
【００１２】
駆動フレームの軸を、金型成型により設けると、必然的に軸に中空構造が形成されるので、新たな加工により中空構造を形成する必要が無く、製造コストを減少することができる。
【００１３】
具体的な１つの手段として、前記吸熱部と前記流路とが、金属製のパイプから一体に構成されていることが好ましい。
【００１４】
吸熱部を金属製のパイプから構成することで、回転体との摺接により発生した軸の熱を、熱伝導性のよい金属製のパイプを介して効果的に吸熱することができる。
【００１５】
また、流路を金属製のパイプで形成することで、流路を狭い場所でもパイプを折り曲げて流路を設置することができ、またパイプを切断することで流路を所望の長さに調整することができる。従って、流路を任意の場所に設置することができる。
【００１６】
前記パイプが、前記中空構造の内周面と当接することが好ましい。
【００１７】
パイプが中空構造の内周面と当接するので、軸に発生した熱を、パイプを介して冷却液に直接伝達し、冷却効率を高めることができる。
【００１８】
前記パイプが、前記中空構造内にＵ字型に設けられたものである。
【００１９】
前記パイプが、前記中空構造内に螺旋状に設けられたものである。
【００２０】
他の手段として、前記吸熱部が、前記軸の中空構造と、該中空構造と連通するように前記駆動フレームに設けられた溝部と、前記中空構造と前記溝部とを密封する板状部材とで構成され、
前記冷却液は、前記中空構造と前記板状部材に固定された突起板との間、及び前記溝部と前記板部材との間を循環することが好ましい。
【００２１】
これにより、軸の中空構造内にパイプを挿入せずに吸熱部を構成し、この吸熱部の冷却液が軸の熱を吸熱するので、パイプを介して冷却液により吸熱する場合と比べて、より冷却効率を高めることができる。
【００２２】
前記流路が、金属製、または弾性変形可能部材で形成されたパイプから構成されていることが好ましい。
【００２３】
これにより、狭い場所でもパイプを折り曲げて流路を設置することができ、またパイプを切断することで流路を所望の長さに調整することができる。従って、流路を任意の場所に設置することができる。
【発明の効果】
【００２４】
軸の中空構造内に設けた吸熱部が、冷却液により軸に発生する熱を吸熱するため、効率よく軸を冷却することができる。更に、流路を金属製、または弾性変形可能部材で形成されたパイプから構成することで、パイプを折り曲げて狭い場所でも流路を設置することができ、また流路を所望の長さに調整することができる。従って、流路を任意の場所に設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１に、本発明の実施形態に係る画像形成装置１１を示す。まず、画像形成装置１１の概略構成を説明する。画像形成装置１１は、画像形成装置本体１１ａの内部のほぼ中央部に像担持体として中間転写ベルト１２を備えている。中間転写ベルト１２は、ローラ１３ａ、１３ｂの外周部に支持されて矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。中間転写ベルト１２の下部水平部の下には、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)の各色にそれぞれ対応する４つのプリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが中間転写ベルト１２に沿って並んで配置されている。各プリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ及び現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋをそれぞれ有している。各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの周囲には、中間転写ベルト１２を挟んで各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと対向する１次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋがそれぞれ配置されている。現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、中間転写ベルト１２を挟んで上方に配設されたトナーカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、それぞれ連通している。中間転写ベルト１２の駆動ローラ１３ａで支持された部分には、２次転写ローラ１９が圧接されており、２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１２とのニップ部が、転写部２１になっている。通紙路２２ａの更に下流には、駆動機構である定着ローラ駆動ユニット２４と連結する加圧ローラ２５と、加圧ローラ２５と対向する定着ローラ２６とが配設されており、この圧接部が定着ニップ領域２７となっている。
【００２７】
画像形成装置１１の下部には、第１給紙部２８ａと第２給紙部２８ｂとが上下に配置されている。各給紙部２８ａ、２８ｂ内に積載収容された用紙Ｓは、最上部のものから１枚ずつ通紙路２２ｂに送り出されることになる。また画像形成装置１１の側部には循環路３１が設けられている。排紙ローラ３２でスイッチバックした片面印刷済みの用紙は、循環路３１を介して下方に搬送され、未印刷面が中間転写ベルト１２側に向いた状態で通紙路２２ｃを再度上方に搬送されるようになっている。前記循環路３１の下方には、手差し給紙装置３３が設けられる。手差し給紙装置３３と各給紙部２８ａ、２８ｂからの通紙路２２ｂには、図１で代表的に示すように用紙Ｓを給紙するための給紙ローラ３４が配設されている。また、３５は感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを画像信号に基づいて露光する露光部３５を示す。
【００２８】
次に、以上の構成からなる画像形成装置１１の概略動作について説明する。画像読取部３７で画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、所定の信号処理が施された後、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色の画像信号として、露光部３５に供給される。各プリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋでは、それぞれの感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に画像信号で変調されたレーザ光が投射されて画像潜像が形成される。各現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋで現像された各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上にはイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像が形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像は、１次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋの作用により、移動する中間転写ベルト１２上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト１２上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト１２の移動にしたがって転写部２１に達する。この転写部２１において、重ね合わされた各色トナー画像は２次転写ローラ１９の作用により、給紙部２８ａ、２８ｂ又は手差し給紙装置３３から供給された用紙Ｓに一括して２次転写される。次にトナー画像が２次転写された用紙Ｓは、定着ニップ領域２７に達する。定着ニップ領域２７においては、トナー画像は定着ローラ２６及び加圧ローラ２５の作用により用紙Ｓに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラ３２を介して排紙トレイ３８に排出される。
【００２９】
次に図２を参照して、定着ローラ駆動ユニット２４と、この定着ローラ駆動ユニット２４を冷却する冷却装置４１について説明する。
【００３０】
定着ローラ駆動ユニット２４は、加圧ローラ２５の軸２５ａと嵌合する回転体であるギヤ４２ａと、ギヤ４２ａと噛合するギヤ４２ｂと、ギヤ４２ｂと噛合するギヤ４２ｃと、ギヤ４２ｂとギヤ４２ｃとを嵌合支持する軸４３を有する駆動フレーム４４と、軸４３の突部４５と係合して取り付けられ、ギヤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを収容するカバー４６とからなる。
【００３１】
駆動フレーム４４は、平板状の基部４４ａと、基部４４ａの周縁から立ち上がる周壁部４４ｂとからなっている。また、駆動フレーム４４は樹脂製で、金型成型により形成されている。駆動フレーム４４の基部４４ａに設けられた軸４３は、成型時の肉厚を均一にする必要上、内部に中空構造である空洞部５１が設けられている。軸４３の外径は、例えば７ｍｍから１０ｍｍである。ただし、軸４３の強度が確保できる限り寸法は特に限定されず、前記寸法よりも大きい軸も採用し得る。
【００３２】
冷却手段である冷却装置４１は、熱を搬送する冷却液４９と、冷却液４９を貯蔵するタンク５２と、タンク５２の出口から駆動フレーム４４の軸４３を経てタンク５２の入口に戻る流路５６と、冷却液４９を循環させるためのポンプ５３と、軸４３に発生する熱を吸熱する吸熱部５７と、冷却液４９が有する熱を放熱するための放熱部５４とから構成されている。
【００３３】
冷却液４９は、例えば、不凍剤及び防腐剤を含む冷却水である。ただし、冷却液４９は、比熱が大きく冷却効率が大きいものであれば冷却水以外のものでもよい。
【００３４】
タンク５２は、公知のタンクである。タンク５２は、例えば図７及び図８に示すように、加圧ローラ２５の下方であって、第２給紙部２８ｂと手差し給紙装置３３との間に配置されている。ただし、タンク５２は、冷却液４９を貯蔵でき、画像形成装置１１内に配置する限り、形状、寸法、配置場所は特に限定されない。
【００３５】
ポンプ５３は、公知のポンプである。ポンプ５３は、例えば図７及び図８に示すように、タンク５２の上方に配置されている。ただし、ポンプ５３は、冷却液４９を循環させ、画像形成装置１１内に配置する限り、形状、寸法、配置場所は特に限定されない。
【００３６】
放熱部５４として、例えばラジエータ、放熱フィン等、公知の放熱するための部材を採用することができる。ただし、比熱が大きく、冷却効率が大きいものであれば、前記放熱部材には限定されない。
【００３７】
また、放熱部５４は、例えば図７及び図８に示すように、画像読み取り装置３７の下側に水平に配置されている。ただし、冷却効率を確保できる限り、前記構成に限定されず、図９に示すように、画像形成装置１１の背面１１ｂ上部に垂直方向に配置する構成も採用し得る。
【００３８】
図３に、吸熱部５７の詳細を示す。流路５６は、１８０°屈曲されて互いに密着し、更に軸４３に設けられた空洞部５１内に挿入され、軸４３の空洞５１の内面と当接して配設され、吸熱部５７を構成している。流路５６内を冷却液４９が矢印の方向に循環する。流路５６の直径は、例えば３ｍｍである。
【００３９】
流路５６は熱伝導性と加工性がよい、例えば銅、アルミなどの金属製のパイプから構成されている。
【００４０】
ただし、流路５６は、軸４３に設けられた空洞部５１内に、軸４３の内周面と近接して、あるいは当接して配設され、かつ冷却効率を確保できる限り前記形態に限定されない。例えば図４に示すように、内径が小さいパイプも採用し得る。また、図５に示すように、軸４３と当接すると共に、空洞部５１内に螺旋状に巻き回されたパイプも採用し得る。
【００４１】
空洞部５１から出てきた流路５６は、図６に示すように、取付金具５８を介して駆動フレーム４４に取り付けられている。取付金具５８は、流路５６と係合して流路５６を保持する保持部５９と、保持部５９と連続し、ねじ６０を介して駆動フレーム４４に固定される平面部６１とからなる。
【００４２】
次に、定着ローラ駆動ユニット２４と、この定着ローラ駆動ユニット２４を冷却する冷却装置４１の作用について説明する。
【００４３】
図２に示すように、ギヤ４２ｃは、図示しない駆動ギヤから動力を受けて軸４３周りに回転し、ギヤ４２ｂに動力を伝達する。ギヤ４２ｂはギヤ４２ｃから動力を受けて軸４３周りに回転し、ギヤ４２ａに動力を伝達する。ギヤ４２ａが回転することで、加圧ローラ２５に動力が伝達される。
【００４４】
ギヤ４２ｂと４２ｃとが、軸４３周りに摺接しながら回転すると、軸４３に熱が発生する。軸４３に発生した熱は、図３に示すように軸４３の空洞部５１に設けられた吸熱部５７のパイプ５５を介して冷却液４９に吸熱される。吸熱により温度上昇したこの冷却液４９は、流路５６内をポンプ５３により循環して、放熱部５４で前記熱を放熱し、タンク５２を経て吸熱部５７に戻る。このようにして、軸４３は冷却される。
【００４５】
流路５６を、軸４３の空洞部５１内に設けたので、ギヤ４２との摺接により熱を発生する軸４３を効率よく冷却することができる。
【００４６】
駆動フレーム４４の軸４３を金型成型により設けると、肉厚を均一にするために必然的に軸４３に空洞部５１が形成されるので、新たな加工により空洞部５１を形成する必要が無く、製造コストを減少することができる。
【００４７】
流路５６を金属製のパイプ５５から構成することで、軸４３の熱を、熱伝導性のよい金属製のパイプ５５を介して効果的に吸熱することができる。
【００４８】
また、パイプ５５を金属製にすると、流路５６を折り曲げて狭い場所でも設置することができ、また流路５６を所望の長さに調整することができる。従って、流路５６を任意の場所に設置することができる。
【００４９】
前記パイプ５５が軸４３の内周面と当接していれば、軸４３に発生した熱が、パイプ５５を介して冷却液４９に直接伝達し、冷却効率を高めることができる。
【００５０】
図１０に、第２実施形態に係る吸熱部５７（図１１参照）を構成する駆動フレーム６３と、シール部材６４を介して駆動フレーム６３に取り付けられる板状部材６５とを示す。
【００５１】
駆動フレーム６３の基部６３ａには、軸４３の空洞部５１と連通する溝部６７が形成されている。
【００５２】
シール部材６４は、ゴム樹脂からなる。シール部材６４には、溝部６７と同一形状の貫通している通路６８が設けられている。
【００５３】
板状部材６５は、金属製である。板状部材６５の片面には、流路５６（５６ａ及び５６ｂ）と連通する２つの連通口６９が設けられており、他方の面には、駆動フレーム６３の軸４３の空洞部５１に向かって伸びる金属製の突起板７１が設けられている。突起板７１は、板状部材６５にねじ（図示せず）を介して、又はスポット溶接で固定されている。
【００５４】
板状部材６５は、シール部材６４を介して駆動フレーム６３にねじ止めされる。この時、突起板７１は軸４３の空洞部５１内に挿通し、図１１に示すように、軸４３の内周面との間に空間を形成して、この空間を冷却液４９が循環する。
【００５５】
流路５６は、ビニル樹脂やゴム等からなるパイプ５５から構成されてもよい。
【００５６】
流路５６ａから流れてくる冷却液４９は、矢印に示すように、連通口６９とシール部材６４の通路６８を介して端部６７ａに到達して溝部６７を通ると共に、軸４３の空洞部５１内を図１１に示すように循環して、端部６７ｂに到達する。端部６７ｂに到達した冷却液４９は、シール部材６４の通路６８と連通口６９とを介して、流路５６ｂに排出される。
【００５７】
吸熱部５７が、軸４３を有する駆動フレーム６３の基部６３ａと、シール部材６４を介して基部６３ａに取り付けられる板状部材６５とから構成される。そして、冷却液４９は、軸４３の内周面と突起板７１との間を循環すると共に、駆動フレーム６３の溝部６７と板状部材６５とで挟まれた空間を循環する。即ち、軸４３の空洞部５１内にパイプ５５を挿入しなくても冷却液４９が循環し、この冷却液４９が軸４３の熱を吸熱する。従って、冷却液４９が直接、軸４３の内周面と摺接するのでパイプ５５を介して冷却液４９により吸熱する場合と比べて、より冷却効率を高めることができる。
【００５８】
流路５６を、ビニル樹脂やゴム等からなるパイプ５５から構成することで、狭い場所でもパイプ５５を折り曲げて流路５６を設置することができ、また所望の長さに調整することができる。従って、流路５６を任意の場所に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略図。
【図２】図１の画像形成装置の定着ローラ駆動ユニットとその冷却装置の概略図。
【図３】（ａ）は本発明による吸熱部の第１実施形態を示す部分拡大断面図（ｂ）はその軸と流路を示す部分拡大断面図。
【図４】（ａ）は図３の吸熱部の変形例を示す部分拡大断面図（ｂ）はその軸と流路を示す部分拡大断面図。
【図５】図３の吸熱部の更なる変形例を示す部分拡大断面図。
【図６】（ａ）軸から出たパイプを示す上面図（ｂ）はそのＡーＡ線断面図。
【図７】本発明の冷却装置の配置例を示す概略背面図。
【図８】図７の配置例を示す概略側面図。
【図９】図７の配置例の変形例を示す概略側面図。
【図１０】本発明による吸熱部の第２実施形態を示す分解斜視図。
【図１１】図１０の駆動フレームに板状部材を取り付けた状態の軸の部分拡大断面図。
【図１２】従来の冷却装置の概略側面図。
【符号の説明】
【００６０】
１１  画像形成装置
２４  定着ローラ駆動ユニット（駆動機構）
４１  冷却装置（冷却手段）
４２  ギヤ（回転体）
４３  軸
４４  駆動フレーム
４９  冷却液
５１  空洞部（中空構造）
５２  タンク
５３  ポンプ
５４  放熱部
５５  パイプ
５６  流路
５７  吸熱部
６３  駆動フレーム
６５  板状部材
６７  溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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