JP2005238779A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】顔料インクを長期間放置しても画質の低下しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】キャップ大気連通弁３５及びサブタンク大気連通弁７２を閉じると共にインク供給弁５０を開き、キャップ３２Ｋで印字ヘッド２２Ｋのインク吐出口を機密に塞ぎ、吸引ポンプ３３Ｋを所定時間だけ作動させて印字ヘッド２２Ｋからインク及び空気を強制的に吸引し、その後、キャップ大気連通弁３５だけを開いてインクタンク４０内のインクの一部をサブタンク７０に流入させる動作を数回繰り返す。これにより、インクタンク４０内にサブタンク７０からインクが流入したり、サブタンク７０内にインクタンク４０からインクが流入したりするので、インクが撹拌されることとなる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、印字ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成装置に関する。

コンピュータやワークステーションの出力装置の一つとして、記録紙などの記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置が知られている。このインクジェット方式画像形成装置は、通常、インクが吐出する複数のノズルが形成された印字ヘッドと、この印字ヘッドを搭載して主走査方向に往復動するキャリッジと、この主走査方向に直交する方向（副走査方向であり記録媒体搬送方向）に記録媒体を搬送する記録媒体搬送装置とを備えている。このようにキャリッジの走査方向と記録媒体の搬送方向が直交するタイプはシリアルタイプと呼ばれる。

このシリアルタイプのインクジェット方式画像形成装置で記録媒体に画像を形成する際は、記録媒体搬送装置で搬送中の記録媒体を一時的に停止させ、キャリッジを主走査方向に往復動させながら、画像情報を担持した画像信号に基づいて複数のノズルから選択的にインクを吐出し、記録媒体のうちノズルの出口（インク吐出口）に向き合う画像形成領域に位置する部分に１バンド分の画像を形成する。その後、記録媒体を１バンド分の幅だけ搬送して停止させ、再び、キャリッジを主走査方向に往復動させながら、画像信号に基づいてノズルからインクを吐出し、記録媒体のうち画像形成領域に新たに位置する部分に画像を形成する。このような動作を繰り返すことによって記録媒体に画像を形成する。

ところで、上記した印字ヘッドにはインクが供給される。インクを供給する技術としては、印字ヘッドとインクタンクを一体型にしてインクを印字ヘッドに供給する技術や、大容量インクタンクからチューブを介して（経由して）印字ヘッドにインクを供給する技術などが知られている。大容量インクタンクからチューブを介して印字ヘッドにインクを供給する技術では、インクタンクには多量のインクが貯められているのでインクタンクを交換する手間が少ない。このため、この技術は、Ａ０サイズやＢ０サイズの記録媒体に画像を形成できるプロッタでは広く採用されている。

また、記録媒体に形成された画像の耐候性を向上させるために、インクに顔料を分散させた顔料インクが採用されることがある。この顔料インクは、液体に顔料成分を分散させることにより作製される。

上記した顔料成分は液体よりも比重が大きい。このため、インクタンクに顔料インクを静かに長期間（例えば３ヶ月程度）放置した場合、顔料成分が沈降する。このようにインクタンク内で顔料成分が沈降した顔料インクを印字ヘッドから吐出させた場合、インクの吐出が不良になったり、画像濃度が変動したりすることがある。即ち、顔料インクを長期間放置した後に画像を形成したときは、その画像の画質が低下するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑み、顔料インクを長期間放置しても画質の低下しない画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、インクを貯めるインクタンクからチューブを経由して印字ヘッドにインクを供給し、この印字ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成装置において、
（１）前記インクタンクに連通すると共に大気に連通するサブタンクと、
（２）該サブタンク室を大気に連通させるサブタンク大気連通弁と、
（３）前記インクタンク及び前記サブタンクの内部を減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、
（４）前記減圧手段は、
（４―１）前記印字ヘッドのインク吐出口を機密に塞ぐ閉塞部材と、
（４―２）前記印字ヘッドの内部から空気を吸引する吸引手段とを備えたものであってもよい。

また、
（５）前記閉塞部材は、前記印字ヘッドのインク吐出口を覆うキャップからなるものであってもよい。

さらに、
（６）前記閉塞部材は、前記キャップを大気に連通させるキャップ大気連通弁を有するものであってもよい。

さらにまた、
（７）前記サブタンクは、空気が溜め込まれた、内容積が変化する弾性部材を備えたものであってもよい。

さらにまた、
（８）前記印字ヘッドのインク吐出口を閉塞部材で機密に塞ぐと共に前記サブタンク大気連通弁を閉じた状態で、前記吸引手段によって前記印字ヘッドの内部から空気を吸引することにより前記サブタンクの内部を減圧し、その後、
（９）前記インク吐出口を大気に連通させてこのインク吐出口から印字ヘッドの内部に空気を入れることにより、前記インクタンク内のインクを前記サブタンクに流入させてもよい。

さらにまた、
（１０）前記インクタンク内のインクを前記サブタンクに流入させる動作を所定のタイミングで繰り返し行わせてもよい。

本発明の画像形成装置によれば、インクタンク内を減圧したり大気圧にしたりすることにより、インクタンク内にサブタンクからインクが流入したり、サブタンクにインクタンクからインクが流入したりするので、インクが撹拌されることとなる。この結果、インクタンク内におけるインクでは顔料成分が一様に分散する。インク撹拌を適宜のタイミングで行うことにより、顔料インクを長期間放置しても画質が低下しない。

図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１を参照して、本発明の画像形成装置の一例であるインクジェット方式のプロッタを説明する。

図１は、インクジェット方式のプロッタの概略構成を示す斜視図である。

プロッタ１０は、矢印Ａ方向に搬送される記録紙１２が載置されるプラテン１４を備えている。このプラテン１４の上方には、プラテン１４に対して平行に２本の走査レール（ガイドレール）１６が掛け渡されている。この走査レール１６には、モータ（図示せず）とベルト１８によって矢印Ｂ，Ｃ方向（矢印Ａ方向に直交する方向）に往復動する（走査する）キャリッジ２０がスライド軸受（図示せず）を介して取り付けられている。

キャリッジ２０には、インクを吐出するインク吐出口（ノズルの出口であり、図示せず）を有する４つの印字ヘッド２２Ｋ（ブラック），２２Ｃ（シアン），２２Ｍ（マゼンタ），２２Ｙ（イエロー）が搭載されている。インク吐出口の前方は、画像が形成される画像形成領域２３である。記録紙１２のうち画像形成領域２３に位置する部分にインク吐出口からインクが吐出され、これにより、この部分に画像が形成される。

また、キャリッジ２０の移動可能な領域のうち画像形成領域２３から離れた領域には、ノズルからインクを強制的に吸引し、印字ヘッド２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙに形成されたインク供給経路やノズルなどをクリーニングして印字ヘッド２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙのインク吐出状態を初期の吐出状態にする回復装置３０が配置されている。

回復装置３０には、４つの印字ヘッド２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙそれぞれのインク吐出口を覆うゴム製の４つのキャップ３２Ｋ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙが備えられている。各キャップ３２Ｋ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙには廃インクチューブ（図示せず）の一端が接続されており、この廃インクチューブの他端は吸引ポンプ（図示せず）に接続されている。なお、４つのキャップ３２Ｋ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙはキャップ台３２に固定されている。

ロール紙などの記録紙１２に画像を形成するに当っては、プラテン１４に記録紙１２を載置して、プラテン１４に形成された開口部（図示せず）から外周面の一部を露出した搬送ローラ２４と、記録紙１２の両端部を上方から押えるピンチローラ２６とによって記録紙１２を挟持しながら、搬送モータ（図示せず）によって搬送ローラ２４を回転させて記録紙１２を搬送する。記録紙１２の上方でキャリッジ２０を矢印Ｂ，Ｃ方向に往復動させ、ヘッド制御部（図示せず）から印字ヘッド２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙに送信された画像情報を担持する画像信号に基づいてノズルからインクを吐出して、記録紙１２のうち画像形成領域２３に位置する部分に画像を形成する。

画像を形成し終ると、キャリッジ２０に搭載されたカッタ（図示せず）を所定位置まで飛び出させて記録紙１２を所定サイズに裁断する。なお、画像形成動作中、ノズルなどをクリーニングするために、ノズルからインクを吸引することが必要な状態になると、キャリッジ２０を回復装置３０の上方に移動させる。

上記した各印字ヘッド２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙには、インクが貯められたインクタンクからチューブを経由してインクが供給される。図２を参照して、インクタンクから印字ヘッドまでのインク供給機構を説明する。

図２は、インクタンクから印字ヘッドまでインクを供給するインク供給機構を上面から見て示す模式図である。図２では、図１に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。

プロッタ１０には、インクが貯められたインクタンク４０が着脱自在に装着されている。インクタンク４０は、各印字ヘッド２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙ（図１参照）ごとに４つ配置されている。各インクタンク４０は、キャリッジ２０に搭載された各印字ヘッド２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙにそれぞれチューブ４２で接続されている。従って、１つのインクタンク４０は１本のチューブ４２で１つの印字ヘッド（例えば印字ヘッド２２Ｋ）に接続されている。１つのインクタンク４０に貯められたインクは１本のチューブ（インク供給チューブ）４２を通って１つの印字ヘッドに供給される。

また、チューブ４２の途中には固定部４２ａがあり、チューブ４２のうち固定部４２ａよりもインク供給方向下流側の部分（印字ヘッドに近い部分）がキャリッジ２０の走査に追従して移動する。チューブ４２のうちインクタンク４０の近傍部分には、この近傍部分を開閉するインク供給弁５０（本発明にいう開閉手段の一例である）が取り付けられている。インク供給弁５０を開けたときは、チューブ４２が開くのでインクタンク４０から印字ヘッドにインクが供給される。この逆に、インク供給弁５０を閉じたときは、チューブ４２が閉じるのでインクタンク４０から印字ヘッドにインクが供給できない。インク供給弁５０の構造を、図３と図４を参照して説明する。

図３は、閉じた状態のインク供給弁の構造を模式的に示す断面図である。図４は、開いた状態のインク供給弁の構造を模式的に示す断面図である。これらの図では、図２に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。

インク供給弁５０は、下部にチューブ４２が差し込まれて固定された筐体５２を有する。筐体５２の下部には、インクが流れるインク流路５４が形成されている。筐体５２の下部に差し込まれたチューブ４２はインク流路５４に接続されている。インク流路５４の真上には蓋５６が配置されている。この蓋５６は、筐体５２の内部空間５２ａを矢印Ｄ方向に移動し（上下動し）、蓋５６が下がったときにインク流路５４が塞がれてインクが流れない。蓋５６の上面には、矢印Ｄ方向に延びる棒５７が固定されている。棒５７の上端面には、矢印Ｄ方向に伸縮するコイルばね５８の一端（下端）が固定されている。コイルばね５８の他端（上端）は、筐体５２の上壁５９に固定されている。

棒５７の上部は、連結棒６０の一端部６０ａが回動自在に固定されている。この連結棒６０は、棒５７に交差して延びており、蓋５６がインク流路５４を塞いでいるときには、連結棒６０は棒５７にほぼ直交している。連結棒６０の他端部６０ｂにはソレノイド６２が連結されている。ソレノイド６２のオン・オフに伴って連結棒６０は回動軸６１を中心にして回動する。ソレノイド６２のオフのときは、図３に示すように、連結棒６０は棒５７にほぼ直交するように回動し、この結果、蓋５６がインク流路５４を塞ぐ。従って、チューブ４２にはインクが流れない。一方、ソレノイド６２のオンのときは、図４に示すように、連結棒６０の一端部６０ａが上がって他端部６０ｂが下がり、棒５７が上がる。この結果、蓋５６も上がってインク流路５４が開放される。従って、チューブ４２にはインクが流れる。

図５から図８までを参照して、インクタンク内の顔料インクを撹拌して顔料成分を一様に分散させる際の手順の第１例を説明する。

図５は、印字ヘッドのインク吐出口をキャップで塞ぐと共にサブタンク大気連通弁を閉じた状態を示す模式図である。図６は、吸引ポンプを作動させている状態を示す模式図である。図７は、キャップ大気開放弁を開放した状態を示す模式図である。図８は、インク供給チューブの先端に接続された中空の針を示す斜視図である。これらの図では、図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。

インクタンク４０には、大気に連通するサブタンク７０が接続チューブ８０を介して接続（連通）されている。サブタンク７０には、インクタンク４０内のインクが使用（消費）された分だけ大気が取り込まれる。また、サブタンク７０には、インクタンク４０内のインクの一部が流れ込んでくる。サブタンク７０のうち大気に連通した部分にはサブタンク大気連通弁７２が取り付けられている。このサブタンク大気連通弁７２を開らく（閉じる）ことによりサブタンク７０が大気に連通する（大気から遮断される）。チューブ４２の一端はインクタンク４０に接続されており、他端は印字ヘッド２２Ｋに接続されている。

接続チューブ８０の先端部８２には、図８に示す中空の針８３が接続されている。この針８３には、インクが流れ込む孔８３ａが形成されている。この針８３をインクタンク４０に刺すことによりインクが接続チューブ８０に引き込まれる。
は、インクタンク４０に差し込まれている。

印字ヘッド２２Ｋの内部の上方部分は、空気の溜まったエアバッファ２２Ｋａになっている。印字ヘッド２２Ｋのインク吐出口がキャップ３２Ｋで塞がれた状態で吸引ポンプ３３Ｋ（本発明にいう吸引手段の一例である）を駆動させることにより、印字ヘッド２２Ｋからインクが強制的に吸引される。また、キャップ３２Ｋには、このキャップ３２Ｋを大気に連通させるキャップ大気連通弁３５が接続されている。上記したサブタンク大気連通弁７２とキャップ大気連通弁３５の構造はインク供給弁５０と同様の構造である。

インクタンク内の顔料インクを撹拌して顔料成分を一様に分散させるに当たっては、先ず、図６に示すように、キャップ大気連通弁３５を閉じると共にキャップ３２Ｋで印字ヘッド２２Ｋのインク吐出口を機密に塞ぐ。さらに、サブタンク大気連通弁７２を閉じる。また、インク供給弁５０を開く。この状態で吸引ポンプ３３Ｋを作動させて印字ヘッド２２Ｋからインク及び空気を強制的に吸引する。この吸引により、チューブ４２内とインクタンク４０内のインクや空気が印字ヘッド２２Ｋに移動すると共にサブタンク７０内の空気がインクタンク４０に移動する。この結果、サブタンク７０内は減圧されて負圧になる（大気圧よりも低圧となる）。サブタンク７０内が所定の負圧になったときに吸引ポンプ３３Ｋを停止する。

上記の状態でキャップ大気連通弁３５を開く。なお、サブタンク大気連通弁７２は閉じたままである。キャップ大気連通弁３５を開くことにより、外部の空気が印字ヘッド２２Ｋに入り込み、この結果、チューブ４２やインクタンク４０にも空気が入り込む。このとき、サブタンク７０にはインクタンク４０からインク及び空気が流れ込み、サブタンク７０内は大気圧に戻る。

上記のようにキャップ大気連通弁３５及びサブタンク大気連通弁７２を閉じると共にインク供給弁５０を開き、キャップ３２Ｋで印字ヘッド２２Ｋのインク吐出口を機密に塞ぎ、吸引ポンプ３３Ｋを所定時間だけ作動させて印字ヘッド２２Ｋからインク及び空気を強制的に吸引し、その後、キャップ大気連通弁３５だけを開いてインクタンク４０内のインクの一部をサブタンク７０に流入させる動作を数回繰り返す。これにより、インクタンク４０内にサブタンク７０からインクが流入したり、サブタンク７０内にインクタンク４０からインクが流入したりするので、インクが撹拌されることとなる。この結果、インクタンク４０内におけるインクでは顔料成分が一様に分散する。なお、吸引ポンプ３３Ｋの吸引能力は、インクタンク４０からサブタンク７０内に流入させるインクの量に基づいて決定する。上記した動作は、所定のタイミングでプロッタ１０の所定のボタンを押すことにより自動で行われるように構成されている。また、上記したようにインクを撹拌する動作を行った時点からの経過時間を計測する計測器（図示せず）をプロッタ１０に備えておき、この計測器で計測された経過時間が所定の時間を越えたとき（本発明にいう所定のタイミングの一例である）に上記のインク撹拌動作を行うようにしてもよい。他の印字ヘッド２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙについても同様である。

図９から図１１までを参照して、インクタンク内の顔料インクを撹拌して顔料成分を一様に分散させる際の手順の第２例を説明する。

図９は、印字ヘッドのインク吐出口をキャップで塞ぐと共にサブタンク大気連通弁を閉じた状態を示す模式図である。図１０は、吸引ポンプを作動させている状態を示す模式図である。図１１は、キャップ大気開放弁を開放した状態を示す模式図である。これらの図では、図５から図７までに示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。

第２例の特徴は、サブタンク７０の上部に、空気が溜め込まれた弾性部材７４を配置した点にある。この弾性部材７４はサブタンク７０に連通しており、弾性変形することにより内容積が変化するものである。

インクタンク内の顔料インクを撹拌して顔料成分を一様に分散させるに当っては、先ず、図１０に示すように、キャップ大気連通弁３５を閉じると共にキャップ３２Ｋで印字ヘッド２２Ｋのインク吐出口を機密に塞ぐ。さらに、サブタンク大気連通弁７２を閉じる。また、インク供給弁５０を開く。この状態で吸引ポンプ３３Ｋを作動させて印字ヘッド２２Ｋからインク及び空気を強制的に吸引する。この吸引により、チューブ４２内とインクタンク４０内のインクや空気が印字ヘッド２２Ｋに移動すると共にサブタンク７０内及び弾性部材７４内の空気がインクタンク４０に移動する。この結果、サブタンク７０内および弾性部材７４内は減圧されて負圧になる（大気圧よりも低圧となる）。弾性部材７４は風船のように萎む。サブタンク７０内が所定の負圧になったときに吸引ポンプ３３Ｋを停止する。

上記の状態でキャップ大気連通弁３５を開く。なお、サブタンク大気連通弁７２は閉じたままである。キャップ大気連通弁３５を開くことにより、外部の空気が印字ヘッド２２Ｋに入り込み、この結果、チューブ４２やインクタンク４０にも空気が入り込む。このとき、サブタンク７０及び弾性部材７４にはインクタンク４０から空気が流れ込むと同時にサブタンク７０内にはインクタンク４０からインクが流れ込み、サブタンク７０内および弾性部材７４内は大気圧に戻る。この場合、萎んでいる弾性部材７４は復元して元のサイズに戻ろうとするので、インクタンク４０からは多量のインクがサブタンク７０に流れ込む。

上記のようにキャップ大気連通弁３５及びサブタンク大気連通弁７２を閉じると共にインク供給弁５０を開き、キャップ３２Ｋで印字ヘッド２２Ｋのインク吐出口を機密に塞ぎ、吸引ポンプ３３Ｋを所定時間だけ作動させて印字ヘッド２２Ｋからインク及び空気を強制的に吸引し、その後、キャップ大気連通弁３５だけを開いてインクタンク４０内のインクの一部をサブタンク７０に流入させる動作を数回繰り返す。これにより、インクタンク４０内にサブタンク７０からインクが流入したり、サブタンク７０内にインクタンク４０からインクが流入したりするので、インクが撹拌されることとなる。この結果、インクタンク４０内におけるインクでは顔料成分が一様に分散する。なお、吸引ポンプ３３Ｋの吸引能力は、インクタンク４０からサブタンク７０内に流入させるインクの量に基づいて決定する。上記した動作は、所定のタイミングでプロッタ１０の所定のボタンを押すことにより自動で行われるように構成されている。また、上記したようにインクを撹拌する動作を行った時点からの経過時間を計測する計測器（図示せず）をプロッタ１０に備えておき、この計測器で計測された経過時間が所定の時間を越えたとき（本発明にいう所定のタイミングの一例である）に上記のインク撹拌動作を行うようにしてもよい。

上記のように弾性部材７４を使ってサブタンク７０内の負圧を大きくしているので、吸引ポンプ３３Ｋの吸引能力が小さくても、インクタンク４０内のインクを確実にサブタンク７０に移動できる。なお、他の印字ヘッド２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙについても同様である。また、上記の例では、キャップ大気連通弁３５を開放したが、これを開放する代わりに、キャップ３３Ｋを印字ヘッド２２Ｋから離してインク吐出口から直接に空気を取り込んでもよい。

インクジェット方式のプロッタの概略構成を示す斜視図である。 インクタンクから印字ヘッドまでインクを供給するインク供給機構を上面から見て示す模式図である。 閉じた状態のインク供給弁の構造を模式的に示す断面図である。 開いた状態のインク供給弁の構造を模式的に示す断面図である。 印字ヘッドのインク吐出口をキャップで塞ぐと共にサブタンク大気連通弁を閉じた状態を示す模式図である。 吸引ポンプを作動させている状態を示す模式図である。 キャップ大気開放弁を開放した状態を示す模式図である。 インク供給チューブの先端に接続された中空の針を示す斜視図である。 印字ヘッドのインク吐出口をキャップで塞ぐと共にサブタンク大気連通弁を閉じた状態を示す模式図である。 吸引ポンプを作動させている状態を示す模式図である。 キャップ大気開放弁を開放した状態を示す模式図である。

符号の説明

１０ プロッタ
３２Ｋ キャップ
３５ キャップ大気連通弁
４０ インクタンク
４２ チューブ
５０ インク供給弁
７０ サブタンク
７２ サブタンク大気連通弁
７４ 弾性部材

Claims (7)

1. インクを貯めるインクタンクからチューブを経由して印字ヘッドにインクを供給し、この印字ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成装置において、
   前記インクタンクに連通すると共に大気に連通するサブタンクと、
   該サブタンク室を大気に連通させるサブタンク大気連通弁と、
   前記インクタンク及び前記サブタンクの内部を減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記減圧手段は、
   前記印字ヘッドのインク吐出口を機密に塞ぐ閉塞部材と、
   前記印字ヘッドの内部から空気を吸引する吸引手段とを備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記閉塞部材は、
   前記印字ヘッドのインク吐出口を覆うキャップからなるものであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記閉塞部材は、
   前記キャップを大気に連通させるキャップ大気連通弁を有するものであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記サブタンクは、
   空気が溜め込まれた、内容積が変化する弾性部材を備えたものであることを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記印字ヘッドのインク吐出口を閉塞部材で機密に塞ぐと共に前記サブタンク大気連通弁を閉じた状態で、前記吸引手段によって前記印字ヘッドの内部から空気を吸引することにより前記サブタンクの内部を減圧し、その後、前記インク吐出口を大気に連通させてこのインク吐出口から印字ヘッドの内部に空気を入れることにより、前記インクタンク内のインクを前記サブタンクに流入させることを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記インクタンク内のインクを前記サブタンクに流入させる動作を所定のタイミングで繰り返し行わせることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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