(57)【要約】【課題】画像形成装置において、画像エッジ部へのトナー付着量を正確に検出でき、ひいては印字速度差などによるトナー消費量の過多／過少や、文字太り／文字細りを未然に防止すること。【解決手段】所定の電位に帯電された感光体上を露光することにより静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーにて可視像とし、該可視像を記録媒体上に転写する画像形成装置において、所定面積に含まれるエッジ部の量が異なる複数のトナーパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３を像担持体上に作成するトナーパターン作成手段と、前記トナーパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３の濃度を測定する濃度測定手段とを備え、濃度測定手段による測定結果に基づいてエッジ部へのトナー付着量を検出する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電位に帯電された感光体上を露光することにより静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーにて可視像とし、該可視像を記録媒体上に転写する画像形成装置において、
所定面積に含まれるエッジ部の量が異なる複数のトナーパターンを像担持体上に作成するトナーパターン作成手段と、
前記トナーパターンの濃度を測定する濃度測定手段と、
前記濃度測定手段による測定結果に基づいて前記エッジ部へのトナー付着量を検出する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、検出されたエッジ部へのトナー付着量に基づいてエッジ部に対する露光量を調整すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数のトナーパターンにおける総露光量は同じであること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーパターンのエッジ部の量は主走査方向又は副走査方向に異なっていること、を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記濃度測定手段の出力値を積算して前記トナー付着量を検出すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナーパターンは、主走査方向に延在しかつ副走査方向に所定の間隔で描かれた複数の線状パターン、副走査方向に延在しかつ主走査方向に所定の間隔で描かれた複数の線状パターン、又は、主走査方向に傾斜しかつ所定の間隔で描かれた複数の線状パターンのいずれかであること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか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、画像形成装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式による画像形成装置において、画像のエッジ部は露光量の変化、潜像の電位の変化に対して、エッジ効果によりトナー付着量が変動しやすい傾向にある。このようなエッジ部のトナー付着量の変動に鑑みて、特許文献１には、露光強度補正マップを形成し、それに従って画素当たりの露光強度を調整することが記載されている。
【０００３】
しかしながら、前記調整方法では、エッジ部のトナー付着量の変動が顕著になる一因である印字速度によるエッジ露光量の補正が必ずしも十分ではないという問題点を有している。つまり、本発明者らの知見によると、エッジ部へのトナー付着量は印字速度に応じて変動するので、印字速度に応じて露光量の補正を行う必要がある。なお、本明細書において、印字速度とは副走査速度（用紙搬送速度）及び主走査速度（ポリゴンミラー回転速度）の両者を含む意味で使用する。
【０００４】
即ち、画像形成のためのエンジン部が同じ装置においても、印字速度が異なると（例えば、低速機か高速機か）、あるいは印字速度を変化させると（例えば、低画質印字か高画質印字か）、感光体への露光時間が変化すること、感光体と現像ローラが接している時間が変化すること、さらには、露光から現像までの時間が変化することなどに応じて静電潜像のエッジ部の状態（電位）が変化し、これを要因としてエッジ部へのトナー付着量が変動することになる。また、エッジ部の電位は、印字速度の相違に加えて、感光体の経時変化、温湿度などの環境条件によっても変化し、トナー付着量が変動することになる。
【０００５】
以上のごとく、画像エッジ部のトナー付着量は種々の要因によって変動し、また、変動の程度も場合によって大きくことなる。それゆえ、フィードフォワード制御で露光量を調整しても、エッジ部へのトナー付着量を適切にコントロールすることは困難であるのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、画像エッジ部へのトナー付着量を正確に検出でき、ひいては印字速度差などによるトナー消費量の過多／過少や、文字太り／文字細りを未然に防止できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態である画像形成装置は、
所定の電位に帯電された感光体上を露光することにより静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーにて可視像とし、該可視像を記録媒体上に転写する画像形成装置において、
所定面積に含まれるエッジ部の量が異なる複数のトナーパターンを像担持体上に作成するトナーパターン作成手段と、
前記トナーパターンの濃度を検出する濃度測定手段と、
前記濃度測定手段による測定結果に基づいて前記エッジ部へのトナー付着量を検出する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記画像形成装置においては、所定面積に含まれるエッジ部の量が異なる複数のトナーパターンの濃度を測定することにより、エッジ部に対するトナー付着量が正確に検出される。そして、このように正確に検出されたトナー付着量に基づいてエッジ部に対する露光量を調整することにより、結果的にエッジ部へのトナー付着量が適切に調整されることになり、印字速度差などによるトナー消費量の過多／過少や、文字太り／文字細りが未然に防止される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像エッジ部へのトナー付着量を正確に検出することができ、ひいては印字速度差などによるトナー消費量の過多／過少や、文字太り／文字細りを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】前記画像形成装置における制御部を示すブロック図である。
【図３】エッジ部を含む画像の露光状態を模式的に示す説明図である。
【図４】エッジ部を含む画像の潜像電位を模式的に示す説明図である。
【図５】露光量の変化に対する潜像電位の変化を示すグラフである。
【図６】露光量の変化に対するトナー付着量の変化を示すグラフである。
【図７】エッジ効果によるトナー付着状態を模式的に示す説明図である。
【図８】印字速度によるトナーの付着特性を示すグラフである。
【図９】印字速度による潜像電位の変化を説明するための図である。
【図１０】画質による露光状態を模式的に示す説明図である。
【図１１】調整用のトナーパターンと該トナーパターンの濃度検出結果を示すグラフである。
【図１２】用紙搬送速度に対するエッジ部へのトナー付着量を示すグラフである。
【図１３】ポリゴンミラーの回転速度に対するエッジ部へのトナー付着量を示すグラフである。
【図１４】制御手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。各図においては、同じ部材、部分について共通する符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
本発明が適用される一例としての画像形成装置は、図１に示すように、タンデム方式のプリンタとしての機能を備えた電子写真複写機であり、概略、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成するための作像ユニット１０（１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｋ）と、中間転写ユニット３０と、スキャナ４０にて構成されている。
【００１４】
作像ユニット１０は、それぞれ、感光体ドラム１１、帯電チャージャ１２、現像器１３、レーザービームによる画像露光ユニット１４などを配置したものである。各感光体ドラム１１は、帯電チャージャ１２によって所定の電位に帯電され、画像露光ユニット１４から照射されるレーザービームによって静電潜像が描画され、該静電潜像は現像器１３で各色のトナー画像に現像される。中間転写ユニット３０は、矢印Ａ方向に無端状に回転駆動される中間転写ベルト３１を備え、各感光体ドラム１１と対向する１次転写ローラ３２から付与される電界にて、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト３１上に１次転写して合成する。
【００１５】
画像露光ユニット１４は、光源であるレーザーダイオード（図示せず）を画像データに基づいて変調駆動し、ポリゴンミラー１５の１回転ごとに主走査方向に１ラインの画像を感光体ドラム１１の周面に描画する。レーザービームにて照射された部分の表面電位が低下し、画像部となる。感光体ドラム１１は図１中時計回り方向に回転駆動され、この回転（副走査）とレーザービームによる主走査とで２次元の画像（静電潜像）が形成される。
【００１６】
なお、このような電子写真法による画像形成プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。
【００１７】
装置本体の下部には、被転写材（以下、用紙と称する）を１枚ずつ給紙する自動給紙ユニット５０が配置され、用紙は給紙ローラ５１からタイミングローラ５２を経て、前記中間転写ベルト３１と２次転写ローラ３５とのニップ部に搬送され、２次転写ローラ３５から付与される電界にてトナー画像（合成カラー画像）が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット５５に搬送されてトナーの加熱定着を施され、装置本体の上面に配置されたトレイ部５６に排出される。
【００１８】
さらに、本画像形成装置においては、各感光体ドラム１１上に所定のトナーパターンを形成して該トナーパターンを中間転写ベルト３１に１次転写し、１次転写されたトナーパターンをセンサＳＥ１によって測定し、画像濃度の調整や、各感光体ドラム１１に形成される画像のレジスト調整を実行するようになっている。センサＳＥ１を用いた一般的な画像安定化制御は従来から周知である。本画像形成装置においては、さらに、センサＳＥ１を用いて所定面積のトナーパターンのエッジ部に対するトナー付着量を検出し、レーザービームによる露光量を調整する制御が実行される。この制御については後に詳述する。
【００１９】
（制御部、図２参照）
本画像形成装置を制御する制御部６０は、図２に示すように、ＣＰＵ６１を中心として構成されている。ＣＰＵ６１は各作像ユニット１０や各種モータ（用紙の搬送、トナー補給などの駆動源）、定着ユニット５５のヒータなどの負荷６９を制御する。また、ＣＰＵ６１は、前記センサＳＥ１での検出値などの各種データを記憶しておく不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ６２、消耗品の情報などを記憶しておくＣＳＩＣ６３を備えている。
【００２０】
さらに、制御部６０はＣＰＵ６１に接続されたコントローラ６４を備え、該コントローラ６４はスキャナ４０や外部コンピュータ６５から転送されてくる画像データが入力され、本画像形成装置で印字する画像データを決定する。この画像データには印字するドットカウント情報が含まれている。
【００２１】
（露光量とトナー付着量との関係、図３〜図１０参照）
印字すべき画像が、例えば、帯状の画像であれば、図３に示すように、画像のエッジ部Ｅに対する露光は、トナー付着量が多くなって文字太りが発生することを予防するために、レーザービームによる露光面積を小さくしている。これに対して、非エッジ部Ｓに対する露光面積は相対的に大きく設定している。実際、トナーは、エッジ効果により、エッジ部Ｅには露光量に対して多い目に付着することになり、目標どおりの印字出力画像が得られる。従って、エッジ部Ｅに対するトナー付着量を予め検出し、その多寡に基づいてエッジ部Ｅに対する露光量を調整することで、トナー消費量の過多／過少や、文字太り／文字細りを未然に防止できる。
【００２２】
感光体に対する露光量は、光源であるレーザーダイオードの点灯デューティ比を変更したり、供給電流値（出力値）を変更することにより調整可能である。
【００２３】
図４にエッジ部Ｅを含む画像の露光状態（静電潜像の形成状態）を模式的に示している。非エッジ部Ｓの電位に対してエッジ部Ｅの電位は、露光面積が小さい分だけ低くなる。なお、本実施例において、感光体ドラム１１の表面はマイナスに帯電され、露光部の電位の高低は絶対値で説明している。さらに、図５に露光量の変化に対する潜像電位の変化を示し、図６に露光量の変化に対するトナー付着量の変化を示している。
【００２４】
図５及び図６に示すように、非エッジ部Ｓでは露光量が比較的大きく、露光量が多少変化したとしても、潜像電位やトナー付着量はそれほど変動することはない。これに対して、エッジ部Ｅでは露光量の僅かな変化であっても潜像電位やトナー付着量が大きく変動する。特に、露光量が符号Ｅで示す辺り以下になると、急激にトナー付着量が減少する（図６参照）。これは、トナーによる現像特性に起因している。エッジ部Ｅの露光量がこのような変化点にあると、最悪トナーが付着しなくなる可能性があり、エッジ部Ｅへのトナー付着量が大きく変動することとなる。
【００２５】
エッジ効果とは、図７に示すように、画像のエッジ部Ｅに非エッジ部Ｓよりも多い目にトナーが付着する現象である。潜像に対するトナー付着量は、印字速度によって異なり、印字速度が低速であれば露光量は相対的に大きくなる（潜像電位がより低下する）ので、図７（Ａ）に示すように、エッジ部Ｅに対するトナー付着量は多くなる。印字速度が高速であれば露光量は相対的に小さくなる（潜像電位はそれほど低下しない）ので、図７（Ｂ）に示すように、エッジ部Ｅに対するトナー付着量は少なくなる。
【００２６】
このように、エッジ部の露光量の大小（形成される潜像電位の差）は、文字太り／文字細り、あるいは、トナー消費量の過多／過少の一因となっている。
【００２７】
印字速度の差に起因するトナーの付着特性は、図８に示すように、印字速度が高速になるに伴ってトナー付着量は少なくなる傾向にある。印字速度の差によってエッジ部に対するトナー付着量が変化する要因として、感光体ドラム１１への露光時間が変化すること、感光体ドラム１１と現像ローラ１３ａ（図９参照）が接している時間が変化すること、さらには、露光から現像までの時間（露光部分から現像ローラ１３ａまで距離Ｌだけ移動する時間）が変化することなどに応じて静電潜像のエッジ部の状態（電位）が変化し、これらを要因としてエッジ部へのトナー付着量が変動することになる。また、エッジ部の電位は、印字速度の相違に加えて、感光体ドラム１１の経時変化、温湿度などの環境条件によっても変化し、トナー付着量が変動することになる。
【００２８】
図８、図９で説明した印字速度の違いによるトナー付着量の変動の影響は、エッジ部の潜像電位の違いに対して顕著に現われる傾向があり、この違いがエッジ部のトナー付着量の大小の一因となっている。
【００２９】
印字速度（用紙搬送速度、副走査速度）は、被転写材として普通紙を用いる場合の速度、厚紙を用いる場合の速度、画質の違い（高画質、低画質）による速度など種々の速度がある。それぞれの印字速度でエッジ部へのトナー付着量を実測し、エッジ部に対する露光量を適切に調整することで、印字速度の差に起因するトナー付着量のばらつきを未然に防止することができ、結果的に、トナー消費量の過多／過少や、文字太り／文字細りを防止できる。
【００３０】
また、用紙搬送速度の変更のみならず、画像露光ユニット１４に搭載されているポリゴンミラー１５の回転速度（主走査速度）を変更した場合にも、光源の出力が同じであれば、露光量が変化し、エッジ部へのトナー付着量が変動する。従って、ポリゴンミラー１５の回転速度を変更する場合にも、ポリゴンミラー１５のそれぞれの回転速度においてエッジ部のトナー付着量を実測し、エッジ部に対する露光量を適切に調整することで、ポリゴンミラー１５の回転速度の差に起因するトナー付着量のばらつきを未然に防止することができる。ちなみに、ポリゴンミラー１５の回転速度は、普通紙や厚紙に対する印字速度、画質による用紙搬送速度などに応じて変更される。
【００３１】
このようにエッジ部へのトナー付着量が左右される印字速度とは、副走査方向の速度（用紙搬送速度を意味する）、主走査方向の速度（ポリゴンミラー１５の回転速度を意味する）の両者を含む。
【００３２】
図１０に画質による露光量の変更状態を示す。図１０（Ａ）に通常画質での印字時の露光状態の一例を示し、図１０（Ｂ）に高精度画質での印字時の露光状態の一例を示す。通常画質では非エッジ部Ｓ及びエッジ部Ｅともに各ドットが比較的大きく粗な状態で露光されている。高精度画質では非エッジ部Ｓ及びエッジ部Ｅともに各ドットが比較的小さく密な状態で露光されている。種々の画質において、露光量とトナー付着量を考慮すると、高画質と低画質では露光量に差異が発生する。
【００３３】
つまり、画質の差異に応じてエッジ部の露光量が変化するため、印字する画質に応じてエッジ部のトナー付着量を実測し、エッジ部に対する露光量を適切に調整することで、画質の相違に起因するトナー付着量のばらつきを未然に防止することができる。なお、画質を変更する際には、用紙搬送速度、ポリゴンミラー１５の回転速度も変更される。
【００３４】
（調整用トナーパターンと露光量の調整、図１１〜図１４参照）
そこで、本実施例では、所定面積の複数のトナーパターンを感光体ドラム１１上に形成して中間転写ベルト３１に１次転写し、１次転写されたトナーパターンをセンサＳＥ１によって測定し、エッジ部へのトナー付着量を検出して画像のエッジ部に対する露光量を調整する。ここで、エッジ部へのトナー付着量を検出する一例を図１１を参照して説明する。
【００３５】
ここでは、所定面積に含まれるエッジの量が異なる複数のトナーパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３を作成する。つまり、図１１（Ａ）に示すように、主走査方向Ｙに延在しかつ副走査方向Ｚに所定の間隔で２列に描かれたトナーパターンＴ１（副走査方向Ｚにおいてエッジ量が少ない）、図１１（Ｃ）に示すように、３列に描かれたトナーパターンＴ２（副走査方向Ｚにおいてエッジ量が中程度）、図１１（Ｅ）に示すように、５列に描かれたトナーパターンＴ３（副走査方向Ｚにおいてエッジ量が多い）を作成する。この場合、各トナーパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３における総露光量は同じである。
【００３６】
そして、センサＳＥ１で各トナーパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３のトナー濃度を測定する。センサＳＥ１の時間ごとの出力値を積算してトナー付着量とする。図１１（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）でそれぞれ斜線を付した部分が積算値としてのトナー付着量に相当する。エッジ量が多いトナーパターンほど、測定値の積算値（面積）が大きくなる。このように、総露光量が同じでエッジ量が異なる複数のトナーパターンの濃度を検出し、差分を求めることで、エッジ部に付着するトナー量を正確に算出することができる。
【００３７】
なお、トナーパターンは図１１に示すように、主走査方向Ｙに延在しかつ副走査方向Ｚに所定の間隔で描かれた複数の線状パターン以外に、副走査方向Ｚに延在しかつ主走査方向Ｙに所定の間隔で描かれた複数の線状パターン、又は、主走査方向Ｙに傾斜しかつ所定の間隔で描かれた複数の線状パターンであってもよい。
【００３８】
用紙搬送速度の違いによるエッジ部へのトナー付着量の差異を算出する場合は、図１１に示したように、総露光量を一定として、副走査方向Ｚのエッジ量が異なる複数のトナーパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３を作成し、センサＳＥ１でそれらの濃度を測定する。
【００３９】
ポリゴンミラー１５の回転速度の違いによるエッジ部へのトナー付着量の差異を算出する場合には、総露光量を一定として、主走査方向Ｙのエッジ量が異なる複数のトナーパターンを作成し、センサＳＥ１でそれらの濃度を測定すればよい。
【００４０】
さらに、本実施例では、前述のように検出されたエッジ部へのトナー付着量に基づいてエッジ部に対する露光量を調整する。つまり、エッジ部へのトナー付着量（差分）と予定値とを比較し、付着量が予定値よりも多ければ露光量を少なくし、付着量が予定値よりも少なければ露光量を多くする。予定値とはパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３の作成する所定の作像条件下で通常状態で予測される付着量（差分）である。これにて、トナー消費量の過多／過少や、文字太り／文字細りを予防して最適なトナー付着量制御が実現される。
【００４１】
図１２に用紙搬送速度に対するエッジ部へのトナー付着量を示し、速度が高速化するに伴ってエッジ部へのトナー付着量は減少する。図１３にポリゴンミラー１５の回転速度に対するエッジ部へのトナー付着量を示し、回転速度が上昇するに伴ってエッジ部へのトナー付着量は減少する。用紙搬送速度、ポリゴンミラー回転速度のそれぞれに応じて前記トナーパターンを作成し、それらのトナー濃度を検出することにより、各速度に対するエッジ部への正確なトナー付着量を検出することが可能となり、印字速度の変化に対するエッジ部へのトナー付着量を正確に把握することができ、その検出結果をエッジ部に対する露光量にフィードバックすることで、適切なトナー濃度となるようにエッジ部に対する露光量を調整する。
【００４２】
ここで、前記トナー濃度の検出及び露光量の調整を行う制御手順の一例について図１４を参照して説明する。
【００４３】
まず、印字速度（用紙搬送速度又はポリゴンミラー１５の回転速度）を判別し（ステップＳ１）、エッジ量が異なる複数のトナーパターン（図１１（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）参照）を作成する（ステップＳ２）。次に、中間転写ベルト３１に１次転写されたトナーパターンの濃度をセンサＳＥ１にて測定する（ステップＳ３）。次に、センサＳＥ１の検出値を積算し、エッジ部へのトナー付着量を算出する（ステップＳ４）。次に、算出されたトナー付着量に基づいて適正な露光量に調整する（ステップＳ５）。
【００４４】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００４５】
例えば、所定面積のトナーパターンへのトナー付着量の測定は中間転写ベルト上ではなく、感光体ドラム上で行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明は、電子写真方式による画像形成装置に有用であり、特に、画像エッジ部へのトナー付着量を正確に検出することができる点で優れている。
【符号の説明】
【００４７】
１０…作像ユニット
１１…感光体ドラム
１２…帯電チャージャ
１３…現像器
１４…画像露光ユニット
１５…ポリゴンミラー
３１…中間転写ベルト
６０…制御部
６１…ＣＰＵ
ＳＥ１…センサ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…トナーパターン
Ｙ…主走査方向
Ｚ…副走査方向
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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