(57)【要約】【課題】  ヒータの温度センサ検出構成の微小な変更のみで絶縁耐圧を向上させることを目的とする。【解決手段】  セラミック基板上に発熱体を有し一次側から電力を供給される加熱体と、前記加熱材に絶縁材を介して熱を検出する二次側の熱センサと、前記熱センサの出力を帰還し加熱体を所定の温度に制御するＣＰＵと、前記ＣＰＵからの信号に基き加熱体への電力供給するトライアックと、前記トライアックとＣＰＵとの絶縁を行なうフォトトライアックと、温度センサの位置を固定し且つ断熱を目的とする保持部材と、前記保持部材を固定し温度センサと発熱体の位置を決定する支持材と、保持材を前記支持材の窪みに入れ込ませた状態で温度センサを発熱体へ当接させるようにするバネにより構成される加熱装置において、保持部材端部よりも絶縁材端部を長くし、絶縁材の端面が加熱体から離れた状態で支持材の窪みに入れ込まれた構成を特徴とすることである。【選択図】  図３
2008078028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板上に発熱体を有し一次側から電力を供給される加熱体と、前記加熱材に絶縁材を介して熱を検出する二次側の熱センサと、前記熱センサの出力を帰還し加熱体を所定の温度に制御するＣＰＵと、前記ＣＰＵからの信号に基き加熱体への電力供給するトライアックと、前記トライアックとＣＰＵとの絶縁を行なうフォトトライアックと、温度センサの位置を固定し且つ断熱を目的とする保持部材と、前記保持部材を固定し温度センサと発熱体の位置を決定する支持材と、保持材を前記支持材の窪みに入れ込ませた状態で温度センサを発熱体へ当接させるようにするバネにより構成される加熱装置において、保持部材端部よりも絶縁材端部を長くし、絶縁材の端面が加熱体から離れた状態で支持材の窪みに入れ込まれた構成を特徴とした加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置において、前記絶縁材が前記保持材の表面に巻かれ、加熱材側の絶縁材の端部は保持部材端部よりも長く、前記バネ側の絶縁材の端部は保持部材端部よりも短くした事を特徴とした加熱装置。
【請求項３】
請求項２記載の加熱装置において、絶縁部材を複数枚で構成し、最も加熱体側の絶縁材のみ加熱材側の絶縁材の端部を保持部材端部よりも長くした事を特徴とした加熱装置。
【請求項４】
請求項３記載の加熱装置において、加熱体側とバネ側の間の絶縁材の段差に緩やかな曲げ形状を有した事を特徴とした加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置における加熱体と前記発熱体の熱を検出する温度センサとの絶縁構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の絶縁構成としては、特登録０３３８２４７７に記載されるように、加熱体と温度センサの間の絶縁方法として、単純に絶縁材を挟み込んだ構成をとっていた。ここでは、絶縁材の形状を工夫し従来からの軽微な変更で縁面距離を長く確保する構成の説明を行なう。
【０００３】
図６は、従来例における画像形成装置の画像形成及び熱定着に関わる構成図である。
【０００４】
１７は像担持体としての感光ドラムであり、感光ドラム１７は矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、その回転過程で帯電手段としての帯電ローラ１８によって所定の極性・電位に一様に帯電処理される。次いでその回転感光ドラム１８の帯電処理面に対して、レーザ走査露光装置（レーザビームスキャナ）１９より出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザビーム２０による走査露光がなされて、回転感光ドラム面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。回転感光ドラム面に形成された静電潜像は現像装置２１でトナー画像として現像（可視化）される。一方、不図示の給紙機構部から、回転感光ドラム１７とこれに当接させた転写手段としての転写ローラ２２とのニップ部（転写ニップ部）に対して被記録材としての転写材２３が所定の制御タイミングで給送され、転写ニップ部即ち感光ドラム１７と転写ローラ１８の間を一定の加圧力で挟持搬送されて回転感光ドラム１７面側のトナー画像が転写材２３の面に順次に転写されていく。転写ニップ部でトナー画像の転写された転写材２３は感光ドラム面から分離され、加熱定着装置２４へ搬送されてトナー画像の加熱定着され、排出搬送される。この加熱定着装置２４については次の図７で述べる。転写材２３に対するトナー画像転写後の感光ドラム面はクリーニング装置２５により転写残りの残留トナーやその他の付着汚染物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に提供される。
【０００５】
図７は、前記加熱定着装置の詳細構成図である。２６は定着部材としての加熱体・定着フィルムユニット、２７は加圧部材としての弾性加圧ローラである。定着部材としての加熱体・定着フィルムアセンブリは、加熱体を支持するステイホルダー（ヒータ支持体）２８、前記ステイホルダー２８の下面にホルダー長手に沿って固定支持させた加熱体（以下、ヒータと記す）１３、このヒータ１３を固定支持させたステイホルダー１１に対してルーズに外側を覆った円筒状の定着フィルム２８などから構成されている。そして定着部材としての加熱体・定着フィルムアセンブリのヒータ１３と加圧部材としての弾性加圧ローラ２７とを定着フィルム２８を挟ませて弾性加圧ローラ２７の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させて所定幅のニップ部（以下、定着ニップ部と記す）を形成する。加圧部材としての弾性加圧ローラ２７は、芯金２９と、弾性層３０からなる。本例ではこの弾性加圧ローラ２７の両端部を不図示の加圧手段により定着部材としての加熱体・定着フィルムアセンブリの方向に十分に加圧付勢して定着フィルム２８を挟ませてヒータ１３に圧接させることで加熱定着に必要な定着ニップ部を形成させてある。弾性加圧ローラ２７は駆動手段３１により矢印の反時計方向に回転駆動される。そしてこの弾性加圧ローラ２７の回転駆動による該ローラ２７と定着フィルム２８の外面との定着ニップ部における接触摩擦力で円筒状の定着フィルム２８に回転力が作用し、該定着フィルム２８がステイホルダー１１の外回りを定着ニップ部においてフィルム内面がヒータの下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に回転する。そして、弾性加圧ローラ２７回転駆動による定着フィルム２８の回転がなされ、ヒータ１３に対する通電により該ヒータ１３が所定に昇温した状態において、定着ニップ部の定着フィルム２８と弾性加圧ローラ２７との間に未定着トナー画像３２を担持した被記録材３３が搬送されトナー画像担持面が定着フィルム２８の外面に密着して定着フィルム２８と一緒に定着ニップ部を通過することで、ヒータ１３の熱が定着フィルム２８を介して被記録材３３に付与され未定着トナー画像３２が被記録材３３に加熱定着される。定着ニップ部を通った被記録材３３は定着フィルム２８の面から曲率分離されて排出搬送される。３４は加熱定着されたトナー画像を示す。
【０００６】
続いて電気回路のブロック図（図８）を用い一次と二次の構成に関して説明を行なう。３５は商業用電源であり、前記加熱定着装置２４と画像形成装置の駆動及び制御を行なう装置への電源供給を行なう低圧電源部３６へ電力を供給する。低圧電源部３６は、商業用電源３５のＡＣ電力を後段の装置へ電力供給可能な低圧直流電圧へ変換する。３７は、本画像形成装置の制御を司るＣＰＵである。３８は、商業用電源３５とヒータ１３の通電ライン間に設けられヒータに異常が発生した場合に強制的に通電を遮断するリレーである。１０は、ヒータに当接された温度センサであり、ヒータの温度を検出しＣＰＵ３７へ温度情報を送信している。ＣＰＵ３７は前記温度情報を設定された温度と比較し、設定された温度になる様にヒータへの電力を供給するトライアック３９のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう。ここで、商業電源側から規定の絶縁を施していない箇所を一次側、絶縁を施している箇所を二次側と呼ぶことにする。操作者が一次側の箇所からの感電を防止する為、一般的に規格化された所定の絶縁構成をとる必要がある。本回路構成においては、絶縁が必要となる箇所は、低圧電源部３６の非図示のトランス、トライアック３９とＣＰＵ３７間、ヒータ１３と温度センサ１０間である。トライアック３９とＣＰＵ３７間は、フォトトライアック４０にで信号を光伝達し絶縁を行なっている。また、ヒータ１３と温度センサ１０に関しては、絶縁材を挟み絶縁を行なっている。
【０００７】
続いてヒータと温度センサの絶縁構成に関して説明を行なう。図９はヒータ１３と温度センサ１０の短手方向断面図である。４１はセラミック板でありパターニングされた発熱体４２により熱を均等に分散する。セラミック板４１の発熱体４２はパターニングされている面は保護材としてガラス層４３で保護される。前述したヒータ１３は、セラミック板４１と発熱体４２とガラス層４３で構成された板状のユニットである。ヒータ１３の熱を検出する温度センサ１０は、ヒータ１３に当接され設置する必要があるが、温度センサ１０が二次側の部品の為、ヒータ１３と絶縁を行なう必要がある。ここでは、絶縁シート１４を介して構成する。また、温度センサ１０は、温度センサ１０を保持する目的と前記温度センサ１０の熱を飛散させない目的のセラミックテーパ９表面に設置される。
【０００８】
続いて斜めからの図１０を用いてヒータ１３と温度センサ１０の絶縁距離に関して説明を行なう。絶縁シートは、耐熱特性に優れ温度応答性が良い特性を有する材料はシートの形状から加工する事が難しい。その為、本構成においてはセラミックテーパ９周囲に絶縁シート１４を巻き、温度センサ１０とヒータ１３の間に挟まれた構成をとる。また、縁面に関しては、絶縁シート１４端部から温度センサ１０までの距離が絶縁を確保する距離となっている。絶縁シート１４の厚さ方向に対する絶縁強度は十分確保された材料を選択した場合、絶縁を確保するには前述した縁面距離を多くとる事により高い絶縁を確保する事が出来る。絶縁シート１４の巻き方向に関しては、縁面距離を長く取れるように図示したように長手方向に対して円筒状に巻いた方が、短手方向に巻くよりも絶縁が確保できる。ここで、温度センサ１０とセラミックテーパ９と絶縁シート１４で構成されたユニットを温度センサユニット１２と呼ぶことにする。続いて、温度センサユニット１２の支持するステイホルダー１１について説明する。
【０００９】
図１１は、温度センサユニット１２とヒータ１３を支持するステイホルダー１１を示した図である。温度センサユニット１２は、ヒータ１３の指定された場所の温度を検知する為、ヒータ１３に対して位置ズレを起こさないように支持される必要がある。また、絶縁シート１４に傷が付かないようにする目的でも位置ズレをお起こさない構成が好ましい。ステイホルダー１１には、温度センサ１０が入る程度の穴が設けられ、温度センサ１０が位置する面に当たるようにヒータ１３が設置される。そして、温度センサ１０がヒータ１３に対して一定の圧がかかるようバネにより押し当てられる。
【特許文献１】特登録03382477号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来例では以下に示す問題点があった。
【００１１】
ヒータと温度センサの絶縁は、操作者の感電を防止する目的で行なっている。この絶縁は、落雷などのサージ的な電圧が商業入力電源から印加された状態でも絶縁が確保される構成にする必要がある。実際、落雷で印加されるサージ電圧は、一般的に商業入力電源へ装置側から流出しないように設けられているフィルタ回路を介してヒータへ印加される。前記フィルタ回路はインダクタ（Ｌ）やキャパシタ（Ｃ）で構成されており、装置の大型化に伴いインダクタンス値やキャパシタ値も大きくなる。サージ電圧は立上りが急峻な電圧波形を有している為、落雷箇所から装置の商業電源入力部までの伝送路インダクタンス成分と前記フィルタ回路のキャパシタンス成分により逆起電圧が発生する。大型の装置にように前記フィルタ回路の容量が大きい場合、ヒータに印加されるサージ電圧は、容量が小さい場合と比較し大きな値となる為、絶縁耐圧が高い構成をとる必要が出てくる。具体的には、絶縁シートの厚み方向の耐圧向上やヒータから温度センサに至るまでの縁面距離を長く取らなければならない。従来例で示したように縁面距離を長く取るには、絶縁シート及びセラミックテーパの長手方向を長くし、ステイホルダーの穴を大きくする必要がある。セラミックテーパやステイホルダーの穴を大きくした場合、周囲の熱が均等に分散せず転写材に均等に熱が伝わらない問題や、部品が大きくなる影響によるコストアップに繋がる。
【００１２】
今回提案する内容は、セラミックテーパやステイホルダーの穴のサイズを大きくせずに簡単な構成の変更で縁面距離を長くするものである。
【００１３】
第１の目的とするところは、セラミックテーパやステイオホルダーの穴のサイズを大きくせずに縁面距離を長くし耐圧向上を行なうものである。
【００１４】
第２の目的とするところは、温度センサユニットをステイホルダーの穴に設置した際にセラミックテーパの角部に発生するシート材のシワを少なくし温度センサの熱応答性を確保するものである。
【００１５】
第３の目的とするところは、温度センサユニットの梱包、輸送時、ステイホルダーへの組み付け時にシート材の破損を防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的１を達成する為に請求項１記載の加熱装置では、セラミックテーパ端部よりも絶縁シート端部を長くし、絶縁シートの端面がヒータから離れた状態で温度センサユニットをステイホルダーの穴に設置することで、縁面距離を長くし耐圧向上を行なう。
【００１７】
上記目的２を達成する為に請求項２記載の加熱装置では、ヒータ側の絶縁シート端部はセラミックテーパ端部よりも長く、逆側の絶縁シート端部はセラミックテーパ端部よりも短くする事で温度センサユニットをステイオホルダーの穴に設置した際にセラミックテーパの温度センサの設置されている面の四隅角部の生じるシワを少なくし温度センサの熱応答性の確保を行なう。また、請求項３記載の加熱装置では絶縁シートを複数枚で構成し、最もヒータ側の絶縁シートのみヒータ側の絶縁シート端部をセラミックテーパ端部よりも長くすることで、発生するシワのコシを軽減させ温度センサの熱応答性の確保する。
【００１８】
上記目的３を達成する為に請求項４記載の加熱装置では、ヒータ側と逆側と間の絶縁シートの段差に緩やかな曲げ形状を施すことにより絶縁シート端部に加わる応力により前記段差へ集中する力を分散し、シート材の破損を防止する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、上記目的１を達成する為に請求項１記載の加熱装置では、セラミックテーパ９端部よりも絶縁シート端部を長くし、絶縁シートの端面がヒータから離れた状態で温度センサユニットをステイホルダーの穴に設置することで、縁面距離を長くし耐圧向上を行なう事が出来る。
【００２０】
上記目的２を達成する為に請求項２記載の加熱装置では、ヒータ側の絶縁シート端部はセラミックテーパ９端部よりも長く、逆側の絶縁シート端部はセラミックテーパ９端部よりも短くする事で温度センサユニットをステイオホルダーの穴に設置した際にセラミックテーパ９の温度センサの設置されている面の四隅角部の生じるシワを少なくし温度センサの熱応答性の確保を行なう事が出来る。また、請求項３記載の加熱装置では絶縁シートを複数枚で構成し、最もヒータ側の絶縁シートのみヒータ側の絶縁シート端部をセラミックテーパ９端部よりも長くすることで、発生するシワのコシを軽減させ温度センサの熱応答性の確保出来る。
【００２１】
上記目的３を達成する為に請求項４記載の加熱装置では、ヒータ側と逆側と間の絶縁シートの段差に緩やかな曲げ形状を施すことにより絶縁シート端部に加わる応力により前記段差へ集中する力を分散し、シート材の破損を防止出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施例１）
画像形成装置の画像形成及び熱定着に関わる説明と電気回路構成に関わる説明は従来例と同じである為、省略し、ヒータと温度センサの絶縁構成に関する説明を行なう。
【００２３】
図１は、絶縁に関して、その必要性を落雷の例として説明を行なう図である。１は、発電所であり、送電路２を通じて画像形成装置へ電力を供給する。３、４は送電路における分布定数であり、インダクタンス成分Ｌ１、コンダクタンス成分Ｃ１を持っている。５は画像形成装置６内で発生する電気的ノイズ成分を装置外部へ放出しないように設けられたＡＣフィルタであり、インダクタンス成分Ｌ２、コンダクタンス成分Ｃ２で構成される。前記ＡＣフィルタ５は装置が大型化するに伴い、ノイズ除去効果の高いフィルタになる為、インダクタンス成分Ｌ２、コンダクタンス成分Ｃ２の値は大きくなる。落雷７等でサージ電圧が発生した場合、画像形成装置６にサージ電圧が印加される。この際に伝送路のインダクタンス成分Ｌ１とフィルタのＣ２による逆起電圧によりＣ２の値が大きいほど大きな電圧がヒータ駆動回路８内に設けられたヒータに印加されることになる。前述したように装置が大きくなるとフィルタＣ２のコンダクタンス成分が大きくなる為、より高いサージ電圧がヒータに印加されることになる。前記サージ電圧であっても、ヒータと温度センサとの絶縁は確保する必要がある為、縁面距離を長くする構成が要求される。
【００２４】
続いて、図２で、ヒータと温度センサの縁面距離を確保する為の構成を説明する。従来までの構成の場合、従来例で説明したようにセラミックテーパ９の周囲に絶縁シート１４を巻き前記絶縁シート１４端部（Ａ点）から温度センサ１０（Ｂ点）までの縁面距離で絶縁を確保している。この縁面距離を長くするには、セラミックテーパ９の長手方向の距離を延長し絶縁シート１４を長くし、ステイホルダー１１の穴をセラミックテーパ９が入るサイズまで大きくしていた。しかし、前述したように各部品のサイズを大きくすると、周囲の熱が均等に分散せず転写材に均等に熱が伝わらない問題や、部品が大きくなる影響によるコストアップに繋がる為、好ましくない。そこで、本実施例では、後述する構成により、各部品を大きなサイズへ変更せずに縁面距離を長くし耐圧向上を図る。
【００２５】
ヒータと温度センサの縁面距離は、それぞれの部品の間に挟み込んでいる絶縁シート１４のヒータが接触している位置から温度センサの位置までの距離である。セラミックテーパ９のサイズを変更せずに絶縁シート１４の長手方向のサイズのみ延長しステイホルダー１１の穴に入れ込むことで、絶縁シート１４の端部がヒータから離れ前記絶縁シート１４の両側を使用し縁面距離を取る事が出来る。しかし、シート材の長手方向のみを延長した状態でステイホルダー１１の穴に入れ込んだ場合、セラミックテーパ９四隅の箇所にシワが発生し温度センサがヒータに当接し難くなる為、縁面距離を取る必要がない温度センサの逆側の絶縁シート１４は延長しないようにカットしておく。図３は前述した形状の温度センサユニット１２をステイホルダー１１に入れ込む状態を示した図であり、温度センサユニット１２をヒータ１３へ当接するように入れ込むことで、絶縁シート１４の端部はヒータ１３から離れ、セラミックテーパ９及びステイホルダー１１の穴を大きくせずに縁面距離を長くする事が出来る。図４は、温度センサユニット１２をステイホルダー１１の穴に入れ込んだ状態の縁面距離を示した図であり、温度センサユニット１２及び、ステイホルダー１１の長手方向断面の図である。図２で示した従来の縁面距離（Ａ点からＢ点までの距離）に対して、本実施例の縁面距離１５が長く取れることが分かる。また、薄い絶縁シート１４を複数枚重ねて使用し、温度センサに接触しているシート材のみサイズを延長する事で、発生するシワのコシを軽減させ温度センサの熱応答性の確保する。また、図５に示すように、絶縁シート１４の温度センサ側とその逆側の間にある段差に緩やかな曲げ形状１６を施すことにより、温度センサユニット１２の輸送注意や組みつけの際に絶縁シート１４端部に加わる応力により前記段差へ集中する力を分散し、シート材の破損を防止する。
【００２６】
以上述べた温度センサユニットは、１本のヒータに複数個使用された場合であっても縁面距離を長く確保できる事は、言うまでもない。
【００２７】
また、ヒータの発熱体４２がセラミック基板のどちらにパターニングされていても縁面距離を長く確保できる事は、言うまでもない。
【００２８】
（実施例２）
図１２は、本実施例２における絶縁シートをヒータと温度センサの間に挟み込む状態を示した図である。ステイホルダー１１の穴よりも大きな長方形に切断されたシート１４をステイホルダー１１の穴を覆うように設置し、その上方から温度センサ１０を下に設置したセラミックテーパ９をステイホルダー１１の穴へ入れ込む。セラミックテーパ９をステイホルダー１１の穴に入れ込んだ状態を図１３に示す。シート材１４の端面は、全面ヒータ１３から離れた状態になり、縁面距離を絶縁シート１４の両面で取れる為、従来例よりも絶縁耐圧を向上できる。実施例１と比較すると絶縁シート１４をセラミックテーパ９の周囲に巻きつける必要が無い為、簡易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施例における落雷の例を説明する図
【図２】ヒータと温度センサの縁面距離を確保する為の構成を説明する図
【図３】実施例１における温度センサユニットをステイホルダーに入れ込む状態を示した図
【図４】実施例１における温度センサユニットをステイホルダーへ入れ込んだ図
【図５】シート材の緩やかな曲げ形状を示した長手方向側面から見た図
【図６】従来例における画像形成装置の画像形成及び熱定着に関わる構成図
【図７】加熱定着装置の構成図
【図８】電気回路のブロック図
【図９】ヒータと温度センサの説明を行なう短手方向断面図
【図１０】ヒータと温度センサの絶縁距離の説明を行なう図
【図１１】温度センサユニットとヒータを支持するステイホルダーの説明図
【図１２】実施例２における絶縁シートをヒータと温度センサの間に挟み込む状態を示した図
【図１３】実施例２における温度センサユニットをステイホルダーへ入れ込んだ図
【符号の説明】
【００３０】
１  発電所
２  送電路
３  送電路における分布定数Ｌ
４  送電路における分布定数Ｃ
５  ＡＣフィルタＬ
６  画像形成装置
７  落雷
８  ヒータ駆動回路
９  セラミックテーパ
１０  温度センサ
１１  ステイホルダー
１２  温度センサユニット
１３  ヒータ
１４  絶縁シート
１５  実施例１の縁面距離
１６  絶縁シートの緩やかな曲げ形状
１７  感光ドラム
１８  帯電ローラ
１９  レーザ走査露光装置（レーザビームスキャナ）
２０  レーザビーム
２１  現像装置
２２  転写ローラ
２３  転写材
２４  加熱定着装置
２５  クリーニング装置
２７  弾性加圧ローラ
２８  定着フィルム
２９  芯金
３０  弾性層
３１  駆動手段
３２  未定着トナー画像
３３  被記録材
３４  加熱定着されたトナー画像
３５  商業用電源
３６  低圧電源部
３７  ＣＰＵ
３８  リレー
３９  トライアック
４０  フォトトライアック
４１  セラミック板
４２  発熱体
４３  ガラス層
４４  温度センサユニット
４５  バネ
【図１】
2008078028.tif 000003
【図２】
2008078028.tif 000004
【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】
2008078028.tif 000012
【図１１】
2008078028.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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