(57)【要約】【課題】交差した回転体対によりトナー像を定着させた際に発生したカールを補正することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】駆動部を制御し、交差した状態で圧接した正逆転可能な定着ローラ対５２の正回転によりトナー像がシートＰに定着されると、定着ローラ対５２を逆回転させ、再度、シートＰを、定着ローラ対５２を通過させるようにすることにより、定着ローラ対５２によりトナー像を定着させた際に発生したカールを補正することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像をシートに転写し、転写されたトナー像を定着しながらシートを搬送する画像形成装置において、
交差した状態で圧接し、正回転によりトナー像を定着させながらシートを搬送し、逆回転によりトナー像が定着されたシートを逆方向に搬送する正逆転可能な回転体対と、
前記回転体対を正逆転駆動する駆動部と、
前記回転体対の正回転により前記回転体対から搬送されるシートを案内する第１搬送通路と、
前記回転体対にシートを案内する第２搬送通路と、
前記第２搬送通路から分岐して設けられ、前記回転体対に加圧された後に前記回転体対の逆回転により搬送されたシートを、前記回転体対を迂回させて前記第１搬送通路に案内する第３搬送通路と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
環境湿度を検知する湿度検知部と、
使用するシートの厚さ情報を入力する入力部と、
前記回転体対を正転又は逆回転させるよう前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記湿度検知部からの湿度情報に基づき前記環境湿度が所定値以上の場合、または前記入力部からの厚さ情報に基づきシートが所定値以上の厚さの場合には、前記回転体対を正転させて排出し、前記環境湿度が所定値未満と判断した場合、又は前記入力部からの厚さ情報に基づきシートが所定値未満の厚さと判断した場合には、前記回転体対を正転させた後に逆回転させてシートを第３搬送通路に搬送した後に排出するよう前記駆動部の駆動を制御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】
前記回転体対のシート搬送方向上流に設けられ、前記回転体対の逆回転により搬送されたシートを、前記第３搬送通路に導くガイド部材を備え、
前記ガイド部材を、前記回転体対を構成する各回転体の軸の中心を結ぶ直線のうち、軸間距離が最少となる直線の、前記回転体対のニップを通る垂線と交わるように設けたことを特徴とする請求項１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、画像形成装置に関し、特に定着部に設けられた定着ローラ対を構成するローラの軸線を交差させるようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を転写部にて転写材としてのシートに転写した後、シートを定着部に導くようにしている。ここで、この定着部は回転体対として定着ローラと、それに圧接する形で対向配置される加圧ローラからなる定着ローラ対を備えている。そして、トナー像が転写された後、シートは、この定着ローラ対のニップ部に進入して加圧されることにより、トナー像が定着される。
【０００３】
定着部は、熱によってトナーを溶かしてシートに定着させる方式と、圧力によってトナーをシートに強く押しつけ定着させる方式の２つの方式が広く使われている。熱による定着（熱定着）に比べ圧力による定着（圧力定着）は、熱源不要のため省エネルギーであることと、使い始めに熱定着方式では装置があたたまるまでの待ち時間が必要であるのに対し、圧力定着方式ではこれが不要であるという利点がある。
【０００４】
そして、圧力定着方式の定着部では、シートの先端が定着ローラ対のニップに入り込み易くしたり、入り込む際の衝撃を防止したりするために、定着ローラ対の軸線を交差させるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３-９６６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような従来の画像形成装置において、ローラ対（回転体対）の軸線を交差させた場合、軸線を交差させたローラ対のニップ部にシートが進入すると、図８に示すようにシートＰの角部にカールが生じる。ここで、このカールの形状はシートＰの先端、後端、左端、右端各々で異なる。
【０００７】
これはシートＰが、両端部にニップ部が形成されていないローラ対１５０を通過する際、先端右端部及び後端左端部が定着ローラ１５１側に、先端左端部及び後端右端部が加圧ローラ１５２側に規制されるためと考えられる。即ち、一般的なローラ対は上下のローラの軸線を合わせるので中央から端部までのすべてのニップ面がシート搬送方向に対して直角でローラの稜線に形成される。また、このとき、ニップの幅も軸線（稜線）に対して均等になる。
【０００８】
一方、上下のローラに交差角を設けると、上下のローラの軸線は交差する。そして、例えば、図８に示すように、上方の定着ローラ１５１の左側が下方の加圧ローラ１５２に対して手前にずれ、右側が奥にずれた場合、ニップ幅は中央から左端部に向かうに従って加圧ローラ１５２のＲ部に掛かるようになる。そして、このようにニップ幅が加圧ローラ１５２のＲ部に掛かるようになると、シートは稜線ではなく加圧ローラ１５２のＲ斜面でニップさせるようになるので、そのＲ形状に合わせてカールする。また、反対面の端部は、シートは稜線ではなく定着ローラ１５１のＲ斜面でニップさせるようになるので、そのＲ形状に合わせてカールする。
【０００９】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、交差した回転体対によりトナー像を定着させた際に発生したカールを補正することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、トナー像をシートに転写し、転写されたトナー像を定着しながらシートを搬送する画像形成装置において、交差した状態で圧接し、正回転によりトナー像を定着させながらシートを搬送し、逆回転によりトナー像が定着されたシートを逆方向に搬送する正逆転可能な回転体対と、前記回転体対を正逆転駆動する駆動部と、前記回転体対の正回転により前記回転体対から搬送されるシートを案内する第１搬送通路と、前記回転体対にシートを案内する第２搬送通路と、前記第２搬送通路から分岐して設けられ、前記回転体対に加圧された後に前記回転体対の逆回転により搬送されたシートを、前記回転体対を迂回させて前記第１搬送通路に案内する第３搬送通路と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のように、トナー像がシートに定着されると、回転体対を逆回転させ、再度、シートが回転体対を通過させるようにすることにより、交差した回転体対によりトナー像を定着させた際に発生したカールを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの概略構成を示す図。
【図２】上記カラー電子写真プリンタに設けられた定着部の構成を説明する図。
【図３】上記定着部に設けられた加圧機構の構成を説明する図。
【図４】上記加圧機構の制御ブロック図。
【図５】上記定着部の構成を説明する図。
【図６】上記定着部におけるカール補正制御に係るブロック図。
【図７】上記定着部によるカール補正動作を説明するフローチャート。
【図８】軸線を交差させたローラ対を通過する際、シートにカールが生じる状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの概略構成を示す図である。
【００１４】
図１において、１はカラー電子写真プリンタ（以下、プリンタという）、１Ａは装置本体であるプリンタ本体である。１Ｂはプリンタ本体１Ａに設けられ、電子写真方式により画像形成を行う画像形成部、１Ｃは画像形成部１Ｂにトナー像が形成されるシートＰを給送するシート給送装置、１ＤはシートＰにトナー像を転写する転写ユニットである。なお、シートＰの具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート状のもの、厚紙、ＯＨＰ用などがある。４０は、転写されたトナー像を定着させながらシートを搬送する定着部である。
【００１５】
ここで、画像形成部１Ｂは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４つの画像形成ユニット１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）により構成される。なお、これら各画像形成ユニット１０は、それぞれ感光体ドラム１１、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、クリーナ１５、一次転写装置１７等を備えている。
【００１６】
シート給送部１Ｃは、給紙カセット２０と、給紙カセット２０に収納されたシートＰを送り出すシート給送ローラ２１とを備えている。なお、本実施の形態において、プリンタ本体１Ａは、シートを手差しにより給送するマルチ給紙トレイ２５を備えている。
【００１７】
また、転写ユニット１Ｄは、図中矢印の方向へと搬送駆動される中間転写ベルト３１を備えている。ここで、中間転写ベルト３１は、一次転写装置１７により与えられる所定の加圧力及び静電的負荷バイアスにより、感光体ドラム上に形成されたトナー像が転写されるものである。また、略対向する二次転写内ローラ３４及び二次転写外ローラ３５により形成される二次転写部において所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることでシートＰへ未定着画像を吸着させるものである。
【００１８】
このような構成のプリンタ１において、画像を形成する際には、まず、予め帯電装置１２により感光体ドラム１１の表面が一様に帯電される。この後、画像データが露光装置１３に伝送されると、露光装置１３は、送られてきた画像情報の信号に基づいて発光し、この光を矢印方向に回転する感光体ドラム１１に対して照射することにより感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。
【００１９】
次に、このようにして感光体ドラム１１上に形成された静電潜像に対して、現像装置１４によるトナー現像が行われ、感光体ドラム上にトナー像が形成される。この後、一次転写装置１７により所定の加圧力及び静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト３１上にトナー像が転写される。転写後、感光体ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去され、次の画像形成に備える。
【００２０】
ここで、画像形成部１ＢのＹ、Ｍ、Ｃ及びＢｋの各画像形成ユニット１０による画像形成は、中間転写ベルト上に一次転写された上流のトナー像に重ね合わせるタイミングで行われる。この結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト３１上に形成される。また、シートＰは、給紙カセット２０からシート給送ローラ２１により、あるいはマルチ給紙トレイ２５から画像形成部１Ｂの画像形成タイミングに合わせて送り出され、この後、シートＰはレジストローラ２３へと搬送される。
【００２１】
そして、シートＰは、レジストローラ２３において斜行補正やタイミング補正を行った後、略対向する二次転写内ローラ３４及び二次転写外ローラ３５により形成される二次転写部へと搬送される。この後、二次転写部において所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることでシート上にフルカラーのトナー像が二次転写される。
【００２２】
次に、このようにトナー像が二次転写されたシートＰは圧力定着方式の定着部４０へと搬送される。そして、この定着部４０において、トナー像がシート上に定着され、この後、トナー像が定着されたシートＰは、排紙トレイ６５上に排出される。なお、シートＰの両面に画像を形成する場合には、片面に画像が形成されたシートＰは、この後、反転搬送装置６０に搬送され、反転搬送装置６０により再度、画像形成部１Ｂに搬送される。
【００２３】
ところで、圧力定着方式の定着部４０は、図２に示すように、定着ローラ５０と加圧ローラ５１とからなる回転体対である定着ローラ対５２を備えている。ここで、本実施の形態において、トナーを定着させる際、加熱することなく、圧力定着により高い加圧力だけでトナー像を定着させるようにしている。このため、本実施の形態においては、定着ローラ５０及び加圧ローラ５１として、外径約３３ｍｍの鋼製ローラに高周波焼き入れをした上に硬質クロムメッキを膜厚４〜９μｍで施したローラを使用している。
【００２４】
また、定着ローラ５０及び加圧ローラ５１を、軸線を約２°交差した状態で、線圧２００Ｎ、総圧７，０００Ｎ〜１０，０００Ｎで押圧している。ここで、このように堅いローラ対５０，５１に高荷重を掛けた場合、ローラ対５０，５１のニップ幅は０．５ｍｍ程度となり、軸線を交差させたことにより、ローラ対５０，５１は撓むようになるが、この時の撓み量は数１０ミクロン程度となる。なお、撓みすぎるとローラ全体に圧力が掛からないので、あまり撓ませないでニップ面をつくるため、ローラ対５０，５１の形状は中央部が微小に太いクラウン形状としている。
【００２５】
また、この定着部４０は、図３に示すような加圧機構を備えている。この加圧機構は、加圧ローラ５１を回転自在に支持すると共に回動軸１０２ａを支点として上下方向に回動自在なレバー１０２と、レバー１０２の回動端を、加圧バネ１００を介して上方に付勢する圧力可変カム１０１を備えている。なお、加圧ローラ５１の他方の軸も、他の不図示のレバーにより回転自在に支持されている。また、圧力可変カム１０１は、不図示のギヤと、後述する図４に示すモータＭによって駆動される。そして、このモータＭの回転によって圧力可変カム１０１を回転させてレバー１０２及び不図示のレバーを上下方向に回動することにより、固定された定着ローラ５０に対する加圧ローラ５１の圧接力を変更することができる。
【００２６】
図４は加圧機構のブロック図であり、５３は定着ローラ５０及び加圧ローラ５１の圧接力を制御するコントローラである。そして、このコントローラ５３は、モータＭの駆動時間をコントロールして圧力可変カム１０１の位置を制御することにより、定着ローラ５０及び加圧ローラ５１の圧接力が所定の圧接力になるようにしている。なお、圧接力が所定の圧接力になったかどうかの確認は、例えば圧力可変カム１０１の回転角度や、加圧バネ１００の長さを検知することにより行う。
【００２７】
また、図５に示すように、定着部４０のシート搬送方向下流にはトナー像が定着されたシートをＹ方向に搬送する第１搬送通路１１０と、シートが第１搬送通路１１０を通過していることを検知する第１排紙センサ１１４が設けられている。
【００２８】
ところで、定着ローラ５０と加圧ローラ５１を、各々の軸線を平行にして配置した場合、各ローラ５０，５１の両端部を押し付けることにより、定着ローラ５０と加圧ローラ５１を加圧すると、各ローラ５０，５１の中央部が撓んでしまう。この場合、各ローラ５０，５１はその両端部域においては互いに強く加圧されるが、中央部域においては加圧力が比較的弱くなる。この結果、定着ローラ対５２の中央部域を通過するシート部分と両端部域を通過するシート部分とではトナー像とシートの定着性に差が生じる。
【００２９】
このため、本実施の形態では、回転体対である定着ローラ５０と加圧ローラ５１は各々の軸線を互いに交差させ略均一な圧力で圧接できるようにしている。ここでは、この軸線の交差角度を交差角と定義する。しかし、このように定着ローラ５０と加圧ローラ５１の軸線を互いに交差させた場合、定着ローラ対５２のニップ部に進入してトナー像が定着されたシートには、既述した図８に示すようなカールが生じる恐れがある。特に、シートが低含水状態となりやすい低湿度の場合や、シートが薄いシートの場合、カールが生じやすい。
【００３０】
そこで、本実施の形態においては、定着ローラ対５２を正逆転可能とすると共に、カールの生じやすい条件の時には、シートに画像を定着させた後、定着ローラ対５２を逆回転させて再度、定着ローラ対５２を通過させるようにしている。つまり、カールの生じやすい条件の時には、画像が定着されたシートを、定着ローラ対５２によりスイッチバックさせるようにしている。そして、このようにシートをスイッチバックさせることにより、定着ローラ対５２によりシートに加えられる圧力を、トナー像を定着させる際の圧力と、逆方向に加えることができ、これによりカールを相殺してカール補正を行うことができる。
【００３１】
なお、図５において、３６は、定着ローラ対５２にシートを案内する第２搬送通路である。定着部４０には、第２搬送通路３６から分岐し、定着ローラ対５２の加圧ローラ５１の外側を迂回して第１搬送通路１１０と合流する湾曲した第３搬送通路１１１が設けられている。そして、第３搬送通路１１１により、定着ローラ対５２によるスイッチバックによってカールが補正された後のシートが排出される。この第３搬送通路１１１には、搬送ローラ１１２，１１３と、シートが第３搬送通路１１１を通過していることを検知する第２排紙センサ１１５が設けられている。
【００３２】
また、定着ローラ対５２のシート搬送方向上流には、第２搬送通路３６のシート搬送方向下流端部を構成し、シートを定着ローラ対５２に案内する定着入口ガイド１１６が設けられている。また、定着入口ガイド１１６は、定着ローラ対５２の逆回転により搬送されたシートを、第３搬送通路１１１に導くガイド部材としても機能する。ここで、この定着入口ガイド１１６の下流側端部は、定着ローラ５０及び加圧ローラ５１の軸の中心５０ａ，５１ａを結ぶ直線のうち、軸間距離が最少となる直線の、定着ローラ対５２のニップを通る垂線よりも上方となるように設けられている。
【００３３】
これにより、定着ローラ対５２が逆回転すると、シートＰは定着入口ガイド１１６の裏面を通り、加圧ローラ５１の外側を迂回しながら第３搬送通路１１１に案内される。そして、この後、搬送ローラ１１２，１１３により搬送されて第２排紙センサ１１５により検知された後、第３搬送通路１１１を通過して第１搬送通路１１０の下流に搬送される。
【００３４】
図６は、このような構成の定着部４０におけるカール補正制御に係るブロック図である。図６において、２００は制御部であり、この制御部２００には、既述した第１排紙センサ１１４、第２排紙センサ１１５が接続される。また、この制御部２００には、プリンタ１の使用環境の温度及び湿度を検知する温湿度センサ２０１と、使用するシートの種類を選択する操作部等のシート種類選択部２０２が接続される。
【００３５】
さらに、この制御部２００には定着ローラ対５２を駆動する駆動部である正逆転可能な定着モータ２０３及び搬送ローラ１１２，１１３を駆動する搬送モータ２０４が接続されている。そして、制御部２００は、湿度検知部である温湿度センサ２０１からの湿度情報及び入力部であるシート種類選択部２０２からのシートの厚さ情報を含むシート種類選択情報に基づいて定着モータ２０３を選択的に正逆転駆動する。なお、既述した図４に示す加圧機構のコントローラ５３の代わりに、この制御部２００により、加圧機構を制御するようにしても良い。
【００３６】
次に、定着部４０によるカール補正動作について図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
制御部２００は、画像形成動作が開始されると、まず定着モータ２０３を正転させ（Ｓ１）、転写されたトナー像をシート上に定着させるよう定着ローラ対５２を正回転させる。次に、温湿度センサ２０１により、環境湿度であるプリンタ本体内部の湿度を検知する。ここで、温湿度センサ２０１が所定値未満の低湿度を検知した場合は（Ｓ２のＹ）、次にシート種類選択部２０２により選択されたシートの種類（厚さ）を検知する（Ｓ３）。そして、選択されたシートの種類が、厚さが所定値未満の薄目のシートと判断した場合は（Ｓ３のＹ）、次の印刷時にカール補正動作を行う。なお、低湿度とは、例えば湿度略２０％以下、薄目のシートとは、例えば坪量略８０ｇ／ｍｍ２以下である。
【００３８】
次に、カール補正動作に入ると、制御部２００は定着ローラ対５２により、トナー像を定着させながらシートＰを第１搬送通路１１０に搬送する。そして、第１排紙センサ１１４がトナー像の定着を終えたシートＰを検知すると（Ｓ４のＹ）、定着モータ２０３を停止する（Ｓ５）。この時、シートは後端が定着ローラ対５２により挟持されている。つまり、トナー像定着後、シートの後端が定着ローラ対５２により挟持されている状態で、定着ローラ対５２の回転を停止させる。
【００３９】
次に、制御部２００は、定着モータ２０３を反転（逆回転）させ（Ｓ６）、定着ローラ対５２を逆回転させる。これにより、シートは、既述した図５の矢印で示すシート搬送方向と逆方向に搬送され、このように逆送される際、シートＰには定着ローラ対５２により、搬送時と逆方向の力が加えられる。そして、このような力が加わることにより、搬送時、生じたカールが解消される。つまり、トナー像がシートに定着された後、定着ローラ対５２を逆回転させてシートをシート搬送方向と逆方向に搬送することにより、カールが相殺される。また、このように定着ローラ対５２が逆回転すると、シートＰの後端が定着入口ガイド１１６の裏側に当接する。
【００４０】
次に、定着入口ガイド１１６の裏側に当接したシートＰは、定着入口ガイド１１６により案内されて定着ローラ対５２の加圧ローラ５１を迂回しながら第３搬送通路１１１に搬送された後、搬送ローラ１１２，１１３により搬送される。なお、搬送ローラ１１２，１１３は、搬送モータ２０４から不図示の一方向クラッチを具備している排紙駆動伝達部を介して駆動力が伝達されている。そして、この一方向クラッチにより、搬送ローラ１１２，１１３には、定着モータ２０３が逆転している時だけ回転駆動力が伝達される。
【００４１】
次に、第２排紙センサ１１５によりシートＰが検知され（Ｓ７のＹ）、この後、シートが第２排紙センサ１１５を通過して第２排紙センサ１１５が非検知状態となると、制御部２００は、定着モータ２０３を停止させる（Ｓ８）。なお、温湿度センサ２０１が所定値未満の低湿度でない場合（Ｓ２のＮ）、若しくはシートが所定値未満の厚さの薄目のシートでないと判断した場合は（Ｓ３のＮ）、定着モータ２０３を正転のままとする。これは、プリンタ本体内部の湿度が所定値以上の場合、若しくは、シートの厚さが所定値以上であれば、カールを補正する必要がなく、定着モータ２０３を逆回転させてシートを戻す動作を行う必要がないためである。
【００４２】
このように、本実施の形態においては、カールの生じやすい条件の時には、トナー像がシートに定着されると、定着ローラ対５２を逆回転させ、再度、シートＰを、定着ローラ対５２を通過させるようにしている。そして、このようにトナー像が定着されたシートＰを、再度、定着ローラ対５２を通過させるようにすることにより、交差した定着ローラ５０と加圧ローラ５１によりトナー像を定着させる場合でも、カールの発生を防ぐことができる。
【００４３】
なお、これまでの説明においては、例えば回転体対として、２つのローラを用いた定着部について説明したが、回転体対として、どちらかの部材がベルトである定着部においても適用することができる。また、これまでの説明では、低湿度で、且つシートが薄いシートであるときに既述したカール補正動作を実行するようにしたが、本発明は、これに限らない。例えば、所定値未満の低湿度であるか、シートが所定値未満の薄いシートであるか、のいずれかの場合に既述したカール補正動作を行うようにしてもよい。つまり、温湿度センサ２０１及びシート種類選択部２０２の少なくとも一方の情報に基づいて定着モータ２０３の正逆転制御を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１…カラー電子写真プリンタ、１Ａ…プリンタ本体、１Ｂ…画像形成部、１Ｃ…画像形成部、３６…第２搬送通路、４０…定着部、５０…定着ローラ、５１…加圧ローラ、５２…定着ローラ対、１１０…第１搬送通路、１１１…第３搬送通路、１１６…定着入口ガイド、２００…制御部、２０１…温湿度センサ、２０２…シート種類選択部、２０３…定着モータ、Ｐ…シート
【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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