(57)【要約】【課題】従来のタンデム型カラー画像形成装置では、複数の画像形成ユニット間隔を広く取る必要があるため、装置の大型化や、転写材搬送精度不良による色ズレ、色ムラが問題となっている。【解決手段】画像形成部を縦列でかつ、カラー画像形成の下流側に行くに従い、前記複数の画像形成部と略同じ高さで隣接配置される光学ユニット側に順次位置をずらして斜めに配置させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を形成するための異なる色のトナーを収容する複数の現像ユニットと各現像ユニットによりその上に形成された静電潜像が現像される感光体を有する複数の感光体ユニットとを有するカラー画像形成装置であって、各色の画像形成に対応した感光体ユニットと現像ユニットからなる画像形成部が縦列でかつ、カラー画像形成の下流側に行くに従い、前記複数の画像形成部と略同じ高さで隣接配置される光学ユニット側に順次位置をずらして斜めに配置させたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体上に形成されたトナー像を順次重ねて１次転写を行い、複数色の画像を形成する中間転写体を有し、少なくとも上下２本のローラとしての下部の駆動ローラ及び上部の従動ローラで張架支持されるとともに、斜めに配置された状態で、一方向に回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトが上から下に搬送される面に配列された複数の前記感光体と、前記中間転写ベルトを支持する前記上部の従動ローラと共に中間転写ベルトを挟んだ状態で対向配置された転写ローラと、前記中間転写ベルトに対して前記感光体の反対側に用紙搬送経路を有することを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の画像形成部の上方に定着ユニットが配置され、前記用紙搬送経路が略コの字形状を有し、最下部の給紙ユニットから上方へ用紙を搬送させる構成とし、前記中間転写体、各画像形成部の着脱および、用紙ジャム処理を用紙搬送面と向い合う前面操作で行うことを特徴とする請求項２記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体を配設した面の上流側でかつ前記中間転写ベルトを保持する従動ローラに対向して中間転写ベルトクリーナを配置したことを特徴とする請求項３記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像形成装置に関し、特に複数の画像形成部で形成した画像を中間転写ベルト上で重ね合せ、重ね合せた画像を用紙に一括転写するカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー電子写真方式の画像形成装置において、印字の高速化を図るため、画像形成部を並列に並べて、順次トナー像を重ねていき、ワンパスでカラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式が採用されている。ここでの画像形成部は静電潜像が形成される感光体ユニットと前記感光体に供給するトナーを収容する現像ユニットの一対を言うものとする。しかしながら、画像形成部を並列に配置する構成のため、装置はその方向に長くなり、また、紙上に画像を重ねる方式では、定着ユニットも並列に配置されるため、さらに長くなってしまい、従来のタンデム式の装置は設置面積が大きくなってしまうという問題があった。このような問題点を解決することを目的とする従来の技術としては、例えば、特開平１１−１５２２７号公報に記載の縦置きのタンデム方式の画像形成技術がある。
【０００３】
図４は、従来のカラー画像形成装置を説明するための構造図である。図４を参照すると、上記従来の技術は、垂直方向に配列された複数の感光体２８ａ（Ｂｋ）、２８ｂ（Ｃ）、２８ｃ（Ｍ）、２８ｄ（Ｙ）と、この複数の感光体２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄに各々異なる色の画像を形成する画像形成手段と、複数の感光体２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄに対向して配置されレジストローラ１２から送られてきた転写紙を吸着して搬送する搬送転写ベルト３７と、この搬送転写ベルト３７から搬送されてきた転写紙上の画像を定着させる定着ユニット１３とを有し、搬送転写ベルト３７により搬送される転写紙上に複数の感光体２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ上の画像を重ねて転写する画像形成装置において、レジストローラ１２から複数の感光体２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄのうち転写紙が最初に到来する第１の感光体２８ａ（Ｂｋ）までの転写紙搬送経路長を通紙可能な最小サイズの転写紙の通紙方向長さの１／２より短くした画像形成装置が開示されている。
【０００４】
さらに、上記従来の技術には、レジストローラ１２から吸着手段までの転写紙搬送経路長を通紙可能な最小サイズの転写紙の通紙方向長さの１／２より短くした画像形成装置も開示されている。
【０００５】
さらに、上記従来の技術には、複数の感光体２８ａ（Ｂｋ）、２８ｂ（Ｃ）、２８ｃ（Ｍ）、２８ｄ（Ｙ）のうち転写紙が最後に到来する感光体２８ｄ（Ｙ）から定着ユニット１３までの転写紙搬送経路長を通紙可能な最小サイズの転写紙の通紙方向長さの１／２より短くした画像形成装置も開示されている。
【０００６】
このような従来の技術の縦置きのタンデム方式の画像形成装置では、装置下部に配設した給紙カセット９から転写紙を搬送転写ベルト３７に静電吸着して担持して垂直に搬送し、搬送しながら複数の画像形成ユニット３８ａ（Ｂｋ）、３８ｂ（Ｃ）、３８ｃ（Ｍ）、３８ｄ（Ｙ）から順に画像を記録媒体上に重ねてカラー画像を形成し、形成後、搬送転写ベルト３７から転写紙を離脱させ、定着器に搬送し、転写紙上のトナー画像を定着している。このような従来の技術では、比較的装置高さが増加するものの、設置面積を小さくできるといった効果が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１５２２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術は、用紙などの記録媒体に直接トナー画像を転写し、複数色を重ねていく方式であるため、用紙（転写紙）の厚みや吸湿性などの条件が転写に影響するため、画像の安定再現性が不十分であるという問題点があった。さらに、厚い用紙を通紙する時、用紙のこしが強くなるため搬送転写ベルトの静電吸着力よりもレジストローラまたは定着ユニットの用紙搬送力の方が大きくなり、吸着部で用紙のスリップが発生してカラー画像の色ずれという問題点もがあった。さらに、連続的に印字していて、紙詰まり等のジャムが発生したとき、特に記録媒体に画像を順次転写する部分に記録媒体が残っているような場合、ジャム処理が困難で、かつ、カラー画像のため未定着トナーが多く付着している用紙をユーザが処理するので、手や服が汚れる、または空気中に舞って環境を汚染するという問題点もあった。
【０００９】
本発明はかかる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置全体を小型化にしながら、用紙の厚みや吸湿性などの条件にかかわらず、安定した画質を得ることができ、ジャム発生時の用紙の取り出し作業を容易化でき、消耗品としての画像形成部の交換作業性を向上できるカラー画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に記載の発明の要旨は、カラー画像を形成するための異なる色のトナーを収容する複数の現像ユニットと各現像ユニットによりその上に形成された静電潜像が現像される感光体を有する複数の感光体ユニットとを有するカラー画像形成装置であって、各色の画像形成に対応した感光体ユニットと現像ユニットからなる画像形成部が縦列でかつ、カラー画像形成の下流側に行くに従い、前記複数の画像形成部と略同じ高さで隣接配置される光学ユニット側に順次位置をずらして斜めに配置させたことを特徴とするカラー画像形成装置に存する。
【００１１】
また、この発明の請求項２に記載の発明の要旨は、前記感光体上に形成されたトナー像を順次重ねて１次転写を行い、複数色の画像を形成する中間転写体を有し、少なくとも上下２本のローラとしての下部の駆動ローラ及び上部の従動ローラで張架支持されるとともに、斜めに配置された状態で、一方向に回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトが上から下に搬送される面に配列された複数の感光体と、前記中間転写ベルトを支持する前記上部の従動ローラと共に中間転写ベルトを挟んだ状態で対向配置された転写ローラと、前記中間転写ベルトに対して前記感光体の反対側に用紙搬送経路を有することを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置に存する。また、この発明の請求項３に記載の発明の要旨は、前記複数の画像形成部の上方に定着ユニットが配置され、前記用紙搬送経路が略コの字形状を有し、最下部の給紙ユニットから上方へ用紙を搬送させる構成とし、前記中間転写体、各画像形成部の着脱および、用紙ジャム処理を用紙搬送面と向い合う前面操作で行うことを特徴とする請求項２記載のカラー画像形成装置に存する。また、この発明の請求項４に記載の発明の要旨は、前記感光体を配設した面の上流側でかつ前記中間転写ベルトを保持する従動ローラに対向して中間転写ベルトクリーナを配置したことを特徴とする請求項３記載のカラー画像形成装置に存する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、感光体ユニットと現像ユニットからなる複数の画像形成部を縦列でかつ、カラー画像形成の下流側に行くに従い、前記複数の画像形成部と略同じ高さで隣接配置される光学ユニット側に順次位置をずらして斜めに配置させたことで装置本体の設置面積を小さくできると共に、装置本体の高さも低くでき装置全体の小型化が可能になる点に特徴を有している。
【００１３】
また、本発明は、図１に示すように少なくとも上下２本のローラとしての下部の駆動ローラ（不図示）及び上部の従動ローラ（不図示）で張架された状態で回転搬送される中間転写ベルトを斜めに配置し、上から下に搬送される面に複数の感光体を配列し、前記中間転写ベルトを支持する前記上部の従動ローラと転写ローラで構成される転写部を用いて用紙に転写することでカラー画像を形成する点に特徴を有している。
【００１４】
本発明は、さらに加えて定着ユニットを画像形成部の上方に配置し、用紙搬送経路が略コの字形状を有し、中間転写ベルトに対して感光体と反対側に配置され、最下部の給紙ユニットから上方へ用紙を搬送させる構成とすることで、定着ユニットの熱による機内温度の過度の上昇を抑制し、安定したカラー画像の形成が可能になる点と中間転写体、各画像形成部の着脱および、用紙ジャム処理を用紙搬送面と向い合う前面操作で容易に行うことができる点に特徴を有している。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るカラー画像形成装置を説明するための構造図である。図１において、紙面左から順に転写ローラ３６、中間転写ユニット１８、画像形成部（感光体ユニットと現像ユニット）５ａ〜５ｄ、光学ユニット１ａ〜１ｄが配置され、画像形成部５ａ〜５ｄの上方に定着ユニット１３、下方には供給用の用紙１０が収容される給紙カセット９が配置されている。
【００１６】
また、光学ユニット１（１ａ〜１ｄ）の上方には各色のトナーが収容されるトナーホッパー４０が配置されている。図２は本発明の一実施の形態に係るカラー画像形成部周辺を説明するための概要図である。
【００１７】
図１、２において光学ユニット１ａ〜１ｄは、装置本体の後方（紙面右側）に各色に対応して複数個配置され、潜像を形成する感光体２８ａ〜２８ｄに対して略水平にレーザ光３６ａ〜３６ｄが照射される。構成部品としては図示外の半導体レーザ、ポリゴンミラー２及び結像レンズ３、反射ミラー４から構成されており、図示外の半導体レーザからの光をポリゴンミラー２で偏向走査し、結像レンズ３、反射ミラー４を介して感光体２８上の露光ポイントに光像を導くようにしたものである。
【００１８】
図２において本実施の形態で用いられる画像形成部５（５ａ〜５ｄ）について記述する。ここでいう画像形成部５は各色に対応する感光体ユニット８（８ａ〜８ｄ）と現像ユニット６（６ａ〜６ｄ）を単一の筐体に一体構成にしたものと仮定しても良いが、近年の消耗品の長寿命化という流れからすると部品寿命の等しいブロック毎に分割した方が理に適っているため、ここでは分割された感光体ユニット８（８ａ〜８ｄ）と現像ユニット６（６ａ〜６ｄ）の一対をいうものとする。
【００１９】
感光体ユニット８は、図２に示すように、ドラム状の感光体２８と、この感光体２８を予め帯電する帯電ロール２９と、感光体２８上の残留トナーを除去する弾性体スポンジロールからなるローラクリーナ３０とを一体的にカートリッジ化したものであり、感光体２８の直径としては、画像形成部５（５ａ〜５ｄ）間隔の短寸化、転写性の面から今回は２０ｍｍという小径を採用した。一方、ローラクリーナ３０は、導電性ウレタン発泡体のローラ形状をしており、トナーと逆極性の電圧を与えられながら感光体ドラム２８と周速差を有しながら感光体ドラム２８と同方向に接触回転して感光体ドラム２８上の残留トナーを掻き取っている。また、図３において本実施の形態で用いられる各感光体ユニット８（８ａ〜８ｄ）は単独で装置本体の案内部（不図示）に合せ、装着しても良いが、交換メンテナンス性の向上のために、各感光体ユニット８（８ａ〜８ｄ）は単一の筐体にそれぞれ感光体回転中心軸を基準としてネジ締め等で固定支持されている（以下、これを感光体ユニット集合体７と呼ぶ）。この感光体ユニット集合体７は装置本体に装着される時、縦列でかつ、カラー画像形成の下流側に行くに従い、装置後方（紙面右側）に配置される光学ユニット１（１ａ〜１ｄ）側に順次位置をずらして斜めに配置させられる。
【００２０】
現像ユニット６（６ａ〜６ｄ）は、現像フレーム２７（２７ａ〜２７ｄ）を有し、この現像フレーム２７内には所定の色トナー（図示せず）が含まれる現像剤を収容すると共に、現像フレーム２７内には一対の現像剤攪拌部材としてのアジテータ２６（２６ａ〜２６ｄ）を配設し、また、現像フレーム２７の感光体２８に対向する開口部位には現像ロール２５（２５ａ〜２５ｄ）を配設すると共に、現像ロール２５上への現像剤の層厚が規制される現像剤層厚規制ブレード（不図示）を設けたものである。そして、現像ロール２５には図示外の現像バイアスが印加され、現像ロール上の現像剤（トナー）が感光体ドラム２８側へ飛翔するようになっている。また、感光体２８と現像ロールとの間のギャップ調整は現像ローラ両端部に同軸でしかも、回転自在のキャップコロ（不図示）で行なっている。また、本実施の形態で用いられる現像ユニット６（６ａ〜６ｄ）は単独で装置本体の案内部（不図示）に合せ、装着しても良いが、交換メンテナンス性の向上のために、各現像ユニット６（６ａ〜６ｄ）は単一の筐体に変位可能に支持されている（以下、これを現像ユニット集合体２４と呼ぶ。）。現像ユニット集合体２４は感光体ドラム２８方向にスライド可能に装置本体の案内部３１に位置決め固定されている。また、中間転写ユニット１８は少なくとも上下２本のローラ（下部のベルト駆動ローラ２０及び上部のベルト従動ローラ２１）で張架された状態で斜めに配置され、矢印Ａ方向に回転搬送される中間転写ベルト１９と、この中間転写ベルト１９の上から下に（紙面上方向から下方向に）搬送される面に沿って配置された複数の感光体２８（２８ａ〜２８ｄ）と、感光体２８上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１９上に１次転写するバックアップローラ２２（２２ａ〜２２ｄ）が中間転写ベルト１９を挟んで感光体２８と対向する位置に配置されている。
【００２１】
さらに、中間転写ベルト１９を張架保持する上部のベルト従動ローラ２１に対向して中間転写ベルトクリーナ２３を配置されている。
【００２２】
図３は、実施の形態１に係る画像形成装置の他の概要を示す説明図である。本実施の形態では、本体ハウジングは、図３に示すように、図中左側に開閉扉１７を有し、開閉扉１７を開放した際の装着用開口部を通じて、現像ユニット集合体２４、感光体ユニット集合体７、中間転写ユニット１８を出し入れ可能としたものである。開閉扉１７には、閉じた状態では中間転写ベルト１９を張架保持する上部のベルト従動ローラ２１に対向する位置で中間転写体ベルト１９上のトナー像を用紙に一括転写する２次転写ロール３６が取付けられている。
【００２３】
本実施の形態では、図１に示すように、給紙カセット９には用紙１０を所定のタイミングで送出するフィードロール１１が設けられており、フィードロール１１と２次転写部位との間に位置する用紙搬送路には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ１２が設けられると共に、この下流側には、光学式の用紙通過センサ（不図示）が配設されている。本実施の形態では、用紙通過センサ（不図示）は用紙１０の先端を検出するものであり、この検出タイミングに基づいて例えば各画像形成部５（５ａ〜５ｄ）の光学ユニット１（１ａ〜１ｄ）の静電潜像の書き込みタイミングが制御されるようになっている。
【００２４】
更に、２次転写部位の下流側に位置する用紙搬送路には出口側のニップ搬送手段として定着ユニット１３が設けられる。この定着ユニット１３は、加熱ロール１５と加圧ロール１６からなるものである。
【００２５】
更に、この定着ユニット１３の下流側には用紙排出用の排出ロール１４が設けられ、ハウジングの上部には形成された収容トレイに排出用紙が収容されるようになっている。
【００２６】
次にカラー画像形成装置の動作について図１および図２を参照して説明する。図２を参照すると、本実施の形態のカラー画像形成装置では、帯電ロール２９によって感光体２８の表面が一様に帯電され、光学ユニット１によってレーザ光３６による光書き込みが行われ、感光体２８上に潜像が形成される。その後に、現像剤層厚規制ブレード（不図示）によって現像ロール２５上に一方の極性（プラスまたはマイナス）に帯電したトナー薄層が形成され、感光体２８と現像ロール２５が対向する現像部において、潜像がトナーによって現像され、感光体２８上にトナー像が形成される。このようにして形成された感光体２８上のトナー像は、図１に示すように、上流の（配置上、上の）画像形成部５ａから順に中間転写ベルト１９にバックアップローラ２２に所定の電圧が印加されることで１次転写が実行され、複数色のトナー像が中間転写ベルト１９上に形成される。給紙カセット９の用紙１０は、中間転写ベルト１９に対して、画像形成部６の反対側を通るように搬送され、中間転写ベルト１９を支持している前記２本のローラ（下部のベルト駆動ローラ２０及び上部のベルト従動ローラ２１）のうちの前記上部のベルト従動ローラ２１に対向する２次転写部に挿入される。中間転写ベルト１９上のトナー像は、前記転写部で用紙１０に対して２次転写が実行される。２次転写後に残った中間転写ベルト１９上の残トナー（不図示）は、中間転写ベルトクリーナ２３により除去される。その後に、定着ユニット１３により、トナー像は用紙１０上に定着され、カラー画像が形成される。また、転写ローラ３６は、通常の画像形成時には中間転写ベルト１９に対して圧接するように配置され、ジャム処理時には非接触になる位置に配置される。
【００２７】
以上説明したように本実施の形態は、少なくとも上下２本のローラ（下部のベルト駆動ローラ２０及び上部のベルト従動ローラ２１）で張架された状態で回転搬送される中間転写ベルト１９を斜めに配置し、上から下に（紙面上方向から下方向に）搬送される中間転写ベルト１９の面に沿って複数の感光体２８を配置し、中間転写ベルト１９上にトナー画像を順次転写して複数色のトナー画像を形成し、中間転写ベルト１９を支持している前記上部のベルト従動ローラ２１と転写ローラ３６で構成される前記転写部を用いて用紙１０に転写し、その後、定着ユニット１３を用いてカラー画像を形成している。
【００２８】
また、本実施の形態は、複数の画像形成部を光学ユニット側に順次位置をずらして斜めに配置させたことで装置本体の設置面積を小さくできると共に、装置本体の高さも低くでき装置全体の小型化が可能になる。
【００２９】
また、本発明の形態は、図１に示すように少なくとも上下２本のローラとしての下部の駆動ローラ及び上部の従動ローラで張架された状態で回転搬送される中間転写ベルトを斜めに配置し、上から下に搬送される面に複数の感光体を配列し、前記中間転写ベルトを支持する前記上部の従動ローラと転写ローラで構成される転写部を用いて用紙に転写させ、さらに加えて定着ユニットを画像形成部の上方に配置し、用紙搬送経路が略コの字形状を有し、中間転写ベルトに対して感光体と反対側に配置され、最下部の給紙ユニットから上方へ用紙を搬送させる構成とすることで、定着ユニットの熱による機内温度の過度の上昇を抑制でき、安定したカラー画像の形成が可能になる。さらに、中間転写ユニット、各画像形成部の着脱および、用紙ジャム処理を用紙搬送面と向い合う前面操作で容易に行うことができる。なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。まず第１の効果は、複数の画像形成部を光学ユニット側に順次位置をずらして斜めに配置させたことで装置本体の設置面積を小さくできると共に、装置本体の高さも低くでき装置全体の小型化が可能になる。
【００３１】
また第２の効果は、用紙を中間転写ベルトに対して、画像形成ユニットの反対側を搬送する構成になっているため、ジャム発生時の用紙の取り出し作業を容易化でき、中間転写ユニット、各画像形成部の着脱および、用紙ジャム処理を用紙搬送面と向い合う前面操作で容易に行うことができる。
【００３２】
さらに、定着ユニットを画像形成部の上方にが配置しているため、定着ユニットの熱による機内温度の過度の上昇を抑制でき、安定したカラー画像の形成が可能になる。
【００３３】
また第３の効果は、中間転写ベルトクリーナを画像形成部側で、中間転写ベルトを支持する従動ローラと対向して配置することにより、中間転写ベルトクリーナを中間転写ベルトに安定して圧接でき、クリーニング性能を安定化でき、中間転写ベルトクリーナから中間転写ベルトクリーナ外に排出される廃トナー（不図示）、および画像形成部から排出される廃トナー（不図示）を落下させ、図示していない１つの廃トナー（不図示）ボックスに収納できることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るカラー画像形成装置を説明するための構造図
【図２】本発明の一実施の形態に係るカラー画像形成部周辺を説明するための概要図
【図３】実施の形態１に係る画像形成装置の他の概要を示す説明図
【図４】従来のカラー画像形成装置を説明するための構造図
【符号の説明】
１（１ａ〜１ｄ）  光学ユニット
２（２ａ〜２ｄ）  ポリゴンミラー
３（３ａ〜３ｄ）  結像レンズ
４（４ａ〜４ｄ）  反射ミラー
５（５ａ〜５ｄ）  画像形成部
６（６ａ〜６ｄ）  現像ユニット
７  感光体ユニット集合体
８（８ａ〜８ｄ）  感光体ユニット
９  用紙カセット
１０  転写材（用紙）
１１  フィードロール
１２  レジストローラ
１３  定着ユニット
１４  排紙ロール
１５  加熱ロール
１６  加圧ロール
１７  開閉扉
１８  中間転写ユニット
１９  中間転写ベルト
２０  ベルト駆動ローラ
２１  ベルト従動ローラ
２２  ベルトバックアップローラ
２４  現像ユニット集合体
２５  現像ロール
２７  現像フレーム
２８  感光体
２９  帯電ロール
３０  クリーニングロール
４０  トナーホッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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