(57)【要約】【課題】転写ローラの塑性変形と転写ローラ上へのトナーの堆積を抑制する。【解決手段】トナー像を担持する像担持体と転写ニップで接触する転写ローラ１０と、前記転写ローラの表面に当接して転写バイアスを印加するための給電ローラ１３と、前記転写ローラに前記給電ローラを押圧する押圧力を第１の押圧力と、前記第１の押圧力よりも高い第２の押圧力とに変更可能な押圧力変更手段と、を有し、前記押圧力変更手段は、複数枚のシートに画像を形成するときに、前記像担持体に形成したトナー像を前記シートに転写するときは前記第１の押圧力に設定し、シート間における前記像担持体と接触した前記転写ローラの領域が前記給電ローラと接触するときに前記給電ローラの押圧力を前記第２の押圧力に設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成したトナー像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、
トナー像を担持する像担持体と転写ニップで接触する転写ローラと、
前記転写ローラの周面に当接して転写バイアスを印加するための給電ローラと、
前記転写ローラに前記給電ローラを押圧する押圧力を第１の押圧力と、前記第１の押圧力よりも高い第２の押圧力とに変更可能な押圧力変更手段と、
を有し、
前記押圧力変更手段は、複数枚のシートに画像を形成するときに、前記像担持体に形成したトナー像を前記シートに転写するときは前記第１の押圧力に設定し、シート間における前記像担持体と接触した前記転写ローラの領域が前記給電ローラと接触するときに前記給電ローラの押圧力を前記第２の押圧力に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記シート間にテスト画像を形成し、
前記押圧力変更手段は、前記テスト画像と接触した転写ローラの領域が前記給電ローラと接触するときに前記給電ローラの押圧力を前記第２の押圧力に設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記押圧力変更手段が前記第２の押圧力に設定するのは、連続して所定枚数以上のシートに画像を形成したときであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記給電ローラは、前記転写ローラの回転に従動回転することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
感光体に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、前記中間転写体に転写されたトナー像をシートに二次転写する画像形成装置であって、
前記像担持体は前記中間転写体であり、前記転写ローラは前記中間転写体と転写ニップで接触する二次転写ローラであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写ローラは、導電性のローラ軸の周囲にイオン導電材料を含有する層を有し、
前記給電ローラから前記転写ローラに供給される転写電流が前記ローラ軸を経由して前記転写ニップに流れることを特徴とする請求項１乃至請求項５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、トナー像を転写して画像を形成する画像形成装置に関し、さらにはトナー像を転写するために転写バイアスを印加する転写ローラを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では像担持体に形成したトナー像をシートに転写する手段として転写ローラを用いるものがある。これは、回転する像担持体に転写ローラを圧接させて従動回転させ、前記像担持体と転写ローラのニップをシートが搬送される間に転写ローラにトナーと逆極性の転写電圧を印加することで像担持体上のトナー像をシートに転写するものである。
【０００３】
前記転写ローラは、ゴム等の弾性ローラの弾性層にイオン導電材料などを分散して導電性を付与したものがよく用いられる。そして、この転写ローラへの給電方式としては、トナーの飛び散りを防止して安定した転写性を得るために、転写ローラの少なくとも表層に誘電体層を設け、該誘電体層表面にローラ状の転写電荷供給部材（給電ローラ）を接触させて転写ローラ上に転写電荷を供給し、この転写電荷によって像担持体上のトナー画像を転写部材に転写させるようにしたものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１６２００公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように給電ローラを転写ローラに接触させて転写バイアスを印加する構成にあっては、給電ローラを転写ローラに確実に接触させるために給電ローラを転写ローラにバネ等によって圧接させ、転写ローラの回転に伴って給電ローラが従動回転するようにしている。
【０００６】
しかし、転写ローラに圧接する給電ローラの押圧力が強すぎると、転写ローラが塑性変形するおそれがある。一方、転写ローラに圧接する給電ローラの押圧力が弱すぎると、回転する転写ローラに対して給電ローラがスリップしてしまい、転写ローラ上にトナーが付着している場合、このトナーが摺擦されて堆積してしまうことがある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転写ローラの表面に給電ローラを接触させて給電する画像形成装置において、転写ローラの塑性変形と転写ローラ上へのトナーの堆積を抑制する画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、像担持体に形成したトナー像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、トナー像を担持する像担持体と転写ニップで接触する転写ローラと、前記転写ローラの表面に当接して転写バイアスを印加するための給電ローラと、前記転写ローラに前記給電ローラを押圧する押圧力を第１の押圧力と、前記第１の押圧力よりも高い第２の押圧力とに変更可能な押圧力変更手段と、を有し、前記押圧力変更手段は、複数枚のシートに画像を形成するときに、前記像担持体に形成したトナー像を前記シートに転写するときは前記第１の押圧力に設定し、シート間における前記像担持体と接触した前記転写ローラの領域が前記給電ローラと接触するときに前記給電ローラの押圧力を前記第２の押圧力に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、転写ローラに対する給電ローラの押圧力が変更可能であるために、転写ローラの塑性変形を防止しつつ、転写ローラ上のトナーの堆積を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の説明図
【図２】給電ローラの押圧力を第１の押圧力に設定した二次転写部の説明図
【図３】給電ローラの押圧力を第２の押圧力に設定した二次転写部の説明図
【図４】二次転写部の制御構成ブロック図
【図５】給電ローラの押圧力と二次転写ローラの塑性変形量の関係を示すグラフ
【図６】給電ローラの押圧力と接線方向荷重の関係を示すグラフ
【図７】給電ローラの押圧力を変更する手順のフローチャート
【図８】シート間パッチ画像が二次転写ニップ部を通過するタイミングと、給電ローラの押圧力変更のタイミングを示すタイミングチャート
【図９】給電ローラの押圧力と、二次転写ローラとスリップを生ずる値、二次転写ローラが塑性変形するときの値を示す表
【図１０】第２実施形態に係る給電ローラの押圧力を変更する手順のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１は本実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。本実施形態の画像形成装置は、像担持体である感光体ドラムに形成したトナー像を中間転写体である中間転写ベルトに一次転写し、そのトナー像を二次転写部において搬送されるシートに二次転写して画像形成する中間転写方式の電子写真画像形成装置である。
【００１３】
＜画像形成装置の全体構成＞
本実施形態の画像形成装置は、中間転写体である中間転写ベルト１が駆動ローラ８ａ、テンションローラ８ｂ，８ｃ及び二次転写内ローラ８ｄに張架され、駆動ローラ８ａの回転により図１の反時計回りに回転可能に設けられている。
【００１４】
前記中間転写ベルト１に沿って、その回転方向の上流側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各トナー像を形成する４個の画像形成ユニットが並置されている。各画像形成ユニットの構成は、トナーの色が異なるのみで構成は同一である。これをイエローの画像形成ユニットを例示して説明すると、像担持体としての感光体ドラム２の周囲に帯電ローラ３、露光部４、現像部５、一次転写ローラ６、ドラムクリーニング部７が配置されている。そして、画像形成にあたっては、矢印方向に回転する感光体ドラム２の表面を帯電ローラ３への帯電バイアスの印加によって一様に帯電し、これに露光部４から画像信号に応じた露光をすることで感光体ドラム２に静電潜像を形成する。この静電潜像を現像部５によってイエロートナーにより現像して可視像化し、現像されたトナー像を一次転写ローラ６への転写バイアス印加によって中間転写ベルト１に一次転写する。同様にしてマゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ユニットにおいて、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像を中間転写ベルト１に一次転写してカラー画像を形成する。
【００１５】
前記中間転写ベルト１へのトナー像の形成と同期して、図示しないシートカセットから搬送ローラ９等の搬送手段によってシートＳが二次転写部に搬送される。二次転写部である二次転写内ローラ８ｄに支持された中間転写ベルト１と二次転写ローラ１０とのニップ部（転写ニップ部）をシートが搬送されるときに、二次転写ローラ１０にトナーと逆極性の二次転写バイアスを印加することで第２の像担持体である中間転写ベルト１上のトナー像をシートに転写する。
【００１６】
そして、トナー像が転写されたシートは、定着部１１へと搬送され、加熱、加圧されることでトナー像が定着されて図示しない排出部に排出される。
【００１７】
また、前記二次転写ニップ部よりも中間転写ベルト１の下流側には中間転写ベルト１上に残留したトナーや紙粉を除去するベルトクリーニング部１２が設けられている。
【００１８】
＜二次転写部の構成＞
ここで、二次転写部の構成について図２及び図３を用いて説明する。二次転写部は、中間転写ベルト１の内面側に配置される二次転写内ローラ８ｄと、トナー像担持面側に配置される二次転写ローラ１０、給電ローラ１３とによって構成される。
【００１９】
本実施形態の二次転写内ローラ８ｄは、イオン導電材料などを分散して導電性を付与したＥＰＤＭゴムからなり、ローラ径が１９ｍｍ、ゴム厚０.５ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定されている。また、二次転写ローラ１０は金属錯体、カーボン等の導電剤を含有したＮＢＲゴムやＥＰＤＭゴム等からなる弾性層と芯金からなり、ローラ径が２４ｍｍ、スポンジ層の厚みが６ｍｍになるように形成されている。
【００２０】
また、本実施形態では前記二次転写ローラ１０に二次転写バイアスを印加する給電部材として、二次転写ローラ１０の周面に当接する直径１０ｍｍの給電ローラ１３が設けられている。
【００２１】
本実施形態では二次転写高圧電源１４として定電圧源を使用し、二次転写ローラ１０の芯金は電気的にアースとしている。そして、給電ローラ１３には二次転写工程で生じた二次転写ローラ１０の導電剤の分極を緩和する方向、つまり定電流源の外部高圧電源１５を給電ローラ１３に接続し、この給電ローラ１３から二次転写ローラ１０に供給される転写電流が二次転写ローラ軸を経由して二次転写ニップ部に流れるようにしている。これにより、二次転写ローラ１０の半径方向において外側にプラスの導電剤が偏り、内側（芯金側）にマイナスの導電剤が偏った状態をキャンセルするようにしている。原理的には定電圧源と定電流源の組合せは任意であるが、本件においては二次転写性と高圧電源コストを鑑みてこの組合せを採用している。
【００２２】
（押圧力変更手段）
前記給電ローラ１３は、押圧手段となるバネ１６によって二次転写ローラ１０に所定の押圧力で押圧され、二次転写ローラ１０の回転に従動回転するようになっている。そして、本実施形態では前記バネ１６による押圧力を変更可能な押圧力変更手段が設けられている。具体的には、前記バネ１６の一方の端部は給電ローラ１３の芯金を押圧し、もう一方の端部は可動ステージ１７に取り付けられている。そして、前記可動ステージ１７には、短径部と長径部を有するカム部材１８が当接している。これにより、前記カム部材１８をカムモータにより１／４回転させるごとに、図２に示すように短径部と、図３に示すように長径部が交互に可動ステージ１７を押圧する。このため、給電ローラ１３を二次転写ローラ１０に押圧する力を、第１の押圧力と、第１の押圧力よりも高い押圧力である第２の押圧力とに切り替え変更可能になっている。
【００２３】
（制御部）
前記カム部材１８を駆動するカムモータは、制御部によって駆動制御される。図４に示すように、制御部２０は各部を制御するＣＰＵ２０ａ、ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃを有し、ＣＰＵ２０ａは入力部２１から画像形成枚数や画像形成開始信号等の信号を入力し、感光体ドラム２や露光部４、現像部５の駆動や帯電バイアス、転写バイアス等のバイアス印加等の画像形成部２２を駆動制御する。また、ＣＰＵ２０ａは前記画像形成の際に、中間転写ベルト１を駆動するベルトモータ２３、カム部材１８を駆動するカムモータ２４の駆動を制御し、後述するように中間転写ベルト１の所定個所が二次転写ニップ部に至ったときに二次転写ローラ１０に対する給電ローラ１３の押圧力が第１の押圧力と第２の押圧力とに変更されるように制御する。
【００２４】
（給電ローラの押圧力について）
ここで、二次転写ローラ１０と給電ローラ１３の押圧力の関係について説明する。図５は給電ローラ１３の荷重量（押圧力）と二次転写ローラ１０の塑性変形量の関係を示す図である。本実施形態の二次転写ローラ１０は、前述したようにローラ軸にゴム等からなる弾性層を有し、さらにはスポンジ層を有する弾性ローラであるため、押圧により変形し易い。そして、前記二次転写ローラ１０に給電ローラが押圧しているため、図５に示すように、給電ローラ１３が二次転写ローラを押圧する力が増加すると、二次転写ローラ１０の塑性変形量が増加する。
【００２５】
二次転写ローラ１０の塑性変形が大きくなると、二次転写ニップ部における二次転写ローラの接触状態が安定しなくなり、二次転写バイアスが安定して供給されなくなる。したがって、給電ローラ１３の押圧力は二次転写ローラ１０を塑性変形させない力に設定する必要がある。
【００２６】
一方、二次転写ローラ１０はトナーが付着し易い部材である。特に、カラー画像形成の色調整をするために、画像形成の途中でテスト画像（パッチ画像）を中間転写ベルト１に転写し、これをシートに転写することなくベルトクリーニング部１２で除去する工程を実行することがある。このような場合、中間転写ベルト１に転写したトナーがそのまま二次転写ローラ１０に接触するため、二次転写ローラ１０にトナーが付着し易くなる。
【００２７】
二次転写ローラ１０に付着したトナーは微量であれば、二次転写ローラ１０に当接して従動回転している給電ローラ１３とのニップ部（給電ニップ部）を通過するときに、二次転写ローラ表面の微小凹凸が押圧、開放されることにより前記凹凸部に付着したトナーが除去される。しかし、給電ローラ１３が従動回転せずにスリップすると、二次転写ローラ表面に付着したトナーは、給電ローラ１３の摺擦によってローラ表面に付着したままとなって除去され難くなり、そのまま二次転写ローラ１０に堆積していき、シートが二次転写ニップ部に突入した際に、二次転写ローラ１０表面に堆積したトナーがシートに付着し、画像不良を生じ易くなる。
【００２８】
そして、給電ローラ１３の荷重量（押圧力）と、回転する二次転写ローラ１０に従動回転していた給電ローラ１３がスリップを開始するときの前記給電ニップ部での接線方向荷重の関係は、図６に示すような関係にある。すなわち、給電ローラ１３の押圧力が小さいと、給電ローラ１３は回転する二次転写ローラ１０に対してスリップが生じ易く、前記押圧力が大きくなるほどスリップし難くなる。また同じ押圧力であれば、二次転写ローラ１０にトナーが付着していない場合よりも付着している場合のほうがスリップを生じ易くなる。そして、トナーが付着していても押圧力を高めればスリップを生じ難くなる。
【００２９】
そこで、本実施形態にあっては、通常は塑性変形を生ずることなく転写バイアスの印加に適した第１の押圧力で給電ローラ１３を押圧するように設定する。そして、二次転写ローラ１０にトナーが堆積しやすい条件において、第１の押圧力より高い押圧力の第２の押圧力で給電ローラ１３を押圧するように設定するものである。
【００３０】
（押圧力変更動作）
図７は本実施形態の押圧力変更手段の動作を示すフローチャートである。本実施形態にあっては、複数枚のシートに連続してカラー画像を形成する際に、所定のタイミングで中間転写ベルトにパッチ画像を形成して色調補正する。このパッチ画像は、中間転写ベルト１のシート間（搬送されるシートとシートの間）に形成するようにしている。そして、中間転写ベルト１に形成したトナー像をシートに転写するときは第１の押圧力に設定し、シート間における中間転写ベルト１と接触した二次転写ローラ１０の領域が給電ローラ１３と接触するときに給電ローラ１３の押圧力を前記第２の押圧力に設定するものである。
【００３１】
具体的には、図７に示すように、画像形成が開始されたときに給電ローラ１３は第１の押圧力で二次転写ローラ１０を押圧するように設定されている。そして、画像形成が進み、シート間にパッチ画像が形成されると、そのパッチ画像が形成されたシート間に対応する中間転写ベルト１の領域が二次転写ニップに到達した時点で（Ｓ１）、カムモータ２４を駆動して給電ローラ１３の押圧力が第２の押圧力となるように設定する（Ｓ２）。
【００３２】
そして、中間転写ベルトのパッチ画像が形成された前記シート間の領域が二次転写ニップ部を通過した後（Ｓ３）、カムモータ２４を駆動して給電ローラ１３の押圧力が第１の押圧力となるように設定する（Ｓ４）。
【００３３】
これにより、シート間に形成されたパッチ画像のトナーが二次転写ニップ部において二次転写ローラ１０に付着し、そのトナーが給電ニップ部に至ったときは押圧力が通常よりも高くなっている。このため、トナーが付着した状態で二次転写ローラ１０が給電ニップ部に至っても該給電ニップ部において給電ローラ１３がスリップすることはない。そして、前記シート間の領域が前記二次転写ニップ部を通過した後は、二次転写ローラ１０にトナーが付着することがなくなるため、給電ローラ１３の押圧力が第１の押圧力となるように設定して二次転写ローラ１０に過度な押圧力がかからないようにする。これによって二次転写ローラ１０の塑性変形を防止することができる。
【００３４】
なお、厳密にはシート間に形成されたパッチ画像のトナーが二次転写ニップ部において二次転写ローラ１０に付着したとしても、そのトナーが給電ニップ部に至るまでに時間ｔを要する。時間ｔは、回転する二次転写ローラ１０が二次転写ニップ部から給電ニップ部に至るまでの時間である。同様に、パッチ画像のトナーが二次転写ニップ部を通過した後、二次転写ローラ１０に付着したトナー領域が給電ニップ部を通過するのは時間ｔ経過後である。
【００３５】
そのため、図８に示すように、中間転写ベルト１のシート間領域が二次転写ニップ部を通過する時間ｔ1−ｔ2までに対し、給電ローラ１３の押圧力を第１の押圧力から第２の押圧力に切り替える時間、第２の押圧力から第１の押圧力に切り替える時間は、それぞれ時間ｔだけ遅延することが好ましい。
【００３６】
図９に本実施形態の二次転写ローラ１０と給電ローラ１３を用いて給電ローラ１３の荷重量を変化させて二次転写ローラ１０とのスリップ及び二次転写ローラ１０の塑性変形の状態を調べた結果を示す。この結果から、本実施形態の画像形成装置においては通常時の荷重量（第１の押圧力）として塑性変形が生じない値であって、かつ、二次転写ローラ１０にトナー付着がなければスリップは生じない値である１０００ｇｆに設定している。また、シート間パッチ通過時の荷重量（第２の押圧力）として、二次転写ローラ１０にトナー付着があってもスリップが生じない値であって、長時間の押圧でなければ塑性変形が生じない値である２０００ｇｆに設定している。尚、前記第１の押圧力、第２の押圧力をどの程度に設定するかは給電ローラ１３と二次転写ローラ１０の物性値等に応じて適宜設定する。
【００３７】
以上のように、二次転写ローラ１０に対する給電ローラ１３の押圧力を変更させることにより、二次転写ローラ１０の塑性変形を抑制しつつ、併せて二次転写ローラ１０と給電ローラ１３とのスリップを低減させ、二次転写ローラ１０表面へのトナーの堆積を抑制させることができる。
【００３８】
〔第２実施形態〕
次に画像形成に際して給電ローラの押圧力を変更する第２実施形態について説明する。
【００３９】
前述した実施形態では中間転写ベルト１にパッチ画像を形成したときに、そのトナーが二次転写ローラ１０に付着することによる給電ローラ１３のスリップを抑制するために給電ローラ１３の押圧力を変更する例を示した。本実施形態では、パッチ画像を形成しない場合でも給電ローラの押圧力を変更する例を説明する。
【００４０】
画像形成枚数が多くなると、機内に飛散するトナーが多くなり、二次転写ローラ１０に付着するトナーが増える。このため、給電ローラ１３のスリップが発生しないようにして従動回転する給電ローラ１３によって二次転写ローラ１０に付着したトナーを除去することが好ましい。
【００４１】
しかし、給電ローラ１３の押圧力を高くすると、給電ローラ１３と二次転写ローラ１０のニップ幅が拡がり、給電ローラ１３から供給される転写電流値が変化して画像形成に影響を及ぼすおそれがある。そこで、トナー像を二次転写する状態のときは給電ローラ１３の押圧力を変更せず、トナー像を二次転写しない状態のときに給電ローラ１３の押圧力を高め、給電ローラ１３のスリップを確実に防止するようにする。
【００４２】
本実施形態では、通常は給電ローラ１３の押圧力を第１の押圧力に設定しているが、図１０のフローチャートに示すように、画像形成枚数が所定枚数以上になったときは（Ｓ１１）、中間転写ベルト１のシート間に対応する領域が二次転写ニップ部を通過するときに前記押圧力を第２の押圧力に変更する（Ｓ１２）。そして、前記シート間の領域が二次転写ニップ部を通過した後は、前記押圧力を第１の押圧力に戻す。これを画像形成が終了するまで繰り返す（Ｓ１３）。
【００４３】
上記のようにトナー像を転写する可能性がある領域が二次転写ニップ部を通過するときは給電ローラ１３の押圧力を変更することなく、安定した二次転写バイアスを印加する。一方、シート間のようにトナー像を転写する可能性がない領域が二次転写ニップ部を通過するときに給電ローラ１３の押圧力を高めることで給電ローラ１３のスリップを防止する。これにより、画像形成に影響を及ぼすことなく従動回転する給電ローラ１３によって二次転写ローラ１０に付着したトナーを除去して堆積を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    …中間転写ベルト
２    …感光ドラム
６    …一次転写ローラ
８ｄ  …二次転写内ローラ
１０  …二次転写ローラ
１２  …ベルトクリーニング部
１３  …給電ローラ
１４  …二次転写高圧電源
１５  …外部高圧電源
１６  …バネ
１７  …可動ステージ
１８  …カム部材
２０  …制御部
２３  …ベルトモータ
２４  …カムモータ
【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】
2018124434.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018124434.tif 000011
【図１０】
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