(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルからインクを吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドと、インク供給部から供給されるインクを一時的に貯留して前記インクジェットヘッドに供給するサブタンクと、前記サブタンクに貯留されているインクを前記インクジェットヘッドに送液して前記ノズルから強制的に吐出させるインク送液手段とを有するプリンタにおいて、
前記インク送液手段によって前記ノズルから強制的に吐出されたインクを回収して前記サブタンクに再び供給するインク回収手段と、
前記サブタンクの内部と大気とを連通ないし遮断させるブリーズ弁、前記サブタンクが大気に連通されているときに大気中から前記サブタンクに空気を流入させる第１の逆止弁、および前記サブタンクが大気に連通されているときに前記サブタンクから大気中へ空気を放出させる第２の逆止弁を有するブリーザユニット部と、
が備えられていることを特徴とするプリンタ。
【請求項２】
前記第１の逆止弁から前記サブタンクに流入される空気と、前記第２の逆止弁から大気中に放出される空気とが一時的に貯留されるブリーズタンクが備えられている請求項１に記載のプリンタ。
【請求項３】
前記インク回収手段は、前記ノズルから強制的に吐出されたインクを回収するインク回収桶と、前記インク回収桶に回収されたインクを前記サブタンクに供給するポンプとを有する請求項１または２に記載のプリンタ。
【請求項４】
前記インク回収手段で回収されたインクに含まれる異物を除去するフィルタ部が備えられている請求項１から３のいずれか１項に記載のプリンタ。
【請求項５】
前記フィルタ部は、前記フィルタ部に送液されたインクが前記インク回収手段側に逆流することを防ぐ逆止弁と、前記逆止弁を通過したインクを濾過して前記異物を除去するフィルタとを有する請求項４に記載のプリンタ。
【請求項６】
前記フィルタ部は前記サブタンクと一体に設けられている請求項４または５に記載のプリンタ。
【請求項７】
前記フィルタ部は前記サブタンクに着脱自在に設けられている請求項６に記載のプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＡ機器やＦＡ機器として広く利用されるプリンタに関する。さらに詳しくは、ノズルからインクを吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドを備えたプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来のプリンタにおけるインク経路を示す概略構成図である。
【０００３】
図７に示すように、従来のプリンタは、インク貯留室１０２と廃インク貯留室１０３とを備えたインクカートリッジ１０１と、サブタンク本体１０５およびバッファタンク１０７，１０８で構成されるサブタンク１０４と、インクジェットヘッド１１１とを有する。なお、この従来のプリンタはカラープリンタであり、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のインクが用いられる。そのため、図７に示したインク経路は４経路設けられ、各インク経路は互いに並列に設置される。以下では、便宜上、一つのインク経路について説明する。
【０００４】
従来のプリンタでは、チューブポンプである第１のポンプ１０９が図示ＣＣＷ方向（反時計回り）に一定時間回転されると、インク貯留室１０２に貯留されているインクが第１のバッファタンク１０７を経由してサブタンク本体１０５へ供給される。このとき、サブタンク本体１０５の大気連通口１０５ａはブリーズ弁１０６によって閉じられており、サブタンク本体１０５の所定の液位以上にインクが供給されると、余剰のインクは余剰インク排出口１０５ｂからインク貯留室１０２に戻される。続いて、大気連通口１０５ａが開放されると、インクジェットヘッド１１１による画像形成動作（画像形成には「印字」を含む。以下同じ。）、およびインクジェットヘッド１１１の吐出機能の回復動作が準備状態となる。
【０００５】
インクジェットヘッド１１１による画像形成は、プリンタ制御回路（不図示）からの信号に基づいて、インクジェットヘッド１１１のノズル１１１ａから記録紙などの記録媒体（不図示）にインクが吐出されることにより行われる。インクを吐出する方式としては、ノズル内に設けられたヒーターを瞬時に熱してインク流路に気泡を発生させ、その気泡の成長、収縮によりインクを吐出させるものや、ノズル内に設けられた圧電素子を動作させてインクを吐出するものなどが知られている。
【０００６】
一方、第１のポンプ１０９、およびチューブポンプである第２のポンプ１１０が図示ＣＷ方向（時計回り）に回転されると、サブタンク本体１０５に貯留されたインクは第１のバッファタンク１０７を経由してインクジェットヘッド１１１に送液される。インクジェットヘッド１１１に送液されたインクは、第２のバッファタンク１０８を経由して再びサブタンク本体１０５に戻される。これにより、サブタンク１０４とインクジェットヘッド１１１との間をインクが循環される過程で、インクジェットヘッド１１１にインクが強制的に送液される。
【０００７】
インクジェットヘッド１１１にインクが送液されるとノズル１１１ａからインクが強制的に吐出されるので、ノズル１１１ａに付着した塵やノズル１１１ａ内に残留している気泡が除去され、インクジェットヘッド１１１の吐出機能が回復される。この吐出機能の回復動作は、インクジェットヘッド１１１の状態にかかわらず、一定時間毎に各色のインク経路で同時に行われる。なお、ノズル１１１ａから吐出されたインクは、インクジェットヘッド１１１の下方に設置されたインク回収桶１１２に回収され、第３のポンプ１１３によって廃インク貯留室１０３に送液される。
【０００８】
上記の画像形成動作と吐出機能回復動作とが繰り返されるとインクが消費され、インク貯留室１０２のインクがなくなるか、あるいは廃インクが廃インク貯留室１０３が許容保持量を越えたときに、インクカートリッジ１０１が交換される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプリンタでは、インクジェットヘッドの状態にかかわらず一定時間毎に各色のインク経路で同時に吐出機能の回復動作が行われるため、プリンタが可動状態であれば画像形成動作が行われなくてもインクが消費されることになる。つまり、画像形成動作を全く行わなくても、インクカートリッジの廃インク貯留室が許容保持量を越え、インクカートリッジの交換が必要となるおそれがある。インクジェットヘッドによって形成される画像の品位を保つためには吐出機能の回復動作は必要な動作であるが、本来、インクは画像形成のために消費されるべきであり、吐出機能の回復動作によるインクの消費は無駄である。
【００１０】
また、プリンタを長時間に渡って放置すると、サブタンク本体に貯留されたインクの揮発性成分が大気連通口から蒸発してインクが増粘してしまう。すると、インクジェットヘッドからのインク吐出が不良になったり、さらにはインクジェットヘッドのノズルにインクが固着して目詰まりが生じる等の理由により、プリンタの画像品位が損なわれるおそれがある。
【００１１】
そこで本発明は、インクカートリッジに貯留された全てのインクを有効に使用することができ、かつ良好な画像品位を維持することができるプリンタを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のプリンタは、ノズルからインクを吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドと、インク供給部から供給されるインクを一時的に貯留して前記インクジェットヘッドに供給するサブタンクと、前記サブタンクに貯留されているインクを前記インクジェットヘッドに送液して前記ノズルから強制的に吐出させるインク送液手段とを有するプリンタにおいて、前記インク送液手段によって前記ノズルから強制的に吐出されたインクを回収して前記サブタンクに再び供給するインク回収手段と、前記サブタンクの内部と大気とを連通ないし遮断させるブリーズ弁、前記サブタンクが大気に連通されているときに大気中から前記サブタンクに空気を流入させる第１の逆止弁、および前記サブタンクが大気に連通されているときに前記サブタンクから大気中へ空気を放出させる第２の逆止弁を有するブリーザユニット部とが備えられている。
【００１３】
これにより、インクジェットヘッドの吐出機能の回復動作に使用されたインクが回収され、インク供給部から供給される全てのインクが画像記録に使用されるので、無駄な廃インクが生じず、インクが有効に利用される。加えて、上記本発明の構成によれば、プリンタの動作待機時や放置時には大気の温度や気圧が変化しない限りサブタンク内への空気の出入りがないので、サブタンク内のインクに含まれる揮発性成分の蒸発が大幅に抑えられる。
さらに、前記第１の逆止弁から前記サブタンクに流入される空気と、前記第２の逆止弁から大気中に放出される空気とが一時的に貯留されるブリーズタンクが備えられている構成とすることにより、サブタンクに空気が流入される際、もしくはサブタンクから空気が放出される際にサブタンク内に急激な気圧変化が生じることが防がれる。
【００１４】
さらに、前記インク回収手段は、前記ノズルから強制的に吐出されたインクを回収するインク回収桶と、前記インク回収桶に回収されたインクを前記サブタンクに供給するポンプとを有する構成とすることが望ましい。
【００１５】
また、前記インク回収手段で回収されたインクに含まれる異物を除去するフィルタ部が備えられている構成とすることにより、回収されたインクが浄化され、インクがインクジェットヘッドに再び供給された時にノズルに目詰まりが生じること等が防止される。
【００１６】
さらに、前記フィルタ部は、前記フィルタ部に送液されたインクが前記インク回収手段側に逆流することを防ぐ逆止弁と、前記逆止弁を通過したインクを濾過して前記異物を除去するフィルタとを有する構成とすることが望ましい。
【００１７】
さらに、前記フィルタ部は前記サブタンクと一体に設けられている構成としてもよく、さらには前記フィルタ部は前記サブタンクに着脱自在に設けられている構成としてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明のプリンタの一実施形態におけるインク経路を示す概略構成図である。
【００２２】
本実施形態のプリンタはカラープリンタであり、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のインクが用いられる。そのため実際には、図１に示すインク経路は４経路設けられ、各インク経路は互いに並列に設置される。以下では、便宜上、一つのインク経路について説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態のプリンタは、インクの供給部であるインクカートリッジ１と、インクカートリッジ１から供給されたインクを一時的に貯留するサブタンク２と、ノズル３ａから記録紙などの記録媒体（不図示）にインクを吐出して画像形成を行うインクジェットヘッド３とを有する。
【００２４】
サブタンク２は、サブタンク本体４、第１のバッファタンク５、および第２のバッファタンク６で構成されている。サブタンク本体４と第１のバッファタンク５との間にはチューブポンプである第１のポンプ７が設置され、サブタンク本体４と第２のバッファタンク６との間にはチューブポンプである第２のポンプ８が設置されている。インク送液手段であるこれらのポンプ７，８によってインクジェットヘッド３へのインクの送液等が行われる。また、サブタンク本体４には、サブタンク本体４の内部と大気とを連通させる大気連通口４ａが設けられている。さらに、サブタンク本体４には、インクカートリッジ１に接続された余剰インク排出口４ｂと、後述するフィルタキット１４に接続されたフィルタキット接続口４ｃとが設けられている。
【００２５】
サブタンク本体４の大気連通口４ａには、サブタンク本体４への空気の流入、およびサブタンク本体４からの空気の放出が行われるブリーザユニット９が配管１７を介して接続されている。ブリーザユニット９にはブリーズタンク１３が備えられており、サブタンク本体４の大気連通口４ａとブリーズタンク１３とが、配管１７によって連通されている。また、ブリーザユニット９には、サブタンク本体４の内部と大気とを連通ないし遮断させるためのブリーズ弁１０と、ブリーズ弁１０を駆動させる駆動機構１１とが備えられている。さらに、ブリーザユニット９には、大気中からブリーズタンク１３に空気を流入させる第１の逆止弁１２ａと、ブリーズタンク１３から大気中へ空気を放出させる第２の逆止弁１２ｂとが備えられている。
【００２６】
また、サブタンク２の第１のバッファタンク５はインクジェットヘッド３の一方の端部に接続され、第２のバッファタンク６はインクジェットヘッド３の他方の端部に接続されている。
【００２７】
インクジェットヘッド３には、インクを吐出させる複数のノズル３ａが設けられている。インクジェットヘッド３による画像形成は、プリンタ制御回路（不図示）からの信号に基づいて、インクジェットヘッド３のノズル３ａから記録紙などの記録媒体（不図示）にインクが吐出されることにより行われる。なお、ノズルからインクを吐出する方式としては、ノズル内に設けられたヒーターを瞬時に熱してインク流路に気泡を発生させ、その気泡の成長、収縮によりインクを吐出させるものや、ノズル内に設けられた圧電素子を動作させてインクを吐出するものなどが用いられる。
【００２８】
インクジェットヘッド３の下方には、後述する吐出機能の回復動作でノズル３ａから吐出されるインクを回収する受けるために、インク回収手段としてのインク回収桶１５が設置されている。このインク回収桶１５は、インクジェットヘッド３の非動作時にはノズル３ａを覆い、ノズル３ａの乾燥を防止するキャップとしての機能をも有する。さらに、インク回収桶１５は第３のポンプ１６を介してフィルタキット１４に接続されている。
【００２９】
インク回収桶１５で受けられたインクは、空気と混合した状態でフィルタキット１４に送液される。フィルタキット１４には、インクに混入した塵等の異物を取り除くためのフィルタ１４ａと、インクや空気がインク回収桶１５側へ逆流することを防ぐ逆止弁１４ｂとが備えられている。
【００３０】
次に、上記説明したプリンタのサブタンク２、フィルタキット１４、およびブリーザユニット９の構成について詳細に説明する。
【００３１】
最初に、サブタンク２の詳細な構成について説明する。
【００３２】
図２は、図１に示したサブタンク２の詳細断面図である。図２に示すように、サブタンク２は、サブタンク本体４と第１のバッファタンク５と第２のバッファタンク６とが壁部材で仕切られて一体に形成されている。これらのバッファタンク５，６は、ポンプ７，８（図１参照）によって生じる脈動を吸収し、安定した流量でインクを移送するために設けられている。また、大気連通口４ａはサブタンク２の上部に設けられている。なお、本実施形態のプリンタは各色のインク経路毎にサブタンク２が設けられているので、合計で四つのサブタンク２が備えられている。それらの四つのサブタンク２は側壁を介して並列に連ねられた状態で一体に形成されていてもよく、あるいは四つのサブタンク２が別体となって並設されていてもよい。
【００３３】
次に、フィルタキット１４の詳細な構成について説明する。
【００３４】
図３は、図１に示したフィルタキット１４の詳細断面図である。図３に示すように、フィルタキット１４にはフィルタ１４ａと逆止弁１４ｂとが備えられている。フィルタキット１４に逆止弁１４ｂが備えられているのは、インク等の逆流や、第３のポンプ１６（図１参照）の脈動によって生じるフィルタ１４ａへの圧力変動を最小限に抑え、フィルタ１４ａのフィルタリング特性を安定させるためである。なお、本実施形態ではフィルタキット１４がサブタンク２と別体に設けられている例を示したが、フィルタキット１４がサブタンク２と一体に設けられている構成としてもよく、あるいはフィルタキット１４がサブタンク２に着脱自在に一体に取り付けられる構成としてもよい。
【００３５】
続いて、ブリーザユニット９の詳細な構成について説明する。
【００３６】
図４は図１に示したブリーザユニットのブリーズ弁および駆動機構を示す詳細断面図、図５は図１に示したブリーザユニットの第１の逆止弁を示す詳細断面図、図６は図１に示したブリーザユニットの第２の逆止弁を示す詳細断面図である。
【００３７】
図４に示すように、ブリーザユニット９には、サブタンク本体４の大気連通口４ａ（図１参照）に接続された配管１７の、開口端１７ａの開閉を行うブリーズ弁１０と、ブリーズ弁１０を駆動させる駆動機構１１とが備えられている。ブリーズ弁１０および駆動機構１１は各インク経路毎に独立して備えられている。これは、各色のサブタンク２（図１等参照）の液位差によって互いのサブタンク２の内圧に差が生じたときに、内圧が高い方のサブタンク２のインクが内圧の低い方のサブタンク２内へ流入して、異色のインク同士が混合してしまうことを防止するためである。なお、ブリーズ弁１０は、インクがインクカートリッジ１（図１参照）からサブタンク２へ供給されるときは閉じられ、後述する画像形成動作時や吐出機能の回復動作時、およびプリンタの動作待機時には解放される。
【００３８】
また、図５に示す第１の逆止弁１２ａは大気からブリーズタンク１３に空気を流入させるための逆止弁であり、図６に示す第２の逆止弁１２ｂはブリーズタンク１３から大気中へ空気を放出させるための逆止弁である。本実施形態では、第１の逆止弁１２ａおよび第２の逆止弁１２ｂが一つづつ設けられている例を示したが、第１の逆止弁１２ａと第２の逆止弁１２ｂの一方もしくは両方が複数設けられている構成としてもよい。また、これらの逆止弁１２ａ，１２ｂが各インク経路毎に独立して備えられている構成としてもよい。なお、ブリーザユニット９に設けられているブリーザタンク１３には、第１の逆止弁１２ａからサブタンク本体４に流入される空気と、第２の逆止弁１２ｂから大気中に放出される空気とが一時的に貯留される。これにより、サブタンク本体４に空気が流入される際、もしくはサブタンク本体４から空気が放出される際に、サブタンク本体４内に急激な気圧変化が生じることが防がれる。
【００３９】
次に、本実施形態のプリンタの動作について図１を参照して説明する。
【００４０】
第１のポンプ７が図示ＣＣＷ方向（反時計回り）に一定時間回転されると、インクカートリッジ１に貯留されているインクが第１のバッファタンク５を経由してサブタンク本体４へ供給される。このとき、サブタンク本体４の大気連通口４ａに接続された配管１７の開口端１７ａはブリーザユニット９のブリーズ弁１０によって閉じられている。そのため、サブタンク本体４の所定の液位以上にインクが供給されると、余剰のインクは余剰インク排出口４ｂからインクカートリッジ１に戻される。続いて、ブリーズ弁１０が開けられて大気連通口４ａが開放されると、インクジェットヘッド３による画像形成動作、およびインクジェットヘッド３の吐出機能の回復動作が準備状態となる。
【００４１】
インクジェットヘッド３による画像形成は、プリンタ制御回路（不図示）からの信号に基づいて、インクジェットヘッド３のノズル３ａから記録紙などの記録媒体（不図示）にインクが吐出されることにより行われる。画像形成が行われるとサブタンク本体４内に貯留されたインクが消費されるため、サブタンク本体４には消費されたインクの体積分の気圧低下が発生する。しかし、ブリーザユニット９の第１の逆止弁１２ａからブリーズタンク１３に流入された空気が、配管１７を通ってサブタンク本体４に供給されるため、サブタンク本体４内は随時気圧調整されて一定の気圧に保たれる。
【００４２】
一方、第１のポンプ７および第２のポンプ８が図示ＣＷ方向（時計回り）に回転されると、サブタンク本体４に貯留されたインクは第１のバッファタンク５を経由してインクジェットヘッド３に送液される。インクジェットヘッド３に送液されたインクは、第２のバッファタンク６を経由して再びサブタンク本体４に戻される。これにより、サブタンク２とインクジェットヘッド３との間をインクが循環される過程で、インクジェットヘッド３にインクが強制的に送液される。
【００４３】
インクジェットヘッド３にインクが送液されるとノズル３ａからインクが強制的に吐出されるので、ノズル３ａに付着した塵やノズル３ａ内に残留している気泡が除去され、インクジェットヘッド３の吐出機能が回復される。この吐出機能の回復動作は、インクジェットヘッド３の状態にかかわらず、一定時間毎に各色のインク経路で同時に行われる。
【００４４】
ノズル３ａから吐出されたインクは、インクジェットヘッド３の下方に設置されたインク回収桶１５で受けられ、空気と混合された状態で第３のポンプ１６によってフィルタキット１４に送液される。なお、このようにインク回収桶１５で回収されたインクには、ノズル３ａに付着していた塵等の異物が混入している。フィルタキット１４にインクおよび空気が移送されると、インクに混入している異物がフィルタ１４ａによって除去されてインクが浄化され、フィルタキット接続口４ｃからサブタンク本体４内の空気層４ｄに流入される。サブタンク本体４内にインクおよび空気が流入されると、インクは下方に落下して再びサブタンク本体４内に貯留される。その結果、インクがインクジェットヘッド３に再び供給された時にノズル３ａに目詰まりが生じること等が防止される。また、空気は大気連通口４ａからブリーザユニット９に送られ、第２の逆止弁１２ｂから大気中に放出される。その結果、サブタンク本体４内の気圧上昇が防止される。
【００４５】
このように、本実施形態のプリンタでは、吐出機能の回復動作でノズル３ａから吐出されたインクが回収されて再びサブタンク２に供給されるので、インクカートリッジ１から供給される全てのインクが画像形成動作に使用されるため、無駄な廃インクが生じず、インクを有効に使用することができる。また、インクカートリッジに廃インク貯留室を設ける必要がなくなるので、インクカートリッジの構成を簡素化することができる。
【００４６】
また、本実施形態のプリンタでは、プリンタの動作待機時や放置時には、サブタンク２の大気連通口４ａに接続されたブリーザユニット９の逆止弁１２ａ，１２ｂが閉じられており、大気の温度や気圧が変化しない限り、サブタンク２内への空気の出入りはない。従って、プリンタの動作待機時や放置時におけるサブタンク２内のインクに含まれる揮発性成分の蒸発が大幅に抑えられ、揮発性成分の蒸発によるインクの増粘を最小限に抑止することができる。
【００４７】
なお、上記の画像形成動作が繰り返されるとインクが消費され、インクカートリッジ１のインクがなくなったときに、インクカートリッジ１が交換される。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプリンタは、インク送液手段によってインクジェットヘッドのノズルから強制的に吐出されたインクを回収してサブタンクに再び供給するインク回収手段が備えられているので、無駄な廃インクが生じず、インクを有効に使用することができる。
【００４９】
加えて、サブタンクの内部と大気とを連通および遮断させるブリーズ弁と、大気からサブタンクに空気を流入させる第１の逆止弁と、サブタンクから大気へ空気を放出させる第２の逆止弁とを有するブリーザユニット部が備えられているので、サブタンク内のインクに含まれる揮発性成分の蒸発が大幅に抑えられ、揮発性成分の蒸発によるインクの増粘を最小限に抑止することができる。
【００５０】
また、インク回収手段で回収されたインクに含まれる異物を除去するフィルタ部を備えることにより、回収されたインクを浄化でき、インクがインクジェットヘッドに再び供給された時にノズルに目詰まりが生じること等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリンタの一実施形態におけるインク経路を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したサブタンクの詳細断面図である。
【図３】図１に示したフィルタキットの詳細断面図である。
【図４】図１に示したブリーザユニットのブリーズ弁および駆動機構を示す詳細断面図である。
【図５】図１に示したブリーザユニットの第１の逆止弁を示す詳細断面図である。
【図６】図１に示したブリーザユニットの第２の逆止弁を示す詳細断面図である。
【図７】従来のプリンタにおけるインク経路を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１      インクカートリッジ
２      サブタンク
３      インクジェットヘッド
３ａ    ノズル
４      サブタンク本体
４ａ    大気連通口
４ｂ    余剰インク排出口
４ｃ    フィルタキット接続口
４ｄ    空気層
５      第１のバッファタンク
６      第２のバッファタンク
７      第１のポンプ
８      第２のポンプ
９      ブリーザユニット
１０    ブリーズ弁
１１    駆動機構
１２ａ  第１の逆止弁
１２ｂ  第２の逆止弁
１３    ブリーズタンク
１４    フィルタキット
１４ａ  フィルタ
１４ｂ  逆止弁
１５    インク回収桶
１６    第３のポンプ
１７    配管
１７ａ  開口端
【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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