(57)【要約】【課題】露光窓または光路を経て内部に異物が侵入するのを防止することができるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供する【解決手段】感光体２１と、感光体２１を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシング３１ｃおよび下側ケーシング３１ｄとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジ２０において、下側ケーシング３１ｄの感光体２１近傍の上面に、光路を遮蔽しない高さでかつ感光体２１の回転軸に沿って延びる突起部４１を有し、下側ケーシング３１ｄの突起部４１よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、上側ケーシング３１ｃの反感光体側端部が下側ケーシング３１ｄの突起部４１よりも反感光体側まで延設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、この感光体を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシングおよび下側ケーシングとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記下側ケーシングの感光体近傍の上面に、前記光路を遮蔽しない高さでかつ前記感光体の回転軸に沿って延びる突起部を有し、前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、前記上側ケーシングの反感光体側端部が前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側まで延設されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、このプロセスカートリッジを水平面に載置した際、前記光路を形成する前記下側ケーシングの反感光体側が水平よりも斜め下方に傾斜するように形成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプロセスカートリッジにおいて、このプロセスカートリッジは、感光体と現像装置とを一体に支持したものであり、前記下側ケーシングは、前記現像装置の現像剤容器または現像剤収納部を形成するケーシングの一部であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した感光体表面を画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光手段と、前記感光体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段とを有する画像形成装置において、前記感光体を含むプロセスカートリッジを備えており、このプロセスカートリッジは請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、複数、多段に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、このプロセスカートリッジを水平面に載置した場合と同様の姿勢になるように画像形成装置に装着されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記露光手段は冷却ファンを有し、この露光手段よりも下方の装置本体ケーシングに外気を吸引する吸引口を設けるとともに、前記露光手段よりも上方の装置本体ケーシングに排気口を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、前記露光手段の前記プロセスカートリッジの露光窓に対向する光路上の窓から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口から流出する空気の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成に用いられるプロセスカートリッジおよびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセスカートリッジとは、例えば帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つのプロセス手段と、感光体としての像担持体とを一体に支持したものであって、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成されたものをいう。現像手段、クリーニング手段等をプロセスカートリッジ化することにより、装置のメンテナンス性が向上する。すなわち、部品または装置に故障が生じた場合、プロセスカートリッジごと交換することによって早期に現状回復させることができる上、サービス時間を短縮することができる。このようなプロセスカートリッジには感光体を露光させるために光学系ユニットとしての露光手段から照射された光の光路が設けられている。
【０００３】
図１０は、従来の画像形成装置の全体構成を示す断面図、図１１は、図１０のプロセスカートリッジを示す拡大断面図である。
図１０において、画像形成装置１０には、後述するプロセスカートリッジ２０が着脱自在に装着されている。また、画像形成装置１０内には、光学系ユニット（露光手段ともいう）１１、給紙コロ１２、記録紙１３を収納する給紙カセット１４、転写ベルト１５、定着ローラ１６等が配置されている。光学系ユニット１１は、図示省略したポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Ｆθレンズ、レーザダイオード、ミラー等で構成される。
【０００４】
図１１において、このプロセスカートリッジ２０は、像担持体である円筒状の感光体２１と、感光体２１を帯電させる帯電ローラ２２と、感光体２１に形成された潜像を現像する現像装置３０と、感光体２１の表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング装置および廃トナー回収部２３が一体に支持されたものである。
現像装置３０は、感光体２１の側方に配設されており、ケーシング３１によってその外形が形成されている。ケーシング３１の内部には現像剤を収納するトナー容器３２、トナーの撹拌部３３、現像ローラ３４、現像ブレード３５及びトナー収納部３６等が設けられている。トナー収納部３６は、ケーシング３１ａとケーシング３１ｂとで構成されるトナー補給口３７と現像ローラ３４の周囲とを連結する空間を指す。トナー収納部３６は、現像ローラ３４によって感光体２１へ送られる現像剤を適宜、補充するために現像剤を収納する空間である。感光体２１に対向する開口部から現像ローラ３４の一部が露出している。現像ローラ３４には図示省略した固定磁石が内臓されており、これによって現像ローラ３４表面に現像剤としてのトナーが付着、担持される。現像ブレード３５は、現像ローラ３４上に担持されるトナー量を規制する現像剤規制部材として機能し、現像ローラ３４に供給されるトナー量が所定量に調整され、所定のトナー濃度が保持される。
【０００５】
このようなプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、感光体２１は時計方向に回転駆動し、帯電ローラ２２に所定の電圧が印加されることによって感光体２１の表面が一様に帯電する。帯電した感光体２１の表面に、光学系ユニット１１からの画像情報に応じたレーザー光３８が照射され、感光体２１表面を露光して潜像が形成される。潜像は現像装置３０によって現像される。すなわち、現像装置３０のトナー容器３２内のトナーは攪拌部３３およびトナー補給口３７を経て現像ローラ３４側に送り出され、現像ブレード３５によって摩擦帯電するとともに所定量に規制され、現像ローラ３４に供給され、現像ローラ３４の表面にトナー層を形成する。現像ローラ３４の表面に付着したトナーは感光体２１に供給され、トナー像を形成して潜像を可視化する。現像ローラ３４へのトナーの補給は、ケーシング３１ａの図１１中左側の傾斜面とトナーの自重によって現像ローラ３４内に搬送される。感光体２１に供給されるトナー濃度は、現像ブレード３５によって一定範囲内にコントロールされるので、トナー濃度センサ、現像剤の現像能力を知るために感光体２１上に形成された基準トナー像の画像濃度を検知する光学的画像濃度センサ、トナー補給部材等を用いた複雑なトナー濃度制御機構（いずれも図示省略）は不要となる。
一方、給紙カセット１４に収納された記録紙１３は給紙コロ１２によって感光体２１と転写ベルト１５との間へ搬送され、可視像が記録紙１３に転写される。画像が転写された記録紙１３は定着ローラ１６に搬送され、記録紙１３に可視像が定着された後、画像形成装置１０の外部に排出される。
【０００６】
このようなプロセスカートリッジまたはプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する従来技術として特許文献１には、プロセスカートリッジを画像形成装置に装着する際、プロセスカートリッジと画像形成装置とを電気的に確実に接続させることを目的として開発されたプロセスカートリッジであって、カートリッジ枠体４１、４２の非駆動側の一側壁（４５、４６）に帯電バイアス接点８０、現像剤帯電バイアス接点８１および現像バイアス接点８２を垂直方向に順次並列して配設し、感光体ドラム５１のドラム軸５１Ａの他方端側でカートリッジカップリング６８内にアース接点８３を配置させ、前記接点８０〜８２に電気的に接続する装置本体２５側の接点部材（１０２〜１０４）をカートリッジ装着部３０の一側壁部２８に配設したプロセスカートリッジが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、機内温度の昇温によるトナーの劣化に起因する画像不良を防止することを目的として開発されたプロセスカートリッジであって、電子写真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラムを支持するドラム枠体と、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤を用いて現像するための現像スリーブを有する現像装置と、前記ドラム枠体と前記現像装置の一端側の側面を固定する第一枠体と、前記電子写真感光体ドラムに潜像を形成するための光照射を行うために設けられた露光開口と、前記第一の枠体に設けられ、プロセスカートリッジの内部に空気を流す風路となる貫通穴とを有し、前記貫通穴からプロセスカートリッジ内部に導かれた空気が前記露光開口と前記電子写真感光体ドラムと前記現像スリーブの対向部を通ってプロセスカートリッジ外部に抜けるようにしたプロセスカートリッジが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２２３０９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなプロセスカートリッジの光路には、露光窓から、例えば単品として取り扱う生産工程中、画像形成装置に装着した使用中、サービスメンテナンス中、ユーザー交換中、リサイクル工程中等に異物が侵入する場合があり、異物が侵入すると良好な画像を形成することができなくなるだけでなく、故障の原因となる。従って光路内への異物の侵入を防止する必要がある。なお、異物とはプロセスカートリッジの置かれた環境により、ネジなどの小さな部品・工具であったり、トナー等の塵埃であったり、事務所などで使われるクリップ、ステイプルの針など様々な物が想定される。また、プロセスカートリッジの感光体周りの空気の流れが悪く、温度上昇による感光体のフィルミング等による画像不具合が発生し易い。
しかしながら、上記従来技術には、光路または露光窓から異物が混入することについては何ら記載されておらず、異物の混入を阻止するための工夫に関する技術は記載されていない。また、温度上昇による感光体のフィルミング等に起因する画像不良の発生に関する記載、およびこれを解消する技術に関する記載もない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、露光窓または光路を経て内部に異物が侵入するのを防止することができるプロセスカートリッジを提供することにある。また本発明の他の課題は、感光体周辺部を冷却することによって、異常画像の発生を防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロセスカートリッジは、感光体と、この感光体を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシングおよび下側ケーシングとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記下側ケーシングの感光体近傍の上面に、前記光路を遮蔽しない高さでかつ前記感光体の回転軸に沿って延びる突起部を有し、前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、前記上側ケーシングの反感光体側端部が前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側まで延設されていることを特徴とする。
この場合において、プロセスカートリッジを水平面に載置した際、前記光路を形成する前記下側ケーシングの反感光体側が水平よりも斜め下方に傾斜するように形成されていることが好ましい。また、このプロセスカートリッジは、感光体と現像装置とが一体に支持されたものであり、前記下側ケーシングは、前記現像装置の現像剤容器または現像剤収納部を形成するケーシングの一部であってもよい。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した感光体表面を画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光手段と、前記感光体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段とを有する画像形成装置において、前記感光体を含むプロセスカートリッジを備えており、このプロセスカートリッジは請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする。
この場合において、前記プロセスカートリッジを、複数、多段に配置することもできる。また、前記プロセスカートリッジは、このプロセスカートリッジを水平面に載置した場合と同様の姿勢になるように画像形成装置に装着されていることが好ましい。
また、前記露光手段は冷却ファンを有しており、この露光手段よりも下方の装置本体ケーシングに外気を吸引する吸引口を設けるとともに、前記露光手段よりも上方の装置本体ケーシングに排気口を設け留ことが好ましい。更に、前記露光手段の前記プロセスカートリッジの露光窓に対向する光路上の窓から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口から流出する空気の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段を設けることが好ましい。露光手段の光路上の窓に防塵ガラス等が嵌合されている場合は、これを外して空気が流通できるようにする必要がある。
【発明の効果】
【００１３】
下部ケーシングに感光体の回転軸に沿った突起部を設け、反感光体側端部を前記突起部と水平またはそれよりも下方に傾斜させるとともに、上部ケーシングを前記突起部の反感光体側まで延設させので、プロセスカートリッジ内への異物の侵入を防止することができる。また、光学系ユニットである露光手段の冷却風をプロセスカートリッジの感光体周りに送風して冷却するようにしたので、異常画像の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示すプロセスカートリッジの断面図である。図１において、下部ケーシング３１ｄの感光体２１近傍の上面に感光体の軸方向に沿って平行に帯び状の突起部４１（以下、リブという）が設けられており、下部ケーシング３１ｄの断面形状が、感光体２１から離れるに従って、下方に傾斜するように傾斜角θをもって形成されている。
また、上部ケーシング３１ｃは下部ケーシング３１ｄのリブ４１よりも感光体２１とは反対方向に突出するように延設されており、オーバーラップ量Ｌ１を有する。下部ケーシング３１ｄのリブ４１および上部ケーシング３１ｃはいずれも感光体２１を露光させるためのレーザー光３８を遮るものではない。下部ケーシング３１ｄの傾斜角はトナー容器の容量とのバランスを考慮して決定される。一方、上部ケーシング３１ｃの反感光体側端部を下部ケーシング３１ｄの反感光体側端部まで延設しても感光体２１の露光に不具合を与えることはないが、後述する感光体周りの温度上昇が厳しくなる場合があるので、上部ケーシング３１ｃと下部ケーシング３１ｄとのオーバーラップ量Ｌ1は、その点を考慮して適宜決定される。
【００１５】
下部ケーシング３１ｄの感光体２１の近傍にその軸方向に沿ってリブ４１を設けると共に、上部ケーシング３１ｃの反感光体側端部を前記リブ４１の反感光体側まで延設したことにより、下部ケーシング３１ｄと上部ケーシング３１ｃとの間の光路または露光窓４３からプロセスカートリッジ内への異物の混入を防止することができる。
図２は、本実施形態のプロセスカートリッジを平面上に載置した場合の断面図である。図２において、下部ケーシング３１ｄのリブ４１の反感光体側端部は角度θで水平面よりも下方に傾斜している。このように、プロセスカートリッジを単品としてテーブル等の水平な面に置いた時、必ず、所定角度で傾斜するようにすることによって、下部ケーシング３１ｄと上部ケーシング３１ｃとの間の光路の露光窓４３からプロセスカートリッジ内への異物の混入が防止される。
【００１６】
図３は、プロセスカートリッジの下部にガイド部材３９（網掛け部分）を設けたものである。このように、プロセスカートリッジの下部（プロセスカートリッジの下部ケーシング３１ｄの下側）にガイド部材３９を設け、プロセスカートリッジを平面上に載置した場合に、下側ケーシング３１ｄのリブ４１の反感光体側が水平面よりも下方に傾斜するようにしてもよい。これによって、図２の場合と同様の効果を奏する。
【００１７】
図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。この画像形成装置は、図１のプロセスカートリッジを装着したものである。プロセスカートリッジは、単体として水平面に載置したと同様の姿勢で画像形成装置内に装着されている。このような画像形成装置によれば、下部ケーシング３１ｄの感光体２１の近傍にその軸方向に沿ってリブ４１を設けると共に、上部ケーシング３１ｃの反感光体側端部を前記リブ４１の反感光体側まで延設したことにより、下部ケーシング３１ｄと上部ケーシング３１ｃとの間の露光窓４３からプロセスカートリッジ内への異物の混入を防止することができる。また、プロセスカートリッジの姿勢を画像形成装置の中でも水平面に載置したと同様の姿勢を保持するようにしたことにより、使用中にトナーや紙粉などの塵埃がプロセスカートリッジ２０の中に侵入することを防止できる。また、ジャムなどのリカバリーやメンテナンスの時に誤って、クリップなどを落としてしまった時もプロセスカートリッジ２０内への混入を防止できる。更に、プロセスカートリッジ２０は画像形成装置に対して着脱可能であり、画像形成装置の操作性が向上する。
【００１８】
図５は、本発明の他の実施形態に係る直接転写タイプの画像形成装置の断面図であり、図６は、図５のプロセスカートリッジ部分の拡大図である。この画像形成装置は、複数のプロセスカートリッジ２０を縦方向に配置したものである。図６において、プロセスカートリッジ２０の左端の感光体２１に接触する所は、例えば転写紙が下から上へと移動して画像が転写される。なお、間接転写の場合は中間転写ベルトが感光体と接触して中間転写ベルト上に画像が転写される。このように、プロセスカートリッジ２０が複数配置されたカラータンデムタイプの画像形成装置においても上記実施形態と同様、プロセスカートリッジ２０内への異物の侵入を防止することができる。
【００１９】
図７、図８および図９は、本発明の別の実施形態に係る画像形成装置の説明図である、
通常、画像形成装置の光学系ユニットである露光装置の光路の出口４７（図８参照）にはプロセスカートリッジや周りのからの塵埃が光学系ユニット１１内に侵入するのを防ぐために防塵ガラスが配置されているが、本実施形態においてはこのような防塵ガラスをなくし、かつ光学系ユニット１１の冷却ファンをプロセスカートリッジを冷却するための吸引ファンとして兼用するようにしたものである。
図７において、光学系ユニット１１の冷却ファン４４近傍の装置本体ケーシングに外気吸入口４５を設け、装置本体ケーシングの上部に排気ファンを有する排気口４６が設けられている。
光学系ユニット１１の光路の出口４７の防塵ガラスをなくし、光学系ユニット１１の下部に設けられた冷却ファン４４を吸引ファンとして兼用することによって、光学系ユニット１１の下部から光学系ユニット１１内に取り込まれた冷却空気はユニット１１内を上向流として流れ、縦方向にタンデムに配置された、各プロセスカートリッジ２０に対向する光路出口４７からプロセスカートリッジ２０に向かって流出し、プロセスカートリッジ２０内の各部材を冷却する。
【００２０】
図８は、図７の画像形成装置のプロセスカートリッジ部分を示す説明図である。図８において、冷却空気は光学系ユニット１１内を上向流として流れ、各パーツを冷却した後、多段に設けられた光路出口４７から排出される。排出された空気流の一部は各々のプロセスカートリッジ２０の露光窓４３を通して、プロセスカートリッジ２０内に流入し、感光体周りを冷却する。
【００２１】
図９は、図７の画像形成装置全体の空気の流れを模式的に表したものである。図９において、装置本体ケーシングの外気吸入口４５から示しないフィルターを介して光学系ユニット１１内に取り込まれた空気は、光学系ユニット１１の下部に設けられた冷却ファン４４を経てユニット内に流入し、タンデムに配置されたプロセスカートリッジ２０に対向する光路出口４７から流出して対応するプロセスカートリッジ２０内に流入し、プロセスカートリッジ２０内の感光体周辺を冷却した後、プロセスカートリッジ２０と光学系ユニット１１との間隙を上向流として流れ、画像形成装置１０の上部左側に設けられた排気口４６から装置外に流出する。
本実施形態によれば、光学系ユニット１１の冷却風を利用してプロセスカートリッジ２０の露光窓４３から感光体周りに冷却空気を送り、感光体等を直接冷却して昇温を防ぎ、これによって感光体のフィルミングなどの不具合を解消して異常画像の発生を防止することができる。また、効率的な冷却をすることにより、冷却ファンの数を少なくでき、コストの削減ができる。
【００２２】
本実施形態において、外気吸入口４５から排出口４６まで、適宜ダクトなどを設けることによって冷却空気がスムーズに流れるようにしてもよい。また、外気吸入口４５、排気口４６にフィルターを設けて、外部からの塵埃の侵入を防止し、外部へ塵埃を出さないようにすることもできる。
また、本実施形態において、光学ユニット１１の光路出口４７から光学ユニット１１内に流入する空気流が生じる場合があるので、光学系ユニット１１としての露光手段の光路出口４７から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口４６から流出する空気流の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段、例えば冷却ファン４４の回転数制御装置を設けることが好ましい。これによって、プロセスカートリッジ側や周辺からの光学系ユニット１１内への塵埃等の侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【図２】本実施形態のプロセスカートリッジを平面上に載置した場合の断面図である。
【図３】ガイド部材を設けたプロセスカートリッジの断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
【図６】図５のプロセスカートリッジ部分の拡大図である。
【図７】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図８】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図９】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図１０】従来技術の説明図である。
【図１１】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０：画像形成装置
１１：光学系ユニット
１２：給紙コロ
１３：記録紙
１４：給紙カセット
１５：転写ベルト
１６：定着ローラ
２０：プロセスカートリッジ
２１：感光体
２２：帯電ローラ
２３：クリーニング装置
３０：現像装置
３１：ケーシング
３１ａ：ケーシング
３１ｂ：ケーシング
３１ｃ：上側ケーシング
３１ｄ：下側ケーシング
３２：トナー容器
３３：撹拌部
３４：現像ローラ
３５：現像ブレード
３６：トナー収納部
３７：トナー補給口
３８： レーザー光
３９：ガイド部材
４１：突起部（リブ）
４３：露光窓
４４：冷却ファン
４５：外気吸入口
４６：排気口
４７：光路出口
【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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