(57)【要約】【課題】  記録素子及び記録素子以外の記録ヘッド加熱手段を備えたインクジェット記録装置において、記録素子以外の加熱手段が故障した場合に記録素子自体が正常な状態にあっても記録ヘッドの交換を実施する必要があり、記録ヘッドの短寿命化を招いている。また記録素子以外の加熱手段が故障した状態で継続使用した場合、記録自体は実施できるが画質性能が低下してしまうという課題が生じてしまう。【解決手段】  駆動信号の印加によって記録素子が発生する熱エネルギーによりインクを吐出し記録を行う記録ヘッド、前記記録ヘッドの温度を検出するための記録ヘッド温度検出手段、前記記録ヘッド温度検出結果に基づき記録素子及び記録素子以外の加熱手段により記録ヘッド温度を調整するための保温制御手段を備え  前記記録素子以外の加熱手段の故障を検知した場合に記録素子による保温制御条件を強める。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号の印加によって記録素子が発生する熱エネルギーによりインクを吐出し記録を行う記録ヘッド、
前記記録ヘッドの温度を検出するための記録ヘッド温度検出手段、
前記記録ヘッド温度検出結果に基づき記録素子及び記録素子以外の加熱手段により記録ヘッド温度を調整するための保温制御手段を備え、
前記記録素子以外の加熱手段の故障を検知した場合に記録素子による保温制御条件を強める事を特徴とするインクジェットヘッドの温度制御方法。
【請求項２】
前記保温制御は記録ヘッドを記録走査するとき以外では記録素子及び記録素子以外の加熱手段を用い、記録ヘッドを記録走査するときは記録素子以外の加熱手段のみを用いる事を特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの温度制御方法。
【請求項３】
前記保温制御条件とは、  加熱手段の駆動制御条件及び保温目標温度である事を特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの温度制御方法。
【請求項４】
前記保温制御条件は、記録ヘッドの記録走査時間に応じて設定される事を特徴とする請求項１から３に記載のインクジェットヘッドの温度制御方法。
【請求項５】
前記記録素子以外の加熱手段の故障検知は記録ヘッドの温度を計測し正常時の保温状態との差異により判定する事を特徴とする請求項１から４に記載のインクジェットヘッドの温度制御方法。
【請求項６】
前記記録素子以外の加熱手段の故障検知は前記加熱手段への駆動電圧をモニタし正常時に対する電圧降下により判定する事を特徴とする請求項１から４に記載のインクジェットヘッドの温度制御方法。
【請求項７】
駆動信号の印加によって記録素子が発生する熱エネルギーによりインクを吐出し記録を行う記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドの温度を検出するためのヘッド温度検出手段、
前記記録ヘッド温度検出結果に基づき記録素子及び記録素子以外の加熱手段により記録ヘッド温度を調整するための保温制御手段を備え、
前記記録素子以外の加熱手段の故障を検知した場合に記録素子による保温制御条件を強める事を特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記保温制御は記録ヘッドを記録走査するとき以外では記録素子及び記録素子以外の加熱手段を用い、記録ヘッドを記録走査するときは記録素子以外の加熱手段のみを用いる事を特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記保温制御条件とは、加熱手段の駆動制御条件及び保温目標温度である事を特徴とする請求項７または８に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
前記保温制御条件は、記録ヘッドの記録走査時間に応じて設定される事を特徴とする請求項７から９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
前記記録素子以外の加熱手段の故障検知は記録ヘッドの温度を計測し正常時の保温状態との差異により判定する事を特徴とする請求項７から１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
前記記録素子以外の加熱手段の故障検知は前記加熱手段への駆動電圧をモニタし正常時に対する電圧降下により判定する事を特徴とする請求項７から１０に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明はインク滴を記録媒体上に吐出させて記録するインクジェットヘッドの温度制御方法およびインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドを用いた記録装置においては、近年記録速度の高速化や記録密度の高精細化のために、常に一定の吐出特性（インク吐出量と着弾）が不可欠となっている。インクジェットヘッドの吐出に関しては、インク温度によってインク液滴の吐出特性、特に吐出されるインク液滴径が変化する事が知られている。一般に記録ヘッドは記録に伴って蓄熱が進行しインク温度が上昇する傾向にあり、その結果、インク液滴径が変化して記録濃度が変化する場合がある。さらには、低温において記録初期に正常な吐出が得られず、画像不良を招く場合もある。このため、記録動作前に記録開始初期から良好な画像を実現するため記録ヘッドの温度制御が行われている。そのために、加熱手段や温度センサの工夫により安定して温調制御ができるようにすることが求められ、例えば特許文献１では複数のサブヒータを個別に加熱制御する手段を設け高精度な温度調整制御記録を実現するシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８１７６０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来技術によると高精度な温度制御を実現するために加熱手段が複雑化しており、記録素子以外の加熱手段が故障した場合に記録素子自体が正常な状態にあっても記録ヘッド交換を実施する必要が生じ、記録ヘッドの短寿命を招くという課題があった。また、記録素子以外の加熱手段が故障した状態で継続使用した場合には、記録自体は実施できるが画質性能が低下してしまうという課題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では下記の構成のいずれかをとることにより達成されることを見出した。
【０００６】
１．駆動信号の印加によって記録素子が発生する熱エネルギーによりインクを吐出し記録を行う記録ヘッド、前記記録ヘッドの温度を検出するための記録ヘッド温度検出手段、前記記録ヘッド温度検出結果に基づき記録素子及び記録素子以外の加熱手段により記録ヘッド温度を調整するための保温制御手段を備え、前記記録素子以外の加熱手段の故障を検知した場合に記録素子による保温制御条件を強める事を特徴とするインクジェットヘッドの温度制御方法。
【０００７】
２．前記保温制御は記録ヘッドを記録走査するとき以外では記録素子及び記録素子以外の加熱手段を用い、記録ヘッドを記録走査するときは記録素子以外の加熱手段のみを用いる事を特徴とするインクジェットヘッドの温度制御方法。
【０００８】
前記記録ヘッドを記録走査するときとは、記録素子に対し駆動信号の印加を行い画像記録及び記録直前の予備吐を実施する期間を示している。
【０００９】
例えばキャリッジの定速区間で画像記録を実施する事を想定した場合には、記録直前の予備吐を実施するためのキャリッジ加速期間から減速に入るまでの期間を示す。記録直前の予備吐が必要ない場合には、キャリッジの定速期間を示す。期間の設定はこれに限られるものでなく、紙幅、画像情報から画像記録及び記録直前の予備吐を実施する期間をさらに細かく把握できるのであればその期間に限定しても構わないものである。
【００１０】
３．前記保温制御条件とは、加熱手段の駆動制御条件及び保温目標温度である事を特徴とするインクジェットヘッドの温度制御方法。
【００１１】
４．前記保温制御条件は、記録ヘッドの記録走査時間に応じて設定される事を特徴とするインクジェットヘッドの温度制御方法。
【００１２】
５．前記記録素子以外の加熱手段の故障検知は記録ヘッドの温度を計測し正常時の保温状態との差異により判定する事を特徴とするインクジェットヘッドの温度制御方法。
【００１３】
６．前記記録素子以外の加熱手段の故障検知は前記加熱手段への駆動電圧をモニタし正常時に対する電圧降下により判定する事を特徴とするインクジェットヘッドの温度制御方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、記録素子以外のヘッド加熱手段の故障に際して、画像品位を落とすことなく記録ヘッドの高寿命化を図ることが出来、ユーザーのコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係わるインクジェット記録装置を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係わるインクジェットプリンタ記録装置システム概略構成を表すブロック図。
【図３】本発明の実施例１に係わる保温制御全体を示したフローチャート。
【図４】本発明の実施例１に係わるの記録走査前保温制御を示したフローチャート。
【図５】本発明の実施例１に係わる記録走査中保温制御を示したフローチャート。
【図６】本発明の実施例１に係わる保温制御用テーブル。
【図７】本発明の実施例１に係わる記録ヘッド温度推移を示した図。
【図８】本発明の実施例１に係わる電圧検出回路を用いた加熱手段の状態検出手段。
【図９】本発明の実施例１に係わる記録ヘッド温度モニタによる加熱手段の状態検出手段。
【図１０】本発明の実施例２に係わる記録ヘッド温度推移を示した図。
【図１１】本発明の実施例２に係わる保温制御用テーブル。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
＜記録装置概要＞
初めに、本発明のインクジェット記録装置の全体的な構成、及び動作を説明する。
【００１８】
図１は本発明のインクジェット記録装置の全体を表す模式図である。
【００１９】
図１において紙送りローラー１０１は、記録媒体１０２を１対のローラーで挟み込むようになっており、回転することにより記録媒体を副走査方向に移動させる。記録ヘッドはプラテン１０６に対向する面に吐出口を備えている。また、記録ヘッド１０５はキャリッジ１０４に着脱可能に取り付けられ、キャリッジ駆動手段（図示せず）によりキャリッジが主走査ガイド１０３に沿って動くことにより記録媒体に対して走査（以下主走査と記載する）しながらインク滴を吐出することが出来る。なお、記録ヘッドはインク供給装置（図示せず）に結合され、インクが供給されている。プラテン１０６はインク記録ヘッドの下に設けられ、記録時には記録媒体がプラテンと記録ヘッドの間に位置するとともに、プラテン１０６に保持されることにより、記録媒体と記録ヘッドの間隔が適正になるように保持される。また、図１には示されていないが、このインクジェット記録装置は記録媒体を紙送りローラーまで供給する記録媒体供給手段、記録ヘッドの吐出口周りの状態を適正に保つ為の回復手段、記録が終わった記録媒体を取り出す記録媒体排出手段を備えている。
【００２０】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を１層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。
【００２１】
記録動作は以下の様に行われる。
【００２２】
このインクジェット記録装置に記録開始の指令信号が入力されると、記録媒体供給手段（図示せず）により記録媒体が図１の右上方向から先端が紙送りローラーの位置に来るまで供給され、その後、記録信号に応じて、紙送りローラーにより記録媒体上の印刷開始位置に記録ヘッドが位置するように記録媒体が送られる。続いて、キャリッジ、記録ヘッドが主走査しながら記録媒体上にインク滴を吹き付けることにより印刷が行われる。その後、紙送りローラーにより所定量記録媒体が送られ（以下この動作を副走査と記載する）が行われ、再び、キャリッジ、記録ヘッドが主走査を行いながら記録媒体上にインク滴を吹き付ける。この副走査、主走査の繰り返しにより、記録媒体に記録が行われた後、図１の左下方向に記録媒体が排出される。なお、記録媒体としては紙が良く用いられるが、その他の素材であっても構わない。また、ＯＨＰシートやコンパクトディスク、さらには、インクジェットを用いたＤＮＡチップ製造装置やディスプレー製造装置の場合、それぞれに適した材質からなる基板であっても構わない。
【００２３】
図２は、本発明のインクジェット記録装置システム概略構成を表すブロック図である。プリンタ２０２はホスト２０１からの画像データを受信するためのＩ／Ｆ２０３、プリンタ全体を制御するためのプリンタ制御部２０４、画像データを記憶するためのプリンタ記憶装置２０６、ホストから送信されてくる画像データを記録ヘッドより吐出するデータ形式（すなわちインクを吐出するかしないか）に変換する画像データ変換部２０５、画像データ変換部２０５から送られる情報より印刷方法を決定し、記録媒体の副走査方向の移動とキャリッジの主走査方向の移動を制御する印刷制御部２０７、記録媒体を副走査方向に移動させるための搬送制御部２０９、キャリッジの動きを制御するキャリッジ制御部２１０、実際のインク吐出及び保温制御を行うヘッド制御部２１１、印刷前後で吐出性能の回復処理の制御を行う吐出性能回復制御部２０８で構成される。記録素子及び記録素子以外の加熱手段はヘッド制御部２１１により制御される。
【００２４】
以下に第１／第２の温度制御に関する実施例をあげ、本発明を詳細に説明する。各実施例で示す各種設定値はあくまでも一例であり、本発明を限定するものではない。また以下実施例においては、記録素子以外の加熱手段をサブヒータと呼ぶ事にする。
【実施例１】
【００２５】
実施例１を説明する保温制御シーケンスについてのフローチャートを図３〜５に、該シーケンスにより想定される記録ヘッド温度推移を図７に示す。
【００２６】
図３は画像記録を行う際の保温シーケンスの全体フローチャートである。保温シーケンス開始にあたっては、後述の検出手段により事前に検出された加熱手段の状態を取得する（Ｓ３０１）。続くステップＳ３０２では、該結果に基づき最適な保温制御条件を取得し、全ての画像記録が終了するまで記録走査前／記録走査中保温制御シーケンスを実行する。
【００２７】
ステップＳ３０２において取得する保温制御条件の一例を図６に示す。
【００２８】
図６の表においてフローＡ欄に記載されている条件は全ての加熱手段が正常な場合の保温制御フローにおいて設定する条件、一方フローＢ欄はサブヒータが故障している場合の保温制御フローにおいて設定する条件を示している。
【００２９】
本発明において保温制御手段は二種類備えているが、これらは記録走査前、記録走査中においてそれぞれ次のように使い分けることを想定している。記録走査前においてはすべての加熱手段（記録素子及びサブヒータ）を用い加熱を実施し、一方で記録走査中には記録素子は画像形成に伴うインク吐出に用いられるためこれを保温に用いることが出来ずサブヒータのみでの保温となる。従ってフローＢはサブヒータが故障している状況を想定しているため記録走査中の保温が出来ない。このため画像ｄｕｔｙが低い場合には記録ヘッド温度が徐々に低下してしまい記録走査終了付近では十分な吐出が得られなくなる懸念がある。したがって予め予想される記録走査中の温度低下分を補うのに十分な記録ヘッド温度まで記録走査開始前に保温しておく必要があり、結果として図６のように目標温度をフローＡ＜フローＢのように設定する。さらに、フローＢにおいては目標温度を高く設定するためフローＡと同等の加熱条件では目標温度に到達するまでに時間がかかり記録速度が低下してしまうという課題が生じる。このためフローＢに関しては記録速度同等に保てるような加熱駆動条件（駆動電圧、駆動パルス、駆動周波数）を設定するものである。
【００３０】
各保温制御設定条件は、プリンタの設置環境、記録ヘッド構成、使用するインク等により異なるためこれに限る物ではない。また保温制御における目標温度を一律で示しているがこれに限られるものでなく、記録走査前／記録走査中で切替えても構わないものである。
【００３１】
＜加熱手段の状態検出方法＞
ステップＳ３０１において取得する状態検出方法について図８、９を用いて説明する。
【００３２】
加熱手段の検出方法としては、サブヒータ回路上にモニタ手段を設けるか、本体上には追加構成をせず加熱時の記録ヘッド温度の昇温をモニタするような方法が考えられる。
【００３３】
図８は、前記前者に対応するものであり、サブヒータの回路上に電圧検出回路実装する場合の概略回路図である。サブヒータ駆動中のＶＨ電圧を逐次モニタリングし、ＶＨの電位が降下しサブヒータにＶＨが掛からない（ヘッド保温できない）状態になった所で故障を検知する。
【００３４】
一方図９は、前記後者に対応するものであり、加熱時のヘッド温度推移をサブヒータの状態に対応し示した図である。サブヒータが故障し加熱してもヘッド温度が上昇しなくなった場合に閾値を設け故障と判断する。図９には閾値設定の一例を示してある。加熱開始から所定時間（図９では例えば５ｓ）における記録ヘッド昇温量ΔＴ（図９では例えば５℃）を判断指標とし、これを超えなかった場合に故障と判断するものである。
【００３５】
続いて図４に基づき記録走査前保温制御シーケンスについて詳細に説明をする。
ステップＳ４０１において図２ステップＳ２０１にて取得した情報に基づき保温制御フローを選択する。
【００３６】
ステップＳ４０１において全ての加熱手段が正常と判断された場合、フローＡへ進む。
【００３７】
フローＡにおいては、図６テーブルより取得した条件を元に、加熱シーケンス（記録素子及びサブヒータによる加熱）を開始する（Ｓ４０３）。続く記録走査中の保温制御シーケンスにおいてサブヒータ加熱による保温が継続できるためスキャン開始時に十分な吐出を得るのに最低限の記録ヘッド温度まで加熱する事となる。
【００３８】
一方サブヒータが故障しているとの情報を取得した場合フローＢへ進む。前述したようにフローＢの場合にはサブヒータでの加熱が出来ないため、続く記録走査中保温シーケンスでの記録ヘッド温度の低下まで想定した温度に加熱しておく。また目標温度を上げるためフローＡと同等の記録速度を実現するためには記録素子の加熱駆動条件を強化する必要がある。加熱シーケンス開始後は逐次記録ヘッド温度を取得し目標温度に到達したかどうか判断する（Ｓ４０４）。目標温度に到達した場合は続くステップＳ４０５に移行し加熱シーケンスを終了すると共に予備吐（Ｓ４０６）を行い記録を開始する。
【００３９】
記録開始後は、図５記録走査中保温シーケンスに移行する。
【００４０】
前記記録走査前保温シーケンス同様、ステップＳ５０１において図３ステップＳ３０１にて取得した加熱手段の状態に基づき保温制御フローを選択する。
【００４１】
ステップＳ５０１において全ての加熱手段が正常と判断された場合フローＡ、サブヒータが故障していると判断された場合フローＢへ進む。
【００４２】
フローＡにおいては、図６より取得した条件を元に、サブヒータによる加熱により記録走査中も保温を継続する（Ｓ５０２〜５０６）。一方フローＢの場合には加熱手段が無いため記録走査中は保温制御シーケンスをスキップし、画像記録のみ実施される。このため線画のように画像ｄｕｔｙが低く、記録による記録ヘッドの昇温が見込めない場合には記録走査中にヘッド温度が降下する事が予想される。
【００４３】
以上図３〜５のフローによる保温制御を実施した場合の記録ヘッド温度推移は図７のようになる。記録走査開始前シーケンスの開始（ｔ＝０）と共に保温制御を開始し記録ヘッド温度が上昇し始める。目標温度に到達した所（ｔ＝ｔ１）で記録を開始し、記録走査中保温制御シーケンスへと移行する。ｔ＝ｔ２にて記録走査終了後、記録走査開始前保温制御を再開し目標温度に到達した所（ｔ＝ｔ３）で次スキャンを開始する。図７においては記録による昇温がほとんどない低ｄｕｔｙの画像を想定している。
【００４４】
図７実線がフローＡ（全ての加熱手段が正常）の状態におけるプロファイル、点線がフローＢ（サブヒータが故障）の状態における温度プロファイルである。フローＢにおいては記録走査中に保温制御が実施できないため時間と共に記録ヘッド温度が下がる。一方フローＡでは第１記録走査開始前に目標温度まで保温した後はサブヒータにより常に一定に保たれている。
【００４５】
フローＡ、フローＢどちらが選択された場合でも記録速度（ｔ１、ｔ２・・タイミング）が変わらない用にするためＴ１においては記録ヘッド温度上昇カーブの傾きの違い分だけフローＡの加熱条件を強めに設定し、またＴ３においては保温制御（ｔ３−ｔ２）が記録走査間の保温以外の動作（ＣＲランプダウン、ＬＦ送り等・・）内に終了するような加熱条件に設定する必要がある。図６においては特に第１記録走査前とそれ以降の記録走査間で条件を分けてはいないが、Ｔ１、Ｔ３において保温制御にかけられる時間をもとに個別設定してもよい。
【００４６】
図７においてはフローＡ、フローＢとも記録走査終了時の記録ヘッド温度をそろえるような例を示しているがこれに限られるものでなく、該時点での吐出性能が同等になるように設計すれば構わない。
【００４７】
本実施例によると加熱手段の状態に応じて保温制御条件を最適化するため、サブヒータ故障後も画質低下をおこすことなく、かつ記録速度の低下を招くことなく記録素子自体の寿命を迎えるまで記録ヘッドを使用することができ、記録ヘッドの高寿命化、ひいてはユーザーにおけるコストの低減につながるものである。
【実施例２】
【００４８】
実施例１ではサブヒータが故障した場合（フローＢ）に記録素子による保温制御条件を一律強める例を示したが、記録走査中の記録ヘッド温度低下量は次の保温制御までの時間に依存するものであるからこれを加味した実施例を示す。
【００４９】
図１０実線及び太点線は図７と同様のものである。これに対して記録走査時間が短い（ｔ＝ｔ２_２）ような場合には、デフォルト（ｔ＝ｔ２_１）程記録ヘッド温度が降下しないうちに記録走査が終了する。これに基づき細点線のように記録走査中開始前の目標温度を低く設定、また加熱駆動条件を緩和することが可能となるものである。
【００５０】
これに基づき設定した保温制御条件テーブルの例を図１１に示す。記録走査時間に比例する要素である紙幅に対して目標温度／加熱駆動条件を切り替えている。紙幅１７”以下であればサブヒータ故障の影響を受けないためフローＡと同様の設定としている。また最大の保温制御条件を３６”以上にて設定し、その中間となる１７”〜３６”においてはその間の設定となる。実施例１においては全ての状態を保証する必要があるため最大の保温制御条件に一律固定している。
【００５１】
本実施例においては紙幅を元にした制御例を示したがこれに限られるものでなく記録走査時間に比例する要素、例えば画像サイズ等でも構わない。
【００５２】
以上本実施例によると記録素子による加熱のみに頼る場合に懸念される信頼性の低下（記録素子断線、熱応力によるノズル故障）を抑制し、より記録ヘッドを長い期間使用することが可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１０１  紙送りローラー
１０２  記録媒体
１０３  主走査ガイド
１０４  キャリッジ
１０５  記録ヘッド
１０６  プラテン
２０１  ホスト
２０２  プリンタ
２０３  Ｉ／Ｆ
２０４  プリンタ制御部
２０５  画像データ変換部
２０６  プリンタ記憶装置
２０７  印刷制御部
２０８  吐出性能回復制御部
２０９  搬送制御部
２１０  キャリッジ制御部
２１１  ヘッド制御部
【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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